KR20190031845A - Sludge drying apparatus with electro-dewatering device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬러지 전기탈수 건조기에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 하수처리시설 또는 폐수처리시설(이하 하수처리장이라 한다) 에서 탈수유닛으로 탈수한 탈수슬러지에 직류전기를 통전하여 전기영동으로 물을 추가 제거하는 전기탈수유닛과, 전기탈수 과정에서 발생하는 온수로 전기탈수 슬러지를 건조하는 건조유닛과 온수순환유닛이 결합하여 적은 에너지로 깨끗하게 탈수슬러지를 건조하는 슬러지 전기탈수 건조기에 관한 것이다.The present invention relates to a sludge electric dewatering and drying machine, and more particularly, to a sludge electric dewatering and drying machine in which a dewatering sludge dewatered into a dewatering unit is energized in a sewage treatment facility or a wastewater treatment facility The present invention relates to a sludge electric dewatering and drying machine for drying dewatered sludge cleanly with a small energy by combining an electric dewatering unit for removing dewatered water and a drying unit for drying electric dewatering sludge by hot water generated in an electric dewatering process and a hot water circulation unit.
본 발명은 전기탈수유닛에서 발생하는 온수를 건조유닛으로 순환하는 온수순환유닛과 이 온수로 전기탈수슬러지를 빠르게 가열할 수 있는 건조유닛으로 건조기를 구성하며, 악취를 제거하는 탈취유닛 앞에서 전기탈수와 건조과정에서 발생하는 수증기의 잠열을 히트펌프로 회수하여 건조유닛에 건조에너지로 공급하고, 건조슬러지는 펠릿을 만들고 히트펌프를 이용한 건조를 하여 발전소 연료로 공급하는 슬러지 전기탈수 건조기에 관한 것이다.The present invention relates to a drying device comprising a hot water circulating unit for circulating hot water generated in an electric dewatering unit to a drying unit and a drying unit for rapidly heating the hot water electric dewatering sludge, The present invention relates to a sludge electric dewatering and drying machine for supplying latent heat of steam generated in a drying process to a drying unit by supplying a drying energy to a drying unit and drying sludge by pelletizing and drying by using a heat pump.
탈수슬러지는 함수율이 80% 수준으로 직매립이 금지되어 건조나 소각하는데 탈수 슬러지 1,000kg에는 고형분은 200kg 뿐이고 물이 800kg이나 들어있고 1g에 1억 개 이상의 미세한 세포들이 세포막으로 물을 가두고 있어서 건조저항이 심하여 이 많은 물을 기계로 탈수할 수 없어 열에너지로 가열하여 건조시켜야 하는데 이 물을 건조하는 과정에서 100만 kcal 이상의 건조에너지를 사용하므로 처리비용이 과다하게 발생할 뿐 아니라 건조과정에서 극심한 악취를 배출하여 처리시설이 많은 민원을 유발한다.Dewatered sludge has a moisture content of 80%, which is prohibited from direct landfilling. It is dried or incinerated. In 1,000kg of dehydrated sludge, only 200kg of solid is contained. 800kg of water is contained and more than 100 million fine cells in 1g contain water Since it is difficult to dewater this much water by the machine, it is necessary to heat it with heat energy and dry it. Because it uses more than 1 million kcal dry energy in the process of drying this water, excessive processing cost is incurred. And the treatment facilities cause many complaints.
전기탈수는 탈수슬러지에 직류전류를 흐르게 하면 전류 흐름의 힘으로 단백질 핵산 등의 입자들이 음극에서 양극쪽으로 이동하는 전기영동을 이용하여 탈수슬러지의 물을 추가로 탈수하는 기술로 전기탈수를 하면 탈수슬러지 1000kg에 함유된 물 800kg 가운데 500kg 정도가 탈수되고 악취를 발생하는 세균도 99% 이상 사멸한다.Electrically dewatering is a technique of dewatering water of dehydrated sludge by electrophoresis in which particles such as protein nucleic acid move from the cathode to the anode by the force of current flow when a direct current flows through the dehydrated sludge, About 500kg of water contained in 1000kg of water is dehydrated, and more than 99% of bacteria that produce odor are killed.
하지만 전기탈수 과정에 탈수슬러지 1,000kg 당 약 170kwh 이상의 전기를 사용하는데 이 사용된 전기가 열에너지로 전환되어 전기드럼을 가열하게 되는데 전기드럼이 과열되면 전기영동이 어려워 탈수가 잘 되지 않으므로 전기드럼을 냉각하는 과정에서 55℃의 온수가 발생하지만 슬러지의 열전달 특성이 불량하여 기존의 장치로는 슬러지 건조에 55℃의 온수를 이용하지 못하여 전기탈수기가 설치된 하수처리장에서도 이 온수를 그냥 방류하고 있다.However, in the process of electric dewatering, about 170 kwh or more of electricity is used per 1,000 kg of dewatered sludge, and the electricity used is converted into heat energy to heat the electric drum. When the electric drum is overheated, the electrophoresis is difficult, However, since the heat transfer characteristic of the sludge is poor due to the generation of hot water at 55 ° C, the conventional apparatus can not use the hot water at 55 ° C for drying the sludge, and the hot water is discharged from the sewage treatment plant equipped with the electric dehydrator.
특히 기존의 건조기에 사용되는 대부분의 열판들은 건조에 필요한 열전달 매체로 공기를 이용하는데 공기의 열전달은 액체의 열전달이나 고체의 열전도에 비하여 현저하게 낮기 때문에 55℃의 낮은 온도의 온수로는 건조에 필요한 열에너지를 제대로 전달하지 못하여 그냥 온수가 버려지고 있다.Especially, since most of the hot plates used in conventional dryers use air as a heat transfer medium for drying, the heat transfer of air is significantly lower than the heat transfer of liquid or the heat conduction of solid. Therefore, I can not convey the heat energy properly, so hot water is being abandoned.
하지만 전기탈수기는 장치비용이 비싸고 전기를 많이 사용할 뿐 아니라 슬러지의 최종 처리가 되지 않아 전기탈수한 슬러지를 다시 외부로 운반해서 처리하는 불편함과 비용 발생의 문제가 있고 함수율 60% 의 얇은 판으로 배출되면 유동성이 부족하여 기존의 건조나 소각 시설에 투입하기 불가능하므로 매립장에 폐기하여 전기탈수가 50% 감량 이외의 효과가 없는데 비싸기 때문에 전기탈수기가 많이 사용되지 못하고 있다.However, since the electric dehydrator is expensive and consumes a large amount of electricity, it is incapable of final disposal of the sludge. Therefore, there is a problem of inconvenience and cost inconvenience of carrying the sludge that has been dehydrated electrically to the outside, It is impossible to put it into the existing drying and incineration facilities. Therefore, the electric dehydrator is not used except for the fact that it has no effect other than the 50% reduction in electric dehydration.
따라서 공기의 열전달보다 수십배 이상 빠른 고체의 접촉 열전도를 구현하는 새로운 열판으로 열전달 특성을 개선한 건조유닛을 사용하여 전기탈수에서 나오는 55℃의 온수를 이용하여 전기탈수 슬러지를 건조하여 에너지를 절감하고 슬러지를 자원으로 활용할 수 있는 슬러지 건조 장치가 필요하다.Therefore, it is a new hot plate which realizes contact heat conduction which is several tens times faster than the heat transfer of air. By using the drying unit which improved the heat transfer characteristic, it is possible to reduce the energy by drying the electric dewatering sludge by using the hot water of 55 ° C, A sludge drying device that can utilize the sludge as a resource is needed.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 하수처리장에서 대량으로 발생하는 탈수 슬러지 처리비용을 높이는 슬러지의 많은 물을 전기탈수로 제거하고 바로 건조할 수 있도록 55℃의 온수로 가열된 열판과 접촉으로 건조가 이루어지는 슬러지 전기탈수 건조기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a method and apparatus for drying sludge in a sewage treatment plant, And a sludge electric dewatering dryer.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 하수처리장에서 탈수슬러지 배출 즉시 전기탈수와 건조를 진행하여 탈수슬러지가 부패하면서 악취가 발생하는 것을 차단하는 깨끗하고 신속한 슬러지 전기탈수 건조기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a clean and quick sludge electric dewatering and drying machine which is capable of conducting electricity dehydration and drying immediately after discharging dehydrated sludge from a sewage treatment plant, thereby preventing the deodorized sludge from being stale and generating odors.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 전기탈수와 건조과정에서 발생하는 수증기의 잠열을 회수하여 건조에너지로 활용하는 슬러지 전기탈수 건조기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a sludge electric dewatering and drying machine which recovers latent heat of water vapor generated in an electric dewatering and drying process and utilizes it as drying energy.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 슬러지를 펠릿으로 만들어 폐기물로 처리되는 탈수슬러지를 발전소 연료나 비료 등의 자원으로 활용할 수 있는 슬러지 전기탈수 건조기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a sludge electric dewatering and drying machine which can convert sludge into pellets and utilize the dewatered sludge treated with the waste as a resource of the fuel or fertilizer of the power plant.
상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 하수처리장에서 탈수슬러지를 배출하는 탈수유닛; 상기 탈수슬러지에 직류 전기를 통전하면 발생하는 전기영동으로 상기 탈수슬러지의 물을 전기탈수하여 전기탈수 슬러지를 만드는 전기탈수유닛; 상기 전기탈수 슬러지를 건조슬러지로 건조하는 건조유닛; 상기 전기탈수유닛에서 발생하는 온수를 상기 건조유닛에 공급하기 위하여 상기 전기탈수유닛과 상기 건조유닛 사이를 상기 온수로 순환시키는 온수순환유닛; 상기 전기탈수유닛의 슬러지 배출구와 상기 건조유닛의 투입구를 연결하여 상기 전기탈수슬러지를 이송하는 이송유닛; 으로 이루어져 상기 탈수유닛과 연결되어 상기 탈수슬러지를 발생 즉시 전기탈수하고 건조하는 슬러지 전기탈수 건조기를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a dewatering unit comprising: a dewatering unit for draining dewatered sludge from a sewage treatment plant; An electric dewatering unit for electrolytically dewatering the water of the dewatered sludge by electrophoresis generated when DC electricity is applied to the dewatered sludge to produce an electric dewatered sludge; A drying unit for drying the electric dewatered sludge with a drying sludge; A hot water circulating unit for circulating the hot water between the electric dewatering unit and the drying unit to supply hot water generated in the electric dewatering unit to the drying unit; A transfer unit connecting the sludge discharge port of the electric dewatering unit and the inlet of the drying unit to transfer the electric dewatered sludge; And connected to the dehydrating unit to dehydrate and dry the dehydrated sludge as soon as the dehydrated sludge is produced.
상기 온수순환유닛은, 상기 전기탈수유닛에서 직류전기의 양극과 연결되어 회전하는 전기드럼; 상기 전기드럼의 내측면에 설치되는 전기드럼 온수통; 상기 전기드럼과 상기 전기드럼 온수통으로 형성하는 상기 온수가 이동하는 드럼온수통로; 상기 전기드럼의 회전축 중심통로와 연결하여 회전하는 상기 드럼온수통로에 온수를 공급하고 배출하는 전기드럼 로터리조인트; 로 이루어지고, 상기 건조유닛은 상기 건조유닛의 회전하는 원통열판; 상기 원통열판의 외측면에 설치되는 원통열판 온수통; 상기 원통열판과 상기 원통열판 온수통으로 형성하는 상기 온수가 이동하는 열판온수통로; 상기 원통의 회전축 중심통로와 연결하여 회전하는 상기 열판온수통로에서 온수를 공급하고 배출하는 원통열판 로터리조인트; 상기 원통열판이 회전하도록 상기 열판온수통로의 외부를 지지하는 바퀴; 로 구성되어 상기 전기드럼에서 전기탈수 과정에서 가열되어 배출되는 온수가 바로 상기 원통열판으로 공급되고 상기 원통열판에서 건조에너지를 전달하고 냉각되어 배출되는 온수가 바로 상기 전기드럼으로 공급되는 온수 순환이 이루어진다.The hot water circulation unit includes: an electric drum connected to the anode of the galvanic cell in the electric dewatering unit and rotated; An electric drum hot water tank installed on an inner surface of the electric drum; A drum warm water passage through which the hot water formed by the electric drum and the electric drum hot water tank moves; An electric drum rotary joint for supplying and discharging hot water to the drum hot water passage connected to the rotary shaft central passage of the electric drum and rotating; Wherein the drying unit comprises: a rotating cylindrical heating plate of the drying unit; A cylindrical hot plate water heater installed on an outer surface of the cylindrical hot plate; A hot plate hot water passage through which the hot water formed by the cylindrical hot plate and the cylindrical hot plate hot water tank moves; A cylindrical rotary plate rotary joint for supplying and discharging hot water from the hot plate hot water passage connected to the rotary shaft central passage of the cylinder and rotating; A wheel supporting the outside of the hot plate water passage so that the cylindrical hot plate rotates; The hot water heated and discharged in the electric dewatering process in the electric drum is directly supplied to the cylindrical hot plate and hot water circulated through which the hot water discharged from the cooling hot plate is supplied to the electric drum .
상기 원통열판 내부에서 상기 전기탈수슬러지를 건조하면서 열전달재를 상기 전기탈수슬러지와 혼합하여 투입한다.The electric dewatering sludge is dried in the cylindrical heat plate while the heat transfer material is mixed with the electric dewatering sludge.
상기 전기탈수유닛과 상기 건조유닛에서 발생하는 악취물질을 함께 제거하는 탈취유닛; 상기 탈취유닛 앞에서 전기탈수유닛이나 상기 건조유닛에서 배출되는 공기에 포함된 수증기를 제거하는 응축유닛; 이 추가로 설치되고, 상기 응축유닛은 상기 수증기를 응축수로 응축시키면서 상기 수증기의 잠열을 냉매로 흡수하도록 상기 공기를 냉각하는 히트펌프 냉각기; 상기 냉매에 흡수한 잠열을 방출하여 온수를 가열하는 히트펌프 온수가열기; 로 구성되어 상기 수증기를 제거하면서 흡수하는 상기 잠열을 상기 건조유닛으로 공급한다.A deodorizing unit for removing the odorous substances generated in the electric dewatering unit and the drying unit together; A condensing unit for removing water vapor contained in the air discharged from the electric dewatering unit or the drying unit in front of the deodorizing unit; Wherein the condensing unit includes a heat pump cooler for condensing the steam into condensed water and cooling the air to absorb the latent heat of the steam into the coolant; A heat pump hot water heat radiating latent heat absorbed by the refrigerant to heat the hot water; And supplies the latent heat absorbed while removing the steam to the drying unit.
상기 건조유닛에서 배출되는 건조슬러지를 펠릿으로 성형하는 성형유닛; 상기 펠릿을 건조하는 펠릿건조유닛; 을 추가로 설치하고, 상기 펠릿건조유닛에 히트펌프가 포함되어 펠릿건조과정에서 배출되는 수증기의 잠열을 흡수하여 건조에너지로 사용하여 상기 펠릿을 함수율 10% 이하로 건조한다.A molding unit for molding the dried sludge discharged from the drying unit into pellets; A pellet drying unit for drying the pellet; And a heat pump is included in the pellet drying unit to absorb the latent heat of the water vapor discharged in the pellet drying process and is used as drying energy to dry the pellets to a moisture content of 10% or less.
본 발명에 따른 슬러지 전기탈수 건조기는 회전하는 원통열판과 열전달재를 이용하여 건조유닛의 열전달 특성을 개선하여 전기탈수하면서 발생하는 온수를 활용하여 1,000kg의 탈수슬러지를 220kg의 깨끗한 건조펠릿으로 만들어 환경도 보호하고 처리비용을 대폭 절감하는 이점이 있다.The sludge electric dewatering and drying apparatus according to the present invention improves the heat transfer characteristics of the drying unit by using a rotating cylindrical heating plate and a heat transfer material to make 1,000 kg of dewatered sludge into 220 kg of clean dry pellets And also greatly reduces the processing cost.
본 발명에 따른 슬러지 전기탈수 건조기는 전기탈수유닛과 건조유닛을 연결하여 탈수슬러지를 배출 즉시 건조하여 부패가 발생하지 않도록 하며 공기와 함께 배출되는 수증기와 악취물질을 히트펌프를 이용한 냉각기로 응축하여 수증기의 잠열을 회수하면서 악취물질도 제거하는 이점이 있다.The sludge electric dewatering and drying apparatus according to the present invention connects the electric dewatering unit and the drying unit to dry the dewatered sludge immediately after drying to prevent the occurrence of decay and to condense the water vapor and the odor substances discharged together with the air into a cooler using a heat pump, It is advantageous to remove the odorous substances while recovering the latent heat.
본 발명에 따른 슬러지 전기탈수 건조기는 전기탈수에서 발생하는 열에너지를 건조에너지로 재활용하고 히트펌프로 하수열을 흡수하여 건조에너지로 사용하기 때문에 함수율 80%의 탈수슬러지 1,000kg을 함수율 10% 이하로 건조를 기준으로 통상의 기술은 100만 kcal 이상의 건조에너지를 사용하는데 비하여 본 발명은 240kwh 의 전기(20만kcal 이하)를 사용하므로 기존 기술 대비 5배 이상 에너지 효율이 높은 이점이 있다.The sludge electric dewatering and drying apparatus according to the present invention recovers heat energy generated by electric dewatering as dry energy and absorbs the heat of sewage by a heat pump to use as drying energy so that 1,000 kg of dewatered sludge having a water content of 80% The conventional technology uses a drying energy of 1 million kcal or more, whereas the present invention uses 240 kwh of electricity (200,000 kcal or less), which is advantageous in energy efficiency five times or more than the existing technology.
본 발명에 따른 슬러지 전기탈수 건조기는 탈수 즉시 건조하므로 악취가 없이 깨끗한 상태의 건조펠릿을 최종 함수율 10% 이하로 만들어 발전소의 연료나 비료로 공급하므로 하수처리장의 탈수슬러지를 폐기물이 아닌 자원으로 활용하는 이점이 있다.Since the dry sludge dewatering dryer according to the present invention is dried immediately after dewatering, the dry pellet in a clean state without odor is made to have a final water content of 10% or less and supplied as fuel or fertilizer of a power plant. Therefore, dewatered sludge of a sewage treatment plant is utilized as resources There is an advantage.
도 1은 본 발명에 의한 슬러지 전기탈수 건조기의 구성도이다.
도 2는 건조유닛의 내부에서 회전하는 원통열판의 횡단면도이다.
도 3은 원통열판이 짝수로 구성되는 건조유닛의 구성도이다.
도 4는 응축유닛이 장착된 슬러지 전기탈수 건조기의 구성도이다.
도 5는 펠릿 건조유닛의 구성도이다.
도 6은 전기탈수유닛의 작동원리를 설명하는 횡단면도이다.1 is a configuration diagram of a sludge electric dewatering and drying apparatus according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of a cylindrical hot plate rotating inside the drying unit;
Fig. 3 is a configuration diagram of a drying unit in which the cylindrical heat plates are even-numbered.
4 is a configuration diagram of a sludge electric dewatering and drying machine equipped with a condensing unit.
5 is a configuration diagram of the pellet drying unit.
6 is a cross-sectional view illustrating the operation principle of the electric dewatering unit.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 슬러지 전기탈수 건조기의 실시예를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a sludge electric dewatering and drying apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 슬러지 전기탈수 건조기의 구성도로, 먼저 전기탈수유닛(100)으로 투입되는 탈수슬러지(10)를 살펴보면, 하수처리장에서 탈수유닛으로 최대한 탈수되어 배출되며 보통의 탈수 슬러지는 함수율이 70% ∼ 85% 사이 이지만 본 발명에서는 설명을 위하여 함수율을 80%로 가정한다.FIG. 1 is a schematic view of a sludge electric dewatering and drying apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 1, a
함수율 80%의 탈수슬러지 1,000kg에는 고형분이 200kg 이고 물이 800kg이나 들어있어서 부패가 빠르게 이루어지는데, 기계적인 힘으로는 더 이상 제거되지 않으므로 이 물을 제거하려면 열을 가하여 증발시켜야 하는데 이론적으로 물 1kg을 증발시키는데 540 kcal의 기화에너지가 필요하므로 함수율 10% 이하의 건조 슬러지를 만들기 위하여 780kg을 증발시키려면 이론적으로 총 42만 1200 kcal 의 열에너지가 필요하다. 하지만 실제 탈수슬러지는 1g 당 1억개 이상의 미세한 세포들로 구성되어 수많은 세포막과 삼투압으로 물의 이동과 증발을 차단하며 건조를 방해하기 때문에 실제 건조 과정에서는 이론적인 에너지의 2배가 넘는 100만 kcal 이상의 건조에너지를 사용하고 있으며 200만 kcal 이상의 에너지를 사용하는 건조기도 있다.1,000 kg of dehydrated sludge with a water content of 80% has a solid content of 200 kg and contains 800 kg of water, so that it can be decayed quickly. Since it is no longer removed by mechanical force, it is necessary to evaporate heat by removing heat. Theoretically, The evaporation energy of 540 kcal is needed to evaporate 780 kg of heat energy to make dry sludge having a moisture content of less than 10%. However, actual dehydrated sludge is composed of more than 100 million fine cells per gram, which prevents water migration and evaporation due to numerous cell membranes and osmotic pressure. Therefore, in the actual drying process, drying energy more than twice the theoretical energy of 1 million kcal And a dryer that uses more than 2 million kcal energy.
또한 탈수슬러지가 탈수유닛에서 배출되면 바로 부패가 진행되어 상온에서 2시간 이상 경과하면 악취가 발생하기 시작하는데, 일반적으로 탈수 슬러지를 건조시설로 이동하여 건조하는 과정에서는 1주일 정도가 소요되므로 슬러지의 저장이나 운반 그리고 건조과정에서 극심한 악취를 배출하여 건조시설이 혐오시설로 인식되고 많은 민원을 유발하고 있다.In addition, when the dehydrated sludge is discharged from the dehydration unit, the deodorization begins. When the dehydrated sludge is discharged at a room temperature for more than 2 hours, the deodorizing sludge starts to be generated. Generally, In the process of storage, transportation and drying, extreme odor is emitted and the drying facility is recognized as a dislike facility and causes many complaints.
본 발명에서는 탈수슬러지(10)가 탈수유닛(미도시)에서 배출되는 즉시 건조가 이루어질 수 있도록 전기탈수유닛(100)과 건조유닛(200)을 연결하여, 전기탈수유닛(100)에서 1,000kg의 탈수슬러지(10)에 전기영동으로 170kwh의 직류전기를 사용하여 탈수슬러지가 함유한 800kg의 물의 500kg을 제거하고 세균도 99%를 살균한 전기탈수슬러지(20) 500kg을 만들며 연결된 슬러지이송유닛(21)을 통하여 건조유닛(200)으로 이송한다. In the present invention, the
본 발명의 온수순환유닛(300)은 전기탈수유닛(100)과 건조유닛(200) 사이를 순환하는 온수의 이동경로로 펌프(310)와 연결배관으로 구성되어 있으며 본 명세서의 도면에서는 속이 빈 화살표로 온수의 이동을 표기하고 있다.The hot
전기탈수 과정에서 소비한 170kwh의 전기로 발생하는 14만kcal 의 열에너지에서 10만 kcal 정도는 전기드럼(120)을 가열하므로 이 전기드럼(120)이 과열되지 않도록 전기드럼(120)의 내부에서 전기드럼 온수통(135)과 형성하는 드럼온수통로(130)에 전기드럼 로터리조인트(110)와 드럼온수통로입구(131)를 경유하여 45℃의 온수를 투입하고 드럼온수통로출구(132)와 전기드럼 로터리조인트(110)을 경유하여 55℃의 온수를 배출하여 전기드럼(120)을 냉각한다.The
이렇게 전기탈수유닛(100)에서 배출하는 55℃의 온수를 건조유닛(200)에 보내서 건조에너지를 공급하는데 건조유닛(200)의 내부에 설치된 원통열판(210)의 외부에 원통온수통로(220)로 온수를 이동시켜 원통열판(210)을 가열하고 회전하는 원통열판 내부에서 원통열판과 접촉하는 전기탈수슬러지는 빠르게 가열되며 물이 수증기로 증발하면서 기화에너지를 흡수하여 냉각되므로 원통온수통로(220)를 나오는 온수는 45℃로 냉각되어 다시 전기탈수유닛(100)으로 돌아오는 순환을 한다.A
온수순환유닛(300)이 10℃의 온도 차이를 이용하여 10만kcal을 전달하려면 10,000 리터의 온수가 필요한데 이 온수를 순환할 수 있는 용량을 가진 전기드럼 로터리조인트(110)와 원통열판 로터리조인트(250)와 펌프(310)와 배관을 설치하여 전기탈수유닛(100)과 건조유닛(200) 사이로 온수를 순환시킨다.The hot
전기탈수슬러지(20)를 바로 건조유닛(200)에 투입하고 전기탈수유닛(100)에서 전달되는 10만 kcal의 열을 이용하여 건조하면 150kg의 물을 건조할 수 있어서 건조유닛(200)의 배출구(31)로 350kg의 건조슬러지(30)를 배출한다.When the
이렇게 전기탈수와 건조를 마친 건조슬러지는 탈수 즉시 건조가 이루어져 전혀 부패되니 않아서 악취가 발생하지 않기 때문에 지금처럼 폐기물이 아닌 비료 등의 자원으로 활용할 수 있으며 외부 운반량도 1000kg에서 350 kg으로 대폭 줄어든다.Since the dried sludge is dried immediately after dehydration and drying, it is not corroded at all and it does not cause bad odor. Therefore, it can be used as resources such as fertilizer instead of waste, and the amount of external transportation is greatly reduced from 1000 kg to 350 kg.
특히, 이러한 55℃ 온수를 이용한 건조가 가능하도록 만들기 위하여 건조유닛(200)의 열전달 능력을 확보해야 하는데, 기존의 열판에서는 열판이 공기에 열전달을 하고 다시 그 공기가 건조물에 열전달을 하는 2단계의 공기 열전달이 필요한데 공기열전달이 너무 낮아 55℃ 온수를 사용할 수 없다.Particularly, in order to make it possible to dry using the 55 ° C hot water, the heat transfer ability of the
이를 개선하기 위하여 본 발명에서는 공기의 열전달보다 수십배 높은 고체끼리 접촉에 의한 열전도를 구현하도록 새로운 열판을 개발하였으며, 회전하는 원통열판(210) 속에서 전기탈수슬러지와 열판이 직접 접촉하면서 열전도가 이루어지도록 구성하고 금속으로 만든 열전달재(201)를 전기탈수슬러지와 함께 투입하여 접촉열전도를 추가하여 열전달 속도를 대폭 향상시켰다. In order to solve this problem, a new heating plate is developed in order to realize heat conduction due to contact between solids which is several tens of times higher than the heat transfer of air, so that the electric dewatering sludge and the heating plate are in direct contact with each other in the rotating
도 2는 원통열판(210)이 전기탈수슬러지를 신속하게 가열할 수 있도록 향상된 열전달 능력을 높이기 위한 구성을 보여주는 것으로, 회전하는 원형으로 내부가 구성되고 여러 개의 내부받침(240)과 스크류판(241)이 설치되어 전기탈수슬러지(20)가 원통열판(210) 내부에 투입되면 회전하는 원통열판(210)과 접촉한 전기탈수슬러지(20)는 회전하는 원통열판(210)의 내부받침(240)을 따라 끌려올라와 상부에 쌓이면서 스크류판(241)에 의하여 원통열판(210)의 입구에서 출구로 조금씩 이동하면서 계속 원통열판(210)과 접촉하여 빠르게 가열되어 건조가 이루어진다.FIG. 2 shows a structure for enhancing the heat transfer capability of the
이 과정에서 열전도성이 전기탈수슬러지(20)보다 수십배 높은 열전달재(201)는 원통열판(210)과 접촉하면서 훨씬 빠르게 가열되므로 먼저 가열된 열전달재(201)가 전기탈수슬러지(20)와 혼합되면서 접촉면적을 대폭 늘려 빠르게 전기탈수슬러지(20)를 가열하고 건조시킨다.In this process, the
열전달재(201)의 형상은 회전하는 원통열판(210) 내부를 굴러가면서 내면과 잘 접촉하도록 원통형이나 구형으로 만들고 동시에 내부를 비워 겉보기 비중이 전기탈수 슬러지와 비슷하게 만들면 원통열판(210)에 투입된 열전달재(201)와 전기탈수 슬러지(20)가 따로 분리되지 않고 서로 잘 접촉하도록 제작한다.The shape of the
이렇게 회전하는 원통열판(210)의 내부에서는 전기탈수 슬러지(20)와 열전달재(201)가 굴러가면서 접촉면을 계속 바꾸며 접촉하므로 고정된 열판에서처럼 전기탈수슬러지(20)의 건조를 방해하는 고정된 온도 불연속면이나 공기 단열층이 형성되지 않고 열전달을 방해하는 변형도 생기지 않아서 건조가 빠르게 이루어진다. Since the
회전하는 원통열판(210)을 온수로 가열하기 위하여 원통열판(210)의 외측에 원통온수통로(220)를 형성하는 원통열판 온수통(230)을 설치하고 온수가 이동하는 온수통로입구(221)와 온수통로출구(222)를 원통열판로터리조인트(250)의 회전부에 연결하고 외부와 연결된 고정된 온수공급관(251)과 온수배출관(252)을 원통열판 로터리조인트(250)의 고정부에 연결하여 전기탈수유닛(100)에서 공급되는 온수는 회전하는 원통열판(210)의 원통온수통로(220)을 통해서 원통열판(210)에 건조에너지를 공급하게 된다. A cylindrical hot plate
도 3에서는 건조유닛(200) 내부에서 회전하는 원통열판(210)을 2개 설치하여 짝수로 설치한 실시예를 보여주는데 원통열판(210)을 짝수로 구성하는 경우와 홀수로 구성하는 경우에서 건조슬러지(30) 배출구의 위치를 다르게 구성할 수 있으므로 현장 여건에 따라 선택적으로 설치할 수 있다. 또 원통열판온수통(230) 외면을 바퀴(260)로 지지하여 회전하는 방식으로 설명하였는데 이렇게 회전하는 원통열판온수통(230)을 지지하는 장치는 다양하게 구성할 수 있다. 3 shows an embodiment in which two
도 4에는 도 1의 실시예에 추가된 응축유닛(400)을 보여주는데 전기탈수유닛(100)과 건조유닛(200)에서 발생하는 수증기와 악취물질이 공기와 혼합되어 탈취유닛으로 배출되기 전에 혼합된 수증기의 잠열을 회수하여 온수를 만들어 악취를 제거하고 건조에너지도 공급하는 장치로 히트펌프를 이용하여 구성하였으며 크게 히트펌프의 냉매이동(속이 빈 삼각형)과 수증기이동(검정 화살표) 그리고 온수이동(속이 빈 화살표)으로 구성된다.FIG. 4 shows a
히트펌프의 냉매이동은 압축기(410)에서 고온고압의 냉매 기체를 압축하면 냉매응축기(420)에서 고온에서 에너지를 방출하여 저온 고압의 액체로 변하고 팽창밸브(430)에서 저온저압의 액체로 압력이 낮아져 냉매증발기(440)에서 저온에서 에너지를 흡수하여 저온저압의 기체로 변하여 다시 압축기(410)로 들어가 순환한다.When the refrigerant in the heat pump is compressed by the
수증기는 악취물질과 함께 공기와 혼합되어 이동하는데 전기탈수유닛(100)의 탈수배기구(190)와 건조유닛(200)의 건조배기구(290)에서 배출되는 수증기는 냉각기(460)의 냉각흡입구(462)로 들어와 냉매증발기(440)의 냉매에 수증기 잠열을 전달하고 냉각되어 응축수로 응축하면서 악취물질도 대부분 함께 제거하여 응축수배출구(463)로 배출되고 남는 공기는 냉각배출구(461)를 통하여 잔류하는 악취물질을 제거하도록 탈취유닛(미도시)으로 들어간다.The water vapor is mixed with the odorous substance and mixed with the air so that the water vapor discharged from the
응축유닛(400)에서 온수 이동은 잠열을 흡수하여 기체로 변한 냉매를 압축기(410)로 압축하여 온수가열기(450)의 냉매응축기(420)에서 잠열을 방출하여 온수입구에서 유입되는 45℃의 온수를 55℃로 가열하여 온수출구(451)로 배출하여 건조유닛(100)의 원통온수통로(220)에 공급하며 응축유닛펌프(470)를 이용하여 온수를 순환시킨다.The hot water movement in the
이렇게 응축유닛(400)으로 수증기의 잠열을 회수하여 건조에너지로 공급하여 70kg의 물을 더 건조하게 되며 히트펌프의 열효율이 3배 이상으로 높아서 약 30kwh 의 전기를 사용하면 건조가 이루어지므로 전기탈수에 소요되는 전기 170kwh를 함하여 총 200kwh 로 1000kg의 탈수슬러지에서 720kg의 물이 건조되어 건조슬러지에는 80kg의 물만 남아 고형분 200kg을 포함하면 함수율 28.6%인 건조슬러지 280kg 을 얻는다.The condensing
발전소의 연료나 비료로 활용하기 좋은 펠릿으로 성형하기 좋은 함수율은 30% 내외가 성형하기 적당하며 펠릿을 성형하는 성형유닛(미도시)은 시중에서 쉽게 구매할 수 있으므로 성형유닛에 대한 자세한 설명을 생략한다. The water content of about 30% which is suitable for molding into pellets which can be used as a fuel or fertilizer of a power plant is suitable for molding, and a molding unit (not shown) for molding pellets can be easily purchased in the market, .
도5는 펠릿건조유닛(500)을 도시한 것으로 펠릿건조유닛(500)은 위에서 설명한 건조유닛(200)과 응축유닛(400)을 결합한 것으로 건조유닛(200)에는 전기탈수슬러지 대신 펠릿을 투입하고 건조슬러지 대신 건조펠릿을 배출하는 차이를 제외하면 동일한 장치이므로 상세한 설명은 생략한다.5 shows a
펠릿은 성형 과정에서 열이 발생하므로 성형유닛에 투입하는 함수율이 30% 정도인데 배출되는 함수율은 20% 정도이므로 발전소의 연료조건인 함수율 10% 이하를 만들기 위하여 펠릿건조유닛(500)에서는 성형된 펠릿에서 25kg 정도의 물을 건조하여 제거한다. 이렇게 펠릿 성형과 건조에 약 40kwh의 전기가 소요되므로 1,000kg의 탈수슬러지를 220kg의 건조펠릿으로 만드는데 총 240kwh의 전기가 필요하여 기존의 건조기 대비 에너지를 크게 절감한다.Since the pellet generates heat in the molding process, the moisture content of the pellet is about 30%, and the moisture content of the pellet is about 20%. Therefore, in order to make the water content of the fuel in the pellet less than 10% 25 kg of water is removed by drying. Because the pellet molding and drying requires about 40 kwh of electricity, a total of 240 kwh of electricity is required to make 1,000 kg of dewatered sludge into 220 kg of dry pellets, which greatly reduces energy compared to conventional dryers.
도6은 전기탈수유닛의 작동원리를 보여주는 단면도로 전기탈수 과정을 간단하게 설명하면 전기탈수유닛(100)은 회전하는 전기드럼(120)과 전기드럼의 적어도 일부 외주면을 따라 회전하는 캐터필러(140)와 상기 전기드럼 및 상기 캐터필러 사이로 슬러지(10)를 이동시키는 이동벨트(160), 상기 전기드럼에(120) 양극의 전기를 그리고 상기 캐터필러(140)에 음극의 전기를 인가하는 전원인가부(180)과 전기드럼(120)에 전기를 전달하는 슬립링(181)으로 구성되어 회전하는 전기드럼과 캐터필러에 직류 전기를 공급하면서 케터필러 지지롤러(150)을 모터(미도시)로 회전시켜 전기드럼(120)과 캐터필러(140) 사이로 탈수슬러지(10)를 투입하면 전자가 음극에서 양극으로 이동하면서 단백질 입자를 이동시키는 전기영동의 힘으로 양극인 전기드럼에 입자가 모이고 음극인 캐터필러에 물이 남아서 탈수가 이루어진다.6 is a sectional view showing the operation principle of the electric dewatering unit. Briefly, the
전기드럼(120)을 캐터필러(140)가 회전시키고 탈수 여과포 역할을 하는 이동벨트(160)를 전기드럼(120)과 캐터필러(140)의 사이에서 무한 궤도로 주행하면서 전기드럼(120)과 캐터필러(140)의 사이로 탈수슬러지(10)를 유입시키고 이동시키며 탈수가 이루어지고 전기탈수슬러지(20)를 배출하는 역할을 하면서 가이드롤러(170)에 의하여 이동벨트(160)의 회전이 가이드된다.The
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention as claimed in the claims. And such variations are within the scope of the present invention.
10 : 탈수슬러지 20 : 전기탈수슬러지
30 : 건조슬러지 60 : 열전달재
100 : 전기탈수유닛 110 : 전기드럼 로터리조인트
120 : 전기드럼 130 : 드럼온수통로
200 : 건조유닛 210 : 원통열판
220 : 원통온수통로 250: 원통열판 로터리조인트
300 : 온수순환유닛 310 : 펌프
400 : 응축유닛 450 : 온수가열기
460 : 냉각기 470 : 응축유닛 펌프
500 : 펠릿건조유닛 10: dehydrated sludge 20: electric dehydrated sludge
30: Drying sludge 60: Heat transfer material
100: electric dewatering unit 110: electric drum rotary joint
120: electric drum 130: drum hot water passage
200: drying unit 210: cylindrical heating plate
220: cylindrical hot water passage 250: cylindrical hot plate rotary joint
300: hot water circulation unit 310: pump
400: condensing unit 450: hot water heating
460: cooler 470: condensing unit pump
500: pellet drying unit
Claims (5)
상기 탈수슬러지에 직류 전기를 통전하면 발생하는 전기영동으로 상기 탈수슬러지의 물을 전기탈수하여 전기탈수 슬러지를 만드는 전기탈수유닛;
상기 전기탈수 슬러지를 건조슬러지로 건조하는 건조유닛;
상기 전기탈수유닛에서 발생하는 온수를 상기 건조유닛에 공급하기 위하여 상기 전기탈수유닛과 상기 건조유닛 사이를 상기 온수로 순환시키는 온수순환유닛;
상기 전기탈수유닛의 슬러지 배출구와 상기 건조유닛의 투입구를 연결하여 상기 전기탈수슬러지를 이송하는 이송유닛; 으로 이루어져
상기 탈수유닛과 연결되어 상기 탈수슬러지를 발생 즉시 전기탈수하고 건조하는 슬러지 전기탈수 건조기.A dewatering unit for draining the dewatered sludge from the sewage treatment plant;
An electric dewatering unit for electrolytically dewatering the water of the dewatered sludge by electrophoresis generated when DC electricity is applied to the dewatered sludge to produce an electric dewatered sludge;
A drying unit for drying the electric dewatered sludge with a drying sludge;
A hot water circulating unit for circulating the hot water between the electric dewatering unit and the drying unit to supply hot water generated in the electric dewatering unit to the drying unit;
A transfer unit connecting the sludge discharge port of the electric dewatering unit and the inlet of the drying unit to transfer the electric dewatered sludge; Consist of
And a dewatering unit connected to the dewatering unit to dehydrate and dry the dewatered sludge as soon as it is generated.
상기 온수순환유닛은
상기 전기탈수유닛에서 직류전기의 양극과 연결되어 회전하는 전기드럼;
상기 전기드럼의 내측면에 설치되는 전기드럼 온수통;
상기 전기드럼과 상기 전기드럼 온수통으로 형성하는 상기 온수가 이동하는 드럼온수통로;
상기 전기드럼의 회전축 중심통로와 연결하여 회전하는 상기 드럼온수통로에 온수를 공급하고 배출하는 전기드럼 로터리조인트; 로 이루어지고
상기 건조유닛은
상기 건조유닛의 회전하는 원통열판;
상기 원통열판의 외측면에 설치되는 원통열판 온수통;
상기 원통열판과 상기 원통열판 온수통으로 형성하는 상기 온수가 이동하는 열판온수통로;
상기 원통의 회전축 중심통로와 연결하여 회전하는 상기 열판온수통로에서 온수를 공급하고 배출하는 원통열판 로터리조인트;
상기 원통열판이 회전하도록 상기 열판온수통로의 외부를 지지하는 바퀴; 로 구성되어
상기 전기드럼에서 전기탈수 과정에서 가열되어 배출되는 온수가 바로 상기 원통열판으로 공급되고 상기 원통열판에서 건조에너지를 전달하고 냉각되어 배출되는 온수가 바로 상기 전기드럼으로 공급되는 온수 순환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬러지 전기탈수 건조기.The method according to claim 1,
The hot water circulation unit
An electric drum connected to the anode of the direct current in the electric dewatering unit and rotated;
An electric drum hot water tank installed on an inner surface of the electric drum;
A drum warm water passage through which the hot water formed by the electric drum and the electric drum hot water tank moves;
An electric drum rotary joint for supplying and discharging hot water to the drum hot water passage connected to the rotary shaft central passage of the electric drum and rotating; Made of
The drying unit
A rotating cylindrical heating plate of the drying unit;
A cylindrical hot plate water heater installed on an outer surface of the cylindrical hot plate;
A hot plate hot water passage through which the hot water formed by the cylindrical hot plate and the cylindrical hot plate hot water tank moves;
A cylindrical rotary plate rotary joint for supplying and discharging hot water from the hot plate hot water passage connected to the rotary shaft central passage of the cylinder and rotating;
A wheel supporting the outside of the hot plate water passage so that the cylindrical hot plate rotates; It consists
Wherein the hot water heated and discharged in the electric dewatering process is supplied to the cylindrical hot plate and hot water circulated through which the hot water discharged from the cooling hot plate is supplied to the electric drum is transferred through the cylindrical hot plate Sludge electric dehydrator dryer.
상기 원통열판 내부에서 상기 전기탈수슬러지를 건조하면서 열전달재를 상기 전기탈수슬러지와 혼합하여 투입하는 것을 특징으로 하는 슬러지 전기탈수 건조기.3. The method of claim 2,
And a heat transfer material is mixed with the electric dewatering sludge while the electric dewatering sludge is dried in the inside of the cylindrical heat plate.
상기 전기탈수유닛과 상기 건조유닛에서 발생하는 악취물질을 함께 제거하는 탈취유닛;
상기 탈취유닛 앞에서 전기탈수유닛이나 상기 건조유닛에서 배출되는 공기에 포함된 수증기를 제거하는 응축유닛; 이 추가로 설치되고
상기 응축유닛은
상기 수증기를 응축수로 응축시키면서 상기 수증기의 잠열을 냉매로 흡수하도록 상기 공기를 냉각하는 히트펌프 냉각기;
상기 냉매에 흡수한 잠열을 방출하여 온수를 가열하는 히트펌프 온수가열기; 로 구성되어
상기 수증기를 제거하면서 흡수하는 상기 잠열을 상기 건조유닛으로 공급하는 것을 특징으로 하는 슬러지 전기탈수 건조기.The method according to claim 1,
A deodorizing unit for removing the odorous substances generated in the electric dewatering unit and the drying unit together;
A condensing unit for removing water vapor contained in the air discharged from the electric dewatering unit or the drying unit in front of the deodorizing unit; Is installed
The condensing unit
A heat pump cooler for condensing the steam into condensed water and cooling the air to absorb the latent heat of the steam into the coolant;
A heat pump hot water heat radiating latent heat absorbed by the refrigerant to heat the hot water; It consists
And the latent heat absorbed while removing the steam is supplied to the drying unit.
상기 건조유닛에서 배출되는 건조슬러지를 펠릿으로 성형하는 성형유닛;
상기 펠릿을 건조하는 펠릿건조유닛; 을 추가로 설치하고
상기 펠릿건조유닛에 히트펌프가 포함되어 펠릿건조과정에서 배출되는 수증기의 잠열을 흡수하여 건조에너지로 사용하여 상기 펠릿을 함수율 10% 이하로 건조하는 것을 특징으로 하는 슬러지 전기탈수 건조기.The method according to any one of claims 1 to 4,
A molding unit for molding the dried sludge discharged from the drying unit into pellets;
A pellet drying unit for drying the pellet; And install
Wherein a heat pump is included in the pellet drying unit to absorb the latent heat of the water vapor discharged in the pellet drying process and to use the pellet as drying energy to dry the pellet to a moisture content of 10% or less.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020170119801A KR20190031845A (en) | 2017-09-18 | 2017-09-18 | Sludge drying apparatus with electro-dewatering device |
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Publications (1)
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ID=65906724
Family Applications (1)
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KR1020170119801A KR20190031845A (en) | 2017-09-18 | 2017-09-18 | Sludge drying apparatus with electro-dewatering device |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2017
- 2017-09-18 KR KR1020170119801A patent/KR20190031845A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102187379B1 (en) * | 2020-02-13 | 2020-12-07 | 주식회사 제이에스이바이오 | Bio sludge drying method and apparatus eliminated drying resistance |
CN112159061A (en) * | 2020-09-07 | 2021-01-01 | 中国环境科学研究院 | Method for accurately positioning and in-situ treating pollutants on mud-water interface |
US11753317B2 (en) | 2020-09-07 | 2023-09-12 | Chinese Research Academy Of Environmental Sciences | Method for accurate positioning and in-situ treatment of pollutants at sediment-water interface |
CN115196707A (en) * | 2022-09-13 | 2022-10-18 | 威海海洋职业学院 | Seawater desalination pretreatment device |
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