KR101872079B1 - 유기성 폐기물 슬러지의 농축농도 조절방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기성 폐기물 슬러지의 농축농도 조절방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 농축농도 조절방법은 교반기에서 응집처리제에 의하여 액상의 유기성 폐기물의 유기성 슬러지를 응집시키는 약품 처리 단계(S1)와; 상기 약품 처리 단계에 의하여 유기성 슬러지가 응집된 유기성 폐기물을 1차 농축탈수기에 공급하여 응집된 유기성 슬러지와 탈수액을 분리하는 1차 농축탈수 단계(S2)와; 상기 1차 농축탈수 단계(S1)에서 탈수액과 분리되어 응집된 유기성 슬러지에 잔존하는 탈수액을 2차 농축탈수기에 공급하여 유기성 슬러지와 탈수액을 분리시키는 2차 농축탈수 단계(S3)와; 상기 2차 농축탈수 단계(S3)에서 응집된 유기성 슬러지로부터 분리된 탈수액에 상기 1차 농축탈수 단계(S2)에서 응집된 유기성 슬러지와 분리된 탈수액이 하나의 함침조에서 혼류되는 단계(S4)와; 상기 함침조에서 혼류되는 단계(S4)에서 모여진 탈수액으로 상기 2차 농축탈수기의 일정 부분이 침수된 상태에서 상기 2차 농축탈수 단계(S3)가 진행되어 의도하는 함수율을 가지는 농축 슬러지가 소화조로 배출되는 단계(S5); 및 농축 슬러지가 소화조로 배출되는 단계(S5)에서 농축 슬러지가 의도하는 함수율을 가질 수 있도록 함침조에서 탈수액이 배출되는 배출밸브를 조절하여 2차 농축탈수기가 탈수액에 잠겨지는 수위를 조절하는 단계(S6)를 포함하고, 이러한 농축방법이 구현되는 농축농도 조절 장치는 교반기에서 응집처리제에 의하여 슬러지가 응집된 유기성 폐기물이 유입되고, 유입된 폐기물로부터 다량의 수분이 1차적으로 배출되어 응집 슬러지를 분리하는 는 1차 농축탈수기와; 상기 1차 농축탈수기에서 다량의 수분으로부터 분리되어 배출되는 응집 슬러지가 유입되어 탈수되고, 농축된 슬러지를 배출시키는 2차 농축탈수기와; 상기 2차 농축탈수기를 수용할 수 있도록 2차 농축탈수기의 하부에 설치되어 상기 1차 농축탈수기와 2차 농축탈수기에서 배출되는 탈수액이 혼류되는 함침조와; 상기 함침조에서 배출되는 탈수액의 배출량을 조절하기 위한 배출수단을 포함하여, 2차 농축탈수기에서 함수율 94.5~95.5중량%의 농축 슬러지를 얻을 수 있게 되는 것이다.

Description

유기성 폐기물 슬러지의 농축농도 조절방법 및 그 장치{Method and apparatus for adjusting the concentration of concentrated organic waste sludge}

본 발명은 유기성 폐기물의 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 액상의 유기성 폐기물을 처리하는 과정에서 폭기조에서 발생하는 유기성 슬러지를 처리하기 위하여 소화조로 유입하여 메탄발효 과정을 거쳐 에너지로 사용하는 처리 공정에 있어서 약 99중량%의 함수율을 가지고 폭기조에서 유입되는 유기성 슬러지의 농축함수율이 일정하게 약 95중량% 범위를 유지하도록 농축하여 소화조로 유입시켜 메탄발효의 효율을 향상시킬 수 있는 유기성 폐기물의 슬러지의 농축농도 조절방법 및 그 장치에 관한 것이다.

현대 과학문명의 발달로 산업화하는 과정과 이에 따르는 인구의 도시 집중현상으로 인하여 우리의 생활에서 배출되는 쓰레기의 양은 기하급수적으로 증가하여 자연 생태계의 자정 능력을 넘어선 엄청난 양의 폐기물을 배출시켜서 생태계의 불균형을 초래하게 되므로써 환경오염 문제가 심각하게 대두되고 있다.

이러한 폐기물은 근래에 음식문화가 급속하게 발달하게 됨에 따라 음식물의 찌꺼기 등과 같은 주방 폐기물과 가축이 배설하는 분뇨 등의 유기성 폐기물이 계속 증가하여 폐기물의 상당한 분량을 차지하는 추세에 있음은 주지의 사실이다. 따라서 폐기물을 다시 활용할 수 있도록 자원화하는 여러가지 방법이 강구되고 있다.

유기성 폐기물은 일반 폐기물이나 산업폐기물 중에서도 주로 유기물을 주체로 하는 폐기물로서 볏짚 및 보리짚과 같은 각종 농업 부산물, 가축분뇨, 인분뇨, 산업폐수오니, 식품산업폐기물, 생활하수오니 등이 있다.

일반적으로 산업현장과 하수처리 과정에서 발생하는 유기성 폐기물을 하천에 방류하게 되면 심각한 환경오염을 초래하기 때문에 후처리 및 운반의 편의를 위하여 일차적으로 탈수 처리를 하여 케이크 형태로 배출한 다음 매립하거나 해양에 투기를 하는 방법으로 처리하였다. 그러나 이러한 방법도 장차 심각한 환경오염 문제를 발생시키기 때문에 근래에는 환경오염을 방지하기 위한 노력의 일환으로 유기성 폐기물의 해양투기가 금지됨으로써 소각과 같은 처리 방안이 요구되고 있어 슬러지의 탈수 공정은 폐기물 처리의 전처리 단계에서 폐기물을 감량하여 운송비용을 절감하고, 또한 저비용으로 소각 처리를 용이하게 할 수 있게 하는 중요한 공정으로 인식되고 있다.

다량의 물을 포함하는 고함수 유기성 폐기물을 슬러지의 형태로서 직접 소각처리하는 것은 아예 불가능하고, 운반하는 것도 처리 비용이 많이 들기 때문에 적정한 함수율을 갖도록 슬러지를 분리하여 고형물의 형태로 추출한 다음 운송하여 소각 및 매립 처리를 하거나, 바람직한 방법으로서 비료화 및 에너지 자원으로 재활용하고 있다.

일반적으로 고함수 유기성 폐기물의 바람직한 처리방법은 활성 슬러지에 의한 처리 방법으로서, 호기성 미생물이 서식하는 활성 슬러지를 폭기조에 충분한 공기와 함께 공급하고 동시에 폭기조에 유기성 폐수를 투입하여 유기성 폐수 중에 포함된 유기물을 호기성 미생물에 포식시킨다. 그리고 폭기조에서 처리된 처리수는 활성 슬러지와 함께 침전조에 흘려보내 활성 슬러지와 처리수를 분리한다. 활성 슬러지는 반송 슬러지로서 폭기조로 되돌려질 수 있다. 이때 일부의 잉여 활성 슬러지는 정기적으로 침전조에서 인출하여 탈수시켜 케이크 형태로 만들어 유기성 폐기물로서 소각 또는 매립 등의 2차 처리를 하거나, 소화조에서 메탄발효 과정을 통하여 신재생에너지로 사용하게 된다.

고함수 산업 슬러지에서 슬러지와 수분을 추출하는 작업은 일반적으로 원심 탈수 및 압축 탈수 방식에 의하여 행하여지고 있다.

원심 탈수 방식은 비교적 탈수효율이 낮은 반면에, 압축탈수 방식은 원심 탈수 방식 보다 탈수효율이 높다.

압축탈수의 경우에는 스크린 내부에서 액튜에이터에 의하여 왕복 이동하는 가압 헤더가 슬러지를 압축하거나 회전하는 스크루에 의하여 압축 탈수 및 이송시키는 구조로 나누어지는데, 왕복 이동하는 가압 헤더에 의한 압축 탈수 방식은 스크루 방식이나 원심 탈수 방식과 비교할 때 탈수 효율이 월등하게 좋으며, 스크루 방식은 슬러지의 역류를 지연시킬 수 있다는 관점에서 효과적이다.

따라서, 종래의 슬러지 탈수 장치는 상기한 바와 같은 가압 헤더에 의한 압축 탈수와 스크루에 의한 탈수 방식, 또는 원심 탈수 방식이 선택적으로 채택되고 있다.

가압 헤더 및 스크루 방식에 의한 일반적인 슬러지 탈수 장치는 대한민국 실용신안등록 20-320813에 보고되었다. 이러한 슬러지 탈수 장치는 배수구를 구비하는 스크린 하우징 내에 웨지 스크린이 설치되고, 상기 웨지 스크린의 양쪽 단부에는 슬러지가 유입되는 유입관과 탈수된 케이크가 배출되는 배출구가 형성되면서 중앙의 축방향으로 작동하는 실린더에 의하여 구동하는 스크루 로터가 설치되며, 배출구에는 또 다른 실린더에 의하여 개폐되는 배출 밸브가 설치되는 것이다.

KR 10-2000-0018768 A (2001. 10. 19 공개) KR 20-2001-0027989 Y1 (2002. 01. 27 등록) KR 10-2009-0059652 B1 (2010.01. 27 등록)

유기성 폐기물을 처리하는 과정에서 폭기조에서 발생하는 유기성 슬러지를 처리하는 방법으로는 농축 혹은 탈수하여 비료나 고형물로 사용하거나, 소화조로 유입하여 메탄발효과정을 거쳐 에너지로 사용하는 방법이 있다.

통상적인 탈수기에서 탈수를 할 경우에는 슬러지가 약 80중량% 내외의 함수율을 유지하게 되지만, 유기성 폐기물을 소화조에 유입시켜서 메탄발효과정을 거쳐 에너지로 사용하기 위한 과정을 효율적으로 수행하기 위한 농축 슬러지의 경우에는 약 95중량% 내외의 함수율을 유지하여야 한다.

기존의 농축기는 유입되는 유기성 폐기물을 탈수하는 과정에서 탈수량에 따라 유기성 슬러지의 변동되는 농도에 대응하여 일정하게 95중량%의 함수율이 되도록 농축 농도를 유지하기가 어려웠다. 통상적으로 소화조에 투입되는 슬러지의 농축이 잘되어 농축 함수율이 94중량% 이하가 되거나, 잘되지 못해서 함수율이 96중량% 이상이 되면 발효효율이 감소된다.

이렇게 정량적으로 95중량%의 함수율을 유지하지 못하는 농축 슬러지의 함수 농도는 소화조의 성능을 저하시키는 문제점으로 나타나게 된다.

이러한 문제점의 원인은 기존의 농축탈수기에서의 시스템 효율은 탈수효율을 극대화시킬 수 있는 장치의 개발에 집중됨으로써, 오히려 탈수가 잘되어서 농축 슬러지의 함수율이 94중량% 이하로 낮춰지게 됨으로써 소화조의 성능이 저하되는 점에서 기인하는 것이다.

즉, 유기성 폐기물을 처리하는 방법으로 폭기조에서 발생하는 유기성 슬러지를 농축 탈수하고 소화조로 유입하여 메탄발효과정을 거쳐 에너지로 사용하기 위한 과정에서 통상적인 농축탈수기에서의 함수율은 약 95중량% 내외의 함수율을 유지하여야 하지만, 일반적인 탈수기에서는 효율상 약 80중량% 내외의 함수율을 유지하게 된다.

본 발명의 출원인은 유기성 폐기물이 농축 탈수되는 과정에서 농축 슬러지의 농축 함수율이 소화조에서 최대 효율을 나타낼 수 있도록 정량적인 함수율로 농축될 수 있는 방법에 대하여 연구한 결과, 농축 탈수조가 탈수여액에 침수된 상태에서 농축 및 탈수가 이루어지게 되면 의도하는 농축 함수율의 유기성 슬러지를 얻을 수 있다는 점을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

이러한 본 발명의 목적은 유기성 폐기물의 가용화 방법으로서 유기성 폐기물을 농축 탈수 한 후 혐기성 소화 공정을 거쳐서 슬러지 내 유기물을 분해하여 대체 에너지인 메탄을 포함하는 바이오 가스로 회수하고, 혐기성 소화 후 결정 형태로 회수되는 유기성 슬러지를 에너지 자원으로 활용하기 위한 처리 공정에서 유기성 폐기물을 효과적으로 농축 탈수시킬 수 있는 농축농도 조절 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 유기성 폐기물의 가용화 방법으로서 유기성 폐기물을 농축 탈수 한 후 혐기성 소화 공정을 거쳐서 슬러지 내 유기물을 분해하여 대체 에너지인 메탄을 포함하는 바이오 가스를 회수하고, 혐기성 소화 후 결정 형태로 회수되는 유기성 슬러지를 에너지 자원으로 활용하기 위한 처리 공정에서 유기성 폐기물을 효과적으로 농축 탈수시킬 수 있는 농축농도 조절 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 의도하는 목적을 달성하기 위한 액상의 유기성 폐기물 슬러지의 농축농도를 조절하는 방법은 교반기에서 응집처리제에 의하여 유기성 폐기물의 유기성 슬러지를 응집시키는 약품 처리 단계(S1)와;

상기 약품 처리 단계에 의하여 유기성 슬러지가 응집된 유기성 폐기물을 1차 농축탈수기에 공급하여 응집된 유기성 슬러지와 탈수액을 분리하는 1차 농축탈수 단계(S2)와;

상기 1차 농축탈수 단계(S1)에서 탈수액과 분리되어 응집된 유기성 슬러지에 잔존하는 탈수액을 2차 농축탈수기에 공급하여 유기성 슬러지와 탈수액을 분리시키는 2차 농축탈수 단계(S3)와;

상기 2차 농축탈수 단계(S3)에서 응집된 유기성 슬러지로부터 분리된 탈수액에 상기 1차 농축탈수 단계(S2)에서 응집된 유기성 슬러지와 분리된 탈수액이 하나의 함침조에서 혼류되는 단계(S4)와;

상기 함침조에서 혼류되는 단계(S4)에서 모여진 탈수액으로 상기 2차 농축탈수기의 일정 부분이 침수된 상태에서 상기 2차 농축탈수 단계(S4)가 진행되어 의도하는 함수율을 가지는 농축 슬러지가 소화조로 배출되는 단계(S5); 및

농축 슬러지가 소화조로 배출되는 단계(S5)에서 농축 슬러지가 의도하는 함수율을 가질 수 있도록 함침조에서 탈수액이 배출되는 배출밸브를 조절하여 2차 농축탈수기가 탈수액에 잠겨지는 수위를 조절하는 단계(S6)를 포함하는 것을 기술적인 특징으로 하는 것이다.

본 발명이 의도하는 목적을 달성하기 위한 유기성 폐기물 슬러지의 농축농도 조절 장치는 교반기에서 응집처리제에 의하여 슬러지가 응집된 유기성 폐기물이 유입되고, 유입된 유기성 폐기물로부터 다량의 수분이 1차적으로 배출되어 응집 슬러지를 분리하는 1차 농축탈수기와;

상기 1차 농축탈수기에서 다량의 수분으로부터 분리되어 배출되는 응집 슬러지가 유입되어 탈수되고, 농축된 슬러지를 배출시키는 2차 농축탈수기와;

상기 2차 농축탈수기를 수용할 수 있도록 2차 농축탈수기의 하부에 설치되어 상기 1차 농축탈수기와 2차 농축탈수기에서 배출되는 탈수액이 혼류되는 함침조와;

상기 함침조에서 배출되는 탈수액의 배출량을 조절하기 위한 배출수단을 포함하는 것을 기술적인 특징으로 하는 것이다.

상기 1차 농축탈수기는 교반기에서 응집처리제에 의하여 슬러지가 응집된 액상의 유기성 폐기물이 이송되는 이송관과 연결되는 케이스와;

다수의 배수공이 형성되어 상기 케이스에 회전 가능하게 형성되면서 상기 이송관의 하부에 배치되어 교반기에서 공급되는 액상의 유기성 폐기물로부터 응집된 슬러지와 탈수액을 선별하여 분리하는 망체형 드럼과;

상기 망체형 드럼을 구동시키는 모터 및 동력전달수단을 포함하여 슬러지가 응집되어 교반기에서 공급되는 액상의 유기성 폐기물로부터 응집된 슬러지와 탈수액을 선별하여 분리시키는 것을 특징으로 한다.

상기 2차 농축탈수기는 1차 농축탈수기에서 응집된 유기성 슬러지가 배출되는 출구와 연결되는 케이스과;

상기 케이스에 수평상으로 설치되어 모터의 동력을 전달받아서 회전하는 샤프트의 외주면에 나선형의 가압이송 스크루가 형성되어 응집된 유기성 슬러지를 가압 탈수하는 스크루 로터와;

상기 스크루 로터가 내설되어 내주면이 가압이송 스크루에 접촉하도록 설치되어 스크루 로터에 의하여 탈수되는 탈수액이 배출되는 원통형의 스크린과;

상기 스크루 로터의 외주면에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 상기 스크린의 출구측에 근접하고 이격될 수 있게 설치되어 배출되는 농축 슬러지의 배출량을 조절할 수 있게 되는 슬라이드 밸브를 포함하여 1차 농축탈수기에서 응집되어 배출되는 유기성 슬러지를 가압하여 소화조에 공급 가능하도록 농축탈수시켜서 배출하게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 함침조는 상기 1차 농축탈수기와 공급관으로 연결되어 1차 농축탈수기에서 응집 유기성 슬러지와 분리되는 탈수액이 유입되고, 2차 농축탈수기가 탈수액에 잠겨질 수 있도록 설치되어 농축 슬러지의 함수율을 조정할 수 있게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 배출수단은 함침조의 탈수액을 폐수로 배출 처리할 수 있도록 제1배출관에 설치되는 제1배출밸브와, 농축 슬러지의 농축 농도를 조절하기 위하여 2차 농축탈수기가 함침조에 잠겨지는 수위를 조절하기 위하여 제2배출관에 자동조정 방식으로 설치되는 제2배출밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배출수단은 2차 농축탈수기가 함침조에 잠겨지는 수위를 조절하는 자동조절밸브인 제2배출밸브가 설치되는 제2배출관의 입구는, 상기 탈수액을 폐수로 배출 처리하는 제1배출밸브가 설치되는 제1배출관의 입구보다 높은 위치에 형성되어 함침조의 탈수액에서 상부의 상등액이 배출되게 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 방법에 의하면 2차 농축탈수기의 스크린에 형성되는 타공의 공극률을 조절하고, 1차 농축탈수기에서 배출되는 탈수액과 2차 농축탈수기에서 배출되는 탈수액이 함침조에서 혼류되어 배출수단으로 배출되는 과정에서 2차 농축탈수기의 하부 일부분이 탈수액에 잠겨지게 되며, 제1배출밸브 및 제2배출밸브를 이용하여 함침조의 탈수액을 배출시켜가면서 2차 농축탈수기가 탈수액에 잠겨지는 수위를 조절할 수 있게 된다.

이렇게 2차 농축탈수기의 일부분이 함침조에서 탈수액에 잠겨진 상태에서 수위를 조절하면 스크루 로터가 일정하게 회전하여 가압 농축 탈수가 이루어지더라도 2차 농축탈수기가 탈수액에 잠겨진 부위에서는 탈수가 더디게 이루어지게 되므로 탈수액의 수위를 조절함에 따라서 농축 슬러지의 함수율을 조정할 수 있게 되는 것이다.

따라서 2차 농축탈수기에 유입되는 액상의 유기성 폐기물의 유입 농도가 변경되어도 소화조에서 효율적인 메탄발효가 이루어질 수 있도록 2차 농축탈수기에서의 함수율이 94.5~95.5중량% 범위 내에서 일정하게 설정된 농도로 농축 탈수된 농축 슬러지를 얻을 수 있게 된다.

유기성 폐기물의 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 유기성 폐기물을 처리하는 과정에서 폭기조에서 발생하는 유기성 슬러지를 처리하기 위하여 소화조로 유입하여 메탄발효과정을 거쳐 에너지로 사용하는 처리 공정에 있어서 약 99중량%의 함수율을 가지고 폭기조에서 유입되는 유기성 슬러지의 농축함수율이 일정하게 약 95중량%범위를 유지하도록 농축하여 소화조로 유입시켜 메탄발효의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 농축 슬러지 제조 공정을 나타낸 순서도
도 2는 본 발명의 1차 농축탈수기의 사시도
도 3은 본 발명의 농축 탈수기의 전체 시스템 구성을 나타낸 단면도

본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시예에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니다. 본 발명은 다른 실시예 들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소의 방향 등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석하여야만 한다.

그리고, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형된 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

따라서 본 발명은 제시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위에 기재된 기술사상의 균등한 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능하게 됨은 물론이다.

다음에서 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 농축 슬러지 제조 공정을 나타낸 순서도이다.

이 도면에서 참조되는 바와 같이 본 발명의 액체 유기성 폐기물 슬러지의 농축농도를 조절하는 방법은 교반기에서 응집처리제에 의하여 유기성 폐기물의 유기성 슬러지를 응집시키는 약품 처리 단계(S1)와; 상기 약품 처리 단계에 의하여 유기성 슬러지가 응집된 유기성 폐기물을 1차 농축탈수기에 공급하여 응집된 유기성 슬러지와 탈수액을 분리하는 1차 농축탈수 단계(S2)와; 상기 1차 농축탈수 단계(S1)에서 탈수액과 분리되어 응집된 유기성 슬러지에 잔존하는 탈수액을 2차 농축탈수기에 공급하여 유기성 슬러지와 탈수액을 분리시키는 2차 농축탈수 단계(S3)와; 상기 2차 농축탈수 단계(S3)에서 응집된 유기성 슬러지로부터 분리된 탈수액에 상기 1차 농축탈수 단계(S2)에서 응집된 유기성 슬러지와 분리된 탈수액이 하나의 함침조에서 혼류되는 단계(S4)와; 상기 함침조에서 혼류되는 단계(S4)에서 모여진 탈수액으로 상기 2차 농축탈수기의 일정 부분이 침수된 상태에서 상기 2차 농축탈수 단계(S4)가 진행되어 의도하는 함수율을 가지는 농축 슬러지가 소화조로 배출되는 단계(S5); 및 농축 슬러지가 소화조로 배출되는 단계(S5)에서 농축 슬러지가 의도하는 함수율을 가질 수 있도록 함침조에서 탈수액이 배출되는 배출밸브를 조절하여 2차 농축탈수기가 탈수액에 잠겨지는 수위를 조절하는 단계(S6)를 포함한다.

상기한 농축 슬러지를 제조하는 방법을 구현하는 장치는 도 2 내지 도 3에 개시되어 있다.

도 2는 본 발명의 1차 농축탈수기를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 농축 탈수기의 전체 시스템 구성을 나타낸 단면도를 보여주고 있다.

이 도면에서 참조되는 바와 같이 상기한 농축 슬러지 제조 방법을 구현하는 장치는 1차 농축탈수기(1), 2차 농축탈수기(2), 함침조(3), 그리고 배출수단으로 구성된다.

1차 농축탈수기(1)는 케이스(10), 망체형 드럼(11), 모터(12) 및 동력전달수단으로 구성된다.

케이스(10)는 도시되지 아니한 교반기에서 응집처리제에 의하여 약품 처리가 되어 슬러지가 응집된 액상의 유기성 폐기물이 이송되는 이송관(100)과 연결된다.

망체형 드럼(11)은 다수의 배수공이 형성되어 구동축(110)이 상기 케이스(10)에 회전 가능하게 고정되면서 상기 이송관(100)의 아래쪽에 배치되며, 모터(12)의 동력을 전달받아서 회전하며 교반기에서 공급되는 액상의 유기성 폐기물로부터 응집된 슬러지와 탈수액을 선별하여 분리한다.

상기 망체형 드럼(11)의 하부 공간에는 격판(111)이 형성되어 망체형 드럼(11)에서 선별되어 분리되는 응집된 유기성 슬러지가 배출되는 제1출구(112)와 탈수액이 배출되는 제2출구(113)가 구획된다.

제1모터(12)는 공지된 감속기구를 구비하며, 구동축에 고정되는 원동풀리(120)와 망체형 드럼(11)에 고정되는 종동풀리(121)가 벨트(122)로 연결되는 동력전달수단에 의하여 망체형 드럼(11)을 회전 시켜서 슬러지가 응집되어 교반기에서 이송관(100)을 통하여 1차 농축탈수기(1)의 망체형 드럼(11)에 공급된 액상의 유기성 폐기물로부터 응집된 슬러지와 탈수액을 선별하여 분리시킨다.

2차 농축탈수기(2)는 케이스(20), 스크루 로터(21), 스크린(22), 슬라이드 밸브(23)로 구성된다.

케이스(20)는 입구(200)가 1차 농축탈수기(1)에서 응집된 유기성 슬러지가 배출되는 제1출구(112)와 연결된다.

스크루 로터(21)는 상기 케이스(20)에 수평상으로 설치되어 도시되지 아니한 모터의 동력을 전달받아서 회전하는 샤프트(200)의 외주면에 나선형의 가압이송 스크루(201)가 형성되어 1차 농축탈수기(1)로부터 유입된 유기성 슬러지를 가압하여 스크린(22)에서 탈수될 수 있게 한다.

스크린(22)는 상기 스크루 로터(21)가 내설되어 내주면이 가압이송 스크루(201)에 접촉하도록 설치되어 스크루 로터(21)에 의하여 탈수되는 탈수액이 배출된다.

슬라이드 밸브(23)은 상기 스크루 로터(21)의 외주면에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 상기 스크린(22)의 출구측 단부(220)에 근접하고 이격될 수 있게 설치되어 스크루 로터(21)에 의하여 배출되는 농축 슬러지의 배출량을 조절할 수 있게 된다.

상기한 2차 농축탈수기(2)는 앞서 설명한 바와 같이, 스크루 로터(21) 방식이 단독적으로 적용될 수 있고, 공지된 구성의 다중원판 농축탈수기(6)가 복합적으로 적용될 수도 있다.

함침조(3)는 내부 공간이 상부보다 하부가 좁게 형성되고, 상기 2차 농축탈수기(2)가 회전 가능하게 설치되면서, 2차 농축탈수기(2)를 수용하되, 스크린(22)이 탈수액에 잠겨질 수 있도록 설치되어 2차 농축탈수기(2)에서 탈수되는 탈수액을 일시적으로 저장한 다음 배출수단에 의하여 배출시킬 수 있게 된다.

또한, 함침조(2)는 상기 1차 농축탈수기(1)의 제2출구(113)와 공급관(300)으로 연결되어 1차 농축탈수기(1)에서 응집 유기성 슬러지와 분리되는 탈수액이 유입되어 2차 농축탈수기(2)에서 탈수되는 탈수액과 혼합된다.

이로써, 2차 농축탈수기(2)의 일부가 탈수액에 잠겨지게 되어 농축 슬러지의 함수율을 조정할 수 있게 된다.

상기 배출수단은 제1배출밸브(4)와 제2배출밸브(5)로 구성된다.

제1배출밸브(4)는 함침조(3)의 탈수액을 폐수로 배출 처리할 수 있도록 함침조(3)의 중앙 부위와 연결되는 제1배출관(40)에 설치된다

제2배출밸브(5)는 함침조(3)의 한편에서 제2배출관(50)에 설치되어 2차 농축탈수기(2)가 탈수액에 잠기는 수위를 조절하게 된다.

이렇게 2차 농축탈수기(2)가 함침조(3)에 잠겨지는 수위를 조절하는 제2배출밸브(5)가 설치되는 제2배출관의 입구는, 탈수액을 폐수로 배출 처리하는 제1배출밸브(4)가 설치되는 제1배출관(40)의 입구보다 높은 위치에 형성된다.

따라서, 함침조(3)에서 제1배출관(40)이 연결되는 중앙 부위에는 탈수액에 미세하게 혼입되어있는 슬러지가 침전되고, 제2배출관(50)이 연결되는 상부에는 비교적 슬러지의 혼입양이 적은 상등액이 선별적으로 배출될 수 있게 된다.

또한, 제2배출관(50)은 제1배출관(40)보다 상대적으로 배출되는 탈수액의 유량이 적으므로 제1배출관(40)보다 작은 직경으로 형성된다.

이와 같은 본 발명에 의하여 약품 처리되어 응집된 유기성 슬러지가 농축 탈수 되는 과정을 살펴본다.

먼저, 슬러지 응집 교반기(도시되지 아니함)에서 통상적인 방법과 같이 액상의 유기성 페기물에 약품을 첨가하여 약 99%의 슬러지를 농축하여 응집시킨다.(S1)

그리고 응집된 유기성 폐기물과 폐수가 혼입된 상태로 이송관(100)을 통하여 1차 농축탈수기(1)에 공급한다.

1차 농축탈수기(1)에서는 모터(12)의 동력으로 회전하는 망체형 드럼(11)의 다공망을 통하여 응집된 유기성 슬러지가 96~97%로 1차 농축된 다음, 폐수는 망체형 드럼(11)의 다공망을 통하여 하부로 배출되어 제2출구(113)쪽으로 이동하고, 폐수와 분리되는 응집된 유기성 폐기물은 회전하는 망체형 드럼(11)의 외주면을 따라 제1출구쪽으로 낙하한다.(S2)

1차 농축탈수기(1)에서 폐수와 분리되는 응집된 슬러지는 2차 농축탈수기(2)의 케이스(20)에 형성된 입구(200)를 통하여 2차 농축탈수기(2)로 유입된다.

그리고 1차 농축탈수기(1)에서 응집된 유기성 슬러지와 분리된 폐수는 제2출구(113)와 공급관(300)을 통하여 함침조(3)에 유입된다.

도시되지 아니한 모터의 동력으로 회전하는 스크루 로터(21)는 가압이송 스크루(201)가 회전하면서 1차 농축탈수기(1)로부터 유입된 응집된 유기성 슬러지를 가압하여 탈수시킨다.

가압이송 스크루(201)에 의하여 응집된 유기성 슬러지가 탈수되면서 농축이 개시된다.(S3),

가압이송 스크루(201)에 의하여 응집된 유기성 슬러지로부터 탈수되는 폐수는 스크린(22)을 통하여 함침조(3)로 낙하하여 1차 농축탈수기(1)에서 유입된 폐수와 합쳐져서 수위가 상승하게 된다.(S4)

농축된 슬러지는 스크린(22)의 출구측 단부(220)를 개폐하는 슬라이드 밸브(23)가 형성하는 개도를 통하여 배출되어 소화조(도시되지 아니함)로 공급된다.(S5)

이때, 자동조절밸브로 구성되는 제2배출밸브(5)의 설정된 밸브 괘도, 즉, 2차 농축탈수기(2)에 유입되는 슬러지를 농축하는 과정에서 사용자가 요구하는 94.5~95.5%의 함수율로 농축되도록 수위를 조절하여 설정된 제2배출밸브(5)에 의하여 탈수액이 미세하게 배출되면서 함침조(3)내에서 스크린(22)의 하부가 침수되는 탈수액의 수위가 정하여지게 되고, 농축되는 농도에 의하여 수위가 자동으로 조절되어 2차 농축탈수기(2)에서 탈수되는 면적이 조절된다.(S6)

본 발명의 기술적인 개념은 탈수가 잘되어서 슬러지의 농축 함수율이 94중량%로 낮춰지면 탈수액의 양이 많아져서 수위가 높아지게 되며 탈수기가 잠긴 수위가 높아지면 그만큼 농축슬러지와 탈수액이 혼합되면서 농도가 높아져서 사용자가 요구하는 조건에 맞춰지게 되는 것이다.

반대로 탈수가 잘되지 않아 슬러지의 농축 함수율이 96중량%로 높아지면 상대적으로 탈수액의 양이 적어 수위가 낮아지게 되는데, 이로 인하여 탈수기는 탈수하는 면적이 넓어져서 배출되는 탈수액이 많아지게 되어서 농축율이 사용자가 원하는 조건으로 맞춰지게 되는 것이다.

이때 슬러지의 농축 함수율이 설정 값보다 낮아지면 농축된 슬러지에 물이 적다는 의미이다. 이것은 그 만큼 탈수액이 더 배출되었기 때문에 배수되는 탈수액이 많아지게 되는 것이다.

반대로 슬러지의 농축 함수율이 설정 값도다 높게 되면 농축된 슬러지에 물이 많다는 것이며 이것은 탈수액의 양이 적어져서 배수되는 탈수액이 작아지게 된다.

이와 같은 방법은 슬러지를 응집 교반하는 과정에서 약품의 조건이 변동되어 응집되는 상태가 변동되거나, 유입되는 슬러지의 농도가 변동이 되더라도 조건에 맞춰 자동으로 탈수하는 면적이 조절되면서 최종적으로 배출되는 슬러지의 농도를 맞출 수 있게 된다.

통상적으로 유기성 폐기물을 처리하는 과정에서 폭기조에서 발생하는 유기성 슬러지를 처리하는 방법으로서 농축 탈수하고 소화조로 유입하여 메탄발효과정을 거쳐 에너지로 사용하기 위한 과정에서 통상적인 농축탈수기에서의 함수율은 농축의 경우에 약 95중량% 내외의 함수율을 유지하고, 탈수는 약 80중량% 내외의 함수율을 유지하게 되는데, 이상에서 살펴 본 바와 같은 본 발명에 의하면, 응집된 슬러지가 드럼형 농축기를 통해서 배수된 탈수액과 탈수기를 통해 배수된 탈수액이 외부로 배출되는 과정에서 배수되는 탈수액의 수위를 조절할 수 있도록 자동조절 밸브를 설치해서 탈수기의 일부분이 잠기게 됨으로써, 폭기조에서 유입되는 약 99중량%의 유기성 슬러지를 95중량%로 일정하게 농축하여 소화조에서의 메탄발효 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이로써, 유기성 폐기물을 이용하여 함수율이 10중량% 이하이고, 발열량이 3,800kcal/kg 인 다공성 고형연료를 제조할 수 있게 된다.

지금까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예 들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기한 실시예로부터 다양하게 변경되는 실시예가 있을 수 있다.

1 : 1차 농축탈수기 2 : 2차 농축탈수기
3 : 함침조 4 : 제1배출밸브
5 : 제2배출밸브 6 : 다중원판 농축탈수기
10 : 케이스 11 : 망체형 드럼
12 : 제1출구 13 : 제2출구
20 : 케이스 21 : 스크루 로터
22 : 스크린 23 : 슬라이드 밸브
40 : 제1배출관 50 : 제2배출관
100 : 이송관 110 : 구동축
111 : 격판 112 : 제1출구
113 : 제2출구 120 :원동풀리
121 : 종동풀리 122 : 벨트
200 : 입구 201 : 가압이송 스크루
220 : 출구측 단부

Claims (7)

1. 삭제
2. 유기성 폐기물 슬러지의 농축농도 조절장치에 있어서,
   상기 유기성 폐기물 슬러지의 농축농도 조절장치는 교반기에서 응집처리제에 의하여 슬러지가 응집된 유기성 폐기물이 유입되고, 유입된 폐기물로부터 다량의 수분이 1차적으로 배출되어 응집 슬러지를 분리하는 1차 농축탈수기(1); 및
   상기 1차 농축탈수기(1)에서 다량의 수분으로부터 분리되어 배출되는 응집 슬러지가 유입되어 탈수되고, 농축된 슬러지를 배출시키는 2차 농축탈수기(2); 및
   상기 2차 농축탈수기의 하부에 설치되어 상기 1차 농축탈수기와 2차 농축탈수기에서 배출되는 탈수액이 유입 혼합되는 함침조(3)로 구성하되,
   상기 함침조(3)는 내부 공간이 상부보다 하부가 좁게 형성되고, 상기 2차 농축탈수기(2)의 스크린(22)이 상기 함침조(3)의 탈수액에 잠겨질 수 있도록 설치되며, 상기 1차 농축탈수기(1)와 상기 함침조(3)가 공급관(300)으로 연결되어 1차 농축탈수기(1)로부터 탈수액이 유입되어 2차 농축탈수기(2)에서 탈수되는 탈수액과 상기 함침조(3)에서 혼합되어 상기 탈수액을 일시적으로 저장한 다음 배출수단에 의하여 배출시키고,
   상기 배출수단은 함침조의 탈수액을 폐수로 배출 처리할 수 있도록 함침조(3)의 중앙부에 설치되는 제1배출관(40)에 연결되는 제1배출밸브(4)와, 함침조(3)의 한편에 설치되는 제2배출관(50)과 연결되는 제2배출밸브(5)로 구성되며, 상기 2차 농축탈수기(2)의 일부가 상기 함침조(3)의 탈수액에 잠겨지게 되어 상기 2차 농축탈수기에서 배출되는 농축 슬러지의 함수율을 94.5~95.5중량%로 조정 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 슬러지의 농축농도 조절 장치.
   
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 1차농축탈수기(1)는 교반기에서 응집처리제에 의해 슬러지가 응집된 액상의 유기성 폐기물이 이송되는 이송관(100)과 연결된 케이스(10)와, 상기 케이스(10)에 회전 가능하게 고정되면서 상기 이송관(100)의 아래쪽에 배치되어 다수의 배수공이 형성되는 망체형 드럼(11), 및 모터의 동력이 상기 망체형 드럼(11)의 구동축(110)에 전달되어 상기 망체형 드럼(11)이 회전하면서 액상의 유기성 폐기물을 응집된 슬러지와 탈수액으로 선별 분리하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 슬러지의 농축농도 조절 장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 2차 농축탈수기(2)의 입구(200)가 1차 농축탈수기(1)에서 응집된 유기성 슬러지가 배출되는 제1출구(112)와 연결되는 케이스(20)와, 상기 케이스(20)에 수평상으로 설치되는 스크린(22) 내에 스크루 로터(21)가 설치되며, 상기 스크루 로터(21)는 모터의 동력을 전달받아서 회전하는 샤프트의 외주면에 나선형의 가압이송 스크루(201)가 형성되고, 상기 1차 농축탈수기(1)로부터 유입된 유기성 슬러지를 상기 스크린(22)에서 상기 나선형의 가압이송 스크루(201)가 가압하여 탈수시키는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 슬러지의 농축농도 조절 장치.
   
6. 삭제
7. 제 2 항에 있어서,
   제2배출밸브(5)에 연결되는 제2배출관(50)이 제1 배출밸브(4)에 연결되는 제1배출관(40)보다 높은 위치에 설치되어 함침조에 저장된 탈수액의 상부 상등액이 먼저 배출되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 슬러지의 농축농도 조절 장치.

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