KR102396157B1 - 유기물 슬러지 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기물 슬러지 처리시스템에 관한 것으로서, 진공증발기와, 상기 진공증발기에 연결되어 상기 진공증발기 내의 수분함유 공기를 흡기하는 진공펌프와, 상기 슬러지를 이송하면서 건조시키는 이송건조기와, 제 2 호퍼와, 상기 제 2 호퍼로부터 공급된 건조완료 상태의 슬러지를 연료로 하는 보일러를 구비하며, 상기 이송건조기에는 복수의 컨베이어 벨트가 복수의 층으로 지그재그 형상으로 이격되어 배치되고, 슬러지의 함수율이 높을 때에는 진공증발기 내의 수분함유 공기를 흡기하여 진공증류하여 1차로 함수율을 낮추고 2차로 이송건조기에서 더욱 함수율을 낮추어 바이오 연료로 만든 뒤 이를 연소시켜 1, 2차 건조에 필요한 연량을 공급하며, 1,2차 건조에서 발생하는 폐열을 회수함으로써 더욱 에너지를 절감할 수 있다.

Description

유기물 슬러지 처리 시스템{SYSTEM FOR SLUDGE TREATMENT}
본 발명은 유기물 슬러지 처리시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 슬러지의 함수율에 따라 선택적인 건조방식에 의해 효율적이면서 에너지 소모를 줄일 수 있는 경제적인 유기물 슬러지 처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 슬러지란 정수나 폐수처리시 발생되는 침전된 찌꺼기로써 많은 수분을 함유하고 있다. 이러한, 슬러지를 처리하는 종래의 방법으로는 수집, 운반된 슬러지를 건조하여 사용 또는 매립하는 건조방식과, 퇴비화 방식으로 파쇄, 이물질 선별, 탈수 또는 수분 조절제 혼합, 가열, 부숙 등의 공정을 거쳐 퇴비로 가공하는 방법이 있다. 현재 음식물 슬러지의 경우, 음식물 쓰레기를 파쇄 및 선별과정에서 이물질을 분리한 음식물 쓰레기를 탈수공정 에서 탈수시켜 탈리액은 하수처리장에서 오폐수로 처리하고, 탈수된 고형물은 건조처리 또는 퇴비화하고 있다.
수분함량이 40% 이상인 슬러지에서는 상술한 바와 같은 덩어리 현상으로 인해 건조효율을 현저히 저하시켜 낮은 함수율로의 건조가 어렵기 때문에 건조슬러지의 반출시 혹은 건조슬러지의 재생 시 활용도가 떨어지게 된다.
종래의 처리방법에서 건조처리방식은 80% 이상의 함수율을 가진 음식물 쓰레기 수분을 증발시키기 위한 증발 열원이 필요하므로 건조공정에 막대한 열에너지가 소요되어 비경제적이며, 퇴비화 방식은 음식물 쓰레기에 포함된 비닐, 숟가락, 깨진 병, 등의 각종 협잡물을 분리 처리하는 과정이 어렵고, 특히 탈수공정에서 발생한 탈리액을 오폐수로 처리하여야 하므로 하수처리설비 건설에 막대한 자금과 폐수처리에 과다한 운영비용이 소요되었다.
한국특허 10-1972903호(친환경적인 저온증발진공건조법을 이용한 음식물 쓰레기 처리 및 정수시스템)
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 슬러지의 함수율에 따라 선택적인 건조방식에 의해 효율적이면서 에너지 소모를 줄일 수 있는 경제적인 슬러지 처리 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 함수율이 높은 슬러지의 건조에 의해 생산된 바이오 연료를 연소시켜 얻어지는 에너지를 이용하여 에너지의 소모를 더욱 절감할 수 있는 경제적인 슬러지 처리 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 슬러지 처리시스템은, 내부에 교반날개가 설치되어 공급된 슬러지를 교반하고, 스팀을 공급하여 상기 슬러지를 건조시키는 진공증발기와, 상기 진공증발기에 연결되어 상기 진공증발기 내의 수증기를 흡입하는 진공펌프와, 상기 진공증발기로부터 일차로 건조된 슬러지를 공급받는 제 1 호퍼와, 상기 제 1 호퍼로부터 공급된 상기 슬러지를 이송하면서 건조시키는 이송건조기와, 상기 이송건조기에 의해 건조된 슬러지를 저장하는 제 2 호퍼와, 상기 제 2 호퍼로부터 공급된 건조완료 상태의 슬러지를 연료로 하는 보일러를 구비하며, 상기 이송건조기에는 복수의 컨베이어 벨트가 복수의 층으로 지그재그 형상으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 진공증발기에 공급된 상기 슬러지의 함수율이 50% 이상인 경우에는 상기 진공펌프를 구동하여 상기 진공증발기 내의 수증기를 흡기하여 진공증류하여 상기 진공증발기 내의 슬러지의 함수율을 50% 미만으로 낮추는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 진공펌프와 상기 보일러 사이에 설치되어 상기 진공펌프로부터 공급되는 진공증류된 수증기를 송풍기로부터 공급된 외기와 일차적으로 열교환하는 컨덴서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보일러는 상기 보일러에 공급된 슬러지를 연소시킬 때 발생하는 폐열풍을 상기 이송건조기에 공급하는 것을 특징으로 한다.
여기 상기 컨덴서와 상기 보일러 사이에 배치되는 프리히터를 더욱 구비하며, 상기 프리히터는 상기 컨덴서로부터 공급되는 열교환된 공기를 상기 이송건조기에서 공급되는 폐열풍을 이용하여 2차로 열교환한 후 상기 보일러에 공급하는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 슬러지 처리 시스템에 의하면, 슬러지의 함수율이 높을 때에는 진공증발기 내의 수분함유 공기를 흡기하여 진공증류하여 1차로 함수율을 낮추고 2차로 이송건조기에서 더욱 함수율을 낮추어 바이오 연료로 만든 뒤 이를 연소시켜 1, 2차 건조에 필요한 연량을 공급하며, 1,2차 건조에서 발생하는 폐열을 회수함으로써 더욱 에너지를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 슬러지 처리 시스템을 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 유기물 슬러지 처리 시스템에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 유기물 슬러지 처리 시스템(1)은 진공증발기(10)와, 제 1 호퍼(20) 및 제 2 호퍼(21)와, 이송건조기(30)와, 진공펌프(40)와, 보일러(50)를 포함한다.
상기 진공증발기(10)에는 처리대상인 슬러지가 공급되며, 슬러지의 공급과 배출을 위한 공급개구와 배출개구가 마련된다. 상기 진공증발기(10)는 회전구동되는 중심샤프트와, 상기 중심샤프트에 연결되고 상기 진공증발기의 본체 내부에 설치되어 상기 중심샤프트의 회전에 의해 회전구동되는 교반날개가 설치되어 상기 교반날개의 회전에 의해 상기 슬러지를 교반하면서 건조시킨다.
상기 진공증발기(10)는 일측에는 스팀라인(51a, 51b)이 형성되어 상기 보일러(50)에 의해 가열된 스팀을 상기 진공증발기에 공급하도록 구성된다.
또한, 상기 진공증발기(10)에는 진공흡기라인(41)이 연결된다. 상기 진공증발기에 공급된 상기 슬러지의 함수율이 높은 경우, 예를 들면 일반적인 슬러지의 경우 대략 80 ~ 85% 정도의 함수율을 가지는데, 상기와 같이 함수율이 50% 이상인 경우에는 상기 진공펌프를 구동하여 상기 진공흡기라인(41)을 통해 상기 진공증발기 내의 수증기를 흡기하여 진공증류시키도록 구성된다.
상기 진공증발기에 진공감압하면, 열전달 수단이 복사나 대류에 의한 방식은 불가능하고 오직 전도에 의한 열전달 방식만 가능하게 되는 바, 함수율이 낮춰지면 전도 방식에 의한 열전달이 잘 되질 않아서 효율이 떨어지게 되므로, 본 발명에 있어서는 함수율이 높을 때에 진공펌프에 의한 진공증류를 실행하도록 구성된다.
상기 진공증발기(10)로부터 일차로 건조되어 50% 미만의 함유율을 갖는 슬러지는 제 1 호퍼(20)에 공급되어 임시로 저장된다.
상기 제 1 호퍼(20)에 임시저장된 상기 슬러지는 일정량 이상이 저장되면, 상기 제 1 호퍼(20)의 하부개구를 개방하여 후술하는 이송건조기(30)로 공급된다.
상기 이송건조기(30)는 일측은 상기 제 1 호퍼(20)에 연결되고, 타측은 제 2 호퍼(21)에 연결된다. 상기 이송건조기(30)의 내부에는 복수의 컨베이어 벨트(31)가 배치된다. 상기 복수의 컨베이어 벨트(31)는 복수의 층으로 배치되되, 각 층의 컨베이어 벨트는 지그재그 형상으로 이격되어 배치된다. 상기와 같이 배치된 상기 복수의 컨베이어 벨트(31)에 상기 제 1 호퍼(20)로부터 공급된 상기 슬러지는 상기 컨베이어 벨트(31)에 의해 이송되면서 건조된다.
또한, 상기 이송건조기(30)에는 폐열풍공급라인(52)이 연결되어, 상기 폐열공급라인(52)을 통해 상기 보일러(50)에서 슬러지를 연소시킬 때 발생하는 폐열풍을 상기 이송건조기(30)에 공급하도록 구성된다.
또한, 상기 이송건조기(30)는 폐열풍배출라인(32)를 통해 프리히터에 연결되어 상기 이송건조기의 폐열을 이용하여 상기 프리히터에서 보일러의 연소를 위해 공급되는 공기와 열교환하는데 이용할 수 있도록 구성된다.
상기 이송건조기(30)내에서 이송되면서 건조된 상기 슬러지는 대략 10 ~15% 정도의 함수율을 갖게 되고, 상기와 같이 낮은 함수율의 슬러지는 상기 제 2 호퍼(21)에 저장되면서 상기 제 2 호퍼(21)의 하부개구를 개방하여 상기 보일러(50)로 공급된다.
상기 보일러(50)는 상기 제 2 호퍼(21)로부터 공급된 낮은 함수율의 상기 슬러지를 연소한다. 또한, 상기 보일러(50)는 상술한 바와 같이 상기 스팀라인(51a, 51b)을 통해 상기 진공증발기(10)에 연결되어 상기 진공증발기(10)에 스팀을 공급하도록 구성된다.
또한, 상기 보일러(50)에는 폐열풍공급라인(52)이 연결되어,상기 보일러(50)에서 슬러지를 연소시킬 때 발생하는 폐열풍을 상기 이송건조기(30)에 공급한다.
한편, 본 발명에 의한 슬러지 처리시스템(1)은 진공펌프(40)를 구비한다. 상기 진공펌프(40)는 상기 진공흡기라인(41)을 통해 상기 진공증발기(10)에 연결되어, 수증기를 흡기하여 진공증류시키도록 구성된다.
상기 컨덴서(60)는 일측이 송풍기(70)에 연결되어 상기 송풍기(70)로부터 공급된 외기를 상기 진공펌프로부터 공급되는 수증기와 일차적으로 열교환하고, 열교환 과정에서 발생하는 응축수는 폐수폰드(81)로 배출한다.
상기 컨덴서(60)에서 일차적으로 열교환된 외기는 프리히터(61)에서 다시 열교환된다. 상기 프리히터(61)는 상기 컨덴서 및 상기 이송건조기에 연결되어 상기 이송건조기를 거친 폐열풍을 상기 컨덴서에서 1차 열교환된 외기와 2차 열교환시킨다. 상기 프리히터(61)에서 2차로 열교환된 공기는 공급라인(53)을 통해 상기 보일러에 공급된다. 또한, 상기 프리히터(61)는 스크러버(80)에 연결되어, 상기 프리히터(60)에서 발생되는 악취를 제거하도록 구성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 슬러지 처리시스템은 함수율이 높은 슬러지의 건조에 의해 생산된 바이오 연료를 연소시켜 얻어지는 에너지를 이용하여 에너지의 소모를 절감할 수 있고, 상기 보일러에 의한 연소시 발생하는 폐열을 이용하여 이송건조기 내에서 이송되는 슬러지를 가열건조시킬 수 있으므로 에너지를 더욱 절감할 수 있다.
본 실시예는 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서에 포함된 기술적 사상의 범위내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하다.
1 : 슬러지 처리 시스템
10 : 진공증발기
20 : 제 1 호퍼 21 : 제 2 호퍼
30 : 이송건조기
40 : 진공펌프
50 : 보일러
60 : 컨덴서
61 : 프리히터

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 내부에 교반날개가 설치되어 공급된 슬러지를 교반하고, 스팀열원을 공급하여 상기 슬러지를 건조시키는 진공증발기와, 상기 진공증발기에 연결되어 상기 진공증발기 내의 수증기를 흡입하는 진공펌프와, 상기 진공증발기로부터 일차로 건조된 슬러지를 공급받는 제 1 호퍼와, 상기 제 1 호퍼로부터 공급된 상기 슬러지를 이송하면서 건조시키는 이송건조기와, 상기 이송건조기에 의해 건조된 슬러지를 저장하는 제 2 호퍼와, 상기 제 2 호퍼로부터 공급된 건조완료 상태의 슬러지를 연소하여 스팀을 상기 진공증발기에 공급하는 보일러와, 상기 진공펌프로부터 공급되는 진공증류된 수증기를 외기와 일차적으로 열교환하는 컨덴서를 구비하며,
    상기 이송건조기에는 복수의 컨베이어 벨트가 복수의 층으로 지그재그 형상으로 이격되어 배치되고,
    상기 진공증발기에 공급된 상기 슬러지의 함수율이 50% 이상인 경우에는 상기 진공펌프를 구동하여 상기 진공증발기 내의 수증기를 흡기하여 진공증류하여 상기 진공증발기 내의 슬러지의 함수율을 50% 미만으로 낮추며,
    상기 컨덴서로부터 공급되는 열교환된 공기를 상기 이송건조기에서 공급되는 폐열풍을 이용하여 2차로 열교환한 후 상기 보일러에 공급하는 것을 특징으로 하는 유기물 슬러지 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보일러는 상기 보일러에 발생된 폐열풍을 상기 이송건조기에 공급하는 것을 특징으로 하는 유기물 슬러지 처리 시스템.

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