KR20030008867A - 슬러지농축장치 - Google Patents

Abstract

수분이 함유된 폐수를 처리하기 위한 슬러지 농축장치가 개시된다. 그 구성은 양단이 개구되고 중앙부 일측에 분리수배출관이 구비된 원통형의 몸체부:와 원통형으로서 그 일단이 몸체부내에서 고정결합되고 측면에는 길이방향으로 지지봉이 형성된 Y형 나팔관:과 원통형으로서 일단이 Y형 나팔관의 광단면과 협단면이 접하는 지점에 접해있고 그 내면이 Y형 나팔관의 외면과 접하는 한편 측면은 분리수는 배출하고 슬러지는 유보하는 메쉬로 둘러싸인 필터부:와 표면에 길이방향으로 홈이 있어 Y형 나팔관의 지지봉의 안쪽에서 지지봉을 따라 이동하며 중앙에 나사산이 형성된 관통부를 구비하는 원통형의 패킹부:와 일단이 위 Y형 나팔관의 내부에서 패킹부의 일단과 체결되며 타단이 T형분기관과 체결되는 신축관:과 일단이 상기 Y형 나팔관의 일단에서 베어링 체결되고 표면에 나산이 형성되어 Y형 나팔관의 축선상에서 패킹부의 관통부와 나사결합되는 구동축: 그리고 이 구동축을 정회전 또는 역회전시키는 구동축 회전수단을 포함한다.

Description

슬러지농축장치{Device for controlling sludge plus water rate}

본 발명은 폐수처리공정에서 발생되는 슬러지(sludge)를 탈수기를 이용하여 케이크화하여 처리하는 공정에 있어서, 케이크 형성을 원활히 하기 위해 침전조에서 폐수와 분리되어 침강된 슬러지를 농축시키기 위한 슬러지 농축장치에 관한 것으로 특히 슬러지의 원활한 이송과 케이크형성의 효율성을 높이기 위해 이송라인으로 흐르는 슬러지의 농도를 항상 일정한 농도로 유지시켜 물의 양을 자동으로 조정할 수 있게 하는 슬러지 농축장치에 관한 것이다.

고로 공장등에서 발생한 산업폐수의 처리과정에서 발생된 슬러지의 탈수공정은 물과 슬러지의 양을 알맞게 혼합하여 슬러지의 농도를 일정하게 유지하는 것인데 이 때 물의 양에 비해 슬러지의 양이 많으면 즉 슬러지 농도가 높으면 슬러지 이송배관의 관 막힘 현상 등이 발생하여 작업에 막대한 지장을 초래할 수 있으며 반대로 슬러지 양에 비해 물의 양이 많으면 즉 슬러지 농도가 낮으면 탈수기(필터 프레스;filter press)에서 케이크 형성이 잘 되지 않는 문제가 발생하기 때문에 탈수기로의 원활한 이송과 탈수기에서의 케이크 형성의 효율성을 높이기 위해서는 슬러지의 농도를 일정하게 유지시켜주는 것이 매우 중요하다.

도 1은 폐수처리공정을 도식적으로 표현한 것으로 동 도면을 참고로 종래의 슬러지의 농도의 조정방법을 설명하면 아래와 같다.

도 1에서와 같이 수집조(1)에서 무기물이 함유된 폐수(산,중금속 폐수)를 수수하여 반응조 및 응집조(2)에서 중화,응집하여 침전조(3)로 보내지면 처리수와 분리된 슬러지는 침전조(3) 하부로 침강되고 침강된 슬러지는 펌프(8)에 의해 슬러지저장조(6)로 모아진다.

수수된 슬러지는 농도가 일정하지 않으므로 작업자가 슬러지저장조(6)에서 피트커바를 열고 슬러지를 채취하여 메스실린더(1000cc)를 이용해서 일정시간(약30분)동안 침전시킨 후 침전된 슬러지의 눈금을 읽어 슬러지볼륨(SV)을 체크하거나비중계를 이용하여 비중을 체크한 후 슬러지배출펌프(9)를 기동시켜 탈수기(5)로 공급하고 슬러지공급이 완료되면 압축 공기 송풍에 의해 탈수하여 케이크화 하여 탈수된 슬러지를 매립하게 된다.

상기와 같은 종래의 탈수공정에서의 슬러지농도 제어공정을 보면, 침전조(3)에서 폐수 처리수와 분리 침강된 슬러지는 농도가 매우 낮기 때문에 슬러지 저장조 (6)로 침강된 슬러지를 이송한 후 작업자가 슬러지저장조(6)에서 피트커바를 열고 슬러지를 채취하여 메스실린더(1000cc)를 이용해서 일정시간(약30분) 동안 침전시킨 후 침전된 슬러지의 눈금을 읽어 슬러지볼륨(SV)을 체크하거나 비중계를 이용하여 슬러지 비중을 체크한 후 농도가 낮으면, 즉 슬러지에 비해 물의 양이 많으면 슬러지저장조(6)의 교반기(10)의 작동을 중지시킨 후 슬러지공급펌프(8)를 수동으로 가동하여 침전조(3)에서 처리수와 분리되어 침강된 슬러지를 강제로 슬러지저장조(6)로 보낸 후 일정시간(약 2시간 ~ 3시간) 동안 침전시킨 후 오버플로우밸브(미도시)를 열어 슬러지와 분리된 상등수를 배수시켜 슬러지저장조(6)내의 슬러지+물혼합물의 농도를 일정하게 유지하고, 반대로 슬러지 농도가 높으면 즉 물의 양에 비해 슬러지 양이 많으면 슬러지공급펌프(8)의 기동스위치를 OFF시킨 후 슬러지저장조(6)로 물을 공급하는 것에 의해 슬러지저장조(6)의 농도를 일정하게 유지한다.

상기와 같은 과정은 슬러지저장조(6)내의 슬러지농도가 일정하게 유지될 때까지 반복된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 슬러지농도제어는 슬러지저장조(6), 슬러지배출펌프(8), 교반기(66), 오버프로우배관 등을 갖춰야 하므로 설비 설치공간이 넓어지는 문제점이 있고 또한 작업자가 항상 슬러지저장조(6)내의 슬러지상태를 수동으로감시하고 조정해야 하므로 이로 인한 작업자의 피로가 누적되는 부담이 따름은 물론, 슬러지농도를 체크하기 위해 슬러지저장조(6) 상부 피트카바 개방시 작업자의 추락 등의 산업재해위험이 매우 높고 슬러지농도를 일정하게 유지하지 못할 경우 슬러지에 함유된 소석회(수산화칼슘) 등의 성분으로 인해 슬러지 이송배관의 관막힘 현상 등이 발생하여 작업에 막대한 지장을 초래하거나 탈수기의 케이크 형성과정에서 케이크 형성이 잘 되지 못하는 등의 문제점이 발생하였다.

한편, 대한민국 특허출원 제1999-64161호와 같이 슬러지저장조에서 탈수기로 슬러지를 공급하는 공급배관상에 투,수광기를 이용하여 슬러지 농도를 판단하여 탈수타이머의 조정을 통해 슬러지 농도를 조정하는 고안이 개시되어 있다.

그러나 상기 출원발명은 탈수기를 이용해서 슬러지를 케이크화하는 공정에 있어서 침전조에서 처리수와 분리된 슬러지를 슬러지저장조에서 1차 저장한 후 슬러지농도를 제어하도록 구성되어 있어 슬러지를 일시 저장하는 저장조가 필요하다는 단점이 있다.

본 발명은 상기의 점을 감안하여 안출된 것으로서 그 목적은 고로 공장이나 냉연공장 등에서 발생된 슬러지를 케이크화하여 처리하는 공정에 있어서 슬러지 이송관에서의 원활한 슬러지이송 및 탈수기에서의 케이크작업의 효율성을 높이기 위하하여 슬러지 중에 함유된 물을 분리 배수하여 일정한 농도의 슬러지를 유지하는 슬러지농축장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 슬러지농축방법을 설명하기 위한 개략도이고,

도 2는 본 발명의 슬러지 농축장치의 분해도이며

도 3은 패킹부와 신축관의 상세도이고

도 4는 Y형 나팔관의 광단면과 협단면이 접하는 위치에 형성된 U자형 홈에 필터부가 삽입되어 있는 상태의 단면도이고

도 5는 필터부와 Y형 나팔관의 조립상태를 나타내는 도면이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 침전조에서 침전되어 수분과 분리된 슬러지를 일정농도로 유지하기 위한 슬러지농축장치를 제공하는 것에 의해 달성된다.

본 발명의 이와 같은 장치에 의하면 종래 슬러지 저장조에 일시 저장해서 작업자에 의해 수행되던 수동적인 슬러지 농도의 조정에 따른 제반 문제점이 해소될 수 있다.

본 발명의 구체적인 구성은 양단이 개구되고 중앙부 일측에 분리수배출관이 구비된 원통형의 몸체부:와 원통형으로서 그 일단이 몸체부내에서 고정결합되고 측면에는 길이방향으로 지지봉이 형성된 Y형 나팔관:과 원통형으로서 일단이 Y형 나팔관의 광단면과 협단면이 접하는 지점에 접해있고 그 내면이 Y형 나팔관의 외면과 접하는 한편 측면은 분리수는 배출하고 슬러지는 유보하는 메쉬로 둘러싸인 필터부:와 표면에 길이방향으로 홈이 있어 Y형 나팔관의 지지봉의 안쪽에서 지지봉을 따라 이동하며 중앙에 나사산이 형성된 관통부를 구비하는 원통형의 패킹부:와 일단이 위 Y형 나팔관의 내부에서 패킹부의 일단과 체결되며 타단이 T형분기관과 체결되는 신축관:과 일단이 상기 Y형 나팔관의 일단에서 베어링 체결되고 표면에 나산이 형성되어 Y형 나팔관의 축선상에서 패킹부의 관통부와 나사결합되는 구동축: 그리고 이 구동축을 정회전 또는 역회전시키는 구동축 회전수단을 포함한다.

상기 Y형 나팔관은 협단면을 갖는 비교적 긴 길이의 원통형 몸통부와 본 발명의 몸체부의 내면에서 고정결합되는 광단면의 유입부로 나누어 설명될 수 있는 바 헙단면과 광단면이 접하는 지점에서 폐수유입구측으로 갈수록 단면이 넓어지는 구조로 되어 있다.

그러나 상기 Y형 나팔관은 본 발명의 몸체부와 고정결합되어 침전조로부터 유입되는 폐수(슬러지+수분)가 Y형 나팔관의 폐수유입구로만 유입되도록 하는 폐쇄수단으로서 파악되어야 하므로 그 형상은 변경될 수도 있을 것이다. 예컨대 Y형 나팔관의 협단면의 원통부와 이 원통부의 폐수유입구측의 둘레를 따라 몸체부의 내면과 용접고정되는 도우넛 형태의 폐쇄부재로 구성될 수도 있을 것이다.

본 발명의 위와 같은 슬러지농축장치 중 슬러지와 이 슬러지에 함유된 수분을 외부로 배출하는 원통형상의 메쉬로 이루어지는 필터부는 위 Y형 나팔관의 원통 외면(측면)과 실질적으로 일정거리 이격되어 접해 있으면서 회전할 수도 있다.

이러한 회전하는 필터부에 의해 메쉬와 Y형 나팔관 사이에 개재되어 있는 각종의 부유물이나 슬러지를 분리할 수 있는 것이다.

따라서 본 발명의 슬러지농축장치는 상기 필터부를 축회전시키는 필터부 회전수단을 포함할 수 있다.

이러한 필터부 회전수단은 여러가지가 있을 수 있으나 필터부의 타단(슬러지가 배출되는 측)의 둘레면에 기어구조를 구비시켜 이 둘레면의 기어와 치합되며 모터와 함께 회전하는 축기어로 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 슬러지농축장치는 상기 필터부가 원활히 안정되게 회전할 수 있도록 필터부의 일단(폐수유입구 측)이 Y형 나팔관의 광단면과 협단면이 접하는 위치에서 광단면이 시작하는 둘레단에 형성된 U자형 홈에 삽입되게 구성할 수도 있다.

이하 상기와 같은 기술적 사상에 입각하여 본 발명의 슬러지 농축장치를 구체화한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하면서 설명하기로 한다.

이하의 설명에서, 본 발명의 보다 철저한 이해를 위해 도면을 통한 설명이 추가되나 본 발명이 이들의 도면과 상세한 설명이 없이도 실시될 수도 있다는 사실이 당업자에게 명백할 것이다.

경우에 따라서는, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐리게 할 수 있는 공지된 특징부들에 대해서는 부호의 첨가와 그 설명을 생략하였고 잘 알려진 시스템들은 블록 형태로 도시된다. 이는 본 발명의 개시를 불필요하게 애매하게 하는 것을 피하기 위한 것이다.

도 2는 본 발명의 슬러지 농축장치의 분해도이며 도 3은 패킹부와 신축관의 상세도이고 도 4는 Y형 나팔관의 광단면과 협단면이 접하는 위치에 형성된 U자형홈에 필터부가 삽입되어 있는 상태의 단면도이고 도 5는 필터부와 Y형 나팔관의 조립상태를 나타내는 도면이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 슬러지 농축장치는 양단이 개구되고 중앙부 일측에 분리수배출관(11)이 구비된 원통형의 몸체부(10):와 원통형으로서 그 일단이 몸체부(10)내에서 고정결합되고 측면에는 길이방향으로 지지봉(22)이 형성된 Y형 나팔관(20):과 원통형으로서 일단이 Y형 나팔관(20)의 광단면(21)과 협단면이 접하는 지점에 접해 있고 그 내면이 Y형 나팔관(20)의 외면과 접하는 한편 측면은 분리수는 배출하고 슬러지는 유보하는 메쉬(23)로 둘러싸인 필터부:와 표면에 길이방향으로 홈(42)이 있어 Y형 나팔관(20)의 지지봉(22)의 안쪽에서 지지봉(22)을 따라 이동하며 중앙에 나사산이 형성된 관통부(41)를 구비하는 원통형의 패킹부(40):와 일단이 위 Y형 나팔관(20)의 내부에서 패킹부(40)의 일단과 체결되며 타단이 T형분기관(60)과 체결되는 신축관(50):과 일단이 상기 Y형 나팔관(20)의 일단에서 베어링 체결되고 표면에 나사산이 형성되어 Y형 나팔관(20)의 축선상에서 패킹부의 관통부(41)와 나사결합되는 구동축(70): 그리고 이 구동축(70)을 정회전 또는 역회전시키는 구동축 회전수단인 모터(80)로 구성된다.

몸체부(10)는 원통형으로서 측면에는 필터부내에서의 패킹부(40)와 신축관의 작동에 의해 분리된 수분을 밖으로 배출하는 분리수 배출관(11)을 구비한다.

신축관(50)은 패킹부(40)와 볼트결합되어 필터부 내부에 삽입되고 필터부는 봄체부(10)내부로 삽입되어 Y형 나팔관의 광단면(21)의 단부가 봄체부(10)내면과 용접고정된다.

상기 패킹부(40)의 둘레에는 길이방향으로 홈(42)이 형성되어 있는데 Y형 나팔관의 지지봉(22)이 이 홈에 삽입되어 패킹부는 지지봉(22)을 따라 필터부내부에서 좌우 이동동작을 하고 이에 따라 신축관(50)은 신축동작을 하게 된다.

이러한 패킹부의 좌우운동은 관통부(41)의 내면에 형성된 기어구조(나사산)와 표면둘레에 나사산이 형성된 구동축(70)의 결합, 즉 구동축(70),벨트(73) 및 스프라켓(72)에 의해 모터(80)로부터 전달받는 정회전 및 역회전에 따라 패킹부(40)는 필터부내에서 좌우 운동을 하게 되는 것이다.

필터부는 원통형으로서 일단이 Y형 나팔관(20, 도4 참조)의 광단면(21)과 협단면이 접하는 지점에 접해 있고 그 내면이 Y형 나팔관(20)의 외면과 접하는 한편 측면은 분리수는 배출하고 슬러지는 유보하는 메쉬(23)로 둘러싸여 있는 구조로서 이 Y형 나팔관(20)과 필터부와의 조립상태가 도 4에 도시되어 있다.

이 필터부의 타단의 둘레에는 기어구조가 형성되어 있는데 이 둘레에 형성된 기어는 몸체부(10)의 일단 측면에 구성된 모터(90)의 축기어와 치합되어 모터(90)의 회전으로 회전한다.

구동축(70)은 베어링하우징 지지대(25)에 의해 지지되는 베어링하우징(26)에서 베어링(28)에 의해 축고정된다.

상기 구동축(70)의 회전은 벨트(73)와 스프라켓(72)에 의해 구현된다. 구동축은 모터의 축에 직접연결될 수도 있다.

이상 설명한 본 발명의 장치는 폐수처리라인에서 적당한 제어시스템에 의해 작동될 수 있다. 그 전체적인 공정은 도 1에 표시된 종래의 공정과 거의 유사하며 단지 슬러지 농도조정을 위한 슬러지저장조(6) 등은 불필요하고 슬러지공급펌프(8)로부터 본 발명의 장치에 슬러지를 공급하고 농도가 조정된 슬러지를 T형분기관을 통해 탈수기로 공급하도록 하면 된다.

이하에서는 본 발명의 장치의 작용을 전체적인 공정과 함께 설명하도록 한다.

침전조(3)로부터 수분이 함유된 슬러지는 슬러지공급펌프(8)에 의해 본 발명의 장치에 공급된다. 슬러지농축장치로 유입된 슬러지는 본 발명의 장치 내부에 구성 설치된 Y형 나팔관(20)을 거쳐 메쉬(23)에 의해 슬러지 중에 함유된 물은 걸러져 분리수배출관(11)을 통해 수집조로 회수되고 물과 분리되어 적정 농도로 농축된 슬러지는 패킹부(40), 신축관(50) 및 T형분기관(60)을 통해 탈수기로 공급된다.

한편, T형분기관(60)의 슬러지 배출구(61)에는 분석을 위한 농도계(미도시)가 구비되는 바 측정값은 제어기(미도시)로 보내지고 측정값에 따라 제어기에 의해 구동모타(70)의 회전력 및 회전방향이 결정된다.

만일, 슬러지배출구(61)에 구성된 농도계(미도시)에 의해 측정된 값이 높으면 제어기는 정회전 출력신호를 구동모타(80)로 보내고 구동모타(80)는 정회전하고 이에 따라 구동축(70) 또한 정회전한다.

구동축(70)이 정회전되면 관통부(41)와 결합된 패킹부(40)가 필터부 내부에서 지지봉(22)을 따라 후진(좌향)하게 되고 이에 따라 패킹부가 메쉬를 막아 분리되는 슬러지 중에 함유된 물의 분리량을 줄여 신축관(50)을 경유, T형분기관(60)을 통해 탈수기로 슬러지가 공급되고 필터부에서 분리된 분리수는 분리수배출관(11)을 통해 수집조(1)로 회수된다.

한편, 구동모타(80)가 구동될 때 제어기에서 받은 회전값과의 일치를 감시하기 위해 구동모타(80)에는 회전측정센서(미도시)가 구비된다.

상기와는 반대로 슬러지배출구(61)에 구성된 농도계(미도시)에 의해 측정된 값이 낮게 되면 제어기는 역회전 출력신호를 구동모타(80)로 보내고 구동모타의 역회전에 따라 구동축(70)이 역회전된다.

구동축이 역회전되면 위와는 반대로 패킹부(40)는 전진(우향)하게 되고 이에 따라 메쉬(23)의 표면적은 넓어져서 필터부에서 분리되는 슬러지 중에 함유된 물의 분리량은 늘어나게 된다. 따라서 다량의 수분이 제거된 슬러지는 적정농도를 유지하여 신축관(50)을 경유 탈수기로 공급된다.

한편, 상기 필터부 내부에서 패킹부(40)가 구동축(70)에 의해 전, 후진됨에 따라 메쉬에 부착된 슬러지가 제거되어 항상 깨끗한 상태로 필터부가 관리되고, 또한 몸체부(10)의 일측에 설치된 구동모타(90)가 계속 회전하여 상기 구동모타(90)와 치합된 필터부의 회전하면 이 필터부와 지지봉(22) 및 패킹부(40)와 접촉하여필터 메쉬에 부착된 슬러지를 계속 제거하여 필터부는 항상 깨끗한 상태를 유지하게 된다.

상기의 과정을 반복 수행하여 침전조(1)에서 폐수와 분리된 슬러지는 탈수 케이크화 하기에 적절한 농도로 농축되어 탈수기로 보내지게 된다.

본 발명은 그 사상 및 본질적인 특성으로부터 벗어나지 않으면서 다른 형태로 구현될 수도 있음은 당업자에게 있어서 자명할 것이다. 따라서, 본 명세서상에 개시된 구체화된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 범주는 상기한 내용 보다는 첨부된 청구범위에 의해 지시되며, 그와 동등한 수단과 범위에 속하는 모든 변형을 포함한다.

이상 설명한 본 발명에 따르면 침전조에서 폐수처리수와 분리 침강된 저농도의 슬러지에 함유된 물을 슬러지농축장치로 보낸 후 슬러지 농도를 분석 후 필터를 이용 슬러지중에 함유된 물을 분리시켜 적절한 농도로 농축시킨 슬러지를 탈수기로 보내므로 탈수기에서 슬러지가 효과적으로 탈수되어 케이크화될 수 있고 슬러지이송배관 등의 관 막힘을 방지하여 유지관리비가 저렴하며 고장이 거의 없는 시스템을 실현하는 등의 실용상의 효과가 있으며 침전조에서 폐수 처리수와 분리된 저농도의 슬러지를 슬러지저장조로 보낸 후 탈수케 이크화하기 위해 적절한 농도로 제어하지 않아도 되므로 설치 면적이 줄어 유지관리비가 절약되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 수분이 함유된 폐수를 처리하기 위한 슬러지 농축장치에 있어서,

   양단이 개구되고 중앙부 일측에 분리수배출관이 구비된 원통형의 몸체부:

   원통형으로서 그 일단이 상기 몸체부내에서 고정결합되고 측면에는 길이방향으로 지지봉이 형성된 Y형 나팔관:

   원통형으로서 일단이 상기 Y형 나팔관의 광단면과 협단면이 접하는 지점에 접해있고 그 내면이 상기 Y형 나팔관의 외면과 접하는 한편 측면은 분리수는 배출하고 슬러지는 유보하는 메쉬로 둘러싸인 필터부:

   표면에 길이방향으로 홈이 있어 상기 Y형 나팔관의 지지봉의 안쪽에서 지지봉을 따라 이동하며 중앙에 나사산이 형성된 관통부를 구비하는 원통형의 패킹부:

   일단이 상기 Y형 나팔관의 내부에서 상기 패킹부의 일단과 체결되며 타단이 T형분기관과 체결되는 신축관:

   일단이 상기 Y형 나팔관의 일단에서 베어링 체결되고 표면에 나산이 형성되어 상기 Y형 나팔관의 축선상에서 상기 패킹부의 관통부와 나사결합되는 구동축: 및 상기 구동축을 정회전 또는 역회전시키는 구동축 회전수단을 포함함을 특징으로 하는 슬러지농축장치.
2. 1항에 있어서, 상기 필터부를 축회전시키는 필터부 회전수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지농축장치.
3. 2항에 있어서, 상기 필터부 회전수단은 상기 필터부 타단의 둘레에 형성된 기어와 이 둘레에 형성된 기어와 치합되며 모터와 함께 회전하는 축기어로 구성됨을 특징으로 하는 슬러지농축장치.
4. 2항 또는 3항에 있어서, 상기 필터부는 Y형 나팔관의 광단면과 협단면이 접하는 위치에서 상기 광단면이 시작하는 둘레단에 형성된 U자형 홈에 삽입됨을 특징으로 하는 슬러지농축장치.