KR20130108242A - 슬러리 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

슬러리, 특히 유기물 기원의 슬러리 또는 산업적 기원의 슬러리를 처리하기 위한 처리장치로서, 슬러리에 배치되거나 배치될 수 있고, 회전축(R)을 중심으로 회전하거나 회전 가능한 적어도 하나의 처리 로터(1)를 포함하고, 처리 로터(1)는 회전축(R)에서 볼 때 외측으로 돌출하는 처리부재(4)를 포함하며, 처리부재(4)들 사이에는 인터스페이스(5)가 형성되고, 처리부재(4)들 중 적어도 일부는 인터스페이스 부근에서 바람직하게는 각각 적어도 하나의 처리 에지(41, 42, 43, 44)를 가지며, 바람직하게는 적어도 2개의 처리 에지(41, 42, 43, 44)는 상호 이격되어 있고, 이들 처리 에지(41, 42, 43, 44) 각각은 회전축에서 볼 때 내측으로부터 외측으로 뻗는다.

Description

슬러리 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SLURRIES}

본 발명은 슬러리, 특히, 산업적 기원의 슬러리 또는 유기물 기원의 슬러리를 각각 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

이러한 장치 및 방법은 슬러리의 처리 또는 심지어 재생을 위해 사용되며, 이러한 슬러리로는, 특히 산업적 기원의 슬러리, 광산 작업에 기원한 슬러리, 물 몸체(water body)에서의 침전 슬러리, 및/또는 유기물 기원의 슬러리가 있다.

동물 또는 사람 기원의 유기물 기원의 슬러리는 통상적으로 주로 대부분은 물인 액상(liquid phase) 또는 액체와, 고상(solid phase) 또는 고형물 입자의 혼합물이다. 이 경우 고상은 통상적으로 유기물 기원의 입자 또는 유기적 고형물, 세포 및 미생물, 특히 박테리아 및 이들의 집합물을 포함한다. 또한, 유기물 기원의 슬러리는 유기 물질 또는 무기 물질과, 예를 들면 기체 버블 또는 용해된 기체 형태로된 기상(gas phase)을 또한 포함한다. 이러한 기체는 유기물의 호기성 또는 비호기성(무기성) 분해로부터 발생한다. 폐수 정화로부터 발생하는 유기물 기원의 슬러리는 또한, 하수 슬러리로도 지칭된다.

하수처리장에서는, 기계적 예비정화 이후, 정화될 폐수 또는 오수가 통상적으로 쓰레기 피트(detritus pit)로 이동하고, 이 쓰레기 피트에서 배설물질, 종이 등과 같은 비용해 물질을 표면에 안착 또는 부동시킨다. 예비처리된 오수는 이후 통상적으로 생물학적 청정 단계를 거친다. 이 경우, 유기 물질은, 특히 미생물에 의해 유기호흡으로 분해되고, 무기 물질은 부분적으로 산화된다. 이러한 생물학적 처리 단계를 위한 전통적인 기법은 차후 2차 청정과정을 갖는 활성 슬러지 방법(activated sludge method)이다. 이 활성 슬러지 방법에서, 공기의 공급과 함께, 산화에 의해 생물학적으로, 그리고 예를 들면 인상(鱗狀:flaky) 형태로 집적된 박테리아를 포함하는 활성 슬러지를 첨가하는 것에 의해 유기호흡적으로, 폐수 또는 오수의 유기물 기원의 내용물이 연속적으로 분해된다. 2차 청정작업 중에, 활성 슬러지가 안착되어 폐수로부터 분리된다. 미생물의 농도를 충분히 높게 유지하기 위해, 슬러지의 일부를 복귀 슬러리지로 알려진 것으로서 활성 슬러지 방법으로 순환시킬 수 있다. 2차 청정과정 중에 생물량의 증가로 인해 발생한 잉여 슬러지는 예비청정으로부터 1차 슬러지와 함께 추가 처리를 위해 두껍게 형성되고, 이후 예를 들면 다이제스션 타워(digestion tower)에서 추가의 유기호흡적으로 분해된다. 이에 따라 발생된 다이제스트된 슬러지는 2차 딕커(thicker)를 통과한 이후, 탈수를 위해 슬러지 프레스로 이동되고, 탈수 이후, 처분될 수 있다. 청정방법은 또한 예비청정 없이도 수행될 수 있다. 이 경우, 통상적으로 다이제스션 타워없이, 2차청정과정으로부터 발생한 잉여 슬러지가 프리딕커(prethicker)를 통해 슬러지 프레스로 운반된다.

슬러리의 탈수를 위해, 특히 하수 또는 산업적 슬러리 또는 침전 슬러리의 탈수를 위해, 필수적으로 물로 구성된 슬러리 액체 일부분을 여과장치 또는 원심분리기에 의해 분리하고, 고형 성분을 동시에 슬러리로부터 분리하는 방법이 공지되어 있다. 또한, (geo: 지오) 직물 여과 물질로 만든 백 또는 호스로 탈수하는 방법도 공지되어 있다.

탈수율 또는 슬러리의 건조율을 높이기 위해, 즉, 슬러리를 보다 효과적으로 탈수하기 위해, 중합체를 함유하는 응집제(flocking aid: 플로킹 에이드)가 통상적으로 탈수전에 슬러리에 혼합된다. 응집제가 작용하는 방식은 중합체가 슬러리 내의 고형물 입자들을 인상(鱗狀:flaky)으로 상호 결속하거나 또는 인상(鱗狀:flaky)으로 형성하여, 이것에 의해 물로부터의 분리능력을 향상시키는 것으로 상정해 볼 수 있다. 여과 및 탈수된 건조 덩어리를 필터 케이크라고도 칭한다. 중합체는 또한 연속하는 슬러리 양의 경우 필터 케이크를 통과하는 물의 통로를 개선하게 된다.

DE 198 08 156 A1은 수성 슬러리를 위한 조절제(응집제)의 처리를 위한 장치를 개시하고 있으며, 이 장치는 활성 물질 페어런트 용액과 첨가되는 물의 혼합물을 혼합실에서 혼합하는 회전 분배기 헤드와, 혼합실에서 혼합된 활성물질 용액을 조절제로서 이송 파이프에 흐르는 수성 슬러리에 분배하는 접종장치를 포함한다. 분배기 헤드는 회전축 둘레에 분포되고, 필수적으로 회전축에 대해 평행하게 뻗어 진행하는 혼합물을 위한 유동체 출구로서의 2개의 종방향 슬롯과, 회전축을 따라서 방사상 외측으로 뻗어 진행하면서 스트립으로 구성된 2개의 혼합 블레이드를 포함한다. 종방향 슬롯은 혼합 블레이드 사이에서 둘레방향으로 배치된다. 혼합물은 분배기 헤드의 생크(shank)를 통해 그리고 슬롯형상 유동체 출구를 통해 외측으로 이어지는 혼합실로 흐르고, 이 혼합실에서 2개의 혼합 블레이드에 의해 전체적으로 혼합된다. 혼합 블레이드는 제1실시예에서 외측 둘레 또는 방사상 최외측으로 위치하는 영역에서 회전축에 대해 평행하게 뻗어 진행하는 혼합(mixing-in) 에지와 전후방 축방향으로 이들과 접하여 만곡형으로 뻗는 종단 에지를 가지거나, 또는 제2실시예에서 회전축을 포함하는 종방향 평면으로 뻗는 원형 혼합(mixing-in) 에지를 가진다. 혼합 블레이드의 혼합(mixing-in) 에지는 슬롯을 통해 인도된 응집제를 와류로 형성하여 슬러리에 혼합한다. 분배기 헤드의 회전 속도는 700 rev/min(분당 회전속도) 및 2500 rev/min의 범위에서 설정된다.

균질기 또는 그 밖의 분해기가 하수 슬러지, 특히 복귀 슬러지, 1차 슬러지, 또는 잉여 슬리지 및 다이제스티드 슬러지를 처리하는데 사용된다는 점에서 하수처리장에서 생물학적 정화 단계의 효과는 커질 수 있다.

이러한 분해기에 의해, 슬러지에 함유된 고형물 입자의 치수가 감소하고 균질화될 수 있으며, 분해를 위해 큰 유효 표면적을 얻을 수 있는 결과를 낳는다. 또한, 분해에 의해, 세포벽 부착된 효소와 유기물 기원의 입자를 분리하여 액상으로 인도할 수 있다. 또한 분해과정에서, 세포의 세포벽 및 이와 유사한 것들이 적어도 부분적으로 파괴될 수 있고, 결과적으로 세포의 세포내효소가 방출된다. 특히, 상기한 분해작용은 슬러지에서, 특히 생물학적 분해 단계의 활성 슬러지에서 미생물에 의한 생물학적 분해 효율을 증가시킨다.

하수 슬러지용 분해 로터는 예를 들면 DE 37 19 441 A1에 공지되어 있다. 공지된 분해 로터는 만곡된 전방을 갖는 비틀린 블레이드를 가진다. 슬러지 내에서의 분해 로터의 회전으로 분해 캐비테이션 효과(disintegration cavitation effect)를 얻는다.

하수 슬러지용 외부 블레이드를 가진 분해 로터는 JP-2002-248493에 공지되어 있다. 이 분해 로터가 회전할 때, 블레이드 사이의 캐비테이션에 의해 분해가 발생한다.

US, 6, 402, 065 B1은 회전축에 대해 평행하게 블레이드가 배치되고, 슬러지가 방사상으로 흐르는 분해 로터를 개시하고 있다.

DE 20 2005 000 875 U1은 부분적으로 노즐형 캐비티를 통해 내측으로부터 외측을 향해 방사상으로 슬러지가 공급되는 분해 로터를 개시하고 있다.

공지된 분해 로터에 의해 슬러지의 분해를 달성할 수 있음은 명백한 것이다. 그러나, 분해 작용은 여전히 더 개선해야할 만한 가치있는 부분이 남아있다.

본 발명의 목적은, 특히 이러한 환경을 기초로, 슬러리를 처리하고, 특히 조절제를 슬러리에 함께 혼합하고/또는 혼합하거나, 슬러리를 분해하기 위한 각각의 신규의 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 특허청구범위 제1항의 특징에 의해 달성할 수 있다. 본 발명에 따른 변형 또는 개량은 종속항을 통해 얻을 수 있다.

청구범위 제1항에 따른 장치는 슬러리, 특히 유기물 기원의 슬러리 또는 산업적 기원의 슬러리를 처리하기에 적합한 용도의 처리장치로서, 상기 처리장치는 슬러리에 배치되거나 배치될 수 있고, 일반적으로 직통으로 뻗고, 바람직하게는 중심으로 뻗는 회전축을 중심으로 회전하거나 회전 가능한 적어도 하나의 처리 로터를 포함하고, 상기 처리 로터는 상기 회전축에서 볼 때 외측으로 돌출하는 처리부재를 포함하며, 상기 처리부재들 사이에는 인터스페이스가 형성되고, 상기 처리부재들 중 적어도 일부의 처리부재는 인터스페이스 부근에서 바람직하게는 각각 적어도 하나의 처리 에지를 가지며, 바람직하게는 적어도 2개의 처리 에지는 상호 이격되어 있고, 이들 처리 에지 각각은 상기 회전축에서 볼 때 내측으로부터 외측으로 뻗는다. 회전축으로부터 처리 에지 상의 포인트들의 간격이 상기 처리 에지가 진행하거나 뻗는 방향을 따라서 연속적으로, 바람직하게는 엄격한 점증 방식으로 증가하도록 상기 처리 에지의 진행이 이루어진다. 특히 상기 처리 에지의 진행은 방사상방향 또는 선형이지만, 만곡형 또는 그 밖에도 상기 방사상 방향에 대해 선형 및 경사진 방향으로 구성될 수도 있다.

바람직한 실시예로서, 슬러리의 처리는 조절제, 특히 응집제를 상기 슬러리로 혼합하는 것이고, 따라서, 상기 처리 로터는 혼합(mixing-in) 로터로서 구성되고, 상기 처리 로터의 처리부재는 혼합(mixing-in) 부재로서 구성되며, 각 처리 에지는 혼합(mixing-in) 에지로서 구성된다.

또 다른 바람직한 실시예로서, 슬러리의 처리는 슬러리를 분해하는 것이고, 상기 처리 로터는 분해 로터로서 구성되며, 상기 처리 로터의 처리부재는 분해부재로서 구성되며, 각 처리 에지는 분해 에지로서 구성된다.

조절제를 혼합하기 위한 상기 실시예와 분해를 위한 상기 실시예는 특히 2단계 시스템으로 또는 연속 공정으로 상호 조합할 수도 있다.

본 발명은 처리 로터를 제공하는 아이디어에 기반한 것으로서, 다수의 처리부재(또는 처리 치부, 처리 장부)는 처리 로터의 회전축으로부터, 또는 회전축에 대해 횡방향으로 멀리 외향 돌출하고, 인터스페이스(또는 간극)에 의해 상호 이격되며, 또한 각각 인접 또는 인근하는 인터스페이스를 향하여, 또는 인터스페이스에 인접 또는 인근하여, 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 외향으로 뻗으면서 상호간 이격되는 적어도 2개의 처리 에지를 가진다.

본 발명에 따른 수단들의 집합은 시너지효과에 따라서 처리 로터의 처리작용, 특히, 혼합작용 또는 분해작용을 향상시키고, 인도가능한 처리 에너지, 특히 세포집단 또는 세포들과 같은 슬러리 구성인자의 분해를 위한 혼합 에너지 또는 분해 에너지를 증대시킨다.

특히, 이격된 처리부재의 굴곡 또는 도입에 의해, (활성) 처리 에지의 유효 에지 길이가 증대하며, 처리 에지는 와류 에지로서 슬러리에서의 응집제의 혼합 또는 슬러리의 분해를 상당히 증대시킨다. 처리부재들 간의 인터스페이스는 로터의 회전 중에 슬러리/조절제 혼합물 또는 슬러리가 처리에지를 통과하도록 유도하여, 처리 에지가 또한 그 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 혼합물 또는 슬러리에 대해서 작용하여 처리 에너지를 인도할 수 있다. 또한, 그 높은 효율 때문에 로터의 회전 속도를 감소시킬 수 있고, 이에 따라서, 일반적으로 전기 구동 에너지를 절약할 수 있다.

조절제로서 응집제의 경우, 인도된 혼합 에너지는 응집제/플레이크(flake) 형성 중에 결속 에너지와 직접적인 관계가 있으므로, 따라서 응집제 또한 본 발명에 따른 기술수단의 결과로서 개선될 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 따르면, 조절제, 특히 응집제를 슬러리로 혼합하기 위한 혼합장치의 완전 신규한 세대를 제공할 수 있으며, 그 결과, 효율성에서의 상당한 증가 및 결과적으로 얻어지는 에너지 절감 때문에, 기술적으로 지금까지 현존하는 혼합장치를 능가하게 된다. 따라서, 본 발명은 응집제 및 혼합 기술 분야에서 기술적, 경제적 양자 도약을 이룩한다. 이러한 업적은 슬러리 분해에 관한 응용에 있어서도 유사하게 적용할 수 있다. 슬러리는 어떠한 슬러리도 적용 가능하며, 특히 하수 슬러리 또는 산업적 슬러리가 적용된다.

본 발명에 따른 바람직한 변형예로서, 처리부재, 또는 변형예로서 또는 부가적으로, 처리부재들 사이의 인터스페이스가 그 단면에 대해서 특별한 형상을 가진다.

처리부재들 중에서 적어도 일부 처리부재들에서, 회전축에 평행한 방향으로 측정되는 처리부재의 폭이 회전방향으로 적어도 부분적으로 감소하고/또는 감소하거나, 처리부재들 사이에 위치하는 인터스페이스들 중 적어도 일부 인터스페이스에서, 회전축에 대해 평행한 방향으로 측정되는 인터스페이스의 내부치수 또는 폭이 회전방향으로 적어도 부분적으로 감소한다. 이것에 의해 얻어지는 것은 슬러리/조절제 혼합물의 압착 또는 슬러리의 압착이며, 이에 따라서 압력차의 결과로서 처리 작용을 향상시키고, 적절한 캐비테이션 효과가 발생한다.

처리부재의 폭에서의 증가 또는 인터스페이스의 폭에서의 감소는 회전방향으로 연속적일 수도 있고, 점증적일 수도 있고, 또는 엄격히 점증적일 수도 있으며, 이에 따라서 증가되는 압착력이 발생할 수 있다. 인터스페이스의 입구 오리피스는 이후 통상적으로 출구 오리피스 보다 크다.

그러나, 특별히 바람직한 실시예로서, 처리부재가 오목하게 만곡되고, 바람직하게는 양면이 오목하게 만곡된 구성을 가지도록, 처리부재들 중 적어도 일부 처리부재들에서 회전축에 평행한 방향으로 측정되는 처리부재의 폭이, 본 실시예에서는 먼저 회전방향(또는 순환방향, 둘레방향)으로 감소하고, 이후 다시 오로지 증가한다. 이와는 다른 변형으로서, 또는 부가적으로, 바람직하게는, 인터스페이스가 각각 볼록하게 만곡되고, 바람직하게는 양쪽으로 볼록하게 만곡된 형상이 되도록, 처리부재들 사이에 위치하는 인터스페이스들 중 적어도 일부 인터스페이스에서, 상기 회전축에 대해 평행한 방향으로 측정되는 인터스페이스의 내부치수가 먼저 회전방향으로 증가하고, 이후 다시 감소한다. 회전 또는 순환 방향으로 폭 또는 내부치수에서의 변형은 바람직하게는 연속하지만, 그러나, 예를 들면, 항상 이것에만 제한되는 것은 아니며, 폭 또는 내부치수를 부분적으로 일정한 것으로 할 수도 있다.

처리부재에서의 폭 또는 인터스페이스의 내부치수에서의 변화는 처리부재에서 또는 인근 처리부재 사이의 인터스페이스에서 부가적인 감압을 발생시키고 슬러리/조절제 혼합물 또는 슬러리의 후속 압착을 발생시킨다. 한편, 이들 압력과 흐름 상태 때문에, 인터스페이스에서의 슬러리/조절제 혼합물 또는 슬러리의 흐름 통로가 개선되고, 그 혼합물 또는 슬러리가 또한 인터스페이스에서, 회전방향으로 전방 처리 에지 뒤에 위치하는 제2처리에지에서 와류로 되고, 이에 따라서 슬러리가 연속적으로 적어도 2개의 처리 에지에서 혼합 에너지에 의해 작용을 받는다. 2개의 처리 에지의 기하학적 구조의 결과로서 인터스페이스를 통한 강제된 흐름 때문에, 추가의 혼합 에너지의 증가된 유도와 함께 추가의 처리 효과를 발생시킨다. 한편, 슬러리/조절제 혼합물의 감압과 후속 압착은 캐비티 효과에 이르는 양만큼의 압력차로 인해 추가의 처리 효과를 가져온다. 본실시예에서, 인터스페이스의 입구 오리피스의 선택된 구성 및 치수는 출구 오리피스의 치수와 동일하지만, 상이할 수도 있다.

처리부재의 최대폭 대 최소폭에 관한 선택된 비율은 2 보다 크며, 바람직하게는 2와 3.5 사이이다. 인터스페이스의 최대폭 대 최소폭의 선택된 비율은 1.4 보다 크며, 바람직하게는 1.5 내지 2.8 사이가 된다.

바람직하게는, 조절제가 회전방향으로 상호 연속하는 2개의 처리부재 사이의 슬러리에 조절제가 인도되며, 특히 조절제는 처리부재들 사이에 위치하는 로터의 천공 또는 오리피스를 통해 로터 내부 스페이스로부터 외측으로 전달된다. 그러나, 이와는 다른 변형예로서, 또는 부가적으로, 조절제가 각 인터스페이스에 제공된 처리부재들 사이에 배치된 로터의 출구 오리피스를 통해서 직접 인터스페이스로 인도되고, 인터스페이스로 직접 투여될 수도 있다.

처리 로터가 회전축을 중심으로 회전 중에 슬러리에 완전히 침지되거나 슬러리에 둘러싸일 때 처리 로터가 특히 효과적임을 보장한다.

처리 에지는 인터스페이스의 주변영역에 배치되고, 주변영역은 슬러리용, 또는 슬러리와 조절제의 혼합물용 인터스페이스의 입구 오리피스 또는 출구 오리피스를 형성한다. 인터스페이스의 흐름 단면이 이들 주변영역에서 부가적으로 최소가 되기 때문에, 흐름 속도가 여기서 최대가 되고, 이에 따라서 처리 에지에서의 와류가 또한 최적화된다.

특별히 바람직한 실시예로서, 동일 인터스페이스에 인근하는 2개의 다른 처리부재의 2개의 처리 에지는 상호 대향하여 위치하며, 그 결과, 혼합물은 와류가 되고 실질적으로 동시에 합동으로 작용하는 2개의 혼합 에지들 사이에서 특별히 강력한 혼합 에너지가 이 혼합물에 작용한다.

바람직하게는, 인터스페이스의 입구 오리피스에서의 2개의 전방 처리 에지는 상호 대향하여 위치하고, 인터스페이스의 출구 오리피스에서의 2개의 후방 처리 에지도 상호 대향하여 위치한다. 그 결과, 특히 먼저 인터스페이스로 혼합물이 인입하고 이후 인터스페이스로부터 혼합물이 인출되는 중에, 각각의 경우, 2개의 처리 에지는 양측으로부터 합동으로 가장 좁은 위치에서의 혼합물에 대해 직접 작용할 수 있다.

이러한 구성은 더 향상된 처리 효율을 가져온다.

특별한 구조적 변형예로서, 처리부재의 적어도 2개의 처리 에지는 평탄측면에 의해 연결되며, 특히 2개의 처리 에지는 제1평탄측면에 의해 연결되고, 2개의 추가의 처리 에지는 추가의 제2평탄측면에 의해 연결되며, 제2평탄측면은 바람직하게는 제1평탄측면에 대해 평행하다. 또한, 상호 대향하여 위치하는 처리 에지는 인터스페이스의 측면경계벽을 형성하는 오목형 만곡 측벽을 통해 2개의 평탄측면 상에서 상호 연결된다. 상기 측벽은 적어도 하나의 대칭면, 바람직하게는, 2개의 평탄측면 사이에서의 중간에 위치하고 이들 평탄측면에 대해 평행한 대칭면, 및/또는 2개의 처리 에지 사이에서의 중간에 위치하고 평탄측면에 대해 직각인 대칭면에 대해서, 경대칭으로 구성된다.

또한, 처리부재의 처리 에지의 종단점들을 연결하는 (방사상 외부의)외측면은 평탄측면으로서 구성되고/또는 되거나, 인터스페이스의 내부(방사상 내부)경계벽이 평탄측면으로서 구성된다. 처리부재 또는 그 처리 에지의 길이는 특히 인터스페이스의 안치수(clear width) 보다 바람직하게는 적어도 1.5 배 내지 3배 크다.

일반적으로, 처리 로터는 로터 기본체를 가지며, 이 로터 기본체 상에 처리부재가 결속되거나 일체로 형성된다. 로터 기본체는 바람직하게는 내부 중공체로서 내부 스페이스를 가지고, 내부 스페이스는 바람직하게는 필수적으로 중공 원통형 벽에 의해 둘러싸인다.

바람직하게는, 상기 벽에 적어도 하나 이상의 천공이 형성되고, 이 천공을 통해 로터 기본체의 내부 스페이스는 각각 외부 스페이스로 유체 연통되어, 내부 스페이스 내에서 또는 내부 스페이스를 통해서 흐르는 조절제가 상기 적어도 하나의 천공을 통해 외부 스페이스에 위치하는 슬러리로 인도가능하거나, 인도될 수 있다, 적어도 하나의 천공은 회전축에 대해 필수적으로 평행하게 뻗는 축방향 슬롯으로 구성될 수도 있다.

특별히, 천공, 또는 천공들은 회전방향으로 볼 때, 처리부재 사이에 배치되고/또는 되거나, 각각의 경우 적어도 하나의 천공은 회전방향으로 볼 때 2개의 처리부재 사이에 배치된다. 바람직하게는 천공들은 회전방향으로 상호 옵셋되고, 바람직하게는 균등하게 분포되며, 특히 쌍으로 형성되어 약 180°로 상호 옵셋되고/또는 되거나, 각각의 경우 처리부재(4, 14)에 대해 약 90°로 옵셋되도록 배치된다.

일반적으로, 처리 로터는 회전축에 대해 축방향으로 로터 기본체와 인접하는 커플링 부재를 가지며, 회전축을 중심으로 처리 로터를 회전시키기 위해, 커플링 부재를 통해 처리 로터가 바람직한 변속 또는 변속가능 회전 구동기, 특히 상기 회전 구동기의 회전 샤프트에 결합될 수 있다.

본 발명의 바람직한 변형예로서, 처리 로터의 복수의 처리부재가 회전축에 대해 평행한 방향으로 옵셋되도록 배치되며, 상기 처리부재는 특히 적어도 하나의 열로, 바람직하게는 적어도 2개의 열로, 바람직하게는 상기 열 또는 각각의 열이 회전축에 대해 평행하게 진행하여 뻗거나 이와는 달리 회전축을 중심으로 나선형으로 진행하여 뻗는다. 또한, 바람직하게는, 적어도 2개의 처리부재가 회전축을 중심으로 원형으로 배치되거나, 회전축을 따라서 동일한 축방향 위치로 배치되고, 한 이격 각도로 상호 옵셋되고, 바람직하게는 이들 적어도 2개의 처리부재가 쌍으로 회전하는 대칭 구조로 배치되거나, 또는 상호 동일 이격 각도로 배치되고/또는 되거나 복수의 처리부재의 열들이 상호간 동일한 이격 각도로 배치되거나, 회전속도 대칭으로 배치된다.

또한, 처리부재들 중 적어도 일부의 처리부재, 바람직하게는 전부의 처리부재가 회전축으로부터 떨어져 마주하는 외측면 상에서 상호 이격되고/또는 되거나, 이들 처리부재들 사이의 인터스페이스가 회전축으로부터 떨어져 마주하는 외측면 상에서 외측으로 개방된다. 이러한 구성으로 인해, 인터스페이스는 보다 쉽게 폐색되지 않은 상태를 유지할 수 있고, 수용해야할 만한 효율의 현저한 저하를 피할 수 있다.

그러나, 다른 변형예로서, 특히 각각 열 또는 라인으로 된 처리부재에서 그 일부 처리부재는 축방향으로부터 떨어져 마주하는 외측면상에서 처리 로터의 외부영역에 의해 상호 연결되고/또는 되거나, 이들 처리부재들 사이의 인터스페이스가 회전축으로부터 떨어져 마주하는 외측면 상에서 폐쇄될 수도 있다.

이들 처리 로터에서의 불평형을 피하기 위해, 로터의 중력 무게중심이 회전축 상에 위치하고/또는 하거나, 회전축이 로터의 관성 메인 축(특성 축)이 되도록 처리 로터, 특히 처리 부재들이 로터의 배치되면 바람직하다. 예를 들면, 각각의 경우, 동일한 개수의 처리부재가 처리 로터의 양 대향측면 또는 라인 상에 배치될 수도 있다. 이 경우는 또한 쌍으로된 회전대칭, 경대칭 또는 점대칭 구성으로 처리부재를 배치하는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 슬러리, 특히 유기물 기원의 슬러리를 처리하기 위한 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 적어도 하나의 처리장치를 포함하고, 또한, 특히 슬러리의 액체 함량, 특히 물 함량을 줄이기 위해, 슬러리의 흐름방향을 따라서 또는 흐름 방향으로 연속하는 적어도 하나의 액체 추출 장치, 특히 탈수장치, 특히 필터 프레스 또는 원심분리기, 또는 직물 탈수 호스 또는 백을 포함한다.

특히 수송 라인을 통해 공급되는 슬러리의 수송방향에 대하여, 처리 로터의 회전축은, 바람직하게는 횡방향으로, 바람직하게는 수직방향으로 지향되어 있다.

본 발명의 또 다른 양태는 조절제, 특히 응집제를 슬러리에 혼합하기 위한 조절제 혼합 방법으로서, 청구항들 중 한 항에 따른 장치를 사용하고, 상기 처리 로터는 필수적으로 완전하게, 그러나 적어도 그 처리부재와 함께 슬러리에 의해 둘러싸이거나, 슬러리에 배치 또는 침지된다.

조절제, 특히 응집제가 슬러리에 첨가되어, 상기 슬러리에 함유된 유기물 기원 세포의 고형 단편을 포함하는 슬러리의 고형물로부터, 액상 또는 액체, 특히 물의 분리를 촉진 또는 강화한다. 특히 다양한 치수의 인상(鱗狀:flaky) 구조가 고형입자 및/또는 슬러리의 고형 세포적 구성인자로부터 형성되고, 응집제 및 액체, 특히 물을 상기 슬러리로부터 방출한다.

본 발명의 또 다른 양태는 슬러리 분리 방법으로서, 본 발명에 따른 장치를 이용하고, 처리 로터가 필수적으로 완전하게, 그러나 적어도 그 처리부재와 함께 슬러리에 의해 둘러싸이거나, 슬러리에 배치 또는 침지되어, 회전축을 중심으로 회전한다.

다음에, 본 발명의 예시적 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하며, 그 첨부도면은 다음과 같다.

도 1은 처리 로터를 예시적으로 도시한 사시도;
도 2는 회전축에 대해 수직 방향 단면을 따라 취한 도 1의 처리 로터를 도시한 단면도;
도 3은 인터스페이스와 함께 2개의 처리부재를 도시한 종단면도;
도 4는 도 1에 따른 처리 로터를 도시한 측면도;
도 5는 도 1에 따른 처리 로터를 도시한 평면도;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 처리 로터를 도시한 측면도;
도 7은 조절제, 특히 응집제를 슬러리에 혼합하기 위한 장치를 도시한 사시도;
도 8은 도 7에 따른 장치를 도시한 측면도.

도 1 내지 8에서 동일한 구성요소 또는 기능적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호로 표시한다. 본 발명을 이해하는데 필요한 한도 내에서만 도면을 참조하여 세부적으로 설명하며, 또한, 도면은 척도가 정확한 것이 아니며, 필요에 따라서 도면들 간의 척도를 변경할 수도 있다.

도 1 내지 도 5는 처리 로터(1)와 그 부품에 관한 예시적 제1실시예를 도시하고, 도 6은 처리 로터의 예시적 제2실시예를 도시한다.

도 7 및 도 8은 슬러리S, 특히 유기물 기원의 슬러리[또는, 적절하다면, 슬러리S와 응집제F(Flocculent)의 혼합물]를 처리하기 위한 장치, 특히 응집제F를 혼합하기 위한 장치, 또는 슬러리를 분해하기 위한 장치를 도시한다. 처리 로터(1)는 슬러리S용 수송 또는 이송 라인(9)(부분적으로만 예시됨)의 T자 형상부에서 회전가능하게 장착된다. 처리 로터(1)는 이송 라인(9)의 내부로 돌출한다.

처리 로터(1)는 내부 스페이스(20)를 가진 내부 중공 로터 기본체(2)를 가지며, 이 로터 기본체(2)는 필연적 중공 원통형 벽(21)에 의해 둘러싸인다. 처리 로터(1)는 또한 복수의 처리부재(4, 14)를 가지며, 이 처리부재(4, 14)는 로터 기본체(2)에 결합되거나 또는 로터 기본체에 일체로 형성되고, 특히 회전축 R 대한 방사상 외측 방향으로 돌출한다.

처리 로터(1)는 그 중심을 통과하는 회전축R 을 중심으로 회전가능하다. 이러한 회전동작을 위해, 처리 로터(1)는 커플링 부재(연결 샤프트)(3)를 가지고 있으며, 이 커플링 부재(3)는 로터 기본체(2)와 회전축R에 대해 축방향으로 인접결합하며, 이 커플링 부재(3)를 통해 처리 로터(1)는 회전 구동기(도 1에는 도시하지 않았지만, 도 6 및 도 7에 부호 "10"으로 도시 함)에 연결 또는 결합될 수 있어, 회전축R을 중심으로 처리 로터(1)를 회전시키는 목적을 달성할 수 있다. 처리 로터(1)의 회전 이동의 회전방향을 T로 표시하며, 일반적으로 이 방향은 회전축R을 중심으로 하는 원의 접선방향, 또는 회전축R 을 중심으로 하는 원을 따라 뻗고 이어서 그 원의 곡률반경을 따르는 방향이 된다. 도 1의 예에서, 선택된 회전 방향T은 시계방향이지만, 반대방향, 즉 반시계방향으로 설정할 수도 있고, 정규적으로 변경하여 처리 로터(1)의 막힘 현상을 방지하도록 구성할 수도 있다.

처리부재(4, 14)는 특히 처리 장부(treatment tenon) 또는 처리 치부(treatment teeth)로서 구성된다. 예시한 실시예에서는 처리 로터(1)가 양측으로 약 180°로 옵셋 되도록 2개의 직선형 처리부재 열을 가지며, 이 직선형 처리부재 열은 각각 회전축R 에 대해 평행으로 뻗도록 진행되고, 예를 들면, 일측에 5개 처리부재(4), 타측에 5개 처리부재(14)가 열을 이루면서 형성되어 있으며, 각 측의 처리부재는 필수적으로 상호 동일하게 구성된다. 조절체, 특히 응집제F를 슬러리S 에 혼합하기 위해, 처리 로터(1)는 혼합기능형 로터(이하 "혼합 로터"), 혼합기능형 부재(이하 "혼합부재")로서의 처리부재, 혼합기능형 에지(이하 "혼합 에지")로서의 처리 에지로서 구성된다. 이러한 응용이 본 명세서에 바람직하게 기재되어 있다.

슬러리S의 분해(또는 필요에 따라서, 슬러리S 와 응집제F의 혼합물의 분해)를 위해, 처리 로터(1)가 분해기능형 로터(이하 "분해 로터")로서 구성되고, 그 처리부재가 분해기능형 부재(이하 "분해부재")로서, 그 처리 에지가 분해기능형 에지(이하 "분해 에지")로 구성된다.

각각의 경우, 회전축R 회전 방향, 즉 둘레 방향으로 볼 때, 천공(6)이 처리부재(4)와 처리부재(14) 사이의 일측과 타측의 벽(21)에 각각 형성되어 있다. 또한, 도 1, 2, 5에 도시한 바와 같이, 이 천공은 회전축R 대해 평행하게 뻗는 축방향 슬롯으로 구성되지만, 이와는 다른 형태로 구성 또는 배치될 수도 있고, 그 개수도 다르게 구성할 수 있다. 마찬가지로 천공(6)들은 상호간에 약 180°옵셋 되어 있고, 처리부재(4, 14)에 대해서는 각각 약 90°옵셋되어 있다. 로터 기본체(2)의 내부 스페이스(20)는 천공(6)을 통해 외부 스페이스와 흐름이 가능하게 유체 연통되어 있다.

도 6에서, 추가의 출구 오리피스(55)가 처리부재(4, 14) 사이의 경계벽(50)에 형성되고, 축방향으로 보는 바와 같이, 직접 인터스페이스(5, 15) 상호간이 연결되어 있으며, 마찬가지로 로터 기본체(2)의 내부 스페이스(20)가 외부 스페이스와 연결된다.

처리부재(4)는 인터스페이스(5)에 의해 상호 이격 또는 분리되어 있고, 처리부재(14)는 인터스페이스(15)에 의해 상호 분리되어 있다. 그러나, 이격 분리된 처리부재의 열을 2개 이상으로 구성할 수도 있다.

처리부재(4, 14) 모두는 회전(R) 축에 대해 필수적으로 방사상 외측으로 돌출하고, 각각의 처리부재는 바람직하게는 직선형 처리 에지(41, 42, 43, 44)를 가지며, 이들 처리 에지들은 방사상 외측으로 평행하게, 필수적으로 회전축R 에 대해서는 수직으로, 그리고 상호간에는 평행하게 뻗으며, 필수적으로 동일한 길이 L4를 가지고 있다.

도 3에서 가장 잘 도시한 바와 같이, 처리부재(4)의 2개의 처리 에지(41, 42)와 인근 처리부재의 처리 에지(43, 44)는 이들 처리 에지 사이에 놓여진 인터스페이스(5)와 인근하여 위치하며, 바람직하게는, 인근 처리부재(4)들의 2개의 대향 처리 에지(41, 43)는 인터스페이스(5)의 입구 오리피스(51)에 위치하고, 인근 처리부재(4)의 2개의 대향 처리 에지(42, 44)는 인터스페이스(5)의 출구 오리피스(52)에 위치한다. 따라서, 인터스페이스(5)에 인근하는 한 처리부재(4)의 2개의 처리 에지(41, 42) 상호 이격되어 있고, 다른 처리부재(4)의 처리 에지(43, 44)도 마찬가지로 입구 오리피스(51)와 출구 오리피스(52)의 공간크기 만큼, 즉 회전방향 T 으로 측정할 때 인터스페이스(5)의 치수 L1 만큼 상호 이격되어 있다. 이러한 경우가 처리부재(14)와 인터스페이스(15)에도 대응하여 동일하게 적용된다.

예시한 바와 같이, 입구 오리피스(51)와 출구 오리피스(52)는 동일한 치수가 될 수도 있고, 또는 동일 크기(흐름) 단면적을 가질 수도 있으며, 바람직하게는 동일 구성일 수도 있지만, 다르게 구성할 수도 있다.

2개의 처리 에지(41, 43)는 처리부재(4, 14)의 평탄측면(47)에 의해 연결되고, 이 평탄측면(47)과 평행한 처리부재(4, 14)의 다른 평탄측면(48)은 처리 에지(42, 44) 사이에 위치한다.

이와는 반대로, 2개의 평탄측면(47, 48) 상의 대향 처리 에지(41, 42) 그리고 대향 처리 에지(43, 44)가 오목하게, 즉, 내향으로 만곡된 측벽(45, 46)에 의해 상호 연결되며, 이들 만곡 측벽(45, 46)은 따라서 인터스페이스(5, 15)의 측면 경계벽을 형성하고, 이들 측면 경계벽은 따라서 인터스페이스(5, 15)의 입장에서 볼 때는 외향으로 만곡된 형태가 된다. 측벽(45, 46)의 구성은 각각의 경우 특히 2개의 평탄측면(47, 48) 사이의 중앙에서 이들 평탄측면에 대해 평행하게 위치하는 대칭면에 대하여 경대칭으로서, 예를 들면 원통형을 이룬다. 또한, 바람직하게는, 2개의 측벽(45, 46)이 2개의 처리 에지(41, 43) 사이의 중앙에서 평탄측면(47, 48)에 대해 수직으로 위치하는 대칭면에 대하여 상호 경대칭을 이룬다.

결과적으로, 보다 일반적인 견지에서, 회전축R에 대해 평행하게, 또는 회전 방향(T)에 대해 수직하게 측정된 처리부재(4, 14)의 축방향 폭은 평탄측면(47) 상의 전방에서 최대폭 L2에서 먼저 내향으로 감소하여 처리부재(4, 14)의 중간에 도달할 때까지 최소폭으로 감소되고, 이후 다시 증가하여 평탄측면(48)의 후방에서 최대폭L2으로 된다. 이와는 상보적으로, 회전축R에 대해 평행하게 또는 회전방향 T으로 측정된 인터스페이스(5, 15)의 축방향 폭은 전방의 최소폭 L3 으로부터 먼저 내향으로 증가하여 인터스페이스(5, 15)의 중간에 도달하여 최대폭으로 증가되고, 이후 다시 감소하여 외측면 후방에서 최소폭 L3으로 된다. 이러한 구성은 특히 도 3에 명료히 도시되어 있으며, 여기서 예를 들면, 처리부재(4)의 보다 큰 폭B1과 함께 연관된 인터스페이스(5)의 보다 작은 폭(W1)의 관계, 그리고 보다 내향으로 향하면서 처리부재(4)의 보다 작은 폭(B2)과 함께 연관된 인터스페이스(5)의 보다 큰 폭 W2을 예시하고 있다. 처리부재 또는 인터스페이스에 관하여 이러한(보다 일반적인) 개시 기술을 도 1 내지 도 5에 예시한 것과는 다른 변형으로 구현할 수 있다. 예를 들면, 다르게 만곡되고/또는 만곡되거나 심지어 비대칭 측벽(45, 46) 및 다른 축방향 폭과 함께 그 단면 구성을 다르게 하여 구현할 수도 있다. 예를 들면, 단지 측벽(45, 46) 중 단지 일측벽만을 오목하게 하고 다른 측벽은 평면으로 또는 균일한 볼록면으로 구성할 수도 있다.

도면에서, 처리 에지(41, 42, 43, 44)의 종단점을 연결하는 처리부재(4, 14)의 외측면을 참조부호 "49"로 표시하였으며, 이 외측면(49)은 평탄측면으로 형성하는 것이 바람직하다. 인터스페이스(5, 15)의 내부경계벽을 참조부호 "50"으로 표시하였으며, 마찬가지로 내부경계벽(50)도 평탄한 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

처리부재(4, 14) 열의 전방 단부면에는 더욱 외향으로 돌출하는 처리부재(7, 17)들이 상호 동일한 구성으로 형성되어 있으며, 이들 처리부재(7, 17)는 각각 인근하는 첫번째 처리부재(4) 또는 처리부재(14)로부터 이격되도록 배열되며, 그러나 단부면 후방은 만곡되어 있어 처리 로터(1)가 보다 용이하게 슬러리 S 용 흐름 파이프의 단면에 횡방향으로 끼워질 수 있다. 전방에서 경사 또는 만곡된 형상으로 인해 처리 로터(1)는 관형 수송 또는 이송 라인(9)의 만곡형 내부벽에 적응될 수 있고, 이송 라인(9)의 종방향으로 가능한 멀리, 즉 슬러리(S)의 수송방향으로 처리처리 로터(1)의 횡방향 배치를 행할 수 있으며, 이 때 처리부재는 처리 로터(1)의 회전 중에 이송 라인(9)의 내부벽과 충돌하거나 접촉하지 않는다.

이러한 목적에 적합한 또 다른 형태를 처리부재 또는 처리 로터에 적용할 수도 있다. 예를 들면, 처리부재(4, 14)의 방사상 길이 L4 를 또한 이송라인의 각 형상에 따라서 변경할 수도 있다. 또한, 본 실시예에서와 같이, 처리부재(4, 14)가 필수적으로 동일한 형상을 갖는 것이 필요하지 않을 수도 있다.

처리부재(4, 14)의 2개 열의 후방단부 각각에, 인근하는 최후 처리부재(4, 14)로부터 이격된 형태로 처리 로터(1)를 부동 링 실(floating ring seal)의 동시회전부(도시안됨)에 결속하기 위한 결속부재(8, 18)가 형성되어 있다.

인터스페이스(5, 15)의 깊이는 처리 에지(41, 42, 43, 44)의 길이 L4 에 대응한다. 결속부재(8 또는 18)와 처리부재(4 또는 14) 사이의 인터스페이스는 안정성이라는 이유로 상대적으로 낮은 깊이(L8)를 가진다.

처리부재(4, 14) 및 또한 처리부재(7, 17)는 결속부재(8, 18)와 마찬가지로, 회전축R을 따라서 동일 축방향 위치에서 쌍을 이루면서 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 특히 처리 로터(1)가 180°회전대칭을 갖는 실시예의 경우 얻을 수 있다. 단지 2개의 열 대신에, 처리부재의 열을 3열, 4열, 일반적으로 n열로 하는 실시예의 경우, 이러한 회전속도 대칭은 120°또는 90°또는, 일반식으로 360°/n으로 표현할 수 있다.

2개의 측방향 열의 처리부재(17, 4) 또는 처리부재(7, 14)와, 한편으로 결속부재(8 또는 18)를 합한 전체 길이는 길이L6로 표시되어 있다. 처리부재(4, 14)의 외측면(49)에 대응하는 2개열의 외측면들 사이의 처리 로터(1)의 외경은 L5로 표시하였다. 기본체(2)의 직경, 즉, 회전축R에 수직하는 그(최대) 치수는 L7로 표시하였다.

L1 내지 L7의 치수는 일반적으로 어떤 제한없이 다음과 같이 선택할 수 있다: L1, 6mm 내지 28mm 사이, L2, 3mm 내지 17mm 사이, L3, 2mm 내지 14mm 사이, L4, 12mm 내지 220mm 사이, L5, 80mm 내지 510mm 사이, L6, 88mm 내지 530mm 사이, L7, 21mm 내지 270mm 사이.

다음에 처리 로터(1)의 기능에 대하여 설명한다:

응집제F를 슬러리 S에 혼합하기 위해 처리 로터(1)를 회전하는 중에, 공급된 또는 내부 스페이스(20)를 통해 흐르는 응집제F는 도 2에 최선으로 도시된 바와 같이, 특히 회전축R 으로부터 방사상 외측을 향해 외부 스페이스에 위치하는 슬러리S로 천공(6)을 통해 인도된다. 슬러리S와 응집제F의 혼합체 또는 혼합물을 S+F로 표시하였다.

응집제F는 그 자체로 공지된 방법으로 작용하며, 이미 상술한 바와 같이 슬러리S를 조절하기 위해, 특히 프레스, 또는 원심분리기 또는 투수성 직물 백 등에 의해 이루어지는 특히, 연속하는 기계적 액체 추출, 특히, 탈수의 효율을 개선하기 위한 것이다.

천공(6)을 통해 슬러리S로 인도되는 응집제F는 이후 슬러리S에 혼합되고, 추가로 다음에 이어지는, 적절하다면 처리부재(4, 14)에 의해 보다 높은 정도에서 혼합되는 한편, 동시에 처리 에너지도 함께 도입된다.

이 경우, 도 3에 명료히 도시한 바와 같이, 슬러리S 내에서 처리 로터(1)의 회전 중에, 슬러리/응집제 혼합물 S+F은 처리부재(4) 사이의 인터스페이스(5)[또는 처리부재(14)들 사이의 인터스페이스(15)]를 통해 회전방향T과는 반대방향인 흐름방향으로 가압되거나 이송된다. 혼합물S+F은 입구 오리피스(51)[입구 오리피스(51)는 회전방향T의 전방에서, 인근 처리부재(4)의 처리 에지(41, 43)들 사이에 위치함]를 통과하여 인터스페이스(5)로 진행하며, 동일한 흐름이 이들 전방 처리 에지(41, 43)를 통과하여 흐른다. 이들 전방 처리 에지(41, 43)는 슬러리/응집제 혼합물 S+F의 흐름을 위하여 와류 및 스톨링(stalling) 에지로서 작용한다. 그러나, 혼합물은 원심력 때문에 가압되거나 외측으로 던져지지 않으며, 그러나, 그대신 본 발명에 따른 처리 로터(1)의 경우, 필요에 따라서 처리 로터(1) 상에서 초기 상태로 남아 있다.

강조하자면, 슬러리S와 응집제F의 혼합물S+F은 인터스페이스(5)를 통해 가압되거나 전송되어 단지 출구 오리피스(52)를 통해서만 다시 인터스페이스(5) 외부로 흘러 나온다. 그 결과, 혼합물S+F은 또한 출구 오리피스(52)에서 제2쌍의 대향 처리 에지(42, 44)를 강제흐름으로 통과하여 흘러서 이들 에지에 의해 혼합 에너지와 함께 새롭게 작용하여 와류가 된다.

따라서, 종래 기술과 비교할 때, 본 발명의 제1효과에 따르면, 활성 처리 에지의 개수, 또는 슬러리/응집제 혼합물 S+F의 동일 용량에 작용하는 활성 처리 에지 또는 처리 에지의 개수가 4개로 증가하며, 정확하게는, 인터스페이스(5)(또는 15)에 인근하는 인근 처리부재(4)(또는 14)의 4개의 처리 에지(41, 42, 43, 44) 만큼 증가한다.

외측면 상에서 축방향으로 연속하는 처리 에지를 가진 처리 로터와 비교할 때, 인터스페이스(5 또는 15) 당 4개의 길이 L4의 처리 에지 또는 와류 에지와, 최종 2개의 인터스페이스 경우 4개의 길이 L8의 처리 에지 또는 와류 에지로 이루어진 활성 에지 길이를 얻는다. 따라서, 예시된 처리 로터(1) 중에서 전체 에지 길이는 40개의 길이L4 + 8개의 길이 L8가 된다. 따라서, 예를 들면, 길이 L4 = 20mm이고 길이 L8 = 16mm이면, 928mm의 와류 에지 길이를 얻는다.

본 발명에 따라서 처리 에지의 이러한 증가 개수 또는 증가 길이는 처리결과에서 또는 혼합 에너지의 인도에서 상당한 개선 효과를 가져온다.

개선된 처리결과를 가져오는 제2효과는 혼합물S+F이 통과하여 흐르는 인터스페이스(5)(또는 15)의 흐름단면에서의 변화로부터 발생한다. 인터스페이스(5)(또는 15)의 단면은 초기에 흐름방향으로 증대하므로, 혼합물S+F은 먼저 감압된다(decompressed). 즉 혼합물S+F은 보다 높은 동압력(dynamic pressure)으로 인해 정압력(static pressure)이 감소하고, 이후, 인터스페이스(5)(또는 15)의 단면이 다시 감소하기 때문에 압축이 된다. 입구 오리피스(51)와 출구 오리피스(52)가 필수적으로 동일한 흐름 단면을 가지고 있으면, 인터스페이스(5)(또는 15) 내로, 또는 밖으로 혼합물S+F의 입구 및 출구에 대한 정압력 또한 필연적으로 동일하다.

슬러리/응집제 혼합물S+F의 이러한 감압과 이어지는 압축의 결과로 인해, 종래 처리 로터에 비하여, 추가의 혼합효과가 발생하며, 이러한 효과로 인해 슬러리S에 응집제F를 혼합하는데 있어 개선점을 얻을 수 있다.

한편, 초기에 인터스페이스(5)(15) 내측에서의 압력 프로필로 인한 제1효과와 관련하여, 혼합물S+F이 인터스페이스(5)(15)로 적절히 흡입되고, 후방 처리 에지(42, 44) 앞에서 조차 외향으로 벗어나지 않지만, 그러나 대신 인터스페이스(5)(15)로부터의 출구 상의 후방 처리 에지(42, 44)를 거쳐 거의 모두가 완벽하게 흐른다. 따라서, 슬러리/응집제S+F의 동일용량이 전방 처리 에지(41, 43) 및 후방 처리 에지(42, 44) 모두를 통과하여 와류를 일으키며 상호 혼합된다.

그러나, 상기 제2효과는 압력차 자체에 기인하여 발생하며, 이 압력차는 캐비테이션 노즐(cavitation nozzle)과 동일한 방법으로 특정 치수에서도 발생할 수 있다. 캐비테이션 효과는 혼합물S+F이 처리 에지들 사이의 인터스페이스(5)(15) 내측에서 흐르는 동안에도 혼합물S+F의 혼합을 향상시킨다.

끝으로, 예시하지 않은 일실시예로서, 회전방향T에서 처리부재(4, 14)의 축방향 폭이 평탄측면(47) 상의 전방에서 최소폭B2 로부터 평탄측면(48)의 후방에서의 최대폭B1으로 증대하고, 이에 대응하여, 회전방향T에서, 인터스페이스(5, 15)의 축방향 폭이 전방에서의 최대폭W2에서 후방에서의 최소폭W1으로 감소한다. 따라서, 본 실시예에서, 인터스페이스(5, 15)의 입구 오리피스(51)가 항상 인터스페이스(5, 15)의 출구 오리피스(52) 보다 크다. 본 실시예에서, 슬러리/응집제 혼합물S+F은 따라서 단지 압축되고, 처리부재 사이의 인터스페이스를 통해서 도중에 먼저 감압되지는 않는다. 본 실시예에서도 역시 양호한 완전 혼합 결과를 얻는다. 특히, 본 실시예에서, 그러나 또한 다른 실시예에서도 마찬가지로, 처리 에지는 출구 오리피스(52)에만 배치될 수도 있는 반면, 둔각형 또는 만곡형 및/또는 깔때기형 유입구역을 입구 오리피스에 배치할 수도 있다.

처리부재(4, 14)의 최대 축방향 폭B1 대 최소 폭B2 간의 선택된 비율 B1/B2은 2 보다는 큰 것이 바람직하며, 2 내지 3.5 사이가 바람직하다. 인터스페이스(5, 15)의 최대축방향 폭W2 대 최소 폭W1 간의 선택된 비율 W2/W1은 1.4 보다 큰 것이 바람직하며, 1.5 내지 2.8 사이가 바람직하다. 이들 비율 B1/B2 또는 W2/W1은 처리부재의 축방향 폭에서 또는 처리부재들 사이의 인터스페이스의 축방향 폭에서 상대적 증감의 측정치이며, 이에 따라서 슬러리/응집제S+F의 압축(또는 적절하다면 감압)의 정도를 결정한다.

끝으로, 예시하지 않은 또 다른 실시예에서, 처리부재(4, 14)의 폭 또는 인터스페이스의 폭을 변화시키지 않는 것, 즉, 회전방향T으로 이들 폭을 일정하게 유지하는 것도 또한 가능하다.

예시하지 않은 또 다른 실시예에서, 슬러리/응집제 혼합물S+F이 원심력으로 강제로 외부로 나오는 것을 방지하기 위해 인터스페이스(5, 15)는 방사상 외측으로 폐쇄될 수도 있다. 예를 들면, 회전축R에 대해 축방향으로 뻗으면서 모든 인터스페이스(5, 15)를 폐쇄하는 바 형상 또는 로드(rod) 형상의 종방향 부분을 외측으로 처리부재(4, 14)의 각 열의 빗살 모양 구조체 위에 배치할 수도 있다. 이러한 구성은 빗살형 구조 대신 사다리형 구조를 형성한다. 종방향 부분 역시 다시 처리 에지를 가질 수도 있으며, 특히 이 종방향 부분은 외측으로 축방향을 따라서 처리 에지에서 뻗어 가며, 특히 사각형 또는 사각형 튜브로 구성되어 예를 들면, 용접에 의해 외측으로부터 처리부재의 외측면에 결합된다.

또한, 모든 실시예에서, 인터스페이스(5, 15)를 청소하는 목적을 위해 역전기능 또는 역전동작을 제공할 수 있으며, 이 경우, 로터는 혼합 동작에서 제공되는 회전방향T에 대해 반대방향으로 회전하여, 무엇보다도 먼저, 인터스페이스로부터 상대적으로 큰 입자를 제거하게 된다.

처리 에지(41, 42, 43, 44)는 양호한 와류를 얻기 위해 예각형 에지 형태로 구성하는 것이 바람직하다. 또 다른 실시예로서, 처리 로터(1)의 표면에서, 적어도 처리 에지에는 예를 들면, 플라즈마 질화처리에 의해 생성된 층, 또는 세라믹 코팅, 특히 예를 들면 분문에 의한 산화 알루미늄 층, 그 밖에 예를 들면, TiN 또는 TiCN 층과 같은 경성물질층과 같은 마모 보호층을 형성할 수도 있다.

처리 부재(4, 14)는 일편으로 상호 연결되고/또는 연결되거나 기본체에 연결되고, 또는 그 밖에도 기본체에서의 오리피스에 조립식 부품으로서 끼워서 내부 스페이스로 도입시키고, 이후 나사 및/또는 크로스빔(crossbeam)으로 체결할 수도 있다.

도 7 및 도 8에 따르면, 이송 라인(9)에서 처리 로터(1)를 회전시키기 위해, 상기 로터는 예를 들면 불명확하게 커플링부재(3)를 통해 모터(10)에 결합된다. 동작중에, 처리 로터(1)가 모터(10)에 의해 회전하는 동안, 슬러리S가 펌프로 공급되거나, 이송라인(9)을 통해 전달된다. 동시에, 응집제가 처리 로터(1)를 통해 전달된다. 이 경우, 처리 로터(1)는 슬러리S에 의해 완전히 둘러싸이는 것이 바람직하며, 이러한 구성은 특히 처리효율이라는 측면에서 이점이 있다.

처리 로터(1)가 차지하는 단면적, 특히 예시의 실시예에서 제품L5, L6과 대응하는 단면적이 처리 로터(1)가 배치된 이송 라인(9)의 이송 라인부분의 흐름 단면적의 50% 보다 크고 74% 보다 작다면 이점이 있다.

슬러리S 또는 액체의 통로에 대항하여 이송 라인(9)에 대하여 커플링 부재(3)를 밀봉하기 위해 커플링 부재(3)의 구역에 실링 부재를 설치할 수도 있다. 모터(10)용, 이송 펌프(들)용(도시안됨) 또는 응집제F용, 또한 바람직하게는 슬러리S용 체크 유닛이 참조부호 "11"로 표시되어 있다. 처리 로터(1)의 회전 속도는 1200과 4000rev/min으로 선택하는 것이 바람직할 수 있으며, 이송 라인(9)에서의 슬러리 용량 흐름은 통상적으로 시간당 3 내지 400m³가 될 수도 있다.

도 7 및 도 8에 예시한 장치는 또한 도시된 처리 로터(1) 전이나 후에 배치되거나, 또는 병렬로 배치되는 추가의 처리 로터를 가질 수도 있으며, 이 추가의 처리 로터는 상기 설명한 것과 유사하게 이송 라인(9)에 장착될 수도 있다. 장치(7)에는 또한 슬러리S의 흐름방향 또는 수송방향으로 도시하지 않은 기계적 건조장치, 특히 필터 프레스 또는 원심분리기가 뒤이어 설치되어, 슬러리S를 건조 또는 탈수하고, 분리된 수분 또는 액체에 응집제F가 대부분 잔류하도록 할 수도 있다.

도 7 및 도 8에 예시한 장치에는 또한 도시한 처리 로터(1)의 전이나 후에 또는 이와는 달리 병렬로 추가의 처리 로터(1)를 배치할 수도 있으며, 이 추가의 처리 로터는 상술한 바와 유사한 방법으로 이송 라인(9)에 장착될 수도 있다.

슬러리S의 분해에 있어서, 상술한 바와 같이 슬러리/응집제 혼합물S+F을 슬러리S와 교체해야 하는 반면, 처리 로터(1)의 동작 모드 및 설계는 필수적으로 동일하게 유지할 수도 있다. 본 발명에 따른 처리 로터의 구성에 의해, 특히 상기한 와류, 압착, 감압 효과에 의해 혼합 작용과 유사한 방법으로 분해작용도 크게 향상된다. 천공(6)은 본 발명에서는 슬러리S의 통로용으로 사용될 수도 있고, 또는 완전히 제거할 수도 있다.

1. 처리 로터
2. 로터 기본체
3. 커플링 부재
4. 처리부재
5. 인터스페이스
6. 천공
7. 처리부재
8. 결속부재
9. 수송 또는 이송 라인
10. 모터
11. 체크 유닛
14. 처리부재
15. 인터스페이스
17. 처리부재
18. 결속부재
20. 내부 스페이스
21. 벽
41, 42, 43, 44. 처리 에지
45, 46. 측벽
47,48. 평탄측면
49. 외측면
50. 경계벽
51. 입구 오리피스
52. 출구 오리피스
53. 출구 오리피스
R. 회전축
T. 회전방향
B1. 제1축방향 폭
B2. 제2축방향 폭
D. 내경
L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8. 치수
F. 응집제
S. 슬러리

Claims (12)

1. 슬러리, 특히 유기물 기원의 슬러리 또는 산업적 기원의 슬러리를 처리하기 위한 처리장치로서, 상기 처리장치는
   -슬러리에 배치되거나 배치될 수 있고, 회전축(R)을 중심으로 회전하거나 회전 가능한 적어도 하나의 처리 로터(1)를 포함하고,
   - 상기 처리 로터(1)는 상기 회전축(R)에서 볼 때 외측으로 돌출하는 처리부재(4)를 포함하며, 상기 처리부재(4)들 사이에는 인터스페이스(5)가 형성되고,
   - 상기 처리부재(4)들 중 적어도 일부는 인터스페이스 부근에서 바람직하게는 각각 적어도 하나의 처리 에지(41, 42, 43, 44)를 가지며, 바람직하게는 적어도 2개의 처리 에지(41, 42, 43, 44)는 상호 이격되어 있고, 이들 처리 에지(41, 42, 43, 44) 각각은 상기 회전축에서 볼 때 내측으로부터 외측으로 뻗는, 처리장치.
2. 제1항에 있어서,
   조절제, 특히 응집제를 상기 슬러리로 혼합하기에 적합한 용도를 가지며, 상기 처리 로터(1)는 혼합(mixing-in) 로터로서 구성되고, 상기 처리 로터의 처리부재(4)는 혼합(mixing-in) 부재로서 구성되며, 각 처리 에지(41, 42, 43, 44)는 혼합(mixing-in) 에지로서 구성되는, 처리장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   슬러리를 분해하기에 적합한 용도를 가지며, 상기 처리 로터(1)는 분해 로터로서 구성되며, 상기 처리 로터의 처리부재(4)는 분해부재로서 구성되며, 각 처리 에지(41, 42, 43, 44)는 분해 에지로서 구성되는, 처리장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 처리부재(4)들 중에서 적어도 일부 처리부재들에서, 상기 회전축(R)에 평행한 방향으로 측정되는 처리부재의 폭(B1, B2)이 특히 연속하여 회전방향(T)으로 적어도 부분적으로 증가하고,
   - 상기 처리부재(4)들 사이에 위치하는 인터스페이스(5, 15)들 중 적어도 일부 인터스페이스에서, 회전축(R)에 대해 평행한 방향으로 측정되는 인터스페이스의 내부치수 또는 폭(W1, W2)이, 특히 연속으로, 회전방향(T)으로 적어도 부분적으로 감소하는,
   특성들 중에서 적어도 하나 이상의 특성을 가지는, 처리장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 바람직하게는, 상기 처리부재(4)가 오목하게 만곡되고, 바람직하게는 양면이 오목하게 만곡된 구성을 가지도록, 처리부재(4)들 중 적어도 일부 처리부재들에서 상기 회전축(R)에 평행한 방향으로 측정되는 처리부재의 폭(B1, B2)이, 먼저 회전방향(T)으로 감소하고, 이후 다시 증가하고,
   - 바람직하게는, 인터스페이스(5, 15)가 각각 볼록하게 만곡되고, 바람직하게는 양쪽으로 볼록하게 만곡된 형상이 되도록, 상기 처리부재(4)들 사이에 위치하는 인터스페이스(5, 15)들 중 적어도 일부 인터스페이스에서, 상기 회전축(R)에 대해 평행한 방향으로 측정되는 인터스페이스의 내부치수(W1, W2)가 먼저 회전방향(T)으로 증가하고, 이후 다시 감소하는,
   특성들 중에서, 적어도 하나, 또는 2개 또는 그 이상의 특성들의 조합을 가지는, 처리장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 처리부재(4, 14)의 최대폭(B1) 대 최소폭(B2)에 관한 선택된 비율은 2 보다 크며, 바람직하게는 2와 3.5 사이이고,
   -상기 인터스페이스(5, 15)의 최대폭(W2) 대 최소폭(W1)의 선택된 비율은 1.4 보다 크며, 바람직하게는 1.5 내지 2.8 사이가 되는,
   특성들 중 적어도 하나 이상을 가지는, 처리장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 처리 에지(41, 42, 43, 44)는 인터스페이스(5, 15)의 주변영역에 배치되고, 상기 주변영역은 슬러리(S)용, 또는 슬러리(S) 및 응집제(F)의 혼합물(S+F)용 입구 오리피스(51) 또는 출구 오리피스(52)를 형성하며,
   - 동일 인터스페이스(5)에 인근하는 2개의 다른 처리부재(4)의 적어도 2개의 처리 에지(41 및 43, 42 및 44), 특히 인터스페이스(5)의 입구 오리피스(51)에서의 2개의 처리 에지(41, 43)와, 인터스페이스(5)의 출구 오리피스(52)에서의 2개의 처리 에지(42, 44)는 상호 대향하여 위치하고,
   - 처리부재(4, 14)의 적어도 2개의 처리 에지(41, 43)는 처리부재(4, 14)의 평탄측면(47)에 의해 연결되며, 특히 2개의 처리 에지(41, 43)는 제1평탄측면(47)에 의해 연결되고, 2개의 추가의 처리 에지(42, 44)는 추가의 제2평탄측면(48)에 의해 연결되며, 제2평탄측면(48)은 바람직하게는 처리부재(4, 14)의 제1평탄측면(47)에 대해 평행하고,
   - 2개의 평탄측면(47, 48) 상의 대향 처리 에지(41 및 42, 43 및 44)는 인터스페이스(5, 15)의 측면경계벽을 형성하는 오목형 만곡 측벽(45, 46)을 통해 상호 연결되고, 상기 측벽(45, 46)은 특히 적어도 하나의 대칭면, 바람직하게는, 2개의 평탄측면(47, 48) 사이에서의 중간에 위치하고 이들 평탄측면에 대해 평행한 대칭면, 및/또는 2개의 처리 에지(41, 43) 사이에서의 중간에 위치하고 평탄측면(47, 48)에 대해 직각인 대칭면에 대해서, 경대칭으로 구성되고,
   - 상기 처리부재(4, 14)의 처리 에지(41, 44)의 종단점들을 연결하는 외측면(49)이 평탄측면으로서 구성되고/또는 되거나, 인터스페이스(5, 15)의 내부경계벽(50)이 평탄측면으로서 구성되며,
   - 처리부재(4) 또는 그 처리 에지(41,42,43,44)의 길이(L4)는 특히 인터스페이스(5, 15)의 안치수(clear width)(L2) 보다 바람직하게는 적어도 1.5 배 내지 3배 큰,
   특성들 중에서, 적어도 하나, 또는 2개 또는 그 이상의 특성들의 조합을 가지는, 처리장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 처리 로터(1)는 로터 기본체(2)를 가지며, 상기 로터 기본체(2) 상에 상기 처리부재(4, 14)가 결속되거나 일체로 형성되고,
   - 상기 로터 기본체(2)는 내부 중공체로서 내부 스페이스(20)를 가지고, 상기 내부 스페이스(20)는 바람직하게는 필수적으로 중공 원통형 벽(21)에 의해 둘러싸이며, 바람직하게는 상기 벽(21)에 형성된 적어도 하나 이상의 천공(6)을 가지고,
   - 상기 로터 기본체(2)의 내부 스페이스(20)는 상기 적어도 하나의 천공(6)을 통해 각각 외부 스페이스로 유체 연통되어, 상기 내부 스페이스(20) 내에서 또는 상기 내부 스페이스를 통해서 흐르는 응집제(F)가 상기 적어도 하나의 천공(6)을 통해 외부 스페이스에 위치하는 슬러리(S)로 인도 가능하거나 인도될 수 있고,
   - 적어도 하나의 천공(6)은 회전축(R)에 대해 필수적으로 평행하게 뻗어 진행하는 축방향 슬롯으로 구성되고,
   - 상기 천공(6), 또는 천공들은 둘레방향 또는 회전방향(T)으로 볼 때, 상기 처리부재(4, 14) 사이에 배치되고/또는 되거나, 각각의 경우 적어도 하나의 천공(6)은 둘레방향 또는 회전방향(T)으로 볼 때 2개의 처리부재(4, 14) 사이에 배치되고,
   - 상기 천공(6)들은 둘레방향 또는 회전방향(T)으로 상호 옵셋되고, 바람직하게는 균등하게 분포되며, 특히 쌍으로 형성되어 약 180°로 상호 옵셋되고/또는 되거나, 각각의 경우 처리부재(4, 14)에 대해 약 90°로 옵셋되고,
   -상기 처리 로터(1)는 회전축(R)에 대해 축방향으로 상기 로터 기본체(2)와 인접하는 커플링 부재(3)를 가지며, 회전축(R)을 중심으로 상기 처리 로터(1)를 회전시키기 위해, 상기 커플링 부재(3)를 통해 상기 처리 로터(1)가 회전 구동기(10), 특히 상기 회전 구동기(10)의 회전 샤프트에 결합될 수 있는,
   특성들 중에서, 적어도 하나, 또는 2개 또는 그 이상의 특성들의 조합을 가지는, 처리장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 처리 로터(10)의 복수의 처리부재(4)가 상기 회전축(R)에 대해 평행한 방향으로 옵셋되도록 배치되며, 상기 처리부재는 바람직하게는 적어도 하나의 열로, 바람직하게는 적어도 2개의 열로, 바람직하게는 상기 열 또는 각각의 열이 상기 회전축(R)에 대해 평행하게 진행하여 뻗거나 상기 회전축(R)을 중심으로 나선형으로 진행하여 뻗으며,
   - 적어도 2개의 처리부재(4)가 상기 회전축(R)을 중심으로 원형으로 배치되거나, 상기회전축(R)을 따라서 동일한 축방향 위치로 배치되고, 한 이격 각도로 상호 옵셋되고, 바람직하게는 이들 적어도 2개의 처리부재가 쌍으로 회전하는 대칭 구조로 배치되거나, 또는 상호 동일 이격 각도로 배치되고/또는 되거나 복수의 처리부재의 열들이 상호간 동일한 이격 각도로 배치되거나, 회전속도 대칭으로 배치되고,
   - 상기 처리부재(4)들 중 적어도 일부의 처리부재, 바람직하게는 전부의 처리부재가 상기 회전축(R)으로부터 떨어져 마주하는 외측면 상에서 상호 이격되고/또는 되거나, 이들 처리부재들 사이의 인터스페이스(5)가 상기 회전축(R)으로부터 떨어져 마주하는 외측면 상에서 외측으로 개방되고,
   - 상기 로터의 중력 무게중심은 상기 회전축 상에 위치하고/또는 하거나, 상기 회전축은 상기 로터의 관성 메인 축을 형성하는,
   특성들 중에서, 적어도 하나, 또는 2개 또는 그 이상의 특성들의 조합을 가지는, 처리장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 회전축으로부터 상기 처리에지 상의 포인트들의 간격이 상기 처리 에지가 뻗는 진행을 따라서 연속적으로, 바람직하게는 엄격한 점증 방식으로 증가하도록 상기 처리 에지의 진행이 선택되고,
    - 상기 처리 에지의 진행은 방사상방향, 또는 만곡형 또는 선형이고 상기 방사상 방향에 대해 경사진,
    특성들 중에서, 적어도 하나, 또는 2개 또는 그 이상의 특성들의 조합을 가지는, 처리장치.
11. 조절제, 특히 응집제(F)를 슬러리(S)에 혼합하기 위한 조절제 혼합 방법으로서,
    청구항 제2항 또는 제2항을 인용하는 청구항들 중 한 항에 따른 장치를 사용하고, 상기 혼합 로터(1)가 필수적으로 완전하게, 그러나 적어도 그 혼합부재(4)와 함께 슬러리에 의해 둘러싸이거나, 슬러리에 배치 또는 침지되고, 바람직하게는 상기 조절제, 특히 응집제가 상기 슬러리에 첨가되어, 상기 슬러리에 함유된 유기적 기원 세포의 고형 단편을 포함하는 슬러리의 고형물로부터, 및/또는 다양한 치수의 인상(鱗狀:flaky)구조가 고형입자 및/또는 슬러리의 고형 세포적 구성인자로부터 형성되는 슬러리의 고형물로부터, 액상 또는 액체, 특히 물의 분리를 촉진 또는 강화하고, 응집제 및 액체, 특히 물을 상기 슬러리로부터 방출하는, 조절제 혼합 방법.
12. 슬러리(S) 분리 방법으로서,
    청구항 제3항 또는 제3항을 인용하는 청구항들 중 한 항에 따른 장치를 이용하고, 상기 처리 로터(1)가 필수적으로 완전하게, 그러나 적어도 그 처리부재(4)와 함께 슬러리에 의해 둘러싸이거나, 슬러리에 배치 또는 침지되어, 회전축(A)을 중심으로 회전하는, 슬러리 분리 방법.

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