KR100991701B1 - 활성탄의 장기저장을 위한 활성탄 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 활성탄 저장 사일로 및 활성탄 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정수장에서 사용되는 분말 활성탄 저장조에 공기 공급관 및 에어 패드를 부착하여 건조 공기를 활성탄 저장 사일로에 주입함으로써, 사일로 내부 벽면에 발생하는 결로 현상에 의하여 발생되는 습기를 제거하여 활성탄의 고착 현상을 방지할 수 있어, 보온 시설을 별도로 갖추지 않아도 분말 활성탄을 장기간 보관할 수 있는 활성탄 저장 사일로 및 이를 이용한 활성탄 공급 장치에 관한 것이다.

Description

활성탄의 장기저장을 위한 활성탄 공급 장치{Activated carbon supply device for long-term storage of activated carbon}
본 발명은 활성탄 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분말형태의 활성탄이 내부에 굳어지지 않는 활성탄의 장기저장을 위한 활성탄 공급 장치에 관한 것이다.
최근들어 환경 및 수질이 심하게 오염됨에 따라 일반적인 정수방법으로는 오염물질의 제거가 어렵고, 물을 사용하고 마시기 위해서는 고도의 정수과정을 거친 후 사용하게 되었으며, 이와 같은 통상적인 정수방법으로는 제거되지 않는 오염물질의 처리를 목적으로 활성탄을 사용한 정수과정이 많이 사용된다.
즉, 농약 및 유기화학물질의 과다한 사용으로 인한 오염, 부영양화 현상으로 인한 곰팡이 냄새 및 공장배수로 인한 화학적 냄새로 인한 악취, 염소처리 과정 중에 발생한 소독부산물로 인한 오염, 합성세제의 사용으로 인한 음이온 계면활성제의 잔류 등 오염물질의 제거를 위하여 활성탄을 이용한 정수과정을 거치고 있는 것이다.
코코넛 껍질이나 석탄, 나무 등을 고온에서 탄화시켜 만든 활성탄의 내부에 존재하는 무수한 세공을 이용하여 흡착 가능한 유해물질들을 제거하는 활성탄을 이용하여 정수처리를 하는 방법으로는 입상 활성탄, 분말 활성탄, 생물 활성탄 등을 사용할 수 있으며, 현재 분말 활성탄을 이용한 정수처리 과정이 널리 사용되고 있는 실정이다.
이와 같이 활성탄을 이용하여 정수처리를 하는 과정과 관련하여, 활성탄을 자동적으로 일정하게 공급하기 위한 장치 또는 활성탄의 고착화를 방지하기 위한 종래 다양한 기술이 사용되고 있었으나, 많은 문제점이 발생하였다.
분말 활성탄을 활성탄 저장장치에 투입할 때 분말이 날리게 되는 문제와 더불어, 분말 활성탄을 오랜 기간 동안 저장할 경우 사일로 또는 용해조의 내부에 굳어지거나 뭉쳐져서 활성탄이 원활하게 공급될 수 없게 되며, 또한 활성탄의 일부만이 불규칙하게 공급되는 공동(hole) 현상이 발생하여 분말 활성탄을 자동적으로 일정하게 공급하는 것이 불가능하다는 문제를 야기하게 되었다.
이에 따라 사일로 또는 용해조의 내부에 활성탄이 굳어지는 현상을 방지하기 위하여 별도의 회전체 등을 설치하여 활성탄이 굳어지지 않도록 하는 방법이 사용되었다.
그러나 이와 같은 방법을 사용하면 별도의 회전체를 설치 및 유지하여야 하기 때문에 비용이 과다하게 소요될 뿐만 아니라, 회전체를 사용함에도 불구하고 여전히 내부에 굳어지는 활성탄이 존재하여 이를 다시 제거하여야 한다는 문제점이 있었다.
이는 분말 활성탄이 공기 중의 수분을 포함한 채로 오랜 시간 동안 방치될 경우 자체적으로 굳어지게 되는 근본적인 원인을 해결하지 못한 임시적인 방안으로써, 특히 날씨가 추운 겨울철과 같은 때에는 사일로의 내부 및 외부의 온도 차이가 많이 나게 되고, 이에 따라 사일로 내부 벽면에 습기가 응결되어 결로현상이 발생함에 따라 이러한 습기는 분말 활성탄에 흡수되어 분말 활성탄이 사일로 하부로 배출되는 것을 가로막는 원인이 되어왔다.
따라서 결로현상으로 인하여 사일로 내부에 습기가 발생하는 현상을 방지하기 위하여 사일로의 외부 또는 내부에 별도의 보온장치를 설치하여 활성탄 공급 장치를 사용하고 있으나, 단순한 보온장치 만으로는 사일로 내부에 발생하는 습기를 완전하게 방지할 수는 없으며, 또한 보온장치의 설치 및 유지 비용이 추가적으로 발생하게 된다는 문제점이 있다.
분말 활성탄과 물이 혼합되는 활성탄 용해조의 경우, 분말 활성탄의 수분 함유량이 더욱 높아 용해조의 내벽에 고착되는 현상이 더욱 빈번히 발생하게 될 뿐만 아니라, 수분을 공급하면서 발생하는 미세한 물방울이 활성탄 투입구에 흡착되어 활성탄을 공급받는 연결부를 막는 현상이 자주 발생하여, 장치의 정상적인 작동을 불가능하게 하기 때문에 별도의 비용을 들여 내부를 주기적으로 청소해 주어야 한다는 불편함이 있었다.
또한, 용해조 바닥에 침전물이 쌓이면서 용해조의 용량이 상대적으로 점차 작아짐에 따라, 용해조로 유입되는 물과 배출펌프의 배출량의 조합이 달라지게 되면 혼합액이 용해조 외부로 넘쳐 흐르게 되어 정수 처리시설 전체의 작동을 멈추어야하기 때문에, 사용상의 불편함과 큰 경제적 손실을 가져오게 되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은,
정수장에서 사용되는 분말 활성탄 저장조에 공기 공급관 및 에어 패드를 부착하여 건조 공기를 활성탄 저장 사일로에 주입함으로써, 사일로 내부 벽면에 발생하는 결로 현상에 의하여 발생되는 습기를 제거하여 활성탄의 고착 현상을 방지할 수 있어, 보온 시설을 별도로 갖추지 않아도 분말 활성탄을 장기간 보관할 수 있는 활성탄 공급 장치를 제공하고자 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은,
활성탄을 저장하는 활성탄 저장조에 있어서, 원통형으로 이루어진 상부 쉘(Shell) 및 원뿔형으로 이루어진 하부 콘(Cone)이 일체형으로 형성된 활성탄 저장 사일로(Silo), 건조공기 공급장치에 연결되어 외부로부터 상기 사일로로 건조 공기를 공급하기 위한 공기 유입관 및 상기 공기 유입관에 연결되어 상기 사일로 내부로 건조 공기를 공급하는 다수의 에어 패드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 활성탄 저장조의 하부 콘 및 상부 쉘에는 동심원상으로 일정한 간격을 이루며 다수의 에어 패드가 부착되며, 상기 활성탄 저장조의 상부 쉘에는 1개의 공기 유입관이 부착되고, 하부 콘에는 2개의 공기 유입관이 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 활성탄 저장조의 하부 콘 중 외측에 부착된 에어 패드는 각각 45°의 각도를 이루며 8개가 부착되어 있으며, 내측에 부착된 에어 패드는 각각 90°의 각도를 이루며 4개가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 활성탄 저장조의 상부 쉘에 부착된 에어 패드는 각각 4개 내지 12개가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명인 활성탄 공급 장치는 원통형으로 이루어진 상부 쉘 및 원뿔형으로 이루어진 하부 콘이 일체형으로 형성된 활성탄 저장 사일로, 건조공기 공급장치에 연결되어 외부로부터 상기 사일로로 건조 공기를 공급하기 위한 공기 유입관, 상기 공기 유입관에 연결되어 상기 사일로 내부로 건조 공기를 공급하는 다수의 에어 패드를 포함하여 이루어지는 활성탄 저장조, 상기 활성탄 저장조의 하부에 결합되어 활성탄을 원활하게 공급하기 위한 빈 액티베이터, 상기 빈 액티베이터로부터 활성탄이 유입되는 활성탄 유입구, 슬라이드 게이트 밸브, 활성탄의 중량 및 체적을 계측하여 일정하게 공급하는 계량호퍼, 상기 계량호퍼의 중심으로부터 일측으로 연장되어 하부로 활성탄을 배출하는 활성탄 배출구, 활성탄 공급을 조절하기 위한 서보 모터, 상기 계량호퍼 및 활성탄 배출구의 공기의 압력을 조절하는 공기 조절 노즐, 활성탄 분체를 걸러내는 에어 벤트로 구성되는 피더, 상단에 상기 피더로부터 공급받는 활성탄이 유입될 수 있는 제1유입부가 형성되고, 하단에 혼합액이 배출될 수 있는 제1배출부가 형성되어 있는 원뿔 형상으로 이루어져 있으며, 상단 내부에는 둘레를 따라서 물이 일시적으로 저장될 수 있는 제1저장부가 형성되어, 제2유입부로부터 유입되는 물이 일시적으로 저장된 후 상기 활성탄 용해조의 내벽을 따라 일정하게 흐를 수 있도록 하는 활성탄 용해조 및 상기 활성탄 용해조로부터 공급받는 혼합액이 유입되는 혼합액 유입구, 혼합액의 압력을 낮추는 리듀서, 상기 리듀서의 끝단과 연결되어 물과 혼합되는 노즐, 상기 노즐의 끝단과 연결되어 배출되는 혼합액의 압력을 낮추는 디퓨저로 구성되는 이젝터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 활성탄 저장조의 하부 콘 및 상부 쉘에는 동심원상으로 일정한 간격을 이루며 에어 패드가 부착되며, 상기 활성탄 저장조의 상부 쉘에는 1개의 공기 유입관이 부착되고, 하부 콘에는 2개의 공기 유입관이 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 활성탄 저장조의 하부 콘 중 외측에 부착된 에어 패드는 각각 45°의 각도를 이루며 8개가 부착되어 있으며, 내측에 부착된 에어 패드는 각각 90°의 각도를 이루며 4개가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 활성탄 저장조의 상부 쉘에 부착된 에어 패드는 각각 4개 내지 12개가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 활성탄 용해조에는, 하단을 감싸는 원뿔 형상으로 이루어져 상기 제1배출부로부터 배출되는 활성탄과 물의 혼합액을 일시적으로 저장할 수 있는 제2저장부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 활성탄 용해조의 상단에는 활성탄의 분체를 걸러내는 에어 벤트가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는,
활성탄 저장 사일로의 하부 콘에 공기 유입관 및 에어 패드를 설치하여 건조공기를 공급함으로써, 유면의 분체에 유동화를 가하여 분말 활성탄의 자체 중력에 의한 원활하지 못한 배출 및 브릿지(Bridge) 현상을 방지할 수 있으며, 분말 활성탄의 일정하고 원활한 공급을 제공한다.
또한, 활성탄 저장 사일로의 상부 쉘에도 공기 유입관 및 에어 패드를 설치하여 건조공기를 공급함으로써 분말 활성탄의 원활한 공급을 도와주는 것은 물론, 사일로의 내부와 외부 사이의 온도차에 의하여 내부면에 결로 현상이 발생하여 생긴 습기가 흡습성이 강한 활성탄에 흡착되더라도 건조공기를 공급하여 사일로의 상부로 습기를 증발시킬 수 있기 때문에, 활성탄의 고착 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 결로 현상을 방지하기 위하여 사용하였던 사일로 외부의 보온장치 또한 사용하지 않아도 되므로 설치비용 및 유지비용을 절감할 수 있다는 이점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 활성탄 공급 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 활성탄 공급 장치에 사용되는 활성탄 저장조의 정면도이다.
도 3a 는 도 2 의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 3b 는 본 발명에 사용되는 에어 패드의 연결 상태를 나타낸 상세도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 활성탄 공급 장치에 사용되는 피더를 나타낸 정면도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 활성탄 공급 장치에 사용되는 활성탄 용해조를 나타낸 정면도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 활성탄 공급 장치에 사용되는 활성탄 용해조의 내부를 나타낸 단면도 및 부분확대도이다.
도 7 은 본 발명에 따른 활성탄 공급 장치에 사용되는 이젝터를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 활성탄 공급 장치를 나타낸 개략도이다. 일반적으로 활성탄 공급 장치는 오염된 물을 정수하기 위한 정수 시설에 사용되며, 분말 활성탄을 공급하기 위하여 활성탄을 저장하는 활성탄 저장조(100), 상기 활성탄 저장조(100)로부터 일정하게 활성탄을 배출하기 위한 빈 액티베이터(200)(Bin Activator), 상기 빈 액티베이터(200)로부터 배출되는 활성탄을 일정하게 공급하기 위한 피더(300)(Feeder), 상기 피더(300)로부터 배출되는 분말 활성탄을 용해수와 혼합하기 위한 활성탄 용해조(400), 상기 활성탄 용해조(400)의 하부에 연결되어 상기 활성탄 용해조(400)의 내부에 진공압(부압)을 형성하여 용해조 내부를 따라 혼합액이 일정하게 흘러내리도록 하고 상기 활성탄 용해조(400)로부터 배출되는 혼합액을 외부로 분사하기 위한 이젝터(500)(Ejector)로 구성된다.
도 2 에 도시된 바와 같은 상기 활성탄 저장조(100)는 원통형으로 이루어진 상부 쉘(Shell) 및 원뿔형으로 이루어진 하부 콘(Cone)이 일체형으로 형성된 활성탄 저장 사일로(110)(Silo), 건조공기 공급장치에 연결되어 외부로부터 상기 사일로(110)로 건조 공기를 공급하기 위한 공기 유입관(120) 및 상기 공기 유입관(120)에 연결되어 상기 사일로(110) 내부로 건조 공기를 공급하는 다수의 에어 패드(130)를 포함하여 이루어지며, 차량 등에 의하여 이송되는 탱크로리가 연결되어 분말 활성탄을 공급할 수 있고, 공기를 이용하는 공기이송수단 등을 통하여 상기 탱크로리로부터 활성탄 저장조(100)로 분말 활성탄을 자동적으로 이송시킬 수 있어, 사람이 인위적으로 활성탄을 이송하여 투입하는 경우보다 인건비 및 관리비를 절감할 수 있어 더욱 빠르고 경제적이다.
상기 분말 활성탄 저장조(100)는 원수 유량 대비 분말 활성탄 투입량 및 저장 기간을 고려하여 그 크기를 결정하게 되는데, 대략 100m3 이하 또는 300m3 이하의 용량으로 사용하게 된다. 또한, 처음 투입되는 분말 활성탄이 수분을 완전히 포함하고 있지 않은 상태로 유지할 수는 없으므로 건조감량 5%의 분말 활성탄을 사용하게 된다.
이러한 과정에서, 종래 사용되던 활성탄 저장조에 따를 경우, 내부에 많은 양의 분말 활성탄을 포함한 채로 오랜 기간 동안 저장하게 되면 대기 중의 수증기를 더욱 많이 포함하게 되면서 활성탄이 고착화되는 현상이 자주 발생하였으며, 뿐만 아니라 활성탄 저장조의 하부 콘 부위에서는 분말 활성탄의 자체 하중에 의하여 원활한 배출이 일어나지 않음은 물론, 브릿지 현상이 발생하게 되어 정수장치의 본 기능을 다하지 못하게 되며 계속해서 유지 및 보수 비용이 발생하게 된다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래, 활성탄 저장조의 하부 콘 부위에 바이브레이터 또는 에어 패드 등을 부착하여 사용하였다. 이와 같은 바이브레이터 또는 에어 패드는 사일로에 저장된 유면의 분체에 유동화를 주어 브릿지 현상으로 인한 활성탄 배출의 장애를 해소시키기 위하여 사용되었다.
즉, 사일로에 보관되어 있는 활성탄이 자체 하중에 의하여 다져져 배출이 원활히 되지 못하는 현상을 해소하고, 공동화 현상을 방지하며, 사일로 내부에서 분말 활성탄의 수분 함유량이 높아져 분말 활성탄이 응집되는 것을 방지하기 위하여 사용되었던 것이다.
그러나, 여름철이나 장마철과 같이 대기의 수분 함유량이 많아져 분말 활성탄의 수분 함유량이 높아지거나, 또는 새벽 시간대와 같이 활성탄 저장 사일로 내부와 외부 사이의 온도차이가 크게 되어 사일로 내부면에 결로 현상이 발생하게 되면, 흡습성이 강한 분말 활성탄이 습기를 포함하게 되어 활성탄 저장 사일로 내부면에 고착되는 현상이 발생하게 되지만, 종래 활성탄 저장조의 하부 콘 부위에 바이브레이터 또는 에어 패드를 부착하는 것 만으로는 상기와 같은 활성탄 저장조의 상부 쉘 부위의 고착화 현상을 방지하거나 해소할 수 없었다.
이에 따라, 종래의 활성탄 공급 장치에 사용되는 사일로에는 보온, 보습성이 있는 활성탄과 외부 공기와의 온도차에 의하여 발생하는 결로 현상과 분말 활성탄의 고착화 현상을 방지하기 위하여 사일로의 외부에 별도의 보온 시설을 갖추어야 하였으며, 설치 및 유지 비용이 계속해서 발생하게 되었다.
본 발명에 따른 활성탄 저장 사일로(110)에 따르면 별도의 보온 장치를 사용하지 않고서도 위와 같은 결로 현상이 발생하더라도 활성탄의 고착 현상을 방지할 수 있다.
즉, 상기 활성탄 저장 사일로(110)의 하부 콘(Cone) 뿐만이 아니라 상부 쉘(Shell) 부위에도 공기 유입관(120) 및 에어 패드(130)를 설치하여 습기가 99.9% 이상 제거된 건조공기를 사일로(110) 내부로 주입하여 사일로(110) 내부의 수분을 제거하게 된다.
1차적으로 상기 활성탄 저장 사일로(110)의 하부 콘 부위에 설치된 에어 패드(130)로 유입되는 건조공기에 의하여 증발된 습기를 사일로(110)의 상부로 올려 보내고, 2차적으로 상기 활성탄 저장 사일로(110)의 상부 쉘 부위에 설치된 에어 패드(130)로 유입되는 건조공기에 의하여 하부로부터 올라온 습기를 사일로(110)의 외부로 배출할 수 있다.
따라서, 별도의 보온 장치를 설치하지 않아도 결로 현상이 방지되어 분말 활성탄의 고착화 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 실외에 설치된 활성탄 저장조(100) 내부의 분말 활성탄을 변형되지 않은 채로 더 오랜 기간 동안 장기보관 할 수 있으며, 보온 장치에 소요되는 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
사일로 용량 에어 패드 사용 갯수 Air 사용량(EA당)
하부 콘(Cone) 상부 쉘(Shell) l/sec
~100m3 12 6~8 6
~300m3 18 10~12 6
상기의 표1에서와 같이, 상기 활성탄 저장 사일로(110)에 소요되는 에어 패드(130)의 갯수는 활성탄 저장 사일로(110)의 용량에 따라 다양하게 설정할 수 있다. 본 발명인 활성탄 공급 장치의 다양한 실시예에 따르면, 사일로(110)의 용량이 100m3 이하인 경우에는 하부 콘에는 12개의 에어 패드(130)를 부착하고, 상부 쉘에는 약 6 내지 8개의 에어 패드(130)를 부착하여 사용하는 것이 바람직하고, 사일로(110)의 용량이 300m3 이하인 경우에는 하부 콘에는 18개의 에어 패드(130)를 부착하고, 상부 쉘에는 약 10 내지 12개의 에어 패드(130)를 부착하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 활성탄 저장 사일로(110)에 건조공기를 공급할 때, 습기가 99.9% 제거된 건조공기를 공급하는 것이 바람직한데, 상기와 같이 건조공기를 공급하기 위해서는, 외부 대기를 흡인하여 프리쿨러(precooler)에 의하여 노점 온도에 가까운 온도까지 냉각시키고, 건식 제습기를 통하여 건식 제습 방식으로 고온 저습한 건조공기를 제작하여 송풍기 등을 통하여 사일로(110)로 상대습도가 0%에 근접한 건조공기를 공급할 수 있다.
상기 활성탄 저장조(100)의 상부 및 하부에 상기와 같은 건조공기를 공급하면 분말 활성탄이 포함하는 수분을 현저하게 감소시킬 수 있으며, 일반적으로 사용하는 건조감량 5% 짜리의 활성탄을 공기 유입관 및 에어 패드를 사용하지 않은 채로 사일로 내부에 저장하였을 경우에는 건조감량이 약 11% 로 상승하여, 분말 활성탄의 고착화 현상이 쉽게 발생하였으며, 사일로에 결로 현상이 빈번히 발생하게 되면 건조감량이 더욱 높아지게 된다.
그러나 활성탄 저장조(100)의 하부 콘에 12개의 에어 패드(130)를 설치하고 상부 쉘에 4개의 에어 패드(130)를 설치한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 건조감량 5% 짜리의 활성탄을 저장하여 약 6개월 후 시료를 채취하여 건조감량을 측정한 결과, 건조감량이 0.4% 로 유지되었다.
따라서, 본 발명에서와 같이 건조공기를 공급함으로써 사일로(110) 내부에 저장된 분말 활성탄의 건조감량을 획기적으로 낮출 수 있어 사일로(110) 내부의 고착화 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 분말 활성탄의 원활한 공급을 유지할 수 있으므로 정수시설의 유지 및 관리가 용이하다는 장점이 있다.
한편, 도 3a 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 활성탄 저장조(100)의 하부 콘 중 외측에 부착된 에어 패드(130)는 각각 45°의 각도를 이루며 8개가 부착되는 것이 바람직하고, 내측에 부착된 에어 패드(130)는 각각 90°의 각도를 이루며 4개가 부착되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 따르면, 후술하는 바와 같이 건조공기를 상기 활성탄 저장조(100)에 공급하기가 용이할 뿐만 아니라, 일정한 간격 및 각도를 두고 건조공기를 공급할 수 있으므로, 사일로(110) 내부에 잔존하는 습기를 제거할 수 있으며 하부로 분말 활성탄을 공급하기가 용이하다.
나아가, 도 3b 에 도시된 바와 같이, 상기 에어 패드(130)는 2개를 하나의 튜브로 묶어 솔레노이드 밸브에 연결한다. 상기와 같은 튜브로는 코퍼 튜브(Copper Tube), 스테인레스 튜브(Stainless Tube) 또는 PVC 튜브 등 다양한 종류의 튜브가 사용될 수 있다. 또한, 상기 솔레노이드 밸브의 Open/Close 타임은 타임 콘트롤 박스(Time Control Box)를 통하여 제어하게 되며, 타임 콘트롤 박스에서 펄스 신호를 조절하여 솔레노이드 밸브의 Open 타임과 Close 타임을 조절할 수 있다.
상기 활성탄 저장 사일로(110)의 하부 콘에 부착된 에어 패드(130)의 경우, 솔레노이드 밸브의 Open 타임은 약 3 내지 6초, Close 타임은 약 2초 정도로 조절할 수 있다. 건조공기를 계속적으로 연속해서 공급하게 되면, 상기 활성탄 저장 사일로(110) 내부에 건조공기에 의한 압력이 차게 되어 오히려 활성탄의 건조감량이 악화될 우려가 있기 때문에, 적절한 범위 내에서 Open 타임과 Close 타임을 조절할 수 있다.
즉, 도 3a 에 도시된 바와 같은 일 실시예에 따르면, 12개의 에어 패드(130)를 2개씩 연결하여 6개의 솔레노이드 밸브가 연결되어 있는데, 상기 솔레노이드 밸브는 타임 콘트롤 박스에 의하여 1번에서 6번까지 순차적으로 연속적 Open/Close 하여 건조공기를 주입하게 된다.
모든 솔레노이드 밸브를 조절하여 모든 에어 패드(130)를 한꺼번에 Open/Close 하게 되면 한순간에 공급하여야 하는 건조공기의 양이 증가하게 되어, 공기를 공급해야 하는 압축기(Compressor)의 용량이 커져야 하므로 설치 비용이 과다하게 많아지게 된다.
뿐만 아니라, 상기와 같이 각각의 솔레노이드 밸브를 각각 순차적으로 Open/Close 하게 되면, 분말 활성탄 내부적으로 약한 회전현상이 발생하게 되므로활성탄 자체 하중에 의한 배출을 더욱 원활히 할 수 있는 것과 동시에, 분말 활성탄의 공동화현상을 방지하는데 더욱 효율적이며, 결로 현상 등으로 인한 분말 활성탄의 수분 제거가 더욱 용이하다.
상기와 같은 에어 패드(130)의 Open/Close 과정은 사일로(110)의 하부 콘에 연결되어 있는 것만을 예로 들어 설명하였지만, 사일로(110)의 상부 쉘에 연결되어 있는 에어 패드(130)의 전반적인 작동 과정 또한 상기한 바와 같이 작동되어, 분말 활성탄의 원활한 배출은 물론, 사일로(110) 내부의 수분을 제거하는데 더욱 효과적이다.
상기 활성탄 저장조(100)에는 백필터(Bag Filter)와 같은 집진장치가 연결되어 상기 공기이송수단 등에 의해 흡입 및 반송되는 활성탄의 분체를 걸러내고, 포집된 활성탄을 다시 상기 활성탄 저장조(100)로 투입하면서 셀프클리닝될 수 있다. 따라서, 분말 활성탄을 이송할 경우 발생되는 분진이나 비산 먼지가 대기중으로 유출되어 주위환경을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 활성탄 저장 사일로(110)의 하부 콘과 상부 쉘을 통하여 올라온 습기를 사일로(110) 상단에 설치된 백필터를 통하여 외부로 배출함으로써 결로 방지를 위한 별도의 보온 장치를 장착하지 않아도 사일로(110) 내부에 저장된 분말 활성탄을 장기 보관할 수 있다.
상기 활성탄 저장조(100)의 하단에는 빈 액티베이터(200) 및 진동모터가 부착되어 상기 활성탄 저장조(100)에서 배출되는 분말 활성탄이 정체되는 공동현상 또는 브릿지현상 등을 해소할 수 있어 상기 활성탄 저장조(100)에 저장된 분말 활성탄을 원활하게 공급할 수 있으며, 분말 활성탄이 한쪽 또는 일부분만 배출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 빈 액티베이터(200)의 하단에는 분말 활성탄을 일정하게 공급하기 위한 피더(300)가 연결되어 있으며, 활성탄을 공급하는 방식에 따라 중량을 측정하여 활성탄을 공급하는 웨이트 피더(Weight Feeder), 활성탄이 감소하는 중량을 측정하여 활성탄을 공급하는 로스 인 웨이트 피더(Loss-in Weight Feeder), 스크류가 일정하게 회전하여 활성탄을 공급하는 스크류 피더(Screw Feeder) 등 다양한 방식이 사용될 수 있다.
도 4 에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 활성탄 공급 장치의 일 실시예로 사용되는 피더(300)는 상기 빈 액티베이터(200)로부터 활성탄이 유입되는 활성탄 유입구(310), 슬라이드 게이트 밸브(320), 활성탄의 중량 및 체적을 계측하여 일정하게 공급하는 계량호퍼(330), 상기 계량호퍼(330)의 중심으로부터 일측으로 연장되어 하부로 활성탄을 배출하는 활성탄 배출구(340), 활성탄 공급을 조절하기 위한 서보 모터(350), 상기 계량호퍼(330) 및 활성탄 배출구(340)의 공기의 압력을 조절하는 공기 조절 노즐(360), 활성탄 분체를 걸러내는 에어 벤트(370)로 구성된다.
활성탄 유입구(310)로부터 유입되는 활성탄의 흐름을 유지시키거나 또는 일시적으로 막아주는 역할을 하는 슬라이드 게이트 밸브(320)는 장치의 유지 및 보수시에 사용할 수 있으며, 사람의 작동에 의하여 직접 조절할 수 있고 또는 설정에 의하여 자동적으로 조절할 수도 있다.
상기 슬라이드 게이트 밸브(320)의 하단에는 로타리 밸브 등이 더 부착되어 하부에 설치된 계량호퍼(330) 내의 분말 활성탄 잔량에 따라 활성탄을 자동적으로 공급해 줄 수 있다.
상기 계량호퍼(330)는 원통형 형상을 하고 있으며, 외측 둘레를 따라서 전자저울 또는 센서 등이 부착되어 상기 계량호퍼(330)에 저장된 활성탄의 중량을 측정하여 활성탄의 공급량을 조절할 수 있고, 또는 중량과 용적 제어방식으로 계량호퍼(330) 내의 활성탄 감량을 연속적으로 계측하여 활성탄을 공급할 수도 있다.
상기 계량호퍼(330)의 하단부에는 활성탄을 배출하기 위한 활성탄 배출구(340)가 형성되어 있는데, 상기 계량호퍼(330)의 하단부에 1차적으로 형성되어 있는 배출구로 분말 활성탄이 배출되고 이후 상기 계량호퍼(330)의 중심 즉, 계량호퍼(330)의 배출구로부터 일측으로 연장되어 2차적으로 형성되어 있는 활성탄 배출구(340)로 활성탄을 배출하게 된다.
상기 계량호퍼(330)의 배출구로부터 상기 활성탄 배출구(340)까지 활성탄을 이동시키는 방법으로는, 상기와 같이 서보 모터(350)에 의한 회전 등을 통하여 활성탄 공급을 조절하는 방법도 있고, 스크류를 통하여 회전력을 사용하여 일정하게 밀어내는 방법도 있으며, 스프링 압력 또는 유압을 통하여 일정하게 밀어내는 방법도 사용할 수 있다.
종래 사용되던 계량호퍼의 경우, 활성탄 저장조 또는 계량호퍼 등에 압력이 발생하게 되면 분말 활성탄에 플러싱(Flushing) 현상을 발생시키게 되고 플러싱 현상이 발생하면 분체는 마치 액체처럼 유동하기 때문에 각각의 장치들의 미세한 틈 사이로 활성탄이 유출되기도 하고, 활성탄의 공급 조절이 어렵게 될 뿐만 아니라, 상부로부터 전달되는 분말 활성탄이 계량호퍼의 중심부에 형성된 1차 배출구로 직접 배출되어 활성탄 공급 장치의 조절 및 유지관리에 어려움이 있었다.
그러나 상기와 같이 계량호퍼(330)의 중심 배출구로부터 일측으로 연장되어 2차적으로(2단으로) 된 활성탄 배출구(340)를 형성하게 되면, 상부에서 가해지는 압력 및 플러싱 현상이 발생하더라도 분말 활성탄이 직접 하부로 배출되지 않을 뿐만 아니라, 2차적인 조절 장치를 통하여 활성탄의 공급량을 더 원활하게 조절할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 계량호퍼(330)와 상기 활성탄 배출구(340) 사이에는 공기 조절 노즐(360)이 연결되어 상기 계량호퍼(330) 내에 존재하는 분말 활성탄 및 공기의 압력과 상기 활성탄 배출구(340)로 배출되는 분말 활성탄 사이의 압력을 조절하여 활성탄이 한꺼번에 과다하게 배출되거나 또는 전혀 배출되지 않는 현상을 방지할 수 있으며, 더욱 원활하게 활성탄 공급을 조절할 수 있다.
또한, 상기 계량호퍼(330)의 상단에는 에어 벤트(370)(Air Vent)가 형성되어, 분말 활성탄이 투입되거나 또는 배출될 때 발생되는 분진을 제거할 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 활성탄 공급 장치에 사용되는 활성탄 용해조(400)를 나타낸 정면도이고, 도 6 은 본 발명에 따른 활성탄 공급 장치에 사용되는 활성탄 용해조(400)의 내부를 나타낸 단면도 및 부분확대도이다.
본 발명에 따르는 활성탄과 물을 혼합하는 활성탄 용해조(400)는 상단에 활성탄이 유입될 수 있는 제1유입부(410)가 형성되고, 하단에 혼합액이 배출될 수 있는 제1배출부(430)가 형성되어 있는 원뿔 형상으로 이루어져 있으며, 상기 활성탄 용해조(400)의 상단 내부에는 둘레를 따라서 물이 일시적으로 저장될 수 있는 제1저장부(450)가 형성되어, 제2유입부(420)로부터 유입되는 물이 일시적으로 저장된 후 상기 활성탄 용해조(400) 하부에 연결된 이젝터(500)를 통하여 상기 활성탄 용해조(400) 내부에 진공압(부압)을 형성하여 용해조 내부를 따라 혼합액이 일정하게 흘러내리도록 하는 것을 특징으로 한다.
종래에는 분말 활성탄과 용해수를 혼합하기 위하여 대용량의 용해조가 필요하였으며, 뿐만 아니라 분말 활성탄의 혼합 및 고착 방지를 위하여 활성탄 용해조에 아지테이터 및 모터를 사용하여 임펠러에 의한 회전력에 의하여 분말 활성탄과 용해수를 혼합하였기 때문에, 초기 설치비용이 과다하게 소요될 뿐만 아니라 시간이 지남에 따라 유지 및 보수비용이 계속하여 소모된다는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 종래 임펠러의 계속적인 회전에 의하여 분말 활성탄과 용해수를 혼합하더라도 임펠러의 회전력이 닿지 않는 모서리 등에는 침전물이 고이고 쌓이게 되고, 이로 인하여 용해조에 유입되는 용해수의 양과 펌프에 의하여 배출되는 혼합액의 양의 조합이 달라지게 되면 혼합액 및 용해수가 활성탄 용해조 외부로 흘러 넘치게 되어 정수시설 전체의 작동을 정지하고 보수를 하여야 하는 불편함 및 경제적 손실이 있었다.
또한, 종래 활성탄 용해조에 용해수를 공급할 때, 공급되는 용해수의 압력 불균형 및 그로 인한 마찰 등에 의하여 발생한 미세한 물방울이 활성탄 투입구에 흡착되어 피더에서 낙하하는 활성탄의 미분과 결합하여 활성탄 투입구 쪽에 계속해서 적층되어 활성탄 투입구의 일부 또는 전부를 막는 현상이 자주 발생된다는 문제점이 있었다.
본 발명에 따른 활성탄 용해조(400)는 상기 피더(300)를 통하여 상부로부터 제1유입부(410)로 분말 활성탄이 유입되고, 측면에 연결된 제2유입부(420)로부터 용해수가 유입되어 활성탄과 용해수가 혼합되며, 상기 제2유입부(420)가 연결된 용해조의 내부에 제1저장부(450)를 형성하여 유입된 용해수를 1차적으로 저장하는 역할을 한다.
즉, 상기 제1저장부(450)는 일정한 두께로 상기 활성탄 용해조(400)의 내부 둘레를 따라서 형성되어 있으며, 상기 제1저장부(450)의 내측은 용해수가 흘러나갈 수 있도록 외측보다 높이가 작게 형성되어 상단으로부터 일정 거리를 두고 이격되어 있다.
따라서 상기 제1저장부(450)로 용해수가 유입되어 내측벽 높이까지 차오르면 상부와 이격된 공간으로 용해수가 흘러 넘치게 되고, 흘러넘친 용해수는 상기 활성탄 용해조(400)의 내벽을 타고 아래로 일정하게 흐르게 된다. 이에 따라 상기 제1유입부(410)로부터 유입된 분말 활성탄이 용해수와 일정하게 혼합될 수 있도록 함으로써, 종래에 사용되던 용해조보다 초기 설치비용이 절약되며 유지 및 보수비용이 소요되지 않는다는 이점이 있다.
본 실시예에서는 상기 제1저장부(450)를 형성하는 내측벽의 높이를 상기 활성탄 용해조(400)의 둘레를 따라서 모두 일정하게 형성하여 상부와 이격된 공간을 일정하게 함으로써, 상기 활성탄 용해조(400)의 어느곳에서나 동시에 일정하게 용해수가 흘러내릴 수 있도록 하였으나, 분말 활성탄과 용해수의 더욱 원활한 혼합을 위하여 상기 제1저장부(450)의 내측벽 일부를 상대적으로 더 작게 하여 경사면을 형성함으로써 사용자가 원하는 방향으로 용해수가 회전하면서 나선 형상으로 흐를 수 있도록 하여 회전날개 또는 임펠러 없이도 더욱 빠르고 용이하게 혼합할 수 있다.
또한, 종래 사용되던 활성탄 용해조 및 임펠러 등이 사용되지 않으며 혼합액을 배출시키기 위한 펌프 등이 사용되지 않고, 상기 활성탄 용해조(400) 전체 내벽을 따라 용해수가 일정하게 흐르면서 분말 활성탄이 혼합되어, 하부에 연결된 이젝터(500)에 걸리는 진공압에 의하여 자동적으로 이송되기 때문에 설치비용을 감소시킬 수 있으며, 침전물이 쌓일 우려가 없을 뿐만 아니라, 혼합액 및 용해수가 흘러 넘치는 현상을 방지할 수 있어 정수시설의 유지가 용이할 뿐만 아니라 경제적인 이득 또한 달성할 수 있다.
나아가, 본 발명에서는 제2유입부(420)로부터 유입되는 용해수가 자연스럽게 제1저장부(450)의 내측 벽을 넘어 상기 활성탄 용해조(400)의 내벽을 타고 수막을 형성하며 흐르기 때문에 미세한 물방울이 생성되지 않아 제1유입부(410)로 유입되는 활성탄과 고착되어 제1유입부(410)를 막는 현상이 발생하지 않기 때문에 유지 및 보수비용이 발생하지 않으며, 더 오랜 기간동안 동일한 기능을 발휘하며 사용할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 활성탄 용해조(400)의 하단을 감싸는 원뿔 형상으로 이루어져 제1배출부(430)로부터 배출되는 분말 활성탄과 용해수의 혼합액을 일시적으로 저장할 수 있는 제2저장부(460)가 형성되어 있어, 분말 활성탄과 용해수의 혼합을 더욱 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 이젝터(500)로 공급되는 혼합액의 완충역할도 할 수 있기 때문에 더욱 편리하고 안전하다.
또한, 본 발명에서는 활성탄 용해조(400)의 상단에 활성탄의 분체를 걸러내는 에어 벤트(470)가 형성되어 있어, 제1유입부(410)로 공급되는 분말 활성탄의 분체가 날려 활성탄 용해조(400)의 임의의 지역에 고착되는 것을 방지할 수 있기 때문에 유지 및 보수비용이 소요되지 않으며, 일정하고 안전하게 활성탄을 공급할 수 있다는 장점이 있다.
도 7 은 본 발명에 따른 활성탄 공급 장치에 사용되는 이젝터(500)를 나타낸 단면도이다. 상기 이젝터(500)는 상기 활성탄 용해조(400)로부터 공급받는 혼합액이 유입되는 혼합액 유입구(510), 혼합액의 압력을 낮추는 리듀서(520), 상기 리듀서(520)의 끝단과 연결되어 물과 혼합되는 노즐(530), 상기 노즐(530)의 끝단과 연결되어 배출되는 혼합액의 압력을 낮추는 디퓨저(540)로 구성된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 종래 펌프를 사용해서 혼합액을 배출하였던 방식과는 달리, 상기 활성탄 용해조(400)의 제2배출부(440)와 연결되는 혼합액 유입구(510)로 혼합액이 유입되며, 유입된 혼합액은 리듀서(520)를 통과하며 일정량의 압력이 낮아지게 된다. 이후 상기 리듀서(520)의 끝단은 고압의 물을 배출하는 노즐(530)의 일부와 맞닿은 채로 연결되어 혼합액과 물이 다시 한번 혼합되며, 상기 노즐(530)의 끝단에 연결된 디퓨저(540)를 통하여 최종 배출되는 혼합액의 압력을 낮추게 된다.
따라서, 펌프와 같은 별도의 장치가 필요하지 않을 뿐만 아니라, 상기 이젝터(500)의 입구와 출구 사이에서의 압력의 차이를 이용하여 상기 노즐(530) 및 디퓨저(540) 등을 작동시키기 때문에 별도의 동력이 더 필요하지 않고, 상기와 같은 노즐(530)에 발생되는 진공압을 이용하여 상기 활성탄 용해조(400)에서 배출되는 혼합액을 더욱 쉽고 용이하게 배출할 수 있으므로 에너지를 절약할 수 있으며, 유지 및 관리비용을 감쇄시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100 : 활성탄 저장조 200 : 빈 액티베이터(Bin Activator)
300 : 피더 400 : 활성탄 용해조
500 : 이젝터
110 : 사일로 120 : 공기 유입관
130 : 에어 패드(Air Pad) 310 : 활성탄 유입구
320 : 슬라이드 게이트 밸브 330 : 계량호퍼
340 : 활성탄 배출구 350 : 서보 모터(Servo Motor)
360 : 공기 조절 노즐 370 : 에어 벤트(Air Vent)
410 : 제1유입부 420 : 제2유입부
430 : 제1배출부 440 : 제2배출부
450 : 제1저장부 460 : 제2저장부
470 : 에어 벤트(Air Vent) 510 : 혼합액 유입구
520 : 리듀서(Reducer) 530 : 노즐(Nozzle)
540 : 디퓨저(Diffuser)

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 원통형으로 이루어진 상부 쉘 및 원뿔형으로 이루어진 하부 콘이 일체형으로 형성된 활성탄 저장 사일로(110), 건조공기 공급장치에 연결되어 외부로부터 상기 사일로(110)로 건조 공기를 공급하기 위한 공기 유입관(120), 상기 공기 유입관(120)에 연결되어 상기 사일로(110) 내부로 건조 공기를 공급하는 다수의 에어 패드(130)를 포함하여 이루어지는 활성탄 저장조(100);
    상기 활성탄 저장조(100)의 하부에 결합되어 활성탄을 원활하게 공급하기 위한 빈 액티베이터(200);
    상기 빈 액티베이터(200)로부터 활성탄이 유입되는 활성탄 유입구(310), 슬라이드 게이트 밸브(320), 상기 슬라이드 게이트 밸브(320)의 하단에 부착되어 분말 활성탄을 자동적으로 공급하는 로타리 밸브, 상기 로타리 밸브로부터 공급되는 활성탄의 중량 및 체적을 계측하여 일정하게 공급하는 계량호퍼(330), 상기 계량호퍼(330)의 중심으로부터 일측으로 연장되어 하부로 활성탄을 배출하는 활성탄 배출구(340), 활성탄 공급을 조절하기 위한 서보 모터(350), 상기 계량호퍼(330) 및 활성탄 배출구(340)의 공기의 압력을 조절하는 공기 조절 노즐(360), 활성탄 분체를 걸러내는 에어 벤트(370)로 구성되는 피더(300);
    상단에 상기 피더(300)로부터 공급받는 활성탄이 유입될 수 있는 제1유입부(410)가 형성되고, 하단에 혼합액이 배출될 수 있는 제1배출부(430)가 형성되어 있는 원뿔 형상으로 이루어져 있으며, 상단 내부에는 둘레를 따라서 물이 일시적으로 저장될 수 있는 제1저장부(450)가 형성되어, 제2유입부(420)로부터 유입되는 물이 일시적으로 저장된 후 상기 활성탄 용해조(400)의 내벽을 따라 일정하게 흐를 수 있도록 하는 활성탄 용해조(400) 및
    상기 활성탄 용해조(400)로부터 공급받는 혼합액이 유입되는 혼합액 유입구(510), 혼합액의 압력을 낮추는 리듀서(520), 상기 리듀서(520)의 끝단과 연결되어 물과 혼합되는 노즐(530), 상기 노즐(530)의 끝단과 연결되어 배출되는 혼합액의 압력을 낮추는 디퓨저(540)로 구성되는 이젝터(500)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 활성탄 공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 활성탄 저장조(100)의 하부 콘 및 상부 쉘에는 동심원상으로 일정한 간격을 이루며 에어 패드(130)가 부착되며, 상기 활성탄 저장조(100)의 상부 쉘에는 1개의 공기 유입관(120)이 부착되고, 하부 콘에는 2개의 공기 유입관(120)이 부착되는 것을 특징으로 하는 활성탄 공급 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 활성탄 저장조(100)의 하부 콘 중 외측에 부착된 에어 패드(130)는 각각 45°의 각도를 이루며 8개가 부착되어 있으며, 내측에 부착된 에어 패드(130)는 각각 90°의 각도를 이루며 4개가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 활성탄 공급 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 활성탄 저장조(100)의 상부 쉘에 부착된 에어 패드(130)는 각각 4개 내지 12개가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 활성탄 공급 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 활성탄 용해조(400)에는, 하단을 감싸는 원뿔 형상으로 이루어져 상기 제1배출부(430)로부터 배출되는 활성탄과 물의 혼합액을 일시적으로 저장할 수 있는 제2저장부(460)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 활성탄 공급 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 활성탄 용해조(400)의 상단에는 활성탄의 분체를 걸러내는 에어 벤트(470)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 활성탄 공급 장치.


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