KR20040065197A - 폐액 속에 함유된 미세 협잡물 처리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분뇨, 하수, 축산 폐수 등 액상 폐기물에 함유된 미세 협잡물을 여과하여 탈수 처리하는 미세 협잡물 처리기에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 분뇨, 하수, 축산 폐수 등의 정화 처리 과정 중 주로 전처리 과정에서 일차 여과 처리한 처리수를 대상으로 이 속에 남아있는 미세한 협잡물 (1~5㎜ 정도의 크기)을 여과하여 탈수 처리하는 장치를 제공하고 자 하는 것이다.

이의 구성을 설명하면, 수평에서 약간 기울어지게 설치된 원통형상의 드럼여과기의 내부에 대상액을 투입하고 여과 드럼을 저속으로 회전시켜 드럼의 주면에 형성된 여과망으로 미세한 협잡물을 여과하는 드럼 여과기에 있어, 쐐기 형상 단면의 웨지 바를 특수한 형상, 즉 이등변 삼각형 단면의 예각 부위에 마름모 꼴 비슷한 형상의 꼭지를 단 모양으로 하여 이를 일정 간격의 바 고정 테에 끼워 여과체를 형성하므로 써 바와 고정 테를 용접하지 않고 조립할 수 있게 하며 또한 여과 드럼의 유입측 원판을 동심원상에서 분리하여 분리 공간을 만들고 이 공간에 웨지 바의 선단이 위치하도록 하고 이 공간을 수 개로 분할된 연결 플랜지로 볼트 연결하였다가 사용 중 바의 변형으로 인한 흠결이 발생하면 흠결 부위의 연결 플랜지를 분해하여 문제된 웨지 바를 뽑아내고 새 것으로 쉽게 교체할 수 있게 한 구성이다.

위와 같은 구성의 본 발명은 드럼형 여과기의 통상적 형태인 다공판 여과 드럼에 비하여 여과공이 긴 직선형으로 되어 있어 눈 막힘 현상이 적으며 여과 속도가 빨라 소량의 세척수를 가지고도 높은 여과 효율과 우수한 여과 성능을 올릴수 있음에도 불구하고 지금까지 활성화 되지 못한 원인은, 웨지 바를 용접으로 고정해야 하는 제작상의 난점과 사용 중에 웨지 바가 변형되는 흠결이 발생하였을 경우 현장에서의 교체작업이 불가하여 드럼 전체를 공장으로 옮겨 수리해야하는 불편 등의 어려움이 있었기 때문이다. 그러나 본 발명은 웨지 바의 단면 형상을 특수한 형태로 하여 용접 작업 없이 이를 조립할 수 있게 하여 제작상의 난점을 해결하고 또한 드럼의 유입측면의 원판을 분리하고 여기에 분할된 연결 플랜지를 활용하여 현장에서의 웨지 바 교체가 용이하게 이루어지게 하므로 써 우수한 여과 성능을 가진 드럼형 미세 여과기를 분뇨, 하수, 축산 폐수의 미세 협잡물 처리기로 폭 넓게 활용할 수 있게 한 것으로 경제적인 효과와 실용적인 효과를 이루어낸 미세 협잡물 처리기이다.

Description

폐액 속에 함유된 미세 협잡물 처리기 {Disposal machine of fine impurities in waste water}

본 발명은 분뇨, 하수, 축산 폐수 등 액상 폐기물에 함유된 미세 협잡물을 여과하여 탈수 처리하는 미세 협잡물 처리기에 관한 것이다.

이를 더욱 상세히 설명하면, 분뇨, 하수, 축산 폐수 등 액상 폐기물을 정화 처리하는 과정 중 본처리에 앞서 우선적으로 이루어지는 전처리(前處理) 단계에서 폐액중의 각종 협잡물을 일차로 제거한 처리수를 대상으로 하여 여기에 남아있는 미세한 협잡물 (통상1~5㎜)을 제거 처리하는 장치에 관한 것이다.

분뇨 등 폐기액의 협잡물을 여과 처리하는 기술은 주로 5㎜ 이상 크기의 비교적 큰 협잡물을 제거하는 기술을 중심으로 발전되어 왔으나 최근 수질오염으로 인한 하천과 호소의 부영양화, 남조류 현상, 해양의 적조 현상 등 수생태계의 환경이 날로 악화 되어가고 있는 현실에서 액상 폐기액에 대한 고도 처리의 필요성이 증대되고 있으며 이를 위해서는 전처리 단계에서부터 액상 폐기물에 함유된 협잡물을 미세한 것까지 완벽하게 제거 처리 하므로 써 본처리의 효율을 향상시킬 수 있어야 하며, 특히 전처리를 완료한 분뇨를 일시 저장하였다가 하수처리 공정에 보내어 하수와 병합 처리하는 이른바 하수 연계 처리 시스템이 확산되고 있는 추세로 볼 때 이 미세 협잡물 처리 문제가 시급한 과제로 떠오르고 있다 할 것이다.

이에 종래의 미세 협잡물 처리기술을 살펴보면, 다공 판으로 된 원통 내부에 대상 액을 유입시켜 저속 회전하여 여과하는 이른 바 다공 판 드럼 여과 방법과고속 회전하는 원심 분리기(Screw decanter), 또는 이를 약간 변형한 장치를 활용하는 방법 등이 그 대표적인 것이라 하겠다.

위 종래의 활용 기술을 하나하나 살펴보면,

첫째, 다공 판 드럼 여과 방법은 원주면에 수많은 원형의 구멍을 타공하여 원통을 형성하고 이 원통 내부로 처리할 폐기액을 투입하여 원통을 저속 회전 (통상 20rpm이하) 시켜 구멍으로 액체 성분이 빠져나가게 하여 구멍의 직경보다 큰 고형상 협잡물을 여과하고 이 여과된 물질을 투입의 반대 방향으로 배출하여 스크류 프레스(Screw press)로 탈수 처리하는 방법인 것이다. 그러나 이 방법은 일반적인 여과 기술이긴 하나 폐액의 특징인, 미세하고 다양한 부유 물질과 점성으로 인한 큰 표면장력에 의하여 발생하는, 여과면의 도포 효과(Coating effect)와 그로 인한 눈 막힘 현상을 피할 수 없는 큰 단점이 있기 때문에 대형의 협잡물을 처리하는 용도로는 활용할 수 있어도 여과공이 작아야 하는 미세한 협잡물을 처리하는 기술로서는 부적당한 방법인 것이다. 또한 센 수압의 세척수를 드럼의 외 표면에 다량 살수하여 이러한 폐쇄 현상을 예방한다 하더라도 여기에는 한계가 있어 실제로는 직경 6㎜ 이하 크기의 구멍으로는 눈 막힘 현상을 방지하기 어렵다고 보아야 하며 간혹 그 이하 크기의 구멍을 가진 다공판 드럼형 미세 처리기가 있다고는 하나 이 경우 세척수를 한계치까지 많이 사용해야 하며 (세척수를 과다하게 사용할 경우 오히려 드럼 내부로 물이 들어가는 결과가 되어 여과 효율을 저하시킬 수 있으므로 세척수의 사용량은 한계가 있어 대개 120ℓ/min. 이하로 사용함) 그럼에도 불구하고 그 처리량이 너무 적어 많은 양을 일시에 처리해야 하는 폐기액의 미세 협잡물 여과기로서는 실용성이 적다 할 것이다.

둘째, 원심 분리기를 활용하는 방법은, 고속 회전하는 수평형 원심 분리기(Screw decanter)를 이용하여 그 비중차에 의한 원심력의 차이를 극대화하여 액체속에서 고체를 분리하고 스크류의 추진력으로 탈수, 배출하여 고형분을 분리해 내는 기술이다.

이 원심 분리 방법은 분뇨, 하수 처리장 등의 본처리 공정 후단계에서 잉여 슬럿지를 탈수하는 용도로 오래전부터 활용해 온 방법으로 이를 전처리 단계에 원용한 것이라 하겠다. 그러나 이 원심 분리 방법은 탈수 성능은 우수한 반면 동력, 장치의 가격에 비하여 그 처리량이 너무 적기 때문에 대용량 처리를 요하는 폐기액의 여과 방법으로 역시 부적절하며 또한 가벼운 협잡물은 원심 분리가 쉽지 않기 때문에 응집조제 등 약품을 지속적으로 사용해야 하는 문제가 있어 2차 오염 발생과 경제적인 문제가 따르며 모래와 같은 큰 비중의 물질이 들어갈 경우 매우 큰 원심효과로 인한 과부하의 문제가 발생할 소지도 있다.

셋째, 원심 분리기를 약간 변형한 방법에 대하여 설명하면, 위와 같이 미세협잡물을 원심 분리기로 처리할 경우에 나타나는 여러 가지의 문제를 극복할 목적으로 그 형태를 약간 변형하여 활용하는 방법으로 그 가운데 하나는, 원심 분리기(스크류 데칸터)의 원통부 원주면을 다공판으로 바꾸거나 또는 사각 단면의 봉을 일정한 틈새를 두고 길이 방향으로 용접하여 여과면을 형성한 것이다. 이것은 고속회전에 따른 큰 원심력을 이용하여 여과 속도를 높이고 여과면에서 걸러진 협잡물을 스크류가 신속히 밀어내게 하여 단위 시간당 처리량을 증대하려는 의도로 활용하는 수단이라 하겠다. 그런데 이 방법은 스크류와 원통이 상호 일정한 회전차를 가지고 고속회전 하기 때문에 서로의 접촉을 피하기 위하여 스크류의 외면과 원통의 내면에 공차를 두어야 하므로 이 공차에 의한 간극(間隙)이 눈 막힘의 원인이 되고 있다. 즉 스크류가 저속 회전하는 통상의 스크류 컨베어는 스크류와 실린더 내주면 사이에 틈이 있어도 이 틈에 있는 물질이 물질 상호간에 작용하는 응집력으로 하여 함께 밀려가게 되므로 이 틈이 별 문제가 되지 않는다. 그러나 앞의 경우에는 고속회전에 의해 발생하는 강한 원심력 (통상 지구 중력 가속도의 수백 내지 수천 배)으로 인하여 내부의 협잡물이, 협잡물 상호간에 작용하는 응집력보다 훨씬 큰 힘으로 원통 내면에 강하게 밀착되어 있기 때문에 여과면과 스크류의 틈새에 있는 물질이 밀려나가지 못하고 남아 있게 되어 이것이 눈 막힘 현상의 원인이 되어 처리량을 증대하려는 소기의 목적을 달성하지 못하게 된다.

또 다른 하나는, 원심 분리기의 여과수 배출측 면에 미세한 구멍을 다량으로 형성시켜 여과면으로 삼고 여기서 여과된 물질을, 스크류 측면의 긁기 장치를 이용하여 원통의 내주면으로 보내어 이를 스크류의 작용으로 밀어내는 구조인 바 이 방법은 전자와 달리 원심력이 여과공과 직각 방향으로 작용하도록 된 구조이기 때문에 여과물질이 여과면에 밀착되지 않고 오히려 여과면을 미끄러져 중심에서 먼 쪽으로 움직이는 힘이 작용하고 이에 긁기 장치의 도움까지 받게 되어 전자와 같은 눈 막힘 현상을 피할 수 있다. 그러나 이것 역시 그 처리량이 만족할 만한 수준까지는 되지 못하여 미세 협잡물 처리에 단독으로 사용하기에는 무리가 있다 할 것이다.

이상 종래의 기술을 정리해 보면 폐액의 전처리에 있어 1~5㎜ 크기의 미세한 협잡물을 처리하는 미세 협잡물 처리 기술은, 미세한 부유 물질과 점성 등으로 발생하는 여과공의 눈 막힘 현상으로 하여 여과공의 크기를 작게 하는데 한계가 있기 때문에 원형의 여과공을 활용한 미세 협잡물 처리 방법은 적절한 기술이 되지 못하며 또한 고속 회전에 의한 큰 원심력을 이용한 원심 분리기 및 이를 변형한 방법들 역시 그 처리량의 한계를 극복할 수 없기 때문에 많은 양을 연속 처리해야 하는 폐기액의 미세 처리 장치로 그 효용성이 떨어진다 할 것이다.

본 발명은 분뇨, 하수 및 축산 폐수의 미세 협잡물을 처리하는 데 있어 위와 같은 종래의 문제를 해결하여 효율적인 미세 협잡물 처리 장치를 제공하고자 하는 것으로서 즉, 분뇨, 하수, 축산 폐수에 함유된 1~5㎜ 크기의 미세한 협잡물을 처리함에 있어 막힘이 없는 여과 기술과 대량 처리 (전처리 공정에 설치될 경우 시스템의 연속 처리가 가능한 처리 속도로서 100㎥/hr.의 용적 속도) 기술을 동시에 만족하고 아울러 중요 부위의 현장 수리 교체가 가능한 경제적이고 실용성 있는 미세 협잡물 처리기를 제공함에 있다.

도1은 본 발명의 측면도

도2는 본 발명의 정면도

도3은 웨지 바 여과 드럼의 종단면도

도4는 웨지 바 여과 드럼의 정면도

도5는 "A"부분 (바 고정 테의 조립 관계) 상세도

도6은 "B"부분 (연결 플랜지의 조립 관계) 상세도

도7은 통상적인 웨지 바의 종단면 확대도

도8은 본 발명의 웨지 바의 종단면 확대도

도9는 바 고정 테와 웨지 바의 일부 결합 상태도

도10은 "도4"에서 연결 플랜지 한 개를 분해한 상태의 여과 드럼의 정면도

도11은 "C" 부분 (웨지 바 선단의 노출 상태) 상세도

＊도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 웨지 바 1a : 웨지 바 꼭지 1b : 웨지 바 밑면

1c : 통상적 웨지 바 2 : 드럼 축 2a : 유입축관 2aa :유입측 원판 2aaa : 유입측 원판의 돌출부 경계 2ab : 외륜판

2aba : 외륜판의 돌출부 경계 2ac : 연결 플랜지

2aca : 연결 플랜지 요입홈 내측 경계 2acb : 연결 플랜지 요입홈 외측 경계 2acc : 연결 플랜지 조립 볼트 2b : 확대축관 2c : 확대축관의 구멍

2d : 실축 2e : 베어링 2f : 스프로켓 2g : 배출측 측판 3 : 원통

3a : 원통의 구멍 4 : 스크류 프레스 5 :세척수 펌프 5a : 세척 노즐 5b : 세척 노즐 관 5c : 세척수 배관 5d : 세척수 밸브 6 : 프레임

7 : 드럼 전동기 (기어드 모터) 7a : 롤러 체인 8 : 투입 펌프

8a : 로타리 조인트 8b : 플렉시블 관 8c : 투입 배관 8d : 투입 밸브

9 : 덮개 9a : 상부 수리 점검문 9b : 정면 수리 점검문 9c : 호퍼

9d : 배출 배관 10 : 웨지 바 여과 드럼 11 : 바 고정 테

11a : 바 고정 테 홈 11b : 바 고정 테 구멍 12 : 보강 봉

12a : 보강 봉 체결 나사 13 : 스페이서

본 발명의 구성을 기술적 요소를 중심으로 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 핵심 장치인 여과 드럼(10)에 있어 우선 드럼 축(2)의 구성을 설명하면, 드럼 외부의 유입부 축은 중공축(中空軸) 즉 유입축관(2a)으로 구성하여 그 내부로 폐액이 유입될 수 있게 하고 드럼 내부로 들어와 있는 중공축 부위는 그축관의 직경을 크게 한 확대축관(2b)으로 하여 그 주면에 다수개의 구멍(2c)을 만들어 유입된 폐액이 드럼 내부로 떨어져 들어가게 한다. 이때 구멍(2c)의 단면적의 합이 확대축관(2b)의 단면적보다 2배 정도 넓게 한다. 확대축관(2b) 후반부는 실축(2d)(관을 사용할 경우에는 그 선단을 막음)으로 하여 반대편의 배출측 측판(2g) 중심을 통과하여 드럼 외부로 이어지게 하며 드럼 축(2)의 드럼 외부 양측에는 베어링(2e)을 개재하여 프레임(Frame)(6)에 장착한다. 위 어느 한 베어링(2e) 옆에 스프로켓(Sprocket)(2f)을 축설하여 이에 연결된 롤러 체인(7a)을 통하여 전동기(기어드 모터)(7)로부터 동력을 전달 받게 한다. 또한 유입축관(2a) 선단에는 로타리 조인트(Rotary joint)(8a)와 플렉시블(Flexible) 관(8b)을 달아 투입 펌프(8)의 배관(8c)과 연결되게 하며 펌프의 상단에는 투입 밸브(8d)를 부착한다.

다음, 위의 드럼 축(2)과 일체화 되어 회전하게 한 여과 드럼(10)의 구성을 설명하면, 쐐기 형상의 단면을 가진 긴 봉(Wedge bar, 이하 웨지 바)(1)을 다수 개 길이 방향으로 일정한 간격으로 조립 결합하여 이 집합된 웨지 바의 밑면(1b)이 원통의 내주면을 형성하고 이 내주면이 여과 면의 역할을 하게 한다. 그런데 여기서의 웨지 바(1)는 단순한 이등변 삼각형 형상의 단면을 가진 통상적인 웨지 바(1c)가 아닌 독특한 형태로서, 즉 쐐기의 뾰족한 부위에 쐐기의 기울기와 반대 되는 기울기를 가진 작은 턱을 붙인 형상이 된다. 그 단면 모양을 달리 표현하면 이등변 삼각형의 예각 부위 모서리에 마름모꼴과 유사한 형상의 꼭지(1a)가 달린 형태라 할 것이다. 이러한 형상의 웨지 바(1)는, 다수 개의 바 고정 테(11)에 끼워지게 되는데 이 바 고정 테(11)는 플랜지(Flange) 형상의 판으로서 그 내주면 전체에 일정한 간격의 홈(11a)이 톱니처럼 만들어진 구조이다. 이 홈(11a)은 그 형상과 크기를 상기 웨지 바(1)의 꼭지(1a)의 단면과 같게 하여 이 바 고정 테 홈(11a)으로 웨지 바의 꼭지(1a) 부위가 끼워지게 한 것이다. 이 바 고정 테(11)는 100~150㎜ 정도의 일정 간격으로 배치한다. 이 테(11)에는 일정 간격의 구멍(11b)이 있어 이 구멍(11b)마다 여과 드럼(10)의 원통 길이보다 약간 긴 보강 봉(12)을 삽입한다. 이때 고정 테(11)와 테(11) 사이에 간격 유지용 관인 스페이서(Spacer)(13)가 일정 길이로 보강 봉(12)에 함께 끼워지게 한 구조로 조립된다. 이렇게 하여 여과 드럼(10)의 양 측면 판(2ab, 2g) 외부로 돌출되는 보강 봉(12)의 선단에서 나사(12a) 체결을 하므로써 바 고정 테(11)의 간격을 유지하며 움직임을 방지하고 드럼(10) 전체를 견고하게 고정하는 역할을 하게 한다. 그리고 여과 드럼(10)의 출구 측에는 다수개의 구멍(3a)을 가진 원통(3)을 붙여 여과된 협잡물이 그 구멍(3a)을 통하여 하부에 설치된 스크류 프레스(4)로 들어가게 한다. 스크류 프레스(4)에서는 여과 협잡물을 스크류로 압착 탈수하여 컨베어 등으로 이송한다.

다음은 본 발명의 중요한 요소의 하나인 여과 드럼(10)의 유입측 측판의 구성을 설명하면, 이 유입측 측판을 중심측 판인 유입측 원판(2aa)과 외륜측에 있는 외륜판(2ab)으로 나누어 둘 사이에 일정 거리를 둔다. 이 거리 공간에 웨지 바(1)의 선단이 위치하도록 하며 유입측 원판(2aa)과 외륜판(2ab)에 수 개로 분할된 연결 플랜지(2ac)를 조립하여 이 둘(2aa, 2ab)을 연결되게 하므로 써 전체적으로 하나의 원판과 같은 형상이 된게 한다. 이 연결 플랜지(2ac)는 상대와 접촉될면에 요입홈(2aca~2acb)을 동심원상에 만들어 이 홈의 내측 경계(2aca)와 유입측 원판(2aa)의 돌출부 경계(2aaa)가 맞물리게 한다 이 때 물론 홈과 돌출부의 경계부위가 같은 직경이 되게 하여 두 물체가 정확히 동심원상에서 결합되게 한다. 같은 요령으로 외륜판(2ab)의 돌출부 경계(2aba)와 연결 플랜지(2ac) 요입홈의 외측 경계(2acb)가 접촉하며 결합되어 전체적으로 동심원상에서 합쳐지게 한다. 그리고 이 연결 플랜지(2ac)는 중심선을 분할선으로 하여 수 개로 등분 (도면에서는 4등분)한 것으로서 분할된 하나의 연결 플랜지(2ac)에 4개의 조립용 구멍을 마련하고 내외 측에 각각 두 개씩 상대(2aa, 2ab)와 볼트(2acc) 조립한다.

여기서 여과 드럼(10)은 유입 측을 약간 높게 기울여 설치하여 원통 내부 물질이 배출 측으로 원활하게 진행될 수 있게 한다.

이렇게 구성된 여과 드럼(10)의 원통 상부에 약간의 거리를 두고 다수 개의 세척 노즐(5a)이 있는 세척 노즐 관(5b)을 수평 설치하여 이를 세척수 펌프(5)와 배관(5c) 연결하며 세척수 펌프(5)의 상단에는 세척수 밸브(5d)를 부착한다. 그리고 여과 드럼(10)의 상부와 양 측면 그리고 정, 후면에 덮개(9)를 설치하고 덮개의 상부와 정면에 각각 수리 점검문(9a), (9b)을 단다. 드럼의 하부에는 여과수를 모으는 호퍼(Hopper)(9c)를, 호퍼(9c)의 아래 부위에는 여과수를 다음 단계로 이송할 배출 배관(9d)이 있는 구성으로 한다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 앞에서 말한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로 특수한 형상의 웨지 바(1)와 분할된 연결 플랜지(2ac)를 이용한 웨지 바 여과기로서 이러한 기술 수단이 어떻게 실체화 되는가를 나타내는 하나의 실시 예를 제시하면 다음과 같다. 이에 종래의 기술 가운데 하나인 다공판 여과법의 실시 예도 함께 제시하여 비교의 척도로 삼고자 한다.

첫째, 본 발명의 한 실시 예로서 상기에서 설명한 바와 같은 꼭지(1a)가 달린 형상의 웨지 바(1) (폭 3.6㎜)를 바(1)와 바(1) 사이의 틈새가 1㎜가 되게 하여 (피치; 4.6㎜), 478개의 웨지 바(1)를 조립하면 직경이 약 700㎜인 여과 드럼이 만들어 진다. 여기서 17개의 바 고정 테(11)를 125㎜ 피치로 바(1)와 결합하면 (칸 수는 16칸) 원통 길이가 약 2m인 여과 드럼이 형성된다. 이 여과 드럼을 유입측이 2웨 높게 경사지게 설치한다. 그리고 100㎥ /hr.의 유량을 가진 투입 펌프(8)와 최고 용량 120ℓ/min. 에 30m 양정을 가진 세척수 펌프(5) 및 6ton/hr.(유입 협잡물 기준)의 처리량을 가진 스크류 프레스(4)를 설치한다.

둘째, 위 본 발명의 실시 예와 비교하기 위하여 여과 공의 직경을 4㎜로 하고 그 피치를 7㎜로 한 바둑판 배열의 다공판 여과 드럼 (판재의 두께는 3㎜)으로 된 다공판 여과기를 준비한다. 여과 드럼의 크기 (직경 700㎜ x 길이 2m)를 본 발명의 실시 예와 동일하게 하고 그 외의 모든 구성도 본 발명과 동일하게 한다.

본 발명의 효과에 관하여 위의 두 가지 실시 예의 비교를 중심으로 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 실시 예를 통하여 그 작동과 함께 작용 효과를 살펴본다.

전처리 과정에서 중, 대형 협잡물(5㎜ 이상)을 일차 제거한 분뇨, 하수, 축산 폐수 등의 폐기액이 투입 펌프(8)를 통하여, 플렉시블 관(8b), 로타리조인트(8a)를 거쳐 유입축관(2a)으로 투입되면 여과 드럼(10) 내부의 확대축관(2b)의 구멍(2c)을 통하여 여과 드럼(10) 내주면으로 폐액이 들어온다. 이때 여과 드럼(10)은 전동기(기어드 모터)(7)로부터 롤러 체인(7a)을 통하여 스프로켓(2f)에 동력을 전달받아 16rpm의 속도로 회전하게 한다. 그런데 여과 드럼(10)은 배출 측이 약간 낮게 경사 설치되어 있으므로 여과 드럼(10) 내부의 물질은 여과 드럼(10)의 내주면에 부착되어 회전 운동 (엄밀히는 1/4 회전 정도)을 하다 어느 정도의 높이에서 떨어지는 낙하 운동을 하게 된다. 이 회전과 낙하, 두 운동의 지속적인 반복 작용으로 여과 드럼(10) 내부의 물질이 배출 측으로 이동하게 된다. 이 과정에서 폐액에 있는 고형 성분 중 웨지 바(1)와 바(1) 사이의 틈새(1㎜)보다 작은 물질과 액체 성분은 틈새를 통과하여 하부의 호퍼(9c)로 내려가고 틈새보다 큰 고형분은 여과 드럼(10) 내부에서 여과되어 진행하다 결국 배출측 원통(3) 구멍(3a)을 빠져나가 스크류 프레스(4)로 낙하 유입되어 탈수 되고 탈수된 협잡물은 컨베어 등을 이용, 이송 처리된다.

이상의 여과 과정에서 다수 개의 세척 노즐(5a)을 통하여 적절한 양의 세척수를 여과 드럼(10)의 외주면에 분사하여 여과 드럼(10)에서의 눈 막힘 현상을 방지한다.

다음은 비교를 위한 실시 예로서 다공판 여과기에 대하여 그 작동과 그에 따른 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명과 동일한 과정으로 위의 다공판 드럼의 내부에 유입된 폐기액은 역시 본 발명과 동일한 운동을 반복하며 진행과 여과가 이루어진다. 그런데 다만한 가지 다른 점은 여과 목(틈새)의 크기에 따라, 전자가 1㎜ 크기의 협잡물을 여과할 수 있는 것에 비해 이 다공판 여과기는 4㎜보다 작은 협잡물은 여과가 곤란하며 그리고 더욱 주목할 만한 결과는 여과목이 큰 다공판 여과기가 여과목이 작은 본 발명에 비하여 오히려 눈 막힘 현상이 더 크게 나타나며 그 차이 또한 대단히 커다는 사실이다.

이러한 현상을 포함하여 양자의 비교를 더욱 확실히 하여 그 효과를 대비하기 쉽도록 이를 표로 나타내면 다음의 "표 1"과 같다.

(표 1)

*본 발명과 다공판 여과기의 실시 예에 있어 구성에 따른 효과의 비교

이상의 표에서 살펴본 바와 같이 단위 여과면의 폭이 1㎜에 불과하며 여과면적율이 적은 본 발명이, 4㎜ 직경의 단위 여과 면을 가지고 전체 여과 면적율이18% 나 더 큰 다공판 여과기보다 눈 막힘 현상이 오히려 적은 것으로 나타나고 있다. 이러한 현상의 원인은 액체의 표면장력과 관련되는 현상으로 볼 수 있는 바 그것은, 여과 경계선에서 작용하는 액체의 표면장력이 액체의 여과면 통과를 방해하는 힘으로 작용하게 되는데 다공판 여과기의 경우 여과 경계선이 4㎜ 직경의 원주이므로 이 원주의 모든 방향에서 작용하는 표면장력이 서로 뭉쳐지게 되어 4㎜의 직경이 예컨데 3㎜의 직경 또는 2㎜의 직경과 같은 결과가 되어 여과 효율을 저하시키는 원인이 된다. 이에 비해 본 발명인 웨지 바 여과기는 여과 경계선이 긴 직선으로 되어 여과 경계선에서의 표면장력이 두 방향에서만 작용하게 되므로 표면장력으로 인한 여과 방해 작용을 적게 받게 되어 액체의 여과면 통과가 다공판보다 쉬울 것으로 보기 때문이다.

이와 같이 단위 여과 면이 구멍으로 된 다공판 여과기보다 긴 직선으로 된 바 여과기가 폐액의 미세 여과기로서 훨씬 나은 효과가 있는데도 불구하고 바 형 여과기가 활성화되지 못한 가장 큰 이유는 웨지 바 여과기의 제작의 어려움이라 할 것이다. 이를 상세히 설명하면, 이등변 삼각형 단면의 통상적인 웨지 바(1c)를 이용하여 여과 드럼을 형성하고자 할 경우 웨지 바 고정 테와 웨지 바의 접촉면 전체를 용접으로 고정시켜야 하기 때문에 이는 대단히 힘든 작업이 된다. 상기 실시 예에서 웨지 바 고정 테(11)의 피치를 125㎜로 하고 이등변 삼각형 단면의 통상적인 웨지 바(1c)를 사용한다고 가정하면 그 용접 개소가 무려 8,126개소(478 x 17)가 된다. 용접으로 인하여 바가 뒤틀리는 변형의 문제, 제 위치에서 벗어나는 문제 등이 발생하지 않도록 하여 수천 개소를 용접해야 하는 작업으로 이는 현실적으로 매우 어려운 작업이라 볼 수 있다.

본 발명은 이에 비해, 웨지 바(1)의 단면을 위 구성의 설명에서 나타낸 바와 같이 이등변 삼각형 예각 부위에 마름모꼴 비슷한 모양의 꼭지(1a)를 붙인 것과 같은 형상으로 하여 이 꼭지(1a) 부위를 웨지 바 고정 테(11)의 홈(11a)에 길이 방향으로 삽입하여 여과 드럼(10)을 형성하게 하였으므로 용접 작업을 전혀 하지 않고도 웨지 바(1)를 정확한 간격으로 용이하게 고정할 수 있어 목적하는 좁은 여과 간극 (실시 예에서는 1㎜)을 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 우수한 성능을 가지면서도 제작상의 곤란으로 활성화되지 못한 웨지 바 형식의 미세 협잡물 여과기를 용이하게 제작할 수 있게 하는 수단으로 그 발명의 효과가 크다 할 것이다.

미세 협잡물 처리기로서 웨지 바 여과기가 활성화되지 못한 또 다른 이유를 살펴보면 미세 협잡물 처리기는, 단면적이 작은 웨지 바 즉 굵기가 가는 웨지 바를 사용하게 되므로 (실시 예에서는 3.6㎜의 폭) 굵은 바를 사용하는 중, 대형 협잡물 처리기에 비하여 사용 중 웨지 바가 휘어질 가능성이 아무래도 더 많다고 볼 수 있다. 이는 주로 단단한 고형물이 바와 바 사이의 틈새에 끼어 바를 휘어지게 하고 틈새를 벌려 여과 성능을 저하시키는 한 원인이 되는 것으로 이러한 현상이 발생할 경우 웨지 바가 용접구조로 되어 있다면 현장에서의 수리가 불가하므로 여과 드럼을 따로 분해하여 제작공장으로 운반하여 수리하거나 여과 드럼 전체를 교체해야 하는 큰 불편이 따른다. 이와 같이 작은 한 부분의 문제로 하여 여과 드럼 전체를 움직여야하는 비능률과 비경제성의 문제가 활성화를 막는 또 다른 하나의 이유라 할 것이다.

본 발명은 이러한 사용상의 문제까지 함께 해결하여 현장에서 손쉽게 웨지 바를 교체할 수 있게 한 기술적 수단을 강구하였는바 이와 관련한 발명의 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

유입축관(2a)과 일체화되어 있는 유입측 측판을 유입측 원판(2aa)과 외륜판(2ab)으로 나누어 일정 거리를 두고 동심원상에서 분리되게 하고 이 거리 공간에 웨지 바(1)의 선단이 오도록 하여 이 둘(2aa, 2ab)을 별도의 연결 플랜지(2ac)를 개재시켜 볼트(2acc)로 결합하되 이 연결 플랜지(2ac)를 다수 개 (도면에서는 4개)로 분할하여 조립하는 구성으로 함은 발명의 구성에서 설명한 바와 같다.

이러한 구성으로 된 분할된 연결 플랜지(2ac) 방법의 작동을 보면 앞에서 언급한 것과 같이 장치의 사용 중 휘어지거나 손상된 웨지 바(1)가 발견되면 그 웨지 바(1)가 상부에 오도록 여과 드럼(10)을 고정하고 여과 드럼(10) 정면의 덮개(9) 상부에 있는 수리 점검문(9b)을 열고 손상된 웨지 바(1)가 있는 위치의 연결 플랜지 조립 볼트(2acc)를 풀어 분할된 연결 플랜지(2ac) 하나를 분리해 낸다. 그러면 웨지 바(1)의 선단부 단면들이 노출되기 때문에 문제가 된 웨지 바(1)를 찾아 그 끝을 집게 공구로 집어 빼내고 새것으로 교체하여 끼운 다음 역순으로 재조립하면 현장에서의 웨지 바(1) 수선작업을 쉽게 해낼 수 있다. 따라서 용접으로 된 웨지 바에서는 불가능한 현장 수선작업이 본 발명에서는 용이하게 이루어지는 효과를 나타내고 있다.

이상의 본 발명의 효과를 종합하여 정리하면, 분뇨, 하수, 축산 폐수 등은 미세한 부유 물질과 점액질 성분이 많아 점성과 표면장력이 일반 물보다 크다. 따라서 이를 여과할 경우 협잡물이 여과 면에 부착되는 도포(塗布)효과가 나타나며 특히 여과목이 작아야 하는 미세 협잡물 처리기는 도포효과로 인한 눈 막힘 현상이 더욱 심하게 나타나게 된다. 본 발명은 이러한 눈 막힘 현상을 극복할 수 있는 수단으로서 웨지 바 여과기를 활용하였는바 그 여과 효율과 성능은 위의 실시 예에서 본 것과 같이 매우 월등하여 1㎜ 크기의 협잡물을 100㎥/hr.의 용적 속도 (분뇨 수거차량 두 대를 동시 투입하여 처리할 수 있는 속도)로 처리 할 수 있는 기능을 확인할 수 있지만 반면 이 웨지 바 여과기는 그 제작에 있어 수 천개소의 어려운 용접 작업을 요하기 때문에 실용화하기 어려운 난제를 안고 있는 바, 이에 본 발명은 특수한 형상의 웨지 바(1)를 활용하여 용접 작업 없이 웨지 바(1)를 용이하게 조립할 수 있게 구성 하므로 써 제작의 난제를 해결한 효과를 발휘하게 하였으며 여기에 더하여 사용 중 발생할 수 있는 웨지 바(1)의 변형 및 손상 문제를, 분할된 연결 플랜지(2ac)를 이용하여 현장에서 즉각 교체하여 처리할 수 있게 구성하므로 써 사용상의 불편을 해결한 실용적 효과도 함께 발휘하고 있다 하겠다.

이상과 같이 분뇨, 하수, 축산 폐수 등의 미세 협잡물 처리기로서 매우 적절한 장치임에도 활성화되지 못하고 있는 웨지 바 여과기를 적절한 기술적 수단을 강구하여 그 제작상의 곤란과 사용상의 불편을 동시에 해결 하므로 써 이의 활용화를 가능하게 하여 실용성과 경제성을 확보하게 한 본 발명은, 축산 폐수의 처리와 분뇨의 하수 연계 처리에 도움을 주며 또한 폐기액 고도 처리의 근간이 되는 미세 협잡물 처리공정에 도움을 주는 것으로 본 발명이 수처리에 이바지하는 효과는 적지 않을 것으로 본다.

Claims (1)

1. 쐐기 형상의 이등변 삼각형 예각 부위에 마름모꼴과 유사한 모양의 꼭지(1a)를 단 형상의 단면을 가진 다수 개의 웨지 바(1)를, 플랜지 형상으로 된 다수 개 바 고정 테(11) 내주면 홈(11a)에 상기 꼭지(1a) 부위가 일정 간격으로 연속하여 끼워지게 웨지 바(1)를 결합하여 일정한 크기의 틈새를 가진 원통을 구성하고, 원통의 양 측면 판(2aa, 2g) 중심으로 유입측이 관으로 된 드럼 축(2)을 끼워 여과 드럼(10)을 형성하되 유입 측면 판을 유입측 원판(2aa)과 외륜판(2ab)으로 분리하고 그 분리된 사이 공간에 웨지 바(1)의 선단이 위치하도록 하며, 이 분리 공간에 수 개로 분할된 연결 플랜지(2ac)를 볼트(2acc) 결합하여 된 웨지 바 여과 드럼(10)과 스크류 프레스(4)로 이루어진, 분뇨, 하수, 축산 폐수 등의 미세 협잡물 처리 장치.