KR100725747B1 - 슬러지의 탈수 건조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 슬러지의 탈수 건조 장치는, 슬러리를 고액 분리함과 아울러 어느 정도 탈수를 진행한 다음 케익으로 배출하는 필터 프레스와, 상기 필터 프레스에서 배출된 슬러지를 교반하고 파쇄한 다음 정량 공급이 이루어지도록 하는 슬러지 개량기와, 상기 슬러지 개량기에서 배출된 슬러지를 스크류를 이용하여 이송시키는 동시에 열풍을 제공하여 건조시키는 열풍 건조기를 포함하여 구성됨으로써, 슬러리의 고액분리 및 탈수, 슬러지 개량, 슬러지 건조가 하나의 사이클을 통해 연속적으로 이루어지도록 하여, 시스템의 컴팩트화를 실현함과 아울러 슬러지 처리 공정을 단순화하면서도 경제성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

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Description

슬러지의 탈수 건조 장치{System for dehydrating and drying sludges}

도 1은 본 발명에 따른 슬러지의 탈수 건조 장치가 도시된 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 슬러지의 탈수 건조 장치에서 슬러지 개량기가 도시된 상세도,

도 3은 본 발명에 따른 슬러지의 탈수 건조 장치에서 건조기 지지대가 도시된 개략적인 사시도,

도 4는 본 발명에서 높이 조절 장치를 설명하기 위한 주요부 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 필터 프레스 19 : 벨트컨베이어

20 : 슬러지 개량기 21 : 호퍼

23 : 교반 스크류 25 : 구동수단

26 : 교반기 모터 27 : 구동 기어

28 : 체인 29 : 스프로킷

30 : 전달 축 31, 32 : 축 기어

33 : 아이들러 기어 34 : 전달 기어

35 : 체인 36 : 스크류 기어

38 : 정량공급 스크류 40 : 열풍 건조기

41, 41A, 41B, 41C, 41D : 나선 축류식 건조기

42 : 건조실 43 : 전열 스크류

45 : 스크류 구동모터 47 : 열풍 공급기

50 : 건조기 지지대 51 : 프레임

52 : 결합구 53 : 센터 지지대

55 : 지지대 56 : 지지로드

57 : 지지발판 58 : 높이 조절부

61 : 상부 플랜지 62 : 하부 플랜지

63 : 체결부재 65 : 높이 조절판

본 발명은 슬러지 처리 시스템에 관한 것으로서, 특히 식품산업, 화공산업, 환경산업의 생산 공정 및 폐기물의 처리공정에서 슬러리를 고액분리한 후 상당한 수준까지 슬러지의 함수율을 강하시킬 수 있도록 한 슬러지의 탈수 건조 장치에 관한 것이다.

본 출원인은 슬러지 처리하는 탈수 장치인 필터 프레스를 고안하여 대한민국 특허청으로부터 실용신안등록(등록 번호; 20-327685호) 받은 바 있고, 또한 슬러지 를 건조하는 장치인 나선 축류식 열풍 건조기를 발명하여 특허청으로부터 특허(등록번호 10-0436985호, 10-0498124호) 받은 바 있다.

여기서 상기 필터 프레스 등을 이용한 탈수 기술과 슬러지 개량 기술, 상기 나선 축류식 열풍 건조기 등을 이용한 건조 기술이 독립적인 설비기술로 되어 있어, 상당한 정도까지 함수율에 도달하기 위해서는 여러 기술을 조합하는 엔지니어링 기술을 적용하고 있다.

이것은 각 핵심요소 기술 간의 특성에 대한 풍부한 경험과 지식이 있는 경우에만 가능한 것으로 간혹 개별기술에서는 성공적이지만 조합하였을 경우에 결정적인 결함이 발생하여 공정 차질과 막대한 경제적 손실을 초래하는 문제점이 발생되었다.

즉, 탈수 기술과 슬러지 개량기술, 건조 기술은 기술범위가 넓고 처리물성에 따라 그 결과가 전혀 다르게 나타나는 기술 영역이기 때문에 각 핵심요소기술에 대한 최적해를 찾기 위한 기술 범위에만 치중되어있고, 적용 범위가 좁은 관계로, 보다 많은 물성에 적용 가능한 시스템 즉 직화, 스팀, 온수 등 열원적용의 다양성과 유입되는 슬러지 물성의 다양성에도 적절한 운전조건 변화를 통하여 고액분리, 탈수, 슬러지 개량, 건조가 일체식으로 콤팩트하게 구성될 수 없었던 한계가 있었다.

따라서 탈수, 슬러지 개량, 건조 기술을 하나로 시스템으로 통합하여 슬러지를 경제적이면서도 효율적으로 처리할 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 요구를 실현하기 위해 발명된 것으로서, 슬러리의 고액분리 및 탈수, 슬러지 개량, 슬러지 건조가 하나의 사이클을 통해 연속적으로 이루어질 수 있도록 구성함으로써 장치의 컴팩트화를 실현함과 아울러 슬러지 처리 공정을 단순화하면서도 경제성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 슬러지의 탈수 건조 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 슬러지의 탈수 건조 장치는, 일측으로 유입된 슬러리를 고액 분리함과 아울러 탈수를 진행한 다음 케익으로 배출하는 필터 프레스와; 상기 필터 프레스의 슬러지 배출부 하측에 호퍼가 위치되어 필터 프레스에서 배출된 슬러지가 유입되도록 구성되고, 이렇게 호퍼로 유입된 슬러지를 교반하고 파쇄한 다음 정량 공급이 이루어지도록 하는 슬러지 개량기와; 상기 슬러지 개량기의 배출구 하측에 건조실의 입구가 위치되어 슬러지 개량기에서 배출된 슬러지가 유입되도록 구성되고, 이렇게 건조실로 유입된 슬러지를 스크류를 이용하여 이송시키는 동시에 열풍을 제공하여 건조시키는 열풍 건조기를 포함한 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

여기서 상기 슬러지 개량기는, 상기 필터 프레스에서 배출된 슬러지가 유입되는 호퍼와, 상기 호퍼의 내측으로 돌출되어 슬러지를 교반하는 복수개의 교반 스크류와, 상기 교반 스크류를 회전 구동시키는 제 1 구동수단과, 상기 호퍼의 하부에 구비되어 슬러지의 정량 공급 및 파쇄 작용을 하는 정량공급 스크류 및 이를 구동하는 제 2 구동수단을 포함한다.

상기 교반 스크류는 상기 호퍼의 적어도 4곳에서 상호 대칭되게 호퍼의 내측으로 돌출되게 구성된다.

상기 제 1 구동수단은 교반기 모터와, 상기 교반기 모터로부터 상기 각 교반 스크류에 회전 동력을 전달하는 동력전달수단을 포함한다. 상기 동력전달수단은 상기 교반기 모터의 구동 기어로부터 회전동력을 전달받는 스프라켓, 상기 스프라켓에 결합되어 회전되는 전달축과, 상기 전달축의 양쪽에 각각 구비되어 동력을 전달하는 복수의 축 기어와, 상기 축 기어로부터 각각의 교반 스크류에 동력을 전달하는 전달 기어, 스크류 기어 및 체인을 포함한다. 여기서 상기 호퍼의 양쪽에 각각 두 개씩의 전달 기어 및 체인이 구비되되, 상기 스크류 기어가 상대 방향으로 회전하도록 상기 적어도 어느 일측 전달 기어와 축 기어 사이에는 아이들러 기어가 구비된다.

상기 열풍 건조기는, 건조실 내부에 구비된 전열 스크류의 회전에 따라 슬러지를 이송시키면서 열풍을 공급하여 슬러지를 건조시키는 복수개의 나선 축류식 건조기과, 상기 복수개의 나선 축류식 건조기가 지그재그 방식으로 배치되어 슬러지가 연속적으로 통과하면서 건조되도록 지지하는 건조기 지지대를 포함한다.

상기 나선 축류식 건조기는, 긴 원통 구조로 이루어진 건조실과, 상기 건조실 내부에 구비되어 슬러지를 이송시키는 전열 스크류와, 상기 건조실의 일측에 구비되어 전열 스크류를 회전 구동시키는 스크류 구동모터와, 상기 건조실의 타측에 구비되어 상기 건조실의 내부로 열풍을 공급하는 열풍 공급기를 포함한다.

상기 열풍 공급기는 상기 전열 스크류의 축 내부를 통해서 열풍을 공급토록 구성된다.

상기 건조기 지지대는 반원통 구조로 형성되어 상기 나선 축류식 건조기를 지지하는 프레임과, 상기 프레임의 하부에 구비되어 소정 공간에 열풍 건조기를 지지하는 지지대를 포함한다.

상기 프레임은 상기 나선 축류식 건조기의 개수에 따라 복수개가 구비되고, 각각의 프레임은 센터 지지대에 의해 좌우 방향으로 소정 각도를 경사지게 배치된다.

상기 지지대는 바닥으로부터 상기 프레임의 하부까지 수직으로 세워지는 지지로드와, 상기 지지로드에 구비되어 지지로드의 길이를 조절하는 높이 조절부를 포함하여 구성될 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 지지대는 바닥으로부터 상기 프레임의 하부까지 수직으로 세워지는 지지로드와, 상기 지지로드의 하단부에 구비되는 지지발판과, 상기 지지로드의 중간에 구비되어 지지로드의 길이를 조절하는 높이 조절부로 구성된다.
여기서 상기 높이조절부는 상기 높이조절부는 상기 지지로드의 분할된 중간 부분에 상호 마주하도록 설치된 상부 플랜지 및 하부 플랜지 사이에 끼워지는 높이 조절판과, 상기 높이 조절판 및 상하부 플랜지를 관통하여 체결하는 체결부재를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 슬러지의 탈수 건조 장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 슬러지의 탈수 건조 장치에서 슬러지 개량기가 도시된 상세도이며, 도 3은 본 발명에 따른 슬러지의 탈수 건조 장치에서 나선 축류식 열풍건조기를 지지하는 장치가 도시된 개략적인 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 열풍건조기 지지 장치에서 높이 조절 장치를 설명하기 위한 주요부 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 슬러지의 탈수 건조 장치는, 일측으로 유입된 슬러리를 고액 분리함과 아울러 어느 정도 탈수를 진행한 다음 케익으로 배출하는 탈수기의 하나인 필터 프레스(10)와, 상기 필터 프레스(10)에서 배출된 슬러지를 교반하고 파쇄한 다음 정량 공급이 이루어지도록 하는 슬러지 개량기(20)와, 상기 슬러지 개량기(20)에서 배출된 슬러지를 스크류를 이용하여 이송시키는 동시에 열풍을 제공하여 건조시키는 열풍 건조기(40)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 주요 구성 부분에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 필터 프레스(10)는 도 1을 참고하면, 프레스 본체(11)와, 이 프레스 본체(11) 내에 일렬로 연속하여 배열되어 슬러리를 압착하면서 여과액을 배출시키는 다수의 여과판(13)과, 이 여과판(13)의 한 쪽에 구비되어 여과판을 유압시스템에 의해 가압할 수 있도록 중간판(15)과, 상기 프레스 본체(11)의 하부에 설치되어 감속기구를 포함하는 모터(17)에 의해 구동되면서 슬러지를 상기 슬러지 개량기(20)로 이송하는 벨트컨베이어(19)가 설치된다.

이와 같이 구성된 필터 프레스(10)는 본 출원인이 고안하여 실용신안등록(등록실용번호 20-327685) 받은 바 있는 필터 프레스(10)와 동일하게 구성할 수 있으므로, 본 실시예에서는 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 본 발명에서는 0.1㎛ 고형물 입자를 분리해낼 수 있고 고형물 회수율이 하수 슬러지의 경우 98% 수준인 상기 필터 프레스를 기준으로 구성하였지만, 고액분리 및 탈수가 이루어지는 스크류 디켄터, 드라발 디켄트, 벨트 프레스, 드럼 스크린 등 공정에 따라 다르게 적용되어지는 어떤 종류의 탈수기에도 적용이 가능함은 물론이다.
한편, 상기 벨트컨베이어(19)는 상기 필터 프레스(10)에서 배출된 슬러지를 슬러지 개량기(20)로 이송하여 배출하는 슬러지 배출부를 구성하게 된다.

다음, 상기 슬러지 개량기(20)는, 도 1과 2를 참고하면, 상기 벨트컨베이어(19)의 끝단 하측에 위치되어 상기 필터 프레스(10)에서 배출된 슬러지가 유입되는 호퍼(21)와, 상기 호퍼(21)의 내측으로 돌출되어 슬러지를 교반하는 복수개의 교반 스크류(23)와, 상기 교반 스크류(23)를 회전 구동시키는 구동수단(25)과, 상기 호퍼(21)의 하부에 구비되어 슬러지의 정량 공급 및 파쇄 작용을 하는 정량공급 스크류(38)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 호퍼(21)는 4 면경사로 하고, 그 경사 각도는 대략 60 ~ 80도로 하여 슬러지의 벽면 점착현상을 최소화하여 전단력을 가급적 줄일 수 있게 구성된 것으로서, 상기 필터 프레스(10)로부터 슬러지가 투입되는 상부는 넓고, 하부는 좁아지는 대략 사각통형 구조로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고, 원통 등 실시 조건에 따라 그 모양과 규격은 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

상기 교반 스크류(23)는 상기 호퍼(21)의 상대적으로 긴 쪽면에 각각 2개씩 4개가 상호 대칭되는 구조로 호퍼(21)의 내측으로 돌출되게 구성되고, 각 교반 스크류(23)는 상기 호퍼(21)의 가운데 방향으로 슬러지가 교반될 수 있도록 회전되게 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 상기 교반 스크류(23)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 호퍼(21)의 벽면에 대해서는 대략 직교하게 돌출되고, 수평 방향에 대해서는 이송교반각도 60 ~ 80도 가 되도록 배치되어 0.5 ~ 1rpm 정도의 속도로 회전하면서 슬러지를 경사 이송시키도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 스크류 구동수단(25)은 상기 교반 스크류(23)를 회전시키기 위한 구동 력을 발생시키는 교반기 모터(26)와, 상기 교반기 모터(26)로부터 상기 각 교반 스크류(23)에 회전 동력을 전달하는 동력전달수단으로 구성된다. 여기서 상기 동력전달수단은 상기 교반기 모터(26)의 구동 기어(27)로부터 체인(28)을 통해 회전동력을 전달받는 스프로킷(29)과, 상기 호퍼(21)의 하부에서 상기 스프로킷(29)에 결합되어 회전되는 전달축(30)과, 상기 전달축(30)의 양쪽에 각각 구비되어 동력을 전달하는 복수의 축 기어(31,32)와, 상기 축 기어(31,32)로부터 각각의 교반 스크류(23)에 동력을 전달하는 전달 기어(34), 체인(35) 및 스크류 기어(36)로 구성된다.

여기서 상기 호퍼(21)의 양쪽에는 상기 축 기어(31,32)를 중심으로 두 개씩의 전달 기어(34) 및 체인(35)이 각각 구비된다. 특히 상기 교반 스크류(23)가 상대 방향인 가운데 방향으로 회전하도록 상기 어느 일측(도면에서는 오른쪽) 전달 기어(34)와 축 기어(31,32) 사이에는 아이들러 기어(33)가 구비되어 회전 방향을 역전시키도록 구성된다.

상기 정량공급 스크류(38)는, 상기 호퍼(21)의 하부 배출구(21a)가 대략 직사각형 구조로 형성될 때, 상기 하부 배출구(21a)의 긴 방향으로 한 쌍이 나란히 위치된 상태에서 상대 방향인 가운데 방향으로 회전하면서 상기 교반 스크류(23)에서 교반된 슬러지를 파쇄하여 최종 배출구(21b)를 통해 상기 열풍 건조기(40)로 일정량씩 막힘없이 배출시킬 수 있도록 구성된다.

여기서 상기 정량공급 스크류(38)를 회전시키는 구동수단은 도면에 나타내지는 않았지만, 통상의 모터 및 동력전달수단에 의해 이루어지므로, 구체적인 도시 및 설명은 생략한다.

다음, 상기 열풍 건조기(40)는, 도 1을 참고하면, 상기 슬러지 개량기(20)에서 투입된 슬러지를 건조시키는 나선 축류식 건조기(41)와, 이를 지지하는 건조기 지지대(50)로 이루어진다.

상기 나선 축류식 건조기(41)는 복수 개가 지그재그 방향으로 연속하여 배치되는 것이 바람직하고, 본 실시예에서는 4 개(41A,41B,41C,41D)로 구성된 것을 예시하였다. 이와 같은 나선 축류식 건조기(41)는 건조실(42) 내부에 구비된 전열 스크류(43)의 회전에 따라 슬러지를 이송시키면서 열풍을 공급하여 슬러지를 건조시키도록 구성된다.

참고로 본 실시예에서는 4대의 열풍 건조기를 지그재그 방식으로 배열 건조시키는 과정을 설명하였으나, 그 이상 배치하여 연결하는 것도 가능하고, 지그재그 방식에 한정되지 않고 설치 공간과 조건에 따라 다양하게 배치하여 구성할 수 있음은 물론이다.

또한 상기 나선 축류식 건조기(41A, 41B, 41C, 41D)가 경사 배치된 상태에서 슬러지는 하측에서 상측으로 이동하면서 건조되고, 도면에는 도시되지 않았지만, 각각의 나선 축류식 건조기와 나선 축류식 건조기 사이에는 일측 건조기에서 다음 건조기로 슬러지가 자유 낙하하면서 유입될 수 있도록 통상의 관 구조의 낙하유입 연결관(미도시)이 구비되는 것이 바람직하다. 또한 연결관 구조가 아닌 슬러지 받이 구조로 구성하여 상측 건조기에서 떨어진 슬러지가 다음 건조기로 유입될 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

이와 같은 상기 나선 축류식 건조기(41)는, 긴 원통 구조로 이루어진 건조실 (42)과, 상기 건조실(42) 내부에 구비되어 슬러지를 이송시키는 전열 스크류(43)와, 상기 건조실(42)의 일측에 구비되어 전열 스크류(43)를 회전 구동시키는 스크류 구동모터(45)와, 상기 건조실(42)의 타측에 구비되어 상기 건조실(42) 내부로 열풍을 공급하는 열풍 공급기(47)로 구성된다.

여기서 상기 건조실(42)은 그 입구가 상기 슬러지 개량기(20)의 최종 배출구(21b) 하측에 위치된다.
상기 열풍 공급기(47)는 상기 전열 스크류(43)의 축 내부를 통해서 열풍을 공급토록 구성된다. 따라서 상기 전열 스크류(43)에는 열풍이 배출되는 다수의 배출공(미도시)들이 형성된다.

상기 건조기 지지대(50)는 상기 복수개의 나선 축류식 건조기(41)가 지그재그 방식으로 배치되어 슬러지가 연속적으로 통과하면서 건조되도록 지지하는 기능을 한다. 즉, 슬러지 개량기(20)를 거친 슬러지가 다단 나선 축류식 열풍 건조기(40)로 유입되는데 이것은 재료의 물성과 건조시간, 처리능력에 따라 적절히 배열할 수 있는 건조기 지지대(50)에 장착됨으로써 설비의 분해 및 조립을 보다 용이하게 할 수 있도록 한다.

이와 같은 상기 건조기 지지대(50)는 도 3과 도 4를 참조하면(참고로 도 3에서는 2 대의 건조기 지지대만 도시하였음), 반원통 구조로 형성되어 상기 나선 축류식 건조기(41)를 지지하는 프레임(51)과, 상기 프레임(51)의 하부에 구비되어 소정 공간에 열풍 건조기(40)를 지지하는 지지대(55)를 포함하여 구성된다.

상기 프레임(51)은 상기 나선 축류식 건조기(41)의 개수에 따라 복수개가 구비되고, 각각의 프레임(51)은 센터 지지대(53)에 의해 좌우 방향으로 소정 각도를 경사지게 배치된다. 상기 센터 지지대(53)는 긴 축봉 구조로 이루어져, 도면에 도 시되지는 않았지만 그 양단부가 지면 등의 구조물에 지지되게 설치된다.

또한 상기 프레임(51)은 그 양쪽에 상기 건조실(42)이 체결 부재 등의 결합 수단을 통해 용이하게 조립될 수 있도록 결합구(52)가 각각 형성된다. 즉, 상기 결합구(52)에 의해 건조기가 경사에 의한 미끄러짐이 없이 견고하게 고정되며 상부에는 밴드 등을 이용한 보조 고정을 할 수도 있다.

상기 지지대(55)는 상기 프레임(51)의 높이 조절이 가능하도록 프레임(51)의 양단부에 각각 두 개씩 설치되는 바, 바닥으로부터 상기 프레임(51)의 하부까지 수직으로 세워지는 지지로드(56)와, 상기 지지로드(56)의 하단부에 구비되는 지지발판(57)과, 상기 지지로드(56)의 중간에 구비되어 지지로드(56)의 길이를 조절하는 높이 조절부(58)로 구성된다.

특히 상기 높이 조절부(58)은 상기 지지로드(56)의 분할된 중간 부분에 상호 마주하도록 설치된 상부 플랜지(61) 및 하부 플랜지(62) 사이에 끼워지는 높이 조절판(65)과, 이 높이 조절판(65) 및 상하부 플랜지(61)(62)를 관통하여 체결하는 체결부재(63)을 포함하여 구성된다.
즉, 상기 높이 조절부(58)는 도 4에 도시된 바와 같이 높이가 상이한 높이 조절판(65) 중 하나 또는 이 이상을 선택하여 상기 상하부 플랜지(61,62) 사이에 끼우고 볼트 및 너트 등의 체결 부재(63)로 조립하게 되면 간단하면서도 견고하게 높이를 조절할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 슬러지의 탈수 건조 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

필터 프레스(10)를 거친 슬러지는 그 물성에 따라 케익의 경도와 함수율이 다르게 나타나지만 일반적인 범위에서 함수율은 30 ~ 60%수준으로 괴상이지만 산업 폐수, 또는 하수 슬러지의 경우 응집제와 혼합되어 점착성이 높을 뿐만 아니라 함수율이 70 ~ 90% 수준이 되고 배출되어진 후 덩어리가 깨어지면서 성층화 되어진다.

이렇게 성층화 되어진 슬러지는 저장 호파 내에서 중력에 의한 탈수현상이 진행되면서 약 48시간 이후에는 시멘트화 되는 현상이 발생하게 되므로, 하부에 위치한 이송 컨베이어 방향으로 자중으로 연속적인 공급이 이루어지지 못하고 심할 경우에는 이송 컨베이어 고착현상이 생기거나, 이송 컨베이어 주변에 터널현상이 발생하여 건조공정으로의 공급이 불가한 경우가 발생한다.

따라서 필터 프레스(10) 하부에 배출된 슬러지는 함수율이 낮은 경우에 계속적으로 유동화를 시키지 않으면, 다음 공정으로 정량을 이송하는데 문제가 발생하나, 본 발명에서는 필터 프레스(10)에서 이송된 슬러지가 바로 슬러지 개량기(20)로 투입되고, 이렇게 투입되는 슬러지는 교반, 파쇄가 이루어지면서 열풍 건조기(40)로 정량 공급되므로 건조 공정으로의 이송이 불가능한 문제를 해결할 수 있게 된다.

즉, 필터 프레스(10)에 유입된 슬러리는 고액분리 및 탈수되어진 후 케익이 배출되어 슬러지 개량기(20)로 공급되어진다. 상기 슬러지 개량기(20)에서 교반, 파쇄, 정량공급이 이루어진 슬러지는 제1, 2, 3, 4 열풍 건조기(40, 41A, 41B, 41C, 41D)를 거치는 과정에서 완전히 건조된 후에 배출된다.

이와 같이 작동되는 본 발명의 슬러지의 탈수 건조 장치에서 슬러지 개량기(20)의 작동과 열풍 건조기(40)의 작동을 보다 상세히 설명한다.

먼저 슬러지 개량기(20)의 작동을 설명한다.

슬러지 개량기(20)는 본 실시예에서와 같이 4개의 교반 스크류(23)가 구비된 경우에, 각각의 교반 스크류(23)는 0.5 ~ 1rpm 정도로 운전되고, 또한 이송교반각도 60 ~ 80도로 슬러지를 경사 이송 순환시키면서 교반하게 된다.

이때 상기 4개의 교반 스크류(23)는 도 2에서와 같이 교반기 모터(26)에서 발생된 동력이 구동 기어(27), 체인(28), 스프로킷(29), 전달축(30), 두 개의 축 기어(31,32), 이 축 기어(31,32)에 직결된 두 개의 전달 기어(34), 아이들러 기어(33)를 통해 결합된 두 개의 전달 기어(34), 4개의 각 체인(35), 4개의 각 스크류 기어(36)를 통해 순서대로 전달된다.

이와 같이 상기 4개의 교반 스크류(23)는 상대 방향인 가운데 방향으로 회전하면서 슬러지를 교반하고, 이렇게 교반된 슬러지는 하측으로 이동하게 된다.

상기 4개의 교반 스크류(23)를 통과한 슬러지는 서로 반대 방향으로 회전하는 두 개의 정량공급 스크류(38)에 의해 파쇄되면서 일정량씩 막힘없이 최종 배출구(21b)로 배출된다.

따라서 상기 슬러지 개량기(20)의 교반 스크류(23)는 슬러지를 상하 좌우로 유동시키면서 케익의 경도가 높은 경우 파쇄 효과를 발생시키게 되므로 다음공정 정량공급이 가능하게 되고, 결국 슬러지의 저장, 유동화, 정량 공급을 가능하게 함으로써 후속 공정에 정확성을 기할 수 있게 된다.

다음, 열풍 건조기(40)의 작동을 설명한다.

도 1을 참고하면, 스크류 구동모터(45)의 작동으로 전열 스크류(43)가 회전하면서 상기 슬러지 개량기(20)에서 배출된 슬러지가 건조실(42) 내부를 따라 하측에서 상측으로 이동하게 되며, 이때 열풍 공급기(47)가 작동되면서 건조실(42) 내부에 열풍을 공급함으로써 내부에서 이동하는 슬러지를 건조시키게 된다. 여기서 상기 전열 스크류(43)가 내장된 건조실(42)은 슬러지의 효과적인 배열과 이송을 위하여 10 ~ 30도 조건에 따라 적절한 경사를 이루게 배치되고, 상기 열풍 공급기(47)에서 상기 전열 스크류(43) 내부로 공급되는 열풍은 4 ~ 5m/s로 공급되는 것이 바람직하다.

이와 같은 방식으로 열풍 건조기(40)로 유입된 슬러지는 제1 나선 축류식 건조기(41A)를 통과하면서 어느 정도 건조된 슬러지는 다음, 제2 나선 축류식 건조기(41B), 제3 나선 축류식 건조기(41C), 제4 나선 축류식 건조기(41D) 순으로 통과하면서 완전 건조가 이루어지게 된다. 물론, 각각의 나선 축류식 건조기와 건조기 사이로 넘어갈 때 도면에 도시되지 않은 낙하유입 연결관을 통해 이송될 수 있다.

따라서 상기와 같은 본 발명은, 탈수기인 필터 프레스(10)에서 배출된 슬러지는 슬러지 개량기(20)에 유입되어지는데, 슬러지 개량기(20)에서 슬러지를 상하 좌우 유동화시킴으로써 적층화를 방지하고 파쇄효과를 유도하고 함수율을 균일하게 하여 정량공급이 가능하도록 하며, 건조기(40)에 유입되었을 경우에는 균일한 건조가 이루어지도록 한다. 특히 건조기 수리 등으로 운전이 수일간 정지되었을 경우에 발생되는 충격 부하를 유순하게 해결할 수 있고 통상 1피트 슬러지 높이에서 공급 난조가 발생하지만 본 발명에서는 최대 5피트까지 안전하도록 설계하는 것이 가능하다.

또한 슬러지는 슬러지 개량기(20)를 통하여 건조기로 정량공급 되어지는데, 단위 열풍 건조기(40) 내부에 위치한 전열 스크류(43)는 직접 가열 또는 간접 가열 등 선택적으로 이루어질 수 있고, 슬러지의 이송과 교반 열전달이 동시에 이루어지도록 하여 종래 건조기에 비하여 열효율이 20% 수준 이상으로 높일 수 있고, 특히 슬러지의 물성에 따라 체류 시간을 임의로 조절이 가능하고 처리능력과 체류시간에 최적인 건조체적과 이송경로를 형성할 수 있도록 추가로 설치 가능한 건조기 지지대(55)를 통해 계속적인 연결이 가능하다.

상기한 바와 같은 실시예와 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상에 대한 당업자의 이해를 도모하기 위한 것으로, 예시적으로 이해되어야 하며, 본원 발명의 권리범위는 첨부된 청구범위 및 그에 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 슬러지의 탈수 건조 장치는, 식품, 화공, 환경 분야의 생산 공정이나 폐기물 처리 공정에서 종래 일반적으로 사용되는 조합식에 비해서 약 5 ~ 15%정도 에너지 절감 효과와 장치의 콤팩트화, 단별 분절화를 통하여 설비비를 종래에 비하여 15 ~ 20% 절감할 수 있으며, 아울러 시스템의 설치 공간을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명의 시스템은, 다단 열풍 건조 방식으로 과건조 미건조 현상이 급격히 감소되어 배출되는 제품의 질이 상당한 정도로 향상될 수 있으며, 적용 물 성 범위에 있어서도 산화치탄, 유기안료, 산화철, 수산화마그네슘, 하수 슬러지, 시멘트 폐슬러지, 축산 폐수슬러지 등 최소 20종 이상의 생산 공정 또는 폐수처리공정에 적용이 가능한 이점이 있다.

특히 본 발명은, 모든 공정이 1 사이클로 연속 이송 작동되도록 구성되어 있기 때문에 설비 선택에 있어서 정확한 성능과 결과를 제시할 수 있어 최적 시스템 구성을 위한 시행착오를 현격하게 줄일 수 있고, 슬러지 처리 효율을 상당한 수준까지 높일 수 있는 이점이 있다.

Claims (14)

1. 일측으로 유입된 슬러리를 고액 분리함과 아울러 탈수를 진행한 다음 케익으로 배출하는 필터 프레스와;

   상기 필터 프레스의 슬러지 배출부 하측에 호퍼가 위치되어 필터 프레스에서 배출된 슬러지가 유입되도록 구성되고, 이렇게 호퍼로 유입된 슬러지를 교반하고 파쇄한 다음 정량 공급이 이루어지도록 하는 슬러지 개량기와;

   상기 슬러지 개량기의 배출구 하측에 건조실의 입구가 위치되어 슬러지 개량기에서 배출된 슬러지가 유입되도록 구성되고, 이렇게 건조실로 유입된 슬러지를 스크류를 이용하여 이송시키는 동시에 열풍을 제공하여 건조시키는 열풍 건조기를 포함한 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 슬러지 개량기는, 상기 필터 프레스에서 배출된 슬러지가 유입되는 호퍼와, 상기 호퍼의 내측으로 돌출되어 슬러지를 교반하는 복수개의 교반 스크류와, 상기 교반 스크류를 회전 구동시키는 제 1 구동수단과, 상기 호퍼의 하부에 구비되어 슬러지의 정량 공급 및 파쇄 작용을 하는 정량공급 스크류 및 이를 구동하는 제 2 구동수단을 포함한 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 교반 스크류는 상기 호퍼의 적어도 4곳에서 상호 대칭되게 호퍼의 내측으로 돌출되게 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 제 1 구동수단은 교반기 모터와, 상기 교반기 모터로부터 상기 각 교반 스크류에 회전 동력을 전달하는 동력전달수단을 포함한 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 동력전달수단은 상기 교반기 모터의 구동 기어로부터 회전동력을 전달받는 스프라켓, 상기 스프라켓에 결합되어 회전되는 전달축과, 상기 전달축의 양쪽에 각각 구비되어 동력을 전달하는 복수의 축 기어와, 상기 축 기어로부터 각각의 교반 스크류에 동력을 전달하는 전달 기어, 스크류 기어 및 체인을 포함한 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 호퍼의 양쪽에 각각 두 개씩의 전달 기어 및 체인이 구비되되, 상기 스크류 기어가 상대 방향으로 회전하도록 상기 적어도 어느 일측 전달 기어와 축 기어 사이에는 아이들러 기어가 구비된 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 열풍 건조기는, 건조실 내부에 구비된 전열 스크류의 회전에 따라 슬러지를 이송시키면서 열풍을 공급하여 슬러지를 건조시키는 복수개의 나선 축류식 건조기와, 상기 복수개의 나선 축류식 건조기가 지그재그 방식으로 배치되어 슬러지가 연속적으로 통과하면서 건조되도록 지지하는 건조기 지지대를 포함한 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 나선 축류식 건조기는, 긴 원통 구조로 이루어진 건조실과, 상기 건조실 내부에 구비되어 슬러지를 이송시키는 전열 스크류와, 상기 건조실의 일측에 구비되어 전열 스크류를 회전 구동시키는 스크류 구동모터와, 상기 건조실의 타측에 구비되어 상기 건조실의 내부로 열풍을 공급하는 열풍 공급기를 포함한 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 열풍 공급기는 상기 전열 스크류의 축 내부를 통해서 열풍을 공급토록 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
10. 청구항 7에 있어서,

    상기 건조기 지지대는 반원통 구조로 형성되어 상기 나선 축류식 건조기를 지지하는 프레임과, 상기 프레임의 하부에 구비되어 소정 공간에 열풍 건조기를 지지하는 지지대를 포함한 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 프레임은 상기 나선 축류식 건조기의 개수에 따라 복수개가 구비되고, 각각의 프레임은 센터 지지대에 의해 좌우 방향으로 소정 각도를 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
12. 청구항 10에 있어서,

    상기 지지대는 바닥으로부터 상기 프레임의 하부까지 수직으로 세워지는 지지로드와, 상기 지지로드에 구비되어 지지로드의 길이를 조절하는 높이 조절부를 포함한 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
13. 청구항 10에 있어서,

    상기 지지대는 바닥으로부터 상기 프레임의 하부까지 수직으로 세워지는 지지로드와, 상기 지지로드의 하단부에 구비되는 지지발판과, 상기 지지로드의 중간에 구비되어 지지로드의 길이를 조절하는 높이 조절부로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.
14. 청구항 13에 있어서,

    상기 높이조절부는 상기 지지로드의 분할된 중간 부분에 상호 마주하도록 설치된 상부 플랜지 및 하부 플랜지 사이에 끼워지는 높이 조절판과, 상기 높이 조절판 및 상하부 플랜지를 관통하여 체결하는 체결부재를 포함한 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 건조 장치.

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