KR100411266B1 - 고밀도 슬러지 탈수방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러지의 탈수방법에 관한 것으로서, 보다 효율적으로 탈수처리할 수 있는 고밀도 슬러지의 탈수방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 반응조를 이용하여 슬러지를 탈수하는 방법에 있어서,

1차 반응조의 입구를 통해 고밀도 슬러지를 투입하고, 상기 1차 반응조와 2차 반응조 각각에 고분자 응집제를 주입하면서 제1교반기를 60-200rpm의 회전속도로 회전시켜 함철 슬러지와 고분자 응집제를 반응시킨 다음, 완충영역을 통해 2차 반응조로 보내 20-60 rpm의 회전속도로 회전하는 제2교반기에 의해 슬러지를 고분자 응집제와 2차 반응시킨 후, 탈수기로 이송시켜 탈수하는 고밀도 슬러지의 탈수방법을 그 요지로 한다.

Description

고밀도 슬러지 탈수방법{Method For Dewatering High Density Sludge}

본 발명은 슬러지의 탈수방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고밀도 슬러지를 탈수하는 방법에 관한 것이다.

고밀도 슬러지로는 철강업계에서 발생하는 특히 철분함량이 많이 포함되어 있는 슬러지나 석재가공분야에서 발생하는 고밀도 슬러지를 들수 있다.

종래의 슬러지 탈수장치는 대체로 하수처리장 슬러지 혹은 펄프 슬러지 등을 처리하는 것으로, 고밀도 슬러지를 처리하는데 적용하는 것은 문제점이 많았다.

즉, 하수슬러지와 펄프 슬러지는 철강업에서 발생하는 함철슬러지와 달리 비중이 적어 전처리 공정에서 탈수기로 슬러지를 이동시키는데 큰 문제점이 없었으나, 고밀도 슬러지는 비중이 커서 전처리 공정에서 슬러지를 이동시키는데 문제점이 많다.

도 1에는 종래의 슬러지 반응조가 개략적으로 나타나 있다.

도 1에 나타나 있는 바와 같이, 교반기(11)가 구비되어 있는 슬러지 반응조(1)를 사용하여 하수 및 펄프슬러지 등을 처리하더라도 큰 문제점은 없었다.

그러나, 고밀도 슬러지는 하수 및 펄프슬러지 등에 비하여 비중이 매우 커, 도 1에 나타나 있는 종래의 반응조(1)에 슬러지를 유입하면, 슬러지가 전처리 반응조에서 곧바로 침전되어 버리게 된다.

이 경우, 슬러지를 부상시키고져, 교반기(11)의 회전 속도를 높이면 기존에 형성된 플록(floc)은 모두 깨어져 버려 탈수기에서 탈수 효율을 저하시키고, 여포의 막힘현상 등의 문제점이 있었다.

또한, 형성된 슬러지의 플록은 비중 때문에 탈수기로 이동이 되지 않은 문제점이 있었다.

이에, 본 발명자들은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 슬러지 반응조에서 고밀도 슬러지가 용이하게 플록을 생성하고 생성된 플록의 깨어짐을 방지할 뿐만 아니라 반응조에서 탈수기로 고밀도 슬러지를 용이하게 이동시켜 보다 효율적으로 탈수처리할 수 있는 고밀도 슬러지의 탈수방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 슬러지 탈수방법을 적용하기 위한 반응조의 일례를 나타내는 개략도

도 2는 본 발명의 고밀도 슬러지 탈수 방법을 적용하기 위한 슬러지 반응장치의 일례를 나타내는 개략도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20 . . . 슬러지 반응장치 21 . . . 1차 반응조

22 . . . 2차 반응조 211 . . . 제1교반기

221 . . . 제2교반기

본 발명은 반응조를 이용하여 슬러지를 탈수하는 방법에 있어서,

반응조를 1차 반응조, 2차 반응조 및 1차 반응조와 2차 반응조의 사이에 구비되는 완충영역으로 구성하고, 상기 2차 반응조 높이는 1차 반응조높이의 1/2이하가 되도록 1차 반응조 및 2차 반응조를 구성하고, 상기 1차 반응조와 2차 반응조는 완충영역을 통해 슬러지 소통관계로 연결되어 있고, 상기 1차 반응조 및 2차 반응조 각각에는 패들식인 제1교반기 및 제2교반기가 각각 설치되고, 제2교반기의 패들날의 일부는 완충영역 하부에 위치되도록 구성되는 슬러지 반응장치를 준비하여 상기 1차 반응조의 입구를 통해 고밀도 슬러지를 투입하고, 상기 1차 반응조와 2차 반응조 각각에 고분자 응집제를 주입하면서 제1교반기를 60-200rpm의 회전속도로 회전시켜 함철 슬러지와 고분자 응집제를 반응시킨 다음, 완충영역을 통해 2차 반응조로 보내 20-60 rpm의 회전속도로 회전하는 제2교반기에 의해 슬러지를 고분자 응집제와 2차 반응시킨 후, 탈수기로 이송시켜 탈수하는 고밀도 슬러지의 탈수방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따라 고밀도 슬러지를 탈수처리하기 위해서는 본 발명이 적용되는 슬러지 반응 및 이송장치의 일례를 나타내는 도 2에 나타난 바와 같이, 반응조(2)를 1차 반응조(21), 2차 반응조(22) 및 1차 반응조(21)와 2차 반응조(22)의 사이에 구비되는 완충영역(23)으로 구성하고, 상기 2차 반응조(22) 높이(h)는 1차 반응조(21) 높이(H)의 1/2이하가 되도록 1차 반응조(21) 및 2차 반응조(22)를 구성하고, 상기 1차 반응조(21)와 2차 반응조(22)는 완충영역(23)을 통해 슬러지 소통관계로 연결되어 있고, 상기 1차 반응조(21) 및 2차 반응조(22) 각각에는 패들식인 제1교반기(211) 및 제2교반기(221)가 각각 설치되고, 제2교반기(221)의 패들날(221a)의 일부는 완충영역 하부에 위치되도록 구성되는 슬러지 반응장치(20)를 준비하는 것이 필요하다.

상기 제1교반기(211)로는 도 2에 나타난 바와 같이, 2중패들을 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 고밀도 슬러지가 쉽게 침강하는 것을 방지하기 위함이다.

상기 1차 반응조(21)와 2차 반응조(22)사이에 완충영역(23)를 설치하는데, 그 이유는 1차 반응조에서 생성된 미세플록이 2차반응조 상부로 유입되는 것을 차단하기 위함이다.

즉, 상부로 유입되면 슬러지의 미세플록이 거대플록으로 성장하지 않고 곧바로 탈수기로 이동되기 때문이다.

상기 2차 반응조내에 구비되는 제2교반기(221)는 패들날(221a)의 일부를 완충영역(23)의 하부를 지나도록 구성하는데, 그 이유는 완충영역(23)에서 침강된 슬러지 플록을 2차 반응조(22)로 유도하기 위함이다.

한편, 상기 2차 반응조(22)벽의 높이는 1차 반응조 높이의 1/2이하로 설정하는 것이 바람직한데, 그 이유는 완충영역(23)에 슬러지가 과도하게 축적되는 것을 방지하기 위함이다.

상기 1차 반응조(21)에 고밀도 슬러지를 투입하고, 상기 1차 반응조(21)와 2차 반응조(22)에 고분자 응집제를 투입하면서 제1교반기(211)를 60-200rpm의 회전속도로회전시켜 고밀도 슬러지와 고분자 응집제를 반응시킨다.

상기 제1교반기(211)를 60rpm미만의 회전속도로 회전시키는 경우에는 충분한 교반이 일어나지 않아 슬러지가 침전될 우려가 있으므로, 상기 교반기(211)의 회전속도는 60rpm이상의 회전속도로 회전시키는 것이 바람직하다.

그러나, 상기 교반기(211)를 200rpm를 초과하는 회전속도로 회전시키는 경우에는 교반효과가 포화되므로, 상기 제1교반기(211)의 회전속도는 200rpm이하로 제한하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 1차 반응조(21)에서 교반속도가 크고 또한 반응시간이 짧음으로 인해 거대 플록은 발생하지 않고, 단지 미세 플록만 발생한다.

따라서, 본 발명에 있어서는 1차 반응조에서 발생한 미세 플록이 거대플록으로 성장할 수 있도록 하기 위하여 상기 1차 반응조(21)와 2차 반응조(22)각각에 고분자 응집제를 투입하는 방식을 채택하게 된 것이다.

본 발명에 있어서는 고분자 응집제를 투입하는 경우 1차 반응조에 주입되는 양은 전체 고분자응집제의 양의 50-70중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 1차 반응조에 투입되는 양이 너무 적거나 너무 많은 경우에는 고분자응집제의 손실을 가져올 우려가 있다.

상기 1차 반응조(21)에 분코크스를 투입하는 경우에는 우수한 탈수효과를 얻을 수 있다.

상기 분코크스의 투입은 특히 미세입자로 구성된 슬러지를 탈수처리하는 경우에 특히 유효하다.

상기와 같이 상기 1차 반응조에서 고분자응집제와 반응된 고밀도 슬러지는 완충영역(23)를 통해 상기 2차 반응조(22)로 이송된 후, 20- 60rpm의 회전속도로 회전하는 제2교반기(221)에 의해 교반되면서 2차반응한 다음, 탈수기로 이송되어 탈수하게 된다.

상기 제2교반기의 교반속도가 너무 느린 경우에는 처리능력이 떨어지고, 너무 빠른 경우에는 고분자 응집제와 고밀도 슬러지와의 반응이 충분히 이루어지지 않아 거대한 플록을 충분히 발생시키지 못하게 된다.

상기 1차 반응조내에서의 고밀도 슬러지와 고분자 응집제의 반응시간은 1-2분동안으로 설정하는 것이 바람직하고, 그리고 2차 반응조 내에서의

고밀도 슬러지와 고분자 응집제의 반응시간은 2-5분동안으로 설정하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 반응조를 적절히 구성하고, 1차 반응조 및 2차 반응조에서의 교반조건을 적절히 제어하므로써 1차 반응조에서는 고분자 응집제와 슬러지가 충분히 반응을 하게되고, 2차 반응조에서는 1차 반응조에서 생성된 플록을 거대한 플록으로 만들고, 또한 생성된 플록을 파괴됨이 없이 탈수기로 이송시키게 되므로 효율적으로 ,고밀도 슬러지를 탈수할 수 있게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

66.65%철분을 함유하고 그 크기가 0.5㎛ 이하의 매우 작은 입자로 구성되어 있는 제철업에서 발생되는 고밀도 슬러지의 진비중을 Quanta Chrome사의 UltraPycnometer를 이용하여 분석하였다.

분석의 원리는 무게를 정확히 알고 있는 시료를 부피가 일정한 용기에 담은 후 헬륨이나 질소 등의 비활성기체를 주입하여 일정량(압력이 약 20psi 정도)을 넣었을 때 블랭크(Blank)와 시료를 넣은 것과의 압력차이로부터 시료의 부피를 계산하고, 이렇게 계산된 시료의 부피를 무게로 나누면 진비중 값을 얻을 수 있다.

본 실험에서는 건조 슬러지 1∼3 g 범위에서 소수점 넷째 자리까지 정확하게 측정한 후에 진비중 분석을 실시하였다.

실험결과 일반슬러지의 비중은 1.005∼1.010인데 비해, 고밀도 슬러지의 비중은 1.30이상인 것으로 나타났다.

상기한 고밀도 슬러지를 종래의 탈수방법에 의헤 탈수하는 경우 함수율과 원자흡광기 및 습식법으로 분석한 슬러지의 특성을 하기 표 1에 나타내었다.

함수율(%)	탈수전	65-70	pH	10-12
	탈수후	40-45
원소분석(건량기준%)	C	H	O	N	S
	1.07	-	-	-	0.065
	Si	Pb	Cu	Cr	Cd
	1.2	Tr	1.3	Tr	Tr
	Fe	Ca	Mg	Al	Ni
	66.65	1.94	0.59	0.11	Tr

또한, 상기 고밀도 슬러지에 대하여 본 발명법을 사용하여 1차반응조 및 2차반응조에서 교반속도과 플록형성관계를 조사하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

회전속도(rpm)	슬러지이동 상태	플록생성 상태
	1차반응조(미세플록)	2차반응조(거대플록)
1차반응조	2차반응조
10	불량	불량	불량	불량
20	불량	양호	불량	양호
50	불량	양호	불량	양호
60	양호	양호	양호	양호
100	양호	양호	양호	불량
150	양호	양호	양호	불량
200	양호	양호	양호	불량
250	양호	양호	불량	불량

상기한 고밀도 슬러지를 실제의 벨트프레스에 적용하여 탈수효과를 측정하기 위한 실험을 실시하였다. 탈수기는 국내에서 제작된 것으로서 기종은 폭이 2000 mm 인 벨트프레스 탈수기를 이용하였다.

탈수실험은 고밀도 슬러지(65-70%의 수분 함유)를 종래의 방법으로 전처리 후, 슬러지를 탈수기에 이송시켜 탈수하는 방법과 본 발명으로 전처리 후, 슬러지를 탈수기로 이송시켜 탈수하는 방법을 채택하여 행하고, 함수율 및 슬러지 이송상태를 조사하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

실험방법	본 발명법	종래방법
함수율(%)	18-21	40-45
슬러지이송상태	양호	불량

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 종래 방법으로 고밀도 슬러지를 탈수할 경우, 슬러지 이송이 어렵다는 것을 알 수 있고, 또한 양호한 탈수 효과도 얻기 어려움을 알 수 있다.

이에 반하여, 본 발명에 의한 방법으로 고밀도 슬러지를 탈수할 경우, 슬러지 이송이 양호할 뿐만 아니라 탈수 후 슬러지의 함수율이 크게 줄어듬을 알 수 있으며, 이로 인하여 슬러지 재활용 및 이송, 처리 비용을 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

즉, 상기 표 3에서와 같이 함수율이 40-45%에서 18-21%로 줄어들었다는 것은 슬러지의 발생량을 25-30% 줄인 것을 의미한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 보다 효율적으로 고밀도 슬러지를 탈수시킬 수 있으므로, 슬러지 발생량 저감과 함께 슬러지 처리 및 슬러지 발생량 증가에 의해 발생하는 매립부지 소요증가, 소각로 증설과 같은 2차 환경오염 비용도 절감할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 반응조를 이용하여 슬러지를 탈수하는 방법에 있어서,

   반응조를 1차 반응조, 2차 반응조 및 1차 반응조와 2차 반응조의 사이에 구비되는 완충영역으로 구성하고, 상기 2차 반응조 높이는 1차 반응조높이의 1/2이하가 되도록 1차 반응조 및 2차 반응조를 구성하고, 상기 1차 반응조와 2차 반응조는 완충영역을 통해 슬러지 소통관계로 연결되어 있고, 상기 1차 반응조 및 2차 반응조 각각에는 패들식인 제1교반기 및 제2교반기가 각각 설치되고, 제2교반기의 패들날의 일부는 완충영역 하부에 위치되도록 구성되는 슬러지 반응장치를 준비하여 상기 1차 반응조의 입구를 통해 고밀도 슬러지를 투입하고, 상기 1차 반응조와 2차 반응조 각각에 고분자 응집제를 주입하면서 제1교반기를 60-200rpm의 회전속도로 회전시켜 함철 슬러지와 고분자 응집제를 반응시킨 다음, 완충영역을 통해 2차 반응조로 보내 20-60rpm의 회전속도로 회전하는 제2교반기에 의해 슬러지를 고분자 응집제와 2차 반응시킨 후, 탈수기로 이송시켜 탈수하는 것을 특징으로 하는 고밀도 슬러지의 탈수방법
2. 제1항에 있어서, 상기 1차 반응조내에서의 고밀도 슬러지와 고분자 응집제의 반응시간은 1-2분이고, 그리고 2차 반응조 내에서의 고밀도 슬러지와 고분자 응집제의 반응시간은 2-5분인 것을 특징으로 하는 고밀도 슬러지의 탈수방법
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 분코크스가 1차 반응조에 투입되는 것을 특징으로 하는 고밀도 슬러지의 탈수방법