KR20160131187A - 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고액분리기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경사지게 설치되는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 함께 접목함으로써 가축분뇨 처리비용과 후속공정의 부하를 경감시킬 뿐만 아니라 생산성을 향상시킬 수 있는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 일측으로 유입되는 폐기물을 제1모터에 의해 회전 구동되는 제1이송스크루를 통해 타측으로 이송하면서 1차 탈수하는 경사드럼스크린; 상기 경사드럼스크린의 타측 하부에 설치되어 상기 경사드럼스크린에서 낙하하는 1차 탈수된 폐기물을 제2모터에 의해 회전 구동되는 제2이송스크루를 통해 일측에서 타측으로 이송하면서 2차 탈수되도록, 복수 개의 제1구멍이 관통 형성된 내부스크린과, 상기 제1구멍보다 상대적으로 직경이 큰 복수 개의 제2구멍이 관통 형성되어 상기 내부스크린의 외측을 감싸도록 설치되는 외부스크린으로 이루어진 이중 테이퍼스크린; 상기 이중 테이퍼스크린의 타측 단부에 연통 설치되며, 원통형을 이루도록 일정 간격 인접되게 설치되는 복수 개의 와이어부재와, 일측면에 형성된 요철의 홈에 상기 와이어부재가 삽입 결합되는 결합부재로 구성되어 상기 2차 탈수된 폐기물을 일측에서 타측으로 이송하면서 잔여 처리수를 탈수하는 웨지와이어스크린; 및 상기 웨지와이어스크린의 타측 단부에 설치되어 상기 잔여 처리수가 탈수된 폐기물이 배출되는 배출구;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기를 기술적 요지로 한다.
이러한 본 발명은, 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 일측으로 유입되는 폐기물을 제1모터에 의해 회전 구동되는 제1이송스크루를 통해 타측으로 이송하면서 1차 탈수하는 경사드럼스크린; 상기 경사드럼스크린의 타측 하부에 설치되어 상기 경사드럼스크린에서 낙하하는 1차 탈수된 폐기물을 제2모터에 의해 회전 구동되는 제2이송스크루를 통해 일측에서 타측으로 이송하면서 2차 탈수되도록, 복수 개의 제1구멍이 관통 형성된 내부스크린과, 상기 제1구멍보다 상대적으로 직경이 큰 복수 개의 제2구멍이 관통 형성되어 상기 내부스크린의 외측을 감싸도록 설치되는 외부스크린으로 이루어진 이중 테이퍼스크린; 상기 이중 테이퍼스크린의 타측 단부에 연통 설치되며, 원통형을 이루도록 일정 간격 인접되게 설치되는 복수 개의 와이어부재와, 일측면에 형성된 요철의 홈에 상기 와이어부재가 삽입 결합되는 결합부재로 구성되어 상기 2차 탈수된 폐기물을 일측에서 타측으로 이송하면서 잔여 처리수를 탈수하는 웨지와이어스크린; 및 상기 웨지와이어스크린의 타측 단부에 설치되어 상기 잔여 처리수가 탈수된 폐기물이 배출되는 배출구;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기를 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 고액분리기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경사지게 설치되는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 함께 접목함으로써 가축분뇨 처리비용과 후속공정의 부하를 경감시킬 뿐만 아니라 생산성을 향상시킬 수 있는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기에 관한 것이다.
일반적으로 고액분리기는 가축분뇨의 처리(퇴비화, 액비화, 정화, 바이오가스화 등)에 있어서 가장 기본이 되는 설비로써, 다른 설비에 비하여 그 적용성이 매우 광범위하다.
국내의 경우 가축분뇨 처리를 위한 고액분리기는 1980년대 말부터 이용되어 왔으며, 당시에는 독일의 PAN사 등 수입품에 의존되어 왔으나 높은 가격과 사후 관리의 불편으로 인하여 국산화의 필요성이 절실하였다. 이에 따라, 그 당시 국내 건설기계 업체인 국제기계가 최초로 국산화에 성공하여 축산농가에 납품하기 시작하였으며, 이후 국가보조정책에 발맞춰 고액분리기 시장이 급속도로 성장하기 시작하였다. 하지만 시장과열로 인한 업체 난립으로 48여 개까지 증가하였으나 기술력 부재와 사후관리 문제로 인하여 현재는 8개 업체만이 그 명맥을 이어오고 있다.
한편 고액분리 방식으로는 벨트프레스, 필터프레스, 스크루프레스, 고속스크루데칸터, 저속스크루데칸터, 원심력고액분리기, 스크린 등이 있으며, 현재 가장 보편적으로 이용되고 있는 설비는 진동스크린 방식의 고액분리기이다.
벨트프레스, 필터프레스, 스크루프레스, 고속스크루데칸터, 저속스크루데칸터, 스크린 고액분리기의 분리 탈수능력을 높이면 처리수의 수질이 나빠져 후속공정의 부하가 발생하고, 이와 반대로 처리수의 수질을 향상시키면 탈수능력이 떨어져 퇴비화를 위한 부자재의 투여량이 증가하게 된다. 그리고 원심력고액분리기는 만족할 만한 탈수능력과 처리수질을 얻을 수는 있으나 초기 설치비용이 높고 추가적인 약품 주입으로 인하여 운전비용을 증가시킬 뿐만 아니라 처리용량이 적다는 단점이 있다.
이러한 고액분리기의 경우 주로 운전을 위한 전문적인 인력이 없는 농가규모에서 이용되고 있으며, 그로 인하여 다음과 같은 문제점이 주로 발생하곤 한다.
첫째, 진동스크린방식의 고질적인 문제점인 소음, 진동 및 악취확산
둘째, 진동모터의 짧은 수명으로 인한 잦은 사후관리
셋째, 스크린의 막힘 현상으로 인한 잦은 세척관리
넷째, 안전장치 미흡으로 분뇨의 외부유출로 인한 민원 및 환경오염
다섯째, 낮은 탈수력으로 인하여 퇴비화 시 부자재(톱밥, 왕겨 등) 비용증가
여섯째, 낮은 처리수질로 인한 후속 공정(자원화, 정화)의 부하증가
일곱째, 잦은 교체로 인한 농가부담 증가 및 생산성 저하
따라서 스크린과 스크루프레스 방식을 접목시켜 상술된 문제점을 개선하여 사용의 편리성, 안전성, 내구성 및 처리효율의 향상을 통하여 경제성과 더불어 생산성을 증대시킬 수 있는 고액분리기의 새로운 기술 개발연구가 절실한 시점이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 함께 접목함으로써 가축분뇨 처리비용과 후속공정의 부하를 경감시킬 뿐만 아니라 생산성을 향상시킬 수 있는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기는, 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 일측으로 유입되는 폐기물을 제1모터에 의해 회전 구동되는 제1이송스크루를 통해 타측으로 이송하면서 1차 탈수하는 경사드럼스크린; 상기 경사드럼스크린의 타측 하부에 설치되어 상기 경사드럼스크린에서 낙하하는 1차 탈수된 폐기물을 제2모터에 의해 회전 구동되는 제2이송스크루를 통해 일측에서 타측으로 이송하면서 2차 탈수되도록, 복수 개의 제1구멍이 관통 형성된 내부스크린과, 상기 제1구멍보다 상대적으로 직경이 큰 복수 개의 제2구멍이 관통 형성되어 상기 내부스크린의 외측을 감싸도록 설치되는 외부스크린으로 이루어진 이중 테이퍼스크린; 상기 이중 테이퍼스크린의 타측 단부에 연통 설치되며, 원통형을 이루도록 일정 간격 인접되게 설치되는 복수 개의 와이어부재와, 일측면에 형성된 요철의 홈에 상기 와이어부재가 삽입 결합되는 결합부재로 구성되어 상기 2차 탈수된 폐기물을 일측에서 타측으로 이송하면서 잔여 처리수를 탈수하는 웨지와이어스크린; 및 상기 웨지와이어스크린의 타측 단부에 설치되어 상기 잔여 처리수가 탈수된 폐기물이 배출되는 배출구;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 경사드럼스크린은, 상기 이중 테이퍼스크린과 수직을 이루도록 배열되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 경사드럼스크린은, 2~10°범위의 경사 각도로 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 이중 테이퍼스크린은, 상기 1차 탈수된 폐기물이 투입되는 투입구와 연통되도록 고정 설치되는 원통 형상의 고정부; 및 상기 고정부와 상기 웨지와이어스크린의 사이에 분리 가능하게 설치되고, 상기 고정부에서 상기 웨지와이어스크린의 방향으로 갈수록 직경이 축소되는 테이퍼 형상의 분리부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
아울러 상기 배출구에는, 상기 배출되는 폐기물을 탄성력으로 막는 탄성판이 더 설치되되, 상기 탄성판은, 중앙에 상기 제2이송스크루가 관통되는 홀과, 상기 홀의 외측에 방사형으로 절개되어 자체 탄성에 의하여 유연하게 움직였다 복원되도록 형성된 복수 개의 날개가 포함되는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 탄성판을 관통한 상기 제2이송스크루의 단부에는, 탄성부재, 상기 탄성부재의 탄성복원력에 의해 상기 탄성판을 가압하는 압력막음판 및 상기 탄성부재의 압축량을 조절하여 상기 압력막음판의 가압력을 제어하는 나사를 포함하는 가압수단이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
부가적으로, 상기 압력막음판의 외면에는, 상기 제2이송스크루를 중심으로 방사형으로 고정된 복수 개의 블레이드가 추가로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기는, 무진동, 무악취, 무소음을 달성할 수 있으며, 경사지게 설치된 경사드럼스크린, 이중 테이퍼스크린, 웨지와이어스크린, 탄성판 및 가압수단 등을 구비함으로써 고형물의 탈수력이 증대됨과 동시에 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고 퇴비화의 경우 부자재(톱밥, 왕겨 등)의 비용을 절감시킬 수 있으며, 고형물의 함수율을 70~75%로 유지함으로써 부자재 비용을 'ZERO'화할 수 있는 효과가 있다.
또한 액비화와 정화의 경우 유입부하를 경감시킬 수 있어 공정 전체의 처리 비용을 절감시킬 수 있고, 고형물 회수율이 20~30%에 이르러 고액분리를 하지 않은 경우에 비하여 그만큼의 처리비용을 경감시킬 수 있으며, 실제 농가에서 해양투기 비용 경감효과를 분석한 결과 33%에 이르는 처리비용을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 바이오가스화의 경우 총고형물 농도(TS)에 따라 처리시간이 크게 좌우되는데, 기존 연구에 의하면 양돈 폐기물의 혐기성 소화 운전 시 최고 누적가스 발생량은 TS(총고형물농도) 3%에서 소화일수 15일, 5%에서 30일, 7%에서 32일경으로 나타난다고 보고하였다. 이러한 결과로 볼 때 최적 혐기소화를 위해서는 고액분리기를 활용하여 TS를 3% 대로 유지하는 것이 소화기간을 단축시켜 처리규모를 최소화하고 우수한 처리효율을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 TS 농도를 3~5%로 달성 가능하게 함으로써 처리시간을 단축시켜 설비비용 및 처리비용을 획기적으로 경감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 테이퍼스크린의 표면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨지와이어스크린의 형상도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성판의 형상도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압수단의 형상도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 테이퍼스크린의 표면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨지와이어스크린의 형상도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성판의 형상도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압수단의 형상도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정면도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측면도다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기는 경사드럼스크린(100), 이중 테이퍼스크린(200), 웨지와이어스크린(300) 및 배출구(400)로 이루어진다.
먼저, 경사드럼스크린(100)은 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 일측으로 유입되는 폐기물을 제1모터(150)에 의해 회전 구동되는 제1이송스크루(112)를 통해 타측으로 이송하면서 1차 탈수하는 구성이다.
말하자면, 기존의 드럼스크린은 수평형으로 이루어져 1차 탈수된 고형물의 수분함수율이 85~80% 수준에 머물렀으나, 본 발명의 특징인 경사드럼스크린(100)을 경사 형태를 적용함으로써 폐기물의 수분함수율을 80% 이하로 낮출 수 있도록 한 것이다.
여기서 내통(110)과, 이를 감싸는 형태인 외통(120)으로 이루어진 경사드럼스크린(100)을 더욱 상세히 기술해 보도록 하겠다.
즉, 경사드럼스크린(100)의 일측에는 처리수 상태의 가축분뇨가 유입되는 유입구(130)가 설치된다. 이러한 유입구(130)를 통해 폐기물이 내통(110)으로 유입되고, 제1모터(150)에 의해 제1이송스크루(112)가 회전하면서 폐기물의 처리수가 내통(110)에 관통 형성된 무수한 슬롯 형태의 장공을 통해 1차 탈수되어 외통(120)의 하부에 설치된 제1처리수배출구(122)를 통해 배출된다. 이처럼 1차 탈수된 폐기물이 경사드럼스크린(100)의 타측에 설치된 유출구(140)를 통해 이중 테이퍼스크린(200)으로 낙하하는 방식이다.
특히, 경사드럼스크린(100)은 2~10°(더욱 바람직하게는, 5°)범위의 경사 각도로 설치되는 것이 바람직한데, 이는 경사드럼스크린(100)을 내통(110)의 내부에서 폐기물이 이송되는 방향으로 상향 경사지게 설치함으로써, 폐기물이 내통(110)의 내부에서 지체하는 시간이 늘어남에 따라 폐기물의 탈수되는 양이 더 많아져 함수율을 떨어뜨릴 수 있다. 이에 따라, 탈수효율이 증대되는 효과를 달성할 수 있게 되는 것이다.
만약 경사드럼스크린(100)을 수평방향으로 설치한다면, 상향 경사지게 설치된 경사드럼스크린(100)에 비하여, 펌프(미도시)에 의해 유입구(130)로 유입되는 폐기물이 유출구(140) 측으로 이송되는 속도가 빨라져 폐기물에 함유된 수분도 함께 유출구(140)로 빨리 빠져나감에 따라 탈수효율을 달성할 수 없게 된다.
이때 경사드럼스크린(100)을 2°미만으로 경사지게 설치하면 수평방향으로 설치된 드럼스크린과 비해서 차이점이 없을 수 있어 전술한 효과를 달성하기에는 역부족하며, 10°를 초과하여 경사지게 설치하면 오히려 폐기물이 이송하는 속도가 더뎌져 공정상의 비효율성이 부각될 수 있으므로, 경사드럼스크린(100)은 2~10°의 범위로 상향 경사지게 설치하는 것이 바람직하다.
참고로, 경사드럼스크린(100)은 상술될 이중 테이퍼스크린(200)과 수직을 이루도록 배열(또는 설치)되는 것이 바람직하다. 다시 말하여, 경사드럼스크린(100)과 이중 테이퍼스크린(200)을 단면에서 바라보았을 때 상호 직각이 되도록 설치한다는 것이다. 이처럼 경사드럼스크린(100)과 이중 테이퍼스크린(200)을 수직으로 배열함에 따라 경사드럼스크린(100)에서의 공정이 끝난 1차 탈수된 폐기물을 하부에 설치된 이중 테이퍼스크린(200)으로 더 잘 전달하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 발명자가 무수한 실험을 해본 결과, 경사드럼스크린(100)과 이중 테이퍼스크린(200)을 동일선상에 설치하면 폐기물이 경사드럼스크린(100)을 통과하는 과정 중 부하가 걸리게 됨을 확인할 수 있었다.
추가적으로, 자동세척장치(160)는 경사드럼스크린(100)과 이중 테이퍼스크린(200)에 의한 가축분뇨 폐기물의 고액분리가 끝난 후, 표면에 슬롯 형태의 장공이 형성된 경사드럼스크린(100)에 대한 세척이 외부에서 이루어지도록 하는 구성이다.
내용인즉, 자동세척장치(160)는 자흡식펌프(162)에 의해 물을 끌어올려 노즐(164)을 통해서 경사드럼스크린(100)의 표면에 분사함으로써, 경사드럼스크린(100)의 표면을 외부에서부터 세척하게 되는 것이다. 따라서 경사드럼스크린(100)의 막힘으로 인한 탈수력 저하를 방지하고 유지관리의 편의성을 증대시킬 수 있다. 이러한 자동세척장치(160)는 제어부(미도시)의 제어 신호에 의해서 세척시간 및 수압 등이 조절된다.
다음으로, 이중 테이퍼스크린(200)은 경사드럼스크린(100)의 타측 하부에 설치되어, 경사드럼스크린(100)의 유출구(140)와 몸체(600)의 투입구(610)를 수직 방향으로 연통되게 설치된 연결관(170)으로 낙하하는 1차 탈수된 폐기물을 제2모터(240)에 의해 회전 구동되는 제2이송스크루(230)를 통해 일측에서 타측으로 이송하면서 2차 탈수하는 구성이다.
이때 몸체(600)는 경사드럼스크린(100)으로부터 폐기물을 투입시키는 공간을 형성하는 것으로, 양측에 천공된 통공에 수평방향으로 관통 설치된 제2이송스크루(230)의 일단부에 제2모터(240)가 설치되며, 이러한 제2모터(240)의 구동으로 제2이송스크루(230)가 회전함에 따라 몸체(600)의 내부에 설치된 이중 테이퍼스크린(200)으로 전달된 1차 탈수된 폐기물을 2차 탈수한 후 몸체(600)의 내부에 설치된 웨지와이어스크린(300)으로 이동시킬 수 있다.
즉, 이중 테이퍼스크린(200)을 적용함으로써 기존 실린더 형태의 스크린에 비하여 향상된 내구성을 지니고 아울러 압력상승을 통한 탈수고형물의 수분함량을 기존의 75%수준에서 70%이하로 낮출 수 있어 폐기물의 자원재활용을 촉진시킬 수 있도록 하는 것이다.
말하자면, 기존의 고액분리기에 실린더 형태의 탈수 여과망을 사용함으로써 스크루오거의 전단부 마모로 인하여 수명(1년 내외)이 짧다는 단점에 착안하여 발명된 본 발명의 이중 테이퍼스크린(200)은 가축분뇨 고액분리기 분야에서는 처음 시도되는 방식이다.
다시 말하여, 이중 테이퍼스크린(200)은 스크루오거의 수명을 기존보다 2배 이상 향상시키고 아울러 압축 응력이 강화되어 탈수 고형물의 수분함수율을 저감시킴으로써 자원재활용을 높이고 환경오염을 저감시킬 수 있게 된다.
그리고 기존의 1중 방식 스크린의 경우 1㎜ 이하의 타공을 설치하면 망의 두께가 1㎜ 내외로써 스크린의 내구성이 저하된다는 단점이 있었으나, 2중 방식 이중 테이퍼스크린(200)의 경우 내부스크린(200a)의 외부에 조대 타공을 가진 두꺼운 재질의 여과망(외부스크린(200b))을 추가 설치함으로써, 스크린의 수명을 증대시켜 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이중 테이퍼스크린(200)의 가공에 대한 한계가 없어 미세 고형물의 수거가 용이해 자원재활용을 증대시키고 후속공정의 부하를 경감시킬 수 있다는 장점이 있다.
여기서 1차 탈수된 폐기물이 투입되는 투입구(610)가 상부에 형성되고, 내부에 제2이송스크루(230)가 수평방향으로 관통 장착된 몸체(600)가 구성될 수 있는데, 앞서 제시된 제2이송스크루(230)의 회전날개(232) 외면에는 회전날개(232)가 마모되는 현상을 방지하기 위한 합금강 소재의 코팅제가 코팅되는 것이 바람직하다. 코팅제의 종류로는 세라믹, 스테인레스 강 종을 선택적으로 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것만은 아니고 회전날개(232)의 내마모성을 향상시킬 수 있는 소재의 코팅제라면 어느 것을 사용하여도 무방하다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 테이퍼스크린(200)의 표면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 이중 테이퍼스크린(200)의 표면을 도시하였음을 알 수 있다.
내용인즉, 이중 테이퍼스크린(200)은 복수 개의 제1구멍(h)이 관통 형성된 내부스크린(200a)과, 제1구멍(h)보다 상대적으로 직경이 큰 복수 개의 제2구멍(H)이 관통 형성되어 내부스크린(200a)의 외측을 감싸도록 설치되는 외부스크린(200b)으로 이루어진다.
내부스크린(200a)은 직경 1㎜ 이하(0은 제외)의 제1구멍(h)을 가지는 여과망으로써, 내부스크린(200a)의 내부를 통과하는 폐기물이 몸체(600)의 하부에 설치된 제2처리수배출구(620)의 외부로 여액 상태로 배출되는 고형물 입자를 최소화할 뿐만 아니라 탈수 여과의 품질을 좋게 하기 위한 역할을 한다.
외부스크린(200b)은 직경 15㎜ 이상의 제2구멍(H)을 가지는 여과망으로써, 내부스크린(200a)의 내부를 통과하는 폐기물이 받는 압력에 의해 내부스크린(200a)이 파손되는 것을 미연에 방지하고, 내부스크린(200a)을 지지해줄 뿐만 아니라 배수를 원활하게 해주는 역할을 한다.
여기서 외부스크린(200b)의 두께는 내부스크린(200a)의 두께보다 상대적으로 두껍게 형성되어 내부스크린(200a)의 파손을 방지하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 본 발명에서는 내부스크린(200a)의 두께를 0.5~1.5㎜인 것으로 적용하였으며, 이때 내부스크린(200a)의 두께가 0.5㎜ 미만이면 폐기물이 통과하는 압력에 의해 쉽게 파손되어 내구성이 좋지 못하다는 단점이 있으며, 내부스크린(200a)의 두께가 1.5㎜를 초과하면 폐기물의 고형물이 내부스크린(200a)의 제1구멍(h)에 막혀 쉽게 빼내지 못한다는 단점이 있으므로, 내부스크린(200a)의 두께는 0.5~1.5㎜의 범위로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 외부스크린(200b)의 두께는 내부스크린(200a)의 두께보다 상대적으로 두꺼운 2~5㎜로 적용하였다. 즉, 외부스크린(200b)의 두께가 2㎜ 미만이면 내부스크린(200a)의 지지하고 보호해주기에는 부족한 두께이며, 5㎜를 초과하면 그 이하의 두께를 사용한 것에 비하여 탁월한 효과가 없을 뿐만 아니라 오히려 외부스크린(200b)이 무거워져 공정상의 비효율성이 부각될 수 있다는 단점이 있다. 이러한 점에 비추어 외부스크린(200b)의 두께는 2~5㎜의 범위로 이루어지는 것이 바람직하다.
참고로, 제1구멍(h)과 제2구멍(H)은 원형으로 이루어질 수 있으나, 반드시 이러한 형상에 한정되는 것만은 아니다.
한편, 이중 테이퍼스크린(200)은 몸체(600)의 일측 내부에 투입구(610)와 연통되도록 고정 설치되는 원통 형상의 고정부(210)와, 고정부(210)와 웨지와이어스크린(300)의 사이에 분리 가능하게 설치되고 고정부(210)에서 웨지와이어스크린(300)의 방향으로 갈수록 직경이 축소되는 테이퍼 형상의 분리부(220)로 구성될 수 있다.
내용인즉, 고정부(210)는 측면에서 바라보았을 때 일자형을 이루도록 몸체(600)의 일측 내부에 고정되도록 설치하고, 분리부(220)를 분리 가능하게 설치함에 따라, 분리부(220) 측의 내부스크린(200a)과 외부스크린(200b)이 파손되었을 경우 교체 가능하도록 함으로써 사후 관리를 용이하게 할 수 있다. 단, 고정부(210)와 분리부(220)는 내부스크린(200a)과 외부스크린(200b)으로 이루어짐은 당연하다.
아울러 고정부(210)와 분리부(220) 사이의 외측에는 몸체(600)의 투입구(610)를 통해 몸체(600)의 내부로 투입되는 폐기물이 분리부(220)의 외측으로 흘러들어가지 않도록 격벽(630)이 형성되는 것이 바람직하다.
여기서 추가적인 구성을 덧붙여 설명하자면, 이중 테이퍼스크린(200)의 상부 즉, 몸체(600)의 투입구(610) 측(경우에 따라, 연결관(170) 측에 설치될 수도 있다.)에 이중 테이퍼스크린(200)으로 투입되는 1차 탈수된 폐기물의 수위를 감지하는 안전수위센서(미도시)가 설치될 수 있다.
상세하게는, 안전수위센서는 안전상의 이유로 경사드럼스크린(100)과 이중 테이퍼스크린(200) 사이에 설치되는 것으로, 경사드럼스크린(100)의 유출구(140)를 통해 유출되는 폐기물의 고형분 량이 과다하여 이중 테이퍼스크린(200)의 투입구(610)가 일정수위 이상 높아질 경우에 이를 감지하는 센서를 일컫는다.
예컨대, 안전수위센서에서 경사드럼스크린(100)으로부터 1차 탈수된 폐기물의 과도한 배출을 감지하게 되면(즉, 이중 테이퍼스크린(200)의 투입구(610)가 넘쳐 고형분이 안전수위센서의 위치까지 올라오면), 안전수위센서에 전기적으로 연결된 제어부(PLC 판넬 또는 PC)에 감지신호를 전송하여, 제어부에서 제어신호를 발생시켜 고액분리기 전체가 구동을 멈추도록 제1모터(150) 등에 전달하게 되는 것이다.
다음으로, 웨지와이어스크린(300)은 이중 테이퍼스크린(200)의 타측 단부에 연통 설치되며, 원통형을 이루도록 일정 간격 인접되게 설치되는 복수 개의 와이어부재(310)와, 일측면에 형성된 요철(320a)의 홈에 와이어부재(310)가 삽입 결합되는 결합부재(320)로 구성되어 2차 탈수된 폐기물을 일측에서 타측으로 이송하면서 잔여 처리수를 탈수하는 구성이다.
즉, 기존의 웨지와이어스크린을 개량한 방식으로 웨지와이어와 가이드의 점방식 용접이 아닌, 요철형의 가이드(결합부재(320))에 웨지와이어(와이어부재(310))를 결합하는 방식으로 와이어부재(310)가 탈리되는 것을 방지하여 내구성을 높이고 아울러 기존방식의 가공한계인 슬롯간격 0.25㎜를 뛰어넘는 0.05㎜ 간격까지 가공이 가능함으로써 미세 폐기물의 여과가 가능해지는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨지와이어스크린(300)의 형상도이다. 도 4를 참조하면, 도 4-(a)는 웨지와이어스크린(300)의 정면을 도시하였으며, 도 4-(b)는 웨지와이어스크린(300)의 부분 단면을 도시하였다. 이를 참조하여 기술해보면, 웨지와이어스크린(300)은 일정 간격으로 복수 개의 일자형 와이어부재(310)가 원통형을 이루도록 순차적으로 인접 설치되고, 링 모양의 결합부재(320) 일측면에 형성된 요철(320a)의 홈에 복수 개의 와이어부재(310)가 각각 삽입 결합되는 방식으로 이루어짐을 알 수 있다.
이때 요철(320a)의 홈은 저면으로 갈수록 직경이 축소되는 삼각 형상의 단면을 지니는데, 와이어부재(310)와 요철(320a)의 홈이 접합되어 결속력을 증대시킬 수 있다. 그리고 와이어부재(310)의 간격을 최소 0.01㎜로 균일하게 유지할 수 있어 미세고형물의 수거가 용이하여 처리수의 균질성을 유지시킬 수 있다.
또한, 이중 테이퍼스크린(200)의 타측 단부와 웨지와이어스크린(300)을 연통되게 설치하여 이중 테이퍼스크린(200)에서 2차로 폐기물의 처리수 탈수가 진행된 후 이중 테이퍼스크린(200)에서 미처 탈수되지 못한 폐기물을 웨지와이어스크린(300)을 통과시킴으로써, 제2처리수배출구(620)를 통하여 배출되는 처리수의 고형물 입자 농도를 낮출 수 있는 효과가 있다.
단, 웨지와이어스크린(300)의 내부에도 제2이송스크루(230)가 통과하는 형태로 구성되어 있다. 그리고 이중 테이퍼스크린(200)의 타측 단부와 웨지와이어스크린(300)은 용접결합되거나 볼트너트 결합될 수 있으나, 이중 테이퍼스크린(200)의 타측 단부와 웨지와이어스크린(300)의 결합 방식이 이에 한정되는 것만은 아니다.
마지막으로, 배출구(400)는 웨지와이어스크린(300)의 타측 단부에 설치되어 잔여 처리수가 탈수된 폐기물이 배출되는 구성이다.
즉, 배출구(400)는 웨지와이어스크린(300)의 단부에 구멍이 형성 되도록 설치되어 잔여 처리수가 탈수된 폐기물이 최종적으로 배출되는 곳으로, 배출구(400)에는 배출되는 폐기물을 탄성력으로 가하여 폐기물의 탈수력을 높일 수 있는 탄성판(410)이 더 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성판(410)의 형상도이다.
도 5-(a)를 참조하면, 탄성판(410)은 중앙에 제2이송스크루(230)가 관통되는 홀(412)과, 홀(412)의 외측에 방사형으로 절개되어 자체 탄성에 의하여 유연하게 움직였다 복원되도록 형성된 복수 개의 날개(414)가 포함되어 원형으로 이루어진 것으로, 각각의 날개(414)는 홀(412)에서 탄성판(410)의 외주로 갈수록 폭이 넓어지는 형상을 가진다.
더욱 상세하게는, 탄성판(410)은 카메라조리개 형태로 절단되어 있으며, 날개(414)의 폭이 중앙부에서는 좁게 형성되고 외부로 갈수록 폭이 넓어지는 방사형의 형상이다. 이처럼 비교적 낮은 압력이 가해질 때는 중앙부만 개방이 되고 높은 압력이 가해질 때는 외부까지 개방되어 압력에 따라 미세하게 유기적인 압력조절이 가능하다는 장점이 있다. 이를 통하여 기존 추를 이용한 중력하중방식이나 스프링을 이용한 탄성하중방식에 비해서 더 세밀한 압력조절이 가능하고 시공성과 외관디자인 측면에서 매우 뛰어나다.
참고로, 탄성판(410)의 카메라조리개 형상은 대표적인 모형일 뿐 다양한 형태의 디자인을 접목할 수 있으며, 외부로 갈수록 폭이 넓어지는 형상을 모두 포함할 뿐만 아니라 각각의 날개(414)는 상호 포개어진 형태로도 사용 가능하다. 그리고 날개(414)의 개수는 한정되어 있지 않으며 필요에 따라 가감할 수 있다.
도 5-(b)를 참조하면, 날개(414) 사이를 통하여 배출되는 폐기물의 고형물량이 작아 압력이 낮아지면 각각의 날개(414)가 배출구(400)의 외부로 돌출되게 펼쳐져 복원되는 힘이 적게 드는 것을 알 수 있다.
도 5-(c)를 참조하면, 날개(414) 사이를 통하여 배출되는 폐기물의 고형물량이 많아 압력이 높아지면 각각의 날개(414)가 배출구(400)의 외부로 돌출되게 펼쳐져 복원되는 힘이 많이 드는 것을 알 수 있다. 따라서, 배출되는 폐기물이 탄성판(410)에 가해지는 압력에 따라 날개(414)는 유기적으로 세밀하게 압력 조절을 할 수 있다.
단, 탄성판(410)은 고무, 우레탄, 실리콘, 연성플라스틱 등 가압에 따라 유연하게 움직일 수 있는 어느 재질을 사용하더라도 무방하며, 탄성판(410)의 합성수지 소재 및 두께는 필요한 압력에 따라 유기적으로 변동 가능하게 선택되어 질 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압수단(500)의 형상도이다. 도 6을 참조하면, 탄성판(410)을 관통한 제2이송스크루(230)의 단부에는 가압수단(500)이 설치됨을 알 수 있다.
도 6-(a)를 참조하면, 제2이송스크루(230)의 단부에 탄성부재(510), 탄성부재(510)의 탄성복원력에 의해 탄성판(410)을 가압하는 압력막음판(520) 및 탄성부재(510)의 압축량을 조절하여 압력막음판(520)의 가압력을 제어하는 나사(530)로 구성된 가압수단(500)이 설치됨을 알 수 있다. 단, 탄성부재(510)는 탄성력이 좋은 스프링을 선택해 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 가압수단(500)의 가압 정도에 따라 탄성판(410)의 날개(414)가 움직였다 복원될 수 있는 힘이 영향을 받을 수 있다. 이를 더욱 상세히 기술해보자면, 폐기물이 배출되는 배출구(400) 즉, 탄성판(410) 측으로 나사(530)와 압력막음판(520) 사이에 위치한 탄성부재(510)의 압축력을 받은 압력막음판(520)이 탄성판(410)측으로 가압하게 되는 방식이다.
또한, 나사(530)를 제2이송스크루(230)의 일단 또는 타단 방향으로 위치를 조절하여 고정시킴으로써 탄성판(410)에서 폐기물이 배출되는 공간을 넓게 하거나 축소시킴에 따라 결과적으로 배출되는 폐기물에 가해지는 압착력을 높게 하거나 낮아지게 할 수 있다. 이처럼 작업자가 배출되는 폐기물의 함수량에 따라 나사(530)를 이동시켜 고정함으로써 폐기물의 탈수효과를 더욱 극대화할 수 있는 것이다.
도 6-(b)를 참조하면, 압력막음판(520)의 외면에 제2이송스크루(230)를 중심으로 방사형으로 고정된 복수 개의 블레이드(520a)가 추가로 형성되어 배출구(400) 측에서 바라본 정면임을 알 수 있다. 이러한 블레이드(520a)를 압력막음판(520)의 외면에 형성시키는 이유는 배출구(400)를 통해 외부로 배출되는 폐기물의 적체된 고형물을 스크럽해주고 배출을 용이하게 해주기 위함이다. 단, 압력막음판(520)의 외면에 형성되는 블레이드(520a)의 개수는 한정되지 않는다.
따라서, 압력강도를 조절하는 탄성부재(510) 및 나사(530)와, 탈수 고형물의 배출을 용이하게 하도록 블레이드(520a)가 구비된 압력막음판(520)과, 합성수지 소재의 탄성판(410)이 설치됨으로써, 배출구(400)에 균질한 압력이 가해져 원활한 압축력과 더불어 외관상의 개선을 달성할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기는, 경사드럼스크린(100)을 폐기물이 이송되는 방향으로 상향 경사지게 설치하여 1차적으로 폐기물의 수분함수율을 80% 이하로 낮추고, 2차적으로 이중 테이퍼스크린(200)과 웨지와이어스크린(300)의 적용을 통하여 함수율을 70% 이하로 낮추어 탈수효율을 증대시킴으로써, 발생되는 폐기물의 자원 재활용을 용이하게 할 수 있다. 뿐만 아니라 테이퍼방식을 적용하여 기존 실린더방식의 스크루오거보다 수명을 연장시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 경사드럼스크린 110: 내통
112: 제1이송스크루 120: 외통
122: 제1처리수배출구 130: 유입구
140: 유출구 150: 제1모터
160: 자동세척장치 162: 자흡식펌프
164: 노즐 170: 연결관
200: 이중 테이퍼스크린 200a: 내부스크린
200b: 외부스크린 210: 고정부
220: 분리부 230: 제2이송스크루
232: 회전날개 240: 제2모터
300: 웨지와이어스크린 310: 와이어부재
320: 결합부재 320a: 요철
400: 배출구 410: 탄성판
412: 홀 414: 날개
500: 가압수단 510: 탄성부재
520: 압력막음판 520a: 블레이드
530: 나사 600: 몸체
610: 투입구 620: 제2처리수배출구
630: 격벽 h: 제1구멍
H: 제2구멍
112: 제1이송스크루 120: 외통
122: 제1처리수배출구 130: 유입구
140: 유출구 150: 제1모터
160: 자동세척장치 162: 자흡식펌프
164: 노즐 170: 연결관
200: 이중 테이퍼스크린 200a: 내부스크린
200b: 외부스크린 210: 고정부
220: 분리부 230: 제2이송스크루
232: 회전날개 240: 제2모터
300: 웨지와이어스크린 310: 와이어부재
320: 결합부재 320a: 요철
400: 배출구 410: 탄성판
412: 홀 414: 날개
500: 가압수단 510: 탄성부재
520: 압력막음판 520a: 블레이드
530: 나사 600: 몸체
610: 투입구 620: 제2처리수배출구
630: 격벽 h: 제1구멍
H: 제2구멍
Claims (7)
- 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 일측으로 유입되는 폐기물을 제1모터에 의해 회전 구동되는 제1이송스크루를 통해 타측으로 이송하면서 1차 탈수하는 경사드럼스크린;
상기 경사드럼스크린의 타측 하부에 설치되어 상기 경사드럼스크린에서 낙하하는 1차 탈수된 폐기물을 제2모터에 의해 회전 구동되는 제2이송스크루를 통해 일측에서 타측으로 이송하면서 2차 탈수되도록, 복수 개의 제1구멍이 관통 형성된 내부스크린과, 상기 제1구멍보다 상대적으로 직경이 큰 복수 개의 제2구멍이 관통 형성되어 상기 내부스크린의 외측을 감싸도록 설치되는 외부스크린으로 이루어진 이중 테이퍼스크린;
상기 이중 테이퍼스크린의 타측 단부에 연통 설치되며, 원통형을 이루도록 일정 간격 인접되게 설치되는 복수 개의 와이어부재와, 일측면에 형성된 요철의 홈에 상기 와이어부재가 삽입 결합되는 결합부재로 구성되어 상기 2차 탈수된 폐기물을 일측에서 타측으로 이송하면서 잔여 처리수를 탈수하는 웨지와이어스크린; 및
상기 웨지와이어스크린의 타측 단부에 설치되어 상기 잔여 처리수가 탈수된 폐기물이 배출되는 배출구;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기. - 제1항에 있어서,
상기 경사드럼스크린은,
상기 이중 테이퍼스크린과 수직을 이루도록 배열되는 것을 특징으로 하는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기. - 제1항에 있어서,
상기 경사드럼스크린은,
2~10°범위의 경사 각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기. - 제1항에 있어서,
상기 이중 테이퍼스크린은,
상기 1차 탈수된 폐기물이 투입되는 투입구와 연통되도록 고정 설치되는 원통 형상의 고정부; 및
상기 고정부와 상기 웨지와이어스크린의 사이에 분리 가능하게 설치되고, 상기 고정부에서 상기 웨지와이어스크린의 방향으로 갈수록 직경이 축소되는 테이퍼 형상의 분리부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기. - 제1항에 있어서,
상기 배출구에는,
상기 배출되는 폐기물을 탄성력으로 막는 탄성판이 더 설치되되,
상기 탄성판은,
중앙에 상기 제2이송스크루가 관통되는 홀과, 상기 홀의 외측에 방사형으로 절개되어 자체 탄성에 의하여 유연하게 움직였다 복원되도록 형성된 복수 개의 날개가 포함되는 것을 특징으로 하는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기. - 제5항에 있어서,
상기 탄성판을 관통한 상기 제2이송스크루의 단부에는,
탄성부재, 상기 탄성부재의 탄성복원력에 의해 상기 탄성판을 가압하는 압력막음판 및 상기 탄성부재의 압축량을 조절하여 상기 압력막음판의 가압력을 제어하는 나사를 포함하는 가압수단이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기. - 제6항에 있어서,
상기 압력막음판의 외면에는,
상기 제2이송스크루를 중심으로 방사형으로 고정된 복수 개의 블레이드가 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 경사드럼스크린과 이중 테이퍼스크린을 구비한 2단 탈수방식의 고액분리기.
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