KR100685385B1 - 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치 - Google Patents

하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치 Download PDF

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박춘식
이명교
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이보엠텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치에 관한 것으로서, 하폐수 슬러지가 저장되는 저장 호퍼, 상기 저장 호퍼에 저장되는 슬러지를 이송하는 이송 펌프, 슬러지를 압축하여 탈수처리하는 압축 탈수기, 탈수처리된 슬러지를 건조시키는 열매 스팀 혼용 디스크 건조기, 상기 압축 탈수기 및 열매 스팀 혼용 디스크 건조기를 구동하는 열매 보일러, 건조기로부터 배출된 배출가스를 스팀으로 전환하는 폐열 보일러, 보조적으로 스팀을 공급하는 보조 보일러, 상기 열매 스팀 활용 디스크 건조기의 하측부에 제공되어 건조 슬러지가 배출되는 배출 컨베이어, 배출된 건조 슬러지를 분배하는 분배 컨베이어, 분배된 일부 슬러지를 건조기로 재송기하는 상향 이동 컨베이어, 폐가스를 정화하기 위한 분진 포집기, 습식 탈습탑, 활성탄 반응탑 및 상기 저장 호퍼, 상기 탈수기, 상기 건조기, 상기 컨베이어, 상기 보일러의 동작을 제어하는 자동 운전반을 포함하여 구성된다.
하폐수 슬러지, 탈수기, 열매.스팀 혼용 디스크 건조기, 유량조절판.

Description

하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치 {Materials Salvage apparatus for treating sewage sludge}
도 1은 본 발명에 의한 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치를 나타내는 공정 구성도.
도 2는 도 1의 열매, 스팀 혼용 디스크 건조기의 주요 내부 구조를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 A 부분의 확대도.
도 4a는 도 2의 B 부분의 확대도.
도 4b는 교반형 유량 조절판의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 5는 도 2의 C 부분의 확대도.
도 6은 도 2의 D 부분의 확대도.
도 7은 회동형 유량 조절판을 도시한 분해 사시도.
<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>
10 : 저장 호퍼 12 : 이송 펌프
13 : 악취 포집 후드 20 : 압축 탈수기
21 : 열매, 스팀 혼용 디스크 건조기
22 : 배출 컨베이어 23 : 분배 컨베이어
24 : 상향 이동 컨베이어
30 : 분진 포집기 31 : 습식 탈습탑
32 : 활성탄 반응탑 33 : 열 교환기
34 : 냉각탑
40 : 보조 보일러 41 : 폐열 보일러
42 : 응축수 탱크 43 : 열매 보일러
47 : 스팀 분배기
101 : 건조기 본체 110 : 회전축
120 : 디스크 130 : 유량 조절판
131 : 플레이트 133 : 브라켓
135 : 체결 부재 137 : 돌기편
140 : 커터 150 : 고정핀
본 발명은 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수(폐)종말 처리장에서 발생하는 함수율이 높은 슬러지를 1차로 고압 탈수하고, 2차로 열매체 건조기를 통해 건조한 후 3차로 완전건조 부분반송 혼합방식에 의해 함수율 10 내지 20 중량%로 만들어 시멘트 원료, 소각용 연료, 탄화를 위한 원료, 퇴비 또는 복토용 원료로 자원화할 수 있는 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치에 관한 것이다.
함수율이 높은 하수 슬러지는 현재까지 대부분 해양 투기와 매립에 의존하여 처리하였으나, 해양 오염, 악취, 침출수 발생 등의 2차 환경오염을 유발하는 문제점이 있다.
특히, 이와 같은 슬러지는 시멘트 원료, 소각용 연료, 탄화 원료, 퇴비 또는 복토용 원료로 활용됨에 있어 효율적인 저장 장치나 고효율 저에너지의 건조 시스템이 개발이 시급한 실정에 있다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 종래 기술에 의한 슬러지 건조 장치를 간단히 설명하면, 건조 장치는 천정 크레인 → 슬러지 투입호퍼 → 이송스크류 컨베이어 → 1차 회전식 직접 열풍 건조기 → 배출기 → 2차 다공성 망체 회전식 건조기 → 배출기로 구성되어 있으며 부대 설비로는 열풍 제공수단, 집진등 배가스 정화설비로 구성되어 있다.
이상과 같은 구성을 갖는 슬러지 건조 장치는 탁트 이송시 또는 건조시 발생하는 악취 문제가 야기됨은 물론 이로 인한 폭발 위험이 상존하는 단점이 있다. 또한, 종래 기술에 의한 건조 장치는 이송 컨베이어도 일반 스크류 타입을 채택하여 고 함수율의 슬러지 이송시 기계적 고장이 빈번한 문제점이 있음은 물론, 건조 능력이 약해 슬러지가 건조되면서 표면만 건조되면서 딱딱해지고 속 내부는 함수율이 높아 품질상의 결함도 도출되고 있다.
또한, 부분 건조 방식의 다른 건조 장치는 슬러지의 함수율이 50 내지 60 중 량%로 높으며 점성 구역으로 인한 슬러지가 뭉쳐져서 파쇄, 선별 등의 추가 설비가 요구되어 추가 설치 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 디스크 건조기를 이용하여 슬러지를 건조할 때 슬러지 투입 후 초기 구간에서는 슬러지의 온도를 상승시키기 위해 상당한 시간이 소요되어야 하므로 건조기의 크기가 증가되고, 슬러지가 온도 상승 구간을 통과하면 수분이 급격하게 증발하여 점착력이 증가되어 서로 엉키거나 건조기의 내벽면에 들러붙게 되어 건조기의 작동이 중지되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 함수율이 높은 하폐수 슬러지를 함수율 10 ~ 30%로 건조하여 시멘트 원료, 탄화용 원료, 소각용 원료, 경량골재용 원료 기타 복토재 등의 원료로 자원화할 수 있는 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 열매, 스팀 혼용 디스크 건조기 내의 디스크 외측 종단에 투입된 물질의 진행 방향을 조절하기 위한 여러 종류의 유량 조절판이 미리 설정된 비율로 설치되어 건조기의 길이 및 디스크 개수의 증감 없이도 투입된 물질의 건조 구간별 체류 시간을 용이하게 조절할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열매, 스팀 혼용 디스크 건조기에 투입되는 물질의 종류, 함수율 등에 따라 유량 조절판의 종류별 설치 비율을 조절함으로써 투입되는 물질에 관계없이 일정한 건조율을 얻을 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유량 조절판을 회동가능하도록 설치함으로써 하나의 유량 조절판을 사용하여 경사각을 조절함으로써 투입된 물질의 건조 구간별 체류 시간을 용이하게 조절할 수 있도록 하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 함수율이 높은 하폐수 슬러지가 저장되는 저장 호퍼, 상기 저장 호퍼에 저장되는 슬러지를 이송하도록 상기 저장 호퍼의 하측부에 제공된 이송 펌프, 슬러지를 압축하여 탈수처리하는 압축 탈수기, 상기 압축 탈수기에서 탈수처리된 슬러지를 건조시키는 열매 스팀 혼용 디스크 건조기, 열매를 이용하여 상기 압축 탈수기 및 열매 스팀 혼용 디스크 건조기를 구동하는 열매 보일러, 상기 열매 스팀 혼용 디스크 건조기로부터 배출된 배출가스를 스팀으로 전환하는 폐열 보일러, 초기 운전중에 부족한 스팀 열원을 발생하여 보조적으로 스팀을 공급하는 보조 보일러, 상기 열매 스팀 활용 디스크 건조기의 하측부에 제공되어 건조 슬러지가 배출되는 배출 컨베이어, 상기 배출 컨베이어를 통해 배출된 건조 슬러지 중 일부를 재건조시키기 위해 분배하는 분배 컨베이어, 상기 분배 컨베이어에서 분배된 일부 슬러지를 상기 열매 스팀 활용 디스크 건조기로 송기하도록 제공된 상향 이동 컨베이어, 폐가스를 정화하도록 상기 열매 스팀 혼용 디스크 건조기와 연통되어 제공된 분진 포집기, 상기 분진 포집기의 상방으로 배출된 폐가스를 물 세척하여 분진을 제거하는 습식 탈습탑, 데워진 세척수를 열교환하는 열 교환기 및 냉각탑, 상기 습식 탈습탑의 상부와 연결되어 폐가스를 흡착 정화하는 활 성탄 반응탑 및 상기 저장 호퍼, 압축 탈수기, 열매 스팀 혼용 디스크 건조기, 각 컨베이어, 각 보일러의 동작을 제어하는 자동 운전반을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치를 통해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 폐열 보일러 또는 보조 보일러에서 발생된 스팀을 상기 압축 탈수기 또는 열매 스팀 혼용 디스크 건조기로 공급하는 스팀 분배기가 더 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 열매 스팀 혼용 디스크 건조기의 하측부에 설치되어 배출되는 건조 슬러지의 수분율을 검출하는 수분 센서가 더 포함되고, 상기 자동 운전반은 상기 수분 센서에서 검출된 수분율에 기초하여 상기 분배 컨베이어를 통해 상기 열매 스팀 혼용 디스크 건조기로 재송기되는 건조 슬러지의 비율을 제어하는 것이 보다 바람직하다.
그리고, 상기 열매 스팀 혼용 디스크 건조기는 건조기 본체, 상기 건조기 본체 내부에 길이 방향으로 설치되고 내부로 증기가 공급되는 회전축, 상기 회전축을 따라 축설되고 상기 회전축으로부터 유입된 증기에 의해 가열되는 다수의 디스크를 포함하고, 상기 각 디스크의 외측 종단에는 투입된 물질의 진행 속도를 조절하기 위해 상기 투입된 물질의 진행 방향에 대해 여러 각도의 경사면이 형성된 유량 조절판이 미리 설정된 비율로 설치되는 것이 바람직하다.
상기 유량 조절판은 투입된 물질의 진행 방향으로 경사면이 형성된 역방향 유량 조절판, 투입된 물질의 진행방향의 반대방향으로 경사면이 형성된 정방향 유량 조절판, 투입된 물질의 진행 방향과 평행한 면을 갖고 투입된 물질을 교반하는 교반형 유량 조절판 및 투입된 물질의 진행 방향과 수직인 면을 갖는 중립형 유량 조절판 중 어느 하나가 선택적으로 사용된다.
또한, 상기 건조기 본체 내부는 상기 역방향 유량 조절판과 교반형 유량 조절판이 미리 설정된 제 1 비율로 설치되는 제 1 구간, 상기 정방향 유량 조절판과 교반형 유량 조절판이 미리 설정된 제 2 비율로 설치되는 제 2 구간, 상기 정방향 유량 조절판과 중립형 유량 조절판이 미리 설정된 제 3 비율로 설치되는 제 3 구간 및 상기 정방향 유량 조절판과 중립형 유량 조절판이 미리 설정된 제 4 비율로 설치되는 제 4 구간으로 구획되고, 상기 제 1 비율은 1 : 0.25 ~ 1 : 1, 제 2 비율은 1 : 1 ~ 2.5 : 1, 제 3 비율은 1 : 0.75 ~ 1 : 1.25, 제 4 비율은 1 : 0.5 ~ 1 : 1인 것이 바람직하다.
또한, 상기 디스크의 종단과 일체로 플레이트가 형성되고, 상기 플레이트와 유량 조절판이 체결 부재에 의해 상호 체결되며, 상기 유량 조절판은 상기 플레이트와 체결수단에 의해 체결되는 브라켓 및 상기 브라켓의 일측에 회동가능하도록 힌지결합되는 회동판을 포함하고, 상기 회동판의 회동에 의해 상기 투입된 물질의 진행 방향에 대한 경사각이 조절되는 것이 보다 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치를 나타내는 공정 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 하폐수 슬러지를 함수율 10 ~ 30%로 건조 하는 자원 재활용 장치는 슬러지를 저장 및 자동 이송이 가능한 저장 호퍼(10)와 이송 펌프(12), 이송 펌프(12)로부터 함수율이 높은 슬러지를 탈수 및 건조처리하는 압축 탈수기(20) 및 열매, 스팀 혼용 디스크 건조기(21), 열매, 스팀 혼용 디스크 건조기(21)에서 발생하는 악취 및 유해 가스를 정화하는 정화 수단, 압축 탈수기(20) 및 열매, 스팀 혼용 디스크 건조기(21)로 열원을 공급하는 보일러(40, 41, 43) 및 상기 저장 호퍼(10), 압축 탈수기(20), 열매, 스팀 혼용 디스크 건조기(21), 컨베이어(22 ~ 24), 보일러(40, 41, 43)의 동작을 제어하는 자동 운전반(50)을 포함하여 구성된다.
저장 호퍼(10)는 함수율이 높은 하폐수 슬러지가 저장되는 부분이며, 저장 호퍼(10)의 하측부에는 저장 호퍼(10)에 저장되는 슬러지를 이송하는 이송 펌프(12)가 제공되어 있다. 저장 호퍼(10)의 상부에는 악취 포집 후드(13)가 설치되어 슬러지의 저장 또는 이송 시 발생하는 악취 문제를 원천적으로 해소하고 있다.
이송 펌프(12)를 통해 이송된 슬러지는 압축 탈수기(20)에서 압축 탈수처리된 후 열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21)에서 건조되어 배출된 후 시멘트 원료, 탄화용 원료, 소각용 원료, 경량골재용 원료, 기타 복토재로 재활용된다. 열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21)의 세부 구조에 대해서는 도 2 ~ 7에서 상세하게 설명하기로 한다.
압축 탈수기(20) 및 열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21)는 열매를 이용하여 열원을 제공하는 열매 보일러(43)에 의해 구동되며, 열매 보일러(43) 외에 열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21)로부터 배출된 배출가스를 스팀으로 전환하여 열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21)로 재공급하는 폐열 보일러(41) 및 초기 운전중에 부족한 스팀 열원을 발생하여 보조적으로 스팀을 공급하는 보조 보일러(40)가 추가적으로 구비되는 것이 보다 바람직하다.
열매 스팀 활용 디스크 건조기(21)에서 건조된 건조 슬러지는 하측부에 제공된 배출 컨베이어(22)를 통해 배출되며, 배출 컨베이어(22)의 하단에는 배출 컨베이어(22)를 통해 배출된 건조 슬러지 중 일부를 재건조시키기 위해 분배하는 분배 컨베이어(23)가 위치한다.
한편, 열매 스팀 활용 디스크 건조기(21)의 하측부에는 배출되는 슬러지의 수분율을 측정하기 위한 수분 센서(25)가 설치되어 있다. 수분 센서(25)에서 검출된 검출 신호는 자동 운전반(50)으로 전송되고, 자동 운전반(50)은 검출 신호를 분석하여 수분율을 측정한 후 측정된 수분율에 따라 열매 스팀 활용 디스크 건조기(21)로 재송기될 슬러지의 양(비율)을 결정하여 그에 상응하는 제어신호를 분배 컨베이어(23)로 인가하게 된다. 분배 컨베이어(23)는 자동 운전반(50)의 제어신호에 따라 일정량의 슬러지를 상향 이동 컨베이어(24)를 통해 열매 스팀 활용 디스크 건조기(21)로 재송기하게 된다. 분배 컨베이어(23)에서 슬러지를 분배하는 방식은 상향 이동 컨베이어(24)로 배출되는 슬러지의 배출 속도 제어, 배출구의 크기 조절 등 다양한 방식이 가능하다.
열매, 스팀 혼용 디스크 건조기(21)에서 발생하는 악취 및 유해 가스를 정화하는 정화 수단은 분진 포집기(30), 습식 탈습탑(31) 및 활성탄 반응탑(32)을 포함하여 3단계의 유해 가스 정화 작용이 수행된다.
분진 포집기(30)는 열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21)의 상부와 연통되고, 테프론 백을 이용하여 집열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21)로부터 유입된 폐가스에 포함된 분진을 포집한다.
습식 탈습탑(31)은 분진 포집기(30)의 상방으로 배출된 폐가스를 세척수로 세척하여 분진을 2차적으로 제거한다. 습식 탈습탑(31)의 후단에는 데워진 세척수를 열교환하는 열 교환기 및 냉각탑이 위치한다.
활성탄 반응탑(32)은 습식 탈습탑(31)의 상부와 연결되어 2차 정화된 폐가스에 포함된 산성 가스, 다이옥신 등의 유해물질을 흡착 정화하는 것이다.
자동 운전반(50)은 저장 호퍼(10), 압축 탈수기(20), 열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21), 컨베이어(22 ~ 24), 열매 보일러(43)의 동작을 제어하고, 상술한 바와 같이, 수분 센서(25)의 검출값에 따라 열매 스팀 활용 디스크 건조기(21)로 재송기될 슬러지의 양(비율)을 제어한다.
폐열 보일러(41) 및 보조 보일러(40)는 스팀 분배기(47)에 연결되어 발생된 스팀을 압축 탈수기(20) 또는 열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21)로 분배 공급하도록 되어 있다.
건조 슬러지중에서 재투입되지 않는 건조 슬러지는 정량 공급기(미도시)를 통해 혼합되어 공급되며 정량 공급기는 점토 및 소각재가 혼합되어 일정한 비율로 교반되도록 물결 모양의 임펠러가 내부에 구성되어 있다. 두 세개의 물질이 혼합된 혼합 슬러지는 정량 공급기를 통해 혼합비가 일정한 혼합 슬러지로 만들어진다.
이때, 건조 슬러지와 첨가 부수재의 재료 구성비는 슬러지 80 내지 90 중량 %, 점토 5 내지 15 중량%, 소각재 1 내지 5 중량%로 하는 것이 바람직하다.
스팀 혼용 디스크 건조기(21)에서 배출된 고온의 배출가스는 응축수 탱크(42)를 거쳐 폐열 보일러(41)를 통해 배출되는 유해 가스는 위한 분진 포집기(30)와 배가스 탈습탑(31)을 거치면서 탈황산화물, 탈질소산화물, 탈염화수소, 집진등을 이루어 깨끗한 가스로 배출하게 된다. 또한 폐열 보일러(41)에서 스팀으로 전환하여 건조기(21)로 송기하여 폐열 회수 및 친환경 시스템을 이루게 된다.
이상에서와 같이, 수분높은 하폐수 슬러지를 과건조하여 자원 재활용이 가능한 함수율 10 ~ 30%의 저수분 슬러지를 얻게 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21)의 주요 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21)는 건조기 본체(101)의 내부 중심에 길이 방향으로 회전축(110)이 설치되고, 회전축(110)에는 다수의 디스크(120)가 회전축(110)의 외면에 축설되어 있다. 상술한 바와 같이, 회전축(110)의 내부로 고온의 증기가 유입되어 각 디스크(120)로 유통하여 각 디스크(120)가 고열로 가열된다.
건조기 본체(101)로 투입된 슬러지 등의 투입 물질은 좌측에서 우측으로 진행하면서 디스크(120)의 고열에 의해 점차적으로 수분이 증발되어 함수율이 10 ~ 30%로 건조된 상태로 배출되게 된다.
각 디스크(120)의 외측 종단에는 투입된 슬러지의 진행 방향을 조절하기 위 해 슬러지의 진행 방향에 대해 여러 방향의 경사면이 형성된 유량 조절판(130)이 미리 설정된 비율로 설치되어 있다.
건조기 본체(101)의 일측 내면에는 커터(140)가 설치되어 슬러지가 디스크(120)에 들러붙지 않도록 한다.
본 실시예에서 유량 조절판(130)은 투입된 물질의 진행방향으로 경사면이 형성되어 물질의 진행을 지연시키는 역방향 유량 조절판(A), 투입된 물질의 진행방향과 반대방향의 경사면이 형성되어 물질의 진행을 촉진시키는 정방향 유량 조절판(C), 투입된 물질의 진행 방향 방향과 평행한 면을 갖고 투입된 물질을 교반하는 교반형 유량 조절판(B) 및 투입된 물질의 진행 방향과 수직인 면을 갖는 중립형 유량 조절판(D)의 4가지 유형이 사용되었으며, 이에 대해서는 도 3 ~ 6의 확대도를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에서는 열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21) 내부를 초기 슬러지의 온도를 상승시키는 구간인 승온 구간, 승온된 슬러지로부터 수분이 급격하게 증발하는 증발 구간, 수분의 증발에 의해 급격한 감량이 일어나 함수율이 30 ~ 40% 정도로 유지되는 감량화 구간 및 함수율이 10 ~ 30% 정도로 과건조되는 과건고 구간으로 구분하고, 각 구간별 건조 특성에 따라 상기 유량 조절판(130)의 종류 및 개수를 적절하게 배치되도록 하는 것이 핵심적인 내용이다.
승온 구간에서는 슬러지 온도를 20℃정도에서 95℃까지 증가시키기 위해 일정한 교반과 체류시간이 요구되므로 디스크(120)의 수량에 대비하여 체류시간이 긴 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예에서는 승온 구간에 역방향 유량 조절판(A)과 교반형 유량 조절판(B)을 교호 설치하여 슬러지의 체류 시간을 증가시킴과 아울러 슬러지가 교반될 수 있도록 하였다. 승온 구간에서 역방향 유량 조절판(A)과 교반형 유량 조절판(B)의 수량비는 1 : 0.25 ~ 1 : 1이 되는 것이 바람직하다. 수량비가 1 : 0.25 이하이면 슬러지의 충분한 교반이 이루어지지 못하게 되며, 수량비가 1 : 1 이상이면 슬러지의 교반은 잘 이루어지나 슬러지의 유속이 증가하여 충분한 승온이 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
증발 구간에서는 슬러지 온도가 약 100℃ 정도를 유지하면서 급격한 수분 증발로 인해 함수율이 40 ~ 55%가 되면서 슬러지가 엉겨 붙어 디스크(120)나 건조기 본체(101)의 내면에 들러붙게 되는 문제점이 발생하는 글루존(Glue-zone)이 형성될 수 있으므로 이러한 글루존 형성을 방지하기 위해 슬러지의 체류 시간을 짧게 할 필요가 있다. 따라서, 본 실시예에서는 증발 구간에 정방향 유량 조절판(C)과 교반형 유량 조절판(B)을 교호 설치하여 슬러지의 체류 시간을 단축시킴과 아울러 슬러지가 교반될 수 있도록 하였다. 증발 구간에서 정방향 유량 조절판(C)과 교반형 유량 조절판(B)의 수량비는 1 : 1 ~ 2.5 : 1이 되는 것이 바람직하다. 수량비가 1 : 1 이하이면 슬러지의 유속이 지연되어 글루존이 형성될 염려가 있으며, 수량비가 2.5 : 1 이상이면 슬러지의 교반이 잘 이루어지지 않는 문제점이 있다.
감량화 구간에서는 슬러지 온도가 계속 100℃ 정도로 유지되면서 급격한 감량이 일어나는 구간으로서 30 ~ 40%의 함수율을 유지하기 위해 정방향 유량 조절판(B)과 중립형 유량 조절판(D)을 교호 설치하여 적절한 슬러지 체류 시간을 유지하도록 한다. 감량화 구간에서 정방향 유량 조절판(B)과 중립형 유량 조절판(D)의 수량비는 1 : 0.75 ~ 1 : 1.25(바람직하게는 1 : 1)가 되도록 하였다. 수량비가 1 : 0.75 이하이면 슬러지의 교반은 잘 이루어지나 슬러지의 유속이 낮아지게 되며, 수량비가 1 : 1.25 이상이면 슬러지의 교반이 잘 이루어지지 않는 문제점이 있다.
과건조 구간에서는 슬러지 온도가 120℃ 정도 유지되면서 함수율이 10 ~ 30% 정도로 과건조되며, 이를 위해 정방향 유량 조절판(B)과 중립형 유량 조절판(D)을 1 : 0.5 ~ 1 : 1의 비율로 교호 설치하여 슬러지 체류 시간이 감량화 구간보다 약간 짧게 유지되도록 한다.
도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 역방향 유량 조절판(A)은 디스크(120)의 종단에 플레이트(131)가 용접 등에 의해 일체로 연결되고 슬러지의 진행 방향에 대해 역행하는 방향의 경사면(133a)이 형성된 브라켓(133)이 체결 부재(135)에 의해 플레이트(131)에 취부된 구조를 갖는다.
또는 경사면(133a)이 형성된 브라켓(133)과 플레이트(131)가 일체형으로 형성되는 것도 가능하다.
도 4a는 도 2의 B 부분의 확대도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 교반형 유량 조절판(B)은 디스크(120)의 종단에 플레이트(131)가 용접 등에 의해 일체로 연결되고 슬러지의 진행 방향에 대해 평행 한 방향의 경사면(133c)이 형성된 브라켓(133)이 체결 부재(135)에 의해 플레이트(131)에 취부된 구조를 취하며, 역시 경사면(133c)이 형성된 브라켓(133)과 플레이트(131)가 일체형으로 형성되는 것도 가능하다.
도 4b는 교반형 유량 조절판의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 4b의 실시예는 도 4a의 실시예와 달리 브라켓(133)의 상부면이 "V"자 형상으로 형성되어 있는 것이 상이하며, 이러한 "V"자 형상에 의해 교반 효율이 보다 향상될 수 있는 장점이 있다.
도 5는 도 2의 C 부분의 확대도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 정방향 유량 조절판(C)은 디스크(120)의 종단에 플레이트(131)가 용접 등에 의해 일체로 연결되고 슬러지의 진행 방향으로 경사면(133b)이 형성된 브라켓(133)이 체결 부재(135)에 의해 플레이트(131)에 취부된 구조를 취하며, 역시 경사면(133b)이 형성된 브라켓(133)과 플레이트(131)가 일체형으로 형성되는 것도 가능하다.
도 6은 도 2의 D 부분의 확대도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 중립형 유량 조절판(D)은 디스크(120)의 종단에 플레이트(131)가 용접 등에 의해 일체로 연결되고 슬러지의 진행 방향에 수직인 방향으로 돌기편(137)이 플레이트(131)에 용접 등으로 접합되는 구조를 취하고 있다.
도 7은 회동형 유량 조절판을 도시한 분해 사시도이다.
열매 스팀 혼용 디스크 건조기(21)에 투입되는 물질은 그 종류 및 함수율이 다양하므로 투입되는 물질에 따라 상기 각 구간의 길이나 유량 조절판(130)의 수량 및 비율 등이 상이하게 되므로 투입되는 물질이 달라질 때마다 브라켓(133)을 교체해야 하는 번거로움이 있다.
도 6에 도시된 회동형 유량 조절판은 하나의 유량 조절판으로 정방향, 역방향 및 교반형 유량 조절판을 모두 구현할 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 회동형 유량 조절판의 기본적인 구조는 도 2 ~ 4의 구조와 유사하며, 브라켓(133)의 구조만이 상이하다.
즉, 회동형 유량 조절판은 브라켓(133)과 회동판(140)이 분리되어 있으며, 회동판(140)이 브라켓(133)에 회동가능하도록 힌지 결합되어 회동판(140)의 경사각을 자유롭게 조절할 수 있도록 되어 있다.
회동판(140)은 고정핀(150)에 의해 브라켓(133)에 힌지 결합되며, 고정핀(150)으로 회동판(140)과 브라켓(133)을 결합하고 회동판(140)을 원하는 각도로 회전시킨 후 고정핀(150)을 꽉 조여주면 회동판(140)이 설정된 각도로 고정설치되게 된다.
도 6에 도시된 실시예는 회동형 유량 조절판의 일례일 뿐이며, 본 발명은 디스크(120)의 종단에 회동에 의해 경사각 조절이 가능한 각종 유량 조절판이 포함되는 것을 기술적 사상으로 하므로 그 외의 다양한 변형례가 가능함은 당연한 것이 며, 이 또한 본원발명의 기술적 사상에 포함된다고 볼 것이다.
이상의 구성을 갖는 본 발명은 함수율이 높은 하폐수 슬러지를 건조하여 함수율 10 ~ 30%의 슬러지를 가지고 시멘트 원료, 탄화용 원료, 소각용 원료, 경량골재용 원료, 기타 복토재 등의 자원화를 실현하는 효과가 있다.
또한, 건조기의 디스크 외측 종단에 투입된 물질의 진행 방향을 조절하기 위한 여러 종류의 유량 조절판이 미리 설정된 비율로 설치되어 디스크 건조기의 길이 및 디스크 개수의 증감 없이도 투입된 물질의 건조 구간별 체류 시간을 용이하게 조절할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 유량 조절판을 회동가능하도록 설치함으로써 하나의 유량 조절판을 사용하여 경사각을 조절함으로써 투입된 물질의 건조 구간별 체류 시간을 용이하게 조절할 수 있는 효과도 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (8)

  1. 함수율이 높은 하폐수 슬러지가 저장되는 저장 호퍼;
    상기 저장 호퍼에 저장되는 슬러지를 이송하도록 상기 저장 호퍼의 하측부에 제공된 이송 펌프;
    슬러지를 압축하여 탈수처리하는 압축 탈수기;
    상기 압축 탈수기에서 탈수처리된 슬러지를 건조시키는 열매 스팀 혼용 디스크 건조기;
    열매를 이용하여 상기 압축 탈수기 및 열매 스팀 혼용 디스크 건조기를 구동하는 열매 보일러;
    상기 열매 스팀 혼용 디스크 건조기로부터 배출된 배출가스를 스팀으로 전환하는 폐열 보일러;
    초기 운전중에 부족한 스팀 열원을 발생하여 보조적으로 스팀을 공급하는 보조 보일러;
    상기 열매 스팀 활용 디스크 건조기의 하측부에 제공되어 건조 슬러지가 배출되는 배출 컨베이어;
    상기 배출 컨베이어를 통해 배출된 건조 슬러지 중 일부를 재건조시키기 위해 분배하는 분배 컨베이어;
    상기 분배 컨베이어에서 분배된 일부 슬러지를 상기 열매 스팀 활용 디스크 건조기로 송기하도록 제공된 상향 이동 컨베이어;
    폐가스를 정화하도록 상기 열매 스팀 혼용 디스크 건조기와 연통되어 제공된 분진 포집기;
    상기 분진 포집기의 상방으로 배출된 폐가스를 물 세척하여 분진을 제거하는 습식 탈습탑;
    데워진 세척수를 열교환하는 열 교환기 및 냉각탑;
    상기 습식 탈습탑의 상부와 연결되어 폐가스를 흡착 정화하는 활성탄 반응탑; 및
    상기 저장 호퍼, 압축 탈수기, 열매 스팀 혼용 디스크 건조기, 각 컨베이어, 각 보일러의 동작을 제어하는 자동 운전반을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐열 보일러 또는 보조 보일러에서 발생된 스팀을 상기 압축 탈수기 또는 열매 스팀 혼용 디스크 건조기로 공급하는 스팀 분배기가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열매 스팀 혼용 디스크 건조기의 하측부에 설치되어 배출되는 건조 슬 러지의 수분율을 검출하는 수분 센서가 더 포함되고,
    상기 자동 운전반은 상기 수분 센서에서 검출된 수분율에 기초하여 상기 분배 컨베이어를 통해 상기 열매 스팀 혼용 디스크 건조기로 재송기되는 건조 슬러지의 비율을 제어하는 것을 특징으로 하는 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열매 스팀 혼용 디스크 건조기는
    건조기 본체, 상기 건조기 본체 내부에 길이 방향으로 설치되고 내부로 증기가 공급되는 회전축, 상기 회전축을 따라 축설되고 상기 회전축으로부터 유입된 증기에 의해 가열되는 다수의 디스크를 포함하고,
    상기 각 디스크의 외측 종단에는 투입된 물질의 진행 속도를 조절하기 위해 상기 투입된 물질의 진행 방향에 대해 여러 각도의 경사면이 형성된 유량 조절판이 미리 설정된 비율로 설치되는 것을 특징으로 하는 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유량 조절판은
    투입된 물질의 진행 방향으로 경사면이 형성된 역방향 유량 조절판;
    투입된 물질의 진행방향의 반대방향으로 경사면이 형성된 정방향 유량 조절판;
    투입된 물질의 진행 방향과 평행한 면을 갖고 투입된 물질을 교반하는 교반형 유량 조절판; 및
    투입된 물질의 진행 방향과 수직인 면을 갖는 중립형 유량 조절판 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 건조기 본체 내부는
    상기 역방향 유량 조절판과 교반형 유량 조절판이 미리 설정된 제 1 비율로 설치되는 제 1 구간;
    상기 정방향 유량 조절판과 교반형 유량 조절판이 미리 설정된 제 2 비율로 설치되는 제 2 구간;
    상기 정방향 유량 조절판과 중립형 유량 조절판이 미리 설정된 제 3 비율로 설치되는 제 3 구간; 및
    상기 정방향 유량 조절판과 중립형 유량 조절판이 미리 설정된 제 4 비율로 설치되는 제 4 구간으로 구획되는 것을 특징으로 하는 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 비율은 1 : 0.25 ~ 1 : 1, 제 2 비율은 1 : 1 ~ 2.5 : 1, 제 3 비율은 1 : 0.75 ~ 1 : 1.25, 제 4 비율은 1 : 0.5 ~ 1 : 1인 것을 특징으로 하는 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 디스크의 종단과 일체로 플레이트가 형성되고, 상기 플레이트와 유량 조절판이 체결 부재에 의해 상호 체결되며,
    상기 유량 조절판은 상기 플레이트와 체결수단에 의해 체결되는 브라켓 및 상기 브라켓의 일측에 회동가능하도록 힌지결합되는 회동판을 포함하고, 상기 회동판의 회동에 의해 상기 투입된 물질의 진행 방향에 대한 경사각이 조절되는 것을 특징으로 하는 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치.
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