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KR100368682B1 - 탈수 건조시스템 - Google Patents

탈수 건조시스템 Download PDF

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KR100368682B1
KR100368682B1 KR10-2000-0043331A KR20000043331A KR100368682B1 KR 100368682 B1 KR100368682 B1 KR 100368682B1 KR 20000043331 A KR20000043331 A KR 20000043331A KR 100368682 B1 KR100368682 B1 KR 100368682B1
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김형태
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주식회사 에코셋
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Abstract

본 발명은 하수와 폐수의 슬러지를 감량할 때 사용하는 탈수기와 탈수된 슬러지를 최종 건조처리하는 건조기의 기능을 함께 처리하는 장치로서 기존의 탈수기와 건조기가 별도로 구성된 구조를 하나의 기기로 패키지화하고, 저온진공방식으로 하여 건조시 발생하는 악취와 가스를 수분에 응축하여 발생을 억제시키는 탈수 건조시스템에 관한 것으로, 이는 하수 및 폐수 정수설비의 슬러지를 탈수 및 건조하는 탈수,건조설비에 있어서, 슬러지 공급펌프와 응집제 공급장치, 압력감지장치, 자동밸브 등으로 이루어진 슬러지 공급설비와, 프레이트 및 다이아프렘식 여과포와 프레이트 가압고정장치, 메니폴드관, 프레임 등으로 이루어진 탈수 건조기와, 보일러 및 스팀의 응축수회수장치, 스팀트랩으로 이루어진 보일러설비와, 진공펌프로 구성된 진공설비와, 증기의 1차응축탱크, 2차응축기(열교환기), 쿨링타워, 트랩으로 구성된 응축설비와, 각 설비를 연계 운전하도록 구성된 자동밸브와 제어반으로 탈수 건조시스템을 구성함으로서 이룰 수 있는 발명이다.

Description

탈수 건조시스템{Dehydration and drying system}
본 발명은 하수처리장, 폐수처리장, 정수장에서 하수와 폐수의 슬러지를 감량 및 재활용하기 위하여 탈수와 건조 할 때 사용하는 탈수 건조시스템에 관한 것으로,
특히 탈수기의 탈수효율을 높이기 위한 슬러지 공급시스템과 슬러지내의 저온건조방식을 도입하여 악취발생을 최소화하고 열효율을 최대화할 수 있도록 하는 탈수 건조시스템에 관한 것이다.
일반적으로 하수처리장과 폐수처리장 및 정수장에서는 하수와 폐수의 슬러지를 감량 및 재활용하기 위하여 수집된 슬러지를 탈수와 건조를 하고 있으며, 이러한 탈수와 건조는 필터프레스에 의한 탈수공정과 별도 설비인 고열 건조기에 의한 건조공정으로 작업이 원활화되어 이루어지고 있다.
이와 같이 종래의 슬러지 탈수 및 건조공정은 탈수기와 건조기를 별도로 구성하여 사용함으로서 탈수기와 건조기의 연계 설비가 필요하고, 넓은 기기 설치부지와 비싼 투자비용, 많은 유지관리자 등이 필요하여 운전에 따른 고비용이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 탈수기는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 걸름망(102)이 구비된 다수의 필터프레이트(101)를 프레스(104)로 가압 고정시킨 상태에서 필터프레이트(101) 사이의 공간 즉, 여실(105)에 슬러지를 주입하여 가압 탈수를 하며 탈수된 물은 여액배출관(103)을 통해 배출시키고 수분이 제거된 슬러지는 필터프레이트(101) 사이의 여실(105)에서 탈리하여 별도의 건조기로 이송시켜서 다시 고열 건조시킬 수 있도록 하고 있다.
그러나 상기와 같은 탈수기(100)는 슬러지를 주입하는 압력의 한계로 인하여 슬러지에서 제거되는 수분이 50%를 넘지 못할 뿐만 아니라, 수분을 상당량 포함하고 있는 슬러지가 공기중에 노출되므로 악취가 발생하고, 2차 오염수가 발생되며, 이로 인한 환경오염 문제와 민원발생 등의 문제점이 있었다.
또한, 상기 종래의 탈수기(100)에서 탈리된 슬러지는 50% 이상의 수분이 여전히 남아있는 상태이므로 고열 건조기로 이동시켜 슬러지에 포함된 수분을 고열로 건조시켜 슬러지를 감량하거나 재활용해야 하므로 탈수기와 함께 복잡한 배관과 기기 등의 설비를 해야하고, 고열 건조할 때의 악취와 대기오염의 문제가 발생할 뿐만 아니라, 높은 연료비, 고온운전에 따른 위험요소 등의 많은 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 탈수기와 건조기를 하나의 시스템으로 구성하여 패키지화 하고, 2차오염의 발생, 악취발생, 고열에 따른 위험성, 높은연료비와 유지비용 등 기존의 탈수기와 건조기를 운전할 때 발생하는 문제점을 최소화하며, 안전하고 환경친화적으로 운영할 수 있도록 한 탈수 건조시스템을 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 탈수 건조시스템 구성도
도 2는 본 발명의 탈수 건조기의 부분단면도
도 3은 본 발명에 의한 탈수 건조기의 요부 확대 단면도
도 4는 본 발명의 탈수 건조시스템의 공정개념도
도 5는 종래의 탈수장치를 보인 부분단면도
도 6은 종래의 탈수장치를 일부 확대한 단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
A : 탈수건조기 B : 보일러설비
C : 진공설비 D : 응축설비
E : 슬러지공급설비
2 : 응집제 3 : 응집보조제
4 : 슬러지 저류조 5 : 보일러
6 : 응축수 회수장치 7 : 스팀트랩
8 : 라인믹서 9 : 프레이트
10 : 다이아프렘식 여과포 11 : 압력감지장치
12 : 슬러지공급배관 자동밸브 13 : 여실(챔버)
14 : 탈수슬러지 15 : 슬러지공급배관
16 : 공기공급배관 자동밸브 17 : 상부 메니폴드관
18 : 하부 메니폴드관 19 : 코어부
20 : 탈수여액배출배관 21 : 탈수여액 배출배관 자동밸브
22 : 증기배출배관 자동밸브 23 : 1차 응축탱크
24 : 2차 응축기(열교환기) 25 : 쿨링타워
26 :진공펌프 27 : 슬러지공급펌프
28 : 응축수 자동트랩 29 : 프레이트 가압고정장치31 : 응집제 공급펌프 32 : 응집보조제 공급펌프
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 탈수 건조설비는 응집제(2)와 응집보조제(3) 및 슬러지 저류조(4) 내의 슬러지를 라인믹서(8)에서 적절히 혼합하여 압력감지장치(11)와 자동밸브(12)를 통해 공급하는 슬러지 공급설비(E)와,
상기 슬러지 공급설비(E)에서 공급된 슬러지를 가압 탈수 및 건조공정을 수행하는 탈수 건조기(A)와,
상기 탈수 건조기(A)에 열원을 제공하여주는 보일러(5) 및 스팀의 응축수 회수장치(6)로 구성된 보일러설비(B)와,
상기 탈수 건조기(A)와 상기 보일러설비(B)에 의한 건조시 상기 탈수 건조기(A) 내부에 진공을 발생시켜 수분의 기화온도를 낮춰주는 진공설비(C)와,
상기 탈수 슬러지의 잔여 수분의 기화로 발생된 증기를 응축시켜 제거하는 응축설비(D)와,
이러한 운전을 가능하도록 구성하는 자동 밸브 및 제어반 등으로 구성한다.이와 같이 구성된 본 발명은 슬러지 공급설비(E)와 탈수 건조기(A), 보일러설비(B), 진공설비(C), 응축설비(D)로 탈수 건조시스템을 구성하면서 상기 각 구성수단들은 자동밸브와 제어반으로 연계 운전하는 것이다.상기와 같이 연계 운전되는 탈수 건조시스템은 상,하수 및 폐수 정수설비에서 발생된 슬러지를 슬러지 저류조(4)에 담아놓고, 슬러지 저류조(4)의 슬러지를 슬러지 공급펌프(27)로 펌핑하여 라인믹서(8)에 공급함과 동시에 응집제 및 응집보조제 공급장치(2)(3)에서 상기 라인믹서(8)로 응집제 및 응집보조제를 공급펌프(31)(32)로 공급하여 슬러지와 혼합시킨 후, 응집제 및 응집보조제와 혼합된 슬러지를 압력감지장치(11)와 자동밸브(12)가 구비된 배관을 따라 탈수 건조기(A)로 이송 공급한다.상기와 같이 슬러지 공급설비(E)에서 공급된 슬러지는 다이아프렘식 격막과 걸름망으로 이루어진 여과포(10)로 씌워서 된 프레이트(9) 사이의 여실(13)로 공급하여 프레이트 가압장치(29)로 가압 탈수한 다음에 상기 프레이트(9)의 상측과 하측에 구비된 메니폴드관(17)(18)을 통해 스팀 또는 열수를 순환시켜 여실(13)에 쌓여있는 슬러지를 가온하여 증발 건조시키는 것이다.이때 상기 탈수 건조기(A)에 공급 순환되는 스팀 또는 열수는 보일러설비(B)의 보일러(5)에서 발생된 스팀 또는 열수를 탈수 건조기(A)의 일측 메니폴드관(17)으로 공급하여 탈수 건조기(A)의 프레이트(9) 내부로 통과시킨 후 타측의 메니폴드관(18)과 스팀트랩(7) 및 응축수회수장치(6)를 통해 보일러(5)로 회수 순환시킨다.또한 상기 탈수 건조기(A)에서 탈수가 진행되면서 발생된 탈수여액은 응축설비(D)의 탈수여액 배출배관 자동밸브(21)를 통해 시스템 외부로 배출되며, 상기 응축설비(D)의 탈수여액 배출배관 자동밸브(21)가 닫히고 증기배출배관 자동밸브(22)가 열리면 진공설비(C)의 진공펌프(26)가 작동하여 스팀으로 가온이된 슬러지의 잔여수분을 1차응축탱크(23)와 2차응축기(24)를 통해 흡입하면서 프레이트(9) 사이의 여실(13)에 진공이 걸리도록 함으로서 진공이 걸린 여실(13)에서는 저온에서 슬러지의 수분 증발이 이루어져 탈수 효율을 극대화할 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명의 탈수 건조시스템은 제어반에 내장된 프로그램순차제어장치(PLC)에 의하여 연속 자동 순차운전되며, 그 첫 번째 단계(순차)는 슬러지 공급장치(E)에서 탈수 건조기(A)로 슬러지를 공급하는 것이다.상기 슬러지 공급장치(E)는 상수, 폐수,하수 처리과정에서 발생하는 슬러지와 응집제(2) 및 응집보조제(3)를 각각의 공급펌프(27)(31)(32)로서 라인믹서(8) 또는 유사 혼합설비를 통하여 적절히 혼합시켜서 탈수 건조기(A)로 압송하는 설비이며, 이때 탈수 건조기(A)는 복수개의 프레이트(9)가 각각의 프레이트(9)를 둘러씌운 다이아프렘식 여과포(10)와 함께 프레이트 가압고정장치(29)에 의해서 고정되어 있고, 슬러지는 슬러지 공급배관(15)을 통하여 프레이트(9)와 프레이트(9) 사이의 여실(13)로 보내어지고, 그 슬러지의 여액은 프레이트(9)를 둘러싸고 있는 여과포(10)를 통과하여 탈수여액 배출배관(20)과 여액 배출을 위하여 열려있는 탈수여액배출배관 자동밸브(21)를 통해 시스템 밖으로 배출되며, 다이아프렘식 여과포(10)를 통과하지 못하는 고형물은 여실(13)에 쌓이게 되고 슬러지 공급배관(15)에는 압력이 상승하게 된다.이때 상기 다이아프렘식 여과포(10)는 프레이트(9)의 외측면 전체를 둘러싸는 다이아프렘식 격막과 그 다이아프렘식 격막의 외측으로 둘러씌워진 걸름망으로 이루어진 것을 말하며, 이러한 다이아프렘식 여과포(10)는 프레이트(9)를 통하여 공급되는 고압공기에 의해 팽창하면서 슬러지를 가압하고 슬러지의 수분을 배출시키는 역할과 여실(13)에 쌓여지는 고형물이 여실(13)에서 빠져나가지 못하도록 하는 역할을 하는 것이다.상기 슬러지 공급배관(15)에서 상승하는 압력이 프로그램에서 설정한 일정 압력에 도달되면 압력감지장치(11)에서 슬러지공급배관 자동밸브(12)와 슬러지 공급설비(E)의 각 공급펌프(27)(31)(32)에 신호를 전달하므로서 슬러지의 공급이 멈추게 된다.
이때 탈수 건조기(A)의 내부 여실(13)에는 약 70% 함수율의 탈수 슬러지(14)가 존재하게 된다.
상기와 같이 여실(13)에 탈수 슬러지(14)가 공급 완료된 후 실행되는 시스템의 두 번째 단계(순차)는 공기투입밸브(16)가 열리면서 고압의 공기가 하부 메니폴드관(18)을 통해 프레이트(9)의 코아부(19)로 공급되어 다이아프렘식 여과포(10)로 전달되므로서 다이아프렘식 격막과 걸름망으로 이루어진 다이아프렘식 여과포(10)가 팽창하면서 여실(13)의 부피가 축소되고 따라서 탈수 슬러지(14)의 부피가 줄어들게 되어 탈수 건조기(A) 내의 잔류수분을 좀더 제거하는 것이다.
상기 잔류수분을 좀더 제거하기 위한 일정시간이 경과되어 잔류수분이 추가로 제거된 후에는 공기투입밸브(16)와 탈수여액 배출배관 자동밸브(21)가 차단되고 세 번째 단계인 진공 건조공정이 시작된다.
건조공정은 보일러(5)에서 발생된 저온스팀 또는 열수가 탈수 건조기(A)의 상부 메니폴드관(17)을 거쳐 복수개의 프레이트(9)의 코아부(19)를 통해 다이아프렘식 격막과 걸름망으로 이루어진 다이아프렘식 여과포(10)로 공급되어 균일한 두께의 다이아프렘식 여과포(10)에서의 열전달에 의하여 여실(13)에 있는 탈수 슬러지(14)에 가온이 시작된다.
이렇게 열전달된 저온스팀 또는 열수는 응축되어 하부 메니폴드관(18)을 통하여 스팀의 응축수 회수장치(6)에 의해서 회수되어 보일러(5)에서 재활용되도록 구성된다.
한편, 건조공정 시작과 동시에 진공설비(C)가 작동되고 증기배출배관 자동밸브(22)가 열리면서 탈수 슬러지로 꽉 채워진 여실(13)에 진공(약 710~725mmHg)이 걸리게 된다.
이러한 진공상태에서는 수분이 낮은온도(약 40℃)에서 기화가 되므로 적은 열량으로 슬러지에 포함된 수분을 제거할 수 있으며, 낮은 온도에서의 폐쇄회로 건조이므로 악취발생이 거의 없다.
따라서 건조시간이 단축되고 연료비도 절감되며, 제어반에서 진공 건조시간의 조절만으로 슬러지의 함수율을 자유롭게 조절할 수 있다.
상기와 같이 진공설비(C)의 가동으로 슬러지에서 저온 기화된 증기의 대부분은 1차 응축탱크(23)에서 응축수로서 제거되며, 제거되지 못한 증기는 2차 응축기인 열교환기(24)에서 쿨링타워(25)로부터 공급된 냉각수와의 열교환에 의해서 냉각되어 진공펌프(26)에 흡입된 후 기수분리기에서 기체와 물로 분리되어 시스템 밖으로 배출된다.이때 냉각수는 쿨링타워(25) 대신에 외부의 냉각수를 사용할 수도 있다.
진공건조가 완료된 후에는 네 번째 단계인 건조 슬러지(케이크)를 탈수 건조기(A)에서 탈리시키는 공정이 시작된다.탈리공정은 프레이트 가압고정장치(29)의 고정압력을 풀고 복수개의 프레이트(9)를 일정간격으로 벌리므로서 여실(13)에 있던 건조 슬러지(케이크)가 중력에 의해서 탈수 건조기(A)의 하단으로 떨어지는 것으로 모든 공정이 완료되는 것이다.
이때 떨어진 케이크는 통상 케이크 호퍼에서 직접 받아 저장하거나 콘베아와 같은 이송장치를 통하여 케이크 호퍼로 저장한 후 시스템 밖으로 처분하게 된다.
이러한 일련의 공정은 자동 제어반의 순차제어에 의해서 각 설비와 자동밸브가 연동되므로서 이루어지며, 탈수에서 건조까지의 각 공정은 폐쇄회로로 구성되어 악취나 가스, 분진, 폐수등의 발생이 없고 유지관리가 쉽도록 구성된다.
또한 본 발명은 기존의 필터프레스의 프레이트(9)만을 교체하고 보일러설비(B)와 진공설비(C) 등의 보완만으로 탈수 건조시스템으로 전환하여 시스템을 사용할 수 있으므로 호환성이 우수하다.
본 발명은 상술한 예로서만 국한되는 것은 아니며, 슬러지에 응집보조제 투입여부, 탈수슬러지의 종류, 진공시스템의 변경, 냉각수장치의 변경등 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.
상기에서와 같이 본 발명은 슬러지공급설비와 탈수 건조기, 보일러설비, 진공설비, 응축설비,자동밸브와 제어반 등으로 구성함으로서 탈수와 건조를 하나의 패키지설비로 구성하여 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 각 처리공정을 폐쇄회로내에서 수행함으로서 오염원배출을 억제하여 환경오염을 최소화하고, 저온진공방식으로 운영유지비를 낮추게 하여 경제적인 운전을 할 수 있는 효과가 제공되는 것이다.

Claims (2)

  1. 하수 및 폐수 정수설비의 슬러지를 탈수 및 건조하는 탈수,건조설비에 있어서,
    상기 하수 및 폐수 정수설비에서 발생된 슬러지가 담긴 슬러지 저류조(4)로부터 슬러지 공급펌프(27)로 펌핑하여 라인믹서(8)에 슬러지를 공급함과 동시에 응집제 및 응집보조제 공급장치(2)(3)에서 상기 라인믹서(8)로 응집제와 응집보조제를 공급 혼합하고, 응집제 및 응집보조제와 혼합된 슬러지를 압력감지장치(11)와 자동밸브(12)가 구비된 배관을 따라 이송 공급하는 슬러지 공급설비(E)와,
    상기 슬러지 공급설비(E)에서 공급되는 슬러지를 여과포(10)가 씌워진 프레이트(9) 사이의 여실(13)로 공급하여 프레이트 가압장치(29)로 가압한 다음에 상기 프레이트(9)의 상측과 하측에 구비된 메니폴드관(17)(18)을 통해 스팀 또는 열수를 순환시켜 슬러지를 탈수 및 건조시키는 탈수 건조기(A)와,
    상기 탈수 건조기(A)의 일측 메니폴드관(17)으로 보일러(5)에서 발생된 스팀 또는 열수를 공급하여 탈수 건조기(A)의 프레이트(9) 내부로 통과시킨 후 타측의 메니폴드관(18)과 스팀트랩(7) 및 응축수회수장치(6)를 통해 보일러(5)로 회수 순환시키는 보일러설비(B)와,
    상기 탈수 건조기(A)에 연결된 증기배출배관 자동밸브(22)가 열리면 진공펌프(26)로 1차응축탱크(23)와 2차응축기(24)를 통해 스팀으로 가온이된 슬러지의 잔여수분을 흡입하면서 프레이트(9) 사이의 여실(13)에 진공이 걸리도록 구성된 진공설비(C)와,
    상기 진공설비(C)의 진공펌프(26)에 의해 2차응축기(24)를 통과하는 증기를 쿨링타워(25)로부터 공급된 냉각수로 2차응축기(24)에서 열교환하고, 상기 탈수 건조기(A)에서의 탈수여액을 탈수여액 배출배관 자동밸브(21)를 통해 직접 배출하며, 1차응축탱크(23) 내의 잔류 수분 및 2차응축기(24) 내의 잔류 수분을 응축수 자동트랩(28)을 통해 배출하는 응축설비(D)와,
    상기 슬러지 공급설비(E)와 탈수 건조기(A), 보일러설비(B), 진공설비(C), 응축설비(D)를 자동밸브와 제어반으로 연계 운전하도록 구성됨을 특징으로 한 탈수 건조시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 탈수 건조기(A)는 상기 프레이트 가압장치(29)로 여실(13) 내의 탈수 슬러지(14)를 가압한 상태에서 하부 메니폴드관(18)과 프레이트(9)의 코아부(19)를 통해 고압의 공기를 공급하고, 그 공급되는 고압공기에 의해 다이아프렘식 여과포(10)가 팽창하면서 여실(13)의 부피를 축소시켜 여실(13) 내의 탈수 슬러지(14)에서 잔류수분을 좀더 제거한 상태에서 진공 건조를 할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한 탈수 건조시스템.
KR10-2000-0043331A 2000-07-27 2000-07-27 탈수 건조시스템 KR100368682B1 (ko)

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