KR102457703B1 - 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치 - Google Patents

음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치에 관한 것으로서, 처리에 어려움을 겪고 있는 음폐수와 하수술러지를 동시에 처리하여 환경오염 방지와 에너지 재활용이라는 두가지 효과를 동시에 얻을 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 음폐수에서 오일을 재생하는 음폐수 오일재생부(10)와; 하수슬러지를 건조시켜 건조슬러지로 만들거나, 하수슬러지를 탄화슬러지로 만드는 하수슬러지 건조 및 탄화부(20)와; 상기 음폐수 오일재생부(10)에서 재생된 재생오일과, 상기 하수슬러지 건조 및 탄화부(20)에서 제조된 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 미리 설정된 비율로 혼합하는 혼합부(30)와; 상기 혼합부(30)에서 혼합된 재생오일과 건조슬러지, 또는 탄화슬러지를 연료탄으로 제조하는 연료탄 제조부(40)를 포함하고, 상기 음폐수 오일재생부(10)는, 압축기(12)와, 음폐수에서 오일을 추출하는 유분 분리기(14)를 포함하여 구성되고, 상기 유분 분리기(14)는, 원통형 디캔터(14a)와, 스크류 회전체(14b)와, 상기 스크류 회전체(14b)의 내부에 구비되는 내부관(14d)과, 입구부분에 구비되는 조절레버(14e)와, 상기 조절레버(14e)의 전방에 구비되는 세정수 공급관(14f)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치{FUEL MANUFACTURING APPARATUS USING RECYCLED OIL EXTRACTED FROM FOOD WASTE WATER AND SEWAGE SLUDGE}
본 발명은 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 음식 폐기물 폐수(이하 '음폐수'라 한다) 처리과정에서 추출한 재생오일과, 하수슬러지를 건조시킨 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 혼합하여 연료탄으로 제조함으로써, 음폐수 및 하수슬러지에 의한 환경오염을 방지하면서 에너지를 재활용할 수 있고, 연소 시에 타 연료탄보다 높은 발열량을 얻을 수 있도록 한 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치에 관한 것이다.
환경오염을 유발하는 대표적인 유해물질로서, 음식 폐기물과 하수슬러지가 있다.
음식 폐기물과 하수슬러지는 많은 유해물질들을 포함하고 있으므로, 처리되지 않은 상태로 자연계에 배출되면 심각한 환경오염을 일으킨다. 따라서, 적절한 처리과정을 통해 그 유해성분을 줄여주는 것이 중요하다.
상기 음식 폐기물 또는 하수슬러지를 재활용하여 연료화하는 다양한 기술들이 제안된 바 있다.
상기한 기술들은, 음식 폐기물 또는 하수슬러지 각각을 적절한 처리과정을 통해 연료화함으로써, 그 유해성분을 줄이면서 에너지로 재활용할 수 있다는 장점이 있다.
그런데 이러한 종래의 기술은, 연소 시에 충분한 수준의 발열량을 얻을 수 없다는 단점이 있고, 이러한 단점 때문에, 에너지 효율이 낮아 연료탄으로서의 효과가 떨어진다는 문제점이 있다.
특히, 유연탄, 우드 펠릿 등과 같은 기존의 연료탄에 비해 비용대비 발열효과가 현저하게 떨어져 주연료로 사용하기에 부족하다는 문제점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 음폐수 처리과정에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용하여 연료탄으로 재활용하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 처리에 어려움을 겪고 있는 음폐수와 하수슬러지를 동시에 처리하여, 환경오염 방지와 에너지 재활용이라는 두가지 효과를 동시에 얻을 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 연료로 재생하되, 연소 시에 높은 수준의 발열량을 얻을 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 연료탄의 연소 시에 높은 수준의 발열량을 얻을 수 있도록 함으로써, 연료탄을 유연탄과 우드 펠릿의 대체품으로 사용할 수 있고, 이를 통해 비용을 절감하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 유연탄과 우드 펠릿의 사용으로 인한 대기오염과 산림파괴의 문제를 해결하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 음식 폐기물의 처리과정에서 발생하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용하여 연료탄으로 재생하는 연료탄 제조장치에 있어서, 상기 음폐수에서 오일을 재생하는 음폐수 오일재생부와; 하수슬러지를 건조시켜 건조슬러지로 만들거나, 하수슬러지를 탄화슬러지로 만드는 하수슬러지 건조 및 탄화부와; 상기 음폐수 오일재생부에서 재생된 재생오일과, 상기 하수슬러지 건조 및 탄화부에서 제조된 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 미리 설정된 비율로 혼합하는 혼합부와; 상기 혼합부에서 혼합된 재생오일과 건조슬러지, 또는 재생오일과 탄화슬러지를 연료탄으로 제조하는 연료탄 제조부를 포함하고, 상기 음폐수 오일재생부는, 음식 폐기물을 압축하여 음폐수가 생성되도록 하는 압축기와, 상기 음폐수에서 오일을 추출하는 유분 분리기를 포함하여 구성되고, 상기 유분 분리기는, 원통형 디캔터와, 상기 원통형 디캔터의 내부에 구비되는 스크류 회전체와, 상기 스크류 회전체의 내부에 구비되는 내부관과, 입구부분에 구비되는 조절레버와, 상기 조절레버의 전방에 구비되는 세정수 공급관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 스크류 회전체는, 외주면에 복수의 배출공이 형성되고, 고형물을 배출하는 후방부분은 직경이 점차 감소되는 형상인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 유분 분리기는, 음폐수에서 오일, 물, 고형물인 케이크를 각각 분리하는 3상 분리기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 하수슬러지 건조 및 탄화부는, 하수슬러지를 미리 설정된 온도 이하로 저온 가열하여, 미리 설정된 함수율 이하로 건조시키는 건조시설과; 하수슬러지를 미리 설정된 온도 이상으로 고온 가열하여 탄화시키는 탄화시설을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 건조시설은, 상기 하수슬러지를 분말의 형태로 건조시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 혼합부는, 상기 음폐수 오일재생부에서 생산된 재생오일과, 상기 하수슬러지 건조 및 탄화부에서 발생되는 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 미리 설정된 비율로 1차 혼합하는 1차 혼합부와; 상기 1차 혼합부에서 1차 혼합된 상기 재생오일과 하수슬러지 또는 탄화슬러지의 혼합물을 2차로 혼합하는 2차 혼합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 1차 혼합부는, 서로 병렬로 연결되는 복수의 혼합기들을 포함하며, 상기 복수의 혼합기들은, 내부의 혼합챔버에 투입된 특정비율의 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를 동시에 혼합하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 1차 혼합부는, 사로 병렬로 연결되는 스크류식 제 1혼합기와 제 2혼합기를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2혼합기 각각은, 내부의 혼합챔버에 투입된 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를 미리 설정된 회전속도 이하의 저속 조건하에서 혼합하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 및 제 2혼합기는, 상기 내부의 혼합챔버가 진공식 구조로서, 진공 조건 하에서 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 및 제 2혼합기는, 상기 액상의 재생오일과 분말의 건조슬러지 또는 탄화슬러지 각각을 내부의 혼합챔버에 분사하여 투입할 수 있는 재생오일 분사부와, 건조슬러지 또는 탄화슬러지 분사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 및 제 2혼합기는, 상기 재생오일 분사부와, 건조슬러지 또는 탄화슬러지 분사부로 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 상기 혼합챔버내에 각각 분사하여 혼합하되, 그 혼합비가 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지 전체 혼합물의 총중량비를 기준으로, 상기 재생오일이 50∼70중량%, 건조슬러지 또는 탄화슬러지가 30∼50중량% 혼합되도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 및 제 2혼합기는, 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지 혼합 시에 일정한 온도의 열을 가하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 1차 혼합부는, 상기 제 1 및 제 2혼합기 각각에서 혼합된 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지를, 상기 2차 혼합부에 각각 교번적으로 배출시키는 혼합물 배출제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 혼합물 배출제어부는, 상기 제 1혼합기의 혼합물 배출구측에 설치되는 제 1배출밸브와, 상기 제 2혼합기의 혼합물 배출구측에 설치되는 제 2배출밸브를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2배출밸브는, 인가되는 제어신호에 따라 상기 제 1혼합기의 혼합물 배출구와, 상기 제 2혼합기의 혼합물 배출구를 미리 설정된 시간 간격을 두고 교번적으로 개방하여, 상기 제 1 및 제 2혼합기 각각에서 혼합된 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지를, 상기 2차 혼합부에 각각 교번적으로 도입시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 2차 혼합부는, 스크류식 혼합기이며, 내부의 혼합챔버로 투입된 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를 미리 설정된 회전속도 이상의 고속 조건 하에서 혼합하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 2차 혼합부는, 상기 내부의 혼합챔버가 진공식 구조이며, 진공 조건 하에서 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 2차 혼합부는, 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지의 혼합 시에, 일정한 온도의 열을 가하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 연료탄 제조부는, 상기 혼합부에서 혼합된 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를 고압으로 압출시킨 후, 일정한 크기로 절단하여 펠릿 형태의 연료탄으로 제조하는 압출식 펠릿성형기인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 연료탄 제조부로 도입되는 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지 혼합물에 고형화제를 공급하여, 상기 연료탄 제조부에서 제조되는 연료탄의 고형화 정도를 조절할 수 있는 고형화제 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 음식 폐기물을 처리하는 과정에서 발생하는 음폐수와 하수슬러지를 재활용하여 연료탄을 제조함으로써, 음폐수와 하수슬러지에 의한 환경오염을 방지하면서 에너지로도 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 건조슬러지 또는 탄화슬러지에 음폐수에서 추출한 재생오일을 혼합하여 연료탄을 제조하므로, 연소 시에 타 연료탄보다 높은 발열량을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 연료탄의 연소 시에 높은 수준의 발열량을 얻을 수 있으므로, 유연탄과 우드 펠릿의 대체품으로 사용하여 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 유연탄과 우드 펠릿의 사용으로 인한 대기오염과 산림파괴의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제 1혼합기가 배치타입으로 구성되므로, 복수 혼합기의 교차운전에 의해 혼합성능 및 연료탄 제조효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 유분 분리기의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 유분 분리기의 스크류 회전체를 나타낸 도면.
이하, 본 발명에 따른 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 명세서에서 “건조슬러지”는 하수슬러지를 건조시설에서 건조시킨 슬러지를 의미하고, “탄화슬러지”는 하수슬러지를 탄화시설에서 탄화시킨 슬러지를 의미한다.
본 발명에 따른 제조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 음식 폐기물의 처리과정에서 발생하는 음폐수에서 추출한 재생오일(이하 간단히 '재생오일'이라 한다)과 하수슬러지를 이용하여 연료탄으로 재생하는 연료탄 제조장치에 있어서, 상기 음폐수에서 오일을 재생하는 음폐수 오일재생부(10)와; 하수슬러지를 건조시켜 건조슬러지로 만들거나, 하수슬러지를 탄화슬러지로 만드는 하수슬러지 건조 및 탄화부(20)와; 상기 음폐수 오일재생부(10)에서 재생된 재생오일과, 상기 하수슬러지 건조 및 탄화부(20)에서 제조된 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 미리 설정된 비율로 혼합하는 혼합부(30)와; 상기 혼합부(30)에서 혼합된 재생오일과 건조슬러지, 또는 재생오일과 탄화슬러지를 연료탄으로 제조하는 연료탄 제조부(40)를 포함하여 구성된다.
또한 상기 음폐수 오일재생부(10)는, 음식 폐기물을 압축하여 음폐수가 생성되도록 하는 압축기(12)와, 상기 음폐수에서 오일을 추출하는 유분 분리기(14)를 포함하여 구성된다.
상기 유분 분리기(14)는, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 원통형 디캔터(14a)와, 상기 원통형 디캔터(14a)의 내부에 구비되는 스크류 회전체(14b)와, 상기 스크류 회전체(14b)의 내부에 구비되는 내부관(14d)과, 입구부분에 구비되는 조절레버(14e)와, 상기 조절레버(14e)의 전방에 구비되는 세정수 공급관(14f)을 포함하여 구성된다.
그리고 상기 스크류 회전체(14b)는, 외주면에 복수의 배출공(14c)이 형성되고, 고형물을 배출하는 후방부분은 직경이 점차 감소되는 형상으로 구성된다.
이하 도 2 및 도 3을 참조하여, 음폐수를 오일, 물 및 고형물 케이크의 3상으로 분리하는 과정을 설명한다.
먼저 구동모터(14k)에 의해 디캔터(14a) 및 스크류 회전체(14b)를 3,000~5,000 rpm의 고속으로 회전시킨다.
이어서 펌프(P)를 작동시켜 음폐수 저장조(T1)에 저장된 음폐수를 음폐수 공급관(14g)을 통해 스크류 회전체(14b)의 내부로 공급한다.
상기 음폐수 공급관(14g)을 통해 공급된 음폐수는, 내부관(14d)을 통해 스크류 회전체(14b)의 내부로 공급되고, 배출공(14c)을 통해 스크류 회전체(14b)와 디캔터(14a) 사이의 공간부로 배출되면서, 원심력에 의해 고형물층, 경액(오일)층 및 중액(물)층으로 분리된다.
이때 음폐수에 포함되어 있는 슬러지 성분은, 원심력에 의해 탈수되면서 고형물(이를 통상 '케이크'라 한다)이 되어 스크류에 의해 후방으로 이송된다.
스크류 회전체(14b)의 후방으로 이송된 고형물은, 케이크 배출관(14j)을 통해 케이크 저장조(T4)에 저장된다.
그리고 물과 오일성분은, 스크류의 날개 사이에 쌓이는 고형물에 의해 후방으로 이동될 수 없으므로 스크류 회전체(14b)의 전방으로 이동하게 된다.
이때 비중이 작은 오일은 먼저 오일 배출관(14i)을 통해 배출되어 오일 저장조(T3)에 저장되고, 비중이 큰 물은 물 배출관(14h)을 통해 배출되어 물 저장조(T2)에 저장된다.
이때 물과 오일의 분포상태에 따라, 조절레버(14e)로 댐퍼(도시 생략)를 조절하여 물과 기름의 분리 정도를 조절한다.
또한 분리 작업의 종료 시점이 되면, 세정수 공급관(14f)을 통해 세정수를 공급하여 스크류에 잔류하는 고형물을 세척한 후 유분 분리기의 작동을 중지시킨다.
한편, 상기한 3상 분리방식 대신 오일과 물을 분리하는 2상 원심분리기를 이용하여 오일과 물을 분리할 수도 있다.
상기 오일 저장조(T3)에 저장된 재생오일은, 하수슬러지를 건조시킨 건조슬러지 또는 하수슬러지를 탄화시킨 탄화슬러지와 혼합되어 연료탄으로 제조된다.
그리고 본 발명의 연료탄 제조장치는, 하수슬러지 건조 및 탄화부(20)를 더 포함한다.
상기 하수슬러지 건조 및 탄화부(20)는, 하수슬러지를 건조시켜 건조슬러지로 만드는 건조시설(22)과, 하수슬러지를 탄화시켜 탄화슬러지로 만드는 탄화시설(24)을 구비한다.
상기 건조시설(22)은, 하수슬러지를 투입할 수 있는 건조로(도시하지 않음)를 갖추고 있으며, 상기 건조로 내부로 투입된 하수슬러지를 미리 설정된 온도 이하로 저온 가열하여 건조시킨다.
이러한 건조시설(22)은, 하수슬러지를 함수율 10% 이하의 입상 및 분말의 형태로 건조시키는 것이 바람직하다.
상기 탄화시설(24)은, 하수슬러지를 투입할 수 있는 탄화로를 갖추고 있으며, 건조된 슬러지를 고온 가열하여 탄화시키는 역할을 한다.
이러한 탄화시설(24)은, 하수슬러지를 400~600℃ 범위의 고온으로 가열하여, 함수율이 2∼3% 범위의 탄화물로 만든다.
그리고 본 발명의 연료탄 제조장치는, 재생오일과 건조슬러지 및 탄화슬러지 혼합부(30)(이하 간단히 ‘혼합부’라 칭하기로 한다)를 포함한다.
상기 혼합부(30)는, 음식 폐기물 오일재생부(10)에서 생산된 재생오일과 건조슬러지를 혼합하거나, 상기 재생오일과 탄화슬러지를 미리 설정된 비율로 혼합하는 장치로, 1차 혼합부(32)와 2차 혼합부(34)를 구비한다.
상기 1차 혼합부(32)는, 특정비율의 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 1차로 혼합하는 장치로, 서로 병렬로 연결되는 복수의 혼합기(32a, 32b)들을 포함한다.
상기 복수의 혼합기를 배치 타입(Batch Type)으로 구성함으로써, 혼합성능을 향상시킬 수 있고, 연료탄의 제조효율을 향상시킬 수가 있다.
도면에는 상기 혼합기(32a, 32b)가 2개로 도시되어 있지만, 상기 혼합기는 2개 이상으로 구성될 수도 있다.
상기 복수의 혼합기(32a, 32b)들은, 제 1혼합기(32a)와 제 2혼합기(32b)로 구성되며, 상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)는, 교반기 및 내부회전체를 구비한다.
이러한 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)는, 내부의 혼합챔버(32a-1, 32b-1)를 각각 구비하며, 상기 혼합챔버(32a-1, 32b-1)에 투입된 특정 비율의 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 1차로 혼합한다.
상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)는, 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를 미리 설정된 회전속도 이하의 저속 조건, 예를 들면, 30∼90 RPM 범위의 저속 조건하에서 혼합하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)는, 내부의 혼합챔버(32a-1, 32b-1)를 각각 갖추고 있되, 상기 혼합챔버(32a-1, 32b-1)가 진공식 구조인 것이 바람직하다.
상기 혼합챔버(32a-1, 32b-1)를 진공식 구조로 구성한 이유는, 진공 조건 하에서 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 혼합하기 위함이다. 이로써, 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지의 혼합과정에서 공기와 수분의 혼입을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)는, 액상의 재생오일과 분말의 건조슬러지 또는 탄화슬러지 각각을 내부의 혼합챔버(32a-1, 32b-1)에 투입한다.
이를 위해, 상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)는, 재생오일 분사부(32c)와 건조슬러지 또는 탄화슬러지 분사부(32d)를 각각 구비한다.
상기 분사부(32c, 32d)들은, 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지 각각을 진공식 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)의 내부 혼합챔버(32a-1, 32b-1)에 분사한다.
이렇게 분사에 의한 방법으로 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지 각각을 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)의 혼합챔버(32a-1, 32b-1)에 투입하는 이유는, 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지의 혼합비율을 보다 손쉽게 조절하고, 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지의 혼합효율을 높이기 위함이다.
여기서, 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)의 분사부(32c, 32d)들은, 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 내부의 혼합챔버(32a-1, 32b-1)로 각각 분사하여 혼합하되, 그 혼합비가 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지 전체 혼합물의 총중량비를 기준으로, 재생오일이 50∼70중량%, 건조슬러지 또는 탄화슬러지가 30∼50중량%로 혼합될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)는, 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지의 혼합 과정에서 일정한 온도의 열을 가하는 것이 바람직하다.
상기 1차 혼합부(32)는, 상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b) 각각에서 1차적으로 혼합된 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지의 혼합물(이하, “1차 혼합물”이라 한다)을 각각 교번적으로 배출시키기 위한 혼합물 배출제어부(33)를 더 포함한다.
상기 혼합물 배출제어부(33)는, 제 1혼합기(32a)의 혼합물 배출구(32a-2)측에 설치되는 제 1배출밸브(33a)와, 제 2혼합기(32b)의 혼합물 배출구(32b-2)측에 설치되는 제 2배출밸브(33b)를 구비한다.
상기 제 1 및 제 2배출밸브(33a, 33b)는, 솔레노이드식 전자밸브로서, 인가되는 제어신호에 따라 교번적으로 제어되면서 상기 제 1혼합기(32a)의 혼합물 배출구(32a-2)와, 상기 제 2혼합기(32b)의 혼합물 배출구(32b-2)를 미리 설정된 시간 간격을 두고 교번적으로 개방하도록 구성된다.
따라서, 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b) 각각에서 1차적으로 혼합된 1차 혼합물이, 교번적으로 배출될 수 있게 한다.
이로써, 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)의 1차 혼합물이, 상기 2차 혼합부(34)에 교번적으로 도입될 수 있게 한다.
이렇게 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b) 각각에서 혼합된 1차 혼합물을, 2차 혼합부(34)에 교번적으로 도입시키는 이유는, 상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)에서 혼합된 1차 혼합물을 상기 2차 혼합부(34)에 보다 효율좋게 공급하기 위함이다.
즉 본 발명은, 제 1혼합기(32a)와 제2 혼합기(32b)를 배치타입(Batch Type)으로 구성함으로써, 상기 제 1혼합기(32a)와 제2 혼합기(32b)의 교차운전에 의해 혼합성능 및 연료탄 제조효율을 향상시킬 수가 있다.
상기 2차 혼합부(34)는, 1차 혼합부(32)에서 혼합된 1차 혼합물을 2차로 혼합하는 것으로, 더블 스크류식 혼합기(34a)로 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 더블 스크류식 혼합기(34a)는, 내부에 혼합챔버(34a-1)를 갖추고 있으며, 상기 혼합챔버(34a-1)에 투입된 1차 혼합물을 2차로 혼합하는 역할을 한다.
한편, 2차 혼합부(34)의 더블 스크류식 혼합기(34a)는, 1차 혼합부(32)에서 도입된 1차 혼합물을 미리 설정된 회전속도 이상 범위의 고속 조건, 예를 들면, 120∼300 RPM 범위의 고속 조건에서 혼합하는 것이 바람직하다.
또한, 2차 혼합부(34)의 더블 스크류식 혼합기(34a)는, 내부의 혼합챔버(34a-1)를 갖추고 있되, 상기 혼합챔버(34a-1)가 진공식 구조인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 2차 혼합부(34)의 더블 스크류식 혼합기(34a)는, 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지의 2차 혼합 과정에서 일정한 온도의 열을 공급한다.
그리고 본 발명의 연료탄 제조장치는, 연료탄 제조부(40)를 구비한다.
상기 연료탄 제조부(40)는, 압출식 펠릿성형기(42)로 구성되며, 상기 압출식 펠릿성형기(42)는, 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지 혼합부(30)에서 1차와 2차에 걸쳐 혼합된 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지 혼합물을 연료탄으로 제조한다.
즉 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지 혼합물을 도입하고, 도입된 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지 혼합물을 고압으로 압출시키며, 압출되는 압출물을 절단장치(C)에 의해 일정한 길이로 절단하여 펠릿 형태의 연료탄(A)으로 제조한다.
이렇게 연료탄 제조부(40)에 의해 제조된 연료탄 펠릿(A)은, 음식 폐기물에서 추출된 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 함유하고 있다.
특히, 재생오일이 연료탄 펠릿의 총중량비를 기준으로 50∼70중량%, 건조슬러지 또는 탄화슬러지가 30∼50중량% 함유되며, 이렇게 함유된 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지는 연료탄의 발화성과 발화지속성 및 발열량을 높이게 된다.
그리고 본 발명의 연료탄 제조장치는, 고형화제 공급부(50)를 더 포함한다.
상기 고형화제 공급부(50)는, 상기 연료탄 제조부(40)로 도입되는 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지 혼합물에 고형화제, 예를 들면, 파라핀을 첨가한다.
이러한 고형화제 공급부(50)는, 연료탄 제조부(40)로 도입되는 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지 혼합물에 고형화제를 공급함으로써, 상기 연료탄 제조부(40)에서 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지 혼합물을 압축 성형할 시에, 그 고형화율을 조절할 수 있게 한다.
따라서, 펠릿 형태로 최종 제조되는 연료탄(A)의 고형화 정도를 조절할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 연료탄 제조장치에 의하면, 음식 폐기물의 처리과정에서 발생하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용하여 연료탄으로 제조하므로, 환경오염을 방지하는 동시에 에너지를 재활용할 수가 있다.
또한, 건조슬러지 또는 탄화슬러지에 재생오일을 혼합하여 연료탄으로 제조하므로, 연소 시에 발열량을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료탄을 유연탄과 우드 펠릿의 대체품으로 사용하여 비용을 절감할 수 있고, 유연탄과 우드 펠릿의 사용으로 인한 대기오염과 산림파괴의 문제를 해결할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
10: 음폐수 오일재생부 12: 압축기
14: 유분 분리기 14a: 디캔터(Decanter)
14b: 스크류(Screw) 회전체 14c: 배출공
14d: 내부관 14e: 조절레버(Lever)
14f: 세정수 공급관 14g: 음폐수 공급관
14h: 물 배출관 14i: 오일 배출관
14j: 케이크(Cake) 14k: 구동모터(Motor)
20: 하수슬러지 건조 및 탄화부 22: 건조시설
24: 탄화시설 30: 혼합부
32: 1차 혼합부 32a: 제 1혼합기
32a-1: 혼합챔버(Chamber) 32a-2: 혼합물 배출구
32b: 제 2혼합기 32b-1: 혼합챔버
32b-2: 혼합물 배출구 32c: 재생오일 분사부
32d: 건조슬러지 또는 탄화슬러지 분사부
33: 혼합물 배출제어부 33a: 제 1배출밸브
33b: 제 2배출밸브 34: 2차 혼합부
34a: 더블 스크류식 혼합기 34a-1: 혼합챔버
40: 연료탄 제조부 42: 펠릿(Pellet)성형기
50: 고형화제 공급부
P: 음폐수 공급펌프 T1: 음폐수 저장조
T2: 물 저장조 T3: 오일(Oil) 저장조
T4: 케이크(Cake) 저장조

Claims (19)

  1. 음식 폐기물의 처리과정에서 발생하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용하여 연료탄으로 재생하는 연료탄 제조장치에 있어서,
    상기 음폐수에서 오일을 재생하는 음폐수 오일재생부(10)와;
    하수슬러지를 건조시켜 건조슬러지로 만들거나, 하수슬러지를 탄화슬러지로 만드는 하수슬러지 건조 및 탄화부(20)와;
    상기 음폐수 오일재생부(10)에서 재생된 재생오일과, 상기 하수슬러지 건조 및 탄화부(20)에서 제조된 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 미리 설정된 비율로 혼합하는 혼합부(30)와;
    상기 혼합부(30)에서 혼합된 재생오일과 건조슬러지, 또는 재생오일과 탄화슬러지를 연료탄으로 제조하는 연료탄 제조부(40)를 포함하고,
    상기 음폐수 오일재생부(10)는,
    음식 폐기물을 압축하여 음폐수가 생성되도록 하는 압축기(12)와,
    상기 음폐수에서 오일을 추출하는 유분 분리기(14)를 포함하여 구성되고,
    상기 유분 분리기(14)는,
    원통형 디캔터(14a)와,
    상기 원통형 디캔터(14a)의 내부에 구비되는 스크류 회전체(14b)와,
    상기 스크류 회전체(14b)의 내부에 구비되는 내부관(14d)과,
    입구부분에 구비되는 조절레버(14e)와,
    상기 조절레버(14e)의 전방에 구비되는 세정수 공급관(14f)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스크류 회전체(14b)는,
    외주면에 복수의 배출공(14c)이 형성되고,
    고형물을 배출하는 후방부분은 직경이 점차 감소되는 형상인 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유분 분리기(14)는, 음폐수에서 오일, 물, 고형물인 케이크(Cake)를 각각 분리하는 3상 분리기로 구성되는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하수슬러지 건조 및 탄화부(20)는,
    하수슬러지를 미리 설정된 온도 이하로 저온 가열하여, 미리 설정된 함수율 이하로 건조시켜 건조슬러지로 만드는 건조시설(22)과;
    하수슬러지를 미리 설정된 온도 이상으로 고온 가열하여 탄화시켜 탄화슬러지로 만드는 탄화시설(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 건조시설(22)은,
    상기 하수슬러지를 분말의 형태로 건조시키는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합부(30)는,
    상기 음식 폐기물 오일재생부(10)에서 생산된 재생오일과, 상기 하수슬러지 건조 및 탄화부(20)에서 발생되는 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 미리 설정된 비율로 1차 혼합하는 1차 혼합부(32)와;
    상기 1차 혼합부(32)에서 1차 혼합된 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지의 혼합물을 2차로 혼합하는 2차 혼합부(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 1차 혼합부(32)는,
    서로 병렬로 연결되는 복수의 혼합기(32a, 32b)들을 포함하며, 상기 복수의 혼합기(32a, 32b)들은, 내부의 혼합챔버(32a-1, 32b-1)에 투입된 특정비율의 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 동시에 혼합하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 1차 혼합부(32)는,
    사로 병렬로 연결되는 스크류식 제 1혼합기(32a)와 제 2혼합기(32b)를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b) 각각은, 내부의 혼합챔버(32a-1, 32b-1)에 투입된 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를 미리 설정된 회전속도 이하의 저속 조건하에서 혼합하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)는,
    상기 내부의 혼합챔버(32a-1, 32b-1)가 진공식 구조로서, 진공 조건 하에서 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를 혼합하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)는,
    액상의 상기 재생오일과 분말의 건조슬러지 또는 탄화슬러지 각각을 내부의 혼합챔버(32a-1, 32b-1)에 분사하여 투입할 수 있는 재생오일 분사부(32c)와, 건조슬러지 또는 탄화슬러지 분사부(32d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)는,
    상기 재생오일 분사부(32c)와 탄화슬러지 분사부(32d)로 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지를 상기 혼합챔버(32a-1, 32b-1)내에 각각 분사하여 혼합하되, 그 혼합비가 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지 전체 혼합물의 총중량비를 기준으로, 상기 재생오일이 50∼70중량%, 건조슬러지 또는 탄화슬러지가 30∼50중량% 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b)는,
    상기 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지 혼합 시에 일정한 온도의 열을 가하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 1차 혼합부(32)는,
    상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b) 각각에서 혼합된 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를, 상기 2차 혼합부(34)에 각각 교번적으로 배출시키는 혼합물 배출제어부(33)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 혼합물 배출제어부(33)는,
    상기 제 1혼합기(32a)의 혼합물 배출구(32a-2)측에 설치되는 제 1배출밸브(33a)와, 상기 제 2혼합기(32b)의 혼합물 배출구(32b-2)측에 설치되는 제 2배출밸브(33b)를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2배출밸브(33a, 33b)는,
    인가되는 제어신호에 따라 상기 제 1혼합기(32a)의 혼합물 배출구(32a-2)와, 상기 제 2혼합기(32b)의 혼합물 배출구(32b-2)를 미리 설정된 시간 간격을 두고 교번적으로 개방하여,
    상기 제 1 및 제 2혼합기(32a, 32b) 각각에서 혼합된 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를, 상기 2차 혼합부(34)에 각각 교번적으로 도입시키는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 2차 혼합부(34)는,
    스크류식 혼합기(34a)이며, 내부의 혼합챔버(34a-1)로 투입된 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를 미리 설정된 회전속도 이상의 고속 조건 하에서 혼합하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 2차 혼합부(34)는,
    상기 내부의 혼합챔버(34a-1)가 진공식 구조이며, 진공 조건 하에서 상기 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를 혼합하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 2차 혼합부(34)는,
    상기 재생오일과 건조슬러지 또는 탄화슬러지의 혼합 시에, 일정한 온도의 열을 가하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 연료탄 제조부(40)는,
    상기 혼합부(30)에서 혼합된 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지를 고압으로 압출시킨 후, 일정한 크기로 절단하여 펠릿 형태의 연료탄으로 제조하는 압출식 펠릿성형기(42)인 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 연료탄 제조부(40)로 도입되는 재생오일과 건조슬러지 또는 재생오일과 탄화슬러지 혼합물에 고형화제를 공급하여, 상기 연료탄 제조부(40)에서 제조되는 연료탄의 고형화 정도를 조절할 수 있는 고형화제 공급부(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음폐수에서 추출한 재생오일과 하수슬러지를 이용한 연료탄 제조장치.
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