KR100720174B1 - 하수 슬러지용 탈수건조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건조장이 필요하지 않아 경제적이며, 건조시간의 절약과 건조 시 악취문제로부터 자유로울 수 있는 하수 슬러지용 탈수건조기를 제공하기 위한 것으로서, 상하로 높이차를 두고 설치된 급기장치가 회전할 때 그 원심력에 의하여 노즐로 외부공기가 도입돼 탈수 및 건조를 촉진하고, 건조된 최상층부의 하수 슬러지를 상단으로 인출장치로 인출하도록 된 탈수건조통과; 탈수건조통의 하부에 위치하여 탈수건조를 위해 투입되는 하수 슬러지를 탈수건조통의 하단 중앙으로 몰고 밀어올려서 탈수와 건조가 이뤄지도록 돕는 이방성 나선익 및 평날개를 가진 양방향 이송장치와; 상기 탈수건조통 의 하단에 연결되고, 슬러지 여과용 필터가 장전된 필터통과; 상기 탈수건조통과 필터통 사이에 배치되어 탈수 건조 후 잔류 슬러지를 기체 밖으로 배출하기 위한 청소장치;로 이뤄진 하수 슬러지용 탈수건조기를 특징으로 한다.

Description

하수 슬러지용 탈수건조기{Dehydrating and drying machine for sewage sludge}

도 1은 본 발명에 의한 하수 슬러지용 탈수건조기의 종단정면도

도 2는 양방향 이송장치와 청소장치 및 격리통의 평면배치예시도

도 3은 도 2의 I-I선에 준하는 부분 생략 단면도

도 4는 양방향 이송장치의 정면도

도 5는 급기장치용 노즐의 단면도

도 6은 격리통의 슈트 개방예시도
도 7은 격리통과 인출장치의 부분절개 사시도
도 8은 잔류 하수 슬러지의 인출예시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 탈수건조통 11: 급기장치

12: 인출장치 14: 노즐

14a: 노즐공 20: 필터통

23: 격리통 23a: 배수공

25: 슈트 26: 해치

30: 양방향 이송장치 32: 투입구

33a,b: 나선익 34: 평날개

40: 청소장치

본 발명은 하수종말처리장에서 발생하는 슬러지의 탈수 건조가 가능한 하수 슬러지용 탈수건조기에 관한 것이다.

통상의 탈수기는 실린더에 피탈수물의 진행방향으로 피치가 점차 작아지는 압착스크류를 내장한 것이다. 하수종말처리장에서 발생하는 하수 슬러지는 입자가 너무 곱기 때문에 압착식 탈수기로 탈수하기는 아주 곤란하다. 때문에 탈수된 하수 슬러지는 적정 함수율에 도달할 때까지 건조시키는 후속 과정을 거쳐야 한다.

하지만, 탈수된 하수 슬러지를 건조하는데는 막대한 비용이 소요되는 건조장을 따로 갖춰야 한다. 또, 비록 탈수되었다고는 하지만 그 슬러지는 악취가 여전하고 함수율이 높기 때문에 관련작업자는 물론 인근 주민에게 고통을 주고 건조되기까지는 시간적으로 너무 더디다. 열풍을 이용한 강제 건조의 경우에는 열에너지비용이 만만찮다.

물론, 발효조의 하부에 투입된 음식쓰레기를 일방향으로 강제 이송하고 계속되는 이송에 의해 음식쓰레기가 발효조내에서 회류되도록 공급하는 스크류가 내장되고, 발효조내에서 회전식 급기수단의 원심력에 의하여 거기에 장착된 노즐로 외부공기를 도입하여 발효를 촉진시키며, 발효조 밑에 모래층과 자갈층으로 조성된 필터층 장전형 필터통이 설치된 음식쓰레기 발효장치(본인에 의한 실용신안등록 제396641호)를 하수 슬러지용 탈수에 이용하는 방안도 상정할 수 있다. 이 발효장치를 이용할 경우 탈수된 하수 슬러지는 발효조 하부에 설치된 배출구로 인출하게 된다. 발효조내에서 하수 슬러지가 탈수될 때 중력작용으로 아래로 흐르는 물기 때문에 발효조 밖으로 반출될 하층부의 하수 슬러지는 상층부의 하수 슬러지에 비해 함수율이 높으므로 인출 후 별도의 건조과정을 거쳐야 한다.

이러한 이유 때문에 상기 발효장치를 하수 슬러지의 탈수용으로 전용(轉用)하는 것은 부적합하고, 건조는 것은 더더욱 곤란하다.

이런 점에서, 장래의 하수 슬러지용 탈수기는 탈수와 함께 기체내에서 건조도 이뤄지게 해 건조장의 배제에 따른 경제성이 높고, 건조 소요시간도 단축하며, 악취로 인한 고통에서 벗어날 수 있는 방향으로의 새로운 모색이 필요하다.

본 발명의 목적은 건조장이 필요하지 않아 경제적이며, 건조시간의 절약과 건조 시 악취문제로부터 자유로울 수 있는 하수 슬러지용 탈수건조기를 제공하는 것이다.

이 과제는, 상하로 높이차를 두고 설치된 급기장치가 회전할 때 그 원심력에 의하여 노즐로 외부공기가 도입돼 탈수 및 건조를 촉진하고, 건조된 최상층부의 하수 슬러지를 상단으로 인출장치로 인출하도록 된 탈수건조통과; 탈수건조통의 하부에 위치하여 탈수건조를 위해 투입되는 하수 슬러지를 탈수건조통의 하단 중앙으로 몰고 밀어올려서 탈수와 건조가 이뤄지도록 돕는 이방성 나선익 및 평날개를 가진 양방향 이송장치와; 상기 탈수건조통 의 하단에 연결되고, 슬러지 여과용 필터가 장전된 필터통과; 상기 탈수건조통과 필터통 사이에 배치되어 탈수 건조 후 잔류 슬러지를 기체 밖으로 배출하기 위한 청소장치;로 구성되는 하수 슬러지용 탈수건조기로 달성할 수 있다.

상기 필터통은 중앙에 슬러지의 무단방출 억제를 통한 침출수의 배수와 탈수건조 종료 후 잔류 슬러지의 배출을 돕는 동력식 해치 장착형 격리통을 가질 수도 있다.

도 1 내지 도 3에서, 본 발명에서 제안하는 하수 슬러지용 탈수건조기는 탈수건조통(10)과 필터통(20), 양방향 이송장치(30)와 청소장치(40)를 기본 구성요소로 한다.

탈수건조통(10)은 양쪽에 급기장치(11)가 설치되고, 상단에는 인출 장치(12)가 설치된 것이다. 급기장치(11)는 관상 축(13)의 곳곳에 노즐(14)이 장착된 것으로, 탈수건조통(10) 밖에 설치된 모터(15)를 구동원으로 하여 제자리에서 회전할 때 그 원심력에 힘입어 노즐(14)로 도입되는 외부공기를 탈수건조통(10)에 장입된 하수 슬러지에 공급하는 동시에 노즐(14)이 선회할 때 그 궤적을 따라 하수 슬러지 중에 기공을 조성하여 물기가 아래쪽으로 원활히 흘러내리게 하고 건조 공간도 확보되도록 해 탈수와 건조가 촉진되도록 하는 것이다.

인출장치(12)는 건조된 하수 슬러지 전용으로서, 탈수건조통(10) 밖으로 노출된 실린더의 외측단에 장착된 모터(16)를 구동원으로 한다. 탈수건조통(10)내에서 하수 슬러지에 대한 탈수와 건조가 진행되면 될수록 함수율은 낮아진다. 함수율이 높은 하수 슬러지는 중력에 의해 탈수건조통(10)의 아래쪽으로 내려가고 함수율이 낮은 건조된 하수 슬러지는 비중이 작아 아래로 향하는 고함수율 하수 슬러지에 의해 자연스레 탈수건조통(10)의 위쪽으로 밀려 올라간다. 탈수건조통(10)의 상부로 내몰리는 건조 하수 슬러지용 인출장치(12)를 탈수건조통(10)의 상단에 설치하는 것은 그러한 이치에 바탕한 것이다. 인출장치(12)는 스크류 또는 스크류 컨베이어형이다. 도면 부호(17)는 탈수건조통(10)의 천장에 설치되어 하수 슬러지가 탈수 건조되는 동안 발생하는 가스와 수증기가 대기 중으로 확산되도록 하는 배기구이다.

하수 슬러지의 탈수건조량이 많아 탈수건조통(10)의 대형 설계가 불가피한 경우도 있다. 이럴 때 탈수건조통(10)의 평면적을 늘려 잡는 것은 하수 슬러지 탈수건조처리장의 부지도 덩달아 넓게 책정되어야 하는데, 그렇게 하자면 부지확보자금이 늘어 부담이 가중된다. 합리적인 대안은 평면적을 넓히는 것을 지양하고 높이를 늘리는 것이다. 하지만 탈수건조통(10)이 높아질수록 제작에서부터 수송, 설치하기까지 많은 어려움에 봉착할 수 있다. 이점을 고려하여, 고층 건조통의 경우 분할 제작을 검토할 수 있다. 분할제작이란 제작, 운반, 설치 편의 등 제반 사정을 고려하여 탈수건조통(10)의 전체 높이를 적절한 높이로 등분 제작하되 저마다 급기장치(11)를 가진 탈수건조통 부재로 하고, 인출장치(12)와 배기구(17)는 최 상위 건조통 부재에만 설치하고, 위 아래로 맞닿게 배치되는 각 탈수건조통 부재는 플랜지 이음 등의 방법으로 연결하여 일체화하는 것이다.

필터통(20)은 탈수건조통(10) 내의 하수 슬러지가 탈수 건조되면서 발생하는 혼탁한 오수 중에서 미세한 슬러지를 여과하여 순수 침출수만 배출되도록 하는 것으로, 자갈층(21) 위에 목재칩(22)을 적층하여 고운 입자의 슬러지를 여과하고 침출수는 자갈층(21)을 통과하여 격리통(23)으로 흘러 들었다가 배수구(24)로 배수시킬 수 있게 한다. 여기에 더하여, 내측단이 격리통(23)의 내부에 위치하는 폭기관(28)을 부설하여 외부공기의 도입으로 발생되는 기포로 격리통(23) 내에 고인 침출수의 정화에 기여토록 할 수도 있다.

후술하는 양방향 이송장치(30)의 스크류축 중앙에 부착된 평날개(33)와 같은 위치의 필터통(20)의 중앙에는 격리통(23)이 설치되어 있다. 도 6과 도 7에서, 격리통(23)은 탈수건조통(10)에 든 하수 슬러지가 탈수 및 건조되는 동안 흘러내리는 혼탁한 오수는 여과되어 나가게 유도하고, 탈수건조통(10)에서 탈수 건조를 마친 후 목재칩(22)의 위쪽에 잔류하는 하수 슬러지는 청소장치(40)로 간편하게 인출할 수 있도록 하수 슬러지와 침출수를 격리하는 것으로, 주벽에서 자갈층(21) 보다도 낮은 부위에는 침출수 통과용 작은 배수공이 천공된 타공판제이고, 시옷자형 지붕의 한복판에는 위 아래가 트인 슬러지 낙하용 슈트(25)가 설치되어 있다.

상기 슈트(25)는 해치(26)에 의해 개폐된다. 해치(26)는 필터통(20) 밖에 설치된 구동수단(27)에 의해 작동한다. 슈트(25)의 폐쇄상태는 하수 슬러지에 대한 탈수건조작업이 종료될 때까지 유지되고, 내부에 잔류하는 슬러지를 청소장치 (40)로 청소할 때 개방한다.

도 4와 함께 설명하면, 양방향 이송장치(30)는 탈수건조통(10)의 하단과 필터통(20)의 상단 사이에 가로방향으로 설치되어 양쪽에서 투입되는 하수 슬러지를 가운데로 몰아 탈수건조통(10)의 내부 중앙으로 밀려올림으로써 탈수와 건조가 이뤄지게 하는 것으로, 탈수건조통(10) 보다도 긴 필터통(20)의 상단 양쪽에 형성된 투입구(34)로 투입되는 하수 슬러지를 스크류축(31)의 중간쪽, 즉 탈수건조통(10)의 하단 중앙쪽으로 동시 이송하는 이방성 나선익(32a,b)과 양쪽 나선익(32a,b)의 내측단 사이에 이송돼오는 하수 슬러지를 탈수건조통(10) 쪽으로 밀어올리는 평날개(33)가 부착된 것이다. 평날개(33)는 스크류축(31)과 평행하다.

청소장치(40)는 탈수건조통(10)에 장입된 하수 슬러지에 대한 탈수 건조작업과 건조된 하수 슬러지의 인출 종료 후 인출장치(12)에 의해 인출되지 못하고 체류하는 탈수건조통(10) 내부의 잔류 슬러지를 포함하여 목재칩(22)의 위쪽에 잔류하는 슬러지를 기체 밖으로 긁어 내 청소할 때 이용하는 스크류 컨베이어이다. 필터통(20)의 일측벽을 관통하여 필터층을 가로지른 뒤 격리통(23)의 벽을 뚫고 들어간 실린더(41)의 내측단과 슈트(25)의 하단이 서로 통하게 연결하여 슈트(25)가 열린 경우에만 내부의 잔류 슬러지를 인출할 수 있게 한다.

도 5에서, 급기장치(11)용 노즐(14)의 노즐공(14a)은 내측단의 반경이 외측단의 반경보다도 작은 내협외광형이다. 급기장치(11)가 비가동중인 탈수건조통(10)에 하수 슬러지가 충만됨에 따라 그 일부가 노즐공(14a)에 어 막히면 급기 초기에 급기장애를 일으킬 수 있는데, 상기와 같은 구조의 노즐공(14a)으로 설계하면 급기장치(11)가 회전할 때 그 원심력에 의해 노즐공(14a)에 낀 하수 슬러지가 용이하게 탈출할 수 있어 급기장치(11)의 가동 초기에 급기장애현상을 해소하기가 수월해진다.

도 1로 돌아가서, 급기장치(11)와 양방향 이송장치(30)를 가동하고, 슈트(25)는 해치(26)에 의해 닫힌 상태에서 양쪽 투입구(34)로 하수종말처리장에서 수거한 고함수율의 하수 슬러지를 투입한다. 하수 슬러지는 양방향 이송장치(30)의 이방성 나선익(32a,b)에 의해 한가운데로 몰린다. 이같이 한가운데로 몰리면서 하수 슬러지는 압착탈수된다. 한가운데로 몰린 하수 슬러지는 평날개(33)에 의해 탈수건조통(10)의 중앙으로 퍼올려진다. 이같은 하수 슬러지가 가운데로 몰렸다가 퍼올려지는 움직임이 지속적으로 진행되는 동안 급기장치(11)의 노즐(14)을 통해 외부의 건조한 공기가 공급된다. 노즐(14)이 선회할 때의 궤적은 탈수건조통(10)내 하수 슬러지에 길을 열어주는 것에 다름아니어서 일시적이긴 하지만 물길을 틔워 하수 슬러지 중의 물기가 아래로 원활히 흘러내리게 하여 탈수를 촉진하는가하면 급기공간도 확보돼 유입되는 외부공기의 상승을 부추겨 건조도 촉진시킨다. 그러는 한편으로 함수율이 높은 하수 슬러지는 중력에 의해 자연스레 아래 쪽으로 쏠리고 점진적 건조에 따라 비중이 낮아진 하수 슬러지는 위쪽으로 향하게 된다.

이같은 일련의 작용에 따라 하수 슬러지는 탈수건조통(10) 내에서 상위를 점할수록 건조도가 높아진다. 그러다가 탈수건조통(10)의 최상층에 도달할 즈음이면 만족할 수준까지 건조된 상태다. 탈수건조통(10) 밖에서 최상층 하수 슬러지에 대한 건조상태가 만족스러운지를 확인한다. 건조된 것이 확인되면 인출장치(12)를 가동하여 건조된 하수 슬러지를 인출한다. 상기와 같은 하수 슬러지의 탈수 및 건조는 하수 슬러지의 투입이 중단되지 않는 한 계속되므로 일단 가동된 인출장치(12)는 그 상태로 방치한다.

한편, 하수 슬러지에서 침출되는 오수는 목재칩(22)을 통과하면서 여과되고, 여과된 침출수는 자갈층(21)을 거쳐 격리통(23)으로 유입된다. 격리통(23) 내의 침출수는 배수구(24)를 열어 기외로 배출한다.

계획량만큼 하수 슬러지를 탈수 건조 처리하고 나서 급기장치(11)와 인출장치(12)의 가동을 멈추고, 필터통(20)의 침출수 수위가 슈트(25)의 상단 아래로 내려간 것을 확인한 후 청소장치(40)를 가동하는 한편 도 6 및 도 8과 같이 해치(26)로 슈트(25)를 개방한다. 그러면 슈트(25)의 위쪽에 있던 잔류 슬러지가 청소장치(40)의 실린더 내측단으로 쏟아져 들어가 배출구(42)로 인출된다. 양방향 이송장치(30)는 슈트(25)를 벗어난 곳에 있던 잔류 슬러지를 긁어 모아 슈트(25)로 떨궈주는 역할도 한다. 이런 방법으로 잔류 슬러지 대부분을 청소장치(40)로 제거할 수 있다. 잔류 슬러지가 제거된 후에 청소장치(40)의 가동을 멈춘다.

이상 설명한 본 발명의 하수 슬러지용 탈수건조기는 입지가 너무 고와 압착식 탈수기로는 탈수가 곤란하고 탈수 후 별도의 건조장 확보가 필수적이던 하수종말처리장의 하수 슬러지도 아주 효과적으로 탈수시킬 수 있고, 탈수건조통 내에서 건조도 가능하다. 이에 따라 별도의 탈수 하수 슬러지용 건조장이 불필요하므로 아주 경제적이다.

또, 탈수된 하수 슬러지의 건조시간도 획기적으로 단축시킬 수 있고, 탈수 하수 슬러지를 건조할 때 문제점의 하나로 지적돼 온 악취문제도 해소된다.

장입된 하수 슬러지에 대한 탈수 건조를 마친 후 탈수건조통과 필터통에 잔류하는 하수 슬러지는 청소장치로 간단히 제거하여 청소할 수 있는 편리가 더해진다.

Claims (3)

1. 원심력을 이용하여 탈수 및 건조촉진에 필요한 외기를 도입하는 노즐(14) 장착형 동력식 급기장치(11)와 상단에 건조된 하수 슬러지용 인출장치(12)와 배기구(17)가 설치된 탈수건조통(10)과;

   자갈층(21) 위에 목재칩(22)이 적층되어 고운 입자의 슬러지를 여과하는 것으로서 상기 탈수건조통(10)의 하단에 설치된 필터통(20)과;

   양쪽 투입구(34)로 투입되는 하수 슬러지를 한가운데로 몰아 밀어올려주는 이방성 나선익(32a,b)과, 이들 나선익(32a,b)의 내측단 사이에 부착되어 그리로 이송돼오는 하수 슬러지를 밀어올리는 평날개(33)가 스크류축(31)에 부착된 양방향 이송장치(30)와;

   필터통(20)에 설치되어 탈수건조통(10)에 장입된 하수 슬러지의 탈수건조작업과 건조된 하수 슬러지의 기체 밖 인출 후에 잔류하는 하수 슬러지를 기체 밖으로 인출하는 청소장치(40)로 이뤄진 것을 특징으로 하는 하수 슬러지용 탈수건조기.
2. 제1항에 있어서, 상기 노즐(14)의 노즐공(14a)은 내측단의 반경이 외측단의 반경보다 작은 내협외광형으로 된 하수 슬러지용 탈수건조기.
3. 제1항에 있어서, 상기 필터통(20)에 침출수 통과용 배수공(23a)이 천공되고 지붕 한복판에 해치(26)로 개폐되는 잔류 슬러지 낙하용 슈트(25)가 설치된 격리통(23)이 설치된 하수 슬러지용 탈수건조기.

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