KR101326856B1

KR101326856B1 - 슬러지 건조장치

Info

Publication number: KR101326856B1
Application number: KR1020110005628A
Authority: KR
Inventors: 김형태; 홍성길
Original assignee: 에이치투더블유티이 주식회사
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2013-11-12
Also published as: KR20120084220A

Abstract

본 발명은 안전성과 에너지 절감형과 열효율성이 우수한 슬러지 건조장치에 관한 것으로, 그의 주요 구성은, 탈수슬러지를 이송하는 이송펌프(5)와, 이송펌프(5)에 의하여 이송되오진 슬러지를 혼합하는 탈수슬러지 혼합기(30)와, 혼합기(30)에서 공급되는 슬러지를 수용하여 건조하는 건조기(40)와, 건조기(40)와 연결되어 스팀을 제공하여 건조기 내의 건조 열원으로 사용하도록 하는 스팀히터(43)와, 건조기(40)에서 발생되어 배기되는 분진을 제거하기 위해 건조기(40)에 연결설치되는 싸이클론(60)과, 건조기(40)에서 건조된 슬러지를 배출 이송시키는 컨베이어(41)와, 건조슬러지를 냉각이송시키는 냉각컨베이어(44)와, 건조슬러지를 저장하는 건조슬러지저장조(50)와, 건조슬러지저장조(50)로부터 이송되는 슬러지를 슬러지 탄화기로 투입하는 투입호파(53)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 싸이클론(60)에서 분진은 하방으로 집진되어 제거되고, 배가스는 상부로 배출되도록 배가스송풍기(46)가 연결되어 분진 충돌식 탈습탑(66)으로 보내지는 것을 특징으로 하며, 상기한 건조기(40)에서 건조된 슬러지 25%는 컨베이어(41)로 이송되어 탈수슬러지 합하기(30)로 재투입되는 것을 특징으로 하며, 상기한 건조기(40)는 축상에 디스크(49)가 수직 배열로 설치되는 디스크식 건조기이며, 측단에는 스팀주입구(47)가 형성되어 건조를 위한 열원인 스팀이 주입되고, 측단의 스팀주입구(47) 반대편 하부로는 응축수배출구(48)가 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기한 혼합기(30)는 내부에 가로로 혼합기 축(31)이 형성되고, 그 축상으로 부채형패들(32)이 형성되며, 상부로는 슬러지입구(33)와 건조기(40)에서 회송되어 주입되는 건조슬러지입구(36)가 각각 형성되며, 하부로는 슬러지출구(34)가 형성되어 건조기(40)와 연결된 구성인 특징으로 하며, 상기한 건조슬러지 저장조(50)에는 질소공급장치(67)와 연결하여, 질소를 공급함으로써 화재 및 폭팔을 방지하도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

슬러지 건조장치{SLUDGE DRYING APPARATUS}

본 발명은 예를 들어, 하수처리 후 발생되는 유기성 슬러지의 처리장치에 관한 것으로, 특히 탈수한 슬러지를 건조시키는 슬러지 건조장치에 관한 것이다

2012년 부터 슬러지 해양 배출이 전면 금지되므로 슬러지 처리의 근본적인 대책 수립이 필요하다. 따라서 본 발명은 하수 처리 후, 발생하는 유기성 슬러지를 건조 및 탄화 후 부산물을 재활용하는 설비를 구축하는 설비 중, 그 슬러지 건조에 사용되는 에너지 소비를 최소화하면서 효율적으로 건조시키고 악취 및 슬러지 오염물 누출 등의 환경오염 없이 깨끗이 건조처리 할 수 있는 설비들을 개발하였다

종래 경우, 건조기에서 악취가 유출되어 공장 내뿐만이 아니라 주변에 악취가 확산되는 문제가 있으며, 건조 배기 가스내에 먼지 제거설비 미비로 보일러 파울링이 발생하고 덕트 막힘 현상이 발생한다

또한 건조기에서 사용되는 에너지 량이 비효율적으로 많이 소요되어, 건조 효율이 떨어짐과 아울러 건조기 내에서 점착이 발생하여 고장의 원인이 되기도 하며, 비축된 건조슬러지 저장조에서는 화재 및 폭팔에 대한 취약한 부분이 있다.

본 발명을 상기 문제들을 해결하기 위한 것으로, 건조실에서 공기흡입덕트를 설치하여 악취 확산 방지하고, 싸이클론(60)의 설치로 배기가스 먼지를 효율적으로 제거하며, 탈수슬러지를 탄화 가능한 함수율로 충분히 건조시킬 수 있는 시설을 개발하였다

또한 본 발명은 스팀 사용을 최소화한 고효율의 건조기이며, 점착성 구간을 감안하여 슬러지 리사이클 시스템을 도입하여 글루존(점성영역)의 형성을 배제하였다. 즉, 본 발명은 점성 영역 배제를 위한 건조슬러지 순환시스템을 적용하여 연속 운전성 향상시키고 동력부하 절감을 목적으로 한다

또한 본 발명에 의하면 에너지를 최소로 소비하는 절전형 건조장치로 구성할 수 있고, 또한 건슬러지 저장조에 안전성을 더욱 부여하였다.

본 발명의 주요 구성은, 탈수슬러지를 이송하는 이송펌프(5)와, 이송펌프(5)에 의하여 이송되어진 슬러지를 혼합하는 탈수슬러지 혼합기(30)와, 혼합기(30)에서 공급되는 슬러지를 수용하여 건조하는 건조기(40)와, 건조기(40)와 연결되어 스팀을 제공하여 건조기 내의 건조 열원으로 사용하도록 하는 스팀히터(43)와, 건조기(40)에서 발생되어 배기되는 분진을 제거하기 위해 건조기(40)에 연결설치되는 싸이클론(60)과, 건조기(40)에서 건조된 슬러지를 배출 이송시키는 컨베이어(41)와, 건조슬러지를 냉각이송시키는 냉각컨베이어(44)와, 건조슬러지를 저장하는 건슬러지저장조(50)와, 건슬러지저장조(50)로부터 이송되는 슬러지를 슬러지 탄화기로 투입하는 투입호퍼(53)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 싸이클론(60)에서 분진은 하방으로 집진되어 제거되고, 배가스는 상부로 배출되도록 배가스송풍기(46)가 연결되어 배출되는 분진을 충돌식 탈습탑(66)으로 보내지는 것을 특징으로 하며, 상기한 건조기(40)에서 건조된 함수율 25%정도의 슬러지는 컨베이어(41)로 이송되어 탈수슬러지와 합해져서 재투입되는 것을 특징으로 하며, 상기한 건조기(40)는 축상에 디스크(49)가 수직 배열로 설치되는 디스크식 건조기이며, 측단에는 스팀주입구(47)가 형성되어 건조를 위한 열원인 스팀이 주입되고, 측단의 스팀주입구(47) 반대편 하부로는 응축수배출구(48)가 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기한 혼합기(30)는 내부에 가로로 혼합기 축(31)이 형성되고, 그 축상으로 부채형패들(32)이 형성되며, 상부로는 슬러지입구(33)와 건조기(40)에서 회송되어 주입되는 건슬러지입구(36)가 각각 형성되며, 하부로는 슬러지출구(34)가 형성되어 건조기(40)와 연결된 구성인 특징으로 하며, 상기한 건조슬러지 저장조(50)에는 질소공급장치(67)와 연결하여, 질소를 공급함으로써 화재 및 폭팔을 방지하도록 한 것을 특징으로 한다.

상기한 특징 외의 다른 구성에 대하여 이하에서 첨부 도면과 함께, 추가로 설명한다

본 발명에 의하면, 건조기(40)에 공기흡입덕트를 설치하여 악취 확산을 방지하고 이를 보일러(110)에서 소각 처리함으로 인해 악취 제거가 완벽하다

또한, 건조기(40)에 싸이클론(60)의 설치로 배기가스 먼지를 효율적으로 제거하며 그 배기가스이 에너지를 건조기(40)에 재투입하여 에너지 절감 효과를 볼 수 있으며, 건조기에서 탈수한 탈수슬러지를 탄화 가능한 함수율로 효율적으로 건조시킬 수 있다

또한 본 발명은 에너지 소비를 최소화한 고효율의 건조시스템이며, 점착성 구간을 감안하여 슬러지 리사이클 시스템을 도입하여 건조기 내에서 막힘 현상이 발생하는 글루존의 형성을 방지하여 효율적인 연속 운전이 가능하다

또한 질소공급장치(67)를 건조슬러지 저장조(50)에 설치하여 폭팔에 대한 안전성을 더욱 높혔다

도 1 은 본 발명에 따른 전체 시스템에 대한 구성
도 2 는 디스크식 건조기에 대한 요부 절개 사시도
도 3 은 본 발명에서 사용되는 혼합기(30)를 설명하기 위한 도면

도 1 에서 보듯이, 탈수슬러지 이송펌프(5)에서 공급되는 탈수슬러지는 약 함수율이 약80% 정도로 탈수슬러지 혼합기(30)로 유입되어 건조기(40)로 투입되어 건조처리된다

혼합기(30)의 구성은 도 3 에서 보듯이, 혼합기축(31)이 2개인 2축 패들에 의한 슬러지 혼합이 이루어지며, 혼합기축(31)에 설치된 부채형 패들(32)의 회전으로 상호 교차에 의한 혼합으로 되므로 그 혼합 성능이 매우 우수하다

한편, 혼합부 형상이 쟁기 형상으로 이루어지는 1축 쟁기형 혼합기도 사용할 수 있으나 이는 상대적으로 혼합효율 및 이송 효율이 떨어지며, 괴상의 고체혼합 및 유체의 첨가 조직에 적합하고 본 발명에서 사용되는 혼합슬러지에 사용하기에는 부적합하다

혼합기(30)에서 혼합되는 물질은, 슬러지입구(31)로는 이송펌프(5)에서 유입되는 슬러지가 투입되고 건조슬러지입구(36)로는 건조기(40)를 거친 슬러지가 재유입되는 유입구이며, 슬러지출구(34)에서는 혼합된 후의 슬러지가 건조기(40)로 들어간다

도 1 에 도시한 건조기(40)에는 건조 열원으로 스팀이 스팀히터(43)에 의해 스팀주입구(47)를 통하여 제공되는 바, 보일러(110)에서 발생되는 증기를 이용하여 스팀 컨트롤밸브로 스팀량을 조절하여 건조 온도를 제어할 수 있으며, 건조 성능을 함수율 80% 경우 10%까지 제거 가능하다. 즉, 건조 후의 슬러지 함수율은 약 10% 이하로 조절 가능하여 후속 공정인 탄화공정에서 탄화 가능한 함수율로 건조 가능하다

본 발명에서 사용하는 슬러지 건조기(40)는 패들(paddle)형식을 사용하지 않고 디스크 형식을 사용한다. 패들 형식은 구동 구조가 복잡하고 동력소모가 크며 유지보수가 불편하며 피건조물과 마찰하는 패들 선단면이 넓어 마모에 취약하며, 1개소 열공급으로 온도분포가 불균일하고 응축수 배출이 어렵기 때문에 바람직하지 못하다

반면, 본 발명에서 사용되는 디스크 타입의 슬러지 건조기(40)는 1축상에 원형디스크가 배열된 구조로, 구동부가 소형이고 소요동력이 크지 않으며 내부에 설치되는 디스크 끝면 엔드링 취부로 마찰에 의한 내모마성이 우수하고, 배기가스량이 적고 먼지가 적게 발생하며 2 개소 열원 분할 공급이 가능하여 전열 효과가 우수하고 과열방지할 수 있다. 그리고 건조 중 고형화 방지 및 분말 건조화가 가능하고 내부 진공 건조 방식으로 악취 유출을 방지할 수 있다

디스크식 건조기(40)의 건조 원리는 고입의 스팀이 유입되어 건조 열원으로 사용되며 간접 전도열에 의해 투입된 슬러지를 건조시킨다

참고로 도 1 에서 보듯이, 건조기(40) 측부에는 스팀히터(43)가 설치되어 스팀히터(43)에서 발생되는 스팀이 스팀주입구(48)를 통하여 건조기(40)에 공급되는데, 도 2 에서 보듯이, 건조에 필요한 스팀은 스팀주입구(47)를 통하여 샤프트 내부로 유입되고 정량 공급장치를 통하여 건조기 내부로 들어온 슬러지는 가열된 디스크(49) 면의 전도열로 건조한다.

디스크(49)의 회전으로 디스크 가열면 상에서 항상 재료의 교반이 이루어지므로 인해 과열현상을 방지할 수 있고 또한 슬러지를 갈아 미립화하여 건조하므로 건조 효율이 매우 높다. 디스크(49)에 공급된 스팀은 슬러지 가열 후 응축되어 내장 파이프(미도시)를 통하여 양방향으로 응축수배출구(48)를 통하여 응축수 탱크(미도시)로 회수된다. 그리고 건조기 내부를 -20~-30 mmH₂O 의 부압으로 유지하는 진공건조 방식을 취하여 악취의 외부 유출이 없고 건조 효율이 우수하고 낮은 증발 온도를 유지 가능하며 에너지 절감 효과가 있다

건조기(40)에서 건조대상 슬러지는 함수율이 약80%를 갖는데 이를 함수율 10%까지 낮출 수 있다. 즉 건조 처리능력이 60% ~ 70% 정도 건조 가능하다. 건조시 건조 온도는 섭씨 85도 내지 95도 정도로 유지하도록 한다. 섭씨 100도 이상이 되면 타버릴 염려가 있고 상기 범위 이하면 건조 성능이 많이 저하된다

건조기에서 처리된 슬러지는 약 25% 정도의 양을 컨베이어(41)와 수직컨베이어(42)를 거쳐 탈수슬러지 혼합기(30)로 재투입된다. 이렇게 재투입하는 이유는 건조슬러지가 함수율이 높아 글루존(glue zone) 운전시 점착성 증가로 슬러지의 부착에 의한 기기내 셧다운(shut down)이 발생하기 때문에 이를 방지하여 연속 운전이 가능하도록 하기 위한 것이다. 그리하여 건조기(40) 내의 연속 건조 효율을 높이도록 한다

건조기(40)에서 건조된 슬러지 일부는 냉각컨베이어(44)와 수직컨베이어(45)를 거쳐 건조슬러지저장조(50)로 저장된다. 건조된 슬러지는 건슬러지저장조(50)에 저장된 후 수직 밀폐컨베이어(51)를 거쳐 슬러지 탄화기의 투입호퍼(53)로 공급된다. 밀폐컨베이어(51)를 사용하는 이유는 비산먼지 유출 방지를 위한 것이다

한편 건조기(40) 상에는 싸이클론(60)이 연결 설치되는데, 싸이클론(60)은 건조기(40)에서 발생하는 가스와 분진을 상부 유입구(63)로 수용하여 원심력과 중력 침강의 원리를 이용하여 분진을 제거하는데, 가스는 상부 배출구(64)로 배출시키고 하부로는 분진을 제거하고 과열공기는 건조기(40)로 재투입하여 건공기의 열량을 재활용할 수 있다. 싸이클론(60)은 고온 가스의 처리가 가능하고 압력손실이 적으며, 분진입자의 크기가 클수록 포집 효율이 높으며, 건식 포집 및 제진이 가능하고 운전비용이 저렴한 장점이 있다

싸이클론(60)에서의 가스 배출구(64)는 배가스송풍기(46)와 연결되고 배가스송풍기(46)는 충돌식 탈습탑(66)과 연결되어 배기 가스의 수분을 제거한다. 탈습 방식은 습식 충돌식 방법을 사용한 탈습탑을 사용한다

30 혼합기 31 혼합기축
32 부채형패들 33 슬러지입구
34 슬러지출구 36 건슬러지입구
40 건조기 47 스팀주입구
48 응축수 배출구 49 디스크
50 건슬러지저장조 60 싸이클론
66 충돌식 탈습탑 67 질소공급장치
110 보일러

Claims

탈수슬러지를 이송하는 이송펌프(5)와,
이송펌프(5)에 의하여 이송되어진 슬러지를 혼합하는 탈수슬러지 혼합기(30)와,
혼합기(30)에서 공급되는 슬러지를 수용하여 섭씨 85도 내지 95도 온도 조건에서 건조하는 건조기(40)와,
건조기(40)와 연결되어 스팀을 제공하여 건조기 내의 건조 열원으로 사용하도록 하는 스팀히터(43)와,
건조기(40)에서 발생되어 배기되는 분진을 제거하기 위해 건조기(40)에 연결설치되는 싸이클론(60)과,
건조기(40)에서 건조된 슬러지를 배출 이송시키는 컨베이어(41)와,
건조슬러지를 냉각이송시키는 냉각컨베이어(44)와,
건조슬러지를 저장하는 건슬러지저장조(50)와,
건슬러지저장조(50)로부터 이송되는 슬러지를 밀폐컨베이어(51)를 경유하여 슬러지 탄화기로 투입하는 투입호퍼(53)를 포함하며,
상기 싸이클론(60)에서 분진은 하방으로 집진되어 제거되고, 배기 가스는 상부 배출구(64)로 배출되도록 배가스송풍기(46)가 연결되어 분진 충돌식 탈습탑(66)으로 보내어지되, 배기가스의 과열공기는 건조기(40)로 재투입하여 열을 재활용하도록 구성하고,
상기 건조슬러지 저장조(50)에는 질소공급장치(67)와 연결하여, 질소를 공급함으로써 화재 및 폭팔을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기한 건조기(40)에서 건조된 슬러지 25%는 컨베이어(41)로 이송되어 탈수슬러지 혼합기(30)로 재투입되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치
제 1 항에 있어서,
상기한 건조기(40)는 축상에 디스크(49)가 수직 배열로 설치되는 디스크식 건조기이며, 측단에는 스팀주입구(47)가 형성되어 건조를 위한 열원인 스팀이 주입되고, 측단의 스팀주입구(47) 반대편 하부로는 응축수배출구(48)가 형성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치
제 1 항에 있어서,
상기한 혼합기(30)는 내부에 가로로 혼합기 축(31)이 형성되고, 그 축상으로 부채형패들(32)이 형성되며, 상부로는 슬러지입구(33)와 건조기(40)에서 회송되어 주입되는 건슬러지입구(36)가 각각 형성되며, 하부로는 슬러지출구(34)가 형성되어 건조기(40)와 연결된 구성인 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
삭제