KR102121411B1 - 하수 슬러지 자원화 처리 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

하수 슬러지 자원화 처리 시스템 및 그 방법에 관한 발명이다. 본 발명의 하수 슬러지 자원화 처리 시스템은, 자원화 처리 대상의 슬러지가 저장되는 슬러지 저장조; 상기 슬러지 저장조와 연결되고, 상기 슬러지 저장조에서 공급되는 슬러지를 혼합하는 슬러지 혼합기; 일측에서 공급되는 LNG를 통해 가동하는 버너를 구비하는 열풍기; 상기 슬러지 혼합기와 연결되되 상기 슬러지 혼합기에서 혼합된 슬러지가 정량으로 투입되는 슬러지 정량 투입부와, 상기 열풍기와 연결되되 상기 열풍기의 열기가 공급되는 열풍 덕트를 구비하며, 상기 슬러지가 건조되는 장소를 이루는 슬러지 건조장치; 상기 슬러지 건조장치와 연결되며, 건조가 완료된 건조물이 하부에서 상부로 이송되게 비스듬히 배치되는 건조물 이송 제1 경사 컨베이어; 상기 건조물 이송 제1 경사 컨베이어를 통해 하부에서 상부로 이송된 건조물을 받아 일정량만큼 상부로 이송하는 건조물 이송 버켓 엘리베이터; 상기 건조물 이송 버켓 엘리베이터에서 공급되는 건조물을 분해하는 건조물 분배조; 상기 건조물 분배조와 연결되며, 상기 건조물 분배조 측의 건조물이 하부에서 상부로 이송되게 비스듬히 배치되는 건조물 이송 제2 경사 컨베이어; 상기 건조물 이송 제2 경사 컨베이어와 연결되며, 상기 건조물 이송 제2 경사 컨베이어를 따라 이송된 건조물이 저장되는 건조물 저장조; 상기 건조물 저장조와 연결되되 제품을 포장하는 제품 포장기; 수평으로 배치되되 상기 건조물 분배조에서 분배된 일정량의 건조물을 상기 슬러지 혼합기로 다시 순환시키는 건조물 순환 컨베이어; 및 자원화 처리 대상의 슬러지가 저장, 혼합, 건조, 이송 또는 분배되어 자원 제품으로 포장되기까지 자동 컨트롤하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

하수 슬러지 자원화 처리 시스템 및 그 방법{Recycling wastewater and sludge treatment systems}
본 발명은, 하수 슬러지 자원화 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 슬러지 처리효율 향상으로 유기성 고형연료의 품질 안정화에 이바지할 수 있음은 물론 시설운영비 절감으로 경제성을 확보할 수 있는 하수 슬러지 자원화 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 하수처리공정은 A2/O 공법인 생물학적 고도처리법으로 침사지, 혐기성조, 무산소조, 호기성조로 구성되어 있고 이런 기존의 하수처리 공정에 의하여 질소와 인이 제거되며 입자성 물질과 탁질 물질인 슬러지를 분리 배출하고 있으나 산업의 발전, 도시화 및 인구의 집중으로 새로운 오염물질이 하천으로 유입되는 문제점을 갖고 있다.
상기의 하수처리공정에서 발생하는 슬러지의 발생량은 지속적으로 증가하고 있고 해양배출이 금지됨에 따라서 전량 유상처리해야 하는 실정이며 하수 슬러지의 가용화 및 감량화를 통하여 하수슬러지를 줄이고 발생되는 슬러지를 재활용하여 자원화 할 수 있는 기술들이 크게 대두되고 있다.
상기의 슬러지 감량화 및 가용화 기술로는 특정 미생물이나 효소를 이용하는 생물학적 처리기술, 초음파나 수리 동력학적으로 발생시킨 캐비테이션, 파쇄설비, 열등을 이용하는 물리적 처리기술, 오존이나 알칼리 등의 화학제재를 사용하는 화학적 처리기술 등으로 구분할 수 있으며, 이들 중 두 가지 이상을 결합한 복합처리 기술 등도 사용되고 있다.
상기의 슬러지 감량화 및 가용화 기술중 볼밀 파쇄는 고속 회전하는 볼이 충진되어 있는 분쇄실로 슬러지를 유입시켜 교반되는 금속볼 사이에 발생하는 전단마찰력과 열에 의해 슬러지를 파쇄시키는 방법으로 파괴된 슬러지에 의하여 배출과정에서 스크린이 막히는 문제점과 볼에 이물질이 부착되어 슬러지 감량화 처리효율이 낮아지는 문제점이 있다.
상기의 하수처리 공정 중 CNT(탄소나노튜브)를 이용한 종래 기술로는 한국등록특허 10-1082767호(2011.11.11.) 등이 있으나 그 효율이 미비하다고 보고되고 있다.
이에, 일반적인 하수 및 슬러지 처리 공정을 이용하여 처리되지 못하는 산업의 발전, 도시화, 인구집중 때문에 발생하는 새로운 오염원을 제거하고 슬러지의 효율적인 감량화 및 가용화 기술을 적용하여 슬러지 자원화율을 높일 수 있게끔 도 1과 같은 시스템이 제안된 바 있다.
도 1의 시스템은 유입되는 하수에 인 제거 및 부유입자(SS)를 응집되게 하는 응집제를 투입하고 상기 응집제가 투입된 하수 내 슬러지를 침전시키는 1차 침전조(10); 상기 1차 침전조(10)에서 처리된 하수에 포함된 인과 질소를 제거하는 혐기조, 무산소조, 호기조로 이루어진 생물학적 고도처리부(20); 상기 하수내 인과 질소가 제거된 처리수 내 슬러지를 침전시키는 2차 침전조(30); 상기 2차 침전조(30)에서 슬러지가 제거된 하수 내 인체에 유해한 박테리아와 병원균의 독성물질이 균의 흡착특성을 갖는 탄소나노튜브(CNT)에 의하여 제거되는 CNT 여과장치(40); 상기 1차 침전조(10)와 2차 침전조(30)에서 발생된 슬러지내 세포의 세포막을 파괴하여 감량화 하는 볼밀파쇄장치(50); 상기 볼밀 파쇄장치(50)에서 감량화된 슬러지를 농축하는 농축조(60); 및 상기 농축된 슬러지의 유기물질을 무기물질로 변화시키는 안정화 및 용적, 함수율, 악취를 감소시키는 혐기성 소화조(70)로 이루어진다.
하지만, 도 1을 비롯해서 현재 운영 중인 하수 슬러지 자원화 처리 시스템 및 그 방법의 경우, 그 구조적인 한계 또는 노후화로 인해 매년 유지보수비가 증가할뿐더러 슬러지 처리효율이 떨어진다.
종래 시스템의 문제점을 요약하면 다음과 같다.
첫째, 종래 슬러지 자원화 처리 시스템의 경우, 슬러지 처리 공정에서 부산물로 생산된 탄화물을 발전소 유기성 고형연료로 공급 시 발열량(품질) 저하로 발전소 반입에 애로가 발생한다. 이는 탄화 중 가연성 물질이 일부 소각되면서 발열량 하락하기 때문인 것으로 보고되고 있다.
둘째, 종래 슬러지 자원화 처리 시스템의 경우, 탄화물 특성상 자연발화에 의한 화재 발생 위험이 높다.
셋째, 종래 슬러지 자원화 처리 시스템의 경우, 탄화시설(소각시설) 운영 시 다이옥신 발생에 따른 대기질 오염이 가중한다.
넷째, 종래 슬러지 자원화 처리 시스템의 경우, 탄화 과정 중 타르 발생에 의한 악취 증가로 민원 발생 우려가 높다.
다섯째, 종래 슬러지 자원화 처리 시스템의 경우, 탄화기 노후속도 증가로 운영비용(보수비) 증가한다.
이상 설명한 것처럼 종래 슬러지 자원화 처리 시스템은 다양한 문제점을 발생시킨다는 점을 고려해볼 때, 기존에 알려지지 않은 신개념의 하수 슬러지 자원화 처리 시스템 및 그 방법에 대한 필요성이 대두된다.
대한민국특허청 출원번호 제10-201-10065362호 대한민국특허청 출원번호 제10-2013-0168688호 대한민국특허청 출원번호 제10-2016-0154021호 대한민국특허청 출원번호 제20-2004-0015483호
본 발명의 목적은, 슬러지 처리효율 향상으로 유기성 고형연료의 품질 안정화에 이바지할 수 있음은 물론 시설운영비 절감으로 경제성을 확보할 수 있는 하수 슬러지 자원화 처리 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 자원화 처리 대상의 슬러지가 저장되는 슬러지 저장조; 상기 슬러지 저장조와 연결되고, 상기 슬러지 저장조에서 공급되는 슬러지를 혼합하는 슬러지 혼합기; 일측에서 공급되는 LNG를 통해 가동하는 버너를 구비하는 열풍기; 상기 슬러지 혼합기와 연결되되 상기 슬러지 혼합기에서 혼합된 슬러지가 정량으로 투입되는 슬러지 정량 투입부와, 상기 열풍기와 연결되되 상기 열풍기의 열기가 공급되는 열풍 덕트를 구비하며, 상기 슬러지가 건조되는 장소를 이루는 슬러지 건조장치; 상기 슬러지 건조장치와 연결되며, 건조가 완료된 건조물이 하부에서 상부로 이송되게 비스듬히 배치되는 건조물 이송 제1 경사 컨베이어; 상기 건조물 이송 제1 경사 컨베이어를 통해 하부에서 상부로 이송된 건조물을 받아 일정량만큼 상부로 이송하는 건조물 이송 버켓 엘리베이터; 상기 건조물 이송 버켓 엘리베이터에서 공급되는 건조물을 분해하는 건조물 분배조; 상기 건조물 분배조와 연결되며, 상기 건조물 분배조 측의 건조물이 하부에서 상부로 이송되게 비스듬히 배치되는 건조물 이송 제2 경사 컨베이어; 상기 건조물 이송 제2 경사 컨베이어와 연결되며, 상기 건조물 이송 제2 경사 컨베이어를 따라 이송된 건조물이 저장되는 건조물 저장조; 상기 건조물 저장조와 연결되되 제품을 포장하는 제품 포장기; 수평으로 배치되되 상기 건조물 분배조에서 분배된 일정량의 건조물을 상기 슬러지 혼합기로 다시 순환시키는 건조물 순환 컨베이어; 및 자원화 처리 대상의 슬러지가 저장, 혼합, 건조, 이송 또는 분배되어 자원 제품으로 포장되기까지 자동 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 슬러지 자원화 처리 시스템에 의해 달성된다.
일측에서 LPG가 공급되고 타측에서 대기방지설비가 부속되되 공정상 발생하는 휘발성 유기화학물(VOC : Volatile Organic Componuds)을 처리하는 소각설비(RTO, Regenerative Thermal Oxidizer); 상기 소각설비와 연결되고 상기 소각설비에서 파생되는 배기가스를 회수하는 배기가스 회수설비; 상기 배기가스 회수설비로 공기를 공급하는 압입팬; 및 상기 배기가스 회수설비의 일부는 대기로 방출하는 한편 나머지는 상기 버너의 열원으로 제공하는 열원 제공라인을 더 포함할 수 있다.
상기 슬러지 정량 투입부는, 투입 호퍼; 및 상기 투입 호퍼의 배출구에 배치되되 상기 슬러지가 상기 열풍 덕트를 지나 상기 슬러지 건조장치 내로 향하게 이송하는 슬러지 이송대를 포함하며, 상기 슬러지 건조장치는, 슬러지가 건조되는 장소를 이루는 장치 본체; 상기 장치 본체 내외로 회전 가능하게 배치되는 회전 샤프트; 상기 장치 본체 내부에서 상기 회전 샤프트에 결합하되 상기 장치 본체 내로 투입되는 슬러지를 분산시키는 복수의 분산 날개; 및 상기 장치 본체 외부에서 상기 회전 샤프트에 결합하며, 상기 회전 샤프트를 회전 구동시키는 샤프트 회전 구동부를 포함할 수 있다.
상기 샤프트 회전 구동부는, 상기 회전 샤프트의 회전 동력을 발생시키는 모터; 상기 모터의 모터축에 연결되는 구동 풀리; 상기 회전 샤프트와 일체로 결합하는 피동 풀리; 상기 구동 풀리와 상기 피동 풀리에 연결되는 벨트; 및 상기 회전 샤프트와 연결되고 상기 회전 샤프트의 회전운동을 보조하는 복수의 베어링을 포함하며, 상기 슬러지 건조장치에 대기방지설비가 부속될 수 있다.
상기 목적은, 자원화 처리 대상의 슬러지가 저장되는 슬러지 저장단계; 슬러지 저장조와 연결되고, 상기 슬러지 저장조에서 공급되는 슬러지를 혼합하는 슬러지 혼합단계; 혼합된 슬러지를 정량만큼 슬러지 건조장치로 공급하는 한편 상기 슬러지 건조장치 내로 열풍을 제공해서 슬러지를 건조하는 슬러지 건조단계; 건조가 완료된 건조물을 1차로 경사 이송하는 제1 경사 이송단계; 상기 제1 경사 이송단계를 통해 이송되는 건조물을 받아 일정량만큼 상부로 이송하는 건조물 상부 이송단계; 상부로 이송된 건조물을 받아 분배하는 건조물 분배단계; 분배된 건조물의 일부를 2차로 경사 이송하는 제2 경사 이송단계; 2차로 이송된 건조물을 저장하는 건조물 저장단계; 및 저장된 건조물을 포장하는 제품 포장단계를 포함하며, 상기 건조물 분배 시 일정량의 건조물을 상기 슬러지 혼합단계로 순환시키는 것을 특징으로 하는 하수 슬러지 자원화 처리 방법에 의해서도 달성된다.
본 발명에 따르면, 슬러지 처리효율 향상으로 유기성 고형연료의 품질 안정화에 이바지할 수 있음은 물론 시설운영비 절감으로 경제성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 슬러지 자원화 처리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 시스템의 구성도이다.
도 3은 슬러지 건조장치 영역의 확대도이다.
도 4는 도 3의 요부 확대도이다.
도 5는 도 2의 하수 슬러지 자원화 처리 시스템에 대한 제어블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적이나 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
예컨대, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있어서 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하여지도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하려고 구체적으로 설명되지 않는다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 같은 구성에 대해서는 같은 참조부호를 부여하도록 하며, 때에 따라 같은 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 시스템의 구성도, 도 3은 슬러지 건조장치 영역의 확대도, 도 4는 도 3의 요부 확대도, 도 5는 도 2의 하수 슬러지 자원화 처리 시스템에 대한 제어블록도, 그리고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 방법의 순서도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 슬러지 처리효율 향상으로 유기성 고형연료의 품질 안정화에 이바지할 수 있음은 물론 시설운영비 절감으로 경제성을 확보할 수 있다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 시스템은 도 2와 같은 계통로 슬러지, 특히 하수 슬러지를 처리할 수 있도록 한다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 시스템의 경우, 슬러지 처리 부산물, 즉 유기성 고형연료의 생산방법을 탄화방법에서 건조방법, 특히 열풍 건조방식으로 개선함으로써 개선 전 탄화물에서 개선 후 건조물로 생산할 수 있다. 따라서, 건조물 함수율 10% 이하 및 저위발열량 3,000kcal/kg 이상으로 유기성 고형연료 품질향상을 기대할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 시스템의 경우, 에너지 회수대책 구현이 가능해진다. 즉 열풍 건조기 배가스의 온도 120℃를 건조용 열풍로(신설)의 연소공기로 공급하여 연료사용량 절감효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 시스템의 각 구성에 대해 순차적으로 살펴본다. 본 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 시스템에 슬러지 저장조(111)가 마련된다. 슬러지 저장조(111)는 자원화 처리 대상의 슬러지가 저장되는 장소를 이룬다.
슬러지 저장조(111)의 일측에 슬러지 혼합기(113)가 연결된다. 슬러지 혼합기(113)는 슬러지 저장조(111)와 연결되고, 슬러지 저장조(111)에서 공급되는 슬러지를 혼합하는 역할을 한다. 여기서, 혼합이란 다종의 슬러지를 혼합하는 것 외에도 슬러지 처리를 위한 여러 약품이나 약액을 혼합하는 의미일 수 있다.
그뿐만 아니라 슬러지 혼합기(113)는 슬러지 덩어리, 뭉쳐 있는 슬러지 등을 파쇄하는 기능을 포함한다. 따라서, 슬러지 혼합기(113) 내에 파쇄기가 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 시스템에는 종래와 달리 열풍기(120)가 갖춰진다.
열풍기(120)는 일측에서 공급되는 LNG를 통해 가동하는 버너(121)를 구비한다. LNG가 공급되는 한편 버너(121)가 가동되면 열풍기(120) 내에 고온의 열이 발생한다. 이러한 열은 열풍 공급라인(122)을 통해 열풍 덕트(135)로 공급된다.
열풍기(120)의 주변에는 슬러지 건조장치(130)가 마련된다. 슬러지 건조장치(130)는 슬러지가 건조되는 장소를 이룬다. 슬러지 건조장치(130)에 대기방지설비가 부속될 수 있다.
이러한 슬러지 건조장치(130)는 슬러지 혼합기(113)와 연결되되 슬러지 혼합기(113)에서 혼합된 슬러지가 정량으로 투입되는 슬러지 정량 투입부(131)와, 열풍기(120)와 연결되되 열풍기(120)의 열기가 공급되는 열풍 덕트(135)를 포함한다.
슬러지 정량 투입부(131)는 투입 호퍼(132)와, 투입 호퍼(132)의 배출구에 배치되되 슬러지가 상기 열풍 덕트(135)를 지나 슬러지 건조장치(130) 내로 향하게 이송하는 슬러지 이송대(133)를 포함할 수 있다. 슬러지 이송대(133)는 일종의 컨베이어일 수 있다.
슬러지 건조장치(130)는 슬러지가 건조되는 장소를 이루는 장치 본체(141)와, 장치 본체(141) 내외로 회전 가능하게 배치되는 회전 샤프트(142)와, 장치 본체(141) 내부에서 회전 샤프트(142)에 결합하되 장치 본체(141) 내로 투입되는 슬러지를 분산시키는 복수의 분산 날개(143)와, 장치 본체(141) 외부에서 회전 샤프트(142)에 결합하며, 회전 샤프트(142)를 회전 구동시키는 샤프트 회전 구동부(145)를 포함할 수 있다.
회전 샤프트(142)에 복수의 분산 날개(143)가 결합하고 이들이 회전하기 때문에 투입되는 슬러지가 복수의 분산 날개(143)에 의해 분산되어 건조효율이 높아질 수 있다.
샤프트 회전 구동부(145)는 회전 샤프트(142)의 회전 동력을 발생시키는 모터(145a)와, 모터(145a)의 모터축에 연결되는 구동 풀리(145b)와, 회전 샤프트(142)와 일체로 결합하는 피동 풀리(145c)와, 구동 풀리(145b)와 피동 풀리(145c)에 연결되는 벨트(145d)와, 회전 샤프트(142)와 연결되고 회전 샤프트(142)의 회전운동을 보조하는 복수의 베어링(145e)을 포함한다.
이에, 모터(145a)가 구동하면 모터(145a)의 회전력이 구동 풀리(145b), 벨트(145d), 피동 풀리(145c)로 전달됨에 따라 회전 샤프트(142)가 회전할 수 있고, 이로 인해 회전 샤프트(142)에 결합한 복수의 분산 날개(143)가 회전하면서 슬러지를 분산시킬 수 있다. 따라서 슬러지 건조장치(130) 내로 유입되는 열풍에 의한 슬러지의 건조효율이 더욱 높아질 수 있다.
슬러지 건조장치(130)의 주변에는 슬러지 건조장치(130)를 경유하면서 건조가 완료된 건조물이 하부에서 상부로 이송되게 비스듬히 배치되는 건조물 이송 제1 경사 컨베이어(151)가 마련된다.
그리고, 건조물 이송 제1 경사 컨베이어(151)의 주변에는 건조물 이송 버켓 엘리베이터(154)가 배치된다. 건조물 이송 버켓 엘리베이터(154)는 건조물 이송 제1 경사 컨베이어(151)를 통해 하부에서 상부로 이송된 건조물을 받아 일정량만큼 상부로 이송하는 역할을 한다.
건조물 이송 버켓 엘리베이터(154)의 주변에는 건조물 분배조(155)가 마련된다. 건조물 분배조(155)는 건조물 이송 버켓 엘리베이터(154)에서 공급되는 건조물을 분해하는 역할을 한다.
건조물 분배조(155)의 주변에는 건조물 이송 제2 경사 컨베이어(152)가 배치된다. 건조물 이송 제2 경사 컨베이어(152)는 건조물 분배조(155)와 연결되며, 건조물 분배조(155) 측의 건조물이 하부에서 상부로 이송되게 비스듬히 배치되는 이송수단이다.
건조물 이송 제2 경사 컨베이어(152)의 주변에는 건조물 이송 제2 경사 컨베이어(152)를 따라 이송된 건조물이 저장되는 건조물 저장조(156)가 마련된다. 그리고, 건조물 저장조(156)에는 제품을 포장하는 제품 포장기(157)가 마련된다. 이로써 슬러지는 자원화된 상태로 일정량 포장되어 공급될 수 있다.
본 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 시스템에는 건조물 순환 컨베이어(153)가 더 마련된다. 건조물 순환 컨베이어(153)는 수평으로 배치되되 건조물 분배조(155)에서 분배된 일정량의 건조물을 슬러지 혼합기(113)로 다시 순환시키는 역할을 한다. 이때 순환되는 건조물은 완전히 건조되지 않아 2차로 건조가 필요한 건조물을 의미한다.
그리고, 본 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 시스템에는 소각설비(161, RTO, Regenerative Thermal Oxidizer)가 더 탑재된다.
소각설비(161)는 일측에서 LPG가 공급되고 타측에서 대기방지설비가 부속되되 공정상 발생하는 휘발성 유기화학물(VOC : Volatile Organic Componuds)을 처리하는 설비이다.
이러한 소각설비(161)에는 배기가스 회수설비(162)가 연결된다. 배기가스 회수설비(162)는 소각설비(161)에서 파생되는 배기가스를 회수하는 역할을 한다. 배기가스 회수설비(162)로 압입팬(163)에 의해 공기가 공급된다.
배기가스 회수설비(162)의 열원을 재활용하기 위해 배기가스 회수설비(162)에 열원 제공라인(164)이 부속된다. 즉 배기가스 회수설비(162)의 일부는 대기로 방출되는데, 나머지는 열원 제공라인(164)을 통해 버너(121)의 열원으로 제공된다. 따라서, LPG 사용량을 줄일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 시스템에는 컨트롤러(180)가 더 탑재된다. 컨트롤러(180)는 자원화 처리 대상의 슬러지가 저장, 혼합, 건조, 이송 또는 분배되어 자원 제품으로 포장되기까지 일련의 구성 혹은 장치를 자동 컨트롤한다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(180)는 중앙처리장치(181, CPU), 메모리(182, MEMORY), 그리고 서포트 회로(183, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(181)는 본 실시예에서 자원화 처리 대상의 슬러지가 저장, 혼합, 건조, 이송 또는 분배되어 자원 제품으로 포장되기까지 일련의 구성 혹은 장치를 자동 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(182, MEMORY)는 중앙처리장치(181)와 연결된다. 메모리(182)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.
서포트 회로(183, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(181)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(183)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(180)는 자원화 처리 대상의 슬러지가 저장, 혼합, 건조, 이송 또는 분배되어 자원 제품으로 포장되기까지 일련의 구성 혹은 장치를 자동 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(182)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(182)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 방법은 슬러지 저장단계(S11), 슬러지 혼합단계(S12), 슬러지 건조단계(S13), 제1 경사 이송단계(S14), 건조물 상부 이송단계(S15), 건조물 분배단계(S16), 제2 경사 이송단계(S17), 건조물 저장단계(S18) 및 제품 포장단계(S19)를 포함할 수 있다.
슬러지 저장단계(S11)는 자원화 처리 대상의 슬러지가 저장되는 공정이다.
슬러지 혼합단계(S12)는 슬러지 저장조(111)와 연결되고, 슬러지 저장조(111)에서 공급되는 슬러지를 혼합하는 공정이다.
슬러지 건조단계(S13)는 혼합된 슬러지를 정량만큼 슬러지 건조장치(130)로 공급하는 한편 슬러지 건조장치(130) 내로 열풍을 제공해서 슬러지를 건조하는 공정이다.
제1 경사 이송단계(S14)는 건조가 완료된 건조물을 1차로 경사 이송하는 공정이다.
건조물 상부 이송단계(S15)는 제1 경사 이송단계를 통해 이송되는 건조물을 받아 일정량만큼 상부로 이송하는 공정이다.
건조물 분배단계(S16)는 상부로 이송된 건조물을 받아 분배하는 공정이다. 이때, 건조물 분배 시 일정량의 건조물을 슬러지 혼합단계(S12)로 순환시킬 수 있다.
제2 경사 이송단계(S17)는 분배된 건조물의 일부를 2차로 경사 이송하는 공정이다.
건조물 저장단계(S18)는 2차로 이송된 건조물을 저장하는 공정이다.
그리고, 제품 포장단계(S19)는 저장된 건조물을 포장하는 공정이다.
이하, 본 발명에 따른 하수 슬러지 자원화 처리 시스템의 작용을 설명한다.
슬러지 저장조(111)에 저장된 슬러지, 특히 탈수 슬러지(함수율 약 80%)를 슬러지 혼합기(113)로 이송시켜 혼합 및 파쇄(슬러지 덩어리 / 뭉쳐있는 슬러지)하여 잘게 만든 후, 슬러지 정량 투입부(131)로 투입한다.
슬러지 정량 투입부(131)에서 운영자가 원하는 양만큼 슬러지 건조장치(130)로 투입시켜 슬러지를 1차 건조시킨다.
슬러지를 건조시키는 방식은 열풍기(120)에서 LPG를 이용해 고온(1000ㅀC)의 열원을 만들어 열풍 덕트(135)를 통해 슬러지 건조장치(130)로 공급하는 방식이다. 슬러지 건조장치(130) 내부에 투입된 탈수 슬러지를 건조시키는 시스템이다.
슬러지 건조장치(130) 내의 회전 샤프트(142)로 인해 건조효율이 높아진다. 1차 건조가 끝난 슬러지는 건조물 이송 제1 경사 컨베이어(151), 건조물 이송 버켓 엘리베이터(154), 건조물 이송 제2 경사 컨베이어(152) 등을 거쳐 건조물 저장조(156)에 저장된다. 이후에 포장되어 공급된다.
한편, 건조물 분배조(155)에서는 건조가 완료되지 않은 건조물, 즉 2차 건조가 필요한 건조물을 다시 피드백해서 슬러지 혼합기(113)로 순환시킨다. 이렇게 순환된 건조물은 위의 과정을 거치면서 2차로 완전히 건조된 후, 취출된다.
이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 발명에 따르면, 슬러지 처리효율 향상으로 유기성 고형연료의 품질 안정화에 이바지할 수 있음은 물론 시설운영비 절감으로 경제성을 확보할 수 있게 된다.
본 발명에 대한 효과를 좀 더 부연 설명한다.
본 발명에 따르면, 유기성 고형연료 품질, 특히 발열량이 향상된다. 예컨대, 유기성 고형연료의 발열량이 3,000 ㎉/㎏ 이상으로 안정적으로 공급될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 탄화기 고장률 감소에 의한 슬러지 처리 안정화로 처리효율이 향상됨은 물론 시설 운영비 즉 에너지비용 및 보수비용이 절감될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 탄화물 자연발화에 의한 화재 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 건조시설로 변경에 따른 다이옥신 미배출로 대기질이 개선될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 타르성분 발생 억제로 악취 성분 배출 감소에 의한 민원발생이 감소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 타르(Tar) 발생 억제에 의한 악취 저감효과가 종래보다 월등히 커질 수 있다.
이처럼 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 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
111 : 슬러지 저장조 113 : 슬러지 혼합기
120 : 열풍기 121 : 버너
130 : 슬러지 건조장치 131 : 슬러지 정량 투입부
132 : 투입 호퍼 133 : 슬러지 이송대
135 : 열풍 덕트 141 : 장치 본체
142 : 회전 샤프트 143 : 분산 날개
145 : 샤프트 회전 구동부 145a : 모터
145b : 구동 풀리 145c : 피동 풀리
145d : 벨트 145e : 베어링
151 : 건조물 이송 제1 경사 컨베이어
152 : 건조물 이송 제2 경사 컨베이어
153 : 건조물 순환 컨베이어 154 : 건조물 이송 버켓 엘리베이터
155 : 건조물 분배조 156 : 건조물 저장조
157 : 제품 포장기 161 : 소각설비
162 : 배기가스 회수설비 163 : 압입팬
164 : 열원 제공라인 180 : 컨트롤러

Claims (5)

  1. 자원화 처리 대상의 슬러지가 저장되는 슬러지 저장조;
    상기 슬러지 저장조와 연결되고, 상기 슬러지 저장조에서 공급되는 슬러지를 혼합하며, 내부에 슬러지를 파쇄하는 파쇄기가 구비된 슬러지 혼합기;
    일측에서 공급되는 LNG를 통해 가동하는 버너를 구비하는 열풍기;
    상기 슬러지 혼합기와 연결되되 상기 슬러지 혼합기에서 혼합된 슬러지가 정량으로 투입되는 슬러지 정량 투입부와, 상기 열풍기와 연결되되 상기 열풍기의 열기가 공급되는 열풍 덕트를 구비하며, 상기 슬러지가 건조되는 장소를 이루는 슬러지 건조장치;
    상기 슬러지 건조장치와 연결되며, 건조가 완료된 건조물이 하부에서 상부로 이송되게 비스듬히 배치되는 건조물 이송 제1 경사 컨베이어;
    상기 건조물 이송 제1 경사 컨베이어를 통해 하부에서 상부로 이송된 건조물을 받아 일정량만큼 상부로 이송하는 건조물 이송 버켓 엘리베이터;
    상기 건조물 이송 버켓 엘리베이터에서 공급되는 건조물을 분해하는 건조물 분배조;
    상기 건조물 분배조와 연결되며, 상기 건조물 분배조 측의 건조물이 하부에서 상부로 이송되게 비스듬히 배치되는 건조물 이송 제2 경사 컨베이어;
    상기 건조물 이송 제2 경사 컨베이어와 연결되며, 상기 건조물 이송 제2 경사 컨베이어를 따라 이송된 건조물이 저장되는 건조물 저장조;
    상기 건조물 저장조와 연결되되 제품을 포장하는 제품 포장기;
    수평으로 배치되되 상기 건조물 분배조에서 분배된 일정량의 건조물을 상기 슬러지 혼합기로 다시 순환시키는 건조물 순환 컨베이어; 및
    자원화 처리 대상의 슬러지가 저장, 혼합, 건조, 이송 또는 분배되어 자원 제품으로 포장되기까지 자동 컨트롤하는 컨트롤러;
    일측에서 LPG가 공급되고 타측에서 대기방지설비가 부속되되 공정상 발생하는 휘발성 유기화학물(VOC : Volatile Organic Componuds)을 처리하는 소각설비(RTO, Regenerative Thermal Oxidizer);
    상기 소각설비와 연결되고 상기 소각설비에서 파생되는 배기가스를 회수하는 배기가스 회수설비;
    상기 배기가스 회수설비로 공기를 공급하는 압입팬; 및
    상기 배기가스 회수설비의 일부는 대기로 방출하는 한편 나머지는 상기 버너의 열원으로 제공하는 열원 제공라인;을 포함하고,
    상기 슬러지 정량 투입부는,
    투입 호퍼; 및
    상기 투입 호퍼의 배출구에 배치되되 상기 슬러지가 상기 열풍 덕트를 지나 상기 슬러지 건조장치 내로 향하게 이송하는 슬러지 이송대를 포함하며,
    상기 슬러지 건조장치는,
    슬러지가 건조되는 장소를 이루는 장치 본체;
    상기 장치 본체 내외로 회전 가능하게 배치되는 회전 샤프트;
    상기 장치 본체 내부에서 상기 회전 샤프트에 결합하되 상기 장치 본체 내로 투입되는 슬러지를 분산시키는 복수의 분산 날개; 및
    상기 장치 본체 외부에서 상기 회전 샤프트에 결합하며, 상기 회전 샤프트를 회전 구동시키는 샤프트 회전 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 슬러지 자원화 처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트 회전 구동부는,
    상기 회전 샤프트의 회전 동력을 발생시키는 모터;
    상기 모터의 모터축에 연결되는 구동 풀리;
    상기 회전 샤프트와 일체로 결합하는 피동 풀리;
    상기 구동 풀리와 상기 피동 풀리에 연결되는 벨트; 및
    상기 회전 샤프트와 연결되고 상기 회전 샤프트의 회전운동을 보조하는 복수의 베어링을 포함하며,
    상기 슬러지 건조장치에 대기방지설비가 부속되는 것을 특징으로 하는 하수 슬러지 자원화 처리 시스템.
  5. 제1항의 하수 슬러지 자원화 처리 시스템을 이용한 하수 슬러지 자원화 처리 방법으로서,
    자원화 처리 대상의 슬러지가 저장되는 슬러지 저장단계;
    슬러지 저장조와 연결되고, 상기 슬러지 저장조에서 공급되는 슬러지를 혼합하는 슬러지 혼합단계;
    혼합된 슬러지를 정량만큼 슬러지 건조장치로 공급하는 한편 상기 슬러지 건조장치 내로 열풍을 제공해서 슬러지를 건조하는 슬러지 건조단계;
    건조가 완료된 건조물을 1차로 경사 이송하는 제1 경사 이송단계;
    상기 제1 경사 이송단계를 통해 이송되는 건조물을 받아 일정량만큼 상부로 이송하는 건조물 상부 이송단계;
    상부로 이송된 건조물을 받아 분배하는 건조물 분배단계;
    분배된 건조물의 일부를 2차로 경사 이송하는 제2 경사 이송단계;
    2차로 이송된 건조물을 저장하는 건조물 저장단계; 및
    저장된 건조물을 포장하는 제품 포장단계를 포함하며,
    상기 건조물 분배 시 일정량의 건조물을 상기 슬러지 혼합단계로 순환시키는 것을 특징으로 하는 하수 슬러지 자원화 처리 방법.
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