KR20100128269A - 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수 및 폐수 찌꺼기(sludge)의 탈수 및 연료화를 위한 장치 개발 및 운영기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일반적인 탈수공정에서의 함수율 저감 및 후단 전기탈수기의 2차 탈수효율을 최적화하기 위한 찌꺼기 개질장치(Reformer), 건조공정 등 잉여찌꺼기에 의한 부착문제의 해결과 저에너지에 의한 전기탈수기 및 최종 건조를 위한 건조기를 통한 함수율 저감 기술 및 이를 통한 연료화에 관한 것이다.

Description

슬러지의 탈수 및 연료화 시스템{Dehydration and fuelization system for sludges}

본 발명은 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템 기술로 본 발명의 특징은 기존 탈수 후 찌꺼기 함수율이 80%내외이므로 해양투기 및 매립 등으로 그 처리에 국한되던 것을 탈수공정에서 개질장치, 2차 탈수공정과 건조공정을 연계 처리함으로써 최종 찌꺼기의 함수율을 10%이하로 하여 이를 고체 연료화할 수 있는 시스템이다.

종래의 기술 중 하수찌꺼기와 다른 혼합물과의 혼합에 따른 처리 방식으로 공개번호 특1999-0074336의 이윤석 외와 같이 하수 처리 과정 등에서 발생되는 유기성 폐기물의 슬러지를 재처리하는 방법 중 석탄과 혼합하여 처리하는 것으로써 상세하게는 유기성 슬러지에 응집제를 혼합한 후 탈수시켜 겔 타입의 케이크를 제조하는 제1단계와, 상기 케이크와 석탄 가루를 일정 비율로 혼합하여 교반시키는 제2단계와, 상기 제2단계에서 형성된 혼합물을 일정한 형태로 압착/성형하는 제3단계로 구성된 것을 특징으로 하고, 유기성 폐기물로 이루어진 슬러지와 석탄 가루를 혼합하여 연탄 등의 연료로 제조하게 되므로 폐기물 처리가 용이하고 연탄의 성형이 용이할 뿐 아니라 연탄의 연소 시 냄새가 거의 발생되지 않는 등의 특징이 있고, 건민산업(주)의 10-0349218의 경우, 슬러지를 효율적으로 연소시키기 위한 전처리 건조에 관한 것으로서, 슬러지와 오일을 혼합하는 것을 특징으로 예열혼합조에 공급한 후 혼합 가열 및 교반하는 단계와, 증발 건조기에 흡입시켜 대기압 이하의 저진공 상태에서 증기(STEAM)로 간접 가열하여 수분을 급속히 증발되도록 하는 단계와, 상기 수분이 증발되어 건조가 진행되면 증발된 증기는 응측기를 통과하면서 응축수로 변하므로 유수 분리기로 유분과 수분으로 분리하는 단계와, 상기 분리된 유분은 오일공급탱크로 이송시켜 재사용하고 수분(물)은 처리장으로 배출시키도록 하는 단계와, 상기 건조된 슬러지와 오일은 원심분리기에서 슬러지와 오일로 분리시켜 수분 1%~10%, 유분 5%~20%가 함유된 슬러지를 형성하는 단계로 이루어진 것이며, (주)일산금속의 공개특허2002-0059074는 그 구성을 생활 쓰레기, 음식물 쓰레기, 비닐, 플라스틱, 슬러지 등과 같은 가연성 폐기물을 연료화 함에 있어서, 상기 각 가연성 폐기물들을 개별적으로 파쇄시키는 공정과; 상기 파쇄공정에 의해 파쇄된 가연성 폐기물들을 건조장치를 통해 건조시키는 공정과; 상기 건조공정에 의해 건조된 가연성 폐기물들을 원하는 열량에 따라 적당한 비율로 혼합하는 공정과; 혼합된 혼합물들을 최상의 연소효율을 갖는 형상의 고체연료로 고온 압축성형하는 공정과; 고온 압축성형된 고체연료를 냉각시켜 포장하는 공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 것과 (주)삼성엔지니어링의 10-0400613의 경우에도 각종 하수 슬러지를 가열판 오일과 혼합되도록 스크류가 설치된 혼합건조기에 통과시킨 후, 원심분리기를 통하여 다시 슬러지와 오일을 분리시켜 이를 1차 연소실과 2차 연소장치로 이동시켜 완전히 소각시키는데 목적이 있고 상기의 목적을 달성하기 위하여 스크류가 형성된 혼합건조기와 폐열보일러를 라인으로 연결시켜 고온의 열매를 혼합건조기 외부 자켓으로 전달, 순환시켜 내부에 충전된 폐오일 또는 벙커 - C유 등의 오일이 고온으로 유지되면서 상기 스크류에 투입된 슬러지와 오일을 혼합시킨 후, 재차 원심분리기에 의해 오일과 슬러지를 다시 분리하여 연소장치에 의해서 완전히 소각되어 소각에 소요되는 시간과 연료비를 크게 절감할 수 있는 효과를 나타내는 것 등 다른 열원과 혼합하는 것을 특징으로 하고 있다.

화학적 개질 또한 강광대 외의 10-041340와 같이 쓰레기(음식물, 농산물)를 알카리성 호정화(Dextrini zation)액으로 화학변화시켜 결합수로 만드는 통상적인 제 1단계와; 일정량의 무연탄분말을 가열하면서 일정량의 호정화액을 혼합, 건조하는 제2단계로 이루어지는 제 1공정에 의해 얻어진 결과물을, 무연탄분말과 유해독성 탈촉매재 그리고 금속산화제를 일정비율로 혼합, 가열하여 무연탄촉매제를 얻게 하는 제 1단계와; 폐플라스틱, 폐유를 일정비율로 투입, 용융하여 그 용융물을 제1단계의 무연탄촉매제와 혼합, 결합시킨 다음 일정한 온도까지 냉각시키는 제 2단계로 이루어지는 제 2공정에 의해 얻어진 결과물과, 열 혼합하면서 유해물질 탈촉매제와 경화제 그리고 슬러지를 일정비율로 투입하고 이를 혼합, 가열하여 응고시키면서 일정형태로 성형하는 제3공정에 의해 달성되도록 하는 등과 같이 특정 물질의 혼합에 따른 처리 방식이 요구된다.

또한 일반적인 감량화를 위한 건조기술의 경우 다양한 건조장치에 의해 상용화가 되었으나 최근 하폐수의 T-N 및 T-P 저감을 위한 고도처리 공법의 적용에 따른 잉여찌꺼기의 특성변화로 건조공정 중의 찌꺼기 부착문제가 대두되고 있으며, 이에 대한 해결방안이 도출되지 못해 문제가 되고 있는 현실이다.

이와 같이 종래의 기술들은 처리효율의 개선 및 그 건조품의 연료화 등을 위해 별도 첨가물을 첨가해야하며, 그 설비의 구성 또한 매우 복잡하며 찌꺼기의 성상변화에 따른 범용적 적용이 어렵고 소규모 처리장에 적용이 어렵다는 단점이 있다.

이와 같이 종래의 기술들은 처리효율의 개선 및 그 건조품의 연료화 등을 위해 별도 첨가물을 첨가해야하며, 그 설비의 구성 또한 매우 복잡하며 찌꺼기의 성상변화에 따른 범용적 적용이 어렵고 소규모 처리장에 적용이 어렵다는 단점이 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 일반 탈수기 외에 전기탈수기를 도입하여 함수율을 저감시키고 찌꺼기(슬러지) 부착 문제를 해결하였으며, 슬러지 개질장치를 도입하여 상기 전기탈수기의 전기사용량을 저감시키고 탈수기의 효율을 증대시켜 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 시스템을 사용하면 현재 각 처리장에서 발생되는 찌꺼기(sludge)를 일반적인 탈수공정 및 2차 탈수공정을 통해 함수율을 60% 내외로 처리하고 이를 다시 건조공정을 통해 10% 미만으로 처리할 수 있다.

1차 탈수공정 전의 개질장치(Reformer)의 경우 생성되는 찌꺼기의 압밀성을 개선하고 다세공의 형태로 수분의 탈리 및 건조가 용이한 형태로 플럭(floc)을 형성시키기 위한 장치이며, 전기탈수기의 경우 단순 열에 의한 건조기술 대비 낮은 에너지원과 대체가능한 에너지원인 전기를 활용하여 2차 탈수를 적용함으로써 비열원에 의한 감량화 공정으로 동일량의 수분 감량 대비 필요에너지량을 50%이하로 운영이 가능하도록 하고, 또한 60% 내외의 함수율에 의해 건조 공정 중 찌꺼기의 건조기 표면 부착문제에 대한 해결방법으로써 개발된 장치이며, 건조기는 이후 목적 함수율까지 저감하기 위한 장치이고, 본 발명의 시스템은 이 세가지 장치를 연계한 통합 감량화 시스템이다.

본 발명에 의해, 일반적인 탈수공정, 2차 탈수공정 또는 최종 건조공정을 통하여 그 건조품을 우수한 효율로 감량화 및 연료화할 수 있다.

본 발명을 통해 기존 탈수공정 후 폐기하던 찌꺼기를 다단계로 화학적, 물리적, 전기화학적 및 열적 개질을 통하여 최적화함으로써 폐기물 발생량을 최소화하고 또한 낮은 에너지소모량으로 이를 연료화 및 재이용하여 환경오염의 처리비용 절감 및 재생에너지 사용 효과가 있다.

또한, 기존 건조공정 중의 찌꺼기 부착문제의 해결이 가능하다.

도 1은 본 발명의 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템의 개략적 구성도.
도 2는 초음파 파쇄 및 다세공 다중 응집장치의 개요도.
도 3은 다세공 다중 응집장치(SFDF) 적용 결과를 나타낸 그래프.
도 4는 드럼 롤러(Drum roller) 공급 장치의 개요도.
도 5는 전기침투 탈수 전후의 케이크 성상 비교사진 .
도 6은 전기침투탈수 유무에 따른 건조기의 슬러지부착 상태를 나타낸 사진.
도 7은 본 발명의 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템의 운영 방식.
도 8은 본 발명의 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템에 의해 제조된 성형품.

본 발명은 개질장치, 전기탈수기 및 건조기를 이용하여 찌거기의 함수율을 낮춰 감량화, 연료화 및 기타 용도로 재이용하기 위한 기술에 관한 발명이다.

그 첫 번째 상세 기술인 개질장치로 그 상세한 발명의 구성은 다음과 같다.

본 특허에 적용이 되는 슬러지의 종류는 생, 잉여, 소화 및 고도처리 잉여슬러지 등 슬러지의 종류와 발생원과는 무관하며, 이에 사용되는 응집제의 종류 또한 분말형 및 에멀젼형 등의 물리적 형태의 구분과 분자량 및 분자구조 등의 고분자 형태의 분류와 무관하게 적용이 되는 응집 메커니즘과 관련된 응집 시스템을 특징으로 하며, 개질장치 중 첫 번째 장치는 본 출원인 이양화학(주)의 기 특허 10-089102의 응집시스템에서 양쪽성(Amphoteric) 응집제를 투입하여 2차 전기탈수공정의 하전적 균형을 조절하고 생성된 플럭(floc) 상의 다세공을 형성하는 것을 기본 골격으로 하며, 그 대략적인 메커니즘은 하기 표 1에 의해 알 수 있다.

이 개질장치의 사용에 의해 후속공정의 전기탈수기의 전기사용량을 저감시킬 수 있고 탈수기의 효율이 증대된다.

본 발명에서는 상기 특허 시스템에 잉여슬러지의 세포막 파쇄를 위한 초음파 발생장치를 원형으로 설치하여 반응조 내에서 초음파를 발생시켜 1차 세포막 파괘 후 2차 응집반응을 적용하는 추가 시스템을 포함하며, 그 대략적 구성은 도 2와 같다.

상기 특허의 경우, 응집 시스템에 의한 특허이나 본 특허에서는 후단 2차 탈수공정의 전기탈수공정이 전기적 하전에 따라 그 탈수효율에 차이가 있으며, 일반적인 탈수공정에 적용 중인 단일하전의 응집제만으로는 용이하게 최종 찌꺼기 케이크(cake)의 하전량 조절 및 형태의 조절에 어려움이 있으므로 이를 좀 더 효율적으로 조절하기 위해 화학적 개질로 양쪽성 응집제 또는 물리적 개질로 다세공 다중응집 장치를 적용하는 것을 특징으로 한다.

본 장치를 적용함에 따라 탈수 후 수분의 분리 속도 실험결과, 동일 함수율(80% 기준)에서 적외선 수분 측정기로 0%로 건조하는데 있어 걸리는 건조시간이 다세공 형태로 플럭이 만들어져 표면결합수 제거 및 자유수 분리효과에 의해 약 25분 내외에서 18분 내외로 28%의 건조속도 개선효과가 있으며, 함수율 또한 약 1~5%의 저감효과를 나타내었으며, 그 대표적인 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3의 벨트 프레스(Belt press)는 다세공 다중응집장치를 설치하지 않은 경우로 응집제의 주입율이 8.0 kg/ton 슬러지에서는 함수율이 83%내외로 높아지나 다세공 다중응집장치의 적용 시 주입율이 6.7 kg/ton 슬러지로 낮아져도 함수율이 80%이하가 유지되었으며, 찌꺼기(sludge)의 공급량을 13.5 m³/hr로 기존의 10~11 m³/hr 대비 19~26%를 늘려 처리할 경우, 탈수효율이 더욱 향상되어 주입율 6.7 kg/ton 슬러지에서는 78% 내외이며, 6.0 kg/ton sludge에서 78~79%의 탈수효율을 나타내었다.

이러한 결과는 기존 벨트 프레스형 탈수기의 경우 생성된 플럭 내부 자유수, 간극수 및 표면결합수의 영향으로 처리량을 늘릴 경우 플럭이 여과포 외부로 삐져나오는 현상 때문에 처리량을 늘리지 못하지만 본 장비에 의해 다세공의 형태로 생성된 플럭의 경우 압밀성이 개선되어 처리량을 늘릴 경우 압착효과가 더욱 커져 함수율이 더욱 개선되는 결과를 나타내었다.

초음파 파쇄의 경우, 잉여슬러지와 같이 미생물 개체에 의한 내부수 분리가 어려운 슬러지의 경우 세포막 파쇄를 위해 초음파를 상기와 같은 구조의 형태로 적용하는 것을 특징으로 하며, 초음파의 경우 밀폐된 소규모 공간에서 그 효율이 더욱 극대화되므로 다세공 다중응집장치의 고속응집반응조와 동일한 형태로 수평관에 설치하여 효율 및 유지관리를 용이하게 하는 것을 특징으로 한다. 초음파 파쇄의 경우 잉여슬러지 세포막을 파쇄함에 따라 내부수 분리효과로 2차 전기탈수 효율 증대 및 건조 공정에서의 슬러지 건조속도를 개선한다.

본 발명에 있어 상기 개질 장치 외 회전드럼 투입장치(Drum roller)도 적용이 가능하며, 이는 원심탈수기와 같이 케이크의 토출형태가 판형이 아닌 경우 이를 2차 전기탈수기의 안정적 처리를 위해 판형으로 성형하고 그 두께를 조절할 수 있는 장치로 도 4와 같이 구성된다.

또한, 회전드럼 투입장치는 케이크의 특성에 따라 다른 전력소모량에 맞춰 전기탈수기로 도입되는 슬러지의 두께 및 형태를 조절함으로써 전기탈수를 위한 일정한 전력을 고르게 공급하는 역할을 한다. 즉, 케이크가 전기를 쉽게 통하는 고전도도일 경우 케이크의 두께를 두껍게 하여 적정 전기가 통하도록 조절하며, 반대의 경우에도 동일하게 조절이 가능하다.

본 시스템의 두 번째 구성요소는 탈수기인데, 기존의 일반적인 원심분리형식의 물리적 탈수기외에 본 발명에서는 본 출원인 (주)삼우인텍(현 (주)한국워터테크놀로지)의 특허번호 10-0878488를 기본 골격으로 하는 기술로 삼상교류전원을 이용한 위상제어형 전기영동식 전기침투탈수기를 포함한다. 이 전기침투탈수기는 상기 출원인이 선출원한 '위상제어형 전기탈수기(출원번호:10-2005-009928호)' 및 '전기침투탈수기(출원번호: 10-2007 -046494호)'의 계속된 발명으로서, 원통형상으로 된 회전드럼과, 상기 회전드럼과 일정 공간부를 두고 무한궤도대로 운행하는 캐터필러, 및 상기 드럼과 캐터필러의 사이에 찌꺼기의 이송 및 탈수를 위해 권취된 두개의 여과포 벨트로 구성되는 전기침투탈수기를 구성할 때, 전기침투탈수기의 탈수영역에 공급되는 직류전원의 인가구조를 구체화하여 회전드럼과 캐터필러의 사이에 형성되는 전기장의 세기를 슬러지의 량에 따라 가변적으로 조절할 수 있게 하고, 직류전원이 인가되는 회전드럼의 구조를 개량하여 회전드럼 자체에서 소비되는 불필요한 전력손실을 최소로 할 수 있는 삼상교류전원을 이용한 위상제어형 전기영동식 전기침투탈수기이다.

본 장치를 통해 1차 개질장치에 의해 개질된 함수율 80% 내외의 케이크를 60% 내외로 처리함에 있어 개질장치를 통해 드럼과 캐터필러 사이의 개질된 찌꺼기에 의해 불필요한 저항을 최소화하고 양쪽성 응집제에 의해 부가된 슬러지 중의 양쪽성 하전을 통해 소모전력을 최소화하는 것을 특징으로 한다.

전기탈수기를 적용한 실제 적용 결과 하기 표 2 및 도 5와 같은 결과가 도출되었으며, 이 경우 원심탈수기와 같이 전기탈수기의 적용 시, 단순 원심탈수시에 함수율 81%에서 전기탈수기를 거치는 경우 50V의 인가전압을 적용 시 함수율이 66%, 60V를 적용 시 59% 및 70V 적용 시 56%로 함수율이 약 25%가 저감되는 결과를 나타내었다.

No	드럼속도	드럼압력	전압	전류	함수율	비고
	(m/min)	(bar)	(V)	(A)	(Wt/%)
원심탈수 후					81.321
전기탈수 1	1.2	2.0	50	138	66.331
전기탈수 2	1.2	2.0	60	211	58.610
전기탈수 3	1.2	2.0	70	377	56.248
전기탈수 4	1.2	2.0	70	327	51.427	Reformer 적용

개질장치(Reformer)의 기술검증을 위한 실험목적으로 개질장치로써 다세공 다중응집장치를 적용한 후 미적용과 비교할 때 함수율이 약 5%가 저감되고 전류량 또한 377A에서 327A로 13.3%가 저감되므로 전력량 또한 저감되는 결과가 나타난다.

부가적인 효과로 전기탈수 적용 후의 찌꺼기의 형태가 판상 또는 과립상으로 배출되고 전체 함수율이 60%가 됨으로써 일반 건조공정 중에 유기물 및 EPS(Extracellular Polymeric Substance) 중의 단백질 성분의 변성과 전열면적 감소에 의한 부착 및 건조효율 저감현상을 방지하는 효과를 나타내었다.

이는 기 특허 기술 중의 전기탈수 공정을 통해 전기적 삼투, 모세관 현상, 전기영동에 의해 찌꺼기 중의 유기물 중의 표면결합수 및 간극수의 탈수가 이루어지고 플럭 중의 미생물 표면에 부착되어져 있는 세포외벽의 고분자성 물질에 대해서도 그 수분 배출 및 단백질 구조 변성에 따른 부착현상을 방지하는 효과를 나타내게 되었다.

이러한 전기침투 탈수기와 개질장치의 상승효과가 본 발명의 특징이라 할 수 있다.

도 6에는 전기침투 탈수 유무에 따른 슬러지 부착 상태를 나타내었다. 물리적 탈수만 적용했을 경우에 비해 2차 전기침투 탈수를 한 경우 슬러지 부착문제가 해결되었고, 이는 개질장치에 의해 그 효과가 더욱 향상되었다.

도 6a는 전기침투 탈수 처리된 케이크를 전량 건조기에 투입한 경우의 건조기 상태를 나타낸 사진으로 건조기에 슬러지의 부착이 없이 깨끗한 상태를 나타내는 것을 알 수 있다. 도 6b는 전기침투 탈수 처리된 케이크와 일반 물리적 탈수장치를 사용해 탈수한 케이크를 반반 혼합한 경우 건조기의 상태를 나타낸 것으로 약간의 슬러지 부착을 볼 수 있었다. 반면, 전기침투 탈수를 거치지 않는 케이크만을 사용한 도 6c의 경우 심각한 슬러지 부착을 나타낼 뿐만 아니라 포함하는 수분 함량의 차이로 인해 수증기 발생량도 많았다.

본 시스템의 세 번째 구성요소는 본 출원인 장우기계(주)의 특허번호 10-036943인 디스크형 건조기를 기본 골격으로 하는 것으로 상세하게는 간접가열 디스크 건조기(Disk dryer)에 관한 것으로서, 디스크의 배열을 가변시키고 부착방지용 금구를 설치하여 부착성이 있는 하/폐수, 화학찌꺼기 등의 피 건조물의 부착을 방지하고 건조효율을 극대화시킬 수 있는 디스크 건조기에 관한 것으로써, 기 발명의 내용 중 구동수단에 의해 내부의 축과 디스크를 구동하며 건조기 본체에 취부된 쟈켓과 디스크 및 축의 내부에는 보일러에서 공급되는 스팀이 스팀공급구로 공급되면서 건조에 필요한 열원을 공급하는 장치로 피 건조물은 호퍼에서 공급되며 피 건조물이 디스크에 부착되는 것을 방지하기 위하여 수개의 부착방지용 금구를 설치하고 피 건조물의 이송을 위하여 수개의 스크레이퍼를 부착하고 건조된 제품은 배출구로 배출되도록한 것으로서, 건조효율을 향상시켜 종래의 디스크 건조기에 비해 건조기의 길이를 최소화하고 열효율을 극대화하면서 열 손실을 최소화할 수 있는 장치이다. 또한, 본 출원인의 특허번호 10-0676503의 점착성 슬러지상 물질 건조용 경사형 패들 건조기도 적용이 가능하며, 기존의 패들 건조기 내부에 축설치되는 2축 상의 쐐기 형상의 패들을 수평 원판형의 패들로 구성하여 패들 축에 대하여 일정한 각도를 지니도록 경사지게 설치하여 건조과정에서 점착성 피건조물이 자체 부착으로 인한 괴상으로 응집되어 패들면과 열전달 되지 않고 공회하는 현상을 방지하고 이송 및 건조에 대한 문제점을 극복하여 건조효율을 대폭적으로 향상시키고 마모방지용 편자와 조립식 이송날개, 파쇄용 스테이터-바를 부가 설치하여 전체 마모교체에 의한 원가절감을 시킨 패들 건조기를 사용하는 것이다.

상세하게는 패들 건조기를 구성하는 케이싱 내부에는 조립식 이송날개를 갖는 단부에 조립한 다수개의 경사형 패들을 축 고정하여 케이싱 상부에서 투입되는 점착성 피건조물의 공회현상을 방지토록 하고, 패들에 조립되는 소정 각도를 갖는 이송날개와, 패들 외면에 고정되는 마모방지용 원호형 편자와, 케이싱 측면 상부에 고정되는 파쇄용 스테이터-바를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명의 패들 건조기용 경사형 패들은 점착성 피건조물이 건조과정에서 괴상으로 응집되어 패들면 사이에서 이송되지 못하고 공회하는 현상을 방지할 뿐 아니라 케이싱 내부의 파쇄장치 및 이송날개와 함께 건조공정 중 피건조물의 점진적인 파쇄로 피건조물의 비표면적을 증대시켜 건조효율을 높이고, 패들 외면에 마모방지용 원호형 편자를 취부하여 패들의 마모에 따른 교체 주기를 연장하여 마모교체에 의한 원가상승 등과 같은 문제점을 대폭적으로 개선시킬 수 있는 것이다.

기존 건조방식의 경우 처리량 100톤/일을 기준으로 할 때, 열원을 함수율 80%에서 10%로 건조하기 위해서는 77.8톤/일의 케이크 중 수분을 건조하여야 하나 본 발명의 시스템에서는 함수율 60%에서 10%로 건조하기 위해서는 55.6톤/일의 수분을 건조하여야 하므로 단순 수분 제거량 비교 시에도 28.5%의 수분량 저감이 가능하고, 실제 본 특허 시스템에서는 2차 전기탈수에 의해 80%의 100톤/일 케이크가 60%로 처리 시 50톤/일로 저감이되므로 실제 건조 공정에서 처리해야할 수분량은 27.8톤/일로 기존건조방식의 63.4%의 수분량이 저감된 것이므로 실제 건조 공정에서 필요한 열량은 약 40%이하이다.

하기 표 3에서와 같이 본 특허의 시스템을 활용하여 적용 시 조건 2와 같이 기존 단순 열원에 의한 감량화 공정 대비 약 40%의 에너지 절감이 가능하다. 즉, 단순 이론적 계산만으로도 실제 80%의 함수율에서 60%의 함수율로 2차 전기탈수 후 찌꺼기에 대한 제거해야할 수분량은 60% 수준으로 감소가 되며, 전체 찌꺼기는 50%가 감량되므로 건조공정 중의 총 에너지량은 약 30%미만으로 소요가 된다.

항목	cake량	함수률	건량	건조후 함수율	수분증발량	필요열량	cake당 필요열량	필요에너지율
						단순함량고려
	ton/day	%	ton/day	%	ton/day	KJ/day	KJ/Kg cake	%
기존	100.0	80.0	20.0	30	71.4	180,000,000	1800	100.00
조건 1	100.0	70.0	30.0	30	57.1	144,000,000	1440	80.00
조건 2	100.0	60.0	40.0	30	42.9	108,000,000	1080	60.00

또한, 슬러지 개질장치를 통해 2차 전기탈수기로 유입되는 슬러지를 통해 슬러지 중의 탈수성을 개선하여 전기탈수기의 효율 또한 기존 벨트 속도에서 약 2배의 처리량을 처리가 가능하며, 이를 통한 최종 처리 시 다른 건조 등의 시스템과 비교하여 16~38%의 폐기물 처리 비용 절감이 가능하다.

또한, 타 시스템의 경우 감량화를 위한 건조장치 외 열원공급장치, 배가스 처리장치 등과 같이 부대설비에 의해 대규모 시설만이 적용이 가능하여 24시간 연속운영이 가장 효율적이므로 중소규모 시설에서는 적용에 어려움이 있으나 본 발명의 시스템은 개질장치, 전기탈수기 및 건조기 등의 단위 공정을 별도 설치가 가능하므로 중 및 소규모 처리장과 대규모 처리장 모두에 적용이 가능한 시스템으로 그 시스템의 운영 방식은 도 7과 같이 적용이 가능하다.

소규모 처리장에는 R(Reformer, 개질장치)와 E(Electric dehydrator, 전기탈수기) 또는 찌꺼기 상태에 따라 전기탈수기 단독 설치를 통해 그 발생량을 중량 대비 50%로 감량화하고, 인근 대규모 처리장에서 RED(Reformer+Electric dehydrator + Disk dryer) 시스템을 설치하여 병합처리가 가능한 시스템이며, 소규모 처리장의 경우 건조기 등의 시스템 설치 시 그 설치비가 매우 과다하고 운영 상 안정적 운영을 위해 연속운전을 해야 하나 이 또한 불가하므로 적용성이 거의 없으나 본 특허의 시스템은 RE 및 RED의 시스템 구성요소의 분할 적용을 통해 각 처리장의 규모와 무관하게 적용이 가능한 특징을 가진다.

본 시스템 분할을 통해 단순 운반 시의 운반비 대비 50%의 절감 및 악취 발생 저감 및 유출액 발생 저감 등의 부가적인 효과 및 판형의 케이크로서 관리 및 취급 또한 개선이 가능하며, 건조기의 용량 또한 기존 설비 대비 50%의 용량만으로도 처리가 가능하다.

본 특허는 최종 감량화된 10% 미만의 처리 처리품을 도 8과 같이 성형 후 고체연료 및 기타 재활용 목적으로 적용되는 것을 특징으로 한다.

없음

Claims (8)

1. 다세공 다중응집 장치 또는 드럼롤러 투입기로 구성된 슬러지 개질장치, 1차 탈수기, 2차 탈수를 위한 전기탈수기 및 디스크 또는 패들형 건조기, 및 성형기로 구성된 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬러지 개질 장치와 전기탈수기를 분리 시스템으로 적용하고 건조시스템 단독 또는 전체 시스템을 통합 적용하는 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 다세공 다중응집 장치는 초음파 파쇄장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 전기탈수기는 위상제어형 전기영동식전기침투탈수기인 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 건조기는 외부 열원을 이용하여 별도 열원을 적용하지 않는 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템.
6. 1차 탈수기, 2차 탈수를 위한 전기탈수기 및 디스크 또는 패들형 건조기 및 성형기로 구성된 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템.
7. 제 6항에 있어서, 상기 전기탈수기는 위상제어형 전기영동식전기침투탈수기인 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 건조기는 외부 열원을 이용하여 별도 열원을 적용하지 않는 것을 특징으로 하는 슬러지의 탈수 및 연료화 시스템.
   
   
   
   
   

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