WO2019066156A1 - 고효율 반응조 및 이를 이용한 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템 - Google Patents

고효율 반응조 및 이를 이용한 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템 Download PDF

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WO2019066156A1
WO2019066156A1 PCT/KR2018/001096 KR2018001096W WO2019066156A1 WO 2019066156 A1 WO2019066156 A1 WO 2019066156A1 KR 2018001096 W KR2018001096 W KR 2018001096W WO 2019066156 A1 WO2019066156 A1 WO 2019066156A1
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tank
mixture
screw
prime mover
sludge
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PCT/KR2018/001096
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김영목
안승문
하재헌
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주식회사 한강이앰피
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/13—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/46—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on sewage, house, or town refuse
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the present invention relates to a reaction tank for producing an organic sludge for solid fuel having a water content of 10% or less and a drying system using the same, and more particularly, to a method for rapidly and efficiently reducing moisture contained in an organic sludge,
  • the present invention relates to a reaction tank capable of minimizing the delay time required for stirring organic sludge and additives for increasing the heating value in a uniform mixing state, and a drying system using the same.
  • organic sludge can be used as an auxiliary fuel for thermal power plants only if the calorific value is higher than 3,000kcal / kg. In order to make this fuel, it is necessary to lower the water content to about 80% or less to 10% or less.
  • the amount of organic sludge when the amount of organic sludge is reduced to 4,000 ⁇ 6000 kcal / kg, it can be used alone or as an eco-friendly energy such as high quality auxiliary fuel mixed with fuel such as coal.
  • drying of organic sludge is carried out by a mechanical drying method such as a multistage or rotary kiln method.
  • a mechanical drying method such as a multistage or rotary kiln method.
  • energy consumption per unit time is large, so operating expenses such as operation cost are large, It can cause secondary pollution due to odor generation and discharge of pollutants such as condensed water.
  • Korean Patent Registration No. 10-1433141 discloses a method of collecting sewage sludge to produce a fuel while mixing heat medium oil evenly.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1592937, Laid-Open No. 10-2012-0023276, Open Patent No. 10-2013-0052846, Registered Patent No. 10-1039378 and Registration No. 10-0997522 disclose that a mixture of sludge and waste oil, sawdust, vinyl, slaked lime and anthracite is mixed and dried and molded To thereby convert the fuel into a fuel.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0106561 discloses a method for manufacturing a fuel coal that simultaneously performs a mixing process of sewage sludge and additives, a hot air drying process, and a pulverizing process.
  • Patent Registration No. 10-1095819 And drying it by electric furnace to produce a fuel.
  • Japanese Patent Application No. 10-1083024 discloses an apparatus for drying by using hot air.
  • the conventional techniques such as these are methods and apparatuses for mixing and retaining a specific substance in a sludge and then using a large amount of fossil fuels to produce heat to produce a fuel, which is a dwell time required for drying and mixing, It takes a long time and the decrease of moisture content is not so large, which is considerably inefficient.
  • the present inventor has focused on solving the limitations and problems of the existing organic sludge drying technology considering the above-mentioned matters in a comprehensive manner, and by increasing the drying efficiency, the moisture contained in the organic sludge can be reduced much more quickly and effectively
  • the inventors of the present invention have invented the present invention as a result of intensive efforts to develop a new structure reactor and an organic sludge drying system using the same.
  • an object of the present invention is to provide a reaction tank for rapidly and efficiently reducing the moisture content of organic sludge and an organic sludge drying system using the same.
  • Another object of the present invention is to provide a reaction tank capable of smoothly circulating and discharging dried objects and an organic sludge drying system using the same.
  • a method for producing a sludge-dehydrating sludge comprising the steps of: Wherein the reaction tank is provided with a mixture inlet port at an upper portion thereof, an outlet port formed at a lower portion thereof, a tank having a hopper formed therein and having a narrow width toward a lower center thereof, A screw feeder connected to the driving shaft of the first prime mover while being vertically erected and pushing the mixture located at the lower portion of the tank by the driving of the first prime mover to the circulation hole in the upper portion of the casing; The second prime mover being connected to the driving shaft of the first prime mover, A rotary feeder for pushing a mixture located at a lower portion of the tank to the lower portion of the screw feeder or pushing the mixture to a discharge port of the tank while reversing the mixture in accordance with the rotation direction and a support frame fixed to the upper end of the tank, A ball screw unit connected to the transmission shaft of the second prime mover at an upper side thereof and configured to
  • the present invention is free from agglomeration of the reaction vessel in the reaction tank, so that the drying object is not adhered or deposited, heat transfer rate is improved, energy efficiency can be greatly increased, operation time can be reduced, and operation cost can be greatly reduced.
  • the reaction tank further comprises a rotary valve for opening and closing the discharge port and discharging the mixture by a predetermined amount, thereby discharging the mixture more efficiently and stably.
  • the reaction tank is provided with a plurality of rotary vanes arranged vertically and alternately at regular intervals in the tank, thereby effectively making a gap for facilitating the permeation of air into the mixture .
  • the reaction tank is provided with a breathe zone at a lower portion of the tank, at least one slit-shaped ventilation hole is formed on an inclined surface of the hopper of the bleed zone, An inlet for injecting outside air or hot air supplied by a blower and air heating is formed in a shell of the tank and an exhaust port for discharging a gas in the tank is formed,
  • the injection, carbon dioxide and water vapor emissions are much easier and easier to accomplish, so the heat transfer efficiency in the lower part of the tank is higher, which can improve the reaction rate.
  • Another embodiment of the present invention relates to a sludge storage tank for storing and supplying dehydrated sludge, an additive storage tank for storing and supplying an additive for increasing the heat generation amount, and a dewatering sludge transported from the sludge storage tank and the additive storage tank, And a reaction tank for blowing outside air or hot air at room temperature while stirring the mixture and stirring the mixture for a predetermined period of time, and discharging the mixture after drying.
  • the reaction tank has an inlet formed at the upper portion and an outlet formed at the lower portion
  • a tank provided with a hopper whose width is narrowed toward the lower center in the interior thereof, a tank connected to the transmission shaft of the first prime mover while being vertically erected at the center of the tank, and rotated by driving the first prime mover in the casing
  • the mixture located in the lower portion of the tank is introduced into the circulation hole
  • a screw feeder connected to the screw feeder at a lower portion of the hopper and connected to a driving shaft of the first prime mover and configured to turn over a mixture located at a lower portion of the tank in accordance with a rotational direction driven by the first prime mover
  • a rotary feeder connected to the rotary shaft of the second prime mover at the upper side of the screw feeder by a support frame fixed to the upper end of the tank,
  • a ball screw unit for raising and lowering the casing of the screw feeder according to a rotating direction and a plurality of radially and multilayered rollers arranged at a
  • the present invention is free from agglomeration of the reaction vessel in the reaction tank, so that the drying object is not adhered or deposited, heat transfer rate is improved, energy efficiency can be greatly increased, operation time can be reduced, and operation cost can be greatly reduced.
  • a preferred embodiment of the present invention is a powder addition apparatus comprising: a crusher for crushing additives of the additive storage tank to a predetermined particle size, a reservoir for storing the mixture discharged from the reaction tank, And a loading feeder for controlling the supply amount of the mixture continuously supplied from the storage room to the mixer.
  • the sludge storage tank comprises a screw conveyor for discharging a predetermined amount of dewatered sludge, and a feed pump for conveying the dewatered sludge discharged by the screw conveyor to the mixer, Can be more efficiently and stably transported.
  • the reaction tank further comprises a rotary valve for opening and closing the discharge port and discharging the mixture by a predetermined amount, thereby discharging the mixture more efficiently and stably.
  • the reaction tank is provided with a plurality of rotary vanes arranged vertically and alternately at regular intervals in the tank, thereby effectively making a gap for facilitating the permeation of air into the mixture .
  • the reaction tank is provided with a breathe zone at a lower portion of the tank, at least one slit-shaped ventilation hole is formed on an inclined surface of the hopper of the bleed zone, An inlet for injecting outside air or hot air supplied by a blower and air heating is formed in a shell of the tank and an exhaust port for discharging a gas in the tank is formed,
  • the injection, carbon dioxide and water vapor emissions are much easier and easier to accomplish, so the heat transfer efficiency in the lower part of the tank is higher, which can improve the reaction rate.
  • a preferred embodiment of the present invention includes a scrubber for sucking and collecting gas in the tank through an exhaust port of the reaction tank and an adsorption tower connected to communicate with the scrubber to absorb and adsorb and remove gas and odor discharged from the scrubber And the like.
  • the ball screw unit further comprises: a female screw fixed to the upper end of the casing of the screw feeder; a slider fixed within the casing of the screw feeder at a predetermined interval to the lower side of the female screw; And a unit bearing fixed to the support frame to support the upper end in the axial direction of the guide shaft while reducing the rotational friction force, So that mixing and discharging of the mixture in the reaction tank can be smoothly and smoothly performed, and the casing can be raised much more easily when the mixture is discharged.
  • the object of the present invention which is provided with the means and structure for solving the above-mentioned object and the technical solution, is that the stirring action in the reaction tank is made smoothly and effectively as a whole so that the drying object is not adhered or deposited, By greatly increasing the energy efficiency, the moisture contained in the organic sludge can be removed more quickly and efficiently.
  • the dwell time and the energy consumption required to agitate the drying and the additives in a uniform mixed state to reduce the moisture content of the organic sludge can be greatly reduced, thereby reducing the processing cost and improving the productivity.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a system for rapidly drying an organic sludge according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a local part of an organic sludge rapid drying system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a reaction tank among the structures of the organic sludge rapid drying system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a rotary feeder of a reaction tank among the structures of the organic sludge rapid drying system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged partial cross-sectional view of a screw feeder and a ball screw unit of a reactor in an organic sludge rapid drying system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged sectional view taken along the line C-C in Fig.
  • FIG. 7 is a plan view showing an air nozzle of a reaction tank among the structures of the organic sludge rapid drying system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan sectional view showing a rotary vane of a reaction tank among the structures of the organic sludge rapid drying system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a local cross-sectional view enlargedly showing a state in which the screw feeder and the ball screw unit of the reaction tank are elevated in the structure of the organic sludge rapid drying system according to the embodiment of the present invention.
  • part and “unit” means at least one function desired by the system or a module type that performs a unit or role to process a certain operation, Or a device or assembly capable of performing an independent operation.
  • first and second can be used to describe various components. That is, the terms “first “ and “ second” are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and the second component may also be referred to as a first component.
  • the room temperature in the present invention is defined as the range of 27 ⁇ 5 ° C.
  • an organic sludge rapid drying system includes a sludge storage tank 1, an additive storage tank 2, a mixer 3, a reaction tank 4, a crusher 5 , A reservoir 6, a loading feeder 7, a scrubber 8 and an adsorption tower 9.
  • the sludge storage tank 1 temporarily stores dehydrated sludge carried in from outside and discharges a predetermined amount of dehydrated sludge to the mixer 3 through a screw conveyor 1a and a transfer pump 1b.
  • the sludge storage tank 1 may be equipped with a pusher for pushing and discharging the dewatered sludge by a predetermined amount to the outlet thereof.
  • the additive storage tank 2 temporarily stores an additive for increasing the amount of exothermic heat brought in from the outside and discharges the additives in a predetermined amount by means of a conveying pipe and a conveying means such as a pump or a bucket conveyor, a screw conveyor, a belt conveyor, Lt; / RTI >
  • the additive reservoir 2 may be provided with a discharge valve for selectively discharging the additive or adjusting and shutting off the amount of the additive.
  • the additive may be one or more of chrysotile (coal) or coal to increase the calorific value.
  • the amount of the additive to be added may be increased or decreased according to the water content of the dewatered sludge. However, To the weight ratio of 1: 1.
  • the mixer 3 mixes the dewatered sludge conveyed in the sludge storage tank 1 and the additive conveyed in the additive storage tank 2 at a predetermined ratio to prepare a mixture and supplies the mixture to a conveying pipe and a pump or a bucket conveyor, The mixture is discharged by a predetermined amount by means of the transferring means and is transported to the reaction tank (4).
  • the mixer 3 may be provided with at least one or more continuously arranged side by side and may be discharged and conveyed to the plurality of reaction tanks 4 respectively.
  • the mixture conveyed in the mixer 3 is stirred for a predetermined time while blowing out ambient air or hot air at room temperature, drying it, and discharging it.
  • reaction tank 4 may be provided with at least one or more continuously and side-by-side drying of the water remaining in the mixture.
  • the reaction tank 4 includes a tank 10, a screw feeder 20, a rotary feeder 30, a ball screw unit 40, an air nozzle 50, A rotary vane 60 and a rotary valve 70 as shown in FIG.
  • the tank 10 has an internal space for containing a certain amount of mixture and has a shape of a quadrangular pyramid or a truncated conical shape of a top structure in which the inside gradually narrows downward as it goes downward, At least one inlet 11 for introducing the mixture is formed on one side of the upper portion and at least one outlet 12 for discharging the mixture is formed in the lower portion.
  • the hopper 13 is formed in the lower part of the tank 10 so that the mixture is naturally collected into the discharge port 12 and discharged therefrom so that the width (sectional area) becomes narrow toward the lower center thereof.
  • a breed zone 15 for injecting outside air or hot air at room temperature and facilitating the discharge of gases such as carbon dioxide and water vapor, thereby facilitating heat transfer efficiency and reaction speed.
  • the bleed zone 15 temporarily stores outside air or hot air fed from the air blower 51 and the air heater 52 to adjust the air flow to the inside of the tank 10 while maintaining a proper flow rate, do.
  • the bleed zone 15 is provided with a slit-like ventilation hole (not shown) through which air flows through a thin gap such as a gill to prevent the mixture (the object to be dried) from leaking around the inclined surface of the hopper 13,
  • a filter 17 for preventing leakage of the mixture (object to be dried) in the tank 10 is attached to the ventilation opening 16 and the wall of the tank 10 shell is provided with an inlet 18 for injecting ambient air or hot air at room temperature supplied by the blower 51 and the air heater 52 and an exhaust port 19 for discharging the gas in the tank 10 Respectively.
  • the tank 10 may be provided with a pressure regulating valve for reducing pressure when the internal pressure exceeds a predetermined pressure. That is, when the pressure in the tank 10 exceeds a preset reference value, the valve can be automatically opened to depressurize the interior.
  • the upper portion of the tank 10 may also have an exhaust port 19a for smoothly discharging the gas thereabove and may be connected to the scrubber 8 and the adsorption tower 9.
  • the screw feeder 20 is connected to the driving shaft of the first prime mover 21 while vertically standing at the center of the inside of the tank 10 for moving the mixture located at the lower portion of the tank 10 upward.
  • the screw feeder 20 is rotated by the driving force of the first prime mover 21 to the circulation hole 23 formed in the upper portion of the casing 22 by the helical axis rotating in the cylindrical casing 22 Push it up.
  • the rotary feeder 30 is arranged at a lower portion of the hopper 13 for pushing the mixture located at the lower portion of the tank 10 to the lower portion of the screw feeder 20 or pushing it to the outlet 12 of the tank, (21).
  • the rotary feeder 30 has wings 31 arranged in a state of being tilted in a radial direction at a center fixed to the transmission shaft of the first prime mover 21 by the first prime mover 21,
  • the mixture is pushed to the lower portion of the screw feeder 20 which is the center of rotation or outwardly to the outlet 12 of the tank according to the rotational direction by the driving of the screw,
  • the mixture placed at the bottom of the tank 10 is pushed up smoothly toward the discharge port 12 of the tank while preventing it from sticking.
  • the ball screw unit 40 is supported on the upper side of the screw feeder 20 by the support frame 41 fixed to the upper end of the tank 10 to lift the casing 22 of the screw feeder, And is connected to the transmission shaft of the second prime mover (42).
  • the ball screw unit 40 is connected to the transmission shaft of the second prime mover 42 by a transmission device such as a windup motor, and receives the driving force of the second prime mover 42 to rotate. And lifts the casing 22 of the feeder.
  • a transmission device such as a windup motor
  • a preferred embodiment of such a ball screw unit 40 includes a female screw 43 fixed to the upper end of the casing 22 of the screw feeder as shown in Figs. 5 and 6, and a female screw 43 fixed to the lower side of the female screw 43 A hollow slider 44 fixed in the casing 22 of the screw feeder with an interval therebetween, a male screw 45 fixed to the support frame 41 to guide the female screw 43 to ascend and descend, And a unit bearing 47 fixed to the support frame 41 to reduce the rotational friction force while supporting the upper end of the guide shaft 46 in the axial direction, And the like.
  • the slider 44 and the guide shaft 46 allow the casing 22 of the screw feeder to move up and down at the same time as the casing 22 is rotated, thereby reducing the load that interferes with the lift, such as frictional force with the mixture
  • the guide shaft 46 is formed in a shape of a polygonal shape, a spline shape or a serration shape in cross section, and the hollow shape of the slider 44 is formed in the guide shaft 46 As shown in Fig.
  • a stopper groove 44a is formed at a predetermined interval in the hollow inner periphery of the slider 44.
  • a stopper 46 corresponding to the stopper groove 44a is formed on the outer circumference of the guide shaft 46 .
  • the air nozzle 50 is provided at the center of the inside of the tank 10 for injecting and ejecting ambient air or hot air at room temperature supplied by the blower 51 or in combination with the air heater 52, A plurality of radial and multilayered layers are arranged at regular intervals.
  • the air nozzle 50 stably supplies fresh air or hot air at room temperature to promote aerobic oxidative decomposition of various organic substances contained in the mixture.
  • the air nozzle 50 may be formed of a so-called pipe nozzle having a structure in which a discharge port is connected to an outer periphery of a horizontal long tube at regular intervals or in a straight line.
  • the air nozzle 50 may be connected to a supply hose A valve for regulating the flow rate may be mounted.
  • a conventional stop valve, a rotary valve, a cock valve, or the like for shutting off the flow rate or pressure of the fluid can be employed.
  • the air nozzles 50 may be configured to have a solenoid valve so that the air nozzles 50 can be automatically opened and closed under the control of the control unit to adjust the injection amount and the ejection pressure of the hot air.
  • the air nozzles 50 can be controlled by a separate control unit so that the temperature of the drying in the reaction tank 4 can be adjusted to maintain about 70 ° C to 80 ° C, or the operation time can be set.
  • the air nozzles 50 are arranged to be inclined downwardly in order to prevent clogging by the mixture.
  • the rotary vane 60 serves to create a gap in the mixture in the tank 10 to smoothly penetrate the air.
  • the rotary vane 60 is more effectively mixed and scattered when the dehydrated sludge and the additive, which are compressed by their own weight, rise and fall by the screw feeder 20, and the hot air contact inside the mixture becomes more smooth So that the gas inside the tank 10 can be smoothly discharged through the exhaust port 19.
  • a plurality of openings are vertically and alternately arranged at regular intervals.
  • the rotary valve 70 opens and closes the discharge port 12 of the tank to discharge the mixture by a predetermined amount in a fixed amount.
  • the rotary valve 70 allows the mixture falling through the outlet 12 of the tank to pass through the outlet only during its operation, and to block the introduction of outside air into the tank 10.
  • the first and second prime mover (21) and (42) are capable of converting electrical energy into mechanical energy to obtain rotational power, easy start and operation, easy selection of a model suitable for the load, It is possible to employ an ordinary motor without exhaust pollution.
  • a servo motor which swiftly performs stop and reverse operations by changing the voltage input according to the control signal of the control unit to a rotation angle, or a step motor which rotates by a certain angle.
  • a gear reducer which adjusts the output to be a force necessary for the geared motor.
  • the grinder (5) receives the additive in the additive storage tank (2) and grinds it to a certain particle size or less.
  • the crusher 5 is a conventional crusher for crushing and crushing a mass of additive such as peat (chrysotile, peat), coal or the like which is arranged so that a pair of screw-type blades correspond to each other, Can be adopted.
  • the reservoir 6 may temporarily store the mixture discharged from the reaction tank 4 and transport the mixture to the mixer 3 by a predetermined amount when necessary and reprocess it.
  • the loading feeder 7 is installed adjacent to the lower portion of the reservoir 6 to control the supply amount of the mixture continuously supplied from the reservoir 6 to the mixer 3 by adjusting the opening and closing time and the rotation speed of the discharge port.
  • the scrubber 8 is connected to the exhaust ports 19 and 19a of the tank 10 through ducts and the like in order to suck and collect gas such as carbon dioxide and steam inside the tank 10 by applying negative pressure to the tank 10.
  • the scrubber 8 absorbs harmful gases such as volatile organic compounds generated by the reaction between the dehydrated sludge and the additive in the reaction tank 4, and absorbs and neutralizes and removes the droplets.
  • the scrubber 8 it is preferable to employ a system in which a gas such as an exhaust gas is contacted with a liquid such as water or an aqueous solution to dissolve the soluble component in the gas in the liquid phase.
  • the scrubber 8 is cleaned by a droplet, a liquid film, a bubble or the like due to a pollutant such as a mist, a gaseous state, fine dust, etc. through a blower and a filling layer (a portion where the harmful gas comes into contact with the absorbing liquid)
  • a pollutant such as a mist, a gaseous state, fine dust, etc.
  • the absorption liquid supplied by the nozzles adheres to the particles of the contaminants and accelerates the agglomeration of the particles. This is because the particles are separated by the demister and the purified air is discharged through the outlet.
  • the adsorption tower 9 is connected to the scrubber 8 through a channel such as a duct so as to communicate with the scrubber 8 in order to absorb and adsorb gas, odor and dust discharged from the scrubber 8 physically and chemically.
  • the adsorption tower 9 incorporates an adsorbent such as activated carbon to continuously process the inflow gas.
  • the dehydrated sludge contained in the sludge storage tank 1 and the additives contained in the additive storage tank 2 are transferred to a mixer 3 and mixed at a predetermined ratio to form a mixture.
  • the dewatered sludge of the sludge storage tank 1 can be discharged by a predetermined amount by the screw conveyor 1a and the transfer pump 1b, and the additive of the additive storage tank 2 is discharged through the crusher 5 ), Crushed to a particle size of not more than a predetermined particle size in the crusher 5, and transported to the mixer 3.
  • the additive in the additive storage tank 2 may be sent to the storage tank 6 using a separate transporting means such as a conveyor and then transported by the loading feeder 7 in the storage tank 6 by a predetermined amount.
  • the mixture mixed at a constant ratio in the mixer (3) is continuously conveyed by using a separate conveying means such as a transfer pump and charged into the reaction tank (4).
  • reaction tank 4 Thereafter, in the reaction tank 4, the charged mixture is stirred for a predetermined time while blowing outside air or hot air to dry. At this time, gas such as carbon dioxide or water vapor generated in the reaction tank 4 can be discharged easily and easily by applying a negative pressure to the scrubber 8 and the adsorption tower 9 through the bleed zone 15.
  • the screw feeder 20 and the rotary feeder 30 are interlocked with each other and the mixture located under the tank 10 is repeatedly turned upside down and slowly pushed upward to circulate the mixture.
  • air pockets are formed naturally in the mixture, It is possible to move more smoothly to improve the reaction efficiency as well as to prevent the mixture from sticking or depositing.
  • the mixture dried in the reaction tank 4 is conveyed to a subsequent line for the solidification treatment using a separate conveying means such as a conveyor.
  • This series of processes can significantly reduce the dwell time and energy consumption required to agitate the drying and additives in a homogeneous mixture to reduce the moisture content of the organic sludge.
  • the installation area can be minimized and the cost can be reduced, and the operation time can be shortened, thereby reducing the processing cost and productivity.
  • the casing 22 of the screw feeder descends as shown in Fig. 9 when the mixture is discharged, the mixture can be prevented from rising by the screw feeder 20 at the time of discharge,
  • the mixture 22 is dried, the mixture is raised as shown in FIG. 3 and the lower part is opened, so that the mixture can be smoothly raised by the screw feeder 20.
  • the casing 22 of the screw feeder smoothly moves up and down simultaneously with the rotation by the ball screw unit 40, so that the load which interferes with the lift and the rotation such as frictional force with the mixture when it is lifted can be reduced, Can be maximized.
  • the present invention relates to a method and apparatus for treating organic sludge generated and discharged from a sewage treatment plant, a wastewater treatment plant, and a food waste treatment plant through a process such as sedimentation, concentration, stabilization, improvement and dehydration, And can be applied to a solid fueling technology for use as fuel.
  • the water content of the organic sludge can be reduced to be used for efficiently producing an auxiliary fuel having a calorific value of 3,000 kcal / kg or more.

Abstract

본 발명은 유기성 슬러지에 함유되어 있는 수분을 빠르고 효율적으로 줄여 유기성 슬러지의 건조 및 발열량을 높이기 위한 첨가제와 균일한 혼합상태로 교반하는 데 필요한 지체시간을 최소화할 수 있는 반응조 및 이를 이용한 건조화 시스템을 제공하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명에서는 탈수 슬러지를 저장 및 공급하는 슬러지 저장조와, 발열량을 높이기 위한 첨가제를 저장 및 공급하는 첨가제 저장조와, 상기 슬러지 저장조 및 첨가제 저장조에서 각각 운반되는 탈수 슬러지와 첨가제를 섞어서 혼합하는 혼합기 및 상기 혼합기에서 운반된 혼합물을 일정 시간 교반하면서 열풍을 송풍하여 건조 처리한 후 배출하는 반응조를 포함하는 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템을 개시한다.

Description

고효율 반응조 및 이를 이용한 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템
본 발명은 함수율 10% 이하의 고체 연료용 유기성 슬러지를 생산하기 위한 반응조 및 이를 이용한 건조화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기성 슬러지에 함유되어 있는 수분을 빠르고 효율적으로 줄여 유기성 슬러지의 건조효율을 대폭 향상시킴은 물론 유기성 슬러지와 발열량을 높이기 위한 첨가제의 균일한 혼합상태로 교반하는 데 필요한 지체시간을 최소화할 수 있는 반응조 및 이를 이용한 건조화 시스템에 관한 것이다.
오늘날 주로 하수처리장, 폐수처리장, 음식폐기물 처리장 등에서 발생 및 배출되는 유기성 슬러지를 침전, 농축, 안정화, 개량, 탈수 등의 과정을 거쳐 탈수 케이크(cake)로 처리한 후 건조하여 화력발전소 등의 보조연료로 활용하기 위한 고형 연료화 기술이 확대되고 있다.
현재의 제도상 유기성 슬러지는 발열량이 3,000kcal/kg 이상이어야 화력발전소의 보조연료로 사용할 수 있는데, 이를 연료화하기 위해서는 80% 내외에의 함수율을 10% 이하로 낮춰야 한다.
즉, 유기성 슬러지의 수분함량을 줄여 발열량이 4,000~6000kcal/kg 정도에 이르면 단독으로 또는 석탄 등의 연료와 혼합하여 양질의 보조연료 등 친환경 에너지로 활용할 수 있다.
일반적으로 유기성 슬러지의 건조는 다단식, 로터리 킬른 방식 등의 기계식 건조 방법으로 처리하고 있으나, 이러한 기계식 건조에서는 화석연료를 사용하고 있어 단위 시간당 에너지 소비량이 많아 운전비용 등의 운영비가 많이 들고, 건조과정에서 악취 발생과 응축수 등의 오염물질 배출로 인한 2차적인 환경오염을 유발할 수 있다.
이에 따라 최근까지 하수 슬러지 등의 유기성 슬러지를 연료화하는 다양한 기술이 활발히 연구되어 왔다.
예컨대, 대한민국 등록특허 제10-1433141호에는 하수 슬러지를 수거하여 열매체유를 고르게 혼합하면서 연료를 제조하는 방법이 개시되어 있고, 등록특허 제10-1592937호, 공개특허 제10-2012-0023276호, 공개특허 제10-2013-0052846호, 등록특허 제10-1039378호 및 등록특허 제10-0997522호에는 슬러지와 폐유, 톱밥, 비닐, 소석회, 무연탄류 같은 혼합물을 혼합하여 건조, 성형 등의 제조과정을 거쳐 연료화하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2015-0106561호에는 하수 슬러지와 첨가물들의 혼합공정, 열풍건조공정 및 분쇄공정을 동시에 수행하는 연료탄 제조방법이 개시되어 있고, 등록특허 제10-1095819호에는 태양을 이용하여 전기로 건조하여 연료를 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 등록특허 제10-1083024호에는 열풍을 이용하여 건조하는 장치가 개시되어 있다.
그런데 이와 같은 종래의 기술들은 슬러지에 특정 물질을 혼합하거나 잔존하게 한 뒤, 다량의 화석연료를 사용하여 열을 가해 연료를 제조하는 방법 및 장치들이어서 건조 및 혼합하는 데 필요한 지체시간(dwell time) 등 시간이 오래 걸리고 수분함량의 감소가 크지 않아 상당히 비효율적이다.
한편, 슬러지의 건조에 통상적으로 사용되는 복합형(전동, 유동) 건조기는 용기(탱크) 내에 회전체를 설치하여 탈수 및 파쇄하여 미분 상태로 조작한 케이크 등의 건조대상물을 교반하면서 열풍을 송풍하여 건조하는 방식으로 건조속도가 빠른 장점이 있으나, 건조대상물의 성상에 고형물 입자와 화학적으로 결합한 고분자 응집제 등의 고점성을 가진 케미컬(chemicals) 성분이 포함된 경우 건조 시 강한 점성에 의해 용기 내에서 이동하지 못하고 내주면 또는 회전체 등에 끈끈하게 달라붙거나 침적 및 부식을 일으켜 에너지의 다량소비 및 수율 저하로 생산성의 손실이 큰 문제점이 있다.
따라서 국내에서 배출되고 있는 많은 양의 유기성 슬러지를 자원화 처리하는 방법을 개선하여 화석연료 등의 에너지 사용을 최소화함은 물론 2차 환경오염을 방지할 수 있고, 아울러 경제적이면서 효율적으로 사용할 수 있는 유기성 슬러지 건조화 기술의 개발이 필요하다.
이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려하여 기존의 유기성 슬러지 건조화 기술이 지닌 한계 및 문제점의 해결에 역점을 두어, 건조효율을 높임으로써 유기성 슬러지에 함유되어 있는 수분을 훨씬 빠르고 효과적으로 줄일 수 있는 새로운 구조의 반응조 및 이를 이용한 유기성 슬러지 건조화 시스템을 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 유기성 슬러지의 수분함량을 빠르고 효율적으로 줄일 수 있도록 하는 반응조 및 이를 이용한 유기성 슬러지 건조화 시스템을 제공하는 데 있는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제 및 목적은 건조대상물의 순환 작용 및 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 반응조 및 이를 이용한 유기성 슬러지 건조화 시스템을 제공하는 데 있는 것이다.
여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성 및 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 태양에 따른 구체적 수단은, 탈수 슬러지와 발열량을 높이기 위한 첨가제 혼합물을 일정 시간 교반하면서 외기나 열풍을 송풍하여 건조 처리한 후 배출하는 유기성 슬러지 건조화 시스템의 반응조에 있어서, 상기 반응조는, 상부에 혼합물 투입구가 형성되고 하부에 배출구가 형성되며, 내부에 아래쪽 중심을 향해 폭이 좁아지는 호퍼가 형성된 탱크와, 상기 탱크 내부의 중심에 수직으로 세워진 채로 제1원동기의 전동축에 연결 설치되고, 상기 제1원동기의 구동에 의해 회전하여 상기 탱크의 하부에 위치하는 혼합물을 케이싱 상부의 순환구멍으로 밀어보내는 스크루 피더와, 상기 호퍼의 하부에서 상기 제1원동기의 전동축에 연결 설치되고, 상기 제1원동기의 구동에 의한 회전 방향에 따라 상기 탱크의 하부에 위치하는 혼합물을 뒤집으면서 상기 스크루 피더의 하부로 밀어 보내거나 상기 탱크의 배출구로 밀어 보내는 로터리 피더와, 상기 탱크의 상단에 고정된 지지프레임에 의해 상기 스크루 피더의 상측에서 제2원동기의 전동축에 연결 설치되고, 상기 제2원동기의 구동에 의한 회전 방향에 따라 상기 스크루 피더의 케이싱을 승강시키는 볼 스크루 유닛 및 상기 탱크 내부의 중심에서 방사상 및 다층으로 다수 개가 일정한 간격을 두고 배치되고, 외부로부터 상온의 외기나 열풍을 공급받아 분출하는 에어 노즐을 포함하여 채용하는 것을 특징으로 하는 유기성 슬러지 건조화 시스템의 반응조를 제시한다.
이로써 본 발명은 반응조 내의 교반이 전체적으로 원활하게 이루어져 건조대상물이 점착 또는 침적됨이 없고 열전달 속도가 향상되어 에너지 효율을 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라 운전시간을 줄여서 운용비를 대폭 절감할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양으로, 상기 반응조는, 상기 배출구를 개폐하여 혼합물을 일정량씩 배출하는 로터리 밸브를 더 포함하여 구성됨으로써 더욱 효율적이고 안정적으로 혼합물을 배출할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양으로, 상기 반응조는, 상기 탱크 내부에 상하 및 교차적으로 다수 개의 로터리 베인이 일정한 간격을 두고 배치됨으로써 혼합물에 공기의 침투가 한층 더 원활하도록 하는 공극을 효과적으로 만들어 줄 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양으로, 상기 반응조는, 상기 탱크의 하부에 브리드 존(breathe zone)이 형성되고, 상기 브리드 존 중 상기 호퍼의 경사면에 슬릿형 통풍구가 적어도 하나 이상 형성되고, 상기 통풍구에 필터가 장착되며, 상기 탱크의 벽(shell)에 송풍기 및 공기가열기에 의해 공급되는 외기 또는 열풍을 주입하기 위한 주입구 및 상기 탱크 내의 기체(gas)를 배출하기 위한 배기구가 형성됨으로써 탱크 내 하부의 열풍 주입과 이산화탄소 및 수증기 배출이 훨씬 수월하고 용이하게 이루어져 탱크 내 하부의 열전달 효율이 높아 반응속도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시 태양은, 탈수 슬러지를 저장 및 공급하는 슬러지 저장조와, 발열량을 높이기 위한 첨가제를 저장 및 공급하는 첨가제 저장조와, 상기 슬러지 저장조 및 첨가제 저장조에서 각각 운반되는 탈수 슬러지와 첨가제를 섞어서 혼합물을 만드는 혼합기 및 상기 혼합기에서 운반된 혼합물을 일정 시간 교반하면서 상온의 외기나 열풍을 송풍하여 건조 처리한 후 배출하는 반응조를 포함하며, 상기 반응조는, 상부에 투입구가 형성되고 하부에 배출구가 형성되며, 내부에 아래쪽 중심을 향해 폭이 좁아지는 호퍼가 형성된 탱크, 상기 탱크 내부의 중심에 수직으로 세워진 채로 제1원동기의 전동축에 연결 설치되고, 케이싱 내에서 상기 제1원동기의 구동에 의해 회전하여 상기 탱크의 하부에 위치하는 혼합물을 상기 케이싱 상부의 순환구멍으로 밀어 보내는 스크루 피더, 상기 호퍼의 하부에서 상기 제1원동기의 전동축에 연결 설치되고, 상기 제1원동기의 구동에 의한 회전 방향에 따라 상기 탱크의 하부에 위치하는 혼합물을 뒤집으면서 상기 스크루 피더의 하부로 밀어 보내거나 상기 탱크의 배출구로 밀어 보내는 로터리 피더, 상기 탱크의 상단에 고정된 지지프레임에 의해 상기 스크루 피더의 상측에서 제2원동기의 전동축에 연결 설치되고, 상기 제2원동기의 구동에 의한 회전 방향에 따라 상기 스크루 피더의 케이싱을 승강시키는 볼 스크루 유닛 및 상기 탱크 내부의 중심에서 방사상 및 다층으로 다수 개가 일정한 간격을 두고 배치되고, 송풍기 및 공기가열기에 의해 공급되는 상온의 외기나 열풍을 분출하는 에어 노즐을 포함하여 채용하는 것을 특징으로 하는 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템을 제시한다.
이로써 본 발명은 반응조 내의 교반이 전체적으로 원활하게 이루어져 건조대상물이 점착 또는 침적됨이 없고 열전달 속도가 향상되어 에너지 효율을 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라 운전시간을 줄여서 운용비를 대폭 절감할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양은, 상기 첨가제 저장조의 첨가제를 일정한 입자 크기 이하로 분쇄하는 분쇄기, 상기 반응조에서 배출되는 혼합물을 저장하기 위한 저장고 및 상기 저장고의 하부에 설치되고, 배출구의 개폐시간과 회전속도를 조절하여 상기 저장고에서 상기 혼합기로 연속적으로 공급되는 혼합물의 공급량을 제어하는 로딩 피더를 더 포함하여 구성됨으로써 설치공간의 효율성을 높이면서 저비용화를 도모할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양으로, 상기 슬러지 저장조는, 탈수 슬러지를 일정량씩 배출하는 스크루 컨베이어와, 상기 스크루 컨베이어에 의해 배출되는 탈수 슬러지를 상기 혼합기로 운반하는 이송펌프를 포함하여 구성됨으로써 혼합기로 탈수 슬러지를 더욱 효율적이고 안정적으로 운반할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양으로, 상기 반응조는, 상기 배출구를 개폐하여 혼합물을 일정량씩 배출하는 로터리 밸브를 더 포함하여 구성됨으로써 더욱 효율적이고 안정적으로 혼합물을 배출할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양으로, 상기 반응조는, 상기 탱크 내부에 상하 및 교차적으로 다수 개의 로터리 베인이 일정한 간격을 두고 배치됨으로써 혼합물에 공기의 침투가 한층 더 원활하도록 하는 공극을 효과적으로 만들어 줄 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양으로, 상기 반응조는, 상기 탱크의 하부에 브리드 존(breathe zone)이 형성되고, 상기 브리드 존 중 상기 호퍼의 경사면에 슬릿형 통풍구가 적어도 하나 이상 형성되고, 상기 통풍구에 필터가 장착되며, 상기 탱크의 벽(shell)에 송풍기 및 공기가열기에 의해 공급되는 외기 또는 열풍을 주입하기 위한 주입구 및 상기 탱크 내의 기체(gas)를 배출하기 위한 배기구가 형성됨으로써 탱크 내 하부의 열풍 주입과 이산화탄소 및 수증기 배출이 훨씬 수월하고 용이하게 이루어져 탱크 내 하부의 열전달 효율이 높아 반응속도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양은, 상기 반응조의 배기구를 통하여 상기 탱크 내의 기체를 빨아들여 포집하는 스크러버 및 상기 스크러버와 통하도록 연결되어 상기 스크러버에서 배출되는 가스 및 악취를 흡수 및 흡착하여 제거하는 흡착탑을 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양으로, 상기 볼 스크루 유닛은, 상기 스크루 피더의 케이싱 상단에 고정된 암나사, 상기 암나사의 하측으로 일정한 간격을 두고 상기 스크루 피더의 케이싱 내에 고정된 슬라이더, 상기 지지프레임에 고정되어 상기 암나사가 회전하면서 승강하도록 안내하는 수나사, 상기 슬라이더가 회전하면서 승강하도록 안내하는 가이드 샤프트 및 상기 지지프레임에 고정되어 상기 가이드 샤프트의 축 방향 상단을 지지하면서 회전 마찰력을 줄여주는 유닛 베어링을 포함하여 구성됨으로써 반응조 내의 혼합물 교반 및 배출이 한결 수월하고 원활하게 이루어질 뿐만 아니라 혼합물의 배출 시 케이싱이 훨씬 용이하게 상승할 수 있다.
상기와 같은 목적의 달성과 기술적 과제를 해결하기 위한 수단 및 구성을 갖춘 본 발명의 실시 태양은, 반응조 내의 교반 작용이 전체적으로 원활하고 효과적으로 이루어져 건조대상물이 점착 또는 침적됨이 없고, 열전달 속도가 향상되어 에너지 효율을 크게 높임으로써 유기성 슬러지에 함유되어 있는 수분을 한층 더 빠르고 효율적으로 제거할 수 있다.
따라서 유기성 슬러지의 수분함량을 줄이기 위해 건조 및 첨가제를 균일한 혼합상태로 교반하는 데 필요한 지체시간(dwell time)과 에너지 소비량을 대폭 줄일 수 있어 처리 비용을 절감 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
여기서 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템의 국부를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템 구성 중 반응조를 나타낸 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템 구성 중 반응조의 로터리 피더를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템 구성 중 반응조의 스크루 피더 및 볼 스크루 유닛을 확대하여 나타낸 국부 횡단면도이다.
도 6은 도 5의 C-C선 국부 확대단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템 구성 중 반응조의 에어 노즐을 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템 구성 중 반응조의 로터리 베인을 나타낸 평단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템 구성 중 반응조의 스크루 피더 및 볼 스크루 유닛이 상승한 상태를 확대하여 나타낸 국부 횡단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.
또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기 및 형태와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.
아울러 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이외에 "부" 및 "유닛"의 용어에 대한 의미는 시스템에서 목적하는 적어도 하나의 기능이나 어느 일정한 동작을 처리하는 단위 또는 역할을 하는 모듈 형태를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 결합 등을 통한 수단이나 독립적인 동작을 수행할 수 있는 디바이스 또는 어셈블리 등으로 구현할 수 있다.
또한, "제1" 및 "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있다. 즉, "제1" 및 "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 또 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
한편, 본 발명에서의 상온은 27±5℃의 범위로 정의한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템은, 크게 슬러지 저장조(1), 첨가제 저장조(2), 혼합기(3), 반응조(4), 분쇄기(5), 저장고(6), 로딩 피더(7), 스크러버(8) 및 흡착탑(9)을 포함하여 구성된다.
슬러지 저장조(1)는 외부에서 반입되는 탈수 슬러지를 임시로 저장하고, 스크루 컨베이어(1a)와 이송펌프(1b)로 탈수 슬러지를 일정량씩 배출하여 혼합기(3)로 운반한다.
여기서 슬러지 저장조(1) 내에는 탈수 슬러지를 일정량씩 그 배출구로 밀어서 배출시키기 위한 일종의 푸셔(pusher)가 장치될 수 있다.
첨가제 저장조(2)는 외부에서 반입되는 발열량을 높이기 위한 첨가제를 임시로 저장하고, 이송관 및 펌프 또는 버킷 컨베이어, 스크루 컨베이어, 벨트 컨베이어 등의 이송용 수단으로 첨가제를 일정량씩 배출하여 혼합기(3)로 운반한다.
여기서 첨가제 저장조(2)에는 선택적으로 첨가제를 배출하거나 그 배출량을 조절 및 차단하는 배출밸브가 구비될 수 있다.
또한, 첨가제로는 발열량을 높이기 위해 초탄(이탄), 석탄, 중 어느 하나 또는 둘 이상을 배합하여 이루어질 수 있으며, 첨가제의 투입량은 탈수 슬러지의 수분함량 등의 상태에 따라 가감될 수 있으나, 탈수 슬러지의 중량대비 1:1의 비율로 투입하는 것이 바람직하다.
혼합기(3)는 슬러지 저장조(1)에서 운반되는 탈수 슬러지와 첨가제 저장조(2)에서 운반되는 첨가제를 일정비율로 섞어서 혼합물을 만들고, 이를 이송관 및 펌프 또는 버킷 컨베이어, 스크루 컨베이어, 벨트 컨베이어 등의 이송용 수단으로 혼합물을 일정량씩 배출하여 반응조(4)로 운반한다.
여기서 혼합기(3)는 효율 및 생산성을 높이기 위해 적어도 하나 이상을 연속적으로 나란히 설치하여 복수 개의 반응조(4)로 각각 배출 및 운반할 수도 있다.
반응조(4)는 혼합기(3)에서 운반된 혼합물을 일정 시간 교반하면서 상온의 외기나 열풍을 송풍하여 건조 처리한 후 배출한다.
여기서 반응조(4)는 건조효율 및 생산성을 높이기 위해 적어도 하나 이상을 연속적으로 나란히 설치하여 혼합물 속에 잔존하는 수분을 2차에 걸쳐 건조할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반응조(4)는 도 3에 도시된 바와 같이 탱크(10), 스크루 피더(20), 로터리 피더(30), 볼 스크루 유닛(40), 에어 노즐(50), 로터리 베인(60) 및 로터리 밸브(70)를 포함하여 구성될 수 있다.
탱크(10)는 일정량의 혼합물을 담을 수 있도록 내부 공간을 가지며, 내부가 하부로 갈수록 점차 폭이 좁아지는 탑 구조의 사각뿔대통 혹은 원뿔대통 형상으로 이루어져 형강, 봉재 등의 프레임을 일정 형태로 연결 고정한 골격에 의해 세워진 상태로 지지되어 있고, 상부의 한쪽에 혼합물을 투입하기 위한 투입구(11)가 적어도 하나 이상 형성되어 있고 하부에 혼합물을 배출하기 위한 배출구(12)가 적어도 하나 이상 형성되어 있다.
즉, 탱크(10) 내 하부에는 혼합물을 배출구(12)로 자연스럽게 모아서 배출할 수 있도록 그 아래쪽 중심을 향해 폭(단면적)이 좁아지는 형상의 호퍼(13)가 형성되어 있다.
그리고 탱크(10)의 하부에는 상온의 외기 또는 열풍 주입 및 이산화탄소, 수증기 등 기체의 배출이 훨씬 수월하고 용이하도록 하여 열전달 효율 및 반응 속도를 높이는 브리드 존(15)이 형성되어 있다.
아울러 브리드 존(15)은 송풍기(51) 및 공기가열기(52)로부터 압송되는 외기 또는 열풍을 일시적으로 저장하여 적정한 유량과 유속 및 압력을 유지하면서 탱크(10)의 내부로 송풍할 수 있도록 조절한다.
즉, 브리드 존(15)은 도 2에 도시된 바와 같이 호퍼(13)의 경사면에 그 둘레를 따라 혼합물(건조대상물)이 누출되지 않도록 마치 아가미와 같은 얇은 틈을 통해 공기가 드나드는 슬릿형 통풍구(16)가 적어도 하나 이상 형성되어 있고, 그 통풍구(16)에는 혼합물(건조대상물)이 탱크(10) 내에서 누출되는 것을 차단하는 필터(17)가 장착되어 있으며, 탱크(10)의 벽(shell)에는 송풍기(51) 및 공기가열기(52)에 의해 공급되는 상온의 외기 또는 열풍을 주입하기 위한 주입구(18) 및 탱크(10) 내의 기체(gas)를 배출하기 위한 배기구(19)가 형성되어 있다.
여기서 탱크(10)에는 내부의 압력이 일정압력을 초과할 경우 감압하는 압력조정용 밸브가 구비될 수 있다. 즉, 탱크(10) 내의 압력이 기설정된 기준치를 초과할 경우 밸브가 자동으로 개방하여 내부를 감압시킬 수 있다.
또한, 탱크(10)의 상부에도 그 내부 위쪽의 기체(gas)를 원활하게 배출하기 위한 배기구(19a)가 형성될 수 있고, 이는 스크러버(8) 및 흡착탑(9)과 통하도록 연결될 수 있다.
스크루 피더(20)는 탱크(10)의 하부에 위치하는 혼합물을 상부로 이동시키기 위해 탱크(10) 내부의 중심에 수직으로 세워진 채로 제1원동기(21)의 전동축에 연결 설치되어 있다.
즉, 스크루 피더(20)는 제1원동기(21)의 구동력으로 원통상의 케이싱(22) 내에서 회전하는 나선상 축에 의해 케이싱(22)의 상부에 형성되어 있는 순환구멍(23)으로 혼합물을 밀어올리어 보낸다.
로터리 피더(30)는 탱크(10)의 하부에 위치하는 혼합물을 뒤집으면서 스크루 피더(20)의 하부로 밀어 보내거나 탱크의 배출구(12)로 밀어 보내기 위해 호퍼(13)의 하부에서 제1원동기(21)의 전동축에 연결 설치되어 있다.
즉, 로터리 피더(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1원동기(21)의 전동축에 고정되는 중심에서 방사상으로 비스듬히 기울어진 상태로 배치되어 있는 날개(31)들이 제1원동기(21)의 구동에 의한 회전 방향에 따라 혼합물을 회전 중심인 스크루 피더(20)의 하부로 밀어 보내거나 또는 탱크의 배출구(12)가 있는 바깥쪽으로 밀어 보내며, 아울러 링형 테두리 내주연에 일정한 간격을 두고 다수 형성되어 있는 밀개(32)들에 의해 탱크(10)의 하부에 위치하는 혼합물을 뒤집어 고착을 방지하면서 탱크의 배출구(12) 쪽으로 원활하게 밀어 보낸다.
볼 스크루 유닛(40)은 도 5에 도시된 바와 같이 스크루 피더의 케이싱(22)을 승강시키기 위해 탱크(10)의 상단에 고정되어 있는 지지프레임(41)에 의해 스크루 피더(20)의 상측에서 제2원동기(42)의 전동축에 연결 설치되어 있다.
즉, 볼 스크루 유닛(40)은 제2원동기(42)의 전동축과 감기전동장치 등의 전동장치에 의해 연결되어 제2원동기(42)의 구동력을 전달받아 회전하고, 그 회전 방향에 따라 스크루 피더의 케이싱(22)을 승강시킨다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 탱크(10) 내부가 혼합물을 순환 작동시켜 건조하는 중일 때는 스크루 피더의 케이싱(22)이 상승 상태를 유지하여 탱크(10)의 하부에 위치하는 혼합물이 상부로 운반되고, 도 9에 도시된 바와 같이 탱크의 배출구(12)로 혼합물을 배출할 때에는 스크루 피더의 케이싱(22)이 하강 상태를 유지하여 로터리 피더(30)의 작동 및 배출구(12)를 통해 배출된다.
이러한 볼 스크루 유닛(40)의 바람직한 실시 예로는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 스크루 피더의 케이싱(22) 상단에 고정되어 있는 암나사(43)와, 이 암나사(43)의 하측으로 일정한 간격을 두고 스크루 피더의 케이싱(22) 내에 고정되어 있는 중공형 슬라이더(44)와, 암나사(43)가 회전하면서 승강하도록 안내하기 위해 지지프레임(41)에 고정되어 있는 수나사(45)와, 슬라이더(44)가 회전하면서 승강하도록 안내하는 가이드 샤프트(46) 및 이 가이드 샤프트(46)의 축 방향 상단을 지지하면서 회전 마찰력을 줄여주기 위해 지지프레임(41)에 고정되어 있는 유닛 베어링(47)을 포함하여 구성될 수 있다.
특히 슬라이더(44)와 가이드 샤프트(46)는 도 6에 도시된 바와 같이 스크루 피더의 케이싱(22)이 회전과 동시에 승강이 이루어지도록 함으로써 그 승강과정에서 혼합물과의 마찰력 등 승강을 방해하는 부하를 줄일 수 있는데, 이를 위해 가이드 샤프트(46)는 그 단면의 형상이 다각형이나 스플라인(spline) 또는 세레이션(serration) 중 어느 하나의 형상으로 형성되어 있고, 슬라이더(44)의 중공 형상이 가이드 샤프트(46)와 대응되는 형상으로 형성되어 있다.
즉, 슬라이더(44)의 중공 내주연에는 일정한 간격을 두고 스토퍼 홈(44a)이 형성되어 있고, 가이드 샤프트(46)의 외주연에는 그 스토퍼 홈(44a)과 대응되는 스토퍼(46)가 돌출 형성되어 있다.
에어 노즐(50)은 송풍기(51)에 의해 또는 공기가열기(52)와 조합에 의해 공급되는 상온의 외기나 열풍을 탱크(10) 내부에 주입 및 분출하기 위해 탱크(10) 내부의 중심에서 방사상 및 다층으로 다수 개가 일정한 간격을 두고 배치되어 있다.
즉, 에어 노즐(50)은 혼합물 속에 포함되어 있는 각종 유기물의 호기적 산화분해를 촉진하기 위한 상온의 신선한 공기나 열풍을 빈틈없이 안정적으로 공급한다.
여기서 에어 노즐(50)은 수평의 긴 관 하부 외주에 토출구가 등간격으로 또는 일직선으로 연결 형성된 구조의 이른바 파이프 노즐로 이루어질 수 있고, 외부에서 공급받는 열풍의 양을 조절 및 공급용 호스 등과 연결하기 위한 유량조절용 밸브가 장착될 수 있다.
이때, 유량조절용 밸브로는 유체의 유량이나 압력 등을 차단 제어하는 통상의 스톱 밸브, 로터리 밸브, 콕 밸브 등을 채용할 수 있다.
아울러 에어 노즐(50)들은 제어부의 제어에 의해 자동으로 개폐 작동하여 열풍의 분사량과 분출 압력을 조절할 수 있도록 솔레노이드밸브(solenoid valve)를 갖는 구조를 채용할 수도 있다.
즉, 에어 노즐(50)들은 별도의 제어부에 의해 제어됨으로써 반응조(4) 내의 건조에 따른 온도가 약 70℃ 내지 80℃를 유지하도록 조절하거나 작동시간을 설정할 수 있다.
또한, 에어 노즐(50)들은 혼합물에 의해 막히는 것을 방지하기 위해 그 분출 방향을 하방으로 경사지게 배열하는 것이 바람직하다.
로터리 베인(60)은 탱크(10) 내의 혼합물에 공기의 침투가 원활하도록 공극을 만들어 주는 역할을 한다.
즉, 로터리 베인(60)은 자중에 의해 압착된 상태의 탈수 슬러지와 첨가제가 스크루 피더(20)에 의해 상승하였다가 떨어질 때 더욱 효과적으로 섞이면서 흩어지고, 그 혼합물 내부에 고온의 공기 접촉이 한층 원활하게 이루어짐으로써 빠르게 건조되도록 하고, 아울러 탱크(10) 내부의 기체가 배기구(19)를 통해 원활하게 배출되도록 유도하기 위해 탱크(10) 내부에 상하 및 교차적으로 다수 개가 일정한 간격을 두고 배치되어 있다.
로터리 밸브(70)는 탱크의 배출구(12)를 개폐하여 혼합물을 일정량씩 정량으로 배출한다.
즉, 로터리 밸브(70)는 탱크의 배출구(12)를 통해 떨어지는 혼합물을 그 작동 시에만 출구로 통과시키고, 외부 공기가 탱크(10) 내부로 유입되는 것을 차단한다.
한편, 제1 및 제2원동기(21)(42)로는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전동력을 얻으며, 시동 및 운전이 용이하고, 부하에 적합한 기종을 선택하기 쉽고, 소음 및 진동이 작고, 배기공해가 없는 통상의 전동기를 채용할 수 있다.
예를 들어, 제어부의 제어 신호에 따른 전압 입력을 회전각으로 바꾸어 정지 및 반전 동작이 신속하게 이루어지는 서보 모터나 일정 각도만큼 회전하는 스텝 모터를 채용할 수 있고, 그밖에 모터의 회전수를 감속하여 구동에 필요한 힘으로 출력하도록 조절하는 감속기를 포함하는 기어드 모터를 채용할 수도 있다.
분쇄기(5)는 첨가제 저장조(2)에서 첨가제를 공급받아 일정한 입자 크기 이하로 분쇄한다.
여기서 분쇄기(5)는 한 쌍의 스크루형 칼날이 서로 대응하도록 배치되어 서로 반대 방향으로 회전하면서 입구를 통해 투입되는 토탄(초탄, 이탄), 석탄 등의 첨가제 덩어리를 파쇄 및 분쇄하는 통상의 분쇄기를 채용할 수 있다.
저장고(6)는 반응조(4)에서 배출되는 혼합물을 임시로 저장하여 필요 시 등에 다시 혼합기(3)로 일정량씩 운반하여 재처리할 수 있다.
로딩 피더(7)는 그 배출구의 개폐시간과 회전속도를 조절하여 저장고(6)에서 혼합기(3)로 연속적으로 공급되는 혼합물의 공급량을 제어하기 위해 저장고(6)의 하부에 인접 설치되어 있다.
스크러버(8)는 탱크(10)에 부압을 걸어 그 내부의 이산화탄소나 수증기 등의 기체를 빨아들여 포집하기 위해 탱크(10)의 배기구(19)(19a)와 덕트 등의 유로로 연결되어 있다.
즉, 스크러버(8)는 반응조(4) 내에서 탈수 슬러지와 첨가제의 반응에 의해 발생하는 휘발성 유기화합물 등과 같은 유해가스나 먼지, 액적을 흡수하여 용해, 중화 및 제거한다.
여기서 스크러버(8)로는 배출가스 등의 기체를 물, 수용액 등의 액체에 접촉 흡수시켜 기체 중 가용성 성분을 액상 중에 용해하는 방식을 채용하는 것이 바람직하다.
즉, 스크러버(8)는 액적(mist), 가스 상태 및 미세 분진 등의 오염물질이 송풍기를 통하여 충전층(유해가스와 흡수액이 접촉하는 부분)에 의한 액적, 액막, 기포 등에 의해 세정되며, 스프레이 노즐에 의해 공급된 흡수액이 오염물질의 입자에 부착, 입자 상호 간의 응집을 촉진시키며, 이는 다시 데미스터(demister)에 의해 입자를 분리시켜 청정 공기는 배출구를 통하여 배출시키는 방식을 적용할 수 있다.
흡착탑(9)은 스크러버(8)에서 배출되는 가스 및 악취, 먼지를 물리, 화학적 방법으로 흡수 및 흡착하여 제거하기 위해 스크러버(8)와 통하도록 덕트 등의 유로로 연결되어 있다.
여기서 흡착탑(9)은 활성탄과 같은 흡착제를 내장하여 유입가스를 연속적으로 처리할 수 있는 방식을 채용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템 및 반응조의 주요 작용 및 작동원리를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 슬러지 저장조(1)에 담긴 탈수 슬러지와 첨가제 저장조(2)에 담긴 첨가제를 혼합기(3)로 운반하여 일정한 비율 혼합하여 혼합물을 만든다. 이때, 슬러지 저장조(1)의 탈수 슬러지는 스크루 컨베이어(1a)와 이송펌프(1b)로 일정량씩 배출할 수 있고, 첨가제 저장조(2)의 첨가제는 컨베이어 등 별도의 이송수단을 이용하여 분쇄기(5)로 운반하고, 분쇄기(5)에서 일정한 입자 크기 이하로 분쇄 및 파쇄하여 혼합기(3)로 운반할 수 있다.
또한, 첨가제 저장조(2)의 첨가제는 컨베이어 등 별도의 이송수단을 이용하여 저장고(6)로 보낸 후, 저장고(6)에서 로딩 피더(7)에 의해 일정량씩 운반할 수 있다.
혼합기(3)에서 일정한 비율로 섞인 혼합물은 이송펌프 등 별도의 이송수단을 이용하여 연속적으로 운반하여 반응조(4) 내에 투입한다.
이후, 반응조(4)에서는 투입된 혼합물을 일정 시간 뒤섞으면서 외기 또는 열풍을 송풍하여 건조한다. 이때, 반응조(4) 내에서 발생하는 이산화탄소나 수증기 등의 기체는 스크러버(8) 및 흡착탑(9)으로 브리드 존(15)을 통하여 부압을 걸어서 훨씬 수월하고 용이하게 배기시킬 수 있다.
아울러 스크루 피더(20)와 로터리 피더(30)가 연동하면서 탱크(10) 하부에 위치하는 혼합물을 반복적으로 뒤집고 상부로 서서히 밀어올리어 순환시키므로 혼합물에 자연스럽게 공극이 생기고, 공기 및 배출가스 등이 한층 더 원활히 움직여 반응 효율을 높일 뿐만 아니라 혼합물이 점착 또는 침적되는 현상을 방지할 수 있다.
이와 더불어 에어 노즐(50)과 로터리 베인(60)의 작동에 의하여 혼합물에 공기가 원활하게 침투됨으로 인해 열전달 효율 및 반응 속도가 높아져 유기성 슬러지의 공극 속에 함유 및 잔존하고 있는 수분을 한층 빠르고 효율적으로 증발 및 제거하여 건조시간을 최소화할 수 있다.
이후, 반응조(4)에서 건조된 혼합물은 컨베이어 등 별도의 이송수단을 이용하여 고형화 처리를 위한 후속 라인으로 운반한다.
이러한 일련의 과정을 통해 유기성 슬러지의 수분함량을 줄이기 위해 건조 및 첨가제를 균일한 혼합상태로 교반하는 데 필요한 지체시간(dwell time)과 에너지 소비량을 대폭 줄일 수 있다.
더구나 생산라인의 콤팩트화로 설비 면적을 최소화하여 저비용화를 도모할 수 있고, 운전시간을 줄여서 처리 비용을 절감 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
게다가 스크루 피더의 케이싱(22)이 혼합물의 배출 시에는 도 9에 도시된 바와 같이 하강하여 폐쇄 상태를 이루므로 배출 시 혼합물이 스크루 피더(20)에 의해 상승하는 것을 방지할 수 있고, 또 스크루 피더의 케이싱(22)이 혼합물의 건조 시에는 도 3에 도시된 바와 같이 상승하여 하부가 열린 상태를 이루므로 혼합물이 스크루 피더(20)에 의해 원활하게 상승할 수 있다.
이 과정에서 스크루 피더의 케이싱(22)이 볼 스크루 유닛(40)에 의해 회전과 동시에 승강 작동이 원활하게 이루어짐으로써 그 승강 시 혼합물과의 마찰력 등 승강 및 회전을 방해하는 부하를 줄일 수 있어 에너지 효율을 극대화할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지로 다양하게 변형하고 응용할 수 있음은 물론이고 각 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경하여 폭넓게 적용할 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백하다.
그러므로 본 발명의 기술적 특징을 변형하고 응용하는 것에 관계된 내용은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.
본 발명은 하수처리장, 폐수처리장, 음식폐기물 처리장 등에서 발생 및 배출되는 유기성 슬러지를 침전, 농축, 안정화, 개량, 탈수 등의 과정을 거쳐 탈수 케이크(cake)로 처리한 후 건조하여 화력발전소 등의 보조연료로 활용하기 위한 고형 연료화 기술에 적용할 수 있다.
즉, 유기성 슬러지의 수분함량을 줄여 발열량이 3,000kcal/kg 이상인 양질의 보조연료를 효율적으로 생산하는 용도로 이용할 수 있다.

Claims (14)

  1. 탈수 슬러지와 발열량을 높이기 위한 첨가제 혼합물을 일정 시간 교반하면서 외기나 열풍을 송풍하여 건조 처리한 후 배출하는 유기성 슬러지 건조화 시스템의 반응조에 있어서,
    상부에 투입구가 형성되고 하부에 배출구가 형성되고 내부에 아래쪽 중심을 향해 폭이 좁아지는 호퍼가 구비되며, 상기 호퍼의 경사면에 적어도 하나 이상 형성된 슬릿형 통풍구와 외기 또는 열풍을 내부로 주입하기 위한 주입구 및 내부의 기체(gas)를 외부로 배출하기 위한 배기구를 포함하는 브리드 존(breathe zone)이 하부에 형성된 탱크;
    상기 탱크 내부의 중심에 수직으로 세워진 채로 제1원동기의 전동축에 연결 설치되고, 상기 제1원동기의 구동에 의해 회전하여 상기 탱크의 하부에 위치하는 혼합물을 케이싱 상부의 순환구멍으로 밀어보내는 스크루 피더;
    상기 호퍼의 하부에서 상기 제1원동기의 전동축에 연결 설치되고, 상기 제1원동기의 구동에 의한 회전 방향에 따라 상기 탱크의 하부에 위치하는 혼합물을 뒤집으면서 상기 스크루 피더의 하부로 밀어 보내거나 상기 탱크의 배출구로 밀어 보내는 로터리 피더;
    상기 탱크의 상단에 고정된 지지프레임에 의해 상기 스크루 피더의 상측에서 제2원동기의 전동축에 연결 설치되고, 상기 제2원동기의 구동에 의한 회전 방향에 따라 상기 스크루 피더의 케이싱을 승강시키는 볼 스크루 유닛; 및
    상기 탱크 내부의 중심에서 방사상 및 다층으로 다수 개가 일정한 간격을 두고 배치되고, 외부로부터 상온의 외기나 열풍을 공급받아 분출하는 에어 노즐;
    을 포함하는 유기성 슬러지 건조화 시스템의 반응조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 내부에 상하 및 교차적으로 다수 개가 일정한 간격을 두고 배치되고, 혼합물에 공기의 침투가 원활하도록 공극을 만들어 주는 로터리 베인을 더 포함하는 유기성 슬러지 건조화 시스템의 반응조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탱크의 배출구를 개폐하여 혼합물을 일정량씩 배출하는 로터리 밸브를 더 포함하는 유기성 슬러지 건조화 시스템의 반응조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탱크의 통풍구에 필터가 장착되며, 상기 주입구는 송풍기 및 공기가열기에 의해 공급되는 외기 또는 열풍을 상기 브리드 존을 통해 상기 탱크의 내부로 주입하기 위해 상기 탱크의 하부 벽(shell)에 형성되고, 상기 배기구는 상기 탱크 내의 기체(gas)를 상기 브리드 존을 통해 외부로 배출하기 위해 상기 탱크의 하부 벽(shell)에 형성된 유기성 슬러지 건조화 시스템의 반응조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 내의 기체를 상기 브리드 존의 배기구를 통하여 빨아들여 포집하는 스크러버; 및
    상기 스크러버와 통하도록 연결되어 상기 스크러버에서 배출되는 가스 및 악취를 흡수 및 흡착하여 제거하는 흡착탑;
    을 더 포함하는 유기성 슬러지 건조화 시스템의 반응조.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼 스크루 유닛은, 상기 스크루 피더의 케이싱 상단에 고정된 암나사;
    상기 암나사의 하측으로 일정한 간격을 두고 상기 스크루 피더의 케이싱 내에 고정된 슬라이더;
    상기 지지프레임에 고정되어 상기 암나사가 회전하면서 승강하도록 안내하는 수나사;
    상기 슬라이더가 회전하면서 승강하도록 안내하는 가이드 샤프트; 및
    상기 지지프레임에 고정되어 상기 가이드 샤프트의 축 방향 상단을 지지하면서 회전 마찰력을 줄여주는 유닛 베어링;
    을 포함하는 유기성 슬러지 건조화 시스템의 반응조.
  7. 탈수 슬러지를 저장 및 공급하는 슬러지 저장조;
    발열량을 높이기 위한 첨가제를 저장 및 공급하는 첨가제 저장조;
    상기 슬러지 저장조 및 첨가제 저장조에서 각각 운반되는 탈수 슬러지와 첨가제를 섞어서 혼합물을 만드는 혼합기;
    상기 혼합기에서 운반된 혼합물을 일정 시간 교반하면서 상온의 외기나 열풍을 송풍하여 건조 처리한 후 배출하는 반응조;
    를 포함하며, 상기 반응조는,
    상부에 투입구가 형성되고 하부에 배출구가 형성되고 내부에 아래쪽 중심을 향해 폭이 좁아지는 호퍼가 구비되며, 상기 호퍼의 경사면에 적어도 하나 이상 형성된 슬릿형 통풍구와, 외기 또는 열풍을 내부로 주입하기 위한 주입구 및 내부의 기체(gas)를 외부로 배출하기 위한 배기구를 포함하는 브리드 존(breathe zone)이 하부에 형성된 탱크;
    상기 탱크 내부의 중심에 수직으로 세워진 채로 제1원동기의 전동축에 연결 설치되고, 상기 제1원동기의 구동에 의해 회전하여 상기 탱크의 하부에 위치하는 혼합물을 케이싱 상부의 순환구멍으로 밀어보내는 스크루 피더;
    상기 호퍼의 하부에서 상기 제1원동기의 전동축에 연결 설치되고, 상기 제1원동기의 구동에 의한 회전 방향에 따라 상기 탱크의 하부에 위치하는 혼합물을 뒤집으면서 상기 스크루 피더의 하부로 밀어 보내거나 상기 탱크의 배출구로 밀어 보내는 로터리 피더;
    상기 탱크의 상단에 고정된 지지프레임에 의해 상기 스크루 피더의 상측에서 제2원동기의 전동축에 연결 설치되고, 상기 제2원동기의 구동에 의한 회전 방향에 따라 상기 스크루 피더의 케이싱을 승강시키는 볼 스크루 유닛; 및
    상기 탱크 내부의 중심에서 방사상 및 다층으로 다수 개가 일정한 간격을 두고 배치되고, 외부로부터 상온의 외기나 열풍을 공급받아 분출하는 에어 노즐;
    을 포함하는 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 첨가제 저장조의 첨가제를 공급받아 일정한 입자 크기 이하로 분쇄하는 분쇄기;
    상기 반응조에서 배출되는 혼합물을 임시로 저장하기 위한 저장고; 및
    상기 저장고의 하부에 설치되고, 배출구의 개폐시간과 회전속도를 조절하여 상기 저장고에서 상기 혼합기로 연속적으로 공급되는 혼합물의 공급량을 제어하는 로딩 피더(loading feeder);
    를 더 포함하는 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 슬러지 저장조는, 탈수 슬러지를 일정량씩 배출하는 스크루 컨베이어와, 상기 스크루 컨베이어에 의해 배출되는 탈수 슬러지를 상기 혼합기로 운반하는 이송펌프를 포함하는 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 반응조는, 상기 탱크 내부에 상하 및 교차적으로 다수 개가 일정한 간격을 두고 배치되고, 혼합물에 공기의 침투가 원활하도록 공극을 만들어 주는 로터리 베인을 더 포함하는 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 반응조는, 상기 탱크의 배출구를 개폐하여 혼합물을 일정량씩 배출하는 로터리 밸브를 더 포함하는 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 반응조의 통풍구에 필터가 장착되며, 상기 반응조의 주입구는 송풍기 및 공기가열기에 의해 공급되는 외기 또는 열풍을 상기 브리드 존을 통해 상기 탱크의 내부로 주입하기 위해 상기 탱크의 하부 벽(shell)에 형성되고, 상기 반응조의 배기구는 상기 탱크 내의 기체(gas)를 상기 브리드 존을 통해 외부로 배출하기 위해 상기 탱크의 하부 벽(shell)에 형성된 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템.
  13. 제7항 또는 제12항에 있어서,
    상기 탱크 내의 기체를 상기 브리드 존의 배기구를 통하여 빨아들여 포집하는 스크러버; 및
    상기 스크러버와 통하도록 연결되어 상기 스크러버에서 배출되는 가스 및 악취를 흡수 및 흡착하여 제거하는 흡착탑;
    을 더 포함하는 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템.
  14. 제7항, 제11항, 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼 스크루 유닛은, 상기 스크루 피더의 케이싱 상단에 고정된 암나사;
    상기 암나사의 하측으로 일정한 간격을 두고 상기 스크루 피더의 케이싱 내에 고정된 슬라이더;
    상기 지지프레임에 고정되어 상기 암나사가 회전하면서 승강하도록 안내하는 수나사;
    상기 슬라이더가 회전하면서 승강하도록 안내하는 가이드 샤프트; 및
    상기 지지프레임에 고정되어 상기 가이드 샤프트의 축 방향 상단을 지지하면서 회전 마찰력을 줄여주는 유닛 베어링;
    을 포함하는 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템.
PCT/KR2018/001096 2017-09-26 2018-01-25 고효율 반응조 및 이를 이용한 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템 WO2019066156A1 (ko)

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KR1020170124321A KR101814130B1 (ko) 2017-09-26 2017-09-26 고효율 반응조를 이용한 유기성 슬러지 고속 건조화 시스템
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