KR950011178B1 - 폐수 및 산업공정수 여과용 회전원판식 스크린 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폐수 및 산업공정수 여과용 회전원판식 스크린

제1도는 사용상태에서 분해 사시도.

제2도는 단면 A-A' 참고도.

제3도는 단면 B-B' 일부확대 참고 단면도.

제4도는 정면도.

제5도는 "C"부 상세도.

제6도는 초기운전 사용상태 예시도.

제7도는 가압운전 사용상태 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 디스크 휠 8 : 디스크

9 : 구동모터 16 : 씰링

17 : 원수 유입구 18 : 고형물 배출구

23 : 하부 커버 24 : 상부 커버

35 : 회전축

본 발명은 오폐수, 하수 및 산업공정수 등의 물 속에서 부유고형물이나 이물질을 걸려내는 고액(固液)분리용 스크린 장치에 관한 것이다.

종래 폐수처리나 펄프, 제지산업 등의 공정중에서 고액분리를 위하여 사용되어온 미세목 스크린에는 역삼각형 단면의 웨지 와이어(Wedge Wire)를 사용한 경사형체(Sieve) 스크린 및, 내부유입식의 회전드럼 스크린 등이 이용되고 있다.

또, 제지공정 전용의 진공식 회전원판 스크린 등이 알려져 있다.

그러나, 상기 경사형체 스크린이나 회전드럼 스크린은 그 나름대로 몇가지 장점이 있기는 하였으나, 물이 스크린 면에 접촉되어 중력에 의하여만 흘러 내려지면서 걸러지므로처리 용량에 비해 기기의 부피가 매우 크면서도 스크린의 간극이 자주 막히고 수시로 세정을 요하는 결점을 있었다.

또한, 진공식 회전원판 스크린 역시 그 부피가 매우 크고 복잡한 구조를 갖고 있는 단점이 있었을 뿐만 아니라, 싸이폰식 진공력을 발생시키기 위하여 설치 높이가 통상 지면에서 9-12m이상 되어야만 작동이 가능한 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 목적은 소형이면서도 처리용량이 크고 고액분리효율이 우수한 폐수 및 산업공정수 여과용 회전원판식 스크린을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 간극 막힘이 없이 원활하게 고액을 분리할 수 있는 폐수 및 산업공정수 여과용 회전원판식 스크린을 제공하는 데 있다.

따라서, 간단한 구조로 설치 및 운전·유지관리가 용이하고 내구성 또한 뛰어나며 적은 동력비도로 운전이 가능한 것이다.

이를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 속이 빈 단면으로 원수 유입구(17)로부터 원수를 유입하여 여과작업이 이루어지도록 하고, 고형물 배출구(18)이 트여져 고형물을 배출토록 함체를 형성하는 상·하부 커버(23)(24)와; 이 상·하부 커버(23)(24)를 관통하는 회전축(35)과; 상기 회전축(35)을 무단변속기(10)와 워엄 감소기(11)에 의해 감속 구동시키는 구동모터(9)와; 상기 회전축(35)에 축결합되는 디스크 허브(4)와 디스크 링(2) 사이에 고형물을 걸려 내도록 사이를 두고 설치되는 디스크(8)이 구비되는 디스크 휠(1)과; 상기 디스크(8)와 상응하는 폭으로 디스크 링(2)과 미소간극을 유지하며 씰링고정링(19)에 고정되어 상기 원수유입구(17)로부터 고형물 배출구(18)까지 이어지는 씰링(16)과; 상기 디스크 휠(8)의 사이로 폐수 유입부와 고형물 배출부 사이를 차단하도록 설치되는 스톱퍼(21)가 구비되어서 구성된다.

따라서, 디스크 휠(1)의 사이를 통과하는 원수로부터 지속적으로 고형물을 분리하며 보다 효과적으로 여과시킬 수 있도록 된 것으로 이하 바람직한 실시예를 첨부도면에 의해 설명하기로 한다.

제1도는 웨지 와이어를 여재로 사용한 본 발명의 사용상태 예시 분해 사시도이고, 제2도는 제1도의 A-A'선 단면도이다.

이 도면에서 보는 바와 같이, 서로 마주보고 축설되어 회전하는 디스크 휠(1)은 고액분리를 수행하는 스크린용으로 한쌍이 나란히 간격을 두고 세워지는 디스크(8)와, 이 디스크(8)의 외주면을 지지하는 디스크 링(2), 그리고 스크린 허브(4)와 스크린 링(2)을 연결하는 디스크 암(3)으로 이루어져 있다.

이 디스크(8)로는 판재에 구멍을 뚫은 형상의 타공판과, 망체형상의 직망(織網) 및 도면 제3도에서 도시한 바와 같이 역삼각형 단면의 웨지 와이어가 간극(6)을 두고 배열된 구조가 주로 사용되고 있다.

즉, 웨지 와이어(5)는 역삼각형 단면으로 일정 간극(6)을 가지고 지지봉(7)들에 배열된 상태로 고정되어 디스크(8)를 구성하게 된다.

상기 웨지 와이어(5)는 부식의 염려를 방지하기 위하여 스테인레스 스틸재로 지지봉(7)과 특수 저항용접, 내지는 작은 볼트에 의해 나사결합된 상태로 디스크(8)를 형성하는 것이며, 이 디스크 휠(1)의 서로 마주보고 있는 안쪽면에 위치된 상태로 스크린의 고액분리용 여재로 사용된다.

이 디스크 휠(1)은 구동모터(9)의 회전이 풀리식 무단변속기(10)와 워엄감속기(11) 및 에인(12), 스프로켓(13)에 의하여 감속되어 대략 3-12RPM 정도로 제1도에서 화살표로 도시한 바와 같은 회전 방향을 따라 회전하게 된다.

이와 같이 회전하는 양쪽의 디스크 휠(1) 사이에는 회전축(35)의 외측으로 간격을 유지함과 아울러 내용물이 중심측으로 유동되는 것을 방지하기 위한 원통형의 스페이서(15)가 끼워진 상태로 볼트로 체결되어, 디스크(8) 사이의 거리를 대략 30-60mm 사이를 일정하게 유지할 수 있게 한다.

한편, 디스크(8)의 외주면 외측에 부착된 상태로 함께 회전하는 디스크 링(2)의 외주면은 정지된 상태를 갖는 씰링고정링(19)과 사이의 간극이 일정하게 유지될 수 있도록 공차를 갖게 하다.(공차:통상 -0.5mm 이내)

그리고, 이 양측의 디스크 링(2)사이 간극에는 마찰 계수가 낮고 자기 윤활성이 풍부한 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 1000번(MW. 4, 500, 000 이상) 정도의 폴리에틸렌제 씰링(16)과 원수 유입구(17)하단에서부터 고형물 배출구(18) 상단까지 원주를 따라 약 10mm 이상 물질 물림 깊이로 0.2-0.3mm 공차를 두고 물려 있는 상태로 외측의 씰링고정링(19)에 씰링고정볼트(20)로 고정 되어 있다.

상기와 같은 공차는 여과시키고자 하는 내용물의 입자크기를 감안하여 스크린이 회전하는 데는 지장을 주지 안는 범위내에서, 내용물이 그 공차를 새로 빠지는 것을 방지하는 치수로 결정되는 것이다.

상기 씰링(16)의 두께는 원통형 스페이서(15)의 폭과 같은 두께로 선정되어 디스크(8)사이의 거리를 항시 일정하게 유지하는 역활과, 디스크(8) 사이의 기밀을 유지하는 씰링역활을 동시에 수행하게 된다.

이 씰링(16)은 통상 3개의 1/4원주형과 1개의 직선형, 도합 4개가 한조로 분할 구성되어, 씰링고정링(19)에 손쉽게 착탈될 수 있도록 성형하는 것이 바람직하다.

상기 고형물 배출구(18)와 원수 유입구(17)의 측판은 한 몸체로, 상부는 씰링고정링(19)의 직선부에 넓게, 그리고 하부는 씰링 고정링의 한쪽 끝단면에 용접되어 있으며, 고형물 배출구(18)와 원수 유입구(17) 모드 디스크(8) 사이의 거리와 동일한 내측 폭을 갖는 사각 파이프 형태로 제작된다.

그리고, 그들의 측판의 중간부에는 씰링(16)의 소재와 동일한 초고분자량폴리에틸렌에 보강재를 부착한 스토퍼(21)를 장착하여 폐수 유입부와 고형물 배출부 사이를 차단하며, 원수유입구(7)의 안쪽에는 약 1.5mm 두께 정도의 판재로 디스크 링(2)사이 간극보다 약 0.5mm 정도의 작은 폭으로 보조 씰링판(37)을 용접하여 붙여서 액체가 누수되는 것을 방지하도록 씰링처리하는 것이 좋다.

한편, 상기 씰링고정링(19)의 하부에는 양편 각각 두개씩의 지각편(22)을 부착하여 씰링고정링(19)이 소정의 높이에 위치할 수 있도록 하는 데, 디스크 휠(1)이 씰링고정링(19)사이의 씰링(16) 양측을 결합시킨 상태에서 지각핀(22)의 조판을 끼워 볼트와 너트로 하부 커버(23)에 고정 설치하게 된다.

따라서, 사용중 씰링(16)등의 보수 및 교체등의 필요한 때 경우에도 쉽게 해체되어 들어낼 수 있다.

그리고, 본 고안은 폐수 또는 약산성 공정수등의 처리용으로 주로 사용되기 때문에 전반적인 내용물의 접촉부 재질은 스테인레스 스틸이 적합하며, 작동시 물이 튀어나오는 등을 방지하기 위하여 상부에는 폭과 길이가 하부측 커버(23)보다 약간 작은 반원형의 상부 커버(24)가 배면측 커버(23)에 경첩으로 힌지 결합되도록 하여, 하부 커버의 상단으로부터 20-30mm 정도 깊이로 끼워지면 운전중 물이 새어나올 염려도 없고 운전 점검 및 보수가 유용하게 이루어질 수 있는 것이다.

제4도는 고형물 배출구(18)족에서 본 정면도이며 제6도는 본 스크린의 초기운전상태를 나타낸 사용상태 예시도로서, 디스크 휠(1)을 3-5RPM 정도로 저속 회전시키면서 게이트밸브와 같은 유량조절 밸브를 개방시키면, 유입 프랜지(26)를 통해 폐수 등이 유입되어 원수 유입구(17)를 거쳐 간격을 나란히 유지하고 있는 한쌍의 디스크(8) 사이로 흘러 들어가게 되는 것이다.

이어서, 스크린(8)의 최 하단으로부터 서서히 수위가 올라가다가 회전축(35) 중심선까지만 물이차서 운전되는 상태로 수위를 조절하면, 물은 도면에서 예시한 디스크(8)의 웨지 와이어(5) 타입의 경우 사이 간극(6)을 통하여 흘러 나가면서 고형물은 물이 빠져나가는 힘으로 디스크(8) 표면에 불어 간극(6)을 막아 초기 코팅막을 형성하게 된다.

그리고, 이 초기 코팅막을 통하여 탈수가 더 진행되면서 서서히 코팅막이 더 두꺼워 지면, 회전에 의해 수면 위로 그 위치가 올라오게 되면, 스토퍼(21)의 상면에 긁혀 고형물로 된 코팅막이 벗겨지는 것에 의해 스토퍼(21) 상부에 점점 그 고형물이 쌓이게 된다.

계속하여, 이 후로는 먼저 쌓인 고형물이 후속되는 코팅막을 벗기게 되며, 코팅막이 벗겨진 디스크(8)부는 원수 유입구(17)측에서 다시 초기 코팅부(I)를 통과하면서 위와 같은 현상을 반복하게 된다.

이러한 작동은, 물성의 종류와 부유고형물의 포함정도에 따라 다르나, 제지 농축공정수의 경우 30초 내지 2분 정도, 그리고 약 1000ppm의 부유 고형물치를 갖는 여러가지 폐수의 경우 5분 내지 15분 정도의 시간이 경과되면, 제7도에서 처럼 스토퍼(21)상부의 고형물 정체부(IV)에 고형물이 완전히 차게 되고, 추가탈수부(III)까지 고형물이 수직으로 쌓여 밀리게 되면서 고형물과 양편 디스크(8)간의 마찰력과, 디스크(8)의 회전력에 의하여 서서히 고형물이 고형물 배출구(18)를 통해 밀러 나오게 된다.

이때부터 가압운전이 가능하므로, 유량 조절용 밸브를 더 열어 수위가 점점 올라가 물이 추가탈수부(III)의 빈 공간을 완전히 채우고, 정체된 고형물을 배출구(18)쪽으로 밀어내는 정도가 되어도 정체인 고형물이 물이 배출구(18)로 흘러나와 버리는 것을 막으므로, 상부커버(24)에 설치된 투시창(38)으로 디스크(8) 외측면 간극(6) 사이로 물이 분출되어 나오는 부분을 감시하면서 유입 유량을 점점 늘리게 되는 것이다.

이와 같이 유량을 증가시키면 양측 디스크(8) 내측부가 압력상태가 되어 처리 유량이 증대하면서, 고형물의 형성 또는 급격히 늘게 된다.

따라서, 고형물 정체부위가 점점 늘어 추가탈수부(III)의 하단까지도 침범하게 되면, 디스크 휠(1)의 회전 속도를 높여주어 고형물의 배출을 촉진하고, 다시 유입 유량을 좀 더 증감하여 추가탈수부(III)의 반 정도에서 물과 고형물 정체부(iv)의 경계가 형성되도록 평형을 유지시켜 놓으면, 이 후 안정되고 지속적인 연속스크리닝이 이루어지는 것이다.

실험에 의하면, 일반적인 초기운전 상태에서의 스크리닝 수압은 디스크(8) 최하단부의 경우에도 최고 0.04-0.07kg/cm²정도에 불과하나, 가압운전 상태가 디면 통상 0.2-0.7kg/cm²정도까지의 수압이 디스크 거의 전면적으로 걸리게 되므로 처리유량이 초기운전 상태의 3-7배 이상까지로 늘게 된다.

이러한 기능을 갖는 디스크 휠(1)은 일정간격으로 복수개를 커버(23) 내부에 2-8쌍까지도 다단으로 설치하면, 그 처리 용량을 늘일 수 있는 것이다.

이때, 디스크(8) 사이의 유입수는 펌핑유입시 펌프 출구에 바이패스밸브를 설치하여, 소유량시의 펌프 모터의 과부하를 방지하고 점점 유입 유량을 늘이는 방법을 사용하는 것이 좋다.

또, 지상 2-3m 높이에 레벨박스를 설치하고, 그 하부에서 파이프를 끌어내려 유량조절 밸브에 연결하는 방식을 쓰면 항시 일정한 압력의 유입이 가능하여 매우 안정된 운전이 보장되는 것이다.

한편, 스크린(8) 사이의 간격은 처리 물성의 종류와 처리될 유입수의 농도에 따라 선정하게 되는데, 통상 30-60mm 정도가 적당하며, 유입수의 농도가 높을 수록, 그리고, 고형물의 섬유나 비 압축성입자등 통기성이 있는 물성의 경우 넓은 간격으로, 그리고 유입수의 농도가 낮을 수록, 포함된 고형물이 초기 코팅막을 형성후 급격히 탈수율이 떨어지는 통기성이 낮은 물성의 경우 좁은 간격으로 선정된다.

그리고, 여과된 여과수(34)는 하부 커버(23)의 여가수배출구(31)를 통해 흘러 나가게 되고, 돌과 같은 무거운 이물질이 간혹 포함된 경우를 감안하여 씰링(16) 하단부에 중물질 포집구(32)를 구비하는 것이 좋다.

따라서 중물질(重物質)이 모이게 되면 필요시 포집구(32)와 연결된 소제파이프(33)의 좌우편에 각각 설치된 밸브를 열어 외부로 배출 시키거나, 한쪽으로 밀어내게 되는 데, 너무 무겁거나 큰 물질이 많은 폐수의 경우에는 드럼타입의 스트린을 적용하는 것이 유리하다.

그리고, 주방용 폐수정도의 상당한 고형물이 포함된 경우에도 바른 유입 유속으로 고형물이 부상되면서 고형물 정제부(iv)에서 미세고형물 속에 묻히게 되므로, 실제적으로 포집구(32)와 소제파이프(33)까지 설치해야 하는 경우는 거의 없다.

즉, 디스크(8)의 내측면은 항시 고형물과 어느정도 마찰되면서 회전하고, 내부의물이 가압상태에서 간극(6)을 통하여 빠져나오기 때문에 간극(6)이 막힐 염려는 대부분의 폐수의 경우 없으나, 장시간 방치에 의한 스케일 발생이 염려되는 특수한 상황의 경우 양쪽의 디스크(8) 외측에 고압세정수 샤워파이프(25)를 설치하는 것이 좋다.

이 샤워파이프(25)는 약 3-5kg/cm²정도 수압으로 디스크(8) 내측을 향하여 분사하는 것에 의해 디스크(8)가 회전되면서 외측면의 연속 세척이 이루어지므로 1일 10-20분간만 세척수를 가동시켜 주어도 항상 청결한 상태를 유지할 수 있는 것이다.

한편, 고형물 배출구(18) 끝에 끼워져 고형물의 배출을 억제하는 배출조절구(39)를 설치하여, 상하 조절하는 것에 의해 디스크 휠(1)의 회전수 조절로 배출되는 농축 고형물의 농도를 조절할 수 있다.

도면중 미설명부호(II)은 주탈수부를 나타낸 것이며, 36은 축(35)을 고정하여 회전시키기 위한 베어링유니트이다.

이와 같이 구성된 본 스크린은 설치 공간에 비한 처리 용량이 경사형 체스크린이나 내부유입식 회전드럼스크린에 비하여 3-5배 이상 크고, 간극막힘이 거의 방지되어, 수동 세정이 불필요하다.

또, 진공식 회전원판 스크린에 비하여 구조가 매우 간단하며 설치, 운전 및 유지관리가 용이하며 비압착형 씰링(16)을 사용하기 때문에 씰링(16) 교체가 필요치 않고, 특히 웨지 와이어 타입의 스크린을 디스크(8)로 사용하는 경우 그 수명이 매우 연장되어 반 영구적으로 사용이 가능하게 되는 것이다.

따라서, 유지관리가 매우 용이한 장점 외에도 적은 동력비 소요와 배출되는 농축 고형물의 건도가 그 어떤 종류의 스크린보다 높으면서, 그 건도를 필요에 따라 상당한 정도 조절할 수 있는 장점도 가지고 있는 등의 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (7)

1. 속이 빈 단면으로 원수 유입구(17)로부터 원수를 유입하여 여과작업이 이루어지도록 하고, 고형물 배출구(18)이 트여져 고형물을 배출되며, 여과된 여과수가 배출용 여가수배출구(31)가 트여진 상·하부 커버(23)(24)와; 이 상·하부 커버(23)(24)를 관통하는 회전축(35)과; 상기 회전축(35)을 무단변속기(10)와 워엄 감소기(11)에 의해 감속 구동시키는 구동모터(9)와; 상기 회전축(35)에 축결합되는 디스크 허브(4)와 디스크 링(2) 사이에 고형물을 걸려 내도록 사이를 두고 설치되는 디스크(8)이 구비되는 디스크 휠(1)과; 상기 디스크(8)와 상응하는 폭으로 스크린 링(2)과 미소간극을 유지하며 씰링고정링(19)에 고정되어 상기 원수유입구(17)로부터 고형물배출구(18)까지 이어지는 씰링(16)과; 상기 디스크 휠(8)의 사이로 폐수 유입부와 고형물 배출부 사이를 차단하도록 설치되는 스톱퍼(2)가 구비되어서 구성됨을 특징으로 하는 폐수 및 산업공정수 여과용 회전원판식 스크린.
2. 제1항에 있어서, 상기 디스크 휠(1)은 상·하부 커버(23)(24)의 내부로 회전축(35)에 다수개 복수로 설치됨을 특징으로 하는 폐수 및 산업공정수 여과용 회전원판식 스크린.
3. 제1항에 있어서, 상기 디스크(8)는 역삼간단면의 웨지 와이어(5)가 일정 간극(6)을 가지고 지지봉(7)들에 배열되어서 구성됨을 특징으로 하는 폐수 및 산업공정수 여과용 회전원판식 스크린.
4. 제1항에 있어서, 상기 디스크(8)는 판재에 구멍을 뚫은 형상을 타공판을 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 폐수 및 산업공정수 여과용 회전원판식 스크린.
5. 제1항에 있어서, 상기 디스크(8)는 망체형상의 직망(織網)을 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 폐수 및 산업공정수 여과용 회전원판식 스크린.
6. 제1항에 있어서, 상기 고형물 배출구(18)에는 고형물의 배출을 억제하는 배출조절구(39)가 설치됨을 특징으로 하는 폐수 및 산업공정수 여과용 회전원판식 스크린.
7. 제1항에 있어서, 상기 상부커버(24)에는 내부를 관찰하기 위한 투시창(38)이 형성됨을 특징으로 하는 폐수 및 산업공정수 여과용 회전원 판식 스크린.