KR100954756B1 - 슬러지의 건조장치 및 건조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정수장과 하수장에서 정수시에 발생하는 침전물인 슬러지의 건조 장치 및 건조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 1차에 걸쳐 열매체액 건조장치의 상부면에 30Cm 정도의 높이로 펼쳐진 대용량의 슬러지를 200℃∼300℃의 온도로 가열된 열풍을 이용하여 수분함수율을 30%내외로 낮추어 건조시킨 다음, 2차에 걸쳐 건조기에서 수분함수율을 20%내외로 낮추어 건조함으로써 단시간 내에 적은 비용으로 슬러지를 건조하여 재활용품으로 성형하기 위한 것이다.

그 구성은 정수장과 하수장에서 반입된 대용량의 수분함수율 70∼80%로 미처리된 슬러지를 1차 열매체액 건조장치(1)에서 200℃∼300℃로 가열된 열풍을 분사하여 수분함수율 30%내외로 낮추어 건조하는 공정(S1)과, 상기 건조된 슬러지를 2차 건조기(2)에서 분쇄날(35)로 분쇄함과 동시에 회전원통(22)의 내부에 장착되는 회전축(27)의 열풍이동통로(37)로 유입된 열풍을 열풍배출봉(28)으로 분사하여 수분함수율을 20%내외로 낮추어 건조하는 공정(S2)과, 상기 건조된 슬러지를 제품의 구성비를 조절하여 혼합하는 공정(S3)과, 상기 혼합된 슬러지를 재활용품으로 성형하는 공정(S4)과, 상기 성형하는 공정(S4)에서 성형된 성형품을 3차 건조기(5)에서 분쇄날(35)로 분쇄함과 동시에 회전원통(22)의 내부에 장착되는 회전축(27)의 열풍이동통로(37)로 유입된 열풍을 열풍배출봉(28)으로 분사하여 수분 함수율을 10%내외로 낮추어 건조하는 공정(S5)과, 상기 건조된 성형품을 1,200℃이상의 고온에서 유해물질을 소각하고 자화시키기 위해 소성하는 공정(S6)과, 상기 소성된 제품을 저장 호퍼(71)로 배출하여 포장 및 출하하는 공정(S7)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조방법을 제공하는 것이다.

열매체액 건조장치, 혼합기, 지지체, 성형기

Description

슬러지의 건조장치 및 건조방법{Apparatus and method drying Waste Sludge}

본 발명은 정수장과 하수장에서 정수시에 발생하는 침전물인 슬러지의 건조 장치 및 건조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 1차에 걸쳐 열매체액 건조장치의 상부면에 30Cm 정도의 높이로 펼쳐진 대용량의 슬러지를 200℃∼300℃의 온도로 가열된 열풍을 이용하여 수분함수율을 30%내외로 낮추어 건조시킨 다음, 2차에 걸쳐 건조기에서 수분함수율을 20%내외로 낮추어 건조함으로써 단시간 내에 적은 비용으로 슬러지를 건조하여 재활용품으로 성형하기 위한 것이다.

종래에는 정수장과 하수장에서 발생한 슬러지를 먼 바다에 해양투기를 함으로써 처분하였는데, 1999. 8. 9 시행령에 의한 수질환경보존법 제25조와 하수도법 제2조의 규정에 의해 폐수종말처리시설과 하수종말처리시설 그리고 1일 폐수 배출량 2,000㎡ 이상인 배출업소의 유기성 슬러지는 이를 직접 매립하거나 해양투기를 할 수 없도록 규제되어 있고, 따라서 슬러지를 소각시키거나 시멘트 합성 고분자 화합물의 이용 혹은 이와 유사한 여러 방법을 통해 고형화 처리하거나, 생물학적인 방법을 통해 퇴비로 처리하거나, 별도의 용도와 방법에 따라 매립시설 복토 또는 토지 개량제로 사용하도록 적극 권장하고 있다. 하지만 시행령은 슬러지를 소각 시키거나 소각의 과정을 거쳐 인공 배양토, 녹생토, 난석 등으로 사용하도록 적극 권장하고 있는바 이는 결국, 슬러지의 처리 방법을 소각으로 결정한 것이다.

이에 따라 상당량의 슬러지를 소각시키기 위해서 여러 방안이 제시되었다. 그 중 가장 통상적으로 널리 쓰이고 있는 방식은 로타리 킬른(Rotary Kiln)형태의 건조기와 이에서 좀 더 발전된 형태인 스크류(Screw)방식, 날개차(Impeller)방식, 간접열원 방식 등이 쓰이고 있다.

첫째로, 일반 로타리 킬른(Rotary Kiln)의 건조, 소각 방식은 슬러지의 점성과 응집성 때문에 건조실 안에서 슬러지가 뭉쳐져서 건조실 벽면에 달라붙어 이송불량의 문제점 발생과, 슬러지가 건조실 내에서 구형상으로 뭉침현상이 발생하여 슬러지의 표면과 내부 사이에 건조차이가 발생하는 등의 문제점이 발생한다.

둘째로, 로타리 킬른(Rotary Kiln)형태의 건조실 안에 스크류(Screw)를 종심으로 설치한 건조 방식이 제안되었는데, 이 역시도 건조시에 슬러지의 점성 때문에 슬러지가 스크류(Screw) 날개 사이에 달라붙어 이송불량의 문제 발생과 슬러지가 구형상으로 뭉침현상이 발생하여 슬러지의 표면과 내부 사이에 건조차이가 발생하였고, 건조실 안에서 스크류(Screw) 날개의 높은 공간 점유율로 인해 내부 공기 순환이 방해를 받게 되어 건조 작업의 효율저하 발생 등의 문제점이 지적된다.

셋째로, 로타리 킬른(Rotary Kiln) 형태의 건조실 안에 날개차(Impeller)방식의 분쇄기를 건조실의 종심으로 설치한 건조 방법이 제안되었는데, 이는 일반 로타리 킬른(Rotary Kiln)형과 스크류(Screw)방식에서 해결하지 못하였던 슬러지의 적체현상과 구형상으로 뭉쳐짐 현상을 건조와 동시에 분쇄를 함으로써 해결하였지 만, 날개차(Impeller)를 고온에서 일정기간 사용하면 날개차(Impeller) 원주상에 피로도가 쌓이게 되고 결국, 원주는 건조실의 종심에서 하측으로 휘어지는 휨현상이 발생한다. 휨 현상이 발생하였을시, 이를 방치하면 휘어진 원주와 원주상에 설치된 날개가 건조실에 도포된 내화재와 건조실을 부수고 기계적인 결함 요인이 발생한다. 여기에 더하여 슬러지의 처리량이 대량화 됨에 따라 대량화 된 슬러지를 처리하기 위해서는 건조기의 용량이 커져야 한다. 이를 위하여 건조실의 직경과 길이가 커져야 한다. 이는 날개차(Impeller)방식의 경우는 날개차(Impeller) 원주의 길이도 길어져야 하며, 결국 이는 원주의 휨 현상이 더욱 쉽게 발생할 수 있는 여건을 제공하는 것이다.

또한, 날개차(Impeller)방식은 건조실 안에서 날개차(Impeller)의 높은 공간점유율은 건조실 내부의 공기 순환을 방해하여 건조작업의 효율을 저하시키는 문제점이 있다.

넷째로, 폐열을 재활용하는 간접열원 방식이 제안된 바 있다. 간접열원 방식은 로타리 킬른 방식(Rotary Kiln)형태의 직화 방식이 아닌 기체나 액체를 매체로 활용하여 간접 열로 슬러지를 건조시키는 방식이다. 일반적으로 쓰레기 소각장 주위에서 폐열을 활용하여 열원을 이송하여 슬러지를 건조시키는 방식인데, 고유가 시대와 환경사업의 시대를 맞이한 현 시점에서 폐열을 재활용함으로써 연료비를 줄이고 자원의 재활용이라는 점에서는 슬러지를 건조시키는 이상적인 방법이라 할 수 있으나, 열원의 이송을 위한 제반시설의 설치비용 발생과 폐열 발생 주위에만 입지해야 하는 입지상의 제약이 있으며, 일반적으로 직연소 방식에 비하여 간 접열원 방식은 기계구조가 복잡해져 제작 및 설치에 고비용이 필요하고, 복잡해진 기계 구조 때문에 고장의 발생 요인 역시 다수 포함하고 있다. 그리고 열원 이송과정에서 발생하는 열손실로 인해 슬러지의 건조온도가 높지 않아 장시간의 건조시간이 필요하며, 1200℃ 이상의 소성온도를 통한 유해물질의 소각이 불가능하고, 단시간 내에 사용자가 원하는 온도로의 조정이 어렵다는 한계점이 있다.

상기에서 소개한 로타리 킬른(Rotary Kiln), 스크류(Screw)방식, 날개차(Impeller)방식, 간접열원 방식은 공통적으로 장시간의 건조시간이 필요하고 고유가 시대를 맞이하여 연료비의 급증으로 인해 처리비용의 급증으로 경제성이 취약하다는 문제점이 있다. 그리고 이들 네 가지 방식의 처리규모는 소량을 처리할 때는 적합하지만 현 시점과 같이 대량의 슬러지를 처리할 때는 적절치 못하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 창출한 본 발명의 목적으로는 첫째, 상하수도 슬러지 처리의 종래기술이 가지고 있던 문제점을 해결하여 보다 효과적이고 능률적이며 경제성을 갖춘 대용량의 슬러지를 안정적으로 처리할 수 있는 슬러지의 건조장치 및 건조방법을 제공한다.

둘째, 수질환경보전법의 시행령에 의해 슬러지의 해양 투기가 금지됨에 따라 대용량의 슬러지의 소각 시스템이 현 업계에 절실하게 필요한바, 본 발명은 안정적으로 대용량의 슬러지를 처리하는 슬러지의 건조장치 및 건조방법을 제공한다.

셋째, 폐기물로 취급되던 슬러지를 인공배양토, 난석, 화분석, 녹생토, 투수성 보도블록 등의 재활용품으로 재생함으로써 환경을 보전하고 환경오염을 방지하고자 함을 목적으로 한다.

그리고 대용량의 슬러지를 1차에 걸쳐 열매체액 건조장치에서 수분함수율을 30%내외로 건조시켜서 2차 건조기로 이송하여 수분함수율을 20%내외로 낮추어 건조기 때문에, 단시간 내에 대용량의 슬러지를 효율적으로 건조하여 고품질의 재활용품을 얻을 수 있도록 하는데에도 그 목적이 있다.

즉, 종래의 슬러지 건조장치는 고유가 시대를 맞이하여 연료비의 가파른 증가로 인하여 슬러지 처리비용이 급증하였고, 이로 인하여 공장 가동의 적자 운영을 맞이하고 있다. 이에 대하여 본 발명은 통상 직연소 방식에 비하여 건조 후 소각 방식은 투입되는 연료의 양이 40%정도 현격히 감소한다는 점에 착안하여 열매체 건조장치에서 건조 후 소각하는 방식으로 연료비의 현격한 절감을 구현하는 방법 및 장치를 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 1차, 2차 건조기 내에서 슬러지의 점성과 응집성 때문에 건조기 내부에서 이송불량이 발생하는 적체현상과 구형상으로 뭉침 현상을 2차, 3차 건조기 내부의 회전축에 형성된 열풍이동통로를 거쳐 열풍배출봉으로 배출되는 열풍으로 대용량의 슬러지를 건조시키므로 고른 입자로 이송이 원활하게 이루어지도록 하는데에도 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 정수장과 하수장에서 반입된 대용량의 수분함수율 70∼80%로 미처리된 슬러지를 1차 열매체액 건조장치(1)에서 200℃∼300℃로 가열된 열풍을 분사하여 수분함수율 30%내외로 낮추어 건조하는 공정(S1)과,

상기 건조된 슬러지를 2차 건조기(2)에서 분쇄날(35)로 분쇄함과 동시에 회전원통(22)의 내부에 장착되는 회전축(27)의 열풍이동통로(37)로 유입된 열풍을 열풍배출봉(28)으로 분사하여 수분함수율을 20%내외로 낮추어 건조하는 공정(S2)과,

상기 건조된 슬러지를 제품의 구성비를 조절하여 혼합하는 공정(S3)과,

상기 혼합된 슬러지를 재활용품으로 성형하는 공정(S4)과,

상기 성형하는 공정(S4)에서 성형된 성형품을 3차 건조기(5)에서 분쇄날(35)로 분쇄함과 동시에 회전원통(22)의 내부에 장착되는 회전축(27)의 열풍이동통로(37)로 유입된 열풍을 열풍배출봉(28)으로 분사하여 수분함수율을 10%내외로 낮추어 건조하는 공정(S5)과,

상기 건조된 성형품을 1,200℃이상의 고온에서 유해물질을 소각하고 자화시키기 위해 소성하는 공정(S6)과,

상기 소성된 제품을 저장 호퍼(71)로 배출하여 포장 및 출하하는 공정(S7)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 슬러지를 가열된 열풍으로 1차 건조시키기 위해 건조실(13) 내부에는 열매체액 기화기(11)와 연결된 열매체액 이송관(9)과, 상기 열매체액 기화기(11)의 일측에 장착된 에어콤프레셔(12)와, 상기 에어콤프레셔(12)와 연결되어 열매체액 이송관(9) 주변으로 설치된 공기이송관(10)을 형성한 열매체액 건조장치(1)와,

상기 열매체액 건조장치(1)의 건조실(13)의 상부면에서 건조된 슬러지를 이송수단(8)으로 이송하여 2차 건조시키기 위한 2차 건조기(2)와,

상기 2차 건조기(2)에서 건조된 슬러지를 혼합하기 위한 혼합기(3)와,

상기 혼합기(3)에서 혼합된 슬러지를 재활용품으로 성형하기 위한 성형기(4)와,

상기 성형기(4)에서 성형된 재활용품을 3차 건조시키기 위한 3차 건조기(5)와,

상기 3차 건조기(5)에서 건조된 재활용품의 유해물질을 1,200℃이상의 고온에서 소각하고 자화시키기 위한 소성기(6)와,

상기 소성기(6)에서 소성된 재활용품을 저장호퍼(71)로 배출하여 포장 및 출 하하는 배출수단(7)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조장치를 제공한다.

또한, 상기 2차 건조기(2)와 3차 건조기(5)는 구동모터(19)의 동력을 전달받아 구동하면서 슬러지를 투입하는 투입호퍼(14)와 배출되는 배출구(18)를 형성하여 경사진 지지체(26)의 상부 면에 장착된 회전원통(22)과,

상기 회전원통(22)의 내부에서 슬러지를 분쇄하기 위해 분쇄구동모터(30)의 동력을 전달받아 구동하도록 열풍배출봉(28)의 단부에 분쇄날(35)을 장착하고 있는 회전축(27)과,

상기 회전축(27)의 내부에 형성된 열풍이동통로(37)로 가열된 열풍을 주입하여 열풍배출봉(28)으로 배출하기 위한 버너(17)와,

상기 회전원통(22)의 내부로 주입된 열풍을 외부로 배출함과 동시에 외부의 공기를 유입할 수 있도록 회전원통(22)의 일측에 장착된 송풍팬(36)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 소성기(6)는 구동모터(191)의 동력을 전달받아 구동하면서 슬러지를 투입하는 투입호퍼(141)와 배출되는 배출구(181)를 형성하여 경사진 지지체(261)의 상부 면에 장착된 회전원통(221)과,

상기 회전원통(221)의 내부로 가열된 열풍을 주입하는 버너(171)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 회전원통(22)(221)의 회전은 구동모터(19)(191)의 동력을 전달받아 회전하는 구동체인(31)(311)과 연결되어 회전하는 롤러기어(24)(241)와,

상기 롤러기어(24)(241)와 맞물려 회전원통(22)(221)을 회전시키는 킬른 링기어(23)(231)와,

상기 회전원통(22)(221)을 안정적으로 지지하여 회전시키면서 하중을 분산시키기 위해 회전원통(22)(221)의 외주면에 다수개 형성된 가이드링(21)(211)과 맞물려 회전하는 롤러(20)(201)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 열풍은 회전원통(22)의 일측에 장착된 송풍팬(36)에 의해 외부로 배출되면서 외부의 공기가 회전원통(22)의 양측에 장착된 제1커버(15)와 제2커버(16)의 사이에 형성된 공간으로 유입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조장치를 제공한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 대용량의 슬러지를 건조함에 있어 건조공정을 세분화하고, 직연소 방식이 아닌 건조 후 소각 방식을 사용함으로써 일반적으로 50% 정도의 연료비 절감의 효과를 갖는다.

또, 2, 3차 건조공정에 적용된 건조기(로터리 킬른) 내의 회전축에 열풍이동 통로를 설치하고, 회전원통의 일측에 장착된 커버에 팬을 설치하여 자연스럽게 내부 공기가 배출됨과 동시에 외부의 공기가 제 1커버, 제 2커버와 회전원통의 틈새로 형성되는 간극을 통해 내부로 유입되도록 순환라인을 갖춤으로써 종래 기술의 문제점인 분쇄기 높은 공간점유율로 인한 내부 공기 순환 방해를 해결하여 작업효율을 향상시켰다.

또, 대용량의 슬러지 소각 방법 및 장치를 제공함으로써 슬러지 처리 산업의 경제성을 높이는 효과를 얻게 된다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 대용량 슬러지를 건조하는 공정을 나타낸 블록도로서, 그 공정을 살펴보면, 정수장과 하수장에서 슬러지를 일반적인 차량 운송수단을 통하여 운송하여 창고에 저장된 슬러지를 1차적으로 열매체액 건조장치(1)에서 건조시키는 공정(S1)을 거친다. 이때 슬러지를 열매체액 건조장치(1)의 상부 면으로 투입하여 펼침에 있어서 공기의 투과 정도를 고려하여 30㎝ 정도의 높이로 슬러지를 펼치는 것이 적당하다. 상기 30㎝정도의 높이로 쌓여진 슬러지에 200℃~300℃ 온도의 열매체액에 의해 가열된 공기를 에어콤프레셔(12)를 이용하여 일정한 압력으로 슬러지에 투과시키는 공정이다.

상기 열매체액 건조장치(1)에서는 12시간의 건조시간을 기준으로 일반적으로 정수장과 하수장에서 운송되어오는 수분 함수율 70~80%로 미처리된 슬러지를 수분 함수율을 30%내외로 낮추어 건조한다.

상기 열매체액 건조장치(1)에서 1차 건조 공정을 거친 슬러지를 성형을 하기 위해서 고른 입자 형태로의 건조와 수분 함수율을 20%내외로 낮추기 위해 2차 건조기(2)에서 건조 공정(S2)을 거친다.

상기 2차 건조 공정(S2)을 거친 슬러지를 혼합기로 투입하여 난석, 화분석, 인공 배양토, 경량골재, 투수성 보도블록 등의 사용자가 원하는 슬러지 재활용품을 제조할 수 있도록 원료의 구성비를 조절하는 혼합공정(S3)을 거친다.

상기 혼합공정(S3)을 거친 슬러지를 성형기(4)로 투입하여 제품의 형상을 갖추는 성형공정(S4)을 거친다.

상기 성형공정(S4)을 거친 슬러지를 재차 건조기에 투입하여 성형 형태로의 건조를 위한 3차 건조기(5)에서 건조시키는 건조공정(S5)을 거쳐 슬러지의 수분함유율을 10%내외로 낮춘다.

상기 3차 건조공정(S5)을 거친 슬러지를 소성기(6)에 투입하여 고온을 통한 유해물질의 소각과 자화를 통한 제품완성의 소성공정(S6)을 거친다.

그리고 마지막 공정으로 상기 소성공정(S6)을 거친 슬러지 재활용품을 포장 및 출하하는 배출공정(S7)으로 이루어지는 것을 나타낸 것이다.

상기와 같은 공정에 의해 슬러지를 건조함에 있어 일반적으로 쓰이고 있는 직연소 방식이 아닌 열매체액 건조장치(1)에서 1차 건조공정(S1)을 거친 후, 소각 방식을 채택함으로써 소요되는 연료량을 40%정도 감소하여 적은 비용으로 슬러지의 수분 함유율을 30%내외로 낮추어 이후 혼련공정(S3), 성형공정(S4), 소성공정(S6)의 작업효율이 크게 향상되는 조건을 만들게 된다.

또, 건조공정(S1)(S2)(S5)을 3단계로 세분화하여, 슬러지의 점성과 응집성 때문에 혼련공정(S3)과 성형공정(S4)을 거친 슬러지의 구 형상으로의 뭉침 현상과 적체현상을 방지하였으며, 소성공정(S6)에 적용되는 연료비를 더욱 절감하는 공정을 채택한 것이다.

도 2는 본 발명의 슬러지를 건조시키는 건조장치를 나타낸 개략적인 도면이다. 상기 도면에 의거하여 각 공정별로 더욱 상세히 설명하고자 한다.

본 발명은 도시된 바와 같이, 정수장과 하수장에서 일반적인 차량 운송 수단을 통해 이송된 슬러지를 도면에 도시되지 않은 창고에 적재한 후, 열매체액 건조장치(1)의 건조실(13) 상부 면에 30㎝ 높이로 펼쳐 놓는다.

상기의 열매체액 건조장치(1)를 더욱 상세하게 설명하기 위해서 도 3을 참고하여 설명하면, 열매체액 기화기(11)를 통하여 열매체액을 200℃~300℃로 가열한 후, 가열된 열매체액을 열매체액 이송관(9)을 통하여 건조실(13)에 이송하여 순환시킨다. 또 열매체액 기화기(11)의 일측으로 매설해 놓은 공기 이송관(10)에는 에어콤프레셔(12)를 통하여 일정한 공기압이 형성되어 공기가 이송하면서 열매체액 이송관(9)에서 발생된 열에 의해 가열되면서 순환된다.

즉, 열매체액에 의해 200℃~300℃로 가열된 열풍이 공기이송관(10)에 형성된 공기압에 의해 공기이송관(10)의 상부방향으로 배출된다. 배출된 열풍은 건조실(13)의 상부면에 펼쳐 놓은 슬러지로 투과하여 수분을 건조하는 역할을 수행한다.

상기와 같은 열매체액 건조장치(1)를 사용함에 있어서, 건조실(13)의 상부 면에 펼쳐 놓는 슬러지의 높이는 30㎝가 열풍의 투과력을 고려하였을 때 최적이었으며, 건조시간 12시간을 기준으로 하여 수분함수율 70~80%로 미처리된 슬러지의 수분함수율을 30%내외로 낮추는 결과를 얻는다.

상기 열매체액 건조장치(1)에서 1차 건조된 슬러지는 이송수단(8)을 통하여 2차 건조기(2)에 투입하여 2차에 걸쳐 건조된다. 2차 건조기(2)에서는 열매체액 건조장치(1)를 통하여 수분함수율 30%내외의 슬러지를 수분함수율 20%내외로 낮추고 고른 입자로의 건조로 인하여 슬러지의 점성과 응집성 때문에 발생하는 적체현상과 구형상으로 뭉침 현상을 방지하는 것이다.

이와 같은 2차 건조기(2)에서 건조되는 공정을 도 4를 참고하여 설명하면, 도면에 도시되지 않은 전원을 인가하면 2차 건조기(2)의 구동모터(19)와 분쇄기 구동모터(30)가 회전을 시작하고, 버너(17) 역시 연소를 시작하여 열풍이동통로(37)로 열풍을 이송한다. 상기 구동모터(19)의 회전은 구동체인(31)을 통하여 롤러 기어(24)에 전달되고, 상기 롤러기어(24)에 연접된 킬른 링기어(23)가 회전을 시작하여 회전원통(22)은 회전하게 된다. 상기 회전원통(22)에 설치된 수개의 가이드링(21)이 롤러(20)에 지지되어 안정적인 회전과 회전원통(22)의 하중분산을 한 다. 미설명부호 (34)는 롤러(20)의 회전을 원활하게 하기 위한 롤러베어링이다.

이와 동시에 구동하는 분쇄기 구동모터(30)의 회전은 분쇄기 구동 체인(32)을 통하여 분쇄기 회전축(27)에 전달되고 회전원통(22)의 종심에 하측으로 분쇄기 하우징(29)을 통하여 설치된 분쇄기의 회전축(27)은 회전원통(22)과 개별회전함으로써 회전축(27)의 열풍배출봉(28)에 설치된 분쇄날(35)에 의해 분쇄 능력을 극대화한다. 이때 회전축(27)의 내부에는 열풍이동통로(37)의 공간이 형성되어 있다.

위와 같은 상태에 열매체액 건조장치(1)에서 수분함유율 30%로 낮추어 건조된 슬러지가 이송수단(8)에 의해 이동되어 투입호퍼(14)를 통하여 회전원통(22)의 내부에 투입된다. 상기 회전원통(22)의 내부로 투입된 슬러지는 내화재(25)를 타고 배출구(18) 측으로 이송된다. 다시 말하자면, 상기 지지체(26)는 2°~ 3°의 일정한 각도로 경사져 있기 때문에, 상부에 장착된 회전원통(22)도 역시 경사지게 설치되므로 슬러지는 회전원통(22)의 내부면에 설치된 내화재(25)의 경사면을 타고 배출구(18)로 배출하게 된다.

이와 같이 회전원통(22)의 내화재(25)를 타고 이송되는 슬러지는 회전축(27)에 설치된 열풍배출봉(28)의 단부에 장착된 분쇄날(35)에 의해 지속적으로 분쇄가 이루어진다. 이와 동시에 열풍이동통로(37)를 거쳐 열풍배출봉(28)으로 이동되어 분사되는 열풍과 접촉하여 분쇄와 동시에 건조가 이루어진다.

또, 회전원통(22)의 일측에 장착된 제1커버(15)의 상부에 송풍팬(36)을 설치 하여 내부의 공기를 외부로 송풍시켜 회전원통(22) 내부의 공기압을 대기압보다 낮추어 제1커버(15), 제2커버(16)와 회전원통(22) 사이의 공간을 통하여 자연스레 외부의 공기가 유입되는 일련의 공기 순환 라인을 갖추고 있다. 이는 회전원통(22)의 내부에서 분쇄기능의 높은 공간 점유율로 인해 내부 공기 순환을 방해하는 현상을 해결한다.

이와 같이 2차 건조기(2)에서 2차 건조 공정을 거친 슬러지는 수분 함유율이 20%내외로 낮추어지며, 고른 입자로의 건조로 성형과 혼합의 효율을 극대화할 수 있는 조건을 가지게 된다.

상기의 2차 건조기(2)에서 2차 건조 공정을 거친 슬러지는 이송수단(81)을 따라 이송하여 혼합기(3)를 거치면서 사용자가 원하는 제품의 구성비를 갖추어 혼합된다.

상기 혼합기(3)에서 혼합된 슬러지는 다시 이송수단(82)을 통하여 성형기(4)로 이송되어 제품의 형상을 갖추어 성형하게 된다. 상기와 같이 혼합기(3)와 성형기(4)를 통하여 제품의 형상을 갖춘 슬러지는 이송수단(83)을 통하여 3차 건조기(5)로 투입된다. 3차 건조기(5)는 상기 2차 건조기(2)의 구조와 동일한 건조기가 사용되며, 3차 건조기(5)를 거치는 동안 슬러지의 수분함유율은 10%내외로 낮추어 진다.

상기 3차 건조기(5)에서 건조된 슬러지는 성형기(4)를 통하여 제품의 형상을 갖춘 슬러지가 구형상으로 뭉쳐지는 뭉침 현상을 방지하고, 직연소 방식이 아닌 건조 후 소각 방식을 통해 소성기(6)에서 들어가는 연료비를 절감하게 된다.

상기 소성기(6)에서는 슬러지의 유해물질을 소각하고 슬러지를 자화시키기 위하여 1,200℃ 이상의 고온에서 슬러지를 소성하는 과정을 거친다.

상기의 소성기(6)를 도 5를 참조하여 상세하게 설명하면, 도면에 도시되지 않은 전원을 인가하면 소성기(6)의 구동모터(191)가 회전을 시작한다. 상기 구동모터(191)의 회전은 구동체인(311)을 통하여 롤러기어(241)에 전달되고 롤러기어(241)에 연접된 킬른 링기어(231)가 회전을 시작하여 회전원통(221)은 회전하게 된다. 상기 회전원통(221)에는 수 개의 가이드링(211)을 설치하여 안정적인 회전과 회전원통(221)의 하중을 지지체(261)에 분산한다.

위와 같은 상태에 3차 건조기(5)에서 수분함유율을 10%내외로 낮추어 건조된 슬러지가 이송수단(84)을 타고 오면서 투입호퍼(141)를 통하여 회전원통(221)의 내부에 투입한다. 상기 회전원통(221)의 내부로 투입된 슬러지는 2°~3°의 일정한 각도를 주어 설치한 지지체(261) 위에 동일한 각도로 경사지게 설치된 회전원통(221)의 내부의 내화재(251)를 타고 배출구(181) 쪽으로 이송된다. 소성기(6)의 내부로 이송된 슬러지는 버너(171)에 의해 1,200℃ 이상의 고온으로 가열된 회전원통(221) 내부에서 유해물질이 소각되면서 소성의 과정을 거친다.

상기 소성기(6)에서 소성된 슬러지는 이송수단(85)을 타고 이송하면서 최종적으로 난석, 화분석, 인공 배양토, 경량골재, 투수성 보도블록 등의 슬러지 재활용품의 형태로 저장호퍼(71)로 배출되는 배출수단(7)을 거쳐 일련의 공정을 마무리한다.

도 1은 본 발명의 공정단계를 나타낸 개략적인 블록도이다.

도 2는 본 발명의 건조장치로 슬러지를 건조하기 위한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 제1차 건조기에 적용된 열매체액 건조장치를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 제2차, 제3차 건조기를 나타낸 단면도이다.

도 5는 본 발명의 소성기를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

1. 열매체액 건조장치 2. 2차 건조기

3. 혼합기 4. 성형기

5. 3차 건조기 6. 소성기

7. 배출수단 8. 81, 82, 83, 84, 85. 이송수단

9. 열매체액 이송관 10. 공기 이송관

11. 열매체액 기화기 71. 저장호퍼

12. 에어콤프레셔 13. 건조실

14. 투입호퍼 15. 제 1커버

16. 제 2커버 17. 버너

18. 배출구 19. 구동모터

20. 롤러 21. 가이드링

22. 회전원통 23. 킬른 링기어

24. 롤러기어 25. 내화재

26. 지지체 27. 회전축

28. 열배출봉 29. 분쇄기 하우징

30. 분쇄기 구동모터 31. 구동체인

32. 분쇄기 구동체인 34. 롤러 베어링

35. 분쇄날 36. 송풍팬

37. 열풍이동통로

Claims (6)

1. 정수장과 하수장에서 반입된 대용량의 수분함수율 70∼80%로 미처리된 슬러지를 1차 열매체액 건조장치(1)에서 200℃∼300℃로 가열된 열풍을 분사하여 수분함수율 30%내외로 낮추어 건조하는 공정(S1)과,

   상기 건조된 슬러지를 2차 건조기(2)에서 분쇄날(35)로 분쇄함과 동시에 회전원통(22)의 내부에 장착되는 회전축(27)의 열풍이동통로(37)로 유입된 열풍을 열풍배출봉(28)으로 분사하여 수분함수율을 20%내외로 낮추어 건조하는 공정(S2)과,

   상기 건조된 슬러지를 제품의 구성비를 조절하여 혼합하는 공정(S3)과,

   상기 혼합된 슬러지를 재활용품으로 성형하는 공정(S4)과,

   상기 성형하는 공정(S4)에서 성형된 성형품을 3차 건조기(5)에서 분쇄날(35)로 분쇄함과 동시에 회전원통(22)의 내부에 장착되는 회전축(27)의 열풍이동통로(37)로 유입된 열풍을 열풍배출봉(28)으로 분사하여 수분 함수율을 10%내외로 낮추어 건조하는 공정(S5)과,

   상기 건조된 성형품을 1,200℃이상의 고온에서 유해물질을 소각하고 자화시키기 위해 소성하는 공정(S6)과,

   상기 소성된 제품을 저장 호퍼(71)로 배출하여 포장 및 출하하는 공정(S7)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조방법.
2. 슬러지를 가열된 열풍으로 1차 건조시키기 위해 건조실(13) 내부에는 열매체액 기화기(11)와 연결된 열매체액 이송관(9)과, 상기 열매체액 기화기(11)의 일측 에 장착된 에어콤프레셔(12)와, 상기 에어콤프레셔(12)와 연결되어 열매체액 이송관(9) 주변으로 설치된 공기이송관(10)을 형성한 열매체액 건조장치(1)와,

   상기 열매체액 건조장치(1)의 건조실(13)의 상부면에서 건조된 슬러지를 이송수단(8)으로 이송하여 2차 건조시키기 위한 2차 건조기(2)와,

   상기 2차 건조기(2)에서 건조된 슬러지를 혼합하기 위한 혼합기(3)와,

   상기 혼합기(3)에서 혼합된 슬러지를 재활용품으로 성형하기 위한 성형기(4)와,

   상기 성형기(4)에서 성형된 재활용품을 3차 건조시키기 위한 3차 건조기(5)와,

   상기 3차 건조기(5)에서 건조된 재활용품의 유해물질을 1,200℃이상의 고온에서 소각하고 자화시키기 위한 소성기(6)와,

   상기 소성기(6)에서 소성된 재활용품을 저장호퍼(71)로 배출하여 포장 및 출하하는 배출수단(7)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 2차 건조기(2)와 3차 건조기(5)는 구동모터(19)의 동력을 전달받아 구동하면서 슬러지를 투입하는 투입호퍼(14)와 배출되는 배출구(18)를 형성하여 경사진 지지체(26)의 상부 면에 장착된 회전원통(22)과,

   상기 회전원통(22)의 내부에서 슬러지를 분쇄하기 위해 분쇄구동모터(30)의 동력을 전달받아 구동하도록 열풍배출봉(28)의 단부에 분쇄날(35)을 장착하고 있는 회전축(27)과,

   상기 회전축(27)의 내부에 형성된 열풍이동통로(37)로 가열된 열풍을 주입하여 열풍배출봉(28)으로 배출하기 위한 버너(17)와,

   상기 회전원통(22)의 내부로 주입된 열풍을 외부로 배출함과 동시에 외부의 공기를 유입할 수 있도록 회전원통(22)의 일측에 장착된 송풍팬(36)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 소성기(6)는 구동모터(191)의 동력을 전달받아 구동하면서 슬러지를 투입하는 투입호퍼(141)와 배출되는 배출구(181)를 형성하여 경사진 지지체(261)의 상부 면에 장착된 회전원통(221)과,

   상기 회전원통(221)의 내부로 가열된 열풍을 주입하는 버너(171)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 회전원통(22)(221)의 회전은 구동모터(19)(191)의 동력을 전달받아 회전하는 구동체인(31)(311)과 연결되어 회전하는 롤러기어(24)(241)와,

   상기 롤러기어(24)(241)와 맞물려 회전원통(22)(221)을 회전시키는 킬른 링기어(23)(231)와,

   상기 회전원통(22)(221)을 안정적으로 지지하여 회전시키면서 하중을 분산시키기 위해 회전원통(22)(221)의 외주면에 다수개 형성된 가이드링(21)(211)과 맞물려 회전하는 롤러(20)(201)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조장치.
6. 제 2항에 있어서,

   상기 열풍은 회전원통(22)의 일측에 장착된 송풍팬(36)에 의해 외부로 배출되면서 외부의 공기가 회전원통(22)의 양측에 장착된 제1커버(15)와 제2커버(16)의 사이에 형성된 공간으로 유입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지의 건조장치.

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