KR101368959B1 - 건조기능을 가지는 전기 침투 탈수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 건조기능을 가지는 전기 침투 탈수장치는 프레임과, 상기 프레임에 회전가능하게 설치되어 슬러지에 전기를 침투시켜 탈수하기 위한 것으로 전류의 중계 또는 유도하는 전극드럼과, 상기 프레임에 설치되어 전극드럼의 외주면에 일측이 가압 접촉되는 무한궤도상의 캐터필러와, 상기 프레임에 소정의 간격으로 설치되는 가이드 롤러들에 의해 가이드되며,상기 전극드럼과 캐터필러 사이를 경유하며 슬러지를 운반하기 위한 무한궤도상의 절연 벨트를 구비하며, 상기 캐터필러와 절극드럼에 의해 탈수된 슬러지에 외기를 공급하여 송풍하는 송풍기를 포함하는 건조유닛을 구비한다.

Description

건조기능을 가지는 전기 침투 탈수장치{electroosmotic dehydrator}

본 발명은 전기 침투 탈수 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 외기를 이용하여 슬러지를 건조할 수 있으며, 여과포를 세척할 수 있는 건조기능을 가지는 전기 침투 탈수장치에 관한 것이다.

통상적으로 폐수 및 하수처리장에서 발생하는 슬러지(오니)들은 물의 정화를 위해 고분자응집제를 사용하게 되는데, 상기 고분자 응집제에 의해 응집된 상태의 슬러지는 탈수가 쉽지 않다. 슬러지는 탈수율에 따라 슬러지의 폐기비용 및 재활용 범위 등에 있어서 큰 차이를 발생하게 되고, 또한 슬러지가 갖는 함수율을 현저하게 줄일 수 있다면 폐기비용이 절감될 뿐만 아니라, 오히려 슬러지의 고형성분들을 연료로 재활용할 수 있게 되는 등 매우 경제적인 부가가치를 갖게 되는 것이다.

그러나 종래의 일반적인 단순 압착식 탈수장치로는 폐수 슬러지의 탈수에 한계가 있으므로 최근에는 슬러지의 탈수에 탈수효율이 좋은 전기침투식 탈수장치가 활용되고 있다.

상기 전기침투식 탈수장치는 슬러지와 결합된 물을 이온 이동성으로 제거하기 위한 것으로, 양극전극을 겸한 회전 드럼과, 상기 회전드럼의 외주면을 감싸도록 형성된 통수성(通水性)의 압착(프레스)벨트와, 상기 회전드럼과 압착벨트의 탈수영역 표면에 중첩되도록 형성된 여과벨트로 이루어진다.

일본 특개 소 56-60604호 및 국내 특허출원 1993-0010856호에는 전기 침투식 슬러지 탈수장치가 게시되어 있다.

게시된 전기 침투식 슬러지 탈수장치는 드럼과 압착벨트 사이에 일정한 전압을 인가하여 전기장을 형성함으로써 전기장 속에서 대전된 물이 전기 영동과 모세관 현상에 의해 슬러지 입자가 띠고 있는 전하와 반대 전극 측으로 이동하여 수분이 분리되어 짐으로써 슬러지로부터 탈수가 이루어지는 것이다.

한편, 대한민국 특허출원 제2003-39471호에는 전압강하가 발생하지 않도록 삼상교류를 각 상(R, S, T)별로 정류하여 직류 전압펄스로 변환한 다음 위상차에 의한 순차적인 전압을 전극에 인가함으로써 탈수되는 과정동안 전압의 손실이 발생하지 않도록 하고, 또 항상 일정한 전압이 유지되도록 하여 탈수성능을 증대시킨 전기침투 탈수식 탈수장치가 게시되어 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정량 공급된 슬러지의 탈수가 완료된 후 이동 시 외기를 공급하여 건조효율을 향상시킬 수 있으며, 드럼과 캐터필러 사이에 개재되어 절연시키는 절연벨트 즉, 여과포를 세척하여 탈수 효율을 향상시킬 수 있는 전기 침투 탈수 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기 침투탈수장치는 프레임과, 상기 프레임에 회전가능하게 설치되어 슬러지에 전기를 침투시켜 탈수하기 위한 것으로 전류의 중계 또는 유도하는 전극드럼과, 상기 프레임에 설치되어 전극드럼의 외주면에 일측이 가압 접촉되는 무한궤도상의 캐터필러와,

상기 프레임에 소정의 간격으로 설치되는 가이드 롤러들에 의해 가이드되며,상기 전극드럼과 캐터필러 사이를 경유하며 슬러지를 운반하기 위한 무한궤도상의 절연 벨트를 구비하며,

상기 캐터필러와 전극드럼에 의해 탈수된 슬러지에 외기를 공급하여 송풍하는 송풍기를 포함하는 건조유닛을 구비한 것을 그 특징을 한다.

본 발명에 있어서, 상기 건조유닛은 절연벨트에 의해 이송되어 낙하하는 슬러지에 외기를 공급하는 송풍기를 구비한다. 상기 건조유닛은 상기 절연벨트로부터 배출되는 슬러지를 다단으로 이송시키기 위해 교호적으로 적층되는 이송컨베이어들과, 상기 컨베이어들의 사이에 설치되는 송풍팬들을 구비한다.

상기 세척유닛은 탈수를 위한 슬러지를 이송시키는 절연벨트를 세척하기 위한 것으로, 절연벨트의 하부에 설치되며 근접되는 호퍼와, 상기 호퍼 또는 호퍼와 대응되는 상부측에 설치되는 공기분사노즐, 물 분사 노즐, 물과공기를 혼합하여 분사하는 노즐중 선택된 하나를 구비한다. 상기 호퍼에는 절연벨트에 부착된 이물질을 분리시키기 위한 에어노즐이 설치될 수 있다. 상기 에어 또는 물분사노즐은 별도의 이송수단에 의해 이송될 수 있다.

그리고 상기 슬러지 정량공급유닛은 상부측의 프레임에 설치되어 절연벨트 측에 슬러지를 정량 공급할 수 있는 것으로, 프레임에 설치되는 서브 프레임과, 상기 서브프레임에 경사지게 설치되는 제 1공급컨베이어와, 상기 서브프레임에 회동가능하게 설치되며 제 1공급컨베이어와 하단부가 근접되고, 상부가 확개 되도록 설치되는 제 2 공급컨베이어가 설치된다.

본 발명에 따른 건조기능을 가지는 전기침투 탈수장치는 탈수를 위한 슬러지를 일정량씩 균일하게 공급하고, 절연벨트를 지속적으로 세척함으로써 슬러지의 탈수효율을 향상시킬 수 있다. 특히 탈수된 슬러지에 내기 또는 외기를 송풍함으로써 증발 건조효과를 극대화 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 침투 탈수장치를 나타내 보인 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 전기 침투 탈수장치의 드럼과 캐터필러를 나타내 보인 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 드럼과 캐터필러를 발췌하여 도시한 사시도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 드럼과 캐터필러의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도.

본 발명에 따른 건조기능을 가지는 전기 침투 탈수장치의 일 실시예를 도 1 내지 도 5에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 건조기능을 가지는 전기 침투 탈수장치(10)는 프레임(11)과, 상기 프레임(11)에 회전가능하게 설치되어 전기를 침투시켜 탈수하기 위한 것으로 전류의 중계 또는 유도하는 전극드럼(20)과, 상기 프레임(11)에 설치되어 전극드럼의 외주면에 일측이 가압 접촉되는 무한궤도상의 캐터필러(30)를 구비한다. 그리고, 상기 프레임(11)에 소정의 간격으로 설치되는 가이드 롤러(41)들에 의해 가이드되며, 상기 전극드럼(20)과 캐터필러(30) 사이를 경유하며 슬러지(200)를 운반하기 위한 무한궤도상의 절연 벨트(50)구비한다. 그리고 상기 캐터필러(30)와 전극드럼(20)에 의해 탈수된 슬러지에 외기를 공급하여 송풍하는 송풍기를 포함하는 건조유닛(60)과, 상기 프레임(11)에 설치되어 상기 절연벨트(50)를 세척하기 위한 세척유닛(70)과, 상기 프레임(11)의 상부측에 설치되어 탈수를 위한 슬러지를 정량 공급하기 위한 슬러지 정량공급유닛(80)을 구비한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 건조기능을 가진 전기 침투 탈수장치를 구성요소별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

전기침투 탈수장치에 있어서, 상기 프레임(11)에 설치되는 전극드럼(20)과 캐터필러(30)는 주된 탈수수단을 이룬다. 상기 전극드럼(20)은 삼상교류 전류의 중계 또는 유도시키기 위한 스프로킷(31, 32,전극롤러로 이루어질 수 있음) 및 복수개의 스프로킷(33-35,지지롤러로 이루어질 수 있슴)들에 의해 지지되는 무한궤도 상의 캐터필러(30)와 접촉된다. 상기 캐터필러(30)는 무한궤도상으로 이루어진 한 쌍의 체인에 의해 쌍의 체인(36)들에 분할 전극 바(37)들이 지지된 구조를 가진다. 그리고 상기 전극롤러(20)와 상기 캐터필러(30)에 전원을 공급하기 위한 전원인가수단(미도시)을 더 구비한다. 이 전원인가수단에 의해 상기 전극드럼(20)과 캐터필러(30)의 각 전극에는 양극과 음극이 각각 인가될 수 있다.

상기 분할 전극 바(37)는 Si 14 중량%, Mg가 0.1 중량% 함유하는 철합금을 사용함이 바람직하다. 상기 분할 전극 바를 Si 14 중량%, Mg가 0.1 중량% 함유하는 철합금을 사용하는 경우 인가전류 밀도가 2.16A/㎡ 임을 알 수 있었다. 이는 스테인레스를 분할 전극재로 사용할 경우 인가전류밀도가 1.09A/㎡ 것에 비하여 상대적으로 높다는 것을 알 수 있었다.

그리고 상기 분할 전극 바(37)는 그 내측면 즉, 롤러의 외주면과 대응되는 내측면 측을 구리, 알루미늄, 구리 또는 알루미늄 합금의 함량을 증가시킴이 바람직하며, 분할 전극바의 내측면에 구리 또는 알루미늄 등의 비자성체로 이루어진 코팅층을 형성하거나 비자성 패드를 설치함이 바람직하다. 상기 전극드럼(20)의 내주면에는 전극드럼(20)을 냉각시키기 위한 냉각수단이 더 구비될 수 있다.

상기 전원인가수단은 상기 전극드럼(20)과 상기 캐터필러(30)에 전원을 공급하기 위한 것으로, 상기 전극드럼에 양극 전압을 인가하고 , 상기 캐터필러(30)에 음극의 전압을 인가하는 직류 전원인가부를 구비하거나 상기 전극드럼과 캐터필러에 삼상 교류전압을 인가하거나 고주파를 인가하기 위한 교류 전압인가부를 구비할 수 있다. 상기 단위전극 또는 캐터필러에 접촉되는 브러쉬를 구비할 수 있다.

상기 절연벨트(50)는 가이드 롤러(41)들에 의해 가이드되며 전극드럼(20)에 걸리어 상기 캐터필러(30)와 전극드럼(20)을 절연시키게 된다. 이 절연벨트(50)는 여과포로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지 않고, 슬러지 정량 공급유닛(80)으로부터 공급된 슬러지를 탈수를 위한 전극드럼(20)과 캐터필러(30)의 사이로 슬러지를 이송시킬 수 있는 것으로, 절연재로 이루어진 다공성 벨트 등으로 이루어질 수 있다.

상기 건조유닛(60)은 전극드럼(20)과 캐터필러(30)에 의해 탈수가 이루어진 슬러지(200)에 외기 또는 내기를 송풍하여 건조시키기 위한 것으로, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 가이드 롤러(41)들에 의해 지지되는 절연벨트(50)에 의해 이송되는 출구측 즉, 절연벨트에 의해 이송되는 슬러지(200)가 낙하되는 하부측에 설치되어 낙하되는 슬러지에 건조를 위한 공기를 송풍하기 위한 송풍팬(61)을 구비한다. 상기 송풍팬(61)은 시로코 팬으로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지 않고,배출되는 슬러지(200)에 공기를 송풍할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 즉, 송풍팬은 축류팬으로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 건조유닛(60)은 배출되는 슬러지를 다단으로 이송시킬 수 있도록 수직 방향으로 소정간격 이격되도록 설치되는 단위컨베이어(65)들과, 상기 단위 컨베이어(65)들에 의해 이송되는 슬러지가 하부에 위치되는 단위 컨베이어로 이동 시 낙하하는 슬러지에 내기 또는 외기를 공급하기 위한 단위 송풍팬(66)들을 구비한다. 상기 송풍팬은 각각 별도의 제1구동부(62)들에 의해 구동된다.

한편, 상기 절연벨트 세척유닛(70)은 도 4에 도시된 바와 같이 절연벨트(50)의 상하부에 설치되는 브러쉬(71)(72)들과, 상기 각 브러쉬(71)(72)를 구동시키기 위한 제2구동부(73)를 구비한다.

상기 세척유닛(70)은 도 5에 도시된 바와 같이 절연벨트(50)의 하면과 근접되도록 세척호퍼(75)가 설치되고, 이 세척호퍼(75)와 대응되는 절연벨트(50)의 상부측에 설치되어 세척을 위한 공기 또는 물을 분사하기 위한 분사노즐(76)들이 설치된다. 상기 분사노즐(76)은 세척호퍼(75)의 내주면에 설치될 수도 있으며, 상기 세척호퍼(75)에는 절연벨트(50)의 하면으로부터 흡입력을 제공하는 흡입펌프(미도시)가 설치될 수 있다. 그리고 상기 분사노즐(76)으로부터 세척수 또는 절연벨트로부터 분리된 이물질이 분산되는 것을 방지하기 위한 상기 분사노즐 측에는 커버부재(77)가 설치된다.

상기 슬러지 정량공급유닛(80)은 탈수를 위한 슬러지를 정량씩 공급하기 위한 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이 프레임(11)에 지지되는 서브 프레임(12)에 지지되며, 절연벨트(50)의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 가지는 호퍼(81)를 구비한다. 상기 호퍼(81)의 일측에는 상기 경사진 제 1 공급 벨트 컨베이어(82)가 설치되고, 타측에는 상기 제 1공급 벨트 컨베이어(82)와 하단부가 근접되고 상단부측이 제 1공급 벨트 컨베이어로부터 이격되어 제1공급벨트 컨베이어(82)와 테이퍼 지도록 설치되는 제 2공급 벨트 컨베이어(83)를 구비한다.

상기 제 1,2 공급 벨트 컨베이어(82)(83)는 각각 상부롤러(82a)(83a)와 이의 하부에 위치되는 하부롤러(82b)(83b)와, 상기 상부롤러(82a)(83a)와 하부롤러(82b)(83b)에 공급벨트(82c)(83c)를 구비한다. 상기 공급벨트는 평벨트, 메쉬벨트 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 서브 프레임에는 벨트를 장력을 조절하기 위한 테이크업 장치가 설치될 수 있다. 상기 서브 프레임에는 상기 제 1공급벨트 컨베이어와 제 2공급벨트 컨베이어를 구동시키기 위한 제 3구동부(85)가 더 구비된다.

상기 제 1,2공급 벨트 컨베이어(82)(83)가 더 구비된다. 상기 제 1,2공급벨트 컨베이어(82)(83)는 원활하게 슬러지(200)가 배출될 수 있도록 서로 반대 방향으로 회전하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 다른 건조기능을 가진 전기 침투 탈수장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 전극드럼(20)과 캐터필러(30)에 소정의 전류가 공급된 상태에서 상기 슬러지 정량 공급유닛(80)의 호퍼(81)에 슬러지(200)를 공급한다. 이 상태에서 상기 제 1, 2공급벨트 컨베이어(82)(83)를 구동시킨다. 이와 같이하면 상기 컨베이어가 회전하면서 제1,2공급 벨트 컨베이어(82)(83)의 하부로 슬러지(200)가 이동하게 되면서 배출된다. 이때에 상기 제 1,2공급 벨트 컨베이어(82)(83)는 정속회전하게 되면서 슬러지를 지속적으로 정량 공급하게 된다. 상기 슬러지 공급량의 조절은제 1,2공급 벨트 컨베이어(82)(83)의 회전수를 가변시킴으로써 이루어질 수 있다.

상기와 같이 공급된 슬러지는 전극드럼(20)과 캐터필러(30) 사이를 이송하면서 탈수된다.

이러한 과정에서 상기 캐터필러(30)는 분할 전극바(37)들이 체인(76)에 연결되어 있으며, 분할전극바(37)에 다수개의 관통홀들이 형성되어 있으므로 이 관통홀을 통하여 가압된 슬러지는 전기 침투탈수작용에 의해 탈수된다.

상기와 같이 탈수가 이루어진 슬러지(200)는 절연벨트를 통하여 이동된 후 배출되는데, 배출이 이루어지는 측에는 도 3에 도시된 바와 같이 건조유닛(60)이 설치되어 있으므로 탈수가 이루어진 입자들의 사이에 포화된 수증기를 배출시켜 건조시킬 수 있다. 전기침투탈수가 이루어지는 과정에서 슬러지는 온도가 상승하게 됨으로써 수분의 일부가 증발하여 입자들 사이에 존재하고, 또한 슬러지의 온도가 상승함으로써 슬러지 입자의 표면으로부터 지속적으로 수분증발이 이루어지게 된다. 상기 건조유닛(60)은 상기와 송풍팬(61)에 의해 절연벨트(50)로부터 배출되는 슬러지(200)의 내부에 존재하는 포화증기 또는 슬러지의 입자로부터 수증기의 증발을 활성화 시킬 수 있으므로 슬러지의 탈수 즉, 건조효율을 높일 수 있는 것이다. 특히 배출되는 슬러지를 다단으로 설치된 단위 컨베이어(65)들을 통과 시키면서 상기와 같이 수분의 증발을 활성화 시킬 수 있으므로 슬러지의 탈수효율을 높일 수 있는 것이다.

상기와 같이 슬러지의 탈수가 이루어지는 과정에서 상기 절연벨트(50)는 슬러지(200)에 의해 오염되게 되는데, 이 오염된 절연벨트(50)는 세척유닛(70)에 의해 연속 또는 단속적인 세척이 이루어질 수 있으므로 절연벨트에 의해 슬러지의 탈수가 방해되는 것을 방지 할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 절연벨트(50)의 하부측에 세척호퍼(75)가 설치되고, 이와 대응되는 절연벨트(50)의 상부측에는 공기 또는 세척을 위한 물을 분사하기 노즐이 설치되어 있으므로 이 노즐로부터 공기 또는 물을 분사함으로써 절연 벨트(50)로부터 이를 오염시키는 슬러지를 제거할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 건조기능을 가지는 전기침투 탈수장치는 탈수를 위한 슬러지를 정량 공급할 수 있으며, 전기 침투탈수가 이루어진 슬러지의 내부에 포화된 포화증기의 배출 및 슬러지로부터 수분의 증발을 활성화 시킬 수 있으므로 탈수효율을 증가시킬 수 있다. 또한 절연벨트의 지속 또는 단속적인 세척이 가능하므로 전기침투탈수 시 즉, 전기드럼과 캐터필러 사이를 통과하는 슬러지의 탈수가 절연부재에 의해 방해되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 프레임(11)과, 상기 프레임(11)에 회전가능하게 설치되어 슬러지(200)에 전기를 침투시켜 탈수하기 위한 것으로 전류의 중계 또는 유도하는 전극드럼(20)과, 상기 프레임(11)에 설치되어 전극드럼(20)의 외주면에 일측이 가압 접촉되는 무한궤도상의 캐터필러(30)와,
   상기 프레임(11)에 소정의 간격으로 설치되는 가이드 롤러(41)들에 의해 가이드되며, 상기 전극드럼(20)과 캐터필러(30) 사이를 경유하며 슬러지를 운반하기 위한 무한궤도상의 절연 벨트(40)를 구비하며,
   상기 캐터필러(30)와 전극드럼(20)에 의해 탈수된 후 상기 절연벨트(50)로부터 배출되는 슬러지(200)를 다단으로 이송시키기 위해 교호적으로 적층되는 단위컨베이어(65)들과, 상기 단위컨베이어(65)들의 사이에 설치되는 송풍팬(66)들을 구비한 건조유닛(60)과,
   상부측의 프레임(11)에 설치되어 절연벨트 측에 슬러지를 정량 공급할 수 있는 것으로, 프레임(11)에 설치되는 서브 프레임(12)과, 상기 서브프레임에 경사지게 설치되는 제 1공급벨트컨베이어(82)와, 상기 서브프레임(12)에 회동가능하게 설치되며 제 1공급벨트컨베이어(82)와 하단부가 근접되고, 상부가 확개되도록 설치되는 제 2 공급벨트컨베이어(83)가 설치되고, 상기 제 1,2 공급 벨트 컨베이어(82)(83)는 상기 서브프레임들에 각각 상부롤러(82a)(83a)와 이들의 하부에 위치되는 하부롤러(82b)(83b)와, 상기 상부롤러(82a)(83a)와 하부롤러(82b)(83b)에 각각 걸리는 공급벨트(82c)(83c)와, 상기 서브 프레임에 설치되어 상기 제 1공급벨트 컨베이어(82)와 제 2공급벨트 컨베이어(83)를 구동시키기 위한 제 3구동부(85)를 가진 슬러지 정량공급유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 건조 기능을 가지는 전기 침투 탈수장치.
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4. 제 1항에 있어서,
   상기 프레임(11)에는 상기 절연벨트(50)를 세척하기 위한 세척유닛(70)을 더 구비하며, 상기 세척유닛(70)은 탈수를 위한 슬`러지를 이송시키는 절연벨트(50)를 세척하기 위한 것으로, 절연벨트(50)의 하부에 설치되며 근접되는 세척호퍼(75)와, 상기 세척호퍼 또는 호퍼와 대응되는 상부측에 설치되어 물을 분사하는 분사노즐(76)을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 건조 기능을 가지는 전기 침투 탈수장치.
5. 삭제

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