KR200220590Y1 - 부유물질 분리기능을 갖는 하수처리용 원심분리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하수(오,폐수 및 분뇨 등)농축조 전단 및 분뇨 전처리에 설비 중 부가적으로 설치하여 부유물질을 효과적으로 분리하여 처리할 수 있도록 한 원심분리기에 관한 것으로,

즉, 본 고안은, 하부에 원추부(2)가 형성 된 실린더(1) 상단에 유입관(3)이 형성되고 하단에는 배출관(4)이 형성되어 고속으로 유입된 혼합액(3a)이 선회류를 일으키면서 원심력에 의해 침전물(8)을 침전, 분리하여 배출하고, 침전물(8)이 분리된 처리수(10)는 상부의 처리수 유출관(5)으로 배출하는 원심분리기 구성에 있어서,

상기 처리수 유출관(5) 내측에 처리수(10)가 배출되게 여유 공간을 두고 부유물 토출관(6)을 설치하여 혼합액(3a)의 선회류에 의한 원심력으로 침전물(8)이 침전, 분리될 시에 비중이 작은 부유물질(9)이 중앙부로 모여서 분리, 배출되도록 한 것에 요지가 있다.

Description

부유물질 분리기능을 갖는 하수처리용 원심분리장치

본 고안은 하수(오,폐수 및 분뇨 등)농축조 전단 및 분뇨 전처리 설비에 사용되는 하수처리용 원심분리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하수처리에 있어서 농축조 전단에 설치하는 하수종합처리시스템의 구성부재(분료인 경우 전처리 시스템의 구성부재)인 원심분리장치를 집중적으로 개량하여 하수중의 부유물질을 분리할 수 있는 원심분리장치를 제공코자 하는 것이다.

현재 우리 나라에서 발생되는 하수, 분료, 적 하수 농축조 전단, 분뇨 전처리에서 협잡물이 약 1%, 모래씨앗 약 2%, 부유물 약 1%로 하수, 분료 처리에 악영향을 미치고 있다.

일반적으로 하수처리과정에서는 협잡물이 1차 처리된 처리수 속에 다량의 미세한 침전물 및 부유물(비닐, 스치로폼 등)과 무기물 등이 함유된 상태로 침전조, 폭기조, 소화조를 경유하여 처리되므로 침전조, 폭기조, 소화조 등에 침전, 퇴적 및 부유물, 스캄이 형성되어 처리조의 실제 처리용량을 감소시켜 처리효율을 저하시키고, 소독처리 등에 영향을 주는 등의 여러 문제점이 있었다.

그리고, 침전, 퇴적 및 부유물질은 각 처리공정의 연계 장비에 기계적 손상을 끼쳐 고장의 원인이 됨과 아울러 부유물을 제거하기 위한 별도의 장치로서 부유물 처리작업을 행하여야 하므로 하수의 처리공정을 일시적으로 중단하여야 하는 처리공정상의 문제점과 함께 부유물을 제거하기 위한 인력과 고가의 장비를 필요로 하고 있는 것이다.

이에 본 고안에서는 하수중의 협잡물, 모래씨앗, 부유무질을 단일시스템으로 모두 처리하고자 연구 개발 중 원심력을 이용하여 단일의 원심분리장치 내에서 3중 원심분리가 가능함을 연구개발결과 인지하여, 이의 원리를 적용한 원심분리기를 제공코자 한다.

즉, 본 고안에서는 원심분리기에 유입되는 하수액 속의 침전물 및 부유물질을 분리 제거하기 위하여 하수 유입관, 원추부를 갖는 실린더, 침전물 배출관, 처리수 유출관, 부유물질 토출관으로 구성한 이른바 하수액을 침전물과 부유물질 및 이들을 분리한 처리수로 분리할 수 있는 3중 원심력 분리기를 전처리와 본 처리 공정 사이에 또는 전처리와 본 처리 공정에 각각 직접 설치하여 유입관으로 유입된 하수액(3중액)을 침전물, 부유물, 처리수로 3중 분리하여 각각 배출관을 통해 배출될 수 있도록 함으로써 처리조의 용량을 정확히 하고 처리효율을 배가하며, 퇴적물 및 부유물의 인위적인 제거를 위하여 하수처리공정을 일시 중단하여야 하는 문제점을 해결함과 동시에 이를 위해 필요한 고가의 설비와 인력을 절감할 수 있는 수단을 제공함에 고안의 기술적 과제를 두고 본 고안을 완송한 것이다.

도 1은 본 고안에서 제공하는 원심분리기가 적용된 하수처리시스템의 일예를 보인 개략도

도 2는 본 고안의 일실시예를 보인 사시도

도 3은 본 고안의 작동원리를 설명키 위한 개략도

도 4는 본 고안의 작용상태를 보인 단면도

☞도면의 주요부분에 사용된 부호에 대한 설명☜

1;실린더 2;원추부

3;유입관 3a;혼합액(하수)

4;침전물 배출관 5;처리수 유출관

6;부유물질 토출관 7;분리중인 혼합액

8;침전물 9;부유물질

10;분리된 처리수 11;분리된 부유물질

12;분리된 침전물

A;1차 스크린(협잡물 분리) B;협잡물 탈수기

C;이송 펌프 D;원심분리기

E;2차 스크린(부유물질 분리)F;부유물질 탈수기

G;원심탈수기(모래, 씨앗 탈수)

본 고안의 고안자는 통상의 하수처리에서 부유물질을 처리하지 못하여 소화조 내부 또는 모든 처리과정에서 처리수 상부로 부유되는 물질을 효과적으로 처리하기 위하여 수 차례 구조와 성능에 대하여 연구한 결과 부유물질이 분리가 이루어지고 통상의 원심분리기와 다르게 수평으로 하여도 원심력에 의하어 분리가 됨을 인지하게 되었다.

또한 투입되는 하수의 원심력에 의하어 도 4와 같이 모래는 외벽, 물은 중간, 부유물질은 중앙으로 모이는 현상이 발생됨을 확인할 수 있었다.

이에 각각의 통로를 주어 따로 배출함으로서 물(처리수)은 본체 공정, 모래 씨앗은 모래씨앗 탈수기, 부유물질은 부유물질 스크린으로 보내어 처리 할 수 있는 구조로 고안을 행하였다.

본 고안의 실용성에 대하여 수치로 예를 들어보면;

분뇨인 경우 협잡물, 모래 씨앗, 부유물질, 처리수 등으로 (분뇨차에서) 전처리 투입동에 투입된다. 즉, 이때 시간당 100㎥ 보냈을 때 협잡물 약 1㎥, 모래씨앗 약 2㎥, 부유물(스캄포함) 약 1㎥, 처리수 96㎥ 볼 수 있다.

상기 분뇨를 1차 스크린에서 협잡물을 제거하고 협잡물 탈수기에서 탈수 된 협잡물은 밖으로 배출되고, 모래 씨앗은 처리수와 같이 혼합비 8:2 즉 20% 농도로 만들어 원심 탈수기에 시간당 10㎥ 처리하며 부유물질 또한 처리수와 같이 혼합비 9:1 즉 10% 농도로 만들어 스크린 시간당 10㎥로 처리한다.

즉, 위에서 이 원심분리기를 설치하므로 원심탈수기 용량을 시간당 1OO㎥에서 시간당 1O㎥, 부유물 스크린 용량을 시간당 1OO㎥에서 시간당 1O㎥ 할 수 있는 실용적인 효과가 있으며 원심탈수기 용량의 경우 시간당 1OO㎥ 기계는 현실적으로 불가능하다.

또한 부유물질 스크린 용량을 시간당 10㎥이므로 1차 스크린에 병합하여 사용 할 수 있음을 알 수 있었다.

즉, 부유물질의 혼합비가 높아지므로 농도가 진하여 1차 협잡물에 연계 가능함을 현장(분뇨처리장)에서 사용하면서 증명되었다.

이하 본 고안을 첨부된 도면과 함께 그 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명키로 한다.

도 1은 본 고안이 적용되는 하수종합처리시스템의 일예를 보인 개략도이며, 도 2는 본 고안의 일 실시예를 보인 사시도, 도 3은 본 고안의 작동원리를 보인 단면도, 도 4는 본 고안의 작용상태 단면도 등으로서,

도 1에서와 같이 하수(분뇨)가 유입되면 협잡물은 스크린(A)에서 분리되고, 분리된 협잡물은 협잡물탈수기(B)에서 탈수되어 밖으로 배출 처리되며, 혼합액은 펌프(C)를 통하여 원심분리기(D)에 유입되어 3상으로 분리가 되는데, 분리된 처리수는 본 처리 공정으로 보내지고, 높은 농도의 처리수의 모래 씨앗은 원심탈수기(G)로 유입 틸수되어 배출 처리되고 부유물질 또한 높은 농도로 부유물질 스크린 또는 유입수 스크린(A)으로 보내어 분리되고 분리된 부유물은 부유물 탈수기(F) 또는 협잡물탈수기(B)에서 탈수되어 밖으로 배출 처리되는 하수종합처리시스템에 있어서, 본 고안은 상기 원심분리기(D)에서 처리수, 협잡물과 침전물, 부유물 등과 같이 3상으로 혼합된 하수를 개별적으로 분리할 수 있는 원심분리기(D)를 제공하는 것이다.

즉, 원심분리기(D)는 실린더(1) 상단 유입관(3)으로부터 처리하고자 하는 오수, 폐수 즉, 협잡물과 침전물 및 부유물질(비닐, 스치로폼 등)이 혼입된 하수(3중 혼합액, 이하 "혼합액"이라 함; 3a)가 고속으로 유입되어 원심력에 의해 고체와 액체를 서로 분리 또는 여과하는 통상의 원심분리기에 있어서,

본 고안은 상기 원심분리기(D)에 처리하고자 하는 혼합액(3a)에 혼입되어 있각종 부유물질(9)을 효과적으로 제거할 수 있는 부유물질 토출관(6)을 부가적으로 설치한 것에 요지가 있다.

즉, 하부에 원추부(2)가 형성된 실린더(1) 상단에 유입관(3)이 형성되어 혼합액(3a)이 유입되며, 하단에는 침전물 배출관(4)이 형성되어 실린더(1) 내부에서 원심력에 의해 분리된 침전물(12)이 배출되고, 실린더(1) 상단 중앙에는 유입관(3)으로부터 유입된 혼합액(3a)이 원심력에 의해 침전물(8)이 분리, 처리된 처리수가 배출되는 처리수 유출관(5)이 형성된다.

상기한 원심분리기(D)의 구성은 일반적인 것이며, 이와 같은 원심분리기(D)는 원심력과 물질의 비중의 차이를 이용하여 혼합된 고체와 액체를 서로 분리, 여과하는 용도 등으로 주로 사용되고 있는 것이다.

본 고안은 상기한 원심분리기(D)에 있어서, 실린더(1) 상단 중앙의 처리수 유출관(5) 내측으로 혼합액(3a)의 원심력 작용 시에 발생하는 구심력과 원심력에 대한 반작용을 이용하여 혼합액(3a)에 혼입된 각종 부유물질(9)을 제거할 수 있는 부유물질 토출관(6)을 설치한 것에 특징이 있다.

상기 부유물질 토출관(6)은 처리수 유출관(5) 내연부에 설치되며, 당연히 처리수 유출관(5) 보다는 작은 직경으로 형성되어 부유물질 토출관(6)과 처리수 유출관(5) 사이의 공간을 통하여 원심력에 의해 침전물(8)이 분리된 처리수(10)가 여유있게 배출될 수 있게 구성한다. 상기 부유물질 토출관(6)의 하단부는 처리수 유출관(5)과 같은 높이로 설계하는 것어 바람직하다.

상기 부유물질 토출관(6)은 처리수 유출관(5) 내주면에 상호간 연결하는 연결봉 (도시하지 아니함)등의 지지수단을 이용하여 고정 설치되고, 상기 지지수단은 당연히 부유물질 토출관(6)과 처리수 유출관(5)간에 형성된 처리수(10)의 배출공간에 장애와 방해가 발생되지 않도록 설치되는 것으로, 상기한 고정수단은 극히 일반적인 것이고, 다양한 수단이 적용할 수 있는 것이므로 이에 대한 상세한 언급은 생략키로 한다.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 고안의 작용 등에 대하여 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

실린더(1) 상단 유입관(3)으로부터 처리하고자 하는 혼합액(3a)을 고속으로 유입시키면 유입관(3)을 통하여 실린더(1) 내부로 원주 접선방향으로 유입되는 고속의 유입수, 즉 혼합액(3a)은 실린더(1) 내측면에서 선회류를 일으키면서 원심력을 발생시킨다.

상기한 원심력의 작용으로 혼합액(3a)에 혼입된 침전물(8)은 실린더(1) 내벽에 충돌하여 원추부(2)의 내벽을 타고 원심력이 작게 발생하는 원추부(2) 끝 방향으로 이동되어 침전물 배출관(4)을 통하여 배출되고, 비중이 작은 부유물질(9)은 실린더(1)내부에서 와류(渦流:소용돌이)중인 혼합액(3a) 즉, 액체가 가지는 원심력에 의한 구심력과 원심력에 위한 반작용으로 중심부로 몰리게 되어 분리중인 혼합액(7)의 침전물(8)에 대한 비중차이로 소용돌이의 중심부에서 분리되어 처리수 유출관(5) 내측에 삽입설치되어 있는 부유물질 토출관(6)을 통하여 배출되고, 상기 부유물질(9)과 침전물(8)이 분리된 처리수(10)는 부유물질(9)을 토출시키면서 자신은 부유물질 토출관(6)의 외측의 처리수 유출관(5)을 통하여 배출되는 것이다.

즉, 액체(혼합액) 속에 비중차이가 있는 혼합액(액체, 협잡물, 침전물, 부유물, 처리하고자하는 하수;3a)을 유입관(3)을 통하여 실린더(1)의 원주 접선방향으로 고속으로 유입시켜 선회류를 일으키면 원심력이 발생하여 이의 작용으로 비중이 큰 침전물(8)은 벽면과 충돌하여 원추부(2) 하단의 침전물 배출관(4)을 통하여 침전, 배출되고, 비중이 작은 부유물질(9)은 원심력 작용에 의해 중심으로 모여지게 되어 처리수유출관(5) 내측 부유물질 토출관(6)을 통하여 분리, 배출되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 통상의 집진장치나 고체와 액체를 분리, 여과하는 일반적인 원심분리기를 이용하여 비중이 3상(三狀)(협잡물과 침전물 및 부유물)인 하수(오수, 폐수 등)를 효과적으로 처리하게 되는 것으로, 본 고안은 종래와 같이 침전물(8)만을 원심력에 의해 분리, 처리하는 것에 그치지 않고 침전물(8)이 분리된 처리수(10)가 배출되는 처리수 유출관(5) 내부에 역시 원심력에 의한 침전물(8)의 분리와 함께 부유물질(9)을 동시에 분리하여 배출, 처리함으로서 각종의 하수(오수, 폐수, 분뇨 등)처리에 있어서, 부유물질(9)이 침전조, 폭기조, 소화조에 유입되어 처리효율을 저하시키고, 부유물질(9)을 제거하기 위한 별도의 인력과 장비를 구비하여야 하는 단점을 해소하여 하수처리(분뇨, 오폐수)작업의 효율성 제고와 함께 상당한 경제적 이익 등을 기대할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 하부에 원추부(2)가 형성된 실린더(3) 상단에는 혼합액(3a) 유입되는 유입관(3)이 형성되고, 상기 실린더(1)의 하단에는 배출관(4)이 형성되어 고속으로 유입된 혼합액(3a)이 선회류를 일으키면서 원심력에 의해 침전물을 침전, 분리하여 배출하고, 침전물이 분리된 처리수가 실린더(1)상에 설치된 처리수 유출관(5)으로 배출토록 구성된 통상의 원심분리기 구성에 있어서;

   상기 처리수 유출관(5) 내연부에는 처리수(10)가 배출될 수 있는 여유공간을 두고 부유물질이 원심력에 의해 분리투출될 수 있는 부유물질 토출관(6)을 중앙부에 설치하되, 상기 처리수 유출관(5)과 부유물질 토출관(6)의 단부는 하단부를 동일 높이로 형성한 것을 특징으로 하는 부유물질 분리기능을 갖는 하수처리용 원심분리장치.