KR102221616B1

KR102221616B1 - 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치

Info

Publication number: KR102221616B1
Application number: KR1020200151863A
Authority: KR
Inventors: 김영삼
Original assignee: 김영삼
Priority date: 2020-11-13
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2021-02-26

Abstract

본 발명은 탈수탱크 내부에 슬러지를 유입하고, 상기 탈수탱크 내부에 세라믹분리막이 형성되어 흡입펌프의 흡입압을 통해 상기 슬러지를 여과액흡입배관으로 이송 시켜 상기 세라믹분리막에 슬러지 중 물을 제외한 나머지 잔류물인 슬러지 고형물만 흡착 시켜 여과하고 상기 여과된 물은 곧바로 상기 여과액흡입배관을 통해 인근 하천으로 직 방류할 수 있으며,
상기 탈수된 슬러지는 상광하협구조를 이루는 탈수탱크 하단에 형성되는 저장부로 중력낙하 하여 상기 탈수된 슬러지는 상기 여과조 하단에 저장되는 것을 특징으로 하는 경제성 및 효율성 강화된 슬러지 탈수 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 수 처리 공정은 배출되는 슬러지나 반송되는 슬러지는 탈수장치가 생물반응조들간의 이송배관 중간에 설치되어, 별도의 펌프나 배관 설비가 필요 없이 자동밸브의 조작만으로 슬러지 탱크의 회분식 운전을 할 수 있고 일반적인 슬러지 탈수공정에 필요한 슬러지저류조, 슬러지농축조, 탈수여과수조 및 이에따른 부대설비 및 응집혼화 및 약품 탈수 장비가 필요 없으며 반송슬러지를 생물반응조에 반송할 경우에 필요한 생물반응조의 관련 설비에 확장이 필요 없는 것을 특징으로 하는 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치에 관한 것이다

Description

경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치{The more economical and efficient sludge dehydrator}

본 발명은 탈수탱크 내부에 슬러지를 유입하고, 상기 탈수탱크 내부에 세라믹분리막이 형성되어 흡입펌프의 흡입압을 통해 상기 슬러지를 여과액흡입배관으로 이송 시켜 상기 세라믹분리막에 슬러지 중 물을 제외한 나머지 잔류물인 슬러지 고형물만 흡착 시켜 여과하고 상기 여과된 물은 곧바로 상기 여과액흡입배관을 통해 인근 하천으로 직 방류할 수 있으며,

상기 탈수된 슬러지는 상광하협구조를 이루는 탈수탱크 하단으로 중력낙하 하여 상기 탈수된 슬러지는 상기 탈수슬러지저장부로 저장되는 것을 특징으로 하는 경제성 및 효율성 강화된 슬러지 탈수 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 수 처리 공정은 배출되는 슬러지나 반송되는 슬러지는 탈수장치가 생물반응조들간의 이송배관 중간에 설치되어, 별도의 펌프나 배관 설비가 필요 없이 자동밸브의 조작만으로 슬러지 탱크의 회분식 운전을 할 수 있고 일반적인 슬러지 탈수공정에 필요한 슬러지저류조, 슬러지농축조, 탈수여과수조 및 이에따른 부대설비 및 응집혼화 및 약품 탈수 장비가 필요 없으며 반송슬러지를 생물반응조에 반송할 경우에 필요한 생물반응조의 관련 설비에 확장이 필요 없는 것을 특징으로 하는 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치에 관한 것이다

일반적으로 하수도 보급률 증가(93.6%)와 공공하수처리시설에 유입되는 하수량 증가에 따라 처리 과정에서 발생하는 하수 슬러지 양도 더불어 증가하는 추세이다.

하수처리슬러지는 2012년 1월 1일로부터 해양배출이 전면 금지되어 하수슬러지를 전량 육상에서 처리하고 있어 이에 따라, 건조 소각 자원화 즉 탄화, 바이오가스 및 발전슬러지 농축, 건조, 소각, 자원화 즉 탄화, 바이오가스생산 및 발전 등의 육상 처리비가 증가하고 있다.

또한, 슬러지 탈수공정에는 수분과 고형물을 분리하기 위하여 무기 응집제인 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 및 고분자 응집제가 사용되고 있어 약품 비용부담뿐만 아니라 화학슬러지양 증가로 인해 비용이 더욱 증가하게 되었다.

더불어, 슬러지 처리계통에서 첨가된 화약 약품은 건조, 소각등 후처리 공정에서 백화현상, 스케일 형성, 배관부식등의 문제를 발생시킬 뿐만아니라 일부 미반응된 약품이 방류수와 함께 하천 등으로 그대로 방출되어 수계에 안 좋은 영향을 주고 있다.

한편, 슬러지 탈수공정에서 발생되는 고농도의 탈수여액을 처리하기 위하여 생물반응조 전단으로 반송하거나 별도의 농축수 처리공정을 설치하였다.

그러나 이는 생물반응조 처리용량 증대로 공사비 및 유지관리비 증가를 초래하거나 생물학적 반응에 여러 가지 문제점을 유발하는 것으로 알려져 있으며, 별도의 농축수 처리공정을 설치할 경우 추가적인 공사비와 유지관리비를 발생시킨다.

더불어, 현재 슬러지 농축 탈수 공정에는 벨트프레스탈수공정, 원심탈수공정 스크류식탈수공정 및 필터프레스탈수공정등이 일반적으로 사용되고 있는데 상기 공정은 모두 많은 약품 사용과 동력사용으로 인해 많은 유지관리비용이 발생하고 더욱 나아가 도9에 도시된 바와 같이, 슬러지저장조, 슬러지농축조, 탈수여과수 저장조가 필요하여 전체공사비를 증가시키고 장치비 및 설비비와 유지관리비가 추가로 들어가 경제성에 많은 문제점이 있었다.

마지막으로 상기 슬러지 분리공정 운영이 어려워 별도의 전담인력이 다수 필요하고 잦은 고장으로 인해 문제 발생 빈도가 높았다.

대한민국 공개특허 10-2017-0060642(공개일자:2017년06월02일) 대한민국 등록특허 10-1993448 (등록일자:2019년06월20일) 대한민국 공개특허 10-2011-0073093 (공개일자:2011년06월29일) 대한민국 등록특허 10-1973737 (등록일자:2019년04월23일) 대한민국 등록특허 10-1973736 (등록일자: 2019년04월23일)

상기 문제를 해결하기 위해,

본 발명은 탈수탱크 내부에 슬러지를 유입하고, 상기 탈수탱크 내부에 세라믹분리막이 형성되어 흡입펌프의 흡입압을 통해 상기 슬러지를 여과액흡입배관으로 이송 시켜 상기 세라믹분리막에 슬러지 중 물을 제외한 나머지 잔류물인 슬러지 고형물만 흡착 시켜 여과하고 상기 여과된 물은 곧바로 상기 여과액흡입배관을 통해 인근 하천으로 직 방류할 수 있도록 하고,

상기 탈수된 슬러지는 상광하협구조를 이루는 탈수탱크 하단에 형성되는 탈수슬러지저장부로 중력낙하 하도록 하면서 본 발명의 수 처리 공정은 배출되는 슬러지나 반송되는 슬러지는 탈수장치가 생물반응조들간의 이송배관 중간에 설치되어, 별도의 펌프나 배관 설비가 필요 없이 자동밸브의 조작만으로 슬러지 탱크의 회분식 운전을 할 수 있도록 하고,

탈수공정에 필요한 슬러지저류조, 슬러지농축조, 탈수여과수조 및 이에따른 부대설비 및 응집혼화 및 약품 탈수 장비가 필요 없도록 하여 반송슬러지가 생물반응조에 반송할 경우에 필요한 생물반응조의 관련 설비에 확장이 필요 없는 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해,

유입밸브를 통해 개폐되는 슬러지유입통로로부터 유입되는 슬러지가 채워지는 상광하협 구조의 탈수탱크와,

표면에 다수의 기공이 형성되고, 상기 슬러지 중 물을 제외한 나머지 잔류물인 슬러지 고형물만 분리하여 흡착하되, 고형물만 분리되어 여과된 여과액은 내부에 세로방향으로 형성된 통로를 통해 여과액흡입배관으로 이송시키는 세라믹분리막과,

상기 여과액흡입배관에 설치되어 상기 슬러지를 세라믹분리막을 통해 흡착하기 위해 흡입압을 발생시키는 흡입펌프와,

상기 여과액흡입배관을 개폐할 수 있는 여과액배관밸브와,

상기 슬러지유입통로를 통해 탈수탱크에 유입되는 슬러지가 상기 탈수탱크가 허용할 수 있는 수위 범위를 초과하여 월류하면 상기 슬러지를 생물 반응조 전단으로 이송시키는 슬러지월류배관을 포함하여 상기 세라믹분리막에 흡착된 슬러지의 두께가 설정값을 초과하면 상기 유입밸브를 차단하여 슬러지 유입을 차단하는 여과조;

상기 여과액으로 방류되지 못하고 상기 탈수탱크 내부 하단에 잔여되는 슬러지는 생물반응조 전단으로 배출시킬 수 있도록 상기 탈수탱크 측면에 형성되는 반송배출밸브를 포함하는 반송배출배관;

상기 여과액흡입배관 일측에 설치되어 세라믹분리막 표면에 흡착된 슬러지 고형물에 남아 있는 수분을 연속 흡입하여 탈수하는 공기흡입장치와,

상기 여과액흡입배관에서 세라믹분리막까지 압력공기 또는 역세수를 주입하여 상기 공기흡입장치를 통해 탈수되어 상기 세라믹분리막에 흡착되어 있는 탈수 슬러지 고형물을 상기 세라믹분리막 표면에서 탈리되도록 하는 공기 및 역세수 주입장치를 포함하는 흡입 및 이탈유도부;

상기 공기 및 역세수 주입장치를 통해 탈리된 슬러지 고형물이 탈수슬러지배출배관밸브를 통해 개방된 탈수슬러지배출배관을 따라 중력낙하되고 상기 낙하된 탈수된 슬러지를 내부에 저장하는 탈수슬러지저장부;를 포함하여 회분식 운전을 하는 것을 특징으로 하는 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치를 제공한다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫번째, 수분이 함유된 슬러지의 수분 함유율을 현저하게 낮추면서 슬러지 폐기처리 비용을 최소한으로 줄여 경제성을 개선하면서 슬러지 고형물을 연료 등으로 재활용 하는데 매우 유리할 수 있도록 하여 경제성을 더욱 극대화하였다.

둘째, 흡입펌프의 흡입압을 통해 상기 슬러지를 여과액흡입배관으로 이송 시켜 상기 세라믹분리막에 슬러지 중 물을 제외한 나머지 잔류물인 슬러지 고형물만 흡착 시켜 여과하고 상기 여과된 물은 곧바로 상기 여과액흡입배관을 통해 인근 하천으로 직방류할 수 있어 매우 효율적이다.

셋째, 슬러지 처리를 위해 첨가되는 화약 약품이 필요 없어 방류수와 함께 하천 등으로 그대로 방출되어 수계에 안 좋은 영향을 주는 문제를 해결하여 환경문제를 개선할 수 있다.

넷째, 수 처리 공정은 배출하는 슬러지나 반송되는 슬러지는 탈수장치가 생물 반응조들간의 이송배관 중간에 설치될 수 있도록 설계하여 별도의 배관 설비가 필요 없이 자동밸브의 조작만으로 상기 탈수장치가 회분식 운전을 할 수 있도록 하여 편의성이 매우 우수하다.

도1은 경제성 및 효율성 강화된 슬러지 탈수 장치에 따른 슬러지가 유입되는 것을 나타내는 도면.
도2는 경제성 및 효율성 강화된 슬러지 탈수 장치에 따른 슬러지가 월류하여 생물반응조 전단으로 이송되는 것과 압력펌프를 통해 흡입압을 발생시키는 것을 나타내는 도면.
도3은 경제성 및 효율성 강화된 슬러지 탈수 장치에 따른 흡입압을 통해 세라믹분리막의 표면에 슬러지가 흡착하는 것을 나타내는 도면.
도4는 경제성 및 효율성 강화된 슬러지 탈수 장치에 따른 여과액으로 방류되지 못한 여과조 내부 하단에 잔여되는 반송슬러지액을 반송배출밸브를 개방하여 반송배출배관을 따라 생물반응조 전단으로 배출되도록 하는 것을 나타내는 도면.
도5는 경제성 및 효율성 강화된 슬러지 탈수 장치에 따른 공기흡입장치를 통해 세라믹분리막 표면에 흡착된 슬러지 고형물에 남아 있는 수분을 연속 흡입하여 상기 고형물을 탈수하는 것을 나타내는 도면.
도6은 경제성 및 효율성 강화된 슬러지 탈수 장치에 따른 탈수된 슬러지 고형물이 압력공기 또는 역세수를 주입을 통해 세라믹분리막(12) 표면에서 이탈되면서 탈수슬러지저장부에 저장되는 것을 나타내는 도면.
도7은 경제성 및 효율성 강화된 슬러지 탈수 장치에 따른 입체 사시도.
도8은 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치에 따른 세라믹분리막의 통로를 나타내는 도면.
도9는 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치에 따른 종래의 탈수장치를 나타내는 도면.

이하, 구체적인 내용을 살펴보도록 한다.

유입밸브(111A)를 통해 개폐되는 슬러지유입통로(111)로 부터 유입되는 슬러지가 채워지는 상광하협 구조의 탈수탱크(11)와,

표면에 다수의 기공이 형성되고, 상기 슬러지 중 물을 제외한 나머지 잔류물인 슬러지 고형물만 분리하여 흡착하되, 고형물만 분리되어 여과된 여과액은 내부에 세로방향으로 형성된 통로(12A)를 통해 여과액흡입배관(121)으로 이송시키는 세라믹분리막(12)과,

상기 여과액흡입배관(121)에 설치되어 상기 슬러지를 세라믹분리막(12)을 통해 흡착하기 위해 흡입압을 발생시키는 흡입펌프(13)와,

상기 여과액흡입배관(121)을 개폐할 수 있는 여과액배관밸브(14)와,

상기 슬러지유입통로(111)를 통해 탈수탱크(11)에 유입되는 슬러지가 상기 탈수탱크가 허용할 수 있는 수위 범위를 초과하여 월류하면 상기 슬러지를 생물 반응조 전단으로 이송시키는 슬러지월류배관(15)을 포함하여 상기 세라믹분리막(12)에 흡착된 슬러지의 두께가 설정값을 초과하면 상기 유입밸브(111A)를 차단하여 슬러지 유입을 차단하는 여과조(10);

상기 여과액으로 방류되지 못하고 상기 탈수탱크(11) 내부 하단에 잔여되는 슬러지는 생물반응조 전단으로 배출시킬 수 있도록 상기 탈수탱크(11) 측면에 형성되는 반송배출밸브(21)를 포함하는 반송배출배관(20);

상기 여과액흡입배관(114) 일측에 설치되어 세라믹분리막(12) 표면에 흡착된 슬러지 고형물에 남아 있는 수분을 연속 흡입하여 탈수하는 공기흡입장치(31)와,

상기 여과액흡입배관(121)에서 세라믹분리막(12)까지 압력공기 또는 역세수를 주입하여 상기 공기흡입장치(31)를 통해 탈수되어 상기 세라믹분리막(12)에 흡착되어 있는 탈수 슬러지 고형물을 상기 세라믹분리막(12) 표면에서 탈리되도록 하는 공기 및 역세수 주입장치(32)를 포함하는 흡입 및 이탈유도부(30);

상기 공기 및 역세수 주입장치를 통해 탈리된 슬러지 고형물이 탈수슬러지배출배관밸브(41)를 통해 개방된 탈수슬러지배출배관(42)을 따라 중력낙하되고 상기 낙하된 탈수된 슬러지를 내부에 저장하는 탈수슬러지저장부(40);를 포함하여 회분식 운전을 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 경제성 및 효율성 강화된 슬러지 탈수 장치에 따른 구체적인 내용을 살펴보도록 한다.

도1에 도시된 바와 같이, 슬러지를 유입시킬 수 있도록 슬러지유입통로(111)에 유입밸브(111A)가 형성되고 상기 유입밸브(111A)는 슬러지유입통로(111) 내부에 유입되는 상기 슬러지를 유입 또는 유입차단할 수 있도록 구성되어 탈수장치(1)가 회분식운전을 할 수 있도록 한다.

도1에 도시된 바와 같이, 상기 유입밸브(111A)를 통해 슬러지유입통로(111)를 개방하면서 상기 슬러지유입통로(111)를 통해 슬러지가 유입될 수 있도록 한다.

도1에 도시된 바와 같이, 상기 유입밸브(111A)를 개방하면 슬러지가 상기 여과조(10)를 구성하는 탈수탱크(11)에 슬러지유입통로(111)를 통해 채워진다.

이때, 도2에 도시된 바와 같이, 상기 슬러지 유입통로(111)를 통해 탈수탱크(11)에 채워지는 슬러지가 상기 탈수탱크(11)가 허용할 수 있는 수위의 범위를 초과하면서 탈수탱크(11)에서 월류한다.

상기 슬러지가 탈수탱크(11)이 허용하는 수위범위를 초과하여 상기 슬러지가 상기 탈수탱크(11)에서 월류하면 상기 월류하는 슬러지는 생물반응조 전단으로 이송된다.

상기 생물반응조는 두 가지 실시예로 실시 될 수 있다.

제1실시예로써, 슬러지 탈수장치(1)는 생물반응조에서의 생물학적 처리 중 침전된 슬러지를 생물반응조 전단으로 반송하는 라인 중간에 설치할 수 있다.

더욱 상세하게는, 침전조에서 상등액은 방류하고 침전된 MLSS를 전단의 생물반응조로 반송하는 중간 라인에 설치하여 일부 탈수된 슬러지는 버리고 슬러지가 여과된 여과액은 방류한다.

제2실시예로써, 슬러지 탈수장치(1)는 생물반응조에서의 생물학적 처리 중 질산화 탈질 처리 시 질산화된 MLSS를 탈질조로 반송하는 라인에 설치할 수 있다.

더욱 상세하게는, 호기조 또는 질산화조에서 무산소조 또는 혐기조로 반송하는 중간라인에 설치하여 일부 탈수된 슬러지는 버리고 슬러지가 여과된 여과액은 방류한다.

이러한, 수 처리 공정은 탈수장치(1)가 생물반응조의 이송배관 중간에 설치될 수 있도록 설계하여 도9에 도시된 바와 같이, 종래의 사용되어 왔던 바와 같이 별도의 배관 설비가 따로 필요없으며, 자동밸브의 조작만으로 탈수장치(1)가 회분식 운전을 할 수 있도록 하여, 전체공사비를 저감하고 장치비 및 설비비와 유지관리비가 추가로 들어가는 것을 방지하여 경제성을 보완하였다.

도2에 도시된 바와 같이, 슬러지유입통로(111)를 통해 상기 탈수탱크(11)에 슬러지가 지속적으로 이송되면서 월류를 반복하고 상기 월류하는 슬러지는 생물반응조 전단으로 이송되는 것을 반복한다.

이때, 여과액배관밸브(14)을 개방하면 여과액흡입배관(121) 일측에 형성되는 흡입펌프(13)가 작동되고 상기 흡입펌프(13)는 흡입압을 발생시켜 상기 여과액흡입배관(121)을 따라 탈수탱크(11) 내부까지 흡입압이 발생한다.

더욱 상세하게는, 도2 내지 도3에 도시된 바와 같이 상기 흡입펌프(13)의 흡입압이 여과액흡입배관(121)과 연결되는 탈수탱크(11) 내부의 세라믹분리막(12)에 발생한다.

상기 흡입펌프(13)를 통해 흡입압이 세라믹분리막(12)에 인가되어 상기 세라믹분리막(12)에 흡입압이 발생한다.

상기 세라믹분리막(12)은 표면에 0.1 ㎛ 내지 0.4 ㎛로 이루어진 다수의 기공이 형성되어 상기 인가된 흡입압이 상기 다수의 기공에 강하게 발생한다.

도3에 도시된 바와 같이, 상기 흡입펌프(13)에서 발생하는 흡입압을 인가받은 세라믹분리막(12)은 상기 다수의 기공에 강한 흡입압이 발생하여 상기 슬러지를 세라믹분리막(12)의 표면에 흡착시킨다.

즉, 흡입압을 통해 흡착된 슬러지는 상기 슬리지 중 물을 제외한 나머지 잔류물인 슬러지 고형물만 분리되어 상기 세라믹분리막(12) 표면에 흡착한다,

상기 세라믹분리막(12) 표면에는 0.1 ~ 30 mm 까지 흡착될 수 있어 효율성이 매우 뛰어나다.

더욱, 바람직하게는 2 ~ 6 mm 까지 흡착될 수 있다 ,

또한, 도2에 도시된 바와 같이, 고형물만 분리된 슬러지는 여과되고, 상기 여과액은 세라믹분리막(12)내부에 다수 형성된 가로방향의 통로(12A)에 침투하여 상기 통로(12A)를 통해 여과액흡입배관(121)까지 이송된다.

상기 여과액흡입배관(113)을 따라 이송된 여과액은 하천으로 직방류 된다.

또한, 상기 세라믹 분리막(12)은 알루미나, 질화규소, 탄화규소, 지르코니아 및 타이타니아 중 선택되는 다수를 포함하여 이루어져 질 수 있고 2층 또는 3층의 비대층 구조로 이루어져 상기 슬러지 분리를 효율적으로 이룰 수 있도록 했다.

도4에 도시된 바와 같이, 세라믹분리막(12) 표면에 0.1 ~ 30 mm 까지 상기 슬러지 고형물이 흡착되면 슬러지유입밸브(111A)를 차단하여 상기 슬러지유입통로(111)를 통해 유입되는 슬러지를 차단한다.

이때, 상기 여과흡입배관(121)을 따라 이송된 여과액으로 방류되지 못한 탈수탱크(11) 내부 하단에 잔여되는 반송슬러지액을 반송배출밸브(21)를 개방하여 반송배출배관(20)을 따라 생물반응조 전단으로 배출되도록 한다.

상기 세라믹분리막(12)은 흡입펌프(13)의 흡입압을 통해 표면에 흡착력이 계속 유지되는 상태를 유지함으로써, 슬러지 고형물을 지속적으로 흡착할 수 있도록 한다.

또한, 상기 세라믹분리막(12) 표면에 0.1 ~ 30 mm 까지 상기 슬러지 고형물이 흡착되면 여과흡입배관(121)에 장착되는 압력센서가 이를 파악하고 밸브센서에 전달하여 슬러지유입밸브(111A)를 차단하거나, 탈수탱크(11) 내부에 장착되는 레이저센서가 이를 파악하고 밸브센서에 전달하여 슬러지유입밸브(111A)를 차단한다.

상기 레이저센서는 거리측정센서로써, 표면에 흡착된 슬러지 고형물에 레이조를 조사하여 상기 흡착된 슬러지 고형물에 두께가 두꺼워질수록 상기 레이저가 레이저센서로 되돌아오는 시간이 길어져 상기 되돌아오는 시간이 최초 설정된 기준값을 초과하면 이를 밸브센서에 전달하여 유입밸브(111A)를 차단하도록 한다.

즉, 표면에 흡착된 슬러지 고형물의 두께가 설정값을 초과하면 레이저센서가 밸브센서에 전달하여 밸브센서가 즉각 유입밸브(111A)를 차단할 수 있도록 한다.

이를 통해 유입밸브(111A)에서 유입되는 슬러지를 차단하면서 탈수장치(1)가 회분식 운전을 할 수 있도록 한다.

또한, 밸브센서는 반송배출밸브(21), 탈수슬러지배출배관밸브(41) 및 유입밸브(111A)의 개폐를 동작시킨다.

더욱 구체적으로는, 상기 밸브센서는 시간지정을 통해 작동될 수 있고, 사용자가 지정해놓은 시간에 값에 따라 반송배출밸브(21), 탈수슬러지배출배관밸브(41) 및 유입밸브(111A)를 순차적으로 자동개방 또는 자동폐쇠할 수 있다.

사용자의 스마트폰과 연동되어 밸브의 개폐를 밸브센서를 통해 이루어지면서 상기 밸브 개폐 여부 및 실시간 진행 상황을 스마트폰을 통해 확인할 수 있다.

도5에 도시된 바와 같이, 상기 여과액으로 방류되지 못한 반송슬러지액이 생물반응조 전단으로 모두 배출되면 모든 밸브는 밸브센서를 통해 잠긴다.

흡입 및 이탈유도부(30)를 구성하는 공기흡입장치(31)는 상기 여과액흡입배관(114) 일측에 설치되어 세라믹분리막(12) 표면에 흡착된 슬러지 고형물에 함유되는 수분을 연속 흡입하여 상기 슬러지 고형물의 함수율을 낮추어 농축 탈수한다.

상기 탈수를 통해 약품 없이 85 ~ 93%의 함수율을 갖는 탈수된 슬러지 고형물을 생성한다.

탈수된 슬러지 고형물을 생성한 후, 도6에 도시된 바와 같이, 흡입 및 이탈유도부(30)를 구성하는 공기 및 역세수 주입 장치(32)는 여과액흡입배관(121)에서 세라믹분리막(12)까지 압력공기 또는 역세수를 주입한다.

상기 공기 및 역세수 주입 장치(32)로 부터 발생되는 압력공기 또는 역세수는 여과액흡입배관(121)를 따라 상기 세라믹분리막(12) 표면에 다수의 기공에 도달하여 상기 기공에 압을 전달하고 상기 전달된 압력에 의해 상기 세라믹분리막(12)에 흡착된 탈수된 슬러지 고형물을 상기 세라믹분리막(12) 표면에서 탈리되도록 한다.

상기 공기 및 역세수 주입 장치(32)를 통해 탈리된 탈수된 슬러지 고형물은 여과조(10)를 구성하는 탈수탱크(11)의 내부로 낙하한다.

상기 탈수탱크(11)은 상광하협구조를 이루어 상기 슬리지 고형물이 쉽게 낙하할 수 있도록 형성된다.

더불어, 밸브센서를 통해 탈수슬러지배출배관밸브(41)가 개방됨으로써, 탈수슬러지배출배관(42)이 개방되고 상기 탈수된 슬러지 고형물이 상기 탈수슬러지배출배관(42)을 따라 탈수슬러지저장부(40)에 저장된다.

이로써, 슬러지 고형물을 연료 등으로 재활용하는데 매우 유리할 수 있도록 하여 경제성을 더욱 극대화하였다.

또한, 탈수탱크(11) 내부 표면은 다음의 과정을 거쳐 코팅처리된 마그네슘판으로 이루어진다.

초음파 분해기를 이용하여 20분 동안 에탄올로 마그네슘 판을 빈틈없이 세척하고 4.92% 염화수소에 상기 13분 동안 세척한 마그네슘 판을 담근 후, 50분 동안 74.5 ℃ 에서 건조한다.

그 다음 NiSO₄·6H₂O (11 g, 100 mmol) N2H4 (058 g, 213 mmol)를 증류수 85 mL에 녹인 반응 용액에 마그네슘 판을 담근 상태로 79 ℃에서 5시간 동안 환류처리하고 실온에서 24시간 건조한다.

그 다음 heptadecafluro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl 0.9 g를 에탄올 100ml에 녹인 용액에 상기 마그네슘 판을 하루종일 담근 후, 실온에서 30시간 건조하고 스테아르산 1.1 g을 100 mL의 에탄올에 녹여 준 용액에 상기 마그네슘판을 1시간 동안 다시 담근 다음, 실온에서 건조 함으로써 초 소수성 코팅처리하여 여과조(11) 내부의 액체로인한 부식을 최소화 하였다.

본 발명은 수분이 함유된 슬러지의 수분 함유율을 현저하게 낮추면서 슬러지 폐기 처리 비용을 최소한으로 줄여 경제성을 개선하면서 탈수 장치를 통해 여과된 물은 곧바로 상기 여과액 흡입 배관을 통해 인근 하천으로 직방류 할 수 있어 매우 효율적일 뿐만 아니라 화약 약품이 필요 없어 방류수와 함께 하천 등으로 그대로 방출되어 수계에 안 좋은 영향을 주는 본제를 해결하여 환경문제를 개선할 수 있고 더욱이, 별도의 배관 설비가 필요 없이 자동밸브의 조작만으로 슬러지 탱크의 회분식 운전을 할 수 있도록 하여 편의성이 매우 우수하여 산업상 이용 가능성이 매우 크다.

10:여과조
20:반송배출배관
30:흡입 및 이탈유도부
40:탈수슬러지저장부

Claims

유입밸브를 통해 개폐되는 슬러지유입통로로부터 유입되는 슬러지가 채워지는 상광하협 구조의 탈수탱크와,
표면에 다수의 기공이 형성되고, 상기 슬러지 중 물을 제외한 나머지 잔류물인 슬러지 고형물만 분리하여 흡착하되, 고형물만 분리되어 여과된 여과액은 내부에 세로방향으로 형성된 통로를 통해 여과액흡입배관으로 이송시키는 세라믹분리막과,
상기 여과액흡입배관에 설치되어 상기 슬러지를 세라믹분리막을 통해 흡착하기 위해 흡입압을 발생시키는 흡입펌프와,
상기 여과액흡입배관을 개폐할 수 있는 여과액배관밸브와,
상기 슬러지유입통로를 통해 탈수탱크에 유입되는 슬러지가 상기 탈수탱크가 허용할 수 있는 수위 범위를 초과하여 월류하면 상기 슬러지를 생물 반응조 전단으로 이송시키는 슬러지월류배관을 포함하여,
상기 세라믹분리막에 흡착된 슬러지의 두께가 설정값을 초과하면 상기 유입밸브를 차단하여 슬러지 유입을 차단하는 여과조;

상기 여과액으로 방류되지 못하고 상기 탈수탱크 내부 하단에 잔여되는 슬러지는 생물반응조 전단으로 배출시킬 수 있도록 상기 탈수탱크 측면에 형성되는 반송배출밸브를 포함하는 반송배출배관;

상기 여과액흡입배관 일측에 설치되어 세라믹분리막 표면에 흡착된 슬러지 고형물에 남아 있는 수분을 연속 흡입하여 탈수하는 공기흡입장치와,
상기 여과액흡입배관에서 세라믹분리막까지 압력공기 또는 역세수를 주입하여 상기 공기흡입장치를 통해 탈수되어 상기 세라믹분리막에 흡착되어 있는 탈수 슬러지 고형물을 상기 세라믹분리막 표면에서 탈리되도록 하는 공기 및 역세수 주입장치를 포함하는 흡입 및 이탈유도부;

상기 공기 및 역세수 주입장치를 통해 탈리된 슬러지 고형물이 탈수슬러지배출배관밸브를 통해 개방된 탈수슬러지배출배관을 따라 중력낙하되고 상기 중력낙하된 탈수된 슬러지를 내부에 저장하는 탈수슬러지저장부;를 포함하여 회분식 운전을 하는 것을 특징으로 하는 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치.
청구항 1에 있어서,
세라믹분리막은 표면에 형성된 다수의 기공은 0.1㎛ 내지 0.4㎛로 이루어진 것을 특징으로 하는 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치.
청구항 1에 있어서,
세라믹분리막은 슬러지 고형물이 상기 세라믹분리막 표면에 0.1 ~ 30 mm 까지 흡착될 수 있는 것을 특징으로 하는 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치.
청구항 1에 있어서,
반송배출밸브, 유입밸브 및 탈수슬러지배출배관밸브는 밸브센서를 통해 설정된 값에 따라 자동 개폐되는 것을 특징으로 하는 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치.
청구항 1에 있어서,
여과액흡입배관을 통해 이송된 여과과액은 하천으로 직방류될 수 있는 것을 특징으로 하는 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치.
청구항 1에 있어서,
유입밸브는 세라믹분리막에 흡착된 슬러지의 두께값을 압력센서 또는 레이저센서가 측정한 후, 상기 측정된 두께값을 밸브센서에 전달하여 기 설정된 두께값에 따라 자동제어 되는 것을 특징으로 하는 경제성 및 효율성이 강화된 슬러지 탈수 장치.