KR100770142B1 - 수처리용 슬러지 이송교반장치 - Google Patents

수처리용 슬러지 이송교반장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수처리용 슬러지 이송교반장치에 관한 것으로, 하수처리장의 각종 슬러지 이송을 위하여 사용되거나, 반응조 내부의 슬러지와 피처리수(하수)와의 교반을 위하여 사용될 수 있으며, 특히, SBR공법이나 유사 회분식 하수처리공법에 설치함으로써 침전과 방류단계에서도 침전된 슬러지층 내부에서 슬러지층의 교란없이 유입된 피처리수와 슬러지와 혼합 교반이 가능하여 별도의 구조변경 없이 회분식 공법을 연속유입식으로 전환 가능하도록 한 것인바, 양단에 각각 유입부(12)와 유출부(14)가 형성된 실린더형의 하우징(10)과, 이 하우징(10)의 내부에 별도의 동력에 의해 회전가능하게 설치된 회전축(20)과, 이 회전축(20) 상에 부착되어 내부로 유입된 슬러지 및 피처리수를 이송시키는 이송 스크류(30)와, 상기 하우징(10)의 내부에 설치되어 이송 스크류(30)에 의해 유입된 슬러지 및 피처리수를 혼합 교반하기 위한 혼합 교반부(40)를 포함하여 이루어진다.
수처리, 반응조, 저속, 스크류, 하우징, 연속, 슬러지, 피처리수

Description

수처리용 슬러지 이송교반장치 {A sludge transfer and mixer for water purification}
도 1은 본 발명에 의한 수처리용 슬러지 이송교반장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 수처리용 슬러지 이송교반장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 수처리용 슬러지 이송교반장치가 반응조 내부에 설치된 상태를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 수처리용 슬러지 이송교반장치에서의 이송 및 교반상태를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 의한 유입구의 다른 실시 예를 도시한 단면도,
도 6은 본 발명에 의한 유출구의 다른 실시 예를 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 이송교반장치 10 : 하우징
12 : 유입부 13,16 : 피처리수 유입포트
14 : 유출부 15 : 슬러지 유입 호퍼
17 : 확산 슈트 20 : 회전축
30 : 이송 스크류 40 : 혼합 교반부
41 : 토출구 42 : 격판
44 : 교반실 46 : 회전축 지지부
48 : 교반날개 50 : 구동모터
60 : 동력전달유닛 A : 반응조
S : 슬러지층
본 발명은 수처리용 슬러지 이송교반장치에 관한 것으로, 상세히는 하수처리장의 각종 슬러지 이송을 위하여 사용되거나, 반응조 내부의 슬러지와 피처리수(하수)와의 교반을 위하여 사용될 수 있으며, 특히, SBR공법이나 유사 회분식 하수처리공법에 설치함으로써 침전과 방류단계에서도 침전된 슬러지층 내부에서 슬러지층의 교란없이 유입된 피처리수와 슬러지와 혼합 교반이 가능하여 별도의 구조변경 없이 회분식 공법을 연속유입식으로 전환 가능하도록 한 것이다.
하수의 고도처리방법은 크게 침전조를 배치하는 연속류식방법(continuous flow)과 침전조를 별도로 설치하지 않고 반응조 내에 침전시간을 할당하는 연속회분식방법(SBR)이 있다.
연속류식방법은 폐수처리에 필요한 혐기, 무산소, 호기, 침전의 조건을 만들기 위해 각각의 반응조, 즉, 혐기조, 무산소조, 호기조 및 침전조를 각각 별 도로 설치하는 것으로, 주로 중대형 처리장에 사용되고 있으며, 설치예를 많이 찾아볼 수 있다. 그러나, 연속류식 방법은 처리하고자 하는 유입수의 유량과 수질에 맞추어 설계되므로 유량이 증가하거나 수질 변동이 있을 때 대처능력이 떨어진다는 단점이 있다. 연속류식방법의 대표적인 공정으로는 A/O, A2/O, Bardenpho, DNR 등이 있다.
연속회분식방법(SBR)은 침전조가 필요없는 단일 반응조로 구성되어 있으며, 단일 반응조 내에서 혐기, 부산소, 호기 및 침전의 조건을 부여하여 유입단계, 반응단계, 침전단계 및 방류단계로 나누어 처리가 이루어지는 방법이다. SBR공정은 부지가 적은 소규모 도시에서 용이하게 적용할 수 있고 폐수의 특성에 따른 적용성이 우수하고, 질소 및 인의 제거가 가능하므로 유량 및 수질변동이 심한 소규모에 매우 적합한 것으로 평가되고 있으며, 대표적인 연속회분식(SBR) 공정으로는 KIDEA, IDEA, 선회와류식 SBR 등이 있다.
한편, 질소와 인의 제거를 목적으로 건설된 고도처리공법의 하수처리장의 경우, 선정된 공법의 특성으로 인해 당초 기대했던 질소와 인의 제거가 어려운 경우가 있었으며, 선정된 공정에 대한 임의적인 시설변경이나 운전방법의 변경은 더욱 어려운 실정이다. 특히, 하수처리장에 적용된 연속 회분식 공법 중 피처리수가 침강된 슬러지층을 통과하면서 혐기성 및 무산소 조건에서의 기작을 유발하고 이를 이용하여 피처리수내 질소와 인을 제거하는 공법들은 무엇보다 침강된 슬러지의 재부유를 최소화하는 조건에서 피처리수와 침강된 슬러지간의 효과적인 교반이 이루 어져야만 한다. 이와 같은 공법은 기존 회분식 공법과 달리 연속 유입형 회분식 공법으로의 기술적 특수성을 확보하고자 하였으나, 당초 기대와는 달리 슬러지층내 유입수의 교반이 효과적으로 이루어지지 않아 질소와 인 제거에 어려움을 겪게 되는 경우가 많다.
본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 첫째, 슬러지층 내부에서 슬러지층의 교란 없이 유입된 피처리수와 슬러지와의 교반효율을 극대화시켜 질소와 인의 제거효율을 높일 수 있는 교반장치 및 이 교반장치를 사용하는 수처리방법을 제공하는데 있고, 둘째, 기존의 회분식 공법을 별도의 공정개량 없이 연속유입형 회분식 공법으로 전환가능하도록 하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 양단에 각각 유입부와 유출부가 형성된 실린더형의 하우징과, 이 하우징의 내부에 별도의 동력에 의해 회전가능하게 설치된 회전축과, 이 회전축 상에 부착되어 유입부로 유입된 슬러지 및 피처리수를 이송시키는 이송 스크류와, 상기 하우징의 내부에 설치되어 이송 스크류에 의해 유입된 슬러지 및 피처리수를 혼합 교반하기 위한 혼합 교반부로 이루어지는 수처리용 슬러지 이송교반장치를 제공한다.
본 발명의 이송교반장치에서 혼합 교반부는 하우징의 횡단면 면적보다 작은 토출구를 갖는 격판과, 이 격판의 하류 측에 형성되는 교반실로 이루어지며, 상기 격판은 그 중앙부에 회전축 지지부를 가지고, 이 회전축 지지부를 중심으로 해서 방사상으로 복수의 토출구가 형성된다.
본 발명의 이송교반장치에서 이송 스크류는 교반실을 제외한 부분의 회전축에만 부착설치되고, 교반실의 내부에는 이송 스크류와 반대의 피치각을 갖는 교반날개가 설치되는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에서 상기 교반실은 복수로 이루어져 본 발명의 교반장치를 통과하는 피처리수와 슬러지와의 교반효율을 극대화시키도록 하는 것이 바람직하며, 유입부와 유출부의 형상은 유입 및 유출시 슬러지층이 교란되는 것을 최소화 할 수 있는 형태로 제작한다.
또한, 본 발명에서 상기 하우징은 유입부에서 유출구까지 일체로 제작될 수도 있으나, 이의 유지보수를 용이하게 하기 위하여 커플러에 의해 분해 조립이 가능하도록 분할된 형태를 갖는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 이송교반장치의 외형(본체 부분)을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 이송교반장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 이송교반장치가 반응조 내부에 설치된 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 이송 교반장치에서의 이송 및 교반상태를 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 이송교반장치(1)는 양단에 각각 유입부(12)와 유출부(14)가 형성된 실린더형의 하우징(10)과, 이 하우징(10)의 내부에 별도의 동력에 의해 회전가능하게 설치된 회전축(20)과, 이 회전축(20) 상에 부착되어 유입된 슬러지 및 피처리수를 이송시키는 이송 스크류(30)와, 상기 하우징(10)의 내부에 설치되어 이송 스크류(30)에 의해 유입된 슬러지 및 피처리수를 혼합 교반하기 위한 혼합 교반부(40)를 포함하여 이루어져 있다.
본 발명의 이송교반장치(1)에서 슬러지와 교반되는 피처리수는 그 유량에 따라 상기 유입부(12)와 혼합 교반부(40)를 통해 분산 유입되도록 피처리수 공급라인(도시안됨)이 상기 유입부(12)와 중간 혼합 교반부(40)에 구비된 피처리수 유입포트(13,16)로 연결되어 있다.
본 발명에서 상기 혼합 교반부(40)는 하우징(10)의 횡단면 면적(내경 면적)보다 작은 크기의 토출구(41)를 갖는 격판(42)과, 이 격판(42)의 하류 측에 형성되는 교반실(44)로 이루어져 있으며, 상기 격판(42)은 그 중앙부에 회전축(20)을 위한 베어링으로 이루어진 회전축 지지부(46)를 가지며, 이 회전축 지지부(46)를 중심으로 방사상으로 복수의 토출구(41)가 형성되어 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 실시 예에서 상기 이송 스크류(30)는 교반실(44)을 제외한 부분의 회전축(20)에만 나선상으로 부착설치되어 있으며, 상기 교반실(44)을 지나는 회전축(20) 부분에는 상기 이송 스크류(30)와 반대의 피치각을 갖는 교 반날개(48)가 부착되어 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 실시 예에서 상기 교반실(44)은 하우징(10)의 중간 중간에 하나 이상 복수 개가 형성되어 있어 슬러지와 피처리수의 유입→이송→교반→이송→재교반→이송→유출의 과정을 거치도록 함으로써 피처리수와 슬러지와의 혼합 및 교반효율을 극대화 할 수 있게 된다.
본 발명에서 상기 혼합 교반부(40)를 형성하는 토출구(41)가 하우징(10)의 횡단면 면적(내경 면적)보다 작게 형성되고, 교반실(44)의 단면적이 하우징(10)의 내경 면적보다 크게 형성된 이유는 유체의 속력이 증가하면 압력이 낮아지고 반대로 감소하면 압력이 높아지게 된다는 베르누이의 정리에 의거한 것으로, 이는 교반실(44) 내부로 유입(토출)되는 슬러지와 피처리수의 속도를 높여주고 교반실(44) 내부에서의 확산과 교반을 유도할 수 있도록 함으로써 교반효율을 향상시키기 위함이다.
한편, 본 발명에서 상기 교반실(44) 내부에는 슬러지와 피처리수와의 교반효율을 극대화하기 위해 이송 스크류(30)와 반대의 피치각을 갖는 교반날개(48)가 부착되어 있으므로 교반실(44) 내부를 지나는 유체의 일방적인 흐름을 깨트려주게 됨으로써 슬러지와 피처리수와의 교반효율이 극대화된다.
바람직하기에는 상기 교반날개(48)의 피치각은 이송 스크류(30)의 피치각보다 작게 형성함으로써 유체가 역류되는 것과 유체의 흐름을 지나치게 방해하는 것을 방지할 수 있도록 적절한 피치각으로 선정하는 것이 필요하다.
본 발명에 의한 이송교반장치는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 회분식 반응조(A) 내부의 침강된 슬러지층(S) 속에 설치되어 사용될 경우 하우징(10) 내부에서 이송과 교반이 이루어지게 되므로 하우징 외부에 침강된 슬러지층의 교란이 없이 피처리수가 슬러지층 내부에서 하우징 내부로 유입된 슬러지와 효과적으로 교반될 수 있는 것이며, 이는 기존 반응조 내부에 노출 설치된 교반기의 경우 난류발생에 의한 교반방식에서 발생되는 침강된 슬러지층의 분산 및 교란으로 인한 제반문제를 사전에 효과적으로 해소할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명은 침강된 슬러지층의 분산(교란)없이 피처리수와 슬러지와의 교반을 원활하게 할 수 있으므로 고도하수처리공법에서 질소와 인의 제거 효율을 높임과 동시에 기존의 회분식 공법을 연속 유입식 공법으로 간단하게 전환할 수 있게 된다.
도면중 부호 50은 반응조 외부에 설치되는 구동모터이고, 부호 60은 반응조 내부에 설치되는 동력전달유닛으로, 여러 대의 교반기를 동시에 작동시키기 위해 사용된다.
또, 본 발명에서 상기 하우징(10) 일측의 유입부(12)에는 슬러지층 내부에서 슬러지의 유입이 자연스럽게 이루어질 수 있도록 슬러지의 수렴을 위한 상광하협의 슬러지 유입호퍼(15)가 설치되어 있으며, 하우징(10) 타측의 유출부(14)에는 하우징(10) 내부에서 상호 교반 및 이송되어진 슬러지와 피처리수를 하우징(10) 외부로 배출할 때, 하우징(10) 외부에 침강된 슬러지층에 교란을 유발하지 않도록 수류형성을 최소화하기 위한 확산 슈트(17)가 설치되어 있다.
상기 확산 슈트(17)는 전방향으로 개방된 유출구(17a)와 좌우 측방향으로 개방된 유출구(17b)를 갖고 있어 피처리수와 혼합된 슬러지가 수류의 형성을 최소화하면서 하우징(10)에서 슬러지층으로 유출될 수 있도록 하게 된다.
한편. 상기 원통형 하우징(10)은 일체형으로 제작할 수도 있으나, 이의 운반 및 설치와 유지보수의 편의를 위하여 일정 길이별로 제작하여 이를 통상의 커플러나 플랜지결합 방식으로 분해조립이 가능하도록 제작하는 것이 바람직하며, 내부의 회전축(20)도 상기 하우징의 단위 길이에 맞게 일정 길이로 분리가 가능하도록 제작하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 의한 유입구의 다른 실시 예를 도시한 단면도로서, 이 유입구(12)는 원통형 하우징(10)의 일측을 하향 경사지게 절단한 형태로 이루어져 있어 슬러지가 수렴되면서 유입될 수 있도록 되어 있다.
도 6은 본 발명에 의한 유출구의 다른 실시 예를 도시한 단면도로서, 이 유출구(14) 또한 도 5에 도시된 유입구(12)와 동일한 형태로 이루어져 있어 하우징(10) 내부에서 교반 및 이송되어온 슬러지와 피처리수가 하우징(10) 외부의 슬러지층으로 넓게 확산됨으로써 수류의 형성을 최소화 할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 하수처리장의 각종 슬러지 이송이나 반응조 내부의 슬러지와 피처리수와의 교반을 위하여 사용하는데 적합하며, 특히, SBR공법이나 유사 회분식 하수처리공법에 설치함으로써 침전과 방류단계에서도 침전된 슬러지층 내부에서 슬러지층의 교란없이 유입된 피처리수와 슬러지와 혼합 교반이 가능하여 별도의 구조변경 없이 회분식 공법을 연속유입식으로 간단하게 전환할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Claims (8)

  1. 양단에 각각 슬러지가 유입되는 유입부(12)와 피러치수와 교반된 슬러지가 유출되는 유출부(14)가 형성된 실린더형의 하우징(10)과;
    상기 하우징(10)의 내부에 별도의 동력에 의해 회전가능하게 설치된 회전축(20)과;
    상기 회전축(20) 상에 부착되어 유입된 슬러지 및 피처리수를 이송시키는 이송 스크류(30)와;
    상기 하우징(10)의 내부에 설치되어 이송 스크류(30)에 의해 유입된 슬러지 및 피처리수를 혼합 교반하기 위한 혼합 교반부(40)와;
    상기 유입부(12)와 혼합 교반부(40)측에 구비되어 외부로부터 피처리수가 유입되는 피처리수 유입포트(13,16)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 슬러지 이송교반장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 혼합 교반부(40)는 하우징(10)의 횡단면 면적보다 작은 단면적으로 이루어진 토출구(41)를 갖는 격판(42)과, 이 격판(42)의 하류 측에 형성되는 교반실(44)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 슬러지 이송교반장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 격판(42)은 그 중앙부에 회전축 지지부(46)를 가지며, 이 회전축 지지부(46)를 중심으로 방사상으로 동심원상에 복수의 토출구(41)가 형성되는 것을 특징으로 하는 수처리용 슬러지 이송교반장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 이송 스크류(30)는 교반실(44)을 제외한 부분의 회전축(20)에만 부착설치되는 것을 특징으로 하는 수처리용 슬러지 이송교반장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 교반실(44)은 복수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 슬러지 이송교반장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 교반실(44)을 지나는 회전축(20)에는 이송 스크류(30)와 반대의 피치각을 갖는 교반날개(48)가 부착되는 것을 특징으로 하는 수처리용 슬러지 이송교반장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입부(12)에는 상광하협의 슬러지 유입호퍼(15)가 설치되는 것을 특징으로 하는 수처리용 슬러지 이송교반장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 유출부(14)에는 교반 및 이송된 슬러지와 피처리수를 하우징 외부로 배출할 때 하우징 외부에 침강된 슬러지에 교란을 유발하지 않도록 수류형성을 최소화하기 위한 확산 슈트(17)가 설치되는 것을 특징으로 하는 수처리용 슬러지 이송교반장치.
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