KR102431347B1 - 슬러지 건조처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하수나 오폐수의 처리시 발생하는 수분이 많은 슬러지를 과열증기를 이용하여 효율적으로 건조하도록 하며, 건조시발생하는 수분을 재순환시켜 과열증기를 지속적으로 공급하는 구조를 구현하여 건조 효율을 극대화할 수 있는 슬러지 건조 처리 시스템을 제공한다.

Description

슬러지 건조처리 시스템{Drying treatment system of wastewater sludge}

본 발명은 하수나 오폐수의 처리시 발생하는 슬러지의 건조 처리 장치 및 시스템에 대한 것이다

최근 하수 슬러지의 해양투기가 전면 금지 등 환경오염을 일으키는 하수 슬러지의 무단 방류나 투기가 금지됨에 따라 하수 슬러지를 효율적으로 처리할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

통상 가정, 식당 등에서 발생하는 하수 및 분뇨 처리 시 다량의 슬러지가 발생하며 이러한 슬러지의 경우 많은 수분을 포함하고 있어 악취가 심하게 발생할 뿐 아니라 시간이 경과함에 따라 부패가 진행되어 해충이 발생하는 등 많은 문제가 발생되고 있기 때문에 최근에는 소각, 탄화, 건조, 바이오가스화 등의 방법으로 이러한 슬러지를 처리하고 있는 상황이다.

기존에는 고분자 응집제를 이용하여 하수에 포함된 유기성 슬러지를 물과 함께 덩어리로 응집 및 침전시킨다. 이러한 처리방법에 따르면 비중이 12 정도의 슬러지 덩어리로 분리 및 회수하는 방법을 적용하였다. 또한, 상기와 같이 응집 및 분리된 유기성 슬러지를 기계적 공법으로 탈수한 이후에도 재활용 또는 매립처리에 적합한 함수율 기준을 맞추기 위해 열처리 및 건조 소각 등의 2차 처리가 필요하다는 문제가 있다.

최근 건조드럼과 같은 장치 구조를 이용하여 건조를 수행하는 처리 방법이 제안되었으며, 슬러지 건조의 경우 높은 함수율 및 점도로 인해 슬러지가 건조드럼 내부에서 덩어리 형태로 고착되는 문제가 발생하여 건조시간이 상당히 지연되는 문제가 발생되고 있다.

나아가, 건조되는 과정에서 발생하는 슬러지 건조 응축수의 악취 및 유해가스의 발생은 다른 환경문제를 초래하기도 한다.

대한민국 등록특허 제10-1954139호 대한민국 등록특허 제10-1553073호

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 하수나 오폐수의 처리시 발생하는 수분이 많은 슬러지를 과열증기를 이용하여 효율적으로 건조하도록 하며, 건조시발생하는 수분을 재순환시켜 과열증기를 지속적으로 공급하는 구조를 구현하여 건조 효율을 극대화할 수 있으며, 응축수를 정화처리할 수 있어 친환경적인 슬러지 건조장치 및 시스템을 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 도 1 내지 도 6에 도시된 것과 같이, 슬러지를 공급하는 슬러지공급모듈(100); 상기 슬러지공급모듈(100)에서 슬러지를 공급받아, 과열증기를 분사하여 건조시키는 슬러지건조모듈(200); 상기 슬러지건조모듈(200)에서 발생하는 응축수를 정화 또는 배출하기 위한 처리를 수행하는 응축수처리모듈(300); 상기 슬러지건조모듈(200)에 공급되는 과열증기를 형성하는 과열증기보일러(B)를 구비하는 과열증기공급모듈(400); 및 상기 과열증기공급모듈(400)에 과열증기 형성을 위한 수분을 공급하되, 상기 슬러지건조모듈(200)에서 회수되는 회수 수분을 재순환 적용하여 공급하는 수분공급모듈(500);을 포함하는, 슬러지 건조 처리 시스템을 제공할 수 있도록 한다.

특히, 상기 슬러지건조모듈(200)은, 슬러지를 유입받는 본체 하우징(H)을 구비하며, 상기 슬러지공급모듈(100)이 이송라인(120)을 통해 이송된 슬러지를 분사하여 공급하는 슬러지공급부(210); 상기 슬러지공급부(210)에서 공급되는 슬러지를 이송받은 제1메쉬형 컨베이어를 포함하는 제1이송부(220); 상기 제1이송부(220)의 제1메쉬형 컨베이어의 상부 및 하부에 각각 배치되어 과열증기를 분사하는 제1과열증기공급부(230); 상기 제1이송부(220)의 하부에 배치되며, 상기 제1이송부(220)를 경유한 슬러지를 재이송하는 제2메쉬형 컨베이어를 포함하는 제2이송부(240); 상기 제2이송부(240)의 제2메쉬형 컨베이어의 상부 및 하부에 각각 배치되어 과열증기를 분사하는 제2과열증기공급부(250); 및 상기 본체 하우징(H) 내부에서 슬러지의 건조시 발생하는 수증기를 상기 수분공급모듈(500)로 재순환시키는건조수분순환부(260);를 포함하는, 슬러지 건조 처리 시스템으로 구현할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 하수나 오폐수의 처리시 발생하는 수분이 많은 슬러지를 과열증기를 이용하여 효율적으로 건조하도록 하며, 건조시발생하는 수분을 재순환시켜 과열증기를 지속적으로 공급하는 구조를 구현하여 건조 효율을 극대화할 수 있다.

또한, 슬러지건조모듈 내의 이송유닛을 메쉬형 컨베이어 구조로 형성하여 수분배출의 효율을 높이며, 컨베이어 상하에서 과열증기를 분사하여, 과열증기가 슬러지에 접촉하는 면적을 넓혀 건조효율을 더욱 높일 수 있도록 한다.

또한, 슬러지건조후 발생하는 수분을 응축하여 정화처리할 수 있도록 하는 정화모듈을 구비하여 과열증기를 이용하여 슬러지를 건조시키며 발생하는 고온의 응축수에 대하여, 고온에서 반응하는 정화제를 투입하여 정화를 수행할 수 있도록 하는 후처리기술을 도입하여, 슬러지 건조에 발생하는 응축수를 후처리를 통해 정화배출할 수 있도록 하는 친환경적인 건조시스템을 구축할 수 있도록 한다.

특히, 과열증기 슬러지 건조에 의해 발생하는 응축수는 고온의 폐수인바, 정화시 별도의 반응온도처리를 위한 가열설비를 구축할 필요가 없으며, 적합한 정화제를 투입하여 배출과정에서 정화처리를 수행할 수 있도록 해, 경제적인 정화처리를 수행할 수 있도록 할 수 있다.

특히, 열증기를 형성하는 과열증기 형성 보일러 모듈의 구조를 고온의 증기를 효과적으로 생성하면서도 열에 의한 파손을 최소화할 수 있는 안정적인 구조를 취할 수 있도록 하여, 작업시간을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 처리 시스템(이하, '본 발명'이라 한다.)의 구성을 도시한 구성도이며, 도 2는 도 1을 실제로 구현한 시스템 계통도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 슬러지건조모듈의 구성을 도시한 구성블록도이며, 도 4는 도 3의 구성을 실제로 구현한 장치 구조의 단면 개념도를 도시한 것이다.
도 5는 도 4를 상부에서 바라본 평면 개념도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에서의 응축수를 정화하는 응축수정화모듈(CL)의 동작 및 구성을 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 12는, 도 2에서 상술한 과열증기형성모듈(400)의 보일러(B)의 일 실시예의 구조를 도시한 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조 처리 시스템(이하, '본 발명'이라 한다.)의 구성을 도시한 구성도이며, 도 2는 도 1을 실제로 구현한 시스템 계통도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 슬러지를 공급하는 슬러지공급모듈(100)과 상기 슬러지공급모듈(100)에서 슬러지를 공급받아, 과열증기를 분사하여 건조시키는 슬러지건조모듈(200), 상기 슬러지건조모듈(200)에서 발생하는 응축수를 정화 또는 배출하기 위한 처리를 수행하는 응축수처리모듈(300), 상기 슬러지건조모듈(200)에 공급되는 과열증기를 형성하는 과열증기보일러(B)를 구비하는 과열증기공급모듈(400) 및 상기 과열증기공급모듈(400)에 과열증기 형성을 위한 수분을 공급하되, 상기 슬러지건조모듈(200)에서 회수되는 회수 수분을 재순환 적용하여 공급하는 수분공급모듈(500)을 포함하여 구성될 수 있다.

이를 통해, 슬러지건조모듈에 메쉬형 구조 컨베이어를 포함하는 이송유닛의 상하부 위치에서 과열증기를 분사하여 슬러지를 건조하는 효율을 높일 수 있도록 하며, 발생하는 건조 수증기를 과열증기를 형성하는 원료로 재사용하는 순환시스템을 이용하여 장치 효율을 높일 수 있도록 한다.

구체적으로, 상기 슬러지공급모듈(100)은, 수분을 함유하는 하수 슬러지와 같은 슬러지를 이송라인(120)을 통해 이송시키는 이송펌프(110)와, 후술하는 슬러지건조모듈(200)의 이송유닛에 슬러지를 분사하는 분사노즐을 포함하는 분사부(130)을 포함하여 구성될 수 있다. 슬러지의 경우, 고수분의 점성을 가진 유동성 물질 상태를 유지하는바, 분사노즐을 통해 분사하는 형태의 슬러지 공급은 슬러지의 뭉친 정도를 해소하여 건조효율을 높일 수 있는 효과를 구현할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 슬러지건조모듈의 구성을 도시한 구성블록도이며, 도 4는 도 3의 구성을 실제로 구현한 장치 구조의 단면 개념도를 도시한 것이다.

상기 슬러지건조모듈(200)은 도 2 및 도 3, 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 슬러지공급모듈(100)에서 슬러지를 공급받아, 과열증기를 분사하여 건조시키는 기능을 수행한다.

상기 슬러지건조모듈(200)은, 슬러지를 유입받는 본체 하우징(H)을 구비한다. 본체 하우징은 내부에 다음과 같은 장치 구조물을 포함한다.

상기 슬러지공급모듈(100)이 이송라인(120)을 통해 이송된 슬러지를 분사하여 공급하는 슬러지공급부(210)와, 상기 슬러지공급부(210)에서 공급되는 슬러지를 이송받은 제1메쉬형 컨베이어를 포함하는 제1이송부(220), 상기 제1이송부(220)의 제1메쉬형 컨베이어의 상부 및 하부에 각각 배치되어 과열증기를 분사하는 제1과열증기공급부(230), 상기 제1이송부(220)의 하부에 배치되며, 상기 제1이송부(220)를 경유한 슬러지를 재이송하는 제2메쉬형 컨베이어를 포함하는 제2이송부(240), 상기 제2이송부(240)의 제2메쉬형 컨베이어의 상부 및 하부에 각각 배치되어 과열증기를 분사하는 제2과열증기공급부(250) 및 상기 본체 하우징(H) 내부에서 슬러지의 건조시 발생하는 수증기를 상기 수분공급모듈(500)로 재순환시키는 건조수분순환부(260)를 포함하여 구성된다.

상기 슬러지공급부(210)는 상기 슬러지공급모듈(100)의 분사부(130)에서 분사되는 슬러지 분사물을 1차적으로 수용하는 수용조로 구현될 수 있다. 물론, 이와는 달리 상기 분사물은 바로 후술하는 이송부에 바로 공급되도록 구현할 수 있으며, 이 경우에는 슬러지공급부(210)는 생략될 수 있다.

상기 제1이송부(220)는 본 발명의 실시예에서는, 메쉬형 컨베이어 구조로 구현할 수 있으며, 컨베이어를 구동시키는 구동모터(M1) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 메쉬형 컨베이어 구조는 컨베이어 벨트의 표면이 메쉬형 구조로 통기성 구조로 구현되며, 상부에 수분을 함유한 슬러지가 공급되는 경우, 메쉬 구조로 인해 하부로 수분이 배출되기 편리하며, 상하 위치에서 과열증기가 분사되는 경우, 슬러지가 과열증기와 접촉하는 면적이 상하로 이루어지게 되어, 건조효율이 매우 높아지게 하는 장점이 구현된다.

상기 제2이송부(240) 역시 상기 제1이송부(220)에서 건조과정을 거친 슬러지가 재차로 이송되는 구조로 동일하게 메쉬형 구조로 구현되도록 한다.

또한, 상기 제1이송부의 상부와 하부의 이격된 위치에는 과열증기를 공급받아 분사하는 제1과열증기분사부(230)이 배치되로록 한다. 상기 제1과열증기분사부(230)는 메쉬형 컨베이어 구조물의 상부와 하부에 이격된 위치에 배치되며, 메쉬형 컨베이어 상부표면 및 하부표면에 과열증기를 분사하게 되며, 이 경우 메쉬구조로 인해 메쉬를 관통하여 과열증기가 슬러지에 공급될 수 있도록 한다. 슬러지는 상하에서 공급되는 고옵의 과열증기로 건조되면서 교반이 이루어지는 작용이 동시에 구현되게 되어, 효율적인 수분 건조가 이루어지게 된다.

물론, 상기 제2이송부(240)을 구성하는 메쉬형 컨베이어의 상부 및 하부의 이격위치에 과열증기를 분사하는 제2과열증기분사부(250)가 배치될 수 있으며, 역시 메쉬형 컨베이어 상부표면 및 하부표면에 과열증기를 분사하게 되며, 이 경우 메쉬구조로 인해 메쉬를 관통하여 과열증기가 슬러지에 공급될 수 있도록 한다.

이렇게 제1이송부(220) 및 제2이송부(240)을 순차로 경유한 슬러지는 과열증기와 접촉하며 건조가 되게 되며, 건조된 슬러지는 슬러지이송컨베이어부(270)을 통해 배출되게 된다.

또한, 슬러지가 건조되며 발생하는 건조 수증기는 건조수분순환부(260)을 통해 상기 본체 하우징(H)의 외부와 연결되는 배출구(262) 및 배출라인(264)를 통해 후술하는 수분공급모듈(500)으로 이동할 수 있도록 한다. 이렇게 이동된 건조 수증기는 과열증기형성모듈(400)에 공급되어 다시 과열증기로 변환되어 슬러지 건조에 투입되는 구조로 사용될 수 있도록 한다. 이러한 순환구조로 정화 수분의 사용을 최소화하고 에너지 효율을 높일 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 슬러지건조모듈(200)은 도 4 및 도 5를 참조하여 작동 과정을 정리하면 다음과 같다. 도 5는 도 4를 상부에서 바라본 평면 개념도이다.

도 4에 도시된 것과 같이, 이송라인(120)을 통해서 유입된 슬러지가 분사노즐을 포함하는 분사부(130)을 통해 메쉬형 컨베이어를 포함하는 제1이송부(220)에 투입된다. 구동모터(M1)의 동작으로 메쉬형 컨베이어가 진행을 하게 되며, 일부 수분은 아래로 배출되게 되며, 제1과열증기분사부(230)의 위치를 지나는 경우, 메쉬형 컨베이어 상부 및 하부에서 과열증기를 분사하게 된다.

상기 제1과열증기분사부(230)는 메쉬형 컨베이어의 상부에 배치되는 상부 분사부(230A)와 메쉬형 컨베이어의 하부에 배치되는 하부 분사부(230B)로 구성되모, 메쉬형 컨베이어의 상하부에서 동시에 과열증기를 분사하도록 하여, 투입되는 슬러지의 교반과 동시에 건조가 이루어질 수 있도록 한다.

도 4의 도면에서 좌-->우로 이동하는 슬러지는 제1이송부(220)의 우측 말단에서 하부로 낙하하며 제2이송부(240)의 메쉬형 컨베이어로 투입되게 된다.

이후, 구동모터(M2)의 동작에 의해, 제2이송부(240)의 메쉬형 컨베이어는 도 3의 도면에서, 우--->좌이동하며, 동시에 제2이송부(240)의 메쉬형 컨베이어의 상부 및 하부의 과열증기분사부(250A, 250B)를 통해 과열증기를 분사받아 건조되게 된다.

이 과정을 거친 슬러지는 제2이송부(240)의 좌측 말단에에서 하부로 낙하하며, 슬러지이송컨베이어부(270)에 투입되며, 이를 통해 외부로 배출되게 된다.

과열증기의 공급은, 제1이송부에 과열증기 공급을 하는 상부 및 하부분사부(230A, 230B)는 과열증기 이송1라인(231)을 통해 분지관(232, 233)을 통해 공급된다. 제2이송부에 과열증기 공급을 하는 상부 및 하부분사부(250A, 250B)는 과열증기 이송2라인(234)를 통해 공급을 받을 수 있도록 한다.

도 5는 이러한 도 4의 구조를 상부에서 바라본 평면도를 도시한 것으로, 메쉬형 컨베이어를 구비한 제1이송부(220)의 일부를 도시하였으며, 그 하부에 배치되는 제1과열증기공급부(230)의 평면구조를 도시하였다. 과열증기를 공급하는 과열증기 이송1라인(231)을 통해 분지관(232, 233)을 통해 공급받은 과열증기는 파이프형태의 분사관을 따라서 이동하며, 분사홀(h1, h1)을 통해 분사가 이루어지게 된다.

도 5에 도시된 구조의 과열증기 분사부의 구조는, 메쉬형 컨베이어 당 한 쌍이 배치되게 되어 건조효율을 높일 수 있도록 하는 것은 상술한 바와 같다.

이하에서는, 도 2를 참조하며, 본 발명의 다른 주요 구성들과 상술한 슬러지건조모듈(200)의 상호 관계를 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 것과 같이, 상기 슬러지건조모듈(200)에 공급되는 과열증기는 과열증기형성모듈(400)에서 형성되며, 상기 과열증기형성모듈(400)은 과열증기를 형성하는 보일러(B)와 과열증기 이송1라인(231) 및 과열증기 이송2라인(234)를 통해 과열증기를 공급하도록 한다.

상기 과열증기를 형성하는 과열증기 보일러는 재열증기 보일러를 사용할 수 있다. 또는 후술하는 본 발명의 보일러 구조(도 8)를 적용하는 것도 가능하다.

과열증기의 형성은, 수분공급모듈(500)에서 공급되는 수분을 매개로 보일러(B)에서 고온의 과열증기를 형성함으로써 구현되게 된다. 상기 수분공급모듈(500)은, 다수의 송풍기(500, 530)를 구비하여 수분을 상기 과열증기형성모듈(400)로 공급한다. 또한, 이 경우, 본 발명의 슬러지건조모듈(200)에서 발생하는 건조 수증기는 슬러지 슬러지가 건조되며 발생하는 건조 수증기는 건조수분순환부(260)을 통해 상기 본체 하우징(H)의 외부와 연결되는 배출구(262) 및 배출라인(264)를 통해 건조 수증기 순환라인(540)과 연결되어 수분공급모듈(500)으로 이동할 수 있도록 한다. 이렇게 이동된 건조 수증기는 과열증기형성모듈(400)에 공급되어 다시 과열증기로 변환되어 슬러지 건조에 투입되는 구조로 사용될 수 있도록 한다. 이러한 순환구조로 정화 수분의 사용을 최소화하고 에너지 효율을 높일 수 있도록 할 수 있다.

아울러, 건조 수증기 순환라인(540)을 통해 공급되는 수증기의 일부는, 분리되어 응축수처리모듈(300)으로 이동할 수 있도록 한다.

상기 응축수처리모듈(300)은 유입되는 고온의 수증기의 열을 조절하는 수냉식 열교환기(301)과 응축된 수증기를 저장하는 응축수 탱크(T)를 포함한다. 나아가, 저장되는 응축수를 정화하는 응축수 정화모듈(CL)에서는 응축수를 정화하여 응축수가 가지는 악취 및 유해가스, 산도(PH)를 조절하여 정화할 수 있도록 한다.

동시에, 상술한 수냉식 열교환기(301)를 작동하기 위한 냉각수는 냉각수 공급모듈(600)을 통해 공급된다.

상기 냉각수 공급모듈(600)은, 시상수를 공급받아 저장하는 냉각수 저장탱크(610)와 냉각수펌프(620)을 통해 냉각수공급라인(622)를 경유해 냉각수를 열교환기(301)로 공급하며, 사용된 냉각수는 냉각수 배출라인(624)을 통해 배출되게 된다.

응축수정화모듈(CL)을 경유하지 않는 응축수는 바로 응축수배출모듈(700)을 통해 배출될 수 있다.

상기 응축수배출모듈(700)은 오염도가 크지 않고, 악취나 산도가 높지 않는 응축수를 배출할 수 있도록 하며, 이 경우, 응축수 탱크(T)에 있는 웅축수는 이송펌프(711)을 통해 이동하며, 페수탱크(710)에 저장된 후, 배출되는 경로를 거친다. 또는, 다른 경로로는, 경미한 악취를 포함하는 경우, 스크러버 장비가 구비된 소취장치(720)에서 정화과정을 거치고, 배출펌프(730)을 거쳐서 배출탱크(740)에 저장된 이후 배출 처리될 수 있다.

이상의 과정과는 달리, 본 발명에서는, 오염도와 악취정도가 심한 응축수를 정화하는 응축수정화모듈(CL)의 동작 및 구성을 설명하기로 한다.

도 6 및 도 7은 본 발명에서의 응축수를 정화하는 응축수정화모듈(CL)의 동작 및 구성을 도시한 도면이다.

상기 응축수 정화모듈(CL)은, 응축수 탱크(T) 하부에 연결되어, 슬러지 건조작업시 발생하는 응축수를 이송하는 응축수 이송라인(310)과, 배출되는 상기 응축수의 온도를 제1온도로 조절하는 응축열조절부(320), 상기 제1온도로 조절된 응축수에 대하여 정화제를 투입하는 정화제공급부(330), 상기 정화제가 투입된 상기 응축수를 혼합하는 제1혼합부(340), 상기 정화제가 혼합된 응축수를 계류시키며, 교반하여 정화반응을 수행하는 반응부(350), 상기 반응부(350)에서 반응이 완료된 제2응축수의 배출온도를 제2온도로 조절하는 냉각열조절부(380)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 응축수 정화모듈(CL)은, 상기 반응부(350)에서 배출되는 제2응축수에 대하여 중화제를 투입하여 중화반응을 유도하는 중화제공급부(360), 상기 제2응축수와 중화제를 혼합시켜 중화반응을 발생하는 제2혼합부(370), 상기 냉각열조절부(380)을 경유하여 배출되는 제2응축수의 산도(Ph)를 측정하고, 상기 중화제공급부(360)에서 투입할 중화제의 양을 산출조절하는 배출수 검출부(390)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 응축수 정화모듈(CL)의 주요 구성에 대한 기능 및 정화처리 과정을 설명하면 다음과 같다.

우선, 슬러지 건조처리를 수행하는 수용조에서 배출되는 배출수는, 본 발명의 응축수배출라인(310)을 타고 배출되게 된다. 이 경우, 배출되는 배출수는, 과열증기에 의해 재생과정에 이용된 배출수이므로, 통상 105~110℃의 고온에 해당하게 된다.

이에, 본 발명에서는, 정화제와 혼합하여 반응을 최적화하기 위한 반응온도로 열교환기를 포함하는 응축열조절부(320)를 통해 온도 조절을 수행한다. 즉, 응축열 조절부(420)의 구성은, 고온의 응축수의 온도를 산화반응의 가장 최적합 온도로 조절하는 열교환기의 구성으로 구현할 수 있으며, 통상 슬러지 처리 응축수는 그 자체로 고온의 열수(105 ℃ 이상)를 고온(95 ℃) 범위로 조절하는 기능을 수행할 수 있도록 한다.

다음으로, 응축열조절부(320)를 경유한 배출수에 대하여 액상의 정화제를 공급할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명의 정화제 공급부(330)의 구성은, 별도의 저장탱크(331)를 통해서, 액상의 정화제(본 발명의 일 실시예에서는 과황산염을 적용한다.)을 공급할 수 있도록 하는 공급라인으로 구성되며, 응축수의 배관라인에 직접 과황산염을 투입할 수 있도록 하는 구성으로 구현할 수 있다. 투입된 과황산염은 제1혼합부(440)에서 계류하여 1차적으로 혼합이 될 수 있도록 할 수 있다.

특히, 응축수를 정화하는 구성에서, 과황산나트륨과 같은 과황산염은 고온(95 ℃) 범위에서 정화반응이 가장 효율적으로 구현될 수 있으며, 본 발명에서는 과열증기를 이용한 장치 시스템에서 배출되는 배출수는 고온을 가지고 있는바, 별도의 배출수의 가열장치등의 열원장치가 필요로 하지 않는 장점이 구현되게 된다.

이후, 반응부(450)의 경우, 혼합된 응축수와 정화제가 특정의 온도에서 일정한 반응조에 수용되며, 정화반응이 구현될 수 있도록 하는 구성으로 구성된다. 정화제로 사용되는 액상의 과황산염과 배출수(응축수)가 반응하며 정화반응이 극대화될 수 있도록 일정한 교반기능을 구비할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 중화제공급부(460)를 구비하여, 정화되는 배출수(응축수)의 산도를 조절할 수 있도록 함이 바람직하다. 이를 위해, 본 발명은, 중화제공급부는, 중화제(이를 테면, NaOH)를 저장하는 저장탱므를 액상으로 고급할 수 있도록 하며, 정화반응이 구현된 응축수가 배출되는 배출라인으로 직접 액상의 중화제를 공급할 수 있도록 하여, 배출되는 응축수의 산도를 조절할 수 있도록 한다. 정화반응이 과황산염과 반응하여 배출되는 상태에서는, pH1~2 정도의 강산성을 가지나, 중화반응을 통해 PH6~8 의 중성 또는 약염기성의 산도를 가지도록 조절할 수 있도록 한다.

특히, 배관라인으로 공급되는 중화제와 응축수는 제2혼합부(470)에서 혼합이 이루어지게 된다. 또한, 투입되는 중화제의 양은, 배출수검출부(490)을 통해 배출수의 PH를 검출하고, 이에 부합하는 중화제의 양을 자동으로 산출하여 투입이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 냉각열조절부(480)을 구비할 수 있으며, 이는, 정화반응과 중화반응이 완료된 응축수의 경우, 90℃ 내외의 고온인바, 이 온도를 배출에 적합한 온도로 냉각하는 냉각장치를 구비할 수 있도록 해, 배출되는 배출수의 온도를 현저하게 낮추어 배출될 수 있도록 한다.

슬러지 건조 처리 공정에서 발생하는 고온의 배출수를 정화제를 투입하여 정화시킬 수 있도록 하며, 별도의 배출수 가열장치 없이도, 배출수의 온도를 활용하여 정화제의 효율을 발현할 수 있도록 해 경제적이고 친환경적인 장치 구조를 구현하게 된다. 특히, 과열증기 슬러지 건조에 의해 발생하는 응축수는 고온의 폐수인바, 정화시 별도의 반응온도처리를 위한 가열설비를 구축할 필요가 없으며, 적합한 정화제를 투입하여 배출과정에서 정화처리를 수행할 수 있도록 해, 경제적인 정화처리를 수행할 수 있도록 할 수 있다.

도 8 내지 도 12는, 도 2에서 상술한 과열증기형성모듈(400)의 보일러(B)의 일 실시예의 구조를 도시한 것이다.

도 8은 본 발명에 적용하는 과열증기형성모듈(BL)의 구조를 도시한 개념도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명에서의 과열증기형성모듈(BL)은 과열증기를 생성하며, 배관을 통해 과열증기를 슬러지의 건조 처리를 수행하는 수용조에 공급하는 기능을 수행한다.

특히, 본 발명에서의 과열증기형성모듈(BL)은 과열증기 분사노즐로 공급되는 과열증기를 형성하되, 연소실(441)의 상부에 배치되는 버너(442)를 구비하며, 상기 버너의 하부에 배치되는 화염차단망(443)을 포함하는 보일러(440) 및 상기 화염차단망(443)의 외주연을 둘러싸는 구조로 이격되어 배치되는 증기히팅관(451)과, 상기 증기히팅관(451)의 일단 및 타단에 연결되는 증기유입관(452) 및 증기배출관(453)을 포함하는 과열증기형성부(450)를 포함하여 구성될 수 있다.

나아가, 상기 과열증기형성부(450)는, 상기 증기히팅관(451)의 일단에 상기 증기유입관을 형성하여 증기공급실(147)로 연통시키며, 타단에 상기 증기배출관(453)을 형성하여 과열증기공급부(420)를 연통시키며, 상기 증기유입관(451)과 상기 증기배출관(4512)을 증기조절관(454)로 연통시켜 고온의 증기와 저온의 증기를 혼합하여 온도조절을 수행할 수 있도록 한다.

도 8 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 과열증기형성모듈(BL)의 상세 구성의 기능 및 구조를 설명하기로 한다.

본 발명의 과열증기형성모듈(BL)의 보일러(440)는, 연소실(441)을 구비하며, 상부 중앙에 버너(442)를 배치한다. 상기 버너의 하부 방향으로는, 화염차단망(443)을 형성하여, 버너(443)의 불꽃이 횡방향으로 번져 후술하는 과열증기형성부(450)의 증기히팅관(451)에 화염이 직접 부딪히는 것을 방지할 수 있도록 한다.

상기 연소실(141)의 하부에는, 환형의 하부수조(446)를 형성하고, 상부에는 상기 하부수조(446)와 증기공급실(447)을 수직으로 여통시키는 다수개의 수조파이프(444)를 일정간격으로 결합함과 동시에 하부수조(446)와 증기공급실(147)을 수면계(445)로 연결하여 수조파이프(444) 내부의 수량을 확인할 수 있도록 한다.

상기 과열증기형성부(450)는, 상기 연소실(441)의 수조파이프(444)의 내측으로 과열증기히팅관(451)을 형성하되, 과열증기히팅관(451)의 내주연 상부에 화염차단망(443)을 위치하도록 하여, 연소실(441)의 화염이 과열증기히팅관(451)에 직접 부딪치지 않도록 유도한다. 동시에, 연소실에서 열교환 시간과 면적을 최대로 늘려 고온의 과열증기를 원활하여 효율적으로 형성할 수 있도록 한다.

상기 과열증기히팅관(451)은 도 8에 도시된 것과 같이, 코일형 또는 루프형이거나, 코일 및 루프의 혼합형 등 다양한 형상으로 형성할 수 있다.

도 9에 도시된 것은 본 발명의 일실시예로서, 코일형 과열증기히팅관(451)의 구조를 도시한 것으로, 코일형상의 과열증기히팅관(451)은 상하측에 열편향방지판(455)을 결합함과 동시에, 관과 관사이 틈새에 간격지지구(456)를 다수개 순차적으로 끼워, 증기히팅관(451)을 일정하고 견고하며, 안정적으로 지지할 수 있도록 한다. 또한, 이러한 구조는 열손실을 방지하고, 원활한 증기를 재히팅하여 원하는 온도의 과열증기를 얻을 수 있도록 한다.

또한, 상기 과열증기히팅관(451)의 일단에는 증기유입관(452)를 형성하여 증기공급실(147)에 연통시키고, 타단에는 증기배출관(453)을 형성하여 고온의 증기를 배출할 수 있도록 한다. 나아가, 증기배출관(453)과 과열증기공급부(420)의 메인증기공급관(421)을 증기공급관(457)과 연토시켜 고온의 증기를 활성탄재생탱크 내부로 원할하에 공급하여 분사될 수 있도록 한다.

또한, 증기유입관(452)과 증기배출관(453)을 증기조절관(454)으로 연통시켜 고온의 증기와 저온의 증기를 효율적으로 혼합하여 원하는 온도의 증기를 효율적으로 공급할 수 있도록 한다.

이상의 보일러 구조는 본 발명의 슬러지 건조에 필요한 과열증기를 효율적으로 형성할 수 있으며, 안정적이고 신뢰도 높은 장치로 시스템의 성능을 향상할 수 있도록 한다. 특히, 과열증기를 형성하는 과열증기 형성 보일러의 구조를 고온의 증기를 효과적으로 생성하면서도 열에 의한 파손을 최소화할 수 있는 안정적인 구조를 취할 수 있도록 하여, 작업시간을 최소화할 수 있다.

100: 슬러지 공급모듈
200: 슬러지 건조모듈
300: 응축수 처리모듈
400: 과열증기 형성모듈
500: 수분 공급모듈
600: 냉각수 공급모듈
700: 응축수 배출모듈
800: 슬러지 배출모듈

Claims (5)

1. 슬러지를 공급하는 슬러지공급모듈(100); 상기 슬러지공급모듈(100)에서 슬러지를 공급받아, 과열증기를 분사하여 건조시키는 슬러지건조모듈(200); 상기 슬러지건조모듈(200)에서 발생하는 응축수를 정화 또는 배출하기 위한 처리를 수행하는 응축수처리모듈(300); 상기 슬러지건조모듈(200)에 공급되는 과열증기를 형성하는 과열증기보일러(B)를 구비하는 과열증기공급모듈(400); 및 상기 과열증기공급모듈(400)에 과열증기 형성을 위한 수분을 공급하되, 상기 슬러지건조모듈(200)에서 회수되는 회수 수분을 재순환 적용하여 공급하는 수분공급모듈(500);을 포함하며,
   상기 슬러지건조모듈(200)은, 슬러지를 유입받는 본체 하우징(H)을 구비하며, 상기 슬러지공급모듈(100)이 이송라인(120)을 통해 이송된 슬러지를 분사하여 공급하는 슬러지공급부(210); 상기 슬러지공급부(210)에서 공급되는 슬러지를 이송받은 제1메쉬형 컨베이어를 포함하는 제1이송부(220); 상기 제1이송부(220)의 제1메쉬형 컨베이어의 상부 및 하부에 각각 배치되어 과열증기를 분사하는 제1과열증기공급부(230); 상기 제1이송부(220)의 하부에 배치되며, 상기 제1이송부(220)를 경유한 슬러지를 재이송하는 제2메쉬형 컨베이어를 포함하는 제2이송부(240); 상기 제2이송부(240)의 제2메쉬형 컨베이어의 상부 및 하부에 각각 배치되어 과열증기를 분사하는 제2과열증기공급부(250); 및 상기 본체 하우징(H) 내부에서 슬러지의 건조시 발생하는 수증기를 상기 수분공급모듈(500)로 재순환시키는 건조수분순환부(260);를 포함하며,
   상기 응축수처리모듈(300)은, 상기 슬러지건조모듈에서 발생하는 응축수를 정화하는 응축수정화모듈(CL)을 포함하며, 상기 응축수정화모듈(CL)은, 상기 슬러지건조모듈에서 슬러지 건조시 발생하는 응축수를 배출하는 응축수 배출라인(310); 배출되는 상기 응축수의 온도를 제1온도로 조절하는 응축열조절부(320); 상기 제1온도로 조절된 응축수에 대하여 정화제를 투입하는 정화제공급부(330); 상기 정화제가 투입된 상기 응축수를 혼합하는 제1혼합부(340); 상기 정화제가 혼합된 응축수를 계류시키며, 교반하여 정화반응을 수행하는 반응부(350); 상기 반응부(350)에서 배출되는 제2응축수에 대하여 중화제를 투입하여 중화반응을 유도하는 중화제공급부(360); 상기 제2응축수와 중화제를 혼합시켜 중화반응을 발생하는 제2혼합부(370); 상기 반응부(350)에서 반응이 완료된 제2응축수의 배출온도를 제2온도로 조절하는 냉각열조절부(380); 상기 냉각열조절부(380)을 경유하여 배출되는 제2응축수의 산도(pH)를 측정하고, 상기 중화제공급부(360)에서 투입할 중화제의 양을 산출조절하는 배출수 검출부(390);를 포함하는,
   슬러지 건조 처리 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 과열증기공급모듈(400)은,
   연소실(441)의 상부에 배치되는 버너(442)를 구비하며, 상기 버너의 하부에 배치되는 화염차단망(443)을 포함하는 보일러(440); 및
   상기 화염차단망(443)의 외주연을 둘러싸는 구조로 이격되어 배치되는 증기히팅관(451)과, 상기 증기히팅관(451)의 일단 및 타단에 연결되는 증기유입관(452) 및 증기배출관(453)을 포함하는 과열증기형성부(450);
   상기 과열증기형성부(450)는,
   상기 증기히팅관(451)의 일단에 상기 증기유입관을 형성하여 증기공급실(147)로 연통시키며, 타단에 상기 증기배출관(453)을 형성하여 과열증기공급부(420)를 연통시키며,
   상기 증기유입관(452)과 상기 증기배출관(453)을 증기조절관(454)으로 연통시켜 고온의 증기와 저온의 증기를 혼합하여 온도조절을 수행하는,
   슬러지 건조 처리 시스템.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 수분공급모듈(500)은,
   적어도 하나 이상의 송풍유닛(510)을 포함하며,
   상기 슬러지건조모듈(200)에서 회수되는 건조수분을 순환라인(540)을 통해 유입받아 상기 과열증기공급모듈(400)로 재공급하며,
   상기 회수되는 건조수분의 열을 조절하는 공냉식열교환기(520)을 포함하는,
   슬러지 건조 처리 시스템.

Images