KR102084611B1

KR102084611B1 - 슬러지 처리장치

Info

Publication number: KR102084611B1
Application number: KR1020190055772A
Authority: KR
Inventors: 김태영
Original assignee: 김태영
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2020-05-04
Anticipated expiration: 2039-05-13

Abstract

슬러지의 처리 과정에서 슬러지의 양을 감소시키며 소비 에너지를 절감하고, 분말화된 슬러지를 마련할 수 있는 슬러지 처리장치에 관한 것으로, 오·폐수 및 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물인 제1 슬러지를 저장하는 제1 슬러지 저장 호퍼, 상기 슬러지 저장 호퍼에서 배출되는 제1 슬러지를 마이크로파로 건조하여 제2 슬러지를 생성하는 제1 건조기, 상기 제1 건조기에서 건조된 제2 슬러지를 열풍으로 2차 건조하여 제3 슬러지를 생성하는 제2 건조기, 세정 스크러버와 흡착식 탈취기를 구비하고, 상기 제1 건조기와 제2 건조기에서 발생하는 수분 및 오염물질을 제거하여 대기 중으로 방출하는 오염 방지기, 상기 제3 슬러지를 분쇄하여 건조하는 제3 건조기를 포함하는 구성을 마련하여, 슬러지 양을 감소시키며, 에너지 소비를 최소화 할 수 있다.

Description

슬러지 처리장치{APPARATUS FOR TREATING ORGANIC SLUDGE}

본 발명은 오·폐수 및 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물인 슬러지를 처리하는 장치에 관한 것으로, 특히 슬러지의 처리 과정에서 슬러지의 양을 감소시키며 소비 에너지를 절감하고, 분말화된 슬러지를 마련할 수 있는 슬러지 처리장치에 관한 것이다.

최근, 경제가 발전하면서 상하수도의 보급률이 증가하고 있으며 이에 상하수장과 관련 사업장에서 슬러지가 대량 발생되어 슬러지 처리가 사회문제화되고 있다. 슬러지의 처리는 대부분 매립이나 해양투기에 의존하고 있는 상황이나 국제환경협약에 따라 해양투기가 금지되고 국내환경관련법의 강화로 매립을 금지하는 상황에서 슬러지 처리방법에 보완이 요구되고 있다.

하수 슬러지를 탈수한 후 일반폐기물과 함께 매립하는 종래의 일반적은 방법은, 하수 슬러지의 높은 함수율 및 유기물 함유 등으로 인하여 작업차량의 진입이 어려워지는 등의 문제점과 생활수준의 변화 등에 따른 일반폐기물의 성상변화 등으로 인하여 혼합 매립이 어려워지고 있다는 문제점을 안고 있다. 또 소각방법에 의존하는 경우, 소각장 건설에 대한 지역주민의 거센 반발 및 슬러지의 높은 함수율(70~85%)로 인해 막대한 운전비용이 소요되는 등의 문제점이 야기되고 있다.

따라서 소각방법을 탈피하여 마이크로파, 열풍 등의 다양한 에너지를 이용하여 슬러지를 건조시키는 건조 시스템이 주류를 이루고 있다.

이러한 슬러지 건조 시스템은 초기 함수율이 높은 슬러지를 투입받아 일정 함수가 건조되는 지점까지 열의 공급원인 디스크 피치를 좁게 배열하여 슬러지를 효율적으로 건조하는 장치이다.

슬러지 건조 시스템에서 하수슬러지의 간접열건조과정에서의 슬러지의 상태를 도 1을 참조하여 설명하면, A 구간 : 함수율 80~65%에서는 질퍽질퍽하거나 페이스트 상태, B 구간 : 65~55%는 점성이 강한 반고체 상태, C 구간 : 55~50%는 큰 덩어리 모양, D구간 : 50% 이하에선 작은 덩어리 모양의 입자상태로 변화한다.

각각의 구간에서 슬러지 건조상태를 살펴보면, A-B 구간에서는 전열면(디스크 및 재킷)에 쉽게 확산되어 격렬한 교반/혼합에 의한 열전달과 수분증발이 급격히 이루어지는 구간(항율건조구간)이며, C 구간에서는 슬러지와 전열면과의 열교환/건조에 의해 수분증발률이 서서히 감소하는 구간(감율건조구간), D 구간에서는 슬러지의 함수율이 낮은 상태로서 교반 날개와 전열면에 의해 슬러지의 건조 및 입자화가 이루어지며 수분증발율은 낮아지게 된다.

따라서 상술한 슬러지 건조 시스템에서는 슬러지가 초기에 신속히 건조되지 않아 건조효율이 현격히 떨어질 뿐만 아니라, 부착성이 강한 슬러지는 건조가 전혀 이루어지지 않는다는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 슬러지를 분쇄하여 분쇄 슬러지를 형성시키는 분쇄기, 상기 분쇄 슬러지에 생석회를 투입하여 생석회 투입 슬러지를 얻는 생석회 투입수단, 상기 생석회 투입 슬러지를 혼합하여 생석회 투입 혼합 슬러지를 얻는 혼합기 및 상기 혼합기에서 제공되는 생석회 투입 혼합 슬러지의 수분을 증발시켜 수분증발 슬러지를 얻는 수분증발수단을 포함하며, 상기 생석회 투입수단은 상기 분쇄 슬러지의 재 뭉침 현상을 방지하여 2차로 투입되는 생석회가 고루 섞일 수 있도록 분쇄 슬러지의 전체중량에 대해 4~8중량%를 차지하는 생석회를 1차로 먼저 투입한 이후에 분쇄 슬러지의 수분감소를 위해 분쇄 슬러지의 전체중량에 대해 20~40중량%를 차지하는 생석회를 2차로 투입하는 슬러지 처리장치에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 슬러지를 스팀으로 건조하는 건조기와 상기 건조기에 슬러지를 공급하는 슬러지 공급장치를 포함하고, 상기 슬러지 공급장치는 외부로부터 공급받은 슬러지를 상기 건조기 방향으로 이동시키는 스크류, 상기 건조기로부터 배출되는 에어를 공급받아서 에어가 흐를 수 있는 경로를 제공하는 에어 유통부 및 상기 스크류에 의해 이동되는 슬러지를 상기 건조기로 배출하는 배출부를 포함하고, 상기 슬러지 건조기는 상기 슬러지 공급장치의 스크류에 의해 배출되는 슬러지를 투입받는 슬러지 투입부, 상기 슬러지 투입부를 통해서 투입받는 슬러지에서 회전하면서 상기 슬러지를 가열하는 디스크부, 상기 디스크부의 후단에 위치하며, 상기 디스크부에 의해 가열된 상기 슬러지를 상기 건조기의 하방에서 상방으로 이동시키고, 가열하는 슬러지 충진부 및 마이크로파를 생성하는 마이크로파 공급부를 포함하는 슬러지 건조장치에 대해 개시되어 있다.

한편, 하기 특허문헌 3에는 탈수 슬러지가 저장되는 탈수 슬러지 저장조, 상기 탈수 슬러지 저장조에서 배출되는 탈수 슬러지에 하기의 건조기에서 배출되는 건조슬러지의 일부를 혼합하여 혼합 슬러지로 만드는 슬러지 혼합조, 상기 슬러지혼합조에서 배출되는 혼합 슬러지에 고온건조 공기를 불어 넣어 건조 슬러지로 만드는 건조기, 상기 건조기에서 배출되는 함진 가스 중의 건조 슬러지가 집진 제거되는 사이클론 집진기를 포함하는 함수율 조절식 슬러지 건조장치에 대해 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1301122호(2013.08.22 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-0955269호(2010.04.21 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-0375819호(2003.02.23 등록)

상술한 바와 같은 특허문헌에 개시된 기술에서는 슬러지의 함수율과 세균함유량을 줄이기 위하여 슬러지를 가열 건조하는 경우 에너지 비용이 크게되고, 고화제로서 특수시멘트(생석회)를 사용하는 경우 특수시멘트의 대부분이 고가의 알루미나계 시멘트이기 때문에 재료 비용이 증가한다는 문제가 있었다.

즉, 슬러지의 함수율이 낮아지는 과정에서 슬러지가 고형화되면, 건조기 등의 기계 장치의 내부에서 단단해진 슬러지가 마찰 접촉하는 과정에서 부하가 걸려 동력이 과다하게 사용된다는 문제가 있었다.

또 상기 특허문헌 3에 개시된 기술에서는 수분 조절제로서 톱밥을 사용하고, 함수율이 80% 내외인 슬러지와 톱밥을 혼합하여 함수율을 낮추므로, 슬러지와 톱밥의 혼합에 따라 슬러지의 총량이 증가하고, 톱밥의 추가에 따른 제조 비용이 증가한다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 다단으로 슬러지를 건조시키는 것에 의해 에너지 소비를 절감할 수 있는 슬러지 처리장치을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 톱밥 또는 생석회 등을 사용하지 않으면서 슬러지를 분말화하는 것에 의해 생성되는 슬러지의 양을 감소시킬 수 있는 슬러지 처리장치을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 슬러지의 고형화 구간을 제거하는 것에 의해 장치의 장애를 방지할 수 있는 슬러지 처리장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 슬러지 처리장치는 오·폐수 및 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물인 함수율 85~65%의 상태로 유지하는 제1 슬러지를 저장하는 제1 슬러지 저장 호퍼와, 상기 슬러지 저장 호퍼에서 배출되는 제1 슬러지의 온도를 마이크로파로 70℃~80℃로 상승시켜 건조하여 함수율 60~70%의 상태로 제2 슬러지를 생성하는 제1 건조기와, 상기 제1 건조기에서 건조된 제2 슬러지를 일시 보관하는 점검 호퍼와, 상기 제1 건조기에서 건조된 함수율 60~70%의 제2 슬러지와 함수율 20% 내외의 슬러지를 1:2 비율로 혼합하여 함수율 40% 이하의 상태로 제3 슬러지를 생성하는 제2 건조기와, 상기 제1 건조기와 제2 건조기가 배관에 의해 연결되는 것으로, 세정 스크러버와 흡착식 탈취기를 구비되어 제1 건조기와 제2 건조기에서 발생하는 수분 및 오염물질을 제거하여 대기 중으로 방출하는 오염 방지기와, 상기 제2 건조기에서 생성된 제3 슬러지를 일시 보관하는 제3 슬러지 보관 호퍼와, 상기 제3 슬러지 보관 호퍼에서 저장된 제3 슬러지를 공급받아 분쇄하여 건조하는 제3 건조기를 포함하며, 상기 제1 건조기는, 제1 슬러지에 대해 열풍을 공급하는 제1 열풍 샤프트와, 상기 제1 열풍 샤프트에 장착되어 제1 슬러지를 건조하면서 이송시키는 스크류와, 상기 스크류에 의해 이동하는 제1 슬러지에 마이크로파를 조사하여 제2 슬러지를 생성하는 마이크로파 발생부와, 열매유와 전기히터를 사용하여 상기 제1 건조기 내의 방열을 방지하는 제1 보온재킷과 급속 히팅을 위한 보일러로 구성되고, 상기 제2 건조기는, 제2 슬러지에 대해 열풍을 공급하는 제2 열풍 샤프트와, 상기 제2 열풍 샤프트에 장착되어 제2 슬러지를 교반 하는 한 쌍의 교반기와, 열매유와 전기히터를 사용하여 상기 제2 건조기 내의 방열을 방지하는 제2 보온재킷과, 상기 제2 보온재킷 상에 마련된 열풍 공급기와, 상기 제2 슬러지의 2차 건조시 발생하는 먼지를 차단하는 백 필터와, 급속 히팅을 위한 보일러로 구성되며, 상기 제3 건조기는, 제3 슬러지를 입자 형상으로 분쇄하는 분쇄기와, 상기 분쇄기에 의해 분쇄된 제3 슬러지의 내부수를 배출해 건조하는 건조 탱크와, 상기 분쇄기에서 분쇄된 제3 슬러지를 건조 탱크 내로 분사하는 펌프와, 상기 건조 탱크 내에는 펌프에 의해 분사된 입자 형상의 제3 슬러지를 건조시키는 히터와, 상기 입자 형상의 제3 슬러지를 회전시키는 모터와, 모터에 의해 회전하는 회전 날개와, 모터에 의해 회전되는 V자 형상의 돌출판에는 배출 구멍이 형성된 회전판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 슬러지 처리과정은 오·폐수 및 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 처리하는 과정으로서, (a) 제1 슬러지를 슬러지 저장 호퍼에 저장하는 단계, (b) 상기 슬러지 저장 호퍼에서 배출되는 제1 슬러지를 제1 건조기에서 마이크로파 및 열풍으로 건조하여 제2 슬러지를 생성하는 단계, (c) 상기 제2 슬러지를 제2 건조기에서 열풍으로 건조하여 제3 슬러지를 생성하는 단계, (d) 제3 건조기에서 상기 제3 슬러지를 분쇄하여 건조하는 단계를 포함하고, 상기 단계 (b) 및 (c)에서의 제2 슬러지 생성 및 제3 슬러지 생성에서 발생하는 수분 및 오염물질은 세정 스크러버와 흡착식 탈취기를 구비한 오염 방지기에서 제거하여 대기 중으로 방출하며, 상기 단계 (b)에서는 제1 슬러지를 스크류로 이동시키며 마이크로파 및 열풍으로 건조하여 함수율 60~70%의 제2 슬러지를 생성하고, 상기 단계 (c)에서는 함수율 60~70%의 제2 슬러지와 함수율 20% 내외의 슬러지를 1:2 비율로 혼합하여 함수율 40% 이하의 제3 슬러지를 생성하고, 상기 제3 슬러지의 일부분만을 배출하며, 상기 단계 (d)에서는 상기 제3 슬러지를 분쇄하여 펌프로 분사시킨 후 건조한다.

삭제

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 슬러지 처리장치에 의하면, 제1 건조기에서는 제1 슬러지의 온도를 70℃~80℃로 상승시켜 제2 슬러지를 함수율 60~70%의 상태로 생성하고, 제2 건조기에서 함수율 60~70%의 제2 슬러지와 함수율 20% 내외의 슬러지를 1:2 비율로 혼합하여 제3 슬러지를 함수율 40% 이하의 상태로 생성하는 것에 의해, 슬러지의 고형화를 방지하여 장비의 장애를 제거하고, 생성되는 슬러지의 양을 저감할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또 본 발명에 따른 슬러지 처리장치에 의하면, 제2 건조기(500)에서의 제3 슬러지 생성과정에서 슬러지의 함수율이 37% 정도가 된 슬러지를 뜨겁게 가열되는 제2 건조기(500)의 내부로 분사시키면, 분사되는 슬러지 입자가 작아져서 부피가 큰 덩어리보다 건조가 쉽게 될 수 있어 종래의 에너지의 사용량의 10% 정도로 가동할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 1은 슬러지 건조기에서의 함수율 변화에 따른 슬러지 상태를 나타낸 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 제1 건조기 및 제2 건조기를 구비한 슬러지 처리장치 의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 슬러지 처리장치의 측면도,
도 4는 도 2에 도시된 슬러지 처리장치의 평면도,
도 5는 도 2에 도시된 제1 건조기의 구조를 나타내는 도면,
도 6은 도 2에 도시된 제2 건조기의 구조를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 슬러지 처리장치에 적용되는 제3 건조기의 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 슬러지 처리 과정을 설명하기 위한 공정도.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

본원에서 사용하는 용어 "제1 슬러지"는 본 발명에 따른 슬러지 처리장치에 의해 가공되지 않은 상태에서의 수집된 함수율 85~65%의 오·폐수 및 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 의미하고, "제2 슬러지"는 상술한 제1 슬러지가 함수율 60~70%의 상태로 처리된 것을 의미하며, "제3 슬러지"는 상술한 제2 슬러지가 함수율 40% 이하의 상태로 처리된 것을 의미한다.

먼저, 본 발명에 따른 슬러지 처리장치에 대한 개요를 설명한다.

오·폐수 및 음식물 쓰레기 등에 의한 각종 슬러지는 함수율이 80% 내외로서 죽과 같은 무른 상태이다. 슬러지는 통상 함수율 85~65%일 때 죽 같이 무른 상태이고, 함수율이 65~40%일 때 돌처럼 단단한 고형화가 되며, 함수율이 40% 이하에서 분말화가 된다.

본 발명은 함수율이 80~85%인 슬러지를 함수율이 60~65%가 되도록 마이크로파를 이용하여 1차 건조시킨 뒤, 함수율이 60~65%인 슬러지와 함수율 20%인 슬러지를 건조시킨 건조 슬러지(수분 조절제)를 발열 건조기에 투입하여 혼합하면서 함수율이 37%되도록 2차 건조시키며, 목적하는 바대로 추가로 더 건조시켜 함수율을 더 낮춘다.

건조된 슬러지는 최종적으로 분말 형태가 되어 사료, 퇴비, 구제역과 같은 병균 사멸용 제품, 연료 등이 된다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 제1 건조기 및 제2 건조기를 구비한 슬러지 처리장치 의 사시도 이고, 도 3은 도 2에 도시된 슬러지 처리장치의 측면도 이며, 도 4는 도 2에 도시된 슬러지 처리장치의 평면도 이다.

본 발명에 따른 슬러지 처리장치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 오·폐수 및 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물인 제1 슬러지를 저장하는 제1 슬러지 저장 호퍼(100), 상기 슬러지 저장 호퍼(100)에서 배출되는 제1 슬러지를 마이크로파로 건조하여 제2 슬러지를 생성하는 제1 건조기(200), 상기 제1 건조기에서 건조된 제2 슬러지를 일시 보관하는 점검 호퍼(300), 세정 스크러버와 흡착식 탈취기를 구비한 오염 방지기(400), 상기 제1 건조기에서 건조된 제2 슬러지가 저장된 상기 점검 호퍼(300)에 제2 슬러지를 투입하여 열풍으로 2차 건조하여 제3 슬러지를 생성하는 제2 건조기(500), 상기 제2 건조기(500)에서 생성된 제3 슬러지를 일시 보관하는 제3 슬러지 보관 호퍼(600)에 저장된 제3 슬러지를 공급받아 분쇄하고 건조하는 제3 건조기(700)를 포함한다.

상기 오염 방지기(400)는 배관에 의해 연결되는 제1 건조기(200)와 제2 건조기(500)에서 발생하는 수분 및 오염물질을 제거하여 대기 중으로 방출한다.

상기 제1 슬러지 저장 호퍼(100)에서 제3 슬러지 보관 호퍼(600)까지의 기계적 구성은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 연속적인 작동이 가능하도록 연동된다.

상기 제1 슬러지 저장 호퍼(100)는 통상의 저장용 호퍼로서, 예를 들어 기존의 하폐수 처리장에 설치되어 가동 중인 호퍼를 활용할 수 있으며, 탈수기 등을 통해 85~65%의 함수율로 감소된 제1 슬러지가 컨베이어에 의해 이송, 공급되어 저장되고, 이러한 제1 슬러지는 제1 슬러지 저장 호퍼(100)의 배출구에 형성된 정량공급장치에 의해 제1 건조기(200)에 정량으로 공급되도록 구성될 수 있다.

다음에 상기 제1 건조기(200)에 대해 도 5에 따라 설명한다.

도 5는 도 2에 도시된 제1 건조기의 구조를 나타내는 도면으로서, 도 5의 (a)는 제1 건조기(200)의 단면도이고, 도 5의 (b)는 제1 건조기(200)의 측면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 건조기(200)는 상기 제1 슬러지에 대해 열풍을 공급하는 제1 열풍 샤프트(210), 상기 제1 열풍 샤프트(210)에 장착되고, 상기 제1 슬러지를 건조하면서 이송시키는 스크류(220), 상기 스크류(220)에 의해 이동하는 제1 슬러지에 마이크로파를 조사하여 제2 슬러지를 생성하는 마이크로파 발생부(230), 열매유와 전기히터를 사용하여 상기 제1 건조기(200) 내의 방열을 방지하는 제1 보온재킷(240)과, 급속 히팅을 위한 보일러(250)를 포함한다.

즉, 상기 제1 건조기(200)의 내부는 대략 원통형으로 형성되고, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 열매유와 전기히터로서 보온재킷(240)의 온도를 유지시키고 보일러(250)는 급속 히팅을 하여 제1 건조기(200)에서 외부로 방열되는 열을 방지하여 열효율을 높인다.

또 마이크로파 발생부(230)에서의 전자파와 제1 열풍 샤프트(210)에서 나오는 열풍으로 제1 슬러지의 함수율을 60~70%, 바람직하게는 65% 내외로 조절하고, 제1 슬러지의 온도를 70℃~80℃로 상승시켜 제2 슬러지를 생성한다. 제1 건조기(200)에서 증발되는 수분은 오염 방지기(400)로 방출된다.

상기 마이크로파 발생부(230)는 일반적인 형태의 마그네트론이 적용될 수 있으며, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 열풍 샤프트(210)의 상부에 마련된다. 또한, 제1 열풍 샤프트(210)에서 방출되는 열풍은 스크류(220)의 회전과 함께 전방위로 방출될 수 있다.

상기 제1 건조기(200)는 제1 슬러지에 대한 예열 및 건조하는 장치로서 소량의 에너지를 24시간 분산 공급하여 소요되는 에너지를 최소화할 수 있다.

즉 본 발명에 따른 제1 건조기(200)는 기존에 함수율 85% 내외의 제1 슬러지를 65% 내외로 조절하기 위해 톱밥과 같은 수분 조절제를 사용하여 줄어들어야 할 슬러지의 양이 더욱 늘어나는 문제점을 보완하기 위해 마련되며, 마이크로파 발생부(230)와 제1 열풍 샤프트(210)로 구성되는 예열장치에 의해 제1 슬러지의 함수율을 65% 내외로 조절한 제2 슬러지를 마련할 수 있다.

상술한 바와 같이, 함수율이 조절된 제2 슬러지는 스크류(220)를 통해 제1 건조기(200)에서 점검 호퍼(300)로 배출된다. 이어서 점검 호퍼(300)에 일시 저장된 제2 슬러지는 제2 건조기(500)로 공급된다.

상기 오염 방지기(400)는 예를 들어 세정 스크러버를 적용할 수 있다.

세정 스크러버(Scrubber)는 가스상 물질에 대해 물을 분사시켜 충전물 표면에서 가스와 물이 접촉 반응되어 흡수하여 제거하고 청정공기를 대기 중으로 방출시킨다. 이 세정 스크러버는 액적, 액막, 기포 등에 의해 함진 배기를 세정하여 입자에 부착, 입자 상호의 응집을 촉진시켜 입자를 분리시킬 수 있다. 사용하는 액체는 보통 물이지만 특수한 경우에는 표면활성제를 혼합하는 경우도 있고, 일단 순환시켰던 물을 재순환시켜 사용할 수도 있다.

다음에 상기 제2 건조기(500)에 대해 도 6에 따라 설명한다.

도 6은 도 2에 도시된 제2 건조기의 구조를 나타내는 도면으로서, 도 6의 (a)는 제2 건조기(500)의 측면도이고, 도 6의 (b)는 제2 건조기(500)의 단면도이며, 도 6의 (c)는 제2 건조기(500)의 내부 구성도이다.

상기 점검 호퍼(300)에서 공급된 제2 슬러지는 도 6에 도시된 투입구(501)로 투입된다.

이 제2 건조기(500)는 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 제2 슬러지에 대해 열풍을 공급하는 제2 열풍 샤프트(510), 상기 제2 열풍 샤프트(510)에 장착되고, 상기 제2 슬러지를 교반 하는 한 쌍의 교반기(520), 열매유와 전기히터를 사용하여 상기 제2 건조기(500) 내의 방열을 방지하는 제2 보온재킷(530), 상기 제2 보온재킷(530) 상에 마련된 열풍 공급기(540), 급속 히팅을 위한 보일러(570), 상기 제2 슬러지의 2차 건조시 발생하는 먼지를 차단하는 백 필터(550)를 포함하며, 상기 한 쌍의 교반기(520)는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 모터(511) 및 이 모터(511)에 결합된 로터리 조인트(512)에 의해 작동된다.

상기 제2 건조기(500)의 내부도 대략 원통형으로 형성되고, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 열매유와 전기히터를 사용한 제2 보온재킷(530)으로 제2 건조기(500)에서 외부로 방열되는 열을 방지하여 열효율을 높인다.

또 본 발명에 다른 제2 건조기(500)에서는 백 필터(550)를 마련하여 건조시 발생되는 먼지를 초기에 차단하여 배관에 쌓이는 먼지 등을 미리 방지하여 먼지가 제거된 공기는 백필터(550)를 통해 배출되고, 수분은 배기구(560)로 배출된다. 배출된 공기 및 수분은 오염 방지기(400)로 방출된다.

본 발명에 따른 제2 건조기(500)에서는 제2 열풍 샤프트(510)와 열풍 공급기(540)의 열풍으로 제2 슬러지를 40% 이하의 함수율을 갖는 제3 슬러지를 마련할 수 있다. 이 제3 슬러지는 필요 용도에 따라 함수율이 가감될 수 있도록 건조시킨다. 즉 용도에 따라 분말 형태를 만들거나 성형기로 펠릿 연료도 가능하도록 건조될 수 있다.

일반적으로 슬러지는 특성상 함수율이 60% 내외에서 40% 내외까지 그래뉼 생성(고형화)이 발생한다.

본 발명에 따른 제2 건조기(500)에서는 함수율 65% 내외의 제2 슬러지와 20% 내외의 슬러지를 1:2 비율로 혼합하여 한 쌍의 교반기(520)를 사용하여 합수율 40% 이하의 제3 슬러지를 생성하여 도 1에 도시된 바와 같은 고형화 구간을 방지한다.

따라서, 제2 건조기(500) 내에는 상시 20% 내외의 슬러지가 비율로 2 만큼 존재하며 65% 내외의 제2 슬러지는 비율로 1 만큼 투입한다.

제2 건조기(500)에서 교반되는 제2 슬러지는 소량의 에너지를 24시간 분산하여 공급하여 소요되는 에너지를 최소화할 수 있다. 제2 건조기(500)에서는 24시간 후 건조된 제3 슬러지를 비율 1 만큼 배출하고, 65% 내외의 제2 슬러지를 비율 1 만큼 투입한다.

상기 제2 건조기(500)에서 배출되는 제3 슬러지는 제3 슬러지 보관 호퍼(600)에 저장된다.

다음에 본 발명에 따른 슬러지 처리장치에 적용되는 것으로, 상기 호퍼(600)에 저장된 제3 슬러지를 공급받아 분쇄·건조하는 제3 건조기(700)에 대해 도 7에 따라 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 슬러지 처리장치에 적용되는 제3 건조기의 단면도이다.

제3 슬러지 보관 호퍼(600)에 저장된 제3 슬러지는 도 7에 도시된 투입구(701)을 통해 정량으로 투입된다.

상기 제3 건조기(700)는 대략 깔대기 형상으로 형성되고, 투입구(701)로 투입된 제3 슬러지를 입자 형상으로 분쇄하는 분쇄기(710), 상기 분쇄기(710)에 의해 분쇄된 상기 제3 슬러지를 건조하는 건조 탱크(730), 상기 분쇄기(710)에서 분쇄된 제3 슬러지를 상기 건조 탱크(730) 내로 분사하는 펌프(720)를 포함한다. 상기 분쇄기(710) 내의 상부에는 한 쌍의 분쇄 롤러(711)가 마련되고, 이 분쇄 롤러(711)에 의해 입자 형상으로 분쇄된 제3 슬러지는 펌프(720)를 향해 낙하된다,

상기 건조 탱크(730) 내에는 상기 펌프(720)에 의해 분사된 입자 형상의 제3 슬러지를 건조시키는 히터(731), 상기 입자 형상의 제3 슬러지를 회전시키는 회전 부재가 마련되고, 상기 회전 부재는 모터(740), 모터(740)에 의해 회전하는 회전 날개(741), 모터(740)에 의해 회전되며 V자 형상으로 이루어지고 돌출판(751)이 마련된 회전판(750)을 포함한다. 이 회전판(750)의 오목 부분에는 입자를 배출하는 배출 구멍이 형성되어 있다.

상기 히터(731)는 도 7에 도시된 바와 같이 펌프(720)에 대향하는 방향에 마련되어 분사되는 제3 슬러지의 입자를 가열하여 건조시킨다. 즉 상술한 입자들은 히터(731)에 의해 가열된 건조 탱크(730) 내에서 분사되는 과정에 건조되고, 건조 탱크(730)의 내벽 면에 부딪히면서 다시 건조된다. 또한, 건조 과정에서 상술한 입자들은 회전 날개(741)의 회전에 의해 일시적으로 건조 탱크(730) 내의 허공에 존재하다가 회전판(750)으로 낙하하며, 회전판(750)의 회전에 따라 돌출판(751)에 의해 상부로 오르내리는 과정을 반복한 후 배출 구멍으로 배출된다.

다음에 본 발명에 따른 슬러지 처리과정에 대해 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 슬러지 처리 과정을 설명하기 위한 공정도이다.

본 발명에 따른 슬러지 처리과정은 오·폐수 및 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 처리하는 과정으로서, 먼저 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 슬러지를 제1 슬러지 저장 호퍼(100)에 저장한다(S10).

다음에 상기 제1 슬러지 저장 호퍼(100)에서 정량으로 배출되는 제1 슬러지를 제1 건조기(200)에서 마이크로파 및 열풍으로 건조하여 제2 슬러지를 생성한다(S20). 상기 제2 슬러지를 생성하는 단계(S20)에서는 제1 슬러지를 스크류로 이동시키며 마이크로파 및 열풍으로 건조하여 함수율 60~70%, 바람직하게는 65%의 제2 슬러지를 생성한다.

이어서, 상기 제2 슬러지를 제2 건조기(500)에서 열풍으로 건조하여 제3 슬러지를 생성하며(S30), 계속해서 제3 건조기(700)에서 상기 제3 슬러지를 분쇄하여 건조한다(S40).

상기 제2 슬러지를 생성하는 단계(S20) 및 제3 슬러지를 생성하는 단계(S30)에서의 제2 슬러지 생성 및 제3 슬러지 생성에서 발생하는 수분 및 오염물질은 세정 스크러버와 흡착식 탈취기를 구비한 오염 방지기(40)에서 제거하여 대기 중으로 방출한다.

상기 제3 슬러지를 생성하는 단계(S30)에서는 함수율 60~70%의 제2 슬러지와 함수율 20% 내외의 슬러지를 1:2 비율로 혼합하여 함수율 40% 이하의 제3 슬러지를 생성하고, 상기 제3 슬러지의 일부분만을 배출하며, 상기 제3 슬러지를 분쇄하여 건조하는 단계(S40)에서는 상기 제3 슬러지를 분쇄하여 펌프로 분사시킨 후 건조한다.

즉 본 발명에서는 제2 건조기(500)에서의 제3 슬러지 생성과정에서 슬러지의 함수율이 37% 정도가 된 슬러지를 뜨겁게 가열되는 제3 건조기(700)의 내부로 분사시키면, 분사되는 슬러지 입자가 작아져서 부피가 큰 덩어리보다 건조가 쉽게 될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 슬러지 처리장치에서는 톱밥등을 사용하지 않으므로, 슬러지 양을 감소시키며, 제3 건조기에서 건조된 슬러지를 재활용하여 에너지 소비를 최소화 할 수 있는 것이다.

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도면 부호중 미설명 부호 "580"은 열매유 배관이다.

본 발명에 따른 슬러지 처리장치를 사용하는 것에 의해 슬러지 양을 감소시키며, 에너지 소비를 최소화 할 수 있다.

200 : 제1 건조기
400 : 오염 방지기
500 : 제2 건조기
700 : 제3 건조기

Claims

유기성 폐기물인 함수율 85~65%의 상태로 유지하는 제1 슬러지를 저장하는 제1 슬러지 저장 호퍼와,
상기 슬러지 저장 호퍼에서 배출되는 제1 슬러지의 온도를 마이크로파로 70℃~80℃로 상승시켜 건조하여 함수율 60~70%의 상태로 제2 슬러지를 생성하는 제1 건조기와,
상기 제1 건조기에서 건조된 제2 슬러지를 일시 보관하는 점검 호퍼와,
상기 제1 건조기에서 건조된 함수율 60~70%의 제2 슬러지와 함수율 20% 내외의 슬러지를 1:2 비율로 혼합하여 함수율 40% 이하의 상태로 제3 슬러지를 생성하는 제2 건조기와,
상기 제1 건조기와 제2 건조기가 배관에 의해 연결되는 것으로, 세정 스크러버와 흡착식 탈취기가 구비되어 제1 건조기와 제2 건조기에서 발생하는 수분 및 오염물질을 제거하여 대기 중으로 방출하는 오염 방지기와,
상기 제2 건조기에서 생성된 제3 슬러지를 일시 보관하는 제3 슬러지 보관 호퍼와,
상기 제3 슬러지 보관 호퍼에서 저장된 제3 슬러지를 공급받아 분쇄하여 건조하는 제3 건조기를 포함하며,
상기 제1 건조기는, 제1 슬러지에 대해 열풍을 공급하는 제1 열풍 샤프트와, 상기 제1 열풍 샤프트에 장착되어 제1 슬러지를 건조하면서 이송시키는 스크류와, 상기 스크류에 의해 이동하는 제1 슬러지에 마이크로파를 조사하여 제2 슬러지를 생성하는 마이크로파 발생부와, 열매유와 전기히터를 사용하여 상기 제1 건조기 내의 방열을 방지하는 제1 보온재킷과 급속 히팅을 위한 보일러로 구성되고,
상기 제2 건조기는, 제2 슬러지에 대해 열풍을 공급하는 제2 열풍 샤프트와, 상기 제2 열풍 샤프트에 장착되어 제2 슬러지를 교반하는 한 쌍의 교반기와, 열매유와 전기히터를 사용하여 상기 제2 건조기 내의 방열을 방지하는 제2 보온재킷과, 상기 제2 보온재킷 상에 마련된 열풍 공급기와, 상기 제2 슬러지의 2차 건조시 발생하는 먼지를 차단하는 백 필터와, 급속 히팅을 위한 보일러로 구성되며,
상기 제3 건조기는, 제3 슬러지를 입자 형상으로 분쇄하는 분쇄기와, 상기 분쇄기에 의해 분쇄된 제3 슬러지의 내부수를 배출해 건조하는 건조 탱크와, 상기 분쇄기에서 분쇄된 제3 슬러지를 건조 탱크 내로 분사하는 펌프와, 상기 건조 탱크 내에는 펌프에 의해 분사된 입자 형상의 제3 슬러지를 건조시키는 히터와, 상기 입자 형상의 제3 슬러지를 회전시키는 모터와, 모터에 의해 회전하는 회전 날개와, 모터에 의해 회전되는 V자 형상의 돌출판에는 배출 구멍이 형성된 회전판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리장치.
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