KR101798649B1 - 고효율 응집 농축 및 탈수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러지의 농축장치와 탈수장치를 스크류 피더를 통해 유기적으로 연결하여 슬러지의 응집, 농축, 이송 및 탈수가 연속적으로 이루어지게 하되, 전체적으로 탈수 효과를 더욱 증대시킬 수 있도록 하는 고효율 응집 농축 및 탈수장치에 관한 것으로서, 슬러지 농축장치와; 상기 슬러지 농축장치에서 농축된 슬러지를 이송시키는 스크류 피더; 및 슬러지 탈수 장치를 포함하여 구성되며; 상기 약품주입관의 단부에는 상대적으로 직경이 큰 확경부가 구비되며, 상기 확경부는 직경이 단부를 향해 점차 증가하는 점진적 확경부와 상기 점진적 확경부에 연장되어 일정한 직경을 가지는 균일 확경부로 이루어지며, 상기 점진적 확경부에는 슬러지와 약품의 예비적 혼합을 위한 복수의 유도홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

고효율 응집 농축 및 탈수장치{High efficiency apparatus for dehydrating sludge connected by thickener}

본 발명은 고효율 응집 농축 및 탈수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 슬러지 농축장치와 탈수장치를 스크류 피더로 연결하여 슬러지 탈수 효율을 현저히 증대시킬 수 있도록 하는 고효율 응집 농축 및 탈수장치에 관한 것이다.

일반적으로 하수처리장이나 폐수처리장 등에서 발생되는 잉여 슬러지는 응집 농축장치와 탈수장치를 통한 처리를 거치면서 수분함량을 줄이고 부피를 최소화하여 매립, 소각, 재활용 되고 있다.

통상, 농축장치에서는 저농도의 슬러지에 응집제를 첨가하고 원심력을 이용하여 상기 저농도의 슬러지로부터 농축 슬러지를 추출하고 있다.

이렇게 추출된 농축 슬러지는 이후 저장조에 저장되었다가 이송펌프 등의 이송수단에 의해 탈수장치로 이송된다.

또한 이송된 슬러지는 탈수장치에서 더욱 농축되어 목표 함수율까지 탈수가 이루어지게 된다.

이러한 일반적인 슬러지 농축장치와 탈수장치는 그 사이에 별도의 저장조와 이송라인이 설치되어야 하므로 설치면적과 설치비용이 과다하게 소요되는 문제가 있다.

또한, 이 문제를 해결하기 위해 슬러지 농축장치와 탈수장치를 근접하게 설치하고 그 사이에 슬러지 이송수단을 설치하려는 시도가 있으며, 이러한 종래기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제0958664호(2010.5.20.공고)가 있다.

그런데 이러한 종래기술은 단순히 농축장치와 탈수장치를 연결하고 슬러지의 이송을 위해 스크류 피더를 추가로 설치한 것으로 연속적인 슬러지의 처리가 가능한 이점이 있는 반면에 실제로 충분한 탈수 효과를 얻는 것에는 어려움이 있는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제0958664호(2010.5.20.공고)

상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 슬러지의 농축장치와 탈수장치를 스크류 피더를 통해 유기적으로 연결하여 슬러지의 응집, 농축, 이송 및 탈수가 연속적으로 이루어지게 하되, 전체적으로 탈수 효과를 더욱 증대시킬 수 있도록 하는 고효율 응집 농축 및 탈수장치를 제공하고자 하는 데 목적이 있다.

특히, 본 발명은 슬러지와 약품의 조기의 균일한 혼합을 유도하여 결과적으로 탈수효과 증대를 도모할 수 있도록 하는 고효율 응집 농축 및 탈수장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명인 고효율 응집 농축 및 탈수장치는,

수직 방향으로 세워지고 내부에서 분리된 슬러지와 여액을 분리하여 배출할 수 있도록 이루어진 농축기 탱크와;

원형 링 구조로 이루어진 복수의 고정판 및 유동판, 그리고 이들 사이의 틈새를 발생시키는 스페이서들이 교대로 적층되어 슬러지를 걸러내는 분리조와;

상기 농축기 탱크 내에서 분리조 바깥쪽에 배치되어 유입된 폐수를 교반하는 교반기를 포함하며;

상기 분리조를 구성하는 고정판 및 유동판은 각각 고정축 및 편심축에 의해 상호 조립되되, 고정판과 고정축이 결합되는 축 결합부와, 유동판과 편심축이 결합되는 축 결합부가 분리조의 내주면에서 앞쪽 방향으로 모두 돌출되어 분리조의 안쪽에서 상기 고정축 및 편심축이 결합되게 구성되는 슬러지 농축장치와,

일방향으로 회전하는 원통형의 보울;

상기 보울 내에서 상기 보울과 동축으로 회전 속도차를 가지고 동일 방향으로 회전하는 회전동의 외주에 나선 블레이드를 권장시켜 이루어지는 스크루 컨베이어를 포함하여 구성되며;

상기 스크루 컨베이어의 회전동은;

상류측에 배치되되 그 외주면의 직경이 균일한 직선부 및

하류측에 배치되되 그 외주면은 끝단을 향해 직경이 점차 증가되는 경사부로 구성되며;

상기 회전동의 직선부 내부에 끝단부가 위치하고, 내측으로는 슬러지를 공급하며 외측으로는 응집제를 공급하는 내부관 및 외부관,

상기 내부관 및 외부관의 끝단부에 위치하여 슬러지와 응집제를 일차적으로 혼합시키는 공간부를 형성하는 슬러지 및 응집제 공급실;

상기 보울과 스크루 컨베이어를 구동시키기 위한 구동수단을 더 포함하여 구성는 슬러지 탈수 장치를 포함하여 구성되며,

상기 슬러지 탈수 장치에는 세정수를 공급하기 위한 세정수 공급로가 설치되며;

상기 세정수 공급로의 내부에는 압력센서를 설치하여 세정수 공급압이 일정값 이상인 경우 경고신호를 발생하도록 제어부와 연결 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내부관의 단부에는 상대적으로 직경이 큰 확경부가 구비되며,

상기 확경부는 직경이 단부를 향해 점차 증가하는 점진적 확경부와 상기 점진적 확경부에 연장되어 일정한 직경을 가지는 균일 확경부로 이루어지며,

상기 점진적 확경부에는 슬러지와 약품의 예비적 혼합을 위한 복수의 유도홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내부관의 단부는 상기 외부관의 내부에 설치되며,

상기 내부관의 단부와 상기 외부관의 단부 사이의 외부관 내주면에는 링 형태의 혼합유도판이 고정 설치되며,

상기 혼합유도판은 중앙부가 하류측으로 돌출되는 원추 형태이며, 복수의 슬러지 분출홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외부관 단부 하류측에 설치되어 슬러지와 약품의 유동방향을 변경함과 동시에 와류를 형성하는 제1유동제어부재 및

상기 제1유동제어부재의 단부에 고정되고 상기 제1유동제어부재와 상기 외부관 사이에 위치하여 슬러지와 약품이 유동방향을 변경하는 제2유동제어부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1유동제어부재는 외경이 점차 증가하는 중심부재와 상기 중심부재의 외측에 형성되는 복수의 나선형 블레이드로 이루어지며,

상기 제2유동제어부재는 일정한 외경을 가지는 중심부재와 상기 중심부재의 외측에 형성되는 복수의 나선형 블레이드로 이루어지며,

상기 제1유동제어부재의 나선형 블레이드와 상기 제2유동제어부재의 나선형 블레이드의 방향은 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명인 고효율 응집 농축 및 탈수장치는 슬러지의 농축장치와 탈수장치를 스크류 피더를 통해 유기적으로 연결하여 슬러지의 응집, 농축, 이송 및 탈수가 연속적으로 이루어지게 하되, 전체적으로 탈수 효과를 더욱 증대시킬 수 있으며, 무엇보다도 슬러지와 약품의 조기의 균일한 혼합을 유도하여 결과적으로 탈수효과 증대를 도모할 수 있는 등의 이점이 있다.

도 1은 본 발명인 고효율 응집 농축 및 탈수장치의 개요도.
도 2는 본 발명의 슬러지 농축 장치가 도시된 정면 구성도.
도 3는 본 발명의 슬러지 농축 장치가 도시된 측면 구성도.
도 4는 본 발명의 슬러지 농축 장치가 도시된 평면 구성도.
도 5는 본 발명의 슬러지 농축 장치의 농축기 탱크가 도시된 평면도.
도 6는 본 발명의 슬러지 농축 장치의 농축기 탱크가 도시된 측면도.
도 7은 본 발명의 슬러지 농축 장치의 고정판이 도시된 평면도.
도 8은 본 발명의 슬러지 농축 장치의 유동판 및 스페이서가 도시된 평면도.
도 9은 본 발명의 슬러지 농축 장치의 편심축 설치 구조가 도시된 조립 상태도.
도 10는 본 발명의 슬러지 농축 장치의 편심축 구조가 도시된 분해도.
도 11은 본 발명의 슬러지 농축 장치의 상부 교반기가 도시된 평면도.
도 12은 본 발명의 슬러지 농축 장치의 상부 교반기가 도시된 정면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 슬러지 탈수 장치의 정단면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 슬러지 탈수 장치 요부의 확대 단면 개략도.
도 15는 도 1에 있어서의 X-X 단면도.
도 16은 도 1에 있어서의 Y-Y 단면도.
도 17은 슬러지 및 응집제 공급실의 공급실 주위의 주요부를 확대 도시한 상태도.
도 18은 도 16의 주요부를 도시한 분해사시도.

도 1은 본 발명인 고효율 응집 농축 및 탈수장치의 개요도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 슬러지 농축장치(1)에서 슬러지의 응집과 농축이 이루어지며, 여기서 농축된 슬러지는 스크류 피더(2)를 통해 슬러지 탈수 장치(3)로 이송되며, 이송된 슬러지는 슬러지 탈수 장치(3)에서 탈수가 이루어진다.

도 2는 슬러지 농축 장치가 도시된 정면 구성도이고, 도 3은 슬러지 농축 장치의 농축기 탱크가 도시된 평면도이며, 도 4는 슬러지 농축 장치가 도시된 평면 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이 슬러지 농축 장치(1)는, 탱크 베이스(100)와, 이 탱크 베이스(100) 위에 수직 방향으로 설치되어 약제가 투입된 폐수를 응집시켜 슬러지(플럭)와 여액으로 분리하여 배출하는 농축기 탱크(110)와, 이 농축기 탱크(110) 내에 상하 방향으로 설치되어 폐수 속에 존재하는 플럭을 분리하도록 이루어진 분리조(130)와, 상기 농축기 탱크(110)의 하부 공간에 설치되어 탱크 내로 유입되는 폐수와 응집 약제를 1차 교반하는 하부 교반기(160)와, 상기 농축기 탱크(110) 내에서 분리조(130)의 외측에 설치되어 상기 하부 교반기(160)를 거친 폐수 및 약제를 2차 교반하면서 플럭을 형성시켜 상부로 유동시키는 상부 교반기(150)로 구성된다.

또한 상기 농축기 탱크(110)의 센터 부분과 그 주변에는 상기 분리조(130)에 구성된 유동판(137), 상기 상부 교반기(150) 및 하부 교반기(160)를 함께 구동시키는 구동기구(170)가 설치된다.

이와 같은 슬러지 농축 장치(1)의 주요 구성에 대하여 도 2 내지 도 4와 기타 다른 도면들을 참조하여 자세히 설명한다.

먼저, 상기 탱크 베이스(100)는 수직으로 세워진 지지대(101)들과, 이 지지대(101)들 위에 수평 방향으로 조립되어 상기 농축기 탱크(110)를 지지하는 지지판(102)으로 이루어진다. 이 탱크 베이스(100)는 본 발명의 슬러지 농축 장치(1)를 구성하는데 반드시 필요한 구성 요소는 아니며, 실시 조건에 따라서는 생략하거나, 형상과 구조를 변경하여 실시하는 것도 가능하다.

다음, 상기 농축기 탱크(110)에 대하여 도 5와 도 6을 추가로 참고하여 설명한다.

도 5는 농축기 탱크(110)의 평면도이고, 도 6은 농축기 탱크(110)의 측면도이다.

농축기 탱크(110)는 내부로 유입된 폐수 속의 포함된 고형분 즉, 슬러지를 분리하여, 이 슬러지와 여액을 분리 배출하도록 구성된 것으로서, 원통 구조로 형성된 탱크 본체(111)와, 이 탱크 본체(111)의 상부와 하부에 각각 결합되는 하부판(112) 및 상부판(113)으로 이루어진다.

상기 하부판(112)에는 폐수가 유입되도록 유입 파이프(114)가 연결되고, 추가로 도면에서와 같이 청소용 배수 파이프(116) 및 예비용 보조 파이프(115)가 구성될 수 있다.

상기 탱크 본체(111)의 상측 중간부에는 상부로 떠오른 플럭 등의 슬러지가 배출되는 슬러지 배출부(117)가 복수개로 나누어져 구비되며, 이 슬러지 배출부(117)들은 탱크의 측면에 측면이 개방된 구조로 부착된 사각통 구조의 배출통(117a)에 각각 연결된다.

상기 탱크 본체(111)의 하측 중간부에는 상기 분리조(130)로부터 슬러지가 제거된 폐수의 여액을 탱크의 외부로 배출하는 여액 배출부(120)가 구비된다.

여액 배출부(120)는 상기 분리조(130)의 하부판(132)에 고정되는 배출박스(121)와, 이 배출박스(121)에서 탱크 본체 (111) 외부로 연결되는 배출 파이프(123)와, 이 배출 파이프(123)의 끝단에 구비된 여액배출탱크(125)로 이루어진다. 이때 여액배출탱크(125)는 플럭 배출이 원활하게 이루어지도록 상기 슬러지 배출부(117)와 거의 동일하거나 거의 유사한 위치에 배치되어 구성되는 것이 바람직하다.

상기 탱크 본체(111)의 하측부에는 상기 분리조(130)를 지지할 수 있도록 복수의 지지 브래킷(118)이 구성된다.

지지 브래킷(118)은 수직판(118a)과 수평판(118b)이 직교하는 방향으로 상호 고정되고, 그 하부에 지지 강성을 보강하기 위해 삼각 구조의 지지판(118c)이 설치되는 구조로 이루어지고, 이러한 구조체가 상기 탱크 본체(111)의 내부에 일정 간격마다 복수개가 용접 등의 방법으로 설치된다.

특히 상기 지지 브래킷(118)에는 상기 수평판 위로 보스(118d)가 돌출되는데, 이는 후술할 분리조(130)의 하부판(132)이 간편하게 끼워지면서 조립될 수 있도록 구성된 것이다.

이러한 지지 브래킷(118) 및 하부판(132)을 중심으로 농축기 탱크(110)의 하부 공간은 상기 하부 교반기(160)가 설치되고, 상부 공간은 상부 교반기(150)가 설치된다.

다음, 상기 분리조(130)에 대하여 설명한다.

도 7은 분리조(130)를 이루는 고정판(135)의 평면도이고, 도 8은 분리조(130)를 구성하는 유동판(137) 및 스페이서(138)의 평면도이다.

분리조(130)는 상부판(131)과 하부판(132) 사이에 원형 링 형상을 갖는 고정판(135)과 유동판(137)이 도 2의 확대도에서와 같이 교대로 적층되어, 전체적으로는 원통형상을 갖도록 구성된다.

이러한 분리조(130)는 스페이서(138)에 의해 고정판(135)과 유동판(137)이 일정한 틈새를 갖도록 배치되며, 상기 구동기구(170)에 의해 상기 유동판(137)이 요동 운동을 하도록 구성된다.

특히, 상기 고정판(135)과 유동판(137)은 내주면 쪽인 분리조(130)의 내부에 축 결합부(135a, 137a)가 각각 돌출되어 형성되는데, 고정판(135)의 축 결합부(135a)에는 고정축(136)이 끼워져 결합되고, 유동판(137)의 축 결합부(137a)에는 편심축(180)이 끼워져 결합된다.

즉, 도면을 참조하면, 고정판(135)에 3개의 축 결합부(135a)가 형성되고, 이 각각의 축 결합부(135a, 137a)에 3개의 고정축(136)이 결합되어 교번적으로 배치된 각각의 고정판(135)들을 고정하게 된다. 상기 고정축(136)은 그 양단부가 상기 상부 고정판(135)과 하부판(132)에 각각 조립되어 고정된다.

이때 상기 고정축(136)에는 유동판(137)과 유동판(137) 사이에 스페이서(138)가 함께 끼워져 설치되며, 이 스페이서(138)는 상기 유동판(137)의 두께보다 더 두껍게 형성되어 고정판(135)과 유동판(137) 사이에 틈새가 발생하도록 하는 역할을 하게 된다.

상기 유동판(137)에는 2개의 축 결합부(137a)가 형성되고, 각 축 결합부(137a)에 2개의 편심축(180)이 삽입되어 유동판(137)을 움직일 수 있도록 구성된다.

이러한 유동판(137)은 상기 편심축(180)의 구동력에 의해 편심 운동을 하면서 고정판(135)과의 사이에 슬러지 등의 고형분이 끼이지 않도록 하여 연속적인 슬러지 농축 작동이 가능해지도록 하는 역할을 하게 된다.

상기 유동판(137)의 구동 구조에 대해서는 아래에서 설명될 구동기구(170)를 설명할 때 자세히 설명한다.

위와 같이 본 발명의 고정판(135)과 유동판(137)은 분리조(130) 내부에서 고정축(136) 및 편심축(180)이 결합되도록 구성되므로, 분리조(130) 외부에 배치된 상부 교반기(150) 회전하는데 있어서 장애를 형성하지 않으면서, 분리조(130) 외주면에 이물질 등이 끼이는 현상을 줄일 수 있게 된다.

다음, 상기 구동기구(170)에 대하여 설명한다.

구동기구(170)는, 도 2 내지 도 4를 참고하면, 농축기 탱크(110)의 상부에 구동 모터(171) 및 감속기(172)가 설치되고, 감속기(172)에 결합된 주축(173)이 농축기 탱크(110)의 중앙부를 관통하도록 설치된다.

주축(173)은 그 상단부가 감속기(172)에 연결되고, 농축기 탱크(110) 내부에서 상부 쪽에 상부 교반기(150) 및 편심축(180)을 구동할 수 있도록 이루어지며, 하단부 쪽에 하부 교반기(160)를 구동할 수 있도록 이루어진다.

특히, 상기 편심축(180)을 구동하는 구조에 대하여 도 9과 도 10을 참조하여 자세히 설명한다.

도 9는 편심축(180) 설치 구조가 도시된 조립 상태도이고, 도 10은 편심축(180) 구조가 도시된 분해도이다.

편심축(180) 구동 어셈블리는, 주축(173)에 고정된 주축 기어(174)와, 이 주축 기어(174)에 치합되어 두 개의 편심축(180)을 회전시키는 두 개의 편심축 기어(175)와, 상기 분리조(130)를 구성하는 유동판(137)의 축 결합부(137a)에 각각 삽입되는 부싱(185)과, 상기 각 편심축 기어(175)에 결합된 상태에서 상기 각 부싱(185)의 내부에 삽입되는 편심축(180)으로 이루어진다.

여기서 상기 부싱(185)은 도 10에서와 같이 긴 파이프 구조로 형성되며, 양단부에는 베어링(183)을 설치할 수 있도록 내경이 확장된 베어링 설치부(185a)가 구성된다. 그리고 각 베어링 설치부(185a)의 끝단부에는 링 홈(185b)이 구비되어 베어링(183)이 이탈하는 것을 방지하는 스냅링(187)이 장착된다.

상기 편심축(180)은 양단부에 중심축부(180a, 180b)가 구비되고, 이 중심축부(180a)는 지지 베어링을 통해 분리조(130)의 상부판(113)과 하부판(112)에 지지된다. 상측 중심축부(180a)에는 편심축 기어(175)에 결합되도록 키홀(K)이 형성된다.

또한 상기 편심축(180)은 양쪽 중심축부(180a, 180b) 사이에 캠축부(181)가 구성되는데, 이 캠축부(181)의 중심은 상기 중심축부(180a)와 회전 중심으로부터 편심되도록 구성되어 상기 부싱(185)의 내부에 삽입되어 위치된다.

이때 상기 편심축(180)은 상기 부싱(185)과의 사이에 베어링(183)이 설치되므로, 편심축(180)이 회전하더라도 부싱(185)을 구속되지 않은 상태에서 유동판(137)에 결합될 수 있도록 구성된다.

따라서 상기 편심축(180)이 회전하게 되면, 캠축부(181)가 회전 중심으로부터 편심 운동을 하면서 부싱(185)을 움직이게 되고, 이 부싱(185)에 결합된 유동판(137)이 요동운동을 하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 편심축(180) 설치 구조는 캠축부(181)가 직접 유동판(137)에 접촉하지 않고, 부싱(185)을 통해서 유동판(137)에 요동 운동력을 전달하도록 구성되기 때문에 편심축(180)의 마모 발생을 최소화할 수 있는 동시에 편심축 (180)과 유동판(137) 사이의 마찰 저항을 크게 줄여 작은 구동력으로 유동판(137)을 효율적으로 구동하면서 농축 작동을 실시할 수 있게 된다.

특히 본 발명의 편심축(180)은 중심축부(180a)와 캠축부(181)가 일체로 형성되어 캠축부(181)가 부싱(185)의 내부에 길게 삽입된 상태에서 부싱(185)에 편심 운동력을 전달하게 되므로, 조립 구조가 간단하고 보다 안정된 동력 전달이 가능해지게 된다.

다음, 상기 하부 교반기(160)에 대하여 도 2 내지 도 4를 참고하여 설명한다.

하부 교반기(160)는 상기 주축(173)의 끝단부에 고정되는 보스(161)와, 이 보스(161)에 수평 방향으로 연결되는 다수개의 날개(163)로 이루어진다. 이때 상기 날개(163)는 회전 방향에 대하여 상향 경사지게 형성되어 폐수와 응집제를 교반하면서, 이때 생성되는 플럭 등이 상부로 유동시키도록 구성된다.

이러한 하부 교반기(160)는 농축기 탱크(110) 내에서 1차적으로 폐수에 투입된 약품과 교반한 상태에서 폐수를 상측으로 유동시키게 되므로, 전체적으로 플럭 생성을 원활하게 하여 농축 효율을 높이는데 기여하게 된다.

다음, 상기 상부 교반기(150)에 대하여 주로 도 11과 도 12를 참조하여 설명한다.

도 11은 상부 교반기(150)가 도시된 평면도이고, 도 12는 상부 교반기(150)가 도시된 정면도이다.

상부 교반기(150)는 상측 중앙부에 주축(173)에 결합되는 보스부(151)가 구비되고, 이 보스부(151)를 중심으로 4개의 수평축(152)이 십자 구조로 배치된다. 그리고 수평축(152)의 끝단에는 원형 링 구조로 이루어진 지지링(153)이 연결되어 설치되고, 수평축(152)의 끝단에서 하측 방향으로는 날개 축(155) 및 이 날개 축(155)에 고정되는 교반 날개(157)가 설치된다.

이때 상기 날개 축(155) 및 교반 날개(157)는 플럭의 상부 유동을 유도하도록 일정 각도 경사지게 배치되는 것이 바람직하고, 날개 축(155)의 하단부에는 상기 지지링(153)과 같은 하부 지지링(154)이 연결되어 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 상부 교반기(150)는 상하에 날개 축(155)을 지지하는 지지링(153)(154)이 구비되어 있으므로, 전체적으로 견고한 교반기 구조를 확보할 수 있으며, 특히 교반 날개(157)가 회전 방향으로 상향 경사지게 이루어지므로, 플럭등의 상부 유동을 원활하게 하여, 폐수의 플럭과 여액의 분리 배출 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 슬러지 농축 장치(1)는, 다음과 같이 작동된다.

폐수가 유입 파이프(114)를 통해 농축기 탱크(110) 내로 유입되면 하부 교반기(160)에 의해 약품과 혼합 교반된 후에, 상부 교반기(150)가 위치되는 상부로 유동하게 된다.

상부 교반기(150)가 위치된 공간으로 유동한 폐수는 상부 교반기(150)의 작동으로 응집 작용이 가속화되면서 다량의 플럭이 발생하게 되고, 이렇게 생성된 플럭은 분리조(130)를 통과하지 못하고, 상부 교반기(150)에 의해 농축기 탱크(110)의 상부 쪽에 유동한 후에 슬러지 배출부(117)를 통해 외부로 배출된다.

반면, 폐수 중의 여액은 분리조(130) 내를 통해 하부에 연결된 여액 배출부(120)를 통해 외부로 배출된다. 이때 구동기구(170)의 작동으로 유동판(137)이 요동 운동을 하게 되므로, 분리조(130)의 틈새 즉, 고정판(135)과 유동판(137) 사이에 고형물이 끼이는 현상이 최소화된 상태에서 지속적인 농축 작동이 이루어지게 된다.

이하, 본 발명에 따른 슬러지 탈수 장치의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 13은 본 실시형태에 따른 슬러지 탈수 장치를 나타내고, 도 14는 그 요부의 확대 개략도이다. 본 실시 형태의 슬러지 탈수 장치(3)는 원통형의 보울(302)과 상기 보울(302) 내에 배치되어 상대 속도차를 가져서 동일 방향으로 회전하는 스크루 컨베이어(303), 보울(302) 및 스크루 컨베이어(303)의 양단부에 돌출 형성되는 중간축(304), 스크루 컨베이어(303)의 하류측 끝단부에 설치된 케이크 배출실(305), 상류측 끝단부에 설치된 분리액 배출실(306)을 구비한다. 그리고 보울(302), 상기 보울(302) 내부에 장착된 스크루 컨베이어(303), 케이크 배출실(305), 분리액 배출실(306)이 케이싱(307) 내에 수납된다.

상기 보울(302)은 원통형으로 이루어지고, 그 하류측 끝단에 케이크 배출실 벽(310)이 구비되고, 상류측 끝단에 분리액 배출구(308)가 형성된 보울 상류단벽(309)이 구비되며, 상기 분리액 배출구(308)는 보울 상류단벽(309)에 다수의 작은 구멍을 동심 형상으로 이격 설치하는 형태이다.

상기 보울 상류단벽(309)의 중앙부에서 외측으로 돌출 형성되는 상류측의 중간축(304)은 베이스 프레임(311)에 형성된 베어링(B)에 회전 가능하게 지지되고, 상기 케이크 배출실 벽(310)의 중앙부로부터 외측으로 돌출 형성된 하류측의 중간축(304)도 베어링(B)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 상기 상류측 중간축(304)의 외주에 피동풀리(312)가 설치되고, 도시되지 않은 구동수단인 모터에 의해 구동됨으로써 보울(302)은 회전 구동된다. 상기 하류측 중간축(304)의 단부는 변속장치(313)에 연결되어 있으며, 상기 하류측 중간축(304)의 내부를 관통해서 회전 가능하게 설치된 스크루 컨베이어 구동축(314)도 상기 변속장치(313)에 연결되어 있으며, 상기 중간축(304)의 회전력은 상기 변속장치(313)를 통해서 스크루 컨베이어 구동축(314)에 전달되고, 여기서, 상기 변속장치(313)는 상기 스크루 컨베이어(303)가 보울(302)과 동일 방향으로 상대 속도차를 가지고 회전 구동되도록 하는 역할을 수행한다.

그리고, 상류측의 중간축(304)의 중심부를 관통하여 슬러지와 응집제를 상기 스크루 컨베이어(303)의 회전동(316) 내부까지 공급하는 이중관 형태의 슬러지 및 응집제 공급관(315)이 구비되는데, 내측에는 슬러지가 공급되고 외측에는 응집제가 공급되는 형태로 구성된다.

상기 보울(302) 내에 설치되는 스크루 컨베이어(303)는 내부가 중공인 회전동(316)의 외주에 나선 블레이드(317)가 권장되고, 상기 구동수단에 의해 보울(302)과 일정 속도차를 가지고 동일 방향으로 회전된다. 상기 회전동(316)은 도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같이 외주면이 원통형의 직선부(318)와 경사부(319)로부터 구성된다.

상기 직선부(318)는 도 14에 나타내는 바와 같이 회전동(316)의 상류측 단부로부터 시작되어 슬러지 공급구(321)로부터 경사부(319) 개시점까지의 거리(L1)의 위치까지 연장되고, 상기 경사부(319)는 회전동(316)의 하류측 단부에 케이크 배출실 벽(310)의 입구까지 일정한 경사각(α)으로 보울(302)의 내주벽을 향해서 경사지고, 축방향 거리(L2)의 범위에 형성된다.

상기 경사부(319)는 종래의 직선형 구조의 회전동(316)을 케이크 배출실(305)을 향해서 직경이 점차 증가되는 경사 구조로 함으로써, 케이크 배출 방향으로 슬러지가 이송됨에 따라 압착력이 증대되고, 배출되는 케이크의 함수율이 보다 낮아지도록 구성된다.

본 발명에서는 상기 경사부(319)의 경사각은 31~45°로 형성함으로써 배출 케이크의 함수율을 적극적으로 낮춤과 아울러 탈수 케이크의 반송 불량을 방지하게 된다.

또한, 슬러지 공급구(321)로부터 회전동(316) 직선부의 거리(L1)와 경사부 거리(L2)의 비는 탈수 효과의 최적화를 위해 L1과 L2의 비는 L1/L2=1.2∼5인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 L1/L2=1.2∼1.5이다.

상기 경사부(319)의 하류측 단부에는 상기 위치로부터 내측을 향해서 경사지는 경사면부(326)가 형성되고, 후술하는 보울(302)측 역경사부(329)의 역경사면(324)과의 사이에 케이크의 배출 경로가 되는 압착통로(325)를 형성한다. 본 발명에서는 경사면부(326)를 형성하는 압착지지부(327)를 회전동(316)과 별도의 부재의 링형 부재로 형성한다.

한편, 보울(302)의 내주면의 하류측 단부에는 상기 회전동(316) 측의 경사면부(326)와 대향하는, 보울(302)측 역경사부(329)가 장착된다.

상기 역경사부(329)도 본 발명의 일 실시예에서는 보울(302)과 별개로 형성되어 있지만, 보울(302)과 일체로 형성해도 된다. 압착지지부(327)와 역경사부(329)에 의해 원형상의 압착통로(325)가 형성된다.

이하, 본 발명에서 응집제의 첨가수단에 대하여 설명한다.

상기 회전동(316)의 직선부(318) 내부에는 슬러지 및 응집제 공급실(331)이 설치되고, 그 외주벽에는 보울(302)과 회전동(316) 사이의 환형상 공간부(332)로 통하는 복수 개의 슬러지 공급구(321)가 구비되며, 보울(302)의 중간축(304)에서 삽입된 슬러지 및 응집제 공급관(315)이 슬러지 및 응집제 공급실(331)로에 개구해서 설치되어 있다.

상술한 바와 같이, 이중 구조로 되어 있는 슬러지 및 응집제 공급관(315)은 도 1에 있어서의 Y-Y단면, Z-Z단면을 도 15, 16에 나타내는 바와 같이, 내부관(336)은 슬러지 통로이고, 상기 내부관(336)의 외측을 둘러싸는 외부관(337)은 고분자 응집제 공급로, 무기 응집제 공급로, 세정수 공급로의 3개 공급로로 나누어 형성되고, 상기 외부관(337)의 상류단에서 각각 공급구(338)가 형성된다.

상기 세정수 공급로의 내부에는 압력센서를 설치하여 세정수 공급압이 일정값 이상인 경우 경고신호를 발생하도록 제어부와 연결 구성된다.

상기 고분자 응집제 공급로는 그대로 내부관(336)을 따라서 연장되고, 슬러지 및 응집제 공급실(331)에서 개구되고, 슬러지의 주위로부터 슬러지 및 응집제 공급실(331) 내에 공급되어서 슬러지와 교반 혼합된다.

한편, 무기 응집제 공급로는 슬러지 및 응집제 공급관(315)이 슬러지 및 응집제 공급실(331)에 연결되는 상류측에 있어서, 도 14에 나타내는 바와 같이, 개구해서 회전동(316)의 내주면을 따라서 구획 형성된 무기 응집제 투입로(342)에 통하는 반경방향 유로(343)에 개구되어 보울(302) 내의 원심 탈수되는 슬러지의 표면 및 내부에 무기 응집제를 첨가하도록 구성된다.

상기 회전동(316)의 내부에는 상술한 바와 같이 슬러지 및 응집제 공급실(331)이 상류측 부근에 구획 형성되고, 그 하류측의 직선부(318)의 내부 구간이 무기 응집제 공급부로 되어 있다.

본 발명에서는 무기 응집제가 효율적으로 슬러지와 혼합되고, 또한 효과적으로 응집 효과를 높여서 탈수율의 향상에 기여함과 아울러, 고탈수율이어도 탈수 케이크의 보울(302)로부터의 배출을 저해하지 않고, 양호한 배출을 가능하게 한다.

상기 슬러지 및 응집제 공급실(331)의 하류측으로부터 경사부(319)에 이르기까지 직선부(318)의 회전동(316) 벽에는, 도 14에 나타내는 바와 같이 상기 무기 응집제 투입로(342)로 통하는 복수 개의 오리피스(344) 및 보울(302)내에 연장되어 돌출되는 노즐(345)이 구비된다.

여기서, 상기 오리피스(344) 및 노즐(345)은 하류측을 향해 경사지게 형성됨으로써, 환형상의 공간부 내에서 슬러지와 응집제에 추가적으로 회전력을 부여하여 슬러지와 응집제의 반응을 촉진시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 슬러지 탈수장치(3)의 슬러지와 약품의 균일한 혼합을 통해 탈수 효과를 증대시키기 위한 주요 특징부에 대해 설명하도록 한다.

도 17은 슬러지 및 응집제 공급실(331)의 공급실 주위의 주요부를 확대 도시한 상태도이며, 도 18은 도 16의 주요부를 도시한 분해사시도이다.

도 17에 도시된 바와 같이, 상기 내부관(336)의 단부에는 상대적으로 직경이 큰 확경부가 구비되며, 상기 확경부는 직경이 단부를 향해 점차 증가하는 점진적 확경부(351)와 상기 점진적 확경부(351)에 연장되어 일정한 직경을 가지는 균일 확경부(352)로 이루어지며, 상기 점진적 확경부(351)에는 슬러지와 약품의 예비적 혼합을 위한 복수의 유도홀(353)이 형성된다.

그리고 상기 내부관(336)의 단부에는, 상기 외부관(337)의 내부에 설치되며, 상기 내부관(336)의 단부와 상기 외부관(337)의 단부 사이의 외부관(337) 내주면에는 링 형태의 혼합유도판(355)이 고정 설치되며, 상기 혼합유도판(355)은 중앙부가 하류측으로 돌출되는 원추 형태이며, 복수의 슬러지 분출홀(356)이 형성된다.

또한, 외부관(337) 단부 하류측에 설치되어 슬러지와 약품의 유동방향을 변경함과 동시에 와류를 형성하는 제1유동제어부재(357)와, 상기 제1유동제어부재(357)의 단부에 고정되고 상기 제1유동제어부재(357)와 상기 외부관(337) 사이에 위치하여 슬러지와 약품이 유동방향을 변경하는 제2유동제어부재(358)가 구비된다.

여기서, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 제1유동제어부재(357)는 외경이 점차 증가하는 중심부재와 상기 중심부재의 외측에 형성되는 복수의 나선형 블레이드로 이루어지며, 상기 제2유동제어부재(358)는 일정한 외경을 가지는 중심부재와 상기 중심부재의 외측에 형성되는 복수의 나선형 블레이드로 이루어지며, 상기 제1유동제어부재(357)의 나선형 블레이드와 상기 제2유동제어부재(358)의 나선형 블레이드의 방향은 서로 반대로 형성된다.

상기 제2유동제어부재(358)는 상기 제1유동제어부재(357)에 회전 가능하도록 축과 베어링을 통해 설치되어 고압으로 공급되는 슬러지에 의해 회전하면서 슬러지와 약품의 균일 혼합을 높일 수 있도록 구성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 슬러지는 슬러지 및 응집제 공급관(315)으로부터 슬러지 및 응집제 공급실(331)에 들어가고, 슬러지 공급구(321)로부터 환형상 공간부(332)내에 공급되며, 보울(302) 및 스크루 컨베이어(303)의 회전 원심력에 의해 고액 분리되면서 나선 블레이드(317)에 의해 하류측을 향해서 이송되게 된다. 그리고 슬러지로부터 분리된 분리액은 상류측의 분리액 배출구(308)로부터 외부로 배출된다.

그리고 본 발명에서 스크루 컨베이어(303)의 외주면은 하류측을 향해서 경사진 구조로 되어 있으므로, 슬러지는 서서히 높은 원심력을 받는 지역으로 이동되고, 탈수된 케이크로 배출된다.

이와 같은 본 발명의 슬러지 탈수 장치(3)는 하수 처리나 공업 배수 처리, 화학·식품 공업용 모든 생산품의 탈수 처리 등에 이용 가능하다.

1: 슬러지 농축 장치 2: 스크류 피더
3: 슬러지 탈수 장치
100 : 탱크 베이스 110 : 농축기 탱크
114 : 유입 파이프 117 : 슬러지 배출부
118 : 지지 브래킷 118d : 보스
120 : 여액 배출부 125 : 여액배출탱크
130 : 분리조 131 : 상부판
132 : 하부판 135 : 고정판
135a : 축 결합부 137 : 유동판
137a : 축 결합부 138 : 스페이서
150 : 상부 교반기 151 : 보스부
152 : 수평축 153, 154 : 지지링
155 : 날개 축 157 : 교반 날개
160 : 하부 교반기 161 : 보스
163 : 날개 170 : 구동기구
171 : 구동 모터 172 : 감속기
173 : 주축 174 : 주축 기어
175 : 편심축 기어 180 : 편심축
180a : 중심축부 181 : 캠축부
183 : 베어링 185 : 부싱
187 : 스냅링
302: 보울
303: 스크루 컨베이어 304: 중간축
305: 케이크 배출실 306: 분리액 배출실
307: 케이싱 308: 분리액 배출구
309: 보울 상류단벽 310: 케이크 배출실 벽
311: 베이스 프레임 312: 피동풀리
313: 변속장치 314: 스크루 컨베이어 구동축
315: 슬러지 및 응집제 공급관 316: 회전동
317: 나선 블레이드 318: 직선부
319: 경사부
321: 슬러지 공급구
324: 역경사면
325: 압착통로 326: 경사면부
27: 압착지지부 328: 플런저
329: 역경사부
331: 슬러지 및 응집제 공급실 332: 환형상 공간부
333: 회전 교반 수단 334: 고정축
335: 회전체 336: 내부관
351: 점진적 확경부 352: 균일 확경부
353: 유도홀 355: 혼합유도판
356: 슬러지 분출홀 357: 제1유동제어부재
358: 제2유동제어부재
B: 베어링 S: 단차부
PS: 압력검출수단 OL: 유압공급수단

Claims (1)

1. 수직 방향으로 세워지고 내부에서 분리된 슬러지와 여액을 분리하여 배출할 수 있도록 이루어진 농축기 탱크와;
   원형 링 구조로 이루어진 복수의 고정판 및 유동판, 그리고 이들 사이의 틈새를 발생시키는 스페이서들이 교대로 적층되어 슬러지를 걸러내는 분리조와;
   상기 농축기 탱크 내에서 분리조 바깥쪽에 배치되어 유입된 폐수를 교반하는 교반기를 포함하며;
   상기 분리조를 구성하는 고정판 및 유동판은 각각 고정축 및 편심축에 의해 상호 조립되되, 고정판과 고정축이 결합되는 축 결합부와, 유동판과 편심축이 결합되는 축 결합부가 분리조의 내주면에서 앞쪽 방향으로 모두 돌출되어 분리조의 안쪽에서 상기 고정축 및 편심축이 결합되게 구성되는 슬러지 농축장치와,
   일방향으로 회전하는 원통형의 보울;
   상기 보울 내에서 상기 보울과 동축으로 회전 속도차를 가지고 동일 방향으로 회전하는 회전동의 외주에 나선 블레이드를 권장시켜 이루어지는 스크루 컨베이어를 포함하여 구성되며;
   상기 스크루 컨베이어의 회전동은;
   상류측에 배치되되 그 외주면의 직경이 균일한 직선부 및
   하류측에 배치되되 그 외주면은 끝단을 향해 직경이 점차 증가되는 경사부로 구성되며;
   상기 회전동의 직선부 내부에 끝단부가 위치하고, 내측으로는 슬러지를 공급하며 외측으로는 응집제를 공급하는 내부관 및 외부관,
   상기 내부관 및 외부관의 끝단부에 위치하여 슬러지와 응집제를 일차적으로 혼합시키는 공간부를 형성하는 슬러지 및 응집제 공급실;
   상기 보울과 스크루 컨베이어를 구동시키기 위한 구동수단을 더 포함하여 구성되는 슬러지 탈수 장치를 포함하여 구성되며,
   상기 슬러지 탈수 장치에는 세정수를 공급하기 위한 세정수 공급로가 설치되며;
   상기 세정수 공급로의 내부에는 압력센서를 설치하여 세정수 공급압이 일정값 이상인 경우 경고신호를 발생하도록 제어부와 연결 구성되며,
   또한, 상기 내부관의 단부에는 상대적으로 직경이 큰 확경부가 구비되며,
   상기 확경부는 직경이 단부를 향해 점차 증가하는 점진적 확경부와 상기 점진적 확경부에 연장되어 일정한 직경을 가지는 균일 확경부로 이루어지며,
   상기 점진적 확경부에는 슬러지와 약품의 예비적 혼합을 위한 복수의 유도홀이 형성되며,
   또한, 상기 내부관의 단부는 상기 외부관의 내부에 설치되며,
   상기 내부관의 단부와 상기 외부관의 단부 사이의 외부관 내주면에는 링 형태의 혼합유도판이 고정 설치되며,
   상기 혼합유도판은 중앙부가 하류측으로 돌출되는 원추 형태이며, 복수의 슬러지 분출홀이 형성되며,
   또한, 상기 외부관 단부 하류측에 설치되어 슬러지와 약품의 유동방향을 변경함과 동시에 와류를 형성하는 제1유동제어부재 및
   상기 제1유동제어부재의 단부에 고정되고 상기 제1유동제어부재와 상기 외부관 사이에 위치하여 슬러지와 약품이 유동방향을 변경하는 제2유동제어부재를 더 포함하여 구성되며,
   또한, 상기 제1유동제어부재는 외경이 점차 증가하는 중심부재와 상기 중심부재의 외측에 형성되는 복수의 나선형 블레이드로 이루어지며,
   상기 제2유동제어부재는 일정한 외경을 가지는 중심부재와 상기 중심부재의 외측에 형성되는 복수의 나선형 블레이드로 이루어지며,
   상기 제1유동제어부재의 나선형 블레이드와 상기 제2유동제어부재의 나선형 블레이드의 방향은 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 하는
   고효율 응집 농축 및 탈수장치
   

Images