KR20150107457A

KR20150107457A - 분뇨 고액 분리장치

Info

Publication number: KR20150107457A
Application number: KR1020140030434A
Authority: KR
Inventors: 박성배
Original assignee: 박성배
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-09-23
Also published as: KR101662378B1

Abstract

본 발명의 분뇨 고액 분리장치는 분뇨 혼합물에서 고형물과 액체성분을 분리하기 위한 분뇨 고형물 분리장치로서, 분뇨 혼합물에서 고형물을 분리하는 진동 메쉬부와, 상기 진동 메쉬부로 분뇨 혼합물을 공급하는 펌프와, 상기 진동 메쉬부에 진동을 전달하기 위한 진동발생부를 포함하고, 상기 진동 메쉬부는 원통형 메쉬망, 상기 원통형 메쉬망을 지지하기 위한 고정 프레임 및 상기 원통형 메쉬망과 고정 프레임을 감싸는 하우징을 포함하며, 상기 원통형 메쉬망은 분포 혼합물이 공급되는 쪽보다 고형물이 배출되는 쪽이 상대적으로 높게 경사지어 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

분뇨 고액 분리장치{Separating apparatus for livestock sludge}

본 발명은 분뇨 고액 분리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고형물과 액체성분이 혼합된 분뇨 혼합물에서 고형물과 액체성분을 분리하기 위한 분뇨 고액 분리장치에 관한 것이다.

가축을 사육하는 과정에서는 분뇨와 축사 세정수가 많이 발생하는데 이를 그대로 방류하면 토양에 스며들어 지하수를 오염시키거나 하천을 오염시키는 등 환경적인 문제를 일으키게 된다. 또한 이러한 축산분뇨는 질소, 황, 휘발성 지방산 등과 같은 냄새유발물질을 포함하고 있어 악취에 의하여 양돈 농가 주변의 민원을 유발할 수 있다. 이러한 이유로 축산 농가에서 발생하는 가축 분뇨나 축사 세정수와 같은 폐수를 처리하는 방법에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

축산분뇨를 처리하는 방법은 분뇨에서 오염물을 제거하거나 분뇨를 유용한 물질로 전환하여 재활용하는 방법 등이 있다. 그 중 널리 이용되고 있는 방법은 분뇨를 분리하여 분은 퇴비로 이용하고 뇨는 정화조로 유입시켜 배출하는 방법이지만, 정화조 설치에 비용이 과다하며 설치된 정화조의 노화로 인하여 추가적인 비용이 소요되는 문제점을 가지고 있다. 축산분뇨를 처리하는 또 다른 방법들은 톱밥 발효 돈사, 톱밥 토양 여과법, 토양 침투법 등인데, 이를 위하여 추가의 인력, 희석수가 필요하거나, 시설 운전비가 과다한 등의 또 다른 문제점이 발생한다.

축산분뇨를 발효시켜 처리하는 기술은 친환경적이고 발효된 액체를 다양한 용도로 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 축산분뇨를 비료로 활용하는 분야에 관한 선행기술인 한국등록특허 제2011-0022522호는 축산분뇨로부터 액체성분을 분리한 잔류물을 소각하고 이를 여과재로 하여 상기 액체성분을 통과시켜 액상비료 또는 축사청소용 수용액을 제조하는 방법을 개시하고 있는데, 액체와 고형물이 혼합되어 있는 분뇨로부터 고형물을 분리하는 기술에 대한 구체적인 내용을 포함하고 있지 않다. 분료로부터 고형물과 액체를 분리하는 기술에 관한 선행문헌은 한국등록특허 제543419호가 있다. 상기 선행문헌은 축산분뇨로부터 탈수를 유도하도록 축산분뇨가 유입되는 측으로 경사 배치됨과 동시에 내측에 메쉬망이 설치되는 진동체와, 진동체에 진동을 전가하여 진동체 내부로 유입된 축산분뇨를 메쉬망을 통해 분리시키기 위한 진동모터를 구비한 고액분리장치에 관하여 개시하고 있는데, 상기 메쉬망이 평판형으로 이루어져 고형물의 무게를 견디지 못하고 쉽게 찢어지거나 파손되는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공급되는 분뇨 혼합물의 경사를 거슬러 올라가며 분리되도록 하여 고형물과 액체성분의 분리가 효과적으로 이루어지고, 메쉬망의 내구성을 향상시켜 많은 양의 분뇨 혼합물을 효과적으로 처리할 수 있는 분뇨 고액 분리장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 고형물과 액체성분이 혼합된 혼합물에서 고형물과 액체성분을 분리하기 위한 고액 분리장치로서, 혼합물에서 고형물을 분리하는 진동 메쉬부와, 상기 진동 메쉬부로 혼합물을 공급하는 펌프와, 상기 진동 메쉬부에 진동을 전달하기 위한 진동발생부를 포함하고, 상기 진동 메쉬부는 원통형 메쉬망, 상기 원통형 메쉬망을 지지하기 위한 고정 프레임 및 상기 원통형 메쉬망과 고정 프레임을 감싸는 하우징을 포함하며, 상기 원통형 메쉬망은 분포 혼합물이 공급되는 쪽보다 고형물이 배출되는 쪽이 상대적으로 높게 경사지어 설치되는 것을 특징으로 하는 고액 분리장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르며, 상기 원통형 메쉬망은 원통의 내부 방향으로부터 제1메쉬망, 제2메쉬망 및 제3메쉬망이 적층된 구조로 이루어지고, 상기 제1메쉬망과 제3메쉬망은 제2메쉬망보다 메쉬 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다.

본 발명의 분뇨 고액 분리장치는 아래의 효과를 가진다.

1. 진동 메쉬부가 원통형으로 이루어지고 진동 메쉬부의 입구로 분뇨 혼합물을 일정 압력으로 공급하므로, 분뇨 혼합물의 고형물이 경사를 거슬러 올라가며 액체성분과 분리됨으로써 고액 분리 효율이 향상된다.

2. 진동 메쉬부의 메쉬망이 원통형으로 이루어지고, 메쉬망의 3중 구조로 이루어져 분뇨 혼합물의 무게에 의한 메쉬망 파손을 방지할 수 있다.

3. 진동 메쉬부가 원통의 원주방향으로 서서히 회전하므로, 원통형 메쉬망의 하부에 달라붙은 분뇨 혼합물의 고형물을 원통형 메쉬망으로부터 분리시켜 원활하게 이동시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분뇨 고액 분리장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 분뇨 고액 분리장치에 적용되는 진동 메쉬부를 도시한 것이다.
도 3은 진동 메쉬부의 3중 메쉬망 구조를 도시한 것이다.
도 4는 분뇨 혼합물 저장부의 일 구현예를 도시한 것이다.
도 5는 진동 메쉬부를 회전시키기 위한 구성을 도시한 것이다.

본 발명은 고형물과 액체성분이 혼합된 혼합물에서 고형물과 액체성분을 분리하기 위한 고액 분리장치로서, 혼합물에서 고형물을 분리하는 진동 메쉬부와, 상기 진동 메쉬부로 혼합물을 공급하는 펌프와, 상기 진동 메쉬부에 진동을 전달하기 위한 진동발생부를 포함하고, 상기 진동 메쉬부는 원통형 메쉬망, 상기 원통형 메쉬망을 지지하기 위한 고정 프레임 및 상기 원통형 메쉬망과 고정 프레임을 감싸는 하우징을 포함하며, 상기 원통형 메쉬망은 분포 혼합물이 공급되는 쪽보다 고형물이 배출되는 쪽이 상대적으로 높게 경사지어 설치되는 것을 특징으로 한다.

아래에서 본 발명의 고액 분리장치에 대하여 분뇨 혼합물에서 고형물과 액체성분을 분리하는 예를 들어 설명하지만, 본 발명의 고액 분리장치는 분뇨 혼합물 뿐만 아니라 액체성분과 고형물이 혼합된 모든 형태의 혼합물 분리에 이용될 수 있다.

본 발명의 분뇨 고액 분리장치는 원통형 메쉬망 내부로 분뇨 혼합물이 소정의 압력으로 공급되고, 원통형 메쉬망의 진동에 의하여 분뇨 혼합물에서 고형물과 액체성분이 분리된다. 메쉬망이 원통형으로 이루어져 있으므로 분뇨 혼합물의 공급하는 펌프의 압력과 진동 메쉬부의 진동에 의하여 진동 메쉬부의 경사를 거슬러 올라가며 분뇨 혼합물이 이동하며 고액이 분리될 수 있다. 메쉬망이 원통형으로 이루어진 것은 메쉬망의 내구성을 향상시키는 기능도 하는데, 평판 구조의 메쉬망은 분뇨 혼합물의 하중을 수직방향으로만 지탱하지만, 원통형 구조의 메쉬망에서는 분뇨 혼합물의 하중이 원통 전체 또는 일부에 대한 압력으로 작용하므로 메쉬망의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 분뇨 고액 분리장치에 적용되는 원통형 메쉬망은 제1메쉬망, 제2메쉬망 및 제3메쉬망의 3중 구조로 이루어지고, 제1메쉬망과 제3메쉬망의 메쉬 두께가 제2메쉬망보다 굵어서 메쉬망 자체의 내구성을 향상시킬 수 있다. 아래에서 도면을 이용하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분뇨 고액 분리장치를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 분뇨 고액 분리장치(100)는 진동 메쉬부(110), 진동부(121) 및 펌프(140)를 포함한다.

진동 메쉬부(110)는 분뇨 혼합물이 공급되어 배출되는 공간을 제공하며, 진동부(121)에 연결되어 상하 방향으로 진동한다. 진동 메쉬부(110)의 아래쪽 끝과 위쪽 끝에는 연결부(131a, 131b)가 형성되어 있다. 아래쪽 연결부(131a)로는 분뇨 혼합물이 공급되고, 위쪽 연결부(131b)로는 분뇨 혼합물에서 분리된 고형분이 배출된다. 진동 메쉬부(110)로 공급된 분뇨 혼합물은 대변 성분에서 유래한 고형물과 소변 성분 및 기타 발효물로 이루어진 액체 성분을 포함하고 있는데, 고형물과 액체 성분의 분뇨 혼합물은 펌프의 압력에 의하여 진동 메쉬부의 아래쪽 연결부(131a)에서 위쪽 연결부(131b)로 이동하며, 이때 진동 메쉬부의 진동에 의하여 액체 성분은 원통형 메쉬망(111)을 통과하여 하우징(113)을 따라 액체 배출부(114)로 배출되고, 원통형 메쉬망(111)을 통과하지 못한 고형분은 원통형 메쉬망(111)의 바닥면을 따라서 위쪽으로 이동하여 위쪽 연결부(131b)로 배출된다. 이때, 진동 메쉬부는 원통형 메쉬망의 중심축을 기준으로 원주방향으로 소정의 속도로 회전할 수 있다. 진동 메쉬부의 내부로 분뇨 혼합물이 통과하면서 고형물이 원통형 메쉬망의 하부에 달라붙어 위쪽으로 이동하지 못하는 경우가 있는데, 진동 메쉬부가 회전하면 중력에 의하여 고형물이 바닥면에서 분리되어 위쪽으로 용이하게 이동할 수 있다. 진동 메쉬부는 분뇨 혼합물이 경사를 거슬러 올라가도록 소정의 경사각을 가지는 것이 바람직하다. 진동 메쉬부의 경사각은 분뇨 혼합물의 진동 메쉬부를 통과하면서 고형물과 액체 성분으로 효과적으로 분리되도록 하는 기능을 한다. 즉, 액체 성분은 원통형 메쉬망을 통과하여 아래쪽으로 배출되는데, 진동 메쉬부의 진동에 의하여 고형물이 충분히 오랜 시간동안 진동 메쉬부의 내부에 머물 수 있도록 하여 액체 성분의 배출을 돕는다. 진동 메쉬부의 경사각은 10 내지 40도인 것이 바람직하다. 경사각이 10도 미만이면 액체 성분의 배출이 충분히 이루어지기 어렵고, 40도를 초과하면 고형물이 경사각을 거슬러 이동하기 어렵다. 진동 메쉬부의 경사각은 보다 바람직하게는 25도 내지 35도이다.

진동부(121)는 진동 메쉬부(110)의 하부에 설치되는데, 모터(121a)와 진동바(121b)로 이루어지고, 모터의 동력에 의하여 진동바(121b)가 상하로 진동한다. 진동부는 회전운동을 진동으로 변환하기 위한 편심부 등을 포함할 수 있다. 진동 메쉬부(110)의 하부에는 탄성부(122a, 122b)가 형성되어 있는데, 탄성부는 파이프형 스프링 등으로 이루어질 수 있고, 진동부에서 발생한 진동을 완충하는 기능을 할 수 있다. 진동부와 탄성부는 하부를 지지하는 고정판(120) 위에 설치될 수 있다.

진동 메쉬부의 아래쪽 연결부(131a)로는 분뇨 혼합물이 공급되는데, 분뇨 혼합물은 분뇨 혼합물 저장부(151)에 저장되고, 펌프(140)에 의하여 진동 메쉬부로 공급된다. 펌프와 진동 메쉬부 사이에는 유량을 조절할 수 있는 밸브(141)가 설치될 수 있다.

진동 메쉬부의 액체 배출부(114) 아래쪽에는 액체 저장부(152)가 설치되어 분뇨 혼합물에서 분리된 액체 성분이 저장되고, 진동 메쉬부의 위쪽 연결부(131b)에서 연장된 관의 아래쪽에는 고형물 저장부(160)가 설치된다.

도 2는 본 발명의 분뇨 고액 분리장치에 적용되는 진동 메쉬부를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 진동 메쉬부는 원통형 메쉬망(111), 고정 프레임(112) 및 하우징(113)을 포함한다. 원통형 메쉬망(111)은 분뇨 혼합물에서 고형물과 액체 성분을 분리하는 분리막 기능을 한다. 원통형 메쉬망(111)은 원통 형태로 이루어지므로 분뇨 혼합물의 하중을 지탱하기 유리하고, 내부의 폐쇄된 공간(메쉬망으로 뚫려 있지는 하지만 빠른 유속에는 폐쇄된 공간의 기능을 할 수 있다)은 분뇨 혼합물이 경사를 거슬러 올라갈 수 있는 통로를 제공한다. 고정 프레임(112)은 수직 프레임(112a)과 수평 프레임(112b)로 이루어지는데, 원통형 메쉬망의 외부를 지지하여 형태의 변형을 방지하는 기능을 한다. 하우징(113)은 고정 프레임(112)의 고정하는 기능을 하는 동시에 원통형 메쉬망(111)을 통과한 액체 성분을 액체 배출부(114) 방향으로 유도하는 통로를 제공한다.

도 3은 진동 메쉬부의 3중 메쉬망 구조를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 원통형 메쉬망(111)은 수직 프레임(112a)에 의하여 길이 방향으로 지지되고, 수평 프레임(112b)에 의하여 둘레 방향으로 지지된다. 수직 프레임의 개수와 수평 프레임의 설치 개수는 원통형 메쉬망의 길이와 직격 및 메쉬망의 와이어 굵기 등을 고려하여 변형될 수 있다. 원통형 메쉬망(111)은 원통의 내부 방향으로부터 적층된 제1메쉬망(111a), 제2메쉬망(111b) 및 제3메쉬망(111c)의 3중 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 제2메쉬망(111a)은 분뇨 혼합물에서 고형분을 제외한 액체 성분을 선택적으로 분리하기 위한 메쉬로 기능하고, 제1메쉬망(111a)과 제2메쉬망(111c)은 제2메쉬망(111a)의 분리 기능을 저해하지 않으면서 제2메쉬망(111b)이 아래쪽으로 쳐지는 것을 방지하는 지지 기능을 수행한다. 제1메쉬망과 제3메쉬망은 제2메쉬망의 분리 기능을 저해하지 않기 위하여 제2메쉬망보다 메쉬 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하고, 제1메쉬망과 제3메쉬망은 제2메쉬망을 지지하는 기능을 하기 위하여 제2메쉬망보다 상대적으로 굵은 와이어로 구성된 것이 바람직하다. 이와 같은 특성을 고려하여 제1메쉬망과 제3메쉬망의 규격은 1 내지 30메쉬인 것이 바람직하고, 제2메쉬망이 규격은 60 내지 800메쉬인 것이 바람직하다. 메쉬망은 액체 성분이 빠져나가고 고형물이 걸러질 수 있는 구조로 형성되는데 금속 와이어를 직조한 형태로 이루어질 수 있고, 이러한 기능을 가질 수 있다면 기타 다른 구성으로 변형될 수 있다. 예를 들면, 제1메쉬망은 원통형으로 감아진 금속 시트에 소정의 구멍을 다수 형성하는 방법으로 제조될 수 있다. 이와 같이 제조된 구성의 제1메쉬망은 진동 메쉬부의 내구성을 향상시킬 수 있고, 분뇨 혼합물이 압력에 의하여 중력을 거슬러 올라가며 이동하는 것을 용이하게 한다.

도 4는 분뇨 혼합물 저장부의 일 구현예를 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 분뇨 혼합물 저장부는 분뇨 혼합물 제1저장부(171), 분뇨 혼합물 제2저장부(172), 펌프(173)를 포함한다. 분뇨 혼합물 제1저장부(171)는 분뇨 혼합물이 1차적으로 저장되는 공간이고, 분뇨 혼합물 제2저장부(172)는 일정한 압력으로 진동 메쉬부에 분뇨 혼합물을 공급하기 위한 수단이다. 분뇨 혼합물 제1저장부(171)에 저장된 분뇨 혼합물은 펌프(173) 및 제1연결관(174)을 통하여 분뇨 혼합물 제2저장부(172)로 이송되고, 분뇨 혼합물 제2저장부(172)에 일정양 이상 저장된 분뇨 혼합물은 제2연결관(175)를 통하여 분뇨 혼합물 제1저장부(171)로 다시 이동하면서 분뇨 혼합물 제2저장부(172)에는 항상 일정량의 분뇨 혼합물이 저장되며, 저장된 분뇨 혼합물은 중력에 의하여 일정한 압력으로 혼합물 공급관(176)을 통하여 진동 메쉬부로 공급된다. 혼합물 공급관(176)과 연결부(도 1의 131a) 사이에는 밸브(도 1의 141)가 연결되고, 밸브는 혼합물의 유량을 조절하는 기능을 한다. 이와 같은 구성에 의하여 진동 메쉬부로 공급되는 분뇨 혼합물의 양과 공급압력이 일정하게 유지될 수 있다.

도 5는 진동 메쉬부를 회전시키기 위한 구성을 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 진동 메쉬부의 원통형 메쉬망에 연결된 연결부(131a 또는 131b)에 체인(181)이 연결되고, 체인의 다른 방향에는 체인을 구동하기 위한 구동모터(184)가 설치된다. 구동모터(184)의 회전축에는 감속기(183)가 설치되고, 감속기(183)에 연결된 스프라켓(182)이 회전하면서 체인을 움직인다. 도면에서는 체인이 연결부(131a 또는 131b)에 연결된 것을 도시하였지만, 진동 메쉬부가 체인에 의하여 회전할 수 있다면, 체인은 원통형 메쉬망의 어느 영역에 연결되어도 무방하고, 체인과 결합되는 연결부에는 체인에 의하여 회전하기 위한 스프라켓이 설치될 수도 있다. 또한 도면에는 체인으로 도시하였지만, 회전력을 전달할 수 있다면 체인 이외의 벨트 등이 이용되어도 무방하다. 원통형 메쉬망이 회전을 하는 동안 연결부 등에서 분뇨 혼합물이 새어나오는 것을 방지하기 위하여 관 등의 연결 부위에 오링과 같은 밀폐수단이 추가될 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 일 구현예를 이용하여 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에서 설명된 구현예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 구현예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 분뇨 고액 분리장치 110: 진동 메쉬부
111: 원통형 메쉬망 111a: 제1메쉬망
111b: 제2메쉬망 111c: 제3메쉬망
112: 고정 프레임 112a: 수직 프레임
112b: 수평 프레임 113: 하우징
114: 액체 배출부 120: 고정판
121: 진동부 121a: 모터
121b: 진동바 122a, 122b: 탄성부
131a, 131b: 연결부 140: 펌프
141: 밸브 151: 분뇨 혼합물 저장부
152: 액체 성분 저장부 160: 고형물 저장부
171: 분뇨 혼합물 제1저장부 172: 분뇨 혼합물 제2저장부
173: 펌프 174: 제1연결관
175: 제2연결관 176: 혼합물 공급관
181: 체인 182: 스프라켓
183: 감속기 184: 구동모터

Claims

고형물과 액체성분이 혼합된 혼합물에서 고형물과 액체성분을 분리하기 위한 고액 분리장치에 있어서,
혼합물에서 고형물을 분리하는 진동 메쉬부;
상기 진동 메쉬부로 혼합물을 공급하는 펌프; 및
상기 진동 메쉬부에 진동을 전달하기 위한 진동발생부;를 포함하고,
상기 진동 메쉬부는 원통형 메쉬망, 상기 원통형 메쉬망을 지지하기 위한 고정 프레임 및 상기 원통형 메쉬망과 고정 프레임을 감싸는 하우징을 포함하며,
상기 원통형 메쉬망은 분포 혼합물이 공급되는 쪽보다 고형물이 배출되는 쪽이 상대적으로 높게 경사지어 설치되는 것을 특징으로 하는 고액 분리장치.
제1항에 있어서,
상기 원통형 메쉬망은 원통의 내부 방향으로부터 제1메쉬망, 제2메쉬망 및 제3메쉬망이 적층된 구조로 이루어지고, 상기 제1메쉬망과 제3메쉬망은 제2메쉬망보다 메쉬 크기가 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 고액 분리장치.