KR102205249B1 - 슬러지 비접촉식 초음파 모듈 및 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기물과 미생물이 함유된 슬러지를 초음파에 의해 전처리하거나 가용화하는 기술에 관한 것으로서, 종래의 슬러지 접촉식과 달리, 초음파 발생원이 슬러지와 접촉하지 않는 비접촉식으로 슬러지에 초음파가 가해지는 슬러지 비접촉식 초음파 모듈 및 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 비접촉식 초음파 모듈은, 슬러지가 일측 유입구를 통해 공급되고 타측 유출구를 통해 배출되는 슬러지 이송 배관과, 슬러지 이송 배관의 외면측에 배치되는 복수의 초음파 발생원과, 복수의 초음파 발생원이 배치된 슬러지 이송 배관을 둘러싸는 케이스를 포함하여 구성된다. 초음파 발생원은, 슬러지 이송 배관의 외면측에 결합된 소켓과, 소켓에 대해 분해·조립 가능한 캡과, 캡에 결합된 초음파 발진기로 구성되어 있다.

Description

슬러지 비접촉식 초음파 모듈 및 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치 {Non-contact type ultrasonic module and solubilization apparatus for processing sludge}

본 발명은 유기물과 미생물이 함유된 슬러지, 특히, 하·폐수의 처리 과정에서 발생되는 슬러지를 초음파에 의해 전처리하거나 가용화(solubilization)하는 기술에 관한 것이다.

더 구체적으로, 종래의 슬러지 접촉식과 달리, 초음파 발생원이 슬러지와 접촉하지 않는 비접촉식으로 슬러지에 초음파가 가해지는 슬러지 비접촉식 초음파 모듈 및 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치에 관한 것이다.

하·폐수 처리 시에 생기는 슬러지는 함수율이 높고 또 다량의 유기물이 포함되어 있기 때문에, 하·폐수 슬러지에 대해 어떤 처리도 행하지 않고, 하·폐수 처리장에서 지정된 장소로 반출하여 매립한다거나 소각한다거나 하는 재래 방식으로 처리하면 또 다른 환경문제를 야기할 수 있고, 비용 면에서도 비효율적이다.

또한, 유기물 함량이 높은 하·폐수 슬러지의 발생량은 매년 증가하고 있다.

그래서 유기성 폐기물의 해양투기 금지가 예고된 이후부터 지금까지, 하·폐수 슬러지를 고체화한다거나, 연료화한다거나, 퇴비화할 수 있는, 다양한 육상처리시설이 급증하고 있다.

특히, 육상처리시설에서의 슬러지 처리 방안 중, 유기물 함량과 수분 함량이 높은 하·폐수 슬러지를 감량화하고 또 환경친화적인 측면에서 에너지원으로 활용하는 방안이 각광받고 있다.

그러나 슬러지에 함유된 미생물은 단단한 세포벽이 있어 파괴하기가 쉽지 않으며, 슬러지에 함유된 유기물의 생분해율이 낮고, 슬러지의 소화에 긴 체류시간(또는 소화공정 시간)이 요구되는 등, 슬러지를 전(前)처리 없이 에너지원으로 활용하기는 어렵다.

슬러지의 전처리(pretreatment) 방식으로서 예를 들면 초음파 처리, 고온 처리, 효소 처리, 산·알칼리 처리, 오존 처리, 염소 처리, 기계적 처리 등이 공지되어 있으며, 이들 다양한 처리 방식은 단독으로 사용되기도 하고 또는 둘 이상의 처리 방식이 조합되어 사용되기도 한다.

본 발명은 이들 처리 방식 중에서도, 특히 초음파 처리와 관련되어 있다.

본 발명의 배경이 되는 선행기술로서, 초음파 공동화 현상을 이용한 슬러지 리액터가 특허문헌 1에 개시되어 있다.

특허문헌 1에 개시된 슬러지 리액터는, 도 1에 나타내는 바와 같이, U자형의 주 관로(11)와, 주 관로(11)를 통해 유입되는 슬러지와 접촉되도록 주 관로(11)의 내부에 설치되는 복수의 진동판(14) 및 복수의 진동판(14)의 각각과 결합되는 복수의 초음파 발진자(12)로 구성되는 초음파 리액터와, 외부의 제어에 따라 초음파 리액터를 구성하는 복수의 초음파 발진자(12)의 각각에 대하여 전원(전력 또는 전류)을 선택적으로 공급하는 전원공급장치와, 전원공급장치의 제어를 통해 복수의 초음파 발진자(12)의 작동(동작)을 제어하도록 구성된 PLC 컨트롤러, 및 초음파 리액터와 전원공급장치와 PLC 컨트롤러를 냉각하기 위한 냉각장치를 구비한 구조로 이루어져 있다.

특허문헌 1에 따른 슬러지 리액터는, 초음파 리액터(진동판(14)과 초음파 발진자(12))가 주 관로(11) 내에 돌출된 형태로 설치되어 슬러지와 직접 접촉되기 때문에, 초음파 리액터가 슬러지와의 접촉으로 인해 부식되는 문제 및 이에 따른 빈번한 유지보수 작업의 실시 문제와, 초음파 리액터가 주 관로(11) 내에서 슬러지의 유동에 장애를 야기하는 문제가 있다.

본 발명의 배경이 되는 다른 선행기술로서, 초음파를 이용한 슬러지 저감 장치가 특허문헌 2에 개시되어 있다.

특허문헌 2에 개시된 슬러지 저감 장치는 제1 슬러지 저감부(20)가 농축조와 소화조 사이에 설치된 것이 특징으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 슬러지 저감부(20)는, 외형이 전체적으로 지그재그 형태가 되도록 파이프를 구부리거나 조립하여 이루어진 본체(22)와, 파이프 형태의 본체(22) 내를 유동하는 슬러지와 접촉되도록 일측 단부가 본체(22) 내에 돌출된 형태로 설치되는 복수의 초음파 발생부(24)와, 층류 형태로 본체(22) 내에 유입된 슬러지가 최초의 초음파 발생부(24)를 향해 유동해 나갈 때 와류 형태가 되도록 하는 안내판(26)이 내장된 믹싱부(25)를 구비한 구조로 되어 있다.

특허문헌 2에 따른 슬러지 저감 장치는, 상술한 특허문헌 1의 슬러지 리액터와 마찬가지로, 초음파 발생부(24)의 일측 단부가 파이프 형태의 본체(22) 내에 돌출된 형태로 설치되기 때문에, 슬러지와의 직접 접촉에 의한 초음파 발생부(24)의 부식 및 이러한 부식으로 인해서 기능이 상실된 초음파 발생부(24)를 빈번하게 교체해야 하는 유지보수 작업의 실시 문제와, 파이프 형태의 본체(22) 내에서의 슬러지의 유동에 장애가 야기되는 문제가 있다.

본 발명의 배경이 되는 또 다른 선행기술로서, 초음파 동공을 구비한 폐수 처리장치가 특허문헌 3에 개시되어 있다.

특허문헌 3의 폐수 처리장치가 구비하는 통 형상의 초음파 동공(30)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 유입관(31)이 상부 일측에 연결되고, 유출관(32)이 상부 타측에 연결되며, 초음파 발생기(35)가 상단 중심부에 설치되어 슬러지와 접촉되고, 유입관(31)을 통해 공급되는 슬러지가 초음파 동공(30)의 바닥 쪽으로 유동하도록 안내하는 안내관(33)이 유입관(31)의 끝에 설치되며, 초음파 발생기(35) 쪽으로 유동하는 슬러지의 유동량을 줄임으로써 슬러지에 의한 초음파 발생기(35)의 마모를 저감하는 차단판(34)이 초음파 발생기(35)와 안내관(33) 사이에 설치된 구조로 되어 있다.

그러나 특허문헌 3에 따른 폐수 처리장치도, 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 경우와 마찬가지로, 초음파 발생기(35)가 슬러지와 직접 접촉하기 때문에, 초음파 발생기(35)의 부식 및 이러한 부식으로 인해 기능이 상실된 초음파 발생기(35)를 자주 교체해야 하는 유지보수 작업의 실시 문제와, 초음파 동공(30) 내에서의 슬러지의 유동에 장애가 야기되는 문제가 있다.

특허문헌 1 : 등록특허공보 등록번호 10-0603990 특허문헌 2 : 등록특허공보 등록번호 10-0768516 특허문헌 3 : 등록특허공보 등록번호 10-1095595

본 발명은 슬러지 전처리 방식 중, 종래 초음파 처리 방식이 가진 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 아래에 열거되는 작용·효과 중 적어도 하나가 발휘되거나 기대될 수 있는 슬러지 비접촉식 초음파 모듈 및 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.

1) 종래의 초음파 처리 방식에 비해, 슬러지의 가용화 효율과 소화(宵火) 효율이 향상되어, 슬러지의 최종 폐기량이 감소된다.

2) 종래 방식은 초음파 발생기와 슬러지가 접촉하는 접촉식이어서 초음파 발생기의 내구성이 부식에 의해 저하되는 문제가 있지만, 본 발명이 제안하는 방식은 초음파 발생원과 슬러지가 접촉하지 않는 비접촉식이어서 부식 문제가 생기지 않으므로 초음파 발생원과 초음파 모듈 및 가용화 장치의 내구성이 모두 향상되어 유지관리 비용이 절감된다.

3) 본 발명에 따르면, 슬러지의 유동에 장애를 일으킬 수 있는 요소가 슬러지의 이동경로(배관 내부)에 배치되지 않으므로, 종래 방식과 달리, 배관 막힘이나 슬러지 끊김 등이 생기는 일없이 슬러지의 유동량이 일정하게 유지되어, 운전 효율의 저하나 변동이 생기지 않는다.

따라서, 운전의 신뢰성과 운영자의 편의성이 확보될 수 있다.

4) 본 발명에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는 배관 일체형의 초음파 모듈을 필요한 수만큼 연결(조립)할 수 있는 구성이므로, 설치공간의 여건에 따라, 적정 개수의 초음파 모듈을 상하 다단(多段)으로 배치하는 것에 의해, 슬러지 처리 시스템을 쉽게 구축할 수 있다.

다시 말해, 본 발명에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는 설치공간의 크기 등에 영향을 받지 않으며, 시스템 구축을 용이하게 행할 수 있다.

5) 본 발명에 따르면, 슬러지 이송 배관의 외면측에 배치되는 초음파 발생원이 2부분으로 분리 가능한 구성이므로, 시스템 운전 중에도 유지보수가 가능하다.

즉, 본 발명에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는 유지보수 시에도 장치를 정지시킬 필요가 없다.

6) 본 발명에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치에서 초음파 처리(전처리)된 슬러지의 점성감소 폭은 종래 방식에 따라 처리된 슬러지의 점성감소 폭보다 크다.

따라서, 소화공정 및 탈수공정 등의 후공정에서 사용되는 기기(펌프, 교반기 등)의 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 처리능력이 작은 기기라도 사용 가능하다.

7) 본 발명의 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치에서 초음파 처리된 슬러지는 소화공정에서의 소화효율이 뛰어나므로, 소화가스의 생산량이 증대되며, 소화조에서 진행되는 소화공정의 공정시간(소화조 체류시간)이 단축된다. 그 결과, 종래 방식에 비하여, 소화가스를 이용한 발전량이 증가된다. 즉, 전기 생산량이 많아지는 것이다.

8) 본 발명의 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치에서 전처리된 슬러지는 탈수공정에서의 탈수효율이 우수하므로, 탈수처리를 통해 케이크화한 슬러지의 폐기량이 감소하고, 탈수처리된 슬러지 케이크의 함수율도 현저히 낮아진다.

따라서, 슬러지의 감량화가 효과적으로 이루어지며, 슬러지 케이크의 폐기비용이 절감된다.

9) 본 발명의 슬러지 비접촉식 가용화 장치는 후공정인 소화공정에서의 거품 발생량을 줄일 수 있다.

상기 과제 또는 작용·효과가 달성될 수 있는 본 발명의 슬러지 비접촉식 초음파 모듈 및 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는 다음과 같이 구성되는 것을 특징으로 한다.

[1] 유기물 및 미생물이 함유된 슬러지를 가용화(solubilization)하는 초음파 모듈로서, 상기 초음파 모듈은, 슬러지가 일측 유입구를 통해 공급되고 타측 유출구를 통해 배출되는 슬러지 이송 배관; 및 상기 슬러지 이송 배관의 외면측에 배치되는 복수의 초음파 발생원; 을 포함하여 구성되는 슬러지 비접촉식 초음파 모듈.

[2] 유기물 및 미생물이 함유된 슬러지를 가용화하는 초음파 모듈로서, 상기 초음파 모듈은, 슬러지가 일측 유입구를 통해 공급되고 타측 유출구를 통해 배출되는 슬러지 이송 배관; 상기 슬러지 이송 배관의 외면측에 배치되는 복수의 초음파 발생원; 및 복수의 초음파 발생원이 배치되어 있는 슬러지 이송 배관을 둘러쌀 수 있는 케이스; 를 포함하여 구성되며, 상기 초음파 발생원은, 슬러지 이송 배관의 외면측에 결합된 소켓과, 소켓에 대해 분해·조립 가능한 캡과, 캡에 결합된 초음파 발진기로 구성되어 있는 슬러지 비접촉식 초음파 모듈.

[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 슬러지 비접촉식 초음파 모듈이 하나만 구비되는 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치로서, 상기 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는, 상기 슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 유입측에 접속되는 슬러지 공급라인; 상기 슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 유출측에 접속되는 슬러지 배출라인; 상기 슬러지 공급라인에 설치되는 슬러지 이송펌프; 및 상기 슬러지 공급라인과 상기 슬러지 배출라인에 각각 설치되는 측정기기부; 를 포함하여 구성되는 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치.

[4] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 슬러지 비접촉식 초음파 모듈이 복수 개 구비되는 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치로서, 상기 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는, 복수 개의 슬러지 비접촉식 초음파 모듈이 수평방향으로만 배치되거나 또는 상하로 다단(多段) 배치되면서 동일한 단(段)에 둘 이상 배치되어 상호 연결된 구조의 초음파 모듈 조립체; 상기 초음파 모듈 조립체를 이루는 복수 개의 슬러지 비접촉식 초음파 모듈 중 슬러지가 최초로 도입되는 위치에 배치된 슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 유입측에 접속되는 슬러지 공급라인; 상기 초음파 모듈 조립체를 이루는 복수 개의 슬러지 비접촉식 초음파 모듈 중 슬러지가 최종 배출되는 위치에 배치된 슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 유출측에 접속되는 슬러지 배출라인; 상기 슬러지 공급라인에 설치되는 슬러지 이송펌프; 및 상기 슬러지 공급라인과 상기 슬러지 배출라인에 각각 설치되는 측정기기부; 를 포함하여 구성되는 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치.

[5] 상기 [3] 또는 [4]에 기재된 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는, 슬러지 내의 이물질을 파쇄하거나 또는 덩어리진 슬러지를 파쇄하는 분쇄기가 상기 슬러지 공급라인에 더 구비되어 있는 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치.

도 1은 특허문헌 1에 따른 슬러지 리액터의 초음파 리액터가 주 관로에 설치된 형태를 나타낸 단면도.
도 2는 특허문헌 2에 따른 슬러지 저감 장치의 제1 슬러지 저감부의 요부를 확대하여 나타낸 단면도.
도 3은 특허문헌 3에 따른 폐수 처리장치의 초음파 동공의 상세도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 개략적인 구성을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 개략적인 구성을 나타낸 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치가 적용된 하수 처리 시스템도.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치가 적용된 하수 처리 시스템도.

이하, 본 출원인의 제안에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 모듈 및 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치의 주요 내용이 첨부도면에 근거하여 설명된다.

<슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 실시예 : 제1 실시예>

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 모듈(간단히 "초음파 모듈"이라고 한다)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

제1 실시예의 초음파 모듈은 유기물과 미생물이 함유된 슬러지를 가용화하는 요소로서, 처리 전(미처리) 슬러지가 일측 유입구(101)를 통해 공급되고 또 처리 후(초음파 처리된) 슬러지가 타측 유출구(102)를 통해 배출되는 슬러지 이송 배관(100)과, 슬러지 이송 배관(100)의 외면측에 배치되는 복수의 초음파 발생원(200)으로 구성되어 있다.

먼저, 슬러지 이송 배관(100)은 원형 관이어도 되고 사각 관이어도 된다. 또는, 내주면의 단면(斷面)형상은 원형을 이루면서 외주면의 단면형상은 사각형을 이루는 것이어도 된다.

슬러지 이송 배관(100)이 사각 관이거나 또는 슬러지 이송 배관(100)의 외주면의 단면형상이 사각형일 경우에, 슬러지 이송 배관(100)의 외면측에 초음파 발생원(200)을 설치하는 작업이 용이하게 이루어지는 이점이 있다.

본 실시예 및 후술하는 제2 실시예 모두에서, 슬러지 이송 배관(100)은 사각 관이라고 가정한다.

다음으로, 초음파 발생원(200)은, 슬러지 이송 배관(100)의 외면측에 고정되는 소켓(201)과, 소켓(201)에 대하여 분해·조립되는 캡(202)과, 캡(202)에 결합되는 초음파 발진기(203)로 구성되어 있다.

본 실시예와 후술하는 제2 실시예 모두에서, 초음파 발진기(203)는 소노트로드(sonotrode)이고, 발진주파수(진동수) 범위는 21㎑∼27㎑인 것으로 가정한다.

또한, 본 실시예와 후술하는 제2 실시예 모두에서, 초음파 발진기(203)는 사각 관으로 이루어진 슬러지 이송 배관(100)의 한쪽 면에 6개씩, 총 24개의 초음파 발진기(203)가 슬러지 이송 배관(100)의 외면측에 배치되는 것으로 가정하지만, 슬러지 이송 배관(100)의 길이에 따라 또는 처리 전(미처리) 슬러지의 농도나 조성 등에 따라, 초음파 발진기(203)의 사용 수량은 적절히 조정될 수 있다.

이상과 같이 구성되는 제1 실시예의 초음파 모듈은, 슬러지 이송 배관(100)이 배관으로서의 역할과 반응기(reactor)로서의 역할을 겸한다.

따라서, 슬러지를 가용화하기 위해, 반응기를 별도로 준비할 필요가 없다.

본 실시예에 따르면, 슬러지 이송 배관(100)의 외면측(4면)에 배치된 복수의 초음파 발생원(200)이 슬러지 이송 배관(100) 내를 유동하는 슬러지와 접촉하지 않는 비접촉식으로 슬러지에 초음파를 조사하여, 슬러지 이송 배관(100) 내의 슬러지에 공동현상(cavitation)을 야기한다.

공동현상 과정에서는 고온(5,000K), 고압(500bar), 제트류(100m/sec)가 발생하며, OH 라디칼이 생성됨과 함께 화학적 산화에 의해서 미생물의 세포벽이 파괴되면서 슬러지의 가용화가 이루어진다.

<슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 실시예 : 제2 실시예>

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 초음파 모듈은 처리 전 슬러지가 일측 유입구(101)를 통해 공급되고 처리 후 슬러지가 타측 유출구(102)를 통해 배출되는 슬러지 이송 배관(100)과, 슬러지 이송 배관(100)의 외면측에 배치되는 복수의 초음파 발생원(200)과, 복수의 초음파 발생원(200) 및 슬러지 이송 배관(100)을 둘러싸는 케이스(300)로 이루어져 있다.

본 실시예의 초음파 발생원(200)은 제1 실시예의 초음파 발생원(200)과 동일하게, 슬러지 이송 배관(100)의 외면측에 결합된 소켓(201)과, 소켓(201)에 대해 분해·조립 가능한 캡(202)과, 캡(202)에 결합된 초음파 발진기(203)로 구성되어 있다.

케이스(300)의 상면 양측에 구비된 핸들(301)은 본 실시예의 초음파 모듈을 운반할 때에 운반 손잡이의 역할을 한다. 또는, 케이스(300)의 상판(상면)이 개폐 가능한 구조일 경우, 개폐 손잡이의 역할을 할 수도 있다.

슬러지 이송 배관(100)은 그 하면측에 구비된 레그(leg)를 케이스(300)의 하판 내면에 구비된 브라켓과 볼트-너트에 의해 분해·조립 가능하게 결합시키는 것에 의해, 케이스(300) 내에 안정적으로 배치된다.

이상과 같이 구성되는 제2 실시예의 초음파 모듈은, 제1 실시예의 초음파 모듈이 가진 특징에 덧붙여, 케이스(300)에 의해 얻어지는 이점을 더 가진다.

<슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치의 실시예>

도 6a 및 도 6b는 상술한 제2 실시예의 초음파 모듈이 복수 개 구비된 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는, 총 16개의 초음파 모듈이 상하 4단(段)으로 배치됨과 아울러 각각의 단(段)에 4개씩 배치되어 상호 연결된 구조의 초음파 모듈 조립체(400)와, 초음파 모듈 조립체(400)를 이루는 복수 개의 초음파 모듈 중 처리 전 슬러지가 최초로 도입되는 위치(최하단의 왼쪽 끝)에 배치된 초음파 모듈의 유입측에 접속되는 슬러지 공급라인(500)과, 초음파 모듈 조립체(400)를 이루는 복수 개의 초음파 모듈 중 처리 후 슬러지가 배출되는 위치(최상단의 왼쪽 끝)에 배치된 초음파 모듈의 유출측에 접속되는 슬러지 배출라인(600)과, 슬러지 공급라인(500)에 설치되는 슬러지 이송펌프(700)와, 슬러지 공급라인(500)과 슬러지 배출라인(600)에 각각 설치되는 측정기기부와, 슬러지 공급라인(500)에 설치되어 처리 전 슬러지 내의 이물질을 파쇄하거나 또는 덩어리진 슬러지를 파쇄하는 분쇄기(800)로 구성되어 있다.

본 실시예에서는 편심 스크류 펌프가 슬러지 이송펌프(700)로서 채용되었다.

분쇄기(800)는 처리 전 슬러지의 물성(조성이나 점도 등)에 따라 설치가 생략되는 경우도 있을 수 있다.

상기 측정기기부는, 유량계(900), 압력계(901), 온도계(902)로 구성된다. 더 구체적으로, 슬러지 공급라인(500)에 설치되는 측정기기부는 슬러지 이송펌프(700)의 전방과 후방에 각각 설치되는 압력계(901), 및 슬러지 이송펌프(700)의 후방에 설치되는 온도계로 구성된다. 또, 슬러지 배출라인(600)에 설치되는 측정기기부는 유량계(900)와 온도계(902)로 구성된다.

유량계(900)의 측정값이 설정범위를 벗어나면, 제어부(도시하지 않음)의 제어 작용에 의해, 슬러지 이송펌프(700)의 동작 상태가 조정된다.

두 압력계(901, 901)의 측정값의 차가 설정범위를 벗어날 경우, 제어부의 제어 작용에 의해, 슬러지 이송펌프(700)의 구동이 정지된다.

두 온도계(902, 902)의 측정값의 차가 설정범위를 벗어날 경우, 제어부의 제어 작용에 의해 초음파 모듈 또는 초음파 발생원(200)의 출력이 변동된다. 예컨대, 슬러지 배출라인(600)에 설치된 온도계(901)의 측정값이 슬러지 공급라인(500)에 설치된 온도계(901)의 측정값보다 높고 또 두 측정값의 차가 설정범위를 벗어나 있는 경우에, 초음파 발생원(200)의 출력은 감소하게 된다.

<본 발명이 적용된 하수 처리 시스템의 2가지 실시예>

도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치가 적용된 하수 처리 시스템도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치가 적용된 하수 처리 시스템도이다.

이들 도면에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는, 하수 처리 시스템의 농축기와 소화조 사이에 설치되거나, 농축기와 탈수기 사이에 설치되거나, 소화조의 슬러지 순환라인에 설치되어 운용될 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치의 각부(各部)는, 도시되지 않은 제어부에 의해서 제어된다(PLC제어).

한편, 본 발명에 따른 슬러지 비접촉식 초음파 모듈과 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는, 하·폐수 처리시설, 음식물 처리시설, 가축분뇨 처리시설, 통합바이오 시설 등에서 사용 가능하다.

이상으로 본 발명의 기술 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시예가 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 실시예에서 설명된 그대로의 구성 및 작용·효과에 국한되는 것이 아니며, 발명의 설명 및 청구범위에 나타나 있는 기술 사상의 범주 내에서, 통상의 기술자가 통상의 창작능력을 발휘하여 다양하게 설계변경하거나 또는 수정할 수 있음은 당연하다.

따라서, 통상의 기술자가 예측 가능한 범위의 설계변경과 수정 및 균등 요소도 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100…슬러지 이송 배관
101…유입구
102…유출구
200…초음파 발생원
201…소켓
202…캡
203…초음파 발진기
300…케이스
301…핸들
400…초음파 모듈 조립체
500…슬러지 공급라인
600…슬러지 배출라인
700…슬러지 이송펌프
800…분쇄기
900…유량계
901…압력계
902…온도계

Claims (5)

1. 유기물 및 미생물이 함유된 슬러지를 가용화(solubilization)하는 초음파 모듈로서,
   상기 초음파 모듈은,
   슬러지가 일측 유입구를 통해 공급되고 타측 유출구를 통해 배출되며, 외주면의 단면 형상이 사각형을 이루는 사각 관으로 구성되는 슬러지 이송 배관;
   상기 슬러지 이송 배관 내를 유동하는 슬러지와 접촉하지 않는 형태로, 상기 슬러지 이송 배관의 각각의 외면측에 다수개가 배치되는 복수의 초음파 발생원; 및
   상기 복수의 초음파 발생원이 배치되어 있는 상기 슬러지 이송 배관을 둘러쌀 수 있는 사각 케이스;
   를 포함하여 구성되며,
   상기 사각 케이스의 상면 양측에는 운반 손잡이 또는 개폐 손잡이 용도의 핸들이 구비되고,
   상기 슬러지 이송 배관은 하면측에 레그가 구비되어, 상기 사각 케이스의 하판 내면에 구비된 브라켓과 볼트-너트로 분해·조립 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 슬러지 비접촉식 초음파 모듈.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 초음파 발생원은,
   상기 슬러지 이송 배관의 외면측에 결합되는 소켓과,
   상기 소켓에 대해 분해·조립 가능한 캡과,
   상기 캡에 결합되는 초음파 발진기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지 비접촉식 초음파 모듈.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 슬러지 비접촉식 초음파 모듈이 하나만 구비되는 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치로서,
   상기 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는,
   상기 슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 유입측에 접속되는 슬러지 공급라인;
   상기 슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 유출측에 접속되는 슬러지 배출라인;
   상기 슬러지 공급라인에 설치되는 슬러지 이송펌프; 및
   상기 슬러지 공급라인과 상기 슬러지 배출라인에 각각 설치되는 측정기기부;
   를 포함하여 구성되는 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 슬러지 비접촉식 초음파 모듈이 복수 개 구비되는 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치로서,
   상기 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는,
   복수 개의 슬러지 비접촉식 초음파 모듈이 수평방향으로만 배치되거나 또는 상하로 다단(多段) 배치되면서 동일한 단(段)에 둘 이상 배치되어 상호 연결된 구조의 초음파 모듈 조립체;
   상기 초음파 모듈 조립체를 이루는 복수 개의 슬러지 비접촉식 초음파 모듈 중 슬러지가 최초로 도입되는 위치에 배치된 슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 유입측에 접속되는 슬러지 공급라인;
   상기 초음파 모듈 조립체를 이루는 복수 개의 슬러지 비접촉식 초음파 모듈 중 슬러지가 최종 배출되는 위치에 배치된 슬러지 비접촉식 초음파 모듈의 유출측에 접속되는 슬러지 배출라인;
   상기 슬러지 공급라인에 설치되는 슬러지 이송펌프; 및
   상기 슬러지 공급라인과 상기 슬러지 배출라인에 각각 설치되는 측정기기부;
   를 포함하여 구성되는 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치는,
   슬러지 내의 이물질을 파쇄하거나 또는 덩어리진 슬러지를 파쇄하는 분쇄기가 상기 슬러지 공급라인에 더 구비되어 있는 슬러지 비접촉식 초음파 가용화 장치.

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