KR20230081661A

KR20230081661A - 슬러지 간접건조 시스템

Info

Publication number: KR20230081661A
Application number: KR1020220161089A
Authority: KR
Inventors: 홍성민; 정요한
Original assignee: 주식회사 제주환경원
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2022-11-28
Publication date: 2023-06-07
Also published as: KR102599503B1

Abstract

이 발명의 슬러지 간접건조 시스템(100)은, 슬러지 저장조 내의 슬러지 탈수케이크를 이송시키는 이송설비(110)와, 이송설비(110)를 따라 이송되는 슬러지 탈수케이크를 예열하는 예열설비(120)와, 예열설비(120)에 의해 예열된 슬러지 탈수케이크를 공급받아 간접건조방식으로 건조하여 배출하는 건조설비(130)와, 예열설비(120) 및 건조설비(130)에서 발생하는 부산물(수증기, 유해가스, 미세분진 등)을 공급받아 탈취하는 탈취설비(140), 및 이송설비(110), 예열설비(120) 및 건조설비(130)의 동작을 제어하는 제어반(150)을 포함하여 구성된다.

Description

슬러지 간접건조 시스템{Sludge indirect drying system}

이 발명은 슬러지 간접건조 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하수처리장, 폐수처리장 등에서 발생하는 슬러지 탈수케이크를 건조로 내부에 투입하기 전에 일정 온도로 예열한 후 투입하되, 투입량과 예열 및 건조 조건에 연동하여 해당 구성요소들이 자동으로 작동하여 슬러지 탈수케이크를 효율적으로 건조하는 슬러지 간접건조 시스템에 관한 것이다.

하수처리장 및 폐수처리장에서 수질정화 과정에서 발생하는 슬러지는 수분이 약 99.2~99.9%로 함유되어 있어 슬러지 처리과정에서 운반 및 최종처리(소각, 매립, 자원화 등)의 효율성 등을 목적으로 부피를 감량하기 위한 탈수를 한다. 2016년 1월부터 해양투기가 전면 금지됨(해양환경관리법)에 따라 슬러지 탈수케이크 처리비용이 매년 증가하고, 소각 및 매립장의 반입 기준 강화(탈수케이크 함수율 75% 이하) 등으로 슬러지 탈수케이크의 효과적인 처리를 하기 위한 기술이 필요하게 되었다.

상기에서 슬러지는 하수처리장 및 폐수처리장, 정수장 등의 수처리시설에서 물을 정화시 발생하는 찌꺼기를 의미하고, 슬러지 탈수는 하수처리장 및 폐수처리장 등에서 발생되는 슬러지가 약 80%의 유기성 함량과 약 90% 이상 함수율을 함유하고 있어서, 최종처분시 부피 및 부패성 등에 따른 2차 오염을 유발할 수 있어 탈수를 하여 부피를 축소하여 최종처분이 용이하게 하는 공정이다.

그리고, 탈수케이크는 하수처리과정 및 폐수처리과정에서 발생되는 슬러지의 수분이 통상 99.2~99.9% 정도로 부피를 감소하기 위하여 약품(유기응집제, 무기응집제 등)으로 개량 후 원심탈수기, 여포형탈수기, 스크류 프레스 탈수기 등을 이용하여 수분을 감소시킨 슬러지를 의미하는데, 통상 하수 또는 폐수슬러지 탈수케이크의 함수율이 약 65~83% 정도로 탈수기에 따라 상이하다.

한편, 탈수케이크의 효과적인 처리를 위해 적용되는 방법 중 하나가 슬러지 탈수케이크의 건조기술이다. 슬러지 탈수케이크의 건조기술은 열을 도입하여 수분을 기화증발시켜 고액분리하는 것으로서, 크게 열풍, 전도전열, 그리고 복사전열 등을 이용하는 방식으로 나뉘는데, 상대적인 의미로 액체 함량이 많이 함유된 초기상태에서 건조수분 목표상태까지 줄이는 것을 의미한다. 슬러지 탈수케이크의 건조기술의 중요한 인자는 슬러지 탈수케이크의 함수율, 열전달 방법, 수분의 배출 방법 등이 있다. 특히, 슬러지 건조시 발생하는 수증기는 슬러지가 가지고 있던 여러 가지 물질 등이 있으며, 열에너지 전달로 인하여 수증기와 함께 악취 유발 물질 등도 발생하는 문제점이 있다.

일반적인 슬러지 탈수케이크의 온도는 약 13~20℃ 정도로 건조를 위해 슬러지 건조로 내부에 투입시 건조로 내부의 온도가 급감하여 건조 공정 중 열전달 효율을 저감시키는 문제점이 있다.

한편, 종래에는 슬러지 건조로 내부로의 슬러지 탈수케이크 투입의 시점과 종료가 인위적으로 투입의 레벨 등을 육안으로 활용하여 건조로의 투입구 및 배출구를 열고 닫도록 구성하였다. 이렇게 육안으로 운전자가 주관에 따라 슬러지 탈수케이크를 건조로 내부로 투입시 투입구의 열고 닫힘을 동작할 경우 안전상의 문제와 열전달 효율 감소, 악취물질 유출 등의 문제점을 일으킬 수가 있다.

공개특허 제2015-0126149호

따라서, 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 하수처리장, 폐수처리장 등에서 발생하는 슬러지 탈수케이크를 건조로 내부에 투입하기 전에 일정 온도로 예열한 후 투입하되, 투입량과 예열 및 건조 조건에 연동하여 해당 구성요소들이 자동으로 작동하여 슬러지 탈수케이크를 효율적으로 건조하는 슬러지 간접건조 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명의 슬러지 간접건조 시스템은, 슬러지 저장조 내의 슬러지 탈수케이크를 이송시키는 이송설비와, 상기 이송설비를 따라 이송되는 슬러지 탈수케이크를 예열하는 예열설비와, 상기 예열설비에 의해 예열된 슬러지 탈수케이크를 공급받아 간접건조방식으로 건조하여 배출하는 건조설비와, 상기 예열설비 및 건조설비에서 발생하는 부산물을 공급받아 탈취하는 탈취설비, 및 상기 이송설비, 예열설비 및 건조설비의 동작을 제어하는 제어반을 포함하며, 상기 예열설비는 상기 이송설비의 일부 구간을 밀폐하는 형태로 배치되어 상기 일부 구간의 상부에 일정 공간을 형성하면서 일측과 타측에 슬러지 탈수케이크의 유입 및 배출을 위한 입구와 출구를 갖는 예열로와, 상기 예열로와 연통되어 상기 예열로 내에 마이크로웨이브를 출력하여 슬러지 탈수케이크를 예열하는 마그네트론과, 상기 예열로와 연통되어 슬러지 탈수케이크의 예열시 발생하는 부산물을 상기 탈취설비 쪽으로 배출하는 배풍후드와, 상기 예열로에 연통되어 상기 예열로 내의 기류가 상기 출구 및 배풍후드 쪽으로 형성되도록 송풍하는 송풍기, 및 상기 예열로의 내부온도 또는 상기 예열로 내의 상기 이송설비의 온도를 측정하는 다수개의 온도센서를 포함하고, 상기 건조설비는 예열된 슬러지 탈수케이크를 일정 용량 수용할 수 있는 내부 용적과 일측과 타측에 슬러지 탈수케이크의 투입 및 배출을 위한 투입구와 배출구를 가지며 둘레를 따라 열매체유가 유동할 수 있는 유동구조를 구비하여 열매체유의 열로 예열된 슬러지 탈수케이크를 건조하는 건조로와, 모터의 구동력으로 정회전 또는 역회전하면서 상기 건조로 내의 슬러지 탈수케이크를 상기 건조로 내부를 따라 이송시키면서 파쇄하여 슬러지 탈수케이크의 건조를 돕는 교반기와, 상기 열매체유를 상기 건조로의 둘레를 따라 일정 온도로 순환 공급하는 열매체유 보일러, 및 상기 건조로 내부로 투입되어 충진되는 슬러지 탈수케이크의 무게와 건조되는 과정의 슬러지 탈수케이크의 무게를 측정하는 다수개의 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 제어반은 예열 로직부와 건조 로직부를 포함하며, 상기 예열 로직부는 상기 건조로의 내부에 설정된 무게의 슬러지 탈수케이크만 투입되어 충진되도록 상기 다수개의 로드셀을 이용해 충진되는 슬러지 탈수케이크의 무게를 측정하고, 그 측정값에 따라 상기 슬러지 저장조, 이송설비, 송풍기 및 마그네트론의 동작을 제어하고, 상기 건조 로직부는 상기 건조로의 배출구를 폐쇄한 상태에서 열매체유의 열로 상기 건조로를 가열함과 더불어 상기 교반기를 동작하여 슬러지 탈수케이크를 건조하고, 상기 다수개의 로드셀을 이용해 슬러지 탈수케이크의 감량무게를 측정하고, 그 측정값에 따라 상기 교반기, 열매체유 보일러, 건조로의 동작을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 예열 로직부는 슬러지 탈수케이크가 설정된 온도까지 예열되도록 상기 예열로의 내부온도 또는 상기 예열로 내의 상기 이송설비의 온도를 측정하고, 그 측정값에 따라 상기 마그네트론의 동작을 제어하는 것이 더 바람직하다.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 예열로의 내부온도 또는 상기 예열로 내의 상기 이송설비의 온도는 슬러지 탈수케이크의 예열온도가 50~100℃가 되도록 설정되는 것이 더 바람직하다.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 배풍후드는 단부에 전자파 노출 차단망을 더 구비할 수 있다.

이 발명은 하수처리장, 폐수처리장 등에서 발생하는 슬러지 탈수케이크를 건조로 내부에 투입하기 전에 일정 온도로 예열한 후 투입하되, 투입량과 예열 및 건조 조건에 연동하여 해당 구성요소들이 자동으로 작동하여 슬러지 탈수케이크를 효율적으로 건조하는 장점이 있다.

도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 슬러지 간접건조 시스템의 블록도이고,
도 2는 도 1에 도시된 슬러지 간접건조 시스템의 개념도이고,
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 이송설비 및 예열설비의 정면 및 측면 상세도이고,
도 5는 도 1에 도시된 제어반의 예열 로직부에 대한 동작 흐름도이고,
도 6은 도 1에 도시된 제어반의 건조 로직부에 대한 동작 흐름도이며,
도 7은 이 발명에서 슬러지 탈수케이크의 예열온도 설정을 위한 물의 상변화 그래프이다.

이하, 이 발명에 따른 슬러지 간접건조 시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 이 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이 실시예는 이 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

이 발명의 슬러지 간접건조 시스템은 하수슬러지, 폐수슬러지, 정수슬러지, 음식물쓰레기, 음폐수, 축산폐수, 분뇨 등에서 발생되는 슬러지 및 슬러지 탈수케이크를 건조하는데 이용할 수 있다.

일반적인 슬러지 탈수케이크는 건조를 목적으로 건조로 내부로 투입시 온도가 약 13~20℃ 이다. 한편, 건조로에서는 약 250~350℃ 정도의 온도를 유지하면서 슬러지 탈수케이크를 건조하고 있다. 따라서, 약 13~20℃의 슬러지 탈수케이크를 약 250~350℃ 정도에서 운전하고 있는 건조로 내부에 바로 투입할 경우, 건조로에서의 열전달 효율의 저하(슬러지 탈수케이크의 투입에 따른 온도 저하 등)의 문제를 일으킬 수가 있다.

이 발명의 슬러지 간접건조 시스템에서는 슬러지 탈수케이크를 건조로 내부에 투입하기 전에 일정 온도로 예열한 후 투입하되, 투입량과 예열 및 건조 조건에 연동하여 해당 구성요소들이 자동으로 작동하여 슬러지 탈수케이크를 효율적으로 건조하도록 구성한 것이다.

도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 슬러지 간접건조 시스템의 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 슬러지 간접건조 시스템의 개념도이고, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 이송설비 및 예열설비의 정면 및 측면 상세도이다. 그리고, 도 5는 도 1에 도시된 제어반의 예열 로직부에 대한 동작 흐름도이고, 도 6은 도 1에 도시된 제어반의 건조 로직부에 대한 동작 흐름도이며, 도 7은 이 발명에서 슬러지 탈수케이크의 예열온도 설정을 위한 물의 상변화 그래프이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 슬러지 간접건조 시스템(100)은, 슬러지 저장조 내의 슬러지 탈수케이크를 이송시키는 이송설비(110)와, 이송설비(110)를 따라 이송되는 슬러지 탈수케이크를 예열하는 예열설비(120)와, 예열설비(120)에 의해 예열된 슬러지 탈수케이크를 공급받아 간접건조방식으로 건조하여 배출하는 건조설비(130)와, 예열설비(120) 및 건조설비(130)에서 발생하는 부산물(수증기, 유해가스, 미세분진 등)을 공급받아 탈취하는 탈취설비(140), 및 이송설비(110), 예열설비(120) 및 건조설비(130)의 동작을 제어하는 제어반(150)을 포함하여 구성된다. 한편, 이 실시예의 슬러지 간접건조 시스템(100)은 탈취설비(140)에서 발생한 응축수를 처리하는 수처리설비(160)를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

상기 이송설비(110)는 슬러지 저장조 내에 저장되어 있는 슬러지 탈수케이크를 이송시키는 것으로서, 컨베이어 구동방식으로 이송하도록 구성된다. 즉, 이송설비(110)는 일반적인 무한궤도 방식의 컨베이어 벨트(111), 다수개의 롤러(112) 및 모터(도시안됨) 등을 포함하여 구성하면 된다.

상기 예열설비(120)는 이송설비(110)의 컨베이어 벨트(111)를 따라 이송되는 슬러지 탈수케이크를 가열하여 예열하는 것으로서, 컨베이어 벨트(111)의 일부 구간을 밀폐하는 형태로 배치되어 일부 구간의 상부에 일정 공간을 형성하면서 일측과 타측에 슬러지 탈수케이크의 유입 및 배출을 위한 입구와 출구를 갖는 예열로(121)와, 예열로(121)와 연통되어 예열로(121)의 내부에 마이크로웨이브를 출력하여 슬러지 탈수케이크를 가열하여 예열하는 마그네트론(122)과, 예열로(121)와 연통되어 슬러지 탈수케이크의 예열시 발생하는 부산물을 탈취설비(140) 쪽으로 배출하는 배풍후드(123)와, 예열로(121)에 연통되어 예열로(121) 내의 기류가 예열로(121)의 출구 및 배풍후드(123) 쪽으로 형성되도록 송풍하는 제1 송풍기(124), 및 예열로(121)의 내부온도 또는 예열로(121) 내의 컨베이어 벨트(111)의 온도를 측정하는 다수개의 온도센서(125)를 포함하여 구성된다.

상기 예열로(121)는 컨베이어 벨트(111)의 일부 구간, 즉 컨베이어 벨트(111)의 길이방향에 대한 일부 길이와 그 길이에 대한 폭방향 전체를 덮어 일부 구간을 형성하되, 그 일부 구간을 밀폐하도록 구성한 것이다. 여기서, 밀폐란 완전 밀폐를 비롯하여 예열로(121)의 입구를 통해 슬러지 탈수케이크가 유입되어야 하므로 부분 밀폐도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 예열로(121)는 그 내부의 컨베이어 벨트(111)를 따라 이송되는 슬러지 탈수케이크를 예열하기 위한 공간으로 활용된다.

한편, 예열로(121)는 일측과 타측에 입구와 출구를 구비한다. 입구는 컨베이어 벨트(111)의 상부에 슬러지 탈수케이크가 얹혀진 상태로 예열로(121)의 내부로 원활하게 유입됨과 더불어, 마그네트론(122)의 동작에 따른 전자파가 예열로(121)의 외부로 노출되지 않도록 서로 간에 중첩되는 커튼(126)으로 구성하는 것이 바람직하다. 그리고, 출구는 후술할 건조설비(130)의 건조로(131)의 투입구와 연통하는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 마그네트론(122)은 예열로(121)의 상부에 도파관(127)을 통해 예열로(121)의 내부와 연통하도록 설치되어 예열로(121)의 내부에 마이크로웨이브를 출력하여 슬러지 탈수케이크를 가열하여 예열하는 것으로서, 일반적인 산업용 마그네트론(122)을 이용하면 된다. 이러한 마그네트론(122)은 예열로(121)의 입구 쪽과 근접한 곳에 설치하는 것이 바람직하다.

상기 배풍후드(123)는 예열로(121)의 상부에 마그네트론(122)과 일정 간격을 두고 예열로(121)의 내부와 연통하도록 설치되어 슬러지 탈수케이크의 예열시 발생하는 부산물(수증기, 유해가스, 미세분진 등) 등을 탈취설비(140) 쪽으로 배출하는 것으로서, 탈취설비(140)의 전단에 설치된 제2 송풍기(128)의 송풍력으로 상기와 같은 부산물 등을 탈취설비(140) 쪽으로 배출한다. 이러한 배풍후드(123)는 예열로(121)의 출구 쪽과 근접한 곳에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 배풍후드(123)는 마그네트론(122)의 동작에 따른 전자파가 탈취설비(140) 쪽으로 노출되지 않도록 전자파 노출 차단망(129)을 단부에 더 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 제1 송풍기(124)는 예열로(121)의 입구 쪽 근처에 예열로(121)의 내부와 연통하도록 설치되어 예열로(121) 내의 기류가 예열로(121)의 출구 및 배풍후드(123) 쪽으로 형성되도록 송풍하는 역할을 한다. 이러한 제1 송풍기(124)의 동작에 의해, 마이크로웨이브로 인한 가열 열기가 예열로(121) 내부에 골고루 분포하거나 기류를 형성하면서 컨베이어 벨트(111)를 따라 이송되는 슬러지 탈수케이크를 가열하여 예열하고, 이러한 가열시 슬러지 탈수케이크에서 발생하는 상기와 같은 부산물(수증기, 유해가스, 미세분진 등) 등이 배풍후드(123) 쪽으로 유동한다.

상기 다수개의 온도센서(125)는 예열로(121)의 내부온도 또는 예열로(121) 내의 컨베이어 벨트(111)의 온도를 측정하여, 컨베이어 벨트(111)를 따라 이송되는 슬러지 탈수케이크를 이상적인 조건으로 가열하여 예열되도록 한다. 한편, 슬러지 탈수케이크는 50~100℃ 정도의 예열온도를 갖도록 가열하는 것이 바람직하다.

도 7에 도시된 물의 상변화 그래프에서 알 수 있듯이, 슬러지 탈수케이크의 예열온도가 100℃를 초과하도록 가열할 경우, 슬러지 탈수케이크(고형물 상태, 수분이 함유된 점토 정도)의 상이 고상에서 액상(슬러리 상태)으로 변화되어 컨베이어 벨트(111)를 따라 이송하는데 어려움이 있다. 또한, 슬러지 탈수케이크의 예열온도가 50℃ 미만이 되도록 가열할 경우, 후술한 건조설비(130)의 건조로(131) 내부에서 예열된 슬러지 탈수케이크의 건조시 예열에 따른 건조효과가 미미하다는 단점이 있다. 따라서, 이 실시예에서는 슬러지 탈수케이크의 예열온도가 50~100℃가 되도록, 예열로(121)의 내부온도 또는 예열로(121) 내의 컨베이어 벨트(111)의 온도를 다수개의 온도센서(125)에서 측정하면서 서로 간의 상관관계를 고려해 제어하면 된다.

예를 들어, 예열로(121)의 내부온도와 슬러지 탈수케이크의 예열온도 간의 상관관계를 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로, 하폐수처리장에서 발생되는 슬러지 탈수케이크의 함수율은 약 80%이다. 즉, 1kg의 슬러지 탈수케이크 중 수분은 800g 정도를 가졌다고 할 수 있다. 이때, 통상 슬러지 탈수케이크의 온도는 13~20℃이다. 따라서, 이 실시예에서 1kg의 슬러지 탈수케이크를 100℃로 올리기 위해 필요한 열량은 다음과 같다.

이때, 실내의 온도는 공기의 온도로 측정되므로, 이 실시예의 설명을 위해 실내온도를 20℃로 가정하고, 실내 체적을 1㎥로 가정하면, 공기의 비열 = 0.242 cal/g·℃, 공기의 비중 = 1.2 kg/㎥, 실내 공기 중량 = 1.2 kg/㎥ * 1 ㎥ = 1.2kg = 1,200 g 이다.

따라서, 실내 유지 온도는 259.7℃가 되어야 한다.

정리해 보면, 슬러지 탈수케이크 1kg의 온도를 100℃로 높이기 위해서는 예열로의 내부온도는 259.7℃가 되어야 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 건조설비(130)는 예열설비(120)에 의해 예열된 슬러지 탈수케이크를 공급받아 간접건조방식으로 건조하여 배출하는 것으로서, 예열된 슬러지 탈수케이크를 일정 용량 수용할 수 있는 내부 용적과 일측과 타측에 슬러지 탈수케이크의 투입 및 배출을 위한 투입구와 배출구를 가지며 둘레를 따라 열매체유가 유동할 수 있는 유동구조를 구비하여 열매체유의 열로 예열된 슬러지 탈수케이크를 건조하는 건조로(131)와, 모터의 구동력으로 정회전 또는 역회전하면서 건조로(131) 내의 슬러지 탈수케이크를 건조로(131) 내부를 따라 이송시키면서 파쇄하여 슬러지 탈수케이크의 건조를 돕는 교반기(132)와, 열매체유를 건조로(131)의 둘레를 따라 일정 온도로 순환 공급하는 열매체유 보일러(133), 및 건조로(131) 내부로 투입되어 충진되는 슬러지 탈수케이크의 무게와 건조되는 과정의 슬러지 탈수케이크의 무게를 측정하는 다수개의 로드셀(134)을 포함하여 구성된다.

상기 건조로(131)는 일정 내부 용적과 일측과 타측에 투입구와 배출구를 갖는 일반적인 드럼통, 박스통 등의 형태를 갖는 것으로서, 투입구는 예열기의 출구와 연통하는 구조를 갖고, 배출구는 구동 실린더(139)의 작동에 따라 개폐되는 구조를 갖는다. 따라서, 투입구를 통해서는 컨베이어 벨트(111)를 따라 이송되는 예열된 슬러지 탈수케이크가 투입되고, 배출구를 통해서는 일정 조건으로 건조가 완료된 건조슬러지를 배출된다.

한편, 건조로(131)는 그 둘레를 따라 열매체유가 순환 유동할 수 있는 유동구조를 갖는다. 즉, 건조로(131)는 그 내측면과 외측면의 사이에 열매체유가 순환 유동할 수 있는 유동라인을 갖도록 구성되는 바, 이러한 구성관계는 일반적이므로 그 상세한 설명은 생략한다. 이렇게 건조로(131)의 둘레를 따라 순환 유동하는 열매체유에 의해 건조로(131)가 가열되고, 그 열기로 인해 슬러지 탈수케이크가 간접건조되는 것이다.

상기 교반기(132)는 건조로(131) 내의 슬러지 탈수케이크를 건조로(131) 내부를 따라 이송시키면서 파쇄하여 슬러지 탈수케이크의 건조를 돕고 일정 조건으로 건조가 완료되면 건조슬러지를 배출구를 통해 배출되도록 하는 것으로서, 모터(135)에 연결되는 구동축(136)과, 구동축(136)의 외측방향으로 돌출되는 다수개의 연결봉(137), 및 다수개의 연결봉(137)의 단부에 각각 구비되는 다수개의 블레이드(138)를 포함하여 구성된다. 한편, 블레이드(138)는 모터(135)에 의해 정회전시에는 슬러지 탈수케이크를 건조로(131) 내부를 따라 이송시키면서 파쇄하여 슬러지 탈수케이크의 건조를 돕고, 역회전시에는 일정 조건으로 건조가 완료된 건조슬러지를 배출구 쪽으로 이동시켜 배출구를 통해 배출되도록 하는 형상을 갖는다.

상기 열매체유 보일러(133)는 열매체유를 건조로(131)의 둘레를 따라 일정 온도로 순환 공급하는 것으로서, 일반적인 보일러의 구성관계로 구성하면 된다.

상기 다수개의 로드셀(134)은 건조로(131) 내부로 투입되어 충진되는 슬러지 탈수케이크의 무게와 건조되는 과정의 슬러지 탈수케이크의 무게를 간접적으로 측정하는 것으로서, 건조로(131)의 외측면 여러 곳(예를 들어, 4곳)에 설치된다. 즉, 다수개의 로드셀(134)은 그 내부에 충진된 슬러지 탈수케이크를 포함하는 건조로(131)의 전체무게를 측정하고, 그 측정값에서 건조로(131) 자체의 무게를 빼는 간접방식으로 건조로(131) 내부로 충진되는 슬러지 탈수케이크의 무게와 건조되는 과정의 슬러지 탈수케이크의 무게를 측정한다. 여기서, 건조로(131)의 전체무게는 다수개의 로드셀(134)에서 측정한 값을 평균하여 산출하면 된다.

상기 탈취설비(140)는 상술한 바와 같은 예열설비(120) 및 건조설비(130)에서 발생하는 부산물(수증기, 유해가스, 미세분진 등)을 공급받아 탈취하는 것으로서, 부산물을 제2 송풍기(128)의 송풍력으로 공급받아 탈취하도록 구성된다. 이러한 탈취설비(140)는 산업계에 적용되고 있는 일반적인 방식으로 구성하되, 습식 스크러버 방식으로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 제어반(150)은 상술한 바와 같은 이송설비(110), 예열설비(120) 및 건조설비(130)의 동작을 제어하는 것으로서, 예열 로직부와 건조 로직부를 포함하여 구성된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 예열 로직부는 건조로(131)의 내부에 설정된 무게의 슬러지 탈수케이크만 투입되어 충진되도록 다수개의 로드셀(134)을 이용해 충진되는 슬러지 탈수케이크의 무게를 측정하고, 그 측정값에 따라 슬러지 저장조, 이송설비(110), 제1 송풍기(124) 및 마그네트론(122)의 동작을 제어하도록 구성된다. 한편, 예열 로직부는 슬러지 탈수케이크가 설정된 온도까지 예열되도록 예열로(121)의 내부온도 또는 예열로(121) 내의 이송설비(110)의 컨베이어 벨트(111)의 온도를 측정하고, 그 측정값에 따라 마그네트론(122)의 동작을 제어하는 것이 바람직하다.

구체적으로 살펴보면, 상기 예열 로직부는 슬러지 탈수케이크를 저장하는 슬러지 저장조의 배출구가 폐쇄된 닫힌 상태에서 시작하는 것으로서(S502), 이후 예열로(121)의 제1 송풍기(124)를 동작하고(S504), 마그네트론(122)을 동작시켜 예열로(134)를 가열한다(S506). 그런 다음, 온도센서(125)를 통해 예열로(121)의 내부 또는 예열로(121) 내의 이송설비(110)의 컨베이어 벨트(111)의 측정온도가 설정치 범위에 있는지 여부를 판단하여(S508), 설정치 범위 내에 있으면(예, YES) 슬러지 저장조의 배출구를 열고(S510) 이송설비(110)의 컨베이어 벨트(111)를 동작하여(S512), 슬러지 탈수케이크를 건조로(131) 내부로 투입하여 충진한다. 그런데, S508에서, 컨베이어 벨트(111)의 측정온도가 설정치 범위 내에 있지 않으면(아니오, NO) S504로 복귀하여 이후 절차를 진행한다. 한편, S508에서, 설정치 범위는 설정온도의 ±1℃ 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 또한 슬러지 탈수케이크의 예열온도가 50~100℃가 되도록, 컨베이어 벨트(111)의 온도 또는 예열로(121)의 내부온도를 설정하는 것이 바람직하다.

그 후, 건조로(131)의 전체무게를 측정하여 건조로(131) 내부로 투입되어 충진되는 슬러지 탈수케이크의 측정충진무게가 설정치와 동일한지 여부를 판단하여(S514), 측정충진무게가 설정치와 동일하면(예, YES) 슬러지 저장조의 배출구를 닫고 컨베이어 벨트(111)의 동작을 정지하고(S516), 제1 송풍기(124) 및 마그네트론(122)의 동작을 정지하여 예열로(134)의 송풍 및 가열을 정지하고(S518), 측정충진무게가 설정치와 동일하지 않으면(아니오, NO) S510로 복귀하여 이후 절차를 진행하도록 프로그램하는 것이 바람직하다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 건조 로직부는 건조로(131)의 배출구를 폐쇄한 상태에서 열매체유의 열로 건조로(131)를 가열하고, 교반기(132)를 동작하여 슬러지 탈수케이크를 건조하며, 다수개의 로드셀(134)을 이용해 슬러지 탈수케이크의 감량무게를 측정하고, 그 측정값에 따라 교반기(132), 열매체유 보일러(133) 및 건조로(131)의 동작을 제어하도록 구성된다.

구체적으로 살펴보면, 상기 건조 로직부는 건조로(131) 내에 예열된 슬러지 탈수케이크가 설정된 무게로 충진된 상태이면서 건조로(131)의 배출구가 폐쇄된 닫힌 상태에서 시작하는 것으로서(S602), 이후 열매체유 보일러(133)를 가동하여(S604) 열매체유의 가열을 통해 건조로(131)를 가열하고, 건조로(131)의 교반기(132)를 정회전 방향으로 동작시켜 슬러지 탈수케이크를 건조한다(S606). 이런 과정을 수행하면서 열매체유의 온도를 측정하여 그 측정온도가 설정치 범위 내에 있는지 여부를 판단하여(S608), 설정치 범위 내에 있으면(예, YES) 건조로(131)의 교반기(132)를 정회전 방향으로 계속적으로 동작시켜 건조하고, 열매체유의 측정온도가 설정치 범위 내에 있지 않으면(아니오, NO) S604로 복귀하여 열매체유를 가열하는 과정을 수행한다. 한편, S608에서, 설정치 범위는 설정온도의 ±1℃ 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

그 후, 건조로(131)의 전체무게를 측정하여 건조로(131) 내부로 투입되어 건조됨에 따라 감량된 슬러지 탈수케이크의 측정감량무게가 설정치와 동일한지 여부를 판단하여(S610), 측정감량무게가 설정치와 동일하면(예, YES) 건조로(131)의 교반기(132)를 역회전 방향으로 동작시키고(S612), 열매체유 보일러(133)의 가동을 중지하여(S614) 열매체유 가열을 중지하고, 건조로(131) 배출구를 열어(S616) 건조된 슬러지를 배출구를 통해 배출하고, 측정감량무게가 설정치와 동일하지 않으면(아니오, NO) S606으로 복귀하여 이후 절차를 진행하도록 프로그램하는 것이 바람직하다.

이상에서 이 발명의 슬러지 간접건조 시스템에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이다. 따라서, 이 발명이 상기에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 이 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로, 그러한 변형예 또는 수정예들 또한 이 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

100 : 시스템 110 : 이송설비
120 : 예열설비 130 : 건조설비
140 : 탈취설비 150 : 제어반
160 : 수처리설비

Claims

슬러지 저장조 내의 슬러지 탈수케이크를 이송시키는 이송설비와, 상기 이송설비를 따라 이송되는 슬러지 탈수케이크를 예열하는 예열설비와, 상기 예열설비에 의해 예열된 슬러지 탈수케이크를 공급받아 간접건조방식으로 건조하여 배출하는 건조설비와, 상기 예열설비 및 건조설비에서 발생하는 부산물을 공급받아 탈취하는 탈취설비, 및 상기 이송설비, 예열설비 및 건조설비의 동작을 제어하는 제어반을 포함하는 슬러지 간접건조 시스템으로서,
상기 예열설비는 상기 이송설비의 일부 구간을 밀폐하는 형태로 배치되어 상기 일부 구간의 상부에 일정 공간을 형성하면서 일측과 타측에 슬러지 탈수케이크의 유입 및 배출을 위한 입구와 출구를 갖는 예열로와, 상기 예열로와 연통되어 상기 예열로 내에 마이크로웨이브를 출력하여 슬러지 탈수케이크를 예열하는 마그네트론과, 상기 예열로와 연통되어 슬러지 탈수케이크의 예열시 발생하는 부산물을 상기 탈취설비 쪽으로 배출하는 배풍후드와, 상기 예열로에 연통되어 상기 예열로 내의 기류가 상기 출구 및 배풍후드 쪽으로 형성되도록 송풍하는 송풍기, 및 상기 예열로의 내부온도 또는 상기 예열로 내의 상기 이송설비의 온도를 측정하는 다수개의 온도센서를 포함하고,
상기 건조설비는 예열된 슬러지 탈수케이크를 일정 용량 수용할 수 있는 내부 용적과 일측과 타측에 슬러지 탈수케이크의 투입 및 배출을 위한 투입구와 배출구를 가지며 둘레를 따라 열매체유가 유동할 수 있는 유동구조를 구비하여 열매체유의 열로 예열된 슬러지 탈수케이크를 건조하는 건조로와, 모터의 구동력으로 정회전 또는 역회전하면서 상기 건조로 내의 슬러지 탈수케이크를 상기 건조로 내부를 따라 이송시키면서 파쇄하여 슬러지 탈수케이크의 건조를 돕는 교반기와, 상기 열매체유를 상기 건조로의 둘레를 따라 일정 온도로 순환 공급하는 열매체유 보일러, 및 상기 건조로 내부로 투입되어 충진되는 슬러지 탈수케이크의 무게와 건조되는 과정의 슬러지 탈수케이크의 무게를 측정하는 다수개의 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 간접건조 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어반은 예열 로직부와 건조 로직부를 포함하며,
상기 예열 로직부는 상기 건조로의 내부에 설정된 무게의 슬러지 탈수케이크만 투입되어 충진되도록 상기 다수개의 로드셀을 이용해 충진되는 슬러지 탈수케이크의 무게를 측정하고, 그 측정값에 따라 상기 슬러지 저장조, 이송설비, 송풍기 및 마그네트론의 동작을 제어하고,
상기 건조 로직부는 상기 건조로의 배출구를 폐쇄한 상태에서 열매체유의 열로 상기 건조로를 가열함과 더불어 상기 교반기를 동작하여 슬러지 탈수케이크를 건조하고, 상기 다수개의 로드셀을 이용해 슬러지 탈수케이크의 감량무게를 측정하고, 그 측정값에 따라 상기 교반기, 열매체유 보일러, 건조로의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 슬러지 간접건조 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 예열 로직부는 슬러지 탈수케이크가 설정된 온도까지 예열되도록 상기 예열로의 내부온도 또는 상기 예열로 내의 상기 이송설비의 온도를 측정하고, 그 측정값에 따라 상기 마그네트론의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 슬러지 간접건조 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 예열로의 내부온도 또는 상기 예열로 내의 상기 이송설비의 온도는 슬러지 탈수케이크의 예열온도가 50~100℃가 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 슬러지 간접건조 시스템.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 예열 로직부는 슬러지 탈수케이크를 저장하는 상기 슬러지 저장조의 배출구가 폐쇄된 닫힌 상태에서 시작하는 것으로서(S502), 이후 상기 송풍기를 동작하고(S504), 상기 마그네트론을 동작시켜 상기 예열로 내부를 가열하고(S506), 상기 다수개의 온도센서를 이용해 상기 예열로의 내부 또는 상기 예열로 내의 상기 이송설비의 컨베이어 벨트의 온도가 설정치 범위에 있는지 여부를 판단하여(S508), 설정치 범위 내에 있으면 상기 슬러지 저장조의 배출구를 열고(S510) 상기 이송설비의 컨베이어 벨트를 동작하여(S512), 슬러지 탈수케이크를 상기 건조로 내부로 투입하여 충진하고, 상기 측정온도가 설정치 범위 내에 있지 않으면 S504로 복귀하여 이후 절차를 진행한 후, 상기 건조로의 전체무게를 측정하여 상기 건조로 내부로 투입되어 충진되는 슬러지 탈수케이크의 측정충진무게가 설정치와 동일한지 여부를 판단하여(S514), 측정충진무게가 설정치와 동일하면 상기 슬러지 저장조의 배출구를 닫고 또한 상기 컨베이어 벨트의 동작을 정지하고(S516), 상기 송풍기 및 상기 마그네트론의 동작을 정지하여 상기 예열로 내의 송풍 및 가열을 정지하며(S518), 측정충진무게가 설정치와 동일하지 않으면 S510로 복귀하여 이후 절차를 진행하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 슬러지 간접건조 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 건조 로직부는 상기 건조로 내에 예열된 슬러지 탈수케이크가 설정된 무게로 충진된 상태이면서 상기 건조로의 배출구가 폐쇄된 닫힌 상태에서 시작하는 것으로서(S602), 이후 상기 열매체유 보일러를 가동하여(S604) 열매체유의 가열을 통해 상기 건조로를 가열하고, 상기 교반기를 정회전 방향으로 동작시켜 슬러지 탈수케이크를 건조하되(S606), 건조과정을 수행하면서 열매체유의 온도를 측정하여 그 측정온도가 설정치 범위 내에 있는지 여부를 판단하여(S608), 상기 측정온도가 설정치 범위 내에 있으면 상기 교반기를 정회전 방향으로 계속적으로 동작시켜 건조하고, 열매체유의 측정온도가 설정치 범위 내에 있지 않으면 S604로 복귀하여 열매체유를 가열하는 과정을 수행하며, 이후 상기 건조로의 전체무게를 측정하여 상기 건조로 내부에서 건조됨에 따라 감량된 슬러지 탈수케이크의 측정감량무게가 설정치와 동일한지 여부를 판단하여(S610), 측정감량무게가 설정치와 동일하면 상기 교반기를 역회전 방향으로 동작시키고(S612), 상기 열매체유 보일러의 가동을 중지하여(S614) 열매체유 가열을 중지하고, 상기 건조로의 배출구를 열어(S616) 건조된 슬러지를 배출구를 통해 배출하고, 측정감량무게가 설정치와 동일하지 않으면 S606으로 복귀하여 이후 절차를 진행하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 슬러지 간접건조 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 배풍후드는 단부에 전자파 노출 차단망을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 간접건조 시스템.