KR101743564B1 - 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치 - Google Patents

슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치.전기침투 탈수기(400) 또는 데칸타에 의해 탈수된 슬러지를 감량하기 위한 미생물 반응조(10)를 구비한다.

Description

슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치 {Bio-Reactor}
본 발명은 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 전기침투 탈수장치를 이용하여 탈수한 후 반응조 내부에서의 미생물의 활성도를 향상시켜 감량할 수 있는 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치에 관한 것이다.
산업화와 도시화로 환경오염은 날로 심각해지고 있으며, 배출되는 하수, 폐수, 오수가 매우 다양해지고 있으며, 이의 처리를 위한 시설 역시 고도화되고 처리비용도 증가되고 있는 실정이다.
또한, 완전히 처리되지 않은 하, 폐수 중의 수질오염물질이 하천이나 호소(湖沼)를 비롯한 기타 상수원에 유입됨에 따라 효율적인 수질관리에 많은 문제점을 발생시키고 있다.
현재 하,폐수의 정화처리기술로는 여과설비, 약품응집, 침전, 산화처리 등의 물리화학적인 방법과, 활성슬러지가 저류된 생물반응조 내에서 미생물의 대사과정을 극대화하여 각종 오염물질을 제거하는 생물학적 처리방법이 있는데, 상기 물리화학적인 방법은 기존 처리시설 설비에 큰 변화를 주지 않고 부가적으로 설치하여 사용할 수 있으며, 안정적이고 높은 효율의 처리효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
상기 생물학적 처리방법은 비용대비 처리효율 측면에서 물리, 화학적 방법보다 유리하여 중소규모 뿐만 아니라 대규모의 하, 폐수를 처리하는 주 처리공정으로 국내외 대부분의 하.폐수 처리공정에 이용되고 있다.
하.폐수의 생물학적 처리방법 중, 기본공법이 되고 있는 표준활성슬러지법은 크게 최초침전지와 폭기조 그리고 최종침전지로 시설을 구성하여 공정을 수행한다. 반면, 하.폐수의 유입-미생물반응-침전-배출공정이 단일 반응조 내에서 일련의 과정으로 이루어지는 회분식 반응조(SBR; sequencing batch reactor)는 주반응조로 단일 반응조를 이용하기 때문에 하.폐수 처리시설의 부지면적을 줄일 수 있으며, 침전지를 별도로 수용할 필요가 없고 자동화 시설에 의한 가동의 편리성을 제공하여 인건비가 절감된다는 장점들로 인하여 현재 중소규모 이상의 하.폐수처리에 많이 이용되고 있는 생물학적 하.폐수처리 방법이다. 특히 이러한 하.폐수의 처리 과정에서 발생되는 슬러지는 미생물을 통하여 감량시키거나 건조 처리하게 된다.
한편, 대한민국특허등록 제 1097139호에는 섬모볼담체 내장형 혐기/무산소성 미생물 반응조가 게시되어 있으며, 대한민국 특허등록 제0665678호에는 상향류식 혐기성 반응조를 사용하여 혐기성 미생물을 반송함으로써 하수소화 슬리지를 감소시키는 방법이 게시되어 있다.
그리고 대한민국 특허등록 제 306665호에는 미생물 반응조 및 배수처리 방법이 게시되어 있다.
상술한 미생물 반응조는 대부분 슬러지 전체를 교반시키는 구조를 가지고 있으므로 교반이 고르게 이루어지지 못하는 문제점이 있으며, 공기와 슬러지의 공급이 원활하게 이루어지지 않은 문제점이 있다. 특히, 교반이 원활하게 이루어지지 않으므로 슬러지가 가지고 있는 고유의 접착력으로 교반기 내부에 슬러지가 엉겨붙는 고착화 현상이 발생된다.
또한, 미생물 반응기는 교반기의 외부에 히팅 설비를 설치하여 가열하는 구조를 가지고 있으므로 가열에 따른 효율이 상대적으로 낮고, 교반기의 각 부위에서 균일한 미생물 활성도를 얻을 수 없다.
대한민국 등록특허 10-0655471 및 공개특허 10-2010-0127984는 하폐수의 질소/인 영양염류를 제거하기 위한 상향류 생물반응조 및 장방형 상향류 혐기/무산소성 반응조에 관한 것으로, 상술한 문제점을 가지고 있다.
또한 상술한 바와 같은 종래의 반응조는 응집제가 포함된 경우, 미생물에 의한 감량이 원활하게 이루어지지 않게되는 문제점이 있다.
한편, 미생물 반응기를 이용하여 하수 또는 폐수슬러지를 감량하는 경우, 응집제가 포함된 하수 또는 폐수슬러지는 감량을 위한 효율이 상대적으로 떨어지는 문제점이 있다.
대한민국특허등록 제 1097139호
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 전기침수탈수기 또는 데칸타를 이용하여 탈수된 슬러지를 감량하는 것으로, 하부측에서 가열함과 아울러 상하부로 교반시킴으로써 반응조 전 영역에서 미생물의 활성도를 높일 수 있으며, 슬러지가 반응조 내부에 부착되어 미생물 반응을 저해할 수 있는 요소를 방지할 수 있는 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치를 제공함에 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 슬러지에 혼합된 응집제를 배출하여 미생물의 반응을 활성화 시킬 수 있는 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치를 제공함에 있다.
본 발명의 해결하고자하는 또 다른 기술적 과제는 슬러지의 교반 및 연속이송시키면서 미생물을 반응시킴으로써 슬러지를 감량 또는 소멸시킬 수 있는 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치는 슬러지로부터 소정의 함수율을 갖도록 탈수시키는 전기침투 탈수기 또는 데칸타와, 상기 전기침투탈수기 및 데칸타에 의해 탈수된 슬러지를 감량하기 위한 생물 반응조를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전기침투탈수기와 데칸타에 의해 탈수된 슬러지를 상기 반응조에 투입하기 전에 저장하는 저장탱크를 더 구비하며, 상기 저장탱크와 반응조의 사이에 설치되어 저장탱크의 슬러지를 반응조에 공급하기 위한 슬러지 공급유닛을 구비한다.
그리고 상기 저장탱크와 반응조, 슬러지공급유닛중 선택된 적어도 일측에 미생물을 공급하기 위한 미생물공급유닛을 더 구비한다.
상기 미생물 반응조는 바닥면이 중심 방향으로 경사진 호퍼부를 가지는 탱크부와; 탱크부의 중심측에 수직으로 설치되며 하단부와 탱크부의 바닥면으로부터 소정간격 이격되어 하부의 슬러지가 유입되도록 설치되는 가이드 원통부재와, 상기 가이드 원통부재의 중심에 수직방향으로 위치되며 양단부가 탱크부에 지지되는 구동축과, 상기 가이드원통부재의 내주면과 대응되는 측의 구동축에 설치되는 스크류 부재와, 상기 탱크부의 상부측에 설치되어 상기 구동축을 구동시키기 위한 구동모터를 포함하는 상하교반부와; 상기 탱크부의 하부에 위치되는 호퍼부를 감싸는 챔버와, 챔버의 내부에 설치되어 호퍼부를 가열하여 호퍼부의 내부에 위치되는 미생물을 활성화시키기 위한 가열유닛과; 상기 반응조로부터 배출되는 배기가스와 외기를 열교환시켜 상기 챔버에 공급하기 위한 열교환부와, 상기 챔버 내부의 공기를 상기 호퍼부의 내부로 공급하기 위한 공기 공급관을 포함하는 공기 공급유닛과; 상기 탱크부의 내부에 설치되어 상기 가이드 원통부재와 이를 지지하는 지지부재에 슬러지가 부착 및 적층되는 것을 방지하는 펄스 발생유닛을 구비한다.
본 발명에 있어서, 상기 탱크부의 상부측에 설치되는 슬러지에 수분이 부족할 시 수분을 공급하는 수분공급유닛을 더 구비한다.
상기 펄스 발생유닛은 공기 압축기와, 상기 공기 압축기와 공급관에 의해 연결되며 상기 탱크부의 내부면의 가이드 원통부재, 지지부재 또는 탱크의 내주면과 대응 되도록 설치되는 노즐들과, 상기 공급관에 설치되어 압축기로부터 공급되는 공기의 흐름을 단속하여 맥동을 발생시키는 밸브 유닛을 구비한다. 여기에서 상기 공급관은 상기 챔버의 내부를 경유하여 챔부의 가열된 공기와 열교환이 이루어질 수 있도록 함이 바람직하다.
본 발명의 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치는 전기탈수기를 이용하여 탈수하는 과정에서 응집제를 배출할 수 있으며, 응집제가 배출된 슬러지 또는 응집재가 포함되지 않은 슬러지의 감량효율을 높일 수 있다. 그리고 미생물을 감량하기 위한 반응조는 하부측에서 미생물이 활성화되는 슬러지를 상부측으로 교반시킴으로써 전 영역에서 미생물의 활성화를 도모할 수 있으며, 탱크부의 내주면 또는 가이드 원통부재, 지지부재의 표면에 슬러지 및 미생물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 탱크부의 바닥면에 슬러지를 상부측으로 교반시킬 수 있으므로 교반효율을 향상시킬 수 있다. 특히 미생물과 슬러지를 투입하여 지속적인 교반이 이루어질 수 있으므로 슬러지를 발효건조 시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치를 나타내 보인도면,
도 2는 도 1에 도시된 미생물 반응조의 일부절제 사시도,
도 3는 도 2에 도시된 미생물 반응조의 단면도,
도 4 내지도 7은 본 발명에 따른 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치의 다른 실시예를 나타내 보인 단면도.
본 발명은 축산폐수, 음식물, 각종 산업시설, 오폐수처리장, 화학공장 등에 설치되어 점도가 높은 유기성 슬러지를 미생물과 혼합하여 발효 또는 건조시키기 위한 것으로, 그 실시 예를 도 1 내지 도 3에 나타내 보였다.
도 1은 본원 발명에 따른 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치를 나타내 보였으며, 도 2는 미생물 반응조의 사시도이고, 도 3은 미생물 반응조의 단면도이다.
본 발명에 따른 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치는 응집제가 포함된 슬러지 또는 응집제가 포함되지 않은 슬러지를 탈수탈수 하기 위한 전기침투탈수기(300) 또는 데칸타(미도시)와, 상기 전기침투탈수기 또는 데칸타에 의해 슬러지를 저장하기 위한 저장탱크(200)와, 상기 저장탱크(200)에 저장된 슬러지 또는 전기침투탈수기(300) 또는 데칸타에 의해 탈수된 슬러지를 미생물에 의해 발효시켜 감량하기 위한 미생물 반응조(10)와, 상기 저장탱크(200)의 슬러지를 상기 미생물 반응조(10)에 공급하기 위한 슬러지공급유닛(250)을 구비한다. 그리고 상기 저장탱크(200)은 미생물 반응조(10) 또는 슬러지공급유닛(250)중 선택된 적어도 일측에 미생물을 공급 또는 보충하기 위한 미생물 공급유닛(400)을 구비한다.
상기 전기침투탈수기(300)은 대한민국 특허등록 제 10-0878488호에 게시된 삼상교류전원을 이용한 위상제어형 전기 영동식 전기침투탈수기가 이용되거나 대한민국 특허등록 제 10-1575873호에 게시된 도전성 신소재를 이용한 전기침투탈수기가 이용될 수 있다. 그러나 상기 전기침투 탈수기는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 전기영동법을 이용하여 슬러지를 탈수함으로써 유해균을 사멸 시킬 수 있는 구조이면 가능하다.
상기 슬러지 공급유닛(250)은 피스톤펌프 또는 축류펌프로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
상기 미생물공급유닛(400)은 미생물반응조(10)으로부터 분해되지 않은 무기물을 배출 시 미생물반응조(10) 내부의 미생물이 배출되므로 미생물반응조(10) 내부의 미생물을 지속적으로 보충하는 것으로, 톱밥과 미생물을 혼합하여 저장탱크(600) 또는 슬러지 공급유닛(250)을 통하여 공급하는 스크류피더로 이루어질 수 있다. 상기 미생물이 액상으로 이루어진 경우, 톱밥에 혼합되지 않고 공급될 수 있다.
본 발명에 따른 미생물 반응조(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 원통형을 이루며, 바닥면이 중심방향으로 경사진 호퍼부(12)를 가지는 탱크부(11)를 구비한다. 그리고, 상기 탱크부(11)의 중심부에 설치되어 슬러지를 하부로부터 상.방향으로 이동시켜 슬러지를 상.하방향으로 순환 및 교반시키는 상.하교반부(20)를 구비한다.
그리고 미생물 반응조(10)는 상기 탱크부(11)의 하부에 위치되는 호퍼부(12)를 감싸는 챔버(31)와, 챔버(31)의 내부에 설치되어 호퍼부(12)를 가열하여 호퍼부의 내부에 위치되는 미생물을 활성화시키기 위한 가열유닛(30)과, 상기 탱크부(11)로부터 배출되는 배기가스와 외기를 열교환시켜 상기 챔버에 공급하기 위한 열교환부(41)와, 상기 챔내(31)부의 공기를 상기 호퍼부의 내부로 공급하기 위한 공기 공급관을 포함하는 공기 공급유닛(40)과, 상기 탱크부(11)의 내부에 설치되어 상기 가이드원통부재(21)와 이를 지지하는 지지부재(25)에 슬러지가 부착되는 것을 방지하는 펄스 발생유닛(50)을 구비한다. 그리고 상기 탱크부(11)상부측에는 슬러지의 상태에 따라 미생물의 활성화를 도모하기 위한 수분공급유닛(70)을 더 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 교반장치를 구성요소별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 미생물 반응조(10)의 탱크(11)는 원통형의 형상으로 형성되며, 하면은 중앙부측을 향하여 경사진 호퍼부(hopper,12)를 구비한다. 상기 호퍼부(12)에는 슬러지의 배출을 위한 배출밸브(14)가 설치될 수 있다. 상기 탱크부(11)는 상술한 실시예에 의해 한정되지는 않는다. 그리고 상기 상하 교반부(20)는 탱크부(11)의 중심에 수직방향으로 가이드원통부재(21)가 설치되는데, 이 가이드원통부재(21)의 하단부는 상기 탱크부(11)의 하단부로부터 소정간격 이격되어 하부의 슬러지가 유입되도록 설치된다. 그리고 상기 가이드원통부재(21)의 중심에는 수직방향으로 구동축(22)이 회전가능하게 설치된다. 상기 가이드원통부재(21)와 대응되는 구동축(22)에는 스크류부재(23)가 설치되는데, 이 스크류부재(23)은 더블스크류 즉, 이중나선을 따라 설치되는 이중스크류로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 탱크부(11)의 상부측에는 상기 구동축(22)을 구동시키기 위한 구동모터(24)가 설치되는데, 이 구동모터(24)는 기어드 모터가 이용된다. 상기 가이드원통부재(21)는 상기 스크류부재(23)과 같이 회전하지 않도록 별도의 지지부(25)에 의해 탱크부(11)의 내부에 고정된다. 상기 가이드원통부재(21)의 상단부측에는 가이드 원통부재(21)을 통하여 유출되는 슬러지를 가능한 탱크부(11) 내의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 유도할 수 있는 가이드(미도시)가 설치될 수 있다. 상기 가이드 원통부재(21)는 구동축의 회전이 상대적으로 빠른 경우, 구동축(22)와 같이 회전될 수 있도록 설치될 수도 있다.
상기 구동축(22)의 하단부측에는 도면에 도시되어 있지 않으나 호퍼부(12)의 바닥면에 침전된 슬러지를 부상시킴과 아울러 슬러지를 가이드원통부재(21) 측으로 유도하기 위한 가이드깃(미도시)가 설치될 수도 있다.
상기 가열유닛(30)는 호퍼부(12)를 감싸도록 설치되어 하부측의 슬러지를 가열함으로써 이에 포함(혼합)된 미생물을 활성화시킬 수 있다. 상기 가열유닛(30)은 상기 탱크부(11)로부터 연장되어 호퍼부(12)를 감싸는 챔버(31)와, 상기 챔버(31)의 내부에 설치되는 가열히터(32)들을 포함한다. 상기 챔버(31)는 밀폐된 공간으로 형성함이 바람직하며, 상기 가열히터(32)는 전열히터를 사용함이 바람직한데, 이에 한정되지 않고, 상기 챔버(31)의 내부에 설치되어 호퍼부(12)를 직접 또는 간접적으로 가열할 수 있는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 공기공급유닛(40)은 상기 탱크부(11)와 연결되는 배기관(42)과, 상기 배기관(42)을 통하여 배출되는 공기(가스)와 열교환을 위한 열교환기(41)과, 상기 외기를 열교환기(41)를 통하여 상기 챔버(31)에 공급하는 것으로, 블로워(44)가 설치되는 공기공급관(45)을 구비한다. 그리고 상기 공기공급유닛(40)은 상기 챔버(31)의 내부와 호퍼부(12)를 연결하여 상기 블로워(44)로부터 챔버(31)에 공급되는 공기가 상기 호퍼부(12)의 하부측으로 공급될 수 있도록 하는 가열공기공급관(46)을 더 구비한다. 상기 가열공기공급관(46)에는 공기의 흐름을 단속하기 위한 밸브와, 슬러지가 역류하는 것을 방지하기 위한 체크밸브가 설치될 수 있다. 상기 공기공급관(45)과 가열공기공급관(46)의 사이에는 열교환기(41)에 의해 열교환이 이루어진 외기를 호퍼부(12)에 공급할 수 있도록 바이패스관(47)을 설치할 수 있다.
상기 펄스발생유닛(50)은 슬러지가 가이드원통부재(21)와 지지부(25) 또는 탱크의 내주면 등에 부착되어 성장하는 것을 방지하기 위한 것으로, 상기 펄스발생유닛은 공기 압축기(51)와, 상기 공기 압축기(51)와 공급관(52)에 의해 연결되며 상기 탱크부(11)의 내부면의 가이드원통부재(21), 지지부재(25) 또는 탱크부(11)의 내주면과 대응되도록 설치되는 에어분사노즐(53)들과, 상기 공급관(52)에 설치되어 공기압축기(51)로부터 공급되는 공기의 흐름을 단속하여 맥동을 발생시키는 밸브유닛(54)을 구비한다. 상기 에어분사노즐(53)의 설치위치는 슬러지가 부착되는 성장하는 부위에 각각 설치될 수 있다. 그리고 상기 밸브유닛(54)은 공기의 흐름의 단속이 원활하게 이루어질 수 있도록 솔레노이드밸브가 설치될 수 있는데, 이에 한정되지 않고, 공기를 짧은 시간 내에 분사와 차단을 교번시킬 수 있는 로터리 밸브가 사용될 수도 있다.
그리고 상기 펄스발생유닛(50)의 공급관(52)은 챔버(31)의 내부에 설치되는 열교환기를 경유하거나, 챔버(31)의 내부를 통과함으로써 챔부(31) 내부의 가열된 공기와 열교환이 이루어질 수 있도록 하여 차가운 외기 공기가 직접 탱크부(11)의 내부로 공급되지 않도록 함이 바람직하다.
한편, 수분공급유닛(70)은 교반되는 슬러지의 수분을 적정하게 유지할 수 있도록 하는 것으로, 슬러지의 수분을 측정하기 위한 수분측정센서(71)와, 탱크부(11)의 상부측에 설치되는 물 분사노즐(72)과, 상기 물 분사노즐(72)에 물을 공급하기 위한 물 공급펌프(73)와 펌프와 물 분사노즐을 연결하는 물 공급관(74)과, 상기 수분측정센서(51)에 의해 측정된 수분의 함량과 설정된 수분을 비교하여 펌프를 구동시킴으로써 물 분사노즐(72)을 통하여 물을 분사하도록 하는 제어부(75)를 구비한다. 한편, 상기 미생물 반응조는 모든 슬러지 탈수기에 연결되어 1차적으로 탈수된 슬러지를 미생물 반응에 의해 발효 및 건조시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전기침투 탈수기(300) 또는 데칸타(310)를 이용하여 슬러지를 탈수한다. 상기 전기침투탈수기(300)을 이용하여 슬러지를 탈수하는 경우, 슬러지로부터 응집제를 배출할 수 있으며, 유해 미생물을 사멸 시킬 수 있으므로, 이 사멸 미생물은 후술하는 미생물 반응조(10)에서의 유해 미생물의 먹이가 되므로 미생물을 활성화 시킬 수 있다. 즉, 응집제가 포함된 슬러지는 처리과정에서 일정한 수분이 증발하면, 슬러지가 뭉치게 되므로 공기의 소통이 원활하게 이루어 않아 미생물에 의한 분해효율이 낮아지게 되며, 온도가 낮아 미생물의 증식이 원활하게 이루어지지 않게 된다.
또한 응집제를 사용한 슬러지가 전기탈수기를 통과하게 되면, 전기 영동현상과 전기침투현상에 의해 슬러지에 포함된 미생물의 세포가 분해되게 되고, 슬러지 주변의 간극수, 표면수, 결합수가 응집제와 함께 외부로 추출되어 상대적으로 슬러지의 내부에 많은 공극이 형성되어 미생물 반응조에 투입하여 분해 시 미생물의 활성도를 높여줄 수 있다. 그리고 전기침투탈수기를 통과한 슬러지는 약 30도 정도의 온도를 유지하고 있고 슬러지의 두께가 0.5cm 이내로 매우 얇아 미생물 반응조(10) 내에서의 미생물 활성도를 위해 슬러지를 가열해야 하는 에너지를 절감할 수 있다.
상기와 같이 탈수가 이루어진 미생물은 저장탱크에 저장된 후 미생물 반응조(10)에 투입되거나 바로 미생물 반응조로 투입된다.
한편, 미생물 반응조의 탱크부(11)의 내부에 미생물과 슬러지가 주입된 상태에서 이를 교반시키기 위해서는 구동모터(24)를 구동시킨다. 그리고 상기 가열유닛(30)의 가열히터(32)에 전원을 공급하여 챔버(31)의 공기를 가열한다. 이와 같이하면, 상기 호퍼부(12)의 내부에 위치된 슬라지(200)가열되어 이와 혼합되어 있는 미생물이 온도(설정된 온도 미생물에 따라 차이가 있을 수 있음)가 올라감에 따라 활성화된다. 상기 구동모터(24)가 구동됨에 따라 가이드 원통부재(21)의 내부에 설치되는 구동축(22)가 회전하게 되고, 이의 외주면에 설치되는 이중나선으로 배열 설치되는 스크류부재(23)에 의해 가이드 원통부재(21)의 하부측 유입구로 유입된 후 가이드 원통부재(21)의 상부측 배출구측으로 배출된다. 상부측 배출구측에는 날개 모양의 가이드(미도시)가 설치되어 상부로 올라온 슬러지가 바로 떨어지지 않고 더 먼 곳에서 떨어지게 하여 공기 접촉을 많이 할 뿐만 아니라 교반 효율도 높이이게 된다. 따라서 탱크부(11)의 내의 슬러지는 상하방향으로 유동되면서 교반되게 된다.
이러한 과정에서 상기 호퍼부(12)에 의해 가열된 미생물이 활성화된 슬러지는 상기 상하교반부(20)의 가이드원통부재(21)의 하부측으로 유입된 후 상부측으로 이동됨으로서 미생물이 활성되지 않은 슬러지와 혼합 교반된다. 이러한 과정을 통하여 탱트부(11)의 내의 전 영역에서 미생물을 활성화 되는 온도로 슬러지의 온도를 높일 수 있다. 또한 상기 공기공급유닛(40)의 블로워(44)가 구동되어 외기를 탱크부(11)로부터 배출된 가스와 열교환시킨 후, 챔버(31)로 공급하게 되고, 상기 챔버(31)로 공급된 외기는 챔버(31)의 내부에서 가열된 후 가열공기공급관(46)을 통하여 상기 호퍼부(12)에 공급되어 미생물을 활성화시킴으로써 슬러지의 함유율을 낮출 수 있다.
상기와 같이 교반이 이루어지는 과정에서 상기 탱크부(11)의 내부 또는 가이드원통부(21), 지지부(25)에 슬러지가 부착되어 성장하게 되는데, 상기 펄스발생유닛(50)의 분사노즐(53)로부터 고압의 공기가 단속적으로 분사됨으로써 상기 부착된 슬러지를 떼어낼 수 있다. 또한 초기에 슬러지가 부착되어 성장되는 것을 방지할 수 있다. 상기 에어분사노즐(53)으로부터 분사되는 공기는 상기 공급관(52)가 가열된 챔버(31)의 내부를 통과하게 되므로 외기가 가열된 상태에서 상기 분사노즐(53)을 통하여 분사된다. 상기와 같이 교반 및 슬러지의 건조(수분감량)이 이루어지는 과정에서 슬러지의 함수량이 너무 떨어지는 경우, 수분공급유닛(70)에 의해 일정량의 수분이 공급될 수 있다. 상술한 바와 같이 슬러지 미생물 반응조의 내부에서 감량이 이루어진 후 무기물은 탱크부(11)의 하부측에 설치되는 배출밸브(14)를 통하여 배출된다.
한편, 도 4 내지 도 7에는 본 발명에 따른 미생물 반응기들의 다른 실시예들을 나타내 보였다. 이들 실시예에 있어서, 상기 실시예와 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 4에 도시된 미생물 반응기(100)는 메인탱크(101)의 내부에 상하방향으로 구획된 복수개의 미생물반응챔버(102)가 설치되고, 이 미생물반응챔버(102)의 적어도 일측에는 슬러지를 하부로 배출하기 위한 슬러지배출부(103)가 설치된다. 상기 슬러지배출부(103)은 실린더와 또는 랙과 이 랙과 치합되며 모터에 의해 회전되는 피니언으로 이루어진 액튜에이터에 개폐되는 도어(104)를 구비한다. 상기 도어(104)는 액튜에이터에 의해 슬라이딩되는 슬라이딩 도어를 사용함이 바람직하다. 그리고 상기 미생물 반응챔버(102)에는 구동모터(106)에 의해 회전되는 교반스크류(107)이 설치되는데, 이 교반스크류(107)는 구동축(106)의 외주면에 일정방향으로 슬러지를 교반시키는 단위블레이드(108)들이 설치된다. 상기 단위블레이드(108)의 방향성 예컨대, 슬러지를 도어(104) 측으로 이송될 수 있도록 설치될 수 있다. 슬러지의 교반 및 이송속도를 감안하여 단위 블레이드(108)의 설치각도를 조정할 수 있다.
그리고 상기 메인탱크(101)에는 무기물의 배출로 인한 발효 미생물의 보충을 미생물 공급유닛(400)이 메인탱크 측에 설치될 수 있는데, 이 경우, 각각 미생물반응챔버(102)에 미생물을 독립적으로 공급될 수 있는 구조를 가지거나, 최상부에 있는 미생물 반응챔버(102)로 공급될 수 있어야 한다.
그리고 상기 실시예와 같이 메인탱크(101)에는 가열유닛과 공기공급유닛 및 수분공급유닛, 펄스발생유닛이 설치될 수 있다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이 메인탱크(101)의 측면에 상기 감량된 슬러지를 건조시키기 위한 건조유닛(120)이 설치되고, 메인탱크(101)의 일측에는 상기 메인탱크(101)에 의해 감량이 이루어져 하부측으로 이동된 배출슬러지를 상기 건조유닛(120) 측으로 공급하기 배출슬러지 이송유닛(130)을 더 구비한다.
상기 건조유닛(120)은 상호 나란하게 설치되며 출구가 교호적으로 배출될 수 있도록 배열되는 복수개의 컨베이어(121)들을 구비한다. 상기 컨베이어(121)은 벨트컨베이어를 사용함이 바람직하며, 이 벨트컨베이어는 도면에 도시되어 있지 않으나 복수개의 롤러들과 이 롤러들에 의해 지지되는 무한궤도상의 벨트로 이루어질 수 있다. 그리고 이의 상부측에는 슬러지를 건조하기 위한 별도의 가열수단이 더 구비될 수 있다.
그리고 상기 이송유닛(130)은 메인탱크(101)의 하부로부터 건조유닛(120)의 최상부로 배출슬러지를 공급할 수 있는 스크류컨베어로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지 않고 버켓 엘리베이터로 이루어질 수도 있다.
상술한 바와 같이 구성된 미생물 반응기(100)은 슬러지 또는 디켄터를 통하여 탈수된 슬러지는 상부측에 최상부측에 위치된 미생물반응챔버(102)로 공급되고, 공급된 슬러지는 교반이 이루어진 후, 일정시간이 지나면 도어가 열려 하부로 이동되면서 상술한 바와 같이 지속적인 교반 및 소멸이 이루어지게 된다. 그리고 소멸되지 않은 미생물은 배출부를 통하여 외부로 배출된다. 그리고 무기물의 배출로 인하여 부족한 발효 및 소멸을 위한 미생물의 보충은 미생물 보충유닛에 의해 이루어질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 미생물 반응기(100)의 측면에 건조유닛(120)이 설이 설치되어 있는 경우, 배출슬러지는 이송유닛에 의해 건조유닛(120)의 최상부에 있는 컨베이어측으로 공급되고, 컨베이어들에 의해 하부측으로 이송되면서 건조된 후 배출된다.
도 6에는 전기침투탈수기 또는 데칸타에 의해 건조된 슬러지를 발효 및 소멸시키기 위한 미생물 반응기(140)의 다른 실시예가 게시되어 있다.
도시된 미생물 반응기(140)은 메인탱크(141)는 또는 프레임에 상부측로부터 하부측으로 복수개의 스크류 컨베이어(145)들이 설치되고, 이들의 출구는 교호적으로 배열되어 슬러지가 각 스크류컨베이어(145)들을 순차적으로 통과하면서 발효 및 소멸될 수 있는 구조를 가지며, 최하부측에는 교반을 위한 교반스크류(146)이 더 구비될 수 있다. 상기 교반스크류는 회전축에 부착된 블이드가 연속되지 않도록 함으로써 교반이 충분히 이루어진면서 이송될 수 있도록 함이 바람직하다.
한편, 도 7는 전기침투탈수기 또는 데칸타에 의해 건조된 슬러지를 발효 및 소멸시키기 위한 미생물 반응기(150)의 또 다른 실시예로서, 상기 메인탱크(151)의 내부에 설치되는 제1,2스크류컨베이어(152)(153)들을 상부로부터 하부측을 경사지게 복수열을 설치하고, 이들의 사이에 슬러지를 양측의 제1,2스크류컨베이어(152)(152)들로부터 회수 및 분배하기 위한 호퍼(155)가 설치된다.
그리고 상기 제 1,2스크류컨베이어(152)(152)의 하부측에는 이들로 배출되는 슬러지를 건조시키기 위한 건조유닛(120)이 더 구비되는데, 이 건조윤닛은 상술한 실시예와 동일한 구조를 가진다.
상술한 바와 같이 스크류컨베이어들을 이용한 미생물 반응기는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 다양한 패턴으로 배열함으로 슬러지의 이송길이를 상대적으로 길게함으로써 연속적은 교반과 분해 및 소멸이 이루어질 수 있도록 함이 바람직하다. 그리고 상기 도 6 및 도 7에 도시된 실시예들에 있어서, 상기 실시예와 같이 가열유닛과, 펄스발생유닛, 수분공급유닛을 더 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치는 전기침투탈수기와 데칸타를 이용하여 탈수된 슬러지를 미생물을 이용하여 감량 및 소멸시키게 되므로 감량 및 소멸효과를 극대화 시킬 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실 시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치는 축산폐수, 음식물, 화학공장, 폐수처리장치, 산업기계장치 등의 슬러지 소멸, 감량에 널리 적용 가능하다.

Claims (8)

  1. 전기침투 탈수기(400) 또는 데칸타에 의해 탈수된 슬러지를 감량하기 위한 미생물 반응조(10)를 구비하며,
    상기 미생물 반응조는 바닥면이 중심방향으로 경사진 호퍼부를 가지는 탱크부(11)와; 탱크부(11)의 중심측에 수직으로 설치되며 하단부과 탱크부(11)의 바닥면으로부터 소정간격 이격되어 하부의 슬러지가 유입되도록 설치되는 가이드원통부재(21)와, 상기 가이드원통부재(21)의 중심에 수직방향으로 위치되며 양단부가 탱크부(11)에 지지되는 구동축(22)과, 상기 가이드원통부재(21)의 내주면과 대응되는 측의 구동축(22)에 설치되는 스크류부재(23)와, 상기 탱크부(11)의 상부측에 설치되어 상기 구동축(22)을 구동시키기 위한 구동모터(24)를 포함하는 상하교반부(20)와;
    상기 탱크부(11)의 하부에 위치되는 호퍼부(12)를 감싸는 챔버(31)와, 챔버(31)의 내부에 설치되어 호퍼부(12)를 가열하여 호퍼부(12)의 내부에 위치되는 미생물을 활성화시키기 위한 가열유닛(30)과;
    상기 탱크부(11)와 연결되는 배기관(42)와, 상기 배기관(42)을 통하여 배출되는 공기와 열교환을 위한 열교환기(41)와, 외기 공기를 열교환기(41)를 통하여 상기 챔버(31)에 공급하는 것으로, 블로워(44)가 설치되는 공기 공급관(45)과, 상기 챔버(31)의 내부와 호퍼부(12)를 연결하여 상기 블로워(44)로부터 챔버(31)에 공급되는 공기가 상기 호퍼부(12)의 하부측으로 공급될 수 있도록 하는 가열공기 공급관(46)을 구비한 공기공급유닛(40)과:
    상기 탱크부(11)의 내부에 설치되어 상기 가이드원통부재(21)와 이를 지지하는 지지부재(25)에 슬러지가 부착되는 것을 방지하는 펄스발생유닛(50);을 구비한 것을 특징으로 하는 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전기침투탈수기(400)와 데칸타(500)에 의해 탈수된 슬러지를 상기 반응조에 투입하기 전에 저장하는 저장탱크(600)를 더 구비하며, 상기 저장탱크와 반응조의 사이에 설치되어 저장탱크의 슬러지를 반응조에 공급하기 위한 슬러지 공급유닛(700)을 구비한 것을 특징으로 하는 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 저장탱크(600)와 반응조, 슬러지공급유닛중 선택된 적어도 일측에 미생물을 공급하기 위한 미생물공급유닛을 더 구비한 것을 특징으로 하는 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 탱크부(11)의 상부측에 설치되는 슬러지에 수분이 부족할 시 수분을 공급하는 수분공급유닛(70)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 펄스발생유닛(50)은 공기 압축기(51)와, 상기 공기 압축기(51)와 공급관(52)에 의해 연결되며 상기 탱크부(11)의 내부면의 가이드원통부재(21), 지지부재 또는 탱크부의 내주면과 대응되도록 설치되는 노즐(53)들과, 상기 공급관(52)에 설치되어 압축기(51)로부터 공급되는 공기의 흐름을 단속하여 맥동을 발생시키는 밸브유닛(54)를 구비한 것을 특징으로 하는 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    미생물 반응기는 메인탱크(101)의 내부에 상하방향으로 구획된 복수개의 미생물반응챔버(102)가 설치되고, 이 미생물반응챔버(102)의 적어도 일측에는 슬러지를 하부로 배출하기 위한 슬러지배출부(103)가 설치되고, 상기 미생물 반응챔버(102)에는 구동모터(106)에 의해 회전되는 교반스크류(107)이 설치되는데, 이 교반스크류(107)는 구동축(106)의 외주면에 일정방향으로 슬러지를 교반시키는 단위블레이드(108)들이 설치된 것을 특징으로 하는 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    메인탱크(101)의 측면에 상기 감량된 슬러지를 건조시키기 위한 건조유닛(120)이 설치되고, 메인탱크(101)의 일측에는 상기 메인탱크(101)에 의해 감량이 이루어져 하부측으로 이동된 배출슬러지를 상기 건조유닛(120) 측으로 공급하기 배출슬러지 이송유닛(130)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 슬러지 탈수기와 미생물을 이용한 유기성 슬러지 소멸 및 감량장치.









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