KR19990082519A - 유기 폐기물을 기재로 하는 액체 함유 물질의 처리 방법 및장치 - Google Patents

유기 폐기물을 기재로 하는 액체 함유 물질의 처리 방법 및장치 Download PDF

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Abstract

액체 함유 유기 폐기물 및 화학약품을 수직의 원통형 처리실에 연속적으로 도입한다. 처리실을 통해 침강하는 동안 물질을 고속 회전 처리 장치로 비팅하여상기 물질을 혼합한다. 처리 장치는 또한 축방향으로 이동하여 물질로부터 물기와 기체를 제거한다. 물기 및 기체는 처리실의 상부로부터 제거된다.

Description

유기 폐기물을 기재로 하는 액체 함유 물질의 처리 방법 및 장치
발명의 배경
본 발명은 유기 폐기물, 특히 하수 설비로부터 배출되는 슬러지를 기재로 하는 액체 함유 물질을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 처리는 물질을 비료 또는 토양 개선 물질로서 적합하게 하고자 하는 특정의 목적으로 수행된다.
본 발명 이전의 처리 설비는 화학약품이 첨가된 처리실내로 물질을 공급하는 배치식을 기본으로 한다. 화학적 첨가제는 물질에서 반응을 유발시켜 열을 생성시키고, 액체를 증발시키며, pH 값을 조절하고, 최종 생성물에서 질소를 증가시킨다. 이어서 열은 화학적으로 처리된 물질에 가해져서 액체를 증발시키고, 최종 생성물에서 바람직한 백분율의 고형물이 존재하게 한다.
본 발명의 이전의 기술은 수 가지의 단점 및 결함을 가지고 있다. 따라서, 배치식 처리는 효과적인 방법이 아니다. 또한, 비교적 높은 온도(약 425℃)가 이용되어, 토양의 개선에 중요한 부식성 산 및 그밖의 물질을 파괴시킨다.
또한, 반응 과정이 대량으로 수행되는 경우, 액체의 가스화가 억제되고, 반응과정의 결과가 일반적으로 저하된다. 가스화/건조에 요구되는 외부열 및 반응물 처리후의 과립화에 요구되는 외부열을 이용하는 경우, 온도는 토양의 개선에 유용한 물질의 손실을 방지하기에 충분하게 낮아야 한다. 다양한 저온 기술공정이 이러한 공정에 적용될 수 있다. 그러나, 반응물 처리로부터 발산되는 물질의 특성이 이러한 공정에 아주 중요할 수 있다.
본 발명의 주요 목적은 연속 공정을 가능하게 하며, 요구되는 증발을 수행시키기 위한 슬러지의 외부 가열이 요구되지 않으며, 토양을 개선시키는데 유용한 물질중의 어떠한 물질의 손실이 방지되도록 충분히 낮은 온도를 유지시키는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구의 범위에 정의된 방법 및 장치에 의해 달성된다.
반응 공정은 물질이 수직의 처리실을 통해 떨어짐에 따라 회전 처리수단에 의해 직접 비팅(beating)될 때 작동된다. 액체 및 공기는 고형물내의 입자의 기공을 비팅하여, 조밀한 유리 입자가 탈가스화를 촉진하는 조건하에서 형성된다. 또한, 유리된 액체는 온도가 충분히 낮은 온도로 유지되도록 하는 냉각 효과를 내면서 증발 및 탈가스화를 촉진하는 비교적 큰 표면을 지니며, 화학적 반응에 의해 발생된 열은 요구되는 증발이 수행되기에 충분하다. 이러한 연속공정에서, 입자를 둘러싸고 있는 유리 액체는 공급된 열 에너지를 효과적으로 흡수할 것이다. 또한, 조밀한 입자에 의해서, 과립화 또는 펠릿화 장치를 선택하기가 보다 자유로울 것이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 이하 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 예를 들어 하수 슬러지를 처리하는데 적합한 본 발명에 따른 장치의 입면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 장치의 연속적인 세로 확대 단면도이다.
도 4, 도 5, 및 도 6은 처리 부재의 상세부에 대한 입면도, 평면도 및 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장치(1)은 일반적으로 상부 가스 배출부(3)를 지닌 물질 처리실(2), 물질 공급 어셈블리(4), 물질 배출 어셈블리(5) 및 두 개의 구동 어셈블리(6,7)를 포함한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 처리실(2)은 일반적으로 도시된 구체예에서 수개의 구역으로 형성되는 수직으로 배향된 원통형 하우징(10)으로 구성된다. 처리되는 물질을 공급하는 공급 스크류(12)가 구비된 유입구(11)는 처리실의 상부에 위치하고, 화학약품을 가하는데 이용되는 수직으로 배향된 노즐(15)의 형태인 유입구(14)는 물질 유입구(11)의 높이로 설치되거나 그 아래에 설치된다. 유입구(11,14)위에서 처리실(2)이 가스 배출부(3)에 연결되고, 가스 배출부의 상부는 단부 벽(16)에 의해 형성되며, 처리실(2)의 바닥은 개방 단부 또는 배출구(17)에 의해 형성된다.
관형 본체(18)는 처리실(2)내의 중심에서 회전 가능하게 위치한다. 관형 본체(18)를 축을 중심으로 활주가능하게 둘러싸고 있는 회전 고정부재는 다수, 예를 들어, 11개의 처리수단(20)을 갖추고 있는 보다 짧은 관형 슬리브(19)이다.
관형 본체(18)의 내부에는 샤프트(21)가 있으며, 이러한 샤프트는 관형 본체의 회전과는 독립적으로 관형 본체내에서 회전 운동한다. 샤프트(21)은 하우징(10)의 상부벽(22)을 통해 상향으로 연장되어, 샤프트(21)에 반대 방향으로 주기적으로 단속적인 회전 운동을 부여하기 위해 적용되는 형태의 전기 모터를 포함하는 것과 같은 구동 유니트(6)의 상부에 연결된다. 하우징 상부 벽(22)과 처리실 단부 벽(16)의 사이에 위치한 도르레(25)는 관형 슬리브(19)의 상단으로 26에서 죄어져 있으며, 미도시된 도르레를 거쳐, 구동 도르레(27)를 구동시키기 위한 구동 모터(7)를 이동시키는 하우징 측부(28)에 위치한 구동 도르레(27)에 의해 특정 변속기를 통해 구동된다.
본원에 도시되어 있으며 기재된 바와 같이 본 발명의 양태에 있어서, 원통형 하우징에서의 관형 본체(18)의 회전 지지체는 상부 베어링 어셈블리(30) 및 하부 베어링(32)에 의해 구비된다. 실시예에서와 같이, 상부 베어링 어셈블리는 스페이서(spacer)에 의해 공간을 두고 결합부 상단 벽(16)에서 외부 수로에 설치된 두개의 볼(ball) 베어링(36,37)으로 이루어진다. 단벽의 의존부(40)의 단부에 위치한 봉입체(38)는 관형 본체(18)의 외주를 봉입한다.
저부 베어링(32)는 공간을 두고, 관형 본체(18)의 하단에 고정된 외측 수로 링과 관형 본체의 저부에 내부적으로 위치한 원통형 받침대(42)상에 쇼울더(shoulder)에 대해서 고정된 내부 수로 링을 결합시키는 축/방사상 롤러로서 도시되어 있으며, 중앙 잠금 스크류(44)에 의해 처리실(2)의 하단부를 규정하는 거미형 하우징(10) 저부 부재(46)에 단단하게 고정되어 있다. 저부 부재(46)에 내부적으로 위치한 봉입체(48)는 관형 본체(18)의 외부를 봉입한다.
관형 본체(18)내 샤프트(21)의 회전 지지체는 상부 베어링 어셈블리(50), 중간 베어링(51) 및 저부 베어링(52)을 포함한다. 상부 베어링 어셈블리(50)는 관형 본체 상부 링 어셈블리(30)과 같이, 스페이서 링에 의해 공간을 두고 있는 두개의 볼 베어링(56,57)로 이루어지며, 외부 수로 링은 관형 본체(18)의 내부 쇼울더(60)과, 도르레(25)와 상부 관형 본체 베어링(36,37)의 내부 수로 링을 관형 본체에 대해 축으로 고정시키는 상부 잠금 디스크(61)사이에 추가의 상부 스페이서 링을 거쳐 고정된다. 축 베어링(56,57)의 내부 수로 링은 고리(64)와 샤프트(21)의 잠금 링(65)사이의 상부 스페이서 링(62)를 거쳐 고정된다.
중간 베어링(51)은 잠금 링(66) 및 잠금 디스크(68)에 의해 각각 샤프트(21) 및 관형 본체(18)에 통상적인 방법으로 고정되고, 저부 베어링(52)은 또한 통상적인 방법으로 잠금 링(69) 및 단부 커버(70)에 의해 각각 샤프트 및 관형 본체에 고정되며, 단부 커버는 연장되어 있는 부분(72)을 봉입하는 봉입체(71)가 구비된다.
샤프트(21)의 저부 외측 쓰레드된 연장부(74)는 베어링(76, 78)을 거쳐 관형 본체의 내부적으로 활주가능하게 위치한 캐리어 링(90)에 연결되고, 관형 본체(18)에 형성된 두 개의 정반대 방향의 수직 연장되는 슬릿(92)중 각 하나를 통해 각각 연장되는 볼트(91)에 의해 관형 슬리브(19)로 단단하게 고정된다. 예시된 실시예에서 볼트(91)는 각각의 처리 수단(20)을 통해 연장된다. 부싱(bushing)(94)은 관형 슬리브(19) 및 캐리어 링(90) 사이의 각각의 볼트(91)를 둘러싼다.
샤프트의 쓰레드된 연장부의 저단부는 받침대(42)에 형성된 원통형 보어(95)에 의존하고, 특정 클리어링(clearing)으로 도 3에 도시된 바와 같이 저부 위치에서의 너트(75)를 수용하도록 사이징(sizing)된다. 샤프트(21)는 받침대 보어의 저부에서 접합 리세스에 수용된 저부 정위 핀(96)을 갖는다. 받침대 보어의 상부에는 부싱 너트의 외주에 접합 세로홈(99)으로 연장되는 정위 돌기(98)가 있어 샤프의 회전 동안에 너트를 회전 정지 상태로 유지시킨다.
상기 기재된 바와 같이, 관형 슬리브(19)는 예를 들어, 약 1.4㎜의 방사상 간격으로 관형 본체(18)의 외부에서 축상으로 활주가능하다. 봉입체(100)는 관형 본체의 외부를 봉입한다.
샤프트(21)이 반대방향으로 주기적으로 회전하는 경우, 너트(75)는 샤프트의 회전방향에 따라 샤프트 상에서 샹향 또는 하향으로 이동할 것이며, 이에 따라 캐리어 링(90) 및 볼트(91)을 거쳐 관형 슬리브에, 예를 들어 100㎜ 길이의 스트로크로 관형 본체상을 축방향으로 상하 운동하는 것이 수반된다.
도 3에서 너트(75)는 관형 슬리브(19)와 함께 상기 기재된 바와 같이 저부 위치에 도시되어 있으며, 도 2에는 관형 슬리브(19)가 상부 위치에 도시되어 있다.
관형 슬리브(19)의 외측에 구비된 처리 수단(20)은 목적에 맞게, 즉, 처리실(2)를 통해 침강하는 동안 슬러지 물질을 강제적으로 히팅(hitting)하거나 비팅하면서, 동시에 상기 처리실에 첨가된 화학약품을 슬러지 물질에 효과적으로 혼합되도록 하여, 적합한 형태를 가질 수 있다.
도 4 내지 6에서 적합하게 도시된 처리 수단(20)은 두개의 다리 또는 이(tooth)(101)를 갖는 다수개의 일반적으로 U 자형 부재로 이루어질 수 있으며, 부재(20)가 관형 슬리브상에 구비되는 경우, 상기 U 자형 부재는 이들 사이에 약간의 공간을 두고 원통형 하우징의 내부 외주면을 향해 방사상으로 외측으로 연장되고, 중간 기저부(102)는 상기 부재를 관형 슬리브에 고정시키기 위한 설치 홀(103)을 갖는다. 각각의 부재(20)는 관형 슬리브 상으로 쓰레드되도록 적용되고 스크류에 의해 관형 슬리브에 고정된 캐리어 링(104)상에 설치되는 것이 유리할 수 있다. 이(101)는 전반적으로 평평한 충격면(105), 즉, 본 발명에 따른 장치의 작동 동안에 슬러지 물질에 히팅(hitting)하는 앞면을 갖는다. 처리 부재(20)는 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 관형 슬리브(19)의 외주를 따라 하향으로 균등하게 분포된다. 바람직하게는 부재(20) 사이의 축 공간은 너트 어셈블리(75)의 스트로크보다 다소 짧기 때문에, 이들의 단 위치가 겹쳐진다.
목적하는 화학 반응이 완벽한 방법으로 일어나도록 하는 데 충분한 처리실(2)에서의 상기 물질의 체류 시간을 제공하기 위해서, 처리실(2)은 유입구(11) 아래에서의 길이가 약 2m이어야 한다.
상기 기재된 장치를 사용하는 경우에 본 발명에 따른 방법은 실질적으로 하기와 같다.
구동 어셈블리(6,7)로 개시하는 경우, 슬러지와 같은 처리하려는 물질을 공급 스크류(12)에 의해서 유입구(11)를 통해 처리실(2)에 연속적으로 공급하면서, 가압 농축된 황산 또는 질산을 화학약품 유입구(14)를 통해 도입한다. 슬러지는 처리실을 통해 중력에 의해 하향으로 침강하고, 처리실에서 독성의 유기 물질은 강한 교란적 분위기를 야기시켜 유입되는 산을 상기 물질과 잘 혼합하도록 제공하는, 고속 회전 처리 수단(20)이 비팅 작용으로 처리한다. 처리 수단을 가지는 관형 슬리브(19)의 적합한 회전 속도는 1500 내지 3000rpm이다. 따라서, 발생하는 화학 반응으로부터의 배기 가스는 처리실(2)에서 배출부(3)로 상향으로 흐르고, 이에 따라 도관(107)(도 1)을 통해 응축기로, 예를 들어 액체 비료로서 사용하기 유용한 응축물(1)로 배출될 것이다. 처리 수단(20)의 앞면(105)는 상기 물질의 고형물 함유량중 기공에 포함되어 있는 액체와 공기를 비팅시키므로써, 고형물 물질로부터 액체를 효과적으로 분리시켜, 비교적 조밀한 입자 형태가 되도록 하면서, 분리된 액체를 화학 반응으로 생성된 열의 영향하에 효과적인 증발로 유리시키고, 증기 및 반응 배기 가스를 탈가스화부로부터 승강시킨다.
회전 처리 수단(20)의 수직의 겹치는 거리는 혼합 효과를 증진시키면서, 처리 이(101)의 외측 단부가 처리실(2)의 내부면에 대해 스크랩퍼(scraper)로서 제공되므로써 상기 면에 침착물이 없도록 유지시킨다. 처리 수단(20)의 주기적 수직 운동의 빈도는 공급되는 물질의 고형물 함량 %와 관련하여 결정되며, 약 30%의 초기 고형물 물질 함량에 대해 분당 약 3000 사이클이 적합하다.
이후, 추가의 컨베이어 스크류 또는 기타 적합한 수단(108)을 거쳐 방출 어셈블리(5)의 컨베이어 스크류(106)에 의해, 이에 따라 산처리된 물질을 도 1 내지 3 및 상기 기재된 바와 같은 구성의 추가 처리 장치(1)의 유입구로 운반하며, 이러한 공정을 반복하는 데, 차이점은 산이 아닌 암모늄이 화학약품 유입구(14)에 도입된다는 것뿐이다. 경우에 따라, 암모늄 처리에 관여하는 추가의 첨가제를 처리되는 물질에 대해 첨가제 중량의 비율을 연속적으로 조절하면서, 두개의 처리 장치 사이의 컨베이어 스크류(108)에서의 측면 유입구(109)를 통해 도입한다. 첨가되는 암모늄의 양은 일반적으로 사용되는 산의 약 30중량%일 것이며, 이에 따라 처리 물질중 질소 함량은 약10%가 되며, 고형물 함량은 약 45%로 상승될 것이다.
슬러지내의 온도, pH 값, 질소 함량 등과 같은 처리 공정에서 중요한 인자는 연속적으로 또는 간헐적으로 측정되며, 물질의 공급 속도 및 화학약품의 양을 조절하므로써 간단하게 조절된다.

Claims (7)

  1. 화학약품, 특히 질산, 황산 및 암모늄을 슬러지 물질내 액체를 증발시키고 탈기시키면서 슬러지 물질에 첨가하고 혼합하여 보다 높은 고형물 함량을 달성시키는, 하수 설비 등으로부터의 유기 폐기물, 특히 슬러지를 기재로 하는 액체 함유 물질을 처리하는 방법에 있어서,
    실질적으로 수직인 원통형 처리실(2)의 상부에 물질을 연속적으로 공급하면서 화학약품을 첨가하는 단계, 처리실을 통해 침강한 물질을, 처리실에 위치하며 물질에 대한 혼합 수단으로서 작용하는 다수개의 고속 회전 처리 수단(20)이 비팅하는 단계, 처리 수단이 회전과 동시에 처리실의 축방향으로 왕복 운동하도록 하는 단계, 및 처리실에서 일어난 화학 반응으로 형성된 증기 및 배기 가스를 처리실로부터 제거하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 제거된 증기 및 배기 가스를 응축기로 유도하여 액체 비료로서 사용하기 적합한 응축물로 응축시킴을 특징으로 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 처리실(2)에 공급 물질과 동시에 산을 도입시키고, 처리실(2)로부터 배출되는 산처리된 물질을 추가의 상응하는 처리실(2)에 도입하며, 동시에 암모니아를 도입시킴을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 산을 처리된 물질의 10 내지 13중량%로 첨가하고, 암모늄을 사용되는 산의 30%로 첨가함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 처리 수단(20)이 3000rpm의 회전 속도로 회전되도록 함을 특징으로 하는 방법.
  6. 물질을 혼합하여 화학약품과 반응시키고, 물질중 고형물 성분을 물질의 액체 성분을 증발시키고 탈가스화시키므로써 증가시키는 처리실(2)을 포함하여 하수 설비 등으로부터의 유기 폐기물, 특히 슬러지를 기재로 하는 액체 함유 물질을 처리하기 위한, 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 장치에 있어서,
    처리실(2)이 상부의 물질 유입구(11) 및 하부의 물질 배출구(17)를 가지는 세로의 수직 원통의 형태로 존재하고, 화학약품 유입구(14)가 실질적으로 상부의 물질 유입구(11)의 높이이고, 다수개의 고속 회전 처리 수단(20)이 처리실에 배치되어 처리실의 내주에 인접하여 연장되고, 물질을 교반하면서 비팅하고, 회전 운동과 동시에 처리실(2)의 축방향으로의 주기적인 왕복 운동을 수행하기에 적합하며, 분출구(107)가 처리실을 통해 물질이 아래로 침강하는 동안 발생된 증기 및 기체를 배출하기 위한 처리실(2)의 상단에 위치하며, 처리 수단(20)이 관형 슬리브(19)에 설치되어, 처리실(2)내에서 중앙으로 회전가능하게 배치되며 관형 본체(18)내 형성된 수직 슬릿(92)을 통해 연장되는 볼트(21)를 거쳐 관형 슬리브(19)에 연결되는 너트(75)와 동시 작동되는 쓰레드부를 가지는 독립적으로 회전가능하게 지지되는 샤프트(21)을 공동축으로 둘러싸는 관형 본체(18)상에 축방향으로 활주가능하게 이동하면서 고속으로 회전함을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 비팅 수단(20)이 각각이 실질적으로 평평한 충격면(105)을 제공하는 방사상 외측으로 연장되는 비팅 이(101)의 형태로 존재함을 특징으로 하는 장치.
KR1019980706253A 1996-02-13 1997-02-12 유기 폐기물을 기재로 하는 액체 함유 물질의 처리 방법 및장치 KR19990082519A (ko)

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