KR20040048106A - 가압식 연속 여과방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 산업현장에서 배출되는 폐수는 물론 화학 및 식품가공공정에 사용된 액 등을 여과하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용하는 연속 여과기는 진공형 탈수여과기인데, 이 경우 연속작업은 가능하나 진공압력이 낮아 고농도의 액이나 고온의 액 여과에는 부적합하다. 즉 압력이 낮기 때문에 여과성이 떨어지고, 진공에 의해 비점이 낮아지므로 액의 일부가 증발되는 현상이 발생되며 액의 증발시 증발 잠열손실로 액의 온도가 급격히 떨어져 고농도의 액은 사실상 여과가 불가능한 단점이 있었다.

본 발명은 고압탱크의 내부에 보충탱크와 다공질 드럼을 설치하여 보충탱크에 공급되는 원액을 여과, 탈수하되 진공압이 아닌 고압가스(공기 및 질소 등의 압축 가스등을 전부 포함한다)의 압력을 이용하여 연속 여과하는 것으로서 더욱 상세하게는 저장된 원액을 펌핑하여 다공질 드럼(3)이 설치된 보충탱크(2)에 공급하되 수위감지센서(21)의 센싱에 의하여 보충탱크(2)의 원액이 부족할 경우 부족한 원액의 량만큼 공급하고, 설정 량만큼 보충이 되면 차단하는 원액공급 단계와; 상기 원액공급 단계가 진행된 후 공급되는 고압가스를 정압기(16)에서 일정한 압력을 유지시켜 공급밸브(17)로 고압탱크(1)에 주입한 다음 일정한 압력을 유지시키는 단계와; 일정한 압력이 유지된 고압탱크(1)내에 설치된 보충탱크(2)내의 원액에 잠겨 회전하는 다공질 드럼(3)으로 원액을 여과, 탈수하여 청정 액은 여액 배출관(7)을 통하여 여액조(6)에 저장하는 단계와; 다공질 드럼(3)의 표면에 축적된 슬러지는스크래핑하여 로타리밸브(13)로 슬러지 보관조(8)에 배출하는 단계와 함께 다공질 드럼(3)의 표면을 균일하게 스크래핑하여 새로운 여과층을 형성하는 단계로 이루어진다

위와 같은 본 발명은 여과장치를 밀폐된 고압탱크내에 구비시킨 다음 진공보다 높은 고압가스의 압력을 가함으로써 원액이 다공질 드럼을 보다 쉽게 통과하도록 하여 여과 량을 증대시키는 효과가 있다.

Description

가압식 연속 여과방법 및 장치{A pressurized continuous filtering method and device}

본 발명은 각종 산업현장에서 배출되는 폐수는 물론 화학 및 식품가공공정에 사용된 액 등을 여과하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 고압탱크의 내부에 보충탱크와 다공질 드럼을 설치하여 보충탱크에 공급되는 원액을 여과, 탈수하되 진공압이 아닌 고압가스(공기 및 질소 등의 압축 가스등을 전부 포함한다)의 압력을 이용하여 연속 여과하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용하는 연속 여과기는 진공형 탈수여과기인데, 이 경우 연속작업은 가능하나 진공압력이 낮아 고농도의 액이나 고온의 액 여과에는 부적합하다. 즉 압력이 낮기 때문에 원액이 스펀지와 같은 구조를 갖는 여재, 즉 다공질 드럼을 통과하는 여과성이 떨어지고, 진공에 의해 비점이 낮아지므로 액의 일부가 증발되는 현상이 발생되며 액의 증발시 증발 잠열손실로 액의 온도가 급격히 떨어져 고농도의 액은 사실상 여과가 불가능한 단점이 있었다.

한편 고압 여과를 위한 장치로 필터 프레스가 있으나, 이는 간헐 배치식으로만 작업이 가능한 관계로 연속작업에 의한 자동화를 할 수 없다.

본 발명의 가압식 연속 여과방법 및 장치의 드럼 배경기술로는 대한민국 실용신안공보 공고번호 실1984-0001952호(1984. 10. 2.) 진공 탈수기와 실용신안공보 공고번호 실1982-0000130호(1982. 2. 9.) 및 등록특허공보 등록번호 10-0207332호(1999. 4. 12.) 등을 예로 들 수 있다.

본 발명은 상기한 진공여과 및 탈수장치의 제반 문제점을 해결하기 위하여안출된 것으로서 다공질 드럼을 고압탱크내에 설치한 다음 진공보다 높은 압력을 가압함으로써 여과 량을 증대시키고, 고농도 및 고온의 액을 여과할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고압을 이용하여 여과 효율을 극대화하면서 여과를 위한 원액을 공급과 보충, 청정액의 배출, 슬러지의 탈수와 배출 등 일련의 공정이 연속적으로 이루어질 수 있도록 하는데 있다.

도 1은 본 발명의 가압식 연속 여과방법에 대한 흐름도

도 2는 본 발명의 가압식 연속 여과방법에 대한 개략 구성도

도 3은 본 발명의 가압식 연속 여과장치의 횡단면도

도 4는 본 발명의 가압식 연속 여과장치의 종단면도

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 고압탱크 2 : 보충탱크

3 : 드럼 4 : 원액 저장조

6 : 여액조 8 : 슬러지 보관조

9 : 스크래퍼 13 : 로타리 밸브

16 : 정압기 21 : 수위감지센서

23 : 모터 24. 24a : 축

32. 33 : 지지구 34. 35 : 로타리 조인트

36 : 관체 37 : 슬러지 배출호퍼

본 발명의 가압식 연속 여과방법 및 장치를 이하, 첨부된 도면과 관련하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 가압식 연속 여과방법에 대한 흐름도이고, 도 2는 개략 공정도로서 각종 산업현장에서 배출되는 폐수 및 화학, 식품가공 공정에 사용된 액(이하 '원액'이라 한다)을 여과, 탈수하는 방법을 먼저 살펴본다.

본 발명은 저장된 원액을 펌핑하여 다공질 드럼(3)이 설치된 보충탱크(2)에 공급하되 수위감지센서(21)의 센싱에 의하여 보충탱크(2)의 원액이 부족할 경우 부족한 원액의 량만큼 공급하고, 설정 량만큼 보충이 되면 차단하는 원액공급 단계와; 상기 원액공급 단계가 진행된 후 공급되는 고압가스를 정압기(16)에서 일정한 압력을 유지시켜 공급밸브(17)로 고압탱크(1)에 주입한 다음 일정한 압력을 유지시키는 단계와; 일정한 압력이 유지된 고압탱크(1)내에 설치된 보충탱크(2)내의 원액에 잠겨 회전하는 다공질 드럼(3)으로 원액을 여과, 탈수하여 청정액은 여액 배출관(7)을 통하여 여액조(6)에 저장하는 단계와; 다공질 드럼(3)의 표면에 축적된 슬러지는 스크래핑하여 로타리밸브(13)로 슬러지 보관조(8)에 배출하는 단계와 함께 여재인 다공질 드럼(3)의 표면을 균일하게 스크래핑하여 새로운 여과층을 형성하는 단계로 이루어진다.

상기 고압탱크(1)내의 압력을 일정하게 유지시키기 위한 방법으로는 다공질 드럼(3)의 표면에 축적된 슬러지를 스크래핑하여 슬러지 보관조(8)로 연속 배출시 압력의 손실을 방지하기 위하여 로타리 밸브(10)를 사용하며, 상기 과정에서 고압탱크(1)내의 압력이 설정된 값보다 낮으면 정압기(16)에 의하여 공급밸브(17)가 작동하여 고압탱크(1)내에 고압가스를 보충하게 되고 압력이 높으면 배출밸브(18)를 통하여 배출시키게 된다.

상기 보충탱크(1)내의 원액은 연속 회전하는 다공질 드럼(3)의 표면에 여과, 탈수되는데, 이때 액은 상기 다공질 드럼(3)의 미세 조직을 통하여 드럼(3)의 내부로 유입되고 슬러지는 표면에 축적되는 방식으로 여과가 이루어지며 본 발명은 진공이 아닌 고압가스의 압력을 가압하여 다공질 드럼(3)의 표면에 스며드는 원액을 강제적으로 드럼(3)의 내부에 유입시키는 작용을 하게 된다.

상기 방법으로 여과되어 다공질 드럼(3)의 내부에 유입된 청정액은 보충탱크(2)의 압력이 다공질 드럼(3)의 압력보다 크고, 여재인 상기 다공질 드럼(3)에 의하여 보충탱크(2)의 원액과 드럼(3)내의 청정액이 서로 혼합되는 것을 방지하며, 상기 드럼(3)의 내부의 청정액은 압력차에 의하여 곧바로 여액 배출관(7)을 통하여 여액조(6)에 배출되는 한편 여액 배출관(7)의 일측에 밸브를 설치하여 다공질 드럼(3)과 여액 배출관(7)을 통하여 나오는 가스를 배기하되 상기가스는 별도의 장치를 이용하여 정화시킨다.

즉, 본 발명은 진공보다 높은 압력을 가압함으로써 원액이 여재인 다공질 드럼(3)을 보다 쉽게 통과하면서 여과, 탈수되게 하는 방법이다.

본 발명을 구현하기 위한 가압식 연속 여과장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 가압식 연속 여과장치는 고압탱크(1)와 상기 고압탱크(1)내에 설치되는 보충탱크(2) 및 다공질 드럼(3), 상기 보충탱크(2)에 원액을 공급하기 위한 원액저장조(4)와 펌프(5), 배출되는 슬러지를 보관하기 위한 슬러지 보관조(8)로 크게 구성된다.

상기 고압탱크(1)는 몸체(10)와 뚜껑(11)으로 분리되고, 필요에 의하여 그 외주연에 보온재(12)로 감싸거나 히터장치를 구비시킬 수도 있다.

상기 뚜껑(11)에는 일정한 압력을 유지하여 주는 정압기(16)와 고압가스의 공급밸브(17)와 배출밸브(18) 및 압력계(19), 온도계(20)가 설치되고, 몸체(10)의 바닥면은 청소 등이 용이하도록 경사면(15)과 드레인 밸브(38)을 형성하면서 슬러지를 한쪽으로 모아 배출하기 위한 슬러지 배출호퍼(37)가 구성되며, 상기 슬러지 배출호퍼(37)의 하부에는 도시되지 않은 모터에 의하여 작동하는 로타리 밸브(13)가 결합된다.

일측에 투시경(14)이 형성된 몸체(10)내에는 바닥면이 경사진 보충탱크(2)를 설치하되 다수의 브라켓트로 지지하면서 일측에 수위감지센서(21)를 설치하며, 고압탱크(1) 내부에 위치하면서 상기 보충탱크(2)내의 원액에 일부가 잠겨 회전하는원통형 드럼(3)은 다공질로 구성된다.

상기 다공질 드럼(3)은 고압탱크(1)의 양측 축지지구(28)(29)에 결합된 축(24)(24a)의 선단부에 위치하는 고정구(30)(31)와 체결된 지지구(32)(33)사이에 끼워지며, 일측 축(24)에는 스프로킷(26)을 결합하여 모터(23)의 축에 결합된 스프로킷(25)과 체인(27)으로 연결하여 동력 전달함으로써 상기 축(24)이 회전하고, 드럼(3)이 동시에 연속 회전되게 구성하였다.

상기 드럼(3)을 구동시키기 위한 동력전달장치는 체인장치 이외에 벨트, 기어장치를 채택하여도 무방하다.

타측의 축(24a) 일단과 드럼(3)의 내부에 위치하는 관체(36)는 로타리 조인트(36)로 결합하여 드럼(3)을 지지하면서 청정액을 배출토록 하며, 상기 축(24a)의 타측에도 여액 배출관(7)을 결합하되 로타리 조인트(34)로 조립되게 하여 축(24a)은 드럼(3)의 지지를 위하여 축지지구(29)에 의하여 회전하고, 상기 관체(36)와 여액 배출관(7)은 고정 상태가 되도록 구성하며 여액 배출관(7)의 일측에는 가스를 배출하기 위한 밸브를 구성하였다.

상기 보충탱크(2)의 일측에는 실린더(22)를 설치하고, 상기 실린더(22)의 피스톤에는 스크래퍼(9)를 결합하되 스크래퍼(9)는 드럼(3)의 길이와 일치하도록 구성되어 밀착되며, 스크래퍼(9)를 작동시키는 수단은 기어장치를 이용하거나 지렛대와 추를 이용한 구성을 채택할 수도 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 가압식 연속 여과장치에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 원액저장조(13)의 원액을 펌프(5)로 펌핑하여 고압탱크(1)내의 보충탱크(2)에 급액하되 원액의 여과가 계속되는 동안 수위감지센서(21)의 센싱에 의하여 부족할 경우 계속 펌핑하고, 설정된 값만큼 보충이 되면 펌프(5)의 작동은 중단이 된다.

상기 보충탱크(2)내에 급액된 원액에 일부가 잠긴 드럼(3)은 모터(23)의 전동에 의하여 스프로킷(25)이 회전하면서 동 결합된 체인(27)에 의하여 축(24)를 회전시켜 주며, 축지지구(28)에 지지되어 회전하는 축(24)의 회전력은 고정구(30)와 체결된 지지구(32)에 전달되어 맞물려 있는 다공질 드럼(3)을 연속 회전시켜 주는데, 이때 드럼(3)의 타측은 축지지구(29)에 결합된 축(24a)의 고정구(31)와 체결된 지지구(33)에 의하여 지지되며 상기 축(24a)의 좌, 우측에 로타리 조인트(35)(34)로 결합된 관체(36)와 여액 배출관(7)은 축(24a)이 회전하더라도 같이 따라 돌지 않는다.

상기한 바와 같이 보충탱크(2)내에 원액이 급액되고 다공질 드럼(3)이 회전을 시작함과 동시 또는 그 이전, 이후에 고압탱크(1)에 가압력을 부여하기 위한 고압가스를 주입함에 있어서는 정압기(16)로 공급되는 고압가스의 압력을 일정하게 유지시켜 공급밸브(17)로 공급하면서 일정압에 도달하면 공급밸브(17)를 차단하고, 압력이 떨어질 경우는 다시 보충하며 압력이 설정된 값보다 높을 경우는 배출밸브(18)를 통하여 배출시켜 항상 일정한 압력을 유지시켜 준다.

위와 같이 고압탱크(1)에 고압가스의 일정한 압력이 주어진 상태에서 다공질드럼(3)은 보충탱크(2)의 원액에 잠겨 회전하면서 여과, 탈수하게 되는데 회전하는다공질 드럼(3)의 표면에 묻는 원액 중에서 슬러지는 표면에 축적되고, 액은 진공보다 높은 고압가스의 가압력에 의하여 여재인 다공질 드럼(3)의 미세조직을 통과하면서 여과되어 드럼(3)의 내부로 유입되어 일정량 만큼 모이게 되면 압력 차에 의하여 관체(36)와 중공의 축(24a) 및 여액 배출관(7)을 따라서 여액조(6)에 모이게 되고, 드럼(3)의 표면에 축적된 슬러지는 실린더(22)에 의하여 전진된 스크래퍼(9)에 의하여 분리되어 몸체(10)의 바닥 일측에 경사지게 구성된 슬러지 배출호퍼(37)로 떨어지면서 모여 고압탱크(1)내의 압력이 손실되지 않도록 설치된 로타리밸브(13)의 작동으로 슬러지 보관조(8)에 연속 배출되는 것이다.

이때 회전하는 다공질 드럼(3)의 표면에 스며드는 원액은 고압탱크(1)내의 고압가스의 압력에 의하여 상기 다공질 드럼(3)의 미세 조직을 통과하면서 여과되어 드럼(3)내에 유입된 청정액은 보조탱크(2)의 압력이 더 높고, 상기 다공질 드럼(3)이 미세 조직으로 구성된 여재이기 때문에 청정액과 원액이 서로 혼합되는 것을 방지하는 작용을 하게 된다.

상기 회전하는 다공질 드럼(3)의 표면에 축적되는 슬러지층에 의한 눈 막힘 등의 요인으로 여과효율이 떨어지면 실린더(22)에 결합된 스크래퍼(9)를 이용하여 표면을 깎아 새로운 여과층을 형성하여 주며, 상기 과정의 반복으로 다공질 드럼(3)의 두께가 얇아지면 새로운 드럼(3)으로 교체하여 준다.

한편 밀폐된 고압탱크(1)의 외주연에 구성된 보온재(12)는 고농도 및 고온의 액 여과시 온도가 떨어지는 것을 방지하기 위한 보온 작용을 하며, 상기 보온재(12)에 별도의 히터 등 가열장치를 구비할 경우 증발 잠열손실을 보상할 수있으므로 고농도의 액 여과가 가능하다.

위와 같은 본 발명은 여과장치를 밀폐된 고압탱크내에 구비시킨 다음 진공보다 높은 고압가스의 압력을 가함으로써 원액이 미세조직으로 구성된 여재, 즉 다공질 드럼에 보다 쉽게 통과하도록 하여 여과량을 증대시키는 효과가 있다.

본 발명은 드럼과 보충탱크가 밀폐된 고압탱크내에 위치하면서 상기 고압탱크를 보온 및 가열시켜 고농도, 고온의 액 처리시 결정 석출을 방지하는 한편 악취를 방지하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 원액의 보충과 드럼을 이용한 여과, 탈수 및 슬러지 배출, 청정액 배출, 고압가스 주입 등 일련의 공정이 연속적으로 이루어지므로 무인 자동화를 할 수 있는 매유 유용한 발명이다.

Claims (4)

1. 원액저장조에 저장된 원액을 펌핑하여 다공질 드럼이 설치된 보충탱크에 공급하되 수위감지센서의 센싱에 의하여 보충탱크의 원액이 부족할 경우 부족한 원액의 량 만큼 공급하고, 설정 량만큼 보충이 되면 차단하는 원액공급 단계와;

   상기 원액공급 단계가 진행된 후 공급되는 고압가스를 정압기에서 일정한 압력을 유지시켜 공급밸브로 고압탱크에 주입한 다음 일정한 압력을 유지시키는 단계와;

   일정한 압력이 유지된 고압탱크내에 설치된 보충탱크내의 원액에 잠겨 회전하는 다공질 드럼으로 원액을 여과, 탈수하여 청정액은 여액 배출관을 통하여 여액조에 저장하는 단계와;

   다공질 드럼의 표면에 축적된 슬러지는 스크래핑하여 로타리밸브로 슬러지 보관조에 배출하는 단계와 함께 다공질 드럼의 표면을 균일하게 스크래핑하여 새로운 여과 층을 형성하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 가압식 연속 여과방법.
2. 상부에 정압기(16)와 고압가스의 공급밸브(17)와 배출밸브(18) 및 압력계(19), 온도계(20)가 설치되고, 저부 일측에 형성된 슬러지 배출호퍼(37)와 로타리 밸브(13)가 결합된 고압탱크(1)의 구성과;

   상기 고압탱크(1)내에 수위감지센서(21)가 구비된 보충탱크(2)를 설치한 구성과;

   상기 보충탱크(2)내의 원액에 일부가 잠기도록 다공질 드럼(3)을 회전 가능토록 설치한 구성과;

   상기 다공질 드럼(3)의 전면에 밀착되도록 스크래퍼(9)를 설치한 구성과;

   원액을 급액하기 위한 펌프(5)와 원액 저장조(4), 여액조(6), 슬러지 보관조(8)로 구성된 것을 특징으로 하는 가압식 연속 여과장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 다공질 드럼(3)은 고압탱크(1)의 양측 축지지구(28)(29)에 결합된 축(24)(24a)의 선단부에 위치하는 고정구(30)(31)와 체결된 지지구(32)(33)사이에 끼워지고, 상기 축(24)에 스프로킷(26)을 결합하여 모터(23)의 축에 결합된 스프로킷(25)과 체인(27)으로 연결하여 동력전달되게 구성한 것과;

   타측의 축(24a) 일단과 드럼(3)의 내부에 위치하는 관체(36)는 로타리 조인트(36)로 결합하여 드럼(3)을 지지하면서 청정액을 배출토록 하며, 상기 축(24a)의 타측에도 여액 배출관(7)을 결합하되 로타리 조인트(34)로 조립되게 하여 축(24a)은 드럼(3)의 지지를 위하여 축지지구(29)에 의하여 회전하고, 상기 관체(36)와 여액 배출관(7)은 고정 상태가 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 가압식 연속 여과장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 보충탱크(2)의 일측에는 실린더(22)를 설치하고, 상기 실린더(22)의 피스톤에는 스크래퍼(9)를 결합하되 스크래퍼(9)는 드럼(3)의 길이와 일치하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가압식 연속 여과장치.