KR200325105Y1 - 혐기성 소화조의 회전식 가스교반기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하수처리장에서 사용되고 있는 혐기성 소화조의 교반기에 관한 기술이다.

본 고안의 목적은 혐기성 소화조 내에서 회전하는 관에서 소화가스를 분출하여 혐기성 소화조의 모든 부분에서 정체구역(dead zone)이 없는 완전한 혼합이 이루어지고 축의 밀봉 부로부터 외부로 소화가스의 누설이 없는 안전한 교반기를 제공하는 것이다.

이러한 목적의 달성을 위하여 혐기성 소화조의 위 부분에 넓은 개구부를 형성하고 중심부분에 회전축을 소화조 슬러지 수면위까지 수직으로 설치하고 여기에 수직 하방으로 2조 이상의 가스 분기관을 균등한 간격으로 부착한 가스헤다를 연결하여 고정하고 혐기성 소화조 중앙부에는 소화조 외부로부터 인입하게 한 소화가스 공급관에 연결하여 수직으로 중앙 입상관을 소화조 슬러지 수면 위까지 연장되게 설치하고 중앙 입상관 과 동심이 되게 가스 헤다로부터 수직 하방으로 액봉관을 혐기성 소화조의 바닥 부근까지 연장되게 설치하였다.

소화조 상부로부터 교반 축이 소화조 밖으로 나가는 부분에는 비접촉식 액체 밀봉장치를 설치하여 소화 가스의 누출을 완전하게 방지할 수 있게 하고 축은 방폭형 전동기가 부착된 감속기를 포함하는 구동장치로 회전시킬 수 있게 하였다.

본 고안은 교반 축 밀봉부로부터 소화가스의 누출을 완전히 방지하여 폭발 사고를 예방하고 회전하는 분기가스관의 작용으로 소호조 슬러지가 완전혼합이 되고 소화가 촉진되는 효과가 있다.

Description

혐기성 소화조의 회전식 가스교반기{Rotary type gas agitator of anaerobic digester}

본 고안은 하수 처리장의 혐기성 소화조에 사용하고 있는 가스 교반기에 대한 기술이다.

슬러지의 교반은 혐기성 소화조 내에 존재하는 혐기성 소화 미생물을 다량 포함한 기존의 소화조 슬러지와 새로 유입되는 농축 슬러지를 골고루 혼합하여 섞이게 함으로서 혐기성 소화 미생물을 새로 유입된 슬러지와 잘 접촉시켜서 소화를 촉진하게 하고 소화조내에 퇴적물이 발생하는 것을 방지하기 위한 것으로 매우 중요한 것이다.

혐기성 소화조의 교반에는 소화가스를 이용하는 방법과 교반기를 이용하는 방법이 있는데 구조가 간단한 소화 가스를 이용하는 방법이 많이 사용되고 있다.

소화가스를 이용하는 방법은 고압 송풍기를 이용하여 소화가스를 혐기성 소화조내로 불어 넣어 가스가 소화조내의 슬러지 층을 부상하면서 발생하는 교란을 이용하여 소화조 내의 슬러지를 교반하는 것이다.

이 경우 방법에 따라서는 소화조내의 슬러지 교반이 불완전하고 소화조내의 60%이상이 교반이 안 되는 정체 구역(dead zone)이 있다는 보고도 있는 실정이다.

그리고 소화가스에 의한 소화조의 교반에는 고압 가스 압축기와 가스 순환배관등이 필요하고 압축기나 배관 등 어느 곳에서도 가스의 누설은 폭발을 일으킬 위험 때문에 허용되지 않아 유지관리에 세심한 주의가 필요하다.

종래의 소화 가스를 이용한 교반 장치에는 소화조의 중앙 바닥 부분에서 소화가스를 집중적으로 분출하게 하여 이때 발생하는 부상력에 의하여 소화조 슬러지가 소화조 내를 중앙의 밑에서 위로 올라왔다가 외부 쪽에서 밑으로 내려가는 순환작용을 이용하는 것이 주종을 이루고 있는데 이 경우는 소화조 슬러지의 농도가 높아지면 소화조 슬러지의 농도가 높아져서 슬러지의 상하 순환이 잘 않되어 소화가 잘 안되는 경향이 있다.

그런데 최근에는 슬러지 농축에 원심분리기를 사용하는 곳이 대부분이어서 농축 슬러지의 농도가 4∼6% 로 높아 상기 순환 방식의 교반장치로는 소화 효율을 높게 유지하기가 어려워지고 있다.

다른 방법은 소화조내의 여러 장소에 가스 분출관을 설치하고 동시에 가스를 분출시켜서 교반을 하는 방법이 사용되고 있는데 이 경우는 공급되는 소화 가스의 양이 많아야 하기 때문에 가스 압축기 및 배관시설이 커져서 비경제적이다.

또 다른 방법은 소화조내의 여러 장소에 가스 분출관을 설치하는 것은 위에서 설명한 것과 같으나 각각의 가스 분출관에 순차적으로 돌아 가면서 차례 차례 소화 가스를 공급하여 한번에 하나의 가스 분출관에서만 가스가 분출되게 하여 필요한 소화가스 공급량이 적어도 양호한 교반 효과를 낼 수 있는 방법이 사용되기도 하였다.

이 방법은 비교적 효과가 양호 하지만 여러 장소에 설치한 가스 분출관의 사이에는 여전히 정체부가 생길 우려가 있어 가스 분출관의 위치 선정이 어렵고 가스 분출관의 숫자가 증가하는 문제가 있었고 각각의 가스 분출관에 가스를 순차적으로공급하는 분배장치의 가스 누설 방지도 어려운 문제가 되었다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 구조가 간단하며 소화조 슬러지의 교반 효과가 우수하고 소화 가스의 누출이 없고 유지관리가 용이한 혐기성 소화조의 가스 교반기를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 고안의 구성상태를 나타낸 단면도

도 2 는 본 고안의 작용상태를 나타낸 평면도

도면의 중요부분에 대한 부호의 설명

1. 소화가스 공급배관 2.중앙 입상관 3. 가스 헤다

4. 분기 가스관 4-1. 보강바

5. 액봉관 6. 교반 축

7. 기초 밀봉판 7-1. 심음 나사 7-2. 밀봉용 고무링

8. 바닥 덮개판 9. 수봉조

10. 조임나사 11. 수봉조 덮개 12. 밀봉용 오링

13. 위치 고정편 14. 구동장치 받침대 14-1. 중간받침대

15. 베아링 하우징 16. 교반축 베아링

17. 베아링 누르개 17-1. 베아링 누르개 고정나사

18. 연결 카플링 19. 구동장치 20. 조임 너트

21. 구동장치 고정나사 22. 수봉액

가. 혐기성 소화조 본체 나. 소화조 슬러지

본 고안은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,

혐기성 소화조의 중심부에 소화조 수면 위 부근부터 수봉조를 통하여 소화조 위에 있는 감속기 받침대 위까지 수직으로 설치한 교반 축;

상기 교반 축의 아래 부분에 일체로 형성한 후랜지에 연결하여 일체로 조립한 가스 헤다;

상기 가스헤다에 일체로 조립설치하고 혐기성 소화조 지름의 약 50∼70%의 위치에서 수직 하향으로 소화조 바닥 부근까지 연장한 2개이상의 분기 가스관;

혐기성 소화조의 외부로부터 혐기성 소화조의 외벽을 따라 밑으로 설치하고 소화조의 바닥을 따라 소호조의 중앙까지 연결하여 설치한 소화가스 공급배관;

상기 소화 가스 공급배관에 연결하여 소화조의 중앙에서 수직으로 설치하되 혐기성 소화조의 소화조 슬러지 수면 위까지 연장하게 한 중앙 입상관;

상기 가스 헤다의 중앙부의 아래 위치에서부터 소화조의 바닥 부근까지 연장되게 설치하고 상기 중앙 입상관의 외부에 동심원 상으로 설치한 액봉관;

상기 액봉관의 끝은 상기 분배 가스관의 아래쪽 끝보다 소화조 바닥쪽으로미리 정한 깊이 만큼 깊게 연장하여 설치한 액봉관;

혐기성 소화조의 상부는 상기 분배 가스관이 통과 할 만 큼의 개구부를 형성하고 그 위에 가스 누설이 없게 일체로 형성한 기초 밀봉판;

상기 기초 밀봉판 위에 가스의 누설이 없도록 설치한 바닥 덮개판;

상기 바닥 덮개판의 위에 가스 누설이 없도록 동심원상으로 설치한 수봉조;

상기 교반 축에 밀봉구조로 삽입하여 설치하고 수봉조의 위쪽 대응 위치에 설치하고 위치를 고정시킨 수봉 덮개;

상기 수봉조는 안쪽에 축 관통부를 가지고 그 바깥쪽으로 밀봉 액을 담은 수조 모양을 형성하고 ;

상기 바닥 덮개 판 위에 동심원상으로 수직으로 설치하고 심음나사에 견고하게 고정한 구동장치 받침대;

상기 구동 장치 받침대의 중간에 일체로 형성한 중간 받침대와 여기에 삽입설치한 교반 축 베아링;

상기 구동장치 받침대위에 고정되게 설치하고 교반 축과는 연결 카플링으로 연결한 구동장치를 포함하는 혐기성 소화조의 가스 교반기를 제공한다.

본 고안의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

혐기성 소화조(가)의 위쪽에 분배 가스관(4)가 통과 할 수 있도록 커다란 개구부를 형성하고 개구부 위 바닥에 가스누설이 없도록 일체로 기초 밀봉판(7)을 설치하고 심음 나사(7-1)을 기초 밀봉판(7)에 일체로 고정하여 균등한 간격으로 설치하였다.

혐기성 소화조(가)의 위쪽에서 외벽을 타고 소화가스 공급배관(1)을 밑으로 연장하여 혐기성 소화조(가)의 바닥까지 배관한 다음 바닥의 경사부를 따라 중앙부까지 연장되게 배관을 하고 혐기성 소화조(가)의 중앙바닥에서 수직으로 중앙 입상관(2)를 소호조 슬러지(나)의 수면 보다 조금 높은 곳까지 연장되게 설치하고 그 끝은 개방되게 하였다.

가스 헤다(3)에는 분기 가스관(4)을 2개이상 연결하여 일체가 되게 고정하고 분기 가스관(4)는 수직 하방으로 설치하여 그 끝이 혐기성 소화조(가)의 바닥 부근까지 연장되게 하고 그 끝은 개방이 되게 하였다.

가스 분기관(4)의 거리는 혐기성 소화조(가)의 지름의 약 50∼70%가 되게 정한다.

가스헤다(3)의 중앙부 아래쪽에서부터 혐기성 소화조(가)의 바닥 부근까지 밑으로 중앙 입상관(2)에 동심원 상으로 그 외부에 액봉관(5)를 설치하되 그 깊이는 분배 가스관(4)보다는 약 1m정도 깊게 정한다.

그리고 가스 헤다(3)의 위에는 동심 상으로 교반 축(6)을 연결하고 나사로 고정하여 일체로 조립한 다음 가설 자재를 사용하여 그 위치를 고정시킨다.

그런 다음에 혐기성 소화조(가)의 위에 이미 설치한 기초 밀봉판(7)위에 밀봉용 고무링(7-2)를 올려놓고 바닥 덮개판(8)을 그 위에 덮고 조임 너트(20)을 가볍게 조여서 위치를 잡는다.

교반 축(6)에 수봉조(9)의 안쪽 구멍을 통과시키고 바닥 덮개판(8)의 중앙 쪽위에 오링(도시하지 않음)등 밀봉용 재료를 놓고 그 위에 수봉조(9)를 올려놓고조임나사(10)을 조여 가스의 누설이 없게 견고하게 설치한다.

그런 다음에 그 안쪽에 미리 밀봉용 오링(12)을 삽입한 수봉조 덮개(11)을 교반 축(6)에 삽입하여 설치하고 위치 고정편(13)을 사용하여 그 위치를 고정시킨다.

그 다음에는 바닥 덮개판(14)를 가볍게 조였던 조임 너트(20)을 풀고 구동장치 받침대(14)를 상기 바닥 덮개판(8)위에 올려놓고 설치하되 구동장치 받침대(14)의 아래 후랜지에 있는 나사 구멍을 심음 나사(7-1)에 삽입하고 조임 너트(20)을 조여서 견고하게 고정한다.

구동장치 받침대(14의 중간에는 일체로 형성한 중간 받침대(14-1)의 중앙에 형성한 베아링 하우징(15)에 교반 축 베아링 (16)을 삽입하고 교반 축(15)를 관통한 다음 베아링 누르개(17)로 누르고 베아링 누르개 고정 나사(17-1)을 조여서 견고하게 고정한다.

구동장치(19)는 구동 장치 받침대(14)의 위쪽 후랜지에 올려놓고 나사로 고정하고 구동장치(19)의 출력축과 교반 축(6)의 위쪽 끝에는 연결 카플링(18)을 삽입하여 일체로 연결하였다.

그리고 수봉조(9)의 안쪽에는 수봉액(22)(수봉액으로는 얼지 않는 부동액 등을 사용)을 미리 정한 양만큼 충전하였다.

이와 같은 본 고안의 작용은 다음과 같다.

혐기성 소화조(가)의 슬러지는 통상 약 4∼6%정도의 높은 고형물 농도를 가지고 있는데 고형물 농도가 높아지면 점성이 증가하여 일반적으로 적용되는 소화조중앙에서의 가스 교반 만으로는 소화조 슬러지를 완전 혼합하는 것은 기대하기 어렵다.

따라서 본 고안에서는 소화조 지름의 약 50∼70%이상 되는 위치에 부기 가스관(4)를 위치하게 하고 이 분기 가스관이 부착된 가스 헤다(3)와 일체로 조립한 교반 축(6)이 연결된 구동장치(19)를 가동하여 서서히 교반 축(6)을 회전시키면 여기에 연결된 가스 헤다(3)과 분기 가스관(4)가 함께 서서히 회전하게 된다.

소화가스 압축기( 도시하지 안음)를 가동하여 혐기성 소화조(가)의 위쪽에 위치한 소화가스 공급배관(1)에 압축된 소화가스를 공급하면 소화가스는 중앙 입상관(2)을 통하여 가스 헤다(3)내로 이송되고 여기서 분기 가스관(4)를 통하여 혐기성 소화조(가)의 바닥 부근에서 소화가스가 분출되고 이 분출된 소화 가스의 부상력에 의하여 소화조 슬러지가 강력하게 교반이 되어 그 근처의 소화 슬러지는 완전 혼합이 일어난다.

교반 축(6)은 계속해서 서서히 회전하므로 분기 가스관(4)도 함께 서서히 회전하면서 혐기성 소화조(가)의 모든 부분이 차례로 소화가스에 의하여 교반이 되면서 부분적으로 그 부근의 소화조 슬러지의 완전 혼합이 일어나게 되며 이것이 혐기성 소화조(가)의 전 부분에 걸쳐 차례로 연속적으로 일어나기 때문에 결국은 소화조 슬러지의 전부가 완전혼합이 되게 되어 혐기성 소화조(가)의 어떤 부분에도 슬러지의 정체부가 없이 교반 효과가 완전하게 일어나 결과적으로 소화가 촉진되어 소화가스 발생량이 증가하고 슬러지 감량이 크게된다.

가스헤다(3)에서 밑으로 설치한 액봉관(5)는 중앙 입상관(2)와는 비접촉으로되어 있고 액봉관(5)의 아래쪽 깊이가 분기 가스관(4)의 아래쪽 깊이 보다 깊어서 그 수두차에 의하여 가스 헤다(3)에 공급된 압축된 소화가스는 분기 가스관(4)를 통해서만 분출되고 액봉관(5)의 밑으로는 분출되지 않기 때문에 액봉관(5)와 중앙 입상관(2)사이는 비접촉으로 가스의 누설이 방지된다.

그리고 교반 축(6)이 소화조 밖으로 나가는 관통부인 수봉조(9)에는 수봉액(22)이 담겨있고 이 수봉조(9)의 수봉액 높이는 혐기성 소화조의 운전 압력이 보통 300mmAq(수주 mm) 인 것을 기준으로 하여 이것보다 더 큰 값이 400∼500mm정도의 깊이가 되게 하면 소화조 내의 소화가스는 수봉조(9)의 수봉액압력보다 작아서 소화가스가 밖으로 나오지 못하게 되며 따라서 교반 축(6)의 관통부로부터 소화가스의 누출이 없다.

수봉조(9)의 밀봉은 기계적으로는 비접촉이고 액체를 이용한 밀봉이라서 마모부분이 없고 따라서 밀봉부의 보수나 고장은 발생하지 않으며 주기적으로 수봉액(22)의 부족분만 보충하면 된다.

본 고안의 혐기성 소화조의 가스교반기는 소화조 슬러지의 교반 효과가 우수하여 소화조 전 부분에 걸쳐 정체부가 없고 완전 혼합이 가능하여 소화가 촉진됨으로서 소화가스 발생량이 증가하며 소화 슬러지의 감량 효과가 증가하여 소화슬러지 발생량이 감소하고 교반 축 밀봉 부분이 비접촉식 액체 밀봉으로 되어 있어 소화가스의 누설이 없어 매우 안전하고 밀봉부분의 마모가 없어 추가적인 보수가 필요 없으며 유지관리가 용이한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 혐기성 소화조의 중심부에 소화조 수면 위 부근부터 수봉조를 통하여 소화조 위에 있는 감속기 받침대 위까지 수직으로 설치한 교반 축;

   상기 교반 축의 아래 부분에 일체로 형성한 후랜지에 연결하여 일체로 조립한 가스 헤다;

   상기 가스헤다에 일체로 조립설치하고 혐기성 소화조 지름의 약 50∼70%의 위치에서 수직 하향으로 소화조 바닥 부근까지 연장한 2개이상의 분기 가스관;

   혐기성 소화조의 외부로부터 혐기성 소화조의 외벽을 따라 밑으로 설치하고 소화조의 바닥을 따라 소호조의 중앙까지 연결하여 설치한 소화가스 공급배관;

   상기 소화 가스 공급배관에 연결하여 소화조의 중앙에서 수직으로 설치하되 혐기성 소화조의 소화조 슬러지 수면 위까지 연장하게 한 중앙 입상관;

   상기 가스 헤다의 중앙부의 아래 위치에서부터 소화조의 바닥 부근까지 연장되게 설치하고 상기 중앙 입상관의 외부에 동심원 상으로 설치한 액봉관;

   상기 액봉관의 끝은 상기 분배 가스관의 아래쪽 끝보다 소화조 바닥쪽으로 미리 정한 깊이 만큼 깊게 연장하여 설치한 액봉관;

   혐기성 소화조의 상부는 상기 분배 가스관이 통과 할 만 큼의 개구부를 형성하고 그 위에 가스 누설이 없게 일체로 형성한 기초 밀봉판;

   상기 기초 밀봉판 위에 가스의 누설이 없도록 설치한 바닥 덮개판;

   상기 바닥 덮개판의 위에 가스 누설이 없도록 동심원상으로 설치한 수봉조;

   상기 교반 축에 밀봉구조로 삽입하여 설치하고 수봉조의 위쪽 대응 위치에 설치하고 위치를 고정시킨 수봉 덮개;

   상기 수봉조는 안쪽에 축 관통부를 가지고 그 바깥쪽으로 밀봉 액을 담은 수조 모양을 형성하고 ;

   상기 바닥 덮개 판 위에 동심원상으로 수직으로 설치하고 심음나사에 견고하게 고정한 구동장치 받침대;

   상기 구동 장치 받침대의 중간에 일체로 형성한 중간 받침대와 여기에 삽입설치한 교반 축 베아링;

   상기 구동장치 받침대위에 고정되게 설치하고 교반 축과는 연결 카플링으로 연결한 구동장치를 포함하는 혐기성 소화조의 가스 교반기.