KR200295350Y1 - 기포덩어리를 이용한 슬러지 배출장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 기포덩어리를 이용한 슬러지의 배출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생물학적 폐수 처리 장치의 침전조나 반응기 하부 또는 저수지와 같이 슬러지가 쌓이는 곳의 하부에 장착하며 공기를 모아서 한번에 배출할 때 생기는 기포덩어리를 이용하여 침적된 슬러지를 배출하는 장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 고안에서는 하단에 슬러지 흡입구, 상단에 배출구 및 하단영역의 측벽에 관통형성된 공기유입구를 갖는 관상의 배출관과, 상기 공기유입구의 상부에서 상기 배출관에 결합되어 상기 흡입구보다 넓은 하향 개구를 가지고 안내공간을 형성하는 가이드부재와 상기 안내공간 내에서 상기 배출관에 결합되어 상기 공기 유입구의 하부로부터 반경방향 외측 및 상향 연장되어 있는 공기가이드와, 송출공기를 발생하는 콤프레서와, 상기 가이드부재의 상기 안내공간 내에 상기 콤프레서로부터의 송출공기를 전달하는 급기관을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 침전조나 반응기 바닥 및 저수지에 침적되어 있는 슬러지를 기포덩어리를 이용하여 쉽게 배출할 수 있는 슬러지 배출장치가 제공된다.

Description

기포덩어리를 이용한 슬러지 배출장치{Sludge discharger using lumped air}

본 고안은, 슬러지의 배출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물이 고여있는 저수지 및 반응기나 침전조 바닥에 침적되어 있는 슬러지를 기포덩어리를 이용하여 수면 밖으로 끌어올려 배출시키는 장치이다.

산업발전이 급속도로 발전하기 시작한 1970년대 이후로 우리나라에는 많은 공장들이 들어서고 인구가 도시로 집중되면서 막대한 양의 공장하수 및 생활하수가 배출되었다. 이로 인해, 강이나 저수지에 이들 하수가 흘러 들어가 오염이 심각해지고 강 밑바닥도 폐수 부유물들이 침적된 슬러지로 오염이 되고 있다. 상수를 저장하고 있는 수원지나 저수지의 경우, 조류 발생이나 탁도가 높을 때 응집제를 이용하여 이들을 침적시키기 때문에 응집제에 포함되어 있는 주 금속 성분에 의한 오염도 심각하다. 따라서, 오염되지 않은 청정한 수질을 유지하려면 주기적으로 하상 밑바닥의 침적물들을 제거해 주어야 한다.

기계식 슬러지 배출장치는 수면에 준설선을 설치하고, 준설선 위에 기계식 슬러지 배출장치를 설치한다. 기계식 슬러지 배출장치는 중심에 중심축이 형성되어 있고, 그 중심축에는 스크류가 마련되어 회동할 수 있도록 설치되어 있는 관상형의 긴 슬러지 배출관이 있고, 스크류를 회전시킬 수 있는 동력부가 설치되어 있다. 하상의 슬러지 퇴적층까지 슬러지흡입구를 잠수시킨 후 동력부에서 스크류를 회전시킴으로써 슬러지 배출관을 통해서 슬러지를 배출할 수 있도록 하였다.

한편, 슬러지를 배출하기 위해서 상기의 배출장치 외에도 배출관에 진공펌프를 설치하거나, 혹은 에어리프트 펌프(Air-lift pump)를 설치하여 사용한다.

상기와 같은 종래의 기술은 각각의 경우에 있어서 다음과 같은 단점들이 있다.

기계식 배출장치는, 장비의 구성이 복잡하고 소요비용이 많이 소요되며, 수심이 깊은 곳에서는 작업을 할 수 없는 단점이 있다. 그리고, 기계식 배출장치는, 슬러지를 배출하기 위해서 스크류우가 계속하여 저면을 굴착하면서 작업을 하기 때문에, 주변의 슬러지들을 부유시켜 탁도를 높인다.

진공펌프를 배출동력으로 사용할 경우는, 슬러지가 위치하는 침전조, 반응기 하부 및 저수지의 저면이 높은 수압을 받고 있는 상태이므로, 슬러지 인출시 많은 동력이 필요하며, 그나마 수심이 깊은 곳에서는 사용이 불가능하다.

한편, 에어리프트(air-lift) 펌프는, 압축공기를 수중의 흡입구에서 배출관을 향해 주입함으로써 발생하는 작은 공기방울들의 부력에 의한 이동에 의해서 물과 슬러지를 배출한다. 그렇기 때문에, 높은 배출력을 발생시킬 수 없어 비중이 큰 슬러지는 배출되지 않고 배출되는 농도는 낮으며 배출되는 면적이 좁다는 단점이 있다.

이와 같이, 종래의 슬러지 배출 기술은 구성이 복잡하고 비용 및 장비의 기능과 효율성 면에서 여러 가지 문제점들을 가지고 있다.

따라서, 본 고안의 목적은, 상기의 문제들을 해결하고자, 단순한 구조의 장치를 사용하여 슬러지를 효과적으로 배출함과 동시에 슬러지가 부유하는 것을 방지하는 슬러지 배출장치를 제공하는데 있다.

이를 위하여 에어리프트와 같이 작은 공기방울들을 이용하지 않고 공기를 모아서 기포덩어리를 형성하여 배출함으로서 높은 배출력을 발생시켜 비중이 높은 슬러지를 배출하고 배출되는 면적이 넓은 슬러지 배출장치를 제공하는데 있다.

도 1은 슬러지 배출장치의 단면도

도 2는 슬러지가 침적된 침전조나 반응기 하부 등 슬러지가 침적된 곳에 설치된 슬러지 배출장치의 개략도

도 3은 (A)(B)는 상기 실시예의 슬러지 배출을 도시한 예시도

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 배출관 3 : 슬러지 흡입구

5 : 가이드부재 7 : 슬러지 배출구

9 : 콤프레서 11 : 급기관

13 : 안내공간 15 : 공기유입구

17 : 흡입배플 19 : 공기가이드

21 : 슬러지 퇴적층 23 : 기포덩어리

25 : 배출 슬러지

본 고안에 따르면 슬러지의 배출장치에 있어서, 하단의 슬러지 흡입구, 상단에 배출구 및 하단영역의 측벽에 관통형성된 공기유입구를 갖는 관상의 배출관과, 상기 공기유입구의 상부에서 상기 배출관에 결합되어 상기 흡입구보다 넓은 하향 개구를 가지고 안내공간을 형성하는 가이드부재와, 상기 안내공간 내에서 상기 배출관에 결합되어 상기 공기 유입구의 하부로부터 반경방향 외측 및 상향 연장되어 있는 공기가이드와, 송출공기를 발생하는 콤프레서와, 상기 가이드부재의 상기 안내공간 내에 상기 콤프레서로부터의 송출공기를 전달하는 급기관에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 배출관의 하단으로부터 하향 연장되며 하방으로 갈수록 점진적으로 확장되는 흡입배플을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 슬러지 배출장치의 단면도이고, 도 2는 슬러지가 침적된 침전조나 반응기 하부 등 슬러지가 침적된 곳에 설치된 슬러지 배출장치의 개략도이며, 도 3 은 (A)(B)는 슬러지가 배출되는 과정을 도시한 예시도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 관상의 긴 배출관(1)이 수면 밖에서 하상의 저면까지 연장되어 있고, 배출관(1)의 하단부에 형성된 슬러지 흡입구(3) 부분에 공기를 포집하는 가이드부재(5)와, 외부에서 가이드부재(5) 내로 공기를 주입하기 위한 컴프레서(9)로 구성되어 있다.

상기 배출관(1)은 가이드부재(5)와 연결된 부분으로부터 가이드부재(5) 내로 슬러지 슬러지 흡입구(3)쪽을 향하여 소정 길이 연장형성되어 있다. 이 배출관(1)의 단부에서부터 하향으로 연장하여 넓어지는 흡입배플(17)이 형성되어 있고, 배출관(1)의 슬러지 흡입구(3)를 기점으로, 가이드부재(5) 내에서 배출관(1)의 길이 방향을 따라 상향으로 형성되어 공기유입구(15)를 수용하는 공기가이드(19)가 마련되어 있다. 공기가이드(19)가 형성되어 있는 배출관(1)의 하단영역에는 급기관(11)을 통해 가이드부재(5)에 체적된 공기를 배출하는 적어도 하나의 측벽으로 관통된 공기유입구(15)가 형성되어 있다. 이때, 공기가이드(19)는 상향 개구된 원통형이거나 깔대기 및 원뿔 모양을 하고 있다.

가이드부재(5)는 배출관(1)의 하단에 하향하여 형성되어 있으며, 배출관(1)의 직경보다 넓게 형성되어 있다. 가이드부재(5) 외벽의 일측에는 구멍을 형성하여 컴프레서(9)로부터 공급되는 공기를 유도하는 급기관(11)이 연통되어 있다. 이 급기관(11)은 가이드부재(5)의 개방된 하단을 통해 절곡되어 급기구가 상향하도록 형성할 수도 있다.

가이드부재(5)에 공기를 주입하는 콤프레서(9)는, 일종의 공기주입펌프로서 급기관(11)을 통하여 가이드부재(5) 내로 공기를 공급한다. 이때, 펌프의 가압력은 수압을 감안하여 충분히 강한 공급능력을 가진 펌프를 선택하여 사용한다.

도 3 의 (A)(B)는 공기의 주입에 의한 슬러지 배출을 예시한 것으로 도 (A)에 도시된 바와 같이 슬러지 배출장치는, 슬러지 퇴적층(21)까지 가이드부재(5)를잠수시켜 설치한 후, 컴프레서(9)를 작동하면 가압된 공기가 급기관(11)을 따라 가이드부재(5) 내로 유입된다.

그리고 도 (B)는 슬러지 배출장치를 통하여 기포덩어리와 침적된 슬러지가 배출되는 것을 예시한 것으로, 콤프레서(9)에 의해 급기관(11)을 통하여 가이드부재(5) 내로 유입된 공기는 가이드부재(5) 내에 존재하는 안내공간(13)에서 공기방울 형태로 변하여 부력에 의해서 상향 부상하게 된다. 그러면, 이들 공기방울들은 가이드부재(5)의 상부의 상벽을 따라 적체되어 기포공간을 형성하게 되고, 이 기포공간은 계속 확장되면서 공기의 부력에 의해서 가이드부재(5)의 상단부에 있는 물을 아래쪽으로 밀어낸다. 이렇게 하여 형성된 기포공간이 가이드부재(5) 내에서 계속 하향하여 공기가이드(21) 내에 수용되어 있는 배출관(1)의 하단부에 있는 공기유입구(15)까지 이르면, 별도의 동력 없이, 기포공간의 공기는 하나의 커다란 기포덩어리(23)가 되어(air slugging 현상) 공기유입구(15)를 통해 배출관(1)으로 배출된다. 이때, 배출되는 힘은 기포덩어리의 크기에 비례하며, 공기유입구(15)를 통해 배출되는 공기가이드(19)의 공간만큼의 부피에 대한 부력과 이에 대한 주변의 수압에 의해서 거대한 기포상의 공기가 배출된다. 이와 동시에, 기포가 배출된 자리에 공동현상이 발생하면서 흡입배플(17) 하단에 있는 슬러지(21)가 슬러지 흡입구(3)로 흡입되어 기포덩어리(23)와 함께 배출관(1)을 통해 외부로 급속하게 배출된다.

상기와 같이, 급기관(11)을 경유하여 공급된 공기가 가이드부재(5)의 안내공간(13) 및 공기가이드(19)를 채우고, 공기가 공기유입구(15)를 통해 배출관(1)으로 배출되는 과정을 일정한 주기를 가지고 반복하면서 슬러지를 주기적으로 배출하게된다.

한편, 외부에서 급기관(11)을 통해 공기가 주입되어 가이드부재(5) 내에 공기가 체적되어 가이드부재(5)의 상부에서 배출관(15)의 하단부에 형성된 공기유입구(15) 부분까지 공기가 채워지기 위해서는 공기주입속도에 의존하여 일정 소요시간이 필요하다. 즉, 공기주입의 속도가 빠르면 짧은 시간이 소요되고, 느리면 긴 시간이 소요된다. 이는 슬러지를 배출하는 시간 간격과 밀접한 관계가 있어, 콤프레서(9)의 공기주입속도를 조절함으로써, 슬러지 배출 간격을 임의로 조절할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 배출관(1)을 통해서 배출되는 힘은 수심이 깊을수록 수압이 강해지기 때문에, 저수지나 하상의 수심이 깊은 장소에서도 쉽게 슬러지를 배출시킬 수 있다.

또한, 흡입배플(17) 하단부에서 물과 함께 슬러지가 배출될 때, 주변의 물이 유동하면서 난류를 일으켜 슬러지들이 부유할 가능성이 있는데, 부유하는 슬러지를 나팔관형의 흡입배플(17)이 막아주므로, 슬러지가 주변으로 산개되어 부유하면서 탁도를 높이는 것을 방지할 수 있다.

배출되는 면적이 슬러지 흡입구(3)에 한정되는 에어리프트에 비해 흡입배플(17)과 가이드부재(5)의 설치로 인해 넓은 면적의 슬러지를 배출 할 수 있다.

이와 같이, 본 고안에 따른 슬러지 배출장치는, 슬러지가 침적되어 있는 하상이나 저수지, 침전조 및 반응기 하부 등의 저면에 슬러지 흡입구(3)를 가진 가이드부재(5)를 설치하고 외부에서 공기를 주입하면, 하상의 슬러지가 기포형태의 공기와 함께 일정한 주기로 배출되어 적은 동력으로도 쉽게 슬러지를 배출할 수 있고, 슬러지 흡입구(3)에 흡입배플(17)을 마련하면, 슬러지 배출시 발생하는 슬러지 부유현상도 방지할 수 있다.

한편, 상기에서 설명한 본 고안의 구성에서는, 가이드부재(5)를 포함하여 배출관(1) 및 흡입배플(17)과 공기가이드(19)가 모두 포함된 구조를 설명하였다. 그러나, 상기의 구성에서 흡입배플(17)은 본 고안의 구성에서 제외한다 하더라도, 가이드부재(5), 공기가이드(19), 급기관(11) 및 배출관(1)만 있으면 기본적인 슬러지 배출기능에는 아무런 지장이 없다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 공기를 포집하는 가이드부재와, 공기주입을 위한 컴프레서와, 슬러지 흡입구에 흡입배플과 공기 흐름을 유도하는 공기가이드를 갖는 배출관을 구비함으로써, 한번에 배출되는 기포덩어리를 이용하여 하상이나 저수지, 침전조 및 반응기 하부에 침적되어 있는 슬러지를 쉽게 제거할 수 있는 슬러지 배출장치를 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 슬러지의 배출장치에 있어서,

   하단의 슬러지 흡입구, 상단에 배출구 및 하단영역의 측벽에 관통형성된 공기유입구를 갖는 관상의 배출관과;

   상기 공기유입구의 상부에서 상기 배출관에 결합되어 상기 슬러지 흡입구보다 넓은 하향 개구를 가지고 안내공간을 형성하는 가이드부재와;

   상기 안내공간 내에서 상기 배출관에 결합되어 상기 공기 유입구의 하부로부터 반경방향 외측 및 상향 연장되어 있는 공기가이드와;

   송출공기를 발생하는 콤프레서와;

   상기 가이드부재의 상기 안내공간 내에 상기 콤프레서로부터의 송출공기를 전달하는 급기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 배출장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 배출관의 하단으로부터 하향 연장되며 하방으로 갈수록 점진적으로 확장되는 흡입배플을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 배출장치.