KR20000042495A - 농축장치 - Google Patents

Abstract

비교적 저농도이면서 경시적으로 농도가 변화하는 슬러리상 오니를 농축처리 대상물로하여 해당 오니를 일정한 공급량 및 정상운전 조건하에서, 원심농축기에 공급하여 해당 원심농축기의 농축오니 유출구에서 농축오니 챔버로 슬러리상 농축오니를 배출하도록 한 데칸터형 원심농축기를 사용하는 오니 농축장치로서, 공급오니 농도가 경시적으로 변화하여도 배출 슬러리상 농축오니 농도를 일정하게 유지하도록 한 것이다.

Description

농축장치

본 발명은 데칸터형 원심농축기를 사용하는 오니 농축장치(汚泥 濃縮裝置) 개량에 관한 것으로서 자세히 말하면, 상기의 원심농축기에 공급되어진 공급오니의 농도가 변화여도 상기의 원심농축기에서 배출되어지는 농축오니의 농도를 자동적으로 일정하게 유지하도록 한 오니 농축장치에 관한 것이다.

일반적으로 하수, 분뇨, 산업폐수 등의 처리시설에서 발생하는 잉여오니는, 일반적으로 중력 농축조에서 농축되어 그 농축오니를 소화처리 또는 탈수처리하고 있다.

오니 농축의 방법으로 상기의 농축조 이외에 가압부상장치나 원심 농축장치가 사용되어지고 있는데, 그 원심농축장치로 사용되고 있는 데칸터형 원심 농축기는, 예를 들어 고형물 농도가 0.3~1.0%정도의 공급오니에 1000∼2000G(G는 중력가속도)의 원심력을 적용시켜 그 원심분리작용에 의해 고형물 농도를 3∼10%, 바람직하게는 4~5%정도까지 농축할 수 있는 것으로서 그 농축 성능이 다른 장치보다 우수하다.

데칸터형 원심농축기에서 배출된 농축오니 고형물의 농도 조절은, 농축오니 배출이송 속도에 상당하는 스크루 컨베이어(screw conveyor)와 보울셸(bowl shell) 간의 매분 회전수와 차(이하, 간단히 「회전차」라고 한다)나 회전통 내부의 액층 깊이를 댐이나 틈새를 변화시켜 실시하고 있다. 그러나 농축오니의 농도 조절기구인 회전차나 액층 깊이 등의 기계적 조건을 일정하게 유지하는 경우, 예를 들어 공급오니의 고형물 농도가 0.5%에서 0.8%로 변화된다고 할 때, 공급오니의 성상변화에 동반한 농축오니의 고형물 농도 변화는 피할 수 없다. 공급오니의 고형물 농도나 유기물량, 침강속도, SV치 등이 농축오니의 고형물 농도에 영향을 미치는데, 실제 운전에서 공급오니의 이러한 변화에 맞춰서 회전차나 액층의 깊이를 조절하는 것은 관리상 불가능에 가깝다.

실제 공급오니중의 고형물 농도에서 0.2%, 또는 유기물량에서 10%의 변화가 농축오니의 고형물 농도를 2~3% 변화시키는 경우가 있으며, 예를 들어, 고형물 농도 0.5%의 공급오니를 고형물 농도 5%인 농축오니로 정상운전하고 있던 것이, 고형물 농도가 0.8%로 변화하면, 농축오니의 고형물 농도가 7%이상까지도 되며, 이것이 농축오니 이송펌프의 고장 및 후처리 공정에 사용되는 소화조나 탈수기의 기능을 저하시키는 원인이 되고 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서 본 발명에 의해 오니 농축장치는 비교적 저농도이며, 경시적으로 농도가 변화하는 슬러리상 오니를 농축처리 대상물로 해당 오니를 일정한 공급량 및 정상운전 조건하에서 원심농축기에 공급하여 해당 원심농축기의 농축오니 유출구에서 농축오니 챔버(濃縮汚泥 chamber)로 슬러리상 농축오니를 배출하도록 한 오니농축 설비로서, 해당 오니농축 설비는 한쪽 끝에 청징액 유출구(淸澄液 流出口)를, 다른 끝부분에 농축오니 유출구를 설치한 보울셸과 해당 보울셸의 회전구동 수단과 해당 보울셸 내에 설치하여 해당 보울셸과 차동연동 수단을 연개로 연동시키며 해당 보울셸과 소정회전차를 가지고 회전하는 스크루 컨베이어와, 해당 스크루 컨베이어와 상기 보울셸간의 회전차를 제어하는 회전차 제어장치로 되어지는 데칸터형 원심농축기가 있고, 상기 농축오니 챔버 내에 설치하여 상기 슬러리상 농축오니의 고형물 농도를 회전판의 회전 토르크로부터 검출하여 그 검출 농도치를 출력하는 점도 검출기(粘度 檢出器)와, 해당 점도검출기의 출력치에 근거하여 배출농축오니 농도가 미리 설정된 일정치로 유지 되도록 자동적으로 상기 회전차 제어장치를 제어하는 자동제어수단을 갖추고, 공급오니 농도가 경시적으로 변화하여도 배출 슬러리상 농축오니 농도를 일정하게 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 본 발명의 오니농축 설비는, 상술한 잉여오니 외에 금속수산화물, 석유단백, 효모 등의 미생물 처리에도 적용할 수 있다.

이하 본 발명의 상세한 내용을 도면에 근거하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 사용되어지는 데칸터형 원심농축기의 일부 파단 측면도,

도2는 도1에 나타내는 데칸터형 원심농축기의 스크루 컨베이어와 보울셸 사이의 회전차와 농축오니의 고형물 농도와의 관계를 나타내는 그래프,

도3은 상기 원심농축기에 대한 공급오니의 고형물 농도의 변화와 그에 동반하는 농축오니 고형물 농도와의 관계를 나타내는 그래프,

도4는 농축오니의 고형물 농도와 농축오니의 자연유하속도(점도에 상당한다)와의 관계를 나타내는 그래프,

도5는 농축오니의 고형물 농도를 자동적으로 일정하게 유지하는 본 발명의 오니 농축장치를 나타내는 계통도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 차동 풀리(differential pulley) 2 : 기어박스(gear box)

3 : 청징액 유출구(淸澄液 流出口)

5 : 스크루 컨베이어(screw conveyor)

6 : 보울셸 (bowl shell) 8 : 농축액 유출구

14 : 오니 공급펌프(汚泥供給 pump)

16 : 농축오니 챔버(濃縮汚泥 chamber)

17 : 농축오니 배출펌프 18 : 분리액(分離液)

19 : 농축오니(농축액)

20 : 와전류 이음새(渦電流 coupling)

21 : 회전속도 발신기 22 : 속도 제어기

23 : 선형 가감속기(線形 加減速器) 24 : 변환기(變換機)

25 : 점도 검출기(粘度 檢出器)

도1은 본 발명에 사용되어지는 데칸터형 원심농축기의 일례를 보인것이다. 도1에서 후레임(11)에 축수로 고정된 회전부, 기어 박스(gear box)(2), 스크루 컨베이어(5), 보울셸(6)은 구동전동기의 회전을 V 벨트로 구동풀리(9)에 전달하는 회전구동 수단에 의하여, 예를 들면 1000~3000r.p. m 의 고속에서 회전하고 분리, 농축, 배출에 필요한 1000~2000G원심력을 발생한다. 휘드튜브(10)에서 휘드존(7)에 공급된 고형물 농도가 0.3~1.0%정도인 오니는 원심력에 의해 청징액과 고형물 농도 4~5%의 농축오니로 분리된다.

청징액은 청징액 유출구(3)에서 흘러나가 케이싱(4)에 모여 청징액 배출구(13)에서 배출된다.

농축오니는 기어 박스(2), 차동 풀리(differential pulley)(1) 등을 포함 하는 차동 연동수단을 연개로 보울셸(6)과 연동하고, 해당 보울셸 (6)보다 매분 회전수차로 5~25정도 늦은 회전수로 회전하는 스크루 컨베이어(5)에 의해 농축되면서 농축오니 유출구(8) 쪽으로 이동한다. 또한 상기 차동풀리(1)는, 예를 들어 와전류 이음새(渦電流 coupling) 등을 이용한 회전차 제어장치에 의해 소정의 회전차를 얻을 수 있게 제어된다.

필요한 농도, 예를 들면 고형물 농도 5%까지 농축된 농축오니는 농축오니 유출구(8)에서 밀려나와 케이싱(4)에 모여 농축오니 출구(12)로 배출된다.

바로 농축처리해야 할 오니의 공급량, 공급오니의 고형물 농도 및 원심력 분리기의 운전조건 등이 모두 일정하다고 한다면, 농축오니의 고형물 농도도 일정하게 유지되지만, 공급오니의 고형물 농도가 변화하면, 그 변화에 동반하여 농축오니의 고형물 농도도 변화되어 이미 농축오니의 고형물 농도를 일정하게 유지한다고 하는 목적을 달성할 수 없게된다. 따라서 이와 같이 공급오니의 고형물 농도가 변화할 경우에는 농축처리해야 할 오니 공급량 및 원심분리기의 운전 조건중 보울셸의 매분 회전수의 변경없이, 농축오니의 고형물 농도를 소정의 일정치로 유지하는 것이 바람직한데, 이는 원심농축기의 스크루 컨베이어와 보울셸의 매분 회전수차를 조절하여 달성할 수 있다.

그러나 원심농축기상에서 상기한 스크루 컨베이어와 보울셸의 회전수차의 조절은 해당 원심농축기를 사용하는 오니 농축장치를 포함한 오니처리 시스템 전체에서 연속적으로 대량의 오니를 처리함에 있어서 인위적으로 실시하기 어려우므로, 상기와 같이 하는 것은 사실상 불가능에 가깝다.

본 발명은 상기와 같이 데칸터형 원심농축기에서 농축오니의 고형물 농도 조절에 중요한 역할을 수행하고 있는 스크루 컨베이어와 보울셸 간의 회전수차를 자동적으로 제어하는 자동제어 장치를 , 상기의 원심 농축기에 부설하여 해당 원심농축기에 있어 공급오니의 고형물 농도가 경시적으로 다양하게 변화하는 경우에 있어서도 상기의 자동제어장치의 작용에 의해 배출농축 오니의 고형물 농도를 미리 설정한 일정치로 유지 할 수 있는 것으로서 그 계통도의 일례를 도5에 나타내고 있다.

도2는 데칸터형 원심농축기의 스크루 컨베이어와 보울셸 간의 매분 회전수차(이하, 간단히 「회전차」 하고 한다)와 농축오니의 고형물 농도와의 관계를 보인 것으로, 공급오니는 하수잉여 활성오니이다. 또한 이 도2는 농축처리해야 할 오니 공급향, 공급오니의 고형물 농도 및 원심농축기 보울셸의 매분 회전수 등이 일정하다는 것을 전제로 한 그래프이며, 공급오니의 고형물 농도가 변화하면 그 변화에 따라서 도2에 나타나는 곡선 상하에 유사한 몇개의 곡선을 얻을 수 있으며, 이들 곡선은 모두 스크루 컨베이어와 보울셸 간의 회전차와 농축오니의 고형물 농도가 거의 비례관계에 있음을 보여주고 있다.

도3은 데칸터형 원심농축기 공급오니의 고형물 농도 변화와 그에따른 농축오니의 고형물 농도 변화를 나타낸 것으로서 공급오니는 하수 잉여 활성오니이다. 또한 이 도 3은 농축처리해야 할 오니의 공급향 및 원심농축기 보울셸의 매분 회전수가 일정하다는 것을 전제로 한 그래프이며, 이 그림은 공급오니의 고형물 농도와 농축오니의 고형물 농도가 거의 비례관계에 있음을 보여주고 있다.

도4는 농축오니의 고형물 농도와 해당 농축오니 배관중의 자연유하속도(농축오니 점도에 상당한다)와의 관계를 나타내는 것으로서 공급오니는 하수잉여 활성오니이다. 즉, 이 도4는 농축오니의 고형물 농도와 해당 농축오니의 점도가 거의 비례관계에 있음을 보여주고 있다.

원심농축기에서 배출되어지는 농축오니의 고형물 농도는 3~10% 사이로서 실제의 사용은 4~5%사이에서 제어하는 것이 바람직하나, 도3에 나타내는 바와 같이 공급오니의 고형물 농도 변화에 따라 농축오니의 고형물 농도도 변화하기 때문에 도4에 나타난 것과 같은 농축오니 배관중의 자연유하 속도(농축오니 점도에 상당한다)라고 하는 하나의 동성변동을 지표로 하여, 도3에 나타내는 스크루 컨베이어와 보울셸 간의 회전차를 자동제어장치의 작용으로 자동 조절하여 농축오니의 고형물 농도를 미리 설정한 일정치로 유지하도록 제어할 수 있다.

즉, 농축처리해야 할 오니의 고형물 농도, 해당 오니의 공급량, 원심농축기 보울셸의 매분 회전수 및 스크루 컨베이어와 보울셸의 회전차가 일정하다는 조건하에서, 데칸터형 원심농축기를 운전하여 해당 원심 농축기에서 배출되는 농축오니의 고형물 농도가 미리 설정된 일정치로 유지되고 있다고 하고 공급오니의 고형물 농도가 변화하면, 도4의 그래프에서 알 수 있듯이 농축오니의 고형물 농도도 당연히 변화한다. 여기서 변화한 농축오니의 고형물 농도를 계측에 의해 알 수 있다면, 도3의 그래프로부터 공급오니의 고형물 농도가 어떻게 변화하는가를 알 수 있다. 한편 농축오니의 고형물 농도의 해당 농축오니의 자연유하 속도, 즉 농축오니 점도란 도4에 나타내는 바와같은 상관관계가 있으므로 농축오니의 점도를 계측하여 알 수 있다면, 해당 점도에 대응하는 농축오니의 고형물 농도를 알 수 있다. 이리하여 농축오니 점도변화의 상시 계측을 통해 공급오니의 고형물 농도 변화를 알 수 있다. 공급오니의 고형물 농도가 어느 일정치인 경우, 원심농축기의 스크루 컨베이어와 보울셸 간의 회전차와 농축오니의 고형물 농도의 상관관계는 도2에 나타내는 바와 같이 이미 알고 있으므로 이에 근거하여 공급오니의 고형물 농도 변화를 알 수 있다면 해당 변화에 대응한 스크루 컨베이어와 보울셸 간의 회전차 조절을 통해 농축오니의 고형물 농도를 미리 설정한 일정치로 유지할 수있다.

본 발명은 상기한 원리에 근거하여, 원심농축기에서 배출되는 농축기 오니의 고형물 농도를 농축 검출기로 상시 검출하여 해당 농도검출기가 내는 검출신호의 변화를 이용하여 공급오니의 고형물 농도의 변화와 상관없이 농축오니의 고형물 농도를 미리 설정한 일정치로 유지하도록 원심농축기 스크루 컨베이어와 보울셸 간의 회전차를 자동적으로 제어하도록 한 것으로, 그 자동제어장치의 실시예에 대하여 이하에 설명한다.

(실시예)

도5는 농축오니의 고형물 농도를 자동적으로 제어하는 장치의일례로서 도1에서 나타내는 데칸터형 원심농축기는 부호 A로, 오니공급 펌프(14)에서 관(15)을 중개로 하여 공급된 오니는 원심농축기 A에서 분리액(分離液)(18)과 농축오니(19)로 분리되어지는데, 농축오니는 농축오니 챔버(16)에 설치된 점도 검출기(25)에서 고형물 농도가 회전 토르크의 변화로써 검출되도록 되어 있다. 즉 이 점도 검출기(25)는 원심 농축기A에서 배출된 농축오니의 고형물 농도를 상시 검출하여 그 검출신호를 발생하는 검출기로서 기능한다.

점도 검출기(25)에서 나오는 검출신호는 변환기(變換機)(24)에 입력되어 소요신호로 변환되어 선형 가감속기(線形 加減速器)(23)에 입력되고 여기에서 와전류 이음새(20)의 회전속도를 제어하는 데에 필요한 지령을 발생한다.

상기한 스크루 컨베이어와 보울셸 간의 회전차 제어장치인 와전류 이음새(20)에 설치된 회전속도 발신기(21)로 부터의 입력은 속도 제어기(22)에서 선형 가감속기(23)로부터 지령과 비교되어 와전류 이음새(20)의 여자(勵磁)전류를 변화시켜 지령대로의 회전수로 제어된다. 즉 와전류 이음새(20)는 스크루 컨베이어와 보울셸 간의 회전차를 제어하는 회전차 제어장치를 구성하는 것이며, 또한 변환기(24), 선형 가감속기(23), 속도 제어기(22)및 회전속도 발신기(21)는 점도 검출기(25)가 출력하는 신호에 근거하여 회전차 제저장치로서의 와전류 이음새(20)를 제어하는 자동제어수단을 구성하는 것이다. 또한 와전류 이음새(20)에 대신해 와전류 이음새 전동기나 사이리스터 모터 또는 INVERTER를 이용한 가변속 모터를 사용하여도 좋다.

점도 검출기(25)는 농축오니 챔버(16)의 구조를 변경하여 연속이든지 간헐 어느 방법으로도 측정 가능하다.

본 발명은 상술한 바와 같이 본 발명의 오니 농축장치에 의한 데칸터형 원심농축기를 사용하여 농축하는데 있어서, 농축액 점도 등의 측정치를 이용하여 원심농축기의 정상운전(공급 오니량 일정. 보울셸 회전수 일정)하에서 공급오니의 고형물 농도 변화에 좌우되지 않고 농축오니의 고형물 농도를 자동적으로 일정하게 유지할 수 있다고 하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 비교적 저농도이면서 경시적으로 농도가 변화하는 슬러리상 오니를 농축처리 대상물로하여 해당 오니를 일정한 공급량 및 정상운전 조건하에서, 원심농축기에 공급하여 해당 원심농축기의 농축오니 유출구에서 농축오니 챔버로 슬러리상 농축오니를 배출하도록 한 오니 농축장치로서, 해당 오니농축 설비는 한쪽 끝에 청징액 유출구(淸澄液 流出口)를 다른 끝부분에 농축오니 유출구를 설치한 보울셸(bowl shell)과 해당 보울셸의 회전구동 수단과 해당 보울셸 내에 설치하여 해당 보울셸과 차동 연동수단을 연개로 연동시키며 해당 보울셸과 소정 회전차를 가지고 회전하는 스크루 컨베이어(screw conveyor)와 해당 스크루 컨베이어와 상기 보울셸간의 회전차를 제어하는 회전차 제어장치로 이루어지는 데칸터형 원심농축기가 있고, 상기 농축오니챔버 내에 설치하여 상기 슬러리상 농축오니의 고형물 농도를 회전판의 회전 토르크에서 검출하여 그 검출 농도치를 출력하는 점도 검출기와 해당 점도 검출기의 출력치에 근거하여 배출농축오니 농도가 미리 설정된 일정치로 유지되도록 자동적으로 상기 회전차 제어장치를 제어하는 자동제어수단을 갖추고, 공급오니 농도가 경시적으로 변화하여도 배출 슬러리상 농축오니 농도를 일정하게 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 오니 농축장치.