KR100889193B1

KR100889193B1 - 슬러지의 단계적 투입공정 및 세척 공정이 포함되는원심분리기의 제어방법

Info

Publication number: KR100889193B1
Application number: KR1020070074652A
Authority: KR
Inventors: 이재호
Original assignee: 이재호
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2009-03-16
Also published as: KR20090011252A

Abstract

본 발명은 하수처리장 및 오니처리장의 마지막 단계에서 발생되는 슬러지의 케익화를 유도할 수 있도록 슬러지 내의 케익 및 고체입자를 분리하는 원심분리기의 공정에 있어서, 슬러지의 단계적 투입공정 및 세척 공정이 이루어지는 원심분리기에 관한 것이다.

더 자세히는 원심 분리기의 슬러지의 투입을 단계적으로 구성하여 슬러지가 원심분리기의 내부로 한꺼번에 투입되어 케익 배출구로 슬러지가 역류하는 현상을 방지하고,

슬러지의 원심분리공정 후 주, 차속 모터의 정지 시 감소되는 RPM에 따라 투입밸브를 개방하여 세척액을 투입함으로써 잔여슬러지 및 보울의 내부의 세척이 이루어지며 세척이 이루어진 보울 내부로 차속모터를 저속 역회전하여 스크류를 통해 잔류 슬러지의 배출이 이루어져 차후 원심 분리기의 기동부하를 감소시킬 수 있는 슬러지의 단계적 투입공정 및 세척 공정이 포함되는 원심분리기의 제어방법에 관한 것이다.

원심분리기

Description

슬러지의 단계적 투입공정 및 세척 공정이 포함되는 원심분리기의 제어방법{The control method of contrifugal separator}

본 발명은 하수처리장 및 오니처리장의 마지막 단계에서 발생되는 슬러지의 케익화를 유도할 수 있도록 액체 속의 고체입자를 분리하는 원심분리기의 공정에 있어 슬러지의 단계적 투입공정 및 세척 공정이 이루어지는 원심분리기의 제어방법에 관한 것이다.

문헌 KR 100628026 B1 (슬러지 케익토출 슈트에 누수방지 장치가 부착된 원심탈수기)

원심분리기는 일반적으로 하수처리장 및 오니처리장의 마지막 단계에서 발생되는 슬러지의 케익화를 유도하는 한편, 일정한 분리액과 배출고형물로 안전하게 처리할수 있도록 원심력의 작용에 의해 성분이나 비중이 다른 물질을 분리 ·정제 ·농축하는 원심분리를 이용하여 액체 속의 고체입자를 분리하는 기계로써,

원심분리를 이용하여 액체 속의 고체입자를 분리하는 공정에 따라 이를 더 자세히 설명하면 수평식 보올(Bowl)의 내부에 컨베어 스크류가 설치되고, 상기 보올과 컨베어 스크류는 동심으로 조립되어 같은 방향으로 근소한 회전수 차이로 고속 회전하도록 구성되며, 처리 대상 원액(슬러지)은 컨베어 스크류의 축 중심에 형성된 유입구를 경유하여 보울 내부로 공급되며 비중 차에 의해 무거운 슬러지(고형물)는 보올 내벽으로 침강하여 보올 콘부로 이송되면서 농축, 탈수되어 외부로 배출되고, 분리액은 스크류를 따라 상승 회전하면서 유출구로 연속 배출된다.

상기의 공정에 있어 슬러지 내의 케익 및 수분이 분리공정이 끝나고 차후 기동 시 슬러지의 찌꺼기가 남아 있어 원심분리기 기동이 원활히 이루어지지 않을 뿐 아니라 슬러지의 찌꺼기를 제거하기 위해서는 기계를 분해해야하는 등의 많은 시간과 노동력이 소요되는 단점이 있어왔으며,

또한 보울 및 스크류 콘베어의 가동 시작 후 소정의 시간이 흐른 후에 분리작용이 가능한 회전수에 도달하여 슬러지 내의 케익과 분리액이 바로 탈수를 통해 분리작용이 이루어지는데 종래의 슬러지의 투입방법은 보울 내부로 슬러지를 일괄적으로 투입되어 보울 내부에 계속적으로 슬러지가 퇴적되어 결국엔 일정량만큼의 슬러지가 케익 배출구로 역류하여 기계 장치에 부식이 일어났으며 또한 유지관리 및 공정이 원활히 이루어지지 않은 현상이 일어났다. 이를 보완하기 위해 특허등록번호 10-0628026호는 케익 배출구 내부 벽면에 일측단이 힌지 연결된 방취판과 상 기 케익 배출구 내부 가장자리에 방치판이 걸쳐지도록 고정하는 걸림턱과 상기 방취판이 개폐하도록 구동케 하는 방취판 개폐수단과 상기 방취판에 이웃한 위치에서 그의 입구부가 상기 케익 배출구에 연통하도록 설치되어 케익 배출구 및 방취판을 통해 유입되는 분리액을 상기 분리액배관으로 유도하는 배출배관을 구성된 원심분리기에 관한 것으로,

상기에서 언급한 종래기술을 살펴보면, 등록실용 10-0628026호는 케익배출구의 일측으로 방취판이 구성된 배관을 구성하여 역류되는 슬러지중 케익은 걸러내고 수분만을 다시 분리액 배관으로 배출하도록 구성한 것으로써 이는 원심분리기의 공정 시마다 방취판에 의해 걸러진 케익을 다시 보울 내부로 투입해야하는 공정이 추가되어 생산이 원활하지 못하며 케익이 걸러진 방취판의 세척을 계속적으로 실시해야하는 번거로움이 있어왔다.

이에 원심분리기의 케익배출구로 하여금 슬러지가 역류되지 않는 슬러지의 투입공정과 보울 내부의 세척이 원활히 이루어지는 원심분리기의 제어방법에 관련된 기술이 절실히 요구되고 있다.

통상의 원심분리기의 제어방법에 있어서,

주속모터(20), 차속모터(60)의 가동에 의해 보울(10) 및 스크류 콘베어(50)가 회전되는 원심분리기 작동단계(S100)와, 투입밸브(90)가 1차 열림되어 슬러지(1)가 적재된 펌프(100)가 다단속도로 제어되어 2방향 분배기(120), 공급관(70), 배출홈(80)을 통해 보울 내부로 슬러지(1)가 단계적으로 유입되는 슬러지 다단투입단계(S200)와, 슬러지(1)의 투입과 동시에 투입밸브(90)는 1차 닫힘되고 보울(10) 및 스크류 콘베어(50)의 고속 회전에 의해 발생되는 원심력을 통해 슬러지(1)에서 케익(2) 및 분리액(3)이 분리되어 케익 배출구(40) 및 분리액 배출구(30)로 배출되는 분리, 배출단계(S300)와, 상기 분리, 배출단계(S300)가 완료된 후 주속모터(20), 차속모터(60)의 구동정지 시 차속모터(60)의 RPM이 감소되는 일정 구간에 투입밸브(90)의 2차개폐구간을 설정하여 2차개폐구간에 세척액 펌프(110)가 가동되어 세척액이 2방향 분배기(120), 공급관(70), 배출홈(80)을 통해 보울(10) 내부로 유입되는 세척액 유입단계(S400)와, 세척액 유입단계(S400)의 완료 및 주속모터(20), 차속모터(60)는 정지완료된 후 차속모터(60)를 역회전하여 스크류 콘베어(50)를 통해 잔여슬러지(1) 및 세척액을 분리액 배출구(30)로 배출하는 세척단계(S500)로 이루어지는 원심분리기의 제어방법을 제공한다.

원심분리기 내의 슬러지의 공급을 다단공정으로 실시함으로써 슬러지가 보울 내부에서 퇴적되는 시간을 단계적으로 구성함으로써 슬러지가 역류되는 현상을 방지하였으며 주속, 차속 모터의 정지 시에 밸브의 개폐구간을 설정하여 개폐구간에 따라 세척액을 공급함으로써 보울 내부의 세척이 원활히 이루어지는 그 효과가 큰 발명이라 하겠다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 원심분리기의 형태를 보여주는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 따른 슬러지가 원심분리되는 바람직한 실시의 예를 보여주는 단면도이며, 도 3은 종래의 투입된 슬러지가 역류되는 형태를 보여주는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 슬러지가 다단으로 투입되는 바람직한 실시의 예를 보여주는 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 보울 내 잔여슬러지가 스크류 콘베어의 역회전에 의해 배출되는 바람직한 실시의 예를 보여주는 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 2방향 분배기의 형태를 보여주는 평면도로서, 도면을 참고로 하여 본 발명의 구성 및 작용을 다시 상세하게 설명하면,

도 1에 도시된 바를 토대로 원심분리기를 설명하면,

보울(10)은 주속모터(20)로부터 V-벨트를 통하여 구동력을 전달받아 회전수는 최고 4000 RPM으로 회전하여 원심력장을 형성하도록 구성된다.

또한 형태는 원통형 구역부(10a)과 원추형 구역부(10b)으로 구성되며 원통형 구역부(10a) 하부에는 분리액 배출구(30)가 구성되고, 원추형 구역부(10b) 하부에는 케익 배출구(40)가 구성된다.

스크류 콘베어(50)는 보울(10)의 내부로 구성되며 차속모터(60)로부터 기어박스를 통하여 구동력을 전달받아 회전수는 최고 4000 RPM으로 보울(10)과 함께 회 전되며 회전에 따른 블레이드의 이송은 보울의(10) 원통형 구역부(10a)방향으로 이루어지도록 구성되며, 슬러지(1) 및 세척액이 보울(10)의 내부로 유입될 수 있도록 일측단부에서 배출홈(80)까지 연결되는 공급관(70)이 구성되며 주축 중단부로 배출홈(80)을 구성하여 공급관(70)을 통해 유입된 슬러지(1) 및 세척액이 보울(10) 내부로 유입되도록 구성하였다.

도 6에 도시된 바와 같이 상기 공급관(70)의 일측으로 2방향 분배기(120)를 구성하여 슬러지 펌프(100) 및 세척액 펌프(110)를 각각 체결하여 슬러지(1) 및 세척액이 공급관(70)으로 각각 투입이 이루어지게 구성된다.

상기 세척액은 물로 이루어지는 것이 바람직하다.

투입밸브(90)는 공급관(70)의 일측단부로 구성되어 설정에 따라 개폐되어 슬러지(1) 및 세척액의 투입이 이루어지게 구성된다.

케익 콘베이어(미도시)는 상기 원심분리기에서 분리되어 배출된 케익(2)을 이송하여 따로 포집이 이루어지도록 구성된 장치로서 케익 배출구(40) 하부에 구성된다.

터치스크린 입력장치(미도시)는 상기의 보울(10) 및 스크류 콘베어(50)의 회전수 및 주, 차속모터의 부하 전류 및 출력 주파수를 설정할 수 있으며 투입 밸브(90)의 개폐설정 및 펌프(100)와 케익 콘베어의 제어가 이루어지도록 구성된다.

상기 보울(10) 및 스크류 콘베어(50)의 회전수 및 주, 차속모터의 부하 전류 및 출력 주파수는 원심분리기에 투입되는 슬러지(1)의 농도값, 슬러지(1)에서 배출되는 케익(2)의 수분 함유율에 따라 제어가 달라지나 이는 본 발명의 요지를 불필 요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

상기의 구성장치를 통해 실시의 예를 더 상세히 설명하면,

주속모터(20), 차속모터(60)의 가동에 의해 보울(10) 및 스크류 콘베어(50)가 회전되는 원심분리기 작동단계(S100)와, 투입밸브(90)가 1차 열림되어 슬러지(1)가 적재된 펌프(100)가 다단속도로 제어되어 2방향 분배기(120), 공급관(70), 배출홈(80)을 통해 보울 내부로 슬러지(1)가 단계적으로 유입되는 슬러지 다단투입단계(S200)와, 슬러지(1)의 투입과 동시에 투입밸브(90)는 1차 닫힘되고 보울(10) 및 스크류 콘베어(50)의 고속 회전에 의해 발생되는 원심력을 통해 슬러지(1)에서 케익(2) 및 분리액(3)이 분리되어 케익 배출구(40) 및 분리액 배출구(30)로 배출되는 분리, 배출단계(S300)와, 상기 분리, 배출단계(S300)가 완료된 후 주속모터(20), 차속모터(60)의 구동정지 시 차속모터(60)의 RPM이 감소되는 일정 구간에 투입밸브(90)의 2차개폐구간을 설정하여 2차개폐구간에 세척액 펌프(110)가 가동되어 세척액이 2방향 분배기(120), 공급관(70), 배출홈(80)을 통해 보울(10) 내부로 유입되는 세척액 유입단계(S400)와, 세척액 유입단계(S400)의 완료 및 주속모터(20), 차속모터(60)는 정지완료된 후 차속모터(60)를 역회전하여 스크류 콘베어(50)를 통해 잔여슬러지(1) 및 세척액을 분리액 배출구(30)로 배출하는 세척단계(S500)로 이루어진다.

슬러지 다단투입단계(S200)는 도 3에 도시된 바와 같이 슬러지(1)가 보 올(10) 내부로 일괄적으로 투입되어 슬러지(1)의 퇴적시기가 빨라 보울(10) 내부에서 슬러지(1)의 역류현상이 발생하여 케익 배출구(40)로 슬러지(1)가 바로 배출되는 단점이 있어왔다. 이러한 단점을 방지하기 위해서는 슬러지(1)가 역류하지 않도록 슬러지(1)가 보울(10) 내부에서 단계적으로 퇴적되도록 투입하는데 본 발명에서는 슬러지를 유입하는 펌프(100)의 운전주파수 및 운전시간을 4단계로 구성하여 단계적으로 슬러지의 퇴적이 이루어지게 한다.

이는 펌프(100)의 총 운전 주파수 효율의 25%로 1분간 운전되는 1단계와, 펌프(100)의 총 운전 주파수 효율의 50%로 1분간 운전되는 2단계와, 펌프(100)의 총 운전 주파수 효율의 75%로 1분간 운전되는 3단계와, 펌프(100)의 총 운전 주파수 효율의 100%로 계속적으로 운전되는 4단계로 이루어지는 것으로,

즉 펌프(100)의 총 운전 주파수가 40HZ라고 가정하면 10HZ로 1분간에 걸쳐 펌프가 운전되는 1단계와, 20HZ로 1분간에 걸쳐 펌프가 운전되는 2단계와, 30HZ로 1분간에 걸쳐 펌프가 운전되는 3단계와, 40HZ로 펌프가 운전되는 4단계를 통해 슬러지(1)가 공급관(70) 및 배출홈(80)을 통해 보울(10) 내부로 투입되도록 구성된다.

상기의 다단 투입공정에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 투입 초기에 퇴적되는 슬러지(1)의 양이 많지않아 슬러지(1)가 보울(10) 내부에서 역류하는 현상을 방지할 수 있게 구성하였다.

상기 분리, 배출단계(S300)는 도 2에 도시된 바와 같이 내측 회전체인 스크 류 콘베어(50)가 고속으로 회전되는 한편, 외측 회전체인 보울(10) 역시 고속으로 회전하여 양 회전체에서 발생하는 원심력이 의해 좁은 직경측인 원추형 구역(10b)으로의 침강속도가 중력하에서보다 수천배 이상 빨라져 가벼운 슬러지(1) 내의 분리액은 직경이 큰 원통형 구역부(10a)으로 이동되어 분리액 배출구(30)를 통해 배출되고 분리액에 비해 비중이 높은 슬러지(1) 내의 케익(2)은 직경이 좁은 원추형 구역부(10b)으로 이동되고 상기 스크류 콘베어(50)의 스크류의 외경과 보울(10)의 외벽 사이의 간극은 아주 미세하여 보울(10)의 내벽에 침전되어 있는 분리액(3)을 스크류 콘베어(50)를 통해 원통형 구역(10a) 방향으로 이송함으로써 분리액 배출구(40)를 통해 외부로 배출시키도록 구성된다.

세척액 유입단계(S400)는 슬러지의 분리 배출단계(S300)가 완료된 후에 보울(10) 및 스크류 콘베어(50)가 정지하기 위해 주속 모터(20) 및 차속모터(60)의 회전수가 감소될 때 감소되는 회전수에 따른 투입밸브(90)의 2차개폐구간을 설정하고 투입밸브(90)의 열림될 때 세척액 펌프(110)가 가동되어 세척액이 2방향 분배기(120), 공급관(70), 배출홈(80)을 통해 보울(10) 내부로 유입하는데 본 발명에서는 차속모터(60)가 1000RPM에 도달할 때는 투입밸브(90)의 열림 설정해두고 800RPM에 도달할 때는 닫힘 설정하여 상기 열림 닫힘 구간에 의해 세척액 펌프(110)가 가동하여 세척액이 보울(10) 내부로 유입되도록 구성하여 보울(10) 내벽에 접착된 슬러지(1)의 잔여물은 보울(10)에 유입되는 세척액과 함께 최종적으로 보울(10) 하부벽면으로 낙하된다.

세척단계(S500)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 세척액의 유입단계(S400)를 거쳐 보울(10) 하부벽면에 퇴적된 잔여 케익 및 세척액은 차속 모터(60)의 회전을 역방향으로 설정하여 스크류 콘베어(50)의 스크류와 보울(10) 내벽 사이의 간극이 좁아 스크류 콘베어(50)에 의해 케익 배출구(30)로 배출되어 보울(10) 내부의 세척이 이루어지는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 원심분리기의 형태를 보여주는 단면도

도 2는 본 발명의 따른 슬러지가 원심분리되는 바람직한 실시의 예를 보여주는 단면도

도 3은 종래의 투입된 슬러지가 역류되는 형태를 보여주는 사시도

도 4는 본 발명에 따른 슬러지가 다단으로 투입되는 바람직한 실시의 예를 보여주는 단면도

도 5는 본 발명에 따른 보울 내 잔여슬러지가 스크류 콘베어의 역회전에 의해 배출되는 바람직한 실시의 예를 보여주는 단면도

도 6은 본 발명에 따른 2방향 분배기의 형태를 보여주는 평면도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

10 : 보울 20 : 주속 모터

30 : 분리액 배출구 40 : 케익 배출구

50 : 스크류 콘베어 60 : 차속 모터

70 : 공급관 80 : 배출홈

90 : 투입밸브 100: 슬러지 펌프

110 : 세척액 펌프 120: 2방향 분배기

10a : 원통형 구역부 10b : 원추형 구역부

1 : 슬러지 2 : 케익

3 : 분리액

Claims

주속모터(20)로부터 구동력을 전달받아 회전이 이루어지며 원통형 구역부(10a)과 원추형 구역부(10b)으로 구성되며 분리액 배출구(30)가 케익 배출구(40)가 구성되는 보울(10)과, 보울(10)의 내부로 구성되며 차속모터(60)로부터 구동력을 전달받아 회전이 이루어지며 일측단부에는 슬러지(1) 및 세척액이 투입되는 공급관(70) 및 주축의 중단부로 공급관(70)을 통해 유입된 슬러지(1) 및 세척액이 배출되는 배출홈(80)이 구성되는 스크류 콘베어(50)와, 상기 공급관(70)의 일측으로 슬러지(1) 및 세척액이 공급관(70)으로 각각 투입될 수 있도록 구성된 2방향 분배기(120)와, 개폐 설정에 따라 개폐되는 투입밸브(90)와, 상기의 보울(10) 및 스크류의 회전수 및 주, 차속모터의 부하 전류 및 출력 주파수를 설정할 수 있으며 투입 밸브의 개폐 및 펌프의 제어가 이루어지는 터치스크린 입력장치(미도시)로 구성되는 통상의 원심분리기의 제어방법에 있어서,

주속모터(20), 차속모터(60)의 가동에 의해 보울(10) 및 스크류 콘베어(50)가 회전되는 원심분리기 작동단계(S100)와,

투입밸브(90)가 1차 열림되어 슬러지(1)가 적재된 펌프(100)가 다단속도로 제어되어 2방향 분배기(120), 공급관(70), 배출홈(80)을 통해 보울 내부로 슬러지(1)가 단계적으로 유입되는 슬러지 다단투입단계(S200)와,

슬러지(1)의 투입과 동시에 투입밸브(90)는 1차 닫힘되고 보울(10) 및 스크류 콘베어(50)의 고속 회전에 의해 발생되는 원심력을 통해 슬러지(1)에서 케익(2) 및 분리액(3)이 분리되어 케익 배출구(40) 및 분리액 배출구(30)로 배출되는 분리, 배출단계(S300)와,

상기 분리, 배출단계(S300)가 완료된 후 주속모터(20), 차속모터(60)의 구동정지제어에 따른 차속모터(60)의 RPM이 감소되는 구간에 투입밸브(90)의 2차개폐구간을 설정하여 2차개폐구간에 세척액 펌프(110)가 가동되어 세척액이 2방향 분배기(120), 공급관(70), 배출홈(80)을 통해 보울(10) 내부로 유입되는 세척액 유입단계(S400)와,

세척액 유입단계(S400)의 완료 및 주속모터(20), 차속모터(60)는 정지완료된 후 차속모터(60)를 역회전하여 스크류 콘베어(50)를 통해 잔여슬러지(1) 및 세척액을 분리액 배출구(30)로 배출하는 세척단계(S500)로 이루어지는 것을 포함하는 슬러지의 단계적 투입공정 및 세척 공정이 포함되는 원심분리기의 제어방법
1항에 있어서,

슬러지 다단투입단계(S200)는 슬러지 펌프(100) 다단속도는 펌프의 총 운전 주파수 효율의 25%로 1분간 운전되는 1단계와, 펌프의 총 운전 주파수 효율의 50%로 1분간 운전되는 2단계와, 펌프의 총 운전 주파수 효율의 75%로 1분간 운전되는 3단계와, 펌프의 총 운전 주파수 효율의 100%로 계속적으로 운전되는 4단계로 이루어지는 것을 포함하는 슬러지의 단계적 투입공정 및 세척 공정이 포함되는 원심분리기의 제어방법
1항에 있어서,

세척액 유입단계(S400)에서의 투입밸브(90)의 2차개폐구간은 차속모터(60)가 1000RPM에 도달할 때는 투입밸브(90)의 열림 설정해두고 800RPM에 도달할 때는 닫힘 설정되는 것을 포함하는 슬러지의 단계적 투입공정 및 세척 공정이 포함되는 원심분리기의 제어방법