KR101769008B1 - 협잡물 강제이송 및 절단장치가 장착된 협잡물 종합처리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분뇨나 축산폐수로부터 로터리스크린에 의한 1차 협잡물 처리 및 스크류프레스에 의한 협잡물의 가압식 탈수처리를 거쳐 배출된 여액을 싸이클론으로 펌핑하고, 해당 싸이클론과 연결된 씨앗제거스크린 및 원심분리기로 여액을 분산 공급하여 씨앗과 짐승털 및 세사 성분 등의 미세 협잡물을 추가 제거토록 하며, 씨앗제거스크린으로부터 배출된 각종 찌꺼기 성분은 스크류프레스로 다시 투입시켜 협잡물과 함께 탈수처리를 수행토록 한 협잡물 종합처리기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 스크류프레스의 압출스크류와 맞물린 상태로 압출스크류의 축회전에 따라 웜기어 형태로 자전하는 회전커터를 설치하되, 상기 회전커터가 3개 또는 4개의 반원형 커터유닛을 세잎 또는 네잎 클로버 형태로 일체화시킨 구조를 이루도록 하여 압출스크류의 나선형 날개 부분과 정확히 연동되게 함으로서, 로터리스크린을 거쳐 스크류프레스로 투입되는 협잡물 중 그 부피가 비교적 크거나 길이가 다소 길게 되는 협잡물을 상기 회전커터에 의하여 적당한 크기로 파쇄 및 절단시킬 수 있도록 하며, 이를 통하여 협잡물 사이의 불필요한 공극을 줄임으로서 탈수효율을 향상시킬 수 있도록 하는 한편, 길이가 긴 협잡물이 스크류프레스의 압출스크류로 감겨 들어감에 따른 장치의 고장이나 오작동 및 과부하를 미연에 방지할 수 있도록 한 협잡물 강제이송 및 절단장치가 장착된 협잡물 종합처리기에 관한 것이다.

Description

협잡물 강제이송 및 절단장치가 장착된 협잡물 종합처리기{Overall processing apparatus of adulteration having a forced transfer and cutting device of adulteration}

본 발명은 분뇨나 축산폐수로부터 로터리스크린에 의한 1차 협잡물 처리 및 스크류프레스에 의한 협잡물의 가압식 탈수처리를 거쳐 배출된 여액을 싸이클론으로 펌핑하고, 해당 싸이클론과 연결된 씨앗제거스크린 및 원심분리기로 여액을 분산 공급하여 씨앗과 짐승털 및 세사(細沙) 성분 등의 미세 협잡물을 추가 제거토록 하며, 씨앗제거스크린으로부터 배출된 각종 찌꺼기 성분은 스크류프레스로 다시 투입시켜 협잡물과 함께 탈수처리를 수행토록 한 협잡물 종합처리기에 있어, 스크류프레스의 압출스크류와 맞물린 상태로 압출스크류의 축회전에 따라 웜기어 형태로 자전하는 회전커터를 설치함으로서, 로터리스크린을 거쳐 스크류프레스로 투입되는 협잡물 중 그 부피가 비교적 크거나 길이가 다소 길게 되는 협잡물을 상기 회전커터에 의하여 적당한 크기로 파쇄 및 절단시킬 수 있도록 한 협잡물 강제이송 및 절단장치가 장착된 협잡물 종합처리기에 관한 것이다.

최근에 들어 도시인구의 증가 및 축산농가의 대형화 추세에 따라 많은 량의 분뇨 및 축산폐수가 발생하고 있으며, 이러한 분뇨 및 축산폐수로 인하여 지하수나 하천 및 연안해역의 오염이 날로 심각해지고 있을 뿐만 아니라, 분뇨나 축산폐수로부터 발생하는 악취로 인하여 쾌적한 주거환경의 조성에도 악영향을 미치고 있는 실정이다.

이와 같은 분뇨 및 축산폐수를 정부적인 차원에서 관리할 수 있도록 각 지역에서 수거된 분뇨 및 축산폐수를 별도의 정화시설에서 처리토록 하고 있으나, 축산폐수의 경우 그 부유물(SS)의 농도가 20,000 ~ 25,000ppm 수준이 되므로 정화시설의 가동시 과부하가 걸리는 문제점이 있었으며, 이에 따라 분뇨 및 축산폐수를 보다 효율적으로 처리할 수 있도록, 수거된 분뇨 및 축산폐수로부터 각종 협잡물을 제거하여 부유물 농도가 낮은 액상의 여액으로 조성시킨 다음, 이를 최종 정화시설로 보내어 처리토록 하고 있다.

상기와 같이 분뇨나 축산폐수를 여액과 협잡물로 분리시키기 위한 것으로서, 처리기 본체를 이루는 하우징의 내부로 분뇨나 축산폐수를 투입시키고, 로터리스크린과 스크류프레스에 의한 1차 협잡물 처리과정에서 발생한 여액을 여액저장조에 저장시키며, 여액저장조에 저장된 여액을 씨앗제거스크린 및 원심분리기와 연결된 싸이클론으로 펌핑시킴으로서, 여액에 함유된 씨앗과 짐승털 및 세사(細沙) 성분과 같은 미세 협잡물까지 제거시킨 후, 이와 같이 처리된 여액이 여액배출조를 통하여 최종 정화시설로 공급되도록 한 협잡물 종합처리기가 본 출원인에 의하여 선출원 및 특허등록(등록번호: 10-0212298호)되어 알려져 있다.

본 출원인이 선출원한 협잡물 종합처리기는 분뇨 및 축산폐수의 유입으로부터 3차에 걸쳐 협잡물과 여액을 분리하고 탈수시키는 장치 및 그 처리과정에서 발생하는 여액의 저장 및 배출조가 하나의 처리기내에 집결되어 설치됨으로서, 처리기의 전체적인 부피와 설치면적 및 그 제작비용을 최대한으로 줄이는 한편, 여액에 포함된 씨앗과 짐승털 및 세사 성분과 같은 미세 협잡물까지 보다 효과적으로 제거시킬 수 있도록 하였다.

그러나, 선출원된 협잡물 종합처리기에 있어, 그 부피가 다소 크게 되는 협잡물이 로터리스크린을 거쳐 스크류프레스로 다량 투입될 경우, 스크류프레스의 압출스크류만을 이용하여 해당 협잡물을 적당한 크기로 파쇄시키기가 다소 어려웠을 뿐만 아니라, 로프나 노끈 또는 얇은 막대(나뭇가지 등)와 같이 그 길이가 다소 길게 되는 협잡물은 스크류프레스의 압출스크류에 의하여 거의 절단되지 못하고 압출스크류를 따라 감겨져 들어가는 상황이 유발되었다.

이로 인하여, 스크류프레스에 의한 협잡물의 탈수처리시 적절한 크기로 파쇄 및 절단되지 못한 협잡물 성분이 불필요하게 많은 공극(孔隙)을 유발시켜 협잡물의 탈수효율이 크게 저하될 뿐만 아니라, 스크류프레스의 압출스크류로 길이가 긴 협잡물이 대량으로 감겨져 들어간 경우에는 스크류프레스의 고장이나 오작동 및 과부하를 유발하게 됨으로서, 협잡물 종합처리기에 의한 연속적이고 신속한 협잡물 처리 측면에 좋지 못한 영향을 미치는 문제점이 있었다.

대한민국 특허등록 제 10-0212298호 대한민국 특허등록 제 10-0880270호 대한민국 특허등록 제 10-1172837호

본 발명은 상기와 같은 선출원의 문제점을 보완하기 위하여 안출된 것으로서, 협잡물 종합처리기를 이루는 스크류프레스의 압출스크류와 맞물린 상태로 압출스크류의 축회전에 따라 웜기어 형태로 자전하는 회전커터를 설치하되, 상기 회전커터가 3개 또는 4개의 반원형 커터유닛을 세잎 또는 네잎 클로버 형태로 일체화시킨 구조를 이루도록 하여 압출스크류의 나선형 날개 부분과 정확히 연동되게 함으로서, 로터리스크린을 거쳐 스크류프레스로 투입되는 협잡물 중 그 부피가 비교적 크거나 길이가 다소 길게 되는 협잡물을 상기 회전커터에 의하여 적당한 크기로 파쇄 및 절단시킬 수 있도록 하며, 이를 통하여 협잡물 사이의 불필요한 공극을 줄임으로서 탈수효율을 향상시킬 수 있도록 하는 한편, 길이가 긴 협잡물이 스크류프레스의 압출스크류로 감겨 들어감에 따른 장치의 고장이나 오작동 및 과부하를 미연에 방지할 수 있도록 한 협잡물 강제이송 및 절단장치가 장착된 협잡물 종합처리기를 제공하는 것을 그 주된 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, 처리기의 본체를 이루는 하우징의 하부측에는 여액저장조와 여액배출조가 각각 구획 형성되고, 상기 여액저장조의 상부측에 해당하는 하우징의 내부공간에는 처리기로 투입된 분뇨나 축산폐수로부터 협잡물을 1차적으로 분리하는 로터리스크린이 설치되며, 상기 로터리스크린은 여액배출구와 투입호퍼에 의하여 여액저장조 및 스크류프레스와 각각 연결되도록 이루어지고, 상기 여액저장조는 이송펌프로부터 연장되는 이송관에 의하여 싸이클론과 연결 설치되며, 상기 싸이클론은 상부측 씨앗배출관에 의하여 여액의 통공이 형성된 씨앗제거스크린과 연결 설치되는 한편, 하부측 여액배출관에 의하여 원심분리기와 연결 설치되고, 상기 씨앗제거스크린의 선단측에는 스크류프레스의 투입호퍼 상부측에 배치되는 씨앗배출부가 제공되며, 상기 원심분리기의 양측 하단에는 스크류식 세사배출관과 여액배출조로의 여액배출관이 각각 연결 설치되고, 상기 씨앗제거스크린의 외부케이싱을 이루는 하우징의 상부측과 하부측에는 악취의 배기관과 여액배출조로의 여액배출관이 연결 설치되며, 상기 스크류프레스는, 투입호퍼가 상단측에 연결 설치되고 바닥측에는 여액의 탈수공이 형성된 스크류케이싱과, 상기 스크류케이싱의 내부에 삽입 설치되는 이송컨베이어식 압출스크류와, 상기 스크류케이싱의 선단측 협잡물배출구에 연결 설치되는 배출덕트와, 상기 스크류케이싱의 하부에 설치되어 여액저장조와 연결되는 여액배출구로 이루어지는 협잡물 종합처리기에 있어서, 상기 스크류케이싱의 외측 중앙부에는 커터케이싱이 연결 설치되고, 상기 커터케이싱의 내부에는 압출스크류의 나선형 날개 부분과 맞물린 상태에서 압출스크류의 축회전에 따라 웜기어 형태로 자전하는 회전커터가 수평 방향으로 배치되며, 상기 회전커터는 3개 또는 4개의 반원형 커터유닛이 세잎클로버 또는 네잎클로버 형태로 일체화 된 것이고, 상기 각각의 커터유닛이 압출스크류의 축회전에 의한 나선형 날개의 진행 방향을 따라 나선형 날개 사이의 공간을 통하여 순차적으로 회전 삽입되는 것이며, 상기 각각의 커터유닛 가장자리 부분이 협잡물의 파쇄 및 절단을 위한 날카로운 절삭날부로 형성되고, 상기 회전커터의 중앙측에는 커터케이싱의 내측에서 회전 지지되는 수직 방향의 커터축이 회전커터와 일체로 연결 설치되는 것을 특징으로 하며, 보다 더 확실한 협잡물의 파쇄 및 절단을 위하여 상기 회전커터는 압출스크류의 길이 방향을 따라 최소 2개 이상의 개수로 하여 일정한 간격을 두고 커터케이싱의 내부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 앞서 언급되어진 선출원의 모든 작용효과를 수반함과 더불어, 로터리스크린을 거쳐 스크류프레스로 투입되는 협잡물 중 그 부피가 비교적 크거나 길이가 다소 길게 되는 협잡물을 상기 회전커터에 의하여 적당한 크기로 파쇄 및 절단시킬 수 있도록 함으로서, 협잡물 사이의 불필요한 공극을 줄여 탈수효율을 향상시키는 한편, 길이가 긴 협잡물이 스크류프레스의 압출스크류로 감겨 들어가는 현상을 최소화시켜 스크류프레스의 고장이나 오작동 및 과부하를 미연에 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

특히, 상기 회전커터가 3개 또는 4개의 반원형 커터유닛을 세잎 또는 네잎 클로버 형태로 일체화시킨 구조를 이루도록 하여 압출스크류의 나선형 날개 부분과 정확히 연동되게 함으로서, 회전커터의 구동을 위한 별도의 동력원이 필요하지 않는 간단하고 콤펙트한 장치를 제공하면서도, 회전커터의 절삭날부가 압출스크류의 나선형 날개와 기어식으로 맞물리는 방식에 의하여 협잡물의 파쇄 및 절단성능은 극대화시킬 수 있도록 하며, 궁극적으로는 협잡물의 연속적이고 신속한 고효율 탈수 처리에 최적화된 협잡물 종합처리기를 제공하는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 협잡물 종합처리기를 나타내는 측단면도.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3은 도 1의 배면도.
도 4는 본 발명의 요부가 되는 스크류프레스의 일부 평단면도.
도 5는 도 4의 측단면도.
도 6은 도 5의 배면측 단면도.
도 7의 (가) 내지 (라)는 압출스크류와 회전커터의 연동상태를 순차적으로 나타내는 설명도.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 의한 협잡물 종합처리기(10)의 전체적인 구성은 도 1 내지 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 주흡입관(48)과 이송관(43)이 연결된 이송펌프(41)가 외측에 설치되고 그 내부에는 수위감지기(42)가 설치된 여액저장조(4) 및 일측 하부에 배출관(81)이 연결된 여액배출조(8)가 격벽에 의하여 서로 다른 공간으로 분리된 상태에서 협잡물 종합처리기(10)의 본체를 이루는 하우징(10a)의 바닥부에 설치되어 있으며, 상기 이송펌프(41)는 펌프모터(44)에 의하여 가동되도록 설치된다.

또한, 상기 여액저장조(4) 및 여액배출조(8)의 상부측에는 탱크로리와 같은 분뇨 및 축산폐수의 수거차량에 구비된 호스가 연결되는 투입구(1)의 투입관(11)을 통하여 협잡물 종합처리기(10)의 하우징(10a) 내부로 투입된 분뇨 및 축산폐수로부터 1,2,3차에 걸쳐 협잡물을 여액과 분리시키기 위한 로터리스크린(2)과 스크류프레스(3) 및 싸이클론(5)과 씨앗제거스크린(6), 그리고 원심분리기(7)로 이루어지는 각각의 처리장치가 하우징(10a)의 내부에 집결되어 설치됨으로서, 본 발명에 의한 협잡물 종합처리기(10)가 하나의 일체화 된 몸체를 이루게 된다.

그리고, 상기 여액저장조(4)와 싸이클론(5)의 사이에는 오버플로우관(53)이 설치됨으로서, 싸이클론(5)이 협잡물 등에 의하여 막히게 될 경우 씨앗이나 짐승털 등의 협잡물을 포함하는 여액이 여액저장조(4)로 다시 바이패스되도록 이루어져 있으며, 분뇨 및 축산폐수의 투입구(1)측에는 탱크로리 호스와의 연결상태를 감지하여 협잡물 종합처리기(10)를 이루는 각각의 장치를 구동시키기 위한 미도시된 센서스위치가 설치되는 한편, 탱크로리 호스와 투입구(1)의 연결부위에서 누설될 수 있는 소량의 여액이 여액저장조(4)로 직접 유입될 수 있도록 미도시된 보조유입관이 설치된다.

그리고, 상기 투입구(1)와 연결된 투입관(11)의 말단부에는 로터리스크린(2)측으로 유입되는 분뇨 및 축산폐수의 량을 조절시킬 수 있도록 유량조정조(21)가 설치되고, 상기 유량조정조(21)의 일측(도면상 우측)에는 유량조정조(21)를 거쳐 유입되는 분뇨 및 축산폐수로부터 여액과 협잡물을 1차적으로 분리하는 로터리스크린(2)이 설치되며, 상기 로터리스크린(2)은 감속기(27a)를 구비하는 스크린모터(27)에 의하여 하우징(10a)의 내부에서 회전 가능하도록 설치된다.

상기 로터리스크린(2)은 선출원의 경우에서와 같이, 다수 개의 금속원판이나 금속링의 사이에 간격유지구를 개재시킴으로서, 각각의 금속원판이나 금속링 사이에 형성되는 간격이 여액의 물빠짐 공간을 제공토록 한 스크린본체(22)와, 상기 스크린본체(22)의 후방측에서 스크린본체(22)와 맞물려 회전하는 보조분리기(23)로 이루어지며, 상기 보조분리기(23)는 스크린본체(22)의 회전축에 설치된 스프라켓(28)과 보조분리기(23)의 회전축에 설치된 스프라켓(28)이 체인으로 연결되어 스크린본체(22)와 함께 회전하게 된다.

그리고, 상기 로터리스크린(2)의 하측에는 로터리스크린(2)에서 협잡물과 분리된 여액을 여액저장조(4)로 배출시키는 여액배출구(24)가 여액저장조(4)와 연통되도록 형성되고, 상기 보조분리기(23)의 후방측 공간에는 분뇨 및 축산폐수로부터 여액이 1차 탈수된 협잡물 성분을 스크류프레스(3)로 투입하는 투입호퍼(25)가 설치되며, 로터리스크린(2)의 상부측에 해당하는 하우징(10a)에는 로터리스크린(2)의 작동상태를 육안으로 확인할 수 있도록 체크도어(26)가 개폐 가능하게 설치된다.

또한, 상기 스크류프레스(3)는 원통 형상의 스크류케이싱(33) 상부측에 투입호퍼(25)가 연결 설치되는 한편, 그 하부측에는 협잡물의 탈수과정에서 발생하는 여액을 여액저장조(4)로 배출시키는 여액배출구(32)가 설치되며, 상기 스크류케이싱(33)의 내부에는 압출스크류(31)가 삽입 설치되고, 스크류케이싱(33)과 인접한 하우징(10a)의 외측 빈 공간에는 스크류모터(34)가 설치된다.

상기 압출스크류(31)의 스크류축에는 스크류모터(34)의 구동스프라켓(34a)과 체인으로 연결되는 종동스프라켓(35)이 베어링(35a)과 함께 설치됨으로서, 스크류모터(34)의 작동에 따라 압출스크류(31)가 스크류케이싱(33)의 내부에서 회전할 수 있게 되며, 스크류케이싱(33)의 일측 단부에는 압출스크류(31)에 의한 협잡물의 가압이송 과정에서 여액이 탈수되고 남은 찌꺼기를 배출시키는 협잡물배출구(36)가 배출덕트(37)와 함께 설치되어 있다.

그리고, 상기 여액배출조(8)의 외측 상부에는 여액저장조(4)와 연결된 이송펌프(41) 및 그 이송펌프(41)로부터 연장되는 이송관(43)에 의하여 여액을 공급받는 싸이클론(5)이 설치되는 바, 상기 싸이클론(5)은 이송펌프(41)에 의한 여액의 이송압력을 이용하여 여액에 포함된 협잡물 중 씨앗이나 짐승털과 같이 그 비중이 가벼운 것은 상부로 뜨게 하고, 모래와 같이 그 비중이 무거운 것은 하부로 가라앉히도록 한 것이다.

따라서, 싸이클론(5)의 상부측에 연결된 씨앗배출관(52)을 통해서는 씨앗이나 짐승털과 같이 비중이 가벼운 협잡물이 소량의 여액과 함께 씨앗제거스크린(6)의 내부로 투입되고, 싸이클론(5)의 하부측에 연결된 여액배출관(51)을 통해서는 모래와 같이 비중이 무거운 협잡물이 포함된 나머지 여액이 원심분리기(7)측으로 공급되는 것이다.

상기 씨앗제거스크린(6)은 그 일측이 싸이클론(5)의 씨앗배출관(52)과 연결되고, 그 타단에 씨앗배출부(63)가 형성된 상태로 하우징(10a)의 후방 내측 상부에 구획된 공간에 수평하게 삽입 설치되어 있으며, 상기 씨앗제거스크린(6)의 상부측에 해당하는 하우징(10a)에는 씨앗제거스크린(6)의 작동상태를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 체크도어(68)가 개폐 가능하게 설치된다.

또한, 상기 씨앗제거스크린(6)의 몸통에는 그 전면(全面)에 걸쳐 물빠짐용 통공(61)이 형성되어 있고, 그 내주연을 따라서는 씨앗배출용 이송스크류(62)가 설치되는 바, 씨앗제거스크린(6)의 회전축에는 하우징(10a)의 외측에 구비된 스크린모터(66)의 구동스프라켓(66a)과 체인으로 연결되는 종동스프라켓(67)이 설치됨으로서, 스크린모터(66)의 작동에 따라 씨앗제거스크린(6)이 하우징(10a)의 내부에서 회전하게 되며, 도면상 1차 스크린(6a)과 2차 스크린(6b)으로 이루어지는 이중스크린 구조가 적용된 것으로 도시되어 있다.

한편, 상기 씨앗배출부(63)는 씨앗제거스크린(6)의 몸통보다 그 외경이 작게 형성된 상태에서, 스크류프레스(3)의 투입호퍼(25) 상부측에 위치하도록 배치됨에 따라, 씨앗제거스크린(6)으로부터 씨앗배출부(63)를 통하여 배출된 찌꺼기가 스크류프레스(3)에 의하여 한번 더 탈수되도록 이루어지며, 씨앗제거스크린(6)의 하측에 모이는 여액은 씨앗배출부(63)가 형성된 부위의 단턱에 의하여 씨앗배출부(63)측으로 배출되지 않게 된다.

그리고, 상기 씨앗제거스크린(6)이 삽입되는 하우징(10a) 공간의 바닥부에는 씨앗제거스크린(6)에서 씨앗이나 짐승털과 같은 미세 협잡물과 분리된 여액을 여액배출조(8)로 유입시키는 여액배출관(64)이 하향 설치되어 있고, 씨앗제거스크린(6)의 상부측에는 표면세척을 위한 세척수(65)의 분사수단 및 세척브러쉬(65a)가 설치되며, 씨앗제거스크린(6)과 여액배출조(8)의 사이에는 싸이클론(5)의 여액배출관(51)을 통하여 유입된 여액으로부터 모래와 같은 미세 협잡물을 제거하기 위한 원심분리기(7)가 설치된다.

상기 원심분리기(7)는 모래와 같은 미세 협잡물을 비중차에 의하여 여액과 분리시킬 수 있도록 한 것으로서, 구동모터(77)의 구동스프라켓(77a)과 체인으로 연결된 종동스프라켓(78)에 의하여 고속 회전이 가능한 탈수스크류(73)가 내부에 삽입 설치되어 있고, 상기 탈수스크류(73)의 회전축에도 베어링(73a)이 설치되며, 원심분리기(7)의 일측 하부에는 모래 성분 등이 분리된 여액을 여액배출조(8)로 유입시키기 위한 여액배출관(72)이 설치된다.

그리고, 상기 원심분리기(7)의 타측 하부에는 여액과 분리된 모래 등을 배출시킬 수 있도록 세사배출관(71)이 연결 설치되며, 상기 세사배출관(71)의 내부에는 모래 등의 배출을 위한 배출스크류(75)가 설치되고, 세사배출관(71)의 상단측에는 배출스크류(75)의 작동을 위한 스크류모터(74)와 세사배출구(71a)가 설치되며, 상기 스크류모터(74)의 구동스프라켓(74a)이 배출스크류(75)의 회전축에 설치된 종동스프라켓(76)과 체인으로 연결되어 있다.

이와 더불어, 본 출원인이 2005년 특허출원 제 61539호로 선출원하여 제 10- 518805호로 특허등록된 기술사항과 마찬가지로, 상기 여액저장조(4)는 그 내부공간이 로터리스크린(2)과 스크류프레스(3)의 여액배출구(24)(32)를 포함하는 상부공간으로부터 하부측으로 갈수록 폭이 좁아지는 상광하협(上廣下陜) 형태 즉, 깔대기 형태의 제 1저장공간(46)과, 상기 제 1저장공간(46)의 하측 외주연부를 따라 여액저장조(4)의 나머지 공간을 이루는 제 2저장공간(47)으로 나뉘어 형성된다.

또한, 상기 제 1, 제 2저장공간(46)(47)을 구획하는 격벽(45)의 일측 상부에는 각각의 저장공간(46)(47)을 연통시키기 위한 오버플로우 통로(미도시)가 설치되며, 상기 이송펌프(41)는 제 1저장공간(46)의 바닥부와 연결되는 주흡입관(48)과, 상기 주흡입관(48)으로부터 격벽(45)을 관통하여 제 2저장공간(47)의 바닥부로 연장되는 보조흡입관(미도시)에 의하여 각각의 저장공간(46)(47)과 연결 설치된다.

다른 한편으로, 씨앗제거스크린(6)의 상부측에 해당하는 하우징(10a)으로부터 악취의 배기관(69)이 연장되는 바, 상기 배기관(69)은 악취의 정화처리를 위한 별도의 탈취장치와 연결될 수도 있고, 본 출원인이 선출원하여 제 10-0880270호와 제 10-1172837호로 각각 특허 등록된 기술적 사항에서와 같이, 협잡물 종합처리기(10) 자체에 구비된 탈취장치(82), 즉 습식탈취장치나 광탈취장치와 연결될 수도 있음을 밝혀두는 바이며, 도 1 및 도 3에서는 상기 탈취장치(82)가 격벽(83)에 의하여 여액배출조(8)에 구획된 공간에 설치된 것으로 도시되어 있다.

상기와 같은 협잡물 종합처리기(10)에 있어 본 발명의 요부를 이루는 구성요소로서는 도 4 내지 도 6에 각각 도시된 바와 같이, 스크류프레스(3)의 압출스크류(31)와 맞물린 상태로 압출스크류(31)의 축회전에 따라 웜기어(Worm gear: 수직으로 만나는 두 축 사이의 회전운동을 전달하는 기어전동방식) 형태로 자전(自轉)하는 회전커터(9)를 설치함으로서, 로터리스크린(2)을 거쳐 스크류프레스(3)로 투입되는 협잡물 중 그 부피가 비교적 크거나 그 길이가 다소 길게 되는 협잡물을 상기 회전커터(9)에 의하여 스크류케이싱(33)의 내부공간에서 적당한 크기로 파쇄 및 절단시킬 수 있도록 한 것이다.

상기 스크류프레스(3)는 앞에서 개략적으로 설명되어진 바와 같이, 로터리스크린(2)으로부터의 투입호퍼(25)가 상단측에 연결 설치되고 바닥측에는 여액의 탈수공(33a)이 형성된 원통 형상의 스크류케이싱(33)과, 상기 스크류케이싱(33)의 내부에 삽입 설치되는 이송컨베이어식 압출스크류(31)와, 상기 스크류케이싱(33)의 선단측 협잡물배출구(36)에 연결 설치되는 배출덕트(37)와, 상기 스크류케이싱(33)의 하부에 설치되어 여액저장조(4)와 연결되는 여액배출구(32)를 포함하여서 이루어진다.

상기 스크류케이싱(33)의 바닥면은 여액배출구(32)와 연계되어 스크류프레스(3)에서 탈수된 여액을 여액저장조(4)로 배출시킬 수 있는 다공판(多孔板) 형태를 가지며, 상기 다공판을 이루는 탈수공(33a)의 직경은 6~8mm 정도가 바람직하고, 상기 협잡물배출구(36)는 출구측으로 갈수록 내경이 좁아지는 압출통로(36a)를 이루도록 한 상태에서, 상기 압출스크류(31)의 스크류축 선단부가 협잡물배출구(36)를 관통하여 소정의 길이만큼 배출덕트(37)의 내부로 돌출되도록 이루어져 있다.

또한, 상기 배출덕트(37)의 선단측 하부에는 탈수 처리된 협잡물의 배출구(37a)가 제공되어 있고, 스크류케이싱(33)의 후방면을 관통하여 외부로 연장되는 압출스크류(31)의 스크류축 단부에는 스크류모터(34)의 동력을 전달받는 구동수단으로서의 종동스프라켓(35)이 설치되며, 스크류케이싱(33)의 후방측에는 압출스크류(31)의 회전작동을 지지하는 회전지지부(38)와 베어링(35a)(38a)이 하우징(10a)의 구동부브라켓(39)상에 놓여져 있다.

본 발명의 실질적인 요부가 되는 상기 회전커터(9)는 스크류케이싱(33)의 외측(도면상 좌측) 중앙부에서 스크류케이싱(33)의 길이 방향을 따라 배치되는 커터케이싱(91)의 내부에 장착되는 한편, 압출스크류(31)의 나선형 날개 부분과 맞물린 상태에서 압출스크류(31)의 축회전에 따라 웜기어 형태로 자전하도록 수평 방향으로 설치되어 있으며, 스크류케이싱(33)과 커터케이싱(91)의 연결부위는 회전커터(9)의 작동을 위한 개구부를 이루게 된다.

상기와 같이 스크류케이싱(33)과 커터케이싱(91)의 연결부위를 개구부로 형성시킬 경우, 압출스크류(31)의 축회전에 의하여 스크류케이싱(33)의 내부공간을 따라 이송되는 협잡물 성분이 커터케이싱(91)의 내부로 일부 유입될 수도 있으나, 이는 압출스크류(31)와 회전커터(9)의 연계작동 및 협잡물의 탈수효율에 지장을 초래하는 정도의 수준이 아니라 할 수 있으며, 도 6에 보다 명확하게 도시된 바와 같이 커터케이싱(91) 자체가 회전커터(9)의 두께(1~2cm)보다 조금 큰 치수(3~4cm)로 하여 납작하게 설치되어 있으므로, 커터케이싱(91)의 내부로 유입되는 협잡물의 량 또한 매우 적게 된다.

상기와 같이 커터케이싱(91)의 내부로 협잡물이 유입되는 량을 보다 더 최소화시킬 수 있도록, 필요에 따라서는 회전커터(9)의 회전반경을 제외한 커터케이싱(91)의 입구측을 커버판 형태로 막아 놓을 수도 있고, 커터케이싱(91)의 바닥면을 하방으로 경사지게 형성시킴으로서 커터케이싱(91)의 내부로 유입된 협잡물 성분이 스크류케이싱(33)측으로 다시 흘러 내리도록 할 수도 있음을 밝혀두는 바이며, 상기 커터케이싱(91)을 스크류케이싱(33)의 일측에 조립식으로 연결 설치함으로서 회전커터(9)의 교체작업 등을 보다 손쉽게 수행할 수 있도록 하는 것이 유리하다.

상기 회전커터(9)의 가장 바람직한 실시예로서는, 3개 또는 4개의 반원형 커터유닛(Cutter unit)(92)을 세잎클로버 또는 네잎클로버 형태로 일체화시킴으로서, 도 7의 (가) 내지 (라)에서와 같이, 압출스크류(31)의 축회전에 의한 나선형 날개의 진행 방향을 따라 각각의 커터유닛(92)이 나선형 날개 사이의 공간을 통하여 순차적으로 회전 삽입되도록 하는 것이며, 상기 각각의 커터유닛(92) 가장자리 부분이 협잡물의 파쇄 및 절단을 위한 날카로운 절삭날부(93)로 형성되는 것이다.

또한, 상기 회전커터(9)의 중앙측에는 커터케이싱(91)의 내측에서 회전 지지되는 수직 방향의 커터축(9a)이 회전커터(9)와 일체로 연결 설치되는 바, 상기 커터축(9a)이 커터케이싱(91)과 조립되는 부위에도 베어링을 개재시키는 것이 바람직하고, 압출스크류(31)의 길이 방향을 따라 상기 회전커터(9)를 최소 2개 이상의 개수(도면상 3개가 설치되어 있음)로 하여 일정한 간격을 두고 커터케이싱(91)의 내부에 배치시킴으로서, 회전커터(9)에 의한 협잡물의 파쇄 및 절단 성능을 충분히 확보토록 하는 것이 보다 더 바람직하며, 필요시 각각의 회전커터(9)마다 커터케이싱(91)을 개별적(독립적)으로 적용시킬 수도 있다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 협잡물 종합처리기(10)를 이용하여 분뇨 및 축산폐수에 포함된 각종 협잡물을 여액과 분리시키는 탈수처리의 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 탱크로리와 같은 수거차량으로 분뇨와 축산폐수를 수거하여 정화시설이 설비된 지역으로 분뇨와 축산폐수를 운반시킨 다음, 수거차량의 배출호스를 본 발명에 따른 협잡물 종합처리기(10)의 투입구(1)와 연결시킨 상태에서, 분뇨와 축산폐수를 협잡물 종합처리기(10)의 내부로 투입시키게 되면, 탱크로리에 저장된 분뇨 및 축산폐수가 투입관(11)을 거쳐 유량조정조(21)로 1차 유입된다.

상기 유량조정조(21)는 하우징(10a)의 내부로 투입된 분뇨 및 축산폐수의 수위가 로터리스크린(2)의 스크린본체(22) 상단 높이보다 낮게 되도록 하여, 분뇨 및 축산폐수가 스크린본체(22)를 넘어 스크류프레스(3)의 투입호퍼(25)측으로 직접 유입되는 것을 방지하는 역할을 수행하며, 이와 같이 유량조정조(21)로 투입되는 분뇨 및 축산폐수는 씨앗이나 모래 또는 그 이외의 다양한 협잡물이 포함되어 있다.

따라서, 유량조정조(21)로 투입된 분뇨 및 축산폐수가 로터리스크린(2)을 거치는 과정에서 그 물기 즉, 여액은 스크린본체(22)를 이루는 금속원판이나 금속링 사이의 간격 및 스크린본체(22) 하측의 여액배출구(24)를 거쳐 여액저장조(4)의 제 1저장공간(46)으로 유입되고, 분뇨 및 축산폐수에 포함된 협잡물 중 그 크기가 다소 크게 되는 협잡물은 스크린본체(22)와 보조분리기(23)를 거쳐 스크류프레스(3)의 투입호퍼(25)로 유입된다.

상기와 같이 스크류프레스(3)의 내부로 투입된 협잡물은 로터리스크린(2)을 거치는 과정에서 다량의 여액이 1차 탈수된 상태가 되며, 이러한 상태의 협잡물이 스크류프레스(3) 내부의 압출스크류(31)에 의하여 가압식으로 재차 탈수되며, 이와 같이 탈수된 여액은 여액배출구(32)를 거쳐 여액저장조(4)의 제 1저장공간(46)으로 유입되고, 여액이 탈수된 협잡물 찌꺼기는 스크류프레스(3)의 협잡물배출구(36) 및 배출덕트(37)의 배출구(37a)를 통하여 외부로 배출된다.

상기와 같이 로터리스크린(2) 및 스크류프레스(3)를 거쳐 여액저장조(4)의 제 1저장공간(46)으로 유입된 여액은 비교적 큰 협잡물이 걸러진 상태이지만, 씨앗이나 짐승털 또는 모래와 같은 다량의 미세 협잡물은 여전히 포함된 상태가 되며, 이로 인하여 제 1저장공간(46)의 내부로 유입된 여액 중 그 비중이 무거운 미세 협잡물은 상광하협(上廣下陜)의 깔대기 형상을 가지는 제 1저장공간(46)의 좁은 바닥부측을 향하여 집중적으로 가라앉게 된다.

따라서, 제 1저장공간(46)의 좁은 바닥부와 인접하도록 설치된 이송펌프(41)의 주흡입관(48)에 의하여 제 1저장공간(46)의 바닥부측으로 가라앉은 모래 등의 미세 협잡물이 여액과 함께 주흡입관(48)을 통하여 흡입된 다음, 이송펌프(41)와 이송관(43)을 거쳐 싸이클론(5)의 내부로 전량 이송됨으로서, 제 1저장공간(46)의 바닥부에 침전되어 체류하게 되는 협잡물의 량을 거의 제로(Zero)화시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 여액저장조(4)의 바닥부로 침전되는 미세 협잡물이 제 1저장공간(46)의 내부에서 이송펌프(41)의 주흡입관(48)을 통하여 완전히 배출되도록 하였기 때문에, 침전성 협잡물이 거의 포함되지 않은 여액만이 격벽(45)에 형성된 오버플로우 통로(미도시)를 거쳐 제 2저장공간(47)으로 유입되며, 이와 같이 제 2저장공간(47)으로 유입된 여액 또한 주흡입관(48)과 연결된 보조흡입관(미도시)에 의하여 싸이클론(5)으로 이송된다.

상기와 같은 여액저장조(4)의 내부구조로 인하여, 여액 중에 혼합된 미세 협잡물의 대부분을 이송펌프(41)에 의하여 여액과 함께 싸이클론(5)의 내부로 전량 이송시킬 수 있게 됨으로서, 여액저장조(4)의 바닥부로 침전되어 체류되는 협잡물의 량을 최소화 또는 거의 제로(Zero)화시킬 수 있음은 물론, 여액저장조(4)의 저장용량이 침전된 협잡물에 의하여 줄어드는 현상이 발생하지 않게 되며, 이로 인하여 여액저장조(4)의 청소주기 및 협잡물 종합처리기(10)의 사용기간을 최대한으로 연장시킬 수 있고, 여액저장조(4)의 청소작업에 따른 추가비용의 발생과 작업환경의 저하 및 2차적인 주변환경의 오염 또한 최소화시킬 수 있다.

상기와 같이 제 1저장공간(46)과 제 2저장공간(47)으로 분리된 여액저장조(4)로부터 주흡입관(48)과 보조흡입관 및 이송펌프(41)의 이송관(43)을 거쳐 분뇨 및 축산폐수의 여액과 함께 싸이클론(5)의 내부로 공급된 미세 협잡물은, 여액의 이송압력에 의한 싸이클론 현상에 따라 씨앗이나 짐승털과 같이 비중이 가벼운 협잡물은 상부로 뜨게 되고, 모래와 같이 비중이 무거운 협잡물은 하부로 가라앉게 된다.

따라서, 상기 싸이클론(5)의 상부측에 설치된 씨앗배출관(52)을 통해서는 씨앗이나 짐승털과 같이 비중이 가벼운 협잡물이 소량의 여액과 함께 씨앗제거스크린(6)의 내부로 투입되는 한편, 싸이클론(5)의 하부측에 설치된 여액배출관(51)을 통해서는 모래와 같이 비중이 무거운 협잡물이 포함된 나머지 여액이 원심분리기(7)측으로 공급된다.

상기와 같이 씨앗제거스크린(6)으로 투입된 협잡물은 스크린모터(66)에 의한 씨앗제거스크린(6)의 회전에 따라 그 표면의 물빠짐 통공(61)으로 여액이 빠져 나오게 되며, 이 여액은 씨앗제거스크린(6)의 세척수(65)와 함께 여액배출관(64)을 통하여 여액배출조(8)로 유입되고, 여액과 분리된 씨앗 및 찌꺼기는 이송스크류(62)에 의하여 씨앗배출부(63)와 투입호퍼(25)를 거쳐 스크류프레스(3)의 내부로 투입됨으로서 씨앗 및 찌꺼기의 여액이 스크류프레스(3)에서 재차 탈수된다.

그리고, 원심분리기(7)의 내부로 배출된 다량의 여액은 원심분리기(7)에 설치된 탈수스크류(73)의 고속 회전에 따라 그 비중차에 의하여 여액과 협잡물 찌꺼기로 최종 분리되며, 이와 같이 분리된 여액은 여액배출관(72)을 통하여 여액배출조(8)로 유입되고, 모래를 포함하는 미세 찌꺼기는 세사배출관(71)에 설치된 배출스크류(75)에 의하여 세사배출구(71a)로 배출되며, 씨앗제거스크린(6)을 포함한 하우징(10a) 내부에서 발생한 악취는 배기관(69)을 통하여 탈취장치(82)로 공급됨으로서 정화 처리된다.

상기와 같이 로터리스크린(2)과 스크류프레스(3) 및 싸이클론(5)과 연결된 씨앗제거스크린(6)과 원심분리기(7)에 의하여 3차에 걸친 협잡물 분리과정 및 탈수과정을 거침으로서 비교적 깨끗한 상태로 조성된 여액이 여액배출조(8)에 저장되고, 이와 같이 여액배출조(8)에 저장된 여액을 배출관(81)을 통하여 최종 정화시설측으로 공급시킴으로서, 분뇨나 축산폐수의 최종적인 처리를 수행토록 하게 된다.

특히, 본 발명의 협잡물 종합처리기(10)에 의하면, 그 부피가 다소 크게 되는 협잡물이 로터리스크린(2)을 거쳐 스크류프레스(3)로 다량 유입되더라도, 스크류프레스(3)의 압출스크류(31)와 연동 회전하는 상기 회전커터(9)가 해당 협잡물을 적당한 크기로 파쇄시킬 수 있음은 물론이고, 스크류프레스(3)의 압출스크류(31)만으로는 절단이 어려웠던 로프나 노끈 또는 얇은 막대(나뭇가지 등)와 같이 그 길이가 다소 길게 되는 협잡물 역시 적절한 크기로 절단시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 압출스크류(31)와 연계된 회전커터(9)가 협잡물을 적당한 크기로 파쇄 및 절단시킬 수 있음에 따라, 협잡물 사이의 불필요한 공극을 최소화시킬 수 있으며, 이로 인하여 스크류프레스(3)의 선단측 협잡물배출구(36)로 협잡물을 가압 이송시키는 과정에서의 탈수효율을 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 길이가 긴 협잡물이 스크류프레스(3)의 압출스크류(31)로 감겨 들어가는 현상을 최소화시킴으로서 스크류프레스(3)의 고장이나 오작동 및 과부하를 미연에 방지할 수 있는 것이다.

추가적인 사항으로서, 상기 회전커터(9)가 3개 또는 4개의 반원형 커터유닛(92)을 세잎 또는 네잎 클로버 형태로 일체화시킨 구조를 이루도록 하여 각각의 커터유닛(92)이 압출스크류(31)의 나선형 날개 부분과 정확히 연동되게 함으로서, 회전커터(9)의 구동을 위한 별도의 동력원이 필요하지 않는 간단하고 콤펙트한 장치를 제공하면서도, 회전커터(9)의 절삭날부(93)가 압출스크류(31)의 나선형 날개와 기어식으로 맞물리는 방식에 의하여 협잡물의 파쇄 및 절단성능은 극대화시킬 수 있도록 하며, 궁극적으로는 협잡물의 연속적이고 신속한 고효율 탈수 처리에 최적화된 협잡물 종합처리기(10)를 제공할 수 있는 것이다.

1 : 투입구 2 : 로터리스크린 3 : 스크류프레스
4 : 여액저장조 5 : 싸이클론 6 : 씨앗제거스크린
6a : 1차 스크린 6b : 2차 스크린 7 : 원심분리기
8 : 여액배출조 9 : 회전커터 9a : 커터축
10 : 협잡물 종합처리기 10a : 하우징 11 : 투입관
21 : 유량조정조 22 : 스크린본체 23 : 보조분리기
24,32 : 여액배출구 25 : 투입호퍼 26,68 : 체크도어
27,66 : 스크린모터 27a : 감속기 28 : 스프라켓
27b,35a,38a,73a : 베어링 31 : 압출스크류
33 : 스크류케이싱 33a : 탈수공 34,74 : 스크류모터
34a,66a,74a,77a : 구동스프라켓 35,67,76,78 : 종동스프라켓
36 : 협잡물배출구 36a : 압출통로 37 : 배출덕트
37a : 배출구 38 : 회전지지부 39 : 구동부브라켓
41 : 이송펌프 42 : 수위감지기 43 : 이송관
44 : 펌프모터 45,83 : 격벽 46 : 제 1저장공간
47 : 제 2저장공간 48 : 주흡입관 51,64,72 : 여액배출관
52 : 씨앗배출관 53 : 오버플로우관 61 : 통공
62 : 이송스크류 63 : 씨앗배출부 65 : 세척수
65a : 세척브러쉬 69 : 배기관 71 : 세사배출관
71a : 세사배출구 73 : 탈수스크류 75 : 배출스크류
77 : 구동모터 81 : 배출관 82 : 탈취장치
91 : 커터케이싱 92 : 커터유닛 93 : 절삭날부

Claims (2)

1. 처리기의 본체를 이루는 하우징(10a)의 하부측에는 여액저장조(4)와 여액배출조(8)가 각각 구획 형성되고, 상기 여액저장조(4)의 상부측에 해당하는 하우징(10a)의 내부공간에는 처리기로 투입된 분뇨나 축산폐수로부터 협잡물을 1차적으로 분리하는 로터리스크린(2)이 설치되며, 상기 로터리스크린(2)은 여액배출구(24)와 투입호퍼(25)에 의하여 여액저장조(4) 및 스크류프레스(3)와 각각 연결되도록 이루어지고, 상기 여액저장조(4)는 이송펌프(41)로부터 연장되는 이송관(43)에 의하여 싸이클론(5)과 연결 설치되며, 상기 싸이클론(5)은 상부측 씨앗배출관(52)에 의하여 여액의 통공(61)이 형성된 씨앗제거스크린(6)과 연결 설치되는 한편, 하부측 여액배출관(51)에 의하여 원심분리기(7)와 연결 설치되고, 상기 씨앗제거스크린(6)의 선단측에는 스크류프레스(3)의 투입호퍼(25) 상부측에 배치되는 씨앗배출부(63)가 제공되며, 상기 원심분리기(7)의 양측 하단에는 스크류식 세사배출관(71)과 여액배출조(8)로의 여액배출관(72)이 각각 연결 설치되고, 상기 씨앗제거스크린(6)의 외부케이싱을 이루는 하우징(10a)의 상부측과 하부측에는 악취의 배기관(69)과 여액배출조(8)로의 여액배출관(64)이 연결 설치되며, 상기 스크류프레스(3)는, 투입호퍼(25)가 상단측에 연결 설치되고 바닥측에는 여액의 탈수공(33a)이 형성된 스크류케이싱(33)과, 상기 스크류케이싱(33)의 내부에 삽입 설치되는 이송컨베이어식 압출스크류(31)와, 상기 스크류케이싱(33)의 선단측 협잡물배출구(36)에 연결 설치되는 배출덕트(37)와, 상기 스크류케이싱(33)의 하부에 설치되어 여액저장조(4)와 연결되는 여액배출구(32)로 이루어지는 협잡물 종합처리기(10)에 있어서,
   상기 스크류케이싱(33)의 외측 중앙부에는 커터케이싱(91)이 연결 설치되고, 상기 커터케이싱(91)의 내부에는 압출스크류(31)의 나선형 날개 부분과 맞물린 상태에서 압출스크류(31)의 축회전에 따라 웜기어 형태로 자전하는 회전커터(9)가 수평 방향으로 배치되며,
   상기 회전커터(9)는 3개 또는 4개의 반원형 커터유닛(92)이 세잎클로버 또는 네잎클로버 형태로 일체화 된 것이고, 상기 각각의 커터유닛(92)이 압출스크류(31)의 축회전에 의한 나선형 날개의 진행 방향을 따라 나선형 날개 사이의 공간을 통하여 순차적으로 회전 삽입되는 것이며,
   상기 각각의 커터유닛(92) 가장자리 부분이 협잡물의 파쇄 및 절단을 위한 날카로운 절삭날부(93)로 형성되고, 상기 회전커터(9)의 중앙측에는 커터케이싱(91)의 내측에서 회전 지지되는 수직 방향의 커터축(9a)이 회전커터(9)와 일체로 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 협잡물 강제이송 및 절단장치가 장착된 협잡물 종합처리기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회전커터(9)는 압출스크류(31)의 길이 방향을 따라 최소 2개 이상의 개수로 하여 일정한 간격을 두고 커터케이싱(91)의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 협잡물 강제이송 및 절단장치가 장착된 협잡물 종합처리기.

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