KR101833885B1 - 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치 - Google Patents

드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 슬러지 공급로를 내부에 구비한 샤프트 및 이 샤프트의 외주면에 마련된 나선형 날개를 포함하도록 마련되어 슬러지를 전방으로부터 후방으로 이송시키는 스크류; 상기 나선형 날개를 수용하도록 마련되고, 상기 스크류에 대하여 차속 회전을 하도록 마련되며, 상기 스크류에 의해 이송되는 슬러지의 여액을 배출하기 위한 출수구들을 외주면에 구비하고, 상기 여액과 분리된 슬러지인 감량 슬러지를 배출하기 위한 슬러지 배출구를 뒷면에 구비한 드럼 스크린; 및 상기 슬러지 공급로의 출구가 위치하는 상기 샤프트의 부위로부터 상기 드럼 스크린의 내면 쪽으로 연장하도록 상기 드럼 스크린의 내부에 위치하고, 상기 샤프트로부터 상기 드럼 스크린의 내면 쪽으로 갈수록 상기 드럼 스크린의 회전 방향으로 휘어지도록 마련된 슬러지 안내관;을 포함하는 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치를 제공한다.

Description

드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치{DRUM SCREEN TYPE SLUDGE REDUCING DEVICE}
본 발명은 슬러지 감량 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 출수구들을 갖는 원통 형태의 드럼 스크린 및 이 드럼 스크린의 내부에서 슬러지를 이송시키는 스크류를 이용하여 슬러지를 감량(농축, 탈수 등)시키는 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치에 관한 것이다.
현재, 가정이나 공장 등에서 버려지는 하수는 하수처리장으로 보내진 후 처리되고 있다. 하수 처리 과정은 정수 과정과 슬러지 처리 과정을 포함하는데, 정수 과정에서는 하수가 하천의 자정작용이 발동될 수 있는 범위까지 정화된 후 하천과 같은 공공수역으로 방류되고, 슬러지 처리 과정에서는 정수 과정에서 발생하는 슬러지가 감량 과정을 통해 처리된다.
상기 감량 과정은 슬러지로부터 여액을 분리하여 슬러지의 함수율을 낮추는 과정을 의미하고, 이 감량 과정에 사용되는 장치를 슬러지 감량 장치라 하는데, 이러한 슬러지 감량 장치의 한 유형으로 드럼 스크린 타입이 알려져 있다.
상기 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치의 일예가 등록특허 제10-1209709호(스크류 이송식 슬러지 농축 장치)에 개시되어 있다. 위 등록특허에 개시된 슬러지 감량 장치는 회전할 수 있도록 마련된 스크류와, 이 스크류를 수용하고 있고 역시 회전할 수 있도록 마련된 드럼 스크린을 포함한다.
슬러지는 스크류의 샤프트 내부에 마련된 슬러지 공급로를 통해 드럼 스크린의 내부로 공급된 후 스크류의 나선형 날개에 이끌려 드럼 스크린의 내부에서 일측으로 이동하다가 드럼 스크린의 슬러지 배출구를 통해 드럼 스크린의 외부로 배출된다. 이 과정에서 슬러지의 여액은 드럼 스크린에 마련된 출수공들을 통해 드럼 스크린의 외부로 배출되는 반면 슬러지는 위 출수공들을 통과하지 못하고 드럼 스크린의 내부에 잔류한 채 슬러지 배출구 쪽으로 이동하게 되는바, 슬러지로부터 여액이 분리되는 작업, 즉 감량 작업이 이루어지게 된다.
위와 같은 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치는 등록특허 제10-0516524호(스크류식 슬러지 농축기) 및 등록특허 제10-0920965호(오니농축장치 및 오니농축방법)에도 개시되어 있다. 다만, 등록특허 제10-0516524호(스크류식 슬러지 농축기)에서는 슬러지를 드럼 스크린의 내부로 공급하기 위한 슬러지 공급로가 스크류의 샤프트 내부에 마련되지 않고 이 샤프트 감싸는 슬러지 유입관에 의해 형성된다.
등록특허 제10-1209709호(스크류 이송식 슬러지 농축 장치) 등록특허 제10-0516524호(스크류식 슬러지 농축기) 등록특허 제10-0920965호(오니농축장치 및 오니농축방법)
한편, 감량 장치로 공급되는 슬러지에는 일반적으로 응집액이 혼합되고 있다. 슬러지에 응집액이 혼합되면 슬러지에 플록(floc)이 생성되는데, 그러면 슬러지의 점도가 낮아져 응집액이 혼합되지 않은 경우에 비해 감량 효율이 향상되기 때문이다. 이러한 이유로 인해 드럼 스크린 타입 감량 장치로 공급되는 슬러지에도 미리 응집액이 혼합되고 있다.
그런데 상술한 종래의 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치들에서는 슬러지가 드럼 스크린의 내부로 공급된 직후 낙하하여 드럼 스크린의 내면과 충돌하게 되는데, 그러면 약한 충격에도 파괴될 수 있을 정도로 불안정한 플록이 드럼 스크린의 내면과 충돌하면서 파괴되는 문제가 발생한다. 앞서 설명한 바와 같이 플록은 슬러지의 감량 효율 증가를 위해 미리 슬러지에 생성시켜 놓은 것인데, 이러한 플록이 파괴되면 결국 슬러지의 감량 효율 증가를 제대로 꾀할 수 없게 된다.
따라서 본 발명은 드럼 스크린의 내부로 공급된 직후에 플록이 파괴되 현상을 방지할 수 있는 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은, 슬러지 공급로를 내부에 구비한 샤프트 및 이 샤프트의 외주면에 마련된 나선형 날개를 포함하도록 마련되어 슬러지를 전방으로부터 후방으로 이송시키는 스크류; 상기 나선형 날개를 수용하도록 마련되고, 상기 스크류에 대하여 차속 회전을 하도록 마련되며, 상기 스크류에 의해 이송되는 슬러지의 여액을 배출하기 위한 출수구들을 외주면에 구비하고, 상기 여액과 분리된 슬러지인 감량 슬러지를 배출하기 위한 슬러지 배출구를 뒷면에 구비한 드럼 스크린; 및 상기 슬러지 공급로의 출구가 위치하는 상기 샤프트의 부위로부터 상기 드럼 스크린의 내면 쪽으로 연장하도록 상기 드럼 스크린의 내부에 위치하고, 상기 샤프트로부터 상기 드럼 스크린의 내면 쪽으로 갈수록 상기 드럼 스크린의 회전 방향으로 휘어지도록 마련된 슬러지 안내관;을 포함하는 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치를 제공한다.
상기 출수구들은 상기 드럼 스크린의 부위 중 상기 슬러지 안내관을 감싸는 부위 이외의 부위에만 마련된다.
상기 슬러지 안내관의 양단 중 상기 샤프트에 고정된 내측단의 반대단인 외측단은 상기 내측단보다 더 후방에 위치할 수 있다.
상기 나선형 날개의 앞단은 상기 슬러지 안내관의 외측단보다 더 후방에 위치한다.
본 발명에 의하면, 슬러지 공급로의 출구를 통과한 슬러지가 슬러지 안내관을 따라 미끄러지다가 드럼 스크린의 내면에 부드럽게 안착되기 때문에, 상기 슬러지가 드럼 스크린의 내부로 공급된 직후의 플록 파괴가 거의 일어나지 않는다.
또한, 본 발명에 의하면, 슬러지가 드럼 스크린 내부로 공급된 직후의 시점에 상기 슬러지와 드럼 스크린의 내면 간에 마찰이 거의 작용하지 않기 때문에 플록의 파괴 가능성이 더 낮아진다.
또한, 본 발명에 의하면, 슬러지 안내관의 외측단을 벗어난 슬러지가 후방으로 원활히 이동할 수고, 샤프트의 동일한 전후 방향 위치에 슬러지 안내관 및 나선형 날개를 모두 설치해야 하는 제작상의 어려움을 방지할 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치를 도시한 부분 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 B-B'에 따른 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.
본 발명에 따른 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치(100)는 슬러지 감량 작업에 사용되기 위한 것이다. 여기서, 슬러지 감량 작업은 슬러지로부터 여액을 분리하기 위한 작업으로서, 농축, 탈수 등을 모두 포함하는 개념이나, 이하에서는 농축에 사용되는 감량 장치(100)를 예로 들어 본 발명을 설명한다.
본 발명에 따른 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 스크류와, 드럼 스크린(130)과, 슬러지 안내관(180)을 포함한다.
상기 스크류는 샤프트(112) 및 나선형 날개(114)를 포함한다.
샤프트(112)는 드럼 스크린(130)의 전방으로부터 드럼 스크린(130)을 관통하여 드럼 스크린(130)의 후방까지 연장한다. 샤프트(112)의 전후단은 소정의 프레임(미도시)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 그 후단에는 종동풀리(116b)가 마련되어 있다. 이 종동풀리(116b)는 샤프트 구동모터(116) 작동시 회전하도록 마련된다.
상기 샤프트(112)는 중공(112a)을 구비하는데, 이 중공(112a)으로는 감량할 슬러지가 외부로부터 공급된다. 따라서 위 중공(112a)은 슬러지 공급로(112a)로 사용된다. 또한 샤프트(112)는 출구(112b)를 외주면에 구비하고, 이 출구(112b)의 후방에 위치하도록 상기 슬러지 공급로(112a)에 설치된 차단벽(112c)을 구비한다. 슬러지 공급로(112a)로 공급된 슬러지는 차단벽(112c)에 막혀 더 이상 후방으로 진행하지 못하고, 상기 출구(112b)로 배출된다. 상기 출구(112b)의 개수는 단수 또는 복수 모두가 가능한데, 도면에는 180도 간격으로 이격된 두 개의 출구(112b)가 예시되어 있다.
상기 나선형 날개(114)는 샤프트(112)의 외주면에 마련되고, 드럼 스크린(130)의 내부에 위치한다. 드럼 스크린(130) 내부의 슬러지는 샤프트(112)의 회전 시 나선형 날개(114)에 의해 후방으로 이동한다. 한편, 나선형 날개(114) 끝(외측단)의 전체 구간에는 드럼 스크린(130)의 내면을 클리닝하기 위한 스크레퍼(118)가 분리 가능하게 결합되어 있다.
상기 드럼 스크린(130)은 외주면에 복수의 출수구들을 갖는다. 이러한 출수구들은 공지된 다양한 형태로 마련될 수 있는데, 몇 가지 예를 들면 아래와 같다.
우선, 상기 출수구들은 도시된 바와 같이 제1출수공들(132a)과 제2출수공들(134a)로 이루어질 수 있다. 상기 제1출수공들(132a)은 원통 형태의 미세 스크린(132)의 외주면에 마련된 것으로서, 슬러지의 통과는 억제하고 여액의 통과는 허용할 수 있을 정도로 미세한 크기를 갖는다. 그리고 제2출수공들(134a)은 미세 스크린(132)의 외주면에 부착된 원통 형태의 보강판(134)에 마련된 것으로서, 제1출수공들(132a)보다 크게 마련된다. 드럼 스크린(130)의 내부에서 후방으로 슬러지가 이동할 경우, 슬러지의 여액은 상기 제1출수공들(132a) 및 제2출수공들(134a)을 통해 외부로 배출되고 슬러지는 드럼 스크린(130)의 내부에 잔류하게 된다.
도시되어 있지는 않으나, 상기 출수구들은 제1출수공들(132a)로만 이루어질 수도 있다. 이 경우, 미세 스크린(132)의 두께는 상기 보강판(134)이 마련된 경우보다 약간 두껍게 마련될 수 있다.
또한, 도시되어 있지는 않으나, 상기 출수구들은 드럼 스크린(130)의 외면을 형성하는 복수의 웨지바(미도시)에 의해 형성될 수도 있다. 이 경우, 웨지바들은 전후 방향으로 연장하도록 마련되고 드럼 스크린(130)의 원주 방향을 따라 나열하도록 마련되는데, 그러면 웨지바들 사이의 갭이 출수구로 사용될 수 있다.
상기 드럼 스크린(130)의 앞면에는 종동풀리(138b)가 마련되어 있다. 이 종동풀리(138b)는 드럼 스크린 구동모터(138)의 작동시 회전하도록 마련되어 있다. 상기 드럼 스크린 구동모터(138)는 드럼 스크린(130)을 샤프트(112)와 동일 또는 반대 방향으로 회전시키도록 작동하는데, 동일 방향으로 회전시키도록 작동하는 경우에는 일반적으로 샤프트(112)보다 더 빠른 속도로 회전시키도록 작동한다. 도 3에는 반대 방향으로 회전시키도록 작동하는 경우가 예시되어 있다.
상기 드럼 스크린(130)의 뒷면에는 원주방향을 따라 나열한 복수의 슬러지 배출구(136)가 마련되어 있다. 이 슬러지 배출구(136)로는 드럼 스크린(130)의 내부에서 여액과 분리된 슬러지, 즉 감량 슬러지가 배출된다. 슬러지 배출구(136)의 개폐 여부 및 개방 정도는 전후 방향으로 왕복 운동을 하도록 마련된 개폐 부재(150)에 의해 조절된다. 이 개폐 부재(150)는 샤프트(112)와 회전 가능하게 결합하고 있어 샤프트(112)가 회전하더라도 회전하지 않는다.
상기 슬러지 안내관(180)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 샤프트(112)의 외면으로부터 드럼 스크린(130)의 내면 쪽으로 연장하도록 드럼 스크린(130)의 내부에 마련된다. 이러한 슬러지 안내관(180)의 내측단은 슬러지 공급로(112a)의 출구(112b)가 위치하는 곳에서 샤프트(112)와 고정적으로 결합하는바, 슬러지 공급로(112a)로 공급된 슬러지는 출구(112b)를 통과하여 슬러지 안내관(180)으로 유입된다. 그리고 슬러지 안내관(180)의 외측단은 드럼 스크린(130)의 내면과 소정 간격을 두고 떨어져 위치하는바, 슬러지 안내관(180)으로 유입된 슬러지는 드럼 스크린(130)의 내부로 이동한다. 이러한 슬러지 안내관(180)은 내측단에서 외측단으로 갈수록 드럼 스크린(130)의 회전 방향으로 휘어진 형태를 갖고, 출구(112b)의 개수와 동일한 개수로 마련된다.
이러한 슬러지 안내관(180)이 마련되지 않은 종래에는 출구(112b)를 통과한 슬러지가 곧바로 낙하한 후 드럼 스크린(130)의 내면과 충돌하였다[샤프트(112)는 출구(112b)를 통과한 슬러지가 비산할 정도로 빠르게 회전하지 않기 때문에 출구(112b)를 통과한 슬러지는 곧바로 낙하함]. 그리고 슬러지에 형성된 플록은 소정의 용기에 넣고 흔들면 파괴될 수 있을 정도로 불안정하므로, 이러한 플록을 내포한 슬러지가 낙하하여 드럼 스크린(130)의 내면과 충돌하면 플록의 파괴가 불가피하게 일어날 수밖에 없다.
그런데 본 발명에서는 슬러지 안내관(180)이 위쪽 구역(도 3에서 대략 9시 방향부터 대략 3시 방향까지의 구역)을 통과할 때에는 출구(112b)를 통과한 슬러지의 낙하를 방지하다가, 아래쪽 구역(도 3에서 대략 3시 방향부터 대략 9시 방향까지의 구역)을 통과할 때에만 슬러지의 낙하를 허용하고, 낙하를 허용하는 경우에도 슬러지는 슬러지 안내관(180)을 따라 미끄러지다가 드럼 스크린(130)의 내면에 부드럽게 안착하게 된다. 따라서 본 발명에서는 출구(112b)를 통과한 슬러지가 드럼 스크린(130)의 내면과 충돌하는 일은 일어나지 않고, 따라서 플록의 파괴 역시 거의 일어나지 않는다.
한편, 슬러지 안내관(180)으로부터 유출된 슬러지는 상술한 바와 같이 드럼 스크린(130)의 내면에 부드럽게 안착하게 되는데, 이 경우에도 만일 슬러지와 드럼 스크린(130)의 내면 간 마찰을 줄인다면 플록의 파괴 가능성을 더욱 낮출 수 있다. 따라서 본 발명에서는 드럼 스크린(130)의 부위 중 슬러지 안내관(180)을 감싸는 부위인 전단 부위(133)에는 출수구들(132a)이 마련되지 않고 나머지 부위에만 출수구들(132a)이 마련된다. 상기 출수구들(132a)은 드럼 스크린(130) 내면의 거친 정도를 증가시키는 요인으로 작용하는바, 상기 전단 부위(133)에 출수구들(132a)을 두지 않음으로써 거친 정도를 감소시키고 이를 통해 슬러지 안내관(180)의 외측단을 벗어난 슬러지와 드럼 스크린(130)의 내면 간 마찰력 감소를 꾀하는 것이다.
상기 슬러지 안내관(180)의 내측단 및 외측단의 상대적인 전후 방향 위치는 다양하게 설정될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 외측단의 전후 방향 위치와 상기 내측단의 전후 방향 위치는 동일하게 설정될 수 있다. 또한, 도시되어 있지는 않으나 상기 외측단은 상기 내측단보다 더 후방에 위치할 수도 있다. 이 두 예 모두에서 외측단을 벗어난 슬러지가 후방으로 이동하는데 지장이 없기는 하나, 외측단을 벗어난 슬러지가 후방으로 좀 더 원활히 이동할 수 있다는 점에서 후자의 경우(외측단이 내측단보다 더 후방에 위치하는 경우)가 더 유리하다.
상술한 바와 같은 슬러지 안내관(180)이 마련되면 슬러지 안내관(180)이 위치하는 부위에 나선형 날개(114)를 두지 않는 것이 좋은데, 그러면 샤프트(112)의 동일한 전후 방향 위치에 슬러지 안내관(180) 및 나선형 날개(114)를 모두 설치해야 하는 제작상의 어려움을 방지할 수 있다. 이 경우, 나선형 날개(114)의 앞단은 슬러지 안내관(180)의 외측단보다 더 후방에 위치하게 될 것이다.
한편, 미설명 도면부호 170은 세척수 관이고, 172는 세척수를 드럼 스크린(130)의 외면에 분사하기 위한 세척수 노즐이고, 174는 세척수 관(170)으로 유입되는 세척수의 양을 조절하기 위한 밸브이다.
이하, 본 발명에 따른 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치(100)의 작동 과정을 설명한다.
최초에 작업자는 스크류 구동모터(116) 및 드럼 스크린 구동모터(138)를 작동하여 샤프트(112)와 드럼 스크린(130)을 회전시킨다. 이후 샤프트(112) 내부의 슬러지 공급로(112a)로 슬러지가 공급되면, 이 슬러지는 슬러지 안내관(180)을 경유하여 드럼 스크린(130)의 내부로 유입된다.
드럼 스크린(130)의 내부공간으로 유입된 슬러지는 나선형 날개(114)에 의해 후방으로 이동하면서 여액과 분리되고, 여액은 원통형 스크린(130)의 출수구(132a, 134a)를 통해 외부로 배출되며, 여액과 분리된 슬러지인 감량 슬러지는 슬러지 배출구(136)를 통해 외부로 배출된다.
위와 같은 작업이 이루어지는 동안, 밸브(174)는 미리 설정된 시간에 따라 세척수 관(170)을 개폐하고, 세척수 노즐(172)은 세척수 관(170)이 개방되어 있는 동안에 세척수를 드럼 스크린(130)의 외면으로 분사한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.
100 : 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치
112 : 사프트 114 : 나선형 날개
112a : 슬러지 공급로 112b : 슬러지 공급로의 출구
112c : 차단벽 130 : 드럼 스크린
132a, 134a : 출수구 133 : 드럼 스크린 전단 부위
136 : 슬러지 배출구 180 : 슬러지 안내관

Claims (4)

  1. 슬러지 공급로를 내부에 구비한 샤프트 및 이 샤프트의 외주면에 마련된 나선형 날개를 포함하도록 마련되어 슬러지를 전방으로부터 후방으로 이송시키는 스크류;
    상기 나선형 날개를 수용하도록 마련되고, 상기 스크류에 대하여 차속 회전을 하도록 마련되며, 상기 스크류에 의해 이송되는 슬러지의 여액을 배출하기 위한 출수구들을 외주면에 구비하고, 상기 여액과 분리된 슬러지인 감량 슬러지를 배출하기 위한 슬러지 배출구를 뒷면에 구비한 드럼 스크린; 및
    상기 슬러지 공급로의 출구가 위치하는 상기 샤프트의 부위로부터 상기 드럼 스크린의 내면 쪽으로 연장하도록 상기 드럼 스크린의 내부에 위치하고, 상기 샤프트로부터 상기 드럼 스크린의 내면 쪽으로 갈수록 상기 드럼 스크린의 회전 방향으로 휘어진 관 형태로 마련되어 상기 슬러지 공급로의 출구를 통과한 슬러지를 미끄러 뜨려 상기 드럼 스크린의 회전 방향으로 배출하는 슬러지 안내관;을 포함하고,
    상기 출수구들은 상기 드럼 스크린의 부위 중 상기 슬러지 안내관을 감싸는 부위 이외의 부위에만 마련되고, 상기 슬러지 안내관의 양단 중 상기 샤프트에 고정된 내측단의 반대단인 외측단은 상기 내측단보다 더 후방에 위치하며, 나선형 날개의 앞단은 상기 슬러지 안내관의 외측단보다 더 후방에 위치하는 드럼 스크린 타입 슬러지 감량 장치.
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