KR19980019495A - 폐액속에 함유된 미세협잡물 처리기(disposer of fine impurities in sewage) - Google Patents

Abstract

본 발명은 분뇨,하수, 축산폐수 또는 제지공장 폐수등의 폐액속에 함유된 미세협잡물을 제거처리하는데 주로 사용하는 미세협잡물 처리기를 제공하는데 있는 것이다.

종래의 페기액속에 함유된 미세협잡물의 처리기술은 폐기액속에 함유된 비중이 가벼운 협잡물(5mm이상크기)을 스크린 등의 여과기로 여과분리하고 비중이 큰 모래와 같은 고형물은 비중분리법 등의 기술을 활용하여 처리한후 그 탈리액을 본처리공정으로 넘겨 처리 정화하고 있으나 이와같은 탈리액에는 통상 미세협잡물이라고 칭하는 1-5mm크기의 작은 고형물이 잔유하고 있어 보다 효율적인 본처리를 할수 없는 실정인 것이다. 즉 완벽한 본처리를 위해서는 전처리과정에서 이러한 미세협잡물까지도 제거해야 하지만 종래에는 이와같은 유기성 미세협잡물이 전처리공정에서 처리되지 않고 그대로 방류되어지거나 또는 이것이 스컴을 형성하여 본처리공정에 장애요소가 되어오고 있었던 것이다.

본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 한 것으로 이의 발명요지는 원통부(21)와 원추부(22)로 결합된 외동체(2)의 내부에는 표면에 스크류(13)가 있는내동체(1)가 끼움되어지게 하되 내동체(1)의 일측에는 유입관(8)이 끼움된 중공축(11)이 형성되고 타측에 형성된 축(12)에는 키 결합된 풀리(17)와 외동체의 원주부 외측에 베어링(4)을 개재한 풀리(27)를 각각 설치하여 외동체(2)와 내동체(1)가 약간의 회전차를 갖고 회전되게하며 원통부(21)의 일측단에는 다수의 구멍(24)이 있는 측판(23)과 망판(25)을 설치하여 내등체(1)의 스크류(13) 일측단에 부설된 긁기판(16)이 근접되어지게 구성함으로써 모터(6)를 가동시킨 상테에서 유입관(8)을 통해 폐기액을 유입시키면 폐기액은 두 동체(1)(2)의 회전원심력에의해 공실(28)내에 유입되어 원통형상의 수위(9)를 이루게 되고 이때 액체는 망판(25)을 통해 유출되고 망판(25)에 부착된 미세협잡물은 스크류(13) 일측단에부설된 긁기판(16)이 이를 수거하여 스크류(13)의 추진력에 의해 전방의 원추부(22)로 이송되어 수위(9)를 벗어나 원추부(22)의 소직경측으로 이동되어가는 과정에서 수분이 탈리되어지고 이때 탈리된 수분은 원심력이 보다 크게 작용하는 원통부(21)로 이송 배수되고 탈수된 미세협잡물은 원추부(22)의 선단에 형성된배출구(26)로 배출되어지게한 것이다.

Description

폐액속에 함유된 미세 협잡물 처리기

본 발명은 분뇨,하수,축산폐수 또는 식품 및 제제공장 폐수등 주로유기성 폐기액의 정화처리 과정에 있어 폐기액속에 함유된 미세협작물을 제거하는데 사용되는 페액속에 함유된 미세협작물 처리기에 관한것이다.

통상적인 폐기액의 정화처리에 있어 그 첫단계인 이른바 전처리(前處理)단계에서 폐기액속에 함유된 비중이 가벼운 협작물(입자크기 대개 5mm초과된것)은 스크린으로 여과분리하고 모래와 같이 비중이 큰 고형물은 비중분리법 등의 기술을 활용하여 제거처리한후 그 탈리액을 본처리공정으로 넘겨 정화처리하고 있으나 이 탈리액에는 통상 미세협작물이라고 칭하는 1-5mm정도의 크기의 작은 고형물이 잔유하고 있어 보다 효율적인 본처리를 위해서는 전처리과정에서 이 미세협작물까지도 제거처리해야함에도 불구하고 종래의 기술로서는 이의 완벽한 처리가 이루어지지 않고 있는 실정인 것이다.

그리고 유기성 폐기액의 미세협작물(통상 1-5mm크기)은 그 자체가 수질오염의 직접적인 원인이 됨은 물론 나아가 폐기액의 정화처리에 막대한 지장을 주는 스컴(SCUM)의 원인물질이 되고 있는바 이 스컴의 형성과정을 살펴보면 미세협작물에 폐액중의 각종 유기물이 부착하여 활성의 터전을 마련하고 부착된 유기물의 단백질성분이 혐기성 세균의 작용으로 발효되어 고형화상태의 덩어리가 된 스컴을 이루게 된다.

이렇게하여 만들어진 스컴은 액체에 비해 가벼워 수면에 부상하여 얇은막을 형성하게되며 이 막은 폐기액의 산소접촉을 방해하고 폐기액의 부패를 가속화시켜 정화효율을 저하시키며 관로폐쇄의 원인이 되는 등 유기성 폐액처리에 나쁜영향을 미치게 하는 원인이 되고있다.

이와같은 미세협잡물을 제거하는 방법은 이의 제거싯점으로 보아 미세협잡물 자체를 페기액속에서 바로 제거하는 방법과 미세협잡물이 스컴으로 형성된다음에 이 스컴을 제거함으로 미세협잡물을 제거하게 되는 방법이 있다.

따라서 미세협잡물 제거를 위한 종래의 기술을 논함에 있어 미세협잡물제거 기술과 더불어 스컴 제거기술도 함께 논함이 타당하리라고 본다.

이와같은 관점에서 종래 기술을 다음의 다섯가지로 분류해 볼수 있겠다.

첫째, 뜰채 사용법.

이는 침전조등에서 미세협잡물이 스컴으로 형성된후 부상하여 수면에 분포된 것을 긴막대 끝에 망체를 단 뜰채를 이용하여 인력으로 스컴을 수거하는 방법으로 이는 단순한 전통적 방법으로서 기술이라고 하기보다는 스컴의 원시적 제거수단에 불과하다.

둘째, 스컴 스키머(SCUMSKIMMER)법.

이는 원형 침전조의 수면에 부상한 스컴을 저속회전운동하는 스키머를 이용하여 한곳으로 모아서 걷어내는 방법으로 여기에서 수거된 스컴에는 다량의 거품과 물을 함유하고 있어 레이크 스크린(RAKE SCREEN)으로 스컴성분을 다시 분리하고 분리된 스컴을 매립 또는 소각을 위해 일광건조의 과정을 거치고 있다.

셋째, 부상분리 스키머법.

전기한 두가지 기술은 미세협잡물을 일단 스컴으로 형성되게 한후에 제거하는 기술임에 비해 이 방법은 스컴이 되기전의 미세협잡물을 바로 제거하는 기술로서 폭에 비해 길이가 긴 직육면체 수조의 일측으로 폐기액을 공급하고 반대측 상부로 넘쳐나가게 한후 수조의 하부에서 압축공기를 불어넣어 수중의 미세협잡물을 강제로 부상시켜 직진스키머(카타 필러형상)를 이용하여 흐름의 반대방향으로 수면의 부유협잡물을 밀어내는 기술이며 이때 수거된 미세협잡물은 일광건조 등의 방법으로 건조시켜 처분한다.

넷째, 드럼 스크린(DRUM SCREEN)법.

이는 주면이 다공판으로 형성된 긴원통을 수평으로 설치하되 폐액이 공급되는 원통의 일측면을 반대측면보다 약간 높게 설치하여 회전운동을 하게 한다.이에 회동하는 원통속으로 들어간 협잡물이 반대편의 낮은 측면으로 이송되는 과정에 폐기액의 액체성분은 원통주면의 작은 구멍으로 빠져나가고 구맹보다 큰 협잡물은 걸러져서 반대편 배출구로 나오게 된다.

이와같이 하여 수거된 협잡물은 스크류 프레스(SCREW PRESS)로 압착탈수하거나 일광건조시켜 처분한다. 이러한 드럼스크린은 여과공의 막힘을 방지하기위하여 원통주면에 고속살수되는 세척수를 지속적으로 분사해야 한다.

다섯째, 로타리 스크린(ROTARY SCREEN)법.

이는 외경 600-700mm정도의 고리모양의 격자(두께 4-6mm)를 격자사이의 틈새가 3mm정도 형성되게 연속결합하여 원통형상의 드럼을 만들어 드럼의 중심축에 동력을 전달하여 저속으로 회동케하고 이 드럼의 외주면에 폐기액을 접촉시켜 액체성분은 격자사이의 틈새로 빠져나가게 하고 주면 격자의 표면에 부착되어 걸러진 협잡물은 드럼의 회전에 의해 반대방향으로 넘어가 격자틈새마다에 삽입되어 회동하는 다수개의 원반에 의해 수거되게 한후 스크류프레스로 탈수하여 처리하는 기술이다.

이상의 종래 기술의 내용을 간추려 보면 다음 표와 같다.

이상에서 언급된 유기성 폐기액에 함유된 미세협잡물의 물리적 특성을 살펴보면 그 구성이 주로 짧은 섬유질, 합성수지 및 지류조각, 모발 및 동물의 털부패과정의 단백질과 같은 식품부스러기, 분해과정의 화장지 등 액체속에 쉽게 떠돌아다니는 부정형(不定形)의 연체성 성상으로 그 비중이 페기 액체와 별로 차이가 나지 않는 특징을 가지고 있다.

다음으로 이의 제거를 위한 종래 기술을 평가해 보먼 취급물질인 미세협잡물과 폐기액체에 있어 서로간의 비중차이가 적은 관계로 고액분리에 있어 가장진보된 기술이라고 할 비중차 분리법을 활용할수 없기 때문에 전기한 드럼스크린법 또는 로타리스크린법과 같은 회전망(網) 여과법을 이용한 고체와 액체의분리기술을 주로 활용하고 있으나 이 방법 또한 폐기액 속의 점액질 성분에 의한여과망의 폐쇄(도포)현상으로 충분한 여과효율을 발휘할수 없는 한계를 지니고있다.

그리고 스컴스키머법 역시 미세협잡물 제거의 어려움을 극복하기 위한 한방편으로서, 미세협잡물을 제거가 비교적 용이한 스컴으로 일단 형성되게한후 이스컴을 제거하는 기술이지만 그러나 이는 마치 병을 더 악화시킨후 치료하는 것과 같은 이치로 바람직한 방법은 아니라고 본다.

그리고 종래 기술의 공통적인 문제로서 일단 수거한 협잡물(또는 스컴)에 다량의 수분이 함유되어 있는 관계로 이를 운반, 매립 또는 소각 등의 방법으로 처분하기 위하여서는 협잡물의 함수율를 일정 수준이하로 줄일수 있는 별도의 탈수장치를 필요로 하고 있는 것이다.

본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 발명한 것으로 유기성폐기액의 정화처리과정에서 미세협잡물을 제거함에 있어 다음과 같은 몇가지의 기술적 과제를 이루어 내므로써 종래 기술의 문제점을 해결하고 그 한계를 극복하여 보다 유용하고 능률적인 미세협잡물 처리기를 제공하고자함에 있다.

첫쩨, 미세협잡물이 스컴으로 형성되기 전에 전처리(前處理)과정에서 바로 미세협잡물을 제거처리하는 문제.

둘째, 망체 또는 격자(格子)를 이용한 방법으로하되 여과망의 도포현상과구멍 막힘현상을 근본적으로 해결할수 있는 기술적 과제를 달성하는 문제.

셋째, 수거된 협잡물을 다시 탈수하는 2차적장치가 필요없이 하나의 기계에서 바로 탈수까지 되게 하는 기술적인 해결점을 찾는 문제.

이상 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제를 요약하면 이는 유기성 폐기액속에 함유된 미세협잡물 제거기에 있어 눈막힘없는 미세협잡물 망여과장치와 이 장치에서 여과되는 협잡물이 탈수까지 완료되어 연속 배출되게 할수 있는 콤팩트한 단일기계를 얻음에 있는 것이다.

제 1도는 발명의 횡단면 표시도

제 2도는 제 1도의 A부분의 확대도

제 3도 가나는 제 2도의 C방향에서 본 정면도 및 망판분리도

제 4도는 제 1도의 스크류 분리 사시도

제 5도는 제 4도의 별도 실시예로

제 6도는 제 1도의 별도 실시예도

*도면의 중요 부분에 대한 부호의 설명

1-내동체 2-외동체 3,3'-베어링 4,4'-베어링

5-지지대 6-모타 7,7 ' -타이밍벨트 8,8'-유입관

9-수위(水位) 11-중공축(中空軸) 12-실축(實軸) 13,13'-스크류

14-내공실(內空室) 15-구멍 16,16'-긁기판 17-타이밍풀리

21-원통부 22-원추부 23-측판 24-구멍

25-망판 26-협잡물배출구 27-타이밍풀리 28-외공실(外空室)

61-모타축 62-타이밍풀리 63-타이밍풀리 81,82-분지관

83,84-밸브 85-공급관

이를 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

일측은 중공축(11), 일측은 실축(12)으로된 내동체(1)와 일측은 원통부(21), 타측은 원추부(22)로 형성된 외동체(2)를 베어링(4)(4,)을 개재하여 동심축상에서 회동할수 있게 설치하고 내동체(1)의 양축(12)(11) 외측에 또다른 베어링(3)(3')을 개재시켜 지지대(5)와 결합한다. 내동체(1)의 중공축(11)의 내측에는 중공축(11)의 내경보다 큰 직경을 가진 공실(14)을 형성하고 공실(14) 외주면에는 다수개의 구멍(15)을 만들며 실축(12)과 중공축(11)의 외주면에는 외동체(2)의 내주면과 일정한 간극을 갖는 나선스크류(13)를 형성한다. 또한 스크류(13)의 큰 직경측 측면에 긁기판(16)을 부설한다.

그리고 원통부(21)와 원추부(22)로된 외동체(2)의 원추부(22) 외측에는주면에 다수개의 배출공을 가진 협잡물배출구(26)를 형성하고, 원통부(2l) 외측면엔 베어링(4')을 개재한 측판(23)을 구성하되 측판(23)에 다수개의 큰 구멍(24)을 만들고(그림에는 12개) 측판(23)의 내측엔 망판(25)을 부설하되 망판(25)의 내측면이 전기한 스크류(13) 측면의 긁기판(16)과 매우 근접되게 하여 망판(25)에 부착된 협잡물을 긁기판(16)이 용이하게 긁어낼수 있게 한다.

또한 내동체(1)의 실축(12)에는 타이밍풀리(17)를 키로 결합하며 외동체(2)의 배출구(26) 외측단에 또다른 타이밍풀리(27)를 장착한다. 이상 2개의 풀리(17)(27)는 모타(6)의 축(61)에 함께 조립된 2개의 구동 타이밍풀리(62)(23)와타이밍벨트(7)(7')로 연결되게 하되 각 풀리(17)(27)(62)(63)의 직경을 적절히조정하여 내동체(1)가 외동체(2)보다 약간 빠르게 회동하도록 맞춘다. 그리고 내동체(1)의 중공축(11) 내부에는 지지대(5)에 부착된 유입관(8)을 삽입시켜 폐기액이 이 관을 통하여 공실(14)내에 유입되게 한다.

그리고 제 5도는 제 4도의 별도 실시예로서 축(11)(12)의 외주에 형성된스크류(13)를 쌍스크류(l3)(13')로 하고 쌍스크류(l3)(13')의 측단에는 쌍으로된긁기판(16)(16')이 형성되어진 것이고 제 6도는 제 1도의 별도실시예도로서 양측지지대(5) 사이에 두개의 본 발명장치를 병릴설치하되 이의 유입관(8)(8')에는공급관(85)과 연결된 분지관(81)(82)을 설치하고 이 분지관(81)(82)에는 밸브(83)(84)가 각각 설치된 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 폐기액속에 함유된 미세협잡물 처리기인바이의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

모타(6)를 가동시키면 내동체(1)는 약 1000RPM으로 회전하고 외동체(2)는970RPM으로 약간의 희전차를 갖고 회동된다. 이때 유입관(8)을 통해 폐기액과 비중이 비슷한 미세협잡물이 함유된 고액혼합물을 공실(14)(내공실)내에 유입시키면 유입된 폐기액은 외동체(2)와 내동체(1)의 회동원심력에 의해 내동체(1)의 주벽에 뚫린 다수의 구멍(15)을 통해 외동체(2)의 공실(28)(외공실)내로 유입된다.

이와같이 외동체(2)의 공실(28)내에 유입된 고액혼합물은 외동체(2)와 내동체(1)의 회동원심력 작용에 의해 원통형상의 일정한 수위(9)를 이루게 되나 회동원심력의 영향으로 측판(23)의 구멍(24)을 통해 밖으로 유출된다. 이때 폐액속에 함유된 미세협잡물은 측판(23)의 구멍(24)내측에 설치된 얇은 망판(25)(두께1-2mm)에 의해 걸림되어 망판(25)에 협착되어지며 이때 협착된 협잡물은 스크류(13)의 측단에 형성된 긁기판(16)의 긁기작동에 의해 수거되어지고 수거된 협잡물은 외동체(2)와 내동스크류(13)의 회전차에 기인한 진행작용에 의해 좌측방향으로 즉 액체유출방향과는 반대방향으로 이송되어 원추부(22)에 이르게되고 원추부(22)내에서 점차 전방(좌측)으로 이동되어 수위면을 빠져나와 액체속을 벗어나게 된다.

이렇게 하여 액체속에서 빠져나은 협잡물은 스크류(13)의 진행작용으로 좌측으로 진행을 계속하게 되는 과정에서 협잡물의 표면에 부착되어 있는 수분은 스크류(13)의 외주면과 외동체 원추부(22) 내주면 사이의 틈새(1mm정도)를 통하여 원심력이 보다 크게 작용하는 방향 즉 회전반경이 큰쪽인 후방으로 탈리되어가므로 (원심력의 크기는 직경의 크기에 비례하고 원심력을 받고 있는 물체는 원심력이 보다 크게 작용하는 지점으로 밀려 갈려는 힘을 받기 때문) 협잡물은 액체의 탈리가 지속되면서 진행하게 되고 결국 탈수된 헙잡물이 전방으로 강제 이송되어 배출구(26)를 통해 밖으로 나오게 된다.

분뇨의 처리에 있어 미세협잡물을 대상으로한 실시예에 있어서는 배출된 협잡물의 수분함량이 78.5%로서 매우 만족할 만한 결과를 얻었다. 함수율 85%이하의 협잡물인 경우는 소각 및 매립처훈이 가능한 상태이다.(참고로서 서울특별시 서부처리장의 협잡물 함수율은 84%임. 이는 폐기물처리와 자원 책자 내용에서 밝혀지고 있음.-최의소저서-1994년판 청문각 발행) 그리고 미세협잡물이 비교적 많이 함유된 폐기액을 여과하고자 할때는 제 5도에 예시한바와 같은 다중스크류(13)(13')를 이용하면(이 경우는 긁기판(16)(16,)도 복수개임) 많은 협잡물을 신속히 처리할수 있다.

그리고 미세협잡물이 액체에 비해 훨씬 가벼우며 동시에 폐기액속에 부유미세협잡물이 다량 함유된 경우는 제 6도와 같이 본 발명장치를 쌍으로 설치하여이에 공급되는 유입관(8)(8')을 개폐하는밸브(83)(84)(또는 3방향밸브 1개)를 교대로 작동되게 하면 처리효율을 상승시킬수 있게 된다. 즉 밸브(83)를 차단하면이미 외동체(2) 내부에 유입된 폐기액의 액체성분이 망판(25)으로 배출되는 과정에서 추가되는 유입량이 엾으므로 수위(9)가 점차 내려가 마침내 부유협잡물만남아 원심력에 의해 원통부(21)의 내주벽에 모이게 되고 모인후는 스크류(13)의 진행작용에 의해 원추부(22)방향으로 이동되어지면서 탈수가 진행되어 배출구(26)로 배출된다.

이번에는 반대로 밸브(83)가 열리면서 새로운 폐기액이 유입됨과 동시 타측 밸브(84)는 잠겨짐에 따라 타측 장치내에서도 앞서와 같은 분리작업을 하게된다. 이와같은 작동은 일정한 시간을 두고 교대로 시행하게 되므로 비교적 가벼운 부유협잡물이 많이 함유된 페액의 처리를 효율적으로 시행할수 있는 것이다.

또한 여기서 외동체(2)를 형성하는 원통부(21)를 매우 짧게 하고 대신 원추부(22)를 길게 했을 경우 외동체(2) 내부의 공간체적이 작아져서 폐기액투입초기에 수위 상승속도가 빨라진다. 그러나 일정수위에 도달하여 출입하는 양이 균형을 이루었을때는 원통부가 긴 경우와 같은 결과가 된다. 즉 두 경우 모두 같은 수위가 유지된다. 따라서 원통부위는 꼭 있어야할 필요적 요소는 아니며 때에 따라서는 원통부를 없애고 원추부만으로 외동체를 형성할수도 있음을 알수 있다.

첫째, 여과 망판(25)에 도포(COATING)되는 협잡물을 연속하여 긁기판(16)으로 긁어낼수 있게 하였음으로 여과성능을 크게 향상시킬수 있다.

둘째, 내동체(1)의 외주면에 형성된 스크류(13)의 측단면에 긁기판(16)을형성하였기 때문에 이로써 긁어모은 협잡물이 스크류(13)의 날개로 바로 옮겨가게 되어 협잡물의 신속한 이송이 가능하므로 처리효율을 높일수 있다.

셋째, 망판(25)의 두께가 비교적 얇고 긁기판(16)을 이용하여 망판(25)의 구멍의 막힘현상을 방지하였음으로 망판(25)의 눈크기를 보다 작게할수 있어 더욱 미세한 협잡물까지 여과해낼수 있는 효과가 있다.

넷째, 하나의 장치로서 협잡물의 탈수까지 완료시켜 배출케 하였기 때문에 별도의 탈수, 건조장치가 필요없어 매우 편리하고 경제적인 효과를 갖는다.

다섯째, 액체에 비해 매우 가벼운 부유미세협잡물이 많이 함유되어 그 분리처리가 어려운 폐기액도 복수개의 장치를 이용하면 연속적으로 신속한 처리가가능해지는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 원추부(22)의 대직경부 측면에 동일 직경의 원통부(21)를 동심축상으로연결한 외동체(2)와 일측이 중공축(11)으로 되고 주벽에 다수의 구멍(15)과 스크류(13)가 형성된 것을 내동체(1)로 하여 외동체(2)와 내동체(1)를 동심축상에 결합하되 내동체스크류(13)의 외주면이 외동체(2)의 내주면과 일정하게 근접된 간극을 갖게 결합하여 외동체(2) 및 내동체(1)를 약간의 회전차를 갖고 회동되게하고 외동체(2)의 원통부(21)측면에 다수의 구멍(24)이 있는 측판(23)을 개재한 망판(25)을 부착하며 이 망판(25)에는 내룽체스크류(13)의 일측면에 부설된 긁기판(16)이 근접되어지게 하여 망판(25)에 협착, 도포되는 미세한 협잡물을 수거케하며 수거된 협잡물이 스크류(13)의 추진력에 의해 원추부(22)의 소직경방향으로이송되는 과정에서 탈수되어지고 탈수묀 미세협잡물은 원추부(22)의 소직경측면의 배출구(26)로 배출되게한 폐액속에 함유된 미세협잡물 처리기.
2. 제 1 항에 있어서 내동체(1)의 주벽에 스크류(13)를 형성할때 이 스크류(13)를 복수개의 다중나선의 스크류(13)(13,)로 되게하고 다중 스크류(13)(13,)의 측단에는 같은 갯수의 긁기판(16)(16,)을 부설한 폐액속에 함유된 미세협잡물처리기.
3. 제 1항 및 제 2항에 있어서 2개의 본장치를 병렬설치하고 유입관(8)(8,)에 분지관(81)(82)을 개재하여 공급관(85)이 연결되고 분지관(81)(82)에는 좌우 유입관(8)(81)을 교대로 개폐하는 밸브(83)(84)가 설치되어진 폐액속에 함유된 미세협잡물 처리기.