KR20160040758A - 폐수 슬러지 원심분리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐수 슬러지 원심분리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 비교적 간단한 구조로써 제조비용을 절감할 수 있고, 양적 및 질적 폐수처리 능력이 향상된 폐수 슬러지 원심분리장치를 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 장치는 하우징과; 상기 하우징 내부에 배치되어 축선 방향 일단부 영역의 폐수유입구와 타단부 영역의 물배출구 및 슬러지배출구를 가지며, 축선 방향을 따라 나선상으로 내벽면에 외향함몰 형성되어 상기 슬러지배출구에 연결되는 적어도 일부의 축선방향의 길이구간에 걸쳐 적어도 하나의 나선그루브를 갖는 회전실린더를 갖는 실린더유닛과; 상기 실린더유닛을 상기 축선을 중심으로 회전구동하는 구동부를 포함한다.

Description

폐수 슬러지 원심분리 장치{Centrifugal Wastewater Treatment Equipment}
본 발명은 폐수 슬러지 원심분리 장치에 관한 것이다.
폐수는 산업활동과 가정생활의 부산물로써 발생되며 혼합물질인 슬러지를 포함한다. 이러한 폐수는 환경 오염 방지를 위해서 폐수 처리 공정의 대상이 되는데, 폐수처리 공정은 슬러지를 제거하는 단계를 포함한다.
여기서, 폐수에 포함된 슬러지를 분리하는 기술로는 일반적으로 원심 분리 방식을 이용한다. 종래의 원심분리장치는 회전축과, 회전축의 길이방향을 따라 설치되는 스크류와, 회전축과 결합되어 고속 회전하며 폐수가 원심분리되는 공간을 형성하는 회전실린더를 갖는다.
그러나 종래의 폐수 원심분리 장치는 스크류가 원심력에 의해 분리된 슬러지를 물의 중력 이동을 방해하는 밀어내는 방식을 취하고 있기 때문에 양적 폐수 처리 능력이 떨어지고, 또 스크류에 의해 와류가 형성되어 원심 분리된 슬러지가 다시 혼합작용을 일으켜 슬러지 분리의 질적 효율이 낮았다.
한편. 스크류와 같이 고가의 구성이 포함되어 비교적 제조비용이 높은 단점도 있다.
본 발명의 목적은 비교적 간단한 구조로써 제조비용을 절감할 수 있고, 양적 및 질적 폐수처리 능력이 향상된 폐수 슬러지 원심분리장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 폐수 슬러지 원심분리 장치는 하우징과; 상기 하우징 내부에 배치되어 축선 방향 일단부 영역의 폐수유입구와 타단부 영역의 물배출구 및 슬러지배출구를 가지며, 축선 방향을 따라 나선상으로 내벽면에 외향함몰 형성되어 상기 슬러지배출구에 연결되는 적어도 일부의 축선방향의 길이구간에 걸쳐 적어도 하나의 나선그루브를 갖는 회전실린더를 포함하는 실린더유닛과; 상기 실린더유닛을 상기 축선을 중심으로 회전구동하는 구동부를 포함한다.
여기서, 상기 실린더 유닛은 상기 회전실린더 내부에 배치되어 상기 회전실린더와 일체로 회전하는 회전축 부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회전축 부재에는 상기 폐수유입구로부터 축선방향을 따라 연장된 폐수유입로와, 상기 폐수유입로로부터 방사상으로 연장되어 상기 폐수를 상기 회전실린더 내부로 배출하는 폐수배출로가 형성되는 것이 폐수를 실린더 내부에 골고루 분사할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 회전축 부재의 표면에는 축선 방향을 따라 적어도 일부 구간에 방사상으로 연장된 브러쉬가 설치되는 것이 길이방향을 따라 이동하는 폐수를 반경방향 외측으로 이동시키고 슬러지를 분리하는데 유리하다.
또 상기 회전실린더는 상기 일단부로부터 상기 타단부로 갈수록 내경이 점진적으로 확장되는 구간을 갖는 것이 폐수의 자연스러운 이동을 안내하는데 유리하다.
그리고 상기 슬러지배출구로부터 상기 슬러지를 공급받아 상기 슬러지를 건조시키는 건조부를 더 포함하는 것이 폐수로부터의 슬러지 분리와 슬러지의 건조를 일체할 수 있다.
한편, 상기 회전실린더는 축선방향을 따라 순차적으로 접속되는 제1실린더와 제2실린더를 가지며, 상기 제1실린더와 상기 제2실린더가 상호 접속하는 부분에는 상기 제1, 제2실린더의 내경으로부터 반경방향 외측으로 함몰된 함몰부가 형성되며, 상기 함몰부에는 상기 제1, 제2실린더의 내경을 연속적으로 연결하는 가이드 링이 설치되는 것이 상기 나선그루브를 따라 이동하는 슬러지를 수집, 배출하는데 유리하다. 이때, 제1실린더와 제2실린더 각각에 상기 나선그루브가 형성되며, 상기 나선그루브는 상기 제2실린더보다 제1실린더에 그 개수가 더 많은 것이 바람직하다.
여기서 상기 제1실린더와 상기 제2실린더 각각에 상기 나선그루브가 형성되며, 상기 가이드 링은 원주방향을 따라 간격을 두고 외향 돌출되어 상기 제1실린더의 나선그루브로부터 유입되는 슬러지를 상기 제2실린더의 나선그루브로 안내하는 복수의 가이더를 갖는 것이 제1실린더의 슬러지가 제2실린더로 자연스럽게 이동되도록 한다.
본 발명은 비교적 간단한 구조로써 제조비용이 낮고, 양적 및 질적 폐수처리 능력이 높아 전체적인 폐수 처리 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폐수 슬러지 원심분리 장치의 사시도이고,
도 2는 본 원심분리 장치가 분해된 모습을 정면에서 바라본 분해 정면도이고,
도 3은 본 원심분리 장치의 종단면도이고,
도 4는 제1실린더를 나타낸 사시도이고,
도 5는 가이드 링을 나타낸 사시도이고,
도 6은 제1실린더에 가이드 링이 결합된 모습을 나타낸 사시도이고,
도 7은 제2 실린더를 나타낸 사시도이고,
도 8은 제2 실린더에 가이드 링이 결합된 가상의 모습을 나타낸 사시도이며,
도 9는 회전축 부재를 나타낸 사시도이다.
도 1은 본 발명에 따른 폐수 슬러지 원심분리 장치의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 슬러지 원심분리 장치는 원통형의 하우징(100)과, 하우징(100)의 내부에 설치되어 하우징(100)의 길이방향 축선을 중심으로 회전하는 회전축 부재(260)를 갖는다. 회전축부재(260)는 미도시된 구동모터와 연결되어 회전한다.
도 2는 본 원심분리 장치가 분해된 모습을 정면에서 바라본 분해 정면도이고, 도 3은 본 원심분리 장치의 종단면도이다. 도 2 및 도 3을 도 1과 함께 참조하여 살펴보면, 하우징(100)의 내부에는 회전축 부재(260)의 반경방향 외측에 배치되며 회전축 부재(260)와 결합하여 일체로 회전하는 회전실린더(210)가 설치된다. 회전실린더(210)의 내경은 유입측에서 유출측으로 갈수록 점진적으로 내경이 확장된다.
회전실린더(210)는 유입측에서부터 순차적으로 제1실린더(220), 가이드링(230) 및 제2 실린더(240)를 포함한다. 가이드 링(230)은 제1실린더(210)와 제2 실린더(240) 사이에 개재되며 제1실린더(210)에서 제2 실린더(240)로 이동되는 슬러지의 유동을 안내한다.
도 4는 제1실린더(220)를 확대하여 나타낸 사시도이다. 도 4를 보면, 제1실린더(220)의 유입측 측에는 회전축 부재(260) 삽입공(221)이 형성된다. 제1실린더(220)의 내면에는 원심력에 의해 내면 측으로 확산되는 슬러지의 이동 경로를 안내하기 위해 외향 함몰된 안내그루브(223)가 형성된다. 안내그루브(223)는 유입측에서 유출측으로 가면서, 비교적 피치가 긴 나선상으로 형성된다.
안내그루브(223)의 감김방향은 제1실린더(220)의 회전방향에 역방향으로 진행한다. 즉 도 4를 기준으로, 제1실린더(220)가 시계방향으로 회전한다면, 슬러지는 제1실린더(220)의 내벽에 반시계방향으로 감기며 진행한다. 이에 따라 제1실린더(220)가 회전하면, 슬러지는 제1실린더(220)에 대해 상대적으로 관성에 의해 그루브 내에서 반시계방향으로 상대이동하면서 유출측을 향해 이동된다.
제1실린더(220)의 유출측에서는 안내그루브(223)가 단절된다. 제1실린더(220)의 유출측 단부는 제1실린더(220)의 내경으로부터 외향 함몰된 함몰부가 형성된다. 함몰부에는 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 세 부분의 가이드돌기(225)가 형성된다. 가이드 돌기(225)는 반경방향 내측을 향하여 돌출되며, 가이드돌기(225)로부터 반시계 원주방향을 따라 갈수록 돌출된 정도가 점진적으로 낮아지는 가이드융기부(227)를 가진다. 가이드 융기부(227)는 안내그루브(223)로부터 유출된 슬러지가 반시계 원주방향을 따라 유동되도록 안내한다.
참고로, 도 4에서는 가이드돌기(225)가 좌측 하단, 우측 하단에만 배치된 것으로 표현된 것처럼 보이나 도 5에를 참고하여 보면 비교적 명료하게 상부 측에도 가이드 돌기(225)가 형성된 것을 알 수 있다. 물론, 가이드 돌기(225)의 개수는 변경될 수 있다.
도 5는 가이드 링(230)을 나타낸 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가이드링(230)은 고리형상의 링부(233)와, 링부(233)의 원주방향을 따라 상호 소정의 간격을 두고 반경방향 외측으로 돌출된 세 개의 삼각 돌기(231)를 갖는다. 이러한 가이드링(230)은 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1실린더(210)의 유출측에 결합된다.
이때, 링부(233)의 직경은 제1실린더(210)의 유출측 내경과 대응되도록 하며, 가이더(231)의 반경방향 외측 돌출 길이는 가이드융기부(227)까지 연장되도록 한다. 이러한 가이드링(230)과 제1실린더(210)의 결합으로써, 안내그루브(223)의 유출측 단부는 유출공(224)의 형태가 된다. 그리고 링부(233)와 링부(233)의 반경방향 외측 영역에 해당하는 가이드융기부(227) 사이는 슬러지가 원주방향을 따라 유동하는 유동 공간을 형성한다.
가이더(231)는 유출공(224)을 통해 유출되어 반시계 원주방향을 따라 이동하는 슬러지가 경사면을 따라 제2실린더(240)로 안내되도록 한다.
도 7은 제2 실린더(240)를 확대하여 나타낸 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 실린더(240)는 원주방향을 따라 상호 소정의 간격을 두고 형성된 슬러지유입구(247)와, 슬러지유입구(247)와 연결되어 제2 실린더(240) 내면에서 나선상으로 외향함몰 형성된 나선그루브(245)를 갖는다. 나선그루브(245)의 나선방향은 상술한 안내그루브(223)의 나선방향을 따르지만, 피치는 더 짧다. 나선그루브(245)는 안내그루브(223)의 개수보다 적은 것이 바람직하다.
제2 실린더(240)의 유출측 원주면에는 반경방향을 따라 관통된 물배출구(241)가 형성된다. 이에 따라, 제2 실린더(240)의 내벽면을 따라 이동되는 물이 회전실린더(210)로부터 배출된다. 그리고 슬러지는 나선그루브(245)의 유출측인 슬러지배출구(243)를 통해 배출된다. 제2 실린더(240)는 폐쇄부(250)에 의해 폐쇄되지만, 슬러지배출구(243)에 대응하는 부분은 관통되어 있어 슬러지가 배출될 수 있다.
도 8은 제2 실린더(240)에 가이드 링(230)이 결합된 모습을 나타낸 사시도이다. 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 슬러지는 도면에 표시된 화살표 방향을 따라 가이더(231)의 경사면을 타고 슬러지 유입구(247)로 유입된다. 도 6을 참고하여 보면, 가이더(231)의 반경방향 외측에는 제1실린더(22)가 장착되어 링부(233)의 원주방향을 따라 슬러지 유동공간을 형성함을 알 수 있다.
도 9는 회전축 부재(260)를 나타낸 사시도이다. 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 회전축 부재(260)의 유입측에는 축선방향을 따라 폐수가 유입되는 폐수유입로(263)가 형성된다. 그리고 폐수유입로(263)로부터 일정거리 유출측에는 축선방향에 대해 방사상으로 폐수배출로(265)가 형성된다. 폐수배출로(265)의 유출측 측에는 폐수의 유동을 유출측 방향 및 반경방향 외측으로 안내하는 돌출핀(267)이 원주방향을 따라 설치된다. 돌출핀(267)의 유출측에는 슬리브(261)가 장착되며, 슬리브(261)의 유출측에는 건조팬(310)이 장착된다.
한편, 도면 상에는 도시되지 않았지만 슬리브(261)의 표면에는 축선방향을 따라 방사상으로 연장된 브러쉬가 설치될 수 있다. 브러쉬는 축선방향을 따라 유동하는 폐수를 반경방향으로 안내한다. 이에 따라, 브러쉬는 물에 포함된 슬러지를 걸러서 물의 청정도를 향상시킨다.
제2 실린더(240)의 유출측 단부은 개방되어 있으나, 폐쇄부(250)에 의해 폐쇄된다. 폐쇄부(250)는 회전축 부재(260)의 삽입과 회전을 허용하는 통과공을 구비하는 한편, 통과공과 회전축 부재(260) 사이는 기밀 장치에 의해 기밀이 유지되도록 한다.
이러한 구조에 의해, 본 슬러지 원심분리 장치는 다음과 같은 과정에 의해 폐수유입로(263)를 통해 유입되는 폐수를 슬러지와 물로 각각 분리하여 각각 물배출구(105)와 건조슬러지 배출구(320)로 배출한다.
먼저, 본 원심분리 장치는 회전축 부재(260)와 회전실린더(210)가 구동모터에 의해 일체로 회전하는 상태에서 처리대상이 되는 폐수가 폐수유입로(263)를 통해 유입된다. 유입된 폐수는 회전축 부재(260)의 폐수배출로(265)를 통해 회전실린더(210) 내부로 배출된다. 회전실린더(210) 내부로 유입된 폐수는 회전하는 회전실린더(210)에 의해 발생하는 원심력에 의해 제1실린더 내면에 확장 형성된다.
한편, 폐수는 빠르게 회전하는 제1실린더(220)에 의해 제1실린더(220)의 회전방향과 같은 방향을 따라 이동하지만 제1실린더(220)가 더 빠르게 회전하기 때문에 상대적으로 반대방향으로 이동하는 것으로 볼 수 있다.
제1실린더(220) 내부에 유입된 폐수는 원심력에 의해 물과 슬러지가 분리되는데, 물은 제1실린더(220)의 내면을 따라 비교적 빠른 속도로 축선방향을 따라 이동하고, 슬러지는 원심력과 관성력에 의해 발생되는 운동력에 의해서 안내그루브(223)를 통해 가이드링(230)이 형성하는 튜브 공간으로 유입된다.
튜브 공간으로 유입된 슬러지는 가이드융기부(227)와 가이드링(227)에 의해 나선그루브(245)로 자연스럽게 유입된다. 나선그루브(245)는 안내그루브(223)에 비해 나선 피치가 더 짧기 때문에, 슬러지는 나선그루브(245)에서 더 높은 운동에너지로써 슬러지배출구(243)로 이동된다. 슬러지와 분리된 물은 물 배출구(241)릍 하우징(100) 내부 공간으로 이동되며, 하우징(100)에 형성된 물 배출구(105)를 통해 외부로 배출된다.
슬러지배출구(243)를 통해 배출된 슬러지는 건조부(300)로 투입된다. 건조부(300)에는 가열장치가 설치되며, 회전축부재(260)를 따라 회전하는 건조팬(300)에 의해 날림 건조된다. 이에 따라, 본 장치는 슬러지의 분리와 건조 작업을 일체로 처리할 수 있다.
100: 하우징 103: 폐수유입구 측 덮개
105: 최종 물 배출구 110: 아이들링부
111: 베어링 113: 지지부
200: 실린더 유닛 210: 회전실린더
220: 제1실린더 221: 폐수 유입구
223: 안내그루브 224: 안내그루브 유출공
225: 가이드 돌기 227: 가이드융기부
230: 가이드 링 231: 가이더
233: 링 부 240: 제2 실린더
241: 물 배출구 243: 슬러지배출구
245: 나선그루브 247: 슬러지 유입구
249: 결합단부 250: 유출구 측 폐쇄부
260: 회전축 부재 261: 슬리브
263: 폐수유입로 265: 폐수배출로
267: 돌출핀 300: 건조부
301: 건조부 덮개 310: 건조팬
320: 건조슬러지 배출구

Claims (8)

  1. 폐수 슬러지 원심분리 장치에 있어서,
    하우징과;
    상기 하우징 내부에 축선에 대해 회전가능하게 배치되어, 축선 방향 일단부 영역의 폐수유입구와 타단부 영역의 물배출구 및 슬러지배출구를 가지며, 적어도 일부의 축선방향의 길이구간에 걸쳐 축선 방향을 따라 나선상으로 내벽면에 외향함몰 형성되어 상기 슬러지배출구에 연결되는 적어도 하나의 나선그루브를 갖는 회전실린더를 갖는 실린더유닛과;
    상기 실린더유닛을 상기 축선을 중심으로 회전구동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 슬러지 원심분리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 유닛은 상기 회전실린더 내부에 상기 회전실린더의 내벽면과의 사이에 유동공간을 형성하도록 축선방향을 따라 배치되어 상기 회전실린더와 일체로 회전하는 회전축 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 슬러지 원심분리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전축 부재에는 상기 폐수유입구로부터 축선방향을 따라 연장된 폐수유입로와, 상기 폐수유입로로부터 방사상으로 연장되어 상기 폐수를 상기 회전실린더 내부로 배출하는 폐수배출로가 형성되는 것을 특징으로 하는 폐수 슬러지 원심분리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 회전축 부재의 표면에는 축선 방향을 따라 적어도 일부 구간에 방사상으로 연장된 브러쉬가 설치되는 것을 특징으로 하는 폐수 슬러지 원심분리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전실린더는 상기 일단부로부터 상기 타단부로 갈수록 내경이 점진적으로 확장되는 구간을 갖는 것을 특징으로 하는 폐수 슬러지 원심분리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 슬러지배출구로부터 상기 슬러지를 공급받아 상기 슬러지를 건조시키는 건조부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 슬러지 원심분리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회전실린더는 축선방향을 따라 순차적으로 접속되는 제1실린더와 제2실린더를 가지며, 상기 제1실린더와 상기 제2실린더가 상호 접속하는 부분에는 상기 제1, 제2실린더의 내경으로부터 반경방향 외측으로 함몰된 함몰부가 형성되며,
    상기 함몰부에는 상기 제1, 제2실린더의 내경을 연속적으로 연결하는 가이드 링이 설치되는 것을 특징으로 하는 폐수 슬러지 원심분리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1실린더와 상기 제2실린더 각각에 상기 나선그루브가 형성되며, 상기 가이드 링은 원주방향을 따라 간격을 두고 외향 돌출되어 상기 제1실린더의 나선그루브로부터 유입되는 슬러지를 상기 제2실린더의 나선그루브로 안내하는 복수의 가이더를 갖는 것을 특징으로 하는 폐수 슬러지 원심분리 장치.
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