KR200319572Y1 - 응집제 투여량과 슬러지 농도의 자동조절이 가능한슬러지 농축 장치 - Google Patents

Abstract

고농도 유기폐수의 정화공정시 탈수기의 전단계에서 침전 슬러지의 농도가 변하는 경우에도 슬러지를 탈수하기에 적합한 일정 농도로 유지하면서 탈수기 내로 투입함으로써, 슬러지의 처리효율과 탈수효율을 향상시키고 응집제의 투여량을 절감할 수 있는 슬러지 농축 장치가 개시되어 있다. 본 고안에 따르면, 고농도 유기폐수의 정화공정시 응집 혼화조 내에 슬러지 배제 물 자동배출장치를 배치함으로써, 응집 혼화조에서 슬러지를 응집제와 응집교반시켜 형성된 플럭으로부터 물을 응집 혼화조에서 직접 배제시키고, 배제시킨 물의 양을 조절하여 탈수기에 투입되는 플럭의 농도를 균일하게 유지시켜 탈수기의 안정적 운영을 도모한다. 또한, 응집 혼화조 내에 설치되는 슬러지 배제 물 자동배출장치에서 배제시킨 물의 농도를 측정하여 응집 혼화조에 투입되는 응집제의 양을 자동 조절함으로써, 탈수효율을 증진시키고 슬러지 처리에 있어서의 편리성을 증대시킨다.

Description

응집제 투여량과 슬러지 농도의 자동조절이 가능한 슬러지 농축 장치 {Sludge concentration system which have functions for automatically charging a coagulant and for automatically controlling the concentration of a sludge}

본 고안은 슬러지 농축 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬러지 처리시 탈수기의 전단계에서 응집 혼화조 내에 슬러지로부터 탈리액을 자동으로 배출하기 위한 자동배출장치를 배치하여 침전 슬러지의 농도가 변하는 경우에도 슬러지를 탈수하기에 적합한 일정 농도로 유지하면서 탈수기 내로 투입함으로써, 슬러지의 처리효율과 탈수효율을 향상시키고 응집제의 투여량을 절감할 수 있으며 인력절감이 가능한 슬러지 농축 장치에 관한 것이다.

최근 폐수의 양이 급격하게 증가함에 따라서 주변환경의 오염문제가 심각하게 대두되고 있고, 그에 따라 산업폐수를 효과적으로 처리하기 위한 다양한 노력들이 이루어지고 있다.

일반적으로, 물리 화학적 폐수처리기술은 중금속이 함유된 고농도의 산업폐수 처리에 사용되며, 각종 약품이나 고분자 응집제 등으로 물과 분리하고 이때 생성된 중금속 함유 슬러지를 각종 탈수장치로 탈수후 케이크는 건조시켜 매립하거나 소각하고, 탈리액은 생물학적 처리기술과 물리/화학적 처리기술을 이용하여 처리하고 있다.

한편, 생물학적 처리방법의 대표적인 시설인 하수처리장의 경우 하수처리장에 유입되는 하수의 BOD농도가 생활수준의 향상으로 높아져서 슬러지중에 차지하는 미생물의 농도가 높아져서 슬러지의 침전성이 저하되는 문제가 발생하고 있다. 또한, 기존 우수와 오수가 동시에 유입되는 관에서 우수와 오수가 분리되어 유입되는 관거로 하수관거 교체공사를 실시하고 있기 때문에, 슬러지중에 차지하는 무기성 고형물의 농도가 적어져서 침전성이 떨어지는 문제가 발생하고 있다. 그결과, 기존의 설치 가동중인 하수처리장에서 슬러지의 농도저하로 탈수기의 성능저하 및 소화조(슬러지 감량화장치)의 성능저하가 발생되고 있다.

도 5에는 종래 기술에 따른 슬러지 농축시스템의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 침전지(11)에서 고체와 액체의 비중차이에 의해 분리된 상등액은 월류시켜 방류시키고 침전된 고형물은 제 1 펌프(21)의 펌핑작용에 의해 제 1 이송관(31)을 통해 슬러지 저류조(12)로 이송된다. 이때, 슬러지 저류조(12)로 이송된 침전 고형물은 수온, 슬러지 농도, 계절, 인발회수 등에 따라 농도의 변화가 심하다.

슬러지 저류조(12)에 저류된 슬러지는 제 2 펌프(22)의 펌핑작용에 의해 제 2 이송관(32)을 통해 응집 혼화조(13)로 이송된다. 이와는 별도로, 슬러지에서 물을 분리시키기 위해 투여되는 응집제가 응집제 용해조(14)에서 제 1 교반장치(41)에 의해 용해된후 제 3 펌프(23)의 펌핑작용에 의해 제 3 이송관(33)을 통해 응집 혼화조(13)로 이송된다. 응집 혼화조(13)로 이송되어온 슬러지와 응집제는 제 2 교반장치(42)에 의해 교반혼합되며, 그결과로서 플럭이 형성된다. 이렇게 형성된 플럭은 제 4 이송관(34)을 통해서 탈수기(15)로 이송되어 탈수된다. 이때, 탈수기(15)의 안정적인 운전 및 자동화를 위해, 탈수기(15)에 유입되는 플럭화된 슬러지를 응집 혼화조(13)에서 가능한한 일정한 농도와 수분을 갖게하고 고형물이 잘 분리된 상태로 만들어 주는 것이 필요하다.

그러나, 응집 혼화조(13)로 이송된 슬러지에 적합한 응집제의 투여량은 슬러지의 농도, 온도, 계절에 따른 침전된 슬러지의 입경변화, 미생물 침전인 경우에는 미생물의 활성상태, 저류조에서의 저류시간 및 저류상태등 여러 가지의 변수로 인해 적절한 조절이 어려운 실정이다. 또한, 침전된 슬러지를 침전지(11)로부터 인출하는 인발횟수, 계절에 따른 침전지(11)의 상태변화등 여러 가지이유로 인해 슬러지 저류조(12)로 이송되는 슬러지의 농도가 변하며, 이로인하여 응집 혼화조(13)에서 플럭화되어 탈수기(15)에 투입되는 슬러지의 농도 변폭이 심해 탈수기(15)의 성능저하 및 적절한 운영의 곤란을 초래하였다.

도 6에는 종래 기술에 따른 또다른 슬러지 처리시스템의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 침전지(51)에서 침전된 슬러지는 제 1 펌프(61)의 펌핑작용에 의해 제 1 이송관(71)을 통해 원심 농축기(52)로 이송된다. 원심 농축기(52)에서는 슬러지를 일정농도로 농축시키며, 이렇게 농축된 슬러지는 제 2 펌프(62)의 펌핑작용에 의해 제 2 이송관(72)을 통해 슬러지 저류조(53)로 이송된다.

슬러지 저류조(53)로부터 배출된 슬러지는 제 3 펌프(43)의 펌핑작용에 의해 제 3 이송관(73)을 통해 응집 혼화조(55)로 이송된다. 이때, 제 3 이송관(73)의 중간에는 슬러지의 농도를 계측하기 위한 농도계(57)가 설치된다.

이와는 별도로 응집제 용해조(54)에서 제 1 교반장치(81)에 의해 용해된 응집제의 일부는 제 4 펌프(64)의 펌핑작용에 의해 제 4 이송관(74)을 통해 응집 혼화조(55)로 이송된다. 이때 이송되는 약품은 농도계(57)로 슬러지의 농도를 계측하여 슬러지 농도에 피드백 제어방식으로 약품 이송량을 제어한다. 응집 혼화조(55)로 이송되어온 슬러지와 응집제는 제 2 교반장치(82)에 의해 교반혼합되어 플럭을 형성시키며, 이렇게 형성된 플럭은 제 6 이송관을 통해 탈수기(76)로 이송되어 탈수된다.

그런데, 침전지(51)로부터 제 1 이송관(71)을 통해 이송된 슬러지를 원심 농축기(52)로 농축시 침전지(51)에서 침전된 슬러지의 농도와 침전특성에 따라 원심력을 이용하여 농축하므로, 농축되는 농도의 변폭이 많고 또한 원하는 농축농도로 설정 농축할 수가 없다. 게다가, 응집 혼화조(55)로 투입되는 약품이 농도계(57)로 계측한 슬러지의 농도만의 상관관계를 가지지 않고 위에서 언급한 바와 같은 여러 가지 매개변수에 의해 가변적이다. 따라서, 농도계(57)가 설치는 되어 있으나 실효성이 없어서 현실적으로 적용이 곤란한 문제점이 있다.

이상에서 언급한 바와 같은 여러 가지의 이유로 응집 혼화조에 적정 약품의 자동 투입이 어렵고, 응집 혼화조에서 탈수기로 투입되는 고형물 농도의 변동으로 인하여 탈수기의 적절한 운전관리가 어려워서 슬러지 처리계통이 운영자의 감각에 의존해서 운영되고 있는 실정이다. 그 결과, 약품의 과다소요, 탈수기의 부적절한 운영, 고형물관리의 부적절 등 여러 가지 문제가 발생되고 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 제 1의 목적은 슬러지 농축 공정시 탈수기의 전단계에서 응집혼화조 내에 슬러지 배제 물 자동배출장치를 배치하여 침전 슬러지의 농도가 변하는 경우에도 슬러지를 탈수하기에 적합한 일정 농도로 유지하면서 탈수기 내로 투입함으로써, 슬러지의 처리효율과 탈수효율을 향상시키고 드레인 관을 통해 배출되는 물의 농도를 측정하여 약품공급펌프의 공급량을 조절하여 슬러지에 적합한 응집제량을 투여함으로서 응집제의 투여량을 절감할 수 있는 슬러지 농축 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 고안의 제 2의 목적은 제1의 목적과 유사한 방법으로 슬러지 농축공정시 탈수기의 전단계에서 응집 혼화조 내에 슬러지 배제 물 자동배출장치를 배치하여 드레인 관으로 배출되는 량을 일정하게 하고 침전 슬러지의 농도와 관계치 않고 응집혼화조로 유입시키는 슬러지량만 조절하여 슬러지를 탈수하기에 적합한 농도로 유지하면서 탈수기 내로 투입함으로써, 슬러지의 처리효율과 탈수효율을 향상시키고 응집제의 투여량을 절감할 수 있는 슬러지 농축 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 슬러지 농축장치의 구성도,

도 2a는 도 1의 응집 혼화조 내에 설치되는 슬러지 배제 물 자동배출장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,

도 2b는 도 2a와 유사한 도면으로서, 응집 혼화조 내에 설치되는 슬러지 배제 물 자동배출장치의 변형가능한 구성을 개략적으로 나타낸 도면,

도 3a 및 3b는 도 2a에 도시된 스크루축의 개략적인 확대도,

도 4a는 도 3a 및 3b에 도시된 물 배출 스크린의 분해 사시도,

도 4b는 물 배출 스크린의 배치상태를 보여주는 스크루축의 부분 확대도,

도 5는 종래 기술에 따른 슬러지 농축시스템의 슬러지 처리 구성도, 그리고

도 6은 종래 기술에 따른 또다른 슬러지 농축시스템의 슬러지 처리 구성도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

11,51,111 : 침전지 12,112 : 슬러지 저류조

13,55,113 : 응집 혼화조 14,54,114 : 응집제 용해조

15,56,115 : 탈수기

21,22,23,61,62,43,64,121,122,123 : 펌프

31,32,33,34,71,72,73,75,76,131,132,134,135 : 이송관

52 : 원심 농축기 53 : 슬러지 저류조

57,157,175 : 농도계 136 : 드레인 관

158,176 : 유량계 160: 슬러지 배제 물 자동배출장치

161: 외부 케이싱 162a: 플럭 배출관

162b : 물 배출관 163 : 슬러지 유입관

164 : 응집제 유입관 165b : 물 배출구

166 : 구동 모터 167 : 물 배출 스크린

167a,167b : 원판

167e : 농축 탈리액 배출틈새 167f : 스페이서

상기와 같은 제 1의 목적을 달성하기 위해서, 본 고안은,

침전지, 슬러지 저류조, 응집제 용해조, 응집 혼화조, 탈수기의 순서로 하고, 상기 침전지에서 침전된 고형물은 상기 슬러지 저류조로 이송시키며, 상기 슬러지 저류조에 저류된 슬러지는 상기 응집 혼화조 내로 유입시키고, 상기 응집제 용해조로부터 상기 응집 혼화조 내로 응집제가 투여되며, 상기 응집 혼화조 내로 이송되어온 슬러지와 응집제를 상기 응집 혼화조 내에서 교반 혼합시켜서 플럭을 형성하고, 이렇게 형성된 플럭을 탈수기로 이송시켜서 탈수하는 슬러지 처리공정에 있어서,

상기 응집 혼화조 내에서 플럭으로부터 배제시킨 물의 배출양 조절과 농도를 유지시키면서 상기 응집 혼화조로부터 연장된 드레인 관을 통해 상기 응집 혼화조에서 처리장 폐수 유입부로 반송시키면서 반복적으로 운영하는 것을 특징으로 하는 슬러지 농축공정을 제공한다.

상기 드레인의 중간에 설치된 제 2 농도계와 제 2 유량계를 통해서 측정되는 물의 농도와 유량을 기초로 상기 드레인의 중간에 설치된 밸브의 개폐동작을 제어하여 상기 응집 혼화조로부터 상기 드레인 관을 통해서 배출되는 물의 양을 조절하고, 이와 함께 상기 응집제 용해조로부터 상기 응집 혼화조로 투입되는 응집제의 함량을 조절하여 최종적으로는 상기 탈수기로 공급되는 슬러지의 농도를 조절한다.

또한, 상기와 같은 제2의 목적을 달성 하기 위해서 제1의 목적을 달성하기위한 방법과 같은 배치구성으로 하여 상기 드레인 관을 통해서 배출되어 처리장 폐수 유입부로 반송되는 물의 양을 일정하게 유지하는 상태하에서, 상기 슬러지 저류조와 상기 응집 혼화조 사이의 슬러지 이송관에 설치된 펌프의 펌핑동작을 제어하여 상기 슬러지 저류조로부터 상기 응집 혼화조로 투입되는 슬러지의 양을 조절한다.

이상에서 언급한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 슬러지 처리공정시 탈수기의 전단계에서 응집 혼화조 내에 슬러지에서 물의 자동배출장치를 배치함으로써, 응집 혼화조에서 슬러지를 응집제와 응집교반시켜 형성된 플럭으로부터 물을 응집 혼화조에서 직접 배제시키고, 배제시킨 물의 양을 조절하여 탈수기에 투입되는 플럭의 농도를 균일하게 유지시켜 탈수기의 안정적 운영을 도모한다.

이하, 첨부도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 슬러지 농축장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 슬러지 농축장치의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 슬러지 처리시설(100)의 침전지(111)에서 고체와 액체의 비중차이에 의해 분리된 상등액은 월류시켜 방류되고 침전된 고형물은 제 1 펌프(121)의 펌핑작용에 의해 제 1 이송관(131)을 통해 슬러지 저류조(112)로 이송된다. 슬러지 저류조(112)에 저류된슬러지는 제 2 펌프(122)의 펌핑작용에 의해 제 2 이송관(132)을 통해 응집 혼화조(113)로 이송된다. 이때, 제 2 이송관(132)의 중간에는 제 1 농도계(157)와 제 1 유량계(158)가 설치된다. 슬러지를 탈수기(115)에 투입하기 전에 농도계(157)와 유량계(158)는 응집 혼화조(113) 내로 투입되는 슬러지의 농도와 유량을 각각 계측한다.

이와는 별도로, 슬러지로부터 물을 분리시키도록 투여되는 응집제가 응집제 용해조(114)에서 제 1 교반장치(141)에 의해 용해된후 제 3 펌프(123)의 펌핑작용에 의해 제 3 이송관(134)을 통해 응집 혼화조(113)로 이송된다. 이때, 이송되는 약품 양은 드레인 관을 통해 배출되는 물의 SS농도를 농도계(175)로 계측하여 SS농도에 따라 피드백제어 방법으로 펌프의 회전수를 조절하여 양을 조절한다.

응집 혼화조(113)로 이송되어온 슬러지와 응집제는 패들(paddle) 타입형 교반기가 부착된 슬러지에서 물의 자동배출장치(160)에 의해 교반 혼합되며, 그 결과로서 플럭이 형성된다. 이렇게 형성된 플럭은 제 5 이송관(135)을 통해서 탈수기(115)로 이송되어 탈수된다.

이때, 탈수기(115)의 안정적인 운전 및 자동화를 위해, 탈수기(115)에 유입되는 플럭화된 슬러지를 응집 혼화조(113)에서 가능한한 일정한 농도를 갖게하고 고형물이 잘 분리된 상태로 만들어 주는 것이 필요하다.

이를 위해서, 본 고안의 바람직한 실시 예에서는 응집 혼화조(113) 내에 슬러지 배제 물 자동배출장치(160)를 배치하여 드레인 관을 통해 배출되는 량을 조절하여 탈수기에 투입되는 슬러지의 농도를 일정하게 하고, 응집혼화조의 슬러지에적합한 약품량을 투여하기 위해 드레인 관을 통해 배출되는 물의 농도를 측정하여 약품공급량을 조절할 수 있도록 제어장치를 설치하여 약품공급량을 자동 공급이 가능토록 한다.

도 2a에는 응집 혼화조 내에 배치되는 슬러지 배제 물 자동배출장치의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.

도 2a를 참조하면, 슬러지 배제 물 자동배출장치(160)는 각각 모서리를 일정한 곡률반경으로 가공된 사각 기둥형상 또는 원형의 외부 케이싱(161)을 구비한다. 외부 케이싱(161)의 하측에는 슬러지와 응집제가 교반혼합되어 형성된 플럭을 외부로 배출시키기 위한 플럭 배출관(162a)이 일정길이만큼 외부로 연장하여 형성된다. 외부 케이싱(161)의 바닥에는 외부, 즉 슬러지 저류조(112)로부터 슬러지를 외부 케이싱(161) 내로 도입하기 위한 슬러지 유입관(163)이 일정길이만큼 외부로 연장하여 형성된다. 슬러지 유입관(163)은 슬러지 저류조(112)로부터 연장된 제 2 이송관(132)과 연통한다. 또한, 외부 케이싱(161)의 바닥에서 슬러지 유입관(163)의 인접위치에는 응집제 유입관(164)이 일정길이만큼 외부로 연장하여 형성된다. 응집제 유입관(164)은 응집제 용해조(114)로부터 연장된 제 4 이송관(134)과 연통한다.

한편, 슬러지 배제 물 자동배출장치(160)의 외부 케이싱(161) 내부 중앙에는 수직한 스크루축(165)이 배치되고, 외부 케이싱(161)의 상측 외부에는 스크루축(165)을 회전구동시키기 위한 구동모터(166)가 배치된다. 이때, 구동모터(166)는 외부 케이싱(161)의 상부벽(도시되지 않음)에 고정되어 지지되며, 외부의 전기 공급원(도시되지 않음)으로부터 동력을 전달받아서 작동한다.

도 3a 및 3b에는 스크루축(165)이 확대하여 도시되어 있다.

도 3a 및 3b를 참조하면, 스크루축(165)의 방사상 외면상에는 다수의 날개(165a)가 스크루축(165)의 길이방향을 따라서 나선형으로 연속해서 형성되어 있다. 스크루축(165)에는 다수의 물 배출구(165b)가 형성된다. 물 배출구(165b)는 중공의 스크루축(165) 내부와 연통한다. 스크루축(165)의 날개(165a)들 사이에는 고정원판(167a)와 가동원판(167b)의 적층으로 형성된 복수개의 물 배출 스크린(167)이 배치된다. 물 배출 스크린(167)은 응집 혼화조(113) 내에서 슬러지로부터 배제되는 물을 제거하는 기능을 수행한다. 이와같이 구성된 스크루축(165)의 주위에는 외부 케이싱(161)의 내벽에 수직하게 고정된 패들타입 교반기(168)와 패들타입 교반기(168)들 사이에서 수평으로 연장된 수평로드(169)가 배치되어 스크루축(165)의 작동에 의한 슬러지와 응집제를 응집교반시키는 작용을 가한다.

도 4a와 4b에는 물 배출 스크린(167)의 구성 및 배치구조가 도시되어 있다.

도 3a 내지 도 4b를 참조하면, 물 배출 스크린(167)은 환형의 고정 원판(167a)과 환형의 가동 원판(167b)을 구비한다. 이때, 고정 원판(167a)의 방사상 안쪽에는 다수의 체결돌기(167c)가 돌출하여 형성되고, 체결돌기(167c) 중앙에는 관통공(167d)이 형성된다. 고정 원판(167a)과 가동 원판(167b) 사이에는 링형상을 갖는 다수의 스페이서(167f)가 배치되며, 이에 의해 고정 원판(167a)과 가동 원판(167b)은 서로 일정한 거리만큼 이격된다. 이때, 고정 원판(167a)의 외경은 가동 원판(167b)의 외경보다 작다.

고정 원판(167a)과 가동 원판(167b)은 고정 원판(167a)의 관통공(167d)과 스페이서(167f)를 관통하여 지나는 다수의 체결핀(167g)과 체결핀(167g) 말단에 끼워지는 체결너트(167h)에 의해서 결합된다. 고정 원판(167a)과 가동원판(167b) 사이에 스페이서(167f)를 넣고 조립하면 이때 형성된 스페이서(167f) 두께와 외부에 가동 원판(167b) 두께의 차만큼의 일정간격의 틈새(G)가 조성된다. 예를 들어, 고정 원판(167a) 사이에 스페이서(167f)를 5mm로 하고 가동 원판(167b)을 4mm로 하면 스페이서(167f)와 가동 원판(167b) 사이에 1mm의 틈새(G)가 조성된다.

응집 혼화조(113) 내로 슬러지와 응집제가 투입된 상태에서 스크루축(165)이 회전하는 경우, 가동 원판(167b)은 스페이서(167f)에 의해서 고정 원판(167a)과 일정한 간격을 유지하고 있기 때문에 스크루축(165)의 회전방향으로 이동하여 고정 원판(167a)에 대하여 방사상 안쪽으로 접근하는 방식으로 요동하게 된다.

이때, 응집 혼화조(113)에서 응집 형성된 상태의 슬러지는 플럭 배출관(162a)을 통해서 배출되고 이때 슬러지에서 배제된 물은 고정 원판(167a)와 가동 원판(167b) 적층으로 생긴 다수의 틈새(G)을 자진 스크린 장치 즉 슬러지 배제 물 자동배출장치(160)를 통해 하방향으로 유하되어 스크루축(165)의 물 배출구(165b)를 통해서 드레인관을 통해 배출된다.

이때 응집 형성된 상태의 플럭은 응집 혼화조(113)로부터 유입된 슬러지의 성상과 약품의 적정성이 있으면 유입된 슬러지 중 대부분의 고형물은 1mm 이상의 크기로 플럭이 형성되며, 이때 배제된 물의 농도는 거의 일정한 SS농도를 갖는다.

한편, 도 2b에는 응집 혼화조 내에 설치되는 슬러지 배제 물 자동배출장치의 변형예가 도시되어 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이 외부 케이싱(161)의 상부 일측에는 물 배제장치(170)가 배치된다. 물 배제장치(170)는 다수의 슬릿(171)이 관통하여 형성된 수평판(172) 및 수평판(172)의 일단에서 수평판(172)에 대하여 수직하게 일체로 연장된 수직판(174)을 구비한다. 이때, 물 배제장치(170)는 수평판(172)의 측면이 외부 케이싱(161)의 내면에 접촉하고 수직판(174)의 상부면이 외부 케이싱(161)의 상부면(도시되지 않음) 내측에 접촉하도록 배치된다. 이러한 형태로 물 배제장치(170)가 배치되어 있기 때문에 외부 케이싱(161)의 상측에는 물 배제공간(S)이 조성된다.

물 배제공간(S)이 조성된 외부 케이싱(161)의 상측 측벽에는 물 배출관(162b)이 일정길이만큼 외부로 연장하여 형성된다. 물 배출관(162b)은 응집 혼화조(113)의 하부에 배치된 드레인(136)에 연통한다. 물 배제공간(S)의 바깥쪽에서 외부 케이싱(161)의 상측 측벽에는 플럭 배출관(162a)이 일정길이만큼 외부로 연장하여 형성된다. 플럭 배출관(162a)은 응집 혼화조(113)와 탈수기(115) 사이에서 연장된 제 5 이송관(135)에 연통한다.

다시 도 1을 참조하면, 전술한 바와 같이 구성된 슬러지 배제 물 자동배출장치(160)가 배치되는 응집 혼화조(113)의 하부에는 드레인(136)이 외부로 연장하여 배치된다. 바람직하게는, 드레인(136)은 처리장 유입부와 연통하도록 연장된다. 응집 혼화조(113) 내에서 슬러지 배제 물 자동배출장치(160)의 동작하에 응집제와 교반혼합되어 플럭화된 슬러지로부터 분리되는 물은 슬러지 배제 물 자동배출장치(160)의 틈새(G)를 통해 유입되어 스크루축(165)의 물 배출구(165b)를통해서 수집된후 드레인(136)을 거쳐서 하수처리장 유입부로 배출된다. 이때, 드레인(136)의 중간에는 밸브(143), 제 2 농도계(175) 및 제 2 유량계(176)가 배치된다.

이와는 달리, 도 2b에 도시된 슬러지 배제 물 자동배출장치의 변형예에서는, 슬러지에 함유된 물은 패들타입 교반기(165)가 회전함에 따라 응집교반된 슬러지 중에서 배제된 물은 외부 케이싱(161)의 상측에서 물 배출관(162b)을 통해서 배출된후 드레인(136)을 거쳐서 침전지(111)로 배출된다.

한편, 드레인(136)의 중간에 설치된 밸브(143)는 응집 혼화조(113)로부터 드레인(136)을 통해서 배출되는 물의 양을 조절하는 기능을 수행하며, 제 2 농도계(175)와 제 2 유량계(176)는 배출되는 물의 농도와 유량을 계측한다. 제 2 농도계(175)와 제 2 유량계(176)를 통해서 측정되는 물의 농도와 유량을 기초로 밸브(143)의 개폐동작을 제어함으로써, 직접적으로는 응집 혼화조(113) 내부의 물 함량을 조절하여 탈수기(115)로 공급되는 슬러지의 농도를 조절한다. 또한 배출되는 물의 농도를 계측하여 응집제 용해조(114)로부터 응집 혼화조(113)로 투입되는 응집제의 함량을 조절하여 할 수 있다.

이와는 달리, 밸브(143)의 개폐동작을 제어하여 드레인(136)을 통해서 배출되는 물의 양을 일정하게 유지하는 상태하에서, 제 2 펌프(122)의 작동을 제어하여 슬러지 저류조(112)로부터 응집 혼화조(113)로 투입되는 슬러지의 양을 조절하는 경우에도 같은 결과를 얻을 수 있다.

하기에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 슬러지 농축공정을 첨부도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 침전지(111)에서 침전된 고형물은 제 1 펌프(121)의 펌핑작용에 의해 제 1 이송관(131)을 통해 슬러지 저류조(112)로 이송된다. 슬러지 저류조(112)에 저류된 슬러지는 제 2 펌프(122)의 펌핑작용에 의해 제 2 이송관(132)을 통해 응집 혼화조(113)로 이송된다.

이와는 별도로, 물로부터 슬러지를 분리시키도록 투여되는 응집제가 응집제 용해조(114)에서 용해된후 제 3 펌프(123)의 펌핑작용에 의해 제 4 이송관(134)을 통해 응집 혼화조(113) 내로 이송된다.

응집 혼화조(113)로 이송되어온 슬러지와 응집제는 슬러지에서 물의 자동배출장치(160)에 의해 교반 혼합되며, 그 결과로서 플럭이 형성된다. 이때, 탈수기(115)의 안정적인 운전 및 자동화를 위해, 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 슬러지에서 물의 자동배출장치(160)를 이용하여 드레인 관에서 배출되는 배출량을 조절하여 탈수기로 유입되는 슬러지의 농도를 일정하게 유지시킨다.

슬러지 배제 물 자동배출장치(160) 동작을 설명하면, 슬러지 도입관(163)과 응집제 유입관(164)을 통해서 응집 혼화조(113)로 유입된 슬러지와 응집제는 하층부에서부터 서서히 패들(168)에 의해 응집 교반되면서 물이 배제된 상태로 상층부로 서서히 이동된다. 이때 배제된 물은 슬러지에서 물의 자동배출장치(160)의 외부 틈새(G)를 통해 유입되는데, 스크루축(165)이 1회전시 소정의 지점에서 가동 원판(167b)을 움직이여 고정 원판(167a)에 마찰시킴으로써 틈새 막힘현상이 발생되지 않도록 하여 원활한 물의 배제를 도모한다.

이렇게 배제된 물은 스크루축(165)의 내부와 연통하는 물 배출구(165b)를 통해서 외부 케이싱(161)의 외부로 배출된후 드레인(136)을 거쳐서 폐수 유입수로 자연 유하된다.

이와는 달리, 도 2b에 도시된 슬러지 배제 물 자동배출장치의 변형예에서, 슬러지와 응집제는 패들타입 교반기가 회전함에 따라서 하층부에서 서서히 슬러지와 응집제가 혼합되어 상부로 이동되는데, 이때 슬러지가 응집제와 반응후 생긴 플럭, 즉 슬러지 덩어리는 배출관(162a)을 통해서 배출되어 제 5 이송관(135)을 경유하여 탈수기(115) 내로 이송된다.

배제된 물은 물 배제장치(170)에 의해서 마련된 물 배제공간(S)으로 투여된다. 물 배제장치(170)의 수평판(172)에 대하여 아래에서 윗쪽방향으로 이동하는 물은 수평판(172)의 슬릿(171)을 통과한후 물 배제공간(S)에 도입되고 계속해서 물과함께 물 배출관(162b)을 통해서 배출된다. 이렇게 배출된 물은 드레인(136)을 경유하여 폐수처리 유입부(111)로 수거된다.

이때, 응집 혼화조(113)로부터 연장된 드레인 관(136)의 밸브(143)의 개폐동작을 제어하여 드레인 관(136)을 통해서 배출되는 물의 양을 제 2 이송관(132)의 중간에 배치된 제 1 농도계(157)와 제 1 유량계(158)에서 측정한 슬러지의 농도와 유량을 기초로 밸브(143)의 작동을 제어하여 응집 혼화조(113)로부터 탈수기(115)로 이송되는 슬러지의 농도를 자동적으로 조절한다.

이와는 달리, 밸브(143)의 개폐동작을 제어하여 드레인(136)을 통해서 배출되는 물의 양을 일정하게 유지하는 상태하에서, 제 2 펌프(122)의 작동을 제어하여슬러지 저류조(112)로부터 응집 혼화조(113)로 투입되는 슬러지의 양을 조절함으로써, 최종적으로는 응집 혼화조(113)로부터 탈수기(115)로 이송되는 슬러지의 농도를 조절할 수 있다.

결과 및 고찰

응집 혼화조(113)에 투입되는 슬러지의 농도가 제 1 농도계(157)로 측정한 결과 10,000㎎/ℓ이고 제 2 펌프(122)의 펌핑작용에 의해 5㎥/hr로 정량적으로 이송되도록 설정되었다고 가정한다. 탈수기(115)가 슬러지의 농도 20,000㎎/ℓ에서 50㎏·ds/hr〔2.5㎥/hr〕정도 투입되는 슬러지를 가장 잘 탈수하는 경우, 응집 혼화조(113)에서 응집제와 슬러지를 응집 혼화교반하여 슬러지에서 분리되는 물을 물 배제장치(160)를 통해서 2.5㎥/hr의 유량으로 배출시킨다. 이때, 배출되는 물의 농도는 응집 혼화조(113)에 투입되는 슬러지의 농도와 비교하면 무시할 정도인 200∼300㎎/ℓ로 원농도에 비해 작으므로 계산에서 무시하면 탈수기(115)에 투입되는 농도는 결과적으로 슬러지 농도 20,000㎎/ℓ인 농도의 슬러지를 탈수기에 공급할 수 있다.

또한, 일반적으로 응집 혼화조(113)에 투입되는 슬러지는 정량펌프를 이용하므로 투입양은 일정하다. 이때, 유량은 5㎜로 일정하고 농도가 10,000mg/ℓ에서 변화되어 들어온다고 가정하고 그 변화된 농도가 제 1 농도계(157)의 계측 결과 15,000㎎/ℓ으로 변화되어 투입된다면, 탈수기(115)에 투입되는 슬러지의 농도를 20,000㎎/ℓ로 투입하기 위해서는 물 배제장치(160)에서 물을 1.25㎥/hr 유량으로 제거하도록 할 때 탈수기(115)에 투입되는 슬러지는 20,000㎎/ℓ에서 50㎏·ds/hr〔2.5㎥/hr〕정도로 투입된다. 이러한 방식으로 간단히 슬러지에서 물의 자동배출장치(160)에서의 물 배제량을 조절하여 탈수기(115)로 투입되는 농도를 원하는 대로 조절할 수 있다. 또한, 배제하는 물의 량을 일정하게 하고 응집 혼화조(113)에 슬러지를 이송하는 제 2 펌프(122)의 펌핑동작을 조절하여도 같은 결과를 얻을 수 있다.

일반적으로, 응집제 약품선정 및 투여량은 슬러지의 응집반응테스트, 즉 JAR테스터를 실시하여 결정하는데, 공급된 슬러지와 응집제를 응집 혼화교반후 응집된 플럭상태의 암밀성 및 탈리액 배제 형태가 잘 된 응집 상태로 가장 적은 응집제으로 플럭상태를 좋게 한 상태이다. 즉, 가장 낮은 함수율로 탈수가 가능한 상태로서 이때 배제된 물의 SS농도가 낮다. 또한, 이때의 점성을 측정하여 이점을 기준점으로 삼아 두면 이 기준점이 가장 적당량의 응집제가 투입된 상태의 점성이다.

이 기준점은 JAR테스트를 실시하여 결정하는데, 일반적으로 비교적 맞는 응집제를 적정량 슬러지에 투입하여 배제시킨 물의 SS농도는, 1㎜ 정도 틈새를 가지는 스크린을 통과시키면 응집된 플럭이 거의 통과되지 않아 슬러지농도에 상관없이 200㎎/ℓ-300㎎/ℓ정도 배출되며, 적정량보다 적게 투입될 경우에는 배제되는 물의 농도가 급격히 높아진다.

따라서, 본 고안의 바람직한 실시 예에서는 응집 혼화조(113)로 투입되는 슬러지와 응집제를 응집 교반혼합시키고, 슬러지 배제 물 자동배출장치(160)로부터 배출되는 물의 농도 기준점을 정해놓고, 제 2 농도계(175)로 계측하여 배제되는 물의 SS농도가 설정된 물의 SS농도 세팅 기준점에 접근하도록 농도계와 응집제 펌프를 피드백 시켜 응집제를 자동 투입한다. 배제되는 물의 SS농도가 높은 상태인 경우에는 응집 혼화조(113)에 유입되는 슬러지 농도에 비교하여 응집제가 적게 투입된 것으로, 응집 혼화조(113)에 투입되는 응집제의 양을 증가시키면 배제되는 물의 농도가 기준점에 가까운 상태로 접근하여 움직이므로, 설정된 SS농도 기준점에 근거하여 약품을 좀 더 투입시킨다. 또한, 이 상태가 변화되어 응집제의 투입량이 적어도 될 상태로 응집 혼화조(113)에 슬러지가 유입되면 기존의 응집제 투입량은 과량 투입된 상태이므로, 응집반응에 필요지 않은 응집제는 배제되는 물에 혼합되어 나온다. 이때, 점도측정기로 배제 탈리액 점도를 측정하면 제시한 세팅 기준점에서 높은 방향으로 측정되므로 이 신호를 받아 응집제를 적게 투입하면서 배제되는 물의 SS농도을 측정하여 기준점에서 배제 탈리액 SS농도가 오차범위 밖으로 차이나지 않은 상태에서 약품을 적개 투입하도록 하면 슬러지 처리계통의 약품자동장치를 자동화할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 고안에 따른 응집제 투여량과 슬러지 농도의 자동조절이 가능한 슬러지 농축 장치에서는, 응집 혼화조에서 슬러지를 응집제와 응집교반시켜 형성된 플럭으로부터 물을 응집 혼화조에서 직접 배제시키고, 배제시킨 물의 양을 조절하여 탈수기에 투입되는 플럭의 농도를 균일하게 유지시킴으로써, 탈수기의 안정적 운영이 가능하다.

또한, 응집 혼화조 내에 설치되는 슬러지에서 물의 자동배출장치에서 배제시킨 물의 농도를 측정하여 응집 혼화조에 투입되는 응집제의 양을 자동 조절함으로써, 슬러지 처리에 있어서의 편리성을 증대시키고, 저농도 슬러지 보다 고농도시 슬러지에 약품이 적게 투입되므로 약품의 절감 또한 가능하다.

게다가, 자동화로 인해 노동인력을 절감할 수 있고, 종래에는 탈수기에서 배제시켜야 했던 물을 응집 혼화조에서 배제시킴으로써, 탈수기의 부하감소를 유도할 수 있고, 그 결과 탈수효율의 증대를 기대할 수 있다.

상기에서는 본 고안의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 침전지(111), 슬러지 저류조(112), 응집제 용해조(114), 응집 혼화조(113) 및 탈수기(115)를 구비하며, 상기 침전지(111)와 상기 슬러지 저류조(112) 사이에는 제 1 이송관(131)이 연장되고, 상기 슬러지 저류조(112)와 상기 응집 혼화조(113) 사이에는 제 2 이송관(132)이 연장되고, 상기 제 2 이송관(132)의 중간에는 제 2 펌프(122)와 제 1 농도계(157)가 배치되며, 상기 응집제 용해조(114)와 상기 응집 혼화조(113) 사이에는 제 4 이송관(134)이 각각 연장되고, 상기 응집 혼화조(113)와 상기 탈수기(115) 사이에는 제 5 이송관(135)이 연장되며, 상기 제 2 이송관(132)의 중간에는 제 1 농도계(157)가 배치된 슬러지 농축장치에 있어서, 상기 응집 혼화조(113) 내에는, 상기 슬러지 저류조(112)와 상기 응집제 용해조(114)로부터 상기 응집 혼화조(113)로 이송되어온 슬러지와 응집제를 교반 혼합하여 플럭을 형성하고 이렇게 형성된 플럭을 상기 탈수기(115) 쪽으로 배출시키며 응집된 플럭으로부터 물을 배제시켜서 외부로 배출하기 위한 슬러지에서 물의 자동배출장치(160)가 설치된 것을 특징으로 하는 슬러지 농축장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 케이싱(161) 내부 중앙에는 수직한 스크루축(165)이 배치되고 상기 외부 케이싱(161)의 상측 외부에는 상기 스크루축(165)을 회전구동시키기 위한 구동모터(166)가 배치되며, 상기 스크루축(165)의 방사상 외면상에는 다수의 날개(165a)가 상기 스크루축(165)의 길이방향을 따라서 나선형으로 연속해서 형성된 것을 특징으로 하는 슬러지 농축장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 스크루축(165)의 상기 날개(165a)들 사이에서, 고정원판(167a)과 환형의 가동 원판(167b) 그리고 이들 사이에 배치되는 다수의 스페이서(167f)에 의해 상기 고정 원판(167a)과 상기 가동 원판(167b) 사이에 틈새(G)가 조성되고, 상기 틈새(G)를 통해서 물이 배제되며, 상기 스크루축(165)의 회전 내경에 접촉되어 회전하는 상기 가동 원판(167b)으로 상기 고정 원판(167a)과 상기 가동 원판(167b) 사이의 상기 틈새(G)가 막히는 현상이 방지되는 것을 특징으로 하는 슬러지 농축장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 케이싱(161)의 상부 일측에는 물 배제장치(170)가 배치되며, 상기 물 배제장치(170)는 다수의 슬릿(171)이 관통하여 형성된 수평판(172) 및 상기 수평판(172)의 일단에서 상기 수평판(172)에 대하여 수직하게 일체로 연장된 수직판(174)을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 농축장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 물 배제장치(170)는 상기 수평판(172)의 측면이 상기 외부 케이싱(161)의 내면에 접촉하고 상기 수직판(174)의 상부면이 상기 외부 케이싱(161)의 상부면 내측에 접촉하도록 배치되며, 이에 의해 상기 외부케이싱(161)의 상측에는 물 배제공간(S)이 조성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 농축장치.