KR100796805B1 - 슬러지 혼합반응기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러지의 고화를 위하여 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합할 때 슬러지와 고화재 및 생석회가 혼합반응조 내의 일정 구역에 정체하지 않고 균일하게 혼합되도록 하며, 교반날개의 마모된 부분만 교체할 수 있도록 한 슬러지 혼합반응기를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 슬러지 혼합반응기는, 각각 뚜껑에 의해 개폐되는 투입구와 배출구를 갖는 혼합반응조(10)와; 상기 혼합반응조의 내부에 회전 가능하게 장착되며 구동모터를 통해 동력을 전달받아 회전하면서 상기 혼합반응조에 투입되는 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 하나 이상의 회전체(20)를 포함하고, 상기 회전체는 상기 혼합반응조의 길이방향을 따라 배열되며 일측이 상기 구동모터에 연결되어 회전하는 회전축(21), 상기 회전축의 둘레부에 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되어 상기 회전축과 함께 회전하면서 상기 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 다수의 교반날개(22), 상기 회전축의 길이방향 양측 단부에 각각 상기 슬러지와 고화재 및 생석회를 모으는 방향으로 형성되어 상기 슬러지와 고화재 및 생석회를 안쪽으로 밀어내는 밀림방지날개(23)로 이루어진다.

혼합반응기, 날개, 슬러지, 석회

Description

슬러지 혼합반응기{SLUDGE MIXER}

도 1은 본 발명에 따른 슬러지 혼합반응기의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 슬러지 혼합반응기의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 슬러지 혼합반응기의 정단면도.

도 4는 본 발명에 따른 슬러지 혼합반응기의 측단면도.

도 5는 본 발명에 따른 슬러지 혼합반응기에 적용된 회전체의 다른 예시도.

도 6은 본 발명에 따른 슬러지 혼합반응기의 다른 예시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 혼합반응조, 20 : 회전체

21 : 회전축, 22 : 교반날개

23 : 밀림방지날개, 30 : 에어분사수단

본 발명은 슬러지 혼합반응기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬러지의 고 화를 위하여 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합할 때 슬러지와 고화재 및 생석회가 혼합반응조 내의 일정 구역에 정체하지 않고 균일하게 혼합되도록 하며, 교반날개의 마모된 부분만 교체할 수 있도록 한 슬러지 혼합반응기에 관한 것이다.

유기질 폐기물은 대부분 해양투기나 매립 또는 소각처리 등으로 되고 있어 침출수, 지하오염, 다이옥신등의 2차 적인 오염물질발생과 지역 이기주의에 의한 문제점들이 제기되고 있다.

또한, 이러한 유기물을 토양에 매립시켜 야채, 과일 등을 재배할 때는, 산성 토양을 중화하는 칼슘성분을 보급하고, 유기질 분해촉진, 토양의 비옥도 증대 등을 위해서 석회질 비료가 넓게 사용되고 있는데, 유기질 폐기물에 생석회를 혼합해서 칼슘성분이 강화된 유기질 비료를 제조하는 방법이 제안되고 있는 실정이다.

한편, 음식물에서 나온 음식찌꺼기, 인분뇨, 가축의 분뇨, 가축 및 어패류의 유기질 폐기물의 비료화에 있어서는, 유기질비료로서 유용한 활용법이 다양한 방법으로 시도되고 있지만 충분하지 않고, 야외퇴적이나 야외투기도 되고 있어 악취나 하천의 부영양화등의 환경악화를 진행시켜 문제되고 있는 실정이며, 나아가 음식물 쓰레기를 유기질 비료로서 사용할 때에는, 음식물 쓰레기에 포함되어 있는 염분으로 인해서, 토양과 식물의 생장에 많은 문제점이 있는 것을 해결하지 못하고 있는 실정이다.

유기물의 고화에 사용되는 생석회를 신속하게 반응시켜 고화시간을 단축시킴으로써 생산성을 증가시키도록 하고, 유기물의 직접매립에 따른 토양 성분의 불균형과 여기서 생육되는 농산물의 영양분 불신과 안전성 문제 등을 효과적으로 해결 하도록 하고, 유기물이나 하수 슬러지등을 신속하게 고화시켜 재활용할 수 있도록 하고 있다.

슬러지를 고화하는 방법은 혼합반응기에 슬러지와 고화재 및 생석회를 투입하여 혼합하는 방법이 일반적이다.

종래 기술에 의한 슬러지 혼합반응기는, 혼합반응조 내에서 다수의 날개가 회전하면서 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 것으로 다음과 같은 문제점이 있었다.

다수의 날개들은 단순히 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 기능만 수행하기 때문에 상기 혼합반응조에 투입된 슬러지와 고화재 및 생석회가 상기 혼합반응조의 단부(날개의 영향을 받지 않는 사각지대)로 밀려 나가게 되어 슬러지와 고화재 및 생석회가 균일하게 혼합되지 못하는 단점이 있다.

그리고, 날개의 단부로부터 일부분만 슬러지와 마찰되면서 슬러지를 분해 및 석회와 혼합하여 날개의 일부분만 마모되지만, 날개의 구조상 일부분만 마모되어도 날개 전체를 교체 또는 회전체 전체를 교체하여야 하는 경제적 손실이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 혼합반응조 내에 투입되는 모든 슬러지와 고화재 및 생석회가 혼합이 이루어지지 않는 곳으로 밀리지 않도록 하여 슬러지와 고화재 및 생석회를 균일하게 혼합할 수 있도록 한 슬러지 혼합반응기를 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 슬러지의 분해 및 석회와의 혼합에 의해 마모되는 부분만 교체할 수 있도록 하려는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 슬러지 혼합반응기는, 혼합반응조의 내부에 회전 가능하게 장착되며 구동모터를 통해 동력을 전달받아 회전하면서 상기 혼합반응조에 투입되는 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 하나 이상의 회전체를 포함하고, 상기 회전체는 상기 혼합반응조의 길이방향을 따라 배열되며 일측이 상기 구동모터에 연결되어 회전하는 회전축, 상기 회전축의 둘레부에 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되어 상기 회전축과 함께 회전하면서 상기 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 교반날개, 상기 회전축의 길이방향 양측 단부에 각각 상기 슬러지와 고화재 및 생석회를 모으는 방향으로 형성되어 상기 슬러지와 고화재 및 생석회를 양단쪽으로 밀리지 못하도록 하는 밀림방지날개로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 슬러지 혼합반응기는, 내 부에 슬러지와 고화재 및 생석회가 각각 투입되는 혼합반응조(10)와, 그 내부에 회전 가능하게 설치되어 혼합반응조에 투입되는 슬러지를 작게 부수면서 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 회전체(20)를 포함하여 구성된다.

도 3에서 보이는 것처럼, 혼합반응조(10)는 내부에 회전체(20)가 장착되는 중공의 통이며, 회전체(20)의 회전에 의해 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 것인바 원형단면으로 이루어지는 것이 바람직하고, 구체적으로 설명하면 원통형 본체(11)와, 그의 상부와 하부에 각각 개방 형성되는 투입구(12)와 배출구(13)가 구비된다. 투입구(12)는 본체(11)에 볼트 등을 통해 분리 가능하게 결합되는 뚜껑(14)에 형성될 수 있으며, 배출구(13)는 배출구 뚜껑(15)에 의해 개폐된다. 배출구 뚜껑(15)은 배출구(13)를 개폐할 수 있는 모든 방식이 가능한 것이며 예컨대 도면에서 보는 것처럼 뚜껑(15)은 일측이 본체(11)에 힌지(15a) 결합되고 타측 자유단부가 본체(11)에 회동 가능하게 설치된 록커(15b)에 의해 고정되어 폐쇄된다.

혼합반응조(10)는 그 내부에 장착되는 회전체(20)의 유지 보수 등을 고려하여 본체(11)의 일측이 개방되고 이 개방부에 측판(16)은 볼트 등을 통해 결합된다. 또한 측판(16)의 결합이 용이하도록 본체(11)의 개구부에는 하나 이상(도면에는 2개로 도시됨)의 위치결정홈(11a)이 형성되고 측판(16)에도 동일한 위치에 위치결정홈(11a)이 있어 위치결정핀(16a)이 삽입된다. 다르게 본체(11) 또는 측판(16)에 서로 끼워지는 위치결정홈과 위치결정돌기가 형성되어 결합될 수도 있다.

회전체(20)는 혼합반응조(10) 내부에 그 길이방향을 따라 장착되며 미도시된 구동모터와 동력전달이 가능하게 연결되어 회전하면서 혼합반응조(10) 내부에 투입되는 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 것이며, 혼합반응조(10)의 길이방향을 따라 배열되고 일측이 상기 구동모터에 연결되어 회전하는 회전축(21)과 그 둘레부에 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되어 회전축(21)과 함께 회전하면서 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 다수의 교반날개(22), 회전축(21)의 길이방향 양측 끝단부에 각각 형성되어 슬러지와 고화재 및 생석회가 혼합반응조 본체(21)의 양측으로 밀리지 않도록 하는 밀림방지날개(23)로 이루어진다. 밀림방지날개(23)는 혼합반응조(10) 내에서 양측으로 밀리는 슬러지와 고화재 및 생석회를 안쪽으로 밀수 있도록 일정 각도(슬러지와 고화재 및 생석회를 밀 수 있는 각도 내에서 설정될 수 있는 것이므로 각도의 구체적인 수치를 한정하지는 않는다)로 벤딩된다.

교반날개(22)는 여러 개가 회전축(21)에 축방향을 따라 일정 간격을 두고 결합되는 것이며, 이때, 균일한 혼합이 이루어지도록 다수의 교반날개(22)들은 도 2에서처럼 회전축(2)에 대해 180°간격으로 설치되거나 축방향을 따라 가면서 일정 각도로 설치될 수 있다.

회전체(20)의 교반날개 및 밀림방지날개(22,23)는 모든 부분이 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하지 않고 양 단부로부터 일정 부분만 슬러지와 고화재 및 생석회에 접촉되어 혼합함으로써 실질적으로 슬러지와 고화재 및 생석회가 접촉되는 부분이 타 부분보다 마모 등이 더 일어날 수 있다. 따라서, 교반날개 및 밀림방지날개(22,23)는 회전축(21)에 고정되는 고정부(22a,23a) 및 그에 교체 가능하도록 결합되는 교체부(22b,23b)로 이루어진다. 즉, 교체부(22b,23b)만 보수 및 교체함으 로써 유지 보수 비용 및 시간을 절감할 수 있다.

이와 같은 구성의 회전체(20)는 수분에 의해 부식되지 않는 스테인리스강 등을 재질로 할 수 있다.

교반날개(22)들은 회전축(21)에 용접 결합되거나, 그리고, 도 5에서와 같이, 다수의 교반날개(22)와 밀림방지날개(23)들 중 필요한 것만 선택하여 유지 보수할 수 있도록 교반날개(22)와 밀림방지날개(23)들은 회전축(21)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 회전축(21)은 외주면이 각형으로 형성되고, 교반날개(22)와 밀림방지날개(23)는 회전축(21)이 끼워지는 각형의 축홈(22c,23c)이 형성되어 회전축(21)에 스페이서(24)를 사이에 두고 축방향을 따라 일렬로 배치된다. 교반날개(22)와 밀림방지날개(23)의 결합이 가능하도록 회전축(21)의 양단부에는 캡(25)이 결합될 수 있다.

교반날개(22)만으로도 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합할 수 있지만, 균일한 혼합을 위하여 혼합반응조(10) 내부에 에어를 공급하는 에어분사수단(30)이 더 갖추어질 수 있다.

에어분사수단(30)은 본체(11)에 설치되며 에어콤프레샤(air compressor)(31)로부터 에어를 공급받아 분사하는 여러 개의 노즐(32)로 이루어지는데, 노즐(32)은 혼합반응조 본체(11)의 저부에 상향으로 경사지도록 설치되거나 혼합반응조 본체(11)의 바닥부를 향해 하향 경사지도록 설치될 수 있으며, 또한, 혼합반응조 본체(11)의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 설치될 수 있다.

에어분사수단(30) 중 노즐(32)은 혼합반응조 본체(11)에 설치된 상태로 취급(보관, 운반)되며 에어콤프레샤(31)는 별도로 취급되며, 노즐(32)과의 연결을 위 해 혼합반응조 본체(11)의 표면으로부터 돌출되므로 노즐(32)의 파손이 일어날 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 혼합반응조 본체(11)의 노즐(32) 양쪽에는 노즐(32)과 동일 내지 더 돌출된 보호턱(17)이 형성될 수 있다.

도면 중 미설명 부호 18은 혼합반응조(11) 내부의 공기를 배출하기 위한 에어벤트이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 슬러지 혼합반응기의 작용은 다음과 같다.

투입구(12)를 통해 혼합반응조 본체(11) 내부에 덩어리 형태의 슬러지와 분말의 석회를 투입한다. 슬러지와 고화재 및 생석회의 혼합비율은 슬러지의 함수율 등에 따라 달라지기는 하지만 본 발명에 의한 혼합반응기의 작동과는 무관한 것이므로 구체적인 수치로 한정하지는 않는다.

구동모터에 전원을 입력하여 회전체(20)를 회전시킴과 아울러 에어분사수단(30)인 에어콤프레샤(31)의 가동을 개시한다. 회전체(20)가 회전하면 교반날개(22)가 슬러지를 타격하여 덩어리 형태의 슬러지가 작게 부서지게 되며, 아울러, 슬러지와 고화재 및 생석회가 서로 섞이게 된다. 다수의 교반날개(22)들이 일정 각도를 두고 형성된 경우 교반날개(22)들이 시간차를 두고 순차적으로 상기 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합함으로써 균일한 혼합이 이루어질 수 있다. 그리고, 교반날개(22)에 의해 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 도중에 에어분사수단(30)의 노즐(32)에 의해 혼합반응조 본체(11)의 내부에는 에어가 분사된다. 에어가 분사되면 공압에 의해 슬러지와 고화재 및 생석회가 분산되어 교반날개(22)에 의한 회전력에 의해 슬러지와 고화재 및 생석회가 더욱 균등하게 혼합될 수 있다.

이와 같이 교반날개(22)에 의한 혼합과정 중에 일부 슬러지와 고화재 및 생석회가 혼합반응조 본체(11)의 양단측으로 밀려나게 되는데, 밀림방지날개(23)는 그 자체의 각도 때문에 회전축(21)에 의해 회전할 때 혼합반응조 본체(11)의 양단측으로 밀리는 슬러지와 고화재 및 생석회가 더 이상 밀리지 않도록 하게 된다. 따라서, 혼합반응조(10) 내에 투입된 모든 슬러지와 고화재 및 생석회가 균일하게 혼합됨으로써 양질의 혼합물(슬러지와 고화재 및 생석회)를 얻을 수 있다.

혼합이 완료되면 배출구 뚜껑(15)을 열어 혼합물을 빼낸다.

한편, 교반/밀림방지날개(22,23)의 교체부(22b,23b)는 슬러지 및 석회와 접촉되기 때문에 마모가 일어날 수 있는데, 마모된 교체부(22b,23b)는 고정부(22a,23a)에서 분리한 후 새로운 교체부를 장착한다.

도 6은 본 발명에 의한 슬러지 혼합반응기의 변형된 예를 보인 정단면도로, 1개의의 혼합반응조(10) 내부에 2개의 회전체(20A,20B)가 병렬로 설치된 것이다. 2개의 회전체(20A,20B)는 1개의 구동모터를 구동원으로 할 수 있는데, 1개의 구동원으로 하는 경우 제1회전체(20A)의 회전축(21A)에는 구동기어(40)가 장착되고 제2회전체(20B)에는 종동기어(41)가 장착되는데 구동기어(40)와 종동기어(41)는 기어트레인(42)을 통해 동력이 전달될 수 있다. 이때, 균일한 혼합을 위하여 회전체(20A,20B)는 서로 반대방향으로 회전하도록 구성될 수도 있다. 2개의 회전체(20A,20B)는 도면에서처럼 정면에서 볼 때 날개들의 일부분이 겹쳐져 2개의 회전체(20A,20B)에 의해 슬러지와 고화재 및 생석회가 혼합되도록 구성되며, 2개의 회 전체(20A,20B) 사이의 바닥부에는 슬러지와 고화재 및 생석회가 정체 및 적층되지 않도록 2개의 회전체(20A,20B) 사이의 바닥부는 볼록한 산 형태로 형성될 수 있다.

배출구(13A,13B)는 제1,2회전체(20A,20B)에 대응되도록 하나씩 형성되거나 1개소에만 형성될 수 있다.

지금까지는 2개의 회전체(20A,20B)가 설치된 것을 설명하였으나, 회전체는 3개 이상도 병렬 설치 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 슬러지 혼합반응기에 의하면, 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 회전체의 양단부에 설치된 밀림방지날개에 의해 혼합반응조에 투입된 슬러지와 고화재 및 생석회가 사각지대(날개의 영향을 받지 않는 영역)로 밀리지 않기 때문에 혼합반응조에 투입된 모든 슬러지가 골고루 분해됨과 아울러 슬러지와 고화재 및 생석회가 균일하게 혼합되므로 양질의 혼합물을 얻을 수 있다.

그리고, 슬러지의 분해 및 혼합마찰에 의해 마모된 날개 부분만 교체함으로써 유지 보수 비용을 절감할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해 할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 각각 뚜껑에 의해 개폐되는 투입구와 배출구를 갖는 혼합반응조와;

   상기 혼합반응조의 내부에 회전 가능하게 장착되며 구동모터를 통해 동력을 전달받아 회전하면서 상기 혼합반응조에 투입되는 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 하나 이상의 회전체를 포함하고,

   상기 회전체는 상기 혼합반응조의 길이방향을 따라 배열되며 일측이 상기 구동모터에 연결되어 회전하는 회전축, 상기 회전축의 둘레부에 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되어 상기 회전축과 함께 회전하면서 상기 슬러지와 고화재 및 생석회를 혼합하는 교반날개, 상기 회전축의 길이방향 양측 단부에 각각 상기 슬러지와 고화재 및 생석회를 안쪽으로 모으는 각도로 경사지게 형성되어 상기 슬러지와 고화재 및 생석회를 안쪽으로 밀어내는 밀림방지날개로 이루어진 것을 특징으로 하는 슬러지 혼합반응기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전체는 상기 혼합반응조에 2개 이상이 병렬로 설치되는 것을 특징으로 하는 슬러지 혼합반응기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 교반날개와 밀림방지날개는 상기 회전축에 고정되는 고정부 및 상기 고정부에 교체 가능하게 결합되는 교체부로 이루어진 것을 특징으로 하는 슬러지 혼합반응기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 혼합반응조 내부에 에어를 분사하여 상기 슬러지와 고화재 및 생석회를 분산시켜 혼합을 유도하는 에어분사수단이 더 포함된 것을 특징으로 하는 슬러지 혼합반응기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 회전축은 외주면이 각형으로 형성되고, 상기 교반날개와 밀림방지날개는 상기 회전축이 끼워지는 각형의 축홈이 형성되어 상기 회전축에 스페이서를 사이에 두고 축방향을 따라 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 슬러지 혼합반응기.

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