KR100952502B1 - 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건조로의 형상을 개선하여 슬러지 및 음식물 쓰레기의 건조효율을 높인 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치는, 소정 체적의 내부 공간을 가지는 건조로, 건조로에 정량의 슬러지 또는 정량의 음식물 쓰레기를 공급하는 정량주입기, 건조로에 열풍을 공급하는 열풍공급기, 건조로에 공급되는 열풍에 고온 고압의 스팀을 부가·공급하는 스팀공급기, 건조로로부터 토출되는 건조된 슬러지 분말 또는 음식물 쓰레기 분말에 포함된 기체를 분리하여 배출하는 사이클론, 및 사이클론으로부터 배출되는 기체에서 분진을 제거하여 외부로 배출하는 스크라바를 포함하며, 내부 공간의 내주면은 열풍 및 스팀의 진행방향을 따라 타원형으로 형성되어, 공급된 슬러지 또는 음식물 쓰레기가 열풍 및 스팀에 의해 내주면을 따라 타원운동을 하는 것을 특징으로 한다.
슬러지, 음식물쓰레기, 건조로, 열풍공급부, 스팀공급부, 정량주입기, 사이클론

Description

슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치 {APPARATUS FOR DRYING SLUDGE AND FOOD WASTE}
본 발명은 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건조로의 형상을 개선하여 슬러지 및 음식물 쓰레기의 건조효율을 높인 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치에 관한 것이다.
슬러지는 상하수 또는 폐수를 처리하는 과정에서 발생한다. 이러한 슬러지는 함수율이 매우 높아 처리하기가 어렵다. 따라서 종래에는 슬러지를 탈수처리 한 후, 슬러지 케이크 형태로 매립하거나 해양 투기하는 방법 등을 통해 슬러지를 처리하고 있다.
그런데 종래의 슬러지 탈수처리 과정에서는 슬러지의 수분 제거가 효율적으로 이루어지지 않아, 탈수된 슬러지 케이크에도 다량의 수분이 포함되었다. 함수율이 높은 슬러지 케이크는 중량 및 부피가 크기 때문에 처리비용이 증가한다. 또한, 슬러지 케이크의 매립 및 해양 투기시 수질 오염을 일으킬 뿐만 아니라, 슬러지 케이크로부터 다량의 침출수가 발생되어 침출수 처리설비 등을 추가로 설치하여야 하는 문제가 있었다.
종래에, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 공기이젝터를 이용하여 슬러지를 건조시키는 방법이 제안되었다. 공기이젝터를 이용하여 슬러지를 향해 공기를 분사하여 슬러지를 미립화한 후 건조시키는 방법으로, 공기 분사에 의해 파쇄된 슬러지 조각들이 서로 부딪치면서 건조가 이루어진다. 그런데 이 과정에서 슬러지 조각들이 서로 충돌하면서 스파크가 발생하여 화재로 이어지는 문제가 있었다. 또한, 별도의 열원 없이 저온에서 건조가 이루어지기 때문에 건조시간이 길고 건조효율이 낮은 문제가 있었다.
한편, 종래에 음식물 쓰레기는 탈수 및 건조 공정을 거쳐 퇴비, 비료, 사료, 연료 등으로 재활용되었다. 그런데 종래 음식물 쓰레기의 탈수 및 건조 공정에서는 음식물 쓰레기로부터 방출되는 탈수 폐액에 의해 악취가 발생하거나 이 탈수 폐액이 또다른 오염원으로 작용하여 수질 및 토양을 오염시키는 문제가 있었다. 또한, 이러한 음식물 쓰레기의 탈수 및 건조 공정에서도 수분 제거가 효율적으로 이루어지지 않아, 처리비용이 증가하고 처리시간이 길어지는 등의 문제가 발생하였다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건조로의 형상을 개선하여 슬러지 및 음식물 쓰레기의 건조 및 분쇄효율을 높일 수 있는 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치는, 소정 체적의 내부 공간을 가지는 건조로, 건조로에 정량의 슬러지 또는 정량의 음식물 쓰레기를 공급하는 정량주입기, 건조로에 열풍을 공급하는 열풍공급기, 건조로에 공급되는 열풍에 고온 고압의 스팀을 부가·공급하는 스팀공급기, 건조로로부터 토출되는 건조된 슬러지 분말 또는 음식물 쓰레기 분말에 포함된 기체를 분리하여 배출하는 사이클론, 및 사이클론으로부터 배출되는 기체에서 분진을 제거하여 외부로 배출하는 스크라바를 포함하며, 내부 공간의 내주면은 열풍 및 스팀의 진행방향을 따라 타원형으로 형성되어, 공급된 슬러지 또는 음식물 쓰레기가 열풍 및 스팀에 의해 내주면을 따라 타원운동을 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치는, 소정 체적의 내부 공간을 가지는 건조로, 건조로에 정량의 슬러지 또는 정량의 음식물 쓰레기를 공급하는 정량주입기, 건조로에 열풍을 공급하는 열풍 공급기, 건조로에 공급되는 열풍에 고온 고압의 스팀을 부가·공급하는 스팀공급기, 건조로로부터 토출되는 건조된 슬러지 분말 또는 음식물 쓰레기 분말에 포함된 기체를 분리하여 배출하는 사이클론, 및 사이클론으로부터 배출되는 기체에서 분진을 제거하여 외부로 배출하는 스크라바를 포함하며, 내부 공간의 내면은 열풍 및 스팀의 진행방향을 따라 다각형으로 형성되어, 공급된 슬러지 또는 음식물 쓰레기가 열풍 및 스팀에 의해 상기 내주면에 충돌하며 원운동을 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치는 건조로에 열풍 및 스팀을 함께 공급하고, 건조로의 형상을 개선함에 따라 슬러지 및 음식물 쓰레기의 건조 및 분쇄 효율을 높이는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치는 함수율이 낮은 슬러지 분말을 생성하여 침출수에 의한 2차오염 및 해양투기에 따른 수질오염을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치는 건조과정에서 탈수 폐액을 방출하지 않으므로, 탈수 폐액에 의한 수질 및 토양 오염을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치는 함수율이 낮은 슬러지 분말 및 음식물 쓰레기 분말을 생성하여 슬러지 및 음식물 쓰레기의 부피 및 중량을 감소시킴으로써 운반비용과 같은 처리비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치는 건조로에 스팀을 제공함으로써 스파크에 의한 화재 발생을 억제하는 효과가 있다.
첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치를 개략적으로 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치(100)는 열풍공급기(10), 스팀공급기(20), 정량주입기(30), 건조로(40), 사이클론(50) 및 스크라바(60)를 포함한다.
열풍공급기(10)는 공기를 가열하여 건조로(40)에 고온의 열풍을 제공한다. 바람직하게, 열풍공급기(10)는 500의 열풍을 건조로(40)에 제공할 수 있다. 열풍공급기(10)는 공기 입력을 위한 브로아(미도시)와 공기를 가열하기 위한 버너(미도시)를 포함할 수 있다.
스팀공급기(20)는 고온 및 고압의 스팀을 건조로(40)에 제공한다. 스팀공급기(20)는 열풍공급기(10)로부터 제공된 열풍에 스팀을 부가·공급하여 이를 건조로(40)에 제공한다. 스팀공급기(20)의 출구는 중간이 가늘고 끝이 넓은 발산 노즐(22; 도 2 및 도 3 참조)로 이루어진다. 따라서 스팀공급기(20)는 초음속의 분류로 스팀을 방출하며, 이 스팀은 열풍과 혼합되어 초음속으로 건조로를 향하게 된다. 이와 같이 열풍 및 스팀을 동시에 공급함에 따라, 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치(100)는 슬러지의 건조 및 분쇄 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 스팀이 분쇄된 슬러지 조각들의 충돌에 의한 스파크 발생을 억제하여 스파크로 인한 화재 발 생을 예방할 수 있다.
정량주입기(30)는 슬러지를 건조로(40)에 제공한다. 정량주입기(30)는 스크류식으로 이루어져 일정한 양의 슬러지를 건조로(40)에 연속적으로 제공할 수 있다.
건조로(40)는 정량주입기(30)로부터 투입된 슬러지를 건조 및 분쇄한다. 건조로(40)에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시한 건조로(40)를 나타내고, 도 3은 건조로(40)의 작동을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 건조로(40)를 나타낸다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 건조로(40)는 타원통 형상을 가지며, 소정 체적의 내부 공간(42)을 가진다. 건조로(40)는 슬러지 또는 음식물 쓰레기와 열풍 및 스팀이 투입되는 2개의 입구와 건조된 슬러지 분말이 토출되는 1개의 출구를 가진다. 도 2에서 a 화살표로 표시한 부분의 개구가 슬러지 및 음식물 쓰레기 투입구이고, b 화살표로 표시한 부분의 개구가 열풍 및 스팀 투입구이며, c 화살표로 표시한 부분의 개구가 건조 분말 토출구를 나타낸다. 슬러지 및 음식물 쓰레기 투입구와 열풍 및 스팀 투입구는 건조로(40)의 일측면 하부에 형성되고, 건조 분말 토출구는 건조로(40)의 타측면 상부에 형성된다. a 화살표를 따라 정량주입기(30)로부터 정량의 슬러지 또는 정량의 음식물 쓰레기가 공급된다. 그리고 b 화살표를 따라 열풍공급기(10)에서 방출되는 열풍에 스팀공급기(20)로부터 방출되는 스팀이 부가되어 건조로(40) 내측으로 공급된다. 슬러지 또는 음식물 쓰레기가 투입되는 입구와 열풍 및 스팀이 공급되는 입구가 인접하여 있기 때문에, 슬러지는 투입되는 즉시 열풍 및 스팀과 함께 이동하며 건조 및 분쇄된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 건조로(40)의 내부 공간(42)의 내주면은 열풍 및 스팀의 진행방향을 따라 타원형으로 형성된다. 따라서 슬러지도 열풍 및 스팀에 휩쓸려 내부 공간(42)의 내주면을 따라 타원운동을 한다. 이때 타원형의 내주면에 의 해 슬러지는 내주면의 지름이 큰 부분과 지름이 작은 부분에서 서로 다른 회전속도로 이동한다. 이러한 불균일한 회전속도는 슬러지의 분쇄효율을 높이며, 그 결과 슬러지의 건조효율이 향상되고 건조시간이 단축되는 효과를 구현한다.
전술한 바와 같은 건조과정이 진행되면 슬러지는 건조 및 분쇄되어 분말 형태를 띠게 된다. 그리고 중량이 가벼워진 슬러지 분말은 기류를 타고 도 2의 c 화살표 방향을 따라 토출된다.
한편, 도 3에서 도면부호 22는 스팀공급기(20)의 노즐을 나타낸다.
다시 도 1을 참조하면, 사이클론(50)은 건조로(40)의 후단에 연결된다. 건조로(40)로부터 토출되는 슬러지 분말 및 기체는 이동하면서 대략 170까지 냉각된다. 사이클론(50)은 건조로(40)에서 건조 및 분쇄된 슬러지 분말에 포함된 기체를 분리하여 배출한다. 대부분의 슬러지 분말은 사이클론(50)에서 기체와 분리되며 사이클론(50)의 하부에 위치한 배출구(미도시)를 통해 외부로 방출되며, 이로써 건조물이 생성된다. 이와 같이 생성된 건조물은 대략 10%의 함수율을 가진다. 건조물은 매립지나 바다로 이송되어 매립이나 해양투기 등의 방법으로 최종처리되거나, 여러 가지 가열장치의 열원으로 재사용될 수 있다.
그리고 기체와 미처 분리되지 못한 분진은 기체에 섞여 사이클론(50)의 상부로 배출되어 스크라바(60)로 이동한다. 스크라바(60)는 사이클론(50)으로부터 이송된 기체에서 분진을 제거하여 외부로 배출한다. 스크라바(60)로 이송되는 기체는 대략 120℃를 이룬다. 스크라바(60)는 복수의 노즐(미도시)과 미분수집조(미도시)를 포함할 수 있다. 복수의 노즐은 분진을 포함한 기체를 향해 물을 분사하여 기체 중에 있는 분진을 제거한다. 분진을 포함하는 물은 미분수집조에 저장된다. 여기서, 복수의 노즐과 미분수집조는 물이 순환될 수 있도록 서로 연결될 수 있다. 즉, 미분수집조의 물이 다시 노즐을 통해 분사되어 분진을 제거하는 과정이 반복된다. 미분수집조의 물은 미분 제거 효율을 양호하게 하기 위하여 일정 주기마다 교체될 수 있다.
이상의 설명에서는 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치(100)를 설명함에 있어, 슬러지의 건조에 대하여 설명하였으나 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치(100)는 음식물 쓰레기의 건조에도 동일하게 사용된다. 열풍공급기(10) 및 스팀공급기(20)로부터 열풍 및 스팀이 건조로(40)에 제공되고, 정량주입기(30)로부터 정량의 음식물 쓰레기가 건조로(40)에 제공되어 음식물 쓰레기는 건조로(40)의 내주면을 따라 타원운동을 하며 건조 및 분쇄된다. 그리고 건조 및 분쇄된 음식물 쓰레기 분말은 기류를 타고 사이클론(50)으로 이송되어 건조물은 외부로 배출되고, 기체 및 분리되지 못한 분진은 스크라바(60)로 이동하여 분진이 제거된 기체만 외부로 배출된다.
종래에는 슬러지 및 음식물 쓰레기를 처리함에 있어, 슬러지 및 음식물 쓰레기의 높은 함수율 때문에 처리비용이 증가하고, 침출수 및 탈수 폐액에 의한 수질 및 토양 오염이 초래되는 문제가 있었다. 또한, 종래에는 슬러지 조각들 또는 음식물 쓰레기 조각들의 충돌에 의한 스파크 발생을 억제할만한 수단이 구비되지 않아 스파크로 인한 화재 발생의 위험이 있었다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치(100) 는 초음속의 스팀 및 열풍을 이용하여 슬러지 및 음식물 쓰레기를 보다 신속하고 효과적으로 건조 및 분쇄할 수 있으며, 슬러지 및 음식물 쓰레기가 건조로(40)의 내부에서 타원운동을 하도록 하여 건조 및 분쇄효율을 높이고, 건조시간을 단축시킬 수 있다. 그 결과 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치(100)는 함수율이 낮은 슬러지 분말을 생성함으로써 매립시의 침출수에 의한 2차 오염과 해양 투기시의 수질 오염 및 탈수 폐액에 의한 술질 및 토양 오염 등을 방지할 수 있으며, 슬러지 및 음식물 쓰레기의 부피 및 중량을 대폭 줄임으로써 운반 비용과 같은 처리 비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치(100)는 열풍과 함께 스팀을 제공함으로써 슬러지 조각들 또는 음식물 쓰레기 조각들의 충돌에 의한 스파크 발생을 억제할 수 있으며, 그 결과 화재 발생 위험을 최소화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치에서 건조로의 변형예를 나타낸다. 이하의 설명에서, 도 2 및 도 3에 도시한 건조로(40)와 유사한 부분은 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 자세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서는 건조로의 변형예가 슬러지의 건조에 사용되는 경우에 대하여 설명하지만, 건조로의 변형예는 음식물 쓰레기의 건조에도 동일하게 사용된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 건조로(40')는 소정 체적의 내부 공간(42')을 가진다. 이 내부 공간(42')의 내면은 열풍 및 스팀의 진행방향을 따라 다각형으로 형 성된다. 즉, 내부 공간(42')의 내면은 복수의 평면(44)이 연결된 것으로 이루어지며, 서로 인접한 복수의 평면(44)은 소정 각도를 이루며 내부 공간(42')을 형성한다. 일례로, 도 4에서는 복수의 평면이 5개의 평면으로 이루어진 경우를 도시하였지만, 평면의 개수는 건조 및 분쇄 효율 등을 감안하여 적절하게 변경될 수 있다.
이와 같은 형상의 내부 공간(42')에 의해 열풍과 스팀 및 슬러지는 화살표와 같이 복수의 평면(44)에 충돌하고, 이 충돌에 의해 슬러지는 더욱 빠르고 효과적으로 분쇄된다. 따라서 본 변형예의 건조로(40')를 이용하면, 슬러지의 건조 및 분쇄 효율을 높여 건조 시간을 단축시킬 수 있다.
한편, 전술한 건조로(40')의 변형예에서는, 외주면이 원형인 건조로에 복수의 평면(44)이 형성되어 다각형의 내부 공간(42')을 형성하는 것으로 설명하였으나, 도 2 및 도 3의 건조로(40)에 복수의 평면이 형성되는 경우도 가능하다. 이 경우, 도 2 및 도 3에서 설명한 타원운동 및 도 4에서 설명한 충돌 효과가 동시에 구현되므로, 슬러지의 건조 및 분쇄효율이 극대화될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시한 건조로의 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 건조로의 작동을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.
도 4는 도 1에 도시한 건조로의 변형예를 나타낸 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치
10: 열풍공급기 20: 스팀공급기
30: 정량주입기 40: 건조로
50: 사이클론 60: 스크라바

Claims (2)

  1. 소정 체적의 내부 공간을 가지는 건조로, 상기 건조로에 정량의 슬러지 또는 정량의 음식물 쓰레기를 공급하는 스크류식 정량주입기, 상기 건조로에 열풍을 공급하는 열풍공급기, 상기 건조로에 공급되는 열풍에 고온 고압의 스팀을 부가·공급하는 발산노즐로 구성되는 스팀공급기, 상기 건조로로부터 토출되는 건조된 슬러지 분말 또는 음식물 쓰레기 분말에 포함된 기체를 분리하여 배출하는 사이클론 및 상기 사이클론으로부터 배출되는 기체에서 분진을 제거하여 외부로 배출하는 스크라바를 포함하는 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치에 있어서,
    상기 건조로는 타원통 형상을 가지며, 일측면 하부에 형성된 슬러지 및 음식물 쓰레기 투입구와 열풍 및 스팀 투입구, 타측면 상부에 형성된 건조 분말 토출구를 포함하고,
    상기 내부 공간의 내주면은 열풍 및 스팀의 진행방향을 따라 타원형으로 형성되어, 공급된 슬러지 또는 음식물 쓰레기가 상기 열풍 및 스팀에 의해 내주면을 따라 타원운동을 하는 것을 특징으로 하는 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치.
  2. 삭제
KR1020090076214A 2009-07-23 2009-08-18 슬러지 및 음식물 쓰레기 건조장치 KR100952502B1 (ko)

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