KR19990072944A - 슬러지의기계적그리고열적탈수방법및장치 - Google Patents

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마이에르크리쉬안
브룬마이르에르빈
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그라벤호퍼 허버트, 슈바인쩌 프리드리히
안드리츠-파텐트페르발퉁스-게젤샤프트 엠.베.하.
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Abstract

본 발명은, 미리 탈수되어서 건조되는, 슬러지들, 특히, 공업용 그리고 하수 슬러지들을 기계적으로 그리고 열 적으로 탈수하는 방법에 관한 것이다. 미리 탈수된 슬러지는 어떠한 중간 단계 없이 알맹이 형상 구조로 줄어들어서 이후 즉시 건조되는 것을 주로 특징으로 한다. 또한, 본 발명은, 알맹이 형상 구조를 생성하기 위하여 공급 유니트(5)에 직접 연결되어 있고 건조기(6,6')에 영구적으로 연결되어 있는 기계적 탈수 유니트(2)를 구비하고 있는, 상기 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

슬러지의 기계적 그리고 열적 탈수 방법 및 장치{PROCESS AND PLANT FOR MECHANICAL AND THERMAL DEWATERING OF SLUDGES}
본 발명은, 슬러지가 미리 탈수되어 건조되는, 슬러지들을, 특히, 공업용 그리고 하수 슬러지들과 같은, 기계적 그리고 열 적으로 탈수하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
법령에 의하면, 5% 이상의 유기물 함유량을 가지고 있는 슬러지들은 2005년부터 더 이상 매립될 수 없다. 바로 지금, 이 같은 슬러지들은, 특히 하수 슬러지들, 건조되어 기계적 탈수 공정을 거친 후에 재료 및/또는 열 공정을 겪는다. 특히, 하수 슬러지들은, 재생 물질들의, 바람직하게는 이미 건조된 처리된 하수 슬러지의, 값비싼 백피딩(Backfeeding)을 필요로 하는 건조 동안 점착 상(sticky phase)을 통과한다. 이 같은 것을 피하기 위하여, DE 43 32 799 A1(바우만-실프)은, 원심 분리기 둘레에 건조실을 제안하고 있다. 그러나, 상기 디자인은, 유지하기가 힘들고, 매우 비싸며, 일정한 원하는 알맹이 크기를 얻는 것이 거의 불가능하다. 결과적으로, 연속 건조 공정은 매우 불 균일한데, 이는 최종 생산물의 불균일을 의미한다.
본 발명의 목적은, 실제 건조 공정에 들어가기 전에 기계적으로 탈수된 슬러지가 재생 물질로 백피드되는 것이 없이, 단 하나의 장치내의 라인 상에서, 슬러지를, 특히 하수 슬러지, 기계적으로 탈수하여 건조하는 간단한 저 비용 공정을 창출하는 것이다.
따라서, 본 발명은, 미리-탈수된 슬러지가 어떠한 중간 단계 없이 알맹이 형 구조로 줄어들어서 그 후에 즉시 건조되는 것을 특징으로 한다. 이는, 일정한 성질을 가지고 있는 건조된 하수 슬러지 알맹이의 단순한 저 비용 생산을 허여한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 발전은 높은 먼지 밀도 영역 내에 있는 건조기에 공급되는 생성된 알맹이 재료를 특징으로 한다. 알맹이의 상호 응집 작용은, 알맹이 표면에 미세한 먼지 입자들을 굳힘으로서 효과적으로 피해질 수 있는 것을 보장한다.
본 발명의 바람직한 형상은, 탈수 후에 증가되는 슬러지 부유물의 압력에 의해서 특징지어진다. 이는, 상기 미리-탈수된 슬러지는 공급 유니트로 항상 균일하게 충만 되는 것을 보장하는데, 이는 생성되는 알맹이들이 더욱 균일하게 되는 것을 의미한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 발전은 원심 분리기 영역 내에서 일어나는 기계적 탈수에 의해서 특징지어지는데, 원심 분리기 영역에서 떨어진 출구에 있는 재료의 운동 에너지는 압력을 증가시키는데 사용되어 질 수 있다. 특히, 바람직한 사전-탈수는 결과적으로 달성될 수 있고, 압력은 연이은 공급 유니트를 향하는 입구에서 발생될 수 있다.
본 발명의 바람직한 형상은, 완전히 또는 부분적으로 폐쇄된 가스/공기 루프 내에서 작동되는 건조기에 의해서 특징지어진다. 에너지 소비는 실질적으로 대부분이 폐쇄된 순환 공기 루프를 구비하여 실질적으로 줄어들 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 발전은 가스/공기 순환 스트림으로부터 제거되어서 탈수 전에 발생된 슬러지에 더해지는 고체 입자들에 의해서 특징지어진다. 이는, 기계적인 탈수의 전반적인 향상을 이끌어서 슬러지 처리 장치의 젖은 영역 내에서 미세한 먼지 부분을 굳힌다. 더욱, 건조된 슬러지내의 미세한 먼저 부분은 효과적으로 줄어든다.
또한, 본 발명은, 알맹이 형상 구조를 생성하는 공급 유니트에 직접적으로 연결되어 건조기에 영구적으로 연결되어 있는 기계적 탈수를 위한 유니트를 구비하고 있는, 슬러지들을, 특히 공업용 그리고 하수 슬러지들, 기계적으로 그리고 열 적으로 탈수하는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 발전은, 건조기내에 전체적으로 또는 부분적으로 위치되어 있는 공급 유니트에 의해서 특징지어진다. 따라서, 건조기에 대한 공급 지점은, 알맹이에 의한 상호간의 응집 작용을 피하는, 높은 먼지 밀도 영역 내에서 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 형상은, 기계적 탈수를 위한 유니트와 공급 유니트사이에 제공된 압력 증강 유니트에 의해서 특징지어진다. 이는, 일정한 출력과 또한 알맹이 공정에 적합한 일정한 예비 압력을 제공한다.
본 발명의 바람직한 형상은, 미세한 먼지들을 제거하기 위하여 배출 공기 관내에 제공되는 분리기를 구비하여, 건조기로부터 건조기 입구 뒤로 안내되는 배출 공기 관에 의해서 특징지어진다. 분리기로부터 배출되는 재료는 기계적 탈수 장치를 향하는 재료 공급부에 연결되어 있다. 루프 내에서 순환되는 가스 및/또는 공기로부터 생기는 절약 에너지는 미세한 입자들을 굳게 함으로서 성취되는 향상된 기계적 탈수에 의해서 더욱 증가된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 발전은 기계적 탈수 유니트로서 제공된 원심 분리기에 의해서 특징지어지는데, 벨트 프레스 또는 판 및 프레임 압력 휠터는 또한 대안으로서 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 형상은 건조 유니트로서 제공된 드럼 건조기에 의해서 특징지어지는데, 유동 베드, 이동 유동 베드 또는 벨트 건조기는 또한 사용될 수 있다.
도 1은 원심 분리기 및 유동 베드 건조기를 구비한 슬러지 처리 장치를 도시하고 있다.
도 2는 부스터 펌프를 구비한 것을 제외하고는, 도 1에 도시된 것과 동일한 장치를 도시하고 있다.
도 3은 벨트 프레스를 구비한 것을 제외하고는, 도 2에 도시된 것과 동일한 장치를 도시하고 있다.
도 4는 완전한 장치의 흐름 시트를 도시하고 있다.
도 5는 드럼 건조기를 구비한 변형 예를 도시하고 있다.
이하, 예시된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 살펴보기로 하자.
도 1은 본 발명에 의한 슬러지 처리 장치의 주요 구성 요소들을 도시하고 있다. 새로 발생하거나 낮은 밀도의 슬러지는 기계적 탈수 유니트로서 작용하는 원심 분리기(2)에 파이프(1)를 통해서 공급된다. 제거된 액체는 여과액(3)으로 사용된다. 두꺼워진 슬러지는 파이프(4)를 통해서 공급 유니트(5)로 이동한다. 조립기(造粒機)(Granulator)일 수 있는, 상기 공급 유니트(5)는 본 실시 예에서는 건조기(6)의 벽내에 장착된다. 그러나, 그것은 건조기(6)의 바로 앞 또는 내에 위치될 수 있다. 도시된 건조기(6)는 유동 베드 건조기이다. 알맹이 형태의 건조된 생성물은 파이프(7)를 통해서 냉각 스크류 컨베이어(8)로 공급되어 그로부터 운송을 위하여 트럭(9)으로 공급된다. 대안으로서, 건조된 슬러지는 땅 위에 내려져 소각기로 공급될 수 있다.
배출 공기는 관(10)을 통해서 분리기(11)로 공급된다. 제거된 미세 입자 및 먼지들은 원심 분리기(2)의 상향에 있는 파이프(12)를 통해서 또는 원심 분리기(2)를 향하는 입구에서 탈수되는 슬러지에 더해진다. 상기 미세 입자들 및 먼지가 제거된 후, 배출 공기는 관(13)을 통해서 건조기(6)로 복귀되는데, 상기 스트림의 일부는 관(13')을 통해서 (스프레이)응축기(14)에 공급되어서 배출 가스(15)로서 대기 중으로 방출된다. 응축물(16)은 낮은-밀도의 슬러지 또는 필요하다면 장치의 다른 부분들을 가열하기 위하여 사용될 수 있다. 건조기(6)에 적합한 건조 공기는 스팀(17)을 사용하여 여기에서 가열된다.
도 2는 동일한 구성 요소에 대해서 동일한 참조 번호가 부여되어 있는, 도 1과 동일한 장치를 도시하고 있다. 더욱, 부스터 펌프(18)는 공급 유니트(5)상류의 파이프(4)내의 원심 분리기(2) 바로 뒤에 포함된다. 결과적으로, 원심 분리기(2)로부터 나오는 미리 탈수된 슬러지내의 변동은 보상될 수 있어서, 공급 유니트(5)에 적합한 일정한 조건들을 보장한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 변형 예를 도시하고 있는데, 여기에서 벨트 프레스(19)는 기계적 탈수 유니트로서 제공되어 있다. 펌프(18)는 압력을 증가시키는 스크류 컨베이어(20)뒤에 위치되어 있다.
도 4는 슬러지 처리 장치의 공정 흐름 시트를 도시하고 있다. 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호가 부여되어 있다. 본 형상에 있어서, 아직 처리되지 않은 부유물에 적합한 스크리링(screening), 쉬프팅(shifting) 또는 사이징(sizing) 공정(22)은, 4mm보다 더 큰, 바람직하게는 6mm보다 더 큰, 예를 들면 12mm의 단단한 입자들을 제거하기 위하여, 여기에서 원심 분리기(2)로서 도시된, 기계적 탈수 유니트를 앞서 간다. 결과적으로, 기계적 탈수 장치(2), 공급 유니트(5) 및 건조기(6)와 같은 연속적인 유니트들은 손상으로부터 보호된다. 탈수 효과를 향상시키기 위하여, 양털과 같은, 탈수 첨가제는, 탱크(23)로부터 제거되어서 슬러지에 더해진다. 원칙적으로, 벨트 프레스, 판 및 프레임 압력 휠터, 격막 휠터 프레스 등과 특히 원심 분리기와 같은, 공지된 모든 기계들 및 유니트들은 기계적 탈수에 적합할 수 있다.
기계적 탈수 유니트(원심 분리기(2))로부터의 케이크(Cake)는, 예를 들면 스크류 컨베이어와 같은, 컨베이어 장치(21)로 공급되어서, 예를 들면, 헬리컬 회전 펌프 또는 피스톤 펌프일 수 있는, 펌프(18)에 의해서 건조기(6)로 이동된다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 스크류 컨베이어(21) 또는 펌프(18)는 불필요하게 될 수 있다. 상기 펌프(18)는, 건조기(6)내에서의 향상된 슬러지 건조 성질들을 보장할 뿐만 아니라, 휠터 케이크를 적당한 형상으로 줄이기 위하여, 예를 들면 조립기로서, 설계된, 공급 유니트(5)로 슬러지를 공급한다. 장점은, 휠터 케이크를 건조기내의 온도에 이를 수 있도록, 컨베이어 장치(21) 또는 펌프(18) 및 공급 유니트(5)사이의 휠터 케이크에 적합한 간접 가열부(24)를 포함함으로서 얻어질 수 있다. 열은, 예를 들면, 알맹이 냉각기(8)에서 생성되는 폐열에 의해서, 공급될 수 있다. 휠터 케이크를 미리-가열함으로서, 건조기(6)의 비 용량은, 케이크 입자들이 무엇보다도 건조기(6)내에서의 증발 온도로 가열되어서는 안되기 때문에 증가된다. 상기 휠터 케이크는, 열 공정에 적합한 가장 바람직한 형상 및/또는 건조된 최종 생산물의 원하는 형상으로 건조기의 건조 실/건조 영역으로 공급된다. 상기 형상을 얻기 위하여, 공급 유니트(5), 예를 들면, 조립기는 사용된다. 상기 공급 유니트는, 건조기(6)(도시된 바와 같이)의 내측 상에 직접적으로, 건조기의 벽 내 또는 상에, 또는 건조기의 상류로 분리되어 장착될 수 있다.
여기에서 도시된 건조 유니트는 유동 베드 건조기(6)이다. 여기에서, 건조되는 입자들/알맹이들은 건조 가스 루프(13)내에서 건조 가스(예를 들면 수증기를 포함하고 있는 뜨거운 공기)에 의해서 부유물로 억제된다. 스트림(13')의 적은 부분은 루프(13)로부터 제거된다. 상기 부분 스트림(13')은 건조기내의 휠터 케이크로부터 증발된 액체를 획득하기 위하여 사용된다. 상기 케리어 및/또는 배출 공기는 덕트(15)를 통해서 개방된 대기로 방출되고, 응축된 공기는, 예를 들면 하수 처리로부터, 발생된 슬러지로 열을 전달한 후, 파이프(16)를 통해서 방출된다. 방출된 공기의 양은 제어 장치(25)에 의해서 조절된다.
상기 열은 스팀(17)을 사용하는 열 교환기에 의해서 재료에 주로 공급되고 루프(13)내의 건조 가스에 열 교환에 의해서 재료에 공급된다. 건조기(6)내에서 처리되는 재료의 주 스트림은 록(14)에서 배치(BATCH)로 제거된 다음, 예를 들면, 냉각 컨베이어(8)내에서, 냉각되어서, 수송 또는 또 다른 사용을 위해서 준비된다. 상기 미세 입자들 및 먼지 입자들은 가스 스트림내의 건조기(6)로부터 배출되어서, 여기에서 사이클론의 형태로 도시되어 있는, 분리기(11)내로 상기 스트림으로부터 제거된다.
분리기 뒤에서, 미세 입자 및 먼지들은, 예를 들면, 회전 날개 공급기를 사용하여, 습하거나 젖은 공정의 고체 백피딩 장치(26)로 공급된다. 상기 고체 백피딩 장치(26)는 브리지 브레이커/혼합 패들(PADDLE)들을 구비한 헬리컬 회전 펌프의 형태를 취할 수 있다.
백피딩은, 건조기(6)를 향하는 케이크 공급 영역에서, 또는 탈수 장치(2)와 공급 유니트(5)사이에서, 기계적 탈수 장치(2)의 상류에서 발생할 수 있다.
습기가 있거나 축축한 공정 고체 백피딩 장치의 장점은, 분리기(11) 영역으로부터의 백피드 재료는, 기계적으로 탈수되는 슬러지내로 또는 건조기 상류의 케이크 내로 먼지 및/또는 혼합물이 들어가는 어떤 가능한 문제점을 제거하는, 반죽의 형태로 젖은 스트림으로 복귀될 수 있다는 것이다. 더욱, 반죽된(또는 부유되는) 백피드 재료는 적합한 방식으로 펌프되어서 복잡한 기계적 장치를 사용하여서 날려지거나 이동되지 않기 때문에, 파이프들 내에서 뭉쳐지거나 반죽되지 않는다.
도 5는 드럼 건조기(6')를 구비하고 있는 본 발명에 의한 장치의 변형 예를 도시하고 있다. 여기에서, 거친 분리기(11')는 건조된 재료를 제거하기 위하여 건조기(6')뒤에 제공되어서, 파이프(7)를 통해서 냉각된 스크류 컨베이어(8)로 공급된다. 미세 입자들 및 먼지들은 분리기(11)내에서 제거되어서 원심 분리기(2)로 공급된다. 원심 분리기(2)를 떠나는 슬러지는, 파이프(4)를 통해서, 건조기(6')로 안내되는 공기 관(27)내에 위치되어 있는, 공급 유니트(5)로 공급된다. 거기에서 생성된 알맹이들은 공기 스트림으로 공급되어서, 상기 표면상에서 그것들이 건조되게 하는데, 이는 더 이상 끈적거리지 않는다는 것을 의미한다. 공기 스트림(13)은 여기에서 스프레이 응축기(14)를 통해서 전체적으로 공급된다. 그 다음, 순환 공기 파이프(13")는 소각기로 안내되는데, 이는, 공기를 가열하여서 공기 관(27)을 통해서 공기를 드럼 건조기(6')로 운반한다. 간접 열 교환기는 또한 소각기(28) 대신에 제공될 수 있다.
본 발명은, 실제 건조 공정에 들어가기 전에 기계적으로 탈수된 슬러지가 재생 물질로 백피드되는 것이 없이, 단 하나의 장치내의 라인 상에서, 슬러지를, 특히 하수 슬러지, 기계적으로 탈수하여 건조함으로서 생산 비용을 절감할 수 있고, 미리-탈수된 슬러지가 어떠한 중간 단계 없이 알맹이 형 구조로 줄어들어서 그 후에 즉시 건조됨으로서 일정한 성질을 가지고 있는 건조된 하수 슬러지 알맹이를 저 비용으로 생산할 수 있다.

Claims (16)

  1. 미리 탈수되어서 건조되는, 슬러지들을, 특히 공업용 및 하수 슬러지들, 기계적 그리고 열적으로 탈수하는 방법에 있어서,
    상기 미리 탈수된 슬러지는, 어떠한 중간 단계 없이 알맹이 형상 구조로 줄어들어서 이후 즉시 건조되는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적으로 그리고 열적으로 탈수하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    생성된 알맹이 재료는 높은 먼지 밀도 영역내의 건조기로 공급되는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적으로 그리고 열적으로 탈수하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    슬러지 부유물의 압력은 탈수 후에 증가되는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적으로 그리고 열적으로 탈수하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서,
    기계적 탈수는 원심 분리기 영역 내에서 일어나는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적으로 그리고 열적으로 탈수하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    원심 분리기 영역과 이격되어 있는 출구에 있는 재료의 운동 에너지는 압력을 증가시키기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적으로 그리고 열적으로 탈수하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서,
    상기 건조기는 완전히 또는 부분적으로 폐쇄된 가스/공기 루프 내에서 작동되는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적으로 그리고 열적으로 탈수하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고체 입자들은 가스/공기 순환 스트림으로부터 제거되어서 탈수 이전에 발생된 슬러지에 더해지는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적으로 그리고 열적으로 탈수하는 방법.
  8. 기계적 탈수 유니트를 구비하고 있는, 슬러지들을, 특히 공업용 그리고 하수 슬러지들을, 기계적 그리고 열적으로 탈수하는 장치에 있어서,
    상기 유니트(2)는 알맹이 형상 구조를 생성하는 공급 유니트(5)에 직접적으로 연결되어 있고 건조기(6,6')에 영구적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적 그리고 열적으로 탈수하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공급 유니트(5)는 상기 건조기(6)내에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적 그리고 열적으로 탈수하는 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    압력 부스터 유니트(8)는 기계적 탈수 유니트(2)와 공급 유니트(5)사이에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적 그리고 열적으로 탈수하는 장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항에 있어서,
    상기 건조기(6,6')와 이격되어 있는 상기 배출 공기 관(13)은 건조기 입구의 후방으로 안내되는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적 그리고 열적으로 탈수하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    분리기(11)는 미세한 먼지들을 제거하기 위하여 배출 공기 관(13)내에 제공되어 있고, 상기 분리기(11)로부터의 배출 재료는 기계적 탈수 장치(2)로 공급되는 재료에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적 그리고 열적으로 탈수하는 장치.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항에 있어서,
    원심 분리기(2)는 기계적 탈수 유니트로서 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적 그리고 열적으로 탈수하는 장치.
  14. 제 8 항 내지 제 12 항에 있어서,
    벨트 프레스(19) 또는 판 및 프레임 압력 휠터는 기계적 탈수 유니트로서 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적 그리고 열적으로 탈수하는 장치.
  15. 제 8 항 내지 제 14 항에 있어서,
    드럼 건조기(6')는 건조 유니트로서 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적 그리고 열적으로 탈수하는 장치.
  16. 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동 베드, 이동 유동 베드 또는 벨트 건조기는 건조 유니트(6)로서 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러지들을 기계적 그리고 열적으로 탈수하는 장치.
KR1019990006360A 1998-02-26 1999-02-25 슬러지의기계적그리고열적탈수방법및장치 KR19990072944A (ko)

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