KR100904283B1

KR100904283B1 - 협잡물 고도 처리장치

Info

Publication number: KR100904283B1
Application number: KR1020090018919A
Authority: KR
Inventors: 김동환; 김경환
Original assignee: 한국환경기계주식회사
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2009-06-25

Abstract

본 발명은 분뇨, 하수, 축산폐수 등에 함유된 각종 협잡물을 여과 분리하여 탈수 배출하는 협잡물 고도 처리장치에 관한 것으로서, 본 장치는, 로타리 크린에서 5mm 정도 크기의 협잡물을 여과하고, 다음의 저속 사이클론에서 1.5mm 정도의 모래와 2.5mm 정도의 협잡물을 분리하며, 이 여과 모래를 고속사이클론에서 다시 1mm이하 크기의 모래와 액체로 분리 여과하고, 이 여과 모래를 스크류 데칸터에서 탈수하여 배출하게 한 것과, 상기 고속 사이클론의 여과액을 웨지 바 드럼 스크린에 유입하여 0.5mm 크기까지의 협잡물을 여과하고, 그 여과액은 처리수로 외부 배출하며, 상기 스크류 데칸터의 탈리액을 상기 웨지 바 드럼 여과기로 반송, 재처리하며, 로타리 스크린, 저속 사이클론, 웨지 바 드럼 여과기 등의 협잡물을 병합 탈수하는, 쐐기 봉을 활용한 스크류 프레스와, 여기에서 발생한 탈리액을 로타리 스크린으로 반송, 재처리하도록 하는 것을 특징으로 한다.

협잡물 처리, 사이클론, 웨지 바, 스크류 데칸터, 스크류 프레스, 원심분리

Description

협잡물 고도 처리장치{Disposal equipment of impurities}

본 발명은 분뇨, 하수, 축산폐수(가축분뇨) 등의 폐기액에 함유된 각종 고형물질을 여과 분리하여 탈수 배출하는 협잡물 고도 처리장치에 관한 것으로서, 이러한 협잡물 고도 처리장치는 폐기액이 분뇨, 축산폐수인 경우에는 전처리장치로 사용가능하며, 폐기액이 하수인 경우 슬러지 여과장치로 사용가능하다.

본 발명은, 본 출원인 등이 “분뇨, 하수, 축산폐수 등의 전처리 방법”에 관하여 제2004-0048619호로 출원한 발명(이하, '배경기술'이라고 함)을 더욱 개선한 발명이다. 상기 배경기술은, 1mm 크기의 협잡물까지 대량으로 연속 처리할 수 있는 협잡물 처리장치에 관한 것으로서, 이러한 처리장치에 의하면 처리장치가 의도한 효과를 충분히 얻을 수 있긴 하였지만, 산업현장에서의 적용과정에서 몇 가지 개선이 필요한 문제점이 나타났다. 이에 본 발명은 이를 개선하여 협잡물 처리효과가 더욱 증진된 고도 처리장치의 창작을 위하여 창안된 것이다.

먼저 그 개선이 필요한 문제점을 설명하면, 배경기술은 중대형 협잡물을 로타리 스크린에서 여과하고 그 여과액에 남아있는 모래를 모래 선별 분리장치에서 크기별로 선별하여, 상대적으로 굵은 모래(2mm이상)를 우선 분리하고 나머지 작은 입자의 모래는 액체 사이클론과 원심 탈수기로 2차 여과 탈수하는 방식으로 구성되어 있다.

그런데 처리대상인 폐기액, 특히 분뇨는 발생장소와 계절에 따라 함유된 협잡물의 성분과 성상이 다양하고 유입모래의 입자 크기와 함유 비율 등이 수시로 달라지는 관계로 제2 공정인 모래 선별 분리공정에서 선별할 모래 크기의 기준을 정하기가 현실적으로 대단히 어렵다. 그것은 모래의 선별작용이 압송펌프의 흡입측에서 이루어지는 관계로 함유 모래의 양적 비율에 따라 압송펌프가 흡입하는 모래의 최대 크기가 달라지기 때문이다. 예컨대 분뇨수거차량의 탱크 바닥에 침전된 모래가 투입말기에 처리장치로 집중 유입될 경우와 같이 모래 함유비율이 과다할 경우, 기준 크기 이하의 모래를 전부 흡입할 수 없기 때문에 흡입되지 못하고 남은 모래, 즉 선별 분리된 모래의 양이 지나치게 많아져 바켓 엘리베이터에서 과부하가 발생하고 심할 경우 폐쇄현상까지 유발할 수도 있다. 이는 바켓 엘리베이터가 여과된 모래를 하부에서 상부로 이송하는 구조로서 부하변동에 대한 대응성이 부족하기 때문이다. 또한, 제2 공정인 1차 모래 선별 분리공정에서는 모래만 여과 분리되고 일반 협잡물은 여과되지 않는 구성인 관계로 로타리 스크린 (제1 공정)에서 탈리된 5mm정도 크기 이하의 협잡물 전체를 대상으로 제5 공정인 웨지 바 드럼 여과기에서 이를 여과해야하는 부담이 있기 때문에 웨지 바의 틈새를 좁혀 더욱 미세한 협잡물을 여과할 수 있게 하는데 한계가 있는 것이다.

또 다른 사항으로서, 이는 배경기술의 제4 공정인 스크류 데칸터에서 발생하는 탈리액이 처리수가 되어 다음의 본처리 과정으로 배출되는 구성인데 이 탈리액 에 미세한 협잡물이 농축, 함입될 수 있어 처리수의 정화효과를 저하시키는 원인이 되고 있다.

그리고 배경기술은, 음식점이 밀집된 건물이나 집단 급식시설이 있는 건물의 오수처리시설에서 수거, 반입된 청소액에 대하여 거기에 포함된 유지성분 협잡물의 처리가 미흡한 문제가 있다. 이 유지성분은 주로 식용 유지로서 표면장력과 점도가 물보다 커서 여과공을 쉽게 통과하지 못하여, 여과 및 탈수공정은 물론 특히 협잡물 탈수용 스크류 프레스에 문제를 일으키는 원인으로 작용한다. 이에 따라 여과와 탈수성능이 현저히 저하됨은 물론 심할 경우 피탈수물질의 진행을 방해하여 스크류 프레스에서 오물이 범람하기도 한다. 더욱이 겨울철에는 유지성분이 강하게 엉겨 쉽게 풀어지지 않아 그 폐해가 더욱 크게 나타난다.

이에 더하여 폐기액 처리 분야에 있어 점차 강화되어 가는 최종방류수의 수질수준에 따라 협잡물 처리수준도 동반 상승되어야 하는 현실을 감안할 때, 보다 더 미세한 크기의 고형물을 원활히 처리할 수 있는 개선된 협잡물 고도 처리장치의 개발이 요구되어진다고 할 것이다.

본 발명은, 상술한 문제점을 해결하여, 모래의 처리에 있어 모래 함유량의 변동에 대해서 충분한 대응력을 가지며 더욱 미세한 모래까지 원활하게 제거할 수 있는 기술의 창안과 협잡물의 처리에 있어서는 1mm 이하 크기(0.5mm)의 협잡물을 분리해 낼 수 있는 극세 협잡물 여과 수단과 아울러 농축 함유된 미세 부유물질이 처리수에 함입되는 것을 최대한 방지하여 처리수의 정화효과를 극대화하고, 그리고 최근 증가되고 있는 유지성분 협잡물에 대하여 그 탈수처리의 효과가 더욱 증진된 협잡물 고도 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 협잡물 고도 처리장치는, 분뇨, 하수, 축산폐수장의 폐기액에 포함된 각종 고형물을 여과, 탈수하여 배출하는 장치로서, 상기 폐기액이 외부로부터 유입되는 투입구(11); 상기 투입구(11)를 통해 유입된 피처리물을, 주면에 여과 틈새가 형성된 회전 원통(13)의 외주면에 접촉시켜, 5mm 이상의 크기를 가지는 중, 대형 협잡물은 상기 회전원통(13)의 외주면을 거친 후 접촉면의 반대편에서 낙하 배출되도록 하고, 상기 회전 원통(13)의 여과 틈새를 통과한 여과액은 그 회전원통(13)의 하방으로 낙하 배출되도록 하는 제1 공정의 로타리 스크린(1); 상기 로타리 스크린(1)의 하부에 설치되어, 상기 로타리 스크린(1)으로부터 배출된 여과액이 일시 저장되는 제1 탱크(15); 상기 제1 탱크(15)로부터 여과액을 유입 받아, 크기가 1.5mm 이상인 소형 모래 및 크기가 2.5mm 이상인 협잡물은 그 하부로 배출하고, 여과된 여과액은 그 상부로 배출하는 제2 공정의 저속 사이클론(2); 상기 제1 탱크(15)에 저장된 여과액을 상기 저속 사이클론(2)으로 압송하는 제1 펌프(210); 상기 저속 사이클론(2)의 상부로 배출된 여과액을 유입 받아, 그 여과액에 함유된 크기 0.7mm 이상 1.5mm 미만인 미세 모래를 여과하는 제3 공정의 고속 사이클론(3); 상기 고속 사이클론(3)의 하부로 배출되는 여과 모래를 유입 받아 원심분리 방법으로 탈수하는 제4 공정의 스크류 데칸터(4); 상기 고속 사이클론(3)의 상부로부터 배출되는 여과액을 유입받는 입구와, 상기 입구보다 낮게 위치한 출구와, 상기 입구와 출구의 사이에 설치되고 종단면이 쐐기(wedge) 형상인 다수의 봉 부재들이 상호 일정 간격으로 이격되게, 또한 중심에서 외부로 갈수록 그 틈새가 더 벌어지게 배치하여 웨지 바 여과체(51)를 형성하되 전체적으로 원통형상을 이룬 회전 드럼(52)이 구성되게 하여, 상기 입구로 유입된 여과액이 상기 회전하는 드럼(52)의 출구로 이동하는 과정에서 액체성분은 상기 웨지바 여과체(51)의 틈새로 빠져나가 하방에 집결되고, 크기가 0.5mm 이상의 협잡물은 그 웨지바 여과체(51)에 걸러져 상기 출구까지로 이송되어 배출되도록 하는 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5); 상기 로타리 스크린(1)과, 상기 저속 사이클론(2)과, 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 각각 배출되는 여과물질들을, 내부에 회전 나선익(63)을 구비하여 점진적으로 축소되는 공간을 형성한 실린더(64)로 모두 유입받아, 상기 축소되는 공간으로 회전 진행시키면서 압착 탈수되게 하는 제6공정의 스크류 프레스(6); 상기 제4 공정의 스크류 데칸터(4) 하부에 설치되어 그 스크류 데칸터(4)에서 탈수되어 배출되는 탈리액을 일시 저장하는 제2 탱크(41); 상기 제2 탱크(41)에 저장된 탈리액을 상기 제5 공정인 웨지 바 드럼 여과기(5)의 입구로 반송하는 제2 펌프(410); 상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)의 하부에 설치되어 그 스크류 프레스(6)에서 탈수되어 배출되는 탈리액을 일시 저장하는 제3 탱크(67); 상기 제3 탱크(67)에 저장된 탈리액을 상기 로타리 스크린(1)으로 반송하는 제3 펌프(610); 상기 제4 공정의 스크류 데칸터(4)의 하부로 배출되는 탈수된 모래와, 상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)로부터 배출되는 탈수 협잡물을 전달받아 이를 외부로 반출하는 컨베이어(7); 및 상기 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 배출되는 액체성분이 유입된 후 배출구(57)를 통해 외부로 배출되도록 하는 호퍼(56)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제2 공정의 저속 사이클론(2)에 있어서, 상기 유입되는 여과액의 유속은 3m/sec. 이하이고, 그 하부로 배출되는 소형 모래 및 협잡물은, 액체성분의 배출을 실질적으로 저지할 수 있도록 로타리 밸브(rotary valve) 혹은 버터플라이 밸브 중에 하나로 구성된 자동 배출밸브(21)를 통하여 배출되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)는, 상기 협잡물이 유입되는 실린더 부분의 하반부가 종단면이 쐐기 형상인 다수의 봉(61) 부재들로 상호 이격되게 배치되되 전체적으로 반원통형을 이루고 원통의 내부에서 외부방향으로 갈수록 그 틈새가 더 이격되도록 배치되고, 상기 유입되는 부분의 상부에 물을 하방으로 뿜어 협잡물에 포함된 유지성분을 해체할 수 있도록 구성된 살수 타격노즐(66)이 부착된 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따른 협잡물 고도 처리장치는, 분뇨, 하수, 축산폐수(가축분뇨) 등의 폐기액에 포함된 각종 고형물을 여과, 탈수하여 배출하는 장치로서, 상기 폐기액이 외부로부터 유입되는 투입구(11); 상기 투입구(11)를 통해 유입된 피처리물을, 주면에 여과 틈새가 형성된 회전 원통(13)의 외주면에 접촉시켜, 5mm 이상의 크기를 가지는 중, 대형 협잡물은 상기 회전원통(13)의 외주면을 거친 후 접촉면의 반대편에서 낙하 배출되도록 하고, 상기 회전 원통(13)의 여과틈새를 통과한 여과액은 그 회전원통(13)의 하방으로 낙하 배출되도록 하는 제1 공정의 로타리 스크린(1); 상기 로타리 스크린(1)의 하부에 설치되어, 상기 로타리 스크린(1)으로부터 배출된 여과액이 일시 저장되는 제1 탱크(15); 상기 제1 탱크(15)로부터 여과액을 유입 받아, 크기가 1.5mm 이상인 소형 모래 및 크기가 2.5mm 이상인 협잡물은 그 하부로 배출하고, 여과된 여과액은 그 상부로 배출하는 제2 공정의 저속 사이클론(2); 상기 제1 탱크(15)에 저장된 여과액을 상기 저속 사이클론(2)으로 압송하는 제1 펌프(210); 상기 저속 사이클론(2)의 상부로부터 배출되는 여과액을 유입받는 입구와, 상기 입구보다 낮게 위치한 출구와, 상기 입구와 출구의 사이에 설치되고 종단면이 쐐기(wedge) 형상인 다수의 봉 부재들이 상호 일정 간격으로 이격되게, 또한 중심에서 외부로 갈수록 그 틈새가 더 벌어지게 배치하여 웨지 바 여과체(51)를 형성하되 전체적으로 원통형상을 이룬 회전 드럼(52)이 구성되게 하여, 상기 입구로 유입된 여과액이 상기 회전하는 드럼(52)의 출구로 이동하는 과정에서 액체성분은 상기 웨지바 여과체(51)의 틈새로 빠져나가 하방에 집결되고, 크기가 0.5mm 이상의 협잡물은 그 웨지바 여과체(51)에 걸러져 상기 출구까지로 이솔 되어 배출되도록 하는 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5); 상기 로타리 스크린(1)과, 상기 저속 사이클론(2)과, 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 각각 배출되는 여과 물질들을, 내부에 회전 나선익(63)을 구비하여 점진적으로 축소되는 공간을 형성한 실린더(64)로 모두 유입받아, 상기 축소되는 공간으로 회전 진행시키면서 압착 탈수되게 하는 제6공정의 스크류 프레스(6); 상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)의 하부에 설치되어 그 스크류 프레스(6)에서 탈수되어 배출되는 탈리액을 일시 저장하는 제3 탱크(67); 상기 제3 탱크(67)에 저장된 탈리액을 상기 로타리 스크린(1)으로 반송하는 제3 펌프(610); 상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)로부터 배출되는 탈수 협잡물을 전달받아 이를 외부로 반출하는 컨베이어(7); 및 상기 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 배출되는 액체성분이 유입된 후 배출구(57)를 통해 외부로 배출되도록 하는 호퍼(56)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)는, 상기 협잡물이 유입되는 부분의 실린더의 하반부가 종단면이 쐐기 형상인 다수의 봉(61) 부재들로 상호 이격되게 배치되되 전체적으로 반원통형을 이루고 원통의 내부에서 외부방향으로 갈수록 그 틈새가 더 이격되도록 배치되고, 상기 유입되는 부분의 상부에 물을 하방으로 뿜어 협잡물에 포함된 유지성분을 해체할 수 있도록 구성된 살수 타격노즐(66)이 부착된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 협잡물 고도 처리장치는, 분뇨, 하수, 축산폐수(가축분뇨) 등의 폐기액에 포함된 각종 고형물을 여과, 탈수하여 배출하는 협잡물 고도 처리장치로서, 상기 장치는 상기 폐기액이 외부로부터 유입되는 투입구(11); 상기 투입구(11)를 통해 유입된 피처리물을, 주면에 여과 틈새가 형성된 회전 원통(13)의 외주면에 접촉시켜, 5mm 이상의 크기를 가지는 중, 대형 협잡물은 상기 회전원통(13)의 외주면을 거친 후 접촉면의 반대편에서 낙하 배출되도록 하고, 상기 회전 원통(13)의 여과 틈새를 통과한 여과액은 그 회전원통(13)의 하방으로 낙하 배출되도록 하는 제1 공정의 로타리 스크린(1); 상기 로타리 스크린(1)의 하부에 설치되어, 상기 로타리 스크린(1)으로부터 배출된 여과액이 일시 저장되는 제1 탱크(15); 상기 제1 탱크의 저장액을 유입 받아, 그 속에 함유된 크기 0.7mm 이상 1.5mm 미만인 미세 모래를 여과하는 제3 공정의 고속 사이클론(3); 상기 제1 탱크(15)에 저장된 여과액을 상기 고속 사이클론(3)으로 압송하는 제1 펌프(210); 상기 고속 사이클론(3)의 하부로 배출되는 여과 모래를 유입 받아 원심분리 방법으로 탈수하는 제4 공정의 스크류 데칸터(4); 상기 고속 사이클론(3)의 상부로부터 배출되는 여과액을 유입받는 입구와, 상기 입구보다 낮게 위치한 출구와, 상기 입구와 출구의 사이에 설치되고 종단면이 쐐기(wedge) 형상인 다수의 봉 부재들이 상호 일정 간격으로 이격되게, 또한 중심에서 외부로 갈수록 그 틈새가 더 벌어지게 배치하여 웨지 바 여과체(51)를 형성하되 전체적으로 원통형상을 이룬 회전 드 럼(52)이 구성되게 하여, 상기 입구로 유입된 여과액이 상기 회전하는 드럼(52)의 출구로 이동하는 과정에서 액체성분은 상기 웨지바 여과체(51)의 틈새로 빠져나가, 하방에 집결되고, 크기가 0.5mm 이상의 협잡물은 그 웨지바 여과체(51)에 걸러져 상기 출구까지로 이송되어 배출되도록 하는 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5); 상기 로타리 스크린(1)과, 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 각각 배출되는 여과 물질들을, 내부에 회전 나선익(63)을 구비하여 점진적으로 축소되는 공간을 형성한 실린더(64)로 모두 유입받아, 상기 축소되는 공간으로 회전 진행시키면서 압착 탈수되게 하는 제6공정의 스크류 프레스(6); 상기 제4 공정의 스크류 데칸터(4) 하부에 설치되어 그 스크류 데칸터(4)에서 탈수되어 배출되는 탈리액을 일시 저장하는 제2 탱크(41); 상기 제2 탱크(41)에 저장된 탈리액을 상기 제5 공정인 웨지 바 드럼 여과기(5)의 입구로 반송하는 제2 펌프(410); 상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)의 하부에 설치되어 그 스크류 프레스(6)에서 탈수되어 배출되는 탈리액을 일시 저장하는 제3 탱크(67); 상기 제3 탱크(67)에 저장된 탈리액을 상기 로타리 스크린(1)으로 반송하는 제3 펌프(610); 상기 제4 공정의 스크류 데칸터(4)의 하부로 배출되는 탈수된 모래와, 상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)로부터 배출되는 탈수 협잡물을 전달받아 이를 외부로 반출하는 컨베이어(7); 및 상기 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 배출되는 액체성분이 유입된 후 배출구(57)를 통해 외부로 배출되도록 하는 호퍼(56)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)는, 상기 협잡물이 유입되는 실린더 부분의 하반부가 종단면이 쐐기 형상인 다수의 봉(61) 부재들로 상호 이격되게 배 치되되 전체적으로 반원통형을 이루고 원통의 내부에서 외부방향으로 갈수록 그 틈새가 더 이격되도록 배치되고, 상기 유입되는 부분의 상부에 물을 하방으로 뿜어 협잡물에 포함된 유지성분을 해체할 수 있도록 구성된 살수 타격노즐(66)이 부착된 것이 바람직하다.

본 발명의 협잡물 고도 처리장치에 의하면, 새로이 구성한 저속 사이클론(제2 공정)으로 소형 모래와 협잡물을 폭 넓게 여과할 수 있게 한 구성으로 말미암아 제3, 제4 공정에서의 1.5mm 이하 미세한 모래에 대한 단계적 여과와 아울러, 제5공정에서 0.5mm 극세 협잡물의 여과가 가능해 진 것으로, 즉 모래와 협잡물을 각각 네 단계와 세 단계의 공정에서 크기별로 세분하여 별도 여과함으로써, 단계별로 좁혀진 여과범위와 각각 그 공정에 유입되는 입자 크기에 적합한 여과방식의 적용으로 각 단계별 여과효과가 상승된 것으로서 모래여과에 있어서는 스크류 데칸터(4)의 과부하를 방지 할 수 있어 원활한 탈수처리가 이루어짐과 동시에 더욱 작은 크기의 모래(0.1mm까지)를 탈수제거할 수 있으며, 일반 협잡물에 있어서는 최종 여과입자의 크기를 더욱 작게(0.5mm까지) 할 수 있어 극세 협잡물 여과가 가능해지는 효과를 얻을 수 있으며 또한 스크류 데칸터 탈리액의 재처리를 통하여 응집 농축된 협잡물의 처리수 함입을 방지 할 수 있어 처리수의 정화효과를 상승케 하고 스크류 프레스의 개선으로 유지성분 협잡물의 여과 탈수가 원활히 이루어지는 효과를 발휘한다.

본 발명에 따른 일 실시예의 협잡물 고도 처리장치를 도면을 참조하며 상세히 설명한다. 이해를 돕기 위하여 배경기술과 비교하며 설명한다.

한편, 실시예를 설명하기에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 용어의 정의와, 각 실시예에서 공통으로 사용되는 구성요소로서의 단위장치에 대한 설명을 먼저 하면, 다음과 같다.

1) 모래(성분) - 모래 또는 모래성분이라는 용어는 본 발명에서는 모래와 함께 씨앗류, 금속류, 플라스틱류 등 침강성 물질로 비중이 1이상인 것을 통칭하는 것으로 정의한다. 또한 이를 크기별로 분류하여 5mm이상; 중, 대형 모래, 5mm미만 1.5mm이상; 소형 모래, 그 미만은 미세 모래로 한다.

2) (일반)협잡물 - 협잡물은 넓은 의미로는 폐액속에 함유된 모든 고형분으로서 제거 대상이 되는 침강성의 모래와 부유성의 일반 고형물을 통칭하는 것이나, 본 발명에서는 모래 성분를 제외한 부유성 고형물을 칭하는 좁은 의미로서 정의된다. 다만 스크류 프레스의 탈수공정에서 말하는 협잡물은 일부 모래도 포함하는 것으로 광의적 해석을 함이 타당하다.

또한 크기별로 나누어 5mm이상; 중, 대형 협잡물, 5mm 미만 2.5mm 이상; 소형 협잡물, 2.5mm에서 1mm ; 미세 협잡물, 1mm 미만; 극세 협잡물로 한다.

모래 및 협잡물의 크기에 있어 1mm이상 크기라는 것은 가로, 세로 1mm 크기의 눈을 가진 체(Screen)에 걸러지는 것을 의미한다.

3) 액체성분 - 여과(탈수) 틈새를 통과하는 물질, 또는 고체로부터 분리된 액체로서 액체가 주성분이긴 하지만 작은 크기의 고형분도 포함된 물질이다.

4) 여과액, 탈리액 - 스크류 데칸터와 스크류 프레스 등 탈수 목적의 장치에서 분리된 액체성분을 탈리액이라 하고 그 외 모든 여과 목적의 장치에서 분리된 액체성분은 여과액이라 칭한다.

5) 로타리 스크린 (Rotary screen) - 둥근 플랜지 모양의 환상(環狀) 단위 여과체를 일정한 틈새가 형성되게 다수 개 조립 합체하여 형성된 원통을 일정 속도로 회전케 하고 원통의 외주면에 고, 액 혼합물을 접촉시켜 여과하는 스크린으로 본 발명에서는 그 틈새를 5mm 정도로 하여 중, 대형협잡물을 여과하는 최초 단계의 여과기로 제1 공정에 속한다.

6) 사이클론 (Cyclone) - 원래 기체에 포함된 입자상, 분말상의 고체를 분리하는 장치로 활용되는 무동력 유체여과기이나 액체 속에 함유된 미세한 고형분을 여과하는 목적으로도 이용될 수 있으며 이 경우에는 <액체 사이클론>이라 하는데 본 발명에서의 사이클론은 이 액체 사이클론을 의미하는 것으로 한다.

그 구성은, 원통을 수직으로 세우고 원통의 하부에 하협(下狹) 원추대(圓錐臺)가 연장되며 원추대의 하단은 여과된 고형분의 배출구가 되고, 원통의 상단면은 밀폐하되 그 중앙으로 원통보다 작은 원형의 액체 배출관이 수직 돌출 되는데 이 배출관은 원통의 내부로 일정 깊이만큼 들어가 있으며 원통의 측상부에는 유입관이 원통의 접선 방향으로 수평 부착되어 있는 구조이다.

그 작동을 보면, 펌프에 의해 원통의 접선방향으로 투입되는 고, 액 혼합액은 원통의 내주면을 나선을 그리며 회전 하강하게 되고 단면적이 점차 좁아지는 원추대의 하부로 갈수록 유체의 회전속도가 더욱 빨라져(회전 모우멘트 일정의 원리) 원심력이 증대하게 되므로 비중이 물보다 큰 모래 성분은 쉽게 분리되어 내주면에 밀착되어 회전 하강운동을 지속하다 원추대의 끝에서 외부로 배출된다. 이때 원통과 원추대의 중심부에는 진공에 가까운 저압 공간이 형성되어 상대적으로 가벼운 액체 성분이 이 저압공간을 메우게 되고 지속적인 흐름에 의해 액체성분은 상승 반전류(反轉流)가 되어 상부의 액체 배출구로 나감으로써 고, 액 분리작용이 일어나게 한 것이다.

7) 고속, 저속 사이클론 - 사이클론은 가능한 작은 크기의 고형분을 최대한 많이 여과할 목적으로 만들 경우에는 당연히 유속을 빠르게 하여 원심력을 크게 해야 하기 때문에 고속 사이클론이 되어야 할 것이며, 이에 비해 원심력을 다소 무디게 하여 어느 정도 큰 소형 모래와 협잡물을 동시에 여과할 목적으로 제작할 경우에는 저속 사이클론이 될 것이다. 본 발명의 경우에는 유입관의 유속이 3m/sec. 이하 되는 것을 저속 사이클론으로 정의하는 것이 바람직하다. 한편, 사이클론의 각 부위별 치수는 대개 일정한 상대적 비율로 이루어지며 통과수량과 여과하고자하는 모래 입자의 크기 등에 따라 사이클론의 크기가 정하여 진다.

저속 사이클론은 본 발명의 제2 공정에, 고속 사이클론은 제3 공정에 포함된다.

8) 스크류 데칸터 - 수평형 원심분리기로, 고속회전을 통하여 상기 사이클론보다 매우 큰 원심력을 발생시켜 미세한 모래 성분을 여과, 탈수하는 장치로서 내부에 작용하는 원심효과(G)가 지구중력가속도(g)의 수백, 수천 배가 되므로 모래의 투입량이 설계치를 조금만 초과해도 과부하로 인한 문제가 발생하기 쉽다. 따라서 앞 단계에서 조금이라도 더 많은 모래를 여과해 내고 스크류 데칸터로는 최소한의 모래가 유입되게 하여 그 작동 부하를 줄이는 것이 이 단위 장치의 중요 과제로서 본 발명의 제4 공정에 포함된다.

9) 웨지 바 드럼 여과기 - 종단면이 쐐기(Wedge) 형상으로 된 가늘고 긴 봉(Bar)을 일정 틈새가 형성되게 배치하여 전체적으로 원통형상을 만들되 원통의 내주면에서 외주면으로 갈수록 틈새가 벌어지게 하여 협잡물이 틈새 통과 과정에서 그 틈에 협착 되지 않게 한 것으로서 원통을 수평에서 약간 경사지게 (1~2도) 설치하여 높은 편의 원 중심으로 피처리물을 투입하여 저속 회전케 한 여과기이다. 이때 피처리물은 반대편 낮은 쪽으로 이동되면서 액체성분은 봉의 틈새로 빠져나가며 틈새보다 큰 협잡물은 원통의 낮은 편 끝에 집결되어 하강되게 한 것이다.

이 여과기는 통상적으로 주면을 원형 구멍으로 타공한 드럼 여과기에 비해 물 빠짐 효과가 높다. 그 이유는 타공된 개개의 여과공은 물의 통과면이 원형이기 때문에 원의 모든 방향에서 작용하는 표면장력과 점성의 영향으로 액체의 통과성능이 불량한데 반해, 웨지 바 여과기는 액체의 통과면이 긴 직사각형으로 되어 있어 통수를 방해하는 표면장력의 영향이 두 방향에서만 미치기 때문에 전자에 비해 액체의 통과성능이 좋아 여과틈새를 좁게 형성할 수가 있으므로 미세한 협잡물여과와 대용량 처리에 유리하다. 이는 제5 공정에 사용된다.

여기에서 사용되는 웨지 바 드럼 여과기는 긴 적선 봉 외에도 환상(環狀) 또는 정다각형 테 형상으로 된 단위 여과체를 일정 틈새를 유지하도록 다수 개 결합, 합체하여 여과 드럼을 형성할 수도 있다. 저농도, 저점성(低?性)의 물질에는 직선 형 웨지 바 보다 환상 형상으로 된 웨지 바의 물 빠짐 효과가 더 클 수 있으므로 대상 물질의 종류에 따라 웨지 바의 형상을 선정한다.

10) 스크류 프레스 - 주면이 타공된 실린더 내부에 저속 회전 나선익(螺線翼)을 개재한 것으로서 수평 설치된 실린더 내부에 여과된 물질을 투입, 압착 탈수하여 연속 배출하는 장치이다. 투입 반대편의 끝으로 갈수록 실린더와 나선익 사이의 공간이 점차 좁아지게 하여 압착력이 발생하도록 한 것으로 탈수 협잡물은 투입 반대편 실린더의 끝으로 배출되고 탈리액은 실린더의 주면에 형성된 타공 구멍으로 빠져 나오게 한 것으로 여과협잡물의 탈수에 널리 활용되고 있다.

본 발명의 실시예에 따라서는 그 구조를 약간 달리한 것도 있다. 이것은 피탈수물질이 유입되는 부위의 실린더를, 단면이 쐐기 형상으로 된 직선 봉을 일정한 틈새로 배열하여 반원통 형상을 만들되 외주면으로 갈수록 틈새가 벌어지게 하여 틈새를 통과하는 물질이 틈새에 끼이지 않게 한 것이다. 이후의 원통부위는 압착 탈수공간으로 통상적인 스크류 프레스와 동일하게 원형의 구멍을 주면전체에 형성하며 나선익 등 나머지 부위도 통상의 스크류 프레스와 동일한 구조이다.

이상의 일반적인 스크류 프레스, 또는 변형된 스크류 프레스는 본 발명의 고속 사이클론과 스크류 데칸터를 제외한 모든 단위장치에서 여과된 모래와 협잡물을 병합 투입하여 탈수하기 위한 것으로 본 발명의 제6 공정에 포함된다. 특히, 상기 변형된 스크류 프레스는 여과, 탈수가 어려운 유지성분의 협잡물에 대하여 그 탈수 효과를 증진하고자 한 것으로 유지성분의 덩어리를 깨기 위해서 유입부에 타격살수 장치를 부착함이 바람직하다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하며, 첫 번째 실시예에 관하여 설명한다.

제1 공정은 배경기술과 동일한 로타리 스크린(1)으로 한다. 이는 일정 틈새를 가진 환상(環狀)의 단위 여과체(12)를 조립하여 구성된 원통(13)을 저속 회전시키고 그 외주면에 고, 액 혼합물을 접촉시켜 여과하는 스크린으로 그 틈새를 5mm 정도로 하여 중, 대형 협잡물을 여과하는 것으로 투입구(11)를 통하여 들어온 피처리 물질을 여과하여 여과 협잡물은 제6 공정의 스크류 프레스(6)로 하강 유입시키고 여과액은 하부의 제1 탱크(15)에 집결시킨다.

다음의 제2공정에 있어서는 배경기술의 모래 선별 분리조와 바켓 엘리베이터를 없애고 대신 하부에 자동 배출밸브(21)가 달린 저속 사이클론(2)을 활용하여 소형 모래와 협잡물을 동시에 여과하는 구성으로 한다. 즉 배경기술은 모래 선별 분리조, 압송 펌프, 바켓 엘리베이터로 구성된 것이나 본 실시예는 펌프(210), 저속 사이클론(2)으로 된 것으로서 이를 여과 고형분과 여과액으로 나누어 각 물질의 흐름에 따라 구체적으로 살펴보면, 먼저 제2 공정에 있어 여과 고형분의 흐름은 배경기술의 경우 모래 선별 분리조, 바켓 엘리베이터를 거쳐 다음의 협잡물 병합탈수 공정으로 이어지는 구성이며 본 실시예는 펌프(210), 저속 사이클론(2)을 거쳐 다음의 협잡물 병합탈수 공정(제6 공정)으로 이어지는 것이고, 또한 여과액의 흐름은 전자가 모래 선별 분리조, 압송 펌프를 거쳐 다음의 고속 사이클론으로 이어지는 구성인 반면 후자는 펌프(210), 저속 사이클론(2)을 거쳐 다음의 고속 사이클론(3)으로 이어지는 순서에 의해 구성된 것으로 양자에 있어 물질 흐름의 구성을 달리한 것이다.

제3 공정의 고속 사이클론(3)은 그 크기를 배경기술보다 약간 작게 하여 내부 유속을 증가 시켜 1mm 이하의 모래도 여과될 수 있게 한 것으로 제2 공정의 저속 사이클론(2)의 여과액을 유입시켜 여과하며 여기에서 여과된 모래는 제4 공정의 스크류 데칸터(4)로 보내고 여과액은 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5)로 보낸다.

다음 제4 공정(원심탈수 공정)은 스크류 데칸터(4)로서 제3 공정에서 넘어온 모래를 고속회전에 의한 원심효과를 이용하여 탈수하는 장치이다. 이는 배경기술에 비해 유입모래의 부하가 작기 때문에 더 미세한 모래를 더 원활하게 여과 탈수할 수 있다. 여기에서 배출되는 탈수 모래는 경사 컨베이어(42)를 이용, 상부로 이송되어 스크류 프레스의 탈수 협잡물과 함께 외부반출용 컨베이어(7)에 옮겨지게 한다. 또한 여기서 발생하는 탈리액은 배경기술에서는 이를 처리수로 삼아 본처리 과정 등 본 실시예의 처리장치 외부의 단계로 보내는 것이나 본 실시예에서는 그 흐름을 바꾸어, 스크류 데칸터(4)의 탈리액을 제2 펌프(410)를 이용, 웨지 바 드럼 여과기(5)로 반송하여 재처리한다.

그리고 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5)는 제3 공정에서 넘어온 여과액을 투입하여 작은 입자의 협잡물을 여과한다. 여과된 협잡물은 제6 공정으로 보내고 여과액은 처리수가 되어 본 실시예의 처리장치의 외부 단계로 배출된다.

본 실시예의 웨지 바 드럼 여과기(5)는 배경기술(5mm)보다 더 작은 크기(2.5mm)의 협잡물이 유입되므로 여과 틈새를 배경기술의 1mm 보다 더 작게 형성하여(0.5mm 까지) 미세 협잡물 여과기를 극세 협잡물 여과기로 격상, 변경한 결과 가 된다.

마지막 제6 공정은 배경기술의 통상적인 구조와는 달리 변형된 구조로 할 수도 있다. 이것은 스크류 프레스(6)의 유입부 실린더를 통공형에서 쐐기 형상 봉(61)으로 바꾸어 유지 성분 협잡물의 처리를 용이하게 한 것으로 이를 상세히 설명하면,

내부에 저속 회전 나선익(63)을 개재한, 주면이 타공된 수평 실린더(64)의 일부에 있어 그 상부를 절결, 슈트(Chute)(62)와 연결하여 여과 물질을 하강 투입하는 유입부로하고, 나머지 실린더(64)부위는 투입 반대편 끝으로 갈수록 실린더(64)와 나선익(63) 사이의 공간이 점차 좁아지게 하여 압착력이 발생하도록 한 스크류 프레스(6)를 형성하되 유입부의 실린더 주면을 단면이 쐐기 형상으로 된 긴 봉(61)을 일정 틈새를 두어 길이방향으로 부설하여 슬릿 형상의 배수통로를 형성하고 이후 협잡물 압착 탈수부위의 실린더(64)는 통상의 원형 관통공으로 형성한 구성이다.

스크류 프레스(6)는 제1 공정의 로타리 스크린(1)과 제2 공정의 저속 사이클론(2) 그리고 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5) 등 세 곳에서 발생되는 여과물질을 병합 투입하여 일괄 탈수하는 장치로 그 탈리액은 하부의 제3 탱크(67)에 집결되어 제3 펌프(610)를 통하여 로타리 스크린(1)으로 반송된다.

상술한 실시예의 구성들은, 결과적으로 제1 공정을 제외한 모든 공정이 어떤 형태로든 배경기술과 달라지는 차별화된 구성이 된다.

이하, 상술한 구성을 가지는 본 실시예의 협잡물 고도 처리장치의 작동에 대 해서 설명한다.

제1 공정, 로타리 스크린(1)의 작동은 배경기술과 동일한 것으로 투입구(11)를 통하여 들어온 피처리물을 5mm 정도의 틈새를 가진 회전 원통(13)의 외주면에 접촉시켜 그 틈새로 액체성분과 5mm 이하 크기의 협잡물이 빠져나가 하부의 제1 탱크(15)에 집결되고 주면의 표면에 붙어 반대편으로 넘어간 여과물질은 여과 틈새 사이마다에서 회전하는 작은 원판(14)들의 집합체에 의해 박리되어 제6 공정인 스크류 프레스(6)로 하강 투입된다.

이를 상세히 설명하면, 회전중심축이 수평으로 설치된 여과체 원통(13)의 외주면에, 원통(13)길이 방향 전체에 피처리 물질이 접촉되게 한다. 이때 접촉되는 수직 위치는 중심축보다 약간 높은 위치가 되게 한다. 접촉위치가 너무 낮으면 여과된 협잡물이 원통의 반대편으로 잘 넘어가지 못하여 접촉부위에서 정체되며 반대로 접촉위치가 너무 높으면 액체성분도 반대편으로 쉽게 넘어갈 수 있어 여과 협잡물에 수분이 과다하게 혼입되는 문제가 있게 된다.

이와 같이 피처리 물질이 여과체 원통(13)의 외주면을 따라 반대편으로 넘어가는 과정에서 틈새보다 작은 고형물과 액체는 틈새로 빠져 하부의 제1 탱크(15)에 모이며 틈새보다 큰 협잡물은 외주면에 붙어 반대편으로 넘어가 슈트(62)를 통하여 제6 공정의 스크류 프레스(6)로 하강 유입된다. 이때 여과원통(13)에 부착된 협잡물의 박리(剝離)를 돕기 위한 원판(14)의 집합체가 원통(13) 중심축과 같은 높이로 반대편 외주면에 설치된다. 이 원판은 여과체(12)의 틈새마다 일정 깊이로 삽입되어 있고 여과 원통(13)과 동일한 방향으로 회전하기 때문에 여과체(12) 주면과 틈 새에 붙은 협잡물을 떼어내어 떨어뜨리는 역할을 하게 된다.

다음의 제2 공정은 앞의 구성의 설명에서 밝힌 바와 같이 배경기술의 모래 선별 분리공정을, 소형 모래 및 협잡물 여과공정으로 바꾼 것으로서 전자의 모래 선별 분리조와 바켓 엘리베이터를 없애고 대신 저속 사이클론(2)을 구성한 것이다.

이와 같은 구성은 대개 5mm에서 2mm 크기의 모래를 여과할 목적으로 구성된 배경기술의 모래선별 분리장치에 대하여 이를 대신하여 대개 5mm에서 1.5mm 크기의 모래 여과와 함께 2.5mm 정도의 협잡물도 동시에 여과하기 위한 목적에 따라 구성된 것으로 이 저속 사이클론(2)의 작동을, 같은 사이클론인 제3 공정의 고속 사이클론(3)의 작동과의 비교를 통하여 그 특징을 살펴보기로 한다.

저속 사이클론(2)과 제3 공정의 고속 사이클론(3)의 상이점은 크기의 차이에 따라 여과 대상이 달라진다는 것과 함께 하부의 구조가 서로 다름에 있다.

먼저 크기의 차이에 관하여 설명하면, 고속 사이클론(3)은 미세한 모래까지 여과할 수 있도록 하기 위하여 사이클론 내부의 유체 속도를 빠르게 하여 원심효과(G)가 크게 나타나게 한 것이라면 새로운 저속 사이클론(2)은 그 크기를 기존 고속 사이클론(3)보다 크게 하므로써 내부의 유속을 느리게 하여 (유체의 속도는 단면적의 크기에 반비례하므로) 원심효과(G)가 작아지게 구성한 것으로 분리성능을 일부러 무디게 한 것이다. (엄밀히 말하면 특정부위의 치수비율만을 달리하여 분리성능을 무디게 하는 방법도 있으나 그 설명은 생략한다).

액체 사이클론에 있어 원심효과 값의 크기에 따른 입자 크기별 분리작용을 보면 유속이 빠른 경우, 예컨대 비중 1.02의 작은 입자가 회전원심력을 받으면 원 심효과 값이 커져, 비중 1.02가 이를테면 비중 2 이상이 된 것과 같은 상대적 효과가 발생하여 비중 1인 물에서 쉽게 분리가 되며 침강속도 역시 빨라진다. 반대로 비중 0.98의 고형분은 회전운동을 통하여 원심효과 값이 커질 경우 예컨대 비중이 0.9이하인 것과 같은 상대적 효과를 나타내기 때문에 물속에서 쉽게 떠오르게 된다. 즉 비중차에 의한 분리속도가 빠르게 나타나게 된다. 이에 비하여 유속이 느린 사이클론은 원심효과가 크지 않아 비중의 차이가 현격하게 드러나지 않기 때문에 예컨대 비중이 1.02인 물체나 0.98인 물체나 물속에서의 활성도가 비슷하여 함께 움직일 가능성이 높아진다. 즉 물보다 가벼운 협잡물도 모래에 부착되어 동반 침강할 수 있게 된다. 따라서 고속 사이클론(3)과 달리 저속 사이클론(2)에서는 물보다 가벼운 협잡물도 모래와 더불어 동반 여과될 수가 있는 것이다.

이상과 같이 제3 공정의 고속 사이클론(3)은 빠른 유속에서 발생하는 원심효과의 차이를 극대화하여 비중이 물보다 큰 모래성분 물질을 미세한 크기(0.7mm)까지 분리하여 여과하게 한 것임에 비해 새로이 구성하는 제2 공정의 저속 사이클론(2)은 이보다 유속을 느리게 하여 고, 액 분리 성능을 무디게 한 것으로 대개 1.5mm크기까지의 모래성분을 분리하는 대신, 비중이 물보다 작은 일반 협잡물도 2.5mm 정도 크기까지 함께 여과하는 작동이 이루어지게 한 것이다.

이번에는 본 실시예의 저속 사이클론(2)의 작동을 이에 상대되는 배경기술의 모래 선별 분리 작동에 대비하여 그 차이를 살펴보면 다음과 같다.

배경기술은 모래 선별 분리조의 하부에 장착된 동심 수평관에 있어 그 내부의 관를 외부로 연장하여 압송 펌프의 흡입구로 연결, 피처리 물질을 흡입하여 다 음 공정의 고속 사이클론으로 압송되게 한 것으로 이때 모래성분은 상기 두 동심원 사이의 공간에 형성된 선회류에 의하여 발생된 고, 액 분리작용으로 분리되어 바켓 엘리베이터의 입구로 빠져들며, 여기에 들어온 모래를 바켓으로 상승 이송하여 엘리베이터의 상부에서 배출, 스크류 프레스로 보내는 작용을 하는 것이며 이에 비해 본 실시예는 제2 공정의 물질 전부를 펌프(210)로 압송하여 저속 사이클론(2)으로 보내 상부의 여과액과 하부의 고형분으로 분리하는 작동을 하는 것으로 그 작동의 차이를 알 수 있다.

다만 양자에 있어 나선운동에 의한 선회류를 이용하여 고, 액을 분리하는 과정이 일견 유사해 보일 수 있으나 전자는 수평 이중관 사이 공간에서 작용하는 모래의 원심력과 펌프의 흡입력의 대소에 따라 고, 액 분리가 이루어지며 후자는 저속 사이클론(2)의 하부 원추대(22)에서 생성되는 상승 반전류(反轉流)에 의해서 고, 액 분리 작용이 발생하는 것으로 그 원리가 다르다.

이상을 상세히 설명하면, 사이클론은 앞의 <용어의 설명>에 기재된 것과 같이 하부로 감에 따라 원추대의 단면적이 작아져 선회류가 하강할수록 <회전 모우멘트 일정>의 원리에 의해 유속이 증가되고 원심력이 커져 선회하는 물질이 중심에서 먼 쪽인 내주면에 밀착되어지기 때문에 원추대의 중심부에는 진공에 가까운 저압부가 생겨나게 된다. 이 때 상대적으로 중심의 가까이에서 움직이는 가벼운 액체성분은 저압의 공간을 메우면서 상승하는 반전류가 되어 상부 액체 배출구로 나가게 하고 회전중심에서 먼 위치에서 움직이는 무거운 모래성분은 원추대 하단으로 배출되는 작용을 하게 된다.

이와 같이 사이클론은 하부로 갈수록 단면적이 점차적으로 작아지는 구조의 원추대가 필수적인 요소가 되어 이와 관련된 상승 반전류의 생성 메커니즘에 의해 고, 액을 분리하는 작용을 하는 것임에 비해 배경기술의 구조는 원추대가 없는 구성으로, 유체의 원심력과 펌프의 흡입력과의 대소 관계에 의하여 고, 액을 분리하는 것이다.

즉 배경기술은 펌프가 후단에 위치하여 분리조의 물질을 흡입하는 구성인데 이때 흡입관을 통과하는 유체가 미약한 선회운동을 하게 하되 크고 무거운 모래에만 흡입력보다 큰 원심력이 발생하게 한 것으로 어느 정도 큰 입자(2mm 정도 이상)의 모래만 펌프에 흡입되지 않고 여과되게 한 것으로 이는 사이클론이 아닌 낮은 차원의 윈심력 분리방법인 것이다.

이러한 구성의 분리 및 흡입 수단으로는 물보다 가벼운 협잡물은 액체로부터 분리해 내기 어려운 것임에 반해 본 실시예의 저속 사이클론(2)은 그 사이클론의 원리를 적용하여 대상물질 전부를 펌프(210)를 통하여 밀어 넣어 원심력을 발생케 한 것으로, 원추대(22)의 점진적인 단면적 축소로 상승 반전류가 생성되게 하여 배경기술보다 분리 성능을 강화한 것이기 때문에 전자에 비해 더 작은 크기의 모래와 함께 이와 유사한 움직임을 나타내는 소형 협잡물까지 함께 여과되게 한 것이다.

이상과 같이 제2 공정에 있어 배경기술과 본 실시예는 고, 액 분리 메커니즘이 다른 만큼 그에 따라 분리 경계점의 설정 방법 또한 서로 달라지는 것이다. 즉 전자가 내부관의 삽입 길이를 가감하여 분리할 모래의 크기를 정하는 방식인 반면 후자의 사이클론(2)은 단면적의 크기에 따른 유속을 조정하여 분리입자 크기를 정 하는 방식이다.

따라서 양자는 그 구성과 작동이 별개인 것이며 그에 따라 발생하는 효과 역시 달라지는 것으로서 본 실시예의 제2 공정에서는 배경기술에서보다 더 작은 크기의 모래 여과와 함께, 배경기술에서는 불가능한, 소형 협잡물의 여과도 동시에 이루어지는 효과를 나타내는 것이다.

이상을 정리하면 모래 여과에 관하여는 본 실시예의 저속 사이클론(2)(1.5mm)이 배경기술(2mm)과 제3 공정의 고속 사이클론(3)(0.7mm)의 중간적인 기능을 한다고 볼 수 있으며 협잡물 여과에 있어서는 본 실시예의 저속 사이클론(2.5mm)만이 그 기능을 수행할 수 있는 것에 특징이 있는 것이다.

다음으로 본 실시예에 있어서, 저속, 고속 사이클론(2, 3)에 있어 또 하나의 차이인 저속 사이클론(2)에 부착되는 자동 배출밸브(21)에 관하여 설명하면,

기존 고속 사이클론(3)은 하부 모래 배출구가 개방된 상태로 모래와 함께 일부의 액체성분도 동시에 배출되는 구조이나 새로운 저속 사이클론(2)은 하부 배출물질이 스크류 프레스(6)로 유입되는 구성이기 때문에 액체성분의 동반 배출을 최대한 막아야 한다. 왜냐하면 스크류 프레스(6)는 여과된 협잡물을 탈수하는 장치로서 액체성분이 다량 동반 유입되면 고형물의 압착과 진행에 방해가 되고 넘쳐나는 현상이 발생하기 때문이다.

따라서 액체의 배출을 최대한 억제하기 위해서는 새로운 저속 사이클론(2)의 하부에 부착하는 자동 배출밸브(21)는 로타리 밸브(Rotary valve)가 바람직하다. 이는 빌딩의 회전문을 돌려 눕혀 놓은 것과 같은 구조로서 임의의 순간, 항상 닫혀 있는 구조이므로 사이클론(2)의 하강 배출 압력을 차단하고 4~6 개로 형성된 베인(Vane)의 회전속도에 따라 배출량이 정해지는 밸브이다.

로타리 밸브 외에도 버터플라이 밸브 등과 같은 상하 두 개의 자동 배출밸브(21)를 사용하여 둘을 번갈아 움직여(항상 적어도 하나의 밸브는 닫혀 있게 하여) 하강 배출압력을 차단하고 고형분만 배출하게 할 수도 있다.

물론 사이클론의 치수비율과 투입량, 투입압력 등을 적절히 맞추면 이론적으로는 사이클론 하부로 모래와 협잡물만 배출되고 액체성분은 나오지 않게 할 수도 있다. 그러나 본 실시예의 경우, 유입되는 모래와 협잡물의 함량이 일정하지 않아 그 기준을 잡기가 어려우며 압입펌프를 정지시킬 때 유체 압력의 소멸로 정상적인 흐름이 되지 않아 남은 액체가 일시에 여과물질의 출구로 쏟아져 내리는 문제와 또한 펌프(210)의 마모 등 변수가 발생하기 때문에 자동 배출밸브(21)를 구비하는 것이, 사이클론의 하부에서 액체의 배출을 안정적으로 억제하기에는 더욱 바람직하다 할 것이다.

그리고 본 실시예서 다루는 액체 사이클론은 수직상태로 설치하는 것이 바람직하다. 경사 설치할 경우 중력이 원심력을 일부 상쇄하는 작용을 하므로 분리 성능이 저하되어 좋지 않기 때문이다. 그러나 본 실시예의 제2 공정의 저속 사이클론(2)은 사이클론 고유의 성능을 극대화한 경우가 아니기 때문에 인접장치와의 간섭이나 장치전체의 크기제한 등 제약 요소가 있을 경우 이를 수직방향에서 약간 기울여 설치 할 수도 있을 것이다.

본 실시예의 제2 공정의 저속 사이클론(2)에 대하여 이를 배경기술의 제2 공 정과 비교하여 그 구성과 작동, 작용 효과 등의 차이를 쉽게 판단할 수 있도록 이를 표로 제시하면 다음의 <표 1>과 같다.

다음의 제3 공정인 고속 사이클론(3)의 작동에 관하여 설명하면, 이미 제2 공정의 설명에서 언급된 것과 같이 사이클론의 기능을 최대한 발휘할 수 있는 치수 비율에 따라 설계하여 1mm 보다 작은, 대략 0.7mm 이상 크기의 모래를 여과할 수 있게 한다. 이를 배경기술과 비교하면 배경기술에서는 모래 선별 분리장치에서 빠져나온 2mm이하 크기의 모래를 사이클론에서 여과하기 때문에 다소 큰 크기의 모래 의 여과에 치중한 관계로 1mm이상 크기의 모래만 여과되게 한 것이나 본 실시예에서는 앞의 저속 사이클론(2)에서 이미 1.5mm 크기의 모래를 여과하였기 때문에 고속 사이클론(3)에서는 보다 작은 1mm이하 크기의 모래(0.7mm)까지 여과가 가능한 치수로 설계할 수 있는 것이다.

제4 공정은 스크류 데칸터(4)를 활용한 원심탈수 공정으로 위의 설명과 같이 배경기술(1mm)보다 더 작은 크기의 모래(0.7mm)가 투입되므로 배경기술에 비해 고장 없는 저부하상태의 운전이 가능하고 회전속도를 증가시켜 더 작은 크기의 모래까지 여과, 탈수 할 수 있다.

스크류 데칸터(4)는 회전속도가 빠를수록 원심력이 커져 보다 미세한 입자의 모래에 대한 여과성능이 좋아짐은 앞서 설명한 바이다. 그러나 이 경우 모래의 양이 과다하거나 큰 입자의 모래가 혼재되어 있을 경우 과부하 발생의 우려가 있다. 따라서 스크류 데칸터(4)에는 최대한 크기가 작고, 적은 양의 모래를 투입하여야 회전속도를 증가시켜 원심력을 크게 할 수 있기 때문에 더욱 미세한 모래의 여과와 탈수가 이루어질 수 있게 된다. 이러한 이유로 그 앞의 공정에서 조금이라도 더 작은 모래를 조금이라도 더 많이 여과해 내려고 한 것이며 그 결과 본 공정의 작동 효과가 증진된 것이라 하겠다.

또한 여기에서 탈리된 액체성분에는 작은 부유물질과 미세모래가 결합, 응집되어 마치 젤 상태와 유사한 덩어리 형태의 물질이 함입되어 있다. 이것은 미세한 협잡물과 미세한 모래가 스크류 데칸터의 내부에 작용하는 매우 큰 원심력에 의하여 밀집되어 탈수 모래와의 분리 경계점에서 액체 측으로 함입된 것으로 이것이 처 리수에 포함되면 주위의 고형물을 흡착시켜 더 큰 덩어리로 자라나는 문제가 발생한다. 따라서 이것이 처리수로 넘어감을 방지하기 위하여 탈리액 전부를 제5 공정인 극세 협잡물 여과공정(웨지 바 드럼 여과기)으로 제2 펌프(410)를 통하여 반송하여 여기에서 걸러지게 한다. 이때의 반송되는 탈리액 양은 웨지 바 드럼 여과기(5) 투입량의 10분의 1 이하로서 다음에 설명할 웨지 바 드럼 여과기(5)의 처리용량을 10% 만큼 추가하여 설계하면 될 것이다.

다음의 제5 공정은 극세 협잡물 여과공정으로서, 이는 5mm 크기까지 포함하여 더 크고 많은 협잡물을 여과해야하는 배경기술에 비해, 본 실시예에서는 이미 앞의 저속 사이클론(2)에서 2~3mm 크기의 협잡물을 분리하였기 때문에 여기에서는 그 이하 크기의 남은 협잡물만 여과하면 된다. 따라서 배경기술에 비해 여과 틈새를 더 작게 할 수가 있어 1mm이하 크기(0.5mm까지도 가능함)의 극세 협잡물도 여과할 수 있으며 또한 그 처리량의 증가도 가능한 것으로 그 작동을 상세히 설명하면,

앞의 용어의 정의에서 말한 대로, 종단면이 쐐기(Wedge) 형상으로 된 가늘고 긴 봉(Bar) 즉 웨지 바 여과체(51)를 일정 틈새가 형성되게 배치하여 전체적으로 원통형상, 즉 드럼(52)을 만들되 드럼(52)의 내주면에서 외주면으로 갈수록 틈새가 벌어지게 하여 협잡물이 틈새를 통과하는 사이 그 틈에 협착 되지 않게 한 것으로서 드럼(52)을 수평에서 약간 경사지게 설치하여 저속 회전케 한 구조로, 높은 편의 드럼(52) 중심으로 피처리물을 투입, 반대편 낮은 쪽으로 이동되게 한다. 이 과정에서 액체성분은 웨지 바 여과체(51)의 틈새로 빠져나가 하부의 호퍼(56)에 모여 호퍼 하단의 처리수 배출구(57)를 통하여 본 실시예의 처리장치의 외부로 배출된 다. 한편 틈새보다 큰 협잡물은 드럼(52)의 낮은 편 끝에 집결되어 제6 공정의 스크류 프레스(6)로 하강 유입된다.

또한 여기에서 물빠짐 효과의 증진을 위하여 여과 드럼(52) 외주면을 살수 세척하는 것이 바람직하다. 세척수조(53)의 물을 세척 펌프(54)로 다수의 세척노즐(55)을 통하여 분사, 여과틈새를 청소하여 여과성능을 향상시킨다.

이 여과기(5)는 앞의 언급과 같이 통상적으로 주면을 타공한 드럼 여과기에 비해 물 빠짐 효과가 매우 우수하기 때문에 여과틈새를 좁게 형성할 수가 있어 미세한 협잡물 여과와 대용량 처리에 유리하다. 따라서 0.5mm 의 미세한 협잡물까지 여과할 수 있는 기능을 달성할 수 있는 것이다.

마지막 제6공정은 협잡물 병합탈수공정으로 유지성분 협잡물이 많은 폐기액 처리에는 통상적인 구조가 아닌 변형된 구조의 스크류 프레스가 바람직할 것이다. 이는 스크류 프레스의 유입부 실린더를 통공형에서 쐐기 봉(61)으로 바꾸어 유지 성분 협잡물의 처리가 용이할 수 있게 한 것으로 그 작동을 설명하면 다음과 같다.

단면이 쐐기 형상으로 된 직선의 쐐기 봉(61)을 일정한 틈새로 배열하여 외주면으로 갈수록 틈새가 벌어지게 형성된 반원통형상의 유입부 상부에 슈트(62)를 붙여 이 슈트(62)를 따라 낙하 유입된 여과 협잡물이 저속 회전하는 나선익(63)의 추진작용으로, 주면이 타공된 실린더(64) 내부를 진행하는 과정에서 공간의 점진적 축소로 인한 압착력에 의해 탈수되어 탈리액은 실린더(64) 주면의 통공으로 빠져나가고 탈수된 협잡물은 투입 반대편 실린더(64)의 끝으로 배출된다.

이러한 탈수 과정에서 이루어지는 유지성분 협잡물의 탈수작동에 관하여 상 세히 설명하면 다음과 같다.

유지성분이 함유된 협잡물은 일반 협잡물보다 여과와 탈수가 매우 어렵다. 그것은 유지성분의 높은 점성과 큰 표면장력으로 인하여 좁은 틈새의 통과성능이 저하되기 때문이다. 특히 스크류 프레스의 전방에 위치한 협잡물 유입부는, 상부가 슈트(62)로 개방되어 있어 나선익(63)의 추진작용으로 인한 압착력이 피처리물에 작용하지 않기 때문에, 점진적 공간 축소에 의한 압착력이 작용하는 후방의 압착 탈수부보다 유지 성분이 실린더의 구멍을 빠져나오기 더욱 어렵다.

본 실시예에서는 이에 대한 대처 수단으로 유입부의 반원형 실린더를 쐐기 봉(61)으로 형성하여 틈새를 원형에서 슬릿(Slit)형으로 바꾸어 유입부에서의 유지 성분 액체의 탈수성능을 높인 것이다. 실험에 따르면 압착력이 없을 경우 직경 8mm의 원형구멍보다 폭 4mm의 직선 틈새에서 식용 유지성분 액체의 물빠짐 성능이 더 나은 것으로 나타났다(전체 여과면적의 합을 동일하게 한 것임).

또한 여기에 더하여 세척수조(53)의 물을 타격(打擊)펌프(65)로 다수의 타격노즐(66)을 통하여 유입부 상부에서 살수 타격하여, 대체로 다른 물질과 섞이지 않고 뭉쳐있는 유지성분을 타격, 해체하여 유입부에서의 여과성능은 물론 압착 탈수부에서의 탈리성능도 향상시킨 것이다. 유지성분이 뭉쳐 있을 경우에는 압착력이 작용하더라도 서로 엉겨 떨어지지 않은 성질로 인하여 좁은 틈을 쉽게 빠져나오기 어렵기 때문에 유지성분을 잘게 쪼개 압착부위로 진행시켜 유지성분이 탈수에 미치는 부정적인 특성을 줄일 수 있게 한 것이다.

이상을 공정별로 다시 정리하면,

제1 공정; 중, 대형 협잡물 여과공정(로타리 스크린); 5mm 이상 모래, 협잡물 여과

제2 공정; 소형 모래 및 협잡물 여과공정(저속 사이클론); 1.5mm 이상 모래와 2.5mm 이상 협잡물 여과

제3 공정; 모래 여과공정(고속 사이클론); 0.7mm ~ 1.5mm 모래 여과

제4 공정; 모래 원심탈수공정(스크류 데칸터); 0.1mm 이상 모래 여과

제5 공정; 극세 협잡물 여과공정(웨지 바 드럼 여과기); 0.5mm 이상 협잡물 여과

제6 공정; 협잡물 병합 탈수공정(스크류 프레스) 가 된다.

이상과 같은 구성과 그 작동에 의하여 여과되는 공정별 단위 장치의 입자의 크기를 일목요연하게 표로 나타내면 다음의 표 2와 같다.

<표 2>를 통하여 배경기술의 모래 선별 분리 장치를 대체한 본 실시예의 저속 사이클론(2)이 이후의 공정에 미치는 효과를 명확히 알 수 있을 것이다.

이하, 상술한 구성을 가지는 본 실시예의 협잡물 고도 처리장치에 의한 효과에 대해서 설명한다.

먼저 각 공정별로 나누어 이를 배경기술의 효과와 대비하여 살펴보면 다음과 같다.

1) 제2 공정의 효과

첫째, 모래여과의 효과

배경기술은 모래 선별 분리조에서 분리한 모래를 바켓 엘리베이터를 이용하여 상부로 이송하는 구조이므로 모래 이송량의 변화에 대한 대응력이 떨어지는 관계로 이송량의 순간적인 증대에 대처하기 어려운 문제가 있으나 본 발명은 분리된 모래 성분이 저속 사이클론(2)의 하부로 하강하는 구조이기 때문에 모래의 이송량의 변화에 대한 대응성이 좋아 전자보다 더 작은 크기까지 다량의 모래를 분리해 낼 수 있어 모래처리의 상승된 효과를 나타낸다 하겠다.

또한 제2 공정에서 배경기술은 2mm 정도 크기까지의 모래를 선별여과 하며 본 발명은 그 이하 크기(약1.5mm)까지의 모래를 여과하는 기능을 가진 것으로서 배경기술에 비해 더 작은 크기의 모래가 더 적은 양 만큼 후 단계인 제3 공정, 고속 사이클론(3)과 제4 공정, 스크류 데칸터(4)로 유입될 수 있게 하였기 때문에 후 공정의 처리부하를 줄여 원활한 작동이 이루어질 수 있게 한 것이다. 그것은 원심력을 이용하여 비중 차를 극대화한 원심분리기(스크류 데칸터)는 앞에서 설명한대로 고속회전에 따른 원심효과 값이 100G 이상 되어, 이는 지구 중력가속도(g)의 100배가 넘는 엄청난 힘이 그 내부에서 작용하므로 여기에 투입되는 모래입자의 크기나 그 양의 미세한 차이에 대하여도 그 상대적 부하량의 차이는 매우 크게 나타나기 때문이다.

나아가 제4 공정, 스크류 데칸터에서 최종적으로 탈수 제거되는 모래입자의 크기를 더욱 줄일 수 있는 효과 또한 얻어지는 것이다.

둘째, 협잡물 여과 효과

배경기술의 제2 공정에서는 모래성분만 선별하여 분리하고 일반 협잡물은 분리하지 못하기 때문에 이후의 미세 협잡물 여과공정(제5 공정)으로 5mm 이하 크기의 협잡물 전부가 투입되는 것에 비하여 본 발명에서는 2.5mm 이상의 소형 협잡물을 이 단계에서 동시에 여과하기 때문에 이후의 미세 협잡물 여과공정(제5 공정)으 로 그 이하 크기의 미세한 협잡물만 투입되는 것으로 웨지 바 드럼 여과기(5)의 부하를 현격히 줄일 수 있는 효과가 발생되게 한 것이다.

따라서 제5 공정에서의 웨지 바 드럼 여과기(5)에서 여과 틈새를 더욱 작게 할 수 있는 여유가 생겨 1mm이하의 극세 협잡물(대체로 0.5mm까지)의 여과가 가능해지는 효과를 만들어내며 또한 그 처리량도 더 늘릴 수 있는 효과도 생겨나는 것이다. 즉 미세 협잡물 여과기에서 극세 협잡물 여과기로 그 격을 한 단계 상승시킬 수 있는 결과가 된다 하겠다.

2) 제3 공정의 효과

상기 제2 공정의 모래 관련 효과에서 설명한 것과 같이 유입되는 모래의 크기가 작아 졌기 때문에 배경기술(1mm)보다 더 작은 크기(0.7mm)의 모래를 여과 할 수 있게 된다.

3) 제4 공정의 효과

제4 공정인 스크류 데칸터는 상기 제2 공정의 영향으로 얻어지는 모래의 여과, 탈수 관련 효과와 아울러 또 하나의 효과가 있다. 그것은 배경기술에서는 스크류 데칸터의 탈리액을 처리수로 삼아 본 발명의 외부로 보내는 것에 반하여 본 발명에서는 이를 제5 공정(웨지 바 드럼 여과기)으로 반송, 재처리 하므로써 처리수의 정화효과를 상승케 한 것이다.

4) 제5 공정의 효과

제5 공정, 웨지 바 드럼 여과기의 효과 역시 상기 제2 공정의 협잡물 관련 효과에 따라 발생하는 것으로 미세 협잡물 여과기(1mm 까지 여과)를 극세 협잡물 여과기(0.5mm 까지 여과)로 그 격이 상승된 효과라 하겠다.

5) 제6 공정의 효과

협잡물 병합탈수 공정에서 스크류 프레스(6)의 유입부 실린더를 물 빠짐이 좋은 쐐기 봉(61)으로 형성하고 상부에 살수 타격장치를 달아, 근년에 와서 날로 늘어나고 있는 유지성분 협잡물에 대하여 그 처리효과를 상승시킨 것이다.

6) 효과의 종합

이상의 각 공정별 효과를 종합하면 제1 공정에서 5mm이상 크기의 모래와 협잡물을 여과하고, 새로이 구성한 저속 사이클론(제2 공정)으로 1.5mm 이상 크기의 모래와 2.5mm 이상 크기의 협잡물을 폭 넓게 여과할 수 있게 한 구성으로 말미암아 제3, 제4 공정에서의 1.5mm 이하 미세한 모래에 대한 단계적 여과와 아울러, 제5공정에서 0.5mm 극세 협잡물의 여과가 가능해 진 것으로, 즉 모래와 협잡물을 각각 네 단계와 세 단계의 공정에서 크기별로 세분하여 별도 여과함으로써, 단계별로 좁혀진 여과범위와 각각 그 공정에 유입되는 입자 크기에 적합한 여과방식의 적용으로 각 단계별 여과효과를 상승시킴은 물론, 모래여과에 있어서는 스크류 데칸터(4)의 과부하를 방지 할 수 있어 원활한 탈수처리가 이루어짐과 동시에 더욱 작은 크기의 모래를 탈수제거할 수 있으며, 일반 협잡물에 있어서는 최종 여과입자의 크기를 더욱 작게 할 수 있어 매우 작은, 이른 바 극세 협잡물 여과가 가능해지는 효과를 발휘한다.

그리고 스크류 데칸터(4)의 탈리액을 반송 재처리하므로서 최종 처리수는 모두 극세 협잡물 여과 장치(제5 공정)인 웨지 바 드럼 여과기(5)를 통해서만 외부로 배출될 수 있게 하였기 때문에 0.5mm 이상의 협잡물이 처리수에 함입되는 것을 원천적으로 방지하고 스크류 데칸터를 거치면서 강한 원심력에 의해 미세한 모래와 결합되어 응집, 농축된 협잡물까지 유출됨을 막아 처리수의 정화효과를 크게 상승시킬 수 있게 한 것이다.

또한, 스크류 프레스(6)의 개선으로 날로 증가하고 있는 유지성분 협잡물의 여과, 탈수 성능도 아울러 증진되는 효과도 기대할 수 있다.

이와 같은 본 실시예의 처리장치는 수처리 공정에 적용되는 것으로서 분뇨, 축폐의 경우는 전처리 단계에 활용되며 하수의 경우는 주로 중간 처리단계에 활용되는 것으로 본 실시예의 효과는 본 처리장치 이후 단계인 본 처리 또는 후처리 공정에 고형물질이 넘어감을 최대한 방지하여 수처리의 전체적 효과를 증진할 수 있다는 점에 있다.

본 처리장치의 이후 단계로 넘어가는 고형물 가운데 먼저 모래에 관하여 살펴보면, 본 여과장치에서 여과되지 않고 남은 모래성분이 후 단계로 넘어가면 그 처리과정에서 정체, 침강되어 퇴적될 가능성이 커지게 된다. 그런데 각종 탱크나 배관에서의 정체 여부가 결정되는 크기는 대개 모래의 경우 0.1mm 정도가 된다. 즉 0.1mm 이하 크기의 모래는 대부분 부유성 협잡물에 부착되어 이송되어지나 그 이상 크기의 모래는 침강, 정체되어 문제를 일으킬 가능성이 높다. 그런데 대부분의 협잡물처리장치에서 1mm 이상 크기의 모래 여과는 어렵지 않으나 1mm 이하의 모래는 분리가 쉽지 않다. 그것은 동일한 비중을 가진 모래라 하더라도 큰 크기에 비해 미세한 크기의 모래는 가벼운 협잡물과의 활성도 차이가 적어 각종 고형물로 오염된 물속에서 분리해내기 어렵기 때문이다.

따라서 0.1~1mm의 단계에 있는 모래를 본 처리장치에서 얼마나 많이 여과해내어 이후의 본처리(또는 후처리)에 있어 그 효율제고에 기여 할 수 있는가 하는 것이 본 처리장치의 모래여과에 대한 효과를 살피는 기준이 된다 하겠다.

다음으로, 충분히 여과되지 않은 협잡물이 본 처리장치의 후단계로 넘어가서 야기되는 문제에 대하여 살펴보면, 침전조, 소화조, 농축조 등 각종 탱크의 수표면에 엉겨 산소를 차단하는 부패성 고형물의 덩어리인 스컴(Scum)을 발생시켜 처리에 지장을 주는 문제, 슬러지 발생량을 증가시켜 그 처리비용을 증가시키는 문제, 최종방류수의 부유물질(SS) 농도를 증가시키게 하는 문제 등 많은 부작용을 나타낸다.

본 실시예의 처리장치에서 작은 크기의 모래입자와 협잡물을 여과하는 공정에 대한 분리성능의 검토에 있어 2mm와 1.5mm를 차별화하고 1mm와 0.5mm의 입자 크기에 대한 분리 여부를 따지는 까닭이 여기에 있는 것이다. 본 실시예에서 조금이라도 더 작은 모래와 협잡물을 조금이라도 더 많이 제거해 내려고 하는 노력은 이러한 맥락에서 도출된 것이며 그 결과에 따라 발생하는 본 발명의 종합적인 효과도 함께 가늠해 볼 수 있을 것이다.

한편, 도 6 내지 도 10에는 본 발명의 다른 관점에서의 협잡물 고도 처리장치가 일 실시예로서 도시되어 있다.

이는 앞의 첫 번째 실시예에서 제3 공정과 제4 공정을 제외시킨 것으로 여타의 구성과 그에 따른 작동은 앞선 실시예와 같다. 즉 제2 공정의 여과액이 제5 공 정인 웨지 바 드럼 여과기(5)로 직행하는 것이 실시예 1과 다르며 그 외 모든 구성과 작동 역시 같다. 이러한 구성은 미세한 모래가 별로 포함 되지 않은 피처리물을 여과할 경우에 활용될 수 있는 것으로 미세한 모래를 여과, 탈수하는 목적의 두 공정을 생략하는 구성이 더 경제적이기 때문이다.

또한 전처리를 완료한 분뇨를 하수처리장에 보내 하수와 병합 처리하는 이른바 하수연계 분뇨처리장에 있어 그 처리량이 많고 연계거리가 짧으며 내리막 경사가 있을 경우 분뇨의 전처리 시설에 더욱 적합한 경제적 처리방법이 될 것이다. 그것은 미세 모래가 전처리과정에서 제거되지 않고 처리수에 함유되어 하수처리장으로 넘어가더라도 그 이송도중에 관로에 정체될 우려가 적으며 동시에 대도시의 처리장과 같이 처리해야 할 양이 과다할 경우 협잡물 처리장치의 대수가 많이 소요되므로 장치의 크기를 최소화함이 바람직하고 처리시간도 단축해야 하기 때문이다.

한편, 도 11 내지 도 15에는 본 발명의 또 다른 관점에서의 협잡물 고도 처리장치가 일실시예로서 도시되어 있다.

이는 앞서 첫 번째로 제시된 실시예1에서 제2 공정의 저속 사이클론(2)을 제외시킨 것으로 여타의 구성과 그에 따른 작동은 실시예 1과 같다. 즉 제1 공정의 여과액이 제3 공정인 고속 사이클론(3)으로 직행하는 것이 실시예 1과 다른 것으로 나머지 모든 구성 및 작동은 동일하다. 이러한 구성은 소형 모래와 협잡물의 함유 비율이 상대적으로 낮은 피처리물을 여과할 경우에 활용될 수 있는 것으로 소형 모래와 협잡물을 주로 여과하는 목적의 공정을 생략하는 구성이 더 경제적이기 때문이다.

본 실시예는 이러한 조건에 맞는 하수 침전 슬러지의 여과와 탈수에 더욱 적합한 것으로 고속 사이클론(3)과 스크류 데칸터(4)만으로 미세한 모래의 여과와 탈수에 무리가 없으며, 또한 소형 협잡물의 함량이 적은 관계로 이를 제거하는 저속 사이클론(2)이 없더라도 웨지 바 드럼 여과기(5)의 틈새를 좁히는데 문제가 없기 때문이다.

한편, 두 번째와 세 번째로 제시된 실시예에서 설명되지 않은 구성요소에 대해서는 첫 번째 실시예에 관한 설명이 그대로 혹은 필요에 따라 적절하게 변형되어 적용된다. 또한, 두 번째로 제시된 실시예에 있어서, 첫 번째 실시예의 구성에 있는 제3 및 제4 공정이 없어진 관계로 다음의 제5, 제6 공정이 새로운 제3 , 제4 공정이 되어야 하지만 앞 구성과의 혼동을 피하기 위하여 동일한 단위 장치에 대하여 앞 구성과 동일한 공정 번호를 부여한 것이고, 이는 세 번째로 제시된 실시예에 대해서도 동일하게 적용된다.

한편, 두 번째로 제시된 실시예의 협잡물 고도 처리장치에 관한 효과에 관하여 설명하면, 미세한 모래의 함량이 적거나 또는 미세한 모래를 애써 제거하지 않아도 되는 경우에 적용하는 것으로 제3 공정과 제4 공정을 제외한 나머지 구성만으로 해당 피처리물의 협잡물 처리가 충분히 이루어지는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 세 번째로 제시된 실시예의 협잡물 고도 처리장치에 관한 효과 역시, 소형 모래와 협잡물이 적은 경우에 적용하는 것으로 소형 모래, 협잡물의 여과 장치라 할 제2 공정을 제외시키더라도 나머지 공정만으로 전체적인 처리효과를 얻을 수 있다.

즉, 두 번째와 세 번째로 제시된 실시예에서는, 각각의 경우 첫 번째로 제시된 실시예와 비교하여 생략된 구성으로부터 얻을 수 있는 효과를 제외한 다른 구성으로부터 얻을 수 있는 모든 효과는 모두 충분히 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예의 협잡물 고도 처리장치의 개념적 공정도,

도 2는 도 1의 협잡물 고도 처리장치의 개략적 측면도,

도 3은 도 1의 협잡물 고도 처리장치의 개략적 평면도,

도 4 및 5는 각각 도 1의 협잡물 고도 처리장치의 개략적 정면도 및 후면도,

도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예의 협잡물 고도 처리장치의 개념적 공정도,

도 7은 도 6의 협잡물 고도 처리장치의 개략적 측면도,

도 8은 도 6의 협잡물 고도 처리장치의 개략적 평면도,

도 9 및 도 10은 각각 도 6의 협잡물 고도 처리장치의 개략적 정면도 및 후면도,

도 11은 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 협잡물 고도 처리장치의 개념적 공정도,

도 12는 도 11의 협잡물 고도 처리장치의 개략적 측면도,

도 13은 도 11의 협잡물 고도 처리장치의 개략적 평면도,

도 14 및 도 15는 각각 도 11의 협잡물 고도 처리장치의 개략적 정면도 및 후면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 로타리 스크린 11: 투입구 12: 여과체

13: 원통 14: 원판 15: 제1 탱크

2: 저속 사이클론 21: 자동 배출밸브 22: 원추대

210: 제1 펌프 3: 고속 사이클론 4: 스크류 데칸터

41: 제2 탱크 410: 제2 펌프 42: 경사 컨베이어

5: 웨지 바 드럼 여과기 51: 웨지 바 여과체 52: 드럼

53: 세척수조 54: 세척 펌프 55: 세척 노즐

56: 호퍼 57: 처리수 배출구 6: 스크류 프레스

61: 쐐기 봉 62: 슈트 63: 나선익

64: 실린더 65: 타격 펌프 66: 타격 노즐

67: 제3 탱크 610: 제3 펌프 7: 컨베이어

Claims

분뇨, 하수, 축산폐수(가축분뇨) 등의 폐기액에 포함된 각종 고형물을 여과, 탈수하여 배출하는 협잡물 고도 처리장치로서,

상기 폐기액이 외부로부터 유입되는 투입구(11);

상기 투입구(11)를 통해 유입된 피처리물을, 주면에 여과 틈새가 형성된 회전 원통(13)의 외주면에 접촉시켜, 5mm 이상의 크기를 가지는 중, 대형 협잡물은 상기 회전원통(13)의 외주면을 거친 후 접촉면의 반대편에서 낙하 배출되도록 하고, 상기 회전 원통(13)의 틈새를 통과한 여과액은 그 회전원통(13)의 하방으로 낙하 배출되도록 하는 제1 공정의 로타리 스크린(1);

상기 로타리 스크린(1)의 하부에 설치되어, 상기 로타리 스크린(1)으로부터 배출된 여과액이 일시 저장되는 제1 탱크(15);

상기 제1 탱크(15)로부터 여과액을 유입 받아, 크기가 1.5mm 이상인 소형 모래 및 크기가 2.5mm 이상인 협잡물은 그 하부로 배출하고, 여과된 여과액은 그 상부로 배출하는 제2 공정의 저속 사이클론(2);

상기 제1 탱크(15)에 저장된 여과액을 상기 저속 사이클론(2)으로 압송하는 제1 펌프(210);

상기 저속 사이클론(2)의 상부로 배출된 여과액을 유입 받아, 그 여과액에 함유된 크기 0.7mm 이상 1.5mm 미만인 미세 모래를 여과하는 제3 공정의 고속 사이클론(3);

상기 고속 사이클론(3)의 하부로 배출되는 여과 모래를 유입 받아 원심분리 방법으로 탈수하는 제4 공정의 스크류 데칸터(4);

상기 고속 사이클론(3)의 상부로부터 배출되는 여과액을 유입받는 입구와, 상기 입구보다 낮게 위치한 출구와, 상기 입구와 출구의 사이에 설치되고 종단면이 쐐기(wedge) 형상인 다수의 봉 부재들이 상호 일정 간격으로 이격되게, 또한 중심에서 외부로 갈수록 그 틈새가 더 벌어지게 배치하여 웨지 바 여과체(51)를 형성하되 전체적으로 원통형상을 이룬 회전 드럼(52)이 구성되게 하여, 상기 입구로 유입된 여과액이 상기 회전하는 드럼(52)의 출구로 이동하는 과정에서 액체성분은 상기 웨지바 여과체(51)의 틈새로 빠져나가 하방에 집결되고, 크기가 0.5mm 이상의 협잡물은 그 웨지바 여과체(51)에 걸러져 상기 출구까지로 이송되어 배출되도록 하는 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5);

상기 로타리 스크린(1)과, 상기 저속 사이클론(2)과, 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 각각 배출되는 여과물질들을, 내부에 회전 나선익(63)을 구비하여 점진적으로 축소되는 공간을 형성한 실린더(64)로 모두 유입받아, 상기 축소되는 공간으로 회전 진행시키면서 압착 탈수되게 하는 제6공정의 스크류 프레스(6);

상기 제4 공정의 스크류 데칸터(4) 하부에 설치되어 그 스크류 데칸터(4)에서 탈수되어 배출되는 탈리액을 일시 저장하는 제2 탱크(41);

상기 제2 탱크(41)에 저장된 탈리액을 상기 제5 공정인 웨지 바 드럼 여과기(5)의 입구로 반송하는 제2 펌프(410);

상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)의 하부에 설치되어 그 스크류 프레스(6) 에서 탈수되어 배출되는 탈리액을 일시 저장하는 제3 탱크(67);

상기 제3 탱크(67)에 저장된 탈리액을 상기 로타리 스크린(1)으로 반송하는 제3 펌프(610);

상기 제4 공정의 스크류 데칸터(4)의 하부로 배출되는 탈수된 모래와, 상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)로부터 배출되는 협잡물을 전달받아 이를 외부로 반출하는 컨베이어(7); 및

상기 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 배출되는 액체성분이 유입된 후 배출구(57)를 통해 외부로 배출되도록 하는 호퍼(56)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 협잡물 고도 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 공정의 저속 사이클론(2)에 있어서, 상기 유입되는 여과액의 유속은 3m/sec. 이하이고, 그 하부로 배출되는 소형 모래 및 협잡물은, 액체성분의 배출을 실질적으로 저지할 수 있도록 로타리 밸브(rotary valve) 혹은 버터플라이 밸브 중에 하나로 구성된 자동 배출밸브(21)를 통하여 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 협잡물 고도 처리장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)는,

상기 협잡물이 유입되는 실린더 부분의 하반부가 종단면이 쐐기 형상인 다수 의 봉(61) 부재들로 상호 이격되게 배치되되 전체적으로 반원통형을 이루고 원통의 내부에서 외부방향으로 갈수록 그 틈새가 더 이격되도록 배치되고, 상기 유입되는 부분의 상부에 물을 하방으로 뿜어 협잡물에 포함된 유지성분을 해체할 수 있도록 구성된 살수 타격노즐(66)이 부착된 것을 특징으로 하는 협잡물 고도 처리장치.
분뇨, 하수, 축산폐수(가축분뇨) 등의 폐기액에 포함된 각종 고형물을 여과, 탈수하여 배출하는 협잡물 고도 처리장치로서,

상기 폐기액이 외부로부터 유입되는 투입구(11);

상기 투입구(11)를 통해 유입된 피처리물을, 주면에 여과 틈새가 형성된 회전 원통(13)의 외주면에 접촉시켜, 5mm 이상의 크기를 가지는 중, 대형 협잡물은 상기 회전원통(13)의 외주면을 거친 후 접촉면의 반대편에서 낙하 배출되도록 하고, 상기 회전 원통(13)의 여과틈새를 통과한 여과액은 그 회전원통(13)의 하방으로 낙하 배출되도록 하는 제1 공정의 로타리 스크린(1);

상기 로타리 스크린(1)의 하부에 설치되어, 상기 로타리 스크린(1)로부터 배출된 여과액이 일시 저장되는 제1 탱크(15);

상기 제1 탱크(15)로부터 여과액을 유입 받아, 크기가 1.5mm 이상인 소형 모래 및 크기가 2.5mm 이상인 협잡물은 그 하부로 배출하고, 여과된 여과액은 그 상부로 배출하는 제2 공정의 저속 사이클론(2);

상기 제1 탱크(15)에 저장된 여과액을 상기 저속 사이클론(2)으로 압송하는 제1 펌프(210);

상기 저속 사이클론(2)의 상부로부터 배출되는 여과액을 유입받는 입구와, 상기 입구보다 낮게 위치한 출구와, 상기 입구와 출구의 사이에 설치되고 종단면이 쐐기(wedge) 형상인 다수의 봉 부재들이 상호 일정 간격으로 이격되게, 또한 중심에서 외부로 갈수록 그 틈새가 더 벌어지게 배치하여 웨지 바 여과체(51)를 형성하되 전체적으로 원통형상을 이룬 회전 드럼(52)이 구성되게 하여, 상기 입구로 유입된 여과액이 상기 회전하는 드럼(52)의 출구로 이동하는 과정에서 액체성분은 상기 웨지바 여과체(51)의 틈새로 빠져나가 하방에 집결되고, 크기가 0.5mm 이상의 협잡물은 그 웨지바 여과체(51)에 걸러져 상기 출구까지로 이송되어 배출되도록 하는 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5);

상기 로타리 스크린(1)과, 상기 저속 사이클론(2)과, 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 각각 배출되는 여과물질들을, 내부에 회전 나선익(63)을 구비하여 점진적으로 축소되는 공간을 형성한 실린더(64)로 모두 유입받아, 상기 축소되는 공간으로 회전 진행시키면서 압착 탈수되게 하는 제6공정의 스크류 프레스(6);

상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)의 하부에 설치되어 그 스크류 프레스(6)에서 탈수되어 배출되는 탈리액을 일시 저장하는 제3 탱크(67);

상기 제3 탱크(67)에 저장된 탈리액을 상기 로타리 스크린(1)으로 반송하는 제3 펌프(610);

상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)로부터 배출되는 협잡물을 전달받아 이를 외부로 반출하는 컨베이어(7); 및

상기 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 배출되는 액체성분이 유입된 후 배출구(57)를 통해 외부로 배출되도록 하는 호퍼(56)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 협잡물 고도 처리장치.
제4항에 있어서,

상기 제2 공정의 저속 사이클론(2)에 있어서, 상기 유입되는 여과액의 유속은 3m/sec. 이하이고, 그 하부로 배출되는 소형 모래 및 협잡물은, 액체성분의 배출을 실질적으로 저지할 수 있도록 로타리 밸브(rotary valve) 혹은 버터플라이 밸브 중에 하나로 구성된 자동 배출밸브(21)를 통하여 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 협잡물 고도 처리장치.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)는,

상기 협잡물이 유입되는 부분의 실린더의 하반부가 종단면이 쐐기 형상인 다수의 봉(61) 부재들로 상호 이격되게 배치되되 전체적으로 반원통형을 이루고 원통의 내부에서 외부방향으로 갈수록 그 틈새가 더 이격되도록 배치되고, 상기 유입되는 부분의 상부에 물을 하방으로 뿜어 협잡물에 포함된 유지성분을 해체할 수 있도록 구성된 살수 타격노즐(66)이 부착된 것을 특징으로 하는 협잡물 고도 처리장치.
분뇨, 하수, 축산폐수(가축분뇨) 등의 폐기액에 포함된 각종 고형물을 여과, 탈수하여 배출하는 협잡물 고도 처리장치로서,

상기 폐기액이 외부로부터 유입되는 투입구(11);

상기 투입구(11)를 통해 유입된 피처리물을, 주면에 여과 틈새가 형성된 회전 원통(13)의 외주면에 접촉시켜, 5mm 이상의 크기를 가지는 중, 대형 협잡물은 상기 회전원통(13)의 외주면을 거친 후 접촉면의 반대편에서 낙하 배출되도록 하고, 상기 회전 원통(13)의 틈새를 통과한 여과액은 그 회전원통(13)의 하방으로 낙하 배출되도록 하는 제1 공정의 로타리 스크린(1);

상기 로타리 스크린(1)의 하부에 설치되어, 상기 로타리 스크린(1)으로부터 배출된 여과액이 일시 저장되는 제1 탱크(15);

상기 제1 탱크의 저장액을 유입 받아, 그 속에 함유된 크기 0.7mm 이상 1.5mm 미만인 미세 모래를 여과하는 제3 공정의 고속 사이클론(3);

상기 제1 탱크(15)에 저장된 여과액을 상기 고속 사이클론(3)으로 압송하는 제1 펌프(210);

상기 고속 사이클론(3)의 하부로 배출되는 여과 모래를 유입 받아 원심분리 방법으로 탈수하는 제4 공정의 스크류 데칸터(4);

상기 고속 사이클론(3)의 상부로부터 배출되는 여과액을 유입받는 입구와, 상기 입구보다 낮게 위치한 출구와, 상기 입구와 출구의 사이에 설치되고 종단면이 쐐기(wedge) 형상인 다수의 봉 부재들이 상호 일정 간격으로 이격되게, 또한 중심에서 외부로 갈수록 그 틈새가 더 벌어지게 배치하여 웨지 바 여과체(51)를 형성하되 전체적으로 원통형상을 이룬 회전 드럼(52)이 구성되게 하여, 상기 입구로 유입된 여과액이 상기 회전하는 드럼(52)의 출구로 이동하는 과정에서 액체성분은 상기 웨지바 여과체(51)의 틈새로 빠져나가 하방에 집결되고, 크기가 0.5mm 이상의 협잡물은 그 웨지바 여과체(51)에 걸러져 상기 출구까지로 이송되어 배출되도록 하는 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5);

상기 로타리 스크린(1)과, 상기 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 각각 배출되는 여과 물질들을, 내부에 회전 나선익(63)을 구비하여 점진적으로 축소되는 공간을 형성한 실린더(64)로 모두 유입받아, 상기 축소되는 공간으로 회전 진행시키면서 압착 탈수되게 하는 제6공정의 스크류 프레스(6);

상기 제4 공정의 스크류 데칸터(4) 하부에 설치되어 그 스크류 데칸터(4)에서 탈수되어 배출되는 탈리액을 일시 저장하는 제2 탱크(41);

상기 제2 탱크(41)에 저장된 탈리액을 상기 제5 공정인 웨지 바 드럼 여과기(5)의 입구로 반송하는 제2 펌프(410);

상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)의 하부에 설치되어 그 스크류 프레스(6)에서 탈수되어 배출되는 탈리액을 일시 저장하는 제3 탱크(67);

상기 제3 탱크(67)에 저장된 탈리액을 상기 로타리 스크린(1)으로 반송하는 제3 펌프(610);

상기 제4 공정의 스크류 데칸터(4)의 하부로 배출되는 탈수된 모래와, 상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)로부터 배출되는 협잡물을 전달받아 이를 외부로 반출하는 컨베이어(7); 및

상기 제5 공정의 웨지 바 드럼 여과기(5)로부터 배출되는 액체성분이 유입된 후 배출구(57)를 통해 외부로 배출되도록 하는 호퍼(56)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 협잡물 고도 처리장치.
제7항에 있어서,

상기 제6 공정의 스크류 프레스(6)는,

상기 협잡물이 유입되는 실린더 부분의 하반부가 종단면이 쐐기 형상인 다수의 봉(61) 부재들로 상호 이격되게 배치되되 전체적으로 반원통형을 이루고 원통의 내부에서 외부방향으로 갈수록 그 틈새가 더 이격되도록 배치되고, 상기 유입되는 부분의 상부에 물을 하방으로 뿜어 협잡물에 포함된 유지성분을 해체할 수 있도록 구성된 살수 타격노즐(66)이 부착된 것을 특징으로 하는 협잡물 고도 처리장치.