KR102067541B1 - 압축판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치 - Google Patents

Abstract

압축판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치가 개시된다. 본 발명의 압축판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치는, 슬러지의 투입부와 배출부가 각각 형성되고, 상기 투입부와 배출부 사이의 바닥에 다수의 배수공이 마련되는 하우징; 상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 투입부로 투입된 슬러지를 상기 배출부으로 이송시키도록 마련되는 이송스크류; 상기 하우징의 내부에 탄성수단으로 지지되도록 설치되고, 상기 이송스크류에 의해 이송되는 슬러지를 상기 배출부에서 압축하도록 마련되는 압축판; 및 상기 압축판에 의해 압축되는 슬러지를 고형화하기 위한 약품을 공급하도록 마련되는 약품공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 하나의 장치에서 슬러지의 탈수 및 고형화 공정이 동시에 진행됨으로써 작업의 효율성을 향상시킬 수 있고, 공정설비의 구축에 따른 경제적인 부담을 줄일 수 있다. 또한, 슬러지의 탈수 및 고형화가 동시에 이루어지는 공정의 개선을 통해 슬러지를 재활용하는 고체연료의 대량생산에 기여할 수 있다.

Description

압축판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치{SLUDGE DEWATERING AND SOLIDIFICATION DEVICE USING COMPRESSION PLATE}

본 발명은 압축판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 슬러지의 탈수 및 고형화 공정을 연속적으로 진행할 수 있는 압축판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치에 관한 것이다.

현재 하수 처리장에서 발생하는 하수 슬러지 또는 폐수 처리장에서 발생하는폐수 슬러지, 양돈 폐수 슬러지, 축분 슬러지, 공정 슬러지 등 기타 유기 물질이 포함된 슬러지의 배출량이 날로 증가하고 있는 실정이다.

이러한 상황에서, 상기 슬러지는 크게 육상 매립, 해양 투기, 소각 또는 연료화의 방식으로 처리되고 있으며, 특히 슬러지를 처리하여 고형연료로 재활용하려는 많은 기술이 발전해 오고 있다.

즉, 최근에는 하수슬러지 등의 폐기물 자원화에 대한 시도와 연구가 다양한 형태로 진행되고 있고, 그 일환으로 하수슬러지를 토양으로 환원하거나 건축자재로 활용하거나 유효성분을 분해 환원시키거나 또는 고형연료로 재사용하는 등 다양한 방법이 강구되고 있으며, 그 중 폐기물고형연료(RDF: Refuse Derived Fuel)로 재사용하는 방법은 하수슬러지를 펠렛(pellet), 큐브(cube), 연탄(briquette) 상으로 압축 성형하여 석탄이나 가스 및 석유의 대체연료로 사용할 수 있도록 한 것으로 슬러지의 처리효과와 자원의 재활용 효과를 동시에 거둘 수 있는 장점이 있다.

한편, 하수슬러지는 발생원이나 지역적 특성에 따라 구성 성분도 매우 다양하지만 70~85wt%가 수분이고 나머지가 가연분 및 회분이며, 총량 중 가연분이 10~14wt% 정도를 차지한다. 또한, 건조 고형분 자체의 발열량이 3000~5000kcal/kg-waste이고, 완전연소시 CO, 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 환경기준치를 초과하지 않은 것으로 보고되어 대체연료로서의 가치를 갖는다.

그러나, 하수슬러지는 70~85 wt%가 수분이기 때문에 연료로서 사용하기 위해서는 수분을 제거하기 위한 공정이 필수적으로 포함되고, 상기 수분제거공정은 전체 공정에 투입되는 에너지의 30~40%를 차지하여 하수슬러지 고형연료의 생산성과 생산비용에 결정적인 영향을 미침으로 수분제거공정의 효율화가 하수슬러지 고형연료 생산에 있어 매우 중요한 과제이다.

즉, 종래의 하수슬러지는 슬러지 탈수 장치에 의해 수분을 제거하는 탈수 공정을 거친 후 슬러지 고형화 장치의 고형화 공정을 통해 고형연료로 제조되어 재활용되는 것이다.

따라서, 종래에는 하수슬러지를 고형연료로 재활용 시 슬러지의 탈수 공정과 고형화 공정이 각각 별도의 장치에서 진행됨에 따라, 하수슬러지를 고형연료로 재활용하기 위한 효율성이 떨어질 수밖에 없고, 공정설비의 구축에 따른 경제적인 부담이 작용하게 되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1308170호(등록일자: 2013년09월06일) 대한민국 등록특허공보 제10-1656838호(등록일자: 2016년09월06일)

본 발명의 기술적 과제는, 하나의 장치에서 슬러지의 탈수를 진행함과 동시에 탈수된 슬러지를 배출 영역에서 고형화하여 배출할 수 있는 슬러지 탈수 및 고형화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제는, 슬러지의 투입부와 배출부가 각각 형성되고, 상기 투입부와 배출부 사이의 바닥에 다수의 배수공이 마련되는 하우징; 상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 투입부로 투입된 슬러지를 상기 배출부으로 이송시키도록 마련되는 이송스크류; 상기 하우징의 내부에 탄성수단으로 지지되도록 설치되고, 상기 이송스크류에 의해 이송되는 슬러지를 상기 배출부에서 압축하도록 마련되는 압축판; 및 상기 압축판에 의해 압축되는 슬러지를 고형화하기 위한 약품을 공급하도록 마련되는 약품공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 약품공급부는, 상기 하우징에 설치되고, 상기 슬러지를 고형화하기 위한 약품이 저장되는 약품저장용기; 상기 슬러지가 상기 압축판에 의해 압축되는 경우, 상기 탄성수단의 탄성 변형을 감지하여 신호를 발생시키는 감지부; 및 상기 감지부의 감지신호에 따라 상기 약품저장용기의 입구를 개폐하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 약품저장용기의 입구에 설치되는 전자밸브를 더 포함하며, 상기 전자밸브는 상기 제어부의 제어신호에 따라 자동 개폐되어 상기 슬러지에 약품을 공급하는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.

상기 탄성수단은 코일스프링으로 형성되고, 상기 감지부는 상기 탄성수단의 탄성 변형시 발생하는 압력을 감지하는 로드센서로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 하나의 장치에서 슬러지의 탈수 및 고형화 공정이 동시에 진행됨으로써, 작업의 효율성을 향상시킬 수 있고, 공정설비의 구축에 따른 경제적인 부담을 줄일 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

또한, 슬러지의 탈수 및 고형화가 동시에 이루어지는 공정의 개선을 통해 슬러지를 재활용하는 고체연료의 대량생산에 기여할 수 있는 유용한 효과도 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 슬러지 탈수 및 고형화 장치를 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 슬러지 탈수 및 고형화 장치를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 슬러지 탈수 및 고형화 장치의 약품공급부를 보인 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 약품공급부를 보인 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 슬러지 탈수 및 고형화 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 압축판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(10)과, 이송스크류(20)와, 압축판(30)과, 그리고 약품공급부(40)를 포함한다.

하우징(10)은 일정 수분을 갖는 슬러지가 투입되고 배출되는 과정에서 탈수되도록 마련된다. 이를 위해서, 하우징(10)은 일정길이를 갖는 원통체로 형성되고, 원통체의 양단에 투입부(12)와 배출부(14)가 각각 형성된다. 즉, 하우징(10)의 일측에는 슬러지를 투입할 수 있는 투입부(12)가 형성되고 그 타측에는 슬러지를 배출할 수 있는 배출부(14)가 형성된다. 또한, 하우징(10)은 투입부(12)와 배출부(14) 사이의 바닥에 다수의 배수공(16)이 형성된다.

이러한 하우징(10)은 투입부(12)로 투입된 슬러지를 이송스크류(20)에 의해 배출부(14)로 이송시키는 과정에서 슬러지는 거르고 슬러지의 수분을 배수공(16)으로 배수시킴으로써 슬러지의 자연 탈수가 이루어질 수 있는 구조로 된 것이다.

이송스크류(20)는 하우징(10)의 투입부(12)로 투입된 슬러지를 배출부(14)로 이송시킬 수 있도록 마련된다. 이를 위해서, 이송스크류(20)는 하우징(10)의 내부에 회전 가능하게 설치된다.

이러한 이송스크류(20)는 외부의 동력전달수단으로부터 전달되는 회전력에 의해 회전되면서 하우징(10)의 투입부(12)로 투입된 슬러지를 배출부(14)로 강제 이송시키는 구조로 된 것이다.

압축판(30)은 이송스크류(20)에 의해 이송되는 슬러지를 압축하도록 마련된다. 이를 위해서, 압축판(30)은 원판 형상으로 형성되고, 하우징(10)의 내부에 배출부(14)와 인접되도록 탄성수단(32)에 의해 지지되도록 설치된다. 이때, 탄성수단(32)은 코일스프링으로 형성된다.

이러한 압축판(30)은 하우징(10)의 배출부(14)에 인접되도록 탄성수단(32)에 의해 지지된 상태에서 이송스크류(20)에 의해 하우징(10)을 따라 이송되어 배출부(14)로 모이는 슬러지를 탄성수단(32)의 탄성력에 의해 압축하는 구조로 된 것이다.

즉, 하우징(10)의 투입부(12)로 투입된 슬러지는 이송스크류(20)에 의해 배출부(14)로 이송되게 되는데, 이러한 슬러지는 배출부(14)로 배출되기 전에 탄성수단(32)으로 지지되는 압축판(30)의 전방으로 모여 압축되게 되는 것이다. 이때, 슬러지는 탄성수단(32)의 탄성력이 높은 경우에 더욱 원활하게 압축될 수 있게 된다.

약품공급부(40)는 하우징(10)의 내부에서 압축판(30)에 의해 압축된 슬러지를 고형화하기 위한 약품을 공급하도록 마련되며, 전자밸브(43)를 갖는 약품저장용기(42)와, 감지부(44)와, 그리고 제어부(46)를 포함한다.

약품저장용기(42)는 약품을 저장할 수 있도록 형성되고, 압축판(30)의 전방에 배치되도록 하우징(10)의 외부에 설치된다.

또한, 약품저장용기(42)는 슬러지가 이송스크류(20)에 의해 배출부(14)로 이송되고 압축판(30)에 의해 압축될 때, 슬러지에 일정량의 약품을 공급할 수 있도록 그 입구에 제어부(46)의 제어에 따라 작동되는 전자밸브(43)가 설치된다. 전자밸브(43)는 약품저장용기(42)의 입구를 개폐하는 역할을 담당한다.

여기서, 약품저장용기(42)에 저장되는 약품은 고화제이며, 이러한 고화제가 압축된 슬러지에 첨가됨으로써, 슬러지는 최종적으로 고형화될 수 있게 되는 것이다.

감지부(44)는 슬러지가 압축판(30)에 의해 압축되는 경우, 탄성수단(32)의 탄성 변형을 감지하여 일정 신호를 발생시키며, 압축판(30)의 후방에 배치되어 탄성수단(32)과 접촉되도록 하우징(10)에 설치된다. 이때, 감지부(44)는 로드센서로 마련된다.

이러한 감지부(44)는 탄성수단(32)의 탄성 변형시 발생하는 압력 변화를 감지하여 감지신호를 발생시키고 이를 제어부(46)로 전송하게 된다.

즉, 감지부(44)는 슬러지가 이송스크류(20)에 의해 이송되면서 압축판(30)의 전방으로 모여 압축되는 경우, 압축판(30)에 작용하는 슬러지의 압력으로 인한 탄성수단(32)의 수축 시 발생하는 압력 변화를 감지하여 제어부(46)로 전송하게 되는 것이다.

여기서 감지부(44)는 탄성수단(32)의 탄성 변형이 발생하지 않는 경우, 압력 변화가 없는 것으로 판단하여 감지신호를 발생시키지 않게 된다.

제어부(46)는 약품저장용기(42)의 입구에 설치된 전자밸브(43)의 작동을 제어한다.

이러한 제어부(46)는 감지부(44)로부터 감지신호가 전송되면, 기 설정된 정보에 따라 전자밸브(43)에 제어신호를 발생시키고, 전자밸브(43)는 제어부(46)의 제어신호에 따라 자동 개방되도록 작동된다.

즉, 제어부(46)는 감지부(44)로부터 감지신호가 전송되는 경우에 제어신호를 발생시켜 전자밸브(43)를 개방하고, 감지부(44)로부터 제어신호가 전송되지 않는 경우에 전자밸브(43)를 폐쇄하게 된다. 이에 따라, 제어부(46)는 슬러지의 압축 시에만 슬러지에 고형화를 위한 약품이 공급되도록 전자밸브(43)를 개방할 수 있게 되는 것이다.

이하, 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 압축판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치의 작동 상태를 설명한다.

먼저, 슬러지의 탈수 및 고형화를 위해 외부의 동력전달수단에 의해 이송스크류(20)를 회전시키는 과정이 선행된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 수분이 포함된 슬러지(S)는 하우징(10)의 투입부(12)로 투입된 후, 이송스크류(20)에 의해 배출부(14)로 서서히 이송되게 된다. 이러한 슬러지(S)는 하우징(10)을 따라 이송되는 과정에서 배수공(16)을 통해 수분이 배출되므로, 슬러지(S)의 탈수가 진행될 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이, 슬러지(S)는 탈수가 진행된 후, 이송스크류(20)에 의해 하우징의 배출부(14)로 이송되면서 압축판(30)에 의해 압축되게 된다. 즉, 슬러지(S)는 이송스크류(20)에 의해 이송되어 압축판(30)의 전방으로 모이게 되는데, 압축판(30)은 탄성수단(32)을 매개로 하우징(10)에 지지되는 구조에 따라 이송스크류(20)에 의해 강제 이송되는 슬러지(S)를 자연스럽게 압축할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이, 슬러지(S)가 압축판(30)에 의해 압축되는 경우, 탄성수단(32)은 압축판(30)에 작용하는 슬러지(S)의 압력으로 인하여 수축되도록 탄성 변형되고, 감지부(44)는 탄성수단(32)의 수축 시 발생하는 압력 변화를 감지하여 이를 제어부(46)로 전송하게 되며, 제어부(46)는 감지부(44)의 감지신호에 따라 약품저장용기(42)의 입구에 설치된 전자밸브(43)를 개방하게 된다.

즉, 제어부(46)는 슬러지(S)의 압축 시 감지부(44)의 신호에 따라 약품저장용기(42)에 설치된 전자밸브(43)를 개방하게 되고, 약품저장용기(42)는 전자밸브(43)의 개방에 따라 압축된 슬러지(S)에 약품을 공급하게 된다. 그 결과, 슬러지(S)는 약품의 첨가에 따라 고형화되어 하우징(10)의 배출부(14)를 통해 배출될 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 일련의 과정을 통해, 슬러지(S)는 하우징(10)의 투입부(12)를 통해 투입된 후, 탈수 및 고형화되어 배출부(14)로 배출되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압착판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치는, 슬러지의 탈수 및 고형화 공정이 각각 다른 장치에서 진행되는 종래 기술과 달리, 하나의 장치에서 슬러지의 탈수 및 고형화 공정이 동시에 진행됨으로써 작업의 효율성을 향상시킬 수 있고, 공정설비의 구축에 따른 경제적인 부담을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 압착판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치는, 슬러지의 탈수 및 고형화가 동시에 이루어지는 공정의 개선을 통해 슬러지를 재활용하는 고체연료의 대량생산에 기여할 수 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10: 하우징
12: 투입부
14: 배출부
16: 배수공
20: 이송스크류
30: 압축판
32: 탄성수단
40: 약품공급부
42: 약품저장용기
43: 전자밸브
44: 감지부
46: 제어부

Claims (4)

1. 슬러지의 투입부와 배출부가 각각 형성되고, 상기 투입부와 배출부 사이의 바닥에 다수의 배수공이 마련되는 하우징;
   상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 투입부로 투입된 슬러지를 상기 배출부로 이송시키도록 마련되는 이송스크류;
   상기 하우징의 내부에 탄성수단으로 지지되도록 설치되고, 상기 이송스크류에 의해 이송되는 슬러지가 상기 배출부를 통해 배출되기 전에 상기 배출부에서 상기 슬러지를 상기 탄성수단의 탄성력에 의해 압축하도록 마련되는 압축판; 및
   상기 압축판에 의해 압축되는 슬러지를 고형화하기 위한 약품을 공급하도록 마련되는 약품공급부;를 포함하고,
   상기 약품공급부는,
   상기 하우징에 설치되고, 상기 슬러지를 고형화하기 위한 약품이 저장되는 약품저장용기;
   상기 슬러지가 상기 압축판에 의해 압축되는 경우, 상기 탄성수단의 탄성 변형을 감지하여 신호를 발생시키는 감지부; 및
   상기 감지부의 감지신호에 따라 슬러지가 압축된 것으로 판단된 경우, 상기 약품저장용기의 입구를 개폐하도록 제어하는 제어부;를 포함하며,
   상기 배출부는, 상기 약품의 첨가에 의해 고형화된 슬러지를 배출시키는 것을 특징으로 하는 압축판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 약품저장용기의 입구에 설치되는 전자밸브를 더 포함하며, 상기 전자밸브는 상기 제어부의 제어신호에 따라 자동 개폐되어 상기 슬러지에 약품을 공급하는 것을 특징으로 하는 압축판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 탄성수단은 코일스프링으로 형성되고,
   상기 감지부는 상기 탄성수단의 탄성 변형시 발생하는 압력 변화를 감지하는 로드센서로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축판을 이용한 슬러지 탈수 및 고형화 장치.

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