KR100902743B1 - 하수 슬러지의 자원화 복합 공정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수슬러지에 부자재를 혼합하여 얻은 혼합물을 발효기에서 발효하고 이어서 다시 후숙조에서 후숙처리를 행하도록 한 후, 건조기와 성형기를 거치도록 함으로서, 상기 발효 및 후숙처리된 부산물들이 복토제, 수분조절제, 토양개량제, 탄소계 고형연료 및 유기계 연료 등으로 자원화할 수 있는 하수 슬러지의 자원화 복합 공정장치에 관한 것으로, 하수슬러지가 톱밥 또는 우드칩의 부자재와 함께 교반기(10)에서 혼합되도록 하고, 혼합물이 발효기(20)에서 발효처리되고, 상기 발효처리된 부산물이 후숙조(100)에 투입되어 후숙처리된 후, 상기 건조기(40)와 성형기(50)를 거치도록 하는 하수 슬러지의 자원화 복합 공정장치에 있어서, 상기 후숙조(100)는 중앙의 중심축(140)을 중심으로 무한괘도의 교반기(150)가 장착된 교반기고정틀(160)이 둘레벽(110)의 레일에 안내되어 회전가능하도록 설치되어 있다.

교반기, 발효기, 부자재저장조, 후숙조, 둥근지붕, 중심축, 건조기, 성형기

Description

하수 슬러지의 자원화 복합 공정장치{Process apparatus of complex resources of sludge}

도 1 은 본 발명의 하수 슬러지의 자원화 복합 공정장치의 전체 구조도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 교반기 20 : 발효기

30 : 부자재저장조 40 : 건조기

50 : 성형기

100 : 후숙조 110 : 둘레벽

120 : 교반부 130 : 공간부

140 : 중심축 150 : 교반기

160 : 교반기고정틀 200 : 둥근 지붕

본 발명은 하수 슬러지를 부자재와 혼합하여 건조 등을 거친 부산물을 자원 할 수 있는 하수 슬러지의 자원화 복합 공정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수슬러지에 부자재를 혼합하여 얻은 혼합물을 발효기에서 발효하고 이어서 다시 후숙조에서 후숙처리를 행하도록 한 후, 건조기와 성형기를 거치도록 함으로서, 상기 발효 및 후숙처리된 부산물들이 복토제, 수분조절제, 토양개량제, 탄소계 고형연료 및 유기계 연료 등으로 자원화할 수 있는 하수 슬러지의 자원화 복합 공정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 하수 슬러지는 벨트 프레스나 원심분리기를 통과한 후 건조 물질의 약 25 내지 35중량% 함유량을 탈수기를 통하여 기계적으로 탈수된다. 약 83%정도의 함수율을 갖는 슬러지케익으로 배출되고 수분함량은 연료화 또는 복토제, 퇴비로 활용하기 위해서는 수분함량을 절감해야 한다. 하지만 건조기를 통하여 수분을 조절하려면 상당량의 연료를 사용하여야 하는 운영상의 단점이 있다.

그리고, 구워져서 덩어리로 되는 최종 습윤 및 점성의 고체물질을 건조기에서 90중량%의 건조물질로 건조시키기 위하여, 고체물질 덩어리는 미리 분쇄되고, 많은 양의 건조먼지와 다시 혼합되며, 고체물질에서 소위 접착상을 극복하고 건조물질 함유량을 약 60중량%까지 증가시키기 위해서, 알갱이의 형태로 된다.

더욱이, 건조물을 채로 거른 후에, 최종 고체 물질은 중간에 반복 저장되고, 측정된 양으로 접촉건조기 또는 대류 건조기내로 공급된다. 상기한 방식의 한가지 결점은 장치에서 필요로 하는 만큼 매우 크게 증가된 양 이외에도, 원심분리기의 출구에 연결된 건조 장치가 습윤 고체물질의 원심분리된 양에 비해서 거의 3배 내지 5배만큼 증가된 량의 재료를 처리해야 하는 것이다.

이것은 건조 장치의 구조적인 크기를 증가시킨다. 또다른 결점은 재료의 양이 증가됨에 따라, 매우 낮은 습기 수준까지 모든 습기를 제거해야 하며, 이에 따라 건조속도가 크게 줄어든다.

위와 같이 하수슬러지는 건조기를 거쳐 케이크화하여 제2의 자원으로 사용되고 있다. 그리고, 하수슬러지에서 분리되는 유기성 고형폐기물에 수분 조절제 등을 혼합하고 또한 교반하여 발효시키어 퇴비화하고 있으나, 악취 등으로 기계화가 요구되었고 또 대용량화에 의하여 자동 시스템화되고 있다.

하수슬러지의 유기성 고형 폐기물이 발효되며 발생되는 악취가 환경을 오염시키는 등의 문제가 크다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위한 것으로, 하수슬러지가 부자재와 혼합하고 또한 발효기를 거치도록 한 후, 이어서 후숙조에 후숙토록 함으로서, 종래의 발효되며 발생되는 악취가 환경 오염을 방지할 수 있도록 됨을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하수가 유입되면서 혼합된 토분들로 구성된 막대한 양의 하수처리장의 부산물인 부폐된 슬러지를 탈취 건조 및 발효시켜 이를 유기질 비료료 사용케하고 또한 고칼로리의 가연성물질에 첨가하여 우리 생활에 필요한 적정열량을 유지시킬 수 있는 열량조정제로 사용 가능케 함으로서 완전히 버리는 폐기물을 재활용하고 이로 인해 기존의 부존 자원의 낭비를 막을 수 있고 하수슬러지의 폐기에 수반되는 해양투기를 비롯하여 매립에 소요되는 막대한 인력과 장비와 경비를 절약 할 수 있게 하여 국가적으로 막대한 이익을 얻을 수 있도록 함을 목적으로 한다.
본 발명은 하수슬러지가 톱밥 또는 우드칩의 부자재와 함께 교반기에서 혼합되도록 하고, 혼합물이 발효기에서 발효처리되고, 상기 발효처리된 부산물이 후숙조에 투입되어 후숙처리된 후, 상기 건조기와 성형기를 거치도록 하는 하수 슬러지의 자원화 복합 공정장치에 있어서, 상기 후숙조는 중앙의 중심축을 중심으로 무한괘도의 교반기가 장착된 교반기 고정틀이 둘레벽의 레일에 안내되어 회전가능하도록 설치되어 있다.

본 발명의 실시 예를 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 하수 슬러지의 자원화 복합 공정장치의 전체 구조도로서, 본 발명의 기본 흐름은 아래와 같다.

덤핑되어 온 수거차로부터 투입호퍼(10)에 슬러지가 투입된다.

① 투입

- 투입슬러지 : 함수율 80% 슬러지 탈수케익을 슬러지 호퍼에 투입

- 첨가재 : 함수율 10% 이하의 코우크스를 BCT로 운반하여 사이로의 투입

또한, 상기 투입호퍼(10)에서 슬러지는 부자재저장조(30)의 톱밥 및 우드칩 등과 혼합하게 된다.

② 혼합

- 탈수 슬러지 무게 대비 10-20% 비율로 첨가재를 슬러지에 혼합.

- 첨가재 혼합시 슬러지 내부의 공극수 등이 표면으로 배출되어 건조가 용이해 짐

③ 건조

- 건조의 열원은 소각장의 폐열, LFG을 활용하거나 도시가스를 사용하여 열매체유 혹은 스팀을 생성하여 간접가열 방식으로 건조

- 건조기 내부는 -20mmAq 정도의 저압을 유지하여 악취 및 분진 발생 억제

- 혼합물의 건조는 함수율 10% 이하 유지

④ 성형

- 20mm 이하로 성형하는 것이 원칙.

- 수요처의 요구에 따라 성형하지 않고 granule의 형태로 제품 저장 사이로로 이송

⑤ 저장 & 이송

연료화 제품은 제품 사이로에서 BCT로 이송되어 수요처인 시멘트회사에 판매될 수 있다.

도 1 에 나타낸 바와 같이 하수슬러지가 운송수단에 의하여 덤핑되어 교반기(10)에 투입되며 톱밥 등의 수분조절제의 부자재가 부자재저장조(30)로부터 투입된다.

상기 하수슬러지는 대체로 수분(%) 70∼80, 휘발분(%) 40∼65, 고정탄소(%)6∼12, 회분(%)20∼35, 발열량(kcal/kg) 2,000∼5,000, 밀도(gr/㎤) 0.65, 염분(%) 0.25 등이 포함된다.

또한 상기 부자재는 톱밥 및 우드칩 등으로 팽화재(공극형성), 수분조절제 등으로 이용된다

즉, 교반기(10)에서 부자재 저장조(30)로부터 부자재와 함께 폐기물을 발효기(20)로 저장되어 발효를 진행하게 된다.

상기 발효기(20)에 투입량은 100ton/일 기준 140.5이며, 부자재저장조(30)로부터 부재료(톱밥)22톤, 반송재(수분조절) 22톤이 투입되어, 발효시간 15일정도 발효처리된다.

발효기(20)에서 발효처리 되면, 유출량이 94.1이며, 침출수가 84톤 침출된다.

상기와 같이 발효기(20)에서 발효처리된 부산물은 후숙조(100)에 투입된다.
본 발명의 후숙조(100)는 원형의 후숙조(100)의 둘레벽(110)에 연장하여 둥근 지붕(200)이 형성되고, 후숙조(100)의 교반부(120)와 공간부(130)가 밀폐되도록 되어 있다.

또한, 후숙조(100)는 중앙의 중심축(140)을 중심으로 무한괘도의 교반기(150)가 장착된 교반기고정틀(160)이 둘레벽(110)의 레일에 안내되어 회전가능하도록 설치되어 있다.

또한, 본 발명의 후숙조(100)는 둘레벽(110)에 연장되어 형성된 둥근 지붕(200)에 배기라인(도시생략)이 설치되고, 상기 배기라인은 집진기(도시생략)와 연결되도록 되어 있다. 따라서 후숙조(100)에서 발생하는 악취를 포함한 공기가 둥근 지붕(200)에서 배기라인을 통하여 외부로 바로 방출된다.

상기 후숙조(100)에서는 함수율이 61% 에서 45%으로 조절되며, 또한 후숙조(100)에서는 발효안전화기능(과산화 등을 방지)하게 된다. 또한 후숙시간은 21일 이상 하는 것이 바람직하다.
상기 발효의 원리는 유기물에 일정한 산소를 공급하여 호기성미생물이 활동하기 적정한 조건을 만들어 유기물의 분해가 이루어지게 된다. 이 분해과정에서 유기물은 유기물, 이산화탄소, 물로 전환되면서 이산화탄소는 공기중으로 배출되며 물은 수증기로 증발하면서 감량화가 이루어지게 된다. 또한 이 과정 중에서 유기물내에 내재되어 있는 병원균들도 고온에 의해 사멸되면서 양질의 퇴비가 생산된다. 오래전 두엄을 만드는 과정과 유사하지만 발효촉진을 위해 교반공정을 추가하게 되어 발효기간의 단축이 가능하게 만든다.
과상화방지는 발효기의 강제 교반에 의하여 퇴비의 뭉침현상을 최소화 시키므로 발효 안전화기능으로의 역할을 한다

즉, 슬러지의 1차처리(발효등) 없이 건조기에 넣을 경우 함수율 조절에 많은 연료가 소모되어 발효 등을 통해 슬러지의 함수율을 45% 이하로 조절함으로써 운영비의 절감을 이룰 수 있다. 위와 같이 원형발효조를 1차 통과시켜 수분을 45∼50%로 발효시키면서 수분을 떨어뜨린다. 이때 발효된 부산물은 퇴비로 사용하거나 연료화 공정으로 투입하여 복합공정을 거치도록 한다. 퇴비화 하는 경우는 1차발효된 부산물을 후숙기간을 거쳐 퇴비나 복토재로 재활용하며, 연료화 할 때는 건조기 투입전에 연료화를 위하여 첨가재(석탄코크스, 석유코크스)를 첨가하여 투입 건조기에 투입한다.

상기와 같이 상기 발효처리된 부산물이 후숙조(100)에 투입되어 후숙처리된 후, 디스크 드라이어 등의 건조기(40)에서 건조되게 된다.

건조기에서 배출된 부산물은 약 4500kcal/kg의 열량을 갖는 연료화 물질로 배출되며 수요처에 따라 granule 상태또는 갈탄형태로 판매하며 이때의 수분함량을 약 10%정도를 유지한다.

이때, 건조기(40)에서 발생되는 응축수는 드레인밸브(도시생략)를 통하여 배출되고, 또한 건조시에 발생되는 가스 등은 집진기(도시생략) 등을 거쳐 외부로 방출하게 된다.

그리고, 상기 건조가 완료된 분말 상태의 슬러지 부산물은 성형기(50)에서 일정크기로 성형되어 연료화로 재생하여 사용할 수 있다.

상기 본 발명의 최종 부산물은

함수율(%)이 80%에서 5∼9%

열량(kcal/kg)이 2,000∼5,000에서 5%

휘발분(%)이 40∼65에서 34.8

고정탄소(%)가 6∼12에서 36.1

회분(%)이 20∼35에서 27.6

첨가제량(%)이 9%에서 0

밀도(gr/㎤)가 0.65에서 0.35

염분(%)이 0.25에서 0.6인 것으로 나타냈다.

이상과 같이, 본 발명은 하수슬러지에 부자재를 혼합하여 얻은 혼합물을 발효기에서 발효하고 이어서 다시 후숙조에서 후숙처리를 행하도록 한 후, 건조기와 성형기를 거치도록 함으로서, 상기 발효 및 후숙처리된 부산물들이 복토제, 수분조절제, 토양개량제, 탄소계 고형연료 및 유기계 연료 등으로 자원화할 수 있다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 하수슬러지가 톱밥 또는 우드칩의 부자재와 함께 교반기(10)에서 혼합되도록 하고, 혼합물이 발효기(20)에서 발효처리되고, 상기 발효처리된 부산물이 후숙조(100)에 투입되어 후숙처리된 후, 상기 건조기(40)와 성형기(50)를 거치도록 하는 하수 슬러지의 자원화 복합 공정장치에 있어서,

   상기 후숙조(100)는 중앙의 중심축(140)을 중심으로 무한괘도의 교반기(150)가 장착된 교반기고정틀(160)이 둘레벽(110)의 레일에 안내되어 회전가능하도록 설치됨을 특징으로 하는 하수 슬러지의 자원화 복합 공정장치.

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