KR100327648B1 - 입자탈수장치및그방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유 탱크에서 획득한 슬러지를 탈수하는 장치에 관한 것으로, 그 장치는 슬러지를 효과적으로 처리하고 슬러지를 재응집시키기 위하여 중합체를 첨가할 필요가 없다. 슬러지 탈수 부분은 클리프(32) 위에서 낙하하는 슬러지를 수용하는 상류 부분(42)을 구비한 컨베이어(40, 제 1 도)를 포함하며, 컨베이어는 슬러지가 그 컨베이어를 따라 계속해서 이동함에 따라 단단하게 압축하는 상류 부분(44)을 구비한다. 컨베이어는 수평면에 대하여 하류 부분이 상류 부분보다 높게 경사져 연장되는 것이 바람직하며, 유체 도관은 컨베이어 아래에 놓여 액체를 복귀 도관을 따라 부유 탱크로 재펌핑하는 펌프(74)로 경사면을 따라 액체를 하방으로 이송한다. 일 컨베이어는 긴 샤프트(50, 제 2 도)와 그 샤프트에 부착된 스크류(54) 또는 스파이럴 컨베이어를 포함하여, 스크류는 낙하한 슬러지를 수용하는 직경이 큰 상류 스크류 부분(55)과 직경이 작은 하류 스크류 부분(62)으로 구성되며, 직경이 작은 하류 스크류 부분은 슬러지를 압축하도록 실질적으로 완전하게 밀봉된다.

Description

입자 탈수 장치 및 그 방법

본 발명은 입자 탈수 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

폐수와 같이 주로 액체와 미세한 입자로 이루어진 혼합물은, 그 액체 표면에 다량의 입자를 부유시키는 무수한 미소 기포와 함께 탱크 내로 유동되어, 일차 처리를 받게 된다. 상기 액체 표면에서 걷어 내어진 미세한 입자들은 함께 들러 붙어 슬러지를 형성하는 경향이 있으며, 이 슬러지는 컨베이어로 낙하되어 이동된다. 본 출원인의 특허 제5,091,083호에는 이러한 유형의 시스템이 개시되어 있다. 슬러지가 컨베이어에 의해 탱크의 영역 밖으로 이동되고 나면, 슬러지는 보통 탈수 설비로 급송되고, 이곳에서 압축되어 슬러지 내의 대부분의 액체가 탈수된다. 이에 의하여 슬러지는 예를 들면, 햇볕에 의해 건조되는 것과 같이 적절히 처리될 수 있으며 구성재를 형성하는데 사용되거나 그렇지 않으면 버려진다. 컨베이어에서 최종 탈수장치로 슬러지를 급송하기에 적절한 펌프는 슬러지를 급송하면서 절단하는 회전 배인(rotating vane)을 포함한다. 급송한 슬러지를 최종적으로 탈수하기 전에, 슬러지에 중합체를 첨가하여 슬러지를 재응집시킨다. 슬러지에 1 내지 100 ppm 정도의 중합체만이 첨가되긴 하지만, 이 중합체는 상당히 고가(파운드당 $3.00)이다. 비용이 저렴하고, 공간을 최소한도로만 차지하며, 슬러지를 급송할 필요가 없는 슬러지 탈수 시스템이 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 부유하는 입자 또는 슬러지를 걷어 내어 낙하시키는 설비와 함께 사용되며, 슬러지를 운반하여 적절한 방법으로 탈수시키는 장치가 설명된다. 이러한 장치는 입자의 낙하 위치 아래에 배치되어 낙하한 입자를 받아 들이는 상향 경로(uppath) 부분과, 입자를 압축하여 입자로부터 액체를 제거하는 하향 경로(downpath) 부분을 구비한 컨베이어를 포함한다. 컨베이어는 또한 슬러지를 압축하는 하향 경로 부분으로부터의 액체를 수용하여 이 액체를 운반하는 액체 수용부를 포함한다. 컨베이어는 하향 경로 부분이 상향 경로 부분보다 높은 곳에 배치되는 상태로, 그리고 경사면을 따라 유체를 아랫방향으로 운반하여 그 유체를 제거하도록 컨베이어 아래에 유체 도관이 배치되는 상태로, 수평면에 대해 경사지게 연장되는 것이 바람직하다. 제거된 유체는 부유 탱크의 상류 단부로 급송되어 원래의 액체 및 입자 혼합물과 혼합되는 것이 바람직하다.

컨베이어는 긴 샤프트와, 액체 배스(bath)에서 걷어 내어진 입자가 떨어지는 위치 아래에 배치되어 있으며 상기 샤프트에 고정된 직경이 큰 상향 경로 스크류 부분을 포함한다. 컨베이어는 또한 마찬가지로 샤프트에 고정되고 상향 경로 스크류 부분보다 직경이 작은 하향 경로 스크류 부분을 포함한다. 직경이 큰 스크류 부분은 하우징에 의해 대부분 둘러싸여 있으면서 그 상부는 슬러지를 받아 들이도록 개방되어 있는 반면에, 직경이 작은 하향 경로 스크류 부분은 슬러지가 이곳에서 압축될 수 있도록 하우징에 의해 거의 완전히 둘러싸여 있다.

본 발명의 새로운 특징은 첨부한 특허 청구의 범위에 상세하게 기재되어 있다. 첨부한 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 본 발명이 가장 잘 이해될 수 있을 것이다.

제1도에는 입자 탈수 장치(10)가 도시되어 있다. 폐수와 같은 액체와 입자의 혼합물이 유입구(14)를 통해 부유 탱크(12) 내로 급송되며, 이 유입구는 밀폐용기(16)에 개방되어 있다. 기포 발생 장치(20)가 밀폐 용기의 하부에 다량의 미소한 기포를 발생시키며, 이 기포를 혼합물과 함께 밀폐 용기를 통과시켜 탱크의 나머지 부분으로 이동시킨다. 기포는 입자에 달라 붙어 배스(bath;24)의 표면(22)에 입자를 부유시킨다. 입자 제거 장치(26)는 비치(beach;30)를 따라 표면에 부유하는 입자와 클리프(cliff;32) 위의 입자를 걷어 내거나 닦아 내는 고무제 블레이드(blade;28)를 구비한다. 클리프(32) 위치에서 또는 클리프를 약간 지나친 위치 등의 낙하 위치에 유사한 방식으로 입자를 낙하시키는 다른 입자 제거 장치를 사용할 수도 있다. 컨베이어(40)가 클리프에 의해 형성되는 낙하 위치(37) 아래에 배치되어 낙하한 입자를 받아 들인다. 표면에 부유하고 있으면서 비치를 따라 닦아 내어지는 입자는 함께 달라 붙어 슬러지를 형성하는 경향이 있으므로, 액체 함량이 높은 슬러지가 컨베이어(40)로 낙하하게 된다.

컨베이어(40)는 낙하 위치(32) 아래에 배치되어 있고 응집된 입자나 슬러지를 받아 들이는 상향 경로 부분(42)을 구비하며, 또한 컨베이어를 따라 이동하는 슬러지를 압축하여 슬러지로부터 액체를 제거하는 하향 경로 부분(44)을 구비한다. 제2도에 도시한 바와 같이, 컨베이어는 액체 수용부(70)를 포함하며, 액체 수용부(70)는 상향 경로 부분(42)을 따라 이동하는 슬러지에서 제거한 액체 및 컨베이어의 하향 경로 부분(44)을 따라 슬러지를 압축하여 발생한 액체를 수용하며 운반한다.

제2도에 도시한 컨베이어(40)는 기어 모터(52)에 의해 회전되는 긴 샤프트(50)를 구비한다. 컨베이어는 스크류 부분 또는 나선형 컨베이어(54)를 포함하며, 이것은 평균 직경(A)을 갖는 상향 경로 스크류 부분(55)을 구비한다. 상향 경로 스크류 부분은 상부(63)가 개방되어 있는 컨베이어 하우징(60)의 일부분(56)에 배치된다. 개방된 상부는 클리프(32)의 낙하 위치에서 낙하한 슬러지를 받아 들이도록 배치된다. 컨베이어는 평균 직경(B)이 작은 하향 경로 스크류 부분(62)을 또한 포함하며, 이것도 샤프트(50)에 고정되어 있다. 하우징은 슬러지가 빠져 나가지 못하도록 하향 경로 스크류 부분(62)을 거의 완전히(거의 360°) 둘러싸는 하향 경로 하우징 부분(64)을 구비한다. 상향 경로 스크류 부분에 의해 슬러지가 다소 진동되어 약간의 탈수가 유발되긴 하지만 슬러지가 상향 경로 하우징 부분을 따라 꽉 압축되지 않기 때문에, 상향 경로 하우징 부분(56)이 개방 상부를 구비할 수 있다. 그러나, 하향 경로 하우징 부분(64)은 압축된 슬러지가 빠져 나가지 못하도록 스크류를 완전히 둘러싸고 있다.

컨베이어(40)의 하우징은 스크류의 하부를 꼭 맞게 둘러싸는 하우징 부분(71) 아래에 배치되어 있는 액체 수용부(70)를 포함하며, 이 액체 수용부는 스크류에 의한 슬러지 이동방향과는 반대로 상향 경로 방향으로 유체 배출구(72)를 향해 액체를 운반한다. 펌프(74)는 유체 배출구(72)에서 유체를 수용하여 이 유체를 펌프 배출구(76)를 통해 급송한다. 복귀 도관(80)은 부유 탱크(12)의 상류 단부로 유체를 운반한다. 복귀 도관은 배출 단부(82)(제1도)가 밀폐 용기(16)에 개방되어 있어, 이 복귀 도관을 따라 액체와 함께 통과하는 입자가 기포와 만나 부유하게되는 것이 바람직하다. 제2도에 도시한 바와 같이, 하향 경로 스크류 부분(62)에 의해 압축된 슬러지는 배출구(84)를 통과하여, 폐기 전에 햇볕에 의한 건조 구역으로 이동되어 최종적으로 건조된다.

샤프트(50)의 축선(86)과 이 축선 상의 스크류 부분(55, 62)은 수평선(D)에 대하여 각도(C) 만큼 경사져 연장되므로, 스크류 컨베이어의 하향 경로 스크류 부분(62)이 상향 경로 부분(42)보다 높은 곳에 배치되게 된다. 도시한 약 15° 내지 20°의 여러 가지 값의 각도(C)의 경사가 슬러지의 탈수를 돕는데, 그 이유는 슬러지가 스크류 면에 대하여 일정하게 가압되며, 슬러지에서 제거된 액체는 즉시 배출되기 때문이다. 그러나, 각도가 커질수록, 스크류 컨베이어가 슬러지를 보유하는 효과는 감소한다. 최상의 각도는 슬러지의 양과 종류와 같은 특정 응용에 좌우된다. 컨베이어(40)는 탱크 벽의 일 지점(90)에 선회 가능하게 장착된다. 제6도에 도시한 바와 같이, 가요성 플라스틱 시트와 같은 가요성 웹 부재(92)는 컨베이어의 상향 경로 단부로부터 탱크 벽(94)을 향해 윗방향으로 충분히 연장된다. 웹 부재를 이동시켜 탱크 벽의 포스트(96)가 가요성 웹 부재에 마련된 다른 여러 쌍의 구멍(100)을 통해 연장되도록 함으로써 가요성 웹 부재(92)의 길이를 적절하게 변경할 수 있으므로, 컨베이어, 특히 샤프트 및 직경이 서로 다른 부분들을 구비한 스크류의 경사각이 조절된다. 가요성 웹 부재(92)는 슬러지가 컨베이어로 직접 떨어지는 것을 돕는다.

제5도는 컨베이어의 단면도로, 스크류 부분(54)과 구멍(102)이 도시되어 있으며, 이 구멍은 액체 수용부(70)로 액체를 배수하여, 컨베이어를 막아 스크류의회전을 방해할 수도 있는 슬러지를 방출시킨다. 제4도에는 컨베이어의 유체 배출구(72)에 배인 펌프 유입구(vane pump inlet)를 구비한 펌프(74)의 일예가 도시되어 있다.

제7도와 제8도에는 한 쌍의 롤러(114, 116) 사이에서 연장되는 무단 메인 벨트(main endless belt;112)를 구비한 다른 컨베이어(110)가 도시되어 있으며, 롤러(114)는 모터(118)에 의해 회전된다. 컨베이어의 상류 부분(120)은 그 위에 떨어지는 슬러지를 받아 들이도록 구성되어 있다. 컨베이어의 하류 부분(122)은 제2 벨트(124)를 포함하며, 이 제2 벨트(124)의 한쪽면은 제1 벨트(112)에 맞대어 배치되어 그 사이에서 슬러지가 압축된다. 벨트를 서로를 향해 가압하여 슬러지를 탈수하는 것을 돕도록 스프링식 백업 롤러(spring-loaded backup rollers)가 사용될 수 있다. 탈수된 슬러지는 컨테이너(126)로 떨어져 이곳에서 보다 더 건조된다. 롤러(116)는 기어 전동 장치(130)를 통해 펌프(74)에 연결되며, 이 펌프는 물을 탱크의 상향 경로 부분으로 역으로 급송한다. 슬러지에서 제거된 물은 바닥벽(132)을 따라 펌프(74)로 유동한다.

따라서, 본 발명은 슬러지를 운반하여 탈수시키는 컨베이어를 제공하는데, 이 컨베이어는 입자를 부유시킨 다음 이 컨베이어내로 낙하시키는 입자 탈수 장치의 일부이다. 컨베이어는 그 하우징의 상부가 개방되어 입자를 받아 들이는 상류 컨베이어 부분과, 슬러지를 압축하여 탈수하는 하류 컨베이어 부분을 구비한다. 낙하한 슬러지가 하류 컨베이어 부분을 따라 이동함에 따라 슬러지가 탈수됨으로써, 슬러지의 급송이 필요하지 않게 되어 급송으로 인한 슬러지 분쇄가 방지된다. 게다가, 컨베이어를 따라 이동하는 슬러지를 탈수함으로써 필요한 공간을 최소화할 수 있게 되었으며, 슬러지를 이송시켜 탈수하기 위해 동일한 컨베이어를 사용할 수 있게 되었다. 바람직한 컨베이어는 개방된 상부를 통해 슬러지를 받아 들이는 상향 경로 부분과, 평균 직경이 작으며 슬러지를 압축하기 위해 실질적으로 거의 완전히 하우징에 의해 둘러싸여 있는 하향 경로 스크류 부분을 구비한 스크류 컨베이어를 포함한다. 또한, 동일한 컨베이어를 따라 슬러지를 이동시켜 탈수시키는 것은, 특히 입자가 탈수되도록 처음에 부유하고 있었던 부유 탱크로 물을 복귀시키는 방식으로 물을 용이하게 제거한다. 또한 물을 복귀 도관을 통해 역으로 급송하는 컨베이어를 구동시키는 모터는 펌프를 구동시킬 수 있다.

본원에는 본 발명의 특수한 실시예가 설명 및 도시되어 있지만, 당업계의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 변형 및 수정을 이룰 수 있을 것이다. 특허 청구 범위는 이러한 수정 및 동등물을 포함하도록 의도된 것임을 이해하여야 한다.

제1도는 입자 탈수 장치의 사시도.

제2도는 제1도에서 도시한 장치의 단면도.

제3도는 제2도에서 도시한 장치의 단면도.

제4도는 제3도의 펌프의 단면도.

제5도는 제3도의 컨베이어 일부의 단면도.

제6도는 제2도의 컨베이어의 부분 사시도.

제7도는 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성된 컨베이어의 부분 단면도.

제8도는 제7도의 선 8-8을 따라 절취한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 입자 탈수 장치

12 : 부유 탱크

26 : 입자 제거 장치

40 : 컨베이어

42 : 상향 경로 부분

44 : 하향 경로 부분

70 : 액체 수용부

Claims (10)

1. 액체와 입자의 혼합물이 보내지는 부유 탱크와, 부유 입자를 제거하며 응집된 입자 또는 슬러지를 낙하 위치에서 낙하시키는 설비를 포함하는 입자 탈수 장치로서,

   실질적으로 낙하 위치 아래에 배치되어 슬러지를 받아 들이는 상향 경로(uppath) 부분과, 컨베이어를 따라 이동하는 슬러지를 압축하여 슬러지에서 액체를 제거하는 하향 경로(downpath) 부분, 그리고 상기 하향 경로 부분에서 압축된 슬러지로부터 제거되는 액체를 받아 들여 운반하는 액체 수용부를 구비하는 컨베이어와 상기 컨베이어를 구동시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 탈수 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 컨베이어는 그 하향 경로 부분이 상향 경로 부분보다 높은 곳에 배치되는 상태로 수평면에 대하여 경사지게 연장되며, 상기 컨베이어는 슬러지를 받아 들이기 위해 적어도 상기 상향 경로 부분을 따라 그 상부가 개방되어 있는 컨베이어 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 상기 액체 수용부를 형성하며, 상기 액체 수용부는 상기 컨베이어 아래에 배치되어 있으면서 경사지게 연장되고 최하측 부분에 유체 배출구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 입자 탈수 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 부유 탱크에는, 상기 낙하 위치의 상류에 배치되고 액체와 입자의 혼합물을 받아 들이는 유입구를 구비한 상류 단부가 마련되며, 또한 상기 부유 탱크는 그 부유 탱크의 상류 단부와 상기 유체 배출구를 연결하여 상기 탱크의 상류 단부로 액체를 유동시키는 복귀 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 탈수 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 컨베이어의 상향 경로 단부에 배치되며 각각 상기 유체 배출구와 상기 복귀 도관에 연결된 펌프 유입구와 펌프 배출구를 갖춘 펌프를 포함하며, 상기 펌프와 상기 컨베이어는 상기 모터에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 입자 탈수 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 컨베이어는 긴 샤프트와, 이 샤프트에 연결되어 샤프트를 회전시키는 상기 모터와, 실질적으로 상기 낙하 위치 아래에 배치되어 있으며 상기 샤프트에 고정되어 있는 제1 평균 직경의 상향 경로 스크류 부분과, 상기 상향 경로 스크류 부분의 하향 경로에 배치되어 있으며 상기 샤프트에 고정되고 슬러지를 압축하도록 상기 상향 경로 스크류 부분보다 직경이 작은 하향 경로 스크류 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 탈수장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 컨베이어는 한 쌍의 롤러와, 이들 롤러 둘레로 연장되는 무단 메인 벨트를 구비하며, 상기 무단 메인 벨트는 실질적으로 상기 낙하 위치에 배치되는 상향 경로 벨트 부분과 하향 경로 벨트 부분을 구비하며, 또한, 상기 컨베이어는 상기 무단 메인 벨트를 이동시키도록 상기 롤러 중 제1 롤러에 연결되어 있는 상기 모터와, 상기 무단 메인 벨트 상에 배치된 슬러지를 압축하도록 실질적으로 상기 무단 메인 벨트의 하향 경로 부분에 맞대어 배치되어 있는 제2 무단 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 탈수 장치.
7. 클리프(cliff)에서 끝나는 비치(beach)와, 이 비치를 따라 입자를 밀어 내어 상기 클리프 위에서 낙하시키는 설비를 포함하는 입자 탈수 장치로서,

   긴 샤프트와, 이 샤프트를 회전시키는 모터와, 상기 샤프트에 연결되어 회전하는 스크류, 그리고 상기 스크류 중 적어도 일부분을 꼭 맞게 둘러싸는 컨베이어 하우징을 구비하는 스크류 컨베이어를 포함하며,

   상기 스크류는 상기 클리프 아래에 배치되어 있는 제1 평균 직경의 상향 경로 스크류 부분과 상기 제1 평균 직경보다 작은 제2 평균 직경의 하향 경로 스크류 부분을 구비하며, 이들 스크류 부분은 모두 상기 샤프트에 장착되어 있고,

   상기 컨베이어 하우징은 상기 상향 경로 스크류의 하류 부분을 꼭 맞게 둘러싸며, 상기 클리프 위에서 낙하하는 입자를 받아 들이도록 상부가 개방되어 있는 상향 경로 부분과 상기 하향 경로 스크류 부분을 실질적으로 360°둘러싸고 있는 하향 경로 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 탈수 장치.
8. 탱크내의 액체 중에 입자를 부유시키고 부유 입자와 일부 액체 즉 슬러지를이동시켜 낙하 위치에서 이 슬러지를 낙하시키는 것을 포함하는, 혼합물을 받아들여 그 혼합물의 입자를 탈수시키는 방법으로서,

   상기 낙하 위치에서 낙하하는 슬러지를 경사진 홈통(inclined trough)에 받아들이고, 상기 홈통을 따라 부분적으로 윗방향으로 경사지게 인장되는 윗방향으로 경사진 슬러지 경로를 따라 상기 슬러지를 하향 경로로 전진시켜, 상기 슬러지 경로의 하향 경로 부분을 따라 상기 슬러지를 압축하고, 상기 슬러지 경로와 반대 방향으로 상기 슬러지 경로의 상기 하향 경로 부분으로부터 아랫방향 경사면을 따라 액체를 운반하고, 그리고 상기 슬러지 경로의 상향 경로 단부로부터 액체를 제거하는 것을 특징으로 하는 입자 탈수 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 부유 및 낙하 단계는 혼합물을 탱크를 따라 클리프로 이동시켜 상기 클리프 위에서 슬러지를 밀어 내는 단계를 포함하며,

   물을 상기 슬러지 경로의 상향 경로 단부로부터 상기 탱크로 역으로 유동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 탈수 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 홈통을 따라 하향 경로로 상기 슬러지를 전진시켜 압축하는 단계는, 샤프트와 이 샤프트에 고정된 상향 경로 스크류 부분과 하향 경로 스크류 부분을 회전시키는 단계를 포함하며, 상기 상향 경로 스크류 부분은 상기 홈통을 따라 연장되며 직경이 크고, 상기 하향 경로 스크류 부분은 상기 하향 경로 부분을 따라 하우징 내에 꼭 맞게 배치되어 있으며 직경이 보다 작은 것을 특징으로 하는 입자 탈수 방법.