KR101256852B1 - 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치 - Google Patents
하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 슬러지 배관에 슬러지와 응집제를 순간 고속 교반하여 크기가 작고 압밀성이 높은 플록을 형성하기 위한 인라인믹서를 설치하고, 인라인믹서에 의해 작게 형성된 플록의 조대화 및 안정화를 위한 교반장치를 설치하고, 교반장치의 일 측에는 타공구멍을 갖는 타공드럼을 설치하여 플록 간의 간극수가 원활히 배출토록 하여 인라인믹서를 통해 형성된 플록의 농축농도를 높게 형성되도록 함으로써, 원심탈수기를 사용 시 플록이 슬러지 분배기에 부딪혔을 때 깨지는 현상을 방지토록 하고, 이를 통해 응집제 투입량을 최소화하고, 탈수 찌꺼기 발생량을 최소화할 수 있도록 한 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 교반장치(11) 하단의 슬러지 배관에 설치되며, 강한 난류형성을 통해 슬러지와 응집제를 고르게 반응시키고, 순간 고속교반으로 크기가 작고 압밀성이 높은 플록을 형성시키는 인라인믹서(10)와; 상기 인라인믹서(10)에 의해 작게 형성된 플록의 조대화 및 안정화를 위한 교반장치(11)와; 상기 교반장치(11)의 일측에 설치되어 모터(23)의 구동에 따라 회전되며, 인라인믹서(10)에서 만들어진 플록에서 플록 간의 간극수가 원활히 빠져나가도록 다수 개의 타공구멍(21)을 갖는 타공드럼(20)과; 상기 타공드럼(20) 전단의 저류조에 설치되어 플록간의 간극수가 빠져나간 플록이 타공드럼(20)을 원활히 타고 넘어가는 것을 유도하기 위한 물레방아형태의 오토피더(30)와; 상기 타공드럼(20)의 일 측에 설치되며, 타공드럼(20)을 통과하여 농축된 플록을 원심탈수기(50)로 이송하기 위한 펌프(40);로 이루어지되, 상기 펌프(40)는 인라인믹서(10) 및 타공드럼(20)을 통과하여 8~10%의 고농도로 농축된 플록이 이송과정에서 일부가 깨지거나 약해지는 등의 현상이 발생할 수 있기 때문에 플록의 물성에 영향을 미치지 않는 스크류펌프(40)가 사용된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 교반장치(11) 하단의 슬러지 배관에 설치되며, 강한 난류형성을 통해 슬러지와 응집제를 고르게 반응시키고, 순간 고속교반으로 크기가 작고 압밀성이 높은 플록을 형성시키는 인라인믹서(10)와; 상기 인라인믹서(10)에 의해 작게 형성된 플록의 조대화 및 안정화를 위한 교반장치(11)와; 상기 교반장치(11)의 일측에 설치되어 모터(23)의 구동에 따라 회전되며, 인라인믹서(10)에서 만들어진 플록에서 플록 간의 간극수가 원활히 빠져나가도록 다수 개의 타공구멍(21)을 갖는 타공드럼(20)과; 상기 타공드럼(20) 전단의 저류조에 설치되어 플록간의 간극수가 빠져나간 플록이 타공드럼(20)을 원활히 타고 넘어가는 것을 유도하기 위한 물레방아형태의 오토피더(30)와; 상기 타공드럼(20)의 일 측에 설치되며, 타공드럼(20)을 통과하여 농축된 플록을 원심탈수기(50)로 이송하기 위한 펌프(40);로 이루어지되, 상기 펌프(40)는 인라인믹서(10) 및 타공드럼(20)을 통과하여 8~10%의 고농도로 농축된 플록이 이송과정에서 일부가 깨지거나 약해지는 등의 현상이 발생할 수 있기 때문에 플록의 물성에 영향을 미치지 않는 스크류펌프(40)가 사용된다.
Description
본 발명은 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기에 사용되는 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬러지 배관에 슬러지와 응집제를 순간 고속 교반하여 크기가 작고 압밀성이 높은 플록을 형성하기 위한 인라인믹서를 설치하고, 인라인믹서에 의해 작게 형성된 플록의 조대화 및 안정화를 위한 교반장치를 설치하며, 교반장치의 일 측에는 타공 구멍을 갖는 타공드럼을 설치하여 플록 간의 간극수를 배출토록 하여 인라인믹서를 통해 형성된 플록의 농축농도를 높게 형성되도록 함으로써, 원심탈수기를 사용 시 플록이 슬러지 분배기에 부딪혔을 때 깨지는 현상을 방지토록 하고, 이를 통해 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량을 최소화할 수 있도록 한 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치에 관한 것이다.
일반적으로 국내 하수/폐수처리장에서 수처리 공정 중 발생하는 슬러지를 탈수하는 장치로 벨트프레스와 원심탈수기의 사용이 약 95% 이상 차지하고 있다.
이중, 벨트프레스의 경우 인구 증가로 인한 슬러지 발생량 증가, 악취 민원 등의 이유로 부피에 비해 시간당 처리량이 적고, 악취 발생량이 큰 단점이 있어, 최근 들어 운전 또한 다소 까다로운 벨트프레스 대신 컴팩트하면서도 처리 용량이 크고, 밀폐 형식으로 되어 악취 발생을 최소화할 수 있는 원심탈수기로 대체되고 있는 실정이다.
이와 같은 원심탈수기는 고속 회전체이며, 슬러지와 응집제가 장치 내부의 슬러지 분배판에 고속으로 부딪혀서 순간 분산/응집 반응이 일어나야 하기 때문에 벨트프레스에 비해 동일한 슬러지량 처리 시 벨트프레스용 응집제보다 분자량이 크고 순간 반응성이 높은 응집제를 50~100% 이상으로 추가 투입하여야만 원활한 탈수가 이루어진다.
문제는 고유가 및 물가상승으로 인하여 응집제의 단가가 상당폭 오르게 되어 지차제 들에 큰 부담이 되고 있으며, 탈리여액(슬러지를 탈수하고 나온 처리수)에 상당량의 미반응 응집제가 잔존하고 있어 후속 수처리 공정 전반에 커다란 부하를 주고 있다. 또한, 탈수찌꺼기 함수율 또한 평균 78~82%로, 벨트프레스에 비해 탈수찌꺼기 발생량이 좀처럼 줄어들지 않고 있다. 이는 탈수찌꺼기의 해양투기가 전면 금지된 2012년 이전에 비해 처리비용이 거의 2배 가까이 올라 처리비용을 세금으로 부담해야 하는 지자체들은 물론 사회적 문제로까지 확산되고 있다.
이와 같은 원심탈수기 원리를 살펴보게 되면, 일반적으로 40A~65A의 배관 규격을 갖는 슬러지 배관을 통해 원심탈수기 내부로 유입된 슬러지와 응집제가 슬러지 분배기에 고속으로 부딪히며 순간 분산/응집반응이 일어나 탈수가 진행되게 된다.
이와 같은 거의 모든 원심탈수기가 슬러지 배관(40A~65A)을 작게 하는 이유는 슬러지 분배기에 부딪히는 속도가 빠를수록 분산/응집반응이 더욱 원활해지기 때문이다.
다만, 슬러지가 응집제와 층을 이루며 탈수기 내부로 유입되기 때문에 슬러지 일부가 응집제와 반응하지 못하는 현상이 발생할 수 있고, 이 경우 탈수찌꺼기의 함수율은 물론 탈리여액(슬러지를 탈수하고 나온 처리수)내 고형물 회수율이 나빠질 수 있으며, 이를 보상하기 위해 대부분의 현장에서 응집제를 다소 과다 투입하여 운전하고 있다.
이를 위해 본 출원인에 의해 제안된 특허 제1095872호의 "수처리 및 정수시설에 사용되는 강한 난류형성이 용이한 약품 고속혼화용 인라인믹서 장치"에 의하면, 슬러지와 응집제가 탈수기 내부로 유입 전, 0.01~0.02초마다 강한 난류를 일으켜 슬러지와 응집제를 고르게 반응시키며 순간 고속 교반으로 플록을 작고 단단하게 형성시킴으로써 응집제의 사용량을 다소나마 줄여주는 효과를 얻을 수 있게 된다.
하지만, 원심탈수기의 슬러지 배관경이 작아 슬러지 분배기에 부딪히는 속도가 빠른 이유로 인라인믹서에 의해 형성된 플록의 일부가 깨지게 되는 현상이 발생하게 되었고, 이렇게 깨진 플록이 탈리여액으로 빠져나가지 않고 탈수가 되도록 하기 위해서는 더 많은 응집제가 투입되어야 함에 따라 응집제 저감율이 5~10% 정도로 상당히 낮을 수밖에 없었다.
더욱이, 슬러지 분배기에 부딪히는 속도가 초속 3미터 이상으로 빨라지게 되면 그 효과마저 기대하기가 어려웠다.
아래의 표 1은 현재, 인라인믹서가 운전되고 있는 하수처리장에서의 유입슬러지 유량, 농도 및 응집제 투입량에 따른 슬러지 분배판에 부딪히는 속도 및 응집제 주입률 변화를 나타낸 것이다.
| 처리장 | 슬러지 배관 관경 |
슬러지량 | 응집제량 | 슬러지분배판에 부딪히는 속도 |
유입 슬러지 농도 |
응집제 주입률 |
| A처리장 | 65A | 26m3/hr | 4.0m3/hr | 2.51m/sec | 2.5% | 1.23% |
| 13.5m3/hr | 3.6m3/hr | 1.41m/sec | 4.9% | 1.09% | ||
| B처리장 | 65A | 23m3/hr | 2.0m3/hr | 2.09m/sec | 1.2% | 1.45% |
| 6.3m3/hr | 1.7m3/hr | 0.67m/sec | 4.5% | 1.20% |
A하수처리장의 경우, 유입슬러지 농도가 2.5%에서 4.9%로 증가되어 유속이 2.51m/sec에서 1.41m/sec로 약 47% 느려지자 응집제 주입률이 1.23%에서 1.09%로 응집제 사용량이 약 11% 더 저감되는 효과가 있었으며,
또한, B하수처리장의 유입슬러지 농도가 1.2%에서 4.5% 증가되어 유속이 2.09m/sec에서 0.67m/sec로 약 65% 가량 느려지자 응집제 주입률이 1.45%에서 1.20%로 응집제 사용량이 약 17% 가량 더욱 저감되는 효과가 발생하였다.
위와 같은 결과로부터 유추할 수 있는 효과로는 인라인믹서에 의해 형성된 플록이 슬러지 분배기에 부딪히는 속도가 줄어들수록 응집제 사용량이 더욱 저감된다는 것이다.
따라서, 원심탈수기로 유입되는 플록의 속도를 줄일 수 있는, 즉 농축장치가 필요하게 되었다.
물론, 이미 격자형 드럼 또는 유동판식 또는 디스크형 농축설비들이 개발되어 국내 시장에 많이 설치되어 있지만, 이들 농축설비들은 농축설비 자체의 부피가 크고 30~60rpm의 저속 교반장치 운전으로 플록의 크기가 5~10mm로 크면서도 압밀성이 낮은 문제점이 있었다.
또한, 교반장치에는 사지역(Dead zone)이 있어 응집제를 과다 투입하여야 하며, 플록 간 잔류 응집제에 의한 점성효과 및 응집제와 미처 반응하지 못한 슬러지 일부에 의해 드럼 격자 또는 유동판 또는 디스크 사이가 폐색되어 플록 간의 간극수가 원활히 배출되지 못하여 농축농도가 낮아지는 문제가 수시로 발생하였다.
이는 결국 원심탈수기로의 플록 배출 농도가 낮아지게 되어 원심탈수기로의 유속을 줄이는 데 한계가 있었으며, 또한, 크기가 크고 압밀성이 낮은 플록이 고속회전체인 원심탈수기 내부로 유입되면서 플록 상태가 일부 깨지거나 약해질 수밖에 없어 응집제를 추가로 투입하여야 하는 등 응집제 투입량 저감효과는 물론 탈수찌꺼기 발생량 저감 효과를 거의 얻지 못하고 있는 실정이다.
이에, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 주된 목적은 슬러지 배관에 슬러지와 응집제를 순간 고속 교반하여 크기가 작고 압밀성이 높은 플록을 형성하기 위한 인라인믹서를 설치하고, 인라인믹서에 의해 작게 형성된 플록의조대화 및 안정화를 위한 교반장치를 설치하고, 교반장치의 일 측에는 타공 구멍을 갖는 타공드럼을 설치하여 플록 간의 간극수가 원활히 배출토록 하여 인라인믹서를 통해 형성된 플록의 농축농도를 높게 형성되도록 함으로써, 원심탈수기를 사용 시 플록이 슬러지 분배기에 부딪혔을 때 깨지는 현상을 방지토록 하고, 이를 통해 응집제 투입량을 최소화하고, 탈수 찌꺼기 발생량을 최소화할 수 있도록 한 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치에 의하면,
슬러지 배관에 설치되며, 강한 난류형성을 통해 슬러지와 응집제를 고르게 반응시키고, 순간 고속 교반으로 크기가 작고 압밀성이 높은 플록을 형성시키는 인라인믹서와;
상기 인라인믹서에 의해 작게 형성된 플록을 조대화 및 안정화를 위한 교반장치와;
상기 교반장치조의 일측에 설치되어 모터의 구동에 따라 회전되며, 인라인믹서로 만들어진 플록에서 플록 간의 간극수가 원활히 빠져나가도록 다수 개의 타공구 멍을 갖는 타공드럼과;
상기 타공드럼 전단의 저류조에 설치되어 플록 간의 간극수가 빠져나간 플록이 타공드럼을 원활히 타고 넘어가는 것을 유도하기 위한 물레방아 형태의 오토피더와;
상기 타공드럼의 일 측에 설치되며, 타공드럼을 통과하여 농축된 플록을 원심탈수기로 이송하기 위한 스크류펌프;로 이루어진다.
이때, 인라인믹서 및 타공드럼 공정을 지나온 플록은 8~10%의 고농도로 형성되며, 이러한 플록이 일반적으로 많은 처리장에서 사용되고 있는 모노펌프를 통해 이송될 경우 일부 깨지거나 약해지는 현상이 발생할 수 있음에 따라 반드시 플록의 물성에 영향을 미치지 않는 스크류펌프를 사용하여 이송토록 한다.
또한, 타공드럼의 타공 구멍의 크기는 플록 간의 간극수가 원활히 빠져 나갈 수 있도록 직경 2~3mm을 갖도록 함이 바람직하며, 타공드럼의 하단에는 타공 구멍이 막혀 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위하여 노즐형 세척장치를 구비함이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 따른 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치에 의하면, 슬러지 배관에 슬러지와 응집제를 순간 고속 교반하여 크기가 작고 압밀성이 높은 플록을 형성하기 위한 인라인믹서를 설치하고, 인라인믹서에 의해 작게 형성된 플록을 조대화 및 안정화를 위한 교반장치를 설치하고, 교반장치의 일 측에는 타공 구멍을 갖는 타공드럼을 설치하여 플록간의 간극수가 원활히 배출토록 함으로써, 인라인믹서를 통해 형성된 플록의 농축농도를 높게 형성할 수 있게 되며, 이를 통해 원심탈수기를 사용 시 플록이 슬러지 분배기에 부딪혔을 때 깨지는 현상을 방지할 수 있게 되어 응집제 투입량을 최소화하고, 탈수 찌꺼기 발생량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저감장치를 보인 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 저감장치를 보인 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 저감장치에서 타공드럼을 보인 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 저감장치에서 오토피더를 보인 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 저감장치에서 타공드럼을 통과하는 약 9~10% 정도의 농축농도를 가진 플록을 보인 사진.
도 6은 본 발명에 따른 저감장치를 통해 형성된 플록을 보인 사진.
도 7은 종래 농축장치를 통해 형성된 플록을 보인 사진
도 2는 본 발명에 따른 저감장치를 보인 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 저감장치에서 타공드럼을 보인 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 저감장치에서 오토피더를 보인 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 저감장치에서 타공드럼을 통과하는 약 9~10% 정도의 농축농도를 가진 플록을 보인 사진.
도 6은 본 발명에 따른 저감장치를 통해 형성된 플록을 보인 사진.
도 7은 종래 농축장치를 통해 형성된 플록을 보인 사진
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치를 보인 것으로,
먼저, 강한 난류형성을 통해 슬러지와 응집제를 고르게 반응시키고, 순간 고속 교반으로 크기가 작고 압밀성이 높은 플록을 형성시키는 인라인믹서(10)를 교반장치(11) 하단의 슬러지 배관에 설치한 상태에서, 인라인믹서에 의해 작게 형성된 플록의 조대화 및 안정화를 위한 교반장치(11)를 설치하고, 상기 교반장치(11)의 일측에 인라인믹서(10)로부터 만들어진 플록에서 플록간의 간극수가 원활히 빠져나가도록 다수 개의 타공구멍(21)을 갖는 타공드럼(20)을 모터(23)의 구동에 따라 회전되도록 설치한다.
이때, 타공드럼(20)은 기존의 드럼 또는 유동판식 또는 디스크형 농축장치 대신 사용할 수 있도록 하는 것으로, 직경 2~3mm 타공판을 드럼형태로 만들어 인라인믹서(10)에 의해 만들어진 플록 간의 간극수가 타공구멍(21)을 통해 쉽게 빠져나가도록 한다.
한편, 상기 타공드럼(20) 전단의 저류조에는 플록이 타공드럼(20)을 원활히 타고 넘어가는 것을 유도할 수 있도록 물레방아형태의 오토피더(30)를 설치한다.
또, 상기 타공드럼(20)의 일 측에는 타공드럼을 통과하여 플록 간의 간극수가 빠져나가 농도가 8~10% 사이로 고농도로 농축된 플록을 원심탈수기(50)로 이송하기 위한 스크류펌프(40);로 이루어진다.
이와 같은 구성의 본 발명에 따른 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치에 의하면,
교반장치로 인라인믹서(10)를 이용하게 됨에 따라 기존의 교반장치에 비해 사지역(Dead zone)이 발생하지 않아 응집제를 20~30% 적게 투입하고도 슬러지와 응집제를 1500~3000rpm의 순간 고속 교반으로 플록의 크기가 1~3mm로 작으면서도 플록의 압밀성이 상당히 높아지는 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한, 적용되는 슬러지의 종류(생, 잉여, 소화 및 고도처리 잉여 슬러지 등)와 이에 사용되는 응집제의 종류(분말 및 에멀젼)와 무관하게 효과가 있는 것이다.
또한, 농축장치로 기존의 유동판식 또는 디스크형 농축장치 대신 직경 2~3mm 타공판을 드럼형태로 만들어 인라인믹서(10)에 의해 만들어진 플록 간의 간극수가 타공드럼(20)의 타공구멍(21)을 통해 쉽게 빠져나가게 되고 농도가 8~10% 사이로 농축된 플록만 스크류펌프(40)에 의해 원심탈수기(50)로 이송되게 되며,
기존 슬러지 농도 2% 내외의 슬러지량 및 응집제량 보다 슬러지분배판에 부딪히는 속도가 70~80% 줄어들게 되어 플록이 슬러지분배판에서 깨지는 가능성이 현저히 줄어들게 되며, 탈수기 내부에서의 탈수시간 증가로 탈수찌꺼기의 발생량 또한 10% 이상 줄어드는 것을 기대할 수 있게 된다.
한편, 인라인믹서(10)에 의해 작게 형성된 플록이 직경 2~3mm 타공구멍으로 빠져나가게 되는 문제가 발생할 수 있는 것으로, 이를 위해, 타공드럼(20)에서 타공구멍(21)의 크기를 1mm 이내로 작게 할 수도 있으나, 이럴 경우 타공드럼(20)의 부피가 직경 2~3mm의 타공드럼(20)에 비해 최소 3배 이상 커져야 하며 그에 따른 부대장치들의 사양도 높아져야 하는 문제점이 발생하게 되는 바,
이를 위해 인라인믹서(10)와 타공드럼(20) 사이에 30~60rpm의 소형 교반장치(11')를 더 설치하여 인라인믹서(10)에 의해 작게 형성된 플록을 5mm 이상으로 조대화하게 되면, 인라인믹서(10)에 의해 작게 형성된 플록이 직경 2~3mm 타공구멍(21)으로 빠져나가게 되는 문제점을 해결할 수 있게 된다.
또한, 이미 인라인믹서(10)에 의해 형성된 플록을 조대화 및 안정화하는데 필요한 교반장치(11)에서의 체류시간은 30초면 충분하며, 일반적으로 하수처리장에서 운전되고 있는 원심탈수기는 시간당 처리량이 최대 50m3를 넘지 않는 이유로, 교반장치(11)의 크기가 0.5m3이면 충분하다. 물론, 시간당 처리량에 따라 교반장치(11)의 크기를 달리할 필요는 있다.
이어, 도 5에 도시한 바와 같이, 타공드럼(20) 전단의 저류조에 설치되는 물레방아 형태의 오토피더(30)를 통해 플록이 타공드럼(20)을 원활히 타고 넘어갈 수 있게 된다.
또한, 타공드럼(20)의 하단에 노즐형의 세척장치(22)를 설치하게 되면, 타공구멍(21)이 막혀 효율이 떨어질 수 있는 가능성을 제거할 수 있게 된다.
상기 작동으로 인라인믹서(10) 및 타공드럼(20)을 통과한 플록은 스크류펌프(40)를 통해 원심탈수기(50)로 이송되게 되는데, 이때 사용되는 펌프로 일반적으로 많은 처리장에서 사용되고 있는 모노펌프 대신 스크류펌프(40)를 사용하여야 하며, 그 이유는 8~10%의 고농도로 농축형성된 플록이 모노펌프를 통해 이송될 경우 플록의 일부가 깨지거나 약해지는 현상이 발생할 수 있기 때문에 플록의 물성에 영향을 미치지 않는 스크류펌프(40)를 사용하여야 한다.
이와 같이 인라인믹서(10)에 의해 형성된 플록은 도 6에 도시한 바와 같은 것으로, 도 7에 도시한 바와 같은 종래의 교반장치를 통해 형성된 플록과 비교하여 볼 때, 플록의 크기가 작고 압밀성이 높다.
한편, 이와 같은 구성의 본 발명에 따른 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치에 의하면, 슬러지 탈수용 원심탈수기의 응집제 사용량 저감 목적과 슬러지 고농축용 농축설비 2가지로 사용할 수 있는 것으로,
먼저 원심탈수기용으로 이용할 경우, 작동은 아래와 같다.
인라인믹서(10)를 이용하여 응집제를 슬러지에 강하게 분사함과 동시에 순간 고속 교반으로 플록을 작고 단단하게 형성시킨 다음, 인라인믹서(10)에 의해 형성된 플록을 안정화시키고 또한 인라인믹서(10)로 응집 반응 시 혹시라도 반응하지 못하고 남을 수 있는 잔여 슬러지와 응집제를 소형의 교반장치(11')를 통해 완전히 반응토록 한다.
이어, 타공드럼(20)에 형성되는 다수 개의 직경 2~3mm의 타공구멍(21)으로 플록간의 간극수가 원활히 빠져 나가도록 한다.
이때, 플록 간의 간극수가 60~80% 이상 타공드럼(20)으로 빠져나가기 때문에 플록이 타공드럼(20)을 원활히 타고 넘어가기 어려울 수 있는 것으로, 이를 위해 타공드럼(20) 전단에 물레방아 형태의 오토피더(30)를 장착하게 되면, 플록이 타공드럼(20)에 원활히 안착되어 넘어갈 수 있게 된다.
상기 작동을 통해 타공드럼(20)을 통과한 플록은 스크류펌프(40)를 통해 원심탈수기(50)로 이송되어 탈수작업이 이루어지게 된다.
또한, 농축설비로 활용할 경우의 작동은 아래와 같다.
기존에 나와 있는 농축설비들은 부피가 크고 복잡하며, 농축효율도 낮으며, 응집제가 많이 들어가야 하고 가장 큰 문제로는 잔고장이 많은 문제점이 있었던 것으로,
이 역시 인라인믹서(10)를 이용하여 응집제를 슬러지에 강하게 분사함과 동시에 순간 고속 교반으로 플록을 작고 단단하게 형성시킨 다음, 인라인믹서(10)에 의해 형성된 플록을 조대화 및 안정화시키고 또한 인라인믹서(10)로 응집 반응시 혹시라도 반응하지 못하고 남을 수 있는 잔여 슬러지와 응집제를 교반장치(11)를 통해 완전히 반응토록 한다.
이어, 처리장에서 요구하는 슬러지 농축농도에 따라 타공드럼(20)에 형성되는 다수 개의 직경 1.5~2.5mm의 타공구멍(21)으로 플록 간의 간극수가 원활히 빠져 나가도록 한다.
이때, 플록간의 간극수가 70% 이상 타공드럼(20)으로 빠져나가기 때문에 플록이 타공드럼(20)을 원활히 타고 넘어가기 어려울 수 있는 것으로, 이를 위해 타공드럼(20) 전단에 물레방아 형태의 오토피더(30)를 장착하게 되면, 플록이 타공드럼(20)에 원활히 안착되어 넘어갈 수 있게 된다.
상기 작동을 통해 타공드럼(20)을 통과한 플록은 농축설비로 이용 시에는 스크류펌프(40)를 사용하지 않고, 배관에 경사(구배)를 주어 다음 공정으로 이송토록 한다.
참고로, 슬러지 유량 및 배관에 따른 유속을 살펴보면, 아래 표 2와 같다.
일반적으로 원심탈수기의 용량에 따라 슬러지 배관이 정해지게 된다.
| 슬러지 배관 관경 |
슬러지량 + 응집제량 |
유 속 | 유속에 따른 인라인믹서 효과 |
| 40A | 10m3/hr | 2.21m/sec | 1) 유속 2.0m/sec 이하 : 효과 약간 있음 2) 유속 2.0~3.0m/sec : 효과 적음 3) 유속 3.0m/sec 이상 : 효과 없음 |
| 15m3/hr | 3.32m/sec | ||
| 50A | 15m3/hr | 2.12m/sec | |
| 20m3/hr | 2.83m/sec | ||
| 25m3/hr | 3.54m/sec | ||
| 65A | 20m3/hr | 1.67m/sec | |
| 25m3/hr | 2.09m/sec | ||
| 30m3/hr | 2.51m/sec | ||
| 40m3/hr | 3.35m/sec |
예를 들어, 일반적인 원심탈수기로의 유입 슬러지 배관은 슬러지 유량이 20m3/hr 이하인 경우 대부분 40A 또는 50A 배관을 사용하고, 25m3/hr 이상인 경우는 대부분 65A의 배관 규격을 가지게 된다.
상기 표에서 보듯이, 인라인믹서에 의해 플록이 작고 압밀성이 높게 형성되어도, 원심탈수기로의 유속이 1초당 2meter 이상으로 빠르게 되면, 슬러지 분배판에 부딪혀 일부 플록이 깨지거나 약해질 수밖에 없다. 이를 보상하기 위해서는 응집제를 추가로 투입하여야 하므로, 응집제 투입량 저감 효과가 적고 탈수찌꺼기 발생량 또한 저감 효과가 거의 없다.
하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치를 적용하면 플록 간 간극수의 60~80%가 타공드럼을 통해 빠져나가고, 원심탈수기로의 플록의 유속 또한 60~80% 감소하게 되어 슬러지 분배판에 부딪혀 플록이 깨지는 확률이 줄어들게 되며, 즉, 플록이 깨지는 확률이 적을수록 시스템의 효과가 커지게 된다.
또한, 배관 규격, 슬러지 농도 및 용량, 응집제 투입량 등 기존 운전방식에 따른 원심탈수기 내부로의 유속과, 특허 출원시스템으로 운전시 플록의 농도에 따른 원심탈수기로 내부로의 유속을 비교하여 살펴보게 되면 아래와 같다.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
즉, 본 발명에 따른 저감장치를 이용하게 되면, 플록의 농도는 최소 8% 이상을 유지할 수 있게 되며, 플록의 유속이 1.0m/sec 이하인 경우, 플록이 원심탈수기 내부에서 깨지거나, 약해질 가능성이 적게 된다.
상기 표에 대해 예를 들어 이해하기 쉽게 설명하면, 슬러지배관 규격이 50A이고, 슬러지 유량이 20m/hr이며, 슬러지 농도가 2.5%의 경우, 플록 농도를 9%로 만들었을 때, 원심탈수기로의 유입속도가 초속 3.17m에서 0.79m로 유속이 약75%정도 감소되어 원심탈수기의 슬러지 분배판에서 플록이 깨지거나 약해지는 가능성이 줄어들었음을 알 수 있다.
10 ; 인라인믹서 11 ; 교반장치
20 ; 타공드럼 21 ; 타공구멍
22 ; 노즐형 세척장치 23 ; 모터
30 ; 오토피더 40 ; 스크류펌프
50 ; 원심탈수기
20 ; 타공드럼 21 ; 타공구멍
22 ; 노즐형 세척장치 23 ; 모터
30 ; 오토피더 40 ; 스크류펌프
50 ; 원심탈수기
Claims (4)
- 교반장치(11) 하단의 슬러지 배관에 설치되며, 강한 난류형성을 통해 슬러지와 응집제를 고르게 반응시키고, 순간 고속교반으로 크기가 작고 압밀성이 높은 플록을 형성시키는 인라인믹서(10)와;
상기 인라인믹서(10)에 의해 작게 형성된 플록의 조대화 및 안정화를 위한 교반장치(11)와;
상기 교반장치(11)의 일 측에 설치되어 모터(23)의 구동에 따라 회전되며, 인라인믹서(10)에서 만들어진 플록에서 플록 간의 간극수가 원활히 빠져나가도록 다수 개의 타공구멍(21)을 갖는 타공드럼(20)과;
상기 타공드럼(20) 전단의 저류조에 설치되어 플록 간의 간극수가 빠져나간 플록이 타공드럼(20)을 원활히 타고 넘어가는 것을 유도하기 위한 물레방아 형태의 오토피더(30)와;
상기 타공드럼(20)의 일 측에 설치되며, 타공드럼(20)을 통과하여 농축된 플록을 원심탈수기(50)로 이송하기 위한 펌프(40);로 이루어지되,
상기 펌프(40)는 인라인믹서(10) 및 타공드럼(20)을 통과하여 8~10%의 고농도로 농축된 플록이 이송과정에서 일부가 깨지거나 약해지는 등의 현상이 발생할 수 있기 때문에 플록의 물성에 영향을 미치지 않는 스크류펌프(40)가 사용되는 것을 특징으로 하는 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치. - 제1항에 있어서, 상기 타공드럼(20)에서 플록 간의 간극수가 빠져나가는 타공구멍(21)의 크기는 직경 2~3mm을 갖도록 형성한 것을 특징으로 하는 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치.
- 제1항에 있어서, 상기 타공드럼(20)의 하단에는 타공구멍(21)이 막혀 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위하여 노즐형 세척장치(22)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치.
- 제1항에 있어서, 상기 인라인믹서(10)와 타공드럼(20) 사이에 플록의 크기를 5mm 이상으로 조대화시키며 플록의 안정화를 꾀할 수 있는 30~60rpm의 소형 교반장치(11')를 더 설치한 것을 특징으로 하는 하수/폐수 슬러지 탈수용 원심탈수기 응집제 투입량 및 탈수 찌꺼기 발생량 저감장치.
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