KR20120091553A - 폐수처리용 고액분리장치, 스크루 탈수장치 및 이를 이용한 폐수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수 중의 유해물을 약품과 혼합시켜 슬러지로 응집, 제거시킬 때 고액분리효율을 높이기 위해 사용하는 슬러지 분리장치 및 분리장치에서 회수된 슬러지를 탈수하기 위한 스크루 탈수장치, 이를 적용한 폐수처리장치에 관한 것이며, 본 발명에 의한 고액분리장치는 외통 및 외통 내부 중앙에 장착되는 내통으로 구성되며, 상기 외통은 처리혼합수가 유입 원심력에 의해 내면을 따라 회전하도록 내면과 접하여 형성된 처리혼합수 유입구, 내통 외부 외통 내부 수면을 형성하는 부상물이 유출되는 부상물 유출구 및 처리수 방류구가 측면에 형성되며, 하부에는 침전물 유출구가 형성되며, 상기 내통은 하부가 개방되며 내부 일측에 필터에 의해 타 구역과 구분되는 처리수 방류 구역이 형성되며, 상기 내통 처리수 방류구역에서 연장되며 처리수 방류구에 도달되는 처리수 경로가 형성된다.

Description

폐수처리용 고액분리장치, 스크루 탈수장치 및 이를 이용한 폐수처리장치{A solid-and-liquid seperating apparatus for treating effluents, a screw dehydration apparatus and a treatment using them}

본 발명은 폐수 중의 유해물을 약품과 혼합시켜 슬러지로 응집, 제거시킬 때 고액분리효율을 높이기 위해 사용하는 슬러지 분리장치 및 분리장치에서 회수된 슬러지를 탈수하기 위한 스크루 탈수장치, 이를 적용한 폐수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 폐수 정화처리는 복수의 탱크를 마련하고 폐수가 각 탱크를 통과하면서 폭기 및 침전 처리를 하게 되는 슬러지 침전방식이 많이 사용되고 있다. 그러나 이러한 반복적인 폐수의 폭기 및 침전 처리방식은 폐수를 정화하는데 많은 시간이 소요되고 장치를 설치하는데 소요되는 면적이 커서 처리비용이 많이 들고 비효율적이라는 문제점이 있다.

최근에 많이 사용되고 있는 또 다른 폐수처리방법으로는 폐수의 유해물을 슬러지로 응집시켜 수면 위로 부상시켜 부상된 슬러지를 회수 제거하는 방법 및 장치가 적용되고 있다. 이는 슬러지를 순간 부상시키기 위해서 가압부상탱크를 사용하여 탱크 내에 고압을 가하여 슬러지를 부상시키게 된다. 그러나 가압부상 방식은 별도의 밀폐된 가압탱크를 설치하여야 하며 압축기로 압력을 가하여 가압과 감압을 조정하고 있기 때문에 응집된 슬러지의 순간 부상 효율이 떨어지며 때때로 슬러지가 탱크 내에서 단일층을 형성하지 못하고 각기 분리된 몇 개의 층을 이루거나 순간 부상이 되더라도 시간이 경과될수록 슬러지가 침하되어 버려서 부상효과가 지속적이지 못하므로 처리효율이 크게 떨어지게 되는 문제점이 있다. 결국, 이러한 폐수처리장치에서 처리약품 (통상 무기고분자 응집제 및 유기고분자 응집제를 함유한 폐수처리약품)을 폐수와 혼합시켜 슬러지 입자 (플록)로 응집시킨 후 슬러지 및 처리수로 분리하기 위하여 효과적인 고액분리장치가 필요하다. 한편, 분리된 슬러지의 유용한 활용을 위하여 함수율을 더욱 낮추기 위한 탈수장치가 필요하지만, 종래 벨트 탈수장치, 진공 탈수장치 및 중력 여과장치 등은 설치비용 및 공간 활용 측면에서 바람직하지 못하였다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서 폐수 및 처리약품을 혼합시켜 폐수 중에 존재하는 유해물을 슬러지로 응집시켜, 이를 분리할 때 별도의 가압부상탱크를 사용하지 않고도 유입되는 슬러지 원심력 및 각각의 성상에 따른 중량 차이로 슬러리를 처리수와 분리할 수 있는 회전고액분리장치를 제공하는 것이다. 또한 설치비용 및 공간 활용에 있어서 유용한 스크루 탈수장치를 제공하는 것이다. 이러한 장치들은 그 구조가 간단하고 설치 규모가 작아 장치의 비용이 크게 절감되며, 이를 적용함으로써 폐수처리장치 유지비용은 최소화될 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폐수에 처리약품을 혼합하여 유해물을 슬러지로 응집시켜 제거하는 폐수처리장치 중 고액분리장치에 있어서, 상기 고액분리장치는 외통 및 외통 내부 중앙에 장착되는 내통으로 구성되며, 상기 외통은 처리혼합수가 유입 원심력에 의해 내면을 따라 선회하도록 내면과 접하여 형성된 처리혼합수 유입구, 내통 외부 외통 내부 수면을 형성하는 부상물이 유출되는 부상물 유출구 및 처리수 방류구가 측면에 형성되며, 외통 하부에는 침전물 유출구가 형성된다. 내통은 하부가 개방되며 내부 일측에 처리수 방류 구역이 형성되며, 상기 처리수 방류 구역은 필터에 의해 내통 그 외 구역과 구분된다. 내통 처리수 방류구역에서 연장되며 처리수 방류구에 도달되는 처리수 경로가 형성되어 내통 필터를 통과한 처리수가 외부로 방출된다. 비-제한적으로, 상기 고액분리장치 외통 및 내통은 원통 또는 장방형일 수 있다. 상기 내통 외부 외통 내부 일측에 부상물 유동 방해 메시가 더욱 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 탈수장치는 스크루 압착에 의해 슬러지로부터 탈수여액을 분리할 수 있다. 본원 탈수장치는 탈수여액 유출구가 하부에 형성된 수집조 및 이를 관통하여 연장되는 이송경로 파이프를 포함한다. 이송경로 내부에는 모터에 의해 연동되는 회전축 및 회전축 외주에 결착된 나선형 플레이트가 구비된다. 특히 수집조를 통과하는 이송경로 부분은 다수의 슬롯홀들이 형성되며, 상기 슬롯홀에 대응하여 나선형 플레이트 외주에는 브러시가 장착된다. 바람직하게는 브러시는 와이어 브러시이다. 상기 수집조 상류 이송경로 부분에는 부상물 및 침전물 입구가 각각 형성될 수 있다. 상기 수집조 상면에는 브러시 상태 등 수집조 내부를 관찰하고 점점할 수 있는 점검창이 형성될 수 있다.

또한 본 발명은 상기 분리장치 및/또는 탈수장치를 포함하는 폐수처리장치를 제공하는 것이다. 상기 폐수처리장치는 분리장치 상류에 반응관, 교반장치, 및 교반펌프조 등을 더욱 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 처리약품 및 폐수 혼합, 반응에 의해 형성된 슬러지는 별도의 가압부상을 위한 장치 없이도, 슬러지를 포함한 처리혼합수 유입 원심력 및 슬러지 성상에 따라 침전물, 부상물 및 처리수로 분리될 수 있으며, 이로부터 분리된 침전물 및 부상물은 유지관리가 편리한 슬롯홀 형성 이송경로 및 브러시 결착 스크루 플레이트에 의해 더욱 압착되어 함수율이 저감된 슬러지를 얻을 수 있다. 이러한 장치들은 소형으로 제작될 수 있어 공간 활용에 유리하고, 고가의 슬러지 부상 펌프가 배제될 수 있으며, 여액탈수에서 운전 중 발생될 수 있는 슬롯홀 막힘 현상을 미연에 방지하여 폐수처리장치에 적용될 때 유지비용이 최소화될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 폐수처리장치의 계통도,
도 2는 본 발명 고액분리장치의 개략 평면도 (a) 및 측면도 (b)를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명 탈수장치 개략 평면도 (a) 및 측면도 (b)를 나타내는 도면,
도 4는 상판이 제거된 본 발명 탈수장치 사시도이다.

이하 본 발명의 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 본 발명에서 사용되는 용어를 정의한다. 본 발명은 폐수 및 처리약품의 교반, 반응에 따라 형성된 슬러지를 유체와 분리하기 위한 장치, 더 나아가 슬러지 함수율을 저감시키기 위한 장치에 관한 것이며, 본원에서 '처리혼합수'라 함은 교반장치 및 반응관에서 유출되는 일정 슬러지가 형성된 유체를 의미한다. 본원에서 침전물이라 함은 슬러지 중에서 상대적으로 무거운 슬러지 부류를 의미하며, 부상물이라 함은 슬러지 중에서 상대적으로 가벼운 슬러지 부류를 의미한다. 폐수처리에 있어서 침전물 및 부상물 형성 정도는 처리약품 등에 따라 달라질 수 있다. 즉 처리약품의 성능에 따라 플록 형성이 유리한 경우 침전물 비율이 증가할 수 있다. 처리혼합수를 포함한 유체 흐름을 기준으로, '상류'는 지정하는 요소 앞 또는 전 위치를 의미하고, '하류'는 지정하는 요소 뒤 또는 후 위치를 의미한다. 예를들면 본원에서 탈수장치 구성은 분리장치 하류에 위치하며, 반응관은 분리장치 상류에 배치된다.

도 1은 본 발명에 의한 폐수처리장치를 나타내는 계략 도면이다. 개괄적으로 살펴보면, 폐수처리장치는 교반펌프조 (100), 제1 교반장치 (200), 제2 교반장치 (300), 반응관 (400), 회전고액분리장치(500), 스크루 탈수장치 (600) 및 탈수여액조 (650)로 구성되며, 도 1에서 폐수처리장치에 오수 (폐수)를 공급하는 오수조는 별도의 부호가 부여되지 않는다. 개괄적으로 살펴보면, 오수조에는 정화처리되어야 할 폐수가 수집되어 저장되며, 오수조에 저장된 폐수는 펌프 구동에 의하여 이송관을 통하여 교반펌프조 (100)로 유입되며, 교반펌프조에서 예비적으로 처리약품과 혼합된 유체는 펌프에 의해 교반장치 (200, 300)로 강한 압력으로 유입된다. 이후 반응관을 거치면서 슬러지 형성이 완성되며, 이들 슬러지는 본원 고액분리장치 (500)에 의해 처리수와 분리된다.

도 2는 고액분리장치 (500)를 도시한 것이며, 이를 참조하면, 본 발명에 의한 분리장치 (500)는 중공의 외통 (501) 및 외통 내부 중앙에 장착되는 내통 (520)으로 구성되며, 상기 외통은 슬러지를 포함한 처리혼합수가 유입 원심력에 의해 외통 내면을 따라 선회하도록 내면과 접하여 형성된 처리혼합수 유입구 (510), 내통 외부 외통 내부 수면을 형성하는 부상물이 유출되는 부상물 유출구 (540) 및 처리수 방류구 (550)가 측면에 형성되며, 외통 하부에는 침전물 유출구 (504)가 형성된다. 상기 측면에 형성되는 3개의 개방구들은 외통 공간 활용을 위하여 가능한 이격 형성됨이 바람직하다. 특히, 하부에 형성된 침전물 유출구 (504)에는 개폐 밸브가 더욱 장착되어 일정한 정도의 침전물이 수집되면 자동으로 개방될 수 있다. 부상물 유출구 (540) 전방에는 일측에 부상물 유동 방해 메시 (511)가 더욱 형성될 수 있다. 이에 따라 외통 내면을 따라 선회되는 부상물은 상기 메시에 걸쳐 유동이 정지되어 부상물 유출구 (540)로 탈출되기 용이하다.

한편, 외통 내부 중앙에 장착되는 내통 (520)은 하부가 개방되며 내부 일측에 처리수 방류 구역 (503)이 형성된다. 상기 처리수 방류 구역은 필터 (530)에 의해 내통 그 외 구역 (533)과 구분된다. 내통 처리수 방류구역 (503)에서 연장되며 처리수 방류구 (550)에 도달되는 처리수 경로 (502)가 형성되어 내통 필터를 통과한 처리수는 외부로 방출된다. 상기 고액분리장치 외통 및 내통은 원통 또는 장방형일 수 있으나, 바람직하게는, 원통으로 구성되는 것이 원심력 유지에 유리하다. 처리혼합수에는 여러 성상의 슬러지가 포함되나, 처리혼합수 유입구 (510)를 통하여 외통 내면을 따라 강하게 분사되면, 처리혼합수는 선회하면서, 여러 요인들이 존재하지만, 가장 결정적으로는 슬러지 중량에 따라 침전물, 부상물 등으로 분리될 수 있다. 침전물은 자체 중량에 의하여 외통 하부로 가라앉고 이보다 경량의 부상물은 선회를 유지하면서 내통 외부 외통 내부 수면을 형성한다. 선회 부상물은 부상물 유동방해 메시 (511)를 통과하지 못하여 부상물 유출구 (540) 전방에 수집되며, 계속 밀려오는 부상물에 의해 유출구 (540)로 밀려난다. 한편, 순수한 유체 및 최경량의 슬러지는 선회하면서 내통 하부로 집중, 상승되어 내통 내부로 유입된다. 이때 상승, 유입되는 최경량 슬러지는 필터 (530)에 의해 여과되어 처리수를 포함한 유체만이 처리수 경로 (502)를 따라 외부로 방출된다. 상기 과정을 통하여 회수된 침전물 및 부상물은 본원의 탈수장치에 의해 더욱 탈수되어 함수율이 낮은 유용한 슬러지로 제조될 수 있다.

도 3 및 4는 스크루 탈수장치를 도시한 것이며, 이를 참조하면, 본 발명에 따른 탈수장치 (600)는 회전 스크루 압착에 의해 슬러지로부터 탈수여액을 분리할 수 있다. 본원 탈수장치는 탈수여액 유출구 (602)가 하부에 형성된 수집조 (650) 및 이를 관통하여 연장되는 이송경로 파이프(601)를 포함한다. 이송경로 내부에는 모터(630)에 의해 연동되는 회전축 (640) 및 회전축 외주에 결착된 나선형 플레이트 (641)가 설치된다. 이송경로 (601)는 수집조를 관통하는 구역 및 수집조 상류 및 하류 구역으로 구분될 수 있고, 특히 수집조를 통과하는 이송경로 구역은 다수의 슬롯홀들 (670)이 형성되며, 상기 슬롯홀에 대응하여 나선형 플레이트 (641) 외주에는 와이어 브러시 (642)가 장착된다. 상기 수집조 상류 이송경로 구역에는 부상물 및 침전물 입구 (610, 620)가 각각 형성될 수 있다. 상기 수집조 상면 (603)에는 브러시 상태 등 수집조 내부를 관찰하고 모니터할 수 있는 점검창이 형성될 수 있다. 이송경로 말단 (660)에는 함수율이 저감된 슬러지 토출구가 형성될 수 있다. 이송경로 내부에서의 나선형 플레이트 작동을 살펴보면, 이송경로 상류에서 도입된 부상물 및 침전물은 플레이트 (641) 회전에 따라 말단을 향하여 전진하면서 이송경로를 형성하는 파이프 프로파일 내면과 압착된다. 이에 따라 탈수여액은 형성된 다수의 슬롯홀 (670)을 통하여 배출되어 수집조 (650) 하부에 모아진다. 이러한 작동이 계속될수록 슬롯홀들은 슬러지에 의해 막힐 수 있으므로 본원은 슬롯홀과 접촉될 수 있는 브러시 (642)를 플레이트 (641) 외주에 더욱 장착함에 특징이 있다. 따라서 플레이트가 회전할 때 동시에 브러시는 슬롯홀과 접촉되어 잠재적인 슬롯홀 막힘 현상이 방지될 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 작용에 대하여 보다 자세히 설명한다.

오수조에 저장된 폐수가 교반펌프조 (100) 및 교반장치 (200, 300)에서 처리약품과 혼합, 반응하여 다양한 성상의 슬러지가 형성된다. 이러한 슬러지를 포함한 처리혼합수는 처리혼합수 유입구 (510)를 통하여 고액분리장치 외통 (501) 내면을 따라 강하게 분사된다. 분사된 처리혼합수는 원심력에 의해 외통 내면을 선회하면서 하부로 이동되며, 무거운 슬러지는 하강하면서 외통 하부에 침전된다. 그러나 경량의 부상물은 연동되는 유체를 따라 내통 외부 외통 내부 수면을 형성하며, 부상물 방해 메시 (511)에 의해 유동이 정지되어 부상물 유출구 (540) 전단에 모인다. 이어 계속하여 밀려오는 부상물을 포함한 유체에 의해 부상물을 포함한 유체는 유출구 (540)에서 유출된다. 한편, 유체 및 최경량의 슬러지는 외통 외면을 선회하면서 내통 하부로 집중되고 내통 내부로 상승된다. 최경량 슬러지는 내통 필터 (530)에 의해 여과되며 나머지 필터를 통과한 유체 (처리수)는 처리수 경로 (502)를 경과하여 외부로 방류된다. 상기 외통 하부에 침강된 침전물 및 외통 측면에서 이탈된 부상물은 유용한 슬러지로 사용되기 위하여 본원 탈수장치에 의해 유체는 더욱 제거된다. 상세하게는, 부상물 및 침전물은 각각 입구들 (610, 620)을 거쳐 탈수장치 이송경로 (610)로 도입된다. 모터 (630)가 작동하여 회전축 (640)을 회전시킴에 따라 부착된 나선형 플레이트 (641) 및 이의 외주에 결착된 와이어 브러시 (642)가 동시에 회전된다. 플레이트 사이 공간에 채워진 슬러지는 이송경로를 이루는 파이프 내면과 접촉되고 압착되면서 탈수가 진행된다. 탈수 여액은 파이프 경계면에 형성된 다수의 슬롯홀 (670)을 통하여 배출되어 수집조 (650) 하면에 고인다. 동시에 와이어 브러시 (642)가 회전되면서 슬롯홀과 접촉하여 슬러지에 의한 슬롯홀 막힘이 방지된다. 탈수 여액은 탈수여액조 (650)에 모이며, 여액 성상에 따라 분리장치 (500)로 순환될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 탈수 여액은 펌프 (미도시)를 통하여 분리장치 일측에 별도의 유입구를 통하여 순환될 수 있지만, 선택적으로는, 처리혼합수 유입구를 통하여 분리장치에 도입될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 처리약품 및 폐수 혼합, 반응에 의해 형성된 슬러지는 별도의 가압부상을 위한 장치 없이도, 슬러지를 포함한 처리혼합수 유입 원심력 및 슬러지 물성에 따라 침전물, 부상물 및 처리수로 효과적으로 분리될 수 있으며, 이로부터 분리된 침전물 및 부상물은 유지관리가 편리한 슬롯홀 형성 이송경로 및 브러시 결착 나선형 플레이트에 의해 더욱 압착되어 함수율이 저감된 슬러지를 얻을 수 있다. 상기 장치들은 소형으로 제작될 수 있어 공간 활용에 유리하고, 고가의 슬러지 부상 가압펌프가 배제될 수 있으며, 여액탈수에서 운전 중 발생될 수 있는 슬롯홀 막힘 현상을 미연에 방지하여 폐수처리장치에 적용될 때 유지비용이 최소화될 수 있다.

10 : 폐수처리장치, 100: 교반펌프조, 200, 300: 교반장치, 500: 회전고액분리장치, 501: 외통, 520: 내통, 530: 필터, 600: 탈수장치, 601: 이송경로 파이프, 641: 나선형 플레이트, 642: 브러시, 650: 탈수여액조, 670: 슬롯홀.

Claims (8)

1. 폐수에 처리약품을 혼합하여 유해물을 슬러지로 응집시켜 제거하는 폐수처리장치 중 고액분리장치에 있어서, 상기 고액분리장치는 외통 및 외통 내부 중앙에 장착되는 내통으로 구성되며, 상기 외통은 처리혼합수가 유입 원심력에 의해 내면을 따라 회전하도록 내면과 접하여 형성된 처리혼합수 유입구, 내통 외부 외통 내부 수면을 형성하는 부상물이 유출되는 부상물 유출구 및 처리수 방류구가 측면에 형성되며, 하부에는 침전물 유출구가 형성되며, 상기 내통은 하부가 개방되며 내부 일측에 필터에 의해 타 구역과 구분되는 처리수 방류 구역이 형성되며, 상기 내통 처리수 방류구역에서 연장되며 처리수 방류구에 도달되는 처리수 경로가 형성되는, 폐수처리용 고액분리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 외통 및 내통은 원통 또는 장방형상인, 폐수처리용 고액분리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 내통 외부 외통 내부 일측에 부상물 유동 방해 메시가 더욱 형성되는, 폐수처리용 고액분리장치.
4. 폐수에 처리약품을 혼합하여 유해물을 슬러지로 응집시켜 제거하는 폐수처리장치 중 고액분리장치에서 분리된 슬러지를 탈수하는 탈수장치에 있어서, 상기 탈수장치는 탈수여액 유출구가 하부에 형성된 수집조 및 이를 관통하여 연장되는 이송경로를 포함하며, 이송경로 내부에는 모터에 의해 연동되는 회전축 및 회전축 외주에 결착된 나선형 플레이트가 구비되고, 수집조를 통과하는 이송경로 파이프에는 다수의 슬롯홀들이 형성되며, 상기 슬롯홀에 대응하여 나선형 플레이트 외주에는 브러시가 장착되는, 슬러지 탈수장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 수집조 상류 이송경로 구역에는 부상물 및 침전물 입구가 각각 형성되는, 슬러지 탈수장치.
6. 제1항의 폐수처리용 고액분리장치를 포함하는, 폐수에 처리약품을 혼합하여 유해물을 슬러지로 응집시켜 제거하는 폐수처리장치.
7. 제6항에 있어서, 고액분리장치 하류에 제4항의 슬러지 탈수장치를 더욱 포함하는, 폐수처리장치.
8. 제7항에 있어서, 고액분리장치 상류에 반응관 및 교반장치들이 직렬로 더욱 연통되어 장착되는 폐수처리장치.

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