KR20040030021A - 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 맨브레인 필터플레이트들 사이에 삽입되어 내측에서 이송되는 열매에 의하여 슬러지에 열에너지를 전달하는 열 필터프레스 탈수장치용 열판에 있어서, 상기 열판의 중심부를 외측변 프레임부에 대하여 요입시키고, 상기 요입부 표면에는 복수개의 돌기를 형성시켜 상기 돌기의 돌설산으로는 열에너지를 전달시키고, 돌설골로는 상기 슬러지에서 탈수된 여액이 배출 되게 하는 여액안내수단과; 상기 열판 하단의 프레임부에는 상기 중심부에서 외측을 향하여 형성된 여액배출공으로; 구성되는 것을 특징으로 하는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판으로 구성되는 것에 관한 것이다.

본 발명에 의하여 저 함수율 슬러지케이크를 생산하고 탈수속도를 향상시키고, 열판 중심부 표면을 돌설가공하여 열전달시 손실이 적으면서도 여액의 배출경로가 확보되어, 슬러지의 재활용 처리 효율을 상승시키는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판이 제공되는 이점이 있다.

Description

표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판{Uneven Type Heating Plate For Thermal Dewatering Filter Press}

본 발명은 맨브레인 필터플레이트들 사이에 삽입되어 내측에서 이송되는 열매에 의하여 슬러지에 열에너지를 전달하는 필터프레스 탈수장치용 열판에 있어서, 상기 열판의 중심부를 외측변 프레임부에 대하여 요입시키고, 상기 요입부 표면에는 복수개의 돌기를 형성시켜 돌설산으로 열에너지를 전달시키고, 돌설골로 상기 슬러지에서 탈수된 여액이 배출 되게 하는 여액안내수단과; 상기 열판 중심부 하단의 프레임부에 상기 중심부에서 외측을 향하여 형성된 여액배출공으로; 구성되는 것을 특징으로 하는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판으로 구성되는 것에 관한 것이다.

국내에서 발생되는 슬러지는 석유화학, 제철소, 염·안료 공정 등의 산업현장에서 발생되는 공정(산업)슬러지, 하수종말처리장과 정수장에서 발생되는 수계 슬러지, 그리고 우분뇨, 돈분뇨, 계분과 같은 축산분뇨 슬러지와 같이 3 종류로 분류할 수 있다.

이들 각 슬러지를 세분화하여 분류하면 약 50 종 이상이 되며, 각 슬러지의탈수 특성은 다양하게 나타나며, 탈수에 영향을 미치는 인자 중 가장 중요한 요소는 슬러지 내에 함유되어 있는 유·무기물의 함량인데, 유기물의 함량이 높을수록 탈수가 어려운 난 탈수성 슬러지에 해당한다.

이에 따르면, 공정 슬러지는 유기물의 함량(20 wt%)이 낮으므로 탈수가 용이하지만 수계 슬러지와 축산분뇨 슬러지는 유기물의 함량이 매우 높아(40~60 wt%) 탈수가 매우 어렵다.

현재 국·외적으로 개발되어 적용 운전되는 탈수 방법은 대부분 기계식탈수(Mechanical Filtration)방법으로, 이를 적용한 탈수장치는 필터프레스, 벨트프레스, 진공 탈수장치, 그리고 Decanter 등이 있다.

이와 같은 필터프레스, 벨트프레스, 진공 탈수장치와 같은 기존의 탈수장치는 기계적인 힘(진공압, 가압력 등)을 슬러지층에 인가하여 고체와 액체를 분리하는 탈수로서, 이 탈수 방법은 슬러지내에 함유되어 있는 유/무기물 중 무기물의 함량이 높은 공정슬러지의 탈수에는 효과적이지만 유기물의 함량이 높은 상·하수 슬러지 처리공정 및 축산분뇨 슬러지의 탈수에는 부적합하다는 문제점이 있다.

그 이유는 슬러지층의 기공형성 메카니즘과 슬러지 내 입자의 표면에 분포하고 있는 자유수와 표면수의 특성 때문이다.

즉, 무기물 성분이 많은 공정 슬러지는 자유수(가압력에 따라 탈수가 용이한 물)가 많고 상대적으로 표면수(가압력에 의해 탈수가 어려운 물)가 적은 특성이 있다.

그리고 자유수의 분포가 크면 기공(Void)의 형성이 용이하므로모세관(Capillary Tube)의 형성이 잘 이루어져 케이크 층으로부터 물이 용이하게 배출된다.

모래가 물이 잘 빠지는 이유가 바로 이와 같은 원리 때문이다.

하지만 유기성 슬러지인 상·하수 슬러지 처리공정 및 축산분뇨 슬러지는 표면수가 많아 기공의 형성이 어려워 슬러지층에 모세관의 형성이 어려워져 탈수가 어려워진다.

이러한 이유로 기계식 탈수장치로 탈수할 경우 공정 슬러지의 경우 함수율이 약 60 wt% 인 탈수 케이크를 생산할 수 있는 반면, 상·하수 슬러지 처리공정 및 축산분뇨 슬러지는 함수율이 80 ~ 90 wt%인 탈수케이크가 생산된다.

그런데, 이와 같이 함수율이 높은 탈수케이크가 생산되면, 해양투기 및 매립에 의한 기존의 처리시 수송경비가 높고, 침출수의 발생으로 인한 경제적, 환경적 손실이 발생하는 문제점이 있다.

또한 탈수케이크를 생산하여 유기성 비료, 복토재, 그리고 경량골재 등과 같이 재활용 할 수 있는데, 이와 같은 재활용 처리를 위해서는 함수율이 낮은 저함수율 탈수케이크를 생산하여야 하는 산업적 과제가 있다.

한편, 본 발명인은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 열 필터프레스 탈수장치를 개발하여 출원번호 10-2002-0026903 의 선출원을 한 바가 있다.

상기 출원에 의하여 본 발명인은 함수율이 낮은 슬러지 케이크를 생산하기 위하여 기계식 탈수처리와 열 탈수방식을 병행처리 하는 장치를 개발하였다.

상기 출원은 기계식 필터프레스 탈수장치의 맨브레인 필터플레이트 사이에열판을 삽입하고 상기 열판으로 슬러지에 열에너지를 가함으로써, 기계식 탈수와 열에너지에 의한 증기압 탈수가 병행되도록 하여 저함수율 탈수케이크를 생산할 수 있도록 한 것으로서, 본 발명은 상기 선출원 발명의 열판을 개선한 것이다.

본 발명은 상기한 본 발명인의 선출원을 개선하여 슬러지 탈수속도를 향상시키고, 탈수효율을 높이는 열수식 필터프레스 탈수장치용 열판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여, 상기 열판에도 슬러지에서 탈수되는 여액의 배출경로가 확보되도록하여 효율적인 저함수율 슬러지 케이크를 생산하는 열수식 필터프레스 탈수장치용 열판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판의 정면도

도 2는 본 발명에 따른 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판의 사용상태도

도 3은 본 발명에 따른 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판의 측단면도

도 4는 본 발명에 따른 열 필터프레스 탈수장치의 또 다른 실시예 정면도

*도면의 주요부분에 관한 부호의 설명*

5 : 맨브레인 필터플레이트 6 : 가압판

20 : 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판

21 : 유입부 22 : 유출부

23 : 중심부 24 : 핸들

25 : 프레임부 26 : 슬라이딩 홈

27 : 여액배출공

29 : 여액안내수단 29-a : 선형돌기

29-b : 요철돌기 31 : 열전달관

51 : 여과포

52 : 슬러지 케이크 챔버 53 : 슬러지 통과공

80 : 슬러지 또는 슬러지 케이크

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 맨브레인 필터플레이트들 사이에 삽입되어 내측에서 이송되는 열매에 의하여 슬러지에 열에너지를 전달하는 열 필터프레스 탈수장치용 열판에 있어서, 상기 열판의 중심부를 외측변 프레임부에 대하여 요입시키고, 상기 요입부 표면에는 복수개의 돌기를 형성시켜 상기 돌기의 돌설산으로는 열에너지를 전달시키고, 돌설골로는 상기 슬러지에서 탈수된 여액이 배출 되게 하는 여액안내수단과; 상기 열판 중심부 하단의 프레임부에 상기 중심부에서 외측을 향하여 형성된 여액배출공으로; 구성되는 것을 특징으로 하는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판으로 구성되는 것을 기술적 요지로 한다.

여기서 상기 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판에는 슬러지의 수분만 탈수되어 배출되도록 슬러지와 상기 여액안내수단 사이에 여과포를; 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판으로 되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 여액안내수단은 상기 열판 중심부에 형성된 선형돌기인 것을 특징으로 하는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판으로 되는 것이 바람직하다.

또한 여액안내수단은 상기 열판 중심부에 형성된 격자형돌기인 것을 특징으로 하는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판으로 되는 것이 바람직하다.

이하 도면과 함께 본 발명에 관하여 상세히 살펴보기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판의 정면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판의 사용상태도이며, 도 3은 본 발명에 따른 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판의 측단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 열 필터프레스 탈수장치의 또 다른 실시예 정면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 열수식 필터프레스 탈수장치의 맨브레인 필터플레이트(5)들 사이에 삽입되는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판(20)에 관한 것으로써, 도 1에 도시된 바와 같이 크게 특징적인 열판 중심부의 여액안내수단(29)과; 여액배출공(27)으로; 구성된다.

또한 상기 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판(20)에는 여과포(51)가 더 포함되어 구성되며, 상기 여액안내수단(29)은 특히 격자형 돌기(29-b) 또는 선형돌기(29-a)인 것을 특징으로 한다.

이하 도 2와 함께 먼저 본 발명의 열 필터프레스 탈수장치에 관하여 살펴보면, 열 필터프레스 탈수장치는 맨브레인 필터 플레이트(5)와 열판을 교대로 배치시켜 슬라이딩 밀착시키고, 상기 밀착에 의해 형성되는 슬러지 케이크 챔버(52)에 슬러지(80)를 주입시켜 슬러지 내부의 수분을 탈수시키는 장치이다.

그런데, 상기 본 발명의 열판 몸체에는 도 1에 도시된 바와 같이 외측변에 대하여 요입된 중심부(23)를 가지므로, 상기 열판이 슬라이딩 이송되면 외측변만 맨브레인 필터플레이트와 접하게 된다.

상기 슬라이딩 이송은 열판 마련된 핸들(24)과 슬라이딩 홈(26)에 의하여 이루어진다.

상기 맨브레인 필터와의 슬라이딩 접촉에 의하여 상기 열판의 몸체는 슬러지케이크 챔버(52)를 형성시키는데, 본 발명의 여액안내수단(29)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 열판과 상기 슬러지 케이크 챔버에 주입된 슬러지(80)를 이격시키는 수단이 된다.

즉, 상기 슬러지(80)와 상기 열판 중심부(23)를 이격시켜 공간을 형성시킴으로써, 상기 슬러지(80)에서 탈수된 여액(85)의 배출경로를 확보시키는 것이다.

도 1과 도 4에서 보여지는 본 발명의 실시예는 상기 중심부(23) 표면의 돌설가공을 격자형 돌기(29-b)로 하거나 선형돌기(29-a)로 하는 것을 보여주고 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며 신발의 밑창에 균등배치된 것과 같은 삿갓형 돌기 등과 같이 본 발명의 기술적 요지에 벗어나지 않는 한 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

한편 본 발명에 있어서는 상기 여액안내수단(29)의 돌설골로 슬러지(80)가 채워지는 것을 방지하고 슬러지(80)에서 배출된 여액(85)이 원활하게 이동되도록 하기 위하여 상기 여액안내수단(29) 외측으로는 여과포(51)를 덮는다.

즉, 본 발명은 슬러지(80)의 수분만 탈수되어 상기 여액안내수단(29)으로 배출되도록 슬러지(80)와 상기 여액안내수단(29) 사이에 여과포(51)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 여액안내수단(29)에 의하여 배출된 여액(85)은 열판 중심부의 하측으로 흘러 내리게 되므로 상기 열판 하단의 돌설된 외측변에는 상기 중심부에서 외측을 향하도록 여액배출공(27)을 형성시킨다.

따라서 상기 여액배출공(27)은 열판의 외측에서 외부 배출파이프와 연통되어, 상기 여액(85)을 외측으로 안내시키는 경로가 된다.

이하 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 실시에 관하여 살펴보면, 본 발명은 상기 열판식 필터프레스 탈수장치를 구성하는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판(20)에 관한 것으로서, 종래의 것과 달리, 중심부(23)가 외측변 프레임부(25)에 대하여 요입되어, 상기 외측 프레임부(25)가 맨브레인 필터플레이트(5)와 밀착되면 상기 중심부(23)는 맨브레인 필터플레이트(5)의 판상면과 함께 슬러지 케이크 챔버(52)를 형성시킨다.

또한 본 발명의 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판(20)의 여과포(51)에 의하여, 상기 슬러지(80)내의 수분만 탈수되어 상기 여액안내수단(29)으로 배출되고, 상기 여액배출공(27)에 의하여 외부로 이동된다.

따라서 본 발명에 의할 경우에는 맨브레인 필터프레스에서만 여액의 배출이 발생되는 것이 아니라 대면판인 열판(20)에서도 여액의 배출이 발생되어 슬러지 케이크의 탈수진행이 양측으로 원활하고 신속하게 진행되어 슬러지(80)의 탈수속도를 향상시키고, 슬러지 케이크의 함수율을 저하시킬 수 있게 된다.

본 발명은 본 발명자의 또 다른 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판중 와이어메쉬를 여액안내수단으로 하는 것과는 열판의 표면을 가공한 것과 열판에 표면에 또 다른 장치를 부가한 것의 차이를 보이고 있으며, 상기 여액안내수단(29)은 본 발명에 따른 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판(20)의 여액을 안내하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고,이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상 설명한 본 발명에 의하여 저 함수율 슬러지케이크를 생산하고 탈수속도를 향상시키는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판이 제공되는 이점이 있다.

특히, 본 발명은 열판 중심부 표면을 돌설가공하여 열전달시 손실이 적으면서도 여액의 배출경로가 확보되는 이점이 있다.

그리고 본 발명에 의해 슬러지를 재활용 처리 효율을 상승시키는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판이 제공되는 이점이 있다.

또한 본 발명은 제작시 주물제조에 의한 대량생산이 가능하며 견고하여 내구성이 강한 특성이 있고 열의 전달이 우수한 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판이 제공되는 이점이 있다.

따라서 본 발명은 압착압력이 15kgf/cm2 인 고 압착탈수에 적합하여 저수슬러지 및 그 특성에 해당하는 화학공정슬러지 또는 축산폐수 등과 같은 유기성 슬러지의 탈수에 적용할 수 있는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판이 제공되는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 맨브레인 필터플레이트들 사이에 삽입되어 내측에서 이송되는 열매에 의하여 슬러지에 열에너지를 전달하는 열 필터프레스 탈수장치용 열판에 있어서,

   상기 열판의 중심부를 외측변 프레임부에 대하여 요입시키고, 상기 요입부 표면에는 복수개의 돌기를 형성시켜 상기 돌기의 돌설산으로는 열에너지를 전달시키고, 돌설골로는 상기 슬러지에서 탈수된 여액이 배출 되게 하는 여액안내수단과;

   상기 열판 중심부 하단의 프레임부에 상기 중심부에서 외측을 향하여 형성된 여액배출공으로;

   구성되는 것을 특징으로 하는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판.
2. 제1항에 있어서 상기 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판에는

   슬러지의 수분만 탈수되어 배출되도록 슬러지와 상기 여액안내수단 사이에 여과포를;

   더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 여액안내수단은

   상기 열판 중심부에 형성된 선형돌기인 것을 특징으로 하는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 여액안내수단은

   상기 열판 중심부에 형성된 격자형돌기인 것을 특징으로 하는 표면요철형 열 필터프레스 탈수장치용 열판.