KR20150045158A - 분사노즐과 파쇄판을 구비한 슬러지 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분사노즐과 파쇄판을 구비한 슬러지 건조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 고온으로 예열된 슬러지를 파쇄판으로 고압분사하여 충격파에 의해 슬러지에 포함된 유기물의 세포벽을 파쇄함으로써 세포벽의 내부수까지 탈수되도록 하여 건조시간을 단축시키는 슬러지 건조장치에 관한 것이다.
상기 본 발명의 슬러지 건조장치는, 기계탈수가 이루어진 유기성 슬러지를 정량공급하는 펌프와, 상기 펌프로부터 공급받은 슬러지를 예열시키는 예열기와, 예열된 슬러지를 건조시키는 건조기를 포함하는 슬러지 건조장치에 있어서, 상기 건조기는, 수평 원통체로를 갖는 본체와; 상기 본체의 내부 상측에 형성되어 예열된 슬러지를 본체내부로 분사하는 분사노즐과; 예열된 슬러지의 분사방향에 설치되어 일측면에 분사되는 슬러지가 부딪쳐 세포벽 파쇄로 내부수가 배출 분리되는 파쇄판과; 상기 내부수가 배출된 고형물을 일측방향으로 이동시키면서 열을 가하여 건조가 이루어지도록 하는 가열스크류와; 상기 본체의 하부에 형성되어 분리된 내부수와 건조된 고형물을 배출시키는 탈수배출구 및 고형물배출구와; 상기 본체 내벽에 다수 설치되어 고온의 건조가스를 내부수가 배출된 고형물에 분사하여 건조시키는 건조가스분사구와; 상기 본체 일측단 상부에 형성되어 건조가스와 고형물에서 증발된 수분이 혼합된 폐가스를 외부로 배출시키는 폐가스배출구;를 포함하여 구성된다.

Description

분사노즐과 파쇄판을 구비한 슬러지 건조장치{Sludge Drying Apparatus with Injection nozzle and Crush plate}

본 발명은 분사노즐과 파쇄판을 구비한 슬러지 건조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 고온으로 예열된 슬러지를 파쇄판으로 고압분사하여 충격파에 의해 슬러지에 포함된 유기물의 세포벽을 파쇄함으로써 세포벽의 내부수까지 탈수되도록 하여 건조시간을 단축시키는 슬러지 건조장치에 관한 것이다.

국민소득의 증대는 사회구성원들의 생산 및 소비활동의 다양화, 고급화 및 대량화하게 하였으며, 특히 식생활 문화의 변화를 통한 육류 소비는 크게 증가되었고, 이에 발생되는 생활하수도 증가되었다.

이에 따라 돼지, 닭, 소 등을 포함하는 축산업은 그 수요 충족을 위해 사육 두수의 증가와 함께 대형화를 거듭해 왔으며, 상기 축산업의 발달로 인해 발생되는 가축분뇨는 국내에서만 연간 4500만톤 규모로 배출되고 있다.

상기 가축분뇨는 주변환경을 오염시키는 주요인으로 작용하고 있으며, 최근 해양오염방지법에 의해 가축분뇨와 하수슬러지에 대한 유기성 폐기물의 해양투기가 전면 금지되고 있어 발생되는 축산분뇨와 하수슬러지에 대한 처리가 사회적문제로 크게 대두되고 있다.

먼저 현재 가축분뇨에 대한 처리방식으로는 발생된 가축분뇨의 처리는 해양배출, 공공시설을 이용한 처리 및 톱밥, 왕겨 등의 수분조절재를 이용한 퇴비화 등에 의해 이루어지고 있다. 즉, 가축분뇨는 순수 비료기능 이외에 토양개량(물리ㆍ화학ㆍ생물성) 등 친환경 농업에 기여할 수 있으나 퇴비화가 이루어지기 위해서는 발효시간이 오래 소요되고 퇴비를 적재시키기 위한 장소가 필요하며, 퇴비 적재시 발생되는 가스와 악취를 처리하기 위한 처리시설이 구비되어야 하는 등 대규모로 처리하기에는 적합하지 않으며, 가축분뇨에 포함된 고형물만 수취하여 연료로 사용하고 있으나, 건조시간이 오래 소요되는 단점이 있다. 즉, 발생된 가축분뇨는 수분이 다량 함유되기 때문에 이를 재처리하기 위해서는 탈수 및 건조과정이 필수적으로 수행되고 있으며, 상기 과정을 수행하면서 다량의 에너지가 소모되는 단점이 있다.

다음으로 상기 하수슬러지의 경우에도 하수슬러지가 단백질, 지방, 셀롤로우즈, 탄수화물이 주성분인 유기물 80%와, 건축자재로 활용이 가능한 무기물(회분)20%를 함유하고 있으며, 상기 유기물의 경우 발열량이 5,000kcal/kg 정도로 국내 무연탄의 발열량과 비슷한 수준이기 때문에 에너지원으로 사용이 가능하고, 무기물은 아스팔트충진재, 매립복토재, 경량골재 등의 소재로 이용이 가능하다. 이러한 하수슬러지도 가축분뇨와 유사하게 탈수과정을 통해 함수율이 낮은 고형물을 1차수취하고, 수취된 고형물을 건조시켜 고형연료를 수취하여 연료로서 사용되도록 하지만 이 역시 가축분뇨와 유사하게 건조과정에서 다량의 에너지가 소모되는 단점이 있다.

상기한 바와같이 가축분뇨와 하수슬러지를 포함하는 슬러지는 함수율을 낮추기 위해 탈수과정과 건조과정을 수행하여 건조된 고형물을 수취하고 있다. 즉, 기계적 방식에 의한 탈수가 이루어진 후 대표적인 열풍건조방식을 통해 함수율 10~20%로 낮추고 있다.

예컨대 상기 유기성 슬러지에 존재하는 수분은 자유수와 유기물의 세포벽 내부에 위치하는 내부수로 나뉘는데, 상기 자유수는 일반적인 기계적방식에 의해 탈수 가능하지만 상기 내부수는 기계방식에 의해서는 탈수가 잘 이루어지지 않고, 고온건조방식 또는 소각방식에 의해 건조가 가능하다.

따라서 연료로서 사용가능한 고형물을 수취하기 위해서는 내부수까지 건조시켜 함수율을 낮춰야 하는데 이는 기본 방법에 의해서는 건조시간이 오래 소요되고 에너지도 크게 소모되는 단점이 있으므로 함수율을 낮추기 위한 새로운 건조방식에 대한 연구가 필요한 실정이다.

이에 상기 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 슬러지 건조장치는,

유기물 슬러지의 세포벽을 파손시켜 내부수를 배출시킴으로써 신속하게 건조시켜 건조에 소모되는 에너지량을 감소시키며, 세포벽을 파손시키는 구조를 단순화시켜 저비용으로도 세포벽 파쇄기능을 제공할 수 있는 장치의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 슬러지 건조장치는,

기계탈수가 이루어진 유기성 슬러지를 정량공급하는 펌프와, 상기 펌프로부터 공급받은 슬러지를 예열시키는 예열기와, 예열된 슬러지를 건조시키는 건조기를 포함하는 슬러지 건조장치에 있어서, 상기 건조기는, 수평 원통체로를 갖는 본체와; 상기 본체의 내부 상측에 형성되어 예열된 슬러지를 본체내부로 분사하는 분사노즐과; 예열된 슬러지의 분사방향에 설치되어 일측면에 분사되는 슬러지가 부딪쳐 세포벽 파쇄로 내부수가 배출 분리되는 파쇄판과; 상기 내부수가 배출된 고형물을 일측방향으로 이동시키면서 열을 가하여 건조가 이루어지도록 하는 가열스크류와; 상기 본체의 하부에 형성되어 분리된 내부수와 건조된 고형물을 배출시키는 탈수배출구 및 고형물배출구와; 상기 본체 내벽에 다수 설치되어 고온의 건조가스를 내부수가 배출된 고형물에 분사하여 건조시키는 건조가스분사구와; 상기 본체 일측단 상부에 형성되어 건조가스와 고형물에서 증발된 수분이 혼합된 폐가스를 외부로 배출시키는 폐가스배출구;를 포함하여 구성된다.

상기 분사노즐은 예열된 슬러지를 15~25bar 압력으로 분사하고, 상기 파쇄판은 노즐의 분사방향과 60~85°의 각도로 형성하여 분사된 슬러지가 파쇄판에 부딪히는 충격에 의해 세포벽이 파손되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 해결수단에 의한 본 발명의 슬러지 건조장치는,

예열된 슬러지를 건조기로 유입시킬 때 파쇄판으로 고압분사하여 충격에 의해 유기성 슬러지의 세포벽을 파쇄시켜 내부수가 배출되도록 함으로써 건조대상물의 함수율을 낮출수 있어 적은 에너지량으로도 함수율이 낮은 고형물로 건조할 수 있다. 따라서, 장치의 증설없이도 함수율이 높은 슬러지의 건조 처리량 증가와 건조성 향상을 동시에 도모할 수 있고, 기존 건조장치에도 간단한 추가장착을 통해 유사한 효과를 제공할 수 있는 등 산업이용가능성을 향상시킨 유용한 장치의 제공이 가능하게 되었다.

도 1은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조장치의 건조기를 도시한 개략 단면도.
도 3은 도 2의 A부분 확대도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 건조기를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건조기를 도시한 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 건조장치의 건조기를 도시한 개략 단면도이고, 도 3은 도 2의 A부분 확대도이다.

참조한 바와 같이 슬러지 건조장치(10)는 기계탈수가 이루어진 유기성 슬러지를 정량공급하는 펌프(20)와, 상기 펌프로부터 공급받은 슬러지를 예열시키는 예열기(30)와, 예열된 슬러지를 건조시키는 건조기(40)를 포함하여 구성된다.

상기 펌프(20)는 기계적인 탈수가 이루어져 80~90%의 함수율을 갖는 슬러지를 임시저장할 수 있는 호퍼를 구비한 것으로 대표적으로는 모노펌프가 있고, 이외에 저장된 슬러지를 고압으로 정량공급할 수 있는 다양한 펌프를 사용할 수 있다. 상기 펌프(20)는 슬러지공급관(50)을 통해 예열기(30)와 연결되어 펌프에서 배출되는 슬러지가 예열기로 공급되도록 한다.

다음으로 상기 예열기(30)는 수직관체로, 내부가 하부 도입부(31)와, 중간 열교환부(32)와, 상부 배출부(33)로 구획된다.

상기 하부 도입부(31)는 하단이 슬러지공급관(50)과 연통되고 상부가 확장된 원추형으로 형성되어 슬러지공급관으로부터 슬러지를 공급받는다.

또한 상기 상부 배출부(33)는 상단이 예열된 슬러지를 배출시키는 예열슬러지이송관(60)과 연통되고, 하부는 확장된 하부 도입부와 대향되는 원추형으로 형성된다.

또한, 상기 하부 도입부(31)와 상부 배출부(33)의 중간 위치하는 열교환부(32)는 하부도입부와 상부 배출부와는 공간이 구획되어 분리구성되며, 하부도입부와 상부배출부는 다수의 소관(34)에 의해 서로 연통되도록 한다. 즉, 하부 도입부 및 상부 배출부와 분리구획된 중간 열교환부(32)는 내부에 다수의 소관(34)이 배관되어 있어 소관의 양단이 각각 하부 도입부와 상부 배출부에 연통되어 도입부(31)로 유입된 슬러지를 소관(34)을 통해 배출부(33)로 이송되도록 한다.

아울러 상기 중간 열교환부(32)는 상부 측면에 폐가스이송관(70)이 연통되어 고온의 폐가스가 소관(34) 외부 공간을 통해 하향이동되도록 하고, 하부 측면을 통해 이동된 폐가스를 외부로 배출시키게 한다. 따라서, 상기 중간 열교환부(32)는 다수의 소관(34) 내부를 통해 슬러지가 상향이동되고, 다수의 소관 외부공간에는 고온의 폐가스가 하향이동되어 배출됨으로 상기 슬러지와 폐가스가 이동하는 과정에서 열교환이 이루어져 슬러지의 온도를 상승되고 폐가스의 온도는 낮춰 배출이 이루어지도록 한다.

그리고, 상기 열교환부(32)에는 다수의 배플(321)을 수평으로 더 배치하여 이동되는 폐가스와의 접촉면적을 증가시켜 소관으로의 열전달이 용이하게 하여 열교환효율을 증대시킬 수 있다.

상기 예열기(30)로 유입되는 폐가스의 온도는 건조기의 성능에 따라 온도범위가 증가될 수 있지만 일반적으로는 100~130℃의 온도범위로 형성하고, 열교환이 이루어져 배출되는 슬러지는 20~30℃의 온도를 갖는다. 상기 폐가스의 온도는 상술된 범위이외에 더 높은 온도범위로 제공될 수 있으나 열효율면에서는 상기 범위로 배출되도록 운전하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 슬러지의 예열 온도는 예열기의 이동속도를 조절하여 상기 범위보다 더 고온으로 형성되도록 할 수 있으나 이동속도(또는 공급량)를 저하시키면 건조기의 처리량이 저하되므로 상기 범위의 온도를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

상기 건조기(40)는 예열슬러지이송관(60)을 통해 예열기(30)로부터 예열된 슬러지를 공급받아 건조가 이루어지도록 한다.

상기 건조기(40)는 수평 원통체로를 갖는 본체(41)와, 상기 본체의 내부로 예열된 슬러지를 분사하는 분사노즐(42)과, 예열된 슬러지의 분사방향에 설치되어 일측면에 분사되는 슬러지가 부딪쳐 세포벽 파쇄로 내부수가 분리 배출되는 파쇄판(43)을 구비한다.

상기 분사노즐(42)은 예열슬러지이송관(60)의 단부에 설치되어 이송되는 예열된 슬러지를 고압으로 분사하도록 하며, 예열슬러지이송관의 유로상에 설치된 단속밸브에 의해 분사노즐의 분사압력이 조절되도록 한다. 상기 분사압력으로는 슬러지의 예열온도가 20~30℃일 때 15~25bar의 압력으로 분사가 이루어지도록 한다. 상기 슬러지의 온도가 상온에서 상승하면 슬러지의 조직간 결합력이 느슨해져서 작은 충격으로도 세포벽 파쇄가 가능해지며, 이 때 분사압력이 15bar 이하일 경우에는 압력이 낮아 세포벽 파손이 잘 이루지 않으며, 25bar 이상일 경우에는 고압에 의한 장치구조강조가 증가되어야 하며 세포벽파쇄의 증진효과도 미비함으로 상기 범위내의 압력으로 분사하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 파쇄판(43)은 상기 분사노즐(42)에 의해 분사되는 방향에 설치되는 판체로, 분사되는 슬러지가 부딪쳐 세포벽이 파쇄되어 내부수가 분리 배출되도록 한 것이다.

즉, 도시된 바와같이 분사노즐(42)은 본체(41) 내부 상측에 설치되어 본체 후방부분을 향하여 분사가 이루어지도록 하고, 상기 파쇄판(43)은 본체 상부 내측벽으로부터 분사노즐에 의해 슬러지가 분사되는 방향까지 연장형성된다. 이러한 파쇄판(43)은 슬러지와 충돌이 이루어지는 전면에 다수의 돌기를 형성하여 충돌된 슬러지가 용이하게 분리되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 파쇄판(43)은 분사방향과 일정각 이격되게 함으로써 슬러지가 파쇄된 후 즉시 파쇄판으로부터 분리되도록 할 수 있다. 상기 파쇄판은 분사노즐의 분사방향과 60~85°의 각도로 형성하는 것이다.

상기 파쇄판(43)은 분사방향과 60° 이하의 각도로 배치할 경우 고압분사된 슬러지는 파쇄판에 의해 분사방향만 변경시킬 정도이고, 파쇄판에 부딪히는 강도는 낮아 충돌에 의한 충격이 슬러지의 세포벽에 미비하게 전달되어 파쇄가 잘 이루어지지 않아 내부수의 분리되지 않는다.

또한 85°이상의 각도로 파쇄판이 배치되면 분사방향과 파쇄판이 직각 또는 이에 가까운 각도로 형성되어 충돌에 의한 충격을 최대로 발생시킬 수 있으나, 상기 분사는 연속적으로 이루어짐으로 파쇄판 충돌에 의해 세포벽이 파손된 물질이 파쇄판으로 분사되는 슬러지의 진행을 방해하여 분사속도를 낮춰 충돌에 의한 파쇄력을 낮추게 되므로 상기 범위 내로 파쇄판을 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분사노즐(42)과 파쇄판(43)은 본체(41) 내부의 상측에 설치하여 세포벽이 파쇄되어 배출된 내부수와 내부수가 배출된 잔류물이 분사압력과 하중에 의해 파쇄판으로부터 탈거가 용이하도록 할 수 있다.

상기 건조기(40)에는 본체(41) 내부에 가열스크류(44)가 설치되어 파쇄판(43)에서 내부수가 배출된 고형물을 일측으로 이동시키면서 건조가 이루어지도록 한다.

상기 가열스크류(44)는 내부에 유로가 형성되어 고온으로 가열된 가스(일예로 스팀)를 공급받아 가열스크류의 날개를 고온으로 가열하여 건조기 내부온도를 고온가열해 고형물의 잔류 수분을 증발시키거나, 고형물을 일측으로 이동시키면서 가열스크류 날개의 열을 고형물에 전달시켜 고형물을 건조시키도록 할 수 있다. 아울러 상기 가열스크류의 날개 면에는 다수의 교반돌기를 축방향으로 돌출시켜 회전되면서 고형물을 교반시켜 이동되는 고형물이 고르게 건조되도록 할 수 있다.

또한 상기 건조기(40)에는 분사노즐(42)과 파쇄판(43)이 형성된 입구측인 본체의 하부 일부분을 다공판 또는 다수의 통공을 형성하여 세포벽으로부터 배출된 내부수와 기타 수분이 다공판 또는 통공을 통해 본체 외부로 배출시키는 탈수배출구(45)가 더 형성된다. 즉, 상기 세포벽으로부터 배출된 내부수는 상기 탈수배출구(45)를 통해 외부로 배출시키고, 잔류물인 고형물만 가열스크류(44)에 의해 일측으로 이동되어 건조가 이루어지도록 하는 등 건조대상물의 수분함량을 최소화하여 건조효율을 증대시킬 수 있다.

아울러 상기 건조기의 본체(41)에는 건조되는 고형물이 진행되는 방향인 출구측의 본체에는 하부 또는 진행방향의 측벽에 고형물배출구(46)를 형성하여 건조된 고형물의 배출이 이루어지도록 할 수 있다. 이 때 상기 고형물배출구(46)에는 별도의 임시저장챔버를 더 형성하고 나이프게이트밸브와 같은 개폐밸브에 의해 외부와 개폐되도록 연결될 수 있다.

그리고 상기 본체(41)에는 건조가스분사구(47)를 더 설치할 수 있다. 상기 건조가스분사구(47)는 본체의 내벽에 다수 형성되어 고온 건조가스를 유입시켜 건조가 이루어지도록 한 것으로, 본체 내부로 건조가스이송관(80)을 유입하여 건조가스이송관에 다수의 건조가스분사구(47)를 형성해 건조가스의 공급이 이루어지도록 하거나, 외부에 가열자켓을 설치하고 본체 벽면에 다수의 통공인 건조가스분사구를 형성하여 가열자켓으로 공급되는 건조가스가 건조가스분사구를 통해 본체 내부로 유입되도록 할 수 있다. 또한 상기 건조가스분사구는 본체의 상단 및 본체에서 고형물이 적재되지 않은 상부에 다수 형성하여 건조가스가 유입되도록 하며, 건조가스이송관(80)을 통해 건조가스를 유입시킬 때에는 건조가스이송관을 가열스크류(44) 상부에 배치하여 가열스크류의 구동에 저해하지 않으면서 건조가스의 공급이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 본체(41)에는 출구측 상부에 폐가스배출구(48)가 더 형성되어 고형물을 건조시킨 건조가스와 상기 건조가스에 의해 증발된 수분이 혼합된 폐가스를 외부로 배출시켜 건조기 내부 가스의 함수량을 낮춰 고형물의 건조효율을 증가시킬 수 있다. 즉, 다수의 건조가스분사구(47)를 통해 유입된 고온의 건조가스는 본체 내부의 고형물을 가열하여 잔여 수분을 증발시키고, 증발된 수분이 포함된 습도가 높은 폐가스(온도가 낮아진 건조가스+증발된 수분)는 폐가스배출구(48)로 배출되도록 하는 등 건조가스에 의해 증발된 수분을 신속하게 배출시켜 본체 내부를 건조한 상태로 유지함으로써 고형물의 건조가 더 용이하게 이루어지도록 할 수 있다. 아울러 상기 폐가스배출구(48)는 폐가스이송관(70)과 연통되어 배출된 폐가스를 예열기로 공급하여 건조기로 유입되는 슬러지를 예열시키도록 한다.

본 발명의 건조기(40)는 본체(41)를 외부관(411)과 내부관(412)이 축설된 이중관으로 형성할 수 있다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 건조기의 축방향 종단면을 도시한 단면도이고, 도 4b와 도 4c는 도 4a의 B-B단면과, C-C단면을 도시한 단면도이다.

참조한 바와같이 상기 건조기의 본체(41)는 내부관(412)과 외부관(411)으로 이중 구성되어 내부관과 외부관 사이에 가열챔버(413)를 형성하여 고온건조가스를 유입받아 내부관(412)을 가열하도록 할 수 있다. 또한 상기 내부관(412)은 상부면에 다수로 형성된 통공인 건조가스분사구(47)를 형성하여 가열챔버(413)의 고온 건조가스를 내부관으로 유입시킬 수 있다.

예열된 슬러지를 이송하는 예열슬러지이송관(60)은 본체(41)의 일측단부인 입구측에서 가열챔버(413)를 삽통하여 내부관(412)까지 연장배관되며, 내부관 상부에는 예열슬러지이송관(60)의 단부에 형성된 분사노즐(42)과, 내부관으로부터 연장된 파쇄판(43)이 구비되어 있어 분사노즐에서 분사된 예열슬러지가 파쇄판에 부딪혀 충격파를 발생시키고, 발생된 충격에 의해 세포벽이 파쇄되어 내부수가 분리배출되도록 한다.

또한, 상기 외부관(411)과 내부관(412) 사이의 공간 중 상기 슬러지의 세포벽 파쇄가 이루어지는 본체 입구측의 하부 공간에는 구획판(414)에 의해 가열챔버(413)와 공간이 별도로 구획된 포집챔버(415)를 형성하여 분리되어 낙하한 내부수 및 잉여수를 포집해 외부관(411)에 형성된 탈수배출구(45)를 통해 신속하게 외부로 배출시켜 본체내부의 건조대상물의 건조할 수분량을 최소화할 수 있다.

또한, 본체(41)에 예열슬러지이송관(60)이 연통된 입구측 단부와 대향되는 타측단부인 출구측 단부에는 가열스크류(44)에 의해 이동되면서 건조된 고형물을 내부관으로부터 외부로 직접 배출시키는 고형물배출구(46)가 형성된다.

본 발명의 건조기에는 본체에 가열자켓(49)을 더 설치하여 가열이 이루어지도록 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건조기의 종단면을 나타낸 단면도이다.

참조한 바와같이 본 발명의 건조기(40)는 가열자켓(49)이 더 설치될 수 있다.

상기 건조기(40)는 본체(41)의 입구측과 출구측의 양단 일부분을 제외한 고형물의 건조가 이루어지는 구간인 중간부분에 본체 외면을 감싸도록 가열자켓(49)이 설치되어 본체를 가열해 고형물로의 열이 전달되도록 할 수 있다. 상기 가열자켓(49)에 의해 형성된 가열챔버(491)에는 고온의 건조가스가 공급되어 가열챔버를 형성하는 본체 벽면을 가열하여 본체의 고형물을 가열하여 건조가 이루어지도록 한다.

또한, 상기 가열챔버(491)를 형성하는 본체(41) 중 상부벽에 다수개의 통공인 건조가스분사구(47)를 형성하여, 가열챔버(491)의 건조가스를 본체(41) 내부로 유입시켜 고형물에 직접 열을 전달하여 건조가 이루어지도록 한다.

또한 가열자켓(49)이 감싸지 않은 본체의 일측단부에는 상부에는 예열슬러지이송관(60)이 연통되어 내입되고, 하부에는 탈수배출구(45)가 형성되어 있고, 본체의 타측단부에는 상부로 폐가스배출구(48)가 형성되고 하부에는 고형물배출구(46)가 형성된다.

따라서, 예열슬러지이송관(60)을 통해 본체(41)의 일측단부인 입구측으로 유입된 예열된 슬러지는 분사노즐(42)을 통해 파쇄판(43)으로 고압토출되며, 토출된 슬러지는 유기물의 세포벽이 파쇄판에 부딪힌 충격에 의해 파쇄되어 내부수가 분리배출된다.

상기 분리된 내부수는 하부의 탈수배출구(45)를 통해 외부로 배출되고, 내부수가 분리된 고형물은 가열스크류(44)에 의해 이동되면서 가열자켓(49)이 덮힌 구간을 통과하게 된다.

상기 이동하는 고형물은 가열스크류(44)와 본체(41)내벽을 통해 전달된 열과, 건조가스분사구(47)를 통해 유입된 건조가스에 의해 열에 의해 잔여 수분이 증발되어 건조가 이루어진다.

건조된 고형물은 고형물배출구(46)를 통해 배출되고, 증발된 수분은 건조가스의 송풍에 의해 폐가스배출구(48)를 통해 배출되며, 배출된 폐가스는 폐가스이송관(70)을 통해 예열기(30)로 유입되어 건조기(40)로 공급되는 슬러지와의 열교환에 의해 슬러지를 예열시킨 후 후단공정을 통해 배출된다.

이와같이 예열된 슬러지를 파쇄판(43)으로 고압분사하면 슬러지에 포함된 유기물의 세포벽은 파쇄판과 충돌하는 충격파에 의해 파손되어 내부수가 분리배출되므로 실질적으로 건조기에서의 건조는 내부수가 제거된 고형물을 건조함으로써 건조에 소모되는 에너지량을 절감시킬 수 있다.

10 : 건조장치
20 : 펌프
30 : 예열기
31 : 도입부 32 : 열교환부
33 : 배출부 34 : 소관
40 : 건조기
41 : 본체 42 : 분사노즐
43 : 파쇄판 44 : 가열스크류
45 : 탈수배출구 46 : 고형물배출구
47 : 건조가스분사구 48 : 폐가스배출구
49 : 가열자켓
411 : 외부관 412 : 내부관
413,491 : 가열챔버 414 : 구획판
415 : 포집챔버
50 : 슬러지공급관
60 : 예열슬러지이송관
70 : 폐가스이송관

Claims (4)

1. 기계탈수가 이루어진 유기성 슬러지를 정량공급하는 펌프(20)와, 상기 펌프로부터 공급받은 슬러지를 예열시키는 예열기(30)와, 예열된 슬러지를 건조시키는 건조기(40)를 포함하는 슬러지 건조장치에 있어서,
   상기 건조기(40)는,
   수평 원통체로 형성된 본체(41)와;
   상기 본체의 내부 상측에 형성되어 예열된 슬러지를 본체내부로 분사하는 분사노즐(42)과;
   예열된 슬러지의 분사방향에 설치되어 일측면에 분사되는 슬러지가 부딪쳐 세포벽 파쇄로 내부수가 분리 배출되는 파쇄판(43)과;
   상기 내부수가 배출된 고형물을 일측방향으로 이동시키면서 열을 가하여 건조가 이루어지도록 하는 가열스크류(44)와;
   상기 본체의 하부에 형성되어 분리된 내부수와 건조된 고형물을 배출시키는 탈수배출구(45) 및 고형물배출구(46)와;
   상기 본체 내벽에 다수 설치되어 고온의 건조가스를 내부수가 배출된 고형물에 분사하여 건조시키는 건조가스분사구(47)와;
   상기 본체 일측단 상부에 형성되어 건조가스와 고형물에서 증발된 수분이 혼합된 폐가스를 외부로 배출시키는 폐가스배출구(48);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 분사노즐(42)은 예열된 슬러지를 15~25bar 압력으로 분사하고, 상기 파쇄판(43)은 노즐의 분사방향과 60~85°의 각도로 형성하여 분사된 슬러지가 파쇄판에 부딪히는 충격에 의해 세포벽이 파손되도록 한 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 건조기(40)의 본체(41)는 외부관(411)과 내부관(412)이 축설된 이중관으로 형성하여 가열챔버(413)가 형성되도록 해 고온 건조가스가 유입되도록 하고,
   상기 내부관(412)은 상부면에 다수의 통공을 형성하여 가열챔버로부터 고온 건조가스를 내부관(412)을 유입시키는 건조가스분사구(47)로 사용되도록 하고,
   상기 외부관과 내부관 사이의 공간 중 슬러지 파쇄가 이루어지는 본체 입구측의 하부 공간을 구획판(414)에 의해 가열챔버로부터 구획되는 포집챔버(415)를 형성하고, 상기 포집챔버를 형성하는 내부관에는 다수의 통공을 형성하여 통공을 통해 분리배출된 내부수가 포집챔버로 포집되도록 하고, 포집된 내부수는 외부관(411)에 형성된 탈수배출구(45)를 통해 외부로 배출되도록 하고,
   상기 고형물배출구(46)는 내부관(412)으로부터 외부로 연통되어 고형물을 직접 외부로 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 건조기(40)는
   분사노즐(42) 및 탈수배출구(45)가 형성된 부분과 고형물배출구(46)와 폐가스배출구(48)가 형성된 부분 사이의 본체 중간부분에 가열자켓(49)을 더 설치하고,
   상기 가열자켓에 의해 형성된 가열챔버(491)에는 고온의 건조가스를 공급하고, 가열챔버와 접하는 본체의 상부면에는 다수의 통공인 건조가스분사구(47)를 형성하여,
   고온 건조가스가 가열챔버를 통해 본체 내부로 공급되어 본체에 의한 가열과 직접 가열이 동시에 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
   

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