KR20130089222A - 전단판넬이 이격 형성된 스크류프레스 탈수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러지를 탈수하기 위한 스크류프레스 탈수장치에 관한 것으로 구동모터와 연결되어 회전가능하도록 형성되는 중심축; 및 상기 중심축의 외주연에 나선형으로 형성되어 상기 중심축이 회전할 때 슬러지를 이송함과 동시에 압축력을 발생시켜 슬러지를 탈수하는 스크류; 및 상기 스크류와 스크류 사이에서 중심축으로부터 이격 설치되며 상기 스크류가 회전할 때 상기 슬러지에 슬러지 이송방향과 직각으로 전단력을 가하는 전단판넬; 및 상기 전단판넬의 끝단에 형성되며 전단판넬의 끝단을 기준으로 예각 또는 둔각으로 절곡 형성되는 전단블레이드로 구성된다. 상기 전단블레이드는 상기 스크류의 회전에 따라 상기 스크류프레스 탈수장치의 다공 메쉬망 또는 구멍을 막고 있는 슬러지 고형물을 제거하는 것을 특징으로 하는 스크류프레스 탈수장치에 관한 것이다.
또한, 상기 전단블레이드는 전단판넬의 끝단에서 40~140°의 각도로 형성되며 상기 스크류의 회전방향에 따라 경사방향이 형성되는 것을 특징으로 하고 상기 전단판넬에는 다수개의 구멍이 더 형성되고, 상기 전단 블레이드는 상기 전단판넬에 탈부착 가능하도록 형성되며 각도를 조절할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전단판넬이 이격 형성된 스크류프레스 탈수장치에 관한 것이다.

Description

전단판넬이 이격 형성된 스크류프레스 탈수장치{The screw press dewatering device using shearing Blade}

본 발명은 전단블레이드를 이용한 스크류프레스 탈수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스크류에 수직으로 걸쳐 연결되는 다수의 전단판넬이 중심축으로부터 이격되어 설치되어 슬러지의 이송을 원활하게 하면서도 전단판넬에 의해 슬러지를 구성하는 미생물의 세포막을 효율적으로 파괴할 수 있도록 한 것이다. 더욱이 전단판넬의 끝단에는 전단판넬을 기준으로 예각 또는 둔각을 가지도록 전단블레이드가 연결 설치되어 세포막의 파괴 및 탈수효율을 극대화 할 수 있도록 구성된 것이다.

또한 상기 전단판넬에는 다수의 구멍을 형성시켜 중심축의 회전에 의해 스크류의 작동으로 슬러지가 이송될 때 상기 전단판넬에 형성된 구멍에 의해서 전단력을 증대시키고 슬러지로 인해 막히지 않도록 하는 전단블레이드를 이용한 스크류프레스 탈수장치에 관한 것이다.

통상적으로 하수처리장 또는 폐수처리장에서는 폐수처리과정에서 다량의 슬러지가 발생되는데, 발생된 슬러지의 운반, 이송 등 2차 처리를 용이하게 하기 위해 슬러지의 수분을 제거하여 주어야 한다.

종래슬러지에서 수분을 제거하여 주는 탈수장치로는 밸트프레스,필터프레스, 원심탈수장치 및 다중원판탈수장치 등이 사용되어 왔으며, 이러한 탈수장치는 슬러지를 압축해서 슬러지와 물을 분리하는 방식을 주로 사용하고 있다.

상기 종래의 방식으로 탈수된 슬러지는 성상과 성분에 따라 다소 차이가 있으나, 함수율 75~85% 정도로 탈수되어 슬러지 케이크(sludge cake) 형태로 배출된다.

폐기물의 해양투기를 금지하는 런던협약에 따라 2012년부터 음식물폐기물의 해양투기를 금지했으며, 올해부터는 분뇨폐기물, 2014년부터는 산업폐기물의 해양 투기를 금지하고 있다.

이에 따라 하수 또는 축산분뇨의 해양 투기가 금지됨에 따라 이들 폐기물의 처리에 드는 비용과 노력을 절감하기 위하여 폐기물 처리과정에서 발생되는 슬러지 무게의 대부분을 차지하는 수분을 효율적으로 제거하는 기술이 필요하게 되었다.

한편, 하수 및 축산분뇨의 처리는 호기성 또는 혐기성 미생물을 이용하여 처리하게 되므로 슬러지의 대부분은 이들 사체로 구성되어 있으며, 따라서 슬러지 수분의 많은 부분이 슬러지를 구성하는 미생물의 세포내에 들어 있다.

따라서 슬러지를 구성하는 세포의 세포막을 파괴하지 않고서는 슬러지의 수분을 용이하게 제거하기 어렵다.

종래의 단순 압축방법에 의한 슬러지 탈수는 슬러지를 한 방향으로만 힘을 가하게 되어 슬러지의 미생물 세포를 파괴할 수가 없어 슬러지의 수분함량을 낮추는데 한계가 있다.

따라서 슬러지를 형성하는 미생물의 세포막을 파괴하여 세포 내에 함유된 수분을 탈수시킬 수 있는 슬러지 탈수장치의 개발이 필요한 실정이다.

KR 1020060028359 A KR 101020080113696 A JP 2003181496 A

상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 하수 또는 축산 분뇨 등의 처리과정에서 슬러지에 전단력을 발생시켜 세포의 세포막을 파괴함으로써 슬러지의 함수율을 크게 낮출 수 있는 탈수장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 슬러지 탈수장치를 이용하게 되면 슬러지 케이크의 수분함량을 65~75%까지 크게 낮출 수 있게 되며, 기존 함수율 80±2%의 슬러지 무게를 20%이상 줄일 수 있다.

또한, 전단 블레이드의 끝단을 일정각도로 경사지게 형성하여 스크류 회전시 전단력을 높임과 동시에 슬러지 탈수장치에 형성되는 다공의 탈수 망(Mesh)이 슬러지로 인해 막히지 않도록 전단 블레이드가 탈수망을 지속적으로 긁어줌으로써 슬러지가 제거되어, 슬러지 때문에 탈수 망(Mesh)이 막혀서 탈수기능이 저하되었던 기존의 문제점을 해결하여 탈수효율을 높이도록 하였다.

본 발명의 하수 또는 가축분뇨의 슬러지를 탈수하기 위한 스크류프레스 탈수장치는 구동모터와 연결되어 회전가능하도록 형성되는 중심축; 상기 중심축의 외주연에 나선형으로 형성되어 상기 중심축이 회전할 때 슬러지를 이송함과 동시에 압축력을 발생시켜 슬러지를 탈수하는 스크류; 상기 스크류와 스크류 사이에 일직선으로 고정 설치하되 중심축으로부터 이격되어 중심축과의 사이에 공간이 형성되는 다수의 전단판넬; 상기 전단판넬의 끝단에 형성되며 상기 전단판넬을 기준으로 일정한 각도로 경사져 형성되는 전단블레이드; 를 포함하여 구성된다. 본원발명의 전단판넬의 끝단에 형성되는 전단블레이드는 스크류장치에 형성된 다공의 탈수 망(Mesh)이 슬러지에 의해 막힌 것을 긁어서 제거하여 준다.

또한, 전단판넬의 끝단에 형성되는 전단판넬의 끝단을 수평으로 하였을 때 40~140°의 각도로 절곡되어 경사지게 형성된다. 상기 전단판넬과 중심축 사이에 공간부가 형성된 다수의 전단판넬은 중심축 방향으로 나란히 배치하되 지나는 스크류에 고정된다.

상기 중심축이 회전하면서 스크류에 의해 슬러지가 이송될 때 슬러지에 가해지는 전단력을 더욱 증대시킬 수 있도록 전단판넬에 다수의 구멍을 형성시킬 수 있다. 또한 상기 전단블레이드는 상기 전단판넬에 고정되거나 탈부착 가능하도록 형성되는 스크류프레스 탈수장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 전단블레이드가 장착되고, 중심축과의 사이에 공간부가 형성된 전단판넬로 구성된 스크류프레스 탈수장치를 이용하게 되면 슬러지의 세포막을 용이하게 압축 파괴할 수 있을 뿐만 아니라 탈수망(Mesh)의 구멍을 메우고 있는 슬러지를 긁어주어 슬러지의 수분이 용이하게 이탈되게 한다.

또한, 중심축과의 사이에 공간부가 형성되고 끝단에 전단블레이드가 형성된 전단판넬을 이용하여 함수율이 높은 슬러지의 수분을 용이하게 탈수시킬 수 있다.

통상 하수 또는 가축분뇨의 처리과정에서 발생되는 슬러지는 호기성 또는 혐기성 상태하에서 자란 미생물 세포에 의한 것으로 세포 내부의 수분이 쉽게 탈수되지 않아 탈수가 용이하지 않지만, 본 발명의 전단불레이드가 부착된 전단판넬로 구성된 스크류프레스 탈수장치를 이용하게 되면 슬러지의 대부분을 구성하는 미생물 세포막을 용이하게 압축 파괴할 수 있어 슬러지의 수분을 용이하게 제거할 수 있게 된다.

상기 전단블레이드의 끝단이 일정한 각도로 절곡된 전단판넬은 중심축이 회전하면서 탈수장치 내부의 다공성 메쉬나 틈새의 고형물을 상기 전단블레이드의 끝부분이 긁어서 고형물을 제거해 주므로 슬러지 케이크의 함수율을 종래 슬러지 탈수 방식으로 달성하기 어려운 수준인 55~75%까지 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 스크류프레스 탈수장치를 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명의 전단블레이드가 형성되고 중심축과 나란히 다수의 전단판넬이 장착된 스크류프레스 탈수장치의 절단 사시도.
도 3은 본 발명의 중심축과 전단판넬 사이에 공간부가 형성된 것을 보여주는 절단면도.
도 4는 본 발명의 스크류와 전단블레이드가 형성된 스크류프레스의 측면도.
도 5는 본 발명의 전단판넬에 다공의 구멍이 형성된 다른 실시예의 측면도.
도 6은 본 발명의 전단판넬에 부착된 전단블레이드를 나타낸 도면.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 스크류프레스 탈수장치를 나타낸 정면도를 나타낸 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 스크류프레스 탈수장치(1)는 동력을 제공하는 구동모터(10)의 동력축에 대기어(20)가 연결되고 상기 대기어(20)와 체인(미도시)으로 연결된 소기어(25)에 중심축(40)이 연결되어 상기 구동모터(10)의 회전에 따라 상기 중심축(40)이 회전을 하게 된다.

상기 스크류프레스 탈수장치(1)의 상부에는 슬러지가 유입되는 슬러지투입구(30)가 호퍼형상으로 형성되고 상기 슬러지투입구(30)에 유입된 슬러지를 슬러지배출구(35)까지 이송하는 스크류(50)가 형성되는데 이때 상기 스크류(50)는 상기 중심축(40)의 외주연에 나선형으로 형성되어 슬러지를 상기 슬러지투입구(30)에서 상기 슬러지배출구(35)까지 이송함과 동시에 슬러지에 회전력과 전단력을 가하여 슬러지의 수분을 탈수하는 역할을 한다.

또한, 상기 스크류(50)와 스크류(50) 사이에는 중심축과 이격되어 중심축 방향으로 나란히 다수개의 전단판넬(60)이 형성되며, 상기 전단판넬(60)의 끝단에는 전단블레이드(61)가 예각 또는 둔각의 각도로 절곡되어 고정 또는 탈부착 방식으로 착설된다.

상기 중심축(40)의 회전으로 인해 상기 스크류(50)가 회전하게 되면 상기 전단블레이드(61)가 형성된 상기 전단판넬(60)은 상기 스크류(50)에 의해 이송되는 슬러지에 직각 방향으로 전단력을 더 가해 슬러지 미생물 세포의 세포막이 파괴된다.

즉, 상기 스크류(50)의 회전력으로 슬러지를 압축함과 동시에 상기 전단판넬(60)로 슬러지에 전단력을 가하여 슬러지를 더욱 효과적으로 탈수할 수 있도록 한 것이다.

여기서, 슬러지는 생오니(raw sludge) 또는 생활하수, 축산폐수와 같은 미생물 등이 침전된 유기물에 의해 생성된 것이다.

상기 슬러지투입구(30)를 통해 유입된 슬러지는 상기 스크류(50)의 회전력에 의해 슬러지가 압축 이송되면서 자연스럽게 수분이 아래로 배출되며, 상기 스크류(50)와 상기 전단판넬(60)에서 발생하는 전단력으로 인해 충분히 탈수된 슬러지는 케이크(cake)형태로 상기 슬러지배출구(35)로 배출된다.

이때, 슬러지에 포함되어 있는 수분은 대부분 슬러지가 상기 스크류(50)의 회전에 의해 압축 이송되는 과정에서 탈수되므로 상기 슬러지배출구(35)에서 배출되는 케이크형태의 슬러지의 무게는 크게 감소하게 된다.

도 2는 본 발명의 전단블레이드가 형성되고 중심축과 나란히 다수의 전단판넬이 장착된 스크류프레스 탈수장치의 절단 사시도이고 도 3은 본 발명의 중심축과 전단판넬 사이에 공간부가 형성된 것을 보여주는 절단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 상기 스크류(50)에는 중심축과 평행하게 다수개의 상기 전단판넬(60)이 중심축과 이격되어 상기 스크류(50)에 고정 설치되는데, 이때 상기 전단판넬(60)은 상기 중심축(40)에 나선형으로 부착된 상기 스크류(50)의 바깥쪽에 고정되므로 상기 전단판넬(60)은 상기 중심축(40)과는 접촉되지 않아 상기 중심축(40)과 상기 전단판넬(60)사이에는 일정한 공간이 형성된다.

이 공간을 통해 슬러지가 상기 스크류(50)의 회전에 따라 원활하게 압축 이송되면서 슬러지의 수분이 탈수된다. 이때 슬러지에 스크류의 이송방향과 직각방향으로 전단력을 형성시키는 전단판넬(60)에 다수개의 구멍을 형성시킬 수 있으며, 이와 같이 다수개의 구멍을 형성시키는 경우 슬러지에 가해지는 전단력이 더욱 직접적으로 가해 질 수 있으며, 수분 배출이 용이하여 탈수를 더욱 용이하게 할 수 있다.

상기 전단판넬(60)의 끝단부에는 예각 또는 둔각의 각도로 절곡된 상기 전단블레이드(61)가 형성되는데 이때 상기 전단블레이드(61)는 상기 전단판넬(60)의 끝단에서 수평으로 40~140°의 각도로 A 내지 A'의 각도를 갖게 되며, 상기 전단블레이드(61)는 상기 전단판넬(60)에 고정 설치되거나 탈부착 가능하도록 형성된다. 상기 전단블레이드(61)은 상기 스크류(50)의 탈수구역의 전 영역에 설치할 수 있을 뿐만 아니라 탈수가 집중적으로 이루어지는 특정한 일부 영역에 설치하여 탈수효과를 증대시킬 수 있다.

상기 전단블레이드(61)는 상기 전단판넬(60)에 부착되어 상기 스크류(50)가 회전함에 따라 전진 이송되는 슬러지에 직각 방향으로 전단력을 증대하여 주며, 또한 탈수장치 외부의 다공 드럼이나 다중원판의 틈새사이를 메우고 있는 슬러지 고형물을 제거하여 구멍이나 틈새가 막히는 것을 방지하여 준다.

이때, 상기 전단블레이드(61)는 상기 중심축(40)이 회전하는 방향 또는 상기 전단블레이드(61)가 형성된 각에 따라서 상기 전단판넬(60)을 기준으로 회전각도가 달라진다.

이것을 도 3을 참조하여 설명하면, 상기 전단블레이드(61)가 도 3a와 같이 왼쪽으로 절곡된 경우에는 상기 중심축(40)이 오른쪽 방향으로 회전할 때 슬러지에 가해지는 상기 전단블레이드(61)의 회전각도 A는 상기 전단판넬(60)의 끝단을 수평으로 하였을 때 95~140° 범위로 형성되며, 상기 전단블레이드(61)가 도 3b와 같이 오른쪽으로 절곡되고 상기 중심축(40)이 오른쪽 방향으로 회전하면 슬러지에 가해지는 상기 전단블레이드(61)의 회전각도 A는 상기 전단판넬(60)의 끝단을 수평으로 하였을 때 40~85°의 각도로 형성된다. 상기와 같이 예각 또는 둔각의 각도로 형성된 상기 전단블레이드(61)는 다공 드럼에 부착된 슬러지를 밀어주거나 긁어서 슬러지에 전단력을 주게 되어 다공의 드럼이나 다중원판의 슬러지 고형물 등을 효율적으로 제거할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 스크류와 전단블레이드가 형성된 스크류프레스의 측면도이고 도 5는 본 발명의 전단판넬에 다공의 구멍이 형성된 다른 실시예의 측면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이 상기 전단판넬(60)에 다수개의 구멍(62)을 형성하여 슬러지 미생물의 세포막 등을 효율적으로 파괴하여 슬러지의 탈수를 더욱 용이하게 할 수 있다.

상기 전단판넬(60)에 형성되는 상기 구멍(62)의 개수는 사용자의 필요에 따라 알맞게 조절이 가능하며, 구멍의 크기 또한 작업환경과 슬러지의 수분함량 등에 따라 조절하고, 상기 구멍(62)을 산발적으로 형성하여 일정한 위치에서 집중적으로 탈수를 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 전단판넬에 부착된 전단블레이드의 각도를 나타낸 것이다.

도 6에 도시한 바와 같이 상기 전단블레이드(61)는 40°~140° 범위로 각도를 형성할 수 있으며, 도 6a의 상기 전단블레이드(61)가 형성된 각도인 B는 40°의 각도로 형성된 것을 나타낸 것이고, 도 6b의상기 전단블레이드(61)가 형성된 각도인 B`는 140°의 각도로 형성된 것을 나타낸 것이다.

상기 전단블레이드(61)가 도 6a의 B와 같이 40°의 각도로 형성될 경우, 상기 중심축(40)이 시계방향으로 회전하게 되면 드럼 메쉬(70)에 붙어있는 슬러지를 전단판넬(60)의 안쪽으로 밀어주게 되며, 도 6b에 도시한 바와 같이 상기 전단블레이드(61)가 B`와 같이 140°의 각도로 형성될 경우 슬러지를 상기 드럼 메쉬(70) 밖으로 밀어 슬러지를 제거하게 된다. 이와 같이 전단판넬(60)에 형성된 전단블레이드(61)의 각도를 조절하여 슬러지를 더욱 효율적으로 제거할 수 있다.

본 발명의 스크류프레스 탈수장치에 의하면 스크류(50)에 전단판넬(60)이 중심축으로부터 이격 형성되어 종래와 달리 슬러지에 강한 전단력을 발생시켜 슬러지를 형성하는 세포의 세포벽을 파괴하여 세포 내부의 수분까지 배출시킬 수 있어 슬러지 탈수를 용이하게 하였고, 상기 전단판넬(60)의 끝단부에 전단 블레이드(61)를 더 형성하여 상기 스크류(50)의 회전에 따라 탈수장치 내부에 메쉬나 다공의 망을 막힘이 발생될 수 있는 고형물등을 효과적으로 제거할 수 있도록 한 것이다.

또한, 본 발명의 전단블레이드를 이용한 스크류프레스 탈수장치를 이용하여 슬러지를 탈수하는 경우 62~75%까지 함수율을 낮출 수 있으며 이는 슬러지의 부피와 무게를 저하하여 슬러지 처리비용을 크게 절감할 수 있도록 한 것이다.

또한, 탈수된 슬러지를 추가로 건조시키는데 든는 비용을 절감하고 폐기물 발생량을 감소시킴으로써 환경오염을 방지하고, 슬러지를 재활용하여 건축자재 등 다양한 곳에 쓰일 수 있도록 하였다.

이상과 같이 본 발명의 전단판넬이 이격 형성된 스크류프레스 탈수장치에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1 : 스크류프레스 탈수장치 10 : 구동모터
20 : 대기어 25 : 소기어
30 : 슬러지투입구 35 :슬러지배출구
40 : 중심축 50 : 스크류
60 : 전단판넬 61 : 전단블레이드
62 : 구멍 70 : 드럼 메쉬

Claims (4)

1. 슬러지를 탈수하기 위한 스크류프레스 탈수장치에 있어서,
   상기 스크류프레스 탈수장치는 구동모터와 연결되어 회전 가능하도록 형성되는 중심축; 및
   상기 중심축의 외주연에 나선형으로 형성되어 상기 중심축이 회전할 때 슬러지를 이송시킴에 따라 압축력을 발생시켜 슬러지를 탈수하는 스크류; 및
   상기 스크류의 바깥쪽으로 중심축 방향과 나란하게 중심축에 이격되어 스크류에 고정되는 다수의 전단판넬; 및
   상기 전단판넬의 끝단에 예각 또는 둔각으로 절곡되어 형성되는 전단블레이드;를 포함하여 이루어지며,
   상기 전단블레이드는 상기 스크류가 부착된 중심축이 회전함에 따라 드럼 메쉬나 다공 구멍을 막고 있는 슬러지 고형물을 제거하는 것을 특징으로 하는 전단판넬이 이격 형성된 스크류프레스 탈수장치
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 스크류가 회전함에 따라 전진 이송되는 슬러지에 직각 방향으로 전단판넬의 전단력이 가해져서 슬러지를 구성하는 미생물의 세포막을 파괴하여 슬러지의 탈수를 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 전단판넬이 이격 형성된 스크류프레스 탈수장치
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 전단블레이드는 전단판넬의 끝단을 수평으로 하여 40~140° 각도 범위
   의 예각 또는 둔각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전단판넬이 이격 형성된 스크류프레스 탈수장치
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 전단블레이드는 상기 전단판넬에 고정 또는 탈부착 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전단판넬이 이격 형성된 스크류프레스 탈수장치
   

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