KR101169378B1 - 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치 및 이를 구비한 슬러지감량장치 - Google Patents

Abstract

이 발명의 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치는, 침전지 또는 소화조로부터 이송되는 슬러지의 일정량을 수용할 수 있는 하우징과, 하우징의 일측으로 슬러지가 투입되는 슬러지 투입구와, 슬러지 투입구를 통해 투입되는 슬러지를 분쇄하는 다수의 분쇄칼날과, 다수의 분쇄칼날에 회전 구동력을 제공하는 모터, 및 다수의 분쇄칼날에 의해 분쇄된 슬러지를 하우징의 외부로 배출하는 슬러지 배출구로 구성된다. 이 발명은 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치를 이용해 슬러지를 일정한 커터 날 방식으로 미세하게 분쇄한 후 가용화 장치에 투입해, 가용화 장치의 효율을 향상시킴에 따라 혐기성 소화조의 소화효율을 증대시키는 효과가 있다.

Description

혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치 및 이를 구비한 슬러지 감량장치{Apparatus for crushing sludge of anaerobic digester and apparatus for reducing sludge having the anaerobic digester}

이 발명은 분쇄장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 슬러지를 일정한 커터 날 방식으로 미세하게 분쇄하여 가용화 장치에 투입함으로써, 가용화 장치의 효율을 향상시킴에 따라 혐기성 소화조의 소화효율을 증대시키는 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치에 관한 것이다.

또한, 이 발명은 가용화 장치에 매우 치명적인 슬러지 내의 협잡물과 머리카락 등을 진동 스크린을 이용하여 제거한 후 상기 슬러지 분쇄장치에 공급하여 슬러지 분쇄장치에서 일정한 크기의 SS와 유기물을 미쇄하게 분쇄함으로써 가용화 장치의 가용화효율을 향상시킴에 따라 혐기성 소화조의 소화효율을 증대시켜 슬러지를 감량시키는 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치를 구비한 슬러지 감량장치에 관한 것이기도 하다.

하수 슬러지, 분뇨 슬러지 등 유기성 슬러지는 해마다 증가하고 있는 실정이다. 그런데, 슬러지를 처리하는 시설은 지역 님비 현상 등으로 인하여 슬러지 소각, 매립시설이 설치되지 않고 있다. 또한, 국제적으로 해양 투기가 금지되고 있어 증가되는 슬러지의 적당한 처분방법이 없는 상태이다.

현재, 슬러지를 감량하기 위한 방법으로는 혐기성 처분을 일반적으로 사용하고 있다. 즉, 대형 하수처리장의 경우에는 혐기성 소화조를 이용하여 슬러지 감량을 실시하고 있다.

도 1은 일반적인 혐기성 소화조를 이용한 슬러지 감량장치의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 1차 침전지(110)로 오?폐수가 유입되면, 오?폐수 속의 슬러지가 중력에 의해 가라앉아 농축되어 1차 슬러지가 형성된다. 그리고, 1차 침전지(110)에 유입된 오?폐수 중 일부는 생물 반응조(115)를 거쳐 2차 침전지(120)로 유입되고 농축되어 2차 슬러지가 형성된다.

1차 슬러지는 농축조(130)를 거쳐 이동라인(135)을 통해 혐기성 소화조(170)로 유입되고, 2차 슬러지도 원심농축기(140)를 거쳐 이동라인(145)을 통해 혐기성 소화조(170)로 유입된 후 1차 슬러지와 혼합된다.

혐기성 소화조(170)에는 일단부가 혐기성 소화조(170)의 하측에 연결되고 타단부가 혐기성 소화조(170)의 상측에 연결된 순환라인(160)이 구비되어, 혐기성 소화조(170) 내측의 혼합 슬러지는 순환라인(160)을 통하여 순환된다. 그리고, 혐기성 소화조(170)의 상부에는 보일러(150)에 의해 발생된 고온의 스팀이 이동되도록 스팀라인(155)이 연결되고, 고온의 스팀은 스팀라인(155)을 통해 혐기성 소화 조(170)의 내측으로 공급된다.

그런데, 상기 슬러지 감량장치는 1차 슬러지와 2차 슬러지가 혼합되어 형성된 혼합 슬러지를 혐기성 소화조(170)에서 혐기성 소화과정만으로 소화시키기 때문에 슬러지를 감량하는데 한계가 있다.

따라서, 종래에는 슬러지 감량효율을 높이기 위해 혐기성 소화조의 농도를 높여 소화 효율을 증대시키는 방법을 주로 이용하였다. 예를 들어, 특허등록 제745201호에서는 혐기성 소화조의 상부공간과 하부공간을 연결하는 순환배관을 설치하고, 이 순환배관에 초음파 리액터와 스팀믹서를 각각 설치 구성하였다. 즉, 초음파 리액터에 의해 발생되는 초음파 공동화현상(케비테이션)을 이용해 슬러지 입자에 물리적, 화학적 힘을 가해 슬러지를 파괴시켜 슬러지를 가용화시킴으로써 혐기성 소화조의 소화효율을 향상시키고, 또한 스팀믹서에 의해 가온된 순환 슬러지를 혐기성 소화조로 유입시킴으로써 혐기성 소화조의 소화효율을 향상시키도록 구성하였다.

다른 방법으로는 슬러지에 포함된 유기물을 가용화시켜 혐기성 소화조에서 쉽게 분해될 수 있도록 초음파, 오존, 열처리 등의 방법을 이용하였다.

그러나, 상기의 방법을 통해 고농도로 혐기성 소화조를 운영할 경우에는, 슬러지의 점성이 슬러지 농도에 대해 지수 관계적으로 증가하기 때문에, 농축 슬러지의 점성이 현저히 증가하게 된다.

또한, 초음파, 오존 등의 가용화 장치에서 슬러지의 반응속도를 높이기 위해 그 내부의 교반기를 이용해 교반함에 있어서는, 공급되는 슬러지의 농도 증가로 인 해 슬러지의 점성이 매우 증가된 상태이므로 원활한 교반이 불가능하고, 그로 인해 반응이 원활하지 못하게 된다. 따라서, 가용화 장치의 후단에 여러 개의 반응탑을 별도로 설치해야 하므로 경제성 저하의 원인이 되고 있다.

그리고, 혐기성 소화조에 투입되는 슬러지는 조대 물질만이 제거된 후 거의 모든 유기물이 투입되므로, 눈으로 확인할 수 있는 정도의 입자 크기부터 수 마이크론 정도의 미세물질이 혼합된 상태이다. 이러한 물질을 그대로 가용화 장치에 적용한 결과, 협잡물과 머리카락 등이 가용화 장치의 교반기에 엉겨 붙어 급격한 효율 저하와 매우 많은 유지관리가 필요하였다.

따라서, 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 슬러지를 일정한 커터 날 방식으로 미세하게 분쇄하여 가용화 장치에 투입함으로써, 가용화 장치의 효율을 향상시킴에 따라 혐기성 소화조의 소화효율을 증대시키는 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 이 발명은 가용화 장치에 매우 치명적인 슬러지 내의 협잡물과 머리카락 등을 진동 스크린을 이용하여 제거한 후 상기 슬러지 분쇄장치에 공급하여 슬러지 분쇄장치에서 일정한 크기의 SS와 유기물을 미쇄하게 분쇄함으로써 가용화 장치의 가용화효율을 향상시킴에 따라 혐기성 소화조의 소화효율을 증대시켜 슬러지를 감량시키는 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치를 구비한 슬러지 감량장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

이 발명의 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치는, 침전지 또는 소화조로부터 이송되는 슬러지의 일정량을 수용할 수 있는 하우징과, 하우징의 일측으로 슬러지가 투입되는 슬러지 투입구와, 슬러지 투입구를 통해 투입되는 슬러지를 분쇄하는 다수의 분쇄칼날과, 다수의 분쇄칼날에 회전 구동력을 제공하는 모터, 및 다수의 분쇄칼날에 의해 분쇄된 슬러지를 하우징의 외부로 배출하는 슬러지 배출구를 포함 하는 것을 특징으로 한다.

이 발명은 하우징의 내측면에 고정되어 슬러지의 유동을 방해함으로써, 충돌에 따른 슬러지 입자를 분쇄하는 유동 방해부재를 더 포함할 수 있다. 여기서, 유동 방해부재는 슬러지 입자를 분쇄함과 더불어 강한 난류를 발생시키는 플레이트 형태로 구성될 수도 있다.

이 발명의 하우징의 외측면은 원통 형태를 갖고 하부면은 하단에서 일정 높이까지 원뿔 형태를 갖는 것이 바람직하다.

이 발명의 슬러지 감량장치는, 침전지로부터 농축되어 유입되는 슬러지의 소화공정이 이루어지는 혐기성 소화조와, 혐기성 소화조로부터 배출되는 슬러지 내의 이물질(예를 들어, 협잡물과 머리카락 등)을 제거하는 진동 스크린과, 진동 스크린에 의해 이물질이 제거된 슬러지를 분쇄하는 슬러지 분쇄장치, 및 슬러지 분쇄장치에 의해 분쇄된 슬러지를 가용화시킨 후 혐기성 소화조로 순환시키는 가용화 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 발명은 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치를 이용해 슬러지를 일정한 커터 날 방식으로 미세하게 분쇄한 후 가용화 장치에 투입해, 가용화 장치의 효율을 향상시킴에 따라 혐기성 소화조의 소화효율을 증대시키는 효과가 있다. 또한, 이 발명은 슬러지를 미세하게 분쇄한 후 후속공정을 진행함에 따라, 반응속도 및 반응효율이 향상되어 가용화 장치의 크기 및 교반 속도를 획기적으로 줄일 수 있어 시설 비용 및 운용비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 이 발명은 가용화 장치에 매우 치명적인 슬러지 내의 협잡물과 머리카락 등을 진동 스크린을 이용하여 제거한 후 상기 슬러지 분쇄장치에 공급하여 슬러지 분쇄장치에서 일정한 크기의 SS와 유기물을 미쇄하게 분쇄함으로써 가용화 장치의 가용화효율을 향상시킴에 따라 혐기성 소화조의 소화효율을 증대시켜 슬러지를 감량시키는 효과가 있다.

오존 등의 가용화 장치는 매우 짧은 순간에 반응이 끝난다. 따라서, 이러한 순간 접촉이 효율적으로 진행될 수 있도록 하기 위해서는, 슬러지를 가능한 한 미세 입자로 분쇄하여야 하고, 실험적으로도 미세할수록 반응시간과 반응속도가 매우 빠르게 진행된다는 것이 확인되었다. 즉, 균등하고 미세하게 분쇄된 슬러지 입자를 이용할 경우에는, 슬러지의 반응면적이 증대됨에 따라 반응속도 및 반응효율이 향상되어 적은 동력으로도 가용화 효율이 향상되는 것을 실험적으로 확인되었다.

또한, 가용화 장치에서 오존과 반응시킴에 있어서는, 오존 속에 90% 이상 포함된 산소와 오존이 반응할 때에 형성되는 거품으로 인해 슬러지의 가용화 효율이 저하되는 문제점이 있었다. 그런데, 균등하고 미세하게 분쇄된 슬러지 입자를 이용할 경우에는, 반응시의 거품 발생량이 매우 적어 슬러지의 가용화 효율이 향상되는 것을 실험적으로 확인되었다.

아래에서, 이 발명에 따른 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치 및 이를 구비한 슬러지 감량장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치의 구성관계를 도시한 일부 절취 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치(200)는, 침전지 및/또는 소화조에서 이송되는 슬러지의 일정량을 수용할 수 있는 하우징(210)과, 하우징(210)의 하부 일측에 형성되어 슬러지가 투입되는 슬러지 투입구(220)와, 슬러지 투입구(220)를 통해 투입되는 슬러지를 균등하고 미세하게 분쇄하는 다수의 분쇄칼날(230)과, 다수의 분쇄칼날(230)에 회전 구동력을 제공하는 모터(240), 및 하우징(210)의 상부 일측에 형성되어 다수의 분쇄칼날(230)에 의해 균등하고 미세하게 분쇄된 슬러지를 배출하는 슬러지 배출구(250)로 구성된다.

이 슬러지 분쇄장치(200)는 하우징(210)의 내측면에 고정되어 슬러지의 유동을 방해함으로써, 충돌에 따른 슬러지 입자를 분쇄하는 유동 방해부재(260)를 더 구비할 수 있다. 이때, 유동 방해부재(260)는 슬러지 입자를 분쇄함과 더불어 강한 난류를 발생시키는 플레이트 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

하우징(210)은 외측면은 원통 형태를 갖지만 하부면은 하단에서 일정 높이까지 원뿔 형태를 갖는 것으로서, 하부면의 중앙외측에는 모터(240)가 설치되고 하부면의 중앙내측에는 다수의 분쇄칼날(230)이 설치되는 구조를 갖는다. 즉, 하우징(210)은 슬러지 내에 포함된 모래 등이 원뿔 형태의 하단부에 침전됨에 따라 모터(240)의 실링 부분에 끼이지 않도록 구성된다. 여기서, 하우징(210)은 지지대(270)에 의해 지면에 지지된다.

분쇄칼날(230)은 비교적 큰 입자를 칼날을 이용해 균등하고 미세하게 분쇄할 수 있도록 날카로운 칼날구조를 갖도록 구성된다.

이 실시예의 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치는 슬러지를 일정한 커터 날 방식으로 미세하게 분쇄한 후 가용화 장치에 투입할 수 있으므로, 가용화 장치의 효율을 향상시킴과 더불어 혐기성 소화조의 소화효율을 증대시킬 수 있다.

도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치를 구비한 슬러지 감량장치의 개념도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 슬러지 감량장치는 침전지(310)로부터 농축되어 유입되는 슬러지의 소화공정이 이루어지는 혐기성 소화조(320)와, 혐기성 소화조(320)로부터 배출되는 슬러지 내의 협잡물과 머리카락 등을 제거하는 진동 스크린(330)과, 진동 스크린(330)에 의해 머리카락 등이 제거된 슬러지를 다수의 분쇄칼날(230)을 이용해 균등하고 미세하게 분쇄하는 슬러지 분쇄장치(200), 및 슬러지 분쇄장치(200)에 의해 균등하고 미세하게 분쇄된 슬러지를 오존 등으로 가용화시킨 후 혐기성 소화조(320)로 순환시키는 가용화 장치(340)로 구성된다. 여기서, 진동 스크린(330) 및 가용화 장치(340)는 현재 사용되고 있는 일반적인 장치로서 필요에 따라 다수개씩 설치될 수 있다.

도 4는 이 발명에 따른 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치를 구비한 슬러지 감량장치의 시설 공정도이다.

이 실시예에 따른 슬러지 감량장치는 슬러지 내의 협잡물과 머리카락 등을 진동 스크린(330)을 이용하여 완전 제거함으로써, 후속 공정의 슬러지 분쇄장치(200)의 분쇄 및 가용화 장치(340)의 교반시에 칼날 등에 머리카락 등이 엉킴에 따른 고장의 원인 및 효율 저하의 요소를 완전히 제거할 수 있다. 즉, 이 실시예의 슬러지 감량장치는 고장의 원인 및 효율 저하의 요소를 완전히 제거함에 따라, 가용화 장치의 효율을 향상시킴과 더불어 혐기성 소화조의 소화효율을 증대시켜 슬러지를 감량시킬 수 있다.

이상에서 이 발명의 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치 및 이를 구비한 슬러지 감량장치에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 일반적인 혐기성 소화조를 이용한 슬러지 감량장치의 구성도이고,

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치의 구성관계를 도시한 일부 절취 사시도이고,

도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치를 구비한 슬러지 감량장치의 개념도이며,

도 4는 이 발명에 따른 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치를 구비한 슬러지 감량장치의 시설 공정도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

200 : 슬러지 분쇄장치 210 : 하우징

220 : 슬러지 투입구 230 : 분쇄칼날

240 : 모터 250 : 슬러지 배출구

260 : 유동 방해부재 270 : 지지대

310 : 침전지 320 : 혐기성 소화조

330 : 진동 스크린 340 : 가용화 장치

Claims (5)

1. 침전지 또는 소화조로부터 이송되는 슬러지의 일정량을 수용할 수 있는 하우징과,

   상기 하우징의 하부 일측에 형성되어 슬러지가 투입되는 슬러지 투입구와,

   상기 슬러지 투입구를 통해 투입되는 슬러지를 분쇄하는 다수의 분쇄칼날과,

   상기 다수의 분쇄칼날에 회전 구동력을 제공하는 모터, 및

   상기 하우징의 상부 일측에 형성되어 상기 다수의 분쇄칼날에 의해 분쇄된 슬러지를 상기 하우징의 외부로 배출하는 슬러지 배출구를 포함하며,

   상기 하우징의 외측면은 원통 형태를 갖고 하부면은 하단에서 일정 높이까지 원뿔 형태를 가지며, 상기 하부면의 중앙외측에는 상기 모터가 설치되고 상기 하부면의 중앙내측에는 상기 다수의 분쇄칼날이 설치되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 하우징의 내측면에 고정되어 슬러지의 유동을 방해함으로써, 충돌에 따른 슬러지 입자를 분쇄하는 유동 방해부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 유동 방해부재는 슬러지 입자를 분쇄함과 더불어 강한 난류를 발생시키는 플레이트 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치.
4. 삭제
5. 침전지로부터 농축되어 유입되는 슬러지의 소화공정이 이루어지는 혐기성 소화조와,

   상기 혐기성 소화조로부터 배출되는 슬러지 내의 이물질을 제거하는 진동 스크린과,

   상기 진동 스크린에 의해 이물질이 제거된 슬러지를 분쇄하는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 슬러지 분쇄장치, 및

   상기 슬러지 분쇄장치에 의해 분쇄된 슬러지를 가용화시킨 후 상기 혐기성 소화조로 순환시키는 가용화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치를 구비한 슬러지 감량장치.

Images