KR20050106799A - 슬러지 건조장치 및 건조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러지 건조장치 및 건조 방법에 관한 것으로, 유입된 슬러지가 디스크를 통해 이송되면서 회전축과 디스크 내부에서 순환되는 스팀에 의해 건조되고 건조된 슬러지의 일부가 재순환되어 투입되는 슬러지와 함께 디스크를 따라 원활히 이송되는 일련의 과정으로 슬러지의 고착현상을 감소시키면서 회전축이 원활히 회전할 수 있게 하는데, 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명에서는 함수율 약 80%정도의 탈수된 슬러지와 건조된 슬러지가 혼합되어 투입되도록 혼합건조드럼의 상부 일측에 슬러지투입구가 형성되고, 상기 혼합건조드럼의 내부 중심에 스팀이 순환되어 슬러지를 간접가열시키면서 건조시키도록 형성된 회전축의 주연에 슬러지를 회전이송시키는 원형의 디스크가 일정하게 형성되며, 상기 회전축은 상기 혼합건조드럼 외부의 구동모터에 회전가능하도록 연결되고, 건조된 함수율 약 10%의 슬러지 일부가 재순환되도록 재순환관은 일단이 상기 혼합건조드럼의 하부 일측에 연통되면서 타단이 상기 투입구의 일측에 연통되며, 상기 재순환관의 일측에는 건조된 슬러지 일부가 외부로 배출되도록 슬러지배출관이 상기 재순환관에 분기되어 형성된 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치가 제공된다.

Description

슬러지 건조장치 및 건조 방법 {An Apparatus and a Method for Drying Of Sludge}

본 발명은 슬러지의 수분을 제거하여 재활용이 가능한 상태로 만드는 슬러지 건조장치 및 건조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유입된 슬러지가 디스크를 통해 이송되면서 회전축에 의해 건조되고 건조된 슬러지의 일부가 재순환되어 유입되는 슬러지와 함께 디스크를 따라 원활히 이송되는 일련의 과정으로 슬러지의 고착현상을 감소시키면서 회전축이 원활히 회전할 수 있는 슬러지 건조장치 및 건조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 슬러지란 정수나 폐수처리 시 발생되는 액체로부터 분리되어 침전된 찌꺼기로써 90% 이상의 많은 수분을 함유한 것이고, 슬러지는 하수처리 공정특성과 농축 탈수과정에서 사용하는 응집제의 종류에 따라 슬러지의 성분이 결정된다.

그리고 슬러지의 함수율에 따른 형상은 수분이 90% 이상에는 액상이고, 수분이 40 - 60% 에서는 덩어리 현상이 발생되며, 10 - 30%일 경우에는 입자상태를 이룬다.

또한 슬러지 처리기술에는 전통적인 슬러지 처리법, 기계적인 처리법, 열적 처리법, 생물학적 처리법이 있는 데, 그 중에서 전통적인 슬러지 처리법(매립)은 토양오염 등으로 수분이 많은 상태에서 매립이 불가능하고, 해양투기는 국제협약과 국내법으로 금지예정인 상태라 실행하기 어려운 방법이다.

아울러 기계적인 처리법(슬러지 탈수)은 함수율을 80% 대로 낮추는 공정으로 모든 처리법의 기본 공정이며, 열적 처리법 (슬러지 건조)은 슬러지 처리에 있어 매립, 소각, 재활용화 등의 핵심 전처리 공정이고, 생물학적 처리법은 슬러지를 퇴비화시키는 방법이다. 다시 상기 열적 처리법에는 직접가열방식과 간접가열방식이 있으며 직접 가열방식은 가열된 공기(열풍)를 슬러지와 접촉시켜 슬러지를 건조하는 방식이며 이러한 직접가열방식의 건조기는 건조속도가 빠르며 고함수율 및 점착력이 높은 슬러지도 가능한 장점이 있으나, 시설규모가 크게 되며 유해가스의 배출이 우려되고 악취와 분진이 많이 발생되며 이에 따른 분진폭발과 화재위험이 크다는 단점이 있다. 또한 간접가열방식은 건조기 내에 설치된 표면 열교환기의 내부에 스팀을 통과하게 하여 이곳에서 열전달과 동시에 스팀이 물로 응축된다. 건조기내로 주입된 슬러지는 열교환기의 표면에 접촉하게 되고 스팀으로부터 나온 열이 전달되어 슬러지 내부의 수분이 증발된다. 건조기 내부에 회전하는 디스크 혹은 디스크 형태의 원형 열교환기가 있는 건조기 등이 있으며 밀폐된 공간에서 건조가 진행되어 냄새가 적고 분진이 발생되지 않는 장점이 있으나, 직접건조 방식에 비해 소요동력이 비교적 큰 편이고 디스크나 디스크형태의 원형판으로 슬러지를 이송시켜야 하므로 점도가 높은 슬러지의 경우 이송효율이 급격히 떨어짐과 동시에 많은 소요동력을 필요로 하는 단점이 있다.

수분이 많은 폐기물의 일종인 슬러지 처리를 위한 건조기술은 매우 중요한 환경처리기술이고, 슬러지는 일반적으로 함수율에 따라 점성이 결정되며 슬러지의 종류와 폐수처리방법에 따라서 다소간의 차이가 있으나 일반적으로 수분 함량 40-60% 구간을 건조기 내부에 덩어리로 들러붙어 고체화 되는 고착영역(Glue Zone)이라 한다. 이러한 고착영역에서 운전하게 되면 건조효율을 현저히 저하시켜 낮은 함수율로의 건조가 어렵기 때문에 건조슬러지의 반출시 혹은 건조슬러지의 재생 시 활용도가 떨어지게 된다. 도 1은 슬러지의 건조시 함수율에 따라 소요되는 동력을 도시한 것으로서 소요되는 동력(토크)가 높으면 점성이 높은 것으로 이해될 수 있어 결국 고착영역을 대표하는 그림이다. 일반적인 슬러지의 점성특성(점선부분)은 함수율 30%를 넘으면서 점성이 급격히 증가하고 함수율 50%를 지나면서 점성이 다시 낮아지는 특성을 가지고 있다. 한편 서울시 하수처리장에서 발생되는 하수 슬러지 점성특성(실선부분)을 도 1에 함께 도시하였는데, 일반적인 경우보다 함수율이 더 낮은 영역에서 고착영역을 나타내고 있다. 이는 서울시 하수처리장에서 발생되는 하수 슬러지의 경우 폐수처리 과정에서 사용되는 응집제로 인해 함수율이 비교적 낮은 영역에서도 높은 점성을 가지게 되는 것을 나타낸다.

이러한 고착영역에서는 건조장치의 성능이 저하되며, 슬러지 부착에 의해 전열면이 부식되면서 건조장치의 수명이 단축되고, 건조기 내 슬러지의 점성계수가 증가함으로써 소요동력이 같이 증가하게 되는 단점이 있다.

또한 건조기 내에서 슬러지 덩어리가 생성됨으로써 불완전한 건조가 이루어지는 등 상기와 같은 문제점으로 인하여 폐수처리에 많은 어려움이 따를 뿐 만 아니라 건조슬러지를 재활용하는데 큰 장애요인이 되고 있어, 고착영역에서의 연속운전을 회피하여 슬러지가 저점착된 상태에서 연속적으로 건조되는 환경기술이 필요한 실정이다.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 열전달 효율이 증가하고 건조장치의 성능이 향상되며, 슬러지 부착에 의해 전열면이 부식되는 것을 방지하여 건조장치의 수명이 연장되고, 건조기 내 슬러지의 점성계수를 하향시킴으로써 소요동력을 감소시킬 수 있는 슬러지 건조장치 및 건조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 건조기 내에서 슬러지 덩어리가 생성되지 않고 일정한 함수율을 유지하면서 이송 및 건조됨으로써 고착영역에서의 연속운전을 회피하여 슬러지가 저점착된 상태에서 연속적으로 건조될 수 있는 슬러지 건조장치 및 건조 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한 본 발명에서는 건조기에서 배출되는 슬러지의 함수율을 낮추어 배출된 건조슬러지의 처리공정을 원활히 하는 것과 동시에 건조슬러지의 재활용 가치를 향상시키도록 하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 슬러지 건조장치 및 건조 방법은, 스팀이 내부에서 순환하는 회전축 주연에 회전 디스크(23)가 형성되어 상기 디스크(23)를 통해 슬러지가 이송되면서 건조되는 슬러지 건조방법에 있어서, 함수율 약 80%정도의 탈수된 슬러지와 건조된 슬러지를 혼합하여 함수율 약 30% 미만으로 만드는 슬러지혼합단계(S100)와; 상기 슬러지혼합단계(S100)로부터 공급된 슬러지 덩어리를 이송시키면서 가열건조하여 함수율 약 10% 이하로 건조시키는 이송건조단계(S200)와; 상기 이송건조단계를 거친 함수율 약 10%의 슬러지 일부가 재순환되어 혼합단계(S100)로 피드백되는 재순환단계(S300)로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서의 상기 혼합단계(S100)는 건조기의 가동을 위해 시동하는 경우 함수율 약 80%정도의 탈수된 슬러지와 톱밥을 혼합하여 함수율 약 30% 미만으로 만드는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서는, 함수율 약 80%정도의 탈수된 슬러지와 건조된 슬러지가 혼합되어 투입되도록 혼합건조드럼(20)의 상부 일측에 슬러지투입구(21)가 형성되고, 상기 혼합건조드럼(20)의 내부 중심에 스팀이 순환되어 슬러지를 간접가열시키면서 건조시키도록 형성된 회전축(22)의 주연에 슬러지를 회전이송시키는 회전 디스크(23)가 일정하게 형성되며, 상기 회전축(22)은 상기 혼합건조드럼(20) 외부의 구동모터(26)에 회전가능하도록 연결되고, 건조된 함수율 약 10%의 슬러지 일부가 재순환되도록 한 재순환관(24)은 일단이 상기 혼합건조드럼(20)의 하부 일측에 연통되면서 타단이 상기 투입구의 일측에 연통되며, 상기 재순환관(24)의 일측에는 건조된 슬러지 일부가 외부로 배출되도록 슬러지배출관(25)이 상기 재순환관(24)에 분기되어 형성된 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치가 제안된다.

또한 본 발명의 건조장치의 상기 구동모터(26)에는 전류계가 설치되어 건조공정 중 슬러지의 고착영역을 실시간으로 감지하며, 상기 재순환되는 건조슬러지의 공급양을 슬러지배출관(25)을 통해 배출되는 양으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 건조장치의 상기 혼합건조드럼(20)의 상부 타측에는 슬러지에서 발생되는 수증기를 재응축없이 배출하고 공기량을 최소화할 수 있도록 공기투입구(27)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서는 상기 디스크(23) 주연에는 슬러지 이송과 혼합효과를 높이도록 스크류형상을 가진 교반기(29)가 부착형성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치가 제안된다.

또한 본 발명에 따른 건조장치는 상기 혼합건조드럼(20)의 내부면이면서 디스크(23) 사이에는 열전달면의 자정작용과 슬러지의 수분증발을 추진하도록 스크래퍼(30)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.

도 7에서는 탈수슬러지 이송설비에 대한 전체시스템을 도시한 것이다. 먼저 슬러지가 슬러지벙커(40)로 반입되는데, 상기 슬러지벙커(40)는 대개 직육면체의 형상을 가지고 있다. 슬러지가 반입됨에 따라 슬러지를 고루 배출토록 하며 반입순서에 따라 배출하도록 하기 위해 상기 슬러지벙커(40)의 하부바닥에는 유압식 푸시로드(41)가 설치되어 있다. 상기 푸시로드(41)는 슬러지를 일측으로 이송시켜 상부에서 슬러지벙커(40)로 반입되는 슬러지를 순서에 따라 반출하는 기능을 갖는 것이다. 푸시로드(41)에 의해 일측으로 이송된 슬러지는 다시 슬러지 공급펌프(42)에 의해 혼합건조드럼(건조기)(20)으로 슬러지를 정량적으로 공급하도록 하고 있다. 상기 슬러지는 일축 스크류로 이루어진 공급펌프에 의해 건조기에 공급된다. 이 때 건조기에는 하중측정기(미도시)를 통해 공급되는 슬러지의 공급량을 자동 조절하도록 한다. 한편 건조기(20)는 처리용량에 따라 다수 개를 설치할 수 있으며 상기 건조기(20)에서는 건조되는 슬러지의 미세 먼지입자를 흩날리게 되는데 이는 사이클론(43)에서 포집하게 되며 사이클론(43)에서 배출되는 함수율이 높은 배기가스는 다시 응축기(45)에서 응축되어 처리되며 사이클론(43)에서 배출되는 마른 먼지입자는 건조기(20)에서 배출되는 건조된 슬러지와 혼합되어 저장조(44)로 이송된다. 여기서 저장조로의 이동은 비록 도면에서는 도시되지 않았지만 스크류 컨베어어를 이용하여 사이로(미도시)로 건조슬러지를 이동저장하게 된다. 이러한 이송저장공정에 있어서 슬러지가 완전 건조되면 슬러지의 부착현상이 없게 되며 저장조에서의 반출도 용이하게 된다.

도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 슬러지 건조방법은 스팀이 내부에서 순환하는 회전축(22) 상에 회전 디스크(23)가 형성되어 디스크(23)를 통해 슬러지가 이송되면서 건조되고 있다. 슬러지는 슬러지투입구(21)에서 혼합건조드럼(20)에 연통된 재순환관으로 이송되면서 상기 회전축(22) 상에 설치된 회전 디스크에 접촉되어 디스크의 내부에서 순환되는 스팀열의 전도에 의해 열건조가 이루어진다. 도 2는 슬러지 건조방법의 단계별 공정을 나타낸다.

우선 첫 번째 단계는 혼합단계(S100)로써, 함수율 약 80%정도의 탈수된 슬러지와 건조된 슬러지를 혼합하여 함수율을 30 % 미만으로 만들게 되는데, 바람직하게는 함수율 약 25%로 만드는 것이다.

상기 혼합단계(S100)는 처음 건조기를 시동하는 경우에 건조된 슬러지가 없으므로 건조된 슬러지 대신 톱밥을 함수율 약 80%정도의 탈수된 슬러지와 혼합하여 함수율 약 25%로 만들고, 건조된 슬러지가 생성되면 건조된 슬러지가 재순환되어 함수율 약 80%의 슬러지와 혼합되어 30 % 미만의 함수율을 가진 슬러지가 건조기 내로 투입된다.

다음은 이송건조단계(S200)로서, 상기 혼합단계(S100)로부터 공급된 슬러지 덩어리를 이송시키면서 가열하여 함수율 약 10% 이하로 건조시키는 단계이다.

다음은 재순환단계(S300)로서, 상기 건조단계를 거친 함수율 약 10%의 슬러지 일부가 재순환되어 혼합단계(S100)로 피드백되는 단계이다.

한편, 본 발명에 따른 슬러지 건조장치는 유입된 슬러지가 디스크(23)를 통해 이송되면서 회전축(22) 상에 설치된 디스크에 의해 건조되고 건조된 슬러지의 일부가 재순환되어 유입되는 슬러지와 함께 디스크(23)를 따라 원활히 이송되도록 구성된다. 도 4는 슬러지 건조장치의 내부를 전체적으로 절개한 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 슬러지 건조장치의 디스크를 부분 확대한 상태를 나타낸 것이다.

따라서 함수율 약 80%정도의 탈수된 슬러지와 건조된 슬러지가 혼합되어 투입되도록 혼합건조드럼(20)의 상부 일측에 슬러지투입구(21)가 형성되고, 상기 혼합건조드럼(20)의 내부 중심에 스팀이 유입되는데 스팀의 온도는 100 ?? 이상인 상태에서 유입되고 상기 유입된 스팀은 슬러지를 건조시키도록 회전축(22)과 디스크의 내부를 충진 내지 순환하면서 투입된 슬러지와 열교환하게 된다. 상온의 온도로 투입된 슬러지와 열교환하는 스팀은 응축되고 응축수는 다시 배출된다. 도 6은 스팀의 유입과정과 응축수의 배출과정을 도시한 것으로서, 버너에서 생성된 스팀(검은 화살표 표시;34)은 스팀유입공(36)을 통해 유입되어 혼합건조드럼의 중심축에 설치된 회전축을 거쳐 디스크 내부로 순환되며, 응축된 물(투명화살표 표시;35)은 디스크의 저면보다 낮은 곳에 위치되어 응축수의 수위가 일정수준 이상으로 차게 되면 응축수배출관(33)의 응축수배출공(37)을 통해 배출된다. 상기 응축수배출관은 사이폰(Siphon)으로써 빨아올리는 관이다. 뜨거운 스팀에 의해 가열된 디스크는 회전하면서 슬러지를 이송시키고 이러한 과정에서 슬러지는 전도열에 의해 건조된다.

이와 같이 슬러지가 회전되면서 건조되도록 회전 디스크(23)가 상기 회전축(22) 상에 일정하게 형성되며, 상기 회전축(22)은 상기 혼합건조드럼(20) 외부의 구동모터(26)에 회전력을 전달받아 회전가능하도록 연결된다.

또한 회전건조되어 함수율 약 10%가 된 슬러지 일부가 재순환되도록 재순환관(24)의 일단이 상기 혼합건조드럼(20)의 하부 일측에 연통되면서 타단이 상기 투입구의 일측에 연통되고, 상기 재순환관(24)의 일측에는 혼합건조된 슬러지 일부가 외부로 배출되도록 슬러지배출관(25)이 재순환관으로부터 분기된다. 상기 슬러지배출관이 분기되는 곳에 댐퍼(32)가 설치되어 있는데, 상기 댐퍼는 슬러지 배출관으로 배출되는 슬러지의 양을 조절하는 역할을 한다. 즉, 댐퍼가 많이 열리게 되면 슬러지배출관으로 배출되는 슬러지의 양이 많아져 상대적으로 재순환되는 슬러지의 양이 적어지며, 반면에 댐퍼가 조금 열리게 되면 슬러지 배출관으로 배출되는 슬러지의 양이 적어져 상대적으로 재순환되는 슬러지의 양이 많아지게 된다.

여기서 상기 재순환관의 슬러지는 스크류(31)를 비롯한 이송기구에 의해 배출 혹은 재순환되는데, 본 발명에서는 이송기구를 특별히 한정하지 않는다. 또한 슬러지 배출관은 상기 재순환관의 한 곳에서 분기되는데 이 또한 스크류와 같은 이송기구를 통해 외부로 배출된다.

또한 구동모터(26)에는 전류계가 설치되어 건조공정 중 슬러지의 고착영역을 실시간으로 감지하여 탈수 슬러지 공급량 및 재순환 건조슬러지 공급량의 증감을 제어하게 된다. 상기 구동모터는 대개의 경우 인버터모터를 사용하게 되며 전원주파수의 변화에 따라 회전속도를 가변시키게 된다.

그리고 상기 구동모터에 전류계를 설치하게 되면 건조공정 중 고착영역에 들어가게 되는 상태를 파악할 수 있는데, 슬러지가 고착영역에 진입하게 되면 모터에 작용하는 부하가 커지게 되므로 전류의 흐름이 증가된다. 즉, 고착영역이 아닌 정상상태의 운전에서 모니터링중에 이상전류가 발생하게 되면 고착영역을 감지할 수 있게 된다. 고착영역이 감지되면 재순환되는 슬러지의 양을 증가시켜 혼합건조드럼으로 투입되는 슬러지의 함수율을 더욱 낮추는 것이 가능하다.

이와같이 본 발명의 슬러지 건조장치는 슬러지의 고착영역을 제거하게 되므로 구동모터(26)의 동력을 최소화하게 되고 저속으로 운전하여 설비의 내구성을 증진시킬 수 있다.

그리고 혼합건조드럼(20)의 상부 타측에는 슬러지에서 발생되는 수증기를 재응축없이 배출할 수 있도록 공기투입구(27)가 형성되고, 슬러지에서 발생된 수증기를 배출하면서 저산소농도를 유지하여 배가스량을 최소화시키고 건조기 내부의 폭발을 방지하도록 상기 혼합건조드럼(20)의 상부 일측에 가스배출구(28)가 형성된다.

또한 디스크(23) 상에는 슬러지 이송과 혼합효과를 높이도록 교반기(29)가 돌출형성되고, 상기 혼합건조드럼 내부면이면서 디스크(23) 사이에는 열전달면의 자정작용과 슬러지의 수분증발을 추진하도록 스크래퍼(30)가 형성된다. 상기 스크래퍼는 혼합건조드럼상에 디스크와 접촉되도록 설치되어 슬러지와 디스크가 열교환되는 열전달면의 자정을 행함과 동시에 슬러지의 혼합효과를 극대화하는 하고 있다. 스크래퍼가 디스크 상에 설치되는 각도는 슬러지의 이송 및 혼합이 원활히 이루어지도록 디스크상에 경사진 각으로 이루어 진다. 또한 교반기는 디스크의 외주연에 설치된 것으로서 슬러지의 혼합효과를 상승시키는 역할을 하며 슬러지의 이송을 원활히 할 수 있도록 돕는다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 슬러지 건조장치 및 건조 방법의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다. 도 2는 슬러지 건조장치에 따른 건조방법의 공정을 나타내는 순서도이다.

건조기가 시동되는 경우(11) 함수율 약 80%정도의 탈수된 슬러지와 톱밥을 혼합(12)(13)하여 혼합건조드럼(20)에 슬러지투입구(21)를 통해 혼합된 슬러지가 투입되면 투입된 슬러지 덩어리를 이송시키면서 가열하여 함수율 약 10% 이하로 건조(14)시킨다.

이때 디스크(23)의 주연에 돌출 형성된 교반기(29)는 슬러지의 이송에 따른 혼합효과를 극대화시키고, 디스크(23)의 사이에 형성된 스크래퍼(30)는 열전달면의 자정작용 및 슬러지의 수분증발을 촉진시키면서 혼합효과를 극대화시키게 된다. 상기 교반기는 혼합효과에 더욱 효과적일 수 있도록 하기 위해 디스크 외주면을 감싸는 스크류 형상으로 하는 것이 바람직하다.

또한 회전축(22)에 회전력을 전달하는 구동모터(26)에는 전력계가 설치되어 슬러지의 점착도에 따라 전류가 증감되어 함수율을 직접 측정하지 않고도 전류계만으로 슬러지의 점착도를 알 수 있게 된다.

그리고 공기유입구(27)와 가스배출구(28)를 통해 슬러지에서 발생되는 수증기를 배출하여 혼합건조드럼(20)의 내외부로 공기순환이 원활히 이루어지게 하고 상기 혼합건조드럼(20)의 배가스량을 최소화하면서 폭발위험성을 줄이게 된다.

한편, 디스크(23)의 단부까지 이송되면서 건조된 슬러지는 재순환관(24)을 통해 이동하면서 함수율 약 10%의 슬러지가 되어 일부는 슬러지배출관(25)을 통해 외부로 배출(15)되면서 다른 일부는 슬러지투입구(21)로 다시 투입(17)된다.

슬러지투입구(21)로 투입된 함수율 약 10%의 슬러지는 함수율 약 80%정도의 탈수된 슬러지와 혼합되면서 투입되어 일련의 반복된 과정을 거치면서 재순환(16)과정이 계속된다.

이때 건조기 운전상태에 따라 슬러지의 공급량을 자동제어하여 공급하고 슬러지 함수율 변화에 따른 운전조건을 자동변환하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형 특히 건조기의 단순한 설계변경, 슬러지 혼합방식의 변형은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 이러한 변경이나 변형은 첨부된 특허청구의 범위에 의하여 제한된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 슬러지 건조장치 및 건조 방법은 디스크의 회전축을 스팀이 순환되는 회전축으로 함으로써, 열전달 효율이 증가하면서 열전달 사각지대 및 국부과열이 없어지고 슬러지 부착에 의해 전열면이 부식되는 것을 방지하며, 건조기 내 슬러지의 점성계수를 하향시킴으로써 소요동력을 감소시킬 수 있고 이에 따라 건조장치의 수명이 연장되고 성능이 향상되는 효과를 제공할 수 있다.

또한 본 발명은 건조기에서 배출되는 슬러지의 함수율을 낮추어 배출된 건조슬러지의 처리공정을 원활히 하는 효과가 있으며 반출되는 건조슬러지의 재활용 가치를 향상시키도록 하는 효과를 제공한다.

또한 건조기 내에서 슬러지 덩어리가 생성되지 않고 일정한 함수율을 유지하면서 이송 및 건조됨으로써 고착영역에서의 연속운전을 회피하여 슬러지가 저점착된 상태에서 연속적으로 건조될 수 있다.

그리고 국내 슬러지의 건조 실험결과를 반영하여 설계됨으로써 전세계적으로 신뢰성 있는 방식이 되며, 스팀을 이용하여 건조하는 간접가열방식으로 에너지 소비 및 2차 오염물질발생을 최소화하고, 건조장치 자체에 디스크가 회전가능하게 형성되어 별도의 혼합장치를 구비하지 않아도 되는 슬러지 건조장치 및 건조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 슬러지의 고착영역을 나타낸 그래프.

도 2는 본 발명에 따른 슬러지 건조방법의 단계별 공정을 나타낸 대략적인 순서도.

도 3은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 시동 및 건조슬러지 재순환 공정을 나타낸 순서도.

도 4는 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 전체적 내부 절개도.

도 5는 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 디스크를 확대한 확대상태도.

도 6은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 응축수배출관의 스팀 및 응축수의 흐름을 보이는 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치를 이용한 탈수슬러지 이송설비에 대한 전체시스템 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

혼합단계 : S100 이송건조단계 : S200

재순환단계 : S300 혼합건조드럼 : 20

슬러지투입구 : 21 회전축 : 22

디스크 : 23 재순환관 : 24

슬러지배출관 : 25 구동모터 : 26

공기투입구 : 27 가스배출구 : 28

교반기 : 29 스크래퍼 : 30

스크류 : 31 댐퍼 : 32

응축수배출관 : 33

Claims (7)

1. 건조기의 혼합건조드럼(20)의 중심에 축방향으로 회전축이 설치되고, 상기 회전축 상에 회전 디스크(23)가 형성되어 스팀이 회전축 및 디스크 내부에서 순환되며, 혼합건조드럼의 내부에서 상기 디스크(23)의 회전을 통해 슬러지가 이송되면서 건조되는 슬러지 건조방법에 있어서,

   함수율 약 80%정도의 탈수된 슬러지와 건조된 슬러지를 혼합하여 함수율 30% 미만으로 만드는 슬러지혼합단계(S100)와;

   상기 슬러지혼합단계(S100)로부터 공급된 슬러지 덩어리를 이송시키면서 가열건조하여 함수율 약 10% 이하로 건조시키는 이송건조단계(S200)와;

   상기 이송건조단계를 거친 함수율 약 10%의 슬러지 일부가 재순환되어 혼합단계(S100)로 피드백되는 재순환단계(S300)로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 건조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 혼합단계(S100)는 건조기의 가동을 위해 시동하는 경우 함수율 약 80%정도의 탈수된 슬러지와 톱밥을 혼합하여 함수율 약 30% 미만으로 만드는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조방법.
3. 함수율 약 80%정도의 탈수된 슬러지와 건조된 슬러지가 혼합되어 투입되도록 혼합건조드럼(20)의 상부 일측에 슬러지투입구(21)가 형성되고, 상기 혼합건조드럼(20)의 내부 중심에 스팀이 순환되어 슬러지를 간접가열시키면서 건조시키도록 형성된 회전축(22) 상에 슬러지를 회전이송시키는 회전 디스크(23)가 일정하게 형성되며, 상기 회전축(22)은 상기 혼합건조드럼(20) 외부의 구동모터(26)에 회전가능하도록 연결되고, 건조된 함수율 약 10%의 슬러지 일부가 재순환되도록 한 재순환관(24)은 일단이 상기 혼합건조드럼(20)의 하부 일측에 연통되면서 타단이 상기 투입구의 일측에 연통되며, 상기 재순환관(24)의 일측에는 건조된 슬러지 일부가 외부로 배출되도록 슬러지배출관(25)이 상기 재순환관(24)에 분기되어 형성된 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 구동모터(26)에는 전류계가 설치되어 건조공정 중 슬러지의 고착영역을 실시간으로 감지하며, 상기 재순환되는 건조슬러지의 공급양을 슬러지배출관(25)을 통해 배출되는 양으로 제어하는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 혼합건조드럼(20)의 상부 타측에는 슬러지에서 발생되는 수증기를 재응축없이 배출하고 공기량을 최소화할 수 있도록 공기투입구(27)가 형성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 디스크(23) 주연에는 슬러지 이송과 혼합효과를 높이도록 스크류 형상을 가진 교반기(29)가 부착형성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 디스크(23) 사이에는 열전달면의 자정작용과 슬러지의 수분증발을 추진하도록 스크래퍼(30)가 형성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.