KR20020038285A - 슬러지 소각처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 함수 율이 높고 열량이 적은 슬러지에 경유나 LPG, LNG 등과 같은 액체(화)연료를 혼합하여 소각로에 액상으로 분사하거나 또는 탈수케익을 액체(화)연료와 유화제를 균일·혼합하여 소각시 연소되는 과정에서 물을 과포화상태로 증발시키고 그 과정에서 강제 분리 또는 이미 분리된 수소와 산소분자의 연소를 유도하여 열효율을 증폭시키므로 슬러지를 더욱더 효과적으로 연소시키도록 한 슬러지 소각처리 방법에 관한 것이다.

종래에는 열량이 낮고 함수율이 높은 슬러지를 소각시키기 위해 가열 건조방법으로 건조시킨 후 소각시키도록 되어 있어 건조공정에 많은 연료가 소모되므로 많은 유지비가 소요되고, 또 건조로가 고가이므로 많은 설치비용이 들어 폐수처리 시설을 갖추어야 하는 업체나 자치단체들은 큰 부담으로 작용하고 있다.

따라서 본 발명은 수거된 슬러지를 탈수장치로 탈수시킨 후 건조 및 소각처리함에 있어서, 탈수된 상기 슬러지를 3기압 이상의 고압조건을 가진 믹서내에서 슬러지를 액상화하여 고압의 믹서내에서 자체연소가 가능할 정도의 비율로 첨가제를 혼합시킴과 동시에 슬러지의 에멀젼화를 기하기 위하여 1∼15%(부피비)정도의 유화제로 첨가한 후 소각로에 분사시키면서 연소시키도록 하거나 또는 고체상태의 슬러지 케익에 연료와 유화제를 첨가하여 성형 후 소각시키도록 하므로써 연소효율을 증폭시키므로 슬러지를 효과적으로 연소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

슬러지 소각처리 방법{An incinerating method for sludge}

본 발명은 슬러지 소각처리 방법에 관한 것으로, 특히 함수 율이 높고 열량이 적은 슬러지에 경유나 LPG, LNG 등과 같은 액체(화)연료를 혼합하여 소각로에 액상으로 분사하거나 또는 탈수케익을 액체(화)연료와 유화제를 균일·혼합하여 소각시 연소되는 과정에서 물을 과포화상태로 증발시키고 그 과정에서 강제 분리 또는 이미 분리된 수소와 산소분자의 연소를 유도하여 열효율을 증폭시키므로 슬러지를 더욱더 효과적으로 연소시키도록 한 슬러지 소각처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 환경오염의 관심이 전세계적으로 높아짐에 따라 우리나라에서도 매년 하수처리장, 공단폐수처리장의 시공을 증가시켜 환경을 지키기 위한 노력들을 하고 있다.

이러한 시설들에 의해 수질오염이 줄어드는 효과를 득할 수는 있지만 폐수를 처리할 때 발생하는 슬러지의 발생량이 급격히 증가함에 따라 매립에 의존하고 있는 현재의 슬러지 처리방법에 의한 매립장부지 부족 및 침출수에 의한 토지와 지하수오염 등 2차환경오염을 일으키는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 수거된 슬러지를 원심탈수, 벨트프레스 또는 필터프레스를 통해 탈수하고, 이를 건조로로 공급시켜 건조시킨 후 소각로에서 소각처리하는 소각처리방법들이 널리 사용되고 있다. 더 나아가서는 연소시 발생된 폐열을 다시 슬러지를 건조시키는데 활용토록 하므로써 적은 비용으로 슬러지를 처리할 수 있도록 하는 슬러지 처리장치도 있다.

그러나 슬러지는 열량이 낮을 뿐만 아니라 함수율이 높기 때문에 연소시키기 위해서는 많은 연료가 소모되므로 많은 유지비가 필요하고, 또 건조로가 고가이므로 많은 설치비용이 들어 폐수처리 시설을 갖추어야 하는 업체나 자치단체들은 큰 부담으로 작용하고 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위해 창안한 것으로, 그 목적은, 연소시 물이 과포화 증기상태로 기화되면서 수소분자와 산소분자가 연소되어 연소효율을 더욱 향상시키는 현상을 이용하여 함수율이 높은 슬러지에 슬러지를 소각시킬 정도의 기름과 유화제를 적당량 혼합하여 연소로에 액상으로 분사하거나 또는 탈수케익에 액체연료와 유화제를 고압 균질 혼합하여 연소시켜 양호한 슬러지 소각효율을 갖도록 한 슬러지 소각처리 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수거된 슬러지를 탈수시킨 후 소각처리함에 있어서,

탈수된 상기 슬러지를 고압조건을 갖는 믹서내에서 액체 또는 고체연료를 혼합시키고 필요에 따라서는 미량의 유화제를 혼합하여 이를 직접 소각로에서 소각시키므로써 달성된다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 수거된 슬러지를 소각처리하기 위해 1단계로 탈수공정을 거치게 된다. 탈수공정은 원심탈수, 벨트프레스 도는 필터프레스장치 등을 이용하여 탈수한다.

슬러지는 유기물과 무기물 및 수분으로 이루어져 있는데, 지역이나 계절에 따라 그 분포가 다르게 나타나기 때문에 정확하게 규정할 수는 없으나 평균적으로 수분을 제외한 상태에서 유기물이 40∼80%정도이고, 무기물은 20∼60%정도이다.

여기서 연료로 사용될 부분은 유기물로써 대략 1㎏당 2000∼3500K㎈정도의 열량을 가지고 있다.

하지만 슬러지에 함유된 유기물로서는 슬러지를 건조시키는데 열량이 충분하지 않고, 또 함수율이 높기 때문에 기존의 건조 소각 공정은 가능한한 함수율을 낮추어 소각하므로써 일정 열량을 내도록하거나 상당량의 보조연료를 이용하여 소각 처리한다.

따라서 2단계로 믹서의 내부에 슬러지를 유입시켜 경유나 석탄 등과 같은 액체(경유, 석유, LPG, LNG(액화연료)) 또는 고체연료(석탄 등)(이하 첨가제라 명함)를 혼합시킨다. 혼합시 혼합효율을 높이기 위해 믹서 내부의 조건을 대략 3기압 이상의 고압상태로 형성한 후 믹싱한다.

이때 믹서에 투입되는 슬러지의 상태는 액상으로 투입되거나 고체상태로 투입되는데, 여기서 액상은 함수율이 약 90%정도이고, 고체상태는 함수율이 대략 85%정도이다.

하지만 전술한 바와 같이 지역 및 계절 등에 따라 슬러지의 성분이 다르게 나타나 액상 및 고체상태의 조건이 다르게 나타날 수 있으므로 정확한 수치는 규정할 수가 없다. 따라서 육안으로 형체가 만들어지지 않는 풀어진 상태를 액상이라 판단하고, 형체가 어느정도 만들어지는 상태를 고체상태로 판별하는 것도 하나의 구분 방법이 될 수 있다. 이는 또 첨가제를 혼합함에 있어서, 슬러지의 상태에 따라 그 혼합비가 너무나 가변적이기 때문에 정확히 수치상으로 나타내기가 사실상 어렵다.

슬러지가 액상으로 첨가제와 혼합될 때에는 투입된 첨가제가 슬러지에 함유된 물과 분리되는 현상이 발생한다. 이는 슬러지에 함유된 수분과 첨가제가 비중차 또는 표면장력에 의해 서로 분리되기 때문이므로 이를 방지하기 위해 고압상태에서 에멀젼화를 기할 수 있을 정도의 유화제 대략 1∼15%(부피비)정도를 공급하여 혼합시킨다.

이 유화제는 주성분이 계면활성제로서 투입된 첨가제의 연료가 슬러지와 균질 혼합된 상태를 안정적으로 유지시켜 주도록 하기 위한 것이다.

이와 같이 혼합된 슬러지는 소각로로 분사시켜 연소시킨다.

연소시 슬러지에 혼합된 첨가제가 기화 및 연소되면서 슬러지에 함유된 물을 신속하게 과포화상태로 증발시키게 된다. 이때 과포화상태의 수증기는 수소 및 산소로 분해가 되기 용이한 상태이거나 또는 이미 분해된 물분자가 연소되는 현상이 발생하여 연소효율을 더욱더 증폭시키게되므로 슬러지는 효과적으로 소각된다.

한편, 슬러지가 고체상태일 때에는 첨가제가 분리되는 현상이 발생되지 않기 때문에 고압의 조건을 갖는 믹서내에서 믹싱시킨 후 소각로에서 연소시킨다. 이때 연소효율을 향상시키기 위해 혼합된 슬러지를 충분한 단면적을 갖는 형상으로 압출성형하여 소각로로 공급하면 상술한 바와 같이 첨가제가 연소되면서 물을 신속하게 과포화상태로 증발시키면서 강제 분리 또는 이미 분리된 수소 및 산소 분자를 연소시켜 슬러지를 소각시키는 연소효율을 향상시키게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 탈수된 액상 또는 고체상태의 슬러지를 고압의 믹서내에서 첨가제와 유화제를 혼합하여 혼합된 상태를 안정적으로 유지할 수 있도록 해준 후 소각로에 분사 또는 단면적이 넓은 형상으로 성형하여 투입시켜 연소효율을 증폭시키므로 적은 연료로도 슬러지를 효과적으로 소각시킬 수 있는 효과가 있다.

또 결과적으로 이러한 효과들에 의해 슬러지를 건조시키는 건조로가 불필요하게 되므로 시설비를 절감은 물론이고 유지비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 수거된 슬러지를 탈수장치로 탈수시킨 후 건조 및 소각처리함에 있어서,

   탈수된 상기 슬러지를 3기압 이상의 고압조건을 가진 믹서기내에서 슬러지의 소각에 적당한 량의 첨가제를 혼합시킨 후 소각로에서 소각시키도록 한 것을 특징으로 하는 슬러지 소각처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬러지를 액상화하여 고압의 믹서내에서 자체연소가 가능할 정도의 비율로 첨가제를 혼합시킴과 동시에 유화제를 에멀젼화가 가능한 만큼 첨가한 후 소각로에 분사시키면서 연소시키도록 한 것을 특징으로 하는 슬러지 소각처리 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 믹서에서 첨가제와 이에 에멀젼화가 가능한 비로 유화제를 혼합한 슬러지를 성형기를 통해 충분한 단면적을 갖는 형상으로 성형하여 소각시키는 것을 특징으로 하는 슬러지 소각처리 방법.