KR100594595B1

KR100594595B1 - 슬러지 수집기능과 압밀기능이 개선된 슬러지 수집장치

Info

Publication number: KR100594595B1
Application number: KR1020050000700A
Authority: KR
Inventors: 한상배
Original assignee: 한상배
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2006-06-30

Abstract

본 발명은 침전지에 설치되는 슬러지 수집장치에 관한 것으로, 고액분리가 이루어지는 침전지에 설치되어 침전된 고형물을 수집하는 슬러지 수집장치에는 침전 슬러지층의 가교(Bridge)를 교란하고 간극수를 배제하여 슬러지의 압밀이 이루어지도록 하는 하나 이상의 스테이틱 믹서와; 침전지 바닥의 불규칙한 면에 침전된 슬러지를 긁어서 수집할 수 있는 브러쉬형 스크레이퍼; 슬러지 수집기의 끝부분에 설치되어 침전지 하부 코너에 침전된 슬러지를 수집하는 측면 슬러지 수집기; 침전지 하부 측면 헌치 경사면에 침전된 슬러지를 수집할 수 있는 경사면 슬러지 수집기; 중에서 어느 하나 이상이 구비되어 슬러지층 블랭킷(Sludge Blanket)이 안정되고 슬러지 수집기능과 압밀기능이 개선될 수 있다.

침전지, 슬러지 수집장치, 슬러지 수집기, 스크레이퍼, 스테이틱 믹서

Description

슬러지 수집기능과 압밀기능이 개선된 슬러지 수집장치{Sludge Collectors with the Improved Functions of Sludge Scraping and Compaction}

도 1은 장방형 침전지에 설치되는 종래 방식의 무한궤도형 슬러지 수집장치의 종단면도,

도 2는 장방형 침전지에 설치되는 종래 방식의 무한궤도형 슬러지 수집장치의 횡단면도,

도 3은 본 발명에 따른 무한궤도형 슬러지 수집장치 종단면도,

도 4는 본 발명에 따른 무한궤도형 슬러지 수집장치의 체인에 설치된 스테이틱 믹서와 브러쉬형 스크레이퍼의 개념도,

도 5a는 본 발명에 따른 측면 슬러지 수집기의 사시도

도 5b는 도 5a의 평단면도,

도 6은 본 발명에 따른 스테이틱 믹서와 경사면 슬러지 수집기가 구비된 슬러지 수집장치의 횡단면도,

도 7은 본 발명에 따른 회전형 슬러지 수집장치의 단면도,

도 8은 본 발명에 따른 슬러지 압밀용 스테이틱 믹서의 사시도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1,1a : 침전지 2,2a : 구동부

3 : 구동기어 4 : 체인 지지 기어

5,5a : 슬러지 수집기 6 : 체인

7,7a : 슬러지 호퍼 8 : 슬러지 블랭킷

11: 스테이틱 믹서 12 : 브러쉬형 스크레이퍼

13 : 고무판 스크레이퍼 14,14a : 슬러지 수집기 부재

15 : 수납공간 16 : 탄성체

17 : 헌치 경사면 18 : 경사면 슬러지 수집기

19 : 상부 부재 20 : 구동축

21 : 엘리먼트 22 : 조립구

23 : 연결봉 24 : 너트

본 발명은 생물학적 침전지 또는 화학응집 침전지에서 슬러지 블랭킷의 안정화 및 침전효율 개선을 위하여 슬러지층에서 간극수를 배제하고 슬러지가 압밀되도록 하며, 침전지의 불규칙한 바닥면과 침전지 측면의 헌치 경사면에 침전된 슬러지도 원활하게 수집할 수 있는 슬러지 수집장치에 관한 것이다.

하폐수처리시설, 정수처리시설 또는 생산공정에서 고액분리를 위하여 이용되 는 중력식 침전지에 설치되는 종래 방식의 슬러지 수집장치는 고무판이 부착된 슬러지 수집기가 이동하면서 침전지 바닥에 퇴적된 슬러지를 한곳으로 모아서 인출되도록 하였다.

장방형 침전지에 설치되는 슬러지 수집장치는 무한궤도 형태로 작동되고, 원형침전지에 설치되는 슬러지 수집장치는 회전축이 구비되어 회전운동을 하면서 중앙의 슬러지 호퍼로 슬러지를 수집하는 구성이다.

도 1은 장방형 침전지(101)에 설치되는 구동부(102), 구동기어(103), 체인 지지 기어(104)와 슬러지 수집기(105) 및 체인(106)으로 구성된 종래 방식의 무한궤도형 슬러지 수집장치를 나타내는 종단면도이다. 슬러지 수집기(105)는 무한궤도 형태로 회전 운동을 하는 체인(106)에 연결되고, 상기 구동부(102)에 의하여 체인(106)이 움직임에 따라 슬러지 수집기(105)가 바닥면을 따라 이동하면서 침전지 바닥에 퇴적된 슬러지를 침전지의 어느 일측에 설치된 슬러지 호퍼(107)로 수집하는 구조이다.

이와 같은 구성의 종래 방식 슬러지 수집장치의 문제점으로는, 슬러지의 간극수를 배제하는 기능이 없고 슬러지 압밀이 저조하므로 슬러지층(108)이 높게 형성된다. 따라서 유입유량이 증가될 경우에는 슬러지층이 상승하여 상징수를 따라 고형물이 유출될 수 있고, 인출 슬러지 농도가 낮아지므로 슬러지 인발량과 반송 슬러지량이 증가되는 문제점이 있다.

슬러지층에서 간극수를 배제하고 압밀을 증대시키기 위하여 일본특허 소60-150807호에서 발명 공개된 슬러지 수집장치는 0.5～30mm 굵기의 부재를 간격 60～ 1,000mm, 또는 200～600mm로 제작된 단순한 망부재가 슬러지 수집기 프레임에 설치된 것에 불과하므로 효과적인 간극수 배제와 가교의 해체가 어려운 구성이다.

종래 방식의 슬러지 수집장치의 또 다른 문제점은 슬러지 수집장치의 한 구성 요소인 슬러지 수집기(105)가 침전지(101) 바닥에 설치된 레일을 따라 움직이는 신축성이 없는 부재로 구성되거나, 상기 슬러지 수집기(105)에는 5～10mm 두께의 신축성 고무판재로 구성된 스크레이퍼(Scraper)가 부착되어 침전지의 바닥에 퇴적된 슬러지를 수집하는 구성이었다. 따라서 바닥면에 홈이 파이거나 작은 돌출부가 있는 경우에 종래 방식의 경질 부재로 구성된 슬러지 수집기 또는 평판형의 신축성 고무판 스크레이퍼는 홈에 끼인 슬러지를 제거하지 못하므로 부패하여 부상하고, 돌출부의 주변에도 같은 현상이 발생되어 처리수가 혼탁해지는 문제점이 발생된다.

또한, 종래의 슬러지 수집장치의 슬러지 수집기(105)는 침전지 벽체와 바닥이 서로 연결되는 코너 부분에 퇴적된 슬러지를 원활하게 제거할 수 없는 구조이며, 코너에 퇴적된 슬러지를 제거하기 위하여 고무판 등의 신축성 부재를 돌출시켜서 일시적으로 기능을 발휘 할 수 있으나, 고무판이 마모되면 마모 부분을 쉽게 보완하기 어려운 구성이다.

도 2는 장방형 침전지에 종래 방식의 슬러지 수집장치가 설치된 침전지의 횡단면도이다. 종래의 장방형 침전지(101)는 벽체(101a) 하중을 분산하는 등의 목적으로 벽체(101a) 하부에 헌치를 설치한다. 그러나, 헌치로 인하여 침전지 바닥 코너부분에 45°전후의 경사면(109)이 형성되고, 상기 헌치 경사면(109)에 침전된 슬러지는 바닥으로 원활하게 흘러내리지 못하고 쌓여서 조대 플록으로 부상하거나, 부패되어 핀플록(Pin Floc) 또는 용존성 물질로 해체되므로 처리수질을 악화시키게 된다. 그러나, 종래 방식의 슬러지 수집기(105)는 침전지 양측의 상기 헌치 경사면(109)에 퇴적된 슬러지를 직접 수집할 수 없는 구성이었다.

지금까지 슬러지 수집장치의 문제점들을 장방형 침전지에 설치되는 무한궤도형 슬러지 수집장치를 예시하여 설명하였으나, 원형 침전지에 설치되는 회전형 슬러지 수집기에서도 같은 문제가 발생된다.

이에 본 발명은 상술한 제 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 구동부와 슬러지 수집기로 구성되고 고액분리가 이루어지는 침전지에 설치되어 침전된 고형물을 수집하는 슬러지 수집장치에는 슬러지의 가교를 교란하고 간극수를 배제하여 슬러지가 압밀되도록 하는 슬러지 압밀수단과; 침전지의 불규칙한 바닥면에 침전된 슬러지를 긁어서 수집할 수 있는 브러쉬형 슬러지 스크레이퍼; 슬러지 수집기의 끝부분에 설치되어 침전지 하부 코너부분의 슬러지를 수집할 수 있는 측면 슬러지 수집기; 헌치 경사면에 침전된 슬러지를 수집할 수 있는 경사면 슬러지 수집기; 중에서 어느 하나 이상을 설치하여 슬러지 수집기능이 개선되고 압밀기능이 구비된 슬러지 수집장치의 제공을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 슬러지 압밀수단은 스테이틱 믹서로 구성하였다. 스테이틱믹서는 정지된 상태에서 유체 자체의 흐름에 의하여 유체를 교반할 수 있고, 스테이틱 믹서 자체가 느린 속도로 움직일 때에도 정지된 유체를 교반시킬 수 있으므로 유체의 유동이 작고 슬러지 수집장치의 움직임도 느린 침전지에서 슬러지 압밀을 위한 교반수단으로 적합하다.

스테이틱 믹서를 슬러지 수집장치의 구성 부재, 체인 또는 슬러지 수집기에 설치하고, 슬러지 수집장치가 작동하면 스테이틱 믹서도 함께 움직이면서 슬러지를 교란하고 간극수를 배제시켜서 슬러지층의 압밀이 이루어지도록 하였다.

스테이틱 믹서는 유체흐름이 90°~180°회전하도록 나선(Screw)형태로 성형된 판재, 또는 회전익(Impeller) 형태의 금속주조물, 또는 합성수지 사출물로 구성되는 엘리먼트와 연결봉을 조립하는 구조로 하였다. 상기 엘리먼트에는 봉이 삽입될 수 있는 조립구를 구비하고, 상기 조립구에는 연결봉을 삽입하고 양측을 고정하여 스테이틱 믹서로 조립하되, 엘리먼트의 나선형 회전방향이 서로 반대 방향으로 교차되도록 조립구에 연결봉을 삽입하여 조립한다.

이와 같은 구조의 본 발명에 따른 스테이틱 믹서는 주조나 용접에 의하여 제작하는 경우보다 경제적이고 저렴한 비용으로 스테이틱 믹서를 제공할 수 있으며, 장방형 침전지의 폭 또는 원형 침전지의 반경과 같은 길이가 긴 스테이틱 믹서를 쉽게 제작할 수 있다.

침전지 벽체와 바닥 사이의 직각면 코너 부분에 침전된 슬러지는 원활하게 수집되지 못하고 적체되어 조대 플록으로 부상하거나 부패하여 상징수를 오염시키는 문제를 해소하기 위하여, 본 발명에 따른 측면 슬러지 수집기는 슬러지 수집기를 구성하는 부재에 수납공간을 구성하고, 용수철 등의 탄성체와 수납공간보다 단면이 작은 부재를 상기 수납공간 내부에 순차적으로 삽입하여 상기 내부 부재가 상 기 탄성체에 의하여 전진 또는 후퇴하면서 외부로 돌출될 수 있도록 구성하며, 상기 내부 부재의 끝 부분에는 고무판, 브러쉬 등으로 구성된 스크레이퍼를 부착하였다. 침전지 하부 측면 벽체면이 직선으로 고르지 못하고 침전지 바닥 폭이 일정하지 못한 상태에서도 상기 측면 슬러지 수집기는 침전지 하부 코너측 바닥과 벽면에 퇴적된 슬러지를 원활하게 수집할 수 있다.

침전지 벽체와 바닥사이에 설치된 헌치 경사면에 침전된 슬러지는 원활하게 바닥으로 미끄러지지 못하고 조대 플록으로 부상하거나 적체되어 부패하는 문제를 해소하기 위하여, 본 발명에 따른 경사면 슬러지 수집기는 슬러지 수집기를 구성하는 부재의 일측 또는 양측 끝부분을 상기 헌치 경사면의 경사각과 일치되는 각도로 경사지도록 구성하므로써 경사면에서 원활하게 슬러지를 수집할 수 있다.

여기서, 상기 경사면 슬러지 수집기의 양측 절곡된 부재의 끝부분을 상부 부재를 이용하여 서로 연결하고 상부 연결 부재와 하부 슬러지 수집기 부재 사이에는 다수개의 짧은 스테이틱 믹서를 세워서 설치하거나, 또는 상기 상부 부재 자체를 스테이틱 믹서로 구성하면 휨이나 뒤틀림으로부터 구조적으로도 안정될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 무한궤도형 슬러지 수집장치의 종단면도이다.

이 실시예에는 장방형 침전지(1)에 설치되는 구동부(2), 구동기어(3), 체인 지지 기어(4)와 슬러지 수집기(5) 및 1쌍의 체인(6)으로 구성된 종래 방식의 무한궤도형 슬러지 수집장치에서, 상기 체인(6)에는 일정 간격마다 스테이틱 믹서(11)를 횡방향으로 거치하고 양측을 체인으로 고정한 것이다. 체인(6)에 연결된 상기 슬러지 수집기(5)와 스테이틱 믹서(11)가 구동부(2)에 의하여 무한궤도 형태로 회 전 운동을 하는 체인(6)을 따라 침전지 바닥면을 이동하면서 침전지의 어느 일측에 설치된 슬러지 호퍼(7)로 슬러지를 수집하고, 상기 스테이틱 믹서(11)에 의하여 슬러지가 교란되고 간극수가 배제되어 슬러지 압밀이 이루어지므로 슬러지 블랭킷(8)이 하강하고 안정될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 무한궤도형 슬러지 수집장치의 체인에 설치된 스테이틱 믹서와 브러쉬형 스크레이퍼의 개념도이다.

장방형 침전지에 설치되며 무한궤도 형태로 작동하는 두 줄의 체인(6)에는 침전지 폭과 같은 길이의 스테이틱 믹서(11)를 설치하고, 상기 체인(6)에 설치된 슬러지 수집기(5)의 부재에는 본 발명에 따른 브러쉬형 스크레이퍼(12)가 설치되는 실시예에 관한 것이다.

이 실시예는 상기 슬러지 수집기(5)의 어느 일측에 브러쉬형 스크레이퍼(12)를 설치하고 다른 일측에는 고무판 스크레이퍼(13)를 설치하여 동일한 슬러지 수집기(5)에 브러쉬와 고무판을 함께 설치하거나, 또는 다수개의 슬러지 수집기(5)에 브러쉬형 스크레이퍼(12)와 고무판 스크레이퍼(13)를 한 종류씩 교차 설치하여 슬러지 수집장치를 구성할 수 있다. 또한, 상기 슬러지 수집기(5)에는 고무판 스크레이퍼(13)를 생략하고 브러쉬형 스크레이퍼(12)만을 설치할 수도 있다.

상기 스테이틱 믹서는 상기 슬러지 수집기(5)의 부재에 다수개의 짧은 스테이틱 믹서를 세워서 설치할 수 있으나, 직립형 스테이틱 믹서의 길이는 체인 지지 기어의 반경보다 길게 할 수 없으므로 실효성이 적다. 따라서 상기 체인(6)에는 일정 간격마다 침전지 폭과 같은 길이로 길게 제작된 스테이틱 믹서(11)를 횡으로 설치하되, 상기 스테이틱 믹서(11)의 양측을 상기 한쌍의 체인(6)에 각각 고정시켜서 견고하게 설치할 수 있으며 다수개의 스테이틱 믹서(11)를 일정 간격마다 횡방향으로 설치할 수 있다.

도 5a는 본 발명에 따른 측면 슬러지 수집기의 사시도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 슬러지수집기의 평단면도이다.

이 실시예에 따른 측면 슬러지 수집기는 도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이, 슬러지 수집기를 구성하는 부재(14)의 내부에 수납공간(15)을 구성하고, 용수철 등의 탄성체(16)와 상기 수납구보다 단면이 작은 내부 부재(14a)를 상기 수납공간의 내부에 순차적으로 삽입하여 내부 부재(14a)가 탄성체에 의하여 전진 또는 후퇴하면서 외부로 돌출될 수 있도록 구성하며, 상기 내부 부재(14a)의 끝 부분에는 고무판, 브러쉬 등으로 구성된 스크레이퍼(12,13)를 부착하였다. 침전지 하부 벽체면이 직선으로 고르지 못하거나 침전지 바닥 폭이 일정하지 못한 상태에서도 상기 스크레이퍼(12,13)가 탄성체(16)에 의하여 전진 후퇴하므로 침전지 하부 코너와 바닥에 퇴적된 슬러지도 원활하게 수집될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 스테이틱 믹서와 경사면 슬러지 수집기가 구비된 슬러지 수집장치의 횡단면도이다.

이 실시예에 따른 슬러지 수집장치에는 슬러지 수집기(5)를 구성하는 부재의 일측 또는 양측 끝 부분을 상기 헌치 경사면의 경사각과 일치되는 각도로 경사지도록 제작된 경사면 슬러지 수집기(18)를 구성하므로써 헌치 경사면(17)에 침전된 슬러지도 원활하게 수집할 수 있도록 하였다.

여기서, 상기 경사면 슬러지 수집기의 양측 절곡된 상부의 끝부분을 부재(19)를 이용하여 서로 연결하고 상기 상부 부재(19)와 하부 슬러지 수집기(5)의 부재 사이에는 다수개의 짧은 스테이틱 믹서(11)를 세워서 설치할 수 있다. 또한, 상기 상부 부재(19) 자체를 횡방향으로 길게 설치된 스테이틱 믹서[도면생략]로 대체하여 경사면 슬러지 수집기와 스테이틱 믹서를 조합할 수 있고 슬러지 수집기가 휨이나 뒤틀림으로부터 구조적으로도 안정될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 회전형 슬러지 수집장치의 종단면도이다.

이 실시예는 원형 침전지(1a)에 설치되는 구동부(2a), 구동축(20)과 슬러지 수집기(5a)로 구성된 종래 방식의 회전형 슬러지 수집장치에서, 상기 슬러지 수집기(5a)를 구성하는 부재에는 일정 간격마다 스테이틱 믹서(11)를 세워서 설치한 것이다. 회전 운동을 하는 구동축(20)에 연결된 상기 슬러지 수집기(5a)와 스테이틱 믹서(11)가 상기 구동부(2a)에 의하여 침전지 바닥면을 이동하면서 슬러지를 침전지 중심에 있는 슬러지 호퍼(7a)로 수집하고, 상기 스테이틱 믹서(11)에 의하여 슬러지가 교란되고 간극수가 배제되어 압밀이 이루어지므로 슬러지 블랭킷(8)이 하강하고 안정될 수 있다.

이 실시예에서의 스테이틱 믹서는 유체흐름이 90°~180°회전하도록 나선(Screw)형태로 성형된 판재, 또는 회전익(Impeller) 형태의 금속주조물, 또는 합성수지 사출물에 의한 엘리먼트(21)와 연결봉(23)을 조립하는 구성이다. 상기 엘리먼트(21)에는 연결봉(23)이 삽입될 수 있는 조립구(22)를 구비하며, 상기 조립구에 는 연결봉을 삽입하고 양측을 용접하여 고정하거나 또는 워셔와 너트(24)로 고정하여 스테이틱 믹서로 조립한 것이다. 여기서 상기 나선형 회전방향은 서로 반대 방향으로 교차되도록 다수개의 상기 엘리먼트를 배열하고 상기 조립구의 내부에 연결봉을 삽입하여 조립하므로써 교반효율을 증대시킬 수 있다.

이 실시예에 의하면 장방형 침전지의 폭 또는 원형 침전지의 반경과 같은 4～15m 길이의 스테이틱 믹서를 각개 엘리먼트를 용접하거나 전체를 주형으로 제작하는 방법보다 용이하게 제작할 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명에 따른 스테이틱 믹서에 의한 슬러지 압밀수단, 브러쉬형 스크레이퍼, 측면 또는 경사면 슬러지 수집기는 무한궤도형과 회전형 슬러지 수집장치에 제한되지 않고 수중대차형과 왕복형 슬러지 수집장치등 중력식 침전지에 설치되는 모든 형태의 슬러지 수집장치에 적용될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명에 따른 슬러지 수집기능과 압밀 기능이 개선된 슬러지 수집장치를 침전지에 적용하면 다음과 같은 장점을 발휘할 수 있다.

① 슬러지층 압밀이 개선되므로 슬러지 블랭킷이 안정되고 슬러지 인발량과 반송 슬러지량이 감소될 수 있다.

② 침전지 하부 코너부분과 헌치 경사면의 슬러지도 원활하게 수집할 수 있으므로 슬러지가 부상하거나 장기간 적체되어 부패하는 문제를 해소할 수 있다.

③ 불규칙한 침전지 바닥면에 침전된 슬러지도 원활하게 수집할 수 있다.

④ 길이가 긴 스테이틱 믹서를 용이하고 경제적으로 제공할 수 있다.

Claims

고액분리가 이루어지는 침전지에 설치되어 침전 슬러지를 수집하는 슬러지 수집장치에는 슬러지의 가교를 교란하고 간극수를 배제하여 슬러지의 압밀이 이루어지도록 하는 하나 이상 다수개의 스테이틱 믹서와; 침전지 바닥에 침전된 슬러지를 긁어서 수집할 수 있는 브러쉬형 스크레이퍼; 슬러지 수집기의 끝부분에 설치되어 침전지 하부 코너에 침전된 슬러지를 수집하는 측면 슬러지 수집기; 침전지 측면 하부 헌치 경사면에 침전된 슬러지를 수집할 수 있는 경사면 슬러지 수집기; 중에서 어느 하나 이상이 구비되는 것을 특징으로 하는 슬러지 수집기능과 압밀기능이 개선된 슬러지 수집장치.
제1항에 있어서, 상기 측면 슬러지 수집기는 슬러지 수집기에 수납공간이 구비되고, 상기 수납공간의 내부에는 용수철 등의 탄성체와 부재가 순차적으로 내삽되고, 상기 내삽된 부재의 외부 돌출부에는 고무판 또는 브러쉬중 어느 하나로 구성된 스크레이퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 슬러지 수집기능과 압밀기능이 개선된 슬러지 수집장치.
제1항에 있어서, 상기 경사면 슬러지 수집기의 일측 또는 양측 끝 부분은 침전지 하부 헌치 경사면의 경사각과 일치되는 각도로 성형된 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 수집기능과 압밀기능이 개선된 슬러지 수집장치.
제1항에 있어서, 상기 스테이틱 믹서는 조립구가 구비되고 유체흐름이 90°~180°회전하도록 나선형으로 성형된 판재 또는 회전익 형태의 금속주조물 또는 합성수지 사출물로 구성된 상기 엘리먼트에 구비된 조립구에 연결봉을 삽입하여 조립하되, 상기 나선형 회전방향들이 서로 반대 방향으로 교차되도록 다수개의 엘리먼트를 배열하여 상기 조립구의 내부에 연결봉을 삽입하고, 상기 연결봉의 양측을 너트 또는 용접 등으로 고정시켜서 조립하는 것을 특징으로 하는 슬러지 수집기능과 압밀기능이 개선된 슬러지 수집장치.