KR20050058760A

KR20050058760A - 하·폐수슬러지 건조장치 및 그를 적용한 건조설비

Info

Publication number: KR20050058760A
Application number: KR1020030090723A
Authority: KR
Inventors: 남상덕
Original assignee: 주식회사 수테크
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-06-17
Also published as: KR100551928B1

Abstract

개시된 내용은 회전건조로내에 하·폐수슬러지를 투입하여 열풍건조시키면서 건조되는 하·폐수슬러지를 재활용에 적합한 크기 및 함수율로 분쇄배출하는 하·폐수슬러지 건조장치 및 그를 적용한 건조설비에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 하·폐수슬러지를 적정량씩 공급하는 크레인; 상기 크레인으로 공급된 하·폐수슬러지를 일정량씩 투입하는 호퍼; 생석회를 소량 공급하는 생석회투입수단; 내면에 나선형으로 부착되어 상기 호퍼 및 상기 생석회투입수단을 통해 투입혼합된 슬러지혼합물을 이송하는 나선이송환과, 상기 나선이송환 사이에 원주방향을 따라 배치되어 슬러지혼합물을 적재하고 상승시켜 낙하시키는 리프터 및, 슬러지 투입구 근방의 일정구간에 배치되어 상기 리프터에서 낙하된 슬러지혼합물을 분쇄하고 적재건조시키는 다공성 망체를 구비하고, 투입구를 통해 유입된 슬러지혼합물을 열풍건조시켜 배출구를 통해 건조슬러지로 배출하는 회전건조로; 상기 회전건조로에 하·폐수슬러지를 건조시키는 열풍을 제공하는 열풍제공수단; 및 상기 회전건조로를 회전구동하는 회전구동수단을 포함하여 이루어진다.

Description

하·폐수슬러지 건조장치 및 그를 적용한 건조설비{A DRY APPARATUS OF SEWAGE/WASTEWATER SLUDGE AND AN EQUIPMENT HAVING THE SAME}

본 발명은 하ㆍ폐수에서 발생하는 슬러지(이하, 하수슬러지라 함)를 처리하여 재활용할 수 있게 하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전건조로내에 하수슬러지를 투입하여 열풍건조시키면서 건조되는 하수슬러지를 재활용에 적합한 크기 및 함수율로 분쇄배출하는 하수슬러지 건조장치 및 그를 적용한 건조설비에 관한 것이다.

일반적으로, 경제발전, 인구증가 및 생활수준의 향상 등 여러가지 이유로 생활하수나 공업폐수의 발생 또한 크게 증가하고 있다. 이에 따라 주요하천 및 강의 수질오염을 방지하기 위하여 수질개선의 기초시설인 하ㆍ폐수 처리장의 시설도 불가피하게 증가하고 있으며, 부수적으로 발생되는 2차 부산물인 하ㆍ폐수 슬러지의 양도 점차적으로 증가하고 있다.

이렇게 발생된 하수슬러지는 거의 대부분 매립과 해양투기에 의해 처리하고 있다. 그러나, 단순 매립의 경우 2003년 7월부터는 폐기물관리법 시행규칙 개정 시행에 따라 시설용량 1만톤/일 이상인 하수처리장 슬러지의 직매립이 금지되고 있다.

이에 따라, 해양투기의 비중이 늘고 있으나, 이 경우도 과도한 유기물질에 의한 부영양화, 다량의 식물성 영양염류가 유입된 적조발생에 의한 조류증식 및 산소고갈 등 해양생태계의 오염을 야기시킬 우려가 있고, 폐기물 해양투기 금지에 대한 국제협약인 런던협약에 우리나라는 1993년 12월 21일 가입하여 1994년 1월 19일부터 발효중이며 특히 1996년의 개정의정서를 우리나라도 2003년말 비준할 계획으로 정부는 2004년부터 현행 용출시험에서 함량시험으로 해양투기 대상 기준시험법을 변경하는 등 규제를 강화해 향후 2년 이내에 해양투기를 전면 금지시킬 방침이다.

그 밖에 슬러지 처리방법으로 고려되고 있는 소각은 높은 소각시설 건설비용과 운영비용은 물론 2차 환경오염물질의 발생으로 인한 대기오염의 문제가 있다. 따라서, 인근주민들의 민원문제가 많이 발생하여 적용하기에 매우 큰 어려움을 겪고 있다.

이에, 향후 하수슬러지 처리방법은 매립, 해양투기, 소각 등의 단순처리 단계를 넘어서서 적극적으로 재활용하는 방법이 절실히 요구되고 있다. 이러한 하수슬러지의 재활용에는 비료, 연료 및 시멘트의 원료로서 사용되는 방안이 있는데, 그를 위해서는 먼저 하수슬러지를 건조시키는 건조장치의 개발이 선행되어야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 해소하고 기대에 부응하기 위해서 안출한 것으로서, 건조로를 수평으로 설치하고 회전구동시킴에 의하여 그 내부의 나선이송환의 회전에 의해 건조대상물(슬러지)을 이송하는 한편 리프터와 다공성 망체에 의해 슬러지를 상승낙하시켜 열풍과의 접촉면적 및 접촉시간을 높여 주는 동시에 건조시 생석회를 소량 투입하여 슬러지에 혼합시켜 줌으로써 건조효율을 배가시키고 위생성을 향상시킬 수 있는 하수슬러지 건조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 하수슬러지 건조장치를 이중으로 설치하여 2차에 걸쳐 건조를 수행하는 한편 건조되어 배출되는 슬러지를 운반 및 사용에 적합하게 이송저장하며, 건조과정에서 배출되는 건조장치의 배출가스를 다수의 정화장치들을 거치면서 환경에 무해한 상태로 정화시켜 배출하는 하수슬러지 건조설비를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수슬러지 건조장치는 하수슬러지를 적정량씩 공급하는 크레인; 상기 크레인으로 공급된 하수슬러지를 일정량씩 투입하는 호퍼; 생석회를 소량 공급하는 생석회투입수단; 내벽에 나선형으로 부착되어 상기 호퍼 및 상기 생석회투입수단을 통해 투입혼합된 슬러지혼합물을 이송하는 나선이송환과, 상기 나선이송환 사이에 원주방향을 따라 배치되어 슬러지혼합물을 적재하고 상승시켜 낙하시키는 리프터 및, 슬러지 투입구 근방의 일정구간에 내벽으로부터 일정간격 이격되게 지지되어 상기 리프터에서 낙하된 슬러지혼합물을 분쇄하고 적재건조시키는 다공성 망체를 구비하고, 수평으로 회전가능하게 고정되어 투입구를 통해 유입된 슬러지혼합물을 열풍건조시켜 배출구를 통해 건조슬러지로 배출하는 회전건조로; 상기 회전건조로에 하수슬러지를 건조시키는 열풍을 제공하는 열풍제공수단; 및 상기 회전건조로를 회전구동하는 회전구동수단을 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수슬러지 건조설비는 하수슬러지를 퍼서 공급하는 갠트리 크레인과, 상기 갠트리 크레인으로 공급된 하수슬러지의 양을 조절하면서 공급하는 호퍼 및, 상기 호퍼로부터 투입된 하수슬러지를 회전에 의해 이송하면서 열풍건조시키는 회전식 1차 건조로를 구비하는 1차 건조장치; 상기 1차 건조로로부터 공급된 건조슬러지를 재차 건조하는 2차 건조로와, 상기 2차 건조로에 열풍을 제공하는 폐기물소각로를 구비하는 2차 건조장치; 및 상기 하수슬러지를 건조한 후 배출되는 배출가스를 정화처리하여 대기중으로 배출하는 배출가스정화장치를 포함한다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 하수슬러지 건조장치의 전체적인 구조를 나타낸 도면이다. 도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 건조로의 구조를 보여주는 도면들로, 각각 정면도, 측단면도 및 평면도이다.

본 건조장치(100)는 도시한 바와 같이 하수슬러지(10)를 고온 열풍에 의해 건조시키는 건조로(110)와, 슬러지(10)를 보관저장하고 일정량씩 건조로(110)로 공급하는 슬러지투입수단(120)을 구비하고 있다.

슬러지투입수단(120)은 슬러지(10)를 저장보관하는 저장실(122)과, 이 저장실(122)에 설치되어 횡행하면서 저장실(122)내에 저장된 슬러지(10)를 일정량씩 퍼서 공급하는 크레인(124) 및, 건조로(110)의 투입구(112)에 장치되어 크레인(124)에 의해 공급된 슬러지(10)를 적정량씩 건조로(110)내로 투입하는 투입호퍼(126)를 구비하고 있다. 이 투입호퍼(126)는 용량 3.5톤 정도의 작은 호퍼로 제작된다. 투입호퍼(126)의 하부에는 이송스크류컨베이어(128)가 장착되어 건조로(110)내로 슬러지를 적정량 이송공급하게 된다. 이 이송스크류컨베이어(128)의 스크류구동모터에는 인버터가 장착되어 이송스크류의 회전속도를 제어하여 건조로(110)로 공급되는 슬러지(10)의 양을 건조로(110)의 처리상태에 따라 조절하게 된다. 건조로(110)에는 슬러지(10)의 투입과 함께 소량의 생석회도 투입된다. 이를 위해, 건조로(110)의 투입구(112)나 투입구(112)와 인접한 부분에는 생석회투입수단(130)이 구비되어 있다. 생석회투입수단(130)은 건조로(110)의 투입구(112)에 직접 연결되거나, 아니면 슬러지(10)를 이송투입하는 이송스크류컨베이어(128)와 연결될 수 있다. 이 생석회투입수단(130)은 생석회의 투입을 위한 저장호퍼나 생석회를 일정량씩 공급하여 투입할 수 있는 이송스크류컨베이어가 슬러지투입구조와 동일하게 적용되어 구성될 수 있다. 전술한 크레인(crane; 124)으로는 갠트리(gantry)형 크레인이 바람직하다.

건조로(110)는 외통(114)과 내통(116)의 이중 케이스구조로 되어 있으며, 외통(114)의 양단은 바닥에 지지고정되어 있다. 그리고, 외통(114)과 내통(116) 사이에 공간이 형성되어 열풍이 이동하는 통로로 사용된다. 구체적으로는, 외통(114)의 양단은 지지판(140)에 고정되어 있으며, 그 중간부위는 내통(116)과 일체로 결합되어 있다. 따라서, 외통(114)은 양단의 고정통부들(114a,114b)과, 이 고정통부들(114a,114b) 사이에 위치하여 고정통부들과 합체되어 외통(114)을 이루는 중간의 회전구동통부(114c)로 이루어진다. 본 장치는 건조로(110)를 회전시키기 위한 회전구동수단(150)을 구비한다. 회전구동수단(150)은 지지판(140)에 안착되어 있는 구동모터(152)와, 이 구동모터(152)의 구동에 의해 회전되는 구동롤러(154) 및, 구동롤러(154)에 밀착되어 회전하는 회전구동통부(114c)의 외주면에 고정된 회전륜(156)으로 구성된다.

건조로(110)의 일단에는 전술한 투입구(112)가 구성되어 있으며, 타단에는 열풍제공수단(160)이 장착되어 있다. 이 열풍제공수단(160)으로는 본 실시예에서와 같은 버너나, 후술될 폐기물소각로 등이 될 수 있다. 버너의 연료로는 경유, 벙커씨유 등이 사용되며, 그와 동시에 외부로부터 공급되는 고온가스 등의 열원을 주입하기 위한 고온가스유입구(162)를 버너장착부에 인접하여 마련하고 있다. 버너와 연결된 도면번호 164는 기름탱크를 나타낸다.

건조로(110)에는 또한 건조된 슬러지를 배출하기 위한 슬러지배출구(118)를 마련하고 있는데, 이 슬러지배출구(118)는 슬러지투입구(112)의 반대쪽의 건조로(100) 단부에 구성하는 것이 바람직하다. 나아가, 슬러지투입구(112)는 건조로(110)에 윗쪽방향으로 형성하고 슬러지배출구(118)는 건조로(110)에 아랫쪽방향으로 향하게 하여 형성하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 건조로(110)는 예시한 바와 같은 내통과 외통의 이중구조가 아닌 단일통 구조로 구성해도 되며, 단일통 구조일 경우 그 내면에 단열을 위한 단열재, 예를 들어 석면 등을 채울 수 있다. 이와 같이, 건조로는 이중통 구조이든 단일통 구조이든 양단이 고정되어 수평으로 회전할 수 있는 구조이면 된다.

건조로(100) 내부에는 투입구(112) 근방쪽으로 다공성 망체(170)가 고정되어 있으며, 내통(116)의 내면에는 전구간에 걸쳐 와선형의 나선이송환(180)이 구비되어 있고, 나선이송환(180)의 사이사이에는 리프터(lifter;미도시)들이 부착되어 있다. 나선이송환(180)은 내통(116)의 회전에 따라 내부의 슬러지를 배출구(118)쪽으로 밀어내는(이송하는) 추력을 발생시키며, 리프터들은 내통(116)의 회전시 슬러지(10)를 적재하고 상승하여 윗쪽에서 낙하시킴으로써 슬러지가 일정크기로 분쇄되게 한다. 특히, 리프터의 내단부는 회전방향으로 휘어져 있어 약 70~80ㅀ의 위치에서 그 위에 실린 슬러지가 낙하되게 한다. 건조로(110)의 전방부에서는 투입된 슬러지에 수분이 많이 존재하므로 슬러지가 덩어리 상태로 존재하게 되는데, 이 슬러지덩어리를 작게 분쇄하고 건조효과를 더욱 상승시키기 위하여 다공성 망체(170)가 위치하고 있다. 이에 따라, 리프터에서 낙하되는 슬러지는 다공성 망체(170)에 충돌됨으로써 슬러지의 분쇄성이 향상되는 동시에 망체에 실린 슬러지(10)는 열풍에 더 많은 면적이 접촉되어 건조성이 배가되게 된다. 이 리프터와 다공성 망체(170)의 구조에 대해서는 도 3 내지 도 7b에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 도 2a에 도시된 건조로 내면에 부착된 구성요소들을 상세하게 보여주는 부분절개사시도이다. 또한, 도 4는 건조로의 내면에 구성된 나선이송환을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5a 내지 도 5d는 도 4의 A-A선, B-B선, C-C선 및 D-D선 단면도를 각각 나타내고 있다.

건조로(110)의 내통(116) 내면에는 와선형의 나선이송환(180)이 부착되어 있다. 이 나선이송환(180)은 회전에 따라 슬러지를 슬러지배출구 쪽으로 밀어보낼 수 있는 방향으로 감긴 구조로 되어 있다. 나아가, 나선이송환(180)이 형성된 내통(116)은 슬러지투입구 쪽이 높고 슬러지배출구 쪽이 낮아 경사지게 형성됨으로써 슬러지가 자연스럽게 배출구쪽으로 흘러갈 수 있도록 되어 있다. 좀더 상세히 설명하면, 외통(114)은 전후방이 동일직경으로 되어 있는 반면, 그 내부에 끼워지는 내통(116)은 전방으로부터 후방으로 갈수록 폭이 넓어지면서 하향 경사지게 구성되어 있다.

또한, 나선이송환(180) 사이에는 슬러지를 자유낙하시켜 파쇄효과를 상승시키기 위한 리프터(182)가 원주방향을 따라 45ㅀ간격으로 설치되어 있다. 따라서, 이렇게 배치된 리프터(182)들은 원통형 내통(116)의 중심을 향해 배열되고, 그 단부의 일정부분이 상향 절곡되어 그 위에 실린 슬러지가 최저점을 기점으로 하여 150ㅀ정도에서 낙하되도록 설계되어 있다. 이 리프터(182)는 나선이송환(180)과 함께 슬러지의 이송역할을 하는 동시에 슬러지를 약 150ㅀ의 각도까지 끌어올려 자유낙하시킨다. 이에 의해, 낙하되는 슬러지는 내통(116) 바닥과 리프터의 충돌에 의해 파쇄가 진행되어 입자크기 10mm이내로 균일화되며, 낙하시 유동하는 열풍에 의해 슬러지의 건조가 가속화된다.

도 6은 도 2a에 도시된 다공성 망체의 구성을 상세하게 나타낸 사시도이다. 또한, 도 7a는 다공성 망체가 설치된 건조로 전방부를 나타낸 도면이고, 도 7b는 도 7a의 E-E선 단면도이다. 특히, 도 7a에서 내통의 상하를 왕복하면서 일점쇄선으로 도시한 도면번호 180은 나선이송환을 개략적으로 표시한 것이다.

투입구로 공급된 슬러지는 수분이 포함되어 덩어리로 뭉쳐 있게 되는데, 건조로(110)의 전방부에 다공성의 망체(170)를 설치하여 뭉쳐있는 슬러지덩어리를 신속하고 균일하게 분쇄하는 한편 건조가 빠르게 진행되게 한다. 좀더 상세히 부연설명하면, 건조로 내통(116)의 투입구와 인접한 전방부에는 다공성 망체(170)들이 다수개 길이방향을 따라 고정되어 있다. 본 실시예에서는 4개의 다공성 망체(170)가 연결설치되어 있으며, 그 각각은 도 6에서 보는 바와 같이 지지축(172)의 외주면에 체판(174)들이 부착되어 구성된다. 체판(174)들은 지지축(172)에 적어도 2개이상 부착되며, 바람직하게는 원주방향을 따라 90ㅀ간격으로 4개가 구성되는 것이 좋다. 즉, 다공성 망체(170)는 하나의 지지축(172)상에 4개의 체판(174)들로 이뤄진 단위 망체들을 인접배열시켜 구성되며, 이웃한 단위 망체의 체판들은 그 전후 단위 망체의 체판들과 엇갈리게 배치된다. 따라서, 측면에서 보았을 때 도 7b에서와 같이 그 후방의 체판들도 함께 보이므로 8개의 체판(174)이 보이게 된다. 이와 같은 구조의 다공성 망체(170)들은 그 전후방을 지지대(176)들로 내통(116)에 고정시켜 설치된다. 이에 의해, 다공성 망체(170)는 내통(116)의 회전에 따라 함께 회전하게 된다. 다공성 망체(170)들의 고정력을 배가시키기 위해서는 각각의 단위 망체들의 전후방을 지지대(176)들로 고정하는 것이 좋다.

이상 설명한 다공성 망체(170)는 건조로(110)의 전구간 중 투입구에서부터 1/3지점까지 설치하는 것이 좋으며, 체눈의 간격은 25mm정도로 설계하여, 전술한 나선이송환(180)과 리프터(182)에 의해 슬러지가 상승되어 낙하하면서 다공성 망체(170)에 타격되어 일부는 망체를 통과하여 체눈의 크기로 분쇄되면서 내부수분이 표출되게 하며, 나머지는 망체 상에 적재되어 회전되면서 공중에서의 체류시간을 최대한 길게 하여 열풍과의 접촉효율을 극대화시킨다.

도 8은 본 발명에 따른 도 1에 도시된 하수슬러지 건조장치가 적용된 건조설비의 배치구성도이다.

본 실시예는 전술한 건조장치가 적용된 건조설비의 이상적인 레이아웃(lay-out)이며, 여기서 전술한 건조장치(100)는 1차 건조장치로 이용된다. 전술한 건조장치(100)에서 건조되어 배출되는 건조슬러지를 시멘트나 각종 원료로서 사용할 수 있으나, 본 실시예에서와 같이 한번 더 건조과정을 거치면 보다 양호하고 균일한 건조슬러지를 얻을 수 있다. 따라서, 1차 건조장치(100)에서 건조된 슬러지는 1차 건조로(110)의 슬러지배출구(118)에 구비된 롤러밀(119)을 통하여 적정크기는 그대로 통과하고 그 이상되는 것은 압착되어서 2차 건조장치(200)로 보내진다. 예를 들어, 롤러밀(119)의 통과허용치가 10mm라고 하면, 10mm이하는 그대로 통과하는 10mm를 넘는 것은 압착되어 내부수분이 표출되어 2차 건조장치(200)로 보내지게 된다. 2차 건조장치(200)에는 가연성 폐기물(쓰레기)을 소각시켜 처리하면서 건조열원을 얻는 폐열회수장치가 사용되며, 이렇게 얻어진 폐열을 2차 건조로(210)내에 투입하여 1차 건조장치(100)에서 공급되는 슬러지를 재차 건조시키게 된다. 이를 위해, 2차 건조장치(200)는 폐기물(20)을 저장하는 폐기물저장실(220)과, 이 폐기물저장실(220)에서 폐기물(20)을 일정량 퍼서 폐기물소각로(230)로 공급하는 갠트리 크레인(240) 및, 호퍼(232)를 통해 갠트리 크레인(240)으로부터 공급된 폐기물(20)을 소각하여 2차 건조로(210)에 열풍을 공급하는 폐기물소각로(230)를 구비한다. 2차 건조로(210)에는 슬러지투입구(212)가 형성되어 있으며, 이 슬러지투입구(212)에는 드래그체인 컨베이어(drag chain conveyer; 250)가 연결되어 1차 건조로(110)에서 공급되는 슬러지를 2차 건조로(210)의 슬러지투입구(212)로 투입시키게 된다. 2차 건조로(210)에서 건조처리를 마친 슬러지는 슬러지배출구(214)를 통하여 배출되는 데, 이때 슬러지배출구(214)에는 에어이송수단(216)이 연결되어 건조된 슬러지를 에어이송 및 드레그체인 컨베이어(260)를 통해 암롤박스(arm roll box; 262)로 이송저장하게 된다. 이렇게 암롤박스(262)에 저장된 건조슬러지는 암롤트럭(264)을 이용하여 건조슬러지를 필요로 하는 장소로 운반하게 된다. 또한, 2차 건조장치(200)의 폐기물소각로(230)에서 소각된 폐기물(20)의 재는 컨베이어(270)를 통해 암롤박스(272)에 저장하였다가 암롤트럭(274)을 이용하여 폐기하게 된다. 나아가, 2차 건조로(210)에서 슬러지를 건조하고 나온 열풍은 다시 회수되어 1차 건조로(110)로 투입된다. 이와 같이, 1차 건조로(110)는 2차 건조로(210)의 폐열을 회수하여 다시 이용함으로써 연료소모를 줄일 수 있다.

또한, 본 건조설비에는 1차 건조로(110)에서 슬러지(10)를 건조한 후 배출되는 열풍(이하, 배출가스라 함)을 정화하기 위한 배출가스정화장치가 구비되어 있다. 먼저, 1차 건조로(110)에서 배출된 배출가스에 포함된 입자상 물질을 분리하기 위하여 싸이클론(cyclone; 300)이 설치된다. 이 싸이클론(300)은 유입된 배출가스를 선회운동시켜 원심력에 의하여 가스로부터 입자상 오염물질을 포집하는 장치이다. 싸이클론(300)의 후단에는 열교환기(310)가 배치된다.

열교환기(310)는 배출가스가 후단에 배치되는 여과집진기(320)로 그대로 유입되면 가스에 포함된 수분에 의해 여과집진기(320)의 구성요소들의 손상을 가져올 수 있으므로, 배출가스에 포함된 수분을 허용치 이하로 제거시켜 송출하기 위한 것이다. 이 열교환기(310)는 수분을 응축시켜 제거하며, 유입되는 대략 450?? 정도의 고온가스를 220℃ 정도로 강하시켜 내보낸다.

열교환기(310)의 후단에는 유해가스처리장치(330)가 구비된다. 유해가스처리장치(330)는 소석회분사장치(332)와, 활성탄분사장치(334)로 구성된다. 소석회분사장치(332)에서는 분말상태의 소석회를 일정량 분사하여 배출가스 중에 포함된 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등을 제거한다. 나아가, 이 소석회분사장치(332)의 후단에는 활성탄분사장치(334)가 마련되어 배출가스에 분말상태의 활성탄을 일정량 분사함에 의하여 다이옥신이나 악취 등을 흡착에 의해 제거한다.

활성탄분사장치(334)의 후단에는 여과집진기(320)가 배치되어 있다. 여과집진기(320)는 여과재를 통해서 배출가스내에 포함된 먼지 등의 미세입자를 집진하여 제거한다. 이렇게 집진되는 미세입자는 집진통(322)에 저장되어, 집진통(322)만 비우면 집진물수거 및 청소를 간단히 할 수 있다.

여과집진기(320)의 후단에는 습식세정장치(340)가 마련되어 있다. 습식세정장치(340)는 액체방울 또는 액체막에 의해 배출가스에 포함된 수용성 유해가스나 입자상 물질을 부착시켜 제거하게 된다. 이렇게 습식세정장치(340)를 통과한 배출가스는 대략 60~80℃의 온도로 강하되며, 배출팬(350)을 가동시켜 백연처리장치(360)로 보내진다. 백연처리장치(360)는 강제 공냉식 열교환기로서, 열교환에 의해 응축수가 발생하면 열교환을 위해 투입된 공기의 상대습도가 낮아지는데, 이 공기를 배출가스에 혼합하면 대기중으로 배출가스를 배기시 백연(白煙)이 발생하지 않게 된다. 이와 같이 백연처리장치(360)에서는 대기중의 온도 및 습도와 비슷하게 배출가스의 온도 및 습도 조건을 맞추어 배출하게 된다. 이렇게 백연처리장치(360)에서 온도, 습도 조건이 조절된 배출가스는 굴뚝(370)을 통해 대기중으로 방출된다. 본 건조시설에서 나오는 배출가스에는 색깔이 없으므로(무색이므로) 인근주민들에게 시각적으로도 청정감을 심어줄 수 있다.

도 9는 본 건조장치의 동작과정을 나타낸 흐름도이다. 이제, 도 9 및 전술한 도 1 내지 도 7b를 참조하여 본 건조장치의 동작, 즉 슬러지 건조방법에 대해 상세히 설명한다.

본 건조장치를 가동하면, 갠트리 크레인(124)이 작동하여 슬러지저장실(122)에 쌓인 슬러지(10)를 일정량 퍼서 투입호퍼(126)로 공급한다.(단계S1) 투입호퍼(126)는 갠트리 크레인(124)으로부터 받은 슬러지(10)를 이송스크류컨베이어(128)를 이용하여 건조로(110)에 일정량씩 연속적으로 공급한다.(단계S3) 이때, 이송스크류컨베이어(128)에는 인버터가 구비되어 건조로(110)에서의 슬러지건조정도에 따라 인버터는 이송스크류컨베이어(128)의 구동속도를 가변시켜 슬러지양을 건조로(110)의 처리량에 적합하게 조정하면서 공급하게 된다. 이와 함께, 건조로(110)에는 생석회투입수단(130)을 통하여 생석회가 소량 투입된다.(단계S5) 생석회는 슬러지투입량의 2-10중량%가 투입되며, 바람직하게는 5-10중량%가 적당하다. 이렇게 건조로(110)에 투입된 생석회는 다음식과 같이 반응한다.

CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + 15.6kcal/mole

위 식에서 보는 바와 같이, 생석회는 슬러지중의 수분과 반응하여 열을 발생시킴으로써 슬러지내의 수분을 증발시켜 감소시킨다. 또한, 슬러지의 건조분 PH를 12로 상승시킴으로써 슬러지내의 병원균을 살균시키고 슬러지의 냄새도 탈취할 뿐만 아니라, 슬러지내의 중금속 용출을 감소시켜 슬러지를 안정화시킨다. 나아가, 생석회의 주성분인 산화칼슘(CaO)는 시멘트의 석회성분을 보강시켜 슬러지 건조분의 시멘트 원료화에 크게 기여한다.

위와 같이 슬러지와 생석회가 혼합되면서 공급되면, 건조로(110) 전방부에서는 건조로 내통(116)의 회전에 의하여 나선이송환(180)과 리프터(182)가 회전하게 되고, 그에 따라 덩어리형태의 슬러지혼합물은 리프터(182)에 적재되어 상승하였다가 낙하하게 된다. 이렇게 낙하되는 슬러지혼합물은 다공성 망체(170)로 떨어져 충돌하게 된다. 그에 따라서, 슬러지혼합물은 다공성 망체(170)와의 충돌에 의해 균일하게 분쇄되고 망체 위에 실려 회전하면서 열풍에 보다 많은 면적이 보다 오랫동안 노출되게 된다. 이와 같이, 건조로(110)의 전방부에서는 다공성 망체(170)의 구조로 인하여 슬러지(10)의 분쇄효율과 건조효율이 상승하게 된다.(단계S7)

슬러지(10)는 다공성 망체구간을 지나서 계속하여 건조로(10)내를 나선이송환(180)에 의해 이송되어, 전구간에 걸쳐 마련된 리프터(182)에 의해 상부쪽으로 상승했다가 낙하하는 동작을 반복하면서 균일하게 분쇄되고 열풍에 의해 건조되어 슬러지배출구(114)를 통해 배출되게 된다.(단계S9)

도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 하수슬러지 건조설비의 전반적인 처리과정을 순차적으로 나타낸 흐름도들로, 특히 도 10a는 슬러지의 처리과정을 그리고 도 10b는 배출가스의 처리과정을 나타낸다. 이 도면 및 전술한 도 8를 참조하여 본 건조설비의 전반적인 동작에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 슬러지의 건조처리에 대해 설명하면, 위와 같이 건조로(110)에서 일차적으로 건조된 건조슬러지를 시멘트 등의 제품원료로 사용할 수 있지만, 한번 더 건조과정을 거치면 보다 양호한 상태가 된다. 따라서, 본 건조설비에서는 도 9에서 상세히 설명한 건조과정에 의해 건조된 슬러지를 2차 건조장치(200)로 보낸다.(단계S11) 2차 건조장치(200)는 폐기물소각로(230)를 구비하고, 폐기물(20)을 소각하여 2차 건조로(210) 내로 열풍을 공급하여 1차 건조로(110)에서 건조된 건조슬러지를 재차 건조하게 된다.(단계S13) 이렇게 2차 건조로(210)에서 건조된 슬러지는 슬러지배출구(214)를 통해 배출되어 에어이송에 의해 드래그체인 컨베이어(260)로 이송되고, 드래그체인 컨베이어(260)를 통하여 암롤박스(262)에 차례로 적재된다. 암롤박스(262)에 적재된 건조슬러지는 암롤트럭(264)을 이용하여 원하는 장소로 운반하여 사용하게 된다.(단계S15)

다음으로, 건조로에서 슬러지를 건조하고 나오는 배출가스의 정화처리과정에 대해 설명하면 다음과 같다. 2차 건조로(210)에서 사용된 열풍(고온가스)은 폐열로 회수되어 1차 건조로(110)로 공급되어 사용된 후 배출되게 된다.(단계S20) 이렇게 배출된 고온가스(배출가스)에는 유해물질들이 포함되어 있으므로 정화처리하여 대기로 방출하지 않으면 안된다. 따라서, 배출된 가스는 먼저 싸이클론(300)으로 보내져 배출가스로부터 입자상 물질을 원심력에 의해 분리제거한다.(단계S22) 그런 다음, 열교환기(310)를 거치면서 온도는 강하하고 수분이 응축되어 제거된 후, 소석회분사장치(332)에서 배기가스 중의 질소산화물, 황산화물이 흡착에 의해 제거되고, 활성탄분사장치(334)에 의해 슬러지의 악취 및 다이옥신이 흡착에 의해 제거된다.(단계S24,S26) 그리고 나서, 여과집진기(320)로 보내 여과재에 의해 배출가스로부터 입자상 물질을 포집하여 분리한다.(단계S28) 그리고, 습식세정장치(340)에서 수용성 가스성분 및 입자상 물질이 분리포집된다.(단계S30) 이상과 같은 정화처리를 거친 배출가스는 팬(350)으로 백연처리장치(360)에 보내져 대기중의 습도 및 온도와 비슷하게 배출가스의 습도 및 온도를 맞추어 굴뚝(370)을 통해 대기중으로 방출하게 된다.(단계S32) 따라서, 굴뚝(370)을 통해 배출되는 가스는 앞서 설명한 바와 같이 2중, 3중으로 정화처리되어 입자상 물질은 물론이고 유해한 가스성분이 모두 정화되었을 뿐만 아니라 대기와 온/습도가 비슷하게 맞춰 배출되므로 연기가 발생하지 않아 가시적으로도 청정감을 주게 된다.

여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에 의해서만 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 다른 실시예가 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 건조로를 경사시키지 않고 수평으로 설치하여 나선이송환의 회전에 의해 하수슬러지를 이송함으로써 수평구동으로 인해 기기의 안정성과 내구성을 향상할 수 있다. 뿐만 아니라, 하수슬러지를 갠트리 크레인을 이용하여 공급하므로 공급시 적체를 해소하고 벨트컨베이어 등의 사용을 줄여 잔고장을 해소한 잇점이 있다. 또한, 하수슬러지 투입시 생석회를 소량 투입하여 혼합시켜 줌으로써 발열반응에 의해 하수슬러지의 건조효율을 높이고 살균효과를 거둘 수 있다. 나아가, 폐기물(쓰레기)을 이용하여 슬러지 소각열원으로 사용하므로, 폐기물도 함께 재활용하여 사용할 수 있어 에너지 절감에 기여할 수 있다.

이에 따라서, 본 발명은 일정크기로 분쇄하여 악취가 제거된 건조슬러지를 시멘트원료 등으로 재활용할 수 있으므로 폐기에 따른 환경공해를 방지하고 하수슬러지의 폐기에 드는 비용을 절감시킬 뿐만 아니라, 재활용에 따른 경제적인 이익을 획득할 수 있는 잇점이 있다.

또한, 본 건조설비는 하수슬러지 건조장치에 정화장치들을 다단계로 배치하여 배출가스에서 유해물질을 완전히 정화시켜 내보내므로 환경오염을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면들을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을 지정하는 번호는 같다.

도 1은 본 발명에 따른 하·폐수슬러지 건조장치의 전체적인 구조를 나타낸 도면이고,

도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 건조로의 구조를 보여주는 도면들이고,

도 3은 도 2a에 도시된 건조로 내면에 부착된 구성요소들을 상세하게 보여주는 부분절개사시도이고,

도 4는 건조로의 내면에 구성된 나선이송환을 개략적으로 나타낸 도면이고,

도 5a 내지 도 5d는 도 4의 A-A선, B-B선, C-C선 및 D-D선 단면도들이고,

도 6은 도 2a에 도시된 다공성 망체의 구성을 상세하게 나타낸 사시도이고,

도 7a 및 도 7b는 다공성 망체가 설치된 건조로 전방부를 나타낸 도면 및 그 E-E선 단면도이고,

도 8은 본 발명에 따른 도 1에 도시된 하·폐수슬러지 건조장치가 적용된 건조설비의 배치구성도이고,

도 9는 본 건조장치의 동작과정을 나타낸 흐름도이고,

도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 하·폐수슬러지 건조설비의 전반적인 처리과정을 순차적으로 나타낸 흐름도들이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 건조장치 110 : 건조로

112 : 투입구 114 : 외통

116 : 내통 118 : 배출구

120 : 슬러지투입수단 122 : 저장실

124 : 크레인 126 : 투입호퍼

128 : 이송스크류컨베이어 130 : 생석회투입수단

140 : 지지판 150 : 회전구동수단

152 : 구동모터 154 : 구동롤러

156 : 회전륜 160 : 열풍제공수단

170 : 다공성 망체 180 : 나선이송환

182 : 리프터 200 : 2차 건조장치

210 : 2차 건조로 212 : 슬러지투입구

214 : 슬러지배출구 220 : 폐기물저장실

230 : 폐기물소각로 240 : 갠트리 크레인

250 : 드래그체인 컨베이어 300 : 싸이클론

310 : 열교환기 320 : 여과집진기

330 : 유해가스처리장치 332 : 소석회분사장치

334 : 활성탄분사장치 340 : 습식세정장치

350 : 팬 360 : 백연처리장치

370 : 굴뚝

Claims

하수슬러지를 적정량씩 공급하는 크레인;

상기 크레인으로 공급된 하수슬러지를 일정량씩 투입하는 호퍼;

생석회를 소량 공급하는 생석회투입수단;

내벽에 나선형으로 부착되어 상기 호퍼 및 상기 생석회투입수단을 통해 투입혼합된 슬러지혼합물을 이송하는 나선이송환과, 상기 나선이송환 사이에 원주방향을 따라 배치되어 슬러지혼합물을 적재하고 상승시켜 낙하시키는 리프터 및, 슬러지 투입구 근방의 일정구간에 내벽으로부터 일정간격 이격되게 지지되어 상기 리프터에서 낙하된 슬러지혼합물을 분쇄하고 적재건조시키는 다공성 망체를 구비하고, 수평으로 회전가능하게 고정되어 투입구를 통해 유입된 슬러지혼합물을 열풍건조시켜 배출구를 통해 건조슬러지로 배출하는 회전건조로;

상기 회전건조로에 하수슬러지를 건조시키는 열풍을 제공하는 열풍제공수단; 및

상기 회전건조로를 회전구동하는 회전구동수단을 포함하는 하수슬러지 건조장치.
제 1항에 있어서, 상기 생석회는 상기 하수슬러지의 2-10중량%의 배합비율로 공급되는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 건조장치.
제 2항에 있어서, 상기 하수슬러지에 배합된 상기 생석회는 하수슬러지에 포함된 수분과 다음식과 같이 반응하여 건조에 필요한 열을 자체 발생하는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 건조장치.

[다 음]

CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + 15.6kcal/mole
제 1항에 있어서, 상기 호퍼의 하부에는 상기 호퍼로 공급된 하수슬러지를 일정량씩 공급하되, 투입량이 상기 건조로의 처리상태에 따라 조절되게 하는 인버터를 구비한 이송스크류컨베이어를 구비하는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 건조장치.
제 1항에 있어서, 상기 크레인은 갠트리형 크레인으로, 상기 갠트리형 크레인이 설치되고 하수슬러지가 저장되는 저장실을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 건조장치.
제 1항에 있어서, 상기 열풍제공수단은 경유, 벙커씨유 등을 사용하는 버너이거나, 폐기물(쓰레기)을 소각시켜 열풍을 생산하는 폐기물소각로인 것을 특징으로 하는 하수슬러지 건조장치.
하수슬러지를 퍼서 공급하는 갠트리 크레인과, 상기 갠트리 크레인으로 공급된 하수슬러지의 양을 조절하면서 공급하는 호퍼 및, 상기 호퍼로부터 투입된 하수슬러지를 회전에 의해 이송하면서 열풍건조시키는 회전식 1차 건조로를 구비하는 1차 건조장치;

상기 1차 건조로로부터 공급된 건조슬러지를 재차 건조하는 2차 건조로와, 상기 2차 건조로에 열풍을 제공하는 폐기물소각로를 구비하는 2차 건조장치; 및

상기 하수슬러지를 건조한 후 배출되는 배출가스를 정화처리하여 대기중으로 배출하는 배출가스정화장치를 포함하는 하수슬러지 건조설비.
제 7항에 있어서, 상기 배출가스정화장치는 상기 하수슬러지를 건조한 후 배출되는 배출가스에서 입자상 물질을 원심분리하는 싸이클론(cyclone);

상기 배출가스에 포함된 수분을 응축하여 제거하는 열교환기;

상기 배출가스 중 유해가스성분을 제거하는 유해가스처리장치;

상기 배출가스를 여과재를 통과시켜 입자상 물질을 분리포집하는 여과집진기; 및

상기 배출가스에서 수용성 유해가스 및 입자상 물질을 제거하는 습식세정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 건조설비.
제 8항에 있어서, 상기 1차 건조로는 수평으로 양단이 회전가능하게 지지되며, 외통과 내통의 이중케이스 구조를 가지고, 상기 내통 내면에는 하수슬러지를 이송하는 나선이송환과, 상기 나선이송환의 사이에 배치되어 하수슬러지를 적재하고 상승하여 낙하시키는 리프터 및, 상기 리프터에서 낙하된 하수슬러지를 적재하여 건조시키는 다공성 망체를 구비하는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 건조설비.
제 9항에 있어서, 상기 1차 건조로에서 하수슬러지 건조열풍은 상기 2차 건조로의 폐열을 회수하고, 버너를 구비하여 상기 회수된 열풍을 재가열하여 사용하는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 건조설비.
제 7항에 있어서, 상기 2차 건조장치는 폐기물(쓰레기)를 저장하는 폐기물저장실과, 상기 폐기물저장실에 장치되어 상기 폐기물소각로에 폐기물을 공급하는 갠트리 크레인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 건조설비.
제 8항에 있어서, 상기 유해가스처리장치는 소석회를 상기 배출가스에 분사하여 배출가스 중에 포함된 질소산화물, 황산화물 등을 흡착에 의해 제거하는 소석회분사장치와, 활성탄 분말을 상기 배출가스에 분사하여 배출가스 중의 다이옥신, 악취 등을 흡착에 의해 제거하는 활성탄분사장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 건조설비.
제 8항에 있어서, 상기 정화된 배출가스를 대기중으로 방출하기에 앞서 대기의 온도 및 습도와 비슷하게 상기 배출가스의 온도 및 습도를 맞추어 백연이 발생하지 않게 굴뚝을 통해 배출하는 백연처리장치를 더 포함하는 하수슬러지 건조설비.
제 7항에 있어서, 상기 2차 건조로에서 건조된 건조슬러지는 에어이송 및 드래그체인 컨베이어를 통해 암롤박스에 적재되는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 건조설비.