KR101496402B1 - 고농축 폐기액의 처리가 가능한 협잡물 처리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분뇨, 하수, 가축분뇨 등에 함유된 각종 협잡물을 여과 분리하여 탈수, 배출하는 협잡물 처리기에 관한 것으로서, 로타리 스크린, 저속 사이클론, 웨지 바 드럼 여과기, 스크류 프레스 등으로 구성되거나, 또는 로타리 스크린, 사이클론, 스크류 데칸터, 웨지 바 드럼 여과기, 스크류 프레스 등을 포함하여 구성되되, 특히 로타리 스크린의 여과면 부위에 비상시 타격수가 분사되게 하여 불시에 유입되는 고농축 유입수에 자동 대처하는 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 고농축 폐기액의 처리가 가능한 협잡물 처리기에 관한 것이다.

Description

고농축 폐기액의 처리가 가능한 협잡물 처리기 {Impurities disposer with countermeasure to concentrated sewage}

본 발명은 분뇨, 하수, 가축분뇨 등의 폐기액에 함유된 각종 고형물질을 여과 분리하여 탈수 배출하는 협잡물 처리장치에 관한 것으로서, 환경기계 관련 분야이다.

본 발명은, 본 출원인이 “협잡물 고도 처리장치” 에 관하여 제10-2009-0018919호로 출원한 발명(이하 ‘배경기술”이라 함)을 더욱 개선한 발명이다.

상기 배경기술은 분뇨, 하수, 가축분뇨 등의 고형물질을 여과처리함에 있어 미세여과가 가능한 웨지 바 스크린, 개선된 사이클론, 탈리액을 반송 재처리하는 등의 몇 가지 기술을 적용하여 보다 고도화된 협잡물 처리기로 활용되고 있다.

그러나 협잡물 처리기의 처리대상 물질인 유기성 폐기액은 종류와 성상, 고, 액의 조성비율, 농축도 등이 매우 다양하며 어느 한 폐기액을 대상으로 한 처리장치에 있어서도 처리대상액의 발생원, 계절, 기후, 수거방식, 일자 등에 따라 그 물리적 특성이 변화하기 때문에 처리의 안정성을 담보하기 어려운 문제가 있다. 예를 들면 가축분뇨의 경우, 부유물질 함량이 대체로 4% 정도이나 축분이 많이 함유된 유입수는 부유물질이 8% (80,000ppm)나 되는 것도 있으며, 하수침전조의 침전물은 계절, 농축시간, 운영방법에 따라 대개 3%에서 6%까지 고형물 농도가 변하며, 특히 분뇨의 경우 부유물질 농도가 3%이하로 낮은 정화조 오니부터 6%를 넘는 생분뇨까지 다양한 분포를 보이는데도 이를 하나의 기계로 처리해야 하는 문제가 있다. 또한 분뇨, 가축분뇨 등 차량으로 운송되어온 폐기액을 협잡물 처리기에 투입할 경우 투입 말기에 차량탱크 하부에 침전된 고농축수가 일시에 집중 유입되어 순간 과부하가 걸려 넘침현상이 발생하기도 한다.

이러한 문제는 협잡물 처리기의 가장 근원적인 문제로 아직까지 확실한 대책이 없는 바 배경기술 역시 이러한 한계를 완전히 벗어날 수는 없다 하겠다.

등록특허공보 제10-0904283호

위 ‘배경기술’에서의 설명에서 알 수 있듯이, 분뇨, 하수, 가축분뇨 등의 협잡물을 여과하는 협잡물 처리기의 제작에 있어 가장 큰 문제는 유입수의 농도와 성상 등이 일정하지 않고 수시로 변하기 때문에 그 기준을 정하기가 어렵다는 것이다. 협잡물 처리기를 저농도에 맞게 설계하면 고농도에서는 넘침현상이 발생하고 고농도에 맞추면 여과 틈새가 커져야 하므로 여과효과가 낮아져 실용성이 없어진다. 실제로는 여과효과와 넘치는 현상을 둘 다 고려하여, 예상 최고농도의 80% 정도 수준까지 여과할 수 있게 여과틈새 등 구성내용을 설계하는 것이 통상적인 관례이다.

그러나 이러한 타협적 설계와 제작 관행은 넘침 현상을 근원적으로 막을 수도 없을 뿐 아니라 여과효과도 한계를 들어낼 수밖에 없다 하겠다.

본 발명은 이러한 문제를 근원적으로 해결하기 위하여 불시에 유입되는, 설계치 이상의 고농도의 유입수에 대하여 이를 자동으로 감지하고 비상사태에 적절히 대응하므로써, 로타리 스크린의 여과면 넘침과 이어지는 스크류 프레스 유입슈트의 넘침현상을 예방하여 공정이 중단되지 않고 원활한 처리가 이루어질 수 있게 하는 수단을 강구하고자 한다.

본 발명의 고농축 폐기액의 처리가 가능한 협잡물 처리기는, 폐기액이 외부로부터 유입되는 투입구(11)를 일측 상부에 구비한 유입슈트(16)를 포함하고, 상기 투입구(11)를 거쳐 상기 유입슈트(16)에 유입된 폐기액을, 주면에 여과틈새가 형성된 회전여과원통(13)의 외주면에 접촉시켜 5㎜ 이상 또는 6㎜ 이상 되는 중, 대형 협잡물은 여과되어 접촉면의 반대편에서 낙하 배출되게 하고, 상기 여과틈새를 통과한 여과액은 하방으로 낙하 되게 한 로타리 스크린(1); 상기 로타리 스크린(1)의 하부에 설치되어, 상기 로타리 스크린(1)의 여과액을 일시 저장하는 저장 탱크(15); 상기 저장 탱크(15)로부터 여과액을 유입받아, 모래 성분은 그 하부로 배출하고, 여과액은 그 상부로 배출하는 저속 사이클론(2); 상기 저장 탱크(15)에 저장된 여과액을 상기 저속 사이클론(2)으로 압송하는 이송 펌프(19); 상기 저속 사이클론(2)의 여과액을 유입받아 종단면이 쐐기(Wedge) 형상인 웨지 바 여과체로 미세협잡물을 여과하는 웨지 바 드럼여과기(5); 상기 로타리 스크린(1)과 상기 저속 사이클론(2)과 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 각각 배출되는 여과물질들을, 내부에 회전나선익(62)을 구비하여 점진적으로 축소되는 공간을 형성한 다공 실린더(64)로 모두 유입받아, 상기 공간을 통과하며 압착 탈수 되게 한 스크류 프레스(6); 상기 스크류 프레스(6) 하부에 설치되어 그 스크류 프레스(6)의 탈리액을 일시 저장하는 반송 탱크(66)와 여기에 저장된 탈리액을 상기 로타리 스크린(1)으로 반송하는 반송 펌프(67); 상기 스크류 프레스(6)로부터 배출된 탈수 협잡물을 전달받아 이를 외부로 반출하는 컨베이어(7); 및 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 배출되는 액체성분을 모아 처리수 배출구(57)를 통해 외부로 배출 되게 한 호퍼(56)를 포함하여 구성된 협잡물 처리기에 있어서, 상기 로타리 스크린(1)은, 상기 유입슈트(16) 내부의 일측에 유입된 폐기액의 수위가 일정범위를 넘어서 사전 설정된 수위에 도달했는지의 여부를 감지하는 수위 센서를 구비하고, 상기 수위 센서에서 폐기액이 감지되는 경우, 유입된 폐기액을 향해 고압의 물을 분사하여 타격하도록 작동되는 타격라인을 포함하여 구성된 로타리 스크린(1)인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 수위 센서는 사전 설정된 정상수위보다 높은 위치의 제1 고수위 센서, 그 위의 제2 고수위 센서 및 더 높은 위치의 제3 고수위 센서를 포함하여 구성되고, 상기 타격 라인은, 제1 타격 라인(161)과 제2 타격 라인(162)과 제3 타격 라인(163)을 포함하여 구성되어, 상기 유입슈트(16) 내부에 유입된 폐기액의 수위가 상승하여, 상기 제1 고수위 센서를 지나 상기 제2 고수위 센서에서 폐기액이 감지되는 경우, 상기 제2 타격 라인(162)이 동작하여 상기 제2 고수위 센서가 위치한 높이에 해당하는, 상기 회전여과원통(13)의 폐기액 접촉부위를 타격하도록 배치되고, 유입된 폐기액의 수위가 더 상승하여, 상기 제3 고수위 센서에서 폐기액이 감지되는 경우, 상기 제1 타격라인(161) 및 제3 타격라인(163)이 추가로 동작하여 각각 상기 유입된 폐기액의 표면 및 상기 회전여과원통(13)의 폐기액 상부 표면 접촉부위를 타격하도록 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 유입슈트(16) 내부에 유입된 폐기액의 수위가 상기 제3 고수위 센서에서 감지되었다가 다시 낮아지는 경우에 있어, 상기 제3 고수위 센서 및 제2 고수위 센서에서 폐기액이 감지되지 않고 상기 제1 고수위 센서에서만 폐기액이 감지될 때, 또는 상기 유입슈트(16) 내부에 유입된 폐기액의 수위가 상기 제2 고수위 센서에서 감지되었다가 다시 낮아져 상기 제1 고수위 센서에서만 감지될 때의 두 경우에는, 상기 제2 타격라인(162)만 동작하도록 구성되고, 상기 제1 고수위 센서에서도 폐기액이 감지되지 않는 경우에는 상기 제2 타격라인(162)의 동작도 중지되도록 구성된 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 유입슈트(16)의 정상 수위 높이를 0%로 보고, 상기 회전여과원통(13)의 최상위지점을 100%로 보는 경우, 상기 제1 고수위 센서는 10%이상 30%이하 범위의 높이에 위치하고, 상기 제2 고수위 센서는 40%이상 60%이하 범위의 높이에 위치하고, 상기 제3 고수위 센서는 70%이상 90% 이하 범위의 높이에 위치하는 것도 바람직하다.

한편, 상기 타격라인에서 분사되는 고압수의 압력은 2.5~5.0㎏/㎠ 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따른 고농축 폐기액의 처리가 가능한 협잡물 처리기는, 폐기액이 외부로부터 유입되는 투입구(11)를 일측 상부에 구비한 유입슈트(16)를 포함하고, 상기 투입구(11)를 거쳐 상기 유입슈트(16)에 유입된 폐기액을, 주면에 여과틈새가 형성된 회전여과원통(13)의 외주면에 접촉시켜 5㎜ 이상 또는 6㎜ 이상 되는 중, 대형 협잡물은 여과되어 접촉면의 반대편에서 낙하 배출되게 하고, 상기 여과 틈새를 통과한 여과액은 하방으로 낙하 되게 한 로타리 스크린(1); 상기 로타리 스크린(1)의 하부에 설치되어, 상기 로타리 스크린(1)의 여과액을 일시 저장하는 저장 탱크(15); 상기 저장 탱크(15)로부터 이송 펌프(19)를 통하여 여과액을 유입 받아, 모래 성분은 그 하부로 배출하고, 여과액은 그 상부로 배출하는 사이클론(3); 상기 사이클론(3)의 하부로 배출되는 모래 성분을 유입받아 원심분리 방법으로 탈수하여 그 탈리액은 처리수로 배출하는 수평 스크류 데칸터(4); 상기 사이클론(3)의 여과액을 유입받아 종단면이 쐐기(Wedge) 형상인 웨지 바 여과체로 미세협잡물을 여과하는 웨지 바 드럼여과기(5); 상기 로타리 스크린(1)과 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 각각 배출되는 여과물질들을, 내부에 회전 나선익(62)을 구비하여 점진적으로 축소되는 공간을 형성한 다공 실린더(64)로 모두 유입받아, 상기 공간을 통과하며 압착 탈수 되게 한 스크류 프레스(6); 상기 스크류 프레스(6) 하부에 설치되어 스크류 프레스(6)의 탈리액을 일시 저장하는 반송 탱크(66)와 여기에 저장된 탈리액을 상기 로타리 스크린(1)으로 반송하는 반송 펌프(67); 상기 스크류 데칸터(4) 및 상기 스크류 프레스(6)로부터 배출된 탈수 협잡물을 전달받아 이를 외부로 반출하는 컨베이어(7); 및 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 배출되는 액체성분을 모아 처리수 배출구(57)를 통해 외부로 배출 되게 한 호퍼(56)를 포함하여 구성된 협잡물 고도 처리기에 있어서, 상기 로타리 스크린(1)은, 상기 유입슈트(16) 내부의 일측에 유입된 폐기액의 수위가 일정범위를 넘어서 사전 설정된 수위에 도달했는지의 여부를 감지하는 수위 센서를 구비하고, 상기 수위 센서에서 폐기액이 감지되는 경우, 유입된 폐기액을 향해 고압의 물을 분사하여 타격하도록 작동되는 타격라인을 포함하여 구성된 로타리 스크린(1)인 것을 특징으로 한다.

액체성분과 미세 부유물질이 로타리 스크린(1)의 여과면 틈새를 통과하는 속도보다 더 빠른 속도로 고농축액이 유입되어 여과면을 점점 도포(Coating)하게 되면 여과면의 높이가 상승하고 이윽고 넘침현상이 발생하게 된다. 이럴 경우 여과면의 접촉상단 바로 아래를 강한 수압으로 타격하면 도포상태가 파괴되어 강제 여과가 이루어지는 효과가 있다.

또한 유입수가 여과면에 접촉하기 앞서, 유입슈트(16) 내부를 흐르는 유입수의 표면을 역시 강한 수압으로 타격하면 부유물질의 엉김고리를 떼어놓는 역할을 하여 여과면의 도포현상을 예방하는 효과가 있다. 이것은 특히 섬유질이 많이 함유되어 표면장력, 점성 등이 높은 폐기액의 경우 뭉침현상을 깨뜨려 여과에 유리한 상태가 되게 하므로 그 효과가 더욱 크다.

따라서 협잡물 처리기가 안고 있는 가장 큰 문제인 유입수의 물리적 특성이 수시로 변화하는 현상, 특히 고농축 유입수에 대응할 실질적 해결방법으로 협잡물 처리기의 효과를 상승시키는 유용한 수단이 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예의 협잡물 처리기의 개략 구성도,
도 2는 도 1의 개략적 측면도,
도 3은 도 1의 개략적 평면도,
도 4 및 도 5는 각각 도 1의 개략적 정면도 및 배면도,
도 6은 도 1의 로타리 스크린 유입수 타격장치 측면 상세도,
도 7은 도 1의 로타리 스크린 유입수 타격장치 평면 상세도,
도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예의 협잡물 처리기의 개략 구성도,
도 9는 도 8의 개략적 측면도,
도 10은 도 8의 개략적 평면도,
도 11 및 도 12는 각각 도 8의 개략적 정면도 및 배면도.

<실시예 1>

도 1 내지 도 7을 참조하여 첫 번째 실시예에 관하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 각각 별도의 기능을 가진 수 개의 단위장치가 결합되어 공정별로 작동하는 시스템 구성으로 이루어진다. 그 첫 번째 공정의 단위장치는 로타리 스크린(1)으로서 이는, 일정 틈새를 가진 환상(環狀)의 단위 여과체(12)를 조립하여 구성된 회전여과원통(13)의 외주면에 투입구(11)를 통하여 유입슈트(16)를 타고 들어온 고, 액 혼합물을 접촉시켜 5㎜ 이상 또는 6㎜ 이상 (폐기액의 종류, 성상 등에 따라 여과틈새 크기를 선정) 크기의 협잡물을 여과하는 중, 대형 협잡물 여과장치로서 이를 상세히 설명하면,

투입구(11)를 거쳐 유입슈트(16)를 따라 들어온 피처리 물질이 회전여과원통(13)의 외주면에 접촉하면 틈새보다 작은 고형물질과 액체는 틈새로 빠져 하부의 저장 탱크(15)에 모이며 틈새보다 큰 협잡물은 외주면에 붙어 반대편으로 넘어가 스크류 프레스(6)로 하강 유입된다. 이때 회전여과원통(13)의 외주면에 부착되는 협잡물의 박리(剝離)를 돕기 위한 원판(14)의 집합체가 회전여과원통(13)중심축과 같은 높이로 반대편 외주면에 설치된다. 이 원판(14)은 여과체(12)의 틈새마다 일정 깊이로 삽입되어 있고 회전여과원통(13)과 동일한 방향으로 회전하기 때문에 여과체(12) 주면과 틈새에 붙은 협잡물을 떼어내어 떨어뜨리는 역할을 하게 된다.

이상 통상적인 로타리 스크린(1)에, 본 발명의 고농축 유입수에 자동으로 대응하여 이를 여과하는 수단이 다음과 같이 추가된다.

로타리 스크린(1)과 접하는 유입슈트(16)의 유입수 수위를 3단으로 감지한다. 즉, 설계치 정상(定常)수위를 0%로 하고 여과면 최상위지점, 즉 회전여과원통의 최상위지점을 100%로 하여 이 사이의 수직높이를 나누었을 때 20% 높이에 제1 고수위, 50% 높이에 제2 고수위, 80% 높이에 제3 고수위 센서를 각각 구비한다. 이때 각각의 센서는 유입슈트의 내측면 중 적절한 곳에 구비된다. 물론 이것은 일실시예로서 유입물질의 종류, 성상 등에 따라 ±10% 포인트 범위에서 조정된다.

유입슈트(16)로 들어오는 폐기액의 회전여과원통(13) 접촉상단 지점이 정상 수위 접촉지점(17a) 이하 위치에서 머물며 여과가 진행될 경우에는 타격수(打擊水)의 작동이 없다. 어느 순간 고농축 유입수가 들어와 여과면적이 부족하게 될 경우, 접촉수위가 올라가 폐기액이 상기 제2 고수위 센서에 접촉되면 타격 펌프(167)가 가동되어 제2 타격라인(162)의 다수 개 노즐(166)에서 타격수가 살수된다. 이때 타격지점은 수표면이 여과체(12)에 접촉하는 제2 고수위 접촉지점(17b) (제2 고수위 센서와 동일 높이) 바로 아래의 여과체(12) 여과면이 된다. 만약 이후에도 수위가 계속 올라가 제3 고수위 센서가 감지되면 제3 타격라인(163)의 다수 개 노즐(166)에서 타격수가 나와 제3 고수위 접촉지점(17c) (제3 고수위 센서와 동일 높이) 바로 아래 여과면을 타격한다. 이와 동시에 제1 타격라인(161)의 다수 개 노즐(166)에서도 타격수가 살수되어 여과면 접촉전의 유입수 표면을 타격한다. 즉 제1, 제2, 제3 타격라인(161, 162, 163)이 동시에 동작하게 된다.

이후 수위가 낮아져 제3 고수위 센서를 지나 제2 고수위 센서가 처리액과 접촉하지 않고 제1 고수위 센서만 감지된 상태이면 제1, 제3 타격라인(161, 163)은 동작이 정지되고 제2 타격라인(162) 만 동작한다.

또는 제2 고수위 센서에서 폐기액이 감지되어 제2 타격라인(162)이 동작하다가 수위가 도로 하강하여 제2 고수위 센서에서 폐기액이 감지되지 않고 상기 제1 고수위 센서에서만 폐기액이 감지될 때에도 제2 타격라인(162) 은 작동한다.

수위가 더욱 낮아져 제1 고수위 센서가 처리액과 접촉하지 않게 되면 제2 타격라인(162)의 동작도 정지되어 정상여과 상태로 복귀한다.

상기 타격라인의 동작이 이루어지는 조건은 투입액의 종류, 성상 등에 따라 다르긴 하지만 대체로 부유물질의 농도가 4% (40,000ppm)이하인 경우에는 타격라인의 동작 없이 정상 여과가 가능하며, 4% ~ 5.5%의 농도에서는 제2 타격라인(162)의 동작만으로 대개 넘침을 방지 할 수 있으며, 5.5% ~ 8%의 농도에서는 제1, 제3 타격라인(161, 163)을 더하여 세 개의 타격라인이 모두 동원된다. 정화조 오니와 같이 차량에 탑제된 운송탱크에서 투입되는 경우, 투입말기에 탱크 하부에 침전된 고농축액이 일시에 들어와 회전여과원통(13)의 통상적인 여과면적 만으로는 충분한 여과가 되지 못해 수위가 올라가는 일시적 과부하는 대체로 제2 타격라인(162)의 타격만으로 해결될 수 있으나, 생분뇨 또는 축제, 행사장 등의 이동식 변기에서 수거한 분뇨의 경우에는 처음부터 고농축액이 투입되므로 이 경우에는 제2 타격라인(162)을 시작으로 결국 세 개의 타격라인이 전부 가동되어야 할 것이다.

상기 타격라인의 수압은 2.5~5㎏/㎠가 적당하다. 수압이 클수록 타격효과는 좋겠지만 대개 5㎏/㎠이상의 수압으로 타격할 경우 여과체(12) 타격면의 협잡물 비산으로 인한 커버(18) 내부의 오염문제와 에너지 효율차원에서 오히려 좋지 않다. 생분뇨와 같이 크고 거친 협잡물이 많은 폐기액은 하수침전조의 침전물과 같이 미세협잡물이 많은 폐기액보다 더 큰 수압을 요하게 된다. 따라서 처리 폐기액의 종류나 성상에 맞게 상기 범위 내에서 수압을 미리 세팅해 두는 것이 바람직하다.

여기에서 타격노즐(166) 하나의 타격면은 좁고 긴 직사각형 (Flat bar)형상이 효과적이다. 타격면이 전체적으로 일자 형상이 되게 배열한다. 그러나 각 노즐(166)의 타격면 길이가 실제 수 mm 정도 차이가 남을 피할 수 없기 때문에 일자 배열의 경우 개개 노즐(166)의 타격수 끝 부위가 서로 겹쳐 고압수가 상호 충돌 하므로써 물이 낭비되는 현상과, 또는 반대로 타격면이 짧아 사각지대가 생기는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 없애기 위한 목적으로 실제로는 개개 노즐(166)을 15° 정도 각도를 주어 조금씩 비스듬히 배열하여 전체적으로 직선에 가까운 띠 형상이 되게 한다. 물론 노즐(166)의 간격은 약간 줄어들 것이다.

각 타격라인에는 전자변(164)과 함께 기본 타격수량의 세팅을 위한 수동변(165)도 커버(18)외부에 각각 구비하는 것이 바람직하다.

이상의 타격수 살수 수단을 통하여 고농축 유입수에 자동으로 대응할 수 있어 넘침현상을 예방하게 되어 불시에 발생하는 가동중단의 폐해를 방지하게 된다.

다음은 모래 여과의 저속 사이클론(2)으로 이를 설명하면,

수직 원통의 하부에 아래로 갈수록 좁아지는 원추대(圓錐臺)가 연장되며 원추대의 하단은 모래의 출구가 되고, 원통의 상단면은 밀폐하되 그 중앙에 원형의 액체 배출관이 수직으로 돌출되는데 이 배출관은 원통의 내부로 일정 깊이만큼 들어가 있으며 원통의 측상부에는 유입관이 원통의 접선방향으로 수평하게 부착되는 것이 통상적인 사이클론의 구조이다.

그 작동을 보면, 펌프에 의해 원통의 접선방향으로 유입된 고, 액 혼합물이 원통의 내주면을 나선을 그리며 회전 하강하게 되고 단면적이 점차 좁아지는 원추대의 하부로 갈수록 유체의 회전전속도가 빨라져(회전 모우멘트 일정의 원리) 원심력이 증대하게 되므로 비중이 물보다 큰 모래성분은 쉽게 분리되어 내주면에 밀착되어 회전하강운동을 지속하다 원추대의 끝에서 하부로 배출된다. 이때 원통과 원추대의 중심부에는 진공에 가까운 저압공간이 형성되어 상대적으로 가벼운 액체성분이 이 저압 공간을 메우며 올라가는 상승 반전류(反轉流)가 되어 상부의 액체 배출구로 나가면서 고, 액 분리작용이 일어나게 된다.

이상이 통상적인 액체 사이클론의 작동원리이나 이것은 대체로 하부 배출구로 모래 외에도 상당량의 부유물질과 액체가 동반 배출되기 때문에 이 배출물질을 다시 탈수하는 별도의 장치가 필요하게 된다. 본 실시예의 저속 사이클론(2)은 상기 사이클론의 유입부 단면적을 통상적인 사이클론보다 약간 넓게 하고 또 다른 부위의 치수비율도 달리하여 하부 모래 배출구(211)로 거의 모래성분만 배출되게 한 것으로 통상적인 (고속) 사이클론(3)과 구분하기 위하여 이를 저속 사이클론(2)이라 이름하여 여기에 적용한 것이다.

이송 펌프(19)를 거쳐 이상의 저속 사이클론(2)으로 유입된 상기 저장 탱크(15)의 여과액이 본 저속 사이클론(2)에서 분리되어 액체성분은 상부 액체출구로 나가고 하부 모래 배출구(211)로 배출된 모래는 다시 별도로 탈수할 필요가 없기 때문에 이것을 바로 스크류 프레스(6)로 유입시켜 다른 여과 협잡물과 병합하여 탈수하는 과정을 거치게 된다.

다음은 웨지 바 드럼 여과기(5)로서 이는,

종단면이 쐐기(Wedge))형상으로 된 가늘고 긴 봉(Bar)을 일정 틈새가 형성되게 배치하여 전체적으로 원통 형상의 드럼(52)을 만들되 드럼(52)의 내주면에서 외부로 갈수록 틈새가 벌어지게 하여 여과과정에서 틈새에 고형물질이 협착되지 않게 한 여과기로서 드럼(52)을 수평에서 약간경사(1~2도)지게 설치하여 높은 편의 원 중심(중공축)으로 피처리물을 투입하여 저속 회전케 한 것이다. 피처리물은 반대편 낮은 쪽으로 이동하며 액체성분은 봉의 틈새로 빠져나가 호퍼(56)로 하강한 후 처리수 배출구(57)로 배출되고 틈새보다 큰 협잡물은 드럼(52)의 낮은 편 끝에 집결되어 스크류 프레스(6)로 하강 유입되게 한 것이다.

단위 여과공이 원형으로 된 통상적인 드럼 여과기는 여과공의 전 방향에서 표면장력과 점성이 작용하여 실제 여과공의 직경을 줄어들게 하는 부정적 효과가 있지만 본 웨지 바 여과체(51)는 여과공이 긴 슬릿(Slit)으로 되어 있어 두 방향에서만 여과를 방해하는 힘이 작용하기 때문에 막힘 현상이 크게 줄어든다. 또한 드럼(52)의 외주면에, 세척수조(53), 세척펌프(54), 세척수관 및 세척노즐(55)을 구비한 세척장치를 두어 여과체(51)의 오염을 방지한다. 이 세척장치 또한 왕복동식으로 하여 세척노즐(55) 수를 줄이면서 동일한 세척효과를 내기 때문에 세척수의 낭비를 막을 수 있다.

다음은 스크류 프레스(6)로서 이는,

내부에 저속 회전 스크류(나선익)(62)를 구비한, 주면이 타공된 수평 실린더(64)의 일측 상부를 절결, 상부의 슈트(61)와 연결하여 여과물질을 하강 투입하는 유입부로 하고, 나머지 실린더(64) 부위의 끝부분 스크류 축(63)에 원추대(65)를 붙여 통과 공간의 단면적이 점차 줄어들게 한 여과협잡물 탈수기이다.

상기 슈트(61)를 통하여 하강 유입된, 상기 로타리 스크린(1)의 여과협잡물과 상기 저속 사이클론(2)의 하부 배출모래와 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)의 여과협잡물을 상기 나선익(62)으로 이송하는 과정에서 압착 탈수되게 하여 실린더(64) 주면의 탈수공(641)으로 액체성분은 빠져나가 반송 탱크(66)에 모여 반송 펌프(67))를 통하여 로타리 스크린(1)으로 돌아가고, 탈수된 협잡물은 실린더(64)와 원추대(65) 사이공간에서 배출하여 컨베이어(7)를 통하여 외부 반출되게 한다. <실시예 2>

실시예 2의 구체적 내용을 실시예 1과 대비하여 설명하기로 한다.

실시예 1은 로타리 스크린(1), 저속 사이클론(2), 웨지 바 드럼 여과기(5), 스크류 프레스(6)로 구성된 배경기술에서 고농축 유입수에 대응하기 위한 타격수 살수 수단을 적용한 것이며 본 실시예 5는 로타리 스크린(1), (고속) 사이클론(3), 스크류 데칸터(4), 웨지 바 드럼 여과기(5), 스크류 프레스(6)로 구성된 배경기술에서 역시 고농축 유입수에 대응하기 위한 타격수 살수 수단을 적용한 것이다.

양자의 차이를 살펴보면, 실시예 1은 모래성분의 함유비율이 상대적으로 적은 피처리물을 처리하기 위한 것으로서 즉, 소량의 여과모래를 굳이 탈수하기 위하여 스크류 데칸터(4)를 동원할 필요 없이 여과모래에 액체가 동반 배출되지 않은 저속 사이클론(2)을 활용하여 모래 만 배출하고 이것을 스크류 프레스(6)로 병합 탈수 하게 한 것이며, 실시예 5는 모래 함유비율이 상대적으로 높은 경우, 협잡물 탈수를 위주로 설계된 스크류 프레스(6)에서 많은 모래성분을 병합 탈수하기 어렵기 때문에 모래만 별도 탈수하는 수평 스크류 데칸터(4)가 필요한 것이다. 따라서 사이클론 또한 모래만 배출되는 저속 사이클론(2)이 아닌 상당량의 부유물질과 액체성분이 함께 배출되는 통상적인 (고속) 사이클론(3)을 적용하게 한 것이다. 수평 스크류 데칸터(4)는 물이 포함되어야 투입이 되기 때문이다.

여기에서 활용되는 스크류 데칸터(4)는 외통 실린더와 내통 스크류가 상호 약간의 회전차를 갖고 동일 방향으르 고속회전하여 내부에 강한 원심력(통상 중력의 100배 이상)을 발생시켜 비중차에 의해 탈수하는 장치로서 탈수 모래는 경사 컨베이어(41)를 통하여 외부로 나가고 탈리액은 탈리액 배출구(42)를 나와 처리수에 합류된다.

본 실시예 2는 모래가 상대적으로 많은 폐기액 처리에 있어서, 실시예 1과 같이 불시에 들어오는 고농축 유입수에 대한 처리효과를 높인 발명이라 할 것이다.

1: 로타리 스크린 11: 투입구 12: 여과체
13: 회전여과원통 14: 원판 15: 저장 탱크
16: 유입슈트 161: 제1 타격라인 162: 제2 타격라인
163: 제3 타격라인 164: 전자변 165: 수동변
166: 노즐 167: 타격 펌프 17a: 정상수위 접촉지점
17b: 제2 고수위 접촉지점 17c: 제3 고수위 접촉지점 18: 커버
19: 이송 펌프 2: 저속 사이클론 211: 모래 배출구
3: (고속) 사이클론 4: 스크류 데칸터 41: 경사 컨베이어
42: 탈리액 배출구 5: 웨지 바 드럼 여과기 51: 웨지 바 여과체
52: 드럼 53: 세척수조 54: 세척 펌프
55: 세척노즐 56: 호퍼 57: 처리수 배출구
6: 스크류 프레스 61: 슈트 62: 나선익
63: 축64: 실린더 641: 탈수공 65: 원추대
66: 반송 탱크 67: 반송 펌프 7: 컨베이어

Claims (6)

1. 폐기액이 외부로부터 유입되는 투입구(11)를 일측 상부에 구비한 유입슈트(16)를 포함하고, 상기 투입구(11)를 거쳐 상기 유입슈트(16)에 유입된 폐기액을, 주면에 여과틈새가 형성된 회전여과원통(13)의 외주면에 접촉시켜 5㎜ 이상 또는 6㎜ 이상 되는 중, 대형 협잡물은 여과되어 접촉면의 반대편에서 낙하 배출되게 하고, 상기 여과틈새를 통과한 여과액은 하방으로 낙하 되게 한 로타리 스크린(1);
   상기 로타리 스크린(1)의 하부에 설치되어, 상기 로타리 스크린(1)의 여과액을 일시 저장하는 저장 탱크(15);
   상기 저장 탱크(15)로부터 여과액을 유입받아, 모래 성분은 그 하부로 배출하고, 여과액은 그 상부로 배출하는 저속 사이클론(2);
   상기 저장 탱크(15)에 저장된 여과액을 상기 저속 사이클론(2)으로 압송하는 이송 펌프(19);
   상기 저속 사이클론(2)의 여과액을 유입받아 종단면이 쐐기(Wedge) 형상인 웨지 바 여과체로 미세협잡물을 여과하는 웨지 바 드럼여과기(5);
   상기 로타리 스크린(1)과 상기 저속 사이클론(2)과 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 각각 배출되는 여과물질들을, 내부에 회전나선익(62)을 구비하여 점진적으로 축소되는 공간을 형성한 다공 실린더(64)로 모두 유입받아, 상기 공간을 통과하며 압착 탈수 되게 한 스크류 프레스(6);
   상기 스크류 프레스(6) 하부에 설치되어 그 스크류 프레스(6)의 탈리액을 일시 저장하는 반송 탱크(66)와 여기에 저장된 탈리액을 상기 로타리 스크린(1)으로 반송하는 반송 펌프(67);
   상기 스크류 프레스(6)로부터 배출된 탈수 협잡물을 전달받아 이를 외부로 반출하는 컨베이어(7); 및 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 배출되는 액체성분을 모아 처리수 배출구(57)를 통해 외부로 배출 되게 한 호퍼(56)를 포함하여 구성된 협잡물 처리기에 있어서,
   상기 로타리 스크린(1)은, 상기 유입슈트(16) 내부의 일측에 유입된 폐기액의 수위가 일정범위를 넘어서 사전 설정된 수위에 도달했는지의 여부를 감지하는 수위 센서를 구비하고, 상기 수위 센서에서 폐기액이 감지되는 경우, 유입된 폐기액을 향해 고압의 물을 분사하여 타격하도록 작동되는 타격라인을 포함하여 구성되고,
   상기 수위 센서는 사전 설정된 정상수위보다 높은 위치의 제1 고수위 센서, 그 위의 제2 고수위 센서 및 더 높은 위치의 제3 고수위 센서를 포함하여 구성되고,
   상기 타격 라인은, 제1 타격 라인(161)과 제2 타격 라인(162)과 제3 타격 라인(163)을 포함하여 구성되어, 상기 유입슈트(16) 내부에 유입된 폐기액의 수위가 상승하여, 상기 제1 고수위 센서를 지나 상기 제2 고수위 센서에서 폐기액이 감지되는 경우, 상기 제2 타격 라인(162)이 동작하여 상기 제2 고수위 센서가 위치한 높이에 해당하는, 상기 회전여과원통(13)의 폐기액 접촉부위를 타격하도록 배치되고,
   유입된 폐기액의 수위가 더 상승하여, 상기 제3 고수위 센서에서 폐기액이 감지되는 경우, 상기 제1 타격라인(161) 및 제3 타격라인(163)이 추가로 동작하여 각각 상기 유입된 폐기액의 표면 및 상기 회전여과원통(13)의 폐기액 상부 표면 접촉부위를 타격하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 고농축 폐기액의 처리가 가능한 협잡물 처리기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 유입슈트(16) 내부에 유입된 폐기액의 수위가 상기 제3 고수위 센서에서 감지되었다가 다시 낮아지는 경우에 있어, 상기 제3 고수위 센서 및 제2 고수위 센서에서 폐기액이 감지되지 않고 상기 제1 고수위 센서에서만 폐기액이 감지될 때, 또는 상기 유입슈트(16) 내부에 유입된 폐기액의 수위가 상기 제2 고수위 센서에서 감지되었다가 다시 낮아져 상기 제1 고수위 센서에서만 감지될 때의 두 경우에는, 상기 제2 타격라인(162)만 동작하도록 구성되고, 상기 제1 고수위 센서에서도 폐기액이 감지되지 않는 경우에는 상기 제2 타격라인(162)의 동작도 중지되도록 구성된 것을 특징으로 하는, 고농축 폐기액의 처리가 가능한 협잡물 처리기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 유입슈트(16)의 정상 수위 높이를 0%로 보고, 상기 회전여과원통(13)의 최상위지점을 100%로 보는 경우, 상기 제1 고수위 센서는 10%이상 30%이하 범위의 높이에 위치하고, 상기 제2 고수위 센서는 40%이상 60%이하 범위의 높이에 위치하고, 상기 제3 고수위 센서는 70%이상 90% 이하 범위의 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 고농축 폐기액의 처리가 가능한 협잡물 처리기.
5. 삭제
6. 폐기액이 외부로부터 유입되는 투입구(11)를 일측 상부에 구비한 유입슈트(16)를 포함하고, 상기 투입구(11)를 거쳐 상기 유입슈트(16)에 유입된 폐기액을, 주면에 여과틈새가 형성된 회전여과원통(13)의 외주면에 접촉시켜 5㎜ 이상 또는 6㎜ 이상 되는 중, 대형 협잡물은 여과되어 접촉면의 반대편에서 낙하 배출되게 하고, 상기 여과 틈새를 통과한 여과액은 하방으로 낙하 되게 한 로타리 스크린(1);
   상기 로타리 스크린(1)의 하부에 설치되어, 상기 로타리 스크린(1)의 여과액을 일시 저장하는 저장 탱크(15);
   상기 저장 탱크(15)로부터 이송 펌프(19)를 통하여 여과액을 유입 받아, 모래 성분은 그 하부로 배출하고, 여과액은 그 상부로 배출하는 사이클론(3);
   상기 사이클론(3)의 하부로 배출되는 모래 성분을 유입받아 원심분리 방법으로 탈수하여 그 탈리액은 처리수로 배출하는 수평 스크류 데칸터(4);
   상기 사이클론(3)의 여과액을 유입받아 종단면이 쐐기(Wedge) 형상인 웨지 바 여과체로 미세협잡물을 여과하는 웨지 바 드럼여과기(5);
   상기 로타리 스크린(1)과 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 각각 배출되는 여과물질들을, 내부에 회전 나선익(62)을 구비하여 점진적으로 축소되는 공간을 형성한 다공 실린더(64)로 모두 유입받아, 상기 공간을 통과하며 압착 탈수 되게 한 스크류 프레스(6);
   상기 스크류 프레스(6) 하부에 설치되어 스크류 프레스(6)의 탈리액을 일시 저장하는 반송 탱크(66)와 여기에 저장된 탈리액을 상기 로타리 스크린(1)으로 반송하는 반송 펌프(67);
   상기 스크류 데칸터(4) 및 상기 스크류 프레스(6)로부터 배출된 탈수 협잡물을 전달받아 이를 외부로 반출하는 컨베이어(7); 및 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 배출되는 액체성분을 모아 처리수 배출구(57)를 통해 외부로 배출 되게 한 호퍼(56)를 포함하여 구성된 협잡물 처리기에 있어서,
   상기 로타리 스크린(1)은, 상기 유입슈트(16) 내부의 일측에 유입된 폐기액의 수위가 일정범위를 넘어서 사전 설정된 수위에 도달했는지의 여부를 감지하는 수위 센서를 구비하고, 상기 수위 센서에서 폐기액이 감지되는 경우, 유입된 폐기액을 향해 고압의 물을 분사하여 타격하도록 작동되는 타격라인을 포함하여 구성되고,
   상기 수위 센서는 사전 설정된 정상수위보다 높은 위치의 제1 고수위 센서, 그 위의 제2 고수위 센서 및 더 높은 위치의 제3 고수위 센서를 포함하여 구성되고,
   상기 타격 라인은, 제1 타격 라인(161)과 제2 타격 라인(162)과 제3 타격 라인(163)을 포함하여 구성되어, 상기 유입슈트(16) 내부에 유입된 폐기액의 수위가 상승하여, 상기 제1 고수위 센서를 지나 상기 제2 고수위 센서에서 폐기액이 감지되는 경우, 상기 제2 타격 라인(162)이 동작하여 상기 제2 고수위 센서가 위치한 높이에 해당하는, 상기 회전여과원통(13)의 폐기액 접촉부위를 타격하도록 배치되고,
   유입된 폐기액의 수위가 더 상승하여, 상기 제3 고수위 센서에서 폐기액이 감지되는 경우, 상기 제1 타격라인(161) 및 제3 타격라인(163)이 추가로 동작하여 각각 상기 유입된 폐기액의 표면 및 상기 회전여과원통(13)의 폐기액 상부 표면 접촉부위를 타격하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 고농축 폐기액의 처리가 가능한 협잡물 처리기.

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