KR20010031964A - 슬러지 및 폐수를 정화하기 위한 이동 유닛 및 방법 - Google Patents

Abstract

하수 웰 등에 있는 물을 포함하는 슬러지를 탈수하기 위한 방법으로서, 이 방법에는 물을 포함하는 슬러지가 탱크에 수집되는 단계, 상기 슬러지가 아래쪽 여과기에서 분리되는 단계 및, 정화된 물이 웰로 반송되는 단계를 포함하며, 적어도 하나의 조절가능한 유입 조절 밸브(7)가 흡입 탱크(6) 및 아래쪽 여과기(8) 사이에 연결되고, 여과기에서 분리된 슬러지를 연속적으로 또는 간헐적으로 하나또는 그 이상의 압축 장치(12)로 배출하기 위해 이송 장치(10)가 배치되어 이송된 슬러지를 압축하도록 예정되고, 압축된 슬러지를 포함하기 위한 수납기(13) 및, 공정중에 산소가 첨가되어 압착되고 정화된 물을 각각 수납 및 운송하기 위한 탱크(9, 14) 및 펌프들을 더 포함한다.

Description

슬러지 및 폐수를 정화하기 위한 이동 유닛 및 방법{A MOBILE UNIT AND METHOD FOR PURIFYING SLUDGE AND WASTE WATER}

소위 3 구획 유형의 정화조로부터 슬러지를 정화하는데 있어서, 웰의 전체 내용물은 보통 지역적인 하수 처리 장치 또는 슬러지 더미로 이송된다. 이 과정은, 웰에서의 생물학적 분해작용을 방해하는 단점뿐만 아니라, 또한 외부의 하수 슬러지가 정화 플랜트에 수납되는데 불리하며 로드를 변화시킨다. 이 과정은, 고르고 조절된 공급이 있는 경우에 가장 효과가 있으며, 반면에 외부의 슬러지로부터 간헐적인 로드는 스트레이너(strainers) 및 여과기를 막히게 하는 위험을 무릅쓰게 되며, 바이오-단계로 불리우는, 정화 플랜트에서의 생물학적 분해 작용시에 높은 스트레스를 수반한다. 정화 플랜트에서의 로드를 고르게 하기 위해, 웅덩이에 퇴적시켜서 펌프를 통하여 생물학적 처리 단계로 조절 공급하려는 시도들이 있다. 그러나, 이러한 방법은 높은 초기 비용, 공간상의 요구 조건 및 냄새와 같은 문제점들을 야기한다.

본 발명은 별개의 하수 시스템 등으로부터 물을 포함하는 슬러지를 탈수하기 위한 이동 유닛과 관련이 있다. 더 구체적으로, 본 발명은, 웰(well)로부터 슬러지 및 물을 흡입하고, 슬러지 및 물을 여과 및 분리하며, 본 공정을 끝마친 후에 정화된 물(본 공정에서 산소가 첨가된다)을 웰로 반송하는 장치들로 구성되는 이동 유닛과 관련이 있으며, 연속적으로 비우기 위해 상기 분리된 슬러지는 이동 유닛에서 압축 및 저장된다. 그래서, 본 발명은, 유산소 정화 과정을 지탱하고 있는 환경으로 웰의 박테리아 또는 미생물을 되돌려주는 것을 돕는 방향으로, 물을 포함하는 슬러지를 탈수하기 위한 방법과 관련이 있으며, 이 방법은 이동 탈수 유닛의 설계에 따라 가능해진다.

유사한 종류의 장치들이 종래 기술에 공지되어 있으며, 예를 들어 유럽 특허 제 437,465 호를 참조할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 이동 탈수 유닛의 설명도이다.

도 2 는 선택적으로 탈수 유닛의 일부를 형성할 수 있는 침전 및 입자 분리 장치를 나타내는 도면이다.

본 발명의 목적은, 부지상에서, 즉 정화조 등의 3 구획 유형의 웰에 의해 슬러지를 처리 및 탈수함으로써, 이러한 문제점에 대한 해결 방법을 제공하는 것이다. 정화 플랜트에서 로드가 상당히 낮게 될 뿐만 아니라. 이송이 매우 감소되는 이점이 얻어지며, 동시에 산소가 첨가되고 정화된 물을 첨가함으로써 웰에서의 생물학적 분해 작용이 향상된다.

본 발명의 해결 방법에 따르면, 슬러지를 정화하고 분리한 후에, 이 슬러지로부터 남아있는 어떤 일정한 크기의 입자들을 포함하는 물이 웰에 재충전되어 회복된 세균성 생물을 지원하게 되며, 이 과정은 또한 본 발명의 목적이기도 하다.

본 발명에 따른 장치 및 발명으로 직접 설명할 수 있는 환경적 이익은 다음과 같다;

정화 작용이 원료에서 직접 일어나며, 단지 3 내지 7%의 흡입된 슬러지 물이 정화 플랜트에서의 연속적인 공정에서 다루어진다;

정화 플랜트로 어떠한 방출도 이동하지 않거나 다른 위치가 그 동안에 만들어져야 하지만, 운전자는 전체 작업 단계동안 일부 지역에서 웰을 연속적으로 탈수할 수 있으며, 작업 단계의 마지막에서는 압축된 슬러지를 옮기거나 다른 적절한 방법으로 제거할 수 있다;

정화 플랜트에서 간헐적인 로드로 인한 기능적인 장애가 더 적어진다;

정화 플랜트로부터 나오는 슬러지의 양이 감소된다;

웰에 있는 미생물이 유지되며, 이 미생물이 활동하는데 있어 더 나은 상태를 획득한다;

연구 결과, 부유 물질들이 용침 플랜트 또는 다른 수납기로 배출되는 것이 약 75% 정도까지 매우 감소될 수 있다;

질소 및 인 성분이 지면 및 수납기들로 더 적게 배출된다;

본 장치에는 탈수 과정동안 인과 같은 성분을 감소시키기 위한 용착 화학물질이 첨가될 수 있다;

약 25 내지 35%의 건조 물질을 포함하는 탈수된 슬러지는 바이오개스 플랜트에서 에너지를 생산하는데 적합하다;

상기 슬러지는 환경적으로 해가 되는 화학 첨가제들이 없기 때문에 경지상에 뿌려질 수 있다;

본 발명에 따른 이동 탈수 유닛을 사용함으로써, 슬러지의 조절이 향상되며 이송 거리동안 오염의 위험을 줄일 수 있는 방법이 얻어진다;

게다가, 상기 탈수 유닛은 단지 작업 단계의 마지막에서, 즉 작업이 끝난 후에 비워지기 때문에 이송 및 가솔린 소비에 대한 필요가 감소된다;

상기 장치는 압력 용기가 없어서, 상기 유닛의 전체적인 중량을 감소시킨다;

본 발명에 따른 장치를 통하여 이송되는 부피는, 통상적으로 슬러지를 옮기는데 이송되는 부피의 5%정도로 감소될 수 있다.

상기 목적들은 청구항 제 1 항에 따른 장치 및 청구항 제 13 항에 따른 방법으로 달성되며, 실시예들이 종속항들에서 더 자세히 나타내져 있다.

이하에서 본 발명은 첨가된 모식도들을 참고하여 더 자세히 설명될 것이다.

본 발명에 따른 이동 탈수 유닛(도 1 참조)은 차 구조상에 장착되며, 노즐(1), 두 부분의 호스(2, 3), 호스 드럼(4), 흡입 파이프(5), 흡입 탱크(6), 하나 또는 그 이상의 밸브(7), 하나 또는 그 이상의 기계 여과기(8), 이송 장치(10, 11), 압축 장치(12), 슬러지 수납기(13), 정화되고 압착된 물을 각각 수납하기 위한 탱크(9) 및 (14), 및 자세히 도시되지 않았지만 압착되고 정화된 물을 각각 수납 및 이송하기 위한 파이프, 펌프 및 구동 장치들로 구성된다.

노즐(1)은, 호스(2)를 통하여 흡입 호스(3)의 개구부로 압력하에 배출되고 이 작용에 의해 생성된 마이너스 압력을 통해 웰로부터 슬러지 및 물을 운반하는 물분사 작용에 의해, 물을 포함하는 슬러지가 흡입되는 이젝터 유형의 노즐이 바람직하다. 상기 이젝터 노즐은 펌프(도시되지 않음)를 통하여 탱크(9)로부터 물이 공급되고, 이 탱크는 기계 여과기(8)에서 정화되는 물로 입구(도시되지 않음)를 통하여 재충전된다. 상기 펌프는 원심 펌프가 바람직하며, 이 원심 펌프의 회전 속도는 노즐(1)에서의 수압을 조절하기 위해 조절될 수 있다. 게다가, 이젝터 노즐(1)은 흡입 탱크(6)에 설치되는 스위치에 의해 조절되어 연속적인 가공 유닛들의 용적과 관련하여 이젝터 노즐의 용적을 조절할 수 있으며, 이 방법에 의해서 슬러지의 특성 및 농도를 고려하여 조절되는 가공 속도, 가공 장치의 용적 등에 따라서 중단없이 탈수 공정이 연속적으로 수행될 수 있다.

이미 흡입 단계에서 물을 첨가함으로써, 산소가 첨가되고, 희석 및 혼합된 슬러지를 얻게 되어 이어지는 단계에서 분리를 용이하게 한다.

호스(2, 3)는 편평하게 말아지는, 두 개의 통로를 가진 호스일 수 있으며, 이 호스에서 좁은 통로는 탱크(9)로부터 이젝터 노즐(1)로 물을 이송시키기 위해 배치되어 있으며, 넓은 통로는 물을 포함하는 슬러지를 흡입 파이프(5)를 통하여 흡입 탱크(6)로 흡입하기 위하여 배치되어 있다.

흡입 탱크(6)는 선택적으로, 물을 포함한 채로 밀려오는 슬러지가 분리되는 분리벽을 포함하며, 상기 슬러지는 아래쪽의 기계 여과기(8)로의 유입을 조절하기 위한 하나 또는 그 이상의 조절 밸브들(7)로 안내된다. 이 밸브들(7)은 공압식으로 조절되고, 슬러지의 농도 및 가공 속도에 적응하도록 조절된 유량 면적을 갖는 이송 밸브들로 구성되는 것이 바람직하다.

웰의 물이 모래 또는 지표 물질들을 포함하는 조작 상황에서는, 물이 아래쪽의 기계 여과기로 나아가기 전에 큰 입자들을 분리하고 무거운 입자들을 침전시키는 것이 요구될 수 있다. 대안으로서, 흡입 탱크에는 이 목적을 위해 스트레이터 및 이송 나사들이 마련되어, 하나 또는 그 이상의 단계들에서 최소 2.0 mm 의 크기를 갖는 고체 입자들을 분리할 수 있다. 도 2 를 참조하면, 탱크의 입구에 스트레이너(17)가 배치된 일 실시예가 도시되어 있는데, 이 실시예에서 상기 스트레이너는 예를 들어 5 mm 보다 큰 입자들을 분리하며, 이 입자들은 이송 나사(18)의 도움으로 연속적인 압축 단계로 이송된다. 그래서 제 1 단계에서 여과된 물은 탱크에서 움직이지 않고 가만히 있게 되어 무거운 입자들이 탱크의 저면상에 침전하게 되고, 이 침전물은 압축 또는 비우기 위해 배출된다. 탱크의 출구에는 다른 스트레이너(19)가 배치되어 있는데, 이 스트레이너는 예를 들면 2.0 mm 보다 큰 입자들을 분리하며, 하나 또는 그 이상의 이송 나사들(20)의 도움으로 (21)이 이 입자들을 압축단계로 나아가게 한다. 더 작은 크기의 부유 물질들은 출구 쪽의 스트레이너를 통과하여 아래쪽의 기계 여과기(8)로 이송된다.

기계 여과기 또는 스크리닝 실린더(8)는, 수평면에 약간 경사지게 배치되어 쉘 표면이 구멍이 난 형태의, 하나 또는 그 이상의 회전 구동 실린더형 드럼으로 구성되고, 이 드럼의 중앙에 위치하여 회전축을 형성하는 중공축을 통해 물 및 슬러지가 상기 드럼에 공급된다. 내부에는, 나선형 캠이 상기 드럼에 공급되어, 드럼이 회전하는 동안 슬러지를 드럼 후방쪽의 상승된 단부쪽으로 이송시킨다. 드럼의 구멍을 통하여 흐르는 물은 도시되지 않은 통로를 경유하여 탱크(9)로 이송되어 이젝터 노즐(1)의 구동을 위해 사용되며, 탈수 과정을 끝마친 후에는, 새롭게 정화되고 산소가 첨가되어, 유기체에 자양분을 공급하는 일정량의 활동적인 미생물 및 입자들을 포함하는 물로 웰이 재충전된다.

이런 관점에서, 드럼의 구멍이 너무 미세한 망상 조직이 아니라 탱크(9)로부커 노즐(1)을 통해 웰로 되돌아가는 물에서 어떤 일정한 작은 크기의 부유 입자들이 남아있도록 허용하는 것이, 탈수 방법 후에 활동적인 세균성 생물을 유지하는 면에서 유리하다는 것이 입증되었다. 이런 구멍의 적절한 크기의 예로서, 구멍의 직경이 약 0.8 내지 20 mm 의 범위내에 있는 것이 바람직하며, 1.2 내지 1.8 mm의 범위에 있는 것이 가장 바람직하다. 정화되고 이어서 재충전되는 물에 존재하는 활동적인 미생물의 목적된 효과를 달성하기 위해서는, 분리 작용이 너무 빨리 일어나지 않고 드럼에서 일정한 정지 시간을 보장하는 것이 또한 유리하다. 이러한 이유로, 드럼은 수평면을 향하여 기울어지게 제공되며, 조절 밸브(7)의 도움으로 가공 흐름이 조절될 수 있다.

드럼에 의해 분리된 슬러지는 기계 여과기(8)의 상승된 출구 단부쪽으로부터 아래쪽의 압축 장치(12)로 이송된다. 상기 이송은, 이송 나사(10)의 도움으로, 또는 다른 적절한 방법, 예를 들면 분리된 슬러지를 진행시키기 위해 간헐적으로 구동되는 선형 가동 이송판의 도움으로, 연속적으로 또는 간헐적으로 일어날 수 있다.

압축 수단(12)은 이송 나사 및 슬롯 프레스(slotted press)(12)와 같은 프레스 장치로 구성된다. 상기 압축 장치는 수납기(13)쪽으로 개방 장착되어, 약 25 내지 35% 의 건조 물질 함유량을 갖는 압축된 슬러지가, 연속적으로 비워지기 위해 자세히 도시되지 않은 이송 나사의 도움으로 상기 수납기에 저장된다. 상기 압축 장치에 의해 압착된 물은 탱크(14)로 모이게 되고, 이 탱크로부터 자세히 도시되지 않은 파이프 및 펌프를 통하여 흡입 탱크(6)로 이송되어 여과기(8)에서 반복 정화된다.

예를 들어 인을 감소시키기 위해, 도싱(dosing) 펌프(15)가 설치되어 흡입 파이프(5)에서 용착 화학물질을 첨가할 수 있다.

또한, 흡입된 물(6), 정화된 물(9) 및 압착된 물(14)을 담기 위한 탱크에 있어서, 물 탱크(16)은 수위 감지기뿐만 아니라 물 저장소로서 배치된다.

이젝터 노즐(1)은, 탈수과정이 끝난 후 웰을 재충전하기 위한 밸브(자세히 도시되지 않음)를 포함하여, 탱크(9)로부터 정화된 물이 상기 노즐을 통하여 펌프로 밀어내진다. 이 과정에서, 슬러지로부터 분리된 원래의 물은 웰로 되돌아가며 동시에 세균성 미생물에 유익한 산소가 첨가되어, 웰에서의 회복시간이 감소되고, 통상적으로 슬러지를 비울 때 내재된 장애없이 생물학적 분해 작용이 진행된다.

상술된 이동 탈수 유닛을 이용하여 물을 포함하는 슬러지를 탈수하기 위한 방법은 주로 다음의 단계들:

1. 공기/산소의 첨가하에 웰로부터 물 및 슬러지를 흡입하는 단계,

2. 선택적으로, 무거운 고체 입자들의 침전과 조합되어, 물 및 슬러지를 기계적으로 분리하는 단계,

3. 분리된 슬러지를 압축 및 축적하는 단계, 및

4. 정화되고 산소가 첨가된 원래의 물을 웰에 재충전하는 단계

로 이루어진다.

상기 방법은 압축 수단(12)에서 슬러지로부터 압착된 물을 반복 이송을 위해 여과기(8)를 통하여 탈수 공정으로 되돌리는 단계를 포함한다. 흡입된 원래의 물의 양은 이 방법에 의해 점진적인 정화 과정을 거치게 되어, 최종적으로 정화되고 산소가 첨가된 물로서 웰로 되돌려지지만, 되돌려진 미생물의 유지를 위해 충분한 세균성 물질을 포함하고 있어서 웰을 비우는 공정후에도 웰의 기능이 보장된다.

연구 결과, 웰에 원래의, 하지만 정화되고 산소가 첨가된 물을 재충전함으로써 유산소 공정이 시작되어 용침 플랜트 또는 수납기로 배출되는 물에 있어서 더 나은 수치를 갖는다는 것이 밝혀졌다. 그래서, 전체적인 질소 및, 화학적으로 산소를 소비하는 성분들의 감소에 있어서 명백한 향상이 있다는 것이 알려졌다. 본 연구는 또한, 통상적으로 슬러지를 비우는 방법과 비교할 때, 배출되는 물에 있어서 부유 물질들이 75% 까지 감소되는 것을 나타낸다.

Claims (10)

1. 하수 웰에 있는 슬러지 및 물을, 물 및 슬러지를 흡입하기 위한 수단, 물 및 슬러지를 분리하기 위한 수단 및, 정화되고 산소가 첨가되며, 실질적으로 미생물이 유지되어 있는 물을 웰로 반송하는 수단을 포함하는 이동 탈수 유닛에서 분리하기 위한 방법에 있어서,

   산소의 첨가하에 웰에 있는 물 및 슬러지를 점진적으로 흡입하는 단계;

   슬러지 입자들을 일정한 소정의 최소 크기로 기계적으로 분리하는 단계;

   산소의 첨가하에 웰로부터 점진적으로 흡입된 슬러지-함유 물에, 압력하에 상기 슬러지-함유 물을 부상시키는데 사용되는 기계적으로 정화된 물을 연속적으로 첨가하는 단계;

   웰에서의 초기 물의 양이 슬러지 입자들을 기계적으로 분리하기 위한 상기 탈수 유닛에 실질적으로 흡수될 때까지 이전 단계들을 반복하는 단계, 및

   산소가 첨가하에, 일정한 소정의 최대 크기까지의 입자들을 포함하는 상기 기계적으로 정화된 물을 웰에 재충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 슬러지 입자들을 기계적으로 분리하기 위해 스크리닝 실린더(8)가 설치되며, 이 스크리닝 실린더의 쉘 표면은 구멍 직경이 대략 0.8 내지 대략 2.0 mm, 바람직하게는 1.2 내지 1.8 mm 인 구멍들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 스크리닝 실린더(8)에서의 기계적인 분리 이전에, 대략 5 mm 보다 큰 크기의 입자들을 분리 및 산출하는 것으로 시작하여, 침전되지 않은 입자들을 대략 2 mm 의 최소 크기로 분리 및 산출하는 것으로 종결하는 침전 단계가 선행하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 웰로부터 물 및 슬러지를 흡입하기 위해 이젝터 노즐(1)이 설치되고, 이 이젝터 노즐은 초기에는 탈수 유닛에 있는 공급 장치로부터 공급되는 물에 의해 구동되고, 그 이후에는, 먼저 스크리닝 실린더(8)에서 기계 정화 과정을 거치고 웰의 전체적인 물의 양이 실질적으로 탈수 유닛에 흡수될 때까지 연속적으로 정화 공정으로 반송되는 웰의 물에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 기계적으로 분리된 슬러지 입자들을 압축하기 위해 슬롯 프레스(12)가 설치되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 2 항에 있어서, 정화되고 반송되는 웰의 물이, 대략 0.8 내지 2.0 mm, 바람직하게는 대략 1.2 내지 1.8 mm 의 최대 크기까지의 슬러지 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 4 항에 있어서, 기계적으로 분리된 슬러지가 압축되어 적어도 20%, 바람직하게는 25% 이상의 건조 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 전항들 중 어느 한 항에 있어서, 예를 들면, 인 또는 질소를 감소시키기 위한 화학제나, 중합체를 포함하지 않는 다른 화학제를 탈수 유닛상의 물에 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항의 방법에 따라 하수 웰의 물로부터 슬러지 입자들을 분리하고, 실질적으로 미생물이 유지되어 있는 정화된 물을 하수 웰로 반송하기 위한 이동 탈수 유닛에 있어서,

   산소의 첨가하에 웰의 물 및 슬러지를 흡입하기 위한 이젝터 유형의 노즐(1);

   슬러지 입자들을 대략 0.8 내지 2.0 mm, 바람직하게는 1.2 내지 1.8 mm 의 최소 크기로 기계적으로 분리하기 위한 적어도 하나의 스크리닝 실린더(8); 및

   이젝터 노즐(1)을 연속적으로 구동하기 위해 여과된 물을 수집 및 이용하며, 슬러지 입자의 나머지를 포함하고 이젝터 노즐(1)을 통하여 산소가 첨가되는 여과된 물을 웰에 재충전하기 위한 탱크, 펌프, 밸브 및 파이프와 같은 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 탈수 유닛.
10. 제 9 항에 있어서, 대략 5 mm 보다 큰 고체 입자들을 분리하기 위한 입구 여과장치, 대략 2 mm 보다 큰 고체 입자들을 분리하기 위한 출구여과 장치, 및 분리된 입자들을 압축 수단에 이송하기 위한 이송 나사와 같은 배출 수단을 갖는 침전 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 탈수 유닛.