KR200332821Y1 - 슬러지 농축 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하수처리장이나 폐수처리장에서 발생하는 슬러지의 농축장치에 관한 기술이다.

본 고안의 목적은 농축조 내에서 침강 농축되는 슬러지와 부패 등으로 부상하는 슬러지를 동시에 수집하여 슬러지의 농축을 효과적으로 하기 위한 슬러지 농축장치를 제공하는 것이다.

본 고안은 상기 목적을 달성하기 위하여 통상의 중력식 농축조와 같은 구조를 한 중력 농축부와 여기에 침전 농축된 슬러지를 농축조 중앙으로 수집하는 슬러지 수집기를 설치하고 농축조의 수면에는 반경방향으로 안쪽까지 길게 설치한 스컴 트러프와 스컴 스크레이퍼를 설치하여 수면에서 부상 농축된 슬러지를 여기서 제거하여 스컴 배출 트러프를 통하여 슬러지 농축조 외부에 설치한 농축 슬러지저장조로 중력에 의하여 이송되게 하였고 농축조 바닥에 침전 농축된 슬러지는 농축 슬러지 배출관을 통하여 상기 농축 슬러지 저장조로 연결하였고 농축 슬러지 이송 펌프는 상기 농축 슬러지 저장조의 바닥 근처에 설치하였다.

농축조의 외벽 월류웨어부 아래쪽에는 부상 슬러지 안내 장치를 설치하여 부상되는 슬러지가 월류웨어로 나가지 않고 부상 슬러지 층으로 모이게 하였고 농축조 외벽 위쪽에는 안쪽에 스컴 저류판을 수면에서 깊게 설치하고 밖에는 월류 웨어부를 설치하였다.

본 고안의 효과는 농축조에서 침전 농축된 슬러지와 부상 농축된 슬러지를동시에 수집하여 항상 높은 농도의 농축 슬러지를 얻을 수 있는 것이다.

Description

슬러지 농축 장치 {Sludge Thickner}

본 고안은 하수처리장이나 폐수처리장 등에서 발생하는 최초침전지 의 슬러지와 최종침전지에서 발생하는 잉여 활성슬러지를 농축조에서 혼합하여 농축하는 기술에 관한 것이다.

중력식 농축조는 그 구조가 간단하고 기계설비도 견고하여 고장이 없고 운전이 용이하며 소비 동력이 적은 등 여러 가지 장점을 가지고 있어 널리 사용되어 왔으나 대부분 농축도가 낮고 수온이 높으면 슬러지가 부상하여 농축이 어려운 점 등의 문제로 안정적 운전이 어려워서 현재에는 신규건설은 감소하고 있는 추세이다.

종래에는 슬러지를 중력식 농축조에서 농축하기 위하여 최초 침전지의 슬러지와 잉여 활성 슬러지를 농축조의 전단에 있는 분배조에서 혼합하여 농축조에서 침전시켜서 장시간 서서히 교반 하여 발생가스를 제거하면서 중력을 이용하여 슬러지를 농축하였다.

그러나 이러한 농축방법은 하수의 유입수질 이나 수량변화, 포기조에서 의 벌킹발생 등 에 따른 슬러지 발생량의 극심한 변동 , 슬러지의 부패정도 또는 수온변화 및 슬러지 공급펌프와 같은 관련설비의 부적합 등의 다양한 원인에 의하여 농축조 내에서 슬러지가 농축되지 않고 부상하거나 또는 아예 침전이 잘 안되어 슬러지의 농축도가 낮거나 슬러지 농축이 안 되는 경우가 많았다.

농축조에서 농축이 충분히 이루어지지 않으면 다음 단계인 혐기성 소화조에서의 수리학적인 체류시간의 부족 및 유기물 부하 의 부족을 야기하여 소화가 불완전하게되고 메탄가스 발생량 이 감소하므로 소화조를 일정온도로 유지하기 위하여 가열을 하는데 필요한 가스가 부족하여 동절기 연료비가 증가하고 탈수 시 에 탈수가 잘 안되어 함수율 증가로 인한 탈수 케이크 량 증가 등으로 비경제적이고 또한 수처리 계통으로 반송부하가 증가하여 수처리 계통에도 악영향을 주게 되며 농축 후 바로 탈수하는 경우에도 탈수가 잘 안되어 탈수 케이크 량이 증가하여 비경제적이 되었다.

원심분리나 가압 부상농축 또는 벨트 농축기 등 기계식 농축기를 사용하면 위와 같은 문제를 비교적 원만하게 해결할 수 있으나 많은 시설비가 필요하고 응집제 등의 약품이 필요하여 운전비용이 증가하고 운영 및 보수가 어려울 뿐 아니라 기존의 중력식 농축설비를 사용치 못하여 낭비요인이 되었다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 중력식 농축조에 부상 농축 슬러지 제거 장치와 텔레 스코프 벨브 및 농축 슬러지 저장조를 추가하여 농축조 바닥에 침전 농축된 슬러지와 농축조 수면에 부상하여 농축된 슬러지를 동시에 수집하여 항상 고농도로 농축된 슬러지를 얻을 수 있는 슬러지 농축 장치를 제공하는것이다.

도 1 은 본 고안의 농축조의 단면도

도 2 는 슬러지의 정상적인 침강상태를 나타낸 도면

도 3은 슬러지의 부상 농축상태를 나타낸 도면

도 4는 부패슬러지 등이 일부 침전되고 일부 부상한 것을 나타낸 도면

도면의 중요부분에 대한 부호의 설명

1. 슬러지 농축조 2. 슬러지 수집기 스크레이퍼

3. 슬러지 호퍼 4. 월류 웨어부

5. 부상 슬러지 안내 장치 6. 보교

7. 슬러지 수집기 구동장치 8. 스크레이퍼 구동축

9. 스키머 암 10. 스컴 스크레이퍼

11. 스컴 배출 트러프 12. 스컴 저류판

13. 슬러지 유입관 14. 중앙 정류통

15. 농축 슬러지 배출관 16. 텔레 스코프 밸브

17. 농축 슬러지 이송 펌프 17-1. 흡입관

17-2. 토출관 18. 농축 슬러지 저장조

19. 상징수 배출관 120. 고정나사

21. 상징수 배출수로

A. 침전 슬러지 층

B. 상징수 층

C. 부상 슬러지 층

본 고안은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 ,

미리 정한 깊이를 가진 원통부와 그 아래에 역 원추형의 경사부를 가지고 경사부의 중앙바닥에는 원통형의 슬러지 호퍼부를 설치하고 위쪽에는 월류웨어부와 상징수 배출수로를 가지며 원통부 외부에는 농축 슬러지 저류조를 형성한 1개 이상의 슬러지 농축조 ;

상기 농축조의 위쪽부분의 원통부 내에는 월류 웨어부 안쪽에 스컴 저류판을 수면하로 깊숙히 설치하고 월류 웨어부 아래쪽에는 원통형 벽에 접촉하여 원주상으로 설치한 3각형 단면의 부상 슬러지 안내 장치;

상기 농축조의 중앙부에 원통형의 중앙 정류조를 수면에서 미리 정한 깊이까지 설치하고 여기에 연결되게 설치하한 슬러지 유입관;

상기 농축조의 경사부의 바닥에 슬러지 스크레파를 설치하여 농축 슬러지를 중앙부 바닥에 설치한 슬러지 호퍼로 이송하게 하고 이 스크레파 를 구동할 수 있도록 보교에 설치한 슬러지 수집기 구동장치;

상기 슬러지 수집기의 스크레이퍼 구동축에 연결하여 스키머 암을 일체로 형성하여 설치하고 이 스키머 암에 회전 자재하게 설치한 스컴 스크레이퍼;

상기 농축조의 수면보다 조금 높게 그 위쪽 끝을 수평으로 설치하되 농축조의 중앙에서 농축조 외부의 농축 슬러지 저장조 까지 연결되게 설치한 스컴 배출트러프;

상기 농축조의 바닥 중앙부에 있는 슬러지 호퍼로부터 농축 슬러지 저장조까지 연결하고 그 끝에 텔레스코프 밸브를 설치한 농축 슬러지 배출관; 및

상기 농축 슬러지 저장조의 바닥 부근에서 필요한 위치로 농축 슬러지를 이송할 수 있도록 설치한 농축 슬러지 이송 펌프를 포함하는 슬러지 농축장치를 제공한다.

이하 본 고안에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 고안에 의한 슬러지 농축장치 의 단면도이고 이하 실시 예를 상세히 설명하고자하나 하기 실시 예는 수많은 변형이 가능하고 이러한 것도 모두 본 고안의 권리 범위에 포함된다.

슬러지 농축장치를 제공하기 위하여 위 부분에 원통형으로 미리 정한 깊이만큼 외곽벽을 구성하고 바닥이 역 원추형의 경사부로 구성된 1개 이상의 슬러지 농축조(1)를 형성하고 역 원추형의 경사부는 약 10∼15° 의 경사를 가지게 하며 그 중앙바닥에 연결하여 원통형으로 미리 정한 깊이만큼 슬러지 호퍼(3)을 형성하였다.

상기 슬러지 농축조(1)의 내부에는 상부 수면 부근부터 밑으로 중앙부에 원통형의 중앙 정류통(14)를 슬러지 농축조(1)의 중앙부 깊이의 약 1/2위치까지 깊게 잠기도록 설치하였고 중앙 정류통의 지름은 슬러지 농축조(1) 지름의 약 20∼30% 정도가 되도록 정하였다.

상기 중앙 정류통(14)에는 외부로부터 중앙 정류통 하부까지 수평으로 슬러지 유입관(13)을 연결하여 설치하고 중앙 정류통(14)에 상향류 방향으로 슬러지 유입관(13)의 끝을 굽혀서 설치하였다.

상기 슬러지 농축조(1)의 위쪽에는 원통형의 월류웨어부(4)를 설치하고 그 안쪽에는 동심원상으로 스컴 저류판(12)를 수면 위에서부터 미리 정한 깊이 까지 수면하로 설치하였고 이 스컴 저류판(12)는 월류웨어부(4)에 고정나사(20)으로 견고하게 설치, 고정 하였다.

상기 슬러지 농축조(1)의 월류웨어부(4)의 바로 밑 원통벽 부분에는 2등변 3각형의 단면을 가진 부상 슬러지 안내 장치(5)를 원주상으로 밀착되게 설치하였다.

슬러지 농축조(1)의 맨 위쪽에는 보교(6)을 가로질러 설치하고 그 위에 슬러지 수집기 구동장치(7)을 설치하고 여기에 스크레이퍼 구동축(8)을 연결하고 그 아래에 슬러지 수집기 스크레이퍼(2)를 연결되게 설치하여 고정하였다.

상기 슬러지 농축조(1)의 외부에는 농축 슬러지 저장조(18)를 설치하였다.

상기 슬러지 농축조(1)의 중앙 바닥에 형성된 슬러지 호퍼(3)로부터 상기 농축 슬러지 저장조(18)까지는 농축 슬러지 배출관(15)로 연결하고 농축 슬러지 배출관(15)의 끝에는 텔레스코프 밸브(16)을 설치하여 그 끝 높이를 조정할 수 있게 하였다.

상기 스크레이퍼 구동축(8)의 수면위 쪽으로는 스키머 암(9)를 양쪽으로 수평되게 연결 설치하고 이 스키머 암(9)의 아래에는 회전자재 한 구조의 스컴 스크레이퍼(10)을 아래쪽으로 매달린 구조로 연결 설치하였고 스컴 스크레이퍼(10)의 아래끝은 수면 아래로 약 5∼10cm정도 잠기게 설치하였다.

상기 슬러지 농축조(1)의 중앙 정류통(14)의 바깥에서 상기 농축 슬러지 저장조(18)까지 스컴 배출 트러프(11)을 관통되도록 설치하되 그 위쪽 끝은 수면보다 약 2∼5cm정도 높게 수평으로 설치하였고 스컴 배출 트러프(11)의 단면은 U형 또는 4각 수로 모양으로 하고 그 바닥은 약 5∼10° 의 하향 경사를 주는 것으로 하였다.

농축 슬러지 이송펌프(17)은 상기 농축 슬러지 저장조(18)의 바닥 부근에서 흡입관(17-1)을 통하여 흡입부에 연결하고 토출부는 토출관(17-2)에 연결하였다.

본 고안의슬러지 농축장치의 작용은 다음과 같다.

1차 침전 슬러지 와 잉여 슬러지가 혼합된 상태로 슬러지 유입관(13)을 통하여 중앙 정류통(14)에 유입되고 여기서 슬러지가 가진 속도 에너지는 감쇄되어 슬러지는 아주 안정된 상태로 중앙 정류통(14)의 하부로 이송된면서 슬러지는 침전되어 침전 슬러지 층(A)를 형성하면서 시간의 경과와 함께 중력에 의한 슬러지의 압밀 작용에 의하여 수분이 슬러지 층으로부터 빠져나가면서 농축되어 농도가 높게 된다.(도 2 참조)

이 농도가 높게 농축된 슬러지는 슬러지 수집기 구동장치(7)가 회전하면 여기에 연결된 스크레이퍼 구동축(8)과 슬러지 수집기 스크레이퍼(2)가 회전하게 되고 슬러지 수집기 스크레이퍼(2)의 작용으로 중앙부의 슬러지 호퍼(3)으로 모이게 되고 이 농축 슬러지는 여기에 연결된 농축 슬러지 배출관(15)를 통하여 농축 슬러지 저장조(18)로 수위차에 의하여 자연적으로 이송되며 텔레 스코프 밸브(16)의 높이를 조절하여 이송량 및 농도를 조절한다.

침전 슬러지가 많은 경우에는 슬러지 농축조(1)의 수면과 농축 슬러지 저장조(18)의 수면 높이가 차이가 크게 하여 슬러지 이송량을 늘리고 침전 슬러지가 적은 경우에는 수면 높이차를 작게 하여 슬러지 이송량을 줄인다.

슬러지가 침전 분리된 상징수는 월류웨어부(4)를 통하여 월류된 후 상징수 배출수로(21)을 통하여 외부로 배출되어 침사지(도시하지 않음)로 반송된다.

만약에 수온이 높거나 기타 이유로 슬러지 농축조(1)내의 슬러지가 급속히 부패하거나 탈질이 되면서 가스를 발생하여 슬러지가 전부 부상하고 침전은 전혀 안 되는 경우가 간혹 있다.(도 3 참조)

이때에는 슬러지 농축조(1)의 바닥에서 거의 상부까지 상징수가 차지하고 슬러지는 전부 부상하여 수면 근처에서 부상 농축되면서 부상 슬러지 층(C)를 이룬다.

이런 경우에는 텔레스코프 밸브(16)의 위치를 슬러지 농축조(1)내의 수면보다 높게 조절하여 슬러지 농축조(1)의 슬러지 호퍼(3)으로 부터의 슬러지 배출을 중단시키고 수면상에 형성된 부상 슬러지 층(C)의 농축된 슬러지를 스컴 스크레이퍼(10)이 회전하면서 스컴 배출 트러프(11)로 밀어 넣고 이곳으로 밀어 넣어진 농축 슬러지는 스컴 배출 트러프(11)의 하향 경사진 바닥을 흘러서 농축 슬러지 저장조(18)로 이송된다.

이 경우에도 상징수는 월류웨어부(4)를 통하여 외부로 배출된다.

수온이 높고 질산화가 진행된 슬러지에서 자주 나타나는 현상으로 일부 슬러지는 침전되어 농축되고 일부 슬러지는 부상되어 수면에서 농축되는 경우가 있다.(도 4 참조)

이런 경우에는 테레스코프 밸브(16)의 위치를 중간 정도(슬러지 침전량에 따라 알맞게 조정)로 조정하여 슬러지 농축조(1)의 바닥에 침전 농축된 슬러지는 농축 슬러지 배출관(15)를 통하여 배출하고 수면에 부상 농축된 슬러지는 스컴 스크레이퍼(10)을 이용하여 스컴 배출 트러프(11)로 밀어 넣어 농축 슬러지 저장조(18)로 이송한다.

상징수는 월류웨어부(4)를 통하여 외부로 배출된다.

농축 슬러지 저장조(18)의 농축 슬러지는 농축 슬러지 이송펌프(17)에 의하여 혐기성 소화조 나 탈수시설 등의 다음 공정으로 이송된다.

슬러지 농축조(1)의 중간 벽에 설치한 부상 슬러지 안내 장치(5)는 부상되는 슬러지의 방향을 슬러지 농축조(1)의 안쪽으로 향하도록 변경시켜서 부상된 슬러지가 부상 슬러지 층(C)로 이동되게하여 월류웨어부(4)를 통하여 상징수와 함께 흘러 나가는 것을 방지한다.

스컴 스크레이퍼(10)은 상징수인 물은 점도가 낮고 농축 슬러지는 농도가 높은 것을 이용하여 물은 밀어 넣지 못하고 슬러지는 밀어 넣을 수 있도록 제작되어 있어 슬러지가 전부 침전되어 수면상에 농축 슬러지가 없을 경우는 슬러지를 제거 할 수 없게 하고 물도 밀어 넣지 못하게 되어 농축 슬러지 저장조(18)와 농축 슬러지 농도를 낮게 할 우려는 전혀 없다.

본 고안은 하수처리장이나 폐수처리장 등에서 발생한 슬러지를 전통적인 중력식 농축조에서 농축하는 경우 간단한 장치의 변경으로 슬러지의 성상이나 수온등에 따라 슬러지가 침전되지 않고 부상하는 경우와 정상적인 침전 농축이 되는 경우 등 모든 상황에서 항상 농축이 잘 된 농축 슬러지를 생산할 수 있는 장점이 있어 후속 공정의 효율을 높이고 탈수 케이크 량을 줄일 수 있고 수처리 계통의 반송 부하를 경감시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 활성슬러지 법 또는 생물학적이나 화학적으로 고도처리를 하는 하수/폐수처리시설에서,

   미리 정한 깊이를 가진 원통부와 그 아래에 역 원추형의 경사부를 가지고 경사부의 중앙바닥에는 원통형의 슬러지 호퍼부를 설치하고 위쪽에는 월류웨어부 와 상징수 배출수로를 가지며 원통부 외부에는 농축 슬러지 저류조를 형성한 1개 이상의 슬러지 농축조 ;

   상기 농축조의 위쪽부분의 원통부 내에는 월류 웨어부 안쪽에 스컴 저류판을 수면하로 깊숙히 설치하고 월류 웨어부 아래쪽에는 원통형 벽에 접촉하여 원주상으로 설치한 3각형 단면의 부상 슬러지 안내 장치;

   상기 농축조의 중앙부에 원통형의 중앙 정류조를 수면에서 미리 정한 깊이까지 설치하고 여기에 연결되게 설치하한 슬러지 유입관;

   상기 농축조의 경사부의 바닥에 슬러지 스크레파를 설치하여 농축 슬러지를 중앙부 바닥에 설치한 슬러지 호퍼로 이송하게 하고 이 스크레파 를 구동할 수 있도록 보교에 설치한 슬러지 수집기 구동장치;

   상기 슬러지 수집기의 스크레이퍼 구동축에 연결하여 스키머 암을 일체로 형성하여 설치하고 이 스키머 암에 회전 자재하게 설치한 스컴 스크레이퍼;

   상기 농축조의 수면보다 조금 높게 그 위쪽 끝을 수평으로 설치하되 농축조의 중앙에서 농축조 외부의 농축 슬러지 저장조 까지 연결되게 설치한 스킴 배출트러프;

   상기 농축조의 바닥 중앙부에 있는 슬러지 호퍼로부터 농축 슬러지 저장조까지 연결하고 그 끝에 텔레스코프 밸브를 설치한 농축 슬러지 배출관; 및

   상기 농축 슬러지 저장조의 바닥 부근에서 필요한 위치로 농축 슬러지를 이송할 수 있도록 설치한 농축 슬러지 이송 펌프를 포함하는 슬러지 농축장치.