KR20020041374A - 하수슬러지 소각처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수 슬러지나 정수 슬러지와 같은 함수슬러지의 소각처리장치에 관한 것이다. 특히, 콤팩트한 소형이면서 간단한 구조로 시설비가 저렴할 뿐만 아니라 운영 및 유지비를 크게 줄일 수 있도록 하였다. 소각로 본체에 하수슬러지가 투입되기 전에 먼저 배기가스의 폐열을 이용하여 함수 슬러지를 1차 건조함으로서 실제 소각 시 소각효율을 높일 수 있도록 하였으며, 소각장치 내부로 투입된 하수슬러지는 열과의 접촉면적을 최대화하고 열과의 접촉시간을 크게 함으로서 소각효율을 향상시키는 한편, 소각 시 발생된 분진 및 다이옥신을 효과적으로 제거하여 소각처리장치의 외부로 용이하게 배출시키도록 한 것이다.

Description

하수슬러지 소각처리 시스템{System to incinerate sewage sludge}

본 발명은 하수슬러지 소각처리장치에 관한 것으로서 특히, 콤팩트한 소형이면서도 간단한 구조로 소각로 본체에 하수슬러지가 투입되기 전에 먼저 배기가스의 폐열을 이용하여 함수 하수슬러지를 건조함으로서 실제 소각 시 소각효율을 높일 수 있도록 하였으며, 소각장치 내부로 투입된 하수슬러지는 열과의 접촉면적을 최대화하고 열과의 접촉시간을 크게 함으로서 소각효율을 향상시키는 한편, 소각 시 발생된 분진 및 다이옥신을 효과적으로 제거하여 소각처리장치의 외부로 용이하게 배출시키도록 한 것이다.

이미 잘 알려진 바와 같이 최근 국제협약에 의한 환경규제의 하나로 함수슬러지의 해양투기 금지나 직매립 금지와 같은 규정이 크게 강화되어지고 있는데 그에 대한 대책은 별로 제시되고 있지 못하고 있는 실정이다..

특히, 대표적인 수질오염 방지시설인 하수처리장과 공장폐수처리장의 신설이 매년 증가하는 추세에 있어 처리되지 않은 오염된 수질에 의한 수질오염은 크게 줄어드는 가시적인 효과를 발휘하고 있기는 하나 이와는 반대로 하수나 폐수처리시 발생되는 슬러지의 발생량은 급격히 증가하여 이에 대한 처리가 또다시 문제점으로 대두되고 있다.

현재까지는 각종 함수 슬러지를 이송하여 해양투기하거나 토양속에 그대로 직매립하고 있는 실정이나 이 역시 해양환경의 광범위하고 급격한 오염과 토양 및 지하수 오염을 유발함으로서 2차 환경오염의 주범이 될 뿐만 아니라, 직 매립시 매립장의 확보 난이라 추가적인 문제도 동시에 일으키게 되었다.

그리고, 하수처리장의 함수 슬러지는 다량의 고분자 응집제가 포함되어 있기 때문에 기존의 탈수 및 건조방식으로는 슬러지 감량화 효과를 크게 높일 수 없으며, 소각처리시에도 기존의 유동상식 소각방식은 설비비와 운영비가 과다하게 소요되는 단점도 있다.

본 발명은 특히, 콤팩트한 소형이면서 간단한 구조로 시설비가 저렴할 뿐만 아니라 운영 및 유지비를 크게 줄일 수 있도록 하였다. 소각로 본체에 하수슬러지가 투입되기 전에 먼저 배기가스의 폐열을 이용하여 함수 슬러지를 1차 건조함으로서 실제 소각 시 소각효율을 높일 수 있도록 하였으며, 소각장치 내부로 투입된 하수슬러지는 열과의 접촉면적을 최대화하고 열과의 접촉시간을 크게 함으로서 소각효율을 향상시키는 한편, 소각 시 발생된 분진 및 다이옥신을 효과적으로 제거하여 소각처리장치의 외부로 용이하게 배출시키도록 한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템의 평면도

도 2는 본 발명의 소각로 내부구조도

도 3은 본 발명의 소각로 외부구조도

도 4는 본 발명에 따른 스크류 어셈브리 구조도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 소각로본체 11-1 : 슬러지투입구

11-2 : 슬러지배출구 11-3 : 가스배출구

11-4 : 점검구 12 : 소각로 구조물

13-1 : 콘베어구동모터 14 : 스크류콘베어 1호기 어셈브리

15 : 스크류콘베어 2호기 어셈브리

15-1 : 스크류콘베어 어셈브리 슬러지 투입구

15-2 : 스크류콘베어 어셈브리 슬러지 배출구

15-3 : 스크류콘베어 바디15-4 : 스크류 샤프트

19 : 가스버너20 : 다이옥신제거기

21 : 체인 22 : 기초볼트

30 : 덕트 40 : 슬러지 이송 벨트 콘베어

50 : 슬러지 이송 스크류콘베어60 : 건조기

70 : 파쇄기80 : 저장탱크

90 : 열교환기100 : 백필터

110 : 송풍기120 : 굴뚝

본 발명은 하수 슬러지나 정수 슬러지와 같은 함수슬러지의 소각처리장치에관한 것이다. 본 발명에 따른 슬러지 소각처리장치를 구성함에 있어서, 최초저장탱크로부터 콘베어를 타고 이송된 함수슬러지는 슬러지 건조기(60)에서 배기가스 폐열에 의해 일부 건조되어 이송콘베어(40)에 의해 파쇄기(70)로 유도되고, 파쇄기에서 분쇄된 후 이송콘베어(40)를 통해 소각로용 저장탱크(80)에 저장된 뒤 정량공급으로 슬러지를 소각로본체(10)로 공급하기 위한 슬러지투입구(11-1)가 설치되고, 소각로본체(10)의 상부 일측면에 배기가스배출구(12)가 설치되며, 고온의 배기가스는 배기가스배출구(11-2)로 배출되어 다이옥신 제거기(20)를 통과한 뒤, 덕트를 따라 슬러지 건조기(60)로 유도되는데, 이때 배기가스의 폐열로서 슬러지를 건조할 뿐만 아니라 주입공기의 예열을 겸하도록 하였으며, 다시 열교환기(90)을 통해 나머지 폐열을 추가회수함으로서 배기가스 배출시 열에 의한 문제가 없도록 하였다. 그리고 열교환기(90)를 통과한 배기가스는 백필터(100)를 통해 집진한 후 굴뚝(120)을 통해 대기중으로 배출하도록 하였다.

본 발명에 따른 소각로본체(10)는 소각로 하단부에 통상의 버너(19)가 설치되며, 소각로 일측면에 소각잔재 배출을 위한 배출구(11-2)가 소각잔재배출용 스크류콘베어(18)에 이어져 설치되어져 있으며, 본체(10)의 일측면에는 각각의 이송스크류가 체인(21)으로 연결되어 본체(10)의 일측면 저부에 설치된 구동모터(13-1)의 구동에 의해 연동되는 다수의 이송스크류콘베어 어셈브리를 일정한 간격으로 설치하는데, 이송스크류샤프트를 스크류콘베어바디의 안쪽에 위치하도록 하여 상기 슬러지 투입구로 투입된 슬러지는 이송스크류샤프트의 압송에 의해 스크류콘베어바디의 일측 배출구을 통해 다음 단으로 순차 안내되어 이동될 수 있도록 구성된 구조이다.

본 발명은 소각로본체(10)의 내측에 스크류콘베어를 이용하여 반복적인 다단 왕복식 슬러지 이동수단을 구성하여 버너(19)에 의한 가열열기의 접촉기회를 최대한 확대 부여함으로서 공급된 슬러지의 수분을 건조시킨 후 완전소각 할 수 있도록 하였으며, 소각 시 발생되는 다이옥신은 별도의 다이옥신제거기(20)를 이용하여 완전 제거시킨 상태로 소각처리장치의 외부로 용이하게 배출시키기 때문에 대기오염의 우려를 완전히 해소할 수 있다.

이하 본 발명의 작용을 첨부도면을 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.첨부도면 도 1은 본 발명에 따른 시스템의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 소각로 내부구조도, 도 3은 본 발명의 소각로 외부구조도이며, 도 4는 본 발명에 따른 스크류 어셈브리 구조도이다.

본 발명은 도 1에 나타난 것처럼 하수처리장에서 발생된 함수 슬러지를 통상의 콘베어를 통해 슬러지건조기(60)으로 이송하여 배기가스의 폐열로서 1차 건조하고 다시 슬러지 이송벨트콘베어(40)를 통해 파쇄기(70)에서 슬러지 케익을 고르게 분쇄한 후 역시 슬러지이송벨트콘베어(40)를 따라 슬러지 투입 시 정량공급을 위한 임시 저장탱크(80)로부터 슬러지 투입구를 통해 소각로본체(10)에 투입하도록 하였다. 이때, 슬러지의 함수율이 높은 경우에는 슬러지 건조기(60)에 투입하기 전에 탈수기를 이용하여 함수율을 낮출 수도 있다. 그리고 슬러지 케익이 형성되지 않는 분말 상태일 경우에는 파쇄기(70)를 도입하지 않고 슬러지 건조기(60)에서 곧 바로 저장탱크(80)로 보내거나 또는 슬러지 건조기(60)에서 파쇄기(70)을 그대로 통과시켜 저장탱크(80)에 이송할 수도 있다. 배기가스는 소각로본체(10)에서 배출되어 곧바로 다이옥신제거기(20)에서 다이옥신과 기타 대기오염물질을 제거한 후 턱트를 통해 슬러지건조기(60)로 유도되어 함수슬러지의 건조와 소각로 주입공기의 1차 예열에 배기가스 폐열을 활용하고 남은 열은 열회수기(90)를 통해 회수한 후 집진기에서 분진 등을 제거하고서 굴뚝으로 배출되도록 하였다. 이때 다이옥신제거기(20)는 황토나 맥반석과 같은 무기물로서 제조한 특수세라믹필터로 구성하거나 또는 고온의 열분해로의 형태로 구성할 수도 있다.

참고로 본 발명에 의한 소각처리장치에 사용되는 연료로는 도시가스, LPG, 경유, 등유, 벙커C유 그리고 폐비닐 등을 이용할 수도 있으며, 그 이외에 소각용 산업폐기물 등을 전처리하여 사용할 수도 있다.

이때 폐비닐(용융압착하여 사용)이나 산업폐기물을 사용할 경우에는 소각처리장치의 소각로본체(10)와 이어진 고온열분해로 형태의 다이옥신제거기(20)를 설치하여 배기가스를 약 1200°C 이상에서 재연소한 후 상기 배기가스를 배출시켜줄 수 있도록 함으로서 소각시 발생된 휘발성 성분 내지는 다이옥신이 완전히 분해된 상태로 폐열을 회수한 뒤 백필터(100)를 통해 굴뚝(120)으로 배출되게 된다.

한편, 도 2와 도 3에 나타난 것처럼 저장탱크(80)를 통해 본체(10)의 슬러지투입구(11) 내부로 공급된 슬러지는 스크류콘베어바디(15-3)로 공급되며, 본체(10)의 일측면에 위치한 스크류구동모터(13-1)의 구동에 의해 각각의 체인(21)으로 연결된 이송스크류샤프트(15-4)가 공급된 슬러지를 반대편쪽으로 계속적으로 압송시켜주게 된다. 이렇게 압송된 슬러지는 스크류콘베어바디(15-3)의 일측 슬러지배출구(15-2)를 통해 다음 하단 스크류콘베어바디(15-3) 내측으로 자연스럽게 공급됨과 동시에 반대편쪽에 형성된 스크류콘베어바디(15-3)의 슬러지배출구(15-2)를 통해 연속적으로 이송되게 되며 최하단에 설치되어 있는 스크류콘베어바디(15-3)의 내측으로 공급된 슬러지를 이송스크류샤프트(15-4)의 이송에 의해 소각잔재배출용 스크류콘베어 5호기 어셈브리(18)의 스크류콘베어바디(18-3) 내측으로 이송되면 소각잔재배출구(11-2)를 통해 소각로본체(10) 밖으로 배출되게 된다.

따라서 공급된 슬러지는 이송스크류에 의한 계속적인 압송과정에서 스크류콘베어바디(15-3)를 지그재그 형태로 다단 및 다열 배치함으로서 소각로 하단에 위치한 버너(19)에 의한 내부 가열 열기의 접촉기회가 확대 부여되며, 아울러 열과의 접촉시간을 조절할 수도 있고 또한 열과의 접촉시간을 늘려 슬러지의 건조 및 소각을 완벽히 할 수 있을 뿐만 아니라 휘발성 성분의 완전한 분해도 동시에 이루어지게 된다.

한편, 본 발명에 의한 슬러지 이송 스크류샤프트는 일반적인 경우에는 도 4에 표시된 것처럼 스크류샤프트(15-4)의 간격이 15-C로 일정하지만 경우에 따라서는 스크류샤프트(14-4)의 간격이 변형되어 14-A, 14-B, 그리고 14-C의 각각의 다른 간격을 가질 수도 있도록 하였는데, 이렇게 변형된 스크류샤프트(14-4)는 소각로본체(10)의 최상단에 설치함으로서 케익의 크기가 클 때 분쇄와 이송을 동시에 수행함으로서 유용하게 이송할 수 있는 특징이 있다. 소각로에서 스크류콘베어어셈브리는 소각처리장치의 규모에 따라 그 수를 달리할 수 있으나 3∼25단 정도로 구성하는 것이 적당하며, 옆으로 배치되는 이송스크류의 수도 1∼20열 정도로 제작하는것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 소각처리 시 소각잔재는 통상 100톤 처리시 약 15∼30톤 가량이 발생되는데 상기 발생된 소각잔재는 벽돌이나 보도블럭 등의 용도로 재활용하거나 또는 활성화처리를 거쳐 수처리용 흡착제나 무기질 비료 그리고 토양개량제용으로 전량 용이하게 재활용하여 사용할 수 있는 등 광범위한 분야에 적용할 수 있어 이 부분의 수입대체 효과도 기대할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예나 도면에 한정되지 않는다.

콤팩트한 소형이면서 간단한 구조로 대량의 슬러지를 처리할 수 있기 때문에 시설비가 저렴할 뿐만 아니라 운영 및 유지비를 크게 줄일 수 있도록 하였다. 소각로 본체에 하수슬러지가 투입되기 전에 먼저 배기가스의 폐열을 이용하여 함수 슬러지를 1차 건조함으로서 실제 소각 시 소각효율을 높일 수 있도록 하였으며, 소각장치 내부로 투입된 하수슬러지는 열과의 접촉면적을 최대화하고 열과의 접촉시간을 크게 함으로서 소각효율을 향상시키는 한편, 소각 시 발생된 분진 및 다이옥신을 효과적으로 제거하여 소각처리장치의 외부로 용이하게 배출시키도록 한 것이다.

Claims (6)

1. 본 발명에 따른 하수, 정수, 그리고 각종 폐수 슬러지의 소각처리장치를 구성함에 있어서, 최초 슬러지 저장탱크로부터 콘베어를 타고 이송된 함수슬러지는 슬러지 건조기에서 배기가스 폐열에 의해 일부 건조되어 이송콘베어에 의해 파쇄기로 유도되고, 파쇄기에서 분쇄된 후 이송콘베어를 통해 소각로용 임시 저장탱크에 저장된 뒤 저장된 슬러지는 정량공급으로 소각로본체에 공급되어지는데 이를 위하여 소각로본체 상부일측면에 슬러지투입구가 설치되고, 소각로본체의 상부 일측면에 배기가스배출구가 설치되며, 고온의 배기가스는 배기가스배출구로 배출되어 다이옥신 제거기를 통과한 뒤, 덕트를 따라 슬러지 건조기로 유도되어 배기가스의 폐열로서 슬러지를 건조할 뿐만 아니라 주입공기의 예열을 겸하도록 하였으며, 다시 열교환기을 통해 나머지 폐열을 추가회수함으로서 배기가스 배출시 열에 의한 문제가 없도록 하였다. 그리고 열교환기를 통과한 배기가스는 백필터를 통해 집진한 후 굴뚝을 통해 대기중으로 배출하도록 구성되진 것을 특징으로 하는 하수슬러지 소각처리 시스템.
2. 상기 제 1항에 있어서 소각로본체는 벽면내부가 내화벽돌과 단열벽돌로 구성되고, 소각로 하단부에 통상의 버너가 설치되며, 소각로 일측면에 소각잔재 배출을 위한 배출구가 소각잔재배출용 스크류콘베어에 이어져 설치되어 있으며, 본체의 일측면에는 각각의 이송스크류가 체인으로 연결되어 본체의 일측면 저부에 설치된 구동모터의 구동에 의해 연동되는 다수의 이송스크류콘베어 어셈브리를 일정한 간격으로 설치하고 이송스크류샤프트를 스크류콘베어바디의 안쪽에 위치하도록 하여 상기 슬러지 투입구로 투입된 슬러지는 이송스크류샤프트의 압송에 의해 스크류콘베어바디의 일측 배출구를 통해 다음 단으로 순차 안내되어 이동된 후 최하단의 소각잔재배출용 스크류콘베어를 따라 소각잔재 배출구를 통해 소각잔재가 배출될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 소각로 본체.
3. 상기 제 1항에 있어서 슬러지 이송스크류는 이송스크류샤프트가 전부 등간격으로 존재하는 것이 아니라 슬러지가 투입되는 부분으로부터 각 열의 상단부의 이송스크류는 그 형태가 첫 번째 스크류 샤프트 구간은 넓은 간격을 갖도록 하고, 다음 몇번의 스크류 샤프트 구간은 간격이 점점 좁아진 다음, 남은 스크류 샤프트 구간부터는 동일한 간격으로 존재하도록 제조되어짐을 특징으로 하는 슬러지 이송 스크류 샤프트.
4. 상기 제 1항에 있어서 다이옥신 제거기는 다이옥신 제거용 특수세라믹필터로서 고온의 배기가스에도 견딜 수 있도록 황토 또는 제올라이트 또는 맥반석 또는 벤토나이트 또는 석회 또는 탄산칼슘과 같은 다공성 세라믹을 각각 또는 서로 혼합하고 물과 반죽한 뒤 탈기 및 성형하여 500∼1350℃ 고온에서 소성된 세라믹볼로 이루어진 것을 특징으로 하는 다이옥신 제거용 특수세라믹필터.된 세라믹볼로 이루어진 것을 특징으로 하는 다이옥신 제거용 특수세라믹필터.
5. 상기 제 1항에 있어서 다이옥신 제거기는 고온의 열분해로로서 소각로본체로부터 배출되는 배기가스를 500∼2350℃ 고온에서 재연소함으로서 고온 열분해하여 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 열분해로.
6. 상기 제 1항에 있어서 슬러지건조기는 본체로부터 배출되는 배기가스의 폐열을 이용하여 투입되는 함수슬러지를 1차 건조하기 위한 장치이며, 열교환기는 1차 슬러지 건조 후 남은 열을 추가로 회수하기 위한 장치임을 특징으로 하는 슬러지건조기와 열교환기.