KR20130122804A - 원심 탈수 방법 및 원심 탈수 장치 - Google Patents

Abstract

직동형 원심 탈수 장치에 있어서, 보울내 퇴적중상으로부터의 수분의 빠짐을 쉽게 해서 탈수 효과를 향상시키고, 또한 압착 효율을 높여 부하의 경감을 꾀한다.
직동형 원심 탈수 장치에 있어서, 스크류 컨베이어(20)의 회전동(21)의 외주면이 스트레이트부(24)와 상기 스트레이트부로부터 대경 방향으로 경사진 테이퍼부(25)로 이루어지고, 상기 회전동의 스트레이트부(24)의 내주면에 무기 응집제를 공급하는 무기 응집제 공급 경로를 갖고, 또한 상기 스트레이트부에는 상기 무기 응집제 공급 경로와 연통하고 무기 응집제 첨가용의 오리피스(108)와 보울의 환형상 공간내로 돌출하는 무기 응집제 첨가용 노즐(109)이 설치되어 있다.

Description

원심 탈수 방법 및 원심 탈수 장치{CENTRIFUGAL DEHYDRATION METHOD AND CENTRIFUGAL DEHYDRATION DEVICE}

본 발명은 하수 처리나 공업 배수 처리, 또는 화학·식품 공업용 모든 생산품에 있어서, 처리액을 원심력에 의해 고액 분리하여 고형물 및 분리액의 회수를 행하도록 한 원심 탈수 방법 및 원심 탈수 장치에 관한 것이다.

종래, 오니 등(이하, 처리액이라고 칭한다)을 원심력에 의해 고액 분리하는데 디캔터형 원심 탈수 장치가 널리 사용되고 있다. 종래의 디캔터형 원심 탈수 장치는 보울 원추부에서는 회전 중심으로부터의 거리(지름)가 짧아지기 때문에, 원심력이 약해져 함수율이 높아져버리는 현상이 보이는 등의 결점이 있고, 본 출원인들은 이러한 종래의 디캔터형 원심 탈수 장치의 결점을 해소하는 것으로서, 앞서 직동형 원심 탈수 장치를 제공했다(특허문헌 1). 상기 직동형 원심 탈수 장치는 보울의 내주벽이 그 회전축에 따라 연장하는 원통형을 형성하고, 침전된 중성분을 보울밖으로 배출하기 위한 배출 경로를 상기 보울의 일단벽내에 설치하고, 배출 경로의 보울의 개구가 보울내주벽 근방에 설치됨과 아울러, 배출 경로가 배출량을 제한하는 스퀴징 통로가 되고 있고, 이것에 의해 배출 경로의 개구 근방에 압밀 상태의 탈수 케이크의 퇴적층을 형성시키고, 스퀴징 통로의 배출 저항에 의해 형성되는 퇴적층의 두께에 따라 탈수 케이크에 작용하는 원심 수두압과 스크류 컨베이어의 반송력에 의하여, 배출 경로를 통해 상기 압밀 상태의 탈수 케이크가 직접 배출되는 것을 특징으로 하는 것이다. 이것에 의해 보울내의 탈수 케이크의 퇴적층 중, 가장 높은 압밀 작용을 받고 있는 부분만을 직접 배출하므로, 탈수 케이크의 함수율을 종전의 원심 탈수 장치에서 전례가 없을 정도로 낮출 수 있었다.

한편, 탈수 효과를 높이기 위해서, 탈수 장치의 상기와 같은 구조·기능적인 개량과 아울러, 처리액에 고분자 응집제 또는 무기 응집제 또는 그들 양쪽을 첨가해서 플럭을 형성하여 분리·탈수 처리하는 것이 행해지고 있다. 이들의 응집제의 첨가 방법은 탈수기의 타입이나 처리액의 종류에 따라 다르고, 디캔터형의 원심 탈수기로 고액 분리할 때의 응집제의 구체적인 첨가 방법으로서, 복합관에 의해 내동의 오니 공급실에 오니와 함께 고분자 응집제를 공급하는 방법(예를 들면, 특허문헌 2, 3 참조)이 일반적이지만, 미리 외부의 교반조 내에서 오니에 고분자 응집제를 첨가 교반해서 응집 플럭을 생성시킨 것을 내동의 오니 공급실에 공급하고, 또한 외동 내주의 테이퍼부를 탈수하면서 소경측으로 이동하는 오니 퇴적물에 내동안으로부터 무기 응집제를 첨가하는, 소위 2액법(특허문헌 4) 또는 무기 응집제와 고분자 응집제가 공급된 오니를 원심 탈수 장치내에서 고액 분리가 진행된 분리 오니에 무기 응집제를 재주입하는 방법(특허문헌 5) 등이 제안되어 있다.

이들 디캔터형 원심 탈수기에 있어서, 특허문헌 3의 방법에서는 탈수 오니의 함수율을 82%까지 저하시킬 수 있는 것을 찾아낸 취지가 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 4의 방법에서는 실험실에서 탁상 원심 탈수기를 이용하여 하수 소화 오니의 탈수 케이크 함수율을 72.7%로 저하시킨 것, 특허문헌 5의 방법에서는 동일한 하수 소화 오니(오니 농도 1.5%), 처리량 1.5m³/h, 원심 효과 2500G로 행한 결과, 탈수 케이크 함수율 75.0%가 된 것이 나타내어져 있다.

이상과 같이, 종래의 디캔터형 원심 탈수기의 탈수 케이크 함수율은 소형기로 예를 들면 소화 오니의 경우에서, 실기(實機)로 최대 75% 정도로 밖에 저하시킬 수 없었다.

: 일본특허 제4153138호 공보 : 일본특허공개 2000-254549호 공보 : 일본특허공개 2006-192403호 공보 : 일본특허공고 평6-41000호 공보 : 일본특허공개 2010-264417호 공보

상기 제안한 직동형 원심 탈수 장치는 기내 탈수 케이크의 퇴적층 중, 가장 높은 압밀 작용을 받고 있는 부분만을 직접 배출하므로, 탈수 케이크의 함수율을 종래의 원심 탈수 장치와 비교해서 비약적으로 저하시킬 수 있었지만, 스크류 컨베이어의 내통 선단으로부터 벽이 반경 방향 외방으로 기립되어 배출 경로 입구까지 연장되어 있기 때문에, 탈수 케이크의 퇴적층은 보울의 전단 부분의 벽에 닿음과 아울러, 스퀴징 통로로 되어 있는 배출 경로의 배출 저항에 의해, 큰 퇴적층을 이 부분에 형성하고, 이 부분의 기내 탈수 케이크의 고원심장으로부터 배출 경로로의 이동이 용이하지 않아 운전 부하가 증대하는 경향이 있음과 아울러, 스크류 컨베이어의 내통측의 저원심력부의 수분이 빠지기 어렵다고 하는 문제점이 있었다.

한편, 탈수 효과를 더욱 높이기 위해서, 특허문헌 4, 5에 나타내고 있는 디캔터형 원심 탈수기와 동일하게 고분자 응집제에 더해서 무기 응집제를 첨가하는 2액법에 의해 더욱 탈수 효과를 향상시키는 것이 고려되지만, 무기 응집제, 예를 들면 폴리 황산 제2철은 수중에서는 응집 효과가 적어 어느 정도 탈수된 상태, 즉 기내 첨가가 아니면 효과가 적다. 그러나, 종래의 직동형 원심 탈수 장치에 있어서는 상기한 바와 같이 보울의 전단 부분이 수직벽이고, 그 개소에 탈수 케이크의 퇴적층이 형성되기 때문에, 기내에서 무기 응집제를 첨가하면 이 퇴적층에서 굳어져 버려 배출할 수 없게 되어서 기내 폐쇄를 일으켜 운전 불능이 되기 때문에, 종래의 직동형 원심 탈수기에서는 무기 응집제의 후첨가에 의한 2액 첨가법은 채용할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 직동형 원심 탈수 장치의 상기 문제점을 해결하고자 하는 것이고, 보울내의 탈수 케이크로부터의 수분의 빠짐이 용이해서 보다 탈수 효과를 높임과 아울러, 압착 효율을 높여 장치내 부하의 경감을 꾀할 수 있는 원심 탈수 방법 및 직동형 원심 탈수기를 제공하는 것을 제 1 목적으로 하고, 또한 무기 응집제의 후첨가에 의한 2액 첨가법을 채용할 수 있어서 보다 탈수 효과를 향상시킬 수 있는 원심 탈수 방법 및 직동형 원심 탈수기를 제공하는 것을 제 2 목적으로 하는 것이다.

상기 문제점을 해결하는 본 발명의 직동형 원심 탈수 방법은 일방향으로 회전하는 직동형의 보울과, 상기 보울내에서 상기 보울과 동축으로 회전 속도차를 가져서 동방향으로 회전하는 회전동의 외주에 나선 날개를 권장해서 이루어지는 스크류 컨베이어를 갖는 직동형 원심 탈수 장치에 의해 처리액을 고액 분리해서 고형물 및 분리액의 회수를 행하는 직동형 원심 탈수 장치에 의한 원심 탈수 방법에 있어서, 상기 원심 탈수 장치는 상기 보울의 내주벽이 상기 보울의 회전축을 따라서 연장하는 원통형을 형성하고, 또한 상기 스크류 컨베이어의 상기 회전동의 외주면은 상류측이 스트레이트한 원주면으로 이루어지는 스트레이트부와, 하류측이 상기 스트레이트부에서 대경 방향으로 경사한 테이퍼부로 구성되고, 상기 처리액은 상기 회전동의 내부에 형성된 처리액 공급실을 통하여 상기 보울과 상기 스크류 컨베이어 사이의 환형상 공간에 공급되고, 상기 보울 및 상기 스크류 컨베이어의 회전의 원심력에 의해 고액 분리되면서 분리액은 분리액 배구로부터 배출되고, 탈수 케이크는 원심수두압과 상기 스크류 컨베이어의 반송력에 의하여 탈수 케이크 배출 경로로 압출해서 이루어지고, 상기 탈수 케이크는 상기 탈수 케이크 배출 경로측을 향해서 상기 테이퍼부에 의해서, 서서히 고원심력장으로 이동되고, 또한 탈수 케이크 배출로측을 향해서 탈수 케이크의 통과 면적을 점감시켜서 탈수하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 직동형 원심 탈수 방법에 있어서, 상기 회전동의 처리액 공급구로부터 상기 테이퍼부 개시점까지의 스트레이트부의 축방향 길이(L1)와 상기 회전동의 테이퍼부의 축방향 길이(L2)의 비(L1/L2)가 1.2∼5.0의 범위로 함으로써, 스트레이트부로부터의 압입력이 증대하고, 보다 함수율을 저하시킬 수 있어 바람직하다.

상기 처리액 공급실에 처리액과 고분자 응집제를 공급하는 처리액 공급 공정, 상기 처리액 공급실로부터 상기 고분자 응집제가 첨가된 처리액이 회전동에 형성된 공급구를 통하여 보울 내주의 환형상 공간에 공급되고, 원심력에 의해 탈수되면서 상기 스크류 컨베이어에 의해 반송되는 상기 탈수 케이크에, 상기 스크류 컨베이어의 회전동 내방으로부터 무기 응집제를 첨가하는 무기 응집제 첨가 공정을 구비함으로써, 상기 제 2 목적을 달성할 수 있다.

본 발명의 직동형 원심 탈수 방법에 있어서, 상기 무기 응집제의 공급 공정은 상기 스크류 컨베이어의 스트레이트부의 상기 공급구로부터 하류측과 상기 테이퍼부 상류단의 사이에서 상기 탈수 케이크에 첨가하는 것이 테이퍼부에서의 탈수 케이크의 기내 폐쇄를 방지하는 점에서 바람직하다. 또한, 상기 무기 응집제의 첨가는 탈수 케이크 표면과 탈수 케이크 내부로의 첨가의 조합에 의해 행하는 것이 탈수 효율을 보다 높이는 점에서 바람직하다.

상기 직동형 원심 탈수 방법을 실시하는 본 발명의 직동형 원심 탈수 장치는 일방향으로 회전하는 직동형의 보울과, 상기 보울내에서 상기 보울과 동축으로 회전 속도차를 가져서 동방향으로 회전하는 회전동의 외주에 나선 날개를 권장해서 이루어지는 스크류 컨베이어를 갖는 직동형 원심 탈수 장치에 있어서, 상기 보울의 내주벽이 상기 보울의 회전축을 따라서 연장하는 원통형을 형성하고, 또한 상기 스크류 컨베이어의 상기 회전동의 외주면은 상기 상류측이 스트레이트한 원주면으로 이루어지는 스트레이트부와 상기 하류측이 상기 스트레이트부에서 대경 방향으로 경사한 테이퍼부로 구성되고, 상기 테이퍼부의 테이퍼 개시부의 경사각이 5 내지 30°의 범위내인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 상기 직동형 원심 탈수 장치에 있어서, 상기 회전동의 처리액 공급구으로부터 상기 테이퍼부 개시점까지의 스트레이트부의 축방향 길이(L1)와 상기 회전동의 테이퍼부의 축방향 길이(L2)의 비(L1/L2)가 1.2∼5.0의 범위인 것이 압착 효율을 향상시키는 점에서 바람직하다.

그리고, 본 발명의 직동형 원심 탈수 장치는 상기 회전동의 스트레이트부의 내주면에 무기 응집제를 공급하는 무기 응집제 공급 경로를 갖고, 또한 상기 스트레이트부에는 상기 무기 응집제 공급 경로와 연통해서 상기 회전동을 관통해서 무기 응집제 첨가용의 오리피스와 보울의 환형상 공간내로 돌출하는 무기 응집제 첨가용 노즐이 설치되어 있는 구성을 가짐으로써, 상기 제 2 목적을 달성할 수 있다.

또한, 상기 회전동의 스트레이트부의 내주면에 무기 응집제를 공급하는 무기 응집제 공급 경로를 갖고, 또한 상기 스트레이트부에는 상기 무기 응집제 공급 경로와 연통해서 상기 회전동을 관통하여 무기 응집제 첨가용의 오리피스와 보울의 환형상 공간내로 돌출하는 무기 응집제 첨가용 노즐이 형성되어 있다.

또한, 상기 테이퍼부가 경사각이 다른 2단 구조를 이루고, 1단째의 경사각이 완만한 경사각이고, 그것에 계속되는 2단째가 상기 1단째의 경사각보다 큰 급경사의 경사각으로 함으로써, 고함수율 탈수 케이크의 배출측으로의 쇼트 패스를 유효하게 저지하는데 바람직하다. 또한, 쇼트 패스 저지 수단으로서, 상기 스트레이트부와 상기 테이퍼부의 경계부 및/또는 테이퍼부의 도중에 단차면이 되어 있는 보가 형성되어 있는 것, 상기 테이퍼부에 배치된 상기 나선 날개의 회전동에의 부착 베이스부의 일부에 노치를 형성해서 이루어지는 것 등이 유효하게 채용될 수 있다.

(발명의 효과)

본 발명의 청구항 1에 기재된 직동형 원심 탈수 장치에 의한 원심 탈수 방법 및 청구항 6에 기재된 직동형 원심 탈수 장치에 의하면, 다음 (1)∼(4)에 기재된 각별한 효과가 있다.

(1) 회전동의 외주면을 탈수 케이크의 배출측을 향해서 대경 방향으로 5∼30°의 범위내에서 경사진 테이퍼 형상으로 함으로써, 배출되는 탈수 케이크를 서서히 고원심력장으로 이동시킬 수 있으므로, 수분의 빠짐이 용이하게 되어 탈수 케이크의 함수율 저하가 도모된다.

(2) 회전동의 외주면을 탈수 케이크의 배출측을 향해서 대경 방향으로 테이퍼 형상으로 함으로써, 종래의 직동형 원심 탈수 장치와 같은 배출측 단부에서의 압밀 상태의 탈수 케이크가 퇴적하는 경우가 없이 탈수 케이크의 배출이 용이하게 된다.

(3) 스크류 컨베이어가 대경 방향으로 경사진 테이퍼부를 갖기 때문에, 탈수 케이크 배출측을 향해서 탈수 케이크의 체적이 서서히 감소함으로써 압입압을 유효하게 사용할 수 있고, 압착력이 증대해서 탈수 케이크 함수율을 저하시키고, 또한 용이하게 배출할 수 있다. 그 결과, 부하압을 경감하는 것이 가능해지고, 장치 부하가 감소해서 소비 전력의 저감을 꾀할 수 있다.

(3) 테이퍼부에 의해 고탈수 케이크 유지 용량이 증가하고, 네거티브 댐시의 탈수 케이크측으로의 누수 방지 효과를 기대할 수 있다.

(4) 탈수 케이크 반송력과 수두압을 압입압으로서 유효하게 이용할 수 있기 때문에 운전 중의 탈수 케이크에 의한 장치내 폐쇄가 대폭 경감된다.

본 발명의 청구항 3에 기재된 직동형 원심 탈수 장치에 의한 원심 탈수 방법 및 제 8 항에 기재된 직동형 원심 탈수 장치에 의하면, 상기 (1)∼(4)에 기재된 효과에 더해, 다음 효과를 나타낸다.

(5) 상기 테이퍼부를 가짐으로써, 종래의 직동형 원심 탈수 장치와 같은 배출측 단부에서의 압밀 상태의 탈수 케이크가 퇴적하는 경우가 없이 탈수 케이크의 배출이 용이해지고, 종래의 직동형 원심 탈수 장치에서는 불가능했던 무기 응집제의 기내 첨가가 가능해지고, 보다 저함수율의 탈수 케이크를 얻는 것이 가능해졌다.

(6) 처리액에 기내 첨가된 무기 응집제는 테이퍼부에서 처리액과의 혼합이 유효하게 행해져 탈수 케이크 함수율을 더욱 저하시킨다.

(7) 무기 응집제는 기내에서 함수율이 저하하고 있는 탈수 케이크에 첨가되므로, 응집 효과가 높아 탈수 효과를 높일 수 있다.

(8) 탈수 케이크 반송력과 수두압을 압입압으로서 유효하게 이용할 수 있기 때문에 운전 중의 탈수 케이크에 의한 장치내 폐쇄가 대폭 경감된다.

청구항 4의 발명에 의하면, 상기 효과(1)∼(8)에 더해, 또한 무기 응집제는 스트레이트부에서 첨가되고, 기내에서 함수율이 저하하고 있는 탈수 케이크에 첨가되므로, 응집 효과가 높아 탈수 효과를 높이고, 또한 압착력이 최대로 증대하는 테이퍼부에서는 무기 응집제의 첨가는 행하지 않으므로, 테이퍼부에서의 탈수 케이크의 뭉침을 유효하게 방지해서 배출이 용이하다.

또한, 청구항 5 및 청구항 8의 발명에 의하면, 무기 응집제의 탈수 케이크로의 첨가는 탈수 케이크 표면과 탈수 케이크 내부로의 조합에 의해 행해지므로, 무기 응집제가 탈수 케이크와 효율적으로 균일하게 혼합될 수 있다.

청구항 7의 발명에 의하면, 테이퍼부를 갖고 있어도 스트레이트부에 의한 반송력이 테이퍼부로의 압입력으로 되어서 유효하게 작용하기 때문에 반송 불량을 발생시키는 경우가 없다.

청구항 9의 발명에 의하면, 1단째의 완만한 테이퍼부에서 탈수 케이크가 서서히 압착되어서 탈수되고, 2단째의 급경사부에 의해 저원심력부의 고함수율 탈수 케이크는 보울 저부(케이크 배출구)로 이동하는 경우가 없이 완만한 테이퍼부를 분리액측으로 이동한다. 이 경우, 1단째의 테이퍼부에서 쇼트 패스가 있어도, 2단째의 테이퍼부에서 되돌리므로, 케이크 함수율은 종래의 직동형과 비교해서 약 3∼4%의 수분 저하가 얻어진다.

청구항 10의 발명에 의하면, 테이퍼부의 입구 및/또는 테이퍼부의 도중에 단차를 형성해서 보를 형성함으로써, 고함수율 탈수 케이크가 테이퍼부에 쇼트 패스되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.

청구항 11의 발명에 의하면, 나선 날개에 노치를 형성함으로써, 고함수율 탈수 케이크가 나선 날개에 의해 테이퍼부로 밀어 올려져 이동되는 것을 방지할 수 있어 고함수율 탈수 케이크의 배출측으로의 쇼트 패스를 유효하게 저지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 원심 탈수 장치의 정면 단면도이다.
도 2는 그 요부의 확대 단면 개략도이다.
도 3은 도 1에 있어서의 Z-Z 단면도이다.
도 4는 도 1에 있어서의 X-X 단면도이다.
도 5는 도 1에 있어서의 Y-Y 단면도이다.
도 6은 도 1에 있어서의 U-U 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 원심 탈수 장치의 요부 정면 단면의 확대 단면 개략도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 원심 탈수 장치의 요부 정면 단면의 확대 단면 개략도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 원심 탈수 장치의 요부 정면 단면의 확대 단면 개략도이다.
도 10은 도 9의 나선 날개의 A-A선에서 본 도면이다.
도 11은 본 발명의 도 7에 나타내는 실시형태의 도 8에 나타내는 실시형태를 부가한 다른 실시형태에 따른 원심 탈수 장치의 요부 정면 단면의 확대 단면 개략도이다.
도 12는 본 발명의 도 7에 나타내는 실시형태에 도 9에 나타내는 실시형태를 부가한 다른 실시형태에 따른 원심 탈수 장치의 요부 정면 단면의 확대 단면 개략도이다.
도 13은 실시예 및 비교예에 있어서의 고분자 응집제 첨가율에 대한 탈수 케이크 함수율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14는 실시예 2와 비교예 3에 있어서의 기내 탈수 케이크의 함수율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 15는 실시예 3과 비교예 4에 있어서의 탈수 케이크 함수율과 처리량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 16은 실시예 3과 비교예 4에 있어서의 탈수 케이크 함수율과 원심 효과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 17은 실시예 4와 비교예 5에 있어서의 탈수 케이크 함수율과 처리량의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명에 따른 원심 탈수 장치의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 따른 직동형 원심 탈수 장치(1)를 나타내고, 도 2는 그 요부의 확대 개략도이다. 본 실시형태의 직동형 원심 탈수 장치(1)는 직동 원통형의 보울(10)과 상기 보울내에 배치되어 상대 속도차를 가져서 동방향으로 회전하는 스크류 컨베이어(20), 보울(10) 및 스크류 컨베이어(20)의 양단부에 돌출 형성된 중간축(35, 40), 스크류 컨베이어의 전단에 설치된 탈수 케이크 배출실(50), 후단부에 설치된 분리액 배출실(60)을 구비하고 있다. 그리고, 보울(10), 그 내부에 장착된 스크류 컨베이어(20), 탈수 케이크 배출실(50), 분리액 배출실(60)이 케이싱(19)내에 수납되어 있다.

보울(10)은 횡형 원통의 직동형을 이루고, 보울 전단이 탈수 케이크 배출실벽(11)을 이루고, 보울 후단이 분리액의 배출구(13)가 형성된 보울 후단벽(12)을 이루고 있다. 분리액의 배출구(13)는 보울 후단벽(12)에 다수의 작은 구멍을 동심 형상으로 격설하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정하지 않고 적당하게 형성하는 것이 가능하다.

보울 후단벽(12)의 중앙부에서 외측으로 돌출 형성된 상류측의 중간축(40₁)이 베이스 프레임(80)에 형성된 베어링(95)에 회전 가능하게 베어링되고, 또한 보울 전단벽인 탈수벽 배출실 벽(11)의 중앙부로부터 외측으로 돌출 형성된 하류측의 중간축(40₂)이 축수부(90)에 회전 가능하게 베어링되어있다. 중간축(40₁)의 외주에 풀리(71)가 설치되고, 도시하지 않은 구동원으로서의 모터에 전동되어 보울(10)이 회전 구동된다. 중간축(40₂)의 선단부는 변속 장치(70)에 연결되어 있음과 아울러 중간축(40₂)의 내부를 관통해서 회전 가능하게 설치된 스크류 컨베이어 구동축(23)이 변속 장치(70)에 연결되고, 중간축(40₂)의 회전력은 변속 장치(70)를 통해서 스크류 컨베이어 구동축(23)에 전달되고, 스크류 컨베이어(20)가 보울(10)과 동방향으로 상대 속도차를 가져서 회전 구동된다.

그리고, 상류측의 중간축(40₁)의 중심부를 관통하고, 외주부가 후술하는 응집제 공급관이 되어 있는 이중관 구조의 처리액 공급관(41)이 관통하고, 처리액과 응집제를 스크류 컨베이어의 회전동(21)의 내부까지 공급할 수 있도록 되어 있다.

보울내에 설치된 스크류 컨베이어(20)는 내부가 중공의 회전동(21)의 외주에 나선 날개(22)가 권장되어서 있고, 상술한 바와 같이 구동 장치에 의해 보울(10)과 소요의 속도 차를 가져서 동방향으로 회전되도록 되어 있다. 회전동(21)은 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 외주면이 원통의 스트레이트부(24)와 테이퍼부(25)로부터 형성되어 있다. 스트레이트부(24)는 도 2에 나타내는 바와 같이 회전동의 상류측 단부로부터 연장되고 또한 탈수 케이크 공급구(27)로부터 회전동의 하류측 근방에 거리(L1)의 위치까지 연장되고, 테이퍼부(25)는 회전동의 하류측 근방에 탈수 케이크(14)의 배출 통로의 입구까지 경사각(α)으로 보울의 내주벽을 향해서 경사지고, 축방향 거리(L2)의 범위에 형성되어 있다. 상기 테이퍼부(25)는 종래의 스트레이트 구조의 회전동을 탈수 케이크 배출측을 향해서 대경으로 경사하는 테이퍼 구조로 함으로써, 탈수 케이크 배출 방향으로 탈수 케이크가 반송되는 것에 따라서 압착력이 증대되고, 배출되는 탈수 케이크의 함수율이 저하하는 것에 착안해서 형성된 것이다.

그러나, 회전동의 테이퍼부의 테이퍼 각도를 30°이상의 급경사로 하면 반송 불량이 생겨서 분리액측에서 탈수 케이크가 유출하는 캐리 오버가 발생해서 반송 부하를 상승시킬 수 없어 탈수 케이크 함수율의 개선이 확인되지 않았다. 여러가지로 실험한 결과 테이퍼 각도(α)는 30°미만, 특히 10∼15°가 바람직한 결과가 얻어졌다. 또한, 여기서 말하는 테이퍼 각도는 테이퍼부의 테이퍼 개시부의 각도를 나타내지만, 후술하는 바와 같이 테이퍼부를 다단으로 형성해서 하류측에서 테이퍼 각도가 상기 범위를 초과하는 경사각으로 설정하는 것이 바람직한 경우도 있고, 다단으로 형성하는 경우에는 테이퍼부의 시단과 종단부를 연결하는 직선이 중심선으로 이루는 각도를 나타낸다. 따라서, 후술하는 실시형태의 경우와 같이, 하류 단부 근방에서는 테이퍼 각도가 상기 범위를 넘어도, 테이퍼부의 시단과 종단부를 연결하는 직선의 각도는 30°미만의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 처리액 공급구로부터 회전동 스트레이트부의 거리(L1)와 테이퍼부 거리(L2)의 비는 스트레이트부(24)의 반송력이 테이퍼부로의 압입력이 되기 때문에 L1을 짧게 하면 압입력이 부족되어서 반송 불량을 발생시켜 캐리 오버를 야기한다. 이 때문에, L1과 L2의 비는 L1/L2=1.2∼5인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 L1/L2=1.2∼1.5이다. L1/L2<1.2이면, 직선부로부터의 압입력이 약해져서 탈수율이 저하하고, L1/L2>5이상이면 장치의 축방향 길이가 필요 이상으로 길어지므로, 장치의 소형화를 꾀하는 점에서 바람직하지 않다. 한편, L2가 지나치게 단소하면, 테이퍼 각도가 커지고, 상술한 바와 같이 반송 불량이 생겨서 탈수 케이크의 함수율 저하의 효과가 적다.

상기 테이퍼부(25)의 하류단, 즉 보울 내주벽과 가장 접근해서 고원심력이 작용하는 위치에는 상기 위치로부터 내측을 향해서 경사하는 역테이퍼면(28)이 형성되고, 후술하는 보울측 역테이퍼면과의 사이에서 탈수 케이크의 배출 경로가 되는 스퀴징 통로(52)를 형성한다. 도시의 실시형태에서는 역테이퍼면(28)을 형성하는 부재를 회전동(21)과 별도의 부재의 원판 부재로 형성하고 있지만, 회전동(21)과 일체로 형성해도 된다. 회전동과 별도의 부재로 형성함으로써, 처리액의 성상 등에 따라서 스퀴징 통로의 형상이나 단면적을 조정할 수 있다고 하는 이점이 있다.

한편, 보울(10)의 내주면의 하류단부 근방에는 상기 회전동측의 역테이퍼면(28)과 대향하고, 보울측 스퀴징 통로 부재(18)가 조정 가능하게 장착되어 있다. 상기 보울측 스퀴징 통로 부재(18)도 본 실시형태에서는 보울과 별개로 형성되어 있지만, 보울과 일체로 형성해도 된다. 회전동측 스퀴징 통로 부재(28)와 보울측 스퀴징 통로 부재(18)에 의하여, 하류측을 향해서 단면적이 점감하는 단면 원추 환형상의 스퀴징 통로가 되는 탈수 케이크 배출 경로(52)를 형성한다.

따라서, 탈수 케이크의 배출 경로(52)의 입구(53), 즉 배출 경로의 보울의 개구부는 보울(10)의 주벽내면(15)에 접해서 설치되고, 한편, 보울 밖으로의 배출구가 되는 탈수 케이크 배출 경로의 출구(54)는 반경 방향으로의 높이를 갖고 있다. 따라서, 입구(53)로부터 배출 경로(52)내에 침입할 수 있는 탈수 케이크는 퇴적층의 가장 하층부의 부분만으로 한정되는 것이 된다. 한편, 출구(54)는 운전 초기에 있어서, 처리액이 이 출구(54)를 일류(溢流)하지 않는 정도로 공급되는 것으로, 보울내의 액체 표면의 초기의 높이를 결정한다. 이 배출 경로의 출구(54)가 지나치게 높으면, 배출 경로(52)내의 탈수 케이크에 작용하는 원심력이 보울내의 탈수 케이크층에 작용하는 압박력을 상쇄함으로써, 탈수 케이크의 배출력을 저감해버리므로, 필요한 범위에서 되도록이면 낮은 것이 바람직하다.

한편, 분리액 배출구(13)는 운전 중의 환형상 공간(17)의 액면을 결정하고, 분리액 배출구(13)의 위치가 출구(54) 보다 낮을 때는 「하측 일류」의 상태에서의 운전이 되고, 높을 때는 「상측 일류」의 상태에서의 운전이 된다. 그리고, 상측 일류의 상태에서의 운전의 경우, 처리액의 탈수 케이크 배출 경로(52)로부터의 유출은 탈수 케이크 배출 경로의 입구(53) 근방에 퇴적한 탈수 케이크에 의해 저지된다. 그 가장 극단적인 경우에는 분리액의 배출은 축심으로부터의 배출로 하는 것도 가능하기 때문에 분리액은 탈수 케이크의 출구(54)로부터 일류하지 않는다.

다음에 상기 장치에 있어서, 응집제의 첨가 수단 및 방법에 관하여 설명한다.

회전동(21)내에는 처리액의 공급실(26)이 설치되고, 그 주벽에는 보울(10)과 회전동(21) 사이의 환형상 공간(17)에 통하는 복수개의 공급구(27)가 개설되어 있음과 아울러 보울(10)의 중간축(40)에서 삽입된 처리액의 공급관(41)이 공급실(26)에 개구해서 설치되어 있다. 이중 구조로 되어 있는 처리액 공급관은 도 1에 있어서의 Z-Z 단면, X-X 단면을 도 3, 4에 나타내는 바와 같이, 내관(100)이 처리액통로로 되어 있고, 그 외측을 둘러싸는 외관(101)은 고분자 응집제 공급로(101a), 무기 응집제 공급로(101b), 세정수 공급로(101c)의 3개 공급로에 의해 구획되고, 그 상류단에서 각각 공급구(102a, 102b, 102c)가 형성되고, 각각의 공급 배관을 접속할 수 있도록 되어 있다.

고분자 응집제 공급로(101a)는 그대로 내관(100)을 따라서 연장되고, 처리액 공급실(26)에서 개구하고 있고, 처리액의 주위로부터 공급실내에 공급되어서 처리액과 교반 혼합된다. 한편, 무기 응집제 공급로(101b)는 처리액 공급관(41)이 처리액 공급실(26)에 달하는 상류측에 있어서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 개구해서 회전동(21)에 내주면을 따라서 구획 형성된 무기 응집제의 축방향 유로(도의 실시형태에서는 4개)(105)에 통하는 반경 방향 유로(104)에 개구 연통하고 있고, 후술하는 바와 같이 보울내의 원심 탈수되는 탈수 케이크의 표면 및 내부에 무기 응집제를 첨가하도록 구성되어 있다.

회전동(21)의 내부에는 상술한 바와 같이 처리액 공급실(26)이 상류측 부근에 구획 형성되고, 그 하류측의 스트레이트부의 내부 구간이 무기 응집제 첨가 구역(107)으로 되어 있고, 테이퍼부에는 무기 응집제는 달하지 않도록 구성되어 있다. 본 발명에서는 무기 응집제가 효율적으로 처리액과 혼합되고, 또한 효과적으로 응집 효과를 높여서 탈수율의 향상에 기여함과 아울러, 고탈수율이어도 탈수 케이크의 보울로부터의 배출을 저해하지 않고, 양호한 배출을 가능하게 하기 위해서, 다음과 같은 연구를 실시했다.

무기 응집제는 처리액의 수분이 많은 상태에서는 효과가 작으므로, 본 실시형태에서는 처리액에 원심력의 작용과 스크류 컨베이어의 압박력에 의해 탈수 효과가 보이기 시작하는 상기 공급실보다 하류측으로부터 테이퍼부에 이르기까지의 스트레이트부의 회전동(21)의 동벽에, 도 6에 나타내는 바와 같이 상기 무기 응집제의 축방향 유로(105)로 통하는 복수개의 오리피스(108) 및 동벽으로부터 보울내에 연장되어 돌출하는 노즐(109)을 설치하고, 회전 동벽의 오리피스(108)로부터 무기 응집제를 원심장에서 탈수 처리 중의 탈수 케이크(14)의 표면에 후첨가함과 아울러, 노즐(109)에 의해 탈수 케이크(14)의 내부에 후첨가함으로써, 무기 응집제가 탈수 케이크에 균일하게 효과적으로 첨가된다. 무기 응집제의 후첨가 위치는 처리액 공급구(27)로부터 케이크 배출측을 향해서 스크류 컨베이어의 나선 날개(22)의 1피치∼2피치의 구간이 바람직하므로, 상기 오리피스 및 노즐은 스트레이트부의 그 구간에 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명자의 실험에 의하면, 무기 응집제의 첨가는 오리피스에 의한 회전동의 내주면에서 탈수 케이크 표면만, 또는 노즐에 의해 내부로의 첨가만의 경우와 비교하여 상기한 바와 같이 오리피스와 노즐을 조합함으로써 첨가 효과가 향상하는 것을 확인하고, 본 실시형태에서는 상기의 위치에 오리피스와 노즐을 배치했다. 또한, 압착력이 증대하는 테이퍼부에서 응집제를 첨가하면, 탈수 케이크가 굳어져버려 스크류로 압박이 곤란하게 되기 때문에 테이퍼부에서는 무기 응집제를 첨가하지 않고, 스트레이트부에서만 무기 응집제를 첨가하는 것으로 했다.

상기의 장치에 있어서, 탈수 처리하는 처리액은 처리액 공급관(41)으로부터 처리액 공급실(26)에 들어가고, 공급구(27)로부터 환형상 공간(17)내에 공급되고, 보울(10) 및 스크류 컨베이어(20)의 회전의 원심력에 의해 고액 분리되면서 나선 날개(22)에 의해 전단을 향해서 반송되게 된다. 그리고, 분리된 액체 만큼인 분리액은 후단벽의 분리액 배출구(13)로부터 기외로 배출된다. 한편, 탈수 케이크는 나선 날개(22)에 의해 보울(10)의 전단 방향으로 끌어 당겨 가면서, 또한 원심력에 의한 분리 작용을 받아서, 잔류 액만큼의 분리가 진행되고, 그 분리액은 분리액 배출구(13)로부터 배출된다.

그리고, 본 발명에서는 스크류 컨베이어(20)의 외주면은 탈수 케이크 배출측을 향해서 테이퍼 구조로 되어 있으므로, 탈수 케이크는 서서히 고원심력장으로 이동되고, 또한 탈수 케이크 배출 경로측을 향해서 탈수 케이크의 통과 면적이 점감하기 때문에, 배출 저항력 및 체적 감소력이 증가하고, 탈수 케이크의 함수율의 더욱 저하가 가능해졌다. 보다 상세하게는 테이퍼부의 탈수 케이크의 체적이 서서히 감소하기 때문에 압착 효율이 향상해서 압입압을 유효하게 사용할 수 있다. 그 결과, 부하압이 경감 가능하게 되어 소비 전력의 저감이 도모된다. 또한, 탈수 분리액은 회전동의 탈수 케이크 배출측에서 분리액 배출측을 향해서의 이동이 용이하게 되고, 탈수 케이크로의 분리액 혼입이 없이 저함수율의 탈수 케이크만의 배출이 가능해졌다. 또한, 고탈수 케이크 유지 용량이 증가하고, 상측 일류시의 고형측으로의 누수 방지 효과를 기대할 수 있다. 또한, 탈수 케이크 반송력과 액압을 압입압으로서 유효하게 더 이용할 수 있기 때문에 운전 중의 장치내 폐쇄가 대폭 경감된다.

이상과 같이, 본 실시형태의 직동형 원심 탈수 장치에서는 테이퍼 각도가 30°미만, 10°이상이고, 탈수 케이크 공급구로부터 스트레이트부의 거리(L1)와 테이퍼부의 거리(L2)의 비(L1/L2) = 1.2배 이상이면, 종래의 직동형 원심 탈수 장치에 비해서 2% 이상의 함수율 저하(즉, 탈수율의 향상)가 얻어지고, 또한 고분자 응집제와 기내의 스트레이트부에서의 무기 응집제 첨가의 2액 첨가법에 의해, 2% 이상의 함수율 저하가 얻어졌다.

또한, 보다 탈수율을 향상시키기 위해서, 상기 실시형태에 대해서 더욱 연구한 결과, 상기 실시형태의 테이퍼 형상의 경우, 내반경측의 고수분의 탈수 케이크가 테이퍼부를 이동하고, 보울 저부의 저함수율 탈수 케이크와 혼합되어 배출되기 때문에 케이크 함수율의 저하가 곤란한 탈수 케이크종이 존재하는 것이 확인되었다. 예를 들면, 혼합 생오니의 경우, 고형분의 탈수는 한계치까지 충분 탈수될 수 있지만, 테이퍼면에 달한 분리액이 고형분의 표면에 부착되어서 그 상태로 배출되기 때문에, 결과적으로 탈수율의 저하를 저해하게 된다.

즉, 테이퍼부 선단을 향해서 고함수율 탈수 케이크의 쇼트 패스가 생긴다. 따라서, 이 고함수율 탈수 케이크의 쇼트 패스를 봉쇄함으로써, 탈수율을 높이는 것을 더욱 기대할 수 있다. 쇼트 패스를 방지하는 방법에 대해서, 더욱 연구한 결과, 이하에 나타내는 바와 같은 방법이 유효한 것이 확인되었다.

도 7은 쇼트 패스의 발생을 방지한 본 발명의 다른 실시형태이고, 이하의 실시형태에서는 상기 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 다른 요부만에 관하여 설명한다.

본 실시형태에서는 회전동(21)의 테이퍼부(25)를 2단 구조로 한 것에 특징을 갖는다. 즉, 1단째는 완만한 테이퍼부(25a)(경사각 α1 = 5∼15°)으로 하고, 2단째는 1단째보다 급경사진 테이퍼부(25b)(경사각 α2 = 20∼60°)로 한 것이다. 테이퍼부(25)를 이렇게 2단 구조로 함으로써, 1단째의 완만한 테이퍼부(25a)에 탈수 케이크가 압착된다. 그리고, 2단째의 급경사의 테이퍼부(25b)에 의하여 내반경의 고함수율 탈수 케이크는 보울 저부의 케이크 배출구로 이동하지 않고 완만한 테이퍼부(25)를 분리액측으로 이동한다. 그 결과, 배출로부터 배출된 기외 탈수 케이크의 함수율을 종래의 직동형과 비교해서 약 3∼4% 저하시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

도 8은 쇼트 패스의 발생을 방지한 본 발명의 또 다른 실시형태이다.

본 실시형태에서는 테이퍼부(25)의 입구(회전동 외주면의 형상 변환점)에 높이 10mm정도의 링 등으로 구성한 보(29)를 설치함으로써 쇼트 패스의 발생을 방지한 것이다. 이렇게 테이퍼부(25)의 입구에 단차를 형성해서 보(29)를 설치함으로써, 고함수율 탈수 케이크가 테이퍼부에 쇼트 패스하는 것을 유효하게 방지할 수 있었다. 또한, 보는 본 실시형태의 경우에 한하지 않고, 테이퍼부의 도중에 형성하는 것도 가능하다.

도 9는 쇼트 패스의 발생을 방지한 본 발명의 또 다른 실시형태이다.

본 실시형태의 원심 탈수 장치에는 회전동(21)의 테이퍼부(25)의 나선 날개(22)의 테이퍼부 표면과 나선 날개(22)의 접속부에, 도 10에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 일부에 노치(30)를 형성함으로써 나선 날개(22)에 의해 고함수율 탈수 케이크가 테이퍼부(25)를 밀어 올려서 이동하는 것을 방지한 것이다. 그것에 의해, 테이퍼 영역의 내주측 탈수 케이크를 반송시키지 않도록 하고, 고함수율 탈수 케이크의 배출측으로의 쇼트 패스를 유효하게 저지할 수 있다.

이상의 도 7∼10에 나타내는 각 실시형태는 유효하게 고함수율 탈수 케이크의 쇼트 패스를 방지할 수 있지만, 또한 이들의 수단을 복합적으로 가짐으로써, 보다 효과적으로 쇼트 패스를 방지할 수 있다.

도 11은 도 7에 나타내는 실시형태에 도 8에 나타내는 실시형태의 쇼트 패스 방지 수단을 부가한 것이고, 상기 실시형태와 동일한 개소에 동일한 부호를 붙여서 상세한 설명은 생략한다. 도 12는 동일하게 도 7에 나타내는 실시형태에 도 9에 나타내는 실시형태의 쇼트 패스 방지 수단을 부가한 것이고, 상기 실시형태와 동일한 개소에 동일한 부호를 붙여서 상세한 설명은 생략한다.

실시예

도 1에 나타내는 실시형태의 원심 탈수 장치를 사용하고, 무기 응집제와 고분자 응집제의 첨가 방법을 변경한 경우의 케이크 함수율에 미치는 영향을 조사했다.또한, 이하에 나타내는 실시예 및 비교예 모두 회수율 96∼98%의 범위내에서 행했다.

실시예 1:

처리액 : 소화 오니

무기 응집제 : 폴리 황산 제 2 철

고분자 응집제 : 양쪽성 고분자 응집제

첨가 방법 : 표 1에 나타내는 바와 같이, 고분자 응집제를 첨가율 0.92∼1.80DS%의 사이에서 변화시켜서 처리액 공급실에 공급해서 처리액과 교반 혼합시키고, 폴리 황산 제 2 철을 상기 오리피스 및 노즐로부터 항상 일정량(첨가량 19.0L/h) 첨가하고, 그 때의 케이크 함수율의 변화를 조사했다. 그 결과, 표 1 및 도 13의 그래프에 나타내는 선도 a의 결과가 얻어졌다. 상기 결과로부터 본 실시형태에서는 케이크 함수율 고분자 응집제 첨가율 0.92DS%로 약 73.4%이고, 1.55%로 약 71.6%, 1.80%로 71.1%로 하는 매우 낮은 함수율이 되어 탈수 효과가 매우 높은 것이 확인되었다.

비교예 1:

실시예 1과 동일한 처리액에 대해서 실시예 1에 있어서의 고분자 응집제만을 첨가하고, 그 첨가율과 케이크 함수율의 변화를 조사했다. 그 결과를 실시예 1과 아울러 도 13에 선도 c로서 나타낸다.

비교예 2

실시예와 동일한 처리액에 대하여, 표 1에 나타내는 바와 같이, 동일한 양쪽성 고분자 응집제와 폴리 황산 제 2 철을 종래의 2액법과 동일하게, 전첨가(처리액에 미리 교반조 또는 배관을 통하여 원심 탈수전의 처리액에 교반 혼합)하고, 무기 응집제는 실시예 1과 동일하게 일정량으로 해서 고분자 응집제의 첨가율을 실시예 1과 마찬가지로 변화시켰다. 그 결과, 실시예 1과 함께 표 1 및 도 13에 선도 b로서 나타낸다.

실시예 1, 비교예 1, 2의 결과로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1의 경우가 고분자 응집제의 대략 동일한 첨가율에 대하여, 케이크 함수율이 저하하고 있는 것이 확인된다. 게다가, 무기 응집제를 전첨가로 행하는 비교예 2의 경우에는 무기 응집제, 고분자 응집제 모두 실시예 1과 대략 동일한 양 첨가하여도 실시예쪽이 약2∼3% 함수율을 저하하고 있는 결과가 얻어졌다. 또한, 고분자 응집제만을 첨가하는 비교예 1에 비하면, 실시예는 약 6% 이상 저하하고 있는 결과가 얻어졌다.

이상의 실시예로부터, 본 실시형태의 장치 및 약제 첨가 방법이 종래 기술과 비교해서 각별한 탈수 효과가 있는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 및 비교예 중 어느 것의 경우도 탈수 케이크의 배출 불량을 일으키지 않고, 고탈수율의 경우도 양호하게 배출할 수 있고, 본 실시형태의 원심 탈수 장치가 원심 탈수 기능이 우수한 것이 확인되었다.

다음에 본 발명의 직동형 원심 장치의 회전동이 대경 방향으로 테이퍼부를 갖는 것에 의한 탈수 케이크의 함수율 저하를 종래의 직동형 원심 탈수 장치와 비교해서 확인하기 위해서 실시예 2 및 비교예 3에 나타내는 다음과 같은 실증 시험을 행했다.

[실시예 2 및 비교예 3]

실시예 2-1∼2-3으로서 도 1에 나타내는 실시형태의 원심 탈수 장치에 있어서, α=10°, L1/L2=1.5/1(실시예 2-1), L1/L2=1.2/1(실시예 2-2), L1/L2=1/1(실시예 2-3)인 시험기를 각각 제작하고, 해당 장치에 의해 처리액으로서 혼합 생오니 탈수 처리를 고분자 응집제 전첨가만으로 행하고, 각각에 대해서 기내탈수율 분포 상태를 조사했다.

또한, 비교예 3으로서 종래의 직동형 원심 탈수 장치를 사용하고, 동일한 혼합 생오니 탈수 처리의 실증 시험을 동일하게 행하여 기내 탈수율 분포 상태를 조사했다.

기내 탈수율의 분포 상태의 측정은 각각 원심 탈수 장치의 정상 운전시에 운전을 비상 정지시켜서 완전 정지 후, 장치를 분해해서 스크류 컨베이어의 축방향 단면에 있어서의 스크류 사이에 퇴적하고 있는 기내 퇴적 케이크를 채취하고, 각각의 스크류 피치 마다의 외주측·정중앙 및 내주측의 3점에 있어서의 케이크 함수율을 측정함으로써 행했다. 그 결과를 도 14에 나타낸다.

도 14의 그래프는 상기한 바와 같이 측정한 실시예 2-1∼2-3 및 비교예 3의 기내 탈수율의 분포 상태를 나타내고, 피치 마다의 3점의 평균값을 나타내고 있다. 그 결과, 종래의 직동형 원심 탈수 장치인 비교예의 경우는 도시하는 바와 같이 기내 함수율은 배출 측단부를 향해서 거의 직선적으로 저하하고, 배출 측단부의 함수율은 대략 80.3%까지 저하했다. 이에 대하여 실시예에 있어서의 기내 함수율은 모두 테이퍼 기점을 향해서 비교예와 비교해서 높은 저하 구배로 감소하고, 테이퍼부에서 함수율의 저하 구배는 약간 감소하지만, 함수율은 배출부까지 감소를 계속하고 있다. 실시예 중 L1/L2=1.5/1인 실시예 2-1이 가장 함수율의 저하가 보이고, 78.0%까지 저하하고, 종래의 직동형 원심 탈수기에 비해서 약 2% 이상 함수율의 저하가 관측되었다. 그 이유는 회전동의 외주면 하류측을 테이퍼 형상으로 함으로써, 배출 저항력 및 체적 감소력이 증가함으로써, 스트레이트부에서 테이퍼 기점을 향해서 함수율의 저하율이 비교예와 비교해서 높은 구배로 증대했다고 생각된다. 따라서, 회전동의 하류부를 테이퍼 형상으로 함으로써, 탈수 케이크의 함수율의 더욱 저하가 가능하게 되는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 2에 있어서의 L1/L2의 함수율으로의 영향에 대해서는 실시예 2-1이 실시예 2-2, 2-3보다도 압입압을 충분히 확보할 수 있고, 함수율 저하에 의해 효과적인 것이 확인되었다. 또한, 도 14의 그래프에 있어서 「공급부」란 도 1에 나타내는 실시형태의 직동형 원심 탈수 장치에 있어서 공급구(27)에 해당하는 위치를 나타내고, 「배출부」란 탈수 케이크의 배출 경로의 입구(53)에 해당하는 위치를 나타내고 있다.

[실시예 3, 비교예 4]

실시예 2-1에서 채용한 원심 탈수 장치에 있어서, 실시예 2의 경우와 동일하게 처리액으로서 혼합 생오니의 탈수 처리를 행한 경우의 원심 효과의 영향을 조사했다. 그 결과를 도 15에 나타낸다. 도 15는 실시예 3-1 및 비교예 4의 원심 효과를 모두 2000G로 하고 2m³/h의 처리를 회수율 98% 이상으로 행한 경우의 탈수 케이크의 함수율과 실시예 3-2에서는 2500G의 원심 효과의 기에 의해 2∼5m³/h를 처리한 경우의 탈수 케이크 함수율과 처리량의 관계를 나타내고, 도 16은 원심 효과와 탈수 케이크 함수율의 관계를 나타내고 있다. 또한, 도 15, 도 16의 각 그래프에는 이 때의 회수율도 함께 표시하고 있다. 또한, 도 15에는 후술하는 실시예 5의 결과도 함께 표시하고 있다.

실시예 3-1의 장치에 의해 혼합 생오니를 처리량 2m³/h를 처리했을 경우의 탈수 케이크의 함수율은 원심 효과 2000G로 69.0%이었다. 이에 대하여 비교예 1의 장치에 의해 동일한 혼합 생오니를 처리량 2m³/h를 원심 효과 2000G로 처리한 경우의 탈수 케이크의 함수율은 71.8%이었다(실시예 3-1, 비교예 4).

즉, 실시예 3-1이 비교예 4 보다 약 2% 함수율을 저하시킬 수 있어 본 발명의 유효성을 확인할 수 있었다. 그리고, 실시예 3-2는 원심 효과 2500G으로 행한 경우의 처리량과 탈수 케이크 함수율의 관계를 나타내고 있지만, 처리량의 증대에 의해 탈수 케이크 함수율은 상관적으로 증대하고 있고, 이 경향은 원심 효과 2000G의 경우도 예상되므로, 반대로 실시예 2-1의 장치에 의해 비교예 2의 장치와 동일한 함수율 71.8%의 함수율로 탈수 처리를 한다고 하면, 도 15의 그래프에 나타내는 바와 같이, 실시예의 장치에서는 5m³/h의 처리가 가능해지는 것을 나타내고, 실시예 3-1에서는 비교예 4의 2∼2.5배의 처리량이 예상된다. 또한, 도 16의 그래프에 나타내는 바와 같이 동등 함수율에서는 1/2 정도의 원심 효과의 저하가 확인되고, 그 만큼 장치 부하의 저감이 가능해진다. 이것으로부터 실시예는, 비교예와 비교해서 소형 대용량화가 가능하고, 비교예와 비교해서 대폭적인 코스트의 저감 및 전력 절약화가 가능하다.

[실시예 4 및 비교예 5]

실시예 2-1과 동일한 장치(L1/L2 = 1.5/1)에 있어서, 테이퍼 각도를 10°(실시예 4-1), 30°(실시예 4-2), 40°(실시예 4-3)로 변경한 장치를 시작(試作)하고, 처리액으로서 혐기성 소화 오니의 탈수 처리를 행했다. 실증 시험에 제공한 처리액인 혐기성 소화 오니 탈수 케이크 농도(TS)는 1.82%, 유기물 농도(VTS)는 73.8%이었다. 실증 시험은 원심 효과 2500G, 회수율 99% 이상의 기로 행하고, 처리량을 각각 2.0∼5.0m³/h로 1.0m³/h씩 늘려서 4단계로 행했다. 그 때의 탈수 케이크의 함수율은 각각 도 17에 나타내는 바와 같았다.

도 17로부터 분명한 바와 같이 동일 원심 효과 하에서 처리량이 증대함으로써 탈수 케이크의 함수율은 증대하지만, 처리량에 상관없이 실시예가 비교예와 비교해서 케이크 함수율의 저하가 확인되었다. 특히, 테이퍼 각도가 10°인 실시예 4-1의 경우에는 비교예와 비교해서 2.0∼2.7% 정도의 저하가 확인되고, 현저한 효과가 확인되었다. 또한, 회전동의 테이퍼 각도는 실시예 중 작은 쪽이 탈수 케이크 함수율 저하 경향이 확인된다. 이상과 같이, 본 발명에 따른 직동형 원심 탈수 장치에 의하면, 혐기성 소화 오니라도 혼합 생오니의 경우와 같은 효과가 확인되고, 처리액의 종류에 의하지 않고 탈수에 효과적인 것이 확인되었다.

[실시예 5]

도 7에 나타내는 바와 같이 회전동의 테이퍼부를 2단 테이퍼로 한 경우의 효과를 확인하기 위해서, 1단째의 테이퍼 각도 10°, 2단째의 테이퍼 각도 30°의 직동형 원심 탈수 장치를 제작하고, 상기 장치에 있어서의 원심 효과 2500G의 기에 있어서의 처리량-탈수 케이크 함수율의 관계를 조사했다. 그 결과, 표 2 및 도 15에 나타내는 결과가 얻어졌다. 또한, 처리액(오니종)은 실시예 3-1 및 비교예 4의 경우와 동일하게, 혼합 생오니이다.

상기 표에서 명백한 바와 같이, 2단 테이퍼로 함으로써, 실시예 5는 1단 테이퍼의 실시예 3-1과 비교해서 약 1% 정도 함수율을 저하시킬 수 있었다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명의 직동형 원심 탈수 장치는 하수 처리나 공업 배수 처리, 화학·식품 공업용 모든 생산품의 탈수 처리 등에 이용 가능하다.

1 : 직동형 원심 탈수 장치 10 : 보울
11 : 탈수 케이크 배출실 벽 12 : 보울 후단벽
13 : 분리액 배출구 14 : 탈수 케이크
15 : 주벽내면 17 : 환형상 공간
18 : 보울측 스퀴징 통로 부재 19 : 케이싱
20 : 스크류 컨베이어 21 : 회전동
22 : 나선 날개 23 : 회전축
24 : 스트레이트부 25 : 테이퍼부
26 : 공급실 27 : 공급구
28 : 역테이퍼면 29 : 보
30 : 노치 35 : 하류측의 중간축
40₁ : 상류측의 중간축 40₂ : 하류측의 중간축
41 : 처리액 공급관 50 : 탈수 케이크 배출실
52 : 탈수 케이크 배출 경로 53 : 입구
54 : 출구 60 : 분리액 배출실
70 : 구동 장치 80 : 베이스 프레임
90, 95 : 베어링부 100 : 내관
101 : 외관 101a : 고분자 응집제 공급로
101b : 무기 응집제 공급로 101c : 세정수 공급로
102a∼102c : 공급구 104 : 반경 방향 유로
105 : 축방향 유로 108 : 오리피스
109 : 노즐

Claims (11)

1. 일방향으로 회전하는 직동형의 보울과, 상기 보울내에서 상기 보울과 동축으로 회전 속도차를 가져서 동방향으로 회전하는 회전동의 외주에 나선 날개를 권장해서 이루어지는 스크류 컨베이어를 갖는 직동형 원심 탈수 장치에 의해, 처리액을 고액 분리해서 고형물 및 분리액의 회수를 행하는 직동형 원심 탈수 장치에 의한 원심 탈수 방법에 있어서,
   상기 직동형 원심 탈수 장치는 상기 보울의 내주벽이 상기 보울의 회전축을 따라 연장하는 원통형을 형성하고, 또한 상기 스크류 컨베이어의 상기 회전동의 외주면은 상류측이 스트레이트한 원주면으로 이루어지는 스트레이트부와 하류측이 상기 스트레이트부로부터 대경 방향으로 경사진 테이퍼부로 구성되고,
   상기 처리액은 상기 회전동의 내부에 형성된 처리액 공급실을 통하여 상기 보울과 상기 스크류 컨베이어 사이의 환형상 공간에 공급되고, 상기 보울 및 상기 스크류 컨베이어의 회전의 원심력에 의해 고액 분리되면서 분리액은 분리액 배구로부터 배출되고, 탈수 케이크는 원심 수두압과 상기 스크류 컨베이어의 반송력에 의해 탈수 케이크 배출 경로로 압출해서 이루어지고,
   상기 탈수 케이크는 상기 탈수 케이크 배출 경로측을 향해서 상기 테이퍼부에 의해, 서서히 고원심력장으로 이동되고, 또한 탈수 케이크 배출로측을 향해서 탈수 케이크의 통과 면적을 점감시켜서 탈수하는 것을 특징으로 하는 직동형 원심 탈수 장치에 의한 원심 탈수 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전동의 처리액 공급구로부터 상기 테이퍼부 개시점까지의 스트레이트부의 축방향 길이(L1)와 상기 회전동의 테이퍼부의 축방향 길이(L2)의 비(L1/L2)가 1.2∼5.0의 범위인 것을 특징으로 하는 직동형 원심 탈수 장치에 의한 원심 탈수 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 처리액 공급실에 처리액과 고분자 응집제를 공급하는 처리액 공급 공정, 상기 처리액 공급실로부터 상기 고분자 응집제가 첨가된 처리액이 회전동에 형성된 공급구를 통하여 보울 내주의 환형상 공간에 공급되어 원심력에 의해 탈수되면서 상기 스크류 컨베이어에 의해 반송되는 상기 탈수 케이크에 상기 스크류 컨베이어의 회전동 내방으로부터 무기 응집제를 첨가하는 무기 응집제 첨가 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 직동형 원심 탈수 장치에 의한 원심 탈수 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 무기 응집제의 공급 공정은 상기 스크류 컨베이어의 스트레이트부의 상기 공급구로부터 하류측과 상기 테이퍼부 상류단의 사이에서 상기 탈수 케이크에 첨가하는 것을 특징으로 하는 직동형 원심 탈수 장치에 의한 원심 탈수 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 무기 응집제의 첨가는 탈수 케이크 표면과 탈수 케이크 내부로의 첨가의 조합에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 직동형 원심 탈수 장치에 의한 원심 탈수 방법.
6. 일방향으로 회전하는 직동형의 보울과 상기 보울내에서 상기 보울과 동축으로 회전 속도차를 가져서 동방향으로 회전하는 회전동의 외주에 나선 날개를 권장해서 이루어지는 스크류 컨베이어를 갖는 직동형 원심 탈수 장치에 있어서,
   상기 보울의 내주벽이 상기 보울의 회전축을 따라 연장하는 원통형을 형성하고, 또한 상기 스크류 컨베이어의 상기 회전동의 외주면은 상기 상류측이 스트레이트한 원주면으로 이루어지는 스트레이트부와 상기 하류측이 상기 스트레이트부로부터 대경 방향으로 경사진 테이퍼부로 구성되고, 상기 테이퍼부의 테이퍼 개시부의 경사각이 5 내지 30°의 범위내인 것을 특징으로 하는 직동형 원심 탈수 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 회전동의 처리액 공급구로부터 상기 테이퍼부 개시점까지의 스트레이트부의 축방향 길이(L1)와 상기 회전동의 테이퍼부의 축방향 길이(L2)의 비(L1/L2)가 1.2∼5.0의 범위인 것을 특징으로 하는 직동형 원심 탈수 장치.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 회전동의 스트레이트부의 내주면에 무기 응집제를 공급하는 무기 응집제 공급 경로를 갖고, 또한 상기 스트레이트부에는 상기 무기 응집제 공급 경로와 연통하여 상기 회전동을 관통해서 무기 응집제 첨가용의 오리피스와 보울의 환형상 공간내로 돌출하는 무기 응집제 첨가용 노즐이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 직동형 원심 탈수 장치.
9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 테이퍼부가 경사각이 다른 2단 구조를 이루고, 1단째의 경사각이 완만한 경사각이고, 그것에 계속되는 2단째가 상기 1단째의 경사각보다 큰 급경사의 경사각으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 직동형 원심 탈수 장치.
10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 스트레이트부와 상기 테이퍼부의 경계부 및/또는 테이퍼부의 도중에 단차면으로 되어 있는 보가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 직동형 원심 탈수 장치.
11. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 테이퍼부에 배치된 상기 나선 날개의 회전동에의 부착 베이스부의 일부에 노치를 형성해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 직동형 원심 탈수 장치.

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