KR20070051232A - 슬러지의 전기침투 탈수 및 건조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러지의 전기침투 탈수 및 건조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬러지를 전기침투 방식으로 탈수시킴으로써 슬러지의 세포막이 파괴되어 통기건조로 탈수된 슬러지를 건조시킬 수 있는 슬러지의 전기침투 탈수 및 건조 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 슬러지의 전기침투 탈수 및 건조 장치는, 슬러지에 일정한 전압을 가함과 동시에 그 슬러지를 압착하여 탈수하는 전기침투 탈수기와, 상기 전기침투 탈수기에 의해 탈수된 슬러지에 공기를 송풍하여 슬러지를 건조시키는 송풍 건조기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전기침투, 탈수

Description

슬러지의 전기침투 탈수 및 건조 장치{DEVICE FOR ELECTRO-PENETRATIVE DEHYDRATING AND DRYING SLUDGE}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치를 도시한 개념도

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치의 전기침투 탈수기를 도시한 측면도

도 3은 본 발명의 일시예에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치의 전기침투 탈수기의 드럼을 도시한 사시도

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치의 송풍 건조기를 도시한 측면도

도 5a 및 도 5b는 각각 전기침투 탈수 전과 후의 슬러지에 대한 SEM 사진

<주요 도면부호에 대한 간단한 설명>

1 전기침투 탈수기

10 드럼

11 내지 18 전극단위

11a,11b,11c 전극

20 압착벨트

21 여과벨트

2 송풍 건조기

30 하우징

31 유입구

32 배기구

33 투입구

34 배출구

40 송풍수단

50 이송수단

51 체인

52 행거

53 전복기

본 발명은 슬러지의 전기침투 탈수 및 건조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬러지를 전기침투 방식으로 탈수시킴으로써 슬러지의 세포막이 파괴되어 통기건조로 탈수된 슬러지를 건조시킬 수 있는 슬러지의 전기침투 탈수 및 건조 장치에 관한 것이다.

폐수 및 하수처리장에서 발생하는 슬러지(오니)들은 물의 정화를 위해 고분 자응집제를 사용하게 되는데, 상기 고분자 응집제에 의해 응집된 상태의 슬러지는 탈수 및 건조가 매우 어렵다.

슬러지의 탈수는 슬러지를 물리적으로 압착하는 벨트 프레스 방식, 원심력을 이용한 데칸타 방식 및 감압여과하는 진공탈수방식이 사용된다. 그런데, 상기와 같이 고분자 응집제에 의해 응집된 슬러지의 탈수는 매우 어렵다. 특히, 슬러지의 세포질의 세포내에 강하게 결합되어 그 해리 및 탈수가 어려운 세포내 결합수는 상기와 같은 물리적 압착 등의 방법으로는 탈수가 거의 이루어지지 않는다.

따라서, 상기와 같이 탈수장치에 의한 슬러지 탈수의 탈수율에는 한계가 있다. 이에 따라 상기와 같이 탈수된 슬러지는 건조 장치에 의해 건조된다. 일반적으로 탈수된 슬러지의 건조는 탈수된 슬러지에 열풍을 직접 가하는 방식, 열매체유를 활용하여 탈수된 슬러지에 간접적으로 열을 가하는 방식 등이 사용된다. 그런데, 상기와 같은 건조 방식은 열 발생을 위해 많은 에너지가 소모될 뿐만 아니라 그 건조시간이 매우 길어진다. 특히, 상술한 바와 같이 슬러지의 세포내에 결합된 물은 해리와 분리가 잘 이루어지지 않기 때문에 건조에 많은 에너지가 소모될 뿐만 아니라 건조시간이 매우 길어진다.

일반적으로 탈수율이 적은 슬러지는 함수율이 크기 때문에 운반 및 폐기 비용이 커진다. 뿐만 아니라 슬러지의 탈수율을 증가시키면 슬러지를 이용한 재활용이 용이해진다. 예를 들면, 슬러지의 고형성분을 이용하여 연료로 재활용하기 위해서는 슬러지의 건조가 요구되는데 일반적으로 슬러지의 건조에는 많은 에너지가 소모된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 인식하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은,슬러지의 탈수과정에서 슬러지를 압착하면서 슬러지에 전력을 인가하여 슬러지의 세포막을 파괴함으로서 탈수율을 극대화하고, 세포막이 파괴된 슬러지를 별도의 가열수단이 없는 송풍 건조기로 건조시킴으로써 에너지의 손실을 줄일 수 있는 슬러지의 전기침투 탈수 및 건조 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 슬러지의 전기침투 탈수 및 건조 장치는 슬러지에 일정한 전압을 가함과 동시에 그 슬러지를 압착하여 탈수하는 전기침투 탈수기와, 상기 전기침투 탈수기에 의해 탈수된 슬러지에 공기를 송풍하여 슬러지를 건조시키는 송풍 건조기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치는, 상기 전기침투 탈수기는, 외주에 적어도 하나 이상의 전극판이 원주방향으로 일정한 간격으로 부착되어 회전가능하게 설치된 드럼과, 전기전도성 재질이고 통수공이 형성된 벨트부재로서 상기 드럼의 외주면 중 적어도 일부에 밀착되게 감싸여 상기 드럼의 회전에 대응되어 이송되는 압착벨트와, 상기 드럼과 상기 압착벨트를 전기적으로 절연시키기 위한 것으로 상기 드럼의 외주면과 상기 압착벨트 사이에 개재된 여과벨트와, 상기 드럼의 전극판과 상기 압착벨트 사이에 전위차가 발생하도록 전력을 공급하기 위한 전력공급수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치는, 상기 전력공급수단은 3상전력을 공급하고, 상기 전극판은 3상전력의 각 상에 대응되는 3개의 전극판으로 구성된 전극단위가 복수개 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치는, 상기 송풍 건조기는, 유입구와 배기구를 구비된 하우징과, 상기 하우징의 유입구로 유입된 공기가 내부를 지나 상기 배기구로 배출되도록 공기의 유동을 형성하기 위한 송풍수단과, 상기 전기침투 탈수기로부터 이송된 슬러지를 투입받아 상기 하우징의 내부를 지나도록 이송시켜 배출하는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치는, 상기 이송수단은, 상기 하우징의 내부에서 순환하도록 설치된 체인과, 상부로 투입된 슬러지가 상부에 놓이고, 상기 하우징의 내부를 통과하도록 상기 체인에 매달리게 설치된 적어도 하나 이상의 행거와, 슬러지가 상기 행거의 상부로 투입되어 상기 하우징의 내부를 통과한 다음 소정의 위치에서 상기 행거의 상부에 놓인 슬러지가 상기 행거로부터 이탈되도록 상기 행거를 뒤집기 위한 전복기을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치는, 상기 체인은 상기 하우징의 내부에 복수로 왕복되면서 이동되도록 지그재그로 왕복되게 설치된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치를 도시한 개 념도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치의 전기침투 탈수기를 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일시예에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치의 전기침투 탈수기의 드럼을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치의 송풍 건조기를 도시한 측면도이다.

도면을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치는 전기침투 탈수기(1)와 송풍 건조기(2)를 포함하여 구성된다.

전기침투 탈수기(1)은 투입된 슬러지(A)에 일정한 전압을 가함과 동시에 그 슬러지를 압착하여 탈수하기 위한 것으로, 상기 전기침투 탈수기(2)에 의해 탈수된 슬러지(B)는 상기 송풍 건조기(2)로 투입된다.

도면을 참조하면, 상기 전기침투 탈수기(1)는 드럼(10), 압착벨트(20), 여과벨트(21) 및 전력공급수단을 포함하여 구성된다.

상기 드럼(10)은 외주에 적어도 하나 이상의 전극판이 원주방향으로 일정한 간격으로 부착되어 회전가능하게 설치된다. 본 발명은 상기 드럼(10)의 전극판이 3상전력의 각 상에 대응되는 3개의 전극판(11a,11b,11c)으로 구성된 전극단위(11 내지 18)가 복수개 구비된 것을 특징으로 한다. 도면은 상기 전극단위가 8개가 구비되어 총 전극판 수가 24개인 실시예가 도시한 것이다. 이에 따라 상기 전극판의 크기가 작아져 전력 소비가 작아지게 된다.

상기 압착벨트(20)는 상기 드럼(10)을 감싸면서 드럼의 전극판에 대응되는 전력이 인가되는 구성이다. 즉 상기 압착벨트(20)는 전기전도성 재질이고 슬러지로부터 빠진 물이 통과되기 위한 통수공이 형성된 벨트부재이다. 예를 들면 상기 압착벨트(20)는 통수공이 천공된 금속재의 판재로 형성되어 질 수 있다. 상기 압착벨트(20)는 상기 드럼(10)의 외주면 중 적어도 일부에 밀착되게 감싸여 상기 드럼(10)의 회전에 대응되어 이송된다.

상기 여과벨트(21)는 상기 드럼과 상기 압착벨트를 전기적으로 절연시키기 위한 것이다. 도면을 참조하면, 상기 여과벨트(21)는 상기 드럼(10)의 외주면과 상기 압착벨트(20) 사이에 개재되어 상기 드럼(10)의 회전 및 상기 압착벨트(20)의 이송과 대응되어 이송된다.

상기 전력공급수단(도면 미도시)은 상기 드럼의 전극판과 상기 압착벨트 사이에 전위차가 발생하도록 상기 드럼의 전극판과 압착벨트에 3상전력을 인가하기 위한 구성이다. 본 발명은 3개의 전극판으로 구성된 전극단위(11 내지 18) 각각에 구비된 3개의 전극판(11a,11b,11c)에 3상의 전력을 동시에 공급함으로써 전체적으로 전력이 인가되는 시간이 증가된다.

한편, 도 5a 및 도 5b는 각각 전기침투 탈수 전과 후의 슬러지에 대한 SEM 사진이다. 도면을 참조하면, 전기침투 탈수 전에는 슬러지에 없던 미세 구멍(Pore)가 전기침투 탈수 후에 많이 발생됨을 알 수 있다. 이에 따라 상기 전기침투 탈수기에 의해 슬러지의 탈수율이 증가될 뿐만 아니라 후술하는 바와 같이 송풍 건조에 의한 건조효율이 극대화된다.

상기 송풍 건조기(2)는 전기침투 탈수기에 의해 탈수된 슬러지(B)에 공기를 송풍하여 슬러지를 건조시키기 위한 것이다. 본 발명은 전 공정의 전기침투 탈수에 의해 슬러지의 세포막이 파괴되어 별도의 열을 가하지 않고 송풍만으로 충분한 건조효과를 갖는 것을 특징으로 한다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기침투 탈수 및 건조 장치의 송풍 건조기(2)는 하우징(30), 송풍수단(40), 이송수단(50)을 포함하여 구성된다.

상기 하우징(30)은 공기가 유통되는 통로를 형성하기 위한 것으로 공기가 유통되는 내부에는 상기 전기침투 탈수기(1)에 의해 탈수된 슬러지(B)가 투입되어 이동되면서 건조된다. 상기 하우징(30)에는 공기가 유입되기 위한 유입구(31)와 유입되어 상기 슬러지로부터 증발된 수분이 함유된 공기가 배출되기 위한 배기구(32)가 형성된다. 또한, 상기 하우징(30)에는 상기 전기침투 탈수기(1)에 의해 탈수된 슬러지(B)가 투입되기 위한 투입구(33)와 이송수단(50)에 의해 이송되면서 건조된 슬러지(C)가 배출되기 위한 배출구(34)가 구비된다.

상기 송풍수단(40)은 상기 하우징(30)의 유입구(31)로 유입된 공기가 내부를 지나 상기 배기구(32)로 배출되도록 공기의 유동을 형성하기 위한 것이다. 도면을 참조하면, 상기 송풍수단(40)은 상기 배기구(32)에 설치된 수개의 송풍팬에 의해 구성된다.

상기 이송수단(50)은 상기 전기침투 탈수기(1)로부터 이송되어 상기 하우징(30)의 투입구(33)로 투입된 슬러지(B)를 투입받아 상기 하우징(30)의 내부를 지나도록 이송시키고 이송되면서 건조된 슬러지(C)를 배출구(34)로 배출하기 위한 것이다. 도면을 참조하면, 상기 이송수단(50), 상기 하우징(30)의 내부에서 순환하도록 설치된 체인(51)과, 상기 투입구(33)를 통해 상부로 투입된 슬러지가 상부에 놓이고 상기 하우징(30)의 내부를 통과하도록 상기 체인(51)에 매달리게 설치된 적어 도 하나 이상의 행거(52)와, 슬러지가 상기 행거(52)의 상부로 투입되어 상기 하우징(20)의 내부를 통과한 배출구(34)의 상부에서 상기 행거(52)의 상부에 놓여 건조된 슬러지(C)가 상기 행거(52)로부터 이탈되도록 상기 행거(52)를 뒤집기 위한 전복기(53)을 포함하여 구성된다. 상기 전복기(53)는 상기 체인(52)에 매달린 행거(52)가 걸리도록 구성된다. 한편, 상기 이송수단(50)의 이송 속도는 투입되는 슬러지의 함수율과 배출되는 슬러지의 건조율을 고려하여 건조율을 고려하여 소정의 이송수단에 의해 제어된다.

한편, 상기 가능한 상기 행거(52)는 공기가 유통되는 하우징(30)의 내부를 오랜시간동안 지나는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 체인(51)은 상기 하우징(30)의 내부에 복수로 왕복되면서 이동되도록 지그재그로 왕복되게 설치되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 슬러지의 전기침투 탈수 및 건조 장치는 슬러지의 탈수과정에서 슬러지를 압착하면서 슬러지에 전력을 인가하여 슬러지의 세포막을 파괴함으로서 탈수율을 극대화하고, 세포막이 파괴된 슬러지를 별도의 가열수단이 없는 송풍 건조기로 건조시킴으로써 에너지의 손실을 줄일 수 있는 장점을 갖는다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 슬러지의 전기침투 탈수 및 건조 장치는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기 재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (6)

1. 슬러지에 일정한 전압을 가함과 동시에 그 슬러지를 압착하여 탈수하는 전기침투 탈수기와,

   상기 전기침투 탈수기에 의해 탈수된 슬러지에 공기를 송풍하여 슬러지를 건조시키는 송풍 건조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기침투 탈수 및 건조 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전기침투 탈수기는, 외주에 적어도 하나 이상의 전극판이 원주방향으로 일정한 간격으로 부착되어 회전가능하게 설치된 드럼과,

   전기전도성 재질이고 통수공이 형성된 벨트부재로서 상기 드럼의 외주면 중 적어도 일부에 밀착되게 감싸여 상기 드럼의 회전에 대응되어 이송되는 압착벨트와,

   상기 드럼과 상기 압착벨트를 전기적으로 절연시키기 위한 것으로 상기 드럼의 외주면과 상기 압착벨트 사이에 개재된 여과벨트와,

   상기 드럼의 전극판과 상기 압착벨트 사이에 전위차가 발생하도록 전력을 공급하기 위한 전력공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기침투 탈수 및 건조 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 전력공급수단은 3상전력을 공급하고,

   상기 전극판은 3상전력의 각 상에 대응되는 3개의 전극판으로 구성된 전극단위가 복수개 구비된 것을 특징으로 하는 전기침투 탈수 및 건조 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 송풍 건조기는, 유입구와 배기구를 구비된 하우징과,

   상기 하우징의 유입구로 유입된 공기가 내부를 지나 상기 배기구로 배출되도록 공기의 유동을 형성하기 위한 송풍수단과,

   상기 전기침투 탈수기로부터 이송된 슬러지를 투입받아 상기 하우징의 내부를 지나도록 이송시켜 배출하는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기침투 탈수 및 건조 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 이송수단은, 상기 하우징의 내부에서 순환하도록 설치된 체인과,

   상부로 투입된 슬러지가 상부에 놓이고, 상기 하우징의 내부를 통과하도록 상기 체인에 매달리게 설치된 적어도 하나 이상의 행거와,

   슬러지가 상기 행거의 상부로 투입되어 상기 하우징의 내부를 통과한 다음 소정의 위치에서 상기 행거의 상부에 놓인 슬러지가 상기 행거로부터 이탈되도록 상기 행거를 뒤집기 위한 전복기을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기침투 탈수 및 건조 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 체인은 상기 하우징의 내부에 복수로 왕복되면서 이동되도록 지그재그로 왕복되게 설치된 것을 특징으로 하는 전기침투 탈수 및 건조 장치.

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