KR930007949Y1

KR930007949Y1 - 분뇨, 축산폐수, 하수, 상수, 각종 산업폐수의 오니를 전기침투 탈수 및 케이크(Cake) 재탈수 장치

Info

Publication number: KR930007949Y1
Application number: KR2019930008441U
Authority: KR
Inventors: 서광희
Original assignee: 서광희
Priority date: 1993-05-18
Filing date: 1993-05-18
Publication date: 1993-11-27

Abstract

내용 없음.

Description

분뇨, 축산폐수, 하수, 상수, 각종 산업폐수의 오니를 전기침투 탈수 및 케이크(Cake) 재탈수 장치

제 1 도는 본 고안의 전기침투 오니탈수시설의 계통도.

제 2 도는 본 고안의 케이크(Cake) 재탈수 장치의 계통도.

제 3a 도는 오니를 공급하기 위한 상태의 전기침투 오니 여과판 요부 확대 단면도.

(b)는 오니 탈수를 예시한 상태의 전기침투 오니 여과판 요부 확대 단면도.

(c)는 케이크(Cake)를 배출하는 상태를 예시한 전기침투 오니여과판 요부 확대 단면도.

제 4 도는 전기침투 탈수 여과포 설치를 예시한 요부 정면도.

제 5 도는 케이크 재탈수장치 요부 단면도.

제 6a 도는 유압실린더로 여과판을 열고 닫는 상태를 도시한 요부 정면도.

(b)는 X형 연결장치를 확대한 정면도.

(c)는 보강기둥내의 삽설된 ㄷ찬넬에 베어링이 삽입연결되어 여과판을 보강지지하는 요부 단면도.

(d)는 케이크 이송상태를 도시한 요부 정면도.

제 7 도는 제 2 도의 또 다른 실시예를 도시한 요부 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 여과판 2 : 여과포

3 : 하판부분 4 : 격자PP망

5 : 여액 배출구 6 : 압력판

7 : 여과실 8(8') : 전극판

9 : 상판부분 10 : 전극판

11 : 전기침투 탈수장치 12 : 오니저류조

13 : 오니약품 혼합교반조 14 : 오니 이송펌프

15 : 오니공급조 16 : 에어콤프레샤

17 : 압력 조절장치 18 : 여과실 주입구

19 : 유압펌프 20 : 실린더

21 : 후레임 22 : X형 연결장치

23 : 보강기둥 24 : ㄷ찬넬

25 : 베어링 26 : 고압수 저류조

27 : 고압펌프 28 : 전해산화조

29 : 여액침전조 30 : 케이크

31 : 가이드 로울러 32 : 슈트

33 : 스크류 파쇄기 34 : 콘베이어

35 : 여과포 세정장치 36 : 살포노즐

37(37') : 회전드럼 38 : 여과벨트

39 : 무한궤도 구동장치 40 : 후렌지

41(41') : 지지로울러 42 : 공압실린더

43 : 무한궤도 44 : 여과포

45 : 에어콤프레샤 46 : 벨트콘베이어

47 : 호퍼 48 : 여액 침전조

49 : 여과포 세정장치 50 : 살포노즐

51 : 투입구 52 : 고무판

53(53') : 탄소섬유

본 고안은 분뇨, 축산폐수, 하수, 상수, 각종 산업폐수의 오니를 전기침투탈수 및 케이크(Cake) 재탈수장치에 관한 것으로서, 전기 화학적인 작용에 의하여 여과, 탈수하는 장치로 전류 AC(직류전기)를 DC로 변환시켜서 오니에 통전하여 오니입자와 물의 계면에서 물을 이동시키는 원리를 응용하여 하수, 분뇨, 축산, 상수, 각종 산업폐수 오니에 대하여 전기침투탈수와 탈수된 케이크(Cake)를 재탈수하는 필터프레스(Filter press)수평연속 탈수장치인 전기침투수평연속 필터프레스와, 케이크(Cake)를 연속적으로 재탈수할 수 있는 전기침투 무한궤도형(또는 탄소섬유를 전극으로 한 Belt형) 케이크(Cake) 재탈수장치를 중간처리 시설로 케이크(Cake) 처분을 용이하게 하거나 재자원화하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 1, 2차 장치로 나누어져 있는바 이를 첨부도면과 관련하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첫째, 전기침투 오니 탈수장치를 제 1 도와 관련하여 서술하면, 본 장치는 분뇨, 하수, 상수, 축산폐수, 각종 산업폐수의 오니를 기존의 탈수장치(기계탈수기)로서는 저함수율까지 탈수할 수 없었던 것을 전기침투 오니탈수기로 기존의 기계탈수기 한계를 초월하여 저함수 상태까지 탈수할 수 있도록 한 것이며, 각종 오니를 중간처리(저함수 상태까지 탈수화 : 40-60%)하여, 오니의 운반 재자원화, 매립이나 소각, 퇴비(Composting)하는데 용이하고 전기침투 탈수장치는 탈수시간이 짧고(10-25분) 처리속도가 크므로 경제성이 아주 높다.

전기침투 탈수장치(11)는 수평으로 조립된 여과판(1)과 여과판 사이에 지그재그로 연결된 여과포(2)로 형성되어 있으며 각각의 여과판(1) 구성은 여과판(1)의 하판부분(3) 제일 상단에 여과포(2)가 높이게 되며, 그 아래 부분에는 격자PP망(또는 활성탄 섬유/탄소섬유)(4)이 유설되고 일측 저면에 여액이 배출되는 여액 배출구(5)로 구성되어 있다.(제 3 도 참조)

상판부분(9)에는 수입으로 오니중의 수분을 탈수시키는 압력판(Diaphrame 일명 멤브란판)(6)과 압력판(6)하단부분(3)에는 전극판(8)을 부착하여 구성한 것이다.

각 여과실(7)에 주입되는 오니입자는 부(負 : -)로 대전하게 되며, 상판부분(9)의 전극판(8)을 정(正 : +), 하판부분(3)의 전극판(8') 부(負 : -)로 하여(오니 입자의 대전이 정(正 : +)일 경우는 극성은 역으로 된다) 오니의 농도가 적을 경우 양극으로 향하여 오니입자가 이동을 하는 전기 영동 현상이 일어나게 되나 1차적으로 고압에 의하여 압력탈수(5-6kg/㎠)를 하여 오니의 농도가 높아져 오니입자의 이동이 없을 경우에 2차적으로 오니입자층 중의 물이 음극판을 향하여 이동하는 현상이 일어난다.

이 이동은 오니입자와 물이 계면에 형성하는 전기 이중층에 발생되는 제 타전위에 기인하고 있다.

제 1 도의 전체적인 처리 계통도를 설명하면 오니저류조(12)에서 유입된 오니는 오니약품 혼합교반조(13)에서 교반되어 오니 이송펌프(14)를 이용하여 오니공급조(15)에 투입이 된다.

에어콤프레샤(16)에 의하여 일정 압력으로 가압시켜 압력 조절장치(17)에서 5-6kg/㎠으로 오니공급조(15)에 유입되어 오니를 여과실 주입구(18)을 통하여 여과실(7)로 공급되어진다. 유압펌프(19)의 실린더(20)가 여과판(1)을 자동으로 압축하게 된다.

제 6 도는 틀을 열고 닫는 상태를 도시한 것으로 여과판(1) 하부의 후레임(21)에 유압 실린더(20)가 부착되어 이 실린더(20)가 상승함에 따라 각 실 여과실(7)마다 닫히게 된다. 이 승강은 유압식에 의하여 행하여지며 각 여과판(1) 오픈장치는 하단의 유압 해제와 동시에 각 여과판(1)에 부착되어 있는 X형 연결장치(22)가 수평 일자형이 X자로 벌어지면서 각 여과판(1)과 여과판 사이가 자동적으로 열리게 된다. 여과판(1)에 부착된 X형 연결장치(22)는 4개의 보강기둥(23)내에 삽설된 ㄷ찬넬(24)에 베어링(25)이 삽입 연결되어 여과판(1)의 이탈을 방지, 보강하고 여과판(1)의 이송을 원활하게 한다.

여과실(7)에 투입된 오니는 1차적으로 2-3분 정도 예비탈수를 시켜 오니의 농도를 높인다. 그리고 2차적으로 통전을 시키면서 상판부분(9)내에 설치된 압력판(6)내에 고압수 저류조(26)의 물을 고압펌프(브란자 펌프)(27)를 이용하여 5-16kg/㎠ 정도의 수압으로 압력판(6)내에 유입시켜 압력판(6)을 부풀게 하여 여과실(7)내의 오니를 압착하게 되고 압력판(6)에 부착된 +전극판(8)과 하판부분(3)에 설치된 -전극판(8') 사이에서 전기적작용에의하여(이때 +전극판과 -전극판의 거리는 3.5-4.0cm) 오니입자와 물의 계면에서 물을 이동시키는 전기침투탈수가 이루어지면서 고형물은 계속 탈수된다. 여과실(7)내에 오니입자층 중의 물이 하판부분(3)의 음극판(-)을 관통하여 여액배출구(5)로 여액은 이동배출되고, 여액받이를 통하여 여액침전조(29)에 저류하게 된다.

하판부분(3)의 여과판(1)위에 저함수의 케이크(30)가 생성되고 여액침전조(29)의 상등수는 전해 산화조(본원선출원 제92-7349호 참조)(28)에 유입시켜 처리하고 침전부분을 오니약품 혼합 교반조(13)로 환류시킨다.

케이크(30) 배출은 유압펌프(19)가 가동되어 실린더(20)의 작동으로 압축된 여과판(1)이 자동으로 일정 위치까지 열리면 유압펌프(19)가 정지된다. 그리고 여과판(1)이 여과판 열림장치에 의해 일시에 열리게 되며, 여과판(1)에 부착된 가이드로울러(31)가 있고 순환피대(Enaless belt)의 여과포(2)가 각실간을 이동할 때 케이크(30)는 일측에 위치한 슈트(32)로 떨어지게 된다. 슈트(32)에 떨어진 케이크(30)는 스크류 파쇄기(33)에서 파쇄되어 콘베이어(34)에 실려 장외로 배출된다. 여과포(2)는 케이크(30)로 인해 오염되어 있는 것을 여과포 세정장치(35)에서 고압수의 살포노즐(36)로 깨끗이 세척이 되어 다음 공정으로 들어간다. 그리고 전극판의 연결은 상판부분(9)내에 설치된 압력판(6)에 (+)전극판(8)을 부착시키고 하판부분(3)에 설치된 (-)전극판(8')을 연결할 수 있는 단자를 달아 외부의 전원과 연결이 쉽도록 한 것이다.

나사홈의 훼손에 대비해 양쪽에 접속부를 만들고 전극판과 단자의 연결은 둥근고리와 나사를 이용하여 불용성과 내식성이 요구되는 합금판을 양극판(+)과 음극판(-)에 사용하며, 전극판의 연결방법은 병령식으로 한다.

위와 같은 본 고안의 작동운전을 크게 나누어 보면 다음과 같다.

1) 오니주입

각각의 여과실(7) 안으로 에어콤프레샤(16) 또는 오니공급 펌프에 의해서 고무호스를 통해 오니를 주입하게 된다.

2) 탈 수

탈수장치에 주입된 오니는 1차적으로 2-3分간 예비탈수를 시켜 오니의 농도를 높힌다(원 오니가 5-6kg/㎠의 에어압력에 의해 공급되면서 1차 탈수가 이루어짐) 그리고 2차적으로 고압유체(물)을 유입하여 압력판(6)을 부풀게 하여 여과실(7)내의 오니를 압착과 동시에 통전시켜 전기적 작용에 의하여 오니입자와 물의 계면에서 물을 이동시키는 전기침투탈수가 이루어져 저함수의 케이크를 얻을 수 있다.

3) 케이크의 배출

모든 공정이 끝난 후 여과판(1)이 상, 하로 이동하여 열리게 된다. 여과포(2)가 가이드로울러(31)에 의해서 이동함과 동시에 케이크(30)는 일측에 설치되어 있는 슈트(32)로 떨어져 배출된다.

4) 여과포 세척

여과포(2)는 가이드로울러(31)에 의해서 이동중에 내, 외면을 고압수의 살수로 세척되어 한 공정이 끝난 후 여과포(2)가 반대로 바뀌어 놓이게 되어 여과포의 눈막힘을 방지시켜주어 탈수효율성과 수명연장의 효과도 있다.

위와 같은 본 고안의 전기침투탈수장치는 오니를 저함수율까지 탈수하여 매립을 하거나 소각을 하는데 중간 처리시설로서 최적의 장치이다. 또 타기종으로 기탈수된 케이크를 재탈수하여 저함수까지 탈수할 수도 있다.

(1) 기계탈수의 한계를 초월하여 저함수율까지 탈수할 수 있다.

(2) 저함수율까지 탈수된 케이크를 처분, 재자원화하는데 용이하다.

(3) 오니의 질, 성상이 특이한 것이라도 확실한 탈수가 된다.

(4) 케이크 함수율과 처리속도를 제어할 수 있고, 탈수가 용이하다.

(5) 탈수시간이 짧아서 처리속도가 빨라 설비를 소형화할 수 있다.

(6) 기존 탈수 비용보다 처리단가가 저렴하다.

(7) 전력에 의하여 오니가 가온살균이 된다.

(8) BOD, COD가 전기분해 작용으로 오니중의 오염 물질이 산화, 환원, 분해, 가스발생등이 일어난다. 전극반응에 의하여 생성된 산소 및 수소기포는 탈리액 배출구를 통하여 배출된다.

(9) 적은 소비 전력으로서 탈수할 수 있다.

둘째, 케이크만을 재탈수하는 중간처리시설인 케이크 재탈수 장치를 제 2 도와 관련하여 서술하면 다음과 같다.

폐기물 처리문제는 대기오염, 수질오염과 더불어 심각한 사회문제가 대두되고 있는 실정에서 각 하수처리장, 분뇨처리장, 농공단지 오, 폐수처리장, 공단폐수처리장 및 각종 산업폐수 오니를 기계탈수하고 난 후에 배출되는 케이크는 함수율이 70-85%로서 매립이나 소각, 자원화하는데 무리가 아닐 수 없다.

최종적으로 매립처분을 하거나 소각처리를 하더라도 케이크의 함수율을 저함수율까지 극소화하는 것이 바람직하나 각종 처리장에서 오니를 기계탈수장치로 탈수하는 것이 현재의 상황이다.

기계탈수의 한계가 70-85% 이하의 저함수율까지 탈수가 불가능한 것인 반면 전기침투 탈수기는 기계탈수의 한계를 초월하여 40-60%의 저함수율까지 탈수가 가능하여 케이크의 처분, 재자원화 하는데 유리하며 각종 처리장에서 배출되는 케이크만을 재탈수하는 중간처리시설로서는 아주 경제성이 높으며 또한 오니를 탈수하는 기존 탈수 시설과 연속 압착 전기 탈수장치를 결합하여 시스템으로 사용할 수 있다.

제 2 도의 연속 압착 전기 침투 탈수장치를 각종 처리장에서 기탈수 배출되는 케이크를 재탈수하는 장치로서 기존 탈수시설에 부착하여 사용할 수 있다.

케이크(30)는 대구경의 회전드럼(37)과 여과벨트(38) 사이(거리는 3.5-4.0cm)에 투입되어 무한궤도 구동장치(39)에 의하여 이동되며 회전드럼(37)의 양 끝에는 케이크(30)의 이탈을 막기 위해서 후렌지(40)가 부착되어 있으며 케이크(30)가 이동할 때 회전드럼(37) 하부에 설치되어 있는 지지로울러(41)는 공압실린더(42)에 의해서 압력이 가해져 압착되고 회전드럼(37)이 (+)전극판이 되고, 무한궤도(43)가 (-)전극판이 되므로 전류에 의하여 전기침투 탈수가 된다. (케이크 배출시 대구경 회전드럼(37)과 여과포(44) 사이의 거리는 1.5-2.0cm)공압실린더(42)는 에어콤프레샤(45)에 의하여 가압되어 지지로울러(41)를 들어올려서 압착을 한다. 압착전기 침투 탈수된 케이크(30)는 무한궤도(43) 위의 여과포(44)의 이동에 의해 케이크(30)는 벨트콘베이어(46)위에 떨어져 케이크 호퍼(47)에 모아져서 장외로 배출된다.

여액은 무한궤도(43) 표면의 여과포(44)를 통하여 하단부에 있는 여액침전조(48)에 모여지고 여액침전조(48)에 유입된 여액의 상등수는 전해산화조(28)에서 처리가 되고 침전물은 오니약품혼합 교반조(13)로 환류된다.

무한궤도(43)와 같이 이동되는 여과포(44)는 하단의 여과포 세정장치에서(49) 고압수의 살포노즐(50)에 의해 세척된다.

도면중 미설명 부호는 55는 여과포 텐션 조정 장치, 56는 DC 변환장치, 57는 여과포 구동장치, 58은 구동휠, 59은 종동휠, 60은 피동휠, 61은 베어링, 62는 믹싱 탱크, 63은 스크레퍼, 64는 상판 후레임, 65는 엔드레스 벨트, 66은 탄소섬유 또는 활성탄섬유의 벨트, 67은 세정장치, 68은 구동장치이다.

위와 같은 연속압착전기침투 탈수장치의 효과를 나열하면 다음과 같다.

1) 중간처리시설로서 저함수율까지 탈수가 가능하므로서, 매립하거나, 소각을 할 경우에 감량화가 되어 경제성이 크다.

2) 케이크의 운반, 처분, 재자원화를 하는데 유리하다.

3) 난탈수성 오니도 확실하게 저함수율까지 탈수가 된다.

4) 탈수시간이 짧고, 탈수속도가 빠르다.

5) 오니 탈수처리시설과 조합하여 사용이 가능하고, 또한 상수, 하수, 각종 처리장의 탈수케이크를 저함수율까지 재탈수하는데 유리하다.

6) 살균이 되어 퇴비화하는데 효과가 있다.

Claims

전기침투 오니 탈수시설의 여과판 구성은, 여과판(1)의 상판부분(9)에 설치된 압력판(Diaphrame)(6)내에 고압수(5-16kg/㎠)를 유입시켜 압력판(6)을 부풀게 하여 여과실(7)내의 오니를 압착하게 되고, 압력판(6)에 부착된 (+)전극판(8)과 하판부분(3)에 설치된 (-)전극판(8') 사이에서 전기화학 작용에 의하여(이때 (+)전극판과 (-)전극판의 거리는 3.4-4.0cm) 오니입자와 물의 계면에서 물을 이동시키는 전기 침투 탈수가 되어 저함수율의 케이크를 얻을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 분뇨, 축산폐수, 하수, 상수 각종 산업폐수의 오니를 전기 침투 탈수하는 시설.(독립항)
제 1 항에 있어서, 상수, 하수, 분뇨, 농공단지, 공단, 각종 산업폐수의 탈수 케이크(cake)를 저함수율까지 재탈수하는 장치로서 케이크는 회전드럼(37)과 여과벨트(38) 사이에 투입되어 무한궤도 구동장치(39)에 의하여 이동되고 케이크(30)가 이동할 때 지지로울러(41)는 공압실린더(42)에 의해서 압력이 가해져 압착되고 회전드럼(37)은 (+)전극판이 되며 무한궤도(43)가 (-)전극판이 된 전류에 의하여 전기 침투 탈수가 되는데 이때의 전극판 거리는 투입구(51)와 회전드럼(37)의 중심선까지 3.5-4.0cm이며 압착부분은 1.5-2.0cm가 된다. 기탈수하고 배출되는 케이크의 함수율이 70-85%가 되는 것을 재탈수하여 40-60%까지 감량화시켜 처분, 재자원화하는 것을 특징으로 하는 케이크 재탈수장치.(종속항)
제 2 항에 있어서, 대구경의 회전드럼(37')에 고무판(52)을 라이닝하고 그 위에 탄소섬유(53) 또는 활성탄 섬유가 (+)전극으로 유설되며 상기의 (+)전극 위에 여과포(54)가 봉착되도록 형성하며, 하단의 지지로울러(41')위에 별도의 탄소섬유(53') 또는 활성탄섬유가 유착되어 (-)전극으로 하고 하단 지지로울러(41')의 (-)전극부분은 개별적 회동하여 탈수하도록 구성한 것을 특징으로 하는 케이크 재탈수장치.(종속항의 종속항)