[ARK지식백과 3편] 원심탈수기 고장 대응법과 관리 노하우

원심탈수기 정비 및 고장 대응, 관리노하우를 실무자 분들께 알려드려요.

안녕하세요,에이알케이 홍보실 황민희 입니다. ARK가 제공하는 환경설비 실무자를 위한 지식백과 제3편으로 원심탈수기 고장 대응법과 관리노하우에 대한 정보를 공유합니다.

제2편에선 화력발전소 폐수처리에 대한 정보를 알려드렸는데, 이번 편은 1편 원심탈수기, 원심분리기, 원심농축기에 대한 햇갈리는 용어 비교에 따른 후속편인 고장 대응과 관리에 대한 내용입니다.

원심탈수기는 가장 현대에 후속으로 개발 된 환경설비 제품으로 기존 방식인 필터프레스, 벨트프레스와는 다르게 물리적인 원심력을 사용해 물을 탈수하고 분리하는 물리적 특성을 이용합니다.

그렇다고 필터프레스나 벨트프레스가 원심탈수기에 비해 현저히 나쁜것은 아닙니다.

다만, 관리적인 측면에서 실무자들이 더 편하고 자동화 운전 등에 있어서 원심탈수기가 더 편리하고 스마트운전, 자동화 등에 있어서도 더 진보적인 발전을 이뤘고 혁신과제를 실천할 수 있는 것들도 가장 많습니다.

그럼, 이처럼 가장 진보화 된 탈수기인 원심탈수기에 대해 잘 모르시는 분들을 위한 고장대응법과 관리노하우를 설명하겠습니다.

출처 : 환경부 공공하수도시설 유지관리 실무지침서 2005

원심탈수 설비란 무엇인가요?

원심탈수기는 원심력(회전)을 이용해 슬러지와 탈수여액을 분리하는 장치로서 횡형 원심탈수기가 일반적으로 사용됩니다.

원심탈수는 폴리머 약품을 주입해 개량한 슬러지에 중력가속도의 1,500～ 3,000배의 원심력을 이용합니다.

침전에서는 분리할 수 없는 미립자를 신속하게 분리하며 횡형 연속식 원심탈수기의 구조는 <그림1>과 같습니다.

유입슬러지는 약품과 혼합하여 슬러지 플록을 형성하며, 탈수기의 회전에 의해 탈수여액(청징액)과 고형물(탈수슬러지)로 분리됩니다.

분리된 슬러지는 차속장치에 의해 회전통의 회전수보다 낮은 회전으로 구동되는 스크루컨베이어에 의해 압밀되면서 탈수 슬러지로 배출되게 됩니다.

유입슬러지내에 포함된 모래와 불순물은 탈수기의 마모를 촉진시키거나 폐색의 원인이 되므로 전처리를 통하여 모래를 제거하고 불순물을 파쇄 할 필요가 있게 됩니다.

원심탈수 설비의 슬러지 처리방식 : 약품처리방식과 외부혼합 주입방식

약품주입방식은 탈수기 외부에서 슬러지와 혼합시켜 공급하는 방식과 슬러지 공급관을 2중관으로 해서 슬러지와 분리해 공급한 후 탈수 설비내에서 혼합시키는 방식이 있습니다.

외부혼합 후 주입하는 방식은 이미 형성된 슬러지 플록이 탈수시 파쇄되기 때문에 사전 약품 주입률을 높게 해야 하며, 탈수기내에 분리주입하는 경우는 고액분리가 잘 이루어지며 약품소요 량도 적어 일반적으로 널리 사용되는 방식입니다.

공칭처리용량 m³/h(시간당 처리용량)

원심탈수기의 공칭처리용량은 슬러지 처리량(m³/h)로 나타냅니다.

유입슬러지 고형물농도가 매우 높은 경우에는 슬러지가 분리수축으로 유출될 수 있으므로 유입슬러지량을 공칭처리용량 이하로 감소시켜야 하며 유입슬러지 고형물농도가 낮은 경우에는 공칭처리용량보다 높은 경우도 처리 가능합니다.

원심탈수기 운전관리

원심탈수기를 운용하는 실무자는 운전관리시 다음 사항에 주의하여 실시합니다.
(1) 운전
(2) 정지
(3) 운전상의 유의점

Ⅰ. 원심탈수기의 운전관리

(1) 운전에 대해서

원심탈수기의 기동 및 정지는 부속장치가 적기 때문에 다른 형태의 탈수기에 비해 운전이 용이합니다.원심탈수기의 기동 및 정지는 부속장치가 적기 때문에 다른 형태의 탈수기에 비해 운전이 용이합니다.

• 사전에 각 부분을 점검하고, 이상의 유무를 확인합니다.
• 운전 전에 급수 계통에 이상이 없는지 확인합니다.
• 규정 회전수에 도달하면 슬러지와 약품을 서서히 공급하고 탈수여액의 성상 및 탈수슬러지의 함수율에 주의하면서 표준 처리량까지 슬러지량을 증가해 갑니다.
• 슬러지 유입은 일정하게 유지합니다.

(2) 정지에 대해서

• 슬러지 및 약품의 공급을 정지하고 기계내의 슬러지를 모두 인출합니다.
• 세정수를 슬러지의 공급부로부터 급수하여 탈수기내부를 세정합니다.
• 동기를 정지 후 공급배관이 막힐 우려가 있을 경우 배관 내 슬러지를 세정합니다.
• 정지 후 공급배관이 막힐 우려가 있을 경우 배관 내의 슬러지를 세정합니다.

(3) 운전상의 유의사항에 대해서

원심탈수기 운전상의 주요 주의사항은 다음과 같다.

• 원심탈수기는 고속 회전기계이므로 구동부에 급유, 기체의 진동에 충분히 주의해야 합니다.
• 탈수상황에 변화가 생긴 경우에는 우선 슬러지공급량을 감소하고 탈수상황을 파악해야 합니다.
• 고형물농도는 시간이 경과함에 따라 변하는 경우가 많으므로 변화에 주의해야 합니다.
• 약품주입률은 0.5～1.0%ds로 소량이기 때문에 유량계의 계기판을 주의하여 관찰하고 약품주입량이 적절한지 확인해야 합니다.
• 슬러지내의 이물질은 탈수기내에 퇴적하는 경우가 있으므로 주의해야 합니다.
• 기기보호의 목적으로 슬러지공급시 원심분리기를 정지시키지 않으며, 운전정지시 슬러지 공급을 중단해야 합니다.

Ⅱ. 원심탈수기의 부속장치

원심탈수기의 부속장치는 다음과 같습니다. 약품을 공급하기 위한 폴리머 공급펌프, 슬러지 공급펌프, 유량계 등 다양한 부대시설이 존재합니다.

(1) 슬러지 공급펌프
(2) 약품 공급펌프
(3) 응집 혼화장치

Ⅲ. 원심탈수기 운전시 점검사항 체크리스트

• 주축수, 감속기의 유량이 적정한지 또한 내부축수의 윤활유의 보급이 원활히 이루어지는지 점검합니다.
• 주축수의 온도를 점검합니다.
• 점검일지, 운전일지에 다음의 사항을 기록하고 고장의 조기발견와 사전조치로 효과적인 운전관리를 합니다.
• 기계적 항목으로는 전류값, 축수부의 온도 및 이상음의 유무를 기록합니다.
• 성능측면으로는 유입슬러지의 양, 약품의 주입량, 유입슬러지 고형물농도, 여과액의 SS농도, 탈수슬러지의 함수율 등을 기록합니다.

Ⅵ. 원심탈수기 운전지표

(1) 유입슬러지
(2) 탈수여액
(3) 탈수슬러지
(4) 원심력
(5) 약품주입률

(4) 원심력에 대해서

원심력이 탈수슬러지 함수율, 고형물 회수울에 미치는 영향은 <그림2>와 같다. 최적의 원심력은 탈수슬러지의 고형물농도, 고형물회수율에 영향을 주는데 최적의 원심력은 회전원통의 형상, 슬러지의 성상에 의해 영향을 받으며 원심력의 변화보다는 슬러지성상변화에 더 큰 영향을 받는다.

Ⅶ. 정상시의 관리

정상운영시의 관리는 다음 사항에 주의하여 실시합니다.
(1) 유입슬러지의 슬러지량과 성상
(2) 탈수슬러지의 함수율 및 탈수여액

Ⅷ. 이상시의 대책

다음의 이상 현상이 발생한 경우에는 적절한 대책을 수립하여 관리합니다.
(1) 탈수기의 기계적 이상
(2) 탈수 상태의 이상

운전 중 탈수효율이 현저히 낮아진 경우 슬러지공급량의 조정, 차속의 조정, 탈수여액 수위조정 등으로 탈수효율을 조절할 수 있습니다.

탈수효율에 이상현상이 발생한 경우 이상원인에 따른 여러 영향을 고려하여 <표1>을 참조해 대책을 수립, 조치하고 탈수기 뿐만이 아니라 농축, 전처리 조작 등을 개선하는 것이 바람직합니다.

① 유입슬러지의 고형물농도 저하 및 변화, 유기분의 변동, 유입슬러지량의 변동에 대해서는 <표2>를 참조해 관리합니다.

② 약품주입률 및 약품 선정의 부적절 운전 시작 전에 슬러지 성상과 약품주입률, 탈수슬러지 함수율, 원심력, 탈수여액수위, 차 속 등의 관계를 파악해야 하며, 슬러지성상과 탈수조건에 알맞는 약품주입률을 결정합니다. 약품선정시 탈수실험 결과를 분석하여 약품을 선정하며, 현장테스트를 통하여 약품주입률, 탈수조건등을 결정한다. 원심탈수기의 탈수시험은 정해진 방법은 없으나 자 테스트(Jar test)에 의한 응집시험 등을 실시합니다.

③ 탈수기의 운전 조작 조건의 부적절 슬러지 성상과 부하에 알맞은 탈수여액의 수위와 차속을 조절해 운영합니다.

유입슬러지 고형물 농도가 낮아 함수율이 높을 경우

농축공정에서 고형물농도를 증가시킵니다.

유입슬러지의 유기분이 높아 함수율이 높을 경우

잉여슬러지 방출을 검토하고, 유기분을 일정하게 유지시킵니다.

유입슬러지 고형물농도의 변화가 커 함수율이 높을 경우

농축, 소화, 세정공정에서 배출슬러지 농도를 일정하게 유지시킵니다.

유입슬러지량이 적정하지 않아 함수율이 높을 경우

유입슬러지량을 일정하게 유지시킵니다.

약품의 주입률 또는 종류가 적정하지 않아 함수율이 높을 경우

약품주입률, 약품의 종류, 탈수조건을 조정시킵니다.

원심력, 차속, 탈수여액 수위 등이 적정하지 않아 함수율이 높을 경우

탈수여액의 수위, 차속을 조정합니다.

약품의 주입률 또는 종류가 적정하지 않아 함수율이 높을 경우

약품주입률, 약품의 종류, 탈수조건을 조정합니다.

탈수기 회전력 저하 및 정지시

전기 회로 및 전원부를 점검하며 전동기 가열 및 손상 수리 및 제어회로와 안전장치와 탈수슬러지를 세정하고 점검, 조정합니다.

여과액으로 인한 배관 막힘시

스케일을 부착해 세정합니다.

(3) 슬러지 탈수의 이상원인과 대책

슬러지 개량설비에서 전처리가 적절하지 않은 경우에는 슬러지의 탈수성이 악화됩니다.

슬러지 탈수의 이상원인과 대책

이상 내용	원 인	대 책
1. 탈수슬러지 함수율	(1) 유입슬러지 고형물농도가 낮음	농축공정에서 고형물농도를 증가
	(2) 유입슬러지의 유기분이 높음	잉여슬러지 방출을 검토하고, 유기분을 일
	(3) 유입슬러지 고형물농도의 변화가 큼	농축, 소화, 세정공정에서 배출슬러지 농도를 일정하게 유지
	(4) 유입슬러지량이 적정하지 않음	유입슬러지량을 일정하게 유지
	(5) 약품의 주입률 또는 종류가 적정하지 않음	약품주입률, 약품의 종류, 탈수조건을 조정
	(6) 원심력, 차속, 탈수여액 수위 등이 적정하지 않음	탈수여액의 수위, 차속을 조정
2. 분리액 SS농도가 높다.	(1) 약품의 주입률 또는 종류가 적정하지 않음	약품주입률, 약품의 종류, 탈수조건을 조정.