KR101810672B1 - 건조된 슬러지를 이용한 슬러지 건조 시스템 및 이를 이용한 슬러지 건조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬러지를 건조하는 시스템 및 이를 이용한 슬러지 건조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 2차례에 걸쳐서 슬러지를 건조하도록 이루어지되, 건조가 완료된 슬러지 중 일부를 1차 건조 슬러지와 혼합하여 2차 건조가 이루어지도록 구성됨에 따라, 전체 건조 공정에 소요되는 시간이 단축되며, 슬러지의 건조가 더욱 쉽게 이루어질 수 있는 건조된 슬러지를 이용한 슬러지 건조 시스템 및 이를 이용한 슬러지 건조 방법에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 건조된 슬러지를 이용한 슬러지 건조 시스템은 슬러지를 수용 저장하는 저장호퍼; 상기 저장호퍼에 수용된 슬러지를 전달받으며, 전달받은 슬러지가 소정의 함수율을 갖도록 1차 건조하는 1차 건조부; 상기 1차 건조부로부터 1차 건조 슬러지를 전달받고, 반송 컨베이어로부터 2차 건조 슬러지를 전달받으며, 상기 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지를 뒤섞으면서 이송시키는 혼합부; 상기 혼합부로부터 혼합 슬러지를 전달받으며, 상기 혼합 슬러지가 소정의 함수율을 갖도록 2차 건조하는 2차 건조부; 상기 2차 건조부로부터 2차 건조 슬러지를 전달받으며, 전달받은 2차 건조 슬러지 중 일부는 상기 반송 컨베이어로 전달하고, 나머지는 외부로 배출되도록 하는 배출 컨베이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

건조된 슬러지를 이용한 슬러지 건조 시스템 및 이를 이용한 슬러지 건조 방법{Sludge drying system using dried sludge and sludge drying method using the same}
본 발명은 슬러지를 건조하는 시스템 및 이를 이용한 슬러지 건조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 2차례에 걸쳐 슬러지의 건조가 이루어지도록 하되, 건조가 완료된 슬러지 중 일부가 1차 건조 슬러지와 혼합된 후 2차 건조가 이루어지도록 함에 따라, 전체 건조 공정에 소요되는 시간이 단축되며, 슬러지의 건조가 더욱 쉽게 이루어질 수 있는 건조된 슬러지를 이용한 슬러지 건조 시스템 및 이를 이용한 슬러지 건조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 경제발전, 인구증가 및 생활수준의 향상 등 여러 가지 이유로 생활하수나 공업폐수의 발생 또한 크게 증가하고 있다. 이에 따라 주요하천 및 강의 수질오염을 방지하기 위하여 수질개선의 기초시설인 하, 폐수 처리장의 시설도 불가피하게 증가하고 있으며, 부수적으로 발생되는 2차 부산물인 하, 폐수 슬러지의 양도 점차적으로 증가하고 있다.
예전에는 하, 폐수 슬러지의 대부분을 매립, 해양투기 또는 소각을 이용하여 처리하였으나, 상기의 방법은 모두 환경오염을 야기하기 때문에 현재는 법적으로 금지되고 있는 실정이다.
따라서, 최근에는 하, 폐수 슬러지의 주성분인 유기물질을 다양한 분야에서 사용할 수 있도록 재활용 처리하는 방법들을 이용되고 있다.
이러한 재활용 처리 방법으로는 단순건조, 퇴비화, 탄화, 경량 골재화 등을 통해 비료, 연료 및 시멘트의 연료로서 사용하는 방법들이 있으며, 이러한 방법을 이용하기 위해서는 슬러지를 건조하는 공정이 필수적으로 요구되고 있다.
따라서, 슬러지를 건조하는 공정 및 장치에 대해서는 다양하게 연구 개발되고 있는 실정이며, 이러한 슬러지 건조 시스템에 대한 기술 중 하나로 등록특허공보 제10-1367224호(이하, '종래기술'이라 함)가 개시되어 있다.
상기 종래기술은 병렬설치되는 2개의 킬른에 대하여 1차 킬른에는 평행류가 형성되도록 건류가스를 투입하고, 2차 킬른에는 역류가 되도록 건류가스를 공급함으로써, 건조 효율이 높고, 효율적인 에너지 이용이 가능하며, 고속건조가 가능한 장점이 있다.
즉, 상기 종래기술은 슬러지의 건조에 사용되는 건류가스가 슬러지의 이송방향과 반대방향으로 유동되도록 하여 슬러지의 건조 효율을 향상시키고 있으나, 다만 슬러지의 건조시 건류가스만을 사용하기 때문에, 건조공정에 많은 시간이 소요되는 문제가 있으며, 이에 따라 많은 비용이 소요되는 문제가 있다.
또한, 슬러지의 주성분이 유기물인 특성상, 건조과정 중에 교반장치의 날개에 달라붙게 되는데, 이를 제거하기 위해서는 건조장치의 동작을 정지하고, 날개를 세척해야 되는 바, 건조과정이 비효율적인 문제가 있다.
KR 10-1367224 B1 2014. 02. 19.
본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 2차례에 걸쳐 슬러지의 건조가 이루어지도록 하되, 건조가 완료된 슬러지 중 일부가 1차 건조 슬러지와 혼합된 후 2차 건조가 이루어지도록 함에 따라, 전체 건조 공정에 소요되는 시간이 단축되며, 슬러지의 건조가 더욱 쉽게 이루어질 수 있는 건조된 슬러지를 이용한 슬러지 건조 시스템 및 이를 이용한 슬러지 건조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 건조된 슬러지를 이용한 슬러지 건조 시스템은, 슬러지를 수용 저장하는 저장호퍼; 상기 저장호퍼에 수용된 슬러지를 전달받으며, 전달받은 슬러지가 소정의 함수율을 갖도록 1차 건조하는 1차 건조부; 상기 1차 건조부로부터 1차 건조 슬러지를 전달받고, 반송 컨베이어로부터 2차 건조 슬러지를 전달받으며, 상기 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지를 뒤섞으면서 이송시키는 혼합부; 상기 혼합부로부터 혼합 슬러지를 전달받으며, 상기 혼합 슬러지가 소정의 함수율을 갖도록 2차 건조하는 2차 건조부; 상기 2차 건조부로부터 2차 건조 슬러지를 전달받으며, 전달받은 2차 건조 슬러지 중 일부는 상기 반송 컨베이어로 전달하고, 나머지는 외부로 배출되도록 하는 배출 컨베이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 혼합부에는, 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지가 1 : 0.25 ~ 0.35의 비율로 공급되어 혼합되도록 한다.
한편, 상기 1차 건조부 및 2차 건조부는, 내부가 진공의 상태가 되도록 구성되되, 상기 저장호퍼로부터 슬러지를 전달받아 수용하는 챔버; 내부가 중공의 관의 형태로 형성되며 길이방향으로 연장 형성되는 교반축 및 상기 교반축의 길이방향으로 소정거리 이격되면서 상기 교반축과 연통 구비되는 교반부재를 포함하는 교반건조부재; 및 상기 교반건조부재의 내부로 스팀을 공급함과 동시에 상기 챔버의 내벽측으로 가열된 압축공기를 공급하는 열에너지 공급부를 포함하여 구성되도록 한다.
한편, 상기 혼합 슬러지는, 슬러리(slurry)화된 슬러지와 고립화된 슬러지가 혼합된 상태로 상기 2차 건조부로 공급되도록 한다.
한편, 본 발명의 슬러지 건조 시스템을 이용한 슬러지 건조 방법에 있어서, 건조시킬 슬러지를 저장호퍼의 내부로 공급하고, 공급된 슬러지를 1차 건조부로 전달하는 슬러지 공급단계; 가열된 교반건조부재가 상기 1차 건조부에 공급된 슬러지를 교반함과 동시에 1차 건조부의 챔버 내부에 열풍을 가하여, 슬러지가 57 ~ 67%의 함수율을 갖도록 1차 건조하는 1차 건조단계; 1차 건조단계에 의해 1차로 건조된 1차 건조 슬러지를 전달받고, 배출 컨베이어로부터 2차 건조 슬러지를 전달받되, 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지의 중량비가 1 : 0.25 ~ 0.35가 되도록 전달받아 혼합하는 혼합단계; 상기 혼합단계에 의해 혼합된 혼합 슬러지가 2차 건조부로 전달되어 2차로 건조되도록 하는 2차 건조단계; 및 상기 2차 건조단계에 의해 건조된 2차 건조 슬러지를 분리 배출하며, 배출되는 2차 건조 슬러지 중 일부를 상기 혼합부로 공급하는 배출 및 반송단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 1차 건조된 슬러지에 이미 건조가 완료된 슬러지를 혼합하여 2차로 건조시키는 일련의 과정에 따라 슬러지를 건조함으로써, 건조에 소요되는 시간 및 비용이 감소되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 2차 건조시, 2차 건조부에 구비된 교반건조부재의 표면에는 혼합 슬러지가 달라붙지 않는 상태로 건조과정이 이루어지도록 함으로써, 표면에 달라붙는 슬러지를 제거하기 위한 공정을 생략할 수 있기 때문에 슬러지 제거를 위한 시간 및 비용을 절감하여 슬러지의 건조 효율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 슬러지 건조 시스템의 전체 계통도.
도 2는 본 발명에 적용되는 1차 건조부의 계통도.
도 3은 본 발명에 적용되는 응축기의 계통도.
도 4는 본 발명에 적용되는 2차 건조부의 계통도.
도 5는 본 발명에 적용되는 1차 건조부 및 2차 건조부의 제 1실시예의 내부 사시도.
도 6은 본 발명에 적용되는 1차 건조부 및 2차 건조부의 단면도.
도 7은 본 발명에 적용되는 2차 건조부의 사용 상태를 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명에 적용되는 개폐 조절부의 사시도.
도 9는 본 발명에 적용되는 1차 건조부 및 2차 건조부의 제 2실시예의 내부 사시도.
도 10은 본 발명에 적용되는 1차 건조부 및 2차 건조부의 제 2실시예의 사용 상태를 나타내는 단면도.
도 11은 본 발명에 따른 슬러지 건조 방법의 흐름도.
도 12는 본 발명에 적용되는 1차 건조단계의 세부 흐름도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 슬러지를 건조하는 시스템 및 이를 이용한 슬러지 건조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 2차례에 걸쳐 슬러지의 건조가 이루어지도록 하되, 건조가 완료된 슬러지 중 일부가 1차 건조 슬러지와 혼합된 후 2차 건조가 이루어지도록 함에 따라, 전체 건조 공정에 소요되는 시간이 단축되며, 슬러지의 건조가 더욱 쉽게 이루어질 수 있는 건조된 슬러지를 이용한 슬러지 건조 시스템 및 이를 이용한 슬러지 건조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 슬러지 건조 시스템의 전체 계통도이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 1차 건조부의 계통도이며, 도 3은 본 발명에 적용되는 응축기의 계통도이고, 도 4는 본 발명에 적용되는 2차 건조부의 계통도이며, 도 5는 본 발명에 적용되는 1차 건조부 및 2차 건조부의 제 1실시예의 내부 사시도이고, 도 6은 본 발명에 적용되는 1차 건조부 및 2차 건조부의 단면도이며, 도 7은 본 발명에 적용되는 2차 건조부의 사용 상태를 나타내는 단면도이고, 도 8은 본 발명에 적용되는 개폐 조절부의 사시도이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명은 저장호퍼(100), 1차 건조부(200), 혼합부(300), 2차 건조부(400) 및 배출 컨베이어(500)를 포함하여 구성된다.
상기 저장호퍼(100)는 슬러지를 공급받아 수용 저장하는 것으로서, 내부가 중공이고, 하부에 배출구가 형성된 함체의 형태로 이루어진다. 이때, 상기 저장호퍼(100)에는 75 ~ 85중량%의 함수율을 갖는 슬러지가 수용되게 된다.
상기 배출구에는 내부에 수용된 슬러지를 하방으로 배출시키는 배출수단이 구비되도록 하여, 상기 배출구를 통해 배출되는 슬러지의 유동량이 일정하게 유지되도록 한다.
한편, 상기 배출구에는 제 1이송 컨베이어의 일단이 연결되어, 상기 저장호퍼(100)로부터 배출되는 슬러지를 이송시키도록 한다.
상기 1차 건조부(200)는 상기 저장호퍼(100)로부터 슬러지를 전달받으며, 전달받은 슬러지가 소정의 함수율을 갖도록 1차 건조하게 된다. 이때, 상기 1차 건조부(200)는 슬러지의 이동과정시, 소정의 열을 발산하는 교반날개와 슬러지가 접촉되면서 건조가 이루어지도록 함과 동시에 1차 건조부(200)의 내부에 열풍을 가함으로써 건조가 이루어지도록 한다.
이를 위해, 상기 1차 건조부(200)는 챔버(210), 교반건조부재(220) 및 열에너지 공급부(230)를 포함하여 구성된다.
상기 챔버(210)는 내부가 진공의 상태가 되도록 구성되되, 상기 제 1이송 컨베이어 벨트의 타단이 유입구측에 연결되어 슬러지를 전달받도록 형성된다. 이때, 상기 챔버(210)는 유입된 슬러지의 건조가 이루어지는 곳인 바, 슬러지의 건조는 내부에 주입된 열이 외부로 방출되지 않도록 구성되어야 한다.
따라서, 상기 챔버(210)는 이중벽의 형태로 구성되도록 하며, 상기 챔버(210)의 내벽은 열전도율이 높은 금속의 재질로 구성되도록 하여 슬러지가 상기 챔버(210)의 내벽과 접촉되는 과정에서 건조가 이루어지도록 하며, 상기 챔버(210)의 외벽은 단열성이 있는 재질로 구성되도록 하여, 내부의 열기가 외부로 방출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기 교반건조부재(220)는 상기 챔버(210)의 내부에 유입된 슬러지를 교반시켜 건조가 이루어지도록 하기 위한 것으로서, 내부가 빈 중공의 관의 형태로 형성되며 길이방향으로 연장 형성되는 교반축(221) 및 상기 교반축(221)의 길이방향으로 소정거리 이격되면서 상기 교반축(221)과 연통되도록 형성되는 교반부재(222)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 교반건조부재(220)는 상기 교반축(221)의 축회전이 가능하도록 상기 챔버(210)의 내부에 구비되도록 한다.
부연하면, 상기 교반부재(222)에는 소정이 면적을 갖는 날개(223)가 상기 교반축(221)의 외주면 둘레를 따라 방사상으로 배치되도록 한다. 이에 따라, 상기 교반축(221)이 회전되면서 상기 교반부재(222)가 슬러지를 분할함과 동시에 슬러지를 상방으로 퍼올리는 과정을 반복 수행하면서 슬러지를 건조하게 된다.
상기 열에너지 공급부(230)는 상기 교반건조부재(220)로 스팀을 공급함과 동시에 상기 챔버(210)의 내벽측으로 열풍을 공급하게 되며, 이를 위해 스팀공급부(240), 열교환부(250) 및 압축공기 공급부(260)를 포함하여 구성된다.
상기 스팀공급부(240)는 소정의 열에너지를 갖는 스팀을 생산 공급하기 위한 것으로서, 소정의 온도로 가열된 스팀을 생산하는 스팀 제조장치(241), 상기 스팀 제조장치(241)에서 생산된 스팀을 상기 교반축(221)의 내부로 공급하는 제 1공급배관(242) 및 상기 스팀 제조장치(241)에서 생산된 스팀을 열교환부(250)로 공급하는 제 2공급배관(243)을 포함하여 구성된다.
부연하면, 상기 제 1공급배관(242)의 일단은 상기 스팀 제조장치(241)와 결합되고, 타단이 상기 교반축(221)과 결합되도록 하여, 제조된 스팀이 상기 교반축(221)의 내부로 공급되도록 한다. 한편, 상기 제 2공급배관(243)의 일단은 상기 스팀 제조장치(241)와 결합되고, 타단이 상기 열교환부(250)와 결합되도록 하여, 제조된 스팀이 상기 열교환부(250)로 공급되도록 한다.
상기 압축공기 공급부(260)는 압축된 공기를 공급하기 위한 것으로서, 공기 압축기에 의해 압축된 공기가 저장탱크(261)에 저장되도록 하며, 저장된 압축공기는 상기 열교환부(250)로 공급되도록 한다.
상기 열교환부(250)는 상기 제 2공급배관(243)으로부터 스팀을 공급받고, 상기 압축공기 공급부(260)로부터 압축공기를 전달받은 후 상기 압축공기를 소정의 온도로 가열시키며, 가열된 압축공기가 가열공기 배출관(262)을 따라 상기 챔버(210)의 내부로 공급되도록 한다.
이때, 상기 가열공기 배출관(262)의 타단은 상기 챔버(210)의 길이방향으로 소정 간격 이격된 상태에서 분기되는 분기관으로 형성되며, 상기 챔버(210)의 외측으로부터 내부로 가열된 압축공기를 공급할 수 있도록 한다.
즉, 상기 1차 건조부(200)는 슬러지에 직접 열을 가하는 열풍공기와, 가열된 교반건조부재(220)를 이용하여 슬러지에 간접적으로 열을 가하는 스팀을 통해, 슬러지의 건조가 신속하게 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 상기 1차 건조부(200)에서 1차 건조 슬러지는 57 ~ 67중량%의 함수율을 갖는 상태로 배출되게 된다.
상기 혼합부(300)는 상기 1차 건조부(200)로부터 1차 건조 슬러지를 전달받고, 배출 컨베이어(500)로부터 2차 건조 슬러지를 전달받아 혼합하게 된다. 부연하면, 상기 혼합부(300)의 일단에는 상기 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지가 각각 공급되는 1차 유입구(310) 및 2차 유입구(320)가 구비되고, 타단에는 혼합배출구(330)가 구비되도록 하여, 공급된 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지가 스크류에 의해 혼합되면서 일단에서 타단으로 이송되도록 한다.
이때, 1차 건조 슬러지와 혼합되는 2차 건조 슬러지는 5 ~ 10중량%의 함수율을 갖도록 건조된 것이며, 상기 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지의 중량비가 1 : 0.25 ~ 0.35가 되도록 혼합하여 혼합 슬러지를 형성하도록 한다.
상기 혼합 슬러지는 2차 건조 슬러지의 혼합비가 0.25보다 적은 경우, 슬러지의 함수율이 높기 때문에 이후 2차 건조시 소요되는 시간이 증가되는 문제가 발생되며, 혼합비가 0.35보다 큰 경우, 혼합 슬러지의 함수율이 너무 낮아져 슬러지가 빡빡해지기 때문에 혼합 슬러지의 이송이 어려운 문제가 발생된다.
따라서, 상기 혼합부(300)에서는 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지의 중량비가 1 : 0.25 ~ 0.35가 되도록 혼합하여 다음 공정으로 이송시키도록 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 2차 건조부(400)는 상기 혼합부(300)로부터 혼합 슬러지를 전달받아 소정의 함수율을 갖도록 2차 건조하게 된다. 부연하면, 상기 2차 건조부(400)는 상기 1차 건조부(200)와 동일한 구성, 즉, 챔버(410), 교반건조부재(420) 및 열에너지 공급부(430)를 포함하여 구성되며, 혼합 슬러지를 2차로 건조시키도록 한다. 이때, 상기 2차 건조부(400)에서는 혼합 슬러지가 5 ~ 10중량%의 함수율을 갖도록 건조가 이루어지도록 한다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 상기 혼합 슬러지는 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지가 혼합된 상태로 공급되는 특성상, 일부 혼합 슬러지는 뭉쳐진 상태로 공급되면서 상기 교반건조부재(420)의 겉면에 달라붙는 현상이 방지되게 된다.
상술하면, 1차 건조된 슬러지는 고온에 의해 슬러리(slurry)화 된 상태로 공급되는데, 이에 완전 건조된 분말 형태의 슬러지가 혼합되면, 슬러지 중 일부는 분말 형태의 슬러지와 뭉쳐져 과립화된 상태가 된다. 즉, 상기 2차 건조부(400)에는 슬러리화된 슬러지와, 과립화된 슬러지가 혼재된 상태로 건조가 이루어지게 된다.
건조 과정 중 상기 슬러리화 된 슬러지는 점성(끈기)에 의해 상기 2차 건조부재(400)의 내벽 및 상기 교반건조부재(420)의 겉면에 달라붙는 현상이 발생된다. 이때, 과립화 된 슬러지가 달라붙은 슬러지와 충돌됨에 따라, 상기 2차 건조부(400)의 내벽 및 교반건조부재(420)로부터 분리되면서 슬러지의 건조가 이루어질 수 있게 된다.
한편, 상기 교반건조부재(420)에 슬러지가 달라붙게 되면 건조효율이 떨어지기 때문에 종래에는 건조장치의 작동을 멈추고 달라붙은 슬러지를 제거하는 공정이 반드시 요구되었으나, 본 발명에서는 1차 건조된 슬러지에 건조가 완료된 슬러지를 혼합하여 2차 건조가 이루어지도록 하는, 즉, 점성 및 함수율이 상이한 슬러지를 혼합하여 건조하는 간단한 공정에 의해 상기 교반건조부재(420)의 겉면에 달라붙는 슬러지가 자연적으로 분리될 수 있도록 한다.
한편, 상기 1차 건조부(200)와 2차 건조부(400)의 건조과정에 사용된 스팀 및 압축공기는 응축기(10)로 전달하도록 이루어지며, 상기 응축기(10)에서는 스팀 및 압축공기에 포함된 수분을 응축시켜 응축수로 배출하게 되며, 배출된 응축수 중 일부는 보일러(20)의 급수탱크로 전달되어 재사용되도록 하고, 일부는 폐수로 분리되어 배출되도록 한다.
한편, 수분이 제거된 건조공기 중 일부는 1차 건조부(200) 또는 2차 건조부(400)로 전달되도록 하여 슬러지의 건조에 재사용되도록 하며, 일부는 폐가스로 분리되어 탈취장치(30)로 전달되도록 한다.
한편, 상기 2차 건조부(400)와 응축기(10) 사이에는 집진기(11)가 구비되도록 하여, 상기 응축기(10)로 전달되는 스팀 및 압축공기에 포함된 분진 등의 고형의 이물질이 분리 배출되도록 한다.
배출 컨베이어(500)는 상기 2차 건조부(400)로부터 2차 건조 슬러지를 전달받으며, 전달받은 2차 건조 슬러지 중 일부는 상기 혼합부(300)로 공급하고 나머지는 외부로 배출하도록 이루어진다.
부연하면, 상기 배출 컨베이어(500)는 일단으로 2차 건조 슬러지를 전달받아 타단으로 배출하는 스크류가 회전 가능하도록 내부에 구비되도록 하고, 상기 배출 컨베이어(500) 상에 반송 배출구(510)가 구비되도록 하여, 2차 건조 슬러지 중 일부가 상기 반송 배출구(510)를 통해 배출되도록 한다.
상기 반송 배출구(510)를 통해 배출된 슬러지는 반송 컨베이어(600)에 의해 상기 혼합부(300)로 공급되도록 한다. 상술하면, 상기 반송 컨베이어(600)의 일단이 상기 반송 배출구(510)와 연통되고, 타단이 상기 혼합부(300)의 2차 유입구(320)와 연통되도록 하여 2차 건조 슬러지 중 일부가 상기 혼합부(300)로 공급되도록 한다.
한편, 상기 혼합부(300)로 공급되는 2차 건조 슬러지는 앞서 설명한 바와 같이 일정한 비율로 혼합되어야 하는 바, 상기 반송 배출구(510)와 반송 컨베이어(600)를 연결하는 연결관(610)에는 개폐를 선택적으로 조절하는 개폐 조절부(620)가 구비되도록 하고, 상기 개폐 조절부(620)는 개폐 제어부에 의해 동작되도록 한다.
상기 개폐 조절부(620)는 상기 연결관(610)의 관로와 직교되면서 상기 연결관(610) 내부에 구비되는 회전축(621), 상기 회전축(621)에 복수 개가 방사상으로 배치되는 회전날개(622) 및 상기 회전축(621)과 연결되어 상기 회전축(621)을 회전 또는 정지시키는 동력원을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 회전날개(622)는 상기 연결관(610)의 직경에 대응되는 반원의 형태로 형성되도록 하며, 상기 회전날개(622)의 둘레에는 고무 소재로 이루어지는 패킹이 구비되도록 한다.
상기의 구성에 따라, 2차 건조된 슬러지는 상기 배출 컨테이너의 동작에 의해 계속해서 일측에서 타측으로 이송되는 과정 중 자연적으로 상기 반송 배출구(510)로 유입되는데, 이때, 상기 개폐 조절부(620)를 동작시키면, 2차 건조된 슬러지의 유동이 이루어지게 되고, 2차 건조 슬러지가 일정량 유입되면 상기 개폐 조절부(620)의 동작을 정지시켜 상기 연결관(610) 내로 더 이상 2차 건조 슬러지가 유입되지 않도록 한다.
부연하면, 상기 반송 배출구(510)로 유입된 2차 건조 슬러지는 상기 반송 배출구(510)측을 향하고 있는 한 쌍의 회전날개(622) 사이의 공간에 수용되게 되고, 수용된 슬러지는 상기 회전축(621)의 회전에 의해 상기 연결관(610)의 내부로 유입이 이루어지게 된다.
이후, 상기 유입된 2차 건조 슬러지의 양이 일정량에 도달되면 상기 동력원을 정지시켜 상기 회전날개(622)가 상기 연결관(610) 내를 폐쇄시킨 상태가 되도록 한다. 이때, 상기 회전날개(622)에 구비된 패킹은 상기 연결관(610) 내벽에 밀착된 상태가 되면서 2차 건조 슬러지가 상기 연결관(610) 내부로 유입되는 것을 보조적으로 차단하게 된다.
도 9는 본 발명에 적용되는 1차 건조부 및 2차 건조부의 제 2실시예의 내부 사시도이고, 도 10은 본 발명에 적용되는 1차 건조부 및 2차 건조부의 제 2실시예의 사용 상태를 나타내는 단면도로서, (a)는 슬러지의 건조 과정시 챔버 내부의 동작 상태를 나타낸 것이고, (b)는 슬러지의 배출 과정시 챔버 내부의 동작 상태를 나타낸 것이다.
상기 1차 건조부(200) 및 2차 건조부(400)는 건조효율을 더욱 향상시키기 위해, 두 쌍의 교반건조부재(710, 720)가 구비된 2축 구조로 이루어질 수 있다.
부연하면, 제 1교반건조부재(710) 및 제 2교반건조부재(720)는 제 1날개(711)와 상기 제 2날개(721)가 서로 반대방향을 향하여 경사지도록 상기 챔버(210)의 내부에 나란하게 배치된 상태에서 서로 동일한 방향으로 회전되면서 슬러지의 건조가 이루어질 수 있도록 한다. 이때, 상기 제 1날개(711)와 상기 제 2날개(721)는 서로 엇갈리도록 배치, 즉, 인접하는 한 쌍의 제 1날개(711) 사이에 상기 제 2날개(721)가 배치된 상태가 되도록 한다.
이에 따라, 상기 제 1교반건조부재(710)는 일방향으로 슬러지를 이동시키면서 건조시키게 되고, 상기 제 2교반건조부재(720)는 역방향으로 슬러지를 이동시키면서 건조시키게 된다.
이후, 슬러지의 건조가 완료되면, 상기 제 1교반건조부재(710)와 상기 제 2교반건조부재(720)가 서로 반대방향으로 회전되면서 슬러지를 일측에서 타측으로 이동시켜 배출될 수 있도록 한다.
한편, 본 발명은 슬러지를 건조시키는 장치인 바, 슬러지의 건조 과정 중에 상당한 악취가 발생되게 된다. 따라서, 본 발명은 슬러지 건조 시스템의 각 과정에서 발생되는 슬러지를 포집하여 탈취하는 탈취장치(30)를 포함하여 구성된다.
부연하면, 상기 탈취장치(30)는 상기 슬러지 건조시스템의 상부에 구비된 포집기(31)에 의해 수집된 악취와 상기 슬러지 건조 시스템을 구성하는 각 장치와 상기 탈취장치(30)를 연결하는 악취전달배관에 의해 전달된 악취를 모두 탈취할 수 있도록 한다.
하기에서는 본 발명에 따른 슬러지 건조 시스템을 시용하여 슬러지를 건조하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
1. 슬러지 공급단계(S10)
슬러지 공급단계(S10)는 건조시킬 슬러지를 저장호퍼(100)의 내부로 공급하고, 공급된 슬러지를 1차 건조부(200)로 전달하는 과정이다.
2. 1차 건조단계(S20)
1차 건조단계(S20)는 상기 저장호퍼(100)로부터 전달받은 슬러지를 1차로 건조하는 과정으로서, 가열된 교반건조부재(220)가 슬러지를 교반함과 동시에 1차 건조부(200)의 챔버(210) 내부에 열풍을 가하여, 슬러지가 57 ~ 67중량%의 함수율을 갖도록 1차 건조시킨다.
부연하면, 상기 챔버(210)의 내부로 슬러지의 공급이 완료된 상태에서 교반건조부재(220)를 가열하고, 가열된 교반건조부재(200)가 슬러지를 건조시키는 간접 건조단계(S21)와, 열교환부(250)에서 상기 챔버(210)의 내부로 공급되는 열풍에 의해 슬러지를 건조시키는 직접 건조단계(S22)가 동시에 이루어지도록 한다.
상기 간접 건조단계(S21)는 상기 교반축(221)으로 공급된 열풍이 교반건조부재(220)를 110 ~ 120℃의 온도로 가열하고, 가열된 상기 교반건조부재(220)가 슬러지와 접촉됨에 따라, 열교환이 이루어지면서 슬러지의 건조가 이루어지도록 한다.
상기 직접 건조단계(S22)는 상기 열교환부(250)로 열풍이 공급됨과 동시에 저장탱크(261)로부터 압축공기가 공급되도록 하고, 공급된 압축공기가 상기 열풍에 의해 100 ~ 120℃의 온도로 가열된 상태로 상기 열교환부(250)로부터 배출되도록 한다.
가열된 압축공기는 분기관을 통해 상기 챔버(210)의 내부로 공급되고, 공급된 압축공기가 슬러지와 직접 접촉되면서 상호 간의 열교환이 이루어짐에 따라 슬러지의 건조가 이루어지게 된다.
즉, 상기 1차 건조부(200)에서는 직접 건조 방법과 간접 건조 방법의 두 가지 방법에 의해 1차로 슬러지의 건조가 이루어지도록 하며, 이때, 슬러지를 완전히 건조시키지 않고 57 ~ 67중량%의 함수율을 갖도록 건조시킨 뒤, 다음 공정으로 이송시킨다.
상기 1차 건조부(200)로 공급되는 슬러지는 75 ~ 85중량%의 함수율을 가진 상태로 공급되게 되는데, 이를 한 번에 완전 건조하기에는 상당한 열에너지가 필요하고, 건조에 많은 시간이 소요되기 때문에 본 발명에서는 건조에 소요되는 시간 및 비용을 단축하기 위해 2차례에 걸쳐 건조공정이 이루어지도록 한다.
한편, 상기 1차 건조부(200)가 한 쌍의 상기 교반건조부재(220)에 의해 건조가 이루어지도록 구성된 경우, 상기 1차 건조단계(S20)는 순환 건조단계(S23) 및 배출단계(S24)를 포함하여 이루어진다.
상기 순환 건조단계(S23)는 제 1교반건조부재(710)와 제 2교반건조부재(720)가 서로 동일한 방향으로 회전되도록 하며, 상기 챔버(210) 내부에 수용된 슬러지의 일부는 상기 제 1교반건조부재(710)에 의해 일측에서 타측으로 이동되면서 건조가 이루어지고, 타측으로 이송된 슬러지는 상기 제 2교반건조부재(720)에 의해 다시 타측에서 일측으로 이동되면서 건조되도록 한다.
즉, 서로 반대방향으로 슬러지를 이동시키는 상기 제 1교반건조부재(710)와 제 2교반건조부재(720)에 의해 슬러지가 상기 챔버(210) 내부를 순환하면서 건조가 이루어질 수 있도록 하여, 슬러지의 건조 효율이 향상되도록 한다.
상기 배출단계(S24)는 상기 순환 건조단계(S23)에 의해 1차 건조된 슬러지를 상기 챔버(210)로부터 배출하는 과정으로서, 상기 제 1교반건조부재(710)와 제 2교반건조부재(720)가 서로 반대방향으로 회전되도록 하여, 1차 건조된 슬러지가 일측에서 타측으로 이송되면서 상기 챔버(210)의 내부에서 배출되도록 한다.
3. 혼합단계(S30)
혼합단계(S30)는 1차 건조된 슬러지와 2차 건조되어 배출되는 슬러지를 혼합하는 과정으로서, 상기 1차 건조부(200)로부터 1차 건조 슬러지를 전달받고, 배출 컨베이어(500)로부터 2차 건조 슬러지를 전달받으며, 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지의 중량비가 1 : 0.25 ~ 0.35가 되도록 혼합하다.
이때, 2차 건조 슬러지는 5 ~ 10중량%의 함수율을 갖도록 건조된 것이며, 상기 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지는 혼합부(300) 내부에 구비된 스크류에 의해 혼합이 이루어짐과 동시에 다음 공정으로 이송되도록 한다.
4. 2차 건조단계(S40)
2차 건조단계(S40)는 2차 건조부(400)가 상기 혼합부(300)로터 혼합 슬러지를 전달받아 2차로 건조시키는 과정으로서, 상기 1차 건조단계(S20)와 동일한 과정, 즉, 간접 건조과정과 직접 건조과정이 동시에 이루어짐에 의해 건조되도록 하되, 혼합 슬러지가 5 ~ 10중량%의 함수율을 갖는 상태로 건조되도록 한다.
상기 혼합 슬러지는 2차 건조가 이루어진, 즉, 건조가 완료된 슬러지가 혼합되기 때문에 40 ~ 50중량%의 함수율을 갖는 상태로 2차 건조부(400)에 공급되며, 이때, 상기 혼합 슬러지는 슬러리화된 슬러지와 과립화된 슬러지가 혼합된 상태로 공급되어 건조가 이루어지게 된다.
이에 따라, 슬러리화된 슬러지가 2차 건조부(400)의 내벽 또는 교반건조부재(420)의 표면에 달라붙게 되면, 과립화된 슬러지가 달라붙은 슬러지와 충돌하면서 이를 분리시키게 된다.
즉, 본 발명은 1차 건조된 슬러지에 이미 건조가 완료된 슬러지를 혼합하여 2차로 건조시키는 일련의 과정에 의해 슬러지를 건조함에 따라, 건조에 소요되는 시간 및 비용이 감소되는 효과가 있다.
또한, 상기 2차 건조단계(S40)시, 2차 건조부(400)에 구비된 교반건조부재(420)의 표면에는 혼합 슬러지가 달라붙지 않는 상태로 건조과정이 이루어지게 됨에 따라, 표면에 달라붙는 슬러지를 제거하기 위한 공정이 생략될 수 있기 때문에 슬러지 제거를 위한 시간 및 비용이 절감되어 슬러지의 건조 효율이 향상되는 효과가 있다.
5. 배출 및 반송단계(S50)
배출 및 반송단계(S50)는 상기 2차 건조단계(S40)에 의해 건조된 2차 건조 슬러지를 분리 배출하는 과정으로서, 배출되는 2차 건조 슬러지 중 일부가 상기 혼합부(300)로 공급되도록 한다.
부연하면, 상기 혼합단계(S30)시 요구되는 2차 건조 슬러지의 중량비에 따라, 2차 건조 슬러지 중 일부가 연결관(610)을 통해 반송 컨베이어(600)로 공급되도록 하며, 이때, 상기 연결관(610)의 개페는 개폐 제어부에 의해 제어된다. 이에 따라, 적절한 양의 2차 건조 슬러지가 공급될 수 있도록 한다.
이때, 개폐 제어부는 상기 슬러지 공급단계(S10)시 공급된 슬러지가 57 ~ 67중량%의 함수율이 되도록 1차 건조된 경우의 중량을 미리 계산하며, 계산된 1차 건조 슬러지의 중량에 따라, 개폐 조절부(620)의 동작시간을 산출하도록 하여, 산출된 시간동안 상기 연결관(610)을 통해 2차 건조 슬러지가 유동될 수 있도록 한다.
한편, 상기 개폐 조절부(620)의 회전속도는 배출 컨베이어(500)에 구비된 스크류의 회전속도에 따라 상기 개폐 제어부에 의해 결정되도록 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100 : 저장호퍼
200 : 1차 건조부 400 : 2차 건조부
210, 410 : 챔버 220, 420 : 교반건조부재
221, 421 : 교반축 222, 422 : 교반부재
223, 423 : 날개 230, 430 : 열에너지 공급부
240 : 스팀 공급부 241 : 스팀 제조장치
242, 442 : 제 1공급배관 243, 443 : 제 2공급배관
250 : 열교환부 260 : 압축공기 공급부
261 : 저장탱크 262 : 가열공기 배출관
300 : 혼합부 310 : 1차 유입구
320 : 2차 유입구 330 : 혼합 배출구
500 : 배출 컨베이어 510 : 반송 배출구
600 : 반송 컨베이어 610 : 연결관
620 : 개폐 조절부 621 : 회전축
622 : 회전날개
710 : 제 1교반건조부재 711 : 제 1날개
720 : 제 2교반건조부재 721 : 제 2날개

Claims (5)

  1. 슬러지를 수용 저장하는 저장호퍼(100);
    상기 저장호퍼(100)에 수용된 슬러지를 전달받으며, 전달받은 슬러지가 소정의 함수율을 갖도록 1차 건조하는 1차 건조부(200);
    상기 1차 건조부(200)로부터 1차 건조 슬러지를 전달받고, 반송 컨베이어(600)로부터 2차 건조 슬러지를 전달받으며, 상기 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지를 뒤섞으면서 이송시키는 혼합부(300);
    상기 혼합부(300)로부터 혼합 슬러지를 전달받으며, 상기 혼합 슬러지가 소정의 함수율을 갖도록 2차 건조하는 2차 건조부(400);
    상기 2차 건조부(400)로부터 2차 건조 슬러지를 전달받으며, 전달받은 2차 건조 슬러지 중 일부는 상기 반송 컨베이어(600)로 전달하고, 나머지는 외부로 배출되도록 하는 배출 컨베이어(500);
    를 포함하며,
    상기 혼합 슬러지는,
    슬러리(slurry)화된 슬러지와 고립화된 슬러지가 혼합된 상태로 상기 2차 건조부(400)로 공급되는 특징으로 하는 건조된 슬러지를 이용한 슬러지 건조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 혼합부(300)에는,
    1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지의 중량비가 1 : 0.25 ~ 0.35가 되도록 공급되어 혼합되는 것을 특징으로 하는 건조된 슬러지를 이용한 슬러지 건조 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 건조부(200) 및 2차 건조부(400)는,
    내부가 진공의 상태가 되도록 구성되되, 상기 저장호퍼(100)로부터 슬러지를 전달받아 수용하는 챔버(210, 410);
    내부가 중공의 관의 형태로 형성되며 길이방향으로 연장 형성되는 교반축(221, 421) 및 상기 교반축(221, 421)의 길이방향으로 소정거리 이격되면서 상기 교반축(221, 421)과 연통 구비되는 교반부재(222, 422)를 포함하는 교반건조부재(220, 420); 및
    상기 교반건조부재(220, 420)의 내부로 스팀을 공급함과 동시에 상기 챔버(210, 410)의 내벽측으로 가열된 압축공기를 공급하는 열에너지 공급부(230, 430);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건조된 슬러지를 이용한 슬러지 건조 시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 1 내지 3 중 선택되는 하나의 슬러지 건조 시스템을 이용한 슬러지 건조 방법에 있어서,
    건조시킬 슬러지를 저장호퍼(100)의 내부로 공급하고, 공급된 슬러지를 1차 건조부(200)로 전달하는 슬러지 공급단계;
    가열된 교반건조부재(220)가 상기 1차 건조부(200)에 공급된 슬러지를 교반함과 동시에 1차 건조부(200)의 챔버(210) 내부에 열풍을 가하여, 슬러지가 57 ~ 67중량%의 함수율을 갖도록 1차 건조하는 1차 건조단계;
    1차 건조단계에 의해 1차로 건조된 1차 건조 슬러지를 전달받고, 배출 컨베이어(500)로부터 2차 건조 슬러지를 전달받되, 1차 건조 슬러지와 2차 건조 슬러지의 중량비가 1 : 0.25 ~ 0.35가 되도록 전달받아 혼합하는 혼합단계;
    상기 혼합단계에 의해 혼합된 혼합 슬러지가 2차 건조부(400)로 전달되어 2차로 건조되도록 하는 2차 건조단계; 및
    상기 2차 건조단계에 의해 건조된 2차 건조 슬러지를 분리 배출하며, 배출되는 2차 건조 슬러지 중 일부를 상기 혼합부(300)로 공급하는 배출 및 반송단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조된 슬러지를 이용한 슬러지 건조 방법.
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