KR101154826B1

KR101154826B1 - 하/폐수, 음식물 슬러지 악취 및 고함수 배가스 탈취 장치 및 이를 포함하는 슬러지 처리설비

Info

Publication number: KR101154826B1
Application number: KR1020110060973A
Authority: KR
Inventors: 이용현; 홍순오
Original assignee: 코오롱환경서비스주식회사
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2012-06-18

Abstract

슬러지 처리 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬러지 건조기에서 발생되는 악취를 포함하는 고함수 배가스를 수분을 제거하지 않고 처리할 수 있는 배가스 탈취 장치를 이용한 슬러지 처리 설비에 관하여 개시한다.
본 발명은, 슬러지를 가열하여 건조하는 슬러지 건조기; 상기 슬러지 건조기에 건조 열원을 공급하는 열공급수단; 상기 슬러지 건조기에서 발생한 고함수 배가스를 압송하는 송풍기; 상기 송풍기에 의해 압송된 고함수 배가스를 내부로 공급받으며, 내부에 화염을 발생하여 유입되는 배가스를 탈취온도까지 승온시킨 후 배출하는 직접연소탈취기; 상기 직접연소탈취기의 후단에 연결되어 승온된 후 배출되는 배가스와 상기 직접연소탈취기로 공급되는 배가스를 열교환하는 열교환기; 상기 열교환기의 후단에 연결되는 백연방지 예열기; 및 상기 백연방지 예열기 후단에 연결되는 사이클론;을 포함하는 슬러지 처리 설비를 제공한다.

Description

하/폐수, 음식물 슬러지 악취 및 고함수 배가스 탈취 장치 및 이를 포함하는 슬러지 처리설비 {SEWAGE SLUDGE PROCESSING EQUIPMENT USING DIRECT BURING DEO-DORIZATION DEVICE}

본 발명은 하/폐수, 음식물 슬러지의 악취나 고함수 배가스의 악취를 제거하기 위한 탈취 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 함수율이 높은 상태에서 수분을 제거하지 않고 악취를 제거할 수 있는 탈취 장치 및 이를 이용한 고함수 슬러지 탈취 설비에 관한 것이다.

가정이나 산업 현장, 농축산 현장, 음식물 처리시설 등에서 발생된 하/폐수, 찌꺼기 등의 슬러지는 건조 시설을 통해 부숙화, 고화, 건조 및 소각 등을 통해 재생 원료 또는 연료로 처리된다.

하/폐수 및 음식물 슬러지(sludge)를 처리하기 위한 슬러지 건조시스템(건조설비)에서 이루어지는 처리 과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

슬러지 저장조에 슬러지가 저장되어 있다가, 건조기 반입설비(펌프)를 통해 정량적으로 건조기에 공급되어진다. 공급된 슬러지는 건조기내에서 건조과정을 거친다. 슬러지 건조시스템에서 배출되는 건조슬러지는 함수율에 따라 처리방법이 다르지만 함수율 10%이하인 경우 대부분 재생연료 또는 시멘트 원료로 사용되어 진다.

건조기내에서 증발된 고함수 건조 배가스는 고농도의 악취와 고함수분을 갖기 때문에 일반적인 악취처리설비로는 악취를 완전히 제거할 수 없어서 잦은 민원의 대상이 되고 있다.

따라서, 본 발명은 악취를 효과적으로 제거할 수 있으며, 고함수분 배가스의 안정적인 처리가 가능한 탈취 장치를 제공함으로 민원의 발생 최소화와 운전원의 근무 환경개선을 목적으로 한다.

슬러지 처리 비용은 함수율과 매우 밀접한 관계가 있다. 함수율을 낮추면 슬러지의 양이 감소되며, 함수율을 10% 중량 이하로 건조시킬 경우 고함수분 슬러지 속에 포함되어 있는 유기물을 이용한 재활용이 가능하게 되어, 건조슬러지 처리에 따른 처리비를 절감할 수 있다.

이에 따라, 고함수분 슬러지는 건조시스템(건조설비)을통해 약 10% 이하의 함수율을 갖도록 건조되고 있으며, 건조된 건조슬러지는 예를 들어 전용소각, 부숙화, 고형화, 시멘트 원료 또는 연료로 재이용되고 있다.

본 발명의 목적은 하/폐수, 음식물 슬러지에서 발생하는 악취 및 슬러지 건조기에서 발생하는 함수율 60% 이상의 배가스에서 수분을 제거하지 않고 탈취할 수 있는 탈취 장치를 제공함으로써, 별도의 응축수 처리장치가 필요치 않은 악취 및 고함수 배가스 처리 설비를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 하나 또는 그 이상의 열교환기를 구비하여, 탈취로에서 배출되는 배가스와 탈취로로 유입되는 배가스가 열교환하도록 함으로써 에너지 효율을 향상시킨 고함수 배가스 처리 설비를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 배가스 처리 장치를 포함한 슬러지 처리 설비를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 슬러지 건조기에서 발생한 고함수 배가스를 압송하는 송풍기; 상기 송풍기에 의해 압송된 고함수 배가스를 내부로 공급받으며, 내부에 화염을 발생하여 유입되는 배가스를 탈취온도까지 승온시킨 후 배출하는 직접연소탈취기; 및 상기 직접연소탈취기의 출구측에 연결되어 승온된 후 배출되는 배가스와 상기 직접연소탈취기로 공급되는 배가스를 열교환하는 열교환기;를 포함하는 슬러지의 고함수 배가스 탈취 장치를 제공한다.

이 때, 상기 열교환기는 제1열교환기와, 제2열교환기로 구성되어, 상기 직접연소탈취기에서 배출되는 배가스는 제1열교환기와 제2열교환기를 순차적으로 경유하며, 상기 직접연소탈취기로 유입되는 배가스는 제2열교환기와 제1열교환기를 순차적으로 경유하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명은, 고함수분 슬러지를 가열하여 건조하는 슬러지 건조기; 상기 슬러지 건조기에 건조 열원을 공급하는 열공급수단; 상기 슬러지 건조기에서 발생한 고함수 배가스를 압송하는 송풍기; 상기 송풍기에 의해 압송된 고함수 배가스를 내부로 공급받으며, 내부에 화염을 발생하여 유입되는 배가스를 탈취온도까지 승온시킨 후 배출하는 직접연소탈취기; 상기 직접연소탈취기의 후단에 연결되어 승온된 후 배출되는 배가스와 상기 직접연소탈취기로 공급되는 배가스를 열교환하는 열교환기; 상기 열교환기의 후단에 연결되는 백연방지 예열기; 및 상기 백연방지 예열기 후단에 연결되는 사이클론;을 포함하는 슬러지 처리 설비를 제공한다.

여기서, 상기 슬러지 건조기와, 상기 직접연소탈취기의 사이에 전처리 필터를 구비할 수 있으며,

상기 전처리 필터와 상기 슬러지 건조기 사이에 사이클론을 더 구비할 수 있다.

그리고, 상기 백연방지 예열기는 상기 열교환기에서 배출되는 배가스와 외부에서 유입되는 공기를 열교환시키는 것이 바람직하다.

본 발명은 별도의 응축 폐수를 발생하지 않는 고함수 배가스 탈취 장치를 제공함으로써 폐수처리에 소요되는 설비와 비용을 절감하는 효과를 가져온다.

또한, 본 발명은 직접연소탈취기를 적용하되 열교환기를 사용하여 에너지 효율을 향상시킴으로써 탈취처리에 소요되는 에너지를 절감하는 효과를 가져온다.

본 발명에 따른 슬러지 처리 설비는 수분 함량이 많은 하/폐수 및 음식물 고함수분 슬러지를 공급받아 건조시켜 처리함과 동시에 발생하는 배가스에서 악취를 제거하고 배출함으로써 친환경적이 슬러지 처리가 가능한 효과를 가져온다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 악취 및 고함수 배가스 탈취 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 처리 설비를 나타낸 구성도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하/폐수, 음식물 슬러지 악취 및 고함수 배가스 탈취 장치 및 이를 포함하는 슬러지 처리 설비에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하/폐수, 음식물 슬러지 악취 및 고함수 배가스 탈취 장치를 나타낸 구성도이다.

슬러지 건조기(미도시)에서 발생한 악취를 포함하는 고함수 배가스를 압송하는 송풍기(110)와, 상기 송풍기(110)에 의해 압송된 악취를 포함하는 고함수 배가스를 내부로 공급받으며, 내부에 화염을 발생하여 유입되는 배가스를 탈취온도까지 승온시킨 후 배출하는 직접연소탈취기(120)와, 상기 직접연소탈취기(120)의 출구측에 연결되어 승온된 후 배출되는 배가스와 상기 직접연소탈취기로 공급되는 배가스를 열교환하는 열교환기(150)를 포함한다.

슬러지 건조기는 하/폐수, 음식물 슬러지등을 공급받아 고온의 스팀을 이용하여 슬러지를 건조시키는 것으로, 슬러지에서 배출되는 배가스는 함수율이 60% 이상이 된다.

종래에는 탈취 장치들은 악취 및 고함수의 배가스를 탈취하기 위하여, 필수적으로 함수율을 낮추기 위한 장치를 구비하고 있었다. 예를 들면, 간접 냉각 방식을 이용한 응축기나, 직접 냉각 방식을 이용한 탈습탑을 이용하여, 고함수의 배가스의 함수율을 낮춘 후 바이오 필터, 활성탄, 등을 이용하는 악취제거 장치들을 거치게 하는 방식을 사용하고 있었다.

그런데, 슬러지 건조기에서 발생하는 배가스의 함수율을 낮추기 위한 장치를 구비하는 경우, 그 장치들에서는 필연적으로 응축수가 생성된다. 이렇게 발생한 응축수는 폐수처리장으로 보내지거나 별도의 폐수처리설비를 통해서 처리되어야 한다.

본 발명에 따른 탈취 장치는 응축기나 탈습탑을 구비하지 않고 고함수의 배가스를 탈취처리할 수 있도록 하기 위한 것으로, 직접연소탈취기(120)를 사용하는 것에 특징이 있다.

직접연소탈취기(120)는 배가스가 유입되는 내부에 화염을 공급하여 유입된 배가스를 탈취온도까지 상승시킴으로써 배가스에 포함된 악취 및 수분을 제거한다.

탈취온도는 750℃ 내외가 되는데, 이 온도에서 배가스가 처리되면 거의 모든 악취가 제거되어 배출된다.

이러한 직접연소탈취기(120)는 LNG를 연료로 사용하며, 별도의 연소공기를 공급하여, LNG와 연소공기를 연소시킴으로써 화염을 발생시킨다. 직접연소탈취기(120)내부로 유입되는 배가스는 상기 화염을 거치면서 탈취온도까지 상승된 후 배출된다.

이러한 직접연소탈취기(120)는 내부가 복수의 공간으로 구획되거나 격벽을 구비할 수 있으며, 또한 내부에 복수에 화염이 존재할 수도 있다. 이러한 구조는 유입되는 화염과 배가스의 접촉시간을 증가시키고, 배가스와 화염의 혼합효과를 향상시키는데 유리하다.

슬러지 건조기에서 배출되는 배가스는 100℃ 내외의 온도인데, 이를 직접연소탈취기(120)만을 이용하여 600℃ 이상을 승온하려면 체류시간이 길어지고, 연료의 소모가 과다하게 된다. 본 발명은 열효율 향상을 위하여 열교환기(150)를 구비한다.

직접연소탈취기(120)에서 배출된 배가스의 온도는 낮추어야 하며, 직접연소탈취기(120)로 유입되는 배가스의 온도는 높여야 하므로, 이들을 열교환기(150)를 통해서 열교환함으로써 에너지를 절감할 수 있게 된다.

도시한 실시예는 제1열교환기(130)와 제2열교환기(140)를 구비한다.

직접연소탈취기(120)에서 승온된 후, 배출되는 배가스는 제2열교환기(140), 제1교환기(130)를 순차적으로 거치게 된다. 또한, 직접연소탈취기(120)로 공급되는 배가스는 제1열교환기(130), 제2열교환기(140)를 순차적으로 거친후, 직접연소탈취기로 공급된다.

이러한 방식으로 2개의 열교환기를 사용하여 시험해본 결과,

슬러지 건조기에서 배출된 배가스가 100℃인 경우, 송풍기를 거쳐 제1열교환기(130)로 유입될 때는 86℃의 온도를 나타냈다. 이후, 제1열교환기(130)에서 배출되는 온도는 320℃를 나타내었다. 제1열교환기(130)에서 배출되는 배가스는 제2열교환기(140)로 유입된다. 따라서, 제2열교환기(140)로 유입되는 배가스 온도는 320℃를 나타내었으며, 제2열교환기(140)에 배출되는 배가스의 온도는 550℃를 나타냈다. 즉 86℃의 배가스가 2개의 열교환기(130,140)를 거치면서 550℃로 승온되어 직접연소탈취기(120)로 공급될 수 있었다.

직접연소탈취기(120)에서 배출되는 배가스는 750℃의 온도를 나타냈으며, 제2열교환기(140)를 거친후, 550℃로 낮아졌고, 다시 제1열교환기(130)를 거친후 346℃까지 낮아지게 되었다.

이렇게 2개의 열교환기(130,140)를 구비하면, 실질적으로 직접연소탈취기(120)에서 승온되는 온도는 200℃ 정도가 되므로, 열교환기를 구비하지 않는 경우에 비하여 많은 에너지를 절감할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 처리 설비를 나타낸 구성도이다.

본 발명에 따른 슬러지 처리 설비는 도 1에서 설명한 고함수 배가스 탈취 장치를 포함한다. 고함수 배가스 탈취 장치의 구성은 도 1에서 설명한 것과 동일하므로, 이하에서는 추가된 구성요소들을 중심으로 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 슬러지 처리 설비는, 함수율이 높은 하/폐수 슬러지 또는 음식물 슬러지등을 건조하여 처리량을 감소시키며, 슬러지 건조 과정에서 발생된 함수율이 높은 배가스를 탈취 처리하여 배출하도록 구성된다.

이러한 슬러지 처리 설비는, 슬러지를 가열하여 건조하는 슬러지 건조기(210)와, 슬러지 건조기(210)에 건조 열원을 공급하는 열공급수단(220)과, 슬러지 건조기(210)에서 발생한 고함수 배가스를 압송하는 송풍기(110)와, 송풍기(110)에 의해 압송된 고함수 배가스를 내부로 공급받으며, 내부에 화염을 발생하여 유입되는 배가스를 탈취온도까지 승온시킨 후 배출하는 직접연소탈취기(210)와, 직접연소탈취기(210)의 후단에 연결되어 승온된 후 배출되는 배가스와 상기 직접연소탈취기(120)로 공급되는 배가스를 열교환하는 열교환기(150)와, 열교환기(150)의 후단에 연결되는 백연방지 예열기(230)와, 백연방지 예열기(240) 후단에 연결되는 사이클론(250)을 포함한다.

최종적으로 배출되는 배가스는, 상기 사이클론을 거친 배가스와, 외부에서 유입된 후 상기 백연방지 예열기(230)에서 예열된 공기가 혼합되므로, 악취가 제거되고 백연도 발생하지 않게 된다.

이하 각각의 구성요소에 관하여 설명한다.

슬러지 건조기(210)는 상술한 바와 같이, 함수율이 높은 슬러지를 공급받아 열공급수단(220)에서 제공되는 열로 수분을 증발시켜 슬러지를 건조시킨다.

열공급수단(220)으로는 보일러가 사용될 수 있으며, 고온의 스팀을 상기 슬러지 건조기(210)로 공급하여, 스팀의 열을 통해 슬러지를 건조시킨다.

따라서, 슬러지 건조기(210)에서 배출되는 배가스는 함수율이 60% 이상이 되며, 온도는 100℃ 내외가 된다. 이렇게 배출되는 배가스는 송풍기(110)에 의하여 압송되어, 도 1에서 설명한 열교환기(250)와 직접연소탈취기(210)를 포함하는 탈취 장치(100)를 거치게 된다.

탈취 장치(100)에서 배출되는 배가스는 백연방지 예열기(230)를 거치면서, 온도가 낮아진후, 사이클론(250)을 통과하면서 분진이 제거되고 굴뚝(290)을 통해 배출된다.

백연은 수증기를 다량 포함하는 고온의 배가스가 대기중으로 배출될 때 발생하는 것으로, 백연방지 예열기(230)는 고온의 배가스의 온도를 낮추어 준다.

이 때, 백연방지 예열기(230)는 외부의 공기를 유입시켜 배가스와 열교환함으로써 배가스의 온도를 낮추게 되는데, 배가스와 열교환된 외부공기도 상기 굴뚝(290)을 통해 함께 배출시킴으로써 백연 발생을 방지하게 된다.

사이클론(250)과 굴뚝(290)의 사이에는 배출송풍기(280)가 추가로 구비될 수 있는데, 이는 굴뚝(290)으로 배출되는 배가스의 유량과 유속을 제어하기 위한 것이다.

또한, 백연방지 예열기(230)로 외부공기를 공급하기 위한 외기송풍기(245)가 추가로 구비될 수도 있다.

슬러지 건조기(210)에서 배출되는 배가스에는 입자상 물질이 포함되어 있을 수 있으며, 이를 분리하기 제거하기 위하여 슬러진 건조기(210)의 후단에 사이클론215)과, 전처리 필터(217)를 구비할 수 있다.

사이클론(215)은 입자의 자중에 의하여 분진을 제거하는 역할을 수행하며, 전처리 필터(217)는 기능성 필터들을 이용하여 배가스를 선택적으로 정화하는 역할을 수행한다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 슬러지 처리 설비는 수분 함량이 많은 슬러지를 공급받아 건조시킴으로써, 슬러지의 부피와 중량을 감소키며, 슬러지 건조 과정에서 발생하는 악취를 포함하는 배가스를 직접연소탈취기를 이용하여 탈취함으로써 응축수를 발생시키지 않고 배가스의 악취를 제거한 후 배출하는 효과를 가져온다.

본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

100 : 탈취 장치 110 : 송풍기
120 : 직접연소탈취기 130 : 제1열교환기
140 : 제2열교환기 150 : 열교환기
210 : 슬러지 건조기 220 : 열공급수단
240 : 백연방지 예열기 245 : 외기송풍기
250 : 사이클론 280 : 배출송풍기
290 : 굴뚝

Claims

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슬러지를 가열하여 건조하는 슬러지 건조기;
상기 슬러지 건조기에 고온의 스팀을 건조 열원을 공급하는 열공급수단;
상기 슬러지 건조기에서 발생한 고함수 배가스를 압송하는 송풍기;
상기 송풍기에 의해 압송된 고함수 배가스를 내부로 공급받으며, 내부에 화염을 발생하여 유입되는 배가스를 탈취온도까지 승온시킨 후 배출하는 직접연소탈취기;
상기 직접연소탈취기의 후단에 연결되어 승온된 후 배출되는 배가스와 상기 직접연소탈취기로 공급되는 배가스를 열교환하는 열교환기;
상기 열교환기의 후단에 연결되는 백연방지 예열기;
상기 백연방지 예열기 후단에 연결되는 사이클론; 및
상기 슬러지 건조기와 상기 직접연소탈취기의 사이에 구비되는 전처리 필터;를 포함하는 슬러지 처리 설비.
제 3 항에 있어서,
상기 열교환기는 제1열교환기와, 제2열교환기로 구성되어,
상기 직접연소탈취기에서 배출되는 배가스는 제1열교환기와 제2열교환기를 순차적으로 경유하며,
상기 직접연소탈취기로 유입되는 배가스는 제2열교환기와 제1열교환기를 순차적으로 경유하는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리 설비.
삭제
제 3 항에 있어서,
상기 전처리 필터와 상기 슬러지 건조기 사이에 사이클론을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리 설비.
제 3 항에 있어서,
상기 백연방지 예열기는
상기 열교환기에서 배출되는 배가스와 외부에서 유입되는 공기를 열교환시키는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리 설비.
슬러지를 건조시켜 처리하기 위한 방법에 있어서,
슬러지를 가열하여 건조하는 슬러지 건조기; 상기 슬러지 건조기에 고온의 스팀을 건조 열원을 공급하는 열공급수단; 상기 슬러지 건조기에서 발생한 고함수 배가스를 압송하는 송풍기; 상기 송풍기에 의해 압송된 고함수 배가스를 내부로 공급받으며, 내부에 화염을 발생하여 유입되는 배가스를 탈취온도까지 승온시킨 후 배출하는 직접연소탈취기; 상기 직접연소탈취기의 후단에 연결되어 승온된 후 배출되는 배가스와 상기 직접연소탈취기로 공급되는 배가스를 열교환하는 열교환기; 상기 열교환기의 후단에 연결되는 백연방지 예열기; 상기 백연방지 예열기 후단에 연결되는 사이클론; 및 상기 슬러지 건조기와 상기 직접연소탈취기의 사이에 구비되는 전처리 필터;를 포함하는 슬러지 처리 설비를 이용하여,
스팀을 이용한 슬러지 건조시에 발생하는 고함수 배가스를 직접연소탈취기를 이용하여 탈취처리하는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리 방법.