KR102232310B1 - 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 동력비와 응집제를 절감하고 낮은 함수율을 구현할 수 있는 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템을 개시한다. 본 발명의 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템은, 슬러지를 농축시키는 농축기; 농축된 슬러지가 일측 유입구를 통해 공급되고 타측 유출구를 통해 배출되는 슬러지 이송 배관, 상기 슬러지 이송 배관의 외면측에 배치되는 복수의 초음파 발생원을 구비한 초음파 모듈; 상기 초음파 모듈에서 이송되는 농축된 슬러지와 소량의 폴리머가 인입되어 응집 플럭 강도를 높이는 배관 응집장치; 및 상기 배관 응집장치가 공급하는 슬러지를 탈수해서 케이크로 반출하는 탈수기;를 포함한다.

Description

고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템{SYSTEM FOR CONCENTRATING AND DEHYDRATING SLURRY}

본 발명은 동력비와 응집제를 절감하고 낮은 함수율을 구현할 수 있는 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템에 관한 것이다.

대한민국 폐기물관리법에서는 수분함량이 90% 미만이거나 고형물 함량이 10% 이상인 것을 오니라고 지칭하고 있으나, 이하에서는 오니를 슬러지와 같은 개념으로 간주한다.

전국적으로 하수를 처리할 수 있는 시설이 증가함에 따라 하수처리에서 발생하는 슬러지의 양도 많이 증가하고 있으며, 이를 효율적으로 처리하는 것이 주요 환경정책 과제 중 하나로 대두되고 있다.

그러나 2003년 7월부터는 일정 규모 이상의 배출시설에서 발생하는 유기성 슬러지의 직매립이 금지되었으며, 국내 대부분 하, 폐수처리장에서 채택되고 있는 해양배출 역시 런던 협약으로 단계적으로 금지가 예상되며, 이와 관련 해양수산부에서는 해양환경오염방지법 시행규칙 개정(2006. 2. 21) 등을 통하여 해양배출의 엄격한 기준을 설정하는 등 하수 슬러지 해양배출의 억제를 추진하고 있어 적절한 슬러지 처리 대안이 시급히 요구되는 실정이다.

한편, 슬러지의 처리/처분에 활용되는 단위공정은 처리목적과 기능에 따라 구분되며, 처리방법은 전처리 단계 및 중간처리 단계 그리고 최종처리 단계로 구분된다.

전처리 단계는 슬러지를 침전, 농축, 기계탈수 또는 감량화(소화) 개량하는 것과 같이 슬러지의 처리효율을 높이고 감량화하는 데 그 목적을 두며, 중간처리 단계는 이어지는 최종처리 단계를 위하여 탈수된 슬러지를 감량 또는 안정화하는 단계로써, 퇴비화, 소각, 용융, 고형화, 연료화 등의 공정이 사용된다. 최종처리 단계는 상기 중간처리 단계 이후에 발생하는 산물을 매립 또는 재활용하는 등 이를 유효하게 이용하는 것을 의미한다.

슬러지 처리에 있어서 우선으로 자원화의 중요성이 강조되고 있으나, 종래 사용되고 있는 대표적인 자원화 방법인 일반적인 퇴비화나 지렁이 사육에 의한 퇴비화는 시 및 광역단위에서는 농업적으로 이용하는 것이 곤란하고, 읍 및 면 단위라 할지라도 비료관리법에 의하여 농업과학기술원장의 허가를 받아야 하며, 농업적 이용이 아닌 임야, 공원녹지 또는 복토재료로의 이용 역시 수요와 공급에 한계성을 가지고 있는 실정이다.

슬러지의 또 다른 자원화 방법인 슬러지의 연료화는 슬러지 탈수 케이크의 발열량이 다른 폐기물과 달리 슬러지 내에 포함된 회분량과 수분의 함량 때문에 자체 발열량이 적어 이들의 제어가 요구되는데, 슬러지 처리 과정에서 회분량을 제어하는 것은 불가능하므로 수분량을 제어하여 발열량을 높이는 처리가 필요한 것으로 판단된다. 즉, 소각 혹은 퇴비화 시에는 초기에 수분을 제거하기 위하여 탈수효율을 증대시키거나, 건조 등에 의한 전처리가 필요하게 된다.

기존의 슬러지 연료화 기술은 슬러지 탈수 케이크의 75~85%에 해당하는 수분을 효율적으로 제거하는 것이 이 기술의 핵심을 이루게 됨에 따라 슬러지 탈수 케이크의 건조과정에서 많은 에너지가 소요되며, 건조과정에서의 악취 제거 등이 요구되고 있다.

한편, 어떠한 방안이 사용되더라도 일단, 함수율이 높은 슬러지를 처리해서 탈수 케이크(이하, 케이크라 함)로 만들어야 하며, 그래야만 처리 비용, 공간 등의 문제를 해결할 수 있다.

이에, 대한민국특허청 출원번호 제10-1999-0020404호, 대한민국특허청 출원번호 제10-2010-0085738호, 대한민국특허청 출원번호 제10-2014-0002172호, 대한민국특허청 출원번호 제20-1998-0010628호 등에 나타난 것처럼 여러 업체에 의한 여러 기술이 개발되고, 혹은 일부 시행되고 있으나 시설 대비 아직은 그 효과가 미미하다는 점을 고려해볼 때, 기존에 알려지지 않은 신개념의 동력비와 응집제를 절감하고 낮은 함수율을 구현할 수 있는 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템에 관한 기술 개발이 요구된다.

대한민국특허청 출원번호 제10-1999-0020404호 대한민국특허청 출원번호 제10-2010-0085738호 대한민국특허청 출원번호 제10-2014-0002172호 대한민국특허청 출원번호 제20-1998-0010628호

본 발명의 목적은, 대용량의 슬러지를 농축시켜 비접촉식 초음파 가용화장치를 통해 미생물의 세포벽을 파괴시켜 세포내 수분을 유리 시키고, 고속 교반이 가능한 배관응집장치를 통해 응집플럭 강도를 높일 수 있어서 종전 대비 고형분 회수율을 높이고, 응집제 사용량을 절감할 수 있으며, 밀폐식 저속 운전이 가능해서 소음, 진동, 냄새 없는 작업환경에 이바지할 수 있으며, 이과정에서 사용동력을 현격히 낮춤으로 인하여 이산화탄소(CO2) 발생량을 줄일 수 있음은 물론 특히 탈수 처리량과 케이크 함수율을 기존 탈수기보다 현저하게 낮출 수 있어서 시스템 운영에 따른 높은 경제성을 창출할 수 있는 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 의한 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템은, 슬러지를 농축시키는 농축기; 농축된 슬러지가 일측 유입구를 통해 공급되고 타측 유출구를 통해 배출되는 농축슬러지 이송 배관, 상기 슬러지 이송 배관의 외면측에 배치되는 복수의 초음파 발생원을 구비한 초음파 모듈; 상기 초음파 모듈에서 이송되는 농축된 슬러지와 소량의 폴리머가 인입되어 응집 플럭 강도를 높이는 배관 응집장치; 및 상기 배관 응집장치가 공급하는 슬러지를 탈수해서 케이크로 반출하는 스크루 프레스 탈수기;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 농축기는, 농축기 본체; 상기 농축기 본체의 내부에 회전 가능하게 한 쌍이 구비되며, 슬러지의 수분이 통과하도록 다수의 통공이 형성된 다공 드럼; 상기 농축기 본체의 하부에 마련되며, 상기 각각의 다공 드럼 측으로 슬러지가 투입되는 슬러지 투입부; 상기 한 쌍의 다공 드럼 사이에 배치되며, 농축된 슬러지가 배출되는 슬러지 배출부; 상기 슬러지 배출부의 일측에 마련되며, 상기 농축기 본체 내의 슬러지를 드레인시키는 슬러지 드레인부; 상기 슬러지 배출부의 주변에 마련되며, 탈리여액이 배출되는 탈리여액 배출부; 상기 농축기 본체의 상부에 마련되며, 농축 작업 시 발생하는 배가스가 배기되는 복수의 배기구;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 농축기의 슬러지 투입부에는 배관 응집유닛이 연결되며, 배관 응집유닛은, 슬러지가 투입되는 슬러지 투입구 및 슬러지의 응집을 위해 응집제를 투입하는 응집제 투입구가 구비되고, 내부에 응집 샤프트 모듈이 회전 가능하게 구비된 응집유닛 바디; 커넥터를 매개로 응집유닛 바디에 연결되어 응집 샤프트 모듈을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 응집유닛 모터;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 1차 농축기 측에서 공급되는 1차 농축슬러지가 케이크로 반출되게 하기위하여 상기 농축기, 상기 초음파 모듈, 상기 배관 응집장치 및 상기 탈수기의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는 시스템 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 농축기는 상기 농축기 본체로 세척수를 투입하는 세척수 투입부를 더 포함하며, 상기 세척수 투입부는 상기 다공 드럼의 하측에 다공 드럼의 길이 방향과 평행하게 배치되는 세척수 투입관 및 세척수 투입관에 복수 구비되는 분사 노즐을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 초음파 발생원은, 슬러지 이송 배관의 외면측에 결합되는 소켓; 상기 소켓에 대해 분해, 조립 가능한 캡; 상기 캡에 결합되는 초음파 발진기;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 배관 응집장치는, 응집 작용을 위한 응집 샤프트 모듈이 회전 가능하게 마련되는 응집장치 바디; 상기 응집장치 바디의 일측에 마련되며, 응집제가 투입되는 응집제 투입부; 상기 응집장치 바디의 타측에 마련되며, 상기 초음파 모듈에서 이송되는 슬러지가 투입되는 슬러지 투입부; 상기 응집장치 바디에 연결되는 커넥터; 및 상기 커넥터에 연결되며, 상기 응집 샤프트 모듈의 회전을 위한 동력을 발생시키는 응집장치 모터;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 배관 응집장치는, 상기 응집 샤프트 모듈의 원활한 회전을 위하여 상기 응집 샤프트 모듈로 그리스를 자동으로 공급하는 오토 그리스 디스펜서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 탈수기는, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임의 상부에 배치되는 챔버 어셈블리; 상기 챔버 어셈블리 내에 회전 가능하게 배치되는 탈수용 스크루 샤프트 어셈블리; 및 상기 탈수용 스크루 샤프트 어셈블리와 연결되고, 상기 탈수용 스크루 샤프트 어셈블리를 회전 구동시키는 샤프트 회전 프레스 구동부;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 대용량의 슬러지를 저동력으로 농축시켜 비접촉식 초음파 가용화장치를 통해 미생물의 세포벽을 파괴시켜 세포 내 수분을 유리시키며, 고속 교반이 가능한 배관응집장치를 통해 응집 플럭 강도를 높일 수 있어서 종전 대비 고형분 회수율을 높이고, 응집제 사용량을 절감할 수 있으며, 밀폐식 저속 운전이 가능해서 소음, 진동, 냄새 없는 작업환경에 이바지할 수 있고, 이 과정에서 사용 동력을 현격히 낮춤으로 인하여 이산화탄소(CO2) 발생량을 줄일 수 있음은 물론 특히 슬러지 처리량과 케이크 함수율을 기존 탈수기보다 현저하게 낮출 수 있어서 시스템 운영에 따른 높은 경제성을 창출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템에 대한 제어블록도이다.
도 3은 도 1의 시스템에 적용되는 농축기의 측면 구조도이다.
도 4는 도 3의 정면 구조도이다.
도 5는 도 1의 시스템에 적용되는 슬러지 비접촉식 초음파 모듈을 나타낸 구조도이다.
도 6은 도 1의 시스템에 적용되는 배관 응집장치의 평면 구조도이다.
도 7은 도 6의 측면 구조도이다.
도 8은 도 1의 시스템에 적용되는 스크루 프레스 탈수기의 평면 구조도이다.
도 9는 도 8의 측면 구조도이다.
도 10 및 도 11은 도 8의 좌우측 구조도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적이나 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

예컨대, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있어서 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미가 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 같은 구성에 대해서는 같은 참조부호를 부여하도록 하며, 때에 따라 같은 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.

우선 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템은 대용량의 슬러지를 저동력으로 농축시켜 비접촉식 초음파 가용화장치를 통해 미생물의 세포벽을 파괴시켜 세포내 수분을 유리 시키고, 고속 교반이 가능한 배관응집장치를 통해 응집 플럭 강도를 높일 수 있어서 종전 대비 고형분 회수율을 높이고, 응집제 사용량을 절감할 수 있으며, 밀폐식 저속 운전이 가능해서 소음, 진동, 냄새 없는 작업환경에 이바지할 수 있으며, 이과정에서 사용동력을 현격히 낮춤으로 인하여 이산화탄소(CO2) 발생량을 줄일 수 있음은 물론 특히 슬러지 처리량과 케이크 함수율을 기존 탈수기보다 현저하게 낮출 수 있어서 시스템 운영에 따른 높은 경제성을 창출할 수 있다

이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 고효율 슬러지 농축, 가용화, 탈수시스템은 농축기(100), 초음파 모듈(200), 배관 응집장치(300), 스크루 프레스 탈수기(400), 그리고 이들의 컨트롤을 위한 시스템 컨트롤러(500)를 포함한다.

농축기(100)는 슬러지의 TS 농도를 6~10%로 농축시키는 역할을 한다. 이를 위해, 농축기(100)로 슬러지와 응집제가 일정량 인입될 수 있다. 이때, 농축기(100)는 다른 농축기를 통해 TS 농도 1~5%로 농축된 슬러지를 다시 6~10%로 2차 농축시킬 수 있다.

본 실시예에서 농축기(100)로는 더블 드럼형 탈수 농축기가 적용될 수 있다.

농축기(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 농축기 본체(110)를 포함하고, 농축기 본체(110) 내에 슬러지를 농축하기 위한 듀얼(dual) 구조의 다공 드럼(130)이 배치된다. 따라서, 단위 시간당 처리량이 많아 생산성이 향상된다. 즉, 다공 드럼(130)은 농축기 본체(110)의 내부에 한 쌍이 서로 이격 되도록 구비되며, 슬러지의 수분이 통과하도록 외주면에 다수의 통공을 구비한다. 다공 드럼(130)은 그 일측에 연결된 회전모터(131)에 의해 회전 가능하게 구비되며, 그 하측에 구비된 적어도 하나의 아이들 롤러(140)에 의해 회전이 지지된다. 다공 드럼(130)의 적어도 일측에는 스크래퍼(150)가 구비되어 다공 드럼(130)의 표면에 부착된 슬러지를 긁어 낸다.

농축기 본체(110)의 상부에는 농축 작업 시 발생하는 배가스가 배기되는 복수의 배기구(121)가 마련된다.

농축기 본체(110)의 하부 일측에는 각각의 다공 드럼(130) 측으로 슬러지가 투입되는 슬러지 투입부(122)가 마련된다. 슬러지 투입부(122)로 투입된 슬러지는 다공 드럼(130)의 일측에 마련된 피더(111)를 통해 균등하게 분배된 상태로 다공 드럼(130)으로 공급된다. 슬러지 투입부(122)의 주변에는 슬러지가 배출되는 슬러지 배출부(124)가 마련된다. 슬러지 배출부(124)는 한 쌍의 다공 드럼 사이에 배치될 수 있다. 공정 진행 시 한 쌍의 다공 드럼(130)은 서로 반대 방향으로 회전하도록 구성되며, 슬러지 배출부(124)는 한 쌍의 다공 드럼(130)으로부터 낙하된 슬러지를 후술하는 이송 펌프(200)의 작동에 의해 배관 응집장치(300) 측으로 배출할 수 있다.

농축기 본체(110)의 하부에는 필요에 따라 농축기 본체 내의 슬러지를 임의로 드레인 시키기 위한 슬러지 드레인부(123)가 마련된다. 슬러지 드레인부(123)의 주변에는 세척수 또는 탈리여액이 배출되는 탈리여액 배출부(125)가 마련된다.

그리고, 농축기 본체(110)에는 농축기 본체(110)로 세척수를 투입하는 세척수 투입부(126)가 연결된다. 세척수 투입부(126)는 복수의 배관과 밸브로 이루어질 수 있다. 세척수 투입부(126)는 다공 드럼(130)의 하측에 다공 드럼의 길이 방향과 평행하게 배치되는 세척수 투입관(127) 및 세척수 투입관에 구비되는 복수의 분사노즐(128)을 포함할 수 있다.

한편, 농축기 본체(110)의 양측 하부에는 배관 응집유닛(160)이 구비될 수 있다. 배관 응집유닛(160)은 슬러지 투입부(122)에 연결될 수 있다. 즉, 배관 응집유닛(160)은 슬러지 투입부(122)에 연결되며 내부에 응집 샤프트 모듈이 회전 가능하게 구비된 응집유닛 바디(161), 커넥터(162)를 매개로 응집유닛 바디(161)에 연결되어 응집 샤프트 모듈을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 응집유닛 모터(163)를 포함할 수 있다. 응집유닛 바디(161)에는 슬러지가 투입되는 슬러지 투입구 및 슬러지의 응집을 위해 응집제를 투입하는 응집제 투입구가 구비될 수 있다. 이러한 배관 응집유닛(160)은 후술하는 배관 응집장치(300)와 그 구성이 유사하므로, 이후 설명되는 배관 응집장치를 참고할 수 있다.

농축기(100)에서 농축된 슬러지는 이송 펌프(P)에 의해 펌핑되어 초음파 모듈(200) 측으로 이송된다.

본 실시예의 초음파 모듈(200)은 2차 농축된 슬러지를 가용화하는 장치로서, 슬러지가 일측 유입구(211)를 통해 공급되고 초음파 처리된 슬러지가 타측 유출구(212)를 통해 배출되는 슬러지 이송 배관(210), 슬러지 이송 배관의 외면측에 배치되는 초음파 발생원(220)을 포함한다.

슬러지 이송 배관(210)은 배관으로서의 역할과 반응기(reactor)로서의 역할을 겸할 수 있다. 따라서, 슬러지를 가용화하기 위한 별도의 반응기를 준비할 필요가 없다.

초음파 발생원(220)은 슬러지 이송 배관의 외면측에 고정되는 소켓(221), 소켓(221)에 대하여 분해, 조립되는 캡(222), 캡(222)에 결합되는 초음파 발진기(223)를 포함한다.

초음파 발진기(223)는 소노트로드(sonotrode)이고, 발진주파수(진동수) 범위는 21kHz~27kHz일 수 있다.

따라서, 슬러지 이송 배관(210)의 외면측에 배치된 복수의 초음파 발생원(220)이 슬러지 이송 배관(210) 내를 유동하는 슬러지와 접촉하지 않는 비접촉식으로 슬러지에 초음파를 조사하여, 슬러지 이송 배관(210) 내의 슬러지에 공동현상을 야기한다.

공동현상 과정에서는 고온(5000K), 고압(500bar), 제트류(100m/sec)가 발생하며, OH 라디칼이 생성됨과 함께 화학적 산화에 의해서 미생물의 세포벽이 파괴되면서 슬러지의 가용화가 이루어진다.

배관 응집장치(300)는 초음파 모듈(200)에서 이송된 슬러지와 소량의 응집제가 인입되어 응집 플럭 강도를 높이는 장치이다.

이처럼 본 시스템에 배관 응집장치(300)가 적용됨으로써 응집 플럭 강도를 높일 수 있다. 따라서, 기존처럼 믹싱 탱크(mixing tank)가 필요 없으며, 특히 폴리머 등의 응집제 사용량을 10% ~ 30% 절감할 수 있는 이점이 있다.

이러한 배관 응집장치(300)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 응집 작용을 위한 응집 샤프트 모듈(311)이 회전 가능하게 마련되는 응집장치 바디(310)와, 응집장치 바디(310)의 일측에 마련되며, 응집제가 투입되는 응집제 투입부(341)와, 응집장치 바디(310)의 타측에 마련되며, 초음파 모듈(200)에서 초음파 처리된 슬러지가 투입되는 슬러지 투입부(342)를 포함한다.

이러한 응집장치 바디(310)에는 커넥터(320)가 연결된다. 그리고 커넥터(320)를 매개로 해서 응집장치 모터(330)가 탑재된다.

응집장치 모터(330)는 커넥터(320)에 연결되며, 응집 샤프트 모듈(311)의 회전을 위한 동력을 발생시키는 역할을 한다. 응집장치 모터(330)는 제어가 용이한 서보모터일 수 있지만 다른 모터가 적용되어도 무방하다.

또한, 본 실시예에 따른 배관 응집장치(300)에는 오토 그리스 디스펜서(312)가 더 탑재된다.

오토 그리스 디스펜서(312)는 응집 샤프트 모듈(311)의 원활한 회전을 위하여 응집 샤프트 모듈(311)로 그리스를 자동으로 공급하는 역할을 한다. 오토 그리스 디스펜서(312)는 복수 개 적용될 수 있다.

특히, 오토 그리스 디스펜서(312)는 응집 샤프트 모듈(311)의 베어링(bearing)이 위치하는 곳에 배치되어 베어링을 향해 그리스를 자동으로 공급할 수 있다.

탈수기(400)는 배관 응집장치(300)에서 공급되는 슬러지를 탈수해서 케이크로 반출하는 탈수장치이다.

탈수기로는 필터 프레스 탈수기, 스크루 프레스 탈수기가 적용될 수 있으며, 본 시스템에서는 동력이 낮으므로 이산화탄소(CO2) 발생량을 줄일 수 있음은 물론 저속 운전이 가능하며, 이로 인해 소음, 진동, 냄새가 없으므로 작업환경을 크게 개선할 수 있는 스크루 프레스 탈수기(400)가 적용될 수 있다.

특히, 본 실시예에 따른 탈수기(400)는 동력 1kw당 0.348kg의 이산화탄소(CO2) 절감효과가 있으며, 운전 rpm이 0.2~0.8로 저속이다.

전술한 농축기(100)와 배관 응집장치(300)를 거치기 때문에 탈수기(400)에서의 처리량을 0.5~2배 높일 수 있고, 고형분 회수율을 95% 이상 높일 수 있으며, 케이크 함수율을 기존 탈수기보다 2~5% 이상 낮출 수 있으므로 시스템 운영에 따른 경제성이 높아질 수 있다.

이러한 탈수기(400)는 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 베이스 프레임(410)과, 베이스 프레임(410)의 상부에 배치되는 챔버 어셈블리(420)와, 챔버 어셈블리(420) 내에 회전 가능하게 배치되는 탈수용 스크루 샤프트 어셈블리(430)와, 탈수용 스크루 샤프트 어셈블리(430)와 연결되고, 탈수용 스크루 샤프트 어셈블리(430)를 회전 구동시키는 샤프트 회전 프레스 구동부(440)를 포함한다. 챔버 어셈블리(420)는 커버(421)에 의해 일측이 개폐될 수 있다.

샤프트 회전 프레스 구동부(440)는 프레스 구동 모터(441)와, 프레스 구동 모터(441)의 모터축에 연결되는 구동 스프로켓(442)과, 탈수용 스크루 샤프트 어셈블리(430)에 연결되는 피동 스프로켓(443)과, 구동 및 피동 스프로켓(442,443)을 연결하는 체인(444)을 포함할 수 있다. 체인(444) 동력 구조라서 강한 동력을 제공할 수 있다.

한편, 시스템 컨트롤러(500)는 도 2에 도시된 바와 같이, 공급되는 슬러지가 케이크로 반출되게 농축기(100), 초음파 모듈(200), 배관 응집장치(300) 및 탈수기(400)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤한다.

이러한 역할을 수행하는 시스템 컨트롤러(500)는 중앙처리장치(510, CPU), 메모리(520, MEMORY), 그리고 서포트 회로(530, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.

중앙처리장치(510)는 본 실시예에서 공급되는 슬러지가 케이크로 반출되게 농축기(100), 초음파 모듈(200), 배관 응집장치(300) 및 탈수기(400)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.

메모리(520, MEMORY)는 중앙처리장치(510)과 연결된다. 메모리(520)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.

서포트 회로(530, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(510)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(530)은 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 시스템 컨트롤러(500)는 공급되는 슬러지가 케이크로 반출되게 농축기(100), 초음파 모듈(200), 배관 응집장치(300) 및 탈수기(400)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(520)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(520)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 응집 플럭 강도를 높일 수 있어서 종전 대비 응집제 사용량을 현저하게 절감할 수 있고, 이산화탄소(CO2) 발생량을 줄일 수 있음은 물론 저속 운전이 가능해서 소음, 진동, 냄새 없는 작업환경에 이바지할 수 있으며, 특히 탈수 처리량과 고형분 회수율을 종전 대비 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라 케이크 함수율을 기존 탈수기보다 현저하게 낮출 수 있어서 시스템 운영에 따른 높은 경제성을 창출할 수 있게 된다.

이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.

100 : 농축기 110 : 농축기 본체
111 : 피더 121 : 배기구
122 : 슬러지 투입부 123 : 슬러지 드레인부
124 : 슬러지 배출부 125 : 탈리여액 배출부
126 : 세척수 투입부 200 : 초음파 모듈
210 : 슬러지 이송 배관 220; 초음파 발생원
300 : 배관 응집장치 310 : 응집장치 바디
311 : 응집 샤프트 모듈 312 : 오토 그리스 디스펜서
320 : 커넥터 330 : 응집장치 모터
341 : 응집제 투입부 342 : 슬러지 투입부
400 : 탈수기 410 : 베이스 프레임
420 : 챔버 어셈블리 430 : 탈수용 스크루 샤프트 어셈블리
440 : 샤프트 회전 프레스 구동부 500 : 시스템 컨트롤러

Claims (9)

1. 슬러지를 농축시키는 농축기;
   농축된 슬러지가 일측 유입구를 통해 공급되고 타측 유출구를 통해 배출되는 슬러지 이송 배관, 상기 슬러지 이송 배관의 외면측에 배치되는 복수의 초음파 발생원을 구비한 초음파 모듈;
   상기 초음파 모듈에서 이송되는 농축된 슬러지와 소량의 폴리머가 인입되되 응집 플럭 강도를 높이는 배관 응집장치; 및
   상기 배관 응집장치가 공급하는 슬러지를 탈수해서 케이크로 반출하는 탈수기;를 포함하며,
   상기 초음파 발생원은,
   슬러지 이송 배관의 외면측에 결합되는 소켓;
   상기 소켓에 대해 분해, 조립 가능한 캡;
   상기 캡에 결합되는 초음파 발진기;를 포함하고,
   상기 배관 응집장치는,
   응집 작용을 위한 응집 샤프트 모듈이 회전 가능하게 마련되는 응집장치 바디;
   상기 응집장치 바디의 일측에 마련되며, 응집제가 투입되는 응집제 투입부;
   상기 응집장치 바디의 타측에 마련되며, 상기 초음파 모듈에서 이송되는 슬러지가 투입되는 슬러지 투입부;
   상기 응집장치 바디에 연결되는 커넥터; 및
   상기 커넥터에 연결되며, 상기 응집 샤프트 모듈의 회전을 위한 동력을 발생시키는 응집장치 모터;
   상기 응집 샤프트 모듈의 원활한 회전을 위하여 상기 응집 샤프트 모듈로 그리스를 자동으로 공급하는 오토 그리스 디스펜서;를 포함하며,
   상기 탈수기는,
   베이스 프레임;
   상기 베이스 프레임의 상부에 배치되는 챔버 어셈블리;
   상기 챔버 어셈블리 내에 회전 가능하게 배치되는 탈수용 스크루 샤프트 어셈블리; 및
   상기 탈수용 스크루 샤프트 어셈블리와 연결되고, 상기 탈수용 스크루 샤프트 어셈블리를 회전 구동시키는 샤프트 회전 프레스 구동부;를 포함하는 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 농축기는,
   농축기 본체;
   상기 농축기 본체의 내부에 회전 가능하게 한 쌍이 구비되며, 슬러지의 수분이 통과하도록 다수의 통공이 형성된 다공 드럼;
   상기 농축기 본체의 하부에 마련되며, 상기 각각의 다공 드럼 측으로 슬러지가 투입되는 슬러지 투입부;
   상기 한 쌍의 다공 드럼 사이에 배치되며, 농축된 슬러지가 배출되는 슬러지 배출부;
   상기 슬러지 배출부의 일측에 마련되며, 상기 농축기 본체 내의 슬러지를 드레인시키는 슬러지 드레인부;
   상기 슬러지 배출부의 주변에 마련되며, 탈리여액이 배출되는 탈리여액 배출부;
   상기 농축기 본체의 상부에 마련되며, 농축 작업 시 발생하는 배가스가 배기되는 복수의 배기구;
   를 포함하는 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 농축기의 슬러지 투입부에는 배관 응집유닛이 연결되며,
   배관 응집유닛은,
   슬러지가 투입되는 슬러지 투입구 및 슬러지의 응집을 위해 응집제를 투입하는 응집제 투입구가 구비되고, 내부에 응집 샤프트 모듈이 회전 가능하게 구비된 응집유닛 바디;
   커넥터를 매개로 응집유닛 바디에 연결되어 응집 샤프트 모듈을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 응집유닛 모터;를 포함하는 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 농축기 측에서 공급되는 1차 슬러지가 케이크로 반출되게 상기 농축기, 상기 초음파 모듈, 상기 배관 응집장치 및 상기 탈수기의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는 시스템 컨트롤러를 더 포함하는 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 농축기는 상기 농축기 본체로 세척수를 투입하는 세척수 투입부를 더 포함하며,
   상기 세척수 투입부는 상기 다공 드럼의 하측에 다공 드럼의 길이 방향과 평행하게 배치되는 세척수 투입관 및 세척수 투입관에 복수 구비되는 분사노즐을 포함하는 고효율 슬러지 농축, 가용화 탈수시스템.
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