KR102055099B1 - 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법에 관한 것으로, 이를 실현하기 위한 본 발명은 하수슬러지와 수분 조절용 톱밥이 교반기에 공급되고, 상기 교반기를 통해 혼합슬러지가 만들어지는 혼합단계와, 상기 혼합단계를 통해 만들어진 상기 평면형슬러지로 성형하는 제1차 성형단계와, 상기 제1차 성형단계를 통해 성형된 상기 평면형슬러지가 열풍 발생장치를 통과하면서 저온열풍에 의해 건조되는 제1차 건조단계와, 상기 제1차 건조단계를 통해 건조된 평면형슬러지는 마이크로웨이브가 조사되는 마이크로웨이브 건조실을 통과하면서 건조되는 제2차 건조단계 및 상기 제2차 건조단계를 통해 건조된 평면형슬러지가 펠렛 성형기에 의해 펠렛으로 성형되는 제2차 성형단계가 포함되어 구성된 것이 특징이다.

Description

저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법{Method for drying the sludge by using a low-temperature hot air and microwave}

본 발명은 하수슬러지를 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용하여 건조 및 고형화시켜 신재생에너지로 제공할 수 있도록 한 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법에 관한 것이다.

일반적으로 하수슬러지는 폐기물관리법상의 규정에 따라 사업장 배출시설계 폐기물로 분류되며, 유기물의 농도가 높고 일부 중금속이 높은 농도로 혼합되어 있어 해양에 배출될 경우 환경에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다.

그동안 하수슬러지는 해양투기, 육상 소각이나 매립방법으로 처리해왔지만, 해양환경보호에 대한 국제적인 추세에 대응하기 위해 정부는 2006년 2월 해양환경 관리법 시행규칙의 개정을 통해 해양배출기준을 대폭 강화하였으며, 2009년 1월 해양오염방지에 관한 국제협약인 런던협약 96 의정서에 가입하였고, 2012년 하수슬러지의 해양배출을 전면 금지하였다.

이에 따라 하수슬러지 감량 및 자원화와 관련하여 육상 처리시설의 증설 및 자원화 등의 노력이 진행되고 있으며, 체계적인 하수슬러지의 관리 대책이 요구되는 실정이다.

정부는 그간 하수처리장의 신설 및 증설, 하수관거 정비, 총인처리시설 설치 등을 꾸준히 추진하여 하수슬러지 발생량이 지속적으로 증가하였다.

구체적으로, 2008년 말 기준으로 347개 하수처리시설에서 약 7,446톤/일의 슬러지가 발생 되던 것이 2013년 기준으로 569개 하수처리시설에서 연간 353만 톤의 하수슬러지가 발생하여 발생량이 크게 증가 하였다.

아울러, 하수도 보급률 증가 계획에 따라 하수슬러지는 계속해서 증가할 것으로 예상되며, 늘어나는 하수슬러지를 효과적으로 처리하고 잠재적인 에너지원을 많이 포함하고 있는 처리 부산물을 자원화하는 방안 마련이 시급한 상황이다.

따라서, 하수슬러지를 연료화하여 신재생에너지로 활용하는 방안이 제안되고 있으며, 함수율이 80%인 하수슬러지를 연료화하기 위해서는 건조공정이 필수적이다.

그러나 기존 하수슬러지 건조방식의 문제점은 낮은 에너지 회수 효율(energy ratio), 수분 재흡수에 의한 상시 건조의 어려움, 악취 및 분진 발생에 따른 기밀 수송차량 및 저장설비 필요, 하수슬러지 자체의 낮은 발열량으로 인해 연료로서의 활용도가 저하되는 점 등이 있었다.

대표적인 하수슬러지의 건조방식을 보면, 스팀을 이용하여 건조하는 디스크 건조방식과, 열풍을 이용하여 건조하는 열풍 건조방식과, 열을 이용하여 건조하는 증발건조방식 등이 있다.

먼저, 디스크 건조방식은 건조기 내부에 다수개의 디스크 판을 장착된 내부가 비어있는 축을 설치하고, 축이 회전하면 디스크 판도 같이 회전하면서 축에 스팀을 공급하면 디스크 판에 스팀 열이 전달되어 건조기 내부에 투입된 슬러지를 고온의 디스크 판이 교반, 이송하면서 접촉 열 건조하는 기술로 소각시설 등에서 발생하는 잉여 스팀이 있는 경우에는 경제성이 우수하지만 잉여 스팀이 없어서 별도의 연료를 사용하여 스팀을 만들어 사용하면 비경제적인 설비가 되고 디스크 판에 슬러지가 붙어 떨어지지 않는 문제가 자주 발생하여 운전유지 관리에 어려움이 많은 건조방식이다.

그리고 열풍 건조방식은 연료를 연소시켜 발생하는 고온의 배기가스를 직접 건조기에 불어넣어 건조기 내부의 슬러지를 대류 건조시키는 것으로, 건조기에 투입된 슬러지가 교반되지 않으면, 표면만 건조되므로 건조기 자체가 회전하면서 슬러지를 교반, 이송하는 로터리 킬른형 건조기가 많이 사용되는데, 빠른 시간에 건조가 이루어지는 장점이 있지만, 건조기를 회전시키는데 따른 동력소요가 많고, 연료 연소시 발생하는 배기가스량이 많아서 건조시 발생하는 배기가스 처리설비가 커지는 단점이 있다.

또한, 증발 건조방식은 건조기에 슬러지를 투입하고, 건조기 바닥에서 열을 가하여 슬러지의 수분을 증발시켜 건조하는 방식으로, 건조효율이 가장 떨어지는 단점이 있으며, 운전이 연속적으로 이루어지지 않는 문제점이 있다.

이에 상기의 문제점들을 해결하면서 환경성을 고려하고, 생산량을 높이며, 안정성이 높고, 설비가 저렴하며, 유지 보수가 용이한 하수슬러지의 건조방법이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-0306769호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 하수슬러지를 저온열풍과 마이크로웨이브로 건조시킨 후, 펠렛으로 고형화시킴에 따라 하수슬러지의 건조 효율성을 높여 건조에 필요한 에너지를 절감하고, 저렴하면서 안정화된 제품을 제공할 수 있도록 한 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 위에서 언급한 기술적 과제로 제한될 필요는 없으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법은,

하수슬러지와 수분 조절용 톱밥이 교반기에 공급되고, 상기 교반기를 통해 혼합슬러지가 만들어지는 혼합단계;

상기 혼합단계를 통해 만들어진 상기 혼합슬러지가 평면형슬러지로 성형되는 제1차 성형단계;

상기 제1차 성형단계를 통해 성형된 평면형슬러지가 열풍 발생장치로 이동되어 저온열풍으로 건조되는 제1차 건조단계;

상기 제1차 건조단계를 통해 건조된 평면형슬러지가 마이크로웨이브가 조사되는 마이크로웨이브 건조실로 이동되어 건조되는 제2차 건조단계; 및

상기 제2차 건조단계를 통해 건조된 평면형슬러지가 펠렛 성형기에 의해 펠렛으로 성형되는 제2차 성형단계가 포함되어 구성된다.

더 바람직하게 상기 하수슬러지는 분쇄단계를 통해 소정 크기로 분쇄되어 상기 교반기로 공급될 수 있다.

더 바람직하게 상기 제1차 성형단계는 상기 혼합슬러지에 전기적인 충격을 가하여 상기 혼합슬러지에 포함된 수분을 이온화시키는 이온화단계가 더 포함될 수 있다.

더 바람직하게 상기 교반기의 상부 한쪽에는 호퍼가 구비되고, 상기 호퍼를 통해 하수슬러지와 상기 수분 조절용 톱밥이 유입되며, 상기 교반기의 내부에 설치된 교반축은 축방향 외측둘레를 따라 교반스크류가 설치되고, 상기 교반스크류의 표면에는 통공이 형성되어 상기 혼합슬러지와의 접촉에 따른 교반저항이 감소되도록 구성될 수 있다.

더 바람직하게 상기 제1차 건조단계의 건조과정은 상기 제1차 성형단계에 의해 성형된 평면형슬러지의 함수율이 30%가 되도록 건조되는 제1단 건조과정;

상기 제1단 건조과정을 통해 건조된 평면형슬러지의 함수율이 15%가 되도록 건조되는 제2단 건조과정; 및

상기 제2단 건조과정을 통해 건조된 평면형슬러지의 함수율이 8%가 되도록 건조되는 제3단 건조과정이 포함되어 구성될 수 있다.

더 바람직하게 상기 열풍 발생장치는 상기 평면형슬러지가 저장되는 저장부;

상기 저장부에서 배출된 평면형슬러지가 이송컨베이어를 통해 이송되는 열풍 건조실;

상기 열풍 건조실로 저온열풍을 공급하기 위한 열풍 공급부; 및

상기 평면형슬러지의 건조 과정에서 사용된 열풍 및 발생된 수분을 배출시키기 위한 배출장치를 포함하여 구성될 수 있다.

더욱 바람직하게 상기 이송컨베이어는 상기 평면형슬러지를 수직으로 이송시키거나, 수평으로 이송시키거나, 수직과 수평으로 이송시키는 것 중 어느 하나일 수 있다.

더욱 바람직하게 상기 배출장치를 통해 배출되는 사용된 열풍은 열교환기를 거쳐 재생된 후 상기 열풍 공급부로 다시 유입될 수 있다.

더 바람직하게 상기 열풍 공급부에서 상기 열풍 건조실로 공급되는 저온열풍의 온도는 60℃~95℃의 범위일 수 있다.

더 바람직하게 상기 마이크로웨이브 건조실은 진공을 유지한 상태로 하나 이상의 도파관을 통해 마이크로웨이브가 복수로 조사되고, 상기 마이크로웨이브 건조실 내부에는 상기 평면형슬러지가 놓인 상태에서 회전 또는 진동될 수 있도록 작동판과, 상기 마이크로웨이브를 상기 평면형슬러지에 고르게 반사시킬 수 있도록 분산판이 구비될 수 있다.

더욱 바람직하게 상기 마이크로웨이브 건조실에는 근적외선이 함께 조사되어 상기 작동판에 놓이는 평면형슬러지가 마이크로웨이브 및 근적외선을 통해 건조될 수 있다.

더욱 바람직하게 상기 마이크로웨이브 건조실에는 투시창이 구비되어 내부의 상태를 확인할 수 있도록 하고, 상기 투시창 내면에는 전자파의 차단을 위한 차폐망이 설치될 수 있다.

더 바람직하게 상기 제2차 건조단계는 상기 마이크로웨이브 건조실과 이격되어 근적외선 건조실이 구비되고, 상기 제1차 건조단계를 통해 건조된 평면형슬러지는 상기 마이크로웨이브 건조실을 통과하여 1차 건조된 후, 상기 근적외선 건조실을 통과하여 2차 건조되도록 구성될 수 있다.

더 바람직하게 상기 펠렛 성형기는 상기 제2차 건조단계를 통해 건조된 평면형슬러지가 일측으로 투입되며, 타측의 전방에는 투입된 상기 평면형슬러지가 배출될 수 있도록 배출공이 형성된 원통형의 압출관;

상기 압출관 내부에 설치되며, 구동모터에 의해 회전되면서 상기 압출관에 공급된 상기 평면형슬러지를 가압하여 상기 배출공으로 배출시키는 압축실린더; 및

상기 배출공의 직경을 단계적으로 제어해주는 직경조절장치가 포함되어 구성될 수 있다.

더 바람직하게 상기 펠렛 성형기를 통해 만들어지는 펠렛은 지름이 6~10mm이고, 길이가 20~40mm인 원통형으로 구성될 수 있다.

이상과 같은 구성에 따른 본 발명에 따른 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

즉, 하수슬러지를 저온의 열풍과 마이크로웨이브를 이용하여 단계적으로 건조 및 고형화시킴에 따라 악취 발생을 줄이고, 수분 분압에 의한 통풍건조로 증발효율을 극대화시킬 수 있고, 트리클링에 의한 균일한 수분 증발 효과 및 증발 수분의 신속한 배출로 건조효율을 극대화시킬 수 있으며, 건조과정에서 발생되는 열풍은 재순환시켜 사용함으로써, 열에너지를 획기적으로 절감시킬 수 있는 효과를 가진다.

아울러, 이와 같이 기재된 본 발명의 효과는 발명자가 인지하는지 여부와 무관하게 기재된 내용의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 기재된 내용에 따른 몇 가지 효과일 뿐 발명자가 파악한 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안 된다.

또한, 본 발명의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가로 파악되어야 할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 기재된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러지 건조 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교반기를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열풍 발생장치를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 펠렛 성형기를 나타낸 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구성 및 작용을 상세히 설명하기로 한다.

이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 내용을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

아울러, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

우선, 본 발명에 따른 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법은 크게 혼합슬러지를 만드는 혼합단계와, 혼합슬러지를 평면형슬러지로 성형하는 제1차 성형단계와, 평면형슬러지를 저온열풍으로 건조시키는 제1차 건조단계와, 1차 건조된 평면형슬러지를 마이크로웨이브로 건조시키는 제2차 건조단계 및 펠렛 성형기를 이용하여 건조된 평면형슬러지를 펠렛으로 만드는 제2차 성형단계로 구분될 수 있으며, 이와 같이 구분되는 본 발명의 구성에 대하여 예시된 도면을 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 혼합단계(S100)는,

슬러지 저장탱크로부터 공급되는 하수슬러지와 부재료 저장탱크로부터 공급되는 수분 조절용 톱밥을 교반기(100)로 투입하여 하수슬러지와 수분 조절용 톱밥의 교반을 통해 혼합슬러지를 만드는 단계이다.

여기서, 슬러지 저장탱크로부터 공급되는 하수슬러지는 분쇄장치에 의해 소정 크기로 분쇄되는 분쇄단계를 거치도록 함으로써, 하수슬러지가 분쇄된 상태로 교반기(100)에 투입되도록 하여 수분 조절용 톱밥과 효과적으로 혼합되도록 구성됨이 바람직하다.

교반기(100)는 상부 한쪽에 하나의 호퍼가 구비됨에 따라 이러한 호퍼를 통해 하수슬러지와 수분 조절용 톱밥이 함께 공급될 수 있으며, 다른 실시 예로 하수슬러지가 공급되는 호퍼와 수분 조절용 톱밥이 공급되는 호퍼를 교반기(100)에 각각 두고, 하수슬러지와 수분 조절용 톱밥이 개별적으로 공급되도록 구성될 수도 있다.

이는 하수슬러지의 수분을 조절하기 위한 수분 조절용 톱밥의 경우, 공급된 하수슬러지의 양에 대비하여 공급량이 조절될 필요가 있으므로 수분 조절용 톱밥은 공급량 조절장치가 구비되어 그 공급량이 조절될 수 있는 호퍼를 통해 공급량이 조절되면서 교반기(100)에 공급됨 바람직하다.

교반기(100)는 수직형태 또는 수평형태로 구성될 수 있으며, 교반기(100)의 내부에는 교반축이 설치되고, 교반축의 축방향 외측둘레에는 지그재그 형태로 서로 이격된 다수개의 교반날개가 형성되거나, 교반축의 축방향 외축둘레를 따라 나선을 그리며 교반스크류가 설치될 수 있다.

여기서, 교반날개 또는 교반스크류의 표면에는 하나 이상의 통공을 형성함으로써, 교반날개 또는 교반스크류를 통해 혼합슬러지가 교반될 때, 교반날개 또는 교반스크류의 표면과 혼합슬러지와의 접촉에 따른 교반저항을 감소시켜 교반기(100)의 소비전력을 줄이고, 교반기(100)의 내구성 향상 및 청소나 유지 관리를 용이하게 할 수 있도록 한 것이다.

아울러, 교반축은 한 쌍으로 구성하여 이격된 상태로 마주하여 설치하고, 하나의 교반축은 정회전을 하며, 다른 하나의 교반축은 역회전을 하도록 구성함으로써, 교반의 효율성을 향상시킬 수도 있다.

또한, 혼합단계(S100)를 통해 만들어진 혼합슬러지는 후술되는 제1차 성형단계(S200)로 이송되기 전 수분의 조절을 위하여 원심분리기와 같은 장치를 통해 필요한 만큼의 수분이 제거되는 수분조절단계가 더 포함될 수도 있다.

제1차 성형단계(S200)는,

전술한 혼합단계(S100)를 통해 만들어진 혼합슬러지를 반제품 상태인 평면형슬러지로 성형하는 단계이며, 이는 이후 진행되는 건조과정에서 건조효율을 높이고, 저장을 용이하게 하며, 이송의 편리함을 제공하기 위한 것이다.

제1차 성형단계(S200)에 사용되는 성형기는 어느 하나로 정해질 필요는 없으며, 일 예로 혼합슬러지를 인접한 한 쌍의 로울러 사이를 통과시키면서 평평하게 만들고, 이후 복수의 장공형상 절단부재가 구비된 펀칭기를 통해 장공형상의 평면형슬러지로 구성할 수 있다.

아울러, 필요에 따라서는 인접한 한 쌍의 로울러에 서로 다른 전위가 인가되도록 함으로써, 로울러를 통과하는 혼합슬러지가 전기적 충격에 의해 이온화되어 이후 건조과정에서 수분이 용이하게 제거될 수 있도록 이온화단계가 더 포함될 수도 있다.

제1차 건조단계(S300)는,

전술한 제1차 성형단계(S200)를 통해 만들어진 평면형슬러지를 1차로 건조시키는 단계이며, 열풍 발생장치(200)에서 발생되는 저온열풍에 의한 기류건조를 통해 평면형슬러지를 건조시킨다.

여기서, 열풍 발생장치(200)의 저온열풍을 통해 평면형 슬러지가 건조되는 건조과정은 3단계로 구성될 수 있으며, 전술한 제1차 성형단계(S200)를 통해 성형된 평면형슬러지의 함수율을 30%로 낮추는 제1단 건조과정과, 이러한 제1단 건조과정을 통해 함수율이 30%로 낮춰진 평면형슬러지의 함수율을 다시 15%로 낮추는 제2단 건조과정 및 그러한 제2단 건조과정을 통해 함수율이 15%로 낮춰진 평면형슬러지의 함수율을 다시 8%로 낮추는 제3건조과정이 단계적으로 수행되도록 구성될 수 있다.

이러한 단계별 건조과정을 통해 제1차 건조단계(S300)의 건조 효율성을 높이고, 이후 진행되는 제2차 건조단계(S400)가 원활하게 효과적으로 이루어질 수 있다.

제1차 건조단계(S300)에서 사용되는 열풍 발생장치(200)는 일 예로 제1차 성형단계(S200)를 통해 성형된 평면형슬러지가 저장되는 저장부와, 그러한 저장부로부터 배출된 평면형슬러지가 이송컨베이어를 통해 수직이송 또는 수평이송 또는 수직이송과 수평이송이 함께 이루어지는 열풍 건조실과, 그러한 열풍 건조실로 저온열풍을 공급하기 위해 히터 및 송풍기 등으로 이루어진 열풍 공급부 및 평면형슬러지의 건조 과정에서 열풍 및 그러한 건조 과정에서 발생되는 수분을 배출시키기 위한 배출장치를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 열풍 건조실은 복수의 공기 유도판을 가지는 다수의 공간으로 구획되고, 각 공간에 저온열풍이 공급되면서 단계적으로 건조가 이루어지며, 각 공간에는 온도센서 및 습도센서를 설치하여 그러한 공간으로 공급되는 저온열풍의 공급량이 조절되도록 구성됨이 바람직하다.

또한, 배출장치를 통해 배출되는 사용된 열풍은 이후 열교환기를 거쳐 다시 열풍 발생장치(200)로 공급되는 순환구조로 구성되어 에너지를 절감하도록 구성됨이 바람직하다.

아울러, 열풍 공급부에 의해 만들어지는 저온열풍의 온도는 대략 60~95℃가 유지되도록 구성됨이 바람직하다.

이러한 저온열풍을 이용한 기류건조 공법은 SAFE 공법이나 탄화공법에 비해 유해물질의 방출이 적고, 위험성이 적어 안전하게 이용할 수 있으며, 설비 단가가 저렴하고, 설비 및 부품의 내구성이 좋은 장점이 있다.

제2차 건조단계(S400)는,

전술한 제1차 건조단계(S300)를 통해 1차로 건조된 평면형슬러지를 극초단파인 마이크로웨이브를 이용하여 추가로 건조시키는 단계이다.

제2차 건조단계(S400)는 전술한 제1차 건조단계(S300)를 통해 건조된 평면형슬러지가 이송 과정에서 마이크로웨이브 건조실을 통과하게 되며, 마이크로웨이브 건조실 내에서 조사되는 마이크로웨이브가 평면형슬러지 내에 수분을 증발시켜 열을 발생시킴에 따라 평면형슬러지가 건조된다.

마이크로웨이브 건조실은 다른 실시 예로 하나 이상의 도파관을 통해 마이크로웨이브가 복수형태로 평면형슬러지에 조사되도록 구성될 수 있으며, 마이크로웨이브 건조실 내부에는 회전 또는 진동 또는 회전과 진동이 함께 이루어지는 작동판을 설치하고, 그러한 작동판에 평면형슬러지가 놓이도록 함으로써, 작동판에 놓인 평면형슬러지에 마이크로웨이브가 고르게 전달되도록 할 수도 있다.

또한, 마이크로웨이브 건조실 내부에는 도파관에서 조사되는 마이크로웨이브가 평면형슬러지에 고르게 전달되도록 복수의 반사면을 가지는 고정형 또는 팔랑개비와 같이 반사면이 회전되는 회전형의 분산판이 구비될 수도 있다.

한편, 마이크로웨이브 건조실은 또 다른 실시 예로 마이크로웨이브 건조실에 진공펌프를 연결하여 이러한 진공펌프를 통해 마이크로웨이브 건조실을 진공상태로 구성할 수도 있으며, 이는 물의 기화점이 압력에 따라 변하므로 고진공상태가 될수록 물의 기화점이 낮아짐에 따라 마이크로웨이브 건조실을 진공상태로 만들면 평면형슬러지를 보다 효과적으로 건조시킬 수 있는 것이다.

마이크로웨이브 건조실은 또 다른 실시 예로 마이크로웨이브 건조실에 근적외선이 함께 조사되도록 구성될 수도 있으며, 근적외선은 평면형슬러지의 내부에 침투하여 작용하면서 열을 발생시키고, 이러한 열은 평면형슬러지의 건조를 촉진시킬 수 있으며, 평면형슬러지에 함유된 세균을 소독하고 멸균하여 건조과정에서의 악취를 최소화시킬 수 있다.

또한, 마이크로웨이브 건조실에는 투시창이 구비되어 이러한 투시창을 통해 마이크로웨이브 건조실의 내부 상태를 확인할 수도 있고, 이때 투시창의 내면에는 마이크로웨이브의 주파수를 고려하여 구멍크기가 조절된 타공판 또는 메쉬망을 설치하여 마이크로웨이브의 외부 누출을 방지할 수 있다.

한편, 제2차 건조단계(S400)는 다른 실시 예로 마이크로웨이브가 조사되는 마이크로웨이브 건조실을 하나 이상 설치하고, 근적외선이 조사되는 근적외선 건조실 또한 하나 이상 설치하되 교대로 반복하여 설치함으로써, 평면형슬러지가 마이크로웨이브 건조실을 통해 1차 건조된 후, 근적외선 건조실을 통해 2차 건조되는 방식을 통해 건조가 이루어지도록 함으로써, 건조의 효율성과 정확성을 배가시킬 수도 있다.

제2차 성형단계(S500)는,

앞서 설명한 제2차 건조단계(S400)에 의해 건조된 평면형슬러지를 제품화시키기 위하여 소정의 형상으로 성형하는 단계이다.

제2차 성형단계(S500)는 펠렛 성형기(300)를 이용하여 펠렛으로 성형하게 되며, 펠렛은 지름이 대략 6~10mm이고, 길이가 20~40mm인 원통형으로 구성됨이 바람직하다.

여기서, 펠렛 성형기(300)는 구성의 실시 예로 앞에서 설명한 제2차 건조단계(S400)를 통해 건조된 평면형슬러지가 투입되며, 전방에 하나 이상의 배출공이 형성된 압출관과, 그러한 압출관 내부에 설치되어 구동모터에 의해 회전되면서 압출관에 공급된 평면형슬러지를 가압하여 배출공을 통해 배출시키는 압축실린더 및 배출공의 직경을 단계적으로 제어해주는 직경조절장치를 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 제2차 건조단계(S400)를 거쳐 건조된 평면형슬러지가 압출관으로 이동된 후, 압축실린더를 통해 압축되면서 압출관의 전방 배출공으로 배출되면 배출공의 직경과 상응한 직경을 가지는 원통형상의 펠렛이 일정한 간격을 두고 연속적으로 배출되며, 이때 압축실린더의 행정 거리를 조절하거나, 배출공 앞쪽에 회전칼날을 설치하여 배출공을 통해 배출되는 펠렛의 길이를 조절할 수 있다.

또한, 직경조절장치는 서로 겹합되며, 서로 직경 차이를 가지는 복수의 배출캡으로 구성될 수 있다.

즉, 일단은 배출공의 선단에 결합되고 타단은 직경이 배출공의 직경보다 작은 제1배출캡을 통해 제1배출캡의 타단 직경과 상응하는 직경의 펠렛을 만들 수 있으며, 필요시 일단은 제1배출캡의 타단에 결합되고, 타단은 직경이 제1배출캡의 타단 직경보다 작은 제2배출캡을 통해 제2배출캡의 타단 직경과 상응하는 직경의 펠렛을 만들 수도 있다.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관한 설명을 하였으나, 기재된 내용의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 기재된 내용의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해질 필요는 없으며, 후술되는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 교반기 200 : 열풍 발생장치
300 : 펠렛 성형기 S100 : 혼합단계
S200 : 제1차 성형단계 S300 : 제1차 건조단계
S400 : 제2차 건조단계 S500 : 제2차 성형단계

Claims (15)

1. 하수슬러지와 수분 조절용 톱밥이 교반기(100)에 공급되고, 상기 교반기(100)를 통해 혼합슬러지가 만들어지는 혼합단계(S100);
   상기 혼합단계(S100)를 통해 만들어진 상기 혼합슬러지가 평면형슬러지로 성형되는 제1차 성형단계(S200);
   상기 제1차 성형단계(S200)를 통해 성형된 평면형슬러지가 열풍 발생장치(200)로 이동되어 저온열풍으로 건조되는 제1차 건조단계(S300);
   상기 제1차 건조단계(S300)를 통해 건조된 평면형슬러지가 마이크로웨이브가 조사되는 마이크로웨이브 건조실로 이동되어 건조되는 제2차 건조단계(S400); 및
   상기 제2차 건조단계(S400)를 통해 건조된 평면형슬러지가 펠렛 성형기(300)에 의해 펠렛으로 성형되는 제2차 성형단계(S500)가 포함되며,
   상기 혼합단계(S100)와 상기 제1차 성형단계(S200)의 사이에는 상기 혼합단계(S100)를 통해 만들어진 상기 혼합슬러지가 상기 제1차 성형단계(S200)로 이송되기 원심분리기를 통해 수분이 조절될 수 있도록 수분조절단계가 더 포함되며,
   상기 제1차 성형단계(S200)에서는 상기 혼합슬러지를 인접한 한 쌍의 로울러 사이로 통과시켜 평평하게 만든 후, 복수의 장공형상 절단부재가 구비된 펀칭기를 통해 장공형상의 평면슬러지로 구성하고,
   상기 혼합단계(S100)에서 교반기(100)는,
   상부에 하수슬러지가 공급되는 호퍼와 수분 조절용 톱밥이 공급되는 호퍼를 개별적으로 구비하여 상기 하수슬러지와 상기 수분 조절용 톱밥이 개별적으로 공급되도록 하고, 상기 수분 조절용 톱밥이 공급되는 호퍼는 상기 수분 조절용 톱밥의 공급량이 상기 하수슬러지의 공급량에 대비하여 조절될 수 있도록 공급량 조절장치가 구비되며,
   상기 교반기의 내부에 설치된 교반축은 축방향 외측둘레를 따라 교반스크류가 설치되되, 한 쌍으로 구성되어 이격된 상태로 마주하여 설치되면서 하나는 정회전을 하고, 다른 하나는 역회전을 하도록 구성되며, 상기 교반스크류의 표면에는 통공이 형성되어 상기 혼합슬러지와의 접촉에 따른 교반저항이 감소되도록 하고,
   상기 열풍 발생장치(200)는,
   상기 평면형슬러지가 저장되는 저장부;
   상기 저장부에서 배출된 평면형슬러지가 이송컨베이어를 통해 이송되며, 복수의 공기 유도판을 가지는 다수의 공간으로 구획되고, 상기 다수의 공간에는 온도센서 및 습도센서가 설치는 열풍 건조실;
   상기 열풍 건조실로 저온열풍을 공급하기 위한 열풍 공급부; 및
   상기 평면형슬러지의 건조 과정에서 사용된 열풍 및 발생된 수분을 배출시키기 위한 배출장치;를 포함하여 구성되며,
   상기 마이크로웨이브 건조실은 진공펌프와 연결되어 진공상태를 유지한 상태로 하나 이상의 도파관을 통해 마이크로웨이브가 복수로 조사되고, 상기 마이크로웨이브 건조실 내부에는 상기 평면형슬러지가 놓인 상태에서 회전과 진동이 함께 이루어지도록 작동판과, 상기 마이크로웨이브를 상기 평면형슬러지에 고르게 반사시킬 수 있도록 팔랑개비 형태로 반사면이 회전되는 회전형 분산판이 구비되며,
   상기 제2차 건조단계(S400)는,
   상기 마이크로웨이브 건조실과 근적외선 건조실이 복수개로 구성되되, 교대로 반복하여 설치되어
   상기 제1차 건조단계(S300)를 통해 건조된 평면형슬러지는 상기 마이크로웨이브 건조실을 통과하여 1차 건조된 후, 상기 근적외선 건조실을 통과하여 2차 건조되는 과정이 연속적으로 반복되며,
   상기 펠렛 성형기(300)는,
   상기 제2차 건조단계(S400)를 통해 건조된 평면형슬러지가 일측으로 투입되며, 타측의 전방에는 투입된 상기 평면형슬러지가 배출될 수 있도록 배출공이 형성된 원통형의 압출관;
   상기 압출관 내부에 설치되며, 구동모터에 의해 회전되면서 상기 압출관에 공급된 상기 평면형슬러지를 가압하여 상기 배출공으로 배출시키는 압축실린더; 및
   상기 배출공의 직경을 단계적으로 제어해주는 직경조절장치;
   가 포함되되, 상기 직경조절장치는 직경 차이를 가지는 복수의 배출캡이 서로 결합되어 구성된 것인 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하수슬러지는 분쇄단계를 통해 소정 크기로 분쇄되어 상기 교반기(100)로 공급되는 것인 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1차 성형단계(S200)는,
   상기 혼합슬러지에 전기적인 충격을 가하여 상기 혼합슬러지에 포함된 수분을 이온화시키는 이온화단계가 더 포함되는 것인 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1차 건조단계(S300)의 건조과정은,
   상기 제1차 성형단계(S200)에 의해 성형된 평면형슬러지의 함수율이 30%가 되도록 건조되는 제1단 건조과정;
   상기 제1단 건조과정을 통해 건조된 평면형슬러지의 함수율이 15%가 되도록 건조되는 제2단 건조과정; 및
   상기 제2단 건조과정을 통해 건조된 평면형슬러지의 함수율이 8%가 되도록 건조되는 제3단 건조과정이 포함되는 것인 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 이송컨베이어는 상기 평면형슬러지를 수직으로 이송시키거나, 수평으로 이송시키거나, 수직과 수평으로 이송시키는 것 중 어느 하나인 것인 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 배출장치를 통해 배출되는 사용된 열풍은 열교환기를 거쳐 재생된 후 상기 열풍 공급부로 다시 유입되는 것인 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 열풍 공급부에서 상기 열풍 건조실로 공급되는 저온열풍의 온도는 60~95℃의 범위인 것인 저온온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법.
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 건조실에는 근적외선이 함께 조사되어 상기 작동판에 놓이는 평면형슬러지가 마이크로웨이브 및 근적외선을 통해 건조되는 것인 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 건조실에는 투시창이 구비되어 내부의 상태를 확인할 수 있도록 하고, 상기 투시창 내면에는 전자파의 차단을 위한 차폐망이 설치된 것인 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 펠렛 성형기(300)를 통해 만들어지는 펠렛은 지름이 6~10mm이고, 길이가 20~40mm인 원통형으로 구성된 것인 저온열풍과 마이크로웨이브를 이용한 슬러지 건조방법.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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