KR20200080880A - 마그네트론과 핫 오일 전열수단을 구비한 슬러지 건조장치 - Google Patents

마그네트론과 핫 오일 전열수단을 구비한 슬러지 건조장치 Download PDF

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Abstract

투입된 함수 슬러지를 교반·반송하면서 건조시켜 감용된 슬러지로 배출하는 슬러지 건조장치에 있어서, 하부는 단면이 좌우 대칭인 2개의 원호로 하부의 내통과 외통은 각각의 외주가 이격되는 이중구조로 각각의 사이에 공간부를 형성하며, 2개의 원호가 각각 축선(A, B)방향으로 이어지는 내통을 내부 공간으로 하여 슬러지를 받아 교반가능하게 하는 수평형 슬러지 반송조 와, 슬러지 반송조의 축선(A, B)를 따라 복수개로 병렬 설치되며 회전 구동 가능한 중공형 회전 구동축 과,
회전 구동축을 회동시키는 구동모터 와,
회전 구동축의 외주면에 길이방향으로 배치 결합되는 나선형 블레이드 몸체 와,
슬러지 반응조의 전반부 상면과 후반부 하면에 각각 설치되는 투입구 및 배출구 와, 공간부와 상기 회전 구동축의 중공부에 각각 열매체를 공급하는 열매체 입구 와, 열매체 입구의 대향하는 단부에 각각 배치되는 열매체 출구 와, 중공부와 공간부에 상기 열매체를 공급하는 핫 오일 전열수단 과, 슬러지의 반송방향으로 정해진 간격으로 연속적으로 설치된 마그네트론 과, 를 구비하며
전열수단은 공간부와 중공부에 열매체를 수용하고 열매체에 열을 주는 것을 특징으로 한다.

Description

마그네트론과 열매체 전열수단을 구비한 슬러지 건조장치{Apparatus for Drying Sludge using Microwave and Heat Medium}
본 발명은 슬러지 건조방법에 관한 것으로, 특히 각종 산업현장의 폐기물등 수분 함유율이 높은 슬러지인 함수 슬러지를 건조하여 부피를 감소시킨 감용 슬러지로 효율적으로 처리함과 더불어 자원으로 재활용할 수 있는 슬러지로 건조할 수 있는 마그네트론과 열매체 전열수단을 구비한 슬러지 건조장치에 관한 것이다.
오수 처리장, 정수 처리장, 음식물 찌꺼기 처리장 및 산업현장의 폐기물 처리장 등에서 발생되는 슬러지는 대체로 함수율이 80 % ~ 90 % 에 이른다. 이와 같이 함수율이 높은 슬러지가 탈수 처리되지 않은 상태로 매립될 경우, 슬러지로부터 흘러나온 침출수로 인해 주변의 토양과 하천이 오염되어 생태계가 파괴될 뿐만 아니라, 심할 경우 주위 환경의 자정력이 완전히 상실되는 문제점이 있다.
일반적으로 슬러지란 정수나 폐수처리 시 발생되는 액체로부터 분리되어 침전된 찌꺼기로써 90% 이상의 많은 수분을 함유한 것이고, 슬러지는 하수처리 공정특성과 농축 탈수과정에서 사용하는 응집제의 종류에 따라 슬러지의 성분이 결정된다.
그리고 슬러지의 함수율에 따른 형상은 수분이 90% 이상에는 액상이고, 수분이 40 - 60% 에서는 덩어리 현상이 발생되며, 10 - 30%일 경우에는 입자상태를 이룬다.
또한 슬러지 처리기술에는 전통적인 슬러지 처리법, 기계적인 처리법, 열적 처리법, 생물학적 처리법이 있는 데, 그 중에서 전통적인 슬러지 처리법(매립)은 토양 오염 등으로 수분이 많은 상태에서 매립이 불가능하고, 해양투기는 국제협약과 국내법으로 금지예정인 상태라 실행하기 어려운 방법이다.
아울러 기계적인 처리법인 슬러지 탈수는 함수율을 80% 대로 낮추는 공정으로 모든 처리법의 기본 공정이며, 열적 처리법은 슬러지를 건조하여 슬러지 처리하는 방법으로 매립, 소각, 재활용화 등의 핵심 전처리 공정이고, 생물학적 처리법은 슬러지를 퇴비화시키는 방법이다.
열적 처리법에는 직접 가열방식과 간접 가열방식이 있으며 직접 가열방식은 가열된 공기(열풍)를 슬러지와 접촉시켜 슬러지를 건조하는 방식이며 이러한 직접 가열방식의 건조기는 건조속도가 빠르며 고함수율 및 점착력이 높은 슬러지도 가능한 장점이 있으나, 시설 규모가 크게 되며 유해가스의 배출이 우려되고 악취와 분진이 많이 발생되며 이에 따른 분진폭발과 화재위험이 크다는 단점이 있다.
한편 간접 가열방식은 건조기 내에 설치된 표면 열교환기의 내부에 스팀을 통과하게 하여 이곳에서 열전달과 동시에 스팀이 물로 응축된다. 건조기내로 주입된 슬러지는 열교환기의 표면에 접촉하게 되고 스팀으로부터 나온 열이 전달되어 슬러지 내부의 수분이 증발된다. 건조기 내부에 회전하는 디스크 혹은 디스크 형태의 원형 열교환기가 있는 건조기 등이 있으며 밀폐된 공간에서 건조가 진행되어 냄새가 적고 분진이 발생되지 않는 장점이 있으나, 직접 건조 방식에 비해 소요동력이 비교적 큰 편이고 디스크나 디스크형태의 원형판으로 슬러지를 이송시켜야 하므로 점도가 높은 슬러지의 경우 이송효율이 급격히 떨어짐과 동시에 많은 소요동력을 필요로 하는 단점이 있다.
수분이 많은 폐기물의 일종인 슬러지 처리를 위한 건조기술은 매우 중요한 환경처리기술이고, 슬러지는 일반적으로 함수율에 따라 점성이 결정되며 슬러지의 종류와 폐수처리방법에 따라서 다소간의 차이가 있으나 일반적으로 수분 함량 40-60% 구간을 건조기 내부에 덩어리로 들러붙어 고체화 되는 고착영역(Glue Zone)이라 한다. 이러한 고착영역에서 운전하게 되면 건조효율을 현저히 저하시켜 낮은 함수율로의 건조가 어렵기 때문에 건조슬러지의 반출시 혹은 건조슬러지의 재생시 활용도가 떨어지게 된다. 일반적인 슬러지의 점성특성은 함수율 30%를 넘으면서 점성이 급격히 증가하고 함수율 50%를 지나면서 점성이 다시 낮아지는 특성을 가지고 있다.
고착영역에서는 슬러지 건조장치의 성능이 저하되며, 슬러지 부착에 의해 전열면이 부식되면서 건조장치의 수명이 단축되고, 건조장치내 슬러지의 점성계수가 증가함으로써 소요동력이 같이 증가하게 되는 문제점이 있다.
또한 슬러지 건조장치내에서 슬러지 덩어리가 생성됨으로써 불완전한 건조가 이루어지는 등 상기와 같은 문제점으로 인하여 폐수처리에 많은 어려움이 따를뿐 만 아니라 건조슬러지를 재활용하는데 큰 장애요인이 되고 있어, 고착영역에서의 연속운전을 회피하여 슬러지가 저점착된 상태에서 연속적으로 건조되는 환경기술이 필요한 실정이다.
일반적인 수분을 제거하는 건조기는 회전을 통한 원심력으로 수분 제거를 한 후, 열풍을 이용하여 폐기물을 건조하는 형태가 가장 일반적이다.
종래의 슬러지 건조장치로는 스크류나 벨트 컨베이어를 사용하여 슬러지를 이송시키면서 폐열이나 열풍, 적외선 등의 열 에너지원을 사용하여 건조공정을 진행하는 방법 등을 이용하는 장치로 구성된다.
즉, 챔버내에 컨베이어 벨트를 설치하고 컨베이어 벨트에 건조대상물인 슬러지를 이동시키며 챔버 상단부에 에너지원으로 적외선 램프, 또는 고주파를 발생시켜 수분을 함유한 함수 슬러지에 고온의 열을 가하여 발생된 증기를 환풍기로 배출하는 방식인 것이다.
또한, 스크류를 이용하는 경우에는 다단 원통으로 내부에 스크류를 설치하고 상단부에서 건조물을 투입하고 하단 원통 내부 스크류로 이송을 시키고 하단에서 열풍을 투입하여 원통 하단에서 상단으로 열풍이 통과되며 건조하는 방식으로 원통 상단으로 배기하는 방법과 폐열을 이용하는 건조방식 등이 사용되고 있는 실정이다.
종래의 슬러지 건조장치는 슬러지를 공급하는 호퍼와, 공급된 슬러지를 건조시키면서 배출구로 이송하기 위한 스크류가 내부에 마련된 드럼 및 드럼 가열수단을 구비한다. 그런데, 통상적으로 약 80 ~ 85%의 함수율을 가진 슬러지는 수분으로 인해 서로 뭉치거나 엉키는 성질을 가지게 되는데, 이렇게 뭉쳐진 슬러지가 그대로 드럼에 반입될 경우에는 가열수단에서 발생된 열이 슬러지의 내부까지 충분히 미치지 못하는 문제점이 있었다. 다시 말하면, 슬러지가 드럼이나 이송 스크류에 직접적으로 노출되는 부위에서만 부분적으로 건조되기 때문에, 내부에 다량의 수분을 함유한 채 외부만 고화되어 버리는 문제점이 있었다.
KR 10-0928277 B1 KR 10-1092887 B1 KR 10-0963757 B1 KR 10-1504869 B1
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 에너지 낭비를 줄이고 장기적으로 안정적인 조업을 할 수 있는 슬러지 건조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 슬러지 반송조의 습도를 균일하게 하여 슬러지 건조시 슬러지가 슬러지 반송조의 내벽에 늘어 붙여 고화되는 것을 방지할 수 있는 슬러지 건조장치 및 건조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 슬러지 반송조의 하부를 열매체 유로 공간부를 갖는 이중구조로 안정성 및 높은 열효율을 얻을수 있는 슬러지 건조장치 및 건조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 물보다 비등점이 높은 난연성 오일을 가열된 열매체로 하여 높은 건조 효율을 얻을 수 있는 슬러지 건조장치 및 건조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하고 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 슬러지 건조장치는 투입된 함수 슬러지를 교반·반송하면서 건조시켜 감용된 슬러지로 배출하는 슬러지 건조장치에 있어서,
하부는 단면이 좌우 대칭인 2개의 원호로 상기 하부의 내통과 외통은 각각의 외주가 이격되는 이중구조로 각각의 사이에 공간부를 형성하며, 상기 2개의 원호가 각각 축선(A, B)방향으로 이어지는 상기 내통을 내부 공간으로 하여 상기 슬러지를 받아 교반가능하게 하는 수평형 슬러지 반송조 와,
상기 슬러지 반송조의 축선(A, B)를 따라 복수개로 병렬 설치되며 회전 구동 가능한 중공형 회전 구동축 과,
상기 회전 구동축을 회동시키는 구동모터 와,
상기 회전 구동축의 외주면에 길이방향으로 배치 결합되는 나선형 블레이드 몸체 와,
상기 슬러지 반응조의 전반부 상면과 후반부 하면에 각각 설치되는 투입구 및 배출구 와,
상기 공간부와 상기 회전 구동축의 중공부에 각각 열매체를 공급하는 열매체 입구 와,
상기 열매체 입구의 대향하는 단부에 각각 배치되는 열매체 출구 와,
상기 중공부와 상기 공간부에 상기 열매체를 공급하는 핫 오일 전열수단 과,
상기 슬러지의 반송방향으로 정해진 간격으로 연속적으로 설치된 마그네트론 과,
를 구비하며
상기 전열수단은 상기 공간부와 상기 중공부에 상기 열매체를 수용하고 상기 열매체에 열을 주는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 설명한 본 발명은 수분 함유율이 높은 함수 슬러지를 교반·반송하면서 건조시켜 감용 슬러지, 즉 부피를 대폭 감소시킬수 있도록 한 것인바, 이에 따르면 본 발명의 슬러지 건조장치는 전열수단을 높은 비등온도의 난연성 오일로 함으로써, 높은 건조 효율로 기존의 슬러지 건조장치 및 건조방법보다 월등히 빨라질 뿐만 아니라, 슬러지 부피를 대폭 감소시킬수 있는 효과가 있다.
첨부 도면과 함께 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 항목과 청구범위를 참조하면, 본 발명의 다양한 목적 및 장점이 명확해지고 본 발명을 보다 쉽게 이해할 수 있다. 상이한 도면에 동일한 숫자가 표기한 경우, 이런 경우는 동일하거나 유사한 구성요소 또는 스텝을 지칭한다.
도 1은 하수 슬러지의 건조과정에서의 함수율에 따른 슬러지의 상태를 보여주는 차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 슬러지 건조장치를 포함하는 슬러지 건조시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 평면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 정면도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 단면도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 나선형 블레이드 몸체를 단독으로 보여주는 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치에 열교환 매체를 공급하는 핫 오일 전열수단의 개략 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 마그네트론과 열매체 전열수단을 구비한 슬러지 건조장치의 개략 구성도이다
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선, 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 다음은 예시적인 실시예에 대하여 설명한다.
다른 실시예가 추가적으로 또는 대신 사용될 수도 있다. 공간 절약 및 보다 효과적인 표현을 위해 자명하거나 불필요한 내용은 생략될 수도 있다. 반대로 일부 실시예는 개시된 구체적인 내용을 전부 사용하지 않고도 실시할 수 있다.
슬러지란 정수나 폐수처리시 발생되는 액체로부터 분리되어 침전된 찌꺼기로써 90% 이상의 많은 수분을 함유한 것으로 슬러지의 함수율에 따른 형상은 수분이 90% 이상에서는 액상이고, 수분이 40 - 60% 에서는 덩어리 현상이 발생되며, 수분이 10 ~ 30% 일 경우에는 입자상태를 이룬다.
도 1은 하수 슬러지의 건조과정에서의 함수율에 따른 슬러지의 상태를 보여주는 차트이다. 도 1 에서 A 구간 내지 D 구간을 보면
A구간 : 함수율 80 ~ 65% 에서는 질퍽질퍽하거나 페이스트 상태이며,
B구간 : 함수율 65 ~ 55% 에서는 점성이 강한 반고체 상태이며,
C구간 : 함수율 55 ~ 50% 에서는 큰 덩어리 모양을 갖으며,
D구간 : 함수율 50% 이하에서는 작은 덩어리 모양의 입자상태로 변화한다.
상술한 A, B, C, D 구간에서의 슬러지의 상태를 살펴보면, A-B 구간에서는 전열면에 쉽게 확산되어 교반/혼합에 의한 열전달과 수분증발이 급격히 이루어지는 구간이며, C 구간에서는 슬러지와 전열면과의 열교환/건조에 의해 수분증발율이 서서히 감소하는 구간, D 구간에서는 슬러지의 함수율이 낮은 상태로서 교반부재와 전열면에 의해 슬러지의 건조 및 입자화가 이루어지며 수분증발율은 낮아지게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 슬러지 건조장치를 포함하는 슬러지 건조시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.
슬러지 건조시스템(111)은 슬러지 건조장치(100)를 구비하고있다. 슬러지 건조장치(100)에서 건조될 슬러지는 함수율 약 80% 인 함수 슬러지(44)이다. 함수 슬러지는 슬러지 건조장치(100)에서 건조됨으로써, 함수율이 30% 정도까지 저하(down)된 감용 슬러지가 된다. 또한, 본 발명에 따른 슬러지 건조시스템의 슬러지 건조장치는 하수혼합 생슬러지(raw sludge), 유기 슬러지, 무기 슬러지 및 기타 슬러지 등의 각종 슬러지를 건조할 수 있어 하수 처리장 및 각종 슬러지 처리장에 적용 가능하다. 또한, 본 발명의 슬러지 건조장치는 함수율을 30% 정도까지 감소시켜야 한다는 것이 아니라 각 용도에 따라 처리 대상이 되는 슬러지의 함수율을 저하시키는 것이면 좋다. 또한, 본 발명의 슬러지 건조장치에서 처리되는 슬러지도 함수율 80%의 슬러지에 한정되지 않고, 함수율이 더 높은 슬러지, 함수율이 더 낮은 슬러지도 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 피건조물 처리 대상이 된다.
첨부 도면중 도 1은 하수 슬러지의 건조과정에서의 함수율에 따른 슬러지의 상태를 보여주는 차트이고, 도 2는 본 발명에 따른 슬러지 건조장치를 포함하는 슬러지 건조시스템의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 평면도이고, 도 4 는 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 정면도이고, 도 5 는 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 단면도이고, 도 6 은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치의 나선형 블레이드 몸체를 단독으로 보여주는 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 슬러지 건조장치에 열교환 매체를 공급하는 핫 오일 전열수단의 개략 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 마그네트론과 열매체 전열수단을 구비한 슬러지 건조장치의 개략 구성도이다
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 슬러지 건조시스템 (111)은 크게 슬러지 건조장치(100)와 핫 오일(hot oil) 전열수단(14), 마이크로파 발생기(225)로 이루어진다.
덤프 트럭 등의 운반 차량에 의해 운반되어 온 슬러지는 수분이 약 80 중량 %의 함수 슬러지(44)로 이 함수 슬러지(44)는 호퍼(4)에 투입되며, 호퍼(4)의 하단에는 호퍼(4)에서 배출된 함수 슬러지(44)를 반송하는 반송수단(3)이 형성되고, 이 반송수단(3)의 단부에 슬러지 건조장치(100)가 배치된다.
슬러지 건조장치(100)는 케이싱(casing, 120)에 의해 슬러지 반송조(39)가 형성되어 있다. 슬러지 건조장치(100)의 케이싱(120)에는 슬러지 반송조(39)에 반송수단(3)을 거쳐 반송되어 온 함수 슬러지(44)가 투입되는 슬러지 투입구(34)와 감용된 슬러지를 배출하는 슬러지 배출구(32)가 형성된다. 또한 슬러지 건조장치(100)의 케이싱(120)에는 슬러지 반송조(39)에 순환 공기를 공급하기 위한 순환 공기 공급구(122)와 슬러지 반송조(39)에서 슬러지로부터 증발한 수증기 등은 순환 공기 배출구(124)를 통하여 배출된다.
슬러지 건조장치(100)는 투입된 함수 슬러지(44)를 교반·반송하면서 가열 건조시켜 함수 슬러지(44)를 감용된 슬러지로 처리한다. 슬러지 건조장치(100)의 케이싱(120)의 내부인 슬러지 반송조(39)는 회전 구동축(51, 52)와 이 회전 구동축(51, 52)의 각각의 외주면(61, 62)에 길이방향으로 배치 결합되는 나선형 블레이드 몸체(41, 42)로 되는 교반 반송기구(130)가 설치되어 있다. 이 교반 반송기구(130)에 의해 슬러지가 교반되면서 슬러지 반송조(39)의 후반부로, 즉 슬러지 배출구(32)쪽으로 반송된다. 슬러지 반송조(39)와 교반 반송기구(130)는 각각 열교환 매체가 흐르고 순환할 수 있는 유로(flow path)를 배치하며, 각각에 열매체 입구(21, 22)와 열매체 출구(25, 26)를 구비한다. 핫 오일 전열수단(14)의 오일 가열장치(64)로 열교환기(65)의 오일을 가열하여 핫 오일(hot oil)로 한다. 여기서 오일(oil)은 물(water)보다 비등점이 높은 난연성 오일로 대기압에서 수증기 온도 이상으로 대략 220℃의 열매체(24, heat medium)을 얻을수 있다.
핫 오일 전열수단(14)의 열교환기(65)는 핫 오일 전열수단(14)의 핫 오일 펌프(66)에 연결되며, 이 핫 오일 펌프(66)로 가열된 핫 오일을 열매체(24)로 하며, 관로(29)를 각각 열매체 입구(21, 22)와 열매체 출구(25, 26)에 접속하여 열매체 입구(21, 22)와 열매체 출구(25, 26)를 관로(29)사이에 두며 가열된 핫 오일인 열매체(24)를 순환하여 흐르게 한다.
슬러지 반송조(39)의 유로(flow path)는 공간부(37)로, 핫 오일 전열수단(14)으로부터 공급되는 열매체(24)인 가열된 핫 오일(hot oil)이 열매체 입구(21)를 거쳐 슬러지 반송조(39)의 공간부(37)내로 흘러 공급되며 이 공간부(37)의 열매체 입구(21) 와 열매체 출구(25)로 공급 순환되며 열매체의 간접가열로 교반·반송되는 슬러지와 열교환을 하여 슬러지내의 수분을 증발시키며 슬러지를 건조한다.
교반 반송기구(130)를 구성하는 회전 구동축(51, 52)은 중심이 중공부(54)로, 이 중공부(54)내로 핫 오일 전열수단(14)으로부터 공급되는 열매체(24)인 가열된 핫 오일(hot oil)이 열매체 입구(22)를 거쳐 회전 구동축(51, 52)의 중공부(54)내로 흘러 공급되며 이 중공부(54)의 열매체 입구(22)와 열매체 출구(26)로 공급 순환되며 열매체의 간접가열로 교반·반송되는 슬러지와 열교환을 하여 슬러지내의 수분을 증발시키며 슬러지를 건조한다.
슬러지 건조장치(100)는 수평형 슬러지 반송조(39)의 내부공간(30, 31, 33)에 구비된 복수개로 병렬 설치된 2개의 교반 반송기구(130)를 갖는다. 수평형 슬러지 반송조(39)의 형상(dimensional shape)을 보면, 하부는 단면(cross section)이 좌우 대칭인 2개의 원호로 하부의 내통(118)과 외통(119)은 각각의 외주가 이격되는 이중구조로 각각(119, 118)의 사이에 공간부(37)를 형성하며, 2개의 원호가 각각 축선(A, B)방향으로 이어지는 내통(118)을 내부 공간(30, 31)으로 하며, 이 내부 공간(30, 31, 33)에 건조 및 교반 반송 하는 슬러지 반송조(39)가 형성된다.
교반 반송기구(130)는 케이싱(120)의 내부, 상세하게는 공간부(37)로 둘러싸인 내부 공간(30, 31, 33)에 설치된다. 교반 반송기구(130)는 회전 구동축(51, 52)와 회전 구동축(51, 52)의 외주면(61, 62)에 길이방향으로 배치 결합되는 나선형 블레이드 몸체(41, 42)을 구비하고 있다.
교반 반송기구(130)는 회전 구동축(51, 52)의 연신 방향이 수평형 슬러지 반송조(39)의 축선(A, B)방향과 평행이 되도록 설치되어있다.
회전 구동축(51, 52)이 회전함으로써 수평형 슬러지 반송조(39)내의 슬러지는 나선형 블레이드 몸체(41, 42)에 의해 교반되면서 반송된다.
회전 구동축(shaft 51, 52)은 슬러지 반송조(39)의 전반부 상면의 투입구(34) 측면과 후반부 하면의 배출구(32) 측면 양쪽에서 케이싱(120)을 관통하고 있다. 케이싱(120)로부터 돌출된 회전 구동축(51, 52)의 일단에는 회전 구동축(51, 52)을 회전 가능하게 지지하는(holding) 베어링(bearing 55)이 설치되고, 타단에는 회전 구동축(51, 52)을 지지하는 동시에 회전 구동하는 구동기구(driving mechanism 59)가 설치된다.
회전 구동축(51, 52)의 중심부는 중공부(54)로 회전 구동축(51, 52)의 내부 공간인 중공부(54)의 일단의 열매체 입구(22)를 거쳐 중공부(54) 내로 열매체인 가열된 핫 오일이 흘러 공급되고, 다른 한쪽의 열매체 출구(26)로 열매체인 핫 오일이 공급 순환된다.
이러한 가열 열매체인 핫 오일의 유통 순환으로 회전 구동축(51, 52)의 표면이 가열된다. 슬러지는 교반되면서 회전 구동축(51, 52)에 접촉하여 가열되어, 이에 따라 슬러지에 포함된 수분이 증발한다. 이렇게 하여 슬러지 교반 반송기구(130)에 의해 반송되는 과정에서 서서히 수분을 잃고 건조된다.
슬러지 건조장치(100)의 슬러지 반송조(39)의 전반부 상면 우측에는 슬러지 투입구(34)가 형성되어 있다. 슬러지 투입구(34)의 좌측에는 순환 공기 배출구 (124)가 형성된다. 순환 공기 배출구(124)의 왼쪽에는 2개의 교반 반송기구(130)에 대응하여 케이싱(120)으로 형성되는 건조실 내부공간인 슬러지 반송조(39)를 개방하는 4 줄의 케이싱 커버(casing cover 215)가 마련된다. 각 줄은 2 개의 케이싱 커버 (215)를 가진다.
슬러지 반송조(39)의 왼쪽 측면에는 순환 공기 공급구(122)이 형성되어 있다.
또한, 슬러지 반송조(39)의 배출측 아래쪽으로 후반부 하면에는 건조 슬러지를 배출하기 위한 건조 슬러지 배출구(32)가 형성되어 있다. 슬러지 반송조(39)의 교반 반송기구(130)에 대응하는 내부 공간(30, 31, 33)의 바닥(35)은 반송되는 슬러지를 받는 슬러지 리시버(sludge receiver)의 역할을 한다. 바닥(35)는 나선형 블레이드 몸체(41, 42)의 형상에 따라 단면이 원호 형상이 되도록 형성되어 있다.
본 발명에 따른 슬러지 건조장치(100)는 2개의 교반 반송기구(130)가 있기 때문에, 바닥 (35)는 이러한 2 개의 교반 반송기구(130)의 나선형 블레이드 몸체(41, 42)의 형상에 따라 단면이 좌우 대칭인 2개의 원호 형상으로 형성되어 있다.
2 개의 회전 구동축(51, 52)의 단부는 각각 슬러지 반송조(39)의 측면을 관통하여 슬러지 반송조(39)의 측면 외측에서 회전 가능하게 지지되어 있다.
회전 구동축(51, 52)의 공급 측면 가장자리에는 구동기구(59)가 설치되어있다.
구동기구(59)는 구동모터 (71, 72), 구동모터의 출력을 감속시키는 감속기(142), 감속기 (142)의 출력축에 설치된 스프라켓(143)과 배출 측에서 볼 때 왼쪽 회전 구동축(51, 52)의 단부에 설치된 스프로켓(144), 구동모터(71, 72) 측 스프라켓(143)과 회전 구동축(51, 52)측의 스프라켓(144)에 걸쳐진 드라이브 체인(145)를 갖는다. 구동기구(59)는 또한 기어 케이스(146)내에 마련된 기어(1461)을 포함한다.
기어 케이스(146)에는 2개의 회전 구동축(51, 52)에 각각 기어(1461)이 고정되어 있어 기어(1461)은 회전을 전달 가능하게 연결하고 있다. 왼쪽의 회전 구동축(51, 52)의 회전은 기어(1461)을 통해 오른쪽의 회전 구동축(51, 52)의 기어(1461)에 전달되고, 이에 따라 2 개의 회전 구동축(51, 52)은 각각 다른 방향으로 회전한다.
슬러지 투입구(34)에서 케이싱(120)내, 건조실인 슬러지 반송조(39)에 공급된 슬러지는 교반 반송기구(130)의 회전에 의해 슬러지 반송조(39)의 전반부로 투입 측면에서 후반부 배출 측으로 반송되어 슬러지 배출구(32)로부터 배출된다.
슬러지 배출구(32)의 앞에는 높이 조절 슬러지 둑(dam 161)을 포함하는 배출 조정기구(160)가 설치된다. 이 슬러지 둑(dam 161)을 넘은 건조 슬러지가 슬러지 배출구 (32)로부터 배출된다.
상기 슬러지의 이송방향으로 정해진 간격으로 연속적으로 설치된 마그네트론(222)을 작동시켜서 마이크로파(225)가 상기 스크류 방향, 즉 건조실인 슬러지 반송조(39)의 전반부에서 후반부쪽으로 작용하도록 하며, 슬러지를 복수개 이상의 나선형 블레이드 몸체(41, 42) 로 교반, 반송시키면서 마이크로파(225)로 가열하여 건조시킨다.
슬러지의 이송방향으로 연속적으로 마그네트론(222)을 설치하고, 전자레인지의 가열 메커니즘과 마이크로파의 적용시 문제시 될 수 있는 슬러지의 수분을 핫 오일 전열수단(14)으로 제거하므로 열효율을 극대화시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 따라서 종래 기술에 비해 처리효율을 더욱 높일 수 있으며, 유지비용을 낮출 수 있다.
마이크로파(microwave)는 특별한 전자관, 클라이스트론, 마그네트론, 메이저 등을 사용하여 발생되며, 그 전송에는 주로 입체회로를 쓰는데, 전자나팔, 파라 마이크로 파라볼라 안테나에서 날카로운 지향성을 가지게 하여 방출된다. 이와 같은 마이크로파는 살균력이 강하며 식물이나 물에 잘 흡수되어 열을 발생하는데, 이 성질을 이용해서 만든 대표적인 장치가 전자레인지이다. 본 발명은 이와 같은 마이크로파를 슬러지를 건조시키는데 응용한 것이다. 따라서 본 발명에서는 마이크로파의 적용을 위한 구성으로 마이크로파 발생기, 마그네트론, 웨이브 가이드 등 만을 언급하고 있지만, 통상 마이크로파를 발생시키고, 이 마이크로파가 슬러지에 작용되도록 하는 기술적 구성은 통상의 기술을 적용할 수 있을 것이다.도 7에 나타낸 바와 같이, 슬러지 건조장치(100)에 열교환 매체(24)를 공급하는 핫 오일 전열수단(14)는 열매체 히터 역할을 하는 오일 가열장치(64), 열교환기(65), 오일 탱크(T), 핫 오일 펌프(66) 및 온도 제어수단(69) 등을 구비하고 있다. 이 핫 오일 전열수단(14)는슬러지 건조장치(100)내의 피가열물인 슬러지를 오일 가열장치(64)로 가열된 열매체를 슬러지 반송조(39)의 열매체 유로인 공간부(37) 및 회전 구동축(51, 52)의 중공부(54)내 로 순환 공급하여 열매체의 열을 이용하여 간접 가열하는 것이다. 오일 가열장치 (64)의 케이스(68)내에는 열매체인 난연성 오일이 흐르는 전열관(C)을 히터(H)로 가열한다. 오일 탱크(T)에는 난연성 오일이 저장되어 있으며, 오일 탱크(T) 내의 난연성 오일이 오일 가열장치(64)의 전열관(C)내로 ‚‹급되며, 히터(H)로 가열하여 가열된 핫 오일을 핫 오일 펌프(66)로 관로(29)로 흐르게 하며 순환 공급한다. 관로(29)는 각각 열매체 입구(21, 22)와 열매체 출구(25, 26)에 접속하여 가열된 핫 오일인 열매체(24)를 슬러지 반송조(39)의 공간부(37) 및 회전 구동축(51, 52)의 중공부(54)내 로 흐르게 하며 핫 오일 펌프(66)로 순환 유통시킨다.
그리고 슬러지 반송조(39)내 온도를 검출하는 온도 제어용 센서(102)와, 슬러지 반송조(39)내 온도를 설정하는 온도 조절기(104)와 온도 제어용 센서(102)에 의한 검출 온도와 온도 조절기(104)에 의한 설정 온도를 비교하여 오일 가열장치(64)의 히터(H)에 통전을 온 /오프(on / off) 제어하는 온도 제어 수단(69)을 구비한다.
이상에서 본 발명의 슬러지 건조장치에 대한 기술 사상을 첨부도면과 같이 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방을 할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형과 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.
3 : 반송수단
4 : 호퍼
14 : 핫 오일 전열수단
21, 22 : 열매체 입구(슬러지 반송조, 교반 반송기구)
24 : 열매체
25, 26 : 열매체 출구(슬러지 반송조, 교반 반송기구)
29 : 관로
30, 31, 33 : 내부공간
32 : 슬러지 배출구
34 : 슬러지 투입구
35 : 바닥
37 : 공간부
39 : 슬러지 반송조
41, 42 : 나선형 블레이드 몸체
44 : 함수슬러지
51, 52 : 회전 구동축
54 : 중공부(회전 구동축)
55 : 베어링
59 : 구동기구
61, 62 : 외주면(회전 구동축)
64 : 오일 가열장치
65 : 열교환기
66 : 핫 오일 펌프
68 :케이스
69 : 온도 제어수단
71, 72 : 구동모터
100 : 슬러지 건조장치
102 : 온도 제어용 센서
104 : 온도 조절기
111 : 슬러지 건조시스템
118 : 내통
119 :외통
120 : 케이싱
122 : 순환공기 공급구
124 : 순환공기 배출구
130 : 교반 반송기구
142 : 감속기
144 : 스프라켓
146 : 기어 케이스
160 : 배출 조정기구
161 : 높이 조절 슬러지 둑
215 : 케이싱 커버
222 : 마그네트론
225 : 마이크로파 발생기
A, B : 축선
C : 전열관
H : 히터
T : 오일탱크

Claims (4)

  1. 투입된 함수 슬러지를 교반·반송하면서 건조시켜 감용된 슬러지로 배출하는 슬러지 건조장치에 있어서,
    하부는 단면이 좌우 대칭인 2개의 원호로 상기 하부의 내통과 외통은 각각의 외주가 이격되는 이중구조로 각각의 사이에 공간부를 형성하며, 상기 2개의 원호가 각각 축선(A, B)방향으로 이어지는 상기 내통을 내부 공간으로 하여 상기 슬러지를 받아 교반가능하게 하는 수평형 슬러지 반송조 와,
    상기 슬러지 반송조의 축선(A, B)를 따라 복수개로 병렬 설치되며 회전 구동 가능한 중공형 회전 구동축 과,
    상기 회전 구동축을 회동시키는 구동모터 와,
    상기 회전 구동축의 외주면에 길이방향으로 배치 결합되는 나선형 블레이드 몸체 와,
    상기 슬러지 반응조의 전반부 상면과 후반부 하면에 각각 설치되는 투입구 및 배출구 와,
    상기 공간부와 상기 회전 구동축의 중공부에 각각 열매체를 공급하는 열매체 입구 와,
    상기 열매체 입구의 대향하는 단부에 각각 배치되는 열매체 출구 와,
    상기 중공부와 상기 공간부에 상기 열매체를 공급하는 핫 오일 전열수단 과,
    상기 슬러지의 반송방향으로 정해진 간격으로 연속적으로 설치된 마그네트론 과,
    를 구비하며
    상기 전열수단은 상기 공간부와 상기 중공부에 상기 열매체를 수용하고 상기 열매체에 열을 주는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 핫 오일 전열수단은 상기 열매체를 가열하는 오일 가열장치, 열교환기, 오일 탱크, 핫 오일 펌프 및 온도 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 온도 제어수단으로 상기 오일 가열장치의 히터로의 통전을 제어하는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 온도 제어수단은 상기 슬러지 반송조내 검출 온도와 설정 온도를 비교하는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조장치.
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