KR101775696B1 - 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법 - Google Patents

하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101775696B1
KR101775696B1 KR1020160042143A KR20160042143A KR101775696B1 KR 101775696 B1 KR101775696 B1 KR 101775696B1 KR 1020160042143 A KR1020160042143 A KR 1020160042143A KR 20160042143 A KR20160042143 A KR 20160042143A KR 101775696 B1 KR101775696 B1 KR 101775696B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sewage sludge
mixture
drying
sewage
sludge mixture
Prior art date
Application number
KR1020160042143A
Other languages
English (en)
Inventor
유병서
오화수
Original Assignee
토방토건(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 토방토건(주) filed Critical 토방토건(주)
Priority to KR1020160042143A priority Critical patent/KR101775696B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101775696B1 publication Critical patent/KR101775696B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/46—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on sewage, house, or town refuse
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/01—Deodorant compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation
    • C02F11/08—Wet air oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/34—Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
    • C10L5/36—Shape
    • C10L5/363—Pellets or granulates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/28—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/08—Drying or removing water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/30—Pressing, compressing or compacting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/32—Molding or moulds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

하수 슬러지를 용이하게 처리할 뿐만 아니라, 연료로서 재활용 할 수 있고, 하수 슬러지에 다량 함유되어 있는 수분을 효과적으로 제거하여 비용을 절감할 수 있고 재생에너지를 생산할 수 있는 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법이 개시된다. 상기 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법은 (a) 하수 처리장에서 농축 및 탈수되어 반입된 제1 하수 슬러지에 공기공급 장치가 구비된 교반기를 통해 공기를 주입하면서 제2 하수 슬러지 및 미생물을 혼합시켜 제1 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 전처리 단계; (b) 상기 제1 하수 슬러지 혼합물을 혼합시키며, 공기공급 장치가 구비된 교반기 및 제1 하수 슬러지 혼합물의 하부를 통하여 공기를 공급하여, 제1 하수 슬러지 혼합물의 유기물을 발효시켜 제2 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 제1 발효단계; (c) 상기 제2 하수 슬러지 혼합물의 하부에서 공기를 공급하여, 제2 하수 슬러지 혼합물의 유기물을 발효시켜 제3 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 제2 발효단계; (d) 상기 제3 하수 슬러지 혼합물을 압축 성형하여 펠렛화시키는 성형단계; 및 (e) 상기 펠렛화된 슬러지를 함수율이 10 % 이하가 되도록 건조시키는 건조단계를 포함한다

Description

하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법{Manufacturing method of fuel using sludge}
본 발명은 석탄과 같은 화석연료를 대체할 수 있는 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하수 슬러지를 용이하게 처리할 뿐만 아니라, 연료로서 재활용 할 수 있고, 하수 슬러지에 다량 함유되어 있는 수분을 효과적으로 제거하여 비용을 절감할 수 있고 재생에너지를 생산할 수 있는 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법에 관한 것이다.
우리나라에서 하수처리과정 중에는 연간 약 353만톤(2013년 기준)의 하수 슬러지가 발생되고, 상기 하수 슬러지는 유기물과 무기물이 혼합되어 있는 고형물(유기물+무기물)과 물로 구성되어 있으며, 물을 제거하기 위한 탈수과정을 거쳐도 80 % 전후의 함수율을 가지고 있어, 많은 수분 및 유기물을 함유하고 있기 때문에, 부패가 쉽게 되어 처리가 어렵고, 부패된 하수 슬러지를 처리하는 비용이 크다는 문제점을 가지고 있다.
또한, 통상적으로 하수 슬러지는 소각, 건조, 퇴비화, 탄화, 고화, 바이오가스화 등의 방법으로 처리되고 있으나, 처리과정에서 에너지소비, 에너지효율, 부산물 활용성, 2차 오염성, 최종 처분 등에 대한 문제로 공법선정 등이 까다롭고, 연료, 녹생토, 시멘트원료, 퇴비 등의 처리 부산물의 활용도가 낮은 문제점 또한 가지고 있다.
이와 같이 화석연료의 고갈과 유엔기후변화협약, 교토의정서에 의한 기후변화 문제에 있어서, 세계적으로 관심을 가지고 대응하고 있어, 유기성 폐기물의 자원화 및 에너지화 필요성이 대두되고 있을 뿐만 아니라 국내 하수처리수의 수질규제가 강화되어 하수 슬러지의 발생량은 매년 증가하고 있어 육상처리의 대안으로 하수 슬러지를 고형 연료화하는 것은 기후변화와 국제적 대응노력에 부응할 수 있고, 에너지 자립도가 매우 낮은 우리나라의 경우, 에너지 자원의 안정적 확보에 기여할 뿐만 아니라, 잠재적 에너지원으로서의 가치가 높은 국가 부존 신재생 에너지의 활용 대책에 크게 이바지 할 수 있다.
하수 슬러지와 같은 유기성 하수 슬러지는 약 50 내지 60 %의 유기물을 포함하고 있어 연료로의 활용가치가 매우 높으며, 연료로 이용하기 위해서는 수분함량을 약 80%에서 약 10%까지 낮추어야 한다. 통상적으로 하수 슬러지의 건조는 다단식, 로타리식(rotary) 등의 기계식 건조 방법으로 처리하고 있으나, 상기와 같은 기계식 건조에서 화석연료를 사용하고 있어 건조 비용이 많이 필요하고, 건조과정에서 악취, 응축수 등 오염물질 배출로 인해 2차 환경오염물질이 발생되는 문제점을 가지고 있다.
종래에는 하수 슬러지 등의 유기성 하수 슬러지를 다양한 방법을 이용하여 연료화하는 기술이 개발되어 왔다. 등록특허 제10-1433141호에는 하수 슬러지를 수거하여 열매체유를 고르게 혼합하면서 연료를 제조하는 방법이 개시되어 있고, 등록특허 제10-1592937호, 공개특허 제10-2012-0023276호, 공개특허 제10-2013-0052846호, 등록특허 제10-1039378호 및 등록특허 제10-0997522호에는 슬러지와 폐유, 톱밥, 비닐, 소석회, 무연탄류 같은 혼합물을 혼합하여 건조, 성형 등의 제조과정을 거쳐 연료화하는 방법이 개시되어 있으며, 공개특허 제10-2015-0106561호에는 하수 슬러지와 첨가물들의 혼합공정, 열풍건조공정 및 분쇄공정을 동시에 수행하는 연료탄 제조방법이 개시되어 있고, 등록특허 제10-1095819호에는 태양을 이용하여 전기로 건조하여 연료를 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 이와 같은, 종래 기술들은 하수 슬러지에 특정 물질을 혼합하거나 잔존하게 한 뒤, 화석연료를 사용하여 열을 가해 연료를 제조하는 방법들로서, 연료의 제조비용이 매우 많이 필요한 문제가 있어, 비효율적이다.
따라서, 국내에서 배출되고 있는 많은 양의 유기성 슬러지를 처리하는 방법을 개선하여 저비용, 저에너지를 투입하여, 비용이 절감되고, 효과적이며 경제적으로 자원을 재이용할 수 있는 하수 슬러지 처리방법의 개발이 시급한 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 하수 슬러지의 처리과정에서 화석연료 등의 에너지 사용을 최소화할 뿐만 아니라, 대기오염물질 등의 2차 환경오염물질의 배출을 최소화 할 수 있으며, 처리 비용이 절감되어 경제적인 연료탄을 제조할 수 있는 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 하수 처리장에서 농축 및 탈수되어 반입된 제1 하수 슬러지에 공기공급 장치가 구비된 교반기를 통해 공기를 주입하면서 제2 하수 슬러지(반송슬러지) 및 미생물을 혼합시켜 제1 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 전처리 단계; (b) 상기 제1 하수 슬러지 혼합물을 혼합시키며, 공기공급 장치가 구비된 교반기 및 제1 하수 슬러지 혼합물의 하부를 통하여 공기를 공급하여, 제1 하수 슬러지 혼합물의 유기물을 발효시켜 제2 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 제1 발효단계; (c) 상기 제2 하수 슬러지 혼합물의 하부에서 공기를 공급하여, 제2 하수 슬러지 혼합물의 유기물을 발효시켜 제3 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 제2 발효단계; (d) 상기 제3 하수 슬러지 혼합물을 압축 성형하여 펠렛화시키는 성형단계; 및 (e) 상기 펠렛화된 슬러지를 함수율이 10 % 이하가 되도록 건조시키는 건조단계를 포함하는 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법은 석탄 등의 화석연료 사용을 최소화시킴으로서, 비용을 절감할 수 있고, 대기오염물질 등의 2차 환경오염물질의 발생을 최소화하여 친환경적이다.
도 1은 본 발명에 따른 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 하수 슬러지를 이용한 연료 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연료탄의 제조방법은 하수 슬러지 저장조(10)에 반입된 제1 하수 슬러지, 제2 하수 슬러지 및 미생물을 혼합시켜 제1 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 전처리 단계(S10), 상기 제1 하수 슬러지 혼합물을 발효시켜 제2 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 제1 발효단계(S20), 상기 제2 하수 슬러지 혼합물을 발효시켜 제3 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 제2 발효단계(S30), 상기 제3 하수 슬러지 혼합물을 압축 성형하여 펠렛화시키는 성형단계(S40), 상기 펠렛화된 하수 슬러지를 건조시키는 건조단계(S50)를 포함한다.
연료의 원료가 되는 하수 슬러지는 하수 처리장에서 농축 및 탈수시킨 제1 하수 슬러지를 반입하여 하수 슬러지 저장조(10)에 저장된 후, 통기성 확보를 위해 전처리 단계(S10)를 수행한다. 상기 제1 하수 슬러지는 유기물 및 무기물의 고형물과 물이 혼합(구성)되어 있으며, 상기 제1 하수 슬러지는 유기물 함유량이 40 % 이상인 하수 슬러지를 의미한다. 또한, 상기 제1 하수 슬러지는 하수처리장에서 탈수과정을 수행하여도, 함수율이 약 80 %로서, 많은 수분과 유기물을 함유하고 있어, 부패되기가 용이함으로, 상기 하수 슬러지의 저장량은 사용자의 목적에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들면, 1 내지 3일, 바람직하게는 2일 내에 처리할 수 있는 양을 저장한다.
상기 하수 슬러지 저장조(10)에 반입된 제1 하수 슬러지는 상기 전처리 단계(S10)를 수행하게 된다. 상기 전처리 단계(S10)는 하수 슬러지 저장조(10)에 반입된 제1 하수 슬러지의 수분, 악취를 감소시키고, 발효를 촉진시키기 위하여, 상기 제1 하수 슬러지에 제2 하수 슬러지 및 미생물을 혼합시키는 단계이다. 구체적으로는, 하수 슬러지 저장조(10)에 저장된 제1 하수 슬러지를 하수 슬러지 전처리조(20)에 이송한 후, 상기 제1 하수 슬러지에 공기공급 장치가 구비된 교반기(예를 들면, 로타리 장치 등, 22)를 사용하여 공기를 주입하면서, 제2 하수 슬러지(반송 슬러지) 및 미생물을 혼합시켜 제1 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 단계이다. 상기 전처리 단계(S10)를 수행함으로서, 상기 제1 하수 슬러지 혼합물은 60 내지 65 %의 함수율을 가지고, 후술되는 제1 및 제2 발효단계(S20, S30)를 수행하게 된다. 상기 전처리 단계(S10)에서의 혼합은 제1 하수 슬러지의 수분량과 점착성 등의 특성을 고려할 수 있다. 여기서, 상기 로타리는 포크(fork) 또는 삼지창 등의 형상과 유사한 형태를 가지는 교반기를 의미한다. 상기 제2 하수 슬러지는 반송슬러지로서 하수 슬러지 저장조(10)에 저장된 하수 슬러지에 미생물을 첨가시킨 후, 후술되는 제1 발효단계(S20) 및 제2 발효단계(S30)를 수행하여, 함수율 35 내지 45 %, 바람직하게는 40 %로 제조된 것이다.
상기 전처리 단계(S10)에서 미생물은 EM 활성액을 이용하며, 상기 미생물의 혼합량은 하수 슬러지 1 입방미터(㎥) 당 500ml 내지 1,000ml, 바람직하게는 약 1,000ml이다. 상기 미생물은 악취를 저감시키는, 동시에 수분의 양을 감소시키고 일부 통기성을 좋게 하므로 투입량이 너무 적을 경우, 후술되는 하수 슬러지의 발효가 원활히 수행되지 못할 수 있고, 너무 많으면, 비효율적이고 비경제적일 수 있다.
상기 제1 하수 슬러지 혼합물에 있어서, 제1 하수 슬러지의 함량은 50 내지 70 중량%, 바람직하게는, 55 내지 65 중량%, 더욱 바람직하게는 약 60 중량%이고, 제2 하수 슬러지의 함량은 30 내지 50 중량%, 바람직하게는 35 내지 45 중량%, 더욱 바람직하게는 약 40 중량%으로서, 상기 제1 하수 슬러지 혼합물의 함수율은 60 내지 65 %이다. 또한, 상기 전처리 단계(S10)에서는 필요에 따라 함수율을 더욱 제어하기 위하여, 태양열 등을 이용하여 건조시킬 수도 있다.
다음으로, 상기 전처리 단계(S10)를 거친 제1 하수 슬러지 혼합물은 발효조(30)로 이송되어 발효시키는 제1 발효단계(S20) 및 제2 발효단계(S30)를 수행하게 된다. 상기 제1 발효단계(S20)는 제1 하수 슬러지 혼합물을 1차 발효시켜 제2 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 단계이다. 상기 발효 방법은 미생물을 이용하여 발효시키는 방법으로서, 예를 들면, 호기성 발효일 수 있다. 상기 호기성 발효를 하기 위하여, 30 내지 60℃, 바람직하게는 40내지 50℃의 온도 하에서, 10일 내지 14일, 바람직하게는 약 10일 동안 상기 제1 하수 슬러지 혼합물에 공기를 공급하는데, 상기 공기는 발효조의 하부(32) 및/또는 교반기(예를 들면, 로타리 등, 34)에 구비된 공기 공급장치를 통하여 공급된다. 상기 교반기에 구비된 공기 공급장치를 통하여, 공기를 공급함으로서, 제1 하수 슬러지 혼합물 내에 균일한 공기를 공급할 수 있어, 제1 하수 슬러지 혼합물의 발효시간을 단축시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 공기는 제1 하수 슬러지 혼합물의 하부(32) 및 교반기(34)에 구비된 공기 공급장치를 통하여 공급되는 제1 공기 공급단계 및 제1 공기 공급단계 후에, 제1 하수 슬러지의 하부(32)에서만 공기가 공급되는 제2 공기 공급단계를 수행할 수 있다.
다음으로, 상기 제2 하수 슬러지 혼합물은 2차 발효되어 제3 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 제2 발효단계(S30)를 수행하게 된다. 상기 제2 하수 슬러지 혼합물은 제1 발효단계(S20)를 거침으로서, 일정 통기성을 확보하게 되므로 제2 발효단계(S40)에서는 발효조 하부(32)에서만 공기를 공급하면서 발효를 수행한다. 상기 제2 발효단계(S30)를 거친 제3 하수 슬러지 혼합물의 함수율은 35 내지 45 %, 바람직하게는 약 40 %이다.
상기 제3 하수 슬러지 혼합물은 컨베이어 벨트 등을 이용하여 통상적으로 이용되는 성형기(40), 예를 들면, 압출 다이를 구비한 펠렛 성형기로 이송되고, 성형기 호퍼(42)에 투입한 후 압축 성형하여 일정한 형태 및 크기를 가지도록 펠렛화시키는 성형단계(S40)를 수행하게 된다. 상기 펠렛화된 하수 슬러지는 압출 다이의 형태에 따라 다양하게 제조될 수 있고, 예를 들면, 0.4 mm 이하의 원형으로 제조될 수 있다. 상기 성형기(40)를 통과한 하수 슬러지의 함수율은 35 내지 40 %, 바람직하게는 약 35 %이고, 펠렛(pellet) 형태이다.
상기 성형단계(S40)에서 펠렛화된 상태로는 연료로 이용하기에는 수분의 함량이 높으므로, 함수율을 감소시키기 위하여, 상기 펠렛화된 하수 슬러지는 건조부(50)로 이송되어 건조시키는 단계(S60)를 수행하게 되는데, 상기 펠렛화된 하수 슬러지의 함수율이 10 % 이하가 되도록 건조할 수 있는 장치라면 어떤 장치이든 무관하나, 바람직하게는 화석연료 사용을 최대한 억제하기 위해 태양열 건조장치(50a)를 최대한 이용하여 건조하는 태양열 건조단계 및 상기 태양열 건조장치(50a)를 거친 펠렛을 열풍식 건조장치(50b)를 이용하여 건조하는 기계 건조단계를 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 태양열 건조장치(50a)를 이용할 경우, 집열판(52) 하부에 공기를 직접 공급하여 가열하게 되며, 가열된 공기는 공급 휀(FAN)을 통해 건조실로 열풍을 공급하여 건조하게 되며, 상기 태양열의 경우, 태양이 비치지 않는 밤이나 흐린 날은 건조가 어려우므로, 상기와 같은 경우, 가열장치(예를 들면, 버너 등, 56)을 이용하여 공기를 가열시키고, 가열된 공기를 이용하여 펠렛을 건조시키는 열풍식 건조장치(50b)를 이용하여 펠렛의 함수율이 10% 이하가 되도록 건조시킨다. 상기 태양열 건조장치를 최대한 이용함으로서, 종래에 이용되는 석탄 등의 화석 연료를 사용하지 않아 연료탄 제조비용이 절감되며, 친환경적이다. 상기 펠렛화된 하수 슬러지(54)는 건조시키는 단계(S50)를 거쳐 목적하는 연료(연료탄, 60)로 제조될 수 있다. 상기 태양열 건조단계 및 기계 건조단계는 순차적으로 수행될 수도 있으나, 각각 수행될 수도 있다
또한, 본 발명에 따른 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법에 있어서, 전처리 단계(S10), 제1 및 제2 발효단계(S20, S30), 성형(펠렛화) 단계(S40) 및 건조단계(S50) 중 각각의 단계 사이에는, 하수 슬러지의 악취를 저감시키기 위하여, 톱밥, 우드칩, 바이오매스(에너지 글라스 등), 활성탄 및 이들의 혼합물 등으로 구성된 탈취상에 악취포집관(62, 64)을 연결하는 우드 탈취단계를 포함할 수 있다. 상기 우드탈취 단계의 경우, 악취 농도와 양에 따라 탈취상을 증감할 수 있는 다단계 탈취상으로 한다.
또한, 하수 슬러지 저장조(10), 전처리 단계(S10)가 수행되는 하수 슬러지 전처리조(20) 및/또는 제1 및 제2 발효단계(S20, S30)가 수행되는 발효조(30)에서 발생되는 악취 및/또는 건조단계(S50)가 수행되는 건조 공정 중에 발생되는 악취를 제거(저감)시키기 위하여, 하수 슬러지 저장조(10), 하수 슬러지 전처리조(20) 및 발효조(30)와 모두 연결되거나, 각각 연결된 관이 형성되어 있고, 상기 관을 이용하여 악취를 포집하는 제1 악취포집관(62) 및/또는 건조 장치(50)와 연결되어 하수 슬러지의 건조 공정 중에 발생되는 악취를 포집하는 제2 악취포집관(64)이 더욱 형성되어 있는 다단식 탈취장치를 이용할 수 있다. 상기 제1 악취포집관(62)을 통하여 포집되는 악취는 저농도 냄새 처리 장치(60)로, 상기 제2 악취포집관(64)을 통하여 포집되는 악취는 고농도 냄새 처리 장치(70)로 포집되어 악취를 저감시킬 수 있다.
본 발명에 따른, 하수 슬러지를 이용한 연료 제조방법은 상기 하수 슬러지 뿐만 아니라, 상기 원료로서 폐수 슬러지, 가축분뇨, 음식물 폐기물, 이들의 혼합물 등을 이용할 수도 있고, 연료(연료탄)는 폐기물관리법에서 정한 품질 기준 이내로서 펠렛 형태로 화력발전소에 연료로 사용되며, 석탄 등의 화석연료를 사용하는 보일러에도 사용이 가능하다.
이상, 구체적인 실시예를 참조하여, 본 발명에 따른 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법을 설명하였으나, 본 발명은 상술한 구체적인 실시예에 한정되지 않고, 하기 청구범위에 기재된 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

Claims (5)

  1. (a) 하수 처리장에서 농축 및 탈수되어 반입된 제1 하수 슬러지에 공기공급 장치가 구비된 교반기를 통해 공기를 주입하면서 함수율이 35 내지 45%인 제2 하수 슬러지 및 미생물을 혼합시켜 제1 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 전처리 단계;
    (b) 상기 제1 하수 슬러지 혼합물을 혼합시키며, 공기공급 장치가 구비된 교반기 및 제1 하수 슬러지 혼합물의 하부를 통하여 공기를 공급하여, 제1 하수 슬러지 혼합물의 유기물을 발효시켜 제2 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 제1 발효단계;
    (c) 상기 제2 하수 슬러지 혼합물의 하부에서 공기를 공급하여, 제2 하수 슬러지 혼합물의 유기물을 발효시켜 제3 하수 슬러지 혼합물을 제조하는 제2 발효단계;
    (d) 상기 제3 하수 슬러지 혼합물을 압축 성형하여 펠렛화시키는 성형단계; 및
    (e) 상기 펠렛화된 슬러지를 함수율이 10 % 이하가 되도록 건조시키는 건조단계를 포함하며,
    상기 미생물은 하수슬러지의 악취를 저감시키는 EM 활성액이며, 상기 미생물의 혼합량은 전체 하수슬러지 1 입방미터(㎥) 당 500 내지 1,000 ml 이고,
    상기 (a) 단계의 제2 하수 슬러지는 제1 하수 슬러지 및 미생물을 혼합하고, 제1 발효단계 및 제2 발효단계를 수행하여 제조되며, 상기 제1 하수 슬러지 혼합물에 있어서, 제1 하수 슬러지의 함량은 50 내지 65 중량%이고, 제2 하수 슬러지의 함량은 30 내지 45 중량%이며,
    상기 전처리 단계, 제1 및 제2 발효단계 및/또는 건조단계는, 각 단계에서 발생하는 악취를 악취포집관을 이용하여 포집하는 악취 포집 단계를 동시에 수행하는 것인, 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법..
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 건조단계는 태양열 건조장치를 이용하는 태양열 건조 단계 및 열풍식 건조 장치를 이용하는 기계 건조단계가 순차적으로 수행되거나, 각각 수행되는 것인, 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 내지 (e) 단계 각각의 사이에는 악취를 제거하기위하여 톱밥, 우드칩, 바이오매스, 활성탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 탈취제를 포함하는 냄새 처리 장치로 악취를 포집하는 다단식 탈취 장치를 이용하는 것인, 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법.
KR1020160042143A 2016-04-06 2016-04-06 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법 KR101775696B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160042143A KR101775696B1 (ko) 2016-04-06 2016-04-06 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160042143A KR101775696B1 (ko) 2016-04-06 2016-04-06 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101775696B1 true KR101775696B1 (ko) 2017-09-06

Family

ID=59925429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160042143A KR101775696B1 (ko) 2016-04-06 2016-04-06 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101775696B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102037447B1 (ko) 2019-07-24 2019-10-31 (주)스데코 하수 슬러지 진공건조 연료화 시스템
CN110628483A (zh) * 2018-06-25 2019-12-31 土旁E&E株式会社 利用污水污泥和添加剂的固体燃料制造方法
KR20200066467A (ko) * 2018-11-30 2020-06-10 한국생산기술연구원 태양열 에너지를 이용한 바이오매스 제조장치
CN113698973A (zh) * 2021-01-28 2021-11-26 友达光电股份有限公司 有机污泥资源化的处理方法及系统
CN114105609A (zh) * 2021-12-27 2022-03-01 山西丰瑞再生资源科技有限公司 一种用煤矸石和城市污泥制砖的工艺方法
KR102596533B1 (ko) * 2023-06-16 2023-11-01 주식회사 태건리너텍 하수 오니를 처리한 부숙 연료 및 그 처리 방법과 시스템

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110628483A (zh) * 2018-06-25 2019-12-31 土旁E&E株式会社 利用污水污泥和添加剂的固体燃料制造方法
KR20200000663A (ko) * 2018-06-25 2020-01-03 토방이앤이 주식회사 하수슬러지와 첨가제를 이용한 연료 제조방법
KR102084201B1 (ko) * 2018-06-25 2020-03-03 토방이앤이 주식회사 하수슬러지와 첨가제를 이용한 연료 제조방법
KR20200066467A (ko) * 2018-11-30 2020-06-10 한국생산기술연구원 태양열 에너지를 이용한 바이오매스 제조장치
KR102151039B1 (ko) * 2018-11-30 2020-09-03 한국생산기술연구원 태양열 에너지를 이용한 바이오매스 제조장치
KR102037447B1 (ko) 2019-07-24 2019-10-31 (주)스데코 하수 슬러지 진공건조 연료화 시스템
CN113698973A (zh) * 2021-01-28 2021-11-26 友达光电股份有限公司 有机污泥资源化的处理方法及系统
CN114105609A (zh) * 2021-12-27 2022-03-01 山西丰瑞再生资源科技有限公司 一种用煤矸石和城市污泥制砖的工艺方法
KR102596533B1 (ko) * 2023-06-16 2023-11-01 주식회사 태건리너텍 하수 오니를 처리한 부숙 연료 및 그 처리 방법과 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101775696B1 (ko) 하수 슬러지를 이용한 연료탄 제조방법
CN101746941B (zh) 一种城市污水厂脱水污泥生物干化处理方法
CN105855275B (zh) 一种污泥与餐厨垃圾的处理方法
CN104370582B (zh) 一种有机垃圾无臭好氧堆肥方法
CN102731179B (zh) 有机垃圾与污泥的固体厌氧及好氧堆肥系统的处置方法
WO2017000444A1 (zh) 生物化学—热化学多点交联处理生物质废物的方法及系统
CN101618934B (zh) 一种污泥干粉及其制备方法
CN101913747B (zh) 一种利用造纸污泥和餐厨垃圾联合发酵产甲烷的方法
CN102357510A (zh) 控制混合生活垃圾生物干化二次污染物的方法和装置
CN101899348A (zh) 一种生活垃圾快速生物干化的方法
CN101597532A (zh) 一种污泥燃料及其制备方法
CN103990643A (zh) 一种生物质废弃物低温湿热碳化处理技术和装置
CN110606774A (zh) 一种农畜废弃物、生活垃圾协同利用及重金属控制工艺
CN101074174A (zh) 城市垃圾为原料生产有机肥的方法
KR101616417B1 (ko) 하이브리드형 하수슬러지 처리 시스템
KR20150049087A (ko) 유기성 폐기물이 혼재된 생활폐기물의 에너지화 방법 및 시스템
CN101832566A (zh) 一种污泥厌氧消化及干化焚烧方法
KR101334667B1 (ko) 음식물쓰레기를 이용한 고형화 보조연료의 제조방법
CN103551367A (zh) 城市生活垃圾综合处理方法
CN104293408A (zh) 一种餐厨垃圾资源化处理方法
CN102441556A (zh) 一种生物质垃圾水解供碳资源化方法
CN202643585U (zh) 有机垃圾与污泥的固体厌氧及好氧堆肥系统
US10196569B2 (en) Method and system of treating biomass wastes by biochemistry-thermochemistry multi-point interconnection
CN107903091A (zh) 间歇循环罐治污与制肥消耗有机固体废弃污染物的方法
Zhang et al. Anaerobic digestion of waste for biogas production

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant