KR20040007967A - 여재가 장착된 용기를 이용한 슬러지의 탈수 장치 및 이를이용한 탈수 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하·폐수 처리시 최종적으로 발생하는 슬러지를 고분자 응집제로 전처리 한 후 여재가 장착된 특수한 용기를 이용하여 중력식 혹은 진공식으로 짧은 시간에 경제적으로 슬러지를 탈수하는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

Description

여재가 장착된 용기를 이용한 슬러지의 탈수 장치 및 이를 이용한 탈수 방법{Filter built-in container for sludge dewatering and its sludge dewatering method}

본 발명은 여재 장착 용기를 이용한 슬러지 탈수 장치 및 이를 이용한 탈수 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 하·폐수 처리 시 최종적으로 발생하는 슬러지를 여재가 장착된 용기에 일정량의 슬러지를 가하여 효과적으로 농축 및 탈수 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

하·폐수 처리 시 발생하는 슬러지는 통상 95 내지 98%의 수분을 함유하고 있어 기존의 탈수 방법인 필터프레스, 벨트프레스, 진공탈수기, 원심분리기 등을 이용하여 탈수된다. 상기 탈수기는 모두 고가이며 탈수 시 슬러지로부터 수분을 강제적으로 배출시키기 위하여 외부로부터 별도의 동력이 필요하다. 각 탈수기 용량별 투자비용 및 톤당 슬러지 탈수에 필요한 소요 동력 그리고 운전 비용은 표 1과 같다.

표 1. 기존 탈수기별 경제성 비교

	필터프레스	벨트프레스	진공탈수기	원심분리기
투자비용 (원/톤)	300,000	1,300,000	35,000,000	20,000,000
소요동력 (마력/톤)	0.1	0.17	25	30
장단점	벳치	연속, 대량처리	벳치, 원심분리보다 탈수효율 양호,동력비 적게 소요	벳치

이 밖에 데칸터는 소음이 심하고 안전성에 문제가 있어 사용이 제한되고 있다.

상기와 같이, 종래 장치 및 방법들은 경제성이나 기술적인 측면에서 많은 문제점을 내포하고 있어 그 적용에 한계성을 갖고 있다.

본 발명자는 상기한 종래 장치 및 방법의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 완성하게 된 것으로서, 본 발명은 하·폐수 슬러지를 탈수 처리하는 장치 및 방법에 있어서 일정 수분 함유 슬러지를 여재 장착 용기에 가하여 슬러지의 농축뿐만 아니라 신속하고 경제적으로 슬러지를 탈수할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 하는 데, 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 슬러지 탈수 장치를 나타낸 개략도이다.

도 2는 도 1의 여재가 장착된 다공성 판을 나타낸 개략도이다.

도 3은 도 1의 탈수 장치의 덮개를 나타낸 개략도이다.

도 4는 본 발명에 따른 슬러지 탈수 장치를 적용하여 수행하는 슬러지 탈수 전 공정을 나타낸 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 ---- 용기2 --- 도어

3 --- 걸쇠4 --- 투입구

5 --- 뚜껑6 ---- 손잡이

7 --- 경첩8 ---- 다공판

9 ---- 여재10 --- 배출관

11 ---- 지지대41 ---- 침전조

42 ---- 펌프43 ---- 응집조

44 ---- 펌프45 ---- 이송관

본 발명의 하·폐수 슬러지의 탈수 장치는 탈수하고자 하는 슬러지를 수용할 수 있는 내부 공간을 가지는 용기식으로서, 상기 용기의 적어도 한 측면은 슬러지의 수용 시 외부로 빠져나오는 것을 방지하고, 처리된 슬러지는 배출시킬 수 있는 개폐 가능한 부재가 설치되어 있으며, 상기 용기의 측면과 바닥면에는 일정 두께를 갖는 지지대를 설치하여 일정 공간 간격을 확보하고, 그 위에 다공판이 설치되어 있으며, 이 다공판과 접촉하도록 그 위에 합성섬유 계통의 지오텍스타일 멤브레인 또는 부직포의 재질로 이루어지고 공극이 0.2㎛ 이하인 여재가 도포되어 있고, 상기 측면의 양쪽 하부에는 상기 여재를 통과한 탈수액 또는 여액이 배출될 수 있는 다공관이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 하·폐수 슬러지의 탈수 방법은 일정 수분 함유 (통상 98% 이상) 슬러지를 고분자 응집제와 함께, 합성섬유 계통의 지오텍스타일 멤브레인 또는 부직포의 재질로 이루어지고 공극이 0.2㎛ 이하인 여재가 바닥면에 장착된 용기에 가하여 중력 혹은 진공식으로 30분 이내에 신속하고 경제적으로 슬러지의 함수율을 70%이하까지 탈수 또는 여액을 배출시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서 탈수 처리될 수 있는 슬러지는 산업폐수, 축산폐수, 생활하수 등 각종 폐수를 처리하는 과정에서 1차 침전조, 최종 침전조 혹은 농축조에서 발생되는 잉여슬러지 또는 폐슬러지 등을 들 수 있으며, 이러한 슬러지는 그 화학적 특성 및 물리적 성상이 서로 다르지만 통상 98% 이상의 수분을 함유하고 있다.

본 발명에서 용기 측면과 바닥면에 장착되는 여재는 합성섬유 계통의 지오텍스타일 멤브레인, 부직포 등 공극이 0.2㎛ 이하인 재질이다.

여재의 선정은 슬러지의 특성에 따라 달라진다. 예를 들면 유분이나 점액질 성분(페인트)을 다량으로 함유하는 슬러지의 경우 일회용 여재를 사용하여 슬러지 탈수 처리 후 폐기한다. 왜냐하면 이와 같은 성분은 여재에 부착되어 간단한 물 세정에 의하여 여재로부터 탈리시키기 어렵다. 이와는 반대로 통상의 생활하수, 산업 폐수 처리시 발생되는 슬러지 탈수의 경우 여재는 반복적으로 세정하여 여재가 물리적으로 손상되어 슬러지 여과 기능을 수행하지 못할 때까지 계속 사용할 수가 있다.

본 발명에서는 각종 하·폐수처리시 최종적으로 발생되는 일정량의 슬러지를 합성섬유 여재가 장착된 용기식 탈수장치에 채운다. 슬러지를 용기에 채울 때 슬러지가 통과되는 관에 고분자 응집제를 주입하여 관내에서 혼합, 응집이 발생하도록 하고, 일정 시간 동안 용기에서 슬러지가 농축, 탈수되도록 하여 배출되는 탈수액은 다시 폐수처리장의 집수조로 반송시키고 탈수된 슬러지 케이크는 최종 처리된다.

상기와 같이 본 발명에 따라 각종 슬러지를 용기에 투입하여 탈수처리하므로써, 슬러지 탈수에 소요되는 시간과 슬러지 탈수 시설의 용적이 절감되어 경제성이 확보된다.

본 발명에 있어서, 슬러지 이송과정에서 주입되는 고분자 응집제의 종류와 농도는 슬러지의 종류와 특성에 근거하여 결정하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 고분자 종류 및 농도에 따른 슬러지의 비저항 및 시에스티값에 기초하여 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 예를 들면, 처리 대상 슬러지의 양에 따라 용기의 용적을 조절하여 제작할 수 있어서 처리대상 슬러지의 양에 관계없이 폐수 1000톤을 처리하여 본 발명에 따라 슬러지를 탈수하면 탈수율은 70%로 탈수 후 케이크는 약 1톤 정도 발생하며, 이 때 탈수에 소요되는 시간은 30분 이하이다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면 중 도 1는 본 발명에 따른 용기식 탈수 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 본 발명에 따른 상기 슬러지 탈수 장치는 도 1에 나타난 바와 같이, 탈수하고자 하는 슬러지를 수용할 수 있는 내부 공간을 가지는 용기(1)로 구성되어 있다.

상기 용기(1)의 적어도 한 측면에는 슬러지의 수용 시 외부로 빠져나오는 것을 방지하고, 처리된 슬러지는 배출시킬 수 있는 개폐 가능한 부재, 예를 들면 도어(2)가 설치되어 있으며, 이 도어(2)에는 도 1에 나타낸 바와 같이 슬러지가 용기(1) 내부에 채워지기 전에 용기(1)를 통해서 슬러지가 빠져나가지 못하도록 하기 위해 잠금 장치인 걸쇠(3)가 설치되어 있다. 추가로 상기 도어(2)에는 도 3에 나타낸 바와 같이 슬러지와 고분자 응집제가 혼합되어 용기로 유입되는 슬러지 투입구(4)가 연결되어 있고, 용기 내부의 슬러지 탈수 상태를 육안으로 확인하기 위한 뚜껑(5)이 있다. 그리고, 미설명 부호 6는 여닫기 위한 손잡이이고, 부호 7은 경첩을 나타낸다.

상기 용기(1)의 측면과 바닥면에는 일정 두께를 갖는 지지대(11)가 설치되어 일정 공간을 확보하고, 그 위에 다공판(8)이 설치되어 있으며, 그 위에 도 2에 나타낸 바와 같이 합성섬유 계통의 지오텍스타일 멤브레인 또는 부직포의 재질로 이루어지고 공극이 0.2㎛ 이하인 여재(9)가 도포되어 있다. 도 2에서 보는 바와 같이 슬러지는 여재 위에 잔존하게 되고 슬러지에 함유되어 있던 수분은 여재를 통과하여 수집된 후 용기의 양쪽 측면의 하부에 위치하는 탈수액 또는 여액을 배출하게 되는 배출관(10)을 통해서 외부로 배출되게 된다.

즉, 본 발명에 따르면, 일정량의 수분을 함유하는 일정량의 슬러지를 용기(1)에 가하는 과정에서 일정 농도의 고분자 응집제와 반응시켜 용기(1)에서 슬러지가 침전 및 농축되어 여재(9)를 통하여 여액이 하부에 설치된 배출관(10)을 통해서 외부로 배출되도록 한 것이다.

이와 같은 과정은 슬러지가 용기(1)내 농축되면서 상부의 농축된 슬러지가하부로 그 무게로 압축을 하면서 중력에 의하여 슬러지 탈수가 진행된다. 한편 슬러지 탈수 시간 및 탈수효율을 향상시키기 위해서는 슬러지 하부에 설치된 슬러지 여액 배출관(10)에 다이아프램 펌프 혹은 진공펌프(도면에 도시하지 않음)를 이용하여 배출되도록 하면 펌프에 의한 흡입력이 용기(1)내 슬러지 농축 및 탈수를 촉진하여 슬러지의 탈수 시간 및 탈수효율이 향상된다.

슬러지가 용기에 투입되기 전에 도어(2)는 걸쇠(3)로 슬러지가 빠져나오지 않도록 잠그는 것이 좋으며, 탈수 완료 후 도어(2)는 다시 열어 탈수된 케이크를 폐기한다. 도 1에서 부호 11은 여재를 고정하기 위한 지지대이다.

한편, 도 4는 슬러지의 탈수 장치의 전체 개략도로서, 침전조(41)에서 폐기되는 슬러지는 펌프(42)를 통해서 본 발명에 따른 탈수 장치(46)로 이송된다. 이송되는 과정에서 고분자 응집조(43)에서 일정량의 고분자 용액이 펌프(44)를 통하여 슬러지 이송관(45)으로 유입된다.

고분자 응집제는 슬러지 이송관(45)에 유입되는 동시에 이송관내에 이송 중에 있는 슬러지와 혼합된다. 이 때 슬러지와 고분자 응집제가 응집, 응결되는 원동력은 펌프(42)에서 발생된 펌프의 이송력에 의하여 발생된다. 고분자로 응집된 슬러지는 투입관(47)을 통하여 탈수 장치(46) 내부로 유입된다.

일정시간의 탈수 시간을 거쳐 슬러지 여액은 상술한 바와 같이 여재를 통과하여 좌우에 각각 예를 들어 4개씩 설치된 배출관(48)을 통해서 외부로 배출된다.

이와 같이 최종적으로 배출된 슬러지 여액은 다시 폐수 처리장의 처음 단계인 원수 저류조로 반송되어 기존의 폐수와 혼합되어 폐수처리과정을 계속 거치게된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 여재가 장착된 용기를 창안하여 이 용기에 침전 슬러지와 고분자 응집제를 인라인으로 혼합한 후 용기에 가하여, 농축 및 탈수가 동시에 발생되도록 함으로써 슬러지를 고도로 탈수할 수 있음과 동시에 별도의 슬러지 농축조가 필요 없어 경제적이며, 탈수에 소요되는 시간도 단축될 수 있어 탈수기의 용량이 컴팩트하게 되며, 슬러지를 탈수하는 데 별도의 동력 없이 중력 압축에 의하여 슬러지가 탈수되는 효과가 있는 것이다.

또한, 탈수된 케이크를 간편하게 장치로부터 제거할 수 있고, 발생된 탈수 여액도 수질이 양호하여 기존 폐수 처리 설비에 부담을 경감할 수 있으며 탈수 장치를 이동식으로 운영할 수 있어 탈수 장치의 소요 설치 부지가 불필요하여 경제성이 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 경우 설비비 등 투자 비용은 톤당 100,000원으로 기존의 방법에 비하여 월등하게 적게 소요된다. 또한, 슬러지 탈수에 소요되는 시간을 비교해 보면 기존 방법들은 40분에서 1시간까지 소요되는 반면에 본 발명의 경우 슬러지 탈수에 소요되는 시간은 약 30분 이하면 된다. 한편, 용기에 진공을 가하는 경우 그 탈수 시간은 이 보다 더욱 단축될 수 있다.

통상 슬러지는 침전조에서 침전 제거되어 농축조에서 더욱 농축되어 수분이 통상 98%로 된다. 이와 같이 농축된 슬러지는 기존 탈수 장치에 의하여 탈수된다. 그러나, 본 발명에 의한 장치를 이용할 경우 별도의 농축조 없이 침전조로부터 곧바로 침전된 슬러지가 본 발명의 탈수기에 유입되어 탈수된다. 결국 본 발명에 의한 장치 및 방법을 이용할 경우 하·폐수처리장에서 슬러지 농축을 위한 별도의 농축조가 필요 없어 농축조 건설비, 농축조 운영관리비 및 부지소요비가 절감되는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 탈수하고자 하는 슬러지를 수용할 수 있는 내부 공간을 가지는 용기식으로서, 상기 용기(1)의 적어도 한 측면은 슬러지의 수용시 외부로 빠져나오는 것을 방지하고, 처리된 슬러지는 배출시킬 수 있는 개폐 가능한 부재(2)가 설치되어 있으며, 상기 용기(1)의 측면과 바닥면에는 일정 두께를 갖는 지지대를 설치하여 일정 공간 간격을 확보하고, 그 위에 다공판이 설치되어 있으며, 이 다공판과 접촉하도록 그 위에 합성섬유 계통의 지오텍스타일 멤브레인 또는 부직포의 재질로 이루어지고 공극이 0.2㎛ 이하인 여재(9)가 도포되어 있고, 상기 용기 측면의 양쪽 하부에는 상기 여재를 통과한 탈수액 또는 여액이 배출될 수 있는 배출관(10)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 여재가 장착된 용기를 이용한 슬러지 탈수 장치.
2. 일정 수분 함유 (통상 98% 이상) 슬러지를 고분자 응집제와 함께, 합성섬유 계통의 지오텍스타일 멤브레인 또는 부직포의 재질로 이루어지고 공극이 0.2㎛ 이하인 여재가 바닥면에 장착된 용기에 가하여 중력 혹은 진공식으로 30분 이내에 신속하고 경제적으로 슬러지의 함수율을 70%이하까지 탈수 또는 여액을 배출시키는 것을 특징으로 하는 여재를 장착한 용기를 이용한 슬러지 탈수 방법.