KR101313986B1 - Ultrasonic disintegrator equipped with vortex flow accelerator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초음파를 이용하여 슬러지를 분해하는 초음파 분해조에 관한 것으로서, 상세히는 초음파를 반사하는 유도체의 반사면을 오목하게 하거나 나선형 돌기부가 형성된 유도체로 물의 순환을 좋게 하고 초음파와 슬러지의 접촉을 촉진시켜 보다 효율적으로 슬러지를 분해할 수 있도록 한 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic decomposition tank for decomposing sludge using ultrasonic waves, and more particularly, to concave the reflective surface of the derivative reflecting ultrasonic waves or to improve the circulation of water and to promote the contact between the ultrasonic wave and the sludge with a derivative formed with a spiral protrusion. The present invention relates to an ultrasonic digestion tank having a swirl flow derivative capable of more efficiently decomposing sludge.
현재 초음파의 응용범위는 다양한데, 그 중에서 초음파가 다른 고체에 충돌할 때 생기는 파괴력을 이용하여 다양한 산업에 응용하기도 한다. 특히 환경 산업에서는 슬러지에 초음파를 조사하여 슬러지를 분해하고, 액화시키는 전처리로 활용함으로써, 슬러지의 분해속도를 증가시키고 후속하는 처리 공정의 메탄 생산성을 향상시키는데 사용하기도 한다. Currently, the application range of ultrasonic waves is various, among them, it is applied to various industries by using the breaking force generated when the ultrasonic waves collide with other solids. In particular, in the environmental industry, ultrasonic waves are applied to the sludge to be used as a pretreatment to decompose and liquefy the sludge, thereby increasing the decomposition rate of the sludge and improving the methane productivity of the subsequent treatment process.
슬러지에 대한 초음파 처리의 일반적인 방법은 일정한 규모의 분해조에 슬러지를 회분식 또는 연속식으로 주입하고, 초음파 진동자로 초음파를 조사하여 슬러지를 분해하는 방법이 있다. 이 경우 초음파 진동자 아래에 집중적으로 파동이 발생하여 진동자 아래 영역에는 강력하고 반복적인 파동에너지가 발생하여 순간적으로 슬러지가 분해되는데, 별도의 혼합장치나 순환장치가 없는 한 진동자 근처 이외 영역에 있는 슬러지는 초음파의 영향을 받지 못하는 단점이 있다. 이것은 이미 분해된 슬러지에 계속해서 에너지가 주입되어 에너지가 낭비되고 또한, 영향권 밖의 슬러지는 분해되지 못하는 문제점이 있다. A general method of ultrasonic treatment for sludge is a method of injecting sludge batchwise or continuously into a decomposition tank of a constant size, and decomposing sludge by irradiating ultrasonic waves with an ultrasonic vibrator. In this case, the waves are concentrated under the ultrasonic vibrator, and strong and repetitive wave energy is generated in the region under the vibrator, and the sludge is instantaneously decomposed. There is a disadvantage that is not affected by the ultrasound. This is because energy is continuously injected into the sludge that has already been decomposed, and energy is wasted, and sludge outside the sphere of influence is not decomposed.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 초음파 에너지의 파괴력을 높이고 슬러지 분해 효율을 증가시킴으로써 보다 효율적으로 슬러지를 무해화, 안정화시키는 유도체로 상기 유도체의 초음파 반사면을 오목하게 하거나 상기 반사면에 나선형 돌기부가 형성된 선회류식 초음파 분해조를 제공함에 있다.The present invention has been made to improve the above-mentioned problems, and its object is to increase the destructive power of ultrasonic energy and increase the sludge decomposition efficiency, so that the sludge is harmless and stabilized more effectively. To concave or to provide a spiral flow type ultrasonic decomposition tank formed with a spiral projection on the reflective surface.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조는, 초음파를 발생시키는 초음파 발생장치; 슬러지가 담겨있는 초음파 분해조; 상기 초음파 발생장치에서 발생한 초음파를 받아 상기 초음파 분해조에 조사하여 슬러지를 분해시키는 초음파 진동자; 및 조사되는 초음파를 반사하여 슬러지 분해 효율을 높이기 위해 상기 초음파 분해조 바닥에 위치하며, 원뿔형으로 되어 바깥 둘레면을 따라 나선형 돌기부가 형성된 선회류 유도체;로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the above object, the ultrasonic decomposition tank provided with the swirl flow derivative of the present invention comprises: an ultrasonic generator for generating ultrasonic waves; Ultrasonic digester containing sludge; An ultrasonic vibrator that receives ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator and irradiates the ultrasonic digester to decompose sludge; And a swirl flow derivative positioned on the bottom of the ultrasonic digestion tank to reflect the irradiated ultrasonic waves to increase sludge decomposition efficiency, and having a conical shape and a spiral protrusion formed along an outer circumferential surface thereof.
또, 초음파를 발생시키는 초음파 발생장치; 슬러지가 담겨있는 초음파 분해조; 상기 초음파 발생장치에서 발생한 초음파를 받아 상기 초음파 분해조에 조사하여 슬러지를 분해시키는 초음파 진동자; 및 조사되는 초음파를 반사하여 슬러지 분해 효율을 높이기 위해 상기 초음파 분해조 바닥에 위치하며, 원뿔형으로 되어 바깥 둘레면 전체가 안쪽으로 오목하게 된 선회류 유도체;로 이루어진 것을 다른 특징으로 하고 있다.In addition, an ultrasonic wave generator for generating ultrasonic waves; Ultrasonic digester containing sludge; An ultrasonic vibrator that receives ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator and irradiates the ultrasonic digester to decompose sludge; And a swirl flow derivative positioned at the bottom of the ultrasonic digestion tank to reflect the irradiated ultrasonic waves to increase the sludge decomposition efficiency, and having a conical shape, the entire outer circumferential surface of which is concave inward.
또, 상기 선회류 유도체는 상단부가 뾰족하거나 뭉툭한 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the swirl flow derivative has a sharp or blunt upper end.
또, 상기 나선형 돌기부는 이중 나선형 돌기부인 것이 바람직하다.In addition, the spiral protrusion is preferably a double spiral protrusion.
상기 선회류 유도체는 바깥 둘레면을 따라 나선형 돌기부가 형성된 것이 바람직하다.Preferably, the swirl flow derivative is formed with a spiral protrusion along the outer circumferential surface thereof.
본 발명의 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조에 의하면, 초음파를 반사하는 선회류 유도체의 반사면를 오목하게 하거나 상기 반사면에 나선형 돌기부를 형성함으로써 선회류가 발생하여 물의 순환을 좋게 되고, 이로 인해 조사되는 초음파와 슬러지의 접촉을 촉진함으로써 초음파의 슬러지 분해효율을 높인 효과가 있다.According to the ultrasonic decomposition tank provided with the swirl flow derivative of the present invention, the swirl flow is generated by concave the reflective surface of the swirl flow derivative reflecting the ultrasonic waves or by forming the spiral protrusion on the reflective surface, thereby improving the circulation of water, and thus By promoting the contact between the ultrasonic wave and the sludge is effective to increase the sludge decomposition efficiency of the ultrasonic wave.
즉, 동일한 강도의 초음파 처리에서 기존의 일반적인 반사체보다 본 발명의 선회류 유도체가 오목한 반사면이나 반사면에 형성한 나선형 돌기부에 의해 초음파와 닿는 면적이 넓어지고, 초음파가 나선형 돌기부나 오목한 부분 등에 조사되어 골고루 꺾여 반사되어 더 많은 슬러지에 초음파를 접촉시켜 슬러지를 더욱 효율적으로 분해하는 효과가 있다. That is, in the ultrasonic treatment of the same intensity, the area where the swirl flow derivative of the present invention comes into contact with the ultrasonic waves is wider than the conventional general reflector by the concave reflection surface or the spiral projection formed on the reflection surface, and the ultrasonic wave is irradiated to the spiral projection or the concave portion. As it is evenly bent and reflected, ultrasonic waves are brought into contact with more sludge, thereby effectively dissolving the sludge.
도 1은 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조의 모식도
도 2는 다양한 선회류 유도체의 사시도1 is a schematic diagram of an ultrasonic digestion tank having a swirl flow derivative
2 is a perspective view of various swirl flow derivatives
이하, 본 발명에 따른 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the ultrasonic digestion tank having a swirl flow derivative according to the present invention will be described in detail. It is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to inform.
도 1은 본 발명에 따른 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조의 모식도를 도시한 것이고, 도 2는 다양한 선회류 유도체의 사시도를 도시한 것이다.1 shows a schematic diagram of an ultrasonic digestion tank having a swirl flow derivative according to the present invention, and FIG. 2 shows a perspective view of various swirl flow derivatives.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조는 초음파를 발생시키는 초음파 발생장치(1), 슬러지가 담겨있는 초음파 분해조(3), 상기 초음파 발생장치에서 발생한 초음파를 받아 상기 초음파 분해조에 조사하여 슬러지를 분해시키는 초음파 진동자(2), 조사되는 초음파를 반사하여 슬러지 분해 효율을 높이기 위해 상기 초음파 분해조 바닥에 위치하는 선회류 유도체(4)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the ultrasonic decomposition tank including the swirl flow derivative according to the present invention includes an ultrasonic
이와 같은 구성으로 초음파 발생장치(1)에서 발생되는 초음파를 초음파 진동자(2)를 통해 슬러지가 담긴 초음파 분해조(3)에 조사하게 된다. 상기 선회류 유도체(4)는 초음파 분해조(3)의 안쪽 바닥에 설치되며 초음파가 좀더 효율적으로 전파될 수 있도록 초음파 진동자(2)의 중심과 선회류 유도체(4)의 상단부 중심을 맞추어 설치되도록 한다. In this configuration, the ultrasonic wave generated by the
상기 선회류 유도체(4)는 물이나 화학약품 또는 초음파에 의해 잘 부식되지 않아야한다. 또, 초음파를 흡수하는 경우 내부발열이 발생할 수 있고 수명이 단축되므로 초음파를 흡수하지 않는 재질로 구성하는 것이 바람직하다. 따라서, 선회류 유도체(4)는 티타늄이나 스테인리스스틸, 구리 등과 같은 금속재질인 것이 좋다. The
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 선회류 유도체(4)는 뾰족하고 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체[A], 뾰족하고 오목한 선회류 유도체[B], 뾰족하고 오목하며 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체[C]의 다양한 실시형태가 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the
상기한 뾰족하고 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체[A]는 원뿔형으로 되어 상단부가 뾰족하며, 바깥 둘레면의 반사면을 따라 나선형 돌기부(4a)가 형성된 형태이고, 상기 나선형 돌기부(4a)가 도면에서는 하나로 되어 있지만, 초음파가 반사되는 면적을 더욱 넓게 하기 위해 이중으로 나선형 돌기부가 형성될 수도 있다.The spiral flow derivative [A] having the pointed and spiral protrusion has a conical shape and has a sharp upper end, and a
또, 상기한 뾰족하고 오목한 선회류 유도체[B]는 원뿔형으로 되어 상단부가 뾰족하며, 바깥 둘레면의 반사면 전체가 안쪽으로 오목하게 되어 있어 평평한 반사면보다 초음파의 접촉면적이 더욱 넓어진다.In addition, the pointed and concave swirling flow derivative [B] has a conical shape and has a sharp upper end, and the entire reflective surface of the outer circumferential surface is concave inward, so that the contact area of the ultrasonic wave is wider than the flat reflective surface.
또한, 뾰족하고 오목하며 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체[C]는 상기 뾰족하고 오목한 선회류 유도체[B]의 오목한 바깥 둘레면의 반사면을 따라 나선형 돌기부(4a)가 형성된 형태이고, 상기 나선형 돌기부(4a)가 도면에서는 하나로 되어 있지만, 초음파가 반사되는 면적을 더욱 넓게 하기 위해 이중으로 나선형 돌기부가 형성될 수도 있다.In addition, the spiral flow derivative [C] having a sharp, concave spiral spiral portion has a shape in which a
상기 뾰족한 선회류 유도체들은 상기한 바와 같이 선회류 유도체(4)의 상단부가 뾰족한 형태를 유지하고 있는 것을 말한다. 또 상기 선회류 유도체 각각의 상단부가 뾰족하지 않고 뭉특한 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체[A'], 상단부가 뭉툭하고 반사면이 오목한 선회류 유도체[B'], 상단부가 뭉툭하고 반사면이 오목하며 상기 반사면에 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체[C']의 형태로 될 수도 있다.As described above, the pointed swirl flow derivatives mean that the upper end portion of the
여기서, 초음파 진동자(2)와 선회류 유도체(4) 사이의 거리는 초음파 강도와 관계가 있는데 초음파 강도가 약한 경우에는 파동의 영향력이 약하므로 선회류 유도체(4)는 초음파 진동자(2) 가까이에 위치하도록 해야한다. 따라서, 초음파 강도가 약한 경우에는 선회류 유도체(4)의 상단부가 뾰족한 선회류 유도체[A], [B], [C]를 사용하여 슬러지의 순환력을 좋게 하는 것이 바람직하다.Here, the distance between the
반대로, 초음파의 강도가 셀 경우에는, 초음파 분해조(3)의 크기도 커지고 초음파 파동의 영향력도 커지게 된다. 따라서, 선회류 유도체(4)는 더욱 멀리 떨어져 설치된다. 이 경우에는 선회류 유도체(4)의 상단부가 뭉툭한 선회류 유도체[A'], [B'], [C']의 형태가 초음파 분해력도 높이면서 슬러지 순환도 가능하게 한다.On the contrary, when the intensity of the ultrasonic wave is high, the size of the
단, 상단부가 뭉툭한 선회류 유도체[A'], [B'], [C']의 경우 뭉툭한 상단부의 단면의 크기는 초음파 진동자(2)의 단면의 크기보다 커서는 안 된다.However, in the case of the swirling flow derivatives [A '], [B'], and [C '], which have blunt upper ends, the size of the cross-section of the blunt upper ends should not be greater than that of the
상기 초음파 분해조(3)의 용량이나 초음파의 강도, 운전 조건 등에 따라 서로 다르겠지만 상단부가 뾰족하고 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체[A]와 상단부가 뭉툭하고 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체[A']로 실험한 결과, 약 30L 용량의 초음파 분해조(3)에서 28㎑ 주파수로 200W 강도로 초음파 처리할 경우 초음파 유효 범위는 약 40㎝ 깊이 정도였다. 이 경우에는 상단부가 뭉툭하고 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체[A']가 효과적이었으며, 초음파 진동자(2)와 상단부가 뭉툭하고 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체[A'] 사이의 간격은 10∼20㎝ 정도가 적당하다. 반면, 같은 주파수로 100W 강도로 초음파 처리하는 경우 초음파 유효 범위는 약 25㎝ 깊이 정도이고, 상단부가 뾰족하고 나선형 돌기부가 있는 선회유 유도체 [A]가 유리하며, 초음파 진동자(2)와 상단부가 뾰족하고 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체[A]사이의 간격은 5∼10㎝ 정도가 적당하다. 이와 같이 설계조건이나 운전 조건에 따라 최적의 선회류 유도체(4)의 형태와 위치를 정하여 사용할 수 있다.Although different depending on the capacity of the
이상과 같이 본 발명에 따른 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above with reference to the drawings illustrated for the ultrasonic digestion tank having a swirl flow derivative according to the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, the technical spirit of the present invention Of course, various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the present invention.
1 : 초음파 발생장치 2 : 초음파 진동자
3 : 초음파 분해조 4 : 선회류 유도체
4a : 나선형 돌기부
[A] : 상단부가 뾰족하고 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체
[A'] : 상단부가가 뭉툭하고 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체
[B] : 상단부가 뾰족하고 반사면이 오목한 선회류 유도체
[B'] : 상단부가 뭉툭하고 반사면이 오목한 선회류 유도체
[C] : 상단부가 뾰족하고 반사면이 오목하며 상긴 반사면에 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체
[C'] : 상단부가 뭉툭하고 반사면이 오목하며 나선형 돌기부가 있는 선회류 유도체1: ultrasonic generator 2: ultrasonic vibrator
3: ultrasonic digestion tank 4: swirl flow derivative
4a: spiral protrusion
[A]: Swirl flow derivatives having pointed upper ends and spiral protrusions
[A ']: Swirl flow derivative with blunt upper end and spiral protrusion
[B]: Swirl-flow derivative with pointed upper end and concave reflective surface
[B ']: Vortex flow derivative with blunt top and concave reflecting surface
[C]: Swirl flow derivative with pointed upper end, concave reflecting surface and spiral protrusion on long reflecting surface
[C ']: Vortex flow derivative with blunt top, concave reflecting surface and spiral protrusion
Claims (7)
슬러지가 담겨있는 초음파 분해조;
상기 초음파 발생장치에서 발생한 초음파를 받아 상기 초음파 분해조에 조사하여 슬러지를 분해시키는 초음파 진동자; 및
조사되는 초음파를 반사하여 슬러지 분해 효율을 높이기 위해 상기 초음파 분해조 바닥에 위치하며, 원뿔형으로 되어 바깥 둘레면을 따라 나선형 돌기부가 형성된 선회류 유도체;
로 이루어진 것을 특징으로 하는 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조.An ultrasonic generator for generating ultrasonic waves;
Ultrasonic digester containing sludge;
An ultrasonic vibrator that receives ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator and irradiates the ultrasonic digester to decompose sludge; And
A swirl flow derivative positioned at the bottom of the ultrasonic cracking tank to reflect the ultrasonic wave to be irradiated to increase the sludge decomposition efficiency, and having a spiral shape and having a spiral protrusion along an outer circumferential surface thereof;
Ultrasonic digestion tank having a swirl flow derivative, characterized in that consisting of.
슬러지가 담겨있는 초음파 분해조;
상기 초음파 발생장치에서 발생한 초음파를 받아 상기 초음파 분해조에 조사하여 슬러지를 분해시키는 초음파 진동자; 및
조사되는 초음파를 반사하여 슬러지 분해 효율을 높이기 위해 상기 초음파 분해조 바닥에 위치하며, 원뿔형으로 되어 바깥 둘레면 전체가 안쪽으로 오목하게 된 선회류 유도체;
로 이루어진 것을 특징으로 하는 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조.An ultrasonic generator for generating ultrasonic waves;
Ultrasonic digester containing sludge;
An ultrasonic vibrator that receives ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator and irradiates the ultrasonic digester to decompose sludge; And
A swirl flow derivative positioned at the bottom of the ultrasonic cracking tank to reflect the ultrasonic wave to be irradiated to increase the sludge decomposition efficiency, and having a conical shape, the entire outer periphery of which is concave inward;
Ultrasonic digestion tank having a swirl flow derivative, characterized in that consisting of.
상기 선회류 유도체는 상단부가 뾰족하거나 뭉툭한 것을 특징으로 하는 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조.The method of claim 1,
The swirl flow derivative is ultrasonic decomposition tank having a swirl flow derivative, characterized in that the upper end is pointed or blunt.
상기 나선형 돌기부는 이중 나선형 돌기부인 것을 특징으로 하는 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조.The method according to claim 1 or 3,
The spiral protrusion is a ultrasonic decomposition tank having a swirl flow derivative, characterized in that the double spiral protrusion.
상기 선회류 유도체는 바깥 둘레면을 따라 나선형 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조.The method of claim 2,
The swirl flow derivative is ultrasonic decomposition tank having a swirl flow derivative, characterized in that the spiral projection is formed along the outer peripheral surface.
상기 나선형 돌기부는 이중 나선형 돌기부인 것을 특징으로 하는 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조.The method of claim 5,
The spiral protrusion is a ultrasonic decomposition tank having a swirl flow derivative, characterized in that the double spiral protrusion.
상기 선회류 유도는 상단부가 뾰족하거나 뭉툭한 것을 특징으로 하는 선회류 유도체를 구비한 초음파 분해조.The method according to any one of claims 2, 5 and 6,
The swirl flow induction is ultrasonic decomposition tank having a swirl flow derivative, characterized in that the upper end is pointed or blunt.
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