입자의 크기가 $5{\mu}m$ 이하인 미세입자를 함유한 안료 슬러지를 탈수하여 케이크화될 때 기공의 크기가 매우 작아 물의 배출이 어려운 특성이 있다. 기존의 외부가압력으로 탈수하는 기계식 탈수방법으로 탈수하기는 어렵다. 본 연구는 케이크 층에 저온 열을 인가하여 케이크 충의 기공으로부터 물을 원활하게 배출하여 탈수율을 향상시키고자 하는 연구이다. 케이크 층에 일정한 온도를 공급 할 수 있는 Piston형 열 탈수장치를 구축하여 미세 안료 입자 200g에 대하여 탈수 실험을 수행한 결과 여액량은 176.8g, 케이크 무게는 19.4g, 케이크 두께는 4.2mm로 측정되었으며, 함수율은 47wt%이며 면적당 건조 입자의 잔류량(여과 속도)은 $2.1DS\;m^{2}{\cdot}cycle$로 분석되었다. 이 결과는 기존의 기계식 탈수 방법에 의한 결과에 비하여 여액량은 증가하였으며, 케이크 무게와 두께는 감소하였고 탈수속도는 증가하였다. 그리고 함수율은 약 30%감소하여, 전반적으로 탈수율이 매우 향상되는 결과를 도출하였다. 그 이유는 케이크 층에 열을 인가함으로서 케이크 기공에 작용하는 내부 증발압으로 인해 물이 케이크 충으로부터 원활하게 배출되었기 때문이다. 따라서 본 연구는 미세 입자를 함유한 슬러지의 감량화를 위한 고효율 탈수 시스템 구축에 있어 매우 유용한 기술로 평가된다.
입자의 크기가 $5{\mu}m$ 이하인 미세입자를 함유한 안료 슬러지를 탈수하여 케이크화될 때 기공의 크기가 매우 작아 물의 배출이 어려운 특성이 있다. 기존의 외부가압력으로 탈수하는 기계식 탈수방법으로 탈수하기는 어렵다. 본 연구는 케이크 층에 저온 열을 인가하여 케이크 충의 기공으로부터 물을 원활하게 배출하여 탈수율을 향상시키고자 하는 연구이다. 케이크 층에 일정한 온도를 공급 할 수 있는 Piston형 열 탈수장치를 구축하여 미세 안료 입자 200g에 대하여 탈수 실험을 수행한 결과 여액량은 176.8g, 케이크 무게는 19.4g, 케이크 두께는 4.2mm로 측정되었으며, 함수율은 47wt%이며 면적당 건조 입자의 잔류량(여과 속도)은 $2.1DS\;m^{2}{\cdot}cycle$로 분석되었다. 이 결과는 기존의 기계식 탈수 방법에 의한 결과에 비하여 여액량은 증가하였으며, 케이크 무게와 두께는 감소하였고 탈수속도는 증가하였다. 그리고 함수율은 약 30%감소하여, 전반적으로 탈수율이 매우 향상되는 결과를 도출하였다. 그 이유는 케이크 층에 열을 인가함으로서 케이크 기공에 작용하는 내부 증발압으로 인해 물이 케이크 충으로부터 원활하게 배출되었기 때문이다. 따라서 본 연구는 미세 입자를 함유한 슬러지의 감량화를 위한 고효율 탈수 시스템 구축에 있어 매우 유용한 기술로 평가된다.
There was some difficulty dewatering properties due to small porosity diameter of cake, when pigment sludge contained fine particle was formed by cake under the dewatering. It was difficult to dewater the sludge with fine particles with the conventional mechanical dewatering method. This study was t...
There was some difficulty dewatering properties due to small porosity diameter of cake, when pigment sludge contained fine particle was formed by cake under the dewatering. It was difficult to dewater the sludge with fine particles with the conventional mechanical dewatering method. This study was to improve the dewatering rate as discharging the water from porosity of cake easily, supplying the low heat to the cake layer. Thermal dewatering equipment of piston type to keep up constant temperature on the cake was set up and relative experiment was conducted for sludge of 200 g with fine pigment particle. As test results. filtration of 176.8 g, cake weight of 19.4 g, cake thickness of 4.2 mm was measured, and it was analyzed that the water content of cake was 47 wt% and dewatering velocity, which moaned the residual d교 sloid amount per dewatering area, was $2.1DS\;m^{2}{\cdot}cycle$. This results showed that filtration increased, cake weight and thickness decreased and dewatering velocity increased against mechanical dewatering method. And water content of cake decreased about 30%, so the result which dewatering rate improved was drew generally. The reason is that the inner vapor pressure working at the cake porosity increased as applying the low heat to the cake layer, which lead to discharge the water from porosity easily. Therefore, this study was estimated by the useful technology for sludge reduction.
There was some difficulty dewatering properties due to small porosity diameter of cake, when pigment sludge contained fine particle was formed by cake under the dewatering. It was difficult to dewater the sludge with fine particles with the conventional mechanical dewatering method. This study was to improve the dewatering rate as discharging the water from porosity of cake easily, supplying the low heat to the cake layer. Thermal dewatering equipment of piston type to keep up constant temperature on the cake was set up and relative experiment was conducted for sludge of 200 g with fine pigment particle. As test results. filtration of 176.8 g, cake weight of 19.4 g, cake thickness of 4.2 mm was measured, and it was analyzed that the water content of cake was 47 wt% and dewatering velocity, which moaned the residual d교 sloid amount per dewatering area, was $2.1DS\;m^{2}{\cdot}cycle$. This results showed that filtration increased, cake weight and thickness decreased and dewatering velocity increased against mechanical dewatering method. And water content of cake decreased about 30%, so the result which dewatering rate improved was drew generally. The reason is that the inner vapor pressure working at the cake porosity increased as applying the low heat to the cake layer, which lead to discharge the water from porosity easily. Therefore, this study was estimated by the useful technology for sludge reduction.
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문제 정의
27 nm 로 매우 미세하여 기존의 외부 가압력에 의해 탈수하는 기계식 탈수 방법으로 탈수하기는 어렵다. 따라서 본 연구에서는 미세 입자를 함유한 슬러지의 탈수율을 향상시키기 위해 케이크 층에 저온 열을 인가하여 열 탈수 연구를 수행하여 다음과 같은 결론에 도달하였다.
이를 탈수하기 위해서는 기존의 탈수 방식(기계식)으로는 한계가 있기 때문에 열을 이용한 고효율 탈수 방식을 적용하는 것이 필요하다. 본 연구는 안료 미세 입자를 함유한 슬러지의 탈수효율(고액분리 효율)을 향상시켜 감량화 하고자 하는 연구이다. 슬러지 감량화에 사용되고 있는 기술은 벨트 프레스, 필터프레스, 그리고 원심탈수장치 등이 있다.
제안 방법
60~70。(2가 되도록 열을 공급하여, 열 탈수의 효과에 의한 탈수율 변화를 분석하였다. 이를 통해 기존의슬러지 감량화를 위해 사용하는 기계식 탈수장치에 비하여 감량 효율 향상을 평가함으로서 열 탈수의 기술경쟁력 우위를 확보할 수 있는 시스템임을 평가하였다.
이이상의 온도에서 열 탈수 할 때 여과포가 누렇게 변색된후 장시간 운전하면 손상되어 탈수를 할 수가 없다. 하지만 70。(2이하에서는 안전하게 운전할 수 있어 설정 온도의 한계를 70P 까지 하여 실험을 수행하였다. 또한 80이상으로 온도를 올릴 경우 과다한 에너지 소모량으로 인하여 슬러지 처리시 소요되는 경비와 비교할 때, 적절한 운용 평가 방법이 아닌 것으로 판단되어 실험의 효용성이 떨어져 수행하지 않았다.
2cm2, 여과포는 PP 재질의 1800-Denier 여과포(기공크기 : 50 gm), 이중직 , Mono Filter!- 이용하였다. 슬러지 층에 열을 인가하기 위한 방법은 슬러지 층 상부의 이동판에 인가하는 방법과 실린더 외부에 열판(Heating Plate)를 부착하여 인가하는 두 방법을 병행하였다. 슬러지 층의 기공에 열을 인가하여 내부 가압력 형성을 유도함으로서 탈수성을 향상시키기 위한 본 연구■에서 열 인가의 방법은 시스템 설계에 있어 매우 중요한 인자로 작용한다.
슬러지 층의 기공에 열을 인가하여 내부 가압력 형성을 유도함으로서 탈수성을 향상시키기 위한 본 연구■에서 열 인가의 방법은 시스템 설계에 있어 매우 중요한 인자로 작용한다. 슬러지 층에 열의 효과적인 인가 방법을 도출하기 위해 슬러지 상부 측과 측면에서 열을 인가하는 방법을 동시에 적용하는 장치를 구축하였다. 슬러지 층에 열을 인가하는 방법은 Power Supply에서 공급된 전력에 의해 열판을 가열한다.
것이다. 실험대상 슬러지의 종류에 따라 실험 조건은 약간의 차이가 있지만, 각 슬러지의 종류에 따른 열 탈수의 특성 메카니즘을 분석하기 위해 동일 조건에서 탈수실험을 수행하였다. 그리고 이와 같은 실험실 규모의 탈수장치에 대한 실험은 Pilot 열 탈수장치 연구를 위한 기초 실험 자료 확보를 위해 추진된 것이기 때문에 최적 실험 조건 도출을 위한 변수 실험은 수행하지 않았다.
안료 슬러지의 저온 열 탈수 특성을 평가하기 위해 Piston Type의 탈수장치를 구축하여 슬러지 종류 별 또는 인가 열의 범위에 따른 열 탈수 현상을 분석하고 탈수율 평가 기법을 도출하였다. Fig.
온도 제어장치를 설치하여 일정한 온도 이상으로 전력이 공급되면 차단하게 하여 슬러지 층에 일정한 열을 공급하도록 구성되어 있다. 즉 케이크 층으로부터 온도를 감지하여 설정 온도 이상으로 상승하면 전력장치에 On/OfF 스위치를 자동으로 작동시켜 케이크의 온도를 일정하게 유지하도록 하였다.
탈수된 여액량은 일정한 간격으로 장치 하부에 설치된 저울에서 측정하며 측정값은 컴퓨터로 저장하여 최종적으로 함수율 변화를 분석한다. 탈수 종료 후 탈수 케이크의 탈수 효율을 평가하기 위해 케이크 두께, 무거】, 함수율을 측정한다.
탈수가 진행됨에 따라 케이크 상부의 Moving Plate에 가해진 압축력과 Moving Plate를 통해 전달된 열에 의해 슬러지층에 내부가압력과 외부가압력이 작용하여 케이크층의 물이 장치 하부로 배출되고 Moving Plate는 서서히 하부로 이송한다. 탈수 초기 케이크 층의 온도는 서서히 상승하며, 케이크의 형성이 완료되는 시점에서 온도는 급격히 상승하는데, 이때 장치의 온도조절장치에 의해 온도가 제어되며, 본 실험에서는 케이크 온도를 60℃와 70℃ 정도를 유지하도록 하였다. 탈수된 여액량은 일정한 간격으로 장치 하부에 설치된 저울에서 측정하며 측정값은 컴퓨터로 저장하여 최종적으로 함수율 변화를 분석한다.
탈수 초기 케이크 층의 온도는 서서히 상승하며, 케이크의 형성이 완료되는 시점에서 온도는 급격히 상승하는데, 이때 장치의 온도조절장치에 의해 온도가 제어되며, 본 실험에서는 케이크 온도를 60℃와 70℃ 정도를 유지하도록 하였다. 탈수된 여액량은 일정한 간격으로 장치 하부에 설치된 저울에서 측정하며 측정값은 컴퓨터로 저장하여 최종적으로 함수율 변화를 분석한다. 탈수 종료 후 탈수 케이크의 탈수 효율을 평가하기 위해 케이크 두께, 무거】, 함수율을 측정한다.
대상 데이터
9 wt%인 안료 슬러지 200g의 정량 슬러지를 실린더 내에 주입하고 압축공기 또는 피스톤을 이용하여 가압 탈수한다. 이때 탈수 시간은 안료 슬러지의 특성에 따라 다양하게 설정 할 수 있지만 본 연구에서는 120 분으로 하였다. 탈수가 진행됨에 따라 케이크 상부의 Moving Plate에 가해진 압축력과 Moving Plate를 통해 전달된 열에 의해 슬러지층에 내부가압력과 외부가압력이 작용하여 케이크층의 물이 장치 하부로 배출되고 Moving Plate는 서서히 하부로 이송한다.
성능/효과
1. 안료입자는 10 呻이하의 입자가 약 78%를 차지하고 있으며, 5 呻이하가 약 50%이상을 차지하고 있다. 그리고 질량중앙직경 (Mass Median Diameter: MMD)은 4.
탈수 개시 후 10분 동안은 함수율 감소 패턴이 동일하다. 10분 경과 후 온도를 인가하지 않은 케이크의 함수율 변화는 없는 반면 열 탈수에 의한 케이크의 함수율은 지속적으로 감소하는 것을 비교할 수 있다. 이와 같이 함수율이 감소하는 것은 케이크층에 인가된 열에 의해 기공으로부터 여액이지속적으로 배출되기 때문이다.
2. 미세 입자에 대하여 기계식 탈수 실험을 수행한 결과 여액량은 162.4 g이고, 케이크 무게는 29.9g, 케이크 두께는 6.2 mm로 측정되었으며, 이를 바탕으로 케이크의 함수율을 측정한 결과 6Z6wt%이며 여과 면적당 건조 입자의 잔류량(여과 속도)은 1.9DSkg/m1 2 - cycles. 나타났다.
3. 케이크 층에 열을 인가한 경우 기계식 탈수에 비하여 여액량은 증가하였고, 케이크의 무게와 두게는 감소하여 각각 176.8 g, 19.4 g, 그리고 4.2 mm로 조사되었다. 그리고 최종 탈수 케이크의 함수율은 47wt%로, 기계식 탈수에 비하여 약 30% 감소하였고, 탈수 속도는 2.
4. 미세 입자를 함유한 슬러지의 탈수율을 향상시키기 위해서는 외부가압력에 의한 탈수로는 한계가 있으므로, 케이크 층에 저온 열을 인가한 열 탈수 방법이 매우 효과적인 것으로 평가 되었다.
2 mm로 조사되었다. 그리고 최종 탈수 케이크의 함수율은 47wt%로, 기계식 탈수에 비하여 약 30% 감소하였고, 탈수 속도는 2.1DSkg/m2 . cycle로 매우 증가하였다.
9 wt%로측정되었다. 열을 인가하지 않은 경우에 비하여 여액량은 10 g 증가하였고 케이크 무게는 6.4 g 감소하였으며 케이크 두께는 1.4 mm감소하였다. 이 두 실험 결과를 비교하면, 열수에 의한 탈수율 향상의 현상(여액량 증가, 케이크 무게와 두께 감소)이 뚜렷하게 나타남을 알 수 있다.
4 mm감소하였다. 이 두 실험 결과를 비교하면, 열수에 의한 탈수율 향상의 현상(여액량 증가, 케이크 무게와 두께 감소)이 뚜렷하게 나타남을 알 수 있다.
의한 탈수율 변화를 분석하였다. 이를 통해 기존의슬러지 감량화를 위해 사용하는 기계식 탈수장치에 비하여 감량 효율 향상을 평가함으로서 열 탈수의 기술경쟁력 우위를 확보할 수 있는 시스템임을 평가하였다.
6로 분석되었다. 이와 같은 측정 결과를 바탕으로 여과 면적당 건조 입자의 잔류량(여과 속도)을 분석한 결과 1.9 DS kg/m2 . cycle 로 나타났다.
Table 2의 정량적 결과에서도, TEST-2의 결과에 비하여 여액량은 증가하였고 케이크의 무게와 두께는 감소하였다. 함수율은 47 wt% 로, TEST-1에 비하여 약 30% 감소하였고, TEST -2에 비해서는 16% 감소하였다. 탈수 속도 또한 2.
이정언, 2003: 정수슬러지의 특성이 탈수성능에 미치는 영향, 대한환경공학회, 25(8), pp. 1059-1066
Bergins, C., Berger, S. and Straup, K., 1999: Dewatering of fossil fuels and suspension of ultrafine particles by mechanical/thermal dewatering, Chemical Engineering Technology, 22(11), pp.923-927
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