KR101255321B1 - 여과장치 및 여과방법 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 장치의 소형화를 도모하는 동시에, 탈수성능을 향상시키는 여과장치 및 여과방법을 제공한다.

본원 발명의 여과장치는, 동심 형상으로 배치된 원통상 또는 원추상의 내측 여과재(1)와, 외측 여과재(2)와, 상기 내측 여과재(1)와 상기 외측 여과재(2) 사이의 여과공간(4)에 형성된 스파이럴 형상의 칸막이(3)를 구비한다. 상기 스파이럴 형상의 칸막이(3)는 회전시키지 않고, 상기 내측 여과재(1) 및/또는 상기 외측 여과재(2)만을 축심 주위로 회전시킨다. 이 조작과정에서, 상기 여과공간(4) 내에, 그 일단측으로부터 피처리액을 보내어 상기 내측 여과재(1)를 통과시켜 여과하고, 상기 외측 여과재(2)를 통과시켜 여과하며, 각 여과액은 외부로 배출하며, 상기 여과공간(4) 내의 타단측으로부터 케이크를 배출한다.

내측 여과재, 외측 여과재, 칸막이

Description

여과장치 및 여과방법{FILTERING APPARATUS AND FILTERING METHOD}

본 발명은 여과장치 및 여과방법에 관한 것이다.

금속제의 스크린, 망, 다공판 등의 여과재는 천(섬유)제인 것에 비해 운전성, 보수성, 내구성 등의 면에서 우수한데, 이것을 이용한 것으로서 스크류 프레스(screw press)나 회전 가압식 탈수기 등의 가압식 여과장치가 있다. 이 장치는 역사가 오래되고 매우 간단한 구조의 것이기 때문에, 저동력·저소음·저비용 등을 특징으로 하며, 고형분 농도가 낮은 난(難)탈수성의 고액(固液) 혼합물에 적용한 경우에도 우수한 탈수성능이 얻어지기 때문에, 하수 오니(汚泥) 탈수분야에서도 많이 이용되고 있다.(예컨대, 특허문헌 1, 2 참조)

특허문헌 1: 일본국 공개특허 2001-212697호 공보

특허문헌 2: 일본국 공개특허 2001-113109호 공보

그러나 원통상의 외측 여과재와 그 내부에 삽입된 스크류로 이루어지는 스크류 프레스에서는, 피(被)처리액이 입구측으로부터 출구측을 향하여 저속으로 이송되어 감과 동시에, 스크류의 압박력에 의해 발생하는 압착압력으로 연속적으로 탈수되는데, 여과액은 외측 여과재에 의해서만 짜내어 지는 것이기 때문에, 외측 여과재의 길이의 단축화를 도모하는 것이 곤란하여 설비를 소형화하기 어려웠다.

한편, 회전 가압식 탈수기에 있어서는, 탈수 여과의 처리량을 향상시키려면 디스크의 지름을 크게 하거나, 또는 탈수기를 복수 배치할 필요성이 있어서 설비의 대형화나 비용증가의 문제를 안고 있었다.

그래서, 본 발명의 주된 과제는 장치의 소형화를 도모하는 동시에, 탈수성능을 향상시키는 여과장치 및 여과방법을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결한 본 발명은 다음과 같다.

<청구항 1 기재의 발명>

청구항 1에 기재된 발명은, 동심(同心) 형상으로 배치된 원통상 또는 원추상의 내측 여과재 및 외측 여과재와, 상기 내측 여과재와 상기 외측 여과재 사이의 여과공간에 형성된 스파이럴 형상의 칸막이를 구비하고, 상기 여과공간의 일단측으로부터 피처리액을 보내어 여과공간 내의 타단측으로부터 케이크를 배출하며, 상기 내측 여과재 및 상기 외측 여과재 내를 통과한 여과액을 외부로 배출하는 구성의 여과장치로서, 상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재는 축심 둘레로 회전하고, 상기 스파이럴 형상의 칸막이는 회전하지 않는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 여과장치이다.

(작용효과)

내측 여과재 및 외측 여과재의 두 면에 의해 여과 농축이 이루어짐으로써, 종래의 외측 여과재로만 여과를 행했던 스크류 프레스에 비해 설비의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 내측 여과재 및/또는 외측 여과재는 축심 둘레로 회전하고, 스파이럴 형상의 칸막이는 회전하지 않는 구성으로 함으로써, 여과공간으로 보내진 피처리액은 칸막이를 따라 나선상으로 장치 내를 이동하면서, 우선 내외측 여과재의 두 면에 의한 여과농축이 이루어지고, 다음으로 압착탈수가 이루어지는데, 내외측 여과재 뿐만 아니라 리본 스크류(ribbon screw)도 모두 회전 자유자재로 한 구성의 스크류 프레스에 비해, 본 발명에 따른 여과장치는 구조를 간소화할 수 있어, 제조비용의 저감 및 유지보수(maintenance)성의 향상을 도모할 수 있다.

<청구항 2 기재의 발명>

청구항 2에 기재된 발명은, 동심 형상으로 배치된 원통상 또는 원추상의 내측 여과재 및 외측 여과재와, 상기 내측 여과재와 상기 외측 여과재 사이의 여과공간에 형성된 스파이럴 형상의 칸막이를 구비하고, 상기 여과공간의 일단측으로부터 피처리액을 보내어 여과공간 내의 타단측으로부터 케이크를 배출하며, 상기 내측 여과재 및 상기 외측 여과재 내를 통과한 여과액을 외부로 배출하는 구성의 여과장치로서, 상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재는 축심 둘레로 회전하고, 상기 스파이럴 형상의 칸막이는 회전하지 않는 구성으로 되어 있으며, 상기 칸막이는 상기 여과공간의 일단측 및/또는 타단측에 고정된 지지부재에 의해 지지되는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 여과장치이다.

(작용효과)

칸막이는 여과공간의 일단측 및/또는 타단측에 고정된 지지부재에 의해 지지되는 구성이기 때문에, 반송(搬送)에 수반하여 이동하는 피처리액이나 케이크로부터 응력을 받는 칸막이의 강도의 향상과 형상의 유지를 확보할 수 있어서, 안정된 여과작업을 행하면서 탈수성능을 높일 수 있다.

<청구항 3 기재의 발명>

청구항 3에 기재된 발명은, 상기 지지부재는 상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재에 근접 또는 접촉하도록 배치되며, 여과재에 부착된 케이크를 긁어내는 구성으로 된 청구항 2에 기재된 여과장치이다.

(작용효과)

지지부재는 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재에 근접 또는 접촉하도록 배치되고, 여과재에 부착된 케이크를 긁어내는 구성으로 함으로써, 별도의 스크레이퍼(scraper)를 마련할 필요가 없으며, 부품의 수의 삭감을 할 수 있어 제조비용을 저감시킬 수 있다.

<청구항 4 기재의 발명>

청구항 4에 기재된 발명은, 동심 형상으로 배치된 원통상 또는 원추상의 내측 여과재 및 외측 여과재와, 상기 내측 여과재와 상기 외측 여과재 사이의 여과공간에 형성된 스파이럴 형상의 칸막이를 구비하고, 상기 여과공간의 일단측으로부터 피처리액을 보내어 여과공간 내의 타단측으로부터 케이크를 배출하며, 상기 내측 여과재 및 상기 외측 여과재 내를 통과한 여과액을 외부로 배출하는 구성의 여과장치로서, 상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재는 축심 둘레로 회전하고, 상기 스파이럴 형상의 칸막이는 회전하지 않는 구성으로 되어 있으며, 상기 여과공간의 일단측으로부터 타단측으로 감에 따라, 상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재에 있어서의 여과면의 개공(開孔)의 크기가 작아지도록 구성된 것을 특징으로 하는 여과장치이다.

(작용효과)

여과공간의 일단측으로부터 타단측으로 감에 따라, 내측 여과재 및/또는 외측 여과재에 있어서의 여과면의 개공의 크기가 작아지도록 구성함으로써, 고형분 농도도 낮고 유동성을 가진 피처리액이 많은 여과공간의 일단측에서는, 여과농축을 주로 하고, 함수율(含水率)이 저하한 케이크가 많은 여과공간의 타단측에서는, 압밀(壓密;consolidation) 탈수를 주로 하여, 탈수성능 및 SS(Suspended Solids; 부유고형물) 회수율의 향상을 도모할 수 있다.

<청구항 5 기재의 발명>

청구항 5에 기재된 발명은, 동심 형상으로 배치된 원통상 또는 원추상의 내측 여과재 및 외측 여과재와, 상기 내측 여과재와 상기 외측 여과재 사이의 여과공간에 형성된 스파이럴 형상의 칸막이를 구비하고, 상기 여과공간의 일단측으로부터 피처리액을 보내어 여과공간 내의 타단측으로부터 케이크를 배출하며, 상기 내측 여과재 및 상기 외측 여과재 내를 통과한 여과액을 외부로 배출하는 구성의 여과장치로서, 상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재는 축심 둘레로 회전하고, 상기 스파이럴 형상의 칸막이는 회전하지 않는 구성으로 되어 있으며, 상기 여과공간 내의 타단측에 형성된 케이크 배출구에는, 케이크를 압착하는 배압판(背壓板)이 설치된 것을 특징으로 하는 여과장치이다.

<청구항 6 기재의 발명>

청구항 6에 기재된 발명은, 상기 배압판은 상기 케이크 배출구의 배출부분의 단면적을 조정 가능하도록 구성된 청구항 5에 기재된 여과장치이다.

(작용효과)

여과공간 내의 타단측에 형성된 케이크 배출구에는, 케이크를 압착하는 배압판을 설치하는 구성으로 함으로써, 케이크는 반경방향 및 축방향이 다른 방향으로부터 압착되기 때문에, 케이크의 저(低)함수율화를 효과적으로 도모할 수 있다.

또한, 케이크 배출구의 배출부분의 단면적을 조정 가능하도록 배압판을 구성함으로써, 케이크의 성분이나 운전상황 등에 의해 케이크에 부여하는 압착력(배출저항)의 조정을 가능하게 하고 있다.

<청구항 7 기재의 발명>

청구항 7에 기재된 발명은, 상기 스파이럴 형상의 칸막이의 적어도 피처리액의 송입구(送入口)측의 안쪽둘레 가장자리 및 바깥둘레 가장자리가 각각 상기 내측 여과재 및 상기 외측 여과재에 근접 또는 접촉하는 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 여과장치이다.

(작용효과)

여과공간에 보내진 피처리액은 고형분 농도도 낮고 유동성을 가진 상태이므로, 피처리액의 입구측 부근에서는, 내외측 여과재에 의해 여과농축이 생겨간다. 따라서, 이 피처리액의 송입구측 부근은 고액 분리작용에 의한 여과농축이 중요한 기능이 되는데, 스파이럴 형상의 칸막이의 적어도 피처리액의 입구측의 안쪽둘레 가장자리 및 바깥둘레 가장자리를 각각 내측 여과재 및 외측 여과재에 근접 또는 접촉하는 구성으로 함으로써, 여과재의 여과면에 고착(固着)한 케이크를 긁어내 여과농축의 효율을 유지할 수 있다. 또한, 보내진 피처리액을 칸막이를 따라 나선상으로 이동시킬 수 있다.

<청구항 8 기재의 발명>

청구항 8에 기재된 발명은, 상기 내측 여과재의 회전속도와 상기 외측 여과재의 회전속도가 속도차를 갖고 회전 가능하게 되어 있는 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 여과장치이다.

(작용효과)

내측 여과재의 회전속도와 외측 여과재의 회전속도가 속도차를 갖고 회전함으로써, 여과공간 내를 이동하는 케이크에 전단력(shear force)이 생긴다. 그 때문에, 예컨대 섬유분이 많은 생오니(生汚泥)나 혼합 생오니가 포함되는 피처리액에 대해서는, 이 전단력에 의해 탈수효율을 향상시키는 것이 가능하다. 또한 내외측 여과재 각각의 상대속도가 큰 경우, 빨리 회전하는 여과면(예컨대, 내측 여과재의 여과면) 근방의 케이크는 다른 한쪽의 여과면(예컨대, 외측 여과재의 여과면)측으로 이동하는 효과가 나타나는데, 케이크 내에서의 혼합작용이 생김으로써 여과장치 내에서의 함수율 분포를 균일화할 수도 있다.

<청구항 9 기재의 발명>

청구항 9에 기재된 발명은, 상기 스파이럴 형상의 칸막이는 상기 일단측으로부터 상기 타단측으로 감에 따라 그 피치가 짧아지도록 구성되어 있는 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 여과장치이다.

(작용효과)

스파이럴 형상의 칸막이는 여과공간의 일단측으로부터 그 타단측으로 감에 따라 그 피치가 짧아지도록 구성함으로써, 케이크의 배출경로를 좁게 하여 압착효과를 높이고, 배출되는 케이크의 함수율의 불균일(분포)을 없게 하여 균일하게 할 수 있다.

<청구항 10 기재의 발명>

청구항 10에 기재된 발명은, 동심 형상으로 배치된 원통상 또는 원추상의 내측 여과재 및 외측 여과재와, 상기 내측 여과재와 상기 외측 여과재 사이의 여과공간에 형성된 스파이럴 형상의 칸막이를 구비한 여과장치를 사용하여, 상기 스파이럴 형상의 칸막이는 회전시키지 않고, 상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재만을 축심 둘레로 회전시키며, 이 조작과정에서, 상기 여과공간 내에 그 일단측으로부터 피처리액을 보내어 상기 내측 여과재 및 상기 외측 여과재를 통과시켜 여과하고, 각 여과액은 외부로 배출하며, 상기 여과공간 내의 타단측으로부터 케이크를 배출하는 것을 특징으로 하는 여과방법이다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 장치의 소형화를 도모하는 동시에, 탈수성능을 향상시킬 수 있는 등의 이점을 가져온다.

도 1은 제1의 실시의 형태의 여과장치의 종단면도이다.

도 2는 그 Ⅰ-Ⅰ 단면도(횡단면도)이다.

도 3은 그 평면도이다.

도 4는 칸막이와 스크레이퍼의 관계를 설명하기 위한 개략도이다.

도 5는 여과장치의 다른 실시예의 개략을 나타내는 종단면도이다.

도 6은 여과장치의 다른 실시예의 개략을 나타내는 종단면도이다.

도 7은 여과장치의 다른 실시예의 개략을 나타내는 종단면도이다.

도 8은 여과장치의 다른 실시예의 개략을 나타내는 종단면도이다.

도 9는 제2의 실시의 형태의 여과장치의 횡단면도이다.

도 10은 저류(貯留)공간을 설명하기 위한 개략도이다.

도 11은 다른 피처리액 송입관(送入管)의 실시예이다.

도 12는 제3의 실시의 형태의 여과장치의 종단면도이다.

도 13은 그 Ⅱ-Ⅱ 단면도(횡단면도)이다.

도 14는 지지부재의 다른 배치형태의 개략을 설명하기 위한 횡단면도이다.

도 15는 지지부재의 또 다른 배치형태의 개략을 설명하기 위한 횡단면도이다.

도 16은 제4의 실시의 형태의 반송 보조부재의 개략을 나타내는 평면도이다.

도 17은 그 정면의 부분도이다.

도 18은 다른 실시예의 반송 보조부재의 개략을 나타내는 평면도이다(신장시).

도 19는 그 축소시의 개략을 나타내는 평면도이다.

도 20은 제5의 실시의 형태의 여과장치의 배압판의 배치를 나타내는 평면도이다.

도 21은 그 종단면도(Ⅲ-Ⅲ 단면도)이다.

도 22는 배압판의 일부를 떼어낸 상태를 나타내는 평면도이다.

도 23은 케이크의 이동공간의 단면적의 변화를 나타내는 개략도이다.

도 24는 그 여과장치의 다른 실시예의 평면도이다.

도 25는 그 종단면도(Ⅳ-Ⅳ 단면도)이다.

도 26은 배압판의 배치의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.

도 27은 그 종단면도(Ⅴ-Ⅴ 단면도)이다.

도 28은 가동 배압판이 회동한 상태를 나타내는 평면도이다.

도 29는 그 여과장치의 다른 실시예의 평면도이다.

도 30은 그 종단면도(Ⅵ-Ⅵ 단면도)이다.

[부호의 설명]

1 내측 여과재 1A 상판(上板)

2 외측 여과재 3 칸막이

3C 노치(notch)부 4 여과공간

5 내부통 회전축 7 케이싱(casing)

7A 상판 7B 저판(底板)

7C 경사면 8 내측 세정관

9 외측 세정관 10 피처리액 송입구

10A 피처리액 송입구 11 피처리액 송입구

11A 피처리액 송입구 12 여과액 배출구

13 여과액 배출구 14 케이크 배출구

15 배압판 15A 고정 배압판

15B 가동 배압판 16 스크레이퍼

17 저류공간 18 기둥

19 지지부재 20 지지부재

24 반송 보조부재 25 반송 보조부재

26 링 형상부재 36 허브(hub)

37 암(arm)

이하, 본 발명의 실시의 형태를 도 1 내지 도 30에 기초하여 설명한다.

<제1의 실시의 형태>

(여과장치의 구성)

본 발명에 따른 여과장치에 있어서의 케이싱(7)의 내부에는, 도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 모터 등의 제1의 회전구동수단(도시하지 않음)에 의해 구동력이 전달되는 내부통 회전축(5)에 상판(1A)이 연결된 회전 자유자재의 원통상의 내측 여과재(1)와, 이 내측 여과재(1)와 동심원 형상으로 배치되어 형성된 회전 자유자재의 원통상의 외측 여과재(2)와, 케이싱(7)의 상판(7A) 및 저판(7B)에 양단부가 고정되고, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2) 사이에 형성되는 여과공간(4)에 배치된 스파이럴 형상(리본 스크류 형상)의 칸막이(3)가 구비되어 있다. 한편, 케이싱(7)은 본 실시의 형태에서는 원통형이지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 다면 체 등의 형상이어도 된다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 케이싱(7)의 저판(7B)에 있어서의 여과공간(4)을 투영한 부분에는 피처리액 송입구(10, 11)가 형성되어 있으며, 이들 피처리액 송입구(10, 11)로부터 피처리액이 들어온다. 또한, 피처리액은 펌프(도시하지 않음)에 의해 압송(壓送)되고, 이 압력과 함께 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)의 회전에 의한 마찰로, 케이싱(7)의 저부(底部)에서 상부까지 상승하는 것이다. 또한, 장치 자체의 축심을 가로방향으로 하고 장치 전체를 가로방향으로 배치하는 경우에는, 피처리액을 펌프 압송하지 않고, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)의 회전에 의한 마찰력만으로 장치 내를 이동시켜도 된다. 또한 피처리액 송입구는 본 실시의 형태에서는 두 군데이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

내측 여과재(1)의 측면(바깥둘레면)에는, 여과재로서 웨지 와이어(wedge wire)가 팽팽하게 설치되어 있고, 이 웨지 와이어의 슬릿은 회전축심을 따라 배열되어 있다. 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2) 사이에 형성된 여과공간(4)에 보내진 피처리액 중, 고액 분리가 이루어진 여과액의 일부가 내측 여과재(1) 내에 있어서의 케이싱(7)의 저판(7B)에 모아져, 최종적으로는 여과액 배출구(12)로부터 배출되도록 되어 있다.

외측 여과재(2)는, 둘레 형상의 상단은 케이싱(7)의 상판(7A)으로부터 레일과 이 레일에 안내되는 롤러 등에 의해 회전 가능하게 매달려지는 구성으로 되어 있으며, 또한, 상단의 측면은 도시하지는 않지만, 모터 등의 제2의 회전구동수단(도시하지 않음)에 의해 구동력이 전달되는 외측 회전축(도시하지 않음)에 피니언 기어(pinion gear)(도시하지 않음) 등을 통하여 연결되며, 외측 여과재(2) 자체가 회전하도록 되어 있다. 또한 외측 여과재(2)의 안쪽둘레면에는, 내측 여과재(1)와 마찬가지로, 여과재로서 웨지 와이어가 팽팽하게 설치되어 있다. 이 웨지 와이어의 슬릿은 회전축심을 따라 배열되어 있으며, 여과공간(4)에 보내진 피처리액 중, 고액 분리가 이루어진 여과액의 일부가 케이싱(7)과 외측 여과재(2) 사이의 부분의 저판(7B)에 모아져, 최종적으로는 여과액 배출구(13)로부터 배출되도록 되어 있다.

여기서, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)는 동일한 각속도(°/sec)로 회전시킨 경우에 있어서도, 각각의 반경 차이분의 주속도차(㎜/sec)가 생기기 때문에, 케이크에 전단력이 생겨 탈수효율이 향상된다. 예컨대, 섬유분이 많은 생오니나 혼합 생오니가 포함되는 피처리액에 대해서는, 이 전단력이 보다 효과적이기 때문에, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)에 약간 각속도 차이를 부여해서 회전시킴으로써 더욱 탈수효율을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)의 상대속도가 큰 경우, 빨리 회전하는 여과면(예컨대, 내측 여과재(1)의 여과면) 근방의 케이크는 다른 한쪽의 여과면(예컨대, 외측 여과재(2)의 여과면)측으로 이동하는 효과가 나타나는데, 케이크 내에서의 혼합작용이 생김으로써 여과장치 내에서의 함수율 분포를 균일화할 수도 있다.

이와 같이, 내측 여과재(1, 2)의 여과면의 각속도 차이에 의해 케이크에 전단력이 가해져 탈수효율이 개선되는데, 이 효과는 대상 케이크의 성상(性狀)에 의존하기 때문에, 최적 상태로 운전하는 경우는 케이크 성상에 맞춰서 내외의 각속도 차이를 설정하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 간이(簡易)적으로 각속도 차이를 조 정할 수 있도록, 본 실시의 형태에서는, 내외측 여과재(1, 2)에 각각 개별의 모터 등의 회전구동수단을 마련하고 있다.

한편 케이크 성상에 따라서는, 전단력을 가한 경우, 케이크가 유동화해 버려, 오히려 탈수성을 해하는 경우도 있으므로, 이와 같은 경우에는 동일한 각속도로 회전시키는 것이 바람직하다. 또한, 전단력에 의한 탈수효과가 있으면서 케이크 성상이 연간(年間) 거의 변화하지 않는 케이크에 대해서는, 동일한 각속도로 회전시켜도 되고, 이들과 같은 대상 케이크에 대해서는, 내외측 여과재(1, 2)를 하나의 모터에 의해 동일한 각속도로 회전시키도록 해도 된다.

또한, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)는 반드시 양자를 회전시킬 필요는 없으며, 한쪽만을 회전시키도록 해도 된다.

내외측 여과재(1, 2)에 이용되는 여과재로서는, 웨지 와이어에 한정되는 것은 아니며, 펀칭(punching)판(도시하지 않음), 금망(도시하지 않음), 여과포(도시하지 않음) 등을 이용할 수 있다. 또한, 고액 분리가 메인이 되는 여과공간(4)의 하부에 여과면의 개구율이 높은 웨지 와이어, 압착탈수가 메인이 되는 여과공간(4)의 상부에 케이크와의 접촉면적이 높은(개구율이 높은) 펀칭판을 배치해도 된다.

칸막이(3)는 도 1 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 스파이럴 형상(리본 스크류 형상)이며, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2) 사이에 형성된 링 형상의 여과공간(4)에 배치되어 형성되어 있다. 이 칸막이(3)는 케이싱(7)의 상판(7A)과 저판(7B)에 고정되어 있음으로써, 칸막이(3)는 축심 둘레로 회전하지 않는 구성으로 되어 있다. 이것에 의해, 내외측 여과재 뿐만 아니라 리본 스크류도 모두 회전 자 유자재로 한 구성의 스크류 프레스에 비해, 본 발명에 따른 여과장치는 구조를 간소화할 수 있어, 제조비용의 저감 및 유지보수성의 향상을 도모할 수 있다.

칸막이(3)의 안쪽둘레 가장자리와 바깥둘레 가장자리는, 각각 내측 여과재(1) 및 외측 여과재(2)의 여과면에 근접 또는 접촉하는 구성으로 되어 있다. 이 구성에 의해, 내외측 여과재(1, 2)의 여과면에 고착한 케이크를 긁어내기 쉽게 하여, 여과농축의 효율을 유지할 수 있게 함과 동시에, 피처리액 송입구(10, 11)로부터 보내진 피처리액을 칸막이(3)를 따라 나선상으로 상승시킬 수 있다. 또한 여과공간(4)의 하부, 즉 피처리액 송입구(10, 11)측 부근이 고액 분리작용에 의한 여과농축이 메인으로 되기 때문에, 칸막이(3)의 안쪽둘레 가장자리와 바깥둘레 가장자리는 적어도 피처리액의 송입구(10, 11)측 부근이 내외측 여과재(1, 2)와 각각 근접 또는 접촉하는 구성이면 된다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 칸막이(3)의 안쪽둘레 가장자리와 바깥둘레 가장자리에 고무 등에 의해 형성되는 스크레이퍼(16)를 장착함으로써, 내측 여과재(1) 및 외측 여과재(2)는 축심 둘레로 회전하고, 칸막이(3)는 회전하지 않는 구성이기 때문에, 여과면에 포착된 케이크를 이 스크레이퍼(16)로 긁어낼 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 여과공간(4)의 하부, 즉 피처리액 송입구(10, 11)측 부근이 고액 분리작용에 의한 여과농축이 메인으로 되기 때문에, 적어도 피처리액의 송입구(10, 11)측 부근에 스크레이퍼가 장착되어 있으면 된다.

칸막이(3)는 스파이럴 피치를 여과공간(4) 내의 전체에 있어서 균일하게 해도 되지만, 배출되는 케이크의 함수율의 불균일(분포)을 없애고 균일하게 하기 위해서는, 도 1 및 도 4에서 나타내는 바와 같이, 스파이럴 형상의 칸막이(3)를 케이싱(7)의 저판(7B)측으로부터 상판(7A)측으로 감에 따라, 그 피치가 짧아지도록 구성하는 것이 바람직하며, 구체적으로는, 여과공간(4)의 상부 부분에서, 스파이럴 피치를 짧게 하여 케이크의 배출경로를 좁게 하여 압착 효과를 높이는 것이 바람직하다. 한편, 후술하는 도 5 내지 도 8에 나타내는 바와 같이, 여과공간(4)의 상부에 있어서 탈수효율을 향상시키기 위해서 내외측 여과재(1, 2)의 반경 차이를 좁힌 경우에는, 도시하지는 않지만 스파이럴 형상의 칸막이(3)를 케이싱(7)의 저판(7B)측으로부터 상판(7A)측으로 감에 따라, 그 피치가 길어지도록 구성해도 된다.

또한 도시하지는 않지만, 스파이럴 형상의 칸막이(3)의 일부에 케이크가 통과 가능한 구멍을 뚫고, 케이크의 교반 혼합을 촉진할 수도 있다. 또한, 여과공간(4)의 하부, 즉 피처리액 송입구(10, 11)측 부근에 있어서, 칸막이(3)의 하부를 케이싱(7)의 저판(7A)으로부터 떨어뜨려 형성(스파이럴 형상의 칸막이(3)의 하부를 커트)해도 되는데, 이 경우에는, 칸막이(3)와 케이싱(7)의 저판(7B)과의 고정은 임의의 지지부재(예컨대, 후술하는 도 10에 나타내는 바와 같은 기둥(18) 등의 기둥 형상 부재 등)를 통하여 고정하면 된다.

스크레이퍼(16)는 도 1 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 케이싱(7)의 축방향으로, 칸막이(3)의 안쪽둘레 가장자리와 바깥둘레 가장자리를 따라, 케이싱(7)의 상판(7A)과 저판(7B)을 양단부로서 장착하는 것을 생각할 수 있다. 이 스크레이퍼(16)는, 도 4에는 안쪽둘레 가장자리와 바깥둘레 가장자리에 각각 한 군데 장착되어 있는데, 복수 부분에 장착해도 된다. 또한 이 변형예로서, 고액 분리가 메인이 되는 여과공간(4)의 하부에만 스크레이퍼(16)를 장착하도록 해도 된다. 이 경우의 장착법으로서는, 도시는 하지 않지만 케이싱(7)의 저판(7B)에만 설치해도 되고, 케이싱(7)의 저판(7B)과 칸막이(3)를 연결하도록 배치해도 되며, 축방향에 인접하는 칸막이(3)의 둘레 가장자리 상호를 다리를 놓아 연결하도록 설치해도 된다. 또한, 스크레이퍼(16)를 축방향으로 평행하게 장착하는 것이 아니라, 도시는 하지 않지만, 칸막이(3)의 안쪽둘레 가장자리 및 바깥둘레 가장자리를 따르도록, 각각의 선단에 스크레이퍼(16)를 장착해도 된다.

스크레이퍼 자체의 재질·구조는, 상술한 바와 같이 탄성력에 의해 여과면에 밀어붙일 수 있는 고무, 수지 등을 이용해도 되는데, 변형예로서, 도시는 하지 않지만, 스크레이퍼의 선단에 스프링을 장착한 날을 내장하고, 스프링 등에 의해 내측 여과재(1) 및 외측 여과재(2)의 반경방향으로 날이 이동 가능하도록 하는 기능을 가진 것 등을 이용할 수 있다.

여기서, 내측 여과재(1), 외측 여과재(2) 및 칸막이(3)와의 관계를 설명한다. 후술하는 케이싱(7)의 저판(7B)에 형성된 피처리액 송입구(10, 11)로부터 보내진 피처리액은, 고형분 농도도 낮고 유동성을 가진 상태이며, 여과공간(4)의 하부에서는, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)에 있어서의 원통상의 여과재의 구멍을 통하여 여과농축이 생긴다. 여과공간(4)의 하부에서는, 고액 분리작용에 의한 여과농축이 중요한 기능이 되는데, 여과농축이 어느 정도 진행되면 농축된 케이크가 여과면에 고착하여 여과효율이 저하한다. 그래서, 농축효율을 유지하기 위해 칸막이(3)에 스크레이퍼(16)를 장착하고, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)에 있어서의 여과재의 표면을 높은 빈도로 스크레이핑함으로써, 표면에 고착한 케이크를 긁어낸다.

또한, 농축작용에 의해 유동성을 잃은 케이크는 여과재와의 마찰력이 생기기 때문에, 회전하는 여과재에 의해 내외측 여과재(1, 2)의 원주방향으로 반송이 행해진다. 그러나 여과공간(4)에는 스파이럴 형상(리본 스크류 형상)의 칸막이(3)가 배치되어 있어, 내외측 여과재(1, 2)를 따라 회전하는 케이크가 이 칸막이(3)와 간섭함으로써, 축을 중심으로 회전하는 동시에 축방향으로 이동하게 된다. 이 운동에 의해 케이크는 여과농축을 하면서, 최종적으로 여과공간(4)의 상부에 형성된 케이크 배출구(14)로부터 배출되는 것이다. 또한 후술하겠지만, 케이크 배출구(14)에는, 케이크의 배출을 억제하는 배압판(15)이 장착되어 있어 배출량이 강제적으로 억제됨으로써, 케이크는 여과공간(4) 내에서 압밀되어 더욱 함수율을 저하시킬 수 있다.

실시의 형태에 따른 여과공간(4)은 위에서 아래까지 동일한 횡단면적을 갖는 링 형상의 것을 나타내고 있는데, 여과공간(4)의 하부는, 처리량을 확보하기 위해서 대용량의 여과실 용적을 부여하고, 한편, 여과공간(4)의 상부에 있어서 탈수효율을 향상시키기 위해서 내외측 여과재(1, 2)의 반경 차이를 좁히는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 외측 여과재(2)의 형상은 동일한 채로, 피처리액 송입구(10, 11)측으로부터 케이크 배출구(14)측을 향하여, 내측 여과재(1)의 반경방향을 연속적으로 확대해 가는 형상(거의 원추 형상), 또는 도 6에 나타내는 바와 같이 계단 형상으로 확대해 가는 형상(다단(多段) 원통 형상)을 제안할 수 있다. 또한 도 7에 나타내는 바와 같이, 내측 여과재(1)의 형상은 동일한 채로, 피처리액 송입구(10, 11)측으로부터 케이크 배출구(14)측을 향하여, 외측 여과재(2)의 반경방향을 연속적으로 축소해 가는 형상, 또는 도 8에 나타내는 바와 같이 계단 형상으로 축소해 가는 형상도 제안할 수 있다.

내측 세정관(8)은 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 내측 여과재(1)의 안쪽둘레면을 따라 설치되어 있으며, 또한 복수의 세정 노즐(8A, 8A, …)이 내측 여과재(1)의 안쪽둘레면에 대향하도록 내측 세정관(8)에 장착되어 있다. 마찬가지로, 외측 세정관(9)은 외측 여과재(2)의 바깥둘레면을 따라 설치되어 있으며, 또한 복수의 세정 노즐(9A, 9A, …)이 외측 여과재(2)의 바깥둘레면에 대향하도록 외측 세정관(9)에 장착되어 있다. 그리고, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)를 축 둘레로 회전시키면서, 이들 복수의 세정 노즐(8A, 8A, …; 9A, 9A, …)로부터 세정액을 분사하여, 구멍이 막힌 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)의 여과면이 세정되는 것이다. 세정시에 분사된 세정액은 세정 배액(排液)으로서, 여과액과 함께 내측 여과재(1) 내에 있어서의 케이싱(7)의 저판(7B), 케이싱(7)과 외측 여과재(2) 사이의 부분의 저판(7B)에 모아져, 최종적으로는 여과액 배출구(12, 13)로부터 배출되도록 되어 있다.

여기서, 내외측 여과재(1, 2)에는 고압의 세정액이 뿌려져서 세정되는데, 세정액으로서 알칼리성인 약품을 뿌려서 세정하는 것이 바람직하다. 또한, 내외측 여과재(1, 2)의 여과면에 초음파 발신기를 설치하여, 여과재 자체를 진동시켜서 세정 하면 세정력이 향상하기 때문에 보다 바람직하다.

또한, 내외측 세정관(8, 9) 및 세정 노즐(8A, 9A)의 설치위치로서는 상기에 한정되지 않으며, 여과공간(4) 내에 설치하고 칸막이(3) 등에 세정 노즐(도시하지 않음)을 장착하여, 여과공간(4) 내로부터 세정액을 분사해도 된다. 또한, 내외측 세정관(8, 9)을 복수 개소에 설치해도 된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 케이싱(7)의 상판(7A)에 있어서의 여과공간(4)을 투영한 부분에는, 케이크 배출구(14)가 형성되어 있으며, 이곳으로부터 탈수된 케이크가 배출된다. 이 케이크 배출구(14)에는, 배압판(15)이 장착되어 있으며, 이 배압판(15)에 의해 배출저항을 발생시켜서, 배출되는 오니의 양을 조정함으로써, 더욱 케이크를 압착하고 함수율의 저하와 체적 축감이 도모되는 것이다.

(여과방법)

본 발명에 따른 여과장치를 이용한 여과방법에 대하여 이하에 설명한다.

우선, 피처리액 송입구(10, 11)로 피처리액을 펌프 압송하고, 여과공간(4) 내에 피처리액을 보낸다. 여과공간(4) 내에 보내진 피처리액은 칸막이(3)를 따라 나선상으로 상승하면서, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)에 의해 이면(二面) 여과가 행해진다. 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)를 각각 모터 등의 제1 및 제2의 회전구동수단(도시하지 않음)에 의해 회전시킨다. 이때, 필요에 따라 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)를 각각 속도 차이를 갖고 동일 방향으로 회전시킨다. 한편, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)는 반드시 양자를 회전시킬 필요는 없으며, 한쪽만을 회전시키도록 해도 된다.

피처리액은, 펌프 압송의 압력과 회전의 마찰력으로 칸막이(3)를 따라 상승해 가는데, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2) 사이의 여과공간(4)의 하부에서 고액 분리가 이루어지고, 그 상부에서 압착 탈수가 이루어지며, 최종적으로 케이크 배출구(14)가 형성되어 있어, 이곳으로부터 탈수된 케이크가 배출된다.

여과공간(4) 내의 상부에는, 고액 분리가 이루어진 후의 함수율이 높은 케이크가 상승해 오지만, 이 케이크는 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)의 회전마찰, 및 배압판(15)에 의한 배출저항에 의해 압착이 촉진되므로, 함수율이 저감되는 동시에 체적 축감이 이루어져서 케이크 배출구(14)로부터 배출된다.

<제2의 실시의 형태>

제1의 실시의 형태에서는, 피처리액을 보내는 부분을 한두 군데로 한 경우를 주로 설명했다. 피처리액 송입구를 한두 군데로 하면, 유로(流路) 내의 이송방향에서의 고형분 농도 및 여과차이 압력분포가 생겨서, 송입구로부터 떨어진 장소에서의 여과농축 성능이 저하할 우려가 있다.

또한, 피처리액의 점도에 따라서는 유로 내에서의 유동성을 확보하기 위해서 여과차이 압력 이상의 투입 압력이 필요해지고, 과잉의 압력이 걸림으로써, 여과재로부터 고형분이 유출되어 회수율이 저하될 우려도 있다.

그래서 제2의 실시의 형태에서는, 피처리액 송입구를 늘려서, 여과농축성능 및 SS(Suspended Solids; 부유고형물) 회수율을 향상시키는 것을 꾀하고 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 케이싱(7)의 저판(7B)에 있어서의 여과공간(4)을 투영한 부분에는 피처리액 송입구(10A, 10A, …)가 형성되어 있으며, 이들 피처리액 송입구(10A, 10A, …)로부터 피처리액이 들어온다. 피처리액 송입구를 복수 개소 형성함으로써, 여과공간(4)에의 투입 직후의 피처리액의 농도·압력분포를 균일화시킬 수 있어, 고액 분리작용에 의한 여과농축이 메인이 되는 여과공간(4) 하부에서의 여과농축 성능을 향상시키고 있다. 또한, 피처리액 송입구를 복수 개소 형성함으로써, 피처리액 송입구를 한두 군데에 형성하는 경우에 비해, 압력손실을 고려한 과잉의 압력을 가할 필요가 없어져, 여과재로부터의 고형분의 유출을 방지하여 SS(Suspended Solids; 부유고형물) 회수율(%)의 향상을 도모할 수 있는 동시에, 여과장치에 불필요한 부담이 가해지지 않아도 된다. 또한, 피처리액이 반송되는 유로 길이를 실질적으로 짧게 할 수 있음으로써, 압력손실이 적어져 SS(Suspended Solids; 부유고형물) 회수율(%)의 향상에 기여하고 있다.

피처리액 송입구(10A, 10A, …)는 본 실시의 형태에서는 네 군데이지만, 이것에 한정되지 않고 복수 개소(바람직하게는 세 군데 이상, 보다 바람직하게는 네 군데 이상) 형성되어 있으면 된다.

여기서, 피처리액 송입구의 다른 형태로서, 도 11에 나타내는 형태도 제안할 수 있다. 이 형태에서는, 케이싱(7)의 중앙부에는, 피처리액 송입관(11)이 연결되어 있고, 그 선단 부분은 내측 여과재(1)의 측면을 관통하여 피처리액 송입구(11A)를 형성하고 있다. 이 피처리액 송입관(11)은 내측 여과재(1)의 회전에 맞춰서 회전하도록 구성되어 있으며, 내측 여과재(1)의 측면에 형성된 피처리액 송입구(11A)도 회전하면서, 여과공간(4) 내에 피처리액을 보내도록 되어 있다. 내측 여과재(1)의 측면에 형성된 피처리액 송입구(11A)는 원주방향으로 회전하면서 피처리액을 보내기 때문에, 피처리액이 여과공간(4) 내에서 교반되기 쉬워져서, 피처리액의 농도 ·압력분포를 보다 한층 균일화시킬 수 있다. 이 피처리액 송입구(11A)는 도 11에서는 한 군데지만, 이것에 한정되지 않고 복수 개소 장착할 수 있다. 또한 피처리액 중, 고액 분리가 이루어진 여과액의 일부는 도 11에 나타나는 바와 같이, 케이싱(7)의 저판(7B)에 형성된 여과액 배출구(12)로부터 배출된다. 한편, 도 11에 나타내는 형태에서는, 편의상 내측 세정관(8)을 생략하고 있는데, 장착해도 되는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 피처리액 송입구(11A)는 내측 여과재(1)의 측면에 한정되지 않고, 도시는 하지 않지만 외측 여과재(2)의 측면에 형성해도 되고, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)의 각각의 측면에 형성해도 된다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 여과공간(4)의 하부, 즉 피처리액 송입구(10A, 10A, …)측 부근에 있어서, 칸막이(3)의 하부를 케이싱(7)의 저판(7B)으로부터 떨어뜨려 형성(스파이럴 형상의 칸막이(3)의 하부를 커트)하고, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)에 의해 둘러싸이는 링 형상의 공간(저류공간(17))을 형성할 수도 있다. 이 저류공간(17)은 피처리액을 저장하기 위한 공간으로서 기능하는 것이다. 이 저류공간(17) 내에, 복수 개소 형성한 피처리액 송입구(10A, 10A, …)로부터 피처리액을 보내는 구성에 의해, 피처리액의 농도·압력분포의 균일화를 촉진시킬 수 있다. 특히, 도 11에 나타내는 형태의 피처리액 송입구(11A)와 함께 채용함으로써, 농도·압력분포의 균일화를 보다 촉진시킬 수 있다. 또한, 이 경우의 칸막이(3)와 케이싱(7)의 저판(7B)과의 고정은 예컨대, 기둥(18, 18) 등의 임의의 연결부재(지지부재)를 통하여 고정하면 된다.

그 외의 구성에 대해서는, 제1의 실시의 형태와 동일하기 때문에, 상세한 설명을 생략한다. 또한, 제2의 실시의 형태에 따른 여과장치를 이용한 여과방법에 대해서도, 제1의 실시의 형태와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

<제3의 실시의 형태>

제1의 실시의 형태에서 설명한 스파이럴 형상의 칸막이에는, 이동하는 피처리액이나 케이크로부터 과대한 응력을 받기 때문에, 안정적인 여과작업 등의 관점으로부터 이 칸막이의 강도의 향상이나 형상의 유지가 요구되고 있다.

그래서, 제3의 실시의 형태에서는, 칸막이의 강도의 향상이나 형상의 유지를 도모하여, 여과작업을 안정적으로 행할 수 있도록 하는 것을 꾀하고 있다.

칸막이(3)는 도 12 및 도 13에 나타나는 바와 같이, 스파이럴 형상(리본 스크류 형상)으로서, 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2) 사이에 형성된 링 형상의 여과공간(4)에 배치되어 있는데, 제3의 실시의 형태에서는, 이 칸막이(3)는 케이싱(7)의 상판(7A)과 저판(7B)에 고정되는 동시에, 또한 후술하는 지지부재(19)에 장착되어 있기 때문에, 칸막이(3)는 축심 주위로 회전하지 않는 구성으로 되어 있다.

반송에 수반하여, 칸막이(3)에는 이동하는 피처리액이나 케이크로부터 응력을 받는데, 이 응력을 받는 스파이럴 형상의 칸막이(3)의 기계강도를 높이고, 형상 유지를 도모하기 위해서, 제3의 실시의 형태에서는, 스파이럴 형상의 칸막이(3)의 거의 중앙부분에는, 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 지지부재(19)가 장착되어 있다. 이 지지부재(19)의 단부는 케이싱(7)의 상판(7A) 및/또는 저판(7B)에 고정되어 있고, 칸막이(3)가 지지부재(19)에 의해 지지됨으로써, 강도의 향상과 형상의 유지를 확보하여, 안정된 여과작업을 행하면서 탈수성능을 높이고 있다. 도 12 및 도 13에 나타나는 지지부재(19)는 스파이럴 형상의 칸막이(3)의 거의 중앙부분이 겹치도록, 칸막이(3)의 네 군데에서 등간격으로 장착되어 있는데, 이것에 한정되지 않고 적어도 한 군데 이상 장착되면 된다. 또한, 지지부재(19)는 기둥 형상(막대 형상)이 아니라, 플랫 바(flat bar) 형상 등이어도 된다. 또한, 도 12 및 도 13에 나타나는 지지부재(19)의 배치는, 후술하는 도 14 및 도 15에 나타내는 지지부재(20)의 배치에 비해, 강도유지라는 관점에서는 효율이 좋고, 비용적으로도 우수하다.

도 12 및 도 13에 나타나는 지지부재(19)의 배치형태를 바꿔서, 도 14 및 도 15에 나타나는 지지부재(20)의 배치형태를 제안할 수도 있다. 지지부재(20)의 양단부도 케이싱(7)의 상판(7A)과 저판(7B)에 고정되어 있는데, 스파이럴 형상의 칸막이(3)의 폭방향의 양단부에서 칸막이(3)를 지지하고, 내외측 여과재(1, 2)에 각각 근접 또는 접촉하도록 되어 있다. 또한 도 14 및 도 15에 있어서, 내외측 세정관(8, 9) 등의 도시는 생략하고 있다.

도 14에 나타내는 지지부재(20)의 배치는, 2개의 지지부재(20, 20)가 각각 내측 여과재측과 외측 여과재측으로서 한쌍이 되어, 칸막이(3)의 양단부를 끼워넣도록 지지하고 있는 형태이다. 도 14에 나타내는 형태에서는, 2개의 지지부재(20, 20)의 그룹이 네 군데 형성되어 있는데, 이것에 한정되지 않고, 한 군데 이상에서 형성되면 된다. 이 경우 칸막이(3)의 양단부를 끼워 지지하도록 지지부재(20)를 배 치함으로써, 반송되는 피처리액이나 케이크의 반송저항이 되게 한다. 이 때문에, 특히, 고형분 농도도 낮고 유동성을 가진 피처리액이 많은 여과공간(4)의 하부 부분에 이 배치형태를 이용함으로써, 반송 저항에 기인하여 피처리액의 압밀도(壓密度)를 향상시킬 수 있고, 탈수성능을 향상시킬 수 있다.

도 15에 나타내는 지지부재(20)의 배치는 도 9에 나타내는 배치형태와는 달리, 지지부재(20)를 내측 여과재측과 외측 여과재측이 서로 대향하지 않게 서로 다르게 배치하여, 칸막이(3)의 단부를 지지하고 있는 것이다. 도 15에 나타내는 형태에서는, 지지부재(20)가 안쪽둘레와 바깥둘레에서 각각 네 군데씩 형성되어 있는데, 이것에 한정되지 않고, 한 군데 이상에서 형성되면 된다. 이 경우, 도 14에 나타내는 배치형태와 마찬가지로 반송되는 피처리액이나 케이크의 반송저항이 되는데, 서로 다르게 되도록 배치되어 있음으로써, 도 14에 나타내는 배치형태에 비해 저항이 작어져 있다. 이 때문에, 특히 함수율이 저하된 케이크가 많은 여과공간(4)의 상부 부분에 이 배치형태를 이용함으로써, 저항을 작게 하여 반송하기 쉽게 할 수 있다.

도 13, 도 14 및 도 15에 나타내는 지지부재의 배치형태는, 적절하게 조합하여 이용할 수 있으며, 상술한 바와 같이, 예컨대 도 14에 나타내는 지지부재(20)의 배치형태를 여과공간(4)의 하부부분에 이용하고, 도 15에 나타내는 지지부재(20)의 배치형태를 여과공간(4)의 상부 부분에 이용할 수도 있다. 또한, 도시되는 지지부재(20)의 형상은 플랫 바 형상이지만, 기둥 형상(막대 형상)이어도 된다.

도 14 및 도 15에 나타내는 지지부재(20)의 배치형태에 있어서의 스크레이퍼(16)의 장착에 대해서는, 도시하지는 않으나 지지부재(20)의 내측 여과재측에 장착하여, 스크레이퍼(16)를 내측 여과재(1)에 근접 또는 접촉하도록 해도 되며, 지지부재(20)에 장착하지 않고, 별도의 칸막이(3)의 단부에 장착해도 된다. 한편, 도 14 및 도 15에 나타나는 지지부재(20)는 내외측 여과재(1, 2)에 각각 근접 또는 접촉하도록 배치되어 있음으로써, 상술한 스크레이퍼 기능을 갖도록 해도 된다. 스크레이퍼와 병용시킴으로써, 부품의 수를 삭감할 수 있어 제조비용을 저감시킬 수 있다.

한편, 도시는 하지 않으나, 제1 및 제2의 실시예와 마찬가지로, 스파이럴 형상의 칸막이(3)의 일부에 케이크가 통과 가능한 구멍을 뚫고, 케이크의 교반 혼합을 촉진할 수도 있다. 또한 여과공간(4)의 하부, 즉 피처리액 송입구(10, 11)측 부근에 있어서, 칸막이(3)의 하부를 케이싱(7)의 저판(7B)으로부터 떨어뜨려 형성(스파이럴 형상의 칸막이(3)의 하부를 커트)해도 되는데, 이 경우에는 칸막이(3)와 케이싱(7)의 저판(7B)과의 고정은, 지지부재(19)를 통해서 고정하게 된다.

그 외의 구성에 대해서는, 제1 및 제2의 실시의 형태와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 또한 제3의 실시의 형태에 따른 여과장치를 이용한 여과방법에 대해서도, 제1 및 제2의 실시의 형태와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

<제4의 실시의 형태>

제1의 실시의 형태에서 설명한 여과재에 대해서는, 보다 한층 여과농축 성능이나 압밀 탈수성능, 및 SS(Suspended Solids; 부유고형물) 회수율의 향상이 요구되고 있다. 또한 함수율이 저하한 케이트분의 반송성의 향상도 요구되고 있다.

그래서 제4의 실시의 형태에서는, 여과농축 성능이나 압밀 탈수성능, 및 SS(Suspended Solids; 부유고형물) 회수율의 향상을 도모하는 동시에, 반송성을 향상시키는 것을 꾀하고 있다.

내외측 여과재(1, 2)에 이용되는 여과재로서는, 웨지 와이어에 한정되는 것이 아니라, 펀칭판(도시하지 않음), 금망(wire mesh)(도시하지 않음), 여과포(도시하지 않음) 등을 이용할 수 있음은 상술한 제1의 실시의 형태에서 나타냈다. 이 중 펀칭판으로서는, 예컨대 슬릿 그릴, 다이아 스크린, 광택 메탈, 원형 구멍, 슬릿 헤링본 사각 구멍 등의 고형물의 탈수용, 분리용, 농축용 및 분급용 등에 이용되는 것을 채용할 수 있다.

도시는 하지 않으나, 내측 여과재(1) 및/또는 외측 여과재(2)의 여과재로서 펀칭판을 이용한 경우, 고형분 농도도 낮고 유동성을 갖는 피처리액이 많은 여과공간(4)의 하부에는, 여과농축을 주로 하기 때문에 구멍지름(개구)이 큰 것을 이용하고, 한편 함수율이 저하한 케이크가 많은 여과공간(4)의 상부에는, 압밀 탈수를 주로 하기 때문에 구멍지름이 작은 것을 이용하며, 전체로서 여과공간(4)의 하부로부터 상부로 감에 따라, 구멍지름이 서서히 작아지는 구성으로 할 수도 있다. 즉, 여과공간(4)의 상부의 구멍지름을 작게 하면, 케이크 배출구측에서는 고압력이 발생하기 때문에, 여과재로부터 케이크분을 유출하기 어렵게 하여 SS(Suspended Solids; 부유고형물) 회수율(%)을 향상시키는 효과가 생기는 것이다.

이 변형예로서, 여과공간(4)의 하부로부터 상부 모두 동일한 구멍지름의 구멍을 형성하는데, 여과공간(4)의 하부로부터 상부로 감에 따라, 개공율이 서서히 작아지는 구성으로 할 수도 있다.

한편 상술한 구성은, 펀칭판에만 한정되지 않고, 웨지 와이어 등의 개구에 대해서도 동일한 구성을 채용할 수 있다.

또한 도시는 하지 않으나, 내측 여과재(1) 및/또는 외측 여과재(2)의 여과재로서, 고(高)마찰 처리를 실시한 여과재를 이용할 수 있다. 케이크나 피처리액은, 회전하는 여과재와의 마찰에 의해 내외측 여과재(1, 2)의 원주방향으로 반송이 행해지고, 칸막이(3)와 간섭함으로써 축을 중심으로 회전하면서 축방향으로 이동하며, 최종적으로 케이크 배출구(14)로부터 배출되기 때문에, 여과재에 고마찰 처리를 실시함으로써 반송성을 향상시킬 수 있다. 한편 고마찰 처리란, 마찰저항(마찰계수)이 높은 재질을 이용하는 것, 요철(凹凸) 등의 표면처리를 한 마찰저항이 높은 가공을 하는 것, 또는 이러한 가공이 실시된 부재를 표면에 장착하는 것을 말하는 것으로 한다. 이 고마찰 처리로서는, 예컨대 다이아 스크린이나 슬릿 그릴 등의 표면에 요철이 형성된 펀칭판을 생각할 수 있다. 표면의 요철에 의해 케이크나 피처리액과의 접촉면적이 커지고, 또한 마찰저항이 크기 때문에 반송성이 향상하는 것이다.

특히, 함수율이 저하한 케이크가 많은 여과공간(4)의 상부 부분에, 적어도 고마찰 처리를 실시한 여과재를 이용함으로써, 여과재와의 마찰력을 높여서 케이크를 반송하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 고형분 농도도 낮고 유동성을 갖는 피처리액이 많은 여과공간(4)의 하부에 이용해도 교반 효율을 향상시킬 수 있다.

도 16 및 도 17에 나타내는 바와 같이, 내측 여과재(1)에, 케이크나 피처리액의 반송을 보조하는 반송 보조부재(24)를 장착한 형태도 생각할 수 있다. 이 반송 보조부재(24)는, 도넛 형상의 평판으로서, 내측 여과재(1)의 회전에 수반하여 회전하고, 표면에 접촉하여 생기는 마찰력에 의해 케이크나 피처리액의 반송을 보조하여 촉진시키는 것이다. 칸막이(3)는 회전하지 않는 구성이기 때문에, 반송 보조부재(24)와 교차하는 부분에 미리 노치부(3C)를 형성하여, 양자가 간섭하지 않도록 할 필요가 있다. 또한 마찰력을 크게 하기 위해서, 반송 보조부재(24)의 표면을 고마찰 처리하는 것이 바람직하다. 한편, 반송 보조부재(24)는 복수 개소에 형성해도 되고, 또한 도시는 하지 않으나, 외측 여과재(2)에 장착해도 되며, 또한 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)의 양쪽에 높이방향의 위치를 어긋나게 해서 장착해도 된다. 본 실시예에서는, 반송 보조부재(24)는 여과재의 둘레면에 연속적으로 되어 있는 도넛 형상의 평판이지만, 이것에 한정되지 않고, 도시는 하지 않으나 비연속의 로드(rod) 형상의 부재여도 된다. 이 로드 형상의 부재는, 복수 개소에 형성해도 된다.

도 18 및 도 19에 나타내는 바와 같이, 외측 여과재(2)에, 케이크나 피처리액의 반송을 보조하면서 칸막이(3)와의 교차를 피하도록 축방향으로 신축 가능한 로드 형상의 반송 보조부재(25)를 장착한 형태도 생각할 수 있다. 이 반송 보조부재(25)는, 압축 스프링을 통해서 외측 여과재(2)의 바깥둘레에 장착되어 있고, 링 형상부재(26)의 둘레가장자리에 후단부를 밀어내도록 되어 있다. 링 형상부재(26)는, 외측 여과재(2)를 둘러싸도록 형성되고, 반송 보조부재(25)의 후단부에 접촉하여 외측 여과재(2)의 반경방향으로의 신축을 규제하고 있다. 반송 보조부재(25)가 축방향으로 신축 가능한 것은, 칸막이(3)와의 접촉을 피하기 위해서이며, 도 19에 나타내는 바와 같이, 칸막이(3)와 교차하는 부분에서는, 반송 보조부재(2)가 칸막 이(3)와 접촉하지 않도록 링 형상부재(26)의 둘레가장자리에 오목부(26A)가 형성되어 있다.

한편, 반송 보조부재(25)는 복수 개소에 형성해도 되고, 또한 도시는 하지 않으나, 반송 보조부재(25)를 내측 여과재(1)에 장착하고, 반송 보조부재(25)를 규제하는 링 형상부재(26)를 내측 여과재(1)의 내측에 장착해도 된다.

상술한 도 16 및 도 17에 나타내는 형태나 도 18 및 도 19에 나타내는 형태는, 특히 함수율이 저하한 케이크가 많은 여과공간(4)의 상부 부분에 적어도 이용함으로써 케이크의 반송성이 향상한다.

그 외의 구성에 대해서는, 제1 내지 제3의 실시의 형태와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 또한 제4의 실시의 형태에 따른 여과장치를 이용한 여과방법에 대해서도, 제1 내지 제3의 실시의 형태와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

<제5의 실시의 형태>

제1의 실시의 형태에서는, 케이크 배출구에서의 케이크의 압밀이나 함수율의 저감에는 개선의 여지가 있었고, 그래서 제5의 실시의 형태에서는, 케이크를 압밀하여 탈수를 촉진시키는 동시에, 그 압밀도의 조정을 도모하는 것을 꾀하고 있다.

제5의 실시의 형태에서는, 도 20 내지 도 22에 나타내는 바와 같이, 케이싱(7)의 상판(7A)에 있어서의 케이크 배출구(14)는, 여과공간(4)을 투영한 부분의 거의 전 범위에 원주 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 그 케이크 배출구(14)를 덮 도록 복수의 배압판(15, 15, …)이 형성되어 있다. 이들 배압판(15, 15, …)은, 케이크 배출구(14)에 대해서 착탈 자유자재이며, 예컨대, 케이싱(7)의 상판(7A)에 볼트 등에 의해 상판(7A)에 대해 고정되어 있다. 한편, 케이크 배출구(14)는 여과공간(4)을 투영한 부분의 전 범위에 형성되어 있을 필요는 없고, 일부에 형성되어 있어도 된다.

도 23에 나타내는 바와 같이, 케이크는 스파이럴 형상(리본 스크류 형상)의 칸막이(3)를 따라 여과공간(4)의 상부로 이동하여 오는데, 최상부에는 복수의 배압판(15, 15, …)이 위치하고 있기 때문에, 상방향으로 이동하면 할수록 케이크의 이동공간의 단면적(칸막이(3)와 배압판(15), 및 내측 여과재(1)와 외측 여과재(2)로 둘러싸이는 부분의 종단면적)이 축감되게 된다. 그 때문에, 도 22에 나타내는 바와 같이, 배압판(15, 15, …)을 적절히 착탈함으로써 이 단면적을 변화시킬 수 있고, 케이크의 성분이나 운전상황 등에 의해 케이크에 부여되는 압착력(배출저항)이나 배출량의 조정을 가능하게 하고 있다.

또한 케이크는, 여과공간(4) 내에서는 내측 여과재(1)나 외측 여과재(2)의 회전에 의해, 스파이럴 형상(리본 스크류 형상)의 칸막이(3)를 따라 선회(旋回)하면서 반경방향으로 압착력을 받으며 탈수되는데, 그것에 더하여, 케이크 배출구(14) 근방의 케이크는 배압판(15, 15, …)에 의해 축방향으로도 압착되기 때문에, 여과공간(4)의 최상부에서는 반경방향 및 축방향이 다른 방향으로부터 압착되므로, 케이크의 저 함수율화를 효과적으로 도모할 수 있다.

케이크 배출구(14)로부터 나온 케이크는, 내측 여과재(1)나 외측 여과재(2) 의 회전에 의한 관성력(밀어냄)에 의해 선회하면서, 케이싱(7)의 상판(7A)의 단부로부터 배출된다. 그리고, 탈수 케이크 반송설비(도시하지 않음)로 보내져서, 다음 처리공정으로 진행되는 것이다.

또한 다른 실시의 형태로서, 도 26 내지 도 28에 나타내는 바와 같이, 배압판(15)을 고정부분과 가동부분으로 나누어도 된다. 도 26에서는, 고정 배압판(15A)과 가동 배압판(15B)이 교대로 원주 형상으로 배치되어 형성되어 있다. 가동 배압판(15B)은, 회동 가능한 허브(36)로부터 연장한 암(arm)(37)에 장착되어 있다. 이 가동 배압판(15B)은, 고정 배압판(15A)의 위를 원주방향으로 슬라이딩 가능하게 되어 있기 때문에, 허브(36)가 회동함으로써 케이크 배출구(14)의 크기를 조정할 수 있도록 되어 있다. 그 때문에, 운전상황 등에 의해 케이크에 부여하는 압착력(배출저항)이나 배출량을 한층 더 미세 조정할 수 있게 되어 있다. 또한 이 형태에서는, 복수 개소로부터 케이크를 배출할 수 있도록 되어 있다.

허브(36)는 내부통 회전축(5)과 동심 형상으로 배치되어 형성되어 있고, 모터 등의 구동원(도시하지 않음)이나 수동에 의해 가동 가능하게 되어 있다. 여기서, 구동원에 의해 가동시키는 경우에는, 운전상황 등에 기초하여 가동 배압판의 개폐를 자동제어할 수 있다. 이 구동원으로서는, 내측 여과재(1)나 외측 여과재(2)를 회전시키는 제1의 회전구동수단 또는 제2의 회전구동수단을 구동원으로서 해도 되고, 다른 구동원을 이용해도 된다.

한편, 고정 배압판(15A)을 반드시 설치할 필요는 없고, 그 경우에는, 케이싱(7)의 상판(7A)을 연장시키면 된다.

이와 같이, 배압판을 케이크 배출구의 배출부분의 케이크의 이동공간의 단면적을 조정 가능하게 구성함으로써, 케이크의 성분이나 운전상황 등에 의해 케이크에 부여하는 압착력(배출저항)이나 배출량의 조정을 가능하게 할 수 있으나, 상기의 실시의 형태 이외라도 배출부분의 단면적을 조정 가능하게 할 수 있는 것이면 된다.

여기서, 케이크 배출구(14)로부터 나온 케이크를 케이싱(7)의 외부로 반출하는 방법으로서는, 다른 다양한 수단을 생각할 수 있다. 예컨대 도 24와 도 25, 및 도 29와 도 30에 나타내는 바와 같이, 아래쪽을 향하는 경사면(7C)을 케이싱(7)에 형성하고, 이곳으로부터 케이크를 외부로 배출해도 된다. 한편 도시는 하지 않으나, 케이싱(7)의 축 중심으로부터 원주 부분에 걸쳐서, 상판(7A)에 반경방향 아래쪽으로 경사지는 구배(勾配)를 갖도록 함으로써, 보다 확실하게 케이크를 외부로 배출할 수 있다.

또한, 케이크 배출구(14)로부터 탈수 케이크 반송설비까지 밀폐성의 덕트(duct) 형상의 유로(도시하지 않음)로 직접 접속해도 된다. 이 경우에는, 완전한 밀폐가 가능하게 되어, 악취의 억제나 실(seal) 구조의 간략화를 도모할 수 있다.

더욱이, 케이크 배출구(14)에 스크류 콘베어(도시하지 않음)를 장착하고, 스크류 콘베어에 의해 강제적으로 케이크를 배출할 수도 있다. 이 경우에는, 완전한 배출이 가능하게 되어, 청소성이 뛰어남과 동시에 잔류한 케이크에 의한 부식 등의 문제를 경감할 수 있다.

또한 케이크 배출구(14)의 근방에, 스크레이핑 윙(scraping wing)(도시하지 않음)을 설치하여, 그 추진력으로 케이싱의 상판(7A)끝까지 케이크를 반출해도 된다. 윙의 구동에 대해서는, 내측 여과재(1)나 외측 여과재(2)를 회전시키는 제1의 회전구동수단 또는 제2의 회전구동수단을 구동원으로 해도 되고, 다른 구동원을 이용해도 된다.

한편, 장치 자체의 축심을 가로방향으로 하고, 장치 전체를 가로 방향으로 배치하는 경우에도, 상기의 케이싱(7)의 외부로 반출하는 수단을 적절히 선택할 수 있다.

그 외의 구성에 대해서는, 제1 내지 제4의 실시의 형태와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

또한 제5의 실시의 형태에 따른 여과장치를 이용한 여과방법에 대해서는, 케이크 배출구(14)로부터 나온 케이크는, 내측 여과재(1)나 외측 여과재(2)의 회전에 의한 관성력(밀어냄)에 의해 선회하면서, 케이싱(7)의 상판(7A)의 단부로부터 배출되거나, 혹은 케이싱(7)의 외부로 반출하는 다양한 수단(예컨대, 케이싱(7)에 형성된 아래쪽을 향하는 경사면(7C))을 이용하여, 최종적으로 여과장치로부터 배출된다. 그 외에 대해서는, 제1 내지 제4의 실시의 형태와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 동심 형상으로 배치된 원통상 또는 원추상의 내측 여과재 및 외측 여과재와,

   상기 내측 여과재와 상기 외측 여과재 사이의 여과공간에 형성된 스파이럴 형상의 칸막이를 구비하고,

   상기 여과공간의 일단측으로부터 피처리액을 보내어 여과공간 내의 타단측으로부터 케이크를 배출하고, 상기 내측 여과재 및 상기 외측 여과재 내를 통과한 여과액을 외부로 배출하는 구성의 여과장치로서,

   상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재는 축심 둘레로 회전하고, 상기 스파이럴 형상의 칸막이는 회전하지 않는 구성으로 되어 있으며,

   상기 칸막이는 상기 여과공간의 일단측 및/또는 타단측에 고정된 지지부재에 의해 지지되는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 여과장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 지지부재는 상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재에 근접 또는 접촉하도록 배치되며, 여과재에 부착된 케이크를 긁어내는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 여과장치.
4. 동심 형상으로 배치된 원통상 또는 원추상의 내측 여과재 및 외측 여과재와,

   상기 내측 여과재와 상기 외측 여과재 사이의 여과공간에 형성된 스파이럴 형상의 칸막이를 구비하고,

   상기 여과공간의 일단측으로부터 피처리액을 보내어 여과공간 내의 타단측으로부터 케이크를 배출하고, 상기 내측 여과재 및 상기 외측 여과재 내를 통과한 여과액을 외부로 배출하는 구성의 여과장치로서,

   상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재는 축심 둘레로 회전하고, 상기 스파이럴 형상의 칸막이는 회전하지 않는 구성으로 되어 있으며,

   상기 칸막이는 상기 여과공간의 일단측 및/또는 타단측에 고정된 지지부재에 의해 지지되는 구성으로 되어 있고,

   상기 여과공간의 일단측으로부터 타단측으로 감에 따라, 상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재에 있어서의 여과면의 개공의 크기가 작아지도록 구성된 것을 특징으로 하는 여과장치.
5. 동심 형상으로 배치된 원통상 또는 원추상의 내측 여과재 및 외측 여과재와,

   상기 내측 여과재와 상기 외측 여과재 사이의 여과공간에 형성된 스파이럴 형상의 칸막이를 구비하고,

   상기 여과공간의 일단측으로부터 피처리액을 보내어 여과공간 내의 타단측으로부터 케이크를 배출하고, 상기 내측 여과재 및 상기 외측 여과재 내를 통과한 여과액을 외부로 배출하는 구성의 여과장치로서,

   상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재는 축심 둘레로 회전하고, 상기 스파이럴 형상의 칸막이는 회전하지 않는 구성으로 되어 있으며,

   상기 칸막이는 상기 여과공간의 일단측 및/또는 타단측에 고정된 지지부재에 의해 지지되는 구성으로 되어 있고,

   상기 여과공간 내의 타단측에 형성된 케이크 배출구에는, 케이크를 압착하는 배압판이 설치된 것을 특징으로 하는 여과장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 배압판은 상기 케이크 배출구의 배출 부분의 단면적을 조정 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 여과장치.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스파이럴 형상의 칸막이의 적어도 피처리액의 송입구측의 안쪽둘레 가장자리 및 바깥둘레 가장자리가, 각각 상기 내측 여과재 및 상기 외측 여과재에 근접 또는 접촉하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
8. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 내측 여과재의 회전속도와 상기 외측 여과재의 회전속도가 속도 차이를 갖고 회전 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
9. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스파이럴 형상의 칸막이는 상기 일단측으로부터 상기 타단측으로 감에 따라, 그 피치가 짧아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
10. 동심 형상으로 배치된 원통상 또는 원추상의 내측 여과재 및 외측 여과재와, 상기 내측 여과재와 상기 외측 여과재 사이의 여과공간에 형성되며, 상기 여과공간의 일단측 및/또는 타단측에 고정된 지지부재에 의해 지지되는 스파이럴 형상의 칸막이를 구비한 여과장치를 사용하여,

    상기 스파이럴 형상의 칸막이는 회전시키지 않고, 상기 내측 여과재 및/또는 상기 외측 여과재만을 축심 둘레로 회전시키고,

    이 조작과정에서, 상기 여과공간 내에, 그 일단측으로부터 피처리액을 보내어 상기 내측 여과재 및 상기 외측 여과재를 통과시켜 여과하고, 각 여과액은 외부로 배출하며,

    상기 여과공간 내의 타단측으로부터 케이크를 배출하는 것을 특징으로 하는 여과방법.

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