KR20100047369A - 고함수 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 방법 및 그 구동 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 방법 및 그 구동 장치에 관한 것이다.
본 발명은 고함수 산업 슬러지를 급수관을 통해서 제1로터의 내부로 유입시키는 제1단계(S1); 상기 제1단계(S1)에서 유입된 고함수 산업 슬러지를 제1로터의 원심력을 이용하여 고함수 산업 슬러지 내의 슬러지를 제2로터의 내주면 쪽으로 응집시켜서 유입된 고함수 산업 슬러지에서 슬러지와 물을 1차 농축분리하는 제2단계(S2); 상기 제2단계(S2)에서 슬러지가 응집 분리된 제1로터의 후단부에 형성된 배수공을 통하여 후방 배출시키고, 슬러지가 응집된 고함수 산업 슬러지를 전방으로 이송시키면서 회전하는 제1로터로 슬러지를 농축하여 제2로터와 웨지 와이어 스크린 사이의 공간으로 배출시키는 제3단(S3)계; 상기 제3단계(S3)에서 배출되는 농축 슬러지를 회전하는 제1로터와 웨지 와이어 스크린과 차속 회전수로 구동하는 제2로터에 의하여 압축하여 웨지 와이어 스크린으로 탈수시켜서 배수관으로 배출시키는 제4단계(S4); 상기 제4단계(S4)에서 압축 탈수된 슬러지 케이크가 슬라이드 게이트 밸브를 통하여 배출되는 제5단계(S5);를 포함하는 것으로 제2로터가 회전하는 속도 보다 빠른 속도로 제1로터와 웨지 와이어 스크린을 회전시키게 되면서 감속비의 역비례 만큼의 회전토크가 증대되어 고압의 원심 압축 탈수가 가능하게 되는 것이다.
고함수, 산업 슬러지, 농축, 탈수
Description
본 발명은 다량의 수분이 포함되어 있는 산업 슬러지(하수, 제지, 섬유 및 염색슬러지 등)에 인위적인 비중 차이를 발생시켜서 1차 농축한 다음 2차 탈수하는 방식으로 탈수가 진행되어 슬러지를 최적효율로 농축하여 중력농축과 같은 타방식에 비하여 시설 규모가 작으면서도 연속적인 농축 효율이 월등하여 산업슬러지로부터 대부분의 수분을 제거하여 슬러지의 부피와 무게를 최소화시킴으로써 후처리를 용이하게 할 수 있게 하는 슬러지 탈수 장치에 있어서, 2중 로터형으로 되는 농축 탈수 방법과 그 구동 방식에 의하여 탈수처리에 따르는 소요 동력을 절감하면서 탈수 효율을 향상시킬 수 있게 되고, 또한 탈수 케이크를 배출시키는 슬라이드 게이트 밸브의 구조적인 개선을 통하여 탈수 케이크의 배출이 용이하면서 장치의 기능향상과 수명을 연장시킬 수 있게 됨은 물론, 슬러지 처리 과정에서 웨지 와이어 스크린 내부에 탈수 케이크가 고착되는 것을 방지할 수 있게 되어 고장의 우려를 배제할 수 있는 고함수 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 방법 및 그 구동 장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업현장과 하수처리 과정에서 발생하는 슬러지를 하천에 방류하게 되면 심각한 환경오염을 초래하기 때문에 후처리 및 운반의 편의를 위하여 일차적으로 탈수 처리를 하여 케이크 형태로 배출한 다음 매립하거나 해양에 투기를 하는 방법으로 처리하였다. 그러나 이러한 방법도 장차 심각한 환경오염 문제를 발생시키기 때문에 근래에는 환경오염을 방지하기 위한 노력의 일환으로 슬러지의 해양투기가 금지됨으로써 소각과 같은 처리 방안이 요구되고 있어 슬러지의 탈수 공정은 폐기물 처리의 전처리 단계에서 폐기물을 감량하여 운송비용을 절감하고, 또한 저비용으로 소각 처리를 용이하게 할 수 있게 하는 중요한 공정으로 인식되고 있다.
그러나 종래의 탈수 장치에 의하면 하수슬러지의 평균함수율이 80%에 해당하는 고함수 산업 슬러지 케이크가 발생하고 있다. 이러한 고함수율의 슬러지 케이크는 후처리를 위한 운송에서도 비효율적일뿐만 아니라 다량으로 포함된 수분 때문에 소각과 같은 후처리 공정을 어렵게 하는 요인이 되고 있다.
산업 슬러지의 일례로서 펄프를 주원료로 하여 각종 기계적, 화학적 처리를 통해 용도에 알맞은 지질의 종이를 제조하는 제지공정은 조성공정, 초지공정, 도공공정으로 나누어져서 제조된 다음 완정공정에서 규격에 따라 재단 및 포장되어 완성되는데, 상기 공정 중에서 조성공정은 종이의 주원료인 펄프를 물에 해리시켜서 펄프 섬유가 풀려서 떨어지게 한 다음 적당한 수준에 도달할 때까지 펄프 섬유에 물을 가하고, 이어서 필요에 따라 사이즈제, 충전제, 보류 향상제 및 기타 첨가제를 교반하면서 배합한 후 정선과정을 거쳐 지료를 제조하는 작업으로 종이의 품질을 좌우하는 가장 중요한 공정인데, 이러한 조성공정에서 필연적으로 다량의 제지 슬러지가 발생하게 된다.
또한 사용되어진 신문 폐지나 골판지 폐지를 비롯하여 광고지나 포스터 등의 폐지는 자원을 재활용하기 위하여 재생펄프의 원료로 사용되는데, 펄프 섬유로 만들어진 종이 표면이 평활성과 인쇄 적성을 갖도록 도포되는 탄산칼슘, 탈크, 전료, 안료 등의 제지용 무기 약품은 폐지로부터 펄프 섬유를 회수한 후 남겨져서 펄프 단섬유나 잉크 성분 등이 포함되어 있는 제지 슬러지에 포함되어 환경오염의 원인이 되므로 슬러지는 소각로에서 소각하거나 매립 처리하고 있다.
이러한 제지 슬러지를 비롯한 산업슬러지는 다량의 물을 포함한 고함수 산업 슬러지의 형태로서 직접 소각처리를 하는 것은 아예 불가능하고, 운반하는 것도 처리비용이 비효율적이기 때문에 적정한 함수율을 갖도록 고함수 산업 슬러지에서 슬러지를 분리하여 고형물의 형태로 추출한 다음 운송하여 소각 및 매립 처리를 하게 되는데, 고함수 산업 슬러지에서 슬러지와 수분을 1차적으로 추출하게 되면 슬러지 처리공정의 침전조, 소화조, 탈수공정, 부대설비 등을 배제하거나 축소하여 설치할 수 있다. 이렇게 고함수 산업 슬러지에서 슬러지와 수분을 추출하는 작업은 일반적으로 압축 탈수 및 원심 탈수 방식에 의하여 행하여지고 있다.
압축 탈수의 경우에는 스크린 내부에서 액튜에이터에 의하여 왕복 이동하는 가압 헤더가 슬러지를 압축하거나 회전하는 스크루가 압축 탈수 및 이송되는 구조로 되는 장치가 알려져 있다.
왕복 이동하는 가압 헤더에 의한 압축 탈수 방식은 스크루 방식이나 원심 탈수 방식과 비교할 때 탈수 효율이 월등하게 좋으며, 스크루 방식은 슬러지의 역류를 지연시킬 수 있다는 관점에서 효과적이다.
구체적으로 현재 하수처리장에서 사용되고 있는 대용량의 탈수기로는 벨트 프레스, 스크루 원심탈수기, 및 필터 프레스가 사용되고 있다.
제지슬러지 탈수장치의 경우, 벨트 프레스는 가장 보편적으로 사용되고 있는 탈수기로서 탈수 함수율이 65~75%로서 탈수효율이 낮고, 개방형 구조로 되어 악취가 발생하는 문제점이 있다.
스크루 원심탈수기는 가격이 비교적 고가인 특수장비로서 하수슬러지를 탈수할 경우, 함수율이 75~80%으로 탈수 케이크의 함수율 저감에 한계가 있고, 고회전으로 인하여 소음과 진동이 심하며, 많은 소비동력을 필요로 함은 물론 마모가 심하여 유지보수가 곤란한 문제점이 있다.
필터 프레스는 소용량의 침전물을 처리하는 특수한 용도에 사용되는 것으로 제지슬러지의 경우 탈수 함수율이 50~55%이며, 탈수시간이 오래 걸리고, 대용량의 자동처리가 불가능한 문제점이 있다.
탈수 방식 중에서 성능면에서는 미세 스크린 또는 필터 내에서 실린더로 압 축하면서 고압으로 탈수하는 방식이 우수하지만 압축탈수, 배출, 청소 등 매 사이클 당 각 공정을 연속적으로 흐르게 하는 기술이 개발되지 않아 현재는 식용유 추출기와 같은 소용량의 탈수기에서만 사용되고 있다.
따라서 대용량의 슬러지를 농축/고압압축탈수/배출/청소가 하나의 공정으로 이루어지는 압축탈수기가 개발되면 제지슬러지의 경우 약 60%의 함수율을 가지는 탈수케이크를 얻을 수 있게 되어 70%의 함수율을 가지는 기존 방식에 의한 탈수케이크 보다 슬러지 폐기물 발생량이 절감되므로 이를 처리하는 물류비용은 물론 처리비용도 절감되고 환경오염의 피해도 줄일 수 있다.
특히 함수율 60% 대의 제지슬러지 케이크는 그 자체로써 유기질 재활용 자원으로 사용할 수 있으므로 슬러지 처리비용의 절감과 함께 슬러지를 재활용할 수 있는 효용성이 있다.
산업슬러지를 처리함에 있어서 산업현장마다 슬러지의 물성과 성상이 다양하여 해당 슬러지에 적합한 폴리머(Polymer)등과 같은 응집제의 선택이 중요하고, 탈수기법도 슬러지의 특성에 따라 맞춤형으로 개발되어야 하는데, 특히 산업슬러지의 감량화는 탈수효율에 의하여 이루어진다.
가압 헤더 및 스크루 방식에 의한 일반적인 슬러지 탈수 장치는 대한민국 실용신안등록 20-320813에 보고되었다. 이러한 슬러지 탈수 장치는 배수구를 구비하는 스크린 하우징 내에 웨지 와이어 스크린이 설치되고, 상기 웨지 와이어 스크린의 양쪽 단부에는 슬러지가 유입되는 유입관과 탈수된 케이크가 배출되는 배출구가 형성되면서 중앙의 축방향으로 작동하는 실린더에 의하여 구동하는 스크루 로터가 설치되며, 배출구에는 또 다른 실린더에 의하여 개폐되는 배출 밸브가 설치되는 것이다.
이 장치는 스크루 로터와 웨지 와이어 스크린 사이에 발생하는 틈새에 탈수 케이크가 존재하게 되고, 이렇게 웨지 와이어 스크린의 내경에 밀착되는 탈수 케이크를 제거할 수 있는 수단이 마련되어있지 않기 때문에 탈수되는 슬러지 케이크가 스크린을 폐쇄시키는 문제점이 발생하게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 대한민국 특허 제10-702670호 '슬러지 탈수 장치'가 알려져 있다.
상기 '슬러지 탈수 장치'는 도 1에 도시되어 있다. 이 도면을 참조하면 프레임(100) 상에 설치되는 리어 플레이트(101)와 센터 플레이트(102) 및 프런트 플레이트(103)를 관통하는 메인 샤프트(105)가 설치되고, 상기 리어 플레이트(101)와 센터 플레이트(102)z 에 의하여 형성되는 공간에 웨지 와이어 스크린(106)이 설치되는 탈수부(107)와 배수부(108)가 설치되며, 상기 센터 플레이트(102)와 리어 플레이트(103)에 의하여 형성되는 공간에 탈수된 슬러지 케이크를 배출시키는 슬라이드 밸브(109)를 구비하는 배출부(110)가 형성되는 슬러지 탈수 장치를 형성함에 있어서, 감속기를 구비하는 모터(112)의 구동축에 고정되어 축방향으로 이동 및 회전 가능하게 설치되는 메인 샤프트(105)에는 리어 플레이트(101)에 고정된 가이드 포스트(113)에 안내되는 슬라이드 브라케트(114)에 메인 샤프트 이동용 실린더(115)가 고정되면서 상기 메인 샤프트 이동용 실린더(115)의 피스톤 로드는 프런트 플레 이트(103)에 고정되고, 센터 플레이트(102)의 슬러지 케이크 배출구에 근접하는 위치에 스크루 로터(121)가 고정되고, 상기 스크루 로터(116)와 슬러지 투입관(117) 사이에는 스프링(118)의 탄력을 받으며 설치되는 베인(119)이 설치되어 단차를 두고 형성되는 로터(120)가 고정되는 것이다.
이러한 슬러지 탈수 장치는 스크루 로터(121)와 슬러지 투입관(117) 사이에서 압축 탈수 방식에 의하여 다량의 수분이 포함된 슬러지로부터 수분을 제거할 수 있고, 로터(120)에 형성되는 베인(119)에 의하여 웨지 와이어 스크린(106)을 자동으로 청소하여 수분이 제거되는 탈수 케이크가 웨지 와이어 스크린(106)에 고착되는 것을 방지할 수 있게 되는 점에서 효과적이다.
슬러지 탈수 장치는 슬러지로부터 효과적으로 수분을 탈수시킬 수 있는 탈수효율이 무엇보다 중요하고, 효과적인 탈수효율을 위해서는 소요동력을 절감할 필요가 있는데, 이러한 관점에서 상기 슬러지 탈수 장치는 동력을 절감할 수 있는 효과에서 기대에 못미치는 것이다.
즉, 비교적 중량체인 로터(120)와 스크루 로터(121)를 회전시킴과 동시에 감속기와 함께 축방향으로 이동시켜야 하기 때문에 많은 소요동력을 필요로 한다. 또한 로터(120)를 교환하거나 내부 청소를 하여야 하는데, 이러한 유지 보수 작업을 할 경우에는 프레임(101,102,103)과 웨지 와이어 스크린(106)을 모두 분해하여야 작업이 가능하게 되는 불편함이 있는 것이었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 종래의 가압 헤더에 의한 압축 탈 수와 스크루에 의한 탈수 방식, 또는 원심 탈수 방식이 적절하게 조화되어 각각의 탈수방식이 가지고 있는 단점을 상호 보완함으로서 각각의 탈수 방식에서의 장점을 최대한으로 활용할 수 있게 한 것으로, 본원 출원인에 의하여 안출된 대한민국특허 제10-726986호 제지 슬러지 탈수 장치가 알려져 있다.
상기 장치는 도 2에 도시되어 있다. 이 도면을 참조하면 프레임(1)의 상부에서 수평상으로 회전 가능하게 설치되는 메인 샤프트(4)에 로터(25)가 고정되어 상기 메인 샤프트(4)를 구동시키는 로터 회전용 모터(5)의 동력으로 회전하고, 상기 로터(25)의 외측으로는 웨지 와이어 스크린(26)이 설치되어 슬러지를 탈수시키고, 상기 웨지 와이어 스크린(26)의 일측에서 개폐되는 슬라이드 게이트 밸브(27)가 개방됨에 따라 탈수된 슬러지가 배출되는 슬러지 탈수 장치에 있어서, 한쪽 단부는 제지 슬러지가 공급되는 로터리 조인트(11)에 연결되고, 다른 한쪽의 단부는 제지 슬러지 배출공(12)이 형성되는 슬러지 공급관(3)과; 상기 슬러지 공급관(3)에 한쪽 단부가 접속되면서 다른 한쪽의 단부는 로터(25)가 고정되어 로터 회전용 모터(5)로 구동되는 메인 샤프트(4)와; 상기 슬러지 공급관(3)의 제지 슬러지 배출공(12)에 근접한 위치에서 상기 메인 샤프트에 고정되는 로터(25)와; 상기 로터(25)의 외측에서 내부공간에 슬러지 공급관(3)의 제지 슬러지 배출공(12)을 수용하면서 메인 샤프트(4)에 슬라이딩 이동 가능하게 놓여지는 웨지 와이어 스크린(26)과; 상기 웨지 와이어 스크린(26)을 메인 샤프트(4)의 축방향으로 이동시키기 위한 이동수단과; 그리고 상기 이동수단에 의하여 왕복 이동하는 웨지 와이어 스크린(26)의 이동 범위를 제한하기 위한 리미트 스위치 어셈블리를 구비하여 정하여진 위치에서 회전 하는 로터(25) 외측에서 웨지 와이어 스크린(26)이 왕복이동하며 제지 슬러지를 탈수하여 배출시키게 되는 것이다.
상기한 제지 슬러지 탈수 장치는 가압 헤더에 의한 압축 탈수 방식과 원심 탈수 방식 및 스크루에 의한 탈수 이송 방식이 적절하게 조화되어 각각의 방식이 가지고 있는 장단점이 적절하게 조화됨으로써 탈수 효율이 극대화되고, 비교적 중량체인 로터의 회전 구동장치는 고정시키고, 비교적 경량체인 웨지 와이어 스크린을 축방향으로 왕복운동을 시켜 탈수하는 방식으로써 폐기물 처리에 따르는 운반비와 소각비용을 절감할 수 있으며, 상기 웨지 와이어 스크린이 왕복 이동하는 최대 스트로크가 로터의 길이보다 길게 하여 로터가 노출될 수 있게 구성함으로써 유지 보수시에는 웨지 와이어 스크린만 분할하여 로터를 유지 보수할 수 있게 되어 처리 작업에 따르는 소요동력을 절감할 수 있는 슬러지 탈수 장치를 제공할 수 있는 것이다.
그러나 웨지 와이어 스크린(26)이 웨지 와이어 스크린 이동용 실린더에 의하여 메인 샤프트(4)의 축방향으로 이동되고, 상기 웨지 와이어 스크린이 왕복 이동하는 최대 스트로크가 로터의 길이보다 길게 하여 로터가 노출될 수 있게 구성됨으로써 장치가 구동하기 위하여 많은 공간이 필요하고, 소요동력이 증대되는 결점이 있었다.
도 3은 또 다른 종래의 실시예로서 본원 출원인에 의하여 안출된 특허출원 제10-2007-76570호 “산업슬러지 함수율 저감을 위한 원심분리농축 고압회전형 스 크루 프레스 2공정 탈수방법 및 그 장치”의 구조를 나타내고 있다.
이러한 장치는 고함수 산업 슬러지로부터 1차로 농축 분리되는 배출되는 고함수 산업 슬러지와 2차 압축 탈수를 진행하기 위하여 로터로 이송되는 슬러지가 농축 스크루 전방을 향하여 동시에 이동하여 고함수 산업 슬러지는 농축스크루(3)에 형성된 배수공(302,440)으로 배출되고, 슬러지는 경사부(42)의 배출통로(41)를 통하여 배출되는 과정에서 1차농축 분리된 고함수 산업 슬러지가 원활하게 배출되지 못하는 문제점이 발생하였다.
또한 슬러지 케이크가 배출되는 슬라이드 게이트 밸브(6)는 제2로터의 한쪽 단부 외주면에 슬라이딩 이동이 가능하게 설치되면서 스크루 샤프트(30)에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 푸싱 플레이트(32)와 다수개의 로드(64)로 연결되고, 프레임(20)에 고정되는 다수의 에어실린더(60) 피스톤로드에 설치된 트러스트 베어링(62)이 상기 푸싱 플레이트(32)의 바깥쪽 표면에 구름 접촉하게 된다. 이러한 슬라이드 게이트 밸브(6)는 에어실린더(60)가 구동하여 트러스트 베어링(62)이 농축스크루(3)와 함께 회전하는 푸싱 플레이트(32)를 지지하면서 배출되는 슬러지 케이크의 배출압력에 대응하여 이동하는 정도에 따라서 개폐구의 개도가 형성되어 슬러지 케이크가 배출되는 양을 조절할 수 있게 되는데, 회전하는 푸싱 플레이트(32)에 구름접촉을 하는 트러스트 베어링(62)의 축방향에 교차하는 방향으로 과도한 로드가 발생하여 극심한 마모와 파손이 발생되는 구조적인 문제점이 발견되었다.
일반적으로 원심탈수방식의 농축기를 사용하면 슬러지의 함수율을 85% 이하로 농축할 수 있으며, 이때 슬러지 처리량은 50%이상 감소되므로 기존 탈수기 용량을 40% 이상 증설한 것과 같은 효과를 얻을 수 있는데, 앞서 살펴본 바와 같은 원심농축 탈수 장치는 슬러지의 함수율이 약80%가 되는 것으로 함수율을 저하시키는데 한계가 있으며, 가압 헤더와 스크루에 의하여 고압압축 탈수를 하면서 회전하는 방식이 적절하게 조화된다면 탈수효율을 극대화시킴으로써 기존의 탈수장치와 비교할 때에 함수율을 10%이상 저감시켜서 결국 20%이상의 감량화가 가능하게 됨으로 처리비용과 소각시 투입열원의 에너지를 상당히 절감할 수 있다.
본 발명은 산업 슬러지 탈수방법을 1차로 내부로터에서는 원심분리 원리에 의한 농축기능과 2차로 외부로터에서는 회전 스크류 프레스 원리에 의한 고압회전 원심분리 압축탈수 기능을 융합하는 시스템으로 소요동력 및 슬러지 처리원가를 절감할 수 있는 고함수 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 방법 및 그 구동 장치를 제공하고자 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면 슬러지가 포함되어 있는 고함수 산업 슬러지로부터 2단계의 원심 농축 탈수 방법에 의하여 다량의 물과 슬러지를 분리하여 슬러지의 함수율을 효과적으로 감소시킨 다음 고압회전 및 원심분리하는 기계적 탈수 방법에 의하여 고형물 상태의 슬러지 케이크를 배출시킬 수 있게 함으로써 종래의 원심분리장치보다 회전수가 절반 정도의 중속으로 구동되어 소요동력을 약 30% 절 감할 수 있고, 기존 원심분리 탈수장비 대비 함수율을 약 5% 이상 저감시킬 수 있다.
또한 본 발명은 종래의 산업슬러지 탈수 장치가 약 3,000~3,600rpm 으로 고속회전하게 됨으로써 소음이 크고 부품간 마모가 촉진되어 기계적 수명이 짧고 소요동력이 증대되며, 슬러지 케이크가 배출되는 압력을 조절하기 위해서 설치되는 슬라이드 게이트 밸브가 복잡하게 되고, 마모와 소손이 빈번한 구조적인 취약성으로 인하여 원가상승과 유지관리 비용이 상승하게 되는 문제점을 해결하여 내구성이 향상되는 슬라이드 게이트 밸브의 구조적인 개선을 통하여 생산원가와 유지보수 비용을 절감할 수 있는 고함수 산업 슬러지를 효율적으로 감량할 수 있는 2중 로터형 농축 탈수 방법 및 그 구동 장치를 제공하고자 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2중 로터형 농축 탈수 방법은 고함수 산업 슬러지를 급수관을 통해서 제1로터의 내부로 유입시키는 제1단계(S1); 상기 제1단계(S1)에서 유입된 고함수 산업 슬러지를 제1로터의 원심력을 이용하여 고함수 산업 슬러지 내의 슬러지를 제2로터의 내주면 쪽으로 응집시켜서 유입된 고함수 산업 슬러지에서 슬러지와 물을 1차 분리하는 제2단계(S2); 상기 제2단계(S2)에서 슬러지가 응집 분리된 제1로터의 후단부에 형성된 배수공을 통하여 분리수를 후방으로 배출시키고, 슬러지가 응집 농축된 산업 슬러지를 전방으로 이송시키면서 회전하는 제1로터로 농축슬러지를 모아서 제2로터와 웨지 와이어 스크린 사이의 공 간으로 배출시키는 제3단계(S3); 상기 제3단계(S3)에서 배출된 농축 슬러지를 웨지 와이어 스크린과 차속 회전수로 구동하는 제2로터에 의하여 압축원심 탈수하여 웨지 와이어 스크린으로 탈수시켜서 배수관으로 배출시키는 제4단계(S4); 상기 제4단계(S4)에서 압축원심 탈수된 슬러지 케이크가 슬라이드 게이트 밸브를 통하여 배출되는 제5단계(S5);를 포함한다.
상기 제2단계(S2) 및 제3단계(S3)는 제1로터와 제2로터 및 웨지 와이어 스크린이 동시에 회전하면서 응집 농축 및 압축원심 탈수시키게 된다. 특히 상기 제3단계에서 제2로터의 회전속도 보다 제1로터와 웨지 와이어 스크린의 회전속도가 더 빠르게 되어 급수관으로 공급된 고함수 산업 슬러지로부터 슬러지가 1차로 원심 농축 분리가 되어 1차로 분리된 물은 농축슬러지를 2차 탈수시키기 위한 진행방향의 반대쪽으로 배출되고, 이렇게 1차로 농축 분리된 슬러지는 제1로터가 배출공 쪽으로 농축 이송시키게 되며, 제2로터 보다 웨지 와이어 스크린의 회전 속도가 더 빠르게 되어 상대회전수 차이에 의해 2차 압축원심 탈수가 이루어지게 된다.
이와 같은 본 발명의 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 방법을 실현하기 위한 장치는, 프레임; 한쪽 단부는 상기 프레임에 지지되고, 다른 한쪽의 단부는 메인 샤프트에 지지되어 고함수 산업 슬러지를 공급하는 급수관; 상기 급수관을 수용하는 스크루 샤프트의 한쪽 단부는 상기 베이스 프레임에 베어링으로 회전 가능하게 설치되고, 다른 한쪽의 단부는 메인 샤프트에 회전 가능하게 지지되어 웨지 와이어 스크린과 함께 회전하면서 유입되는 고함수 산업 슬러지를 1차적으로 농축 탈수시키는 제1로터; 상기 제1로터를 내부에 수용하면서 한쪽 단부는 메인 샤프트에 일체로 고정되고, 다른 한쪽의 단부는 프레임의 베어링에 지지되어 메인 샤프트와 함께 회전하면서 제1로터 및 웨지 와이어 스크린과 차속 회전수를 가지고 구동하여 공급되는 1차농축 탈수액을 2차 농축 탈수시키는 제2로터; 상기 제2로터를 수용하면서 제2로터와 함께 회전하여 원심 탈수되는 물을 배출시키는 웨지 와이어 스크린; 상기 제1로터와 제2로터 및 웨지 와이어 스크린을 회전시켜서 공급된 고함수 산업 슬러지를 원심 농축 탈수시키기 위한 구동수단; 상기 웨지 와이어 스크린의 일측에서 개폐되어 탈수된 슬러지가 배출되는 개도를 조절하는 간극조절수단을 구비하여 상기 제2로터의 외주면에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 슬라이드 게이트 밸브; 및 농축 탈수된 처리수를 배출시키기 위한 배수수단을 포함하는 것이다.
공급된 고함수 산업 슬러지를 원심 농축 탈수시키기 위하여 상기 제1로터와 제2로터 및 웨지 와이어 스크린을 회전시키기 위한 구동수단은 모터와, 상기 모터의 동력을 웨지 와이어 스크린에 전달하는 제1전동수단과, 상기 모터의 동력을 상기 제1전동수단에서 출력되는 회전수 보다 감속된 동력으로 제2로터에 전달하는 제2전동수단으로 구성된다.
제1전동수단은, 웨지 와이어 스크린이 일체로 고정되는 제1로터; 상기 제1로 터가 고정되어 제2전동수단의 동력으로 회전하는 메인 샤프트에 베어링으로 지지되어 상기 모터의 동력으로 회전하는 웨지와이어 스크린;으로 구성된다.
제2전동수단은 제2로터의 회전수와 제1로터 및 웨지 와이어 스크린 회전수의 차속을 조절하기 위하여 상기 모터의 동력을 제2로터에 전달하는 싸이크로 감속기;를 포함하여 구성된다.
슬라이드 게이트 밸브는, 제2로터의 슬러지 배출측 단부에 축방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 놓여지는 개폐구; 상기 개폐구가 제2로터의 슬러지가 배출되는 개도를 조절할 수 있도록 제2로터의 슬러지 배출구에 밀착시키는 탄성부재; 상기 탄성부재가 상기 개폐구를 가압하는 탄성을 조절하기 위한 탄성 조절구;로 구성된다.
고함수 산업 슬러지로부터 농축 탈수된 처리수를 배출시키기 위한 배수수단은, 급수관과 제1로터의 스크루 샤프트 사이의 공간으로 1차 농축된 처리수가 유입될 수 있도록 스크루 샤프트의 후단부에 형성되는 제2배수공과, 스크루 샤프트를 베어링에 지지되게 하는 배수관과, 스크루 샤프트 사이에 형성되는 제3배수공과, 웨지 와이어 스크린으로 배출되는 처리수를 배출시키는 2차 배수관으로 구성된다.
이와 같은 본 발명은 종래의 장치에서 회전하는 로터에 대하여 웨지 와이어 스크린이 왕복 이동하였던 것과는 달리 제1로터와 제2로터 및 웨지 와이어 스크린이 동시에 회전하게 되는데, 제1로터와 웨지 와이어 스크린이 동시에 같은 회전수로 회전하면서 제1로터의 원심 회전력과 압축작용에 의하여 분리된 처리수를 1차로 배출시키면서 농축슬러지는 제2로터 쪽으로 압송시키고, 제2로터는 상기 제1로터 및 웨지 와이어 스크린 보다 약간 느리게 같은 방향으로 회전하면서 농축슬러지를 2차로 압축원심분리 탈수시키며, 최종적으로 슬라이드 게이트 밸브를 통과하면서 압축 탈수된 슬러지 케이크가 배출되는 것이다.
따라서 본 발명에 의하면 탈수작업을 하기 위해서 웨지 와이어 스크린이 왕복 이동하였던 종래의 장치와는 달리 웨지 와이어 스크린이 고정된 위치에서 제1로터와 함께 고속으로 회전하는 구조로 구성되어 다른 탈수장치와 비교할 때 고함수 산업 슬러지의 동일 처리량에 비하여 함수율을 10%이상 저감시켜서 후처리를 위한 운송 및 처리비용을 절감할 수 있게 한다.
본 발명은 밀폐구조형으로 1차 고농축 연속형 원심농축기와 2차 고압원심분리 압축탈수기를 융합시킨 시스템으로 구성되는 2단계 탈수장치로서, 원심 분리 농축 방식과 고압회전형 스크루 프레스 원리로 동시에 작동함으로 탈수효율이 극대화 되고, 장치 체적도 콤팩트하여 설치공간이 최소화 되며, 소요동력과 소음을 줄여서 에너지 절감과 쾌적한 작업환경을 유지할 수 있게 한다.
또한 슬라이드 게이트 밸브의 구조적인 개선을 통하여 처리 효율이 향상되 고, 유지관리 비용을 절감할 수 있는 효과가 있어서 제지, 섬유, 염색, 하수슬러지와 같이 다량의 수분이 포함된 각종 고함수 산업 슬러지로부터 수분을 효율적으로 분리할 수 있게 되어 최적의 성능을 제공하며, 산업설비의 규모에 따라 맞춤탈수장비개발이 가능하고, 유사한 공정이 필수적인 타 산업분야로의 확산도 가능하다.
이와 같은 본 발명의 기술적 사상의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 상세하게 설명되는 실시예에 의하여 더욱 명확하게 될 것이다.
다음에서 본 발명의 기술적 사상이 구현되는 실시예를 설명한다.
하기의 실시예에서 도면에 기재된 각 구성요소에 부여되어 참조되는 번호는 도 1 내지 도 3에 부여된 참조번호와 관계없이 부여되는 것이다. 따라서 도 1 및 도 2에 기재된 부호와 중복되는 부호는 본 발명에 관련된 요소에 부여되는 새로운 부호로 인식하면 될 것이다.
도 4 내지 도 19는 본 발명의 실시예와 관련된 도면으로, 도 4 내지 도 16은 본 발명의 실시예와 관련된 도면이고, 도 17 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예와 관련된 도면을 각각 나타내고 있다.
이 도면에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 프레임(1), 메인 샤프트(2), 급수관(3), 제1로터(4), 제2로터(5), 웨지 와이어 스크린(6), 슬라이드 게이트 밸브(7), 구동수단 및 배수수단으로 구성된다.
프레임(1)은 급수관(2)을 지지하는 1차배수관(10)과 케이싱(11), 구동수단 및 배수수단이 설치되어 있다.
케이싱(11)의 내주면에는 웨지 와이어 스크린(6)과 슬라이드 게이트 밸브(7)의 회전을 안내하기 위한 환형상의 가이드(12,12a)가 형성되어 프레임(1)에 고정되면서 제1로터(4)와 메인 샤프트(2)가 회전 가능하도록 좌우측에서 플랜지 결합되는 고정원판(110,110a)이 베어링으로 지지되어 제1로터(4), 제2로터(5), 웨지 와이어 스크린(6) 및 슬라이드 게이트 밸브(7)가 안착되어 설치되고, 아래쪽에는 농축 및 탈수에 의하여 슬러지와 분리된 물이 배출되는 배수수단이 형성되어 있다.
메인 샤프트(2)는 케이싱(1)에 수평상으로 설치되면서 웨지 와이어 스크린(6) 조립체 내에 회전 가능하게 베어링 설치되어 한쪽 단부는 급수관(3)과 제1로터(4)가 회전 가능하게 지지되면서 제2로터(5)가 고정되고, 다른 한쪽 단부는 구동수단으로부터 동력을 전달받아서 제2로터(5)를 회전시킨다.
급수관(3)은 고함수 산업 슬러지를 제1로터(4)에 공급하는 급수공(30)과, 배수수단으로서 제1로터(4)에 의하여 농축 분리된 1차 처리수가 배출되는 제1배수공(42)이 천공되어 중공축을 형성하는 제1로터(4)와 동일축 상에 놓여지면서 한쪽 단부는 프레임(1)에 설치되는 1차배수관(10)에 지지되고, 다른 한쪽의 단부는 메인 샤프트(2)에 회전 가능하게 지지되어 급수공(30)으로 유입되는 고함수 산업 슬러지 를 제1로터(4)가 형성하는 챔버 내에 공급한다.
제1로터(4)는 중공축으로 되는 스크루 샤프트(40)와, 상기 스크루 샤프트(40)의 외주면에 형성되는 농축 스크루(41)와, 상기 농축 스크루(41)에 형성되는 급수공(42)과, 상기 농축 스크루(41)에 의하여 슬러지가 농축 분리된 처리수를 배출시키는 배수수단으로 구성된다.
스크루 샤프트(40)는 중공체로 형성되면서 급수관(3)으로부터 고함수 산업 슬러지가 유입되는 급수공(42)이 천공되어 한쪽 단부는 케이싱(11)에 설치되는 베어링과 슬라이드 게이트 밸브(7)가 설치되는 지지원판(43)에 회전 가능하게 지지되고, 다른 한쪽의 단부는 메인 샤프트(2)의 외주면에 회전 가능하게 베어링으로 지지된다.
이러한 제1로터(4)는 웨지 와이어 스크린(6)과 함께 회전하면서 공급된 고함수 산업 슬러지를 원심 스크루 압축 방식으로 1차적으로 농축 탈수하여 배출시킨다.
제2로터(5)는 외주면에 압축 스크루(50)가 형성되어 한쪽의 단부는 메인샤프트(2)에 고정되고, 다른 한쪽의 단부는 스크루 샤프트(40)에 베어링으로 회전 가능하게 지지되면서 웨지 와이어 스크린(6)의 내부에 설치되고, 내부에는 제1로터(4)가 수용되는데, 제1로터(4)에 의하여 농축되어 배출되는 고함수 산업 슬러지가 유입되는 입구측이 되는 한쪽편이 원뿔형으로 형성되면서 농축된 고함수 산업 슬러지 가 유입되는 배출구(51)가 형성되는 부위에는 입구측 경사부(52)가 형성되어 제1로터(4)의 스크루(41)에서 외경이 점차 좁아지게 형성되는 부위가 접촉할 수 있게 되어 있다.
압축 스크루(50)는 입구측 피치로부터 출구측 피치로 갈수록 점차 좁게 형성되어 이송 및 압축 효율을 향상시킬 수 있게 되어 있다.
이러한 제2로터(5)는 제1로터(4)를 내부에 수용하면서 구동수단의 동력을 전달받아 제1로터 및 웨지 와이어 스크린과 차속 회전수를 가지고 회전하면서 제1로터(4)에서 1차적으로 농축되어 이송되어온 1차 농축 탈수액을 2차 압축 탈수시킨다.
웨지 와이어 스크린(6)은 한쪽 단부의 회전원판(60)이 메인 샤프트(2)에 회전 가능하게 고정되면서 구동수단으로부터 동력을 전달받기 위한 전동샤프트(61)가 고정되고, 다른 한쪽 단부는 스크린 헤더(64)에 고정되어 케이싱(11)에 설치된 가이드(12,12a)에 안내되는 가이드 홀더(62,62a)가 취부된 회전원판(60a,60b)에 의하여 제2로터(5)의 외주면에서 회전 가능하게 설치된다.
회전원판(60c)은 스크루 샤프트(40)의 외주면에 고정되는 배수관(44)에 키이(key) 결합되는 커플링(63)으로 연결되어 웨지 와이어 스크린(6)의 회전력을 제1로터(4)에 공급할 수 있게 되어 있다.
이러한 웨지 와이어 스크린(6)은 제2로터(5)를 수용하여 제1로터(4)와 함께 회전하면서 제2로터(5)에 의하여 탈수되는 처리수가 스크린 외부로 배출되고, 이와 함께 생성되는 슬러지 케이크는 슬라이드 게이트 밸브(7)를 통하여 배출된다.
슬라이드 게이트 밸브(7)는 제2로터(5)의 슬러지 배출측 단부에서 축방향으로 개폐구(70)와 가압구(71)가 슬라이딩 이동 가능하게 놓여지고, 상기 개폐구(70)가 제2로터(5)와 웨지 와이어 스크린(6)에 의하여 형성되는 슬러지 배출구(79)의 개도(G)를 형성할 수 있도록 개폐구(70)와 가압구(71,71a) 사이에 개재되는 압축코일 스프링으로 되는 탄성부재(72)가 놓여지며, 상기 탄성부재(72)가 상기 개폐구(70)를 가압하는 탄성을 조절하여 슬러지 케이크가 배출되는 간격을 조절하기 위한 탄성 조절구(73)로 구성되어 압축 탈수된 슬러지 케이크를 배출시킨다.
탄성조절구(73)는 회전원판(60b)에 나사로 체결되어 미세하게 전후진 이동이 가능하게 되는 봉체(730)의 한쪽 단부가 가압구(71)를 지지하게 됨으로서 탄성부재(72)의 탄성을 조절하여 슬러지 케이크의 배출 압력을 조절할 수 있게 된다.
제1로터와 제2로터 및 웨지 와이어 스크린을 회전시켜서 공급된 고함수 산업 슬러지를 원심 농축 탈수시키는 구동수단은 모터와, 상기 모터의 동력을 웨지 와이어 스크린에 전달하는 제1전동수단과, 상기 모터의 동력을 상기 제1전동수단에서 출력되는 회전수 보다 감속된 동력으로 제2로터에 전달하는 제2전동수단으로 구성된다.
제1전동수단은 모터(80)의 구동축(81)에 설치되는 제1풀리(82)와 웨지 와이어 스크린(6)에 고정된 전동샤프트(61)에 키이로 결합되는 제2풀리(P2)가 전동벨 트(V1)로 연결되어 웨지 와이어 스크린(6) 및 제1로터(4)를 회전시킨다.
제2전동수단은 상기 제2풀리(P2)로부터 변속기(82)의 구동축(83)의 입력측에 설치되는 제3풀리(P3)가 전동벨트(V2)로 연결되면서 구동축(83)의 출력측에 설치되는 제4풀리(P4)가 싸이크로 감속기(84)의 입력축(85)에 설치되는 제5풀리(P5)와 전동벨트(V3)로 연결되어 감속된 동력을 싸이크로 감속기(84)에 전달하고, 싸이크로 감속기(84)에서 감속된 동력이 출력축(86)에 결합되는 스플라인 커플링(87)을 통하여 메인 샤프트(2)에 전달하게 됨으로써 제2로터(5)가 제1로터(4) 및 웨지 와이어 스크린(6)과 차속을 두고 회전하게 된다.
배수수단은 급수관(3)과 제1로터(4)의 스크루 샤프트(40) 사이의 공간으로 1차 농축된 처리수가 유입될 수 있도록 스크루 샤프트(40)의 후단부에 형성되는 제1배수공(46)과, 스크루 샤프트(40)의 후단부 내주면에 형성되어 농축분리수의 배출압을 증대시키는 배출 스크루(48)와, 스크루 샤프트(40)를 베어링에 지지되게 하는 배수관(44) 사이에 형성되는 제2배수공(47)과, 급수공(30)이 형성된 공간을 차단시키는 시일링(45)과, 웨지 와이어 스크린(6)으로 배출되는 처리수를 배출시키는 2차배수관(15)으로 구성되어 고함수 산업 슬러지로부터 농축 탈수된 처리수를 배출시킨다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의하여 고함수 산업 슬러지로부터 탈수 및 슬러지 케이크가 배출되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
우선 고함수 산업 슬러지가 정량공급펌프(도시되지 아니함)에 의하여 급수관(3)으로 유입된다.
그리고 모터(80)가 구동하면 제1풀리(P1)와 전동벨트(V1)에 의하여 제2풀리(P2)가 구동하여 전동샤프트(61)를 회전시키게 된다. 이때 전동샤프트(61)는 웨지 와이어 스크린(6)의 회전원판(60)에 고정되어 있음으로 웨지 와이어 스크린(6)이 회전하게 되고, 이러한 웨지 와이어 스크린(6)과 회전원판(60a,60c)과 커플링(63)으로 연결된 제1로터(4)가 동시에 회전하게 된다. 이때 웨지 와이어 스크린(6)은 가이드 홀더(62,62a)가 케이싱(11)의 내주면에 설치된 가이드(12,12a)에 안내되면서 안전하게 고속 회전한다.
이와 동시에 상기 제2풀리(P2)에서 변속기(82)의 입력측에 설치된 제3풀리(P3)에 설치되어 있는 전동벨트(V2)에 의하여 제3풀리(P3)로 전달된 다음 출력측의 제4풀리(P4) 동력을 전달시키는 과정에서 1차적으로 감속이 이루어진다.
이렇게 변속기(82)를 통하여 감속된 동력은 출력측에 설치된 제4풀리(P4)와 전동벨트(V3)로 연결된 싸이크로 감속기(84)의 입력축(85)에 설치된 제5풀리(P5)에 전달되어 출력축(86)으로 감속된 동력을 출력시킨다.
싸이크로 감속기(84)의 출력축(86)은 스플라인 커플링(87)을 통하여 메인 샤프트(2)를 회전시키게 됨으로써 메인 샤프트(2)에 고정된 제2로터(5)가 동시에 회전하게 된다.
즉, 웨지 와이어 스크린(6)과 제1로터(5)의 회전은 도 15에서 보는 바와 같 이 모터(80)→제1풀리(P1)→전동벨트(V1)→제2풀리(P2)→전동샤프트(61)→웨지 와이어 스크린(6)→제1로터(4)로 동력이 전달되어 웨지 와이어 스크린(6)과 제1로터(5)가 동시에 회전하게 된다.
그리고 제2로터(5)의 회전은 도 16에서 보는 바와 같이 모터(80)→제1풀리(P1)→제2풀리(P2)→전동벨트(V2)→제3풀리(P3)→제4풀리(P4)→전동벨트(V3)→제5풀리(P5)→출력축(86)→스플라인 커플링(87)→메인 샤프트(2)→제2로터(5)로 동력이 전달되어 제2로터(5)가 웨지 와이어 스크린(6) 및 제1로터(5)와 차속을 두고 회전하게 된다.
한편 정량공급펌프에 의하여 급수관(3)으로 유입된 고함수 산업 슬러지는 급수공(30)을 통하여 배출된 다음 회전하는 제1로터(4)에 의하여 발생되는 원심력에 의하여 스크루 샤프트(40)에 형성된 급수공(42)을 통하여 농축 스크루(41)가 설치된 제2로터(5)의 내부 공간으로 이송되어 농축된다.
이러한 농축 작용에 의하여 고함수 산업 슬러지로부터 발생한 처리수는 제1배수공(46)과 제2배수공(47)을 통하여 1차배수관(10)으로 배출되고, 처리수가 분리된 슬러지는 회전하는 제1로터(4)의 농축스크루(41)에 의하여 경사부(52)와 배출구(51)를 통하여 제2로터(5)가 설치된 웨지 와이어 스크린(6)의 내부 공간으로 이동된다.
상기 경사부(52)를 경유하는 슬러지는 배출구(51)로 배출되기 직전에 더욱 압축되어 처리수를 배출하게 되고, 이러한 처리수는 후방으로 이동하여 제2배수 공(47)과 제3배수공(48)으로 배출되며, 경사부(52)는 압축 탈수와 배출을 용이하게 진행할 수 있게 한다.
1차 농축분리되어 배출구(51)로 배출되는 슬러지는 회전하는 제2로터(5)의 압축 스크루(50)에 의하여 슬라이드 게이트 밸브(7)가 설치된 출구쪽으로 이동하면서 2차로 원심 압축에 의한 고압 탈수가 진행된다. 이때 슬러지에서 배출되는 물은 웨지 와이어 스크린(6)을 통하여 배출된 다음 케이싱(11)의 아래쪽에 설치되어 있는 2차배수관(15)으로 배출되고, 고압 원심 탈수 작용에 의하여 발생하는 슬러지는 슬라이드 게이트 밸브(7)의 개폐구(70)를 밀어내면서 배출된다.
이러한 2공정 고압 탈수는 제1로터(4)와 웨지 와이어 스크린(6)이 회전하는 속도와 제2로터가 회전하는 속도의 편차에 의하여 효과적으로 진행될 수 있다.
즉, 메인 샤프트(2)에는 제2로터(5)가 고정되어 있고, 제1로터(4)는 웨지 와이어 스크린(6)과 고정되어 있어서 제1로터(4)와 웨지 와이어 스크린(6)은 똑같은 회전속도로 회전하게 되는데, 싸이크로 감속기(84)를 통하여 제1풀리(P1)의 회전수 보다 메인 샤프트(2)의 회전수를 감속시키면 제2로터가 회전하는 속도 보다 빠른 속도로 제1로터(4)와 웨지 와이어 스크린(6)을 회전시키게 되고, 감속비의 역비례 만큼의 회전토크가 증대되어 고압의 원심 압축 탈수가 가능하게 된다.
예를 들어, 제1풀리(P1)는 8인치, 제2풀리(P2)는 10인치, 제3풀리(P3)는 14 인치, 제4풀리(P4)는 10인치, 제5풀리(P5)는 14인치의 사양일 경우에 제1풀리(P1)가 1750rpm으로 회전하면 사이클로이드 감속기(84)의 제2풀리(P2)에 전달되어 1400rpm으로 감속되고, 1400rpm은 변속기(82)의 제3풀리(P3)에 의하여 1000rpm으로 감속되고, 변속기(82)의 출력축에 설치된 제4풀리(P4)를 통하여 사이클로이드 감속기(84)의 입력축(85)에 설치된 제5풀리(P5)에 전달되면서 714rpm으로 감속된다. 이때 사이클로이드 감속기의 1/59이므로 차속은 (1400-714)*1/59=11.62rpm의 회전속도 차이가 발생하게 되어 제1로터(4) 및 웨지 와이어 스크린(6)의 회전수를 제2로터(5)의 회전수보다도 미세하게 증속하여 회전 토크를 증대시킬 수 있게 되는 것이다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예와 관련된 도면을 나타낸 것으로, 상기한 실시예에서 싸이크로 감속기를 다른 구조로 특수 설계된 차속감속기(90)로 대체한 구성의 실시예를 보여주고 있다. 이러한 실시예는 감속기(90)의 입력축(91)이 벨트전동기구(V4)로 모터(81)의 동력을 전달받아서 출력축(92)으로 동력을 전달하고, 출력축(92)에 베어링 설치되는 외부출력 플랜지(93)는 입력축(91)으로부터 감속기어(94)의 감속된 동력을 전달받아서 동력을 전달하게 되는 것으로서 출력축(92)는 메인 샤프트(2)를 회전시키는 스플라인 커플링(87)에 결합되어 제2로터(4)를 회전시킬 수 있게 되고, 외부출력 플랜지(93)에 고정되는 커플링(95)은 웨지 와이어 스크린(6)에 고정되는 전동샤프트(61)가 결합되어 웨지 와이어 스크린(6)과 제1로터(3)를 차속을 두고 회전시킬 수 있게 되는 것으로, 차속에 의한 2 단계 탈수 작용은 앞서 설명한 실시예와 같다.
도 1은 종래 원심 탈수 장치의 일례를 나타낸 단면도
도 2는 종래 원심 탈수 장치의 다른 예를 나타낸 단면도
도 3은 종래 원심 탈수 장치의 또 다른 예를 나타낸 단면도
도 4는 본 발명 실시예의 사시도
도 5는 본 발명의 농축 탈수 과정을 나타낸 플로우 차트
도 6은 본 발명의 농축 탈수 과정을 나타낸 장치도
도 7은 본 발명 실시예의 분해 사시도
도 8은 본 발명 실시예의 단면도
도 9는 본 발명의 구동부의 측면도
도 10은 본 발명의 슬라이드 게이트 밸브가 조립된 사시도
도 11은 본 발명의 슬라이드 게이트 밸브의 분해 사시도
도 12는 본 발명의 동력전달 장치부를 확대한 단면도
도 13은 본 발명의 슬라이드 게이트 밸브가 닫힌 상태를 확대한 단면도
도 14는 본 발명의 슬라이드 게이트 밸브가 열린 상태를 확대한 단면도
도 15는 본 발명의 제1로터와 웨지 와이어 스크린이 구동되는 동력전달 계통을 나타낸 단면도
도 16은 본 발명의 제2로터가 구동되는 동력전달 계통을 나타낸 단면도
도 17은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 단면도
도 18은 본 발명의 다른 실시예의 측면도
도 19는 본 발명의 다른 실시예의 감속전동기구를 나타낸 확대 단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 프레임 2 : 메인 샤프트
3 : 급수관 4 : 제1로터
5 : 제2로터 6 : 웨지 와이어 스크린
7 : 슬라이드 게이트 밸브 10 : 1차배수관
15 : 2차배수관 30 : 급수공
31 : 제1배수공 40 : 스크루 샤프트
41 : 농축 스크루 42 : 급수공
44 : 배수관 46 : 제1배수공
47 : 제2배수공 48 : 배출 스크루
50 : 압축 스크루 51: 배출구
52 : 경사부 61 : 전동샤프트
62,62a : 가이드 홀더 70 : 개폐구
71,71a : 가압구 72 : 탄성부재
73 : 탄성조절구 80 : 모터
82 : 변속기 84 : 싸이크로 감속기
90 : 차속감속기 92 : 내부 출력축
93 : 외부출력 플랜지
Claims (9)
- 고함수 산업 슬러지를 급수관을 통해서 제1로터의 내부로 유입시키는 제1단계(S1);상기 제1단계(S1)에서 유입된 고함수 산업 슬러지를 제1로터의 원심력을 이용하여 고함수 산업 슬러지 내의 슬러지를 제2로터의 내주면 쪽으로 응집시켜서 유입된 고함수 산업 슬러지에서 농축슬러지와 물을 1차 분리하는 제2단계(S2);상기 제2단계(S2)에서 슬러지가 응집농축 분리된 제1로터의 후단부에 형성된 배수공을 통하여 후방으로 배출시키고, 슬러지가 응집농축된 고함수 산업 슬러지를 전방으로 이송시키면서 회전하는 제1로터로 슬러지를 농축하여 제2로터와 웨지 와이어 스크린 사이의 공간으로 배출시키는 제3단계(S3);상기 제3단계(S3)에서 배출되는 농축 슬러지를 회전하는 제1로터와 웨지 와이어 스크린과 차속 회전수로 구동하는 제2로터에 의하여 압축하여 웨지 와이어 스크린으로 탈수시켜서 배수관으로 배출시키는 제4단계(S4);상기 제4단계(S4)에서 압축 탈수된 슬러지 케이크가 슬라이드 게이트 밸브를 통하여 배출되는 제5단계(S5);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고함수 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 방법.
- 프레임;한쪽 단부는 상기 프레임에 지지되고, 다른 한쪽의 단부는 메인 샤프트에 지지되어 고함수 산업 슬러지를 공급하는 급수관;상기 급수관을 수용하는 스크루 샤프트의 한쪽 단부는 상기 베이스 프레임에 베어링으로 회전 가능하게 설치되고, 다른 한쪽의 단부는 메인 샤프트에 회전 가능하게 지지되어 웨지 와이어 스크린과 함께 회전하면서 유입되는 고함수 산업 슬러지를 1차적으로 농축 탈수시키는 제1로터;상기 제1로터를 내부에 수용하면서 한쪽 단부는 메인 샤프트에 일체로 고정되고, 다른 한쪽의 단부는 프레임의 베어링에 지지되어 메인 샤프트와 함께 회전하면서 제1로터 및 웨지 와이어 스크린과 차속 회전수를 가지고 구동하여 공급되는 1차농축 슬러지를 2차 회전압축하여 탈수시키는 제2로터;상기 제2로터를 수용하면서 제2로터와 함께 회전하여 원심 탈수되는 물을 배출시키는 웨지 와이어 스크린;상기 제1로터와 제2로터 및 웨지 와이어 스크린을 회전시켜서 공급된 고함수 산업 슬러지를 원심 농축 탈수시키기 위한 구동수단;상기 웨지 와이어 스크린의 일측에서 개폐되어 탈수된 슬러지가 배출되는 개도를 조절하는 간극조절수단을 구비하여 상기 제2로터의 외주면에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 슬라이드 게이트 밸브; 및 농축 탈수된 처리수를 배출시키기 위한 배수수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고함수 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 장치.
- 제 2 항에 있어서, 구동수단은 모터(80)의 구동축(81)에 설치되는 제1풀리(82)와 웨지 와이어 스크린(6)에 고정된 전동샤프트(61)에 키이로 결합되는 제2풀리(P2)가 벨트(V1)로 연결되어 웨지 와이어 스크린(6) 및 제1로터(4)를 회전시키는 제1전동수단과;상기 제2풀리(P2)로부터 변속기(82)의 구동축(83)의 입력측에 설치되는 제3풀리(P3)가 벨트(V2)로 연결되면서 구동축(83)의 출력측에 설치되는 제4풀리(P4)가 싸이크로 감속기(84)의 입력축(85)에 설치되는 제5풀리(P5)와 벨트(V3)로 연결되어 감속된 동력을 싸이크로 감속기(84)에 전달하고, 싸이크로 감속기(84)에서 감속된 동력이 출력축(86)에 결합되는 커플링(87)을 통하여 메인 샤프트(2)에 전달하게 됨으로써 제2로터(5)가 제1로터(4) 및 웨지 와이어 스크린(6)과 차속을 두고 회전시키는 제2전동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고함수 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 장치.
- 제 2 항에 있어서, 구동수단이 모터(81)의 동력을 전달받는 차속감속기(90)의 내부출력축(92)이 메인 샤프트(2)를 회전시키는 스플라인 커플링(87)에 결합되어 제2로터(4)를 회전시킬 수 있게 되고, 외부출력 플랜지(93)에 고정되는 커플링(94)은 웨지 와이어 스크린(6)에 고정되는 전동샤프트(61)가 결합되어 제2로터(4)와 웨지 와이어 스크린(6) 및 제1로터(3)를 차속을 두고 회전시킬 수 있게 되 는 것을 특징으로 하는 고함수 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 장치.
- 제 2 항에 있어서, 슬라이드 게이트 밸브는 제2로터(5)의 슬러지 배출측 단부에서 축방향으로 개폐구(70)와 가압구(71)가 슬라이딩 이동 가능하게 놓여지고, 상기 개폐구(70)가 제2로터(5)와 웨지 와이어 스크린(6)에 의하여 형성되는 슬러지 출구의 개도를 형성할 수 있도록 개폐구(70)와 가압구(71) 사이에 개재되는 탄성부재(72)가 놓여지며, 상기 탄성부재(72)가 상기 개폐구(70)를 가압하는 탄성을 조절하여 슬러지 케이크가 배출되는 간격을 조절하기 위한 탄성 조절구(73)로 구성되어 압축 탈수된 슬러지 케이크를 배출시키게 되는 것을 특징으로 하는 고함수 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 장치.
- 제 2 항에 있어서, 배수수단은 급수관(3)과 제1로터(4)의 스크루 샤프트(40) 사이의 공간으로 1차 농축된 처리수가 유출될 수 있도록 스크루 샤프트(40)의 후단부에 형성되는 제1배수공(46)과, 스크루 샤프트(40)를 베어링에 지지되게 하는 배수관(44) 사이에 형성되는 제2배수공(47)으로 구성되어 고함수 산업 슬러지로부터 1차 농축 탈수된 처리수를 배출시키게 되는 것을 특징으로 하는 고함수 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 장치.
- 제 2 항에 있어서, 웨지 와이어 스크린(6)의 가이드 홀더(62,62a)가 케이싱(11)의 내주면에 설치된 가이드(12,12a)에 안내되어 회전함으로서 탈수여액과 탈수케익을 완전분리시키게 되는 것을 특징으로 하는 고함수 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 장치.
- 제 5 항에 있어서 탄성조절구(73)가 회전원판(60b)에 나사로 체결되어 미세하게 전후진 이동이 가능하게 되는 봉체(730)의 한쪽 단부가 가압구(71)를 지지하게 됨으로서 탄성부재(72)의 탄성을 조절하여 슬러지 케이크의 배출 압력을 조절할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 고함수 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 장치.
- 제 6 항에 있어서, 스크루 샤프트의 내주면에 배출 스크루가 형성되어 분리수의 배출압을 증대시키는 것을 특징으로 하는 고함수 산업 슬러지 감량을 위한 2중 로터형 농축 탈수 장치.
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