KR20050045964A - 마이크로파에 의한 가열방법으로 폐슬러지를 고효율로탈수하고 건조하는 공정 - Google Patents

Abstract

본 발명이 속한 기술분야는 환경분야로서 폐기물로 발생되는 폐슬러지를 효율적으로 탈수하고 건조하는 기술에 속한다. 본 발명의 목적은 기존의 Belt Press 탈수장치에 마이크로파 발생장치를 추가로 설치하여 열처리를 행함으로써 슬러지의 열적 개량에 의한 탈수효율을 높이고 탈수과정 중에 열처리에 의한 건조를 유도하여 탈수슬러지 케이크의 수분함량이 크게 낮추는데 있다.

본 발명의 구성은 기존의 Belt Press 탈수장치의 Gravity Drainage Zone에 제 1 Microwave Equipment를 설치하여 슬러지 개량 및 건조를 수행하고, Wedge Zone에 제 2 Microwave Equipment를 설치하여 슬러지 탈수 및 건조를 수행하는 2단계의 가열 공정으로 되어 있다.

본 발명의 효과는 기존의 탈수장치에 비해 탈수슬러지 케이크의 함수율을 크게 낮출 수 있어서 처분해야 되는 슬러지의 부피를 현저히 줄일 수 있으며, 이로 인하여 슬러지의 운반, 소각, 매립 등 후속처리 및 처분 비용을 크게 줄일 수 있도록 하는데 있다.

Description

마이크로파에 의한 가열방법으로 폐슬러지를 고효율로 탈수하고 건조하는 공정{The Process of Effective Dewatering and Drying Waste Sludge using Heating Treatment by Microwave Irradiation}

본 발명은 하·폐수처리장에서 발생되는 폐슬러지를 효율적으로 탈수하고 건조하여 탈수슬러지 케이크의 함수율을 크게 저하시키는 공정의 개발이다. 공정을 개발하는데 있어서의 기초 개념은 열처리방법을 이용하여 슬러지의 탈수특성을 개선하고 건조하는 것이며, 이러한 기초 개념을 바탕으로 본 발명에서는 기존의 가열방식 보다 더 짧은 시간에 효율적이고 균일한 가열이 가능하며 대상물질의 온도분포에 있어서도 내부와 외부의 차이가 거의 없이 동일한 온도로 가열할 수 있으며 또한, 기존의 가열방식에 비해 가열에 사용되는 에너지 효율이 매우 높은 Microwave 가열방식의 탈수 및 건조 공정을 개발하였다. 이를 위하여 기존의 Belt Press 형 탈수기에 2조의 Microwave 가열장치를 설치하였다. 제 1 Microwave 가열장치는 탈수장치에 유입되는 슬러지를 가열하여 슬러지에 포함된 수분의 점성을 약화시키고, 미생물의 원형질막을 파괴시켜 세포에 둘러 쌓여있는 내부수의 분리를 가능토록함으로써 탈수성을 향상시키는 역할을 한다. 제 2 Microwave 가열장치는 탈수과정 중에 있는 슬러지를 가열함으로써 슬러지 내부의 모관결합수 등의 점성을 약화시켜 탈수를 용이하게 하고 일부의 수분을 건조시키는 역할을 담당함으로써 탈수케익의 수분함량을 크게 낮추고 더불어 병원균 등을 사멸시키는 역할을 한다.

본 발명의 목적은 하·폐수처리장에서 발생하는 폐슬러지의 탈수 효율을 높여서 기존의 탈수장치로부터 생산되는 슬러지 케이크의 함수율보다 더 낮은 함수율을 가진 케이크를 생산함으로써 운반비 및 처리·처분 비용을 절감하고자 하는데 있다.

본 발명이 속한 기술분야는 환경분야 중 폐기물로 발생되는 슬러지를 효율적으로 탈수 및 건조하는 기술에 속한다.

본 분야의 종래 슬러지 탈수 및 건조 기술은 대부분 슬러지 탈수 장치 및 슬러지 건조 장치가 별도로 운전되고 있으며, 농축슬러지를 슬러지 탈수장치를 이용하여 함수율 80％ 정도로 슬러지를 탈수한다. 그런 다음 탈수슬러지를 처리 목적에 따라 건조가 필요할 경우 Rotary dryer 장치를 통해 별도로 탈수슬러지의 건조를 수행한다.

슬러지의 탈수장치에는 Belt press 형, 원심분리형, 진공흡입 형, 가압탈수 형 등 여러 가지 형태의 기술이 적용되고 있는데, 이러한 기술을 적용하여 슬러지를 탈수할 경우 탈수 슬러지케이크의 일반적인 함수량은 약 80％ 정도를 나타내고 있다. 기존의 탈수기술로 더 낮은 함수율을 가진 탈수케이크를 얻기 위해서는 대량의 에너지를 소비해야 하는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 슬러지를 가열하는 기기에 있어서 스팀이나 버너 등을 이용하는 기존의 비효율적인 표면가열 방법을 사용하지 않고 에너지 효율이 높고 슬러지를 짧은 시간에 균일한 온도분포로 가열할 수 있는 Microwave 발생장치를 기존의 Belt press 형 탈수기에 부착하는 공정에 관한 것이다. Microwave 발생장치의 부착은 기본적으로 2조를 제안하고 있으나, 탈수기의 크기 및 공정의 특성에 따라 1조만을 부착할 수도 있다.

본 발명에서 사용되는 가열장치는 주파수 2,450MHz의 파장을 발생시키는 Microwave 발생장치를 이용하였으며, 장치의 출력은 용량에 따라 변화시킬 수 있다. 제 1 Microwave 발생장치는 기존 Belt Press 탈수장치의 Gravity Drainage Zone에 설치하여 마이크로파를 슬러지에 조사해 줌으로써 슬러지를 구성하고 있는 미생물의 세포벽 파괴를 통한 슬러지 탈수효율 증대 및 1차 슬러지 건조를 유도하는 역할을 담당하고 제 2 Microwave 발생장치는 기존 Belt Press 탈수장치의 Wedge Zone에 설치하여 마이크로파를 조사하여 줌으로써 슬러지 탈수 및 2차 슬러지의 건조를 동시에 달성함으로써 슬러지 케이크 발생량을 줄이는 역할을 담당하게 된다.

[실시예]

마이크로파를 이용하여 78％의 함수율을 가진 탈수슬러지를 건조할 경우 조사시간 2분에서 슬러지의 함수율이 56.1％로 줄었으며, 3분간 조사하였을 경우는 48.6％로 감소되었다. 반면 기존 Rotary dryer의 운전온도인 300℃에서 전기로를 이용하여 슬러지를 건조할 경우 건조시간 9분만에 슬러지의 함수율이 52.4％로 감소하였다.

따라서 기존 Belt Press 탈수장치에 마이크로파 조사장치를 장착하여 운전할 경우, 슬러지의 효율적인 탈수 및 건조를 통해 슬러지 발생량을 현저히 줄일 수 있고, 슬러지의 효율적인 매립 및 소각 처리가 가능하다.

마이크로파에 의한 가열은 전파에너지가 유전체의 내부에서 열로 전환되는 원리를 이용하는 것으로 종래의 가열방식이 물질의 표면을 가열하는 표면가열 방식인데 비하여 가열시간이 짧고 온도분포가 균일하며, 대상물질만 가열하므로 열효율이 높은 장점이 있다. 특히 에너지 손실이 거의 없으므로 기존 슬러지 건조 방식보다 가열시간 단축을 통한 건조 효율 증대를 기대할 수 있으며, 가열의 균일성을 높일 수 있고 세포내의 분자자체 진동에 의한 외부수 뿐만 아니라 세포 내부수 파괴를 가져와 높은 탈수능도 기대된다.

기존 Belt Press 탈수장치의 Gravity Drainage Zone에 제 1 Microwave Equipment를 설치하여 슬러지 개량 및 건조를 수행하고, Wedge Zone에 제 2 Microwave Equipment를 설치하여 슬러지 탈수 및 건조를 수행한다.

〈마이크로파 발생장치가 장착된 Belt Press 형태의 탈수 및 건조 공정〉

제 1도 : 전체를 조립한 평면도

Claims (1)

1. 마이크로파 조사장치를 벨트 형 탈수장치에 1조 또는 2조로 설치하여 가열하는 방법을 통하여 슬러지를 효율적으로 탈수 및 건조를 행하는 공정