WO2023080345A1 - 슬러지 처리 장치 및 이를 포함하는 분뇨 처리 장치 - Google Patents

슬러지 처리 장치 및 이를 포함하는 분뇨 처리 장치 Download PDF

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WO2023080345A1
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combustion
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신현석
김용권
김기남
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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

Definitions

  • the present disclosure relates to a sludge treatment device and a manure treatment device.
  • manure discharged from households is collected in large-scale manure treatment facilities and then treated en masse.
  • manure is not treated in a separate manure treatment facility and is dumped around the residence, which may cause hygiene and environmental problems.
  • a domestic manure treatment device is required to directly treat manure at home. Since the domestic manure treatment device is installed in a toilet in the house, it should have a small size and consume as little energy as possible considering the lack of usable energy.
  • Liquid manure and solid manure can be collected and treated separately.
  • solid manure can be burned after drying.
  • harmful gases such as CO and NOx are generated, which may adversely affect the user's health and the atmospheric environment. Therefore, the domestic manure treatment device has a configuration that discharges harmful gases below the required level. that is required
  • the technical challenge is to provide a sludge treatment device and a manure treatment device with low energy consumption.
  • a technical challenge is to provide a sludge treatment device and a manure treatment device that emit less harmful gases.
  • a dryer for drying the first sludge and discharging the second sludge; a combustor burning the second sludge; and a serial pipe connected to the combustor, wherein the dryer has air inlets through which air flows into the dryer, and the serial pipe is disposed adjacent to the dryer.
  • a heat transfer case disposed adjacent to the serial piping may be further included, but the heat transfer case may be configured to increase the transfer efficiency of heat generated in the serial piping to the dryer.
  • the heat transfer case may surround the dryer and the serial pipe.
  • the serial pipe may have a thickness of 2.8 T or more.
  • the serial pipe may be disposed adjacent to the dryer.
  • the dryer is a sludge treatment device for drying the first sludge such that the moisture content of the second sludge is 8% to 15%.
  • a feeder provided between the dryer and the burner, wherein the feeder includes: a storage area for storing the second sludge discharged from the dryer; and a supply screw transferring the second sludge of the storage area to the combustor.
  • the feeder may further include an agitator provided on the feed screw, but the agitator may mix the second sludge.
  • the feeder further includes an inclined input passage provided between the storage region and the combustor, wherein the inclined input passage has one end of the inclined input passage adjacent to the storage region longer than the other end of the inclined input passage adjacent to the combustor. It may be configured to be inclined to be placed high.
  • the supply screw may transfer the second sludge at different speeds according to time.
  • the combustor includes: a combustion drum defining a combustion chamber communicating with the serial pipe; and a Coanda nozzle disposed in the combustion chamber, wherein the Coanda nozzle may convey combustion gas moving toward the series pipe within the combustion chamber.
  • the Coanda nozzle includes: a conveyance passage; and a compressed air passage surrounding the conveyance passage, but the conveyance passage may have a streamlined shape.
  • a first exhaust pipe connected to the dryer; a first exhaust fan connected to the first exhaust pipe; a second exhaust pipe connected to the serial pipe; and a second exhaust fan connected to the second exhaust pipe.
  • the dryer includes: a dryer housing defining a drying chamber; drying screws provided in the drying chamber; and dry air inlets penetrating the dryer housing.
  • the dry air inlets may pass through a lower portion of the dryer housing.
  • the drying screws may include flow holes through which air flows in the drying chamber.
  • the drying screws may move the first sludge so that the first sludge is dried for 24 hours.
  • a solid manure treatment device in one aspect, includes: a dryer for drying the first sludge and discharging the second sludge; a combustor burning the second sludge; and a serial pipe connected to the combustor, wherein the dryer has air inlets through which air flows into the dryer, and the serial pipe is disposed adjacent to the dryer.
  • the temperature in the combustor and the serial pipe may be 650 degrees (° C.) or higher so that the toxic gas generated by the combustion of the second sludge is burned in the combustor and the serial pipe.
  • the dryer includes: a dryer housing defining a drying chamber; drying screws provided in the drying chamber; and dry air inlets penetrating the dryer housing.
  • the present disclosure can provide a sludge treatment device and a manure treatment device with low energy consumption.
  • the present disclosure can provide a sludge treatment device and a manure treatment device that emit less harmful gas.
  • FIG. 1 is a front view of a sludge treatment apparatus according to an exemplary embodiment.
  • Figure 2 is a rear view of the sludge treatment device of Figure 1;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a dryer of the sludge treatment device of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a perspective view of a drying screw of the dryer of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a feeder and a combustor of the sludge treatment device of FIG. 1;
  • FIG. 6 is an enlarged view for explaining the Coanda nozzle of FIG. 5;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a combustor, a serial pipe, a second exhaust pipe, and a second exhaust fan of the sludge treatment device of FIG. 1 .
  • FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 3 for explaining the operation of the dryer.
  • FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 5 for explaining a movement path of the second sludge.
  • FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 7 for explaining a combustion process.
  • Fig. 11 is a diagram corresponding to Fig. 6 for explaining conveyance of combustion gas by Coanda nozzles.
  • FIG. 12 is a view corresponding to FIG. 1 showing a sludge treatment apparatus including a heat transfer case.
  • Fig. 13 is a block diagram of a manure treatment device according to an exemplary embodiment.
  • a dryer for drying the first sludge and discharging the second sludge; a combustor burning the second sludge; and a serial pipe connected to the combustor, wherein the dryer has air inlets through which air flows into the dryer, and the serial pipe is disposed adjacent to the dryer.
  • a solid manure treatment device in one aspect, includes: a dryer for drying the first sludge and discharging the second sludge; a combustor burning the second sludge; and a serial pipe connected to the combustor, wherein the dryer has air inlets through which air flows into the dryer, and the serial pipe is disposed adjacent to the dryer.
  • ... unit described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation.
  • 'at least one of a, b, and c' means 'only a', 'only b', 'only c', 'a and b', 'a and c', 'b and c', or ' It should be understood to include a, b, and c'.
  • FIG. 1 is a front view of a sludge treatment apparatus according to an exemplary embodiment.
  • Figure 2 is a rear view of the sludge treatment device of Figure 1;
  • 3 is a cross-sectional view showing a dryer of the sludge treatment device of FIG. 1 .
  • 4 is a perspective view of a drying screw of the dryer of FIG. 3;
  • 5 is a cross-sectional view showing a feeder and a combustor of the sludge treatment device of FIG. 1;
  • 6 is an enlarged view for explaining the Coanda nozzle of FIG. 5;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a combustor, a serial pipe, a second exhaust pipe, and a second exhaust fan of the sludge treatment device of FIG. 1 .
  • FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 3 for explaining the operation of the dryer.
  • FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 5 for explaining a movement path of the second sludge.
  • 10 is a view corresponding to FIG. 7 for explaining a combustion process.
  • Fig. 11 is a diagram corresponding to Fig. 6 for explaining conveyance of combustion gas by Coanda nozzles.
  • 12 is a view corresponding to FIG. 1 showing a sludge treatment apparatus including a heat transfer case.
  • a sludge treatment device 11 may be provided.
  • the sludge treatment device 11 includes a dryer 100, a first exhaust pipe 122, a first exhaust fan 124, a feeder 200, a combustor 300, an ash collection container 350, a serial pipe 400, a first It may include two exhaust pipes 412 and a second exhaust fan 414 .
  • the dryer 100 includes a dryer housing 104 defining a drying chamber 102, drying screws 106 provided in the drying chamber 102, and drying penetrating the dryer housing 104. It may include air inlets 116 , a first exhaust pipe 122 communicating with the drying chamber 102 , and a first exhaust fan 124 .
  • the dryer housing 104 may define a drying chamber 102 .
  • the dryer housing 104 may include a material with high thermal conductivity.
  • dryer housing 104 may include a copper alloy or stainless steel (eg, SUS).
  • the dryer housing 104 may receive heat from a serial pipe 400 of the combustor 300 to be described later.
  • the first sludges S1 described later may be dried by heat supplied from the serial pipe 400.
  • drying by heat supplied from the series pipe 400 may be referred to as indirect drying.
  • the drying chamber 102 may provide a passage through which the first sludges S1 move.
  • the first sludges S1 may pass through the drying chamber 102 and be dried.
  • the drying chamber 102 may extend in a zigzag shape from the inlet 110 through which the first sludges S1 are input to the outlet 112 through which the second sludges S2 are discharged to the feeder 200.
  • the second sludges S2 may refer to the first sludges S1 dried by the dryer 100 .
  • the first sludges S1 may have a moisture content of 70% to 85%
  • the second sludges S2 may have a moisture content of 8% to 15%.
  • drying chamber 102 can be burned efficiently when it has a water content of 15% or less.
  • a sufficient distance for drying the first sludges S1 can be secured even in a small space such as a household bathroom.
  • drying chamber 102 is shown as having five layers, this is exemplary. The number of layers of the drying chamber 102 may be determined according to need.
  • a layer of the drying chamber 102 may refer to an area where the drying screws 106 are disposed.
  • a pair of drying screws 106 are disposed on each floor of the drying chamber 102 to move the first sludge S1.
  • the first sludges S1 may be provided to a storage area 202 to be described later in the lowermost layer of the drying chamber 102 .
  • a pair of drying screws 106 disposed on each layer may be disposed such that the threads cross each other.
  • the drying screws 106 may include drying screw holes 108 for efficiently flowing air A1 in the drying chamber 102 .
  • the drying screws 106 may be operated such that the first sludges S1 pass through the drying chamber 102 for about 24 hours. For example, drying screws 106 may rotate at a speed of 0.2 RPM.
  • Drying screws 106 may be actuated by a drying screw driving element 114 .
  • the dry screw drive element 114 may include a motor.
  • chains and gears may be provided between the dry screw drive element 114 and the dry screws 106 to transfer the power of the dry screw drive element 114 to the dry screws 106 .
  • the drying air inlets 116 may be passages through which air A1 outside the dryer 100 is introduced into the drying chamber 102 .
  • the drying air inlets 116 may be disposed in the lowermost layer of the drying chamber 102 so that external air A1 is introduced. However, if necessary, the drying air inlets 116 may be arranged so that external air A1 is introduced into other layers of the drying chamber 102 .
  • a first exhaust pipe 122 connected to the dryer housing 104 may be provided.
  • the first exhaust pipe 122 may communicate with the uppermost layer of the drying chamber 102 .
  • a first exhaust fan 124 may be connected to the first exhaust pipe 122 .
  • one end of the first exhaust pipe 122 may be connected to the dryer housing 104 and the other end may be connected to the first exhaust fan 124 .
  • the first exhaust fan 124 may be operated so that the air A1 in the drying chamber 102 communicated with the first exhaust pipe 122 is discharged to the outside through the first exhaust fan 124 .
  • the air (A1) introduced from the outside of the dryer 100 through the drying air inlets 116 may dry the first sludges S1 while passing through each layer in turn from the lowest layer to the uppermost layer of the drying chamber 102.
  • drying the first sludges S1 passing through the drying chamber 102 by air A1 may be referred to as natural drying.
  • the feeder 200 may include a storage area 202, an inclined input passage 204, a feed screw 206, and an agitator 208. .
  • the feeder housing 206 may be coupled with the dryer housing 104 .
  • the storage area 202 may communicate with the lowermost layer of the drying chamber 102 .
  • the storage area 202 may store the second sludges S2 until they are supplied to the combustor 300 .
  • the storage area 202 may collect the second sludges S2 until the second sludges S2 are filled up to a height of about 2/3 of the storage area 202 .
  • the storage area 202 may collect the second sludges S2 supplied from the dryer 100 for 5 to 14 days.
  • a supply screw 206 may be provided at the bottom of the storage area 202 .
  • the supply screw 206 may transfer the second sludges S2 in the storage area 202 to the combustor 300 .
  • the feed screw 206 may transfer the second sludges S2 at a constant speed to maintain a constant input amount of the second sludges S2 to the combustor 300 over time.
  • the supply screw 206 may transfer the second sludges S2 at different speeds according to time to adjust the input amount of the second sludges S2 to the combustor 300 according to time.
  • the supply screw 206 transfers the second sludges S2 at a first rate for a first time after starting operation, and transfers the second sludge S2 at a second rate slower than the first rate for a second time after the first time passes. It is possible to transfer the second sludges S2 at the speed.
  • the input amount of the second sludges S2 is adjusted according to time, thereby reducing the probability of incomplete combustion of the second sludges S2 and reducing the generation of harmful gases (eg, CO and NOx).
  • the input amount of the second sludges S2 may be 8.64 g/min for the first time and then 7.99 g/min for the second time.
  • the agitator 208 may mix the second sludges S2 so that the second sludges S2 do not form a bridge.
  • the second sludges S2 in the storage area 202 may smoothly descend to the supply screw 206 . Accordingly, the supply screw 206 may supply the second sludges S2 to the combustor 300 at a required amount per hour.
  • An inclined input passage 204 may be provided between the storage area 202 and the combustor 300 .
  • the storage area 202 and the combustor 300 may communicate with each other through the inclined input passage 204 .
  • the inclined input passage 204 may be disposed adjacent to the end of the feed screw 206 .
  • the inclined input passage 204 may receive the second sludges S2 from the supply screw 206 .
  • the inclined input passage 204 may be inclined such that the second sludge S2 provided from the supply screw 206 descends to the combustor 300 along the inclined input passage 204 by gravity.
  • an end of the inclined input passage 204 adjacent to the storage area 202 may be disposed at a higher position than an end of the inclined input passage 204 adjacent to the combustor 300 .
  • the inclined input passage 204 may separate the burner 300 and the storage area 202 far enough apart so that the second sludges S2 in the storage area 202 are not burned.
  • the storage area 202 is located too close to the combustor 300, when the second sludges S2 in the combustor 300 are burned, the second sludges S2 in the storage area 202 are also burned.
  • harmful gases eg, CO and NOx
  • treatment of noxious gases may refer to combustion of noxious gases, described below.
  • the combustor 300 may include a combustion drum 302 , a first grid plate 304 , a second grid plate 306 , an igniter 308 , and a Coanda nozzle 310 .
  • Combustion drum 302 may define a combustion chamber 320 .
  • the combustion chamber 320 may provide a space in which the second sludges S2 are burned and a space in which harmful gases (eg, CO, NOx) generated by incomplete combustion of the second sludges S2 are burned. there is.
  • the first grid plate 304 and the second grid plate 306 may be provided below the combustion chamber 320 .
  • a second grid plate 306 may be provided on the first grid plate 304 .
  • the first grid plate 304 and the second grid plate 306 can move into or out of the combustion chamber 320 .
  • the first lattice plate 304 and the second lattice plate 306 may be fully inserted into the combustion chamber 320 or completely discharged out of the combustion chamber 320 .
  • the first grid plate 304 and the second grid plate 306 may include grid holes.
  • the lattice holes may be passages through which air and noxious gases flow.
  • the first lattice plate 304 and the second lattice plate 306 may be substantially identical except for the location in which they are placed.
  • the first lattice plate 304 is completely inserted into the combustion chamber 320 and can support the second sludges S2 descending along the inclined input passage 204. .
  • the second sludges S2 may be burned (B1) while being placed on the first lattice plate 304 .
  • the second lattice plate 306 may crush ash generated by the combustion of the second sludges S2 when it is accumulated on the first lattice plate 304 .
  • the second grid plate 306 may stand by while being discharged out of the combustion chamber 320.
  • the second lattice plate 306 may pulverize the ash by repeating insertion and discharge operations with respect to the combustion chamber 320. Accordingly, reduction in the combustion efficiency of the second sludges S2 due to accumulation of ash can be reduced.
  • An ash container 350 may be provided below the first grid plate 304 . After the combustion of the second sludges S2 is finished, the first lattice plate 304 may be discharged out of the combustion chamber 320 and fall into the ash collection container 350 .
  • a detachable drawer (not shown) may be provided in the ash container 350 . Ashes may accumulate within the split drawer. The user may empty the ash by separating the detachable drawer from the ash collection container 350 .
  • Combustion drum 302 may include combustion air inlets 303 .
  • Air A2 may be supplied to the combustion chamber 320 from outside the combustion drum 302 through the combustion air inlets 303 . Some of the combustion air inlets 303 may be disposed adjacent to the first grid plate 304 . Other portions of the combustion air inlets 303 may be provided in a noxious gas combustion region 322 described later.
  • the air A2 (specifically, oxygen gas) introduced into the combustion chamber 320 may be used for burning the second sludges S2 and harmful gases.
  • An igniter 308 may be provided between the first grid plate 304 and the second grid plate 306 .
  • the igniter 308 may ignite the second sludges S2 placed on the first grid plate 304 .
  • An ignition method of the igniter 308 may be determined according to need.
  • the igniter 308 may use an electric ignition method or a gas ignition method.
  • the toxic gas combustion region 322 may be a region of the combustion chamber 320 defined by the inner surface of the combustion drum 302 protruding convexly.
  • the width of the noxious gas combustion region 322 may be smaller than the widths of other regions of the combustion chamber 320 excluding the noxious gas combustion region 322 .
  • the combustion gas BG is compressed in the noxious gas combustion region 322, and thus the temperature of the combustion gas BG may increase.
  • the temperature of the combustion gas BG in the noxious gas combustion region 322 may be higher than 650 degrees Celsius.
  • a lot of harmful gas may be generated at a temperature lower than that of the harmful gas combustion region 322 .
  • the harmful gas included in the combustion gas BG may be burned (B2) in the harmful gas combustion region 322 .
  • nitrogen oxides (NO x ) are burned in the noxious gas combustion region 322 and decomposed into nitrogen (N 2 ), and carbon monoxide (CO) is burned in the noxious gas combustion region 322 and carbon dioxide (CO 2 ) can be oxidized to Air A2 used for combustion of harmful gas may be introduced into the harmful gas combustion region 322 through other portions of the combustion air inlets 303 .
  • a Coanda nozzle 310 may be provided on a noxious gas combustion region 322 .
  • the Coanda nozzle 310 may extend in a vertical direction.
  • the Coanda nozzle 310 may include a conveyance passage 312 and a compressed air passage 314 .
  • the combustion gas inlet 316 through which the combustion gas BG flows into the conveyance passage 312 is disposed above the conveyance passage 312, and the combustion gas BG is discharged from the conveyance passage 312 to the combustion chamber 320.
  • the combustion gas outlets 318 may be disposed under the conveying passage 312 .
  • the conveying passage 312 may have a streamlined shape that gradually narrows and then widens toward the combustion gas outlets 318 from the combustion gas inlet 316 .
  • the width of the conveying passage 312 may be narrowed from the combustion gas inlet 316 to a region adjacent to the lower portion of the compressed air passage 314 and widened downward.
  • the compressed air passage 314 may be disposed adjacent to the combustion gas inlet 316 and may surround the return passage 312 .
  • a narrow gap 313 is provided between the compressed air passage 314 and the conveyance passage 312 so that the compressed air passage 314 and the conveyance passage 312 can communicate with each other.
  • the compressed air passage 314 may be connected to the compressed air generator 315 .
  • the compressed air generator 315 may supply compressed air A3 to the compressed air passage 314 .
  • the compressed air A3 may flow quickly along the compressed air passage 314 . Some of the compressed air A3 may escape through the narrow gap 313 at high speed.
  • the compressed air A3 escaping through the narrow gap 313 may flow along the wall of the conveyance passage 312 due to the Coanda effect.
  • the pressure inside the conveying passage 312 may be lower than the pressure outside the combustion chamber 320 by the rapidly flowing compressed air A3. Accordingly, the combustion gas BG around the Coanda nozzle 310 may flow into the conveying passage 312 .
  • the combustion gas BG introduced into the conveyance passage 312 may be moved to the lower portion of the conveyance passage 312 along the flow of the compressed air A3 and discharged to the combustion chamber 320 through the combustion gas outlet 318. there is.
  • the conveying passage 312 having a streamlined shape according to the present disclosure may transfer the combustion gas BG faster than a conveying passage having a straight shape.
  • the velocity of the combustion gas BG transported through the streamlined conveyance passage 312 of the present disclosure may be about 31% faster than the velocity of the combustion gas BG transported through the linear conveyance passage.
  • the conveying passage 312 having a streamlined shape according to the present disclosure may transport more combustion gas BG than a conveying passage having a straight shape.
  • the conveyance amount of combustion gas BG of the streamlined conveyance passage of the present disclosure may be about 2.4 times greater than the conveyance amount of combustion gas BG of the linear conveyance passage.
  • the amount of harmful gas generated by burning the second sludges S2 may decrease as the time for the harmful gas to remain in the combustion chamber 320 and be treated (ie, burned) increases.
  • the Coanda nozzle 310 may increase the time the harmful gas stays in the combustion chamber 320 by conveying the combustion gas BG. Accordingly, the amount of harmful gas may be reduced compared to when the combustion gas BG passes through the combustion chamber 320 at once.
  • An in-line piping 400 may be provided on the combustion drum 302 .
  • the in-line piping 400 may be disposed adjacent to the dryer housing 104 .
  • in-line piping 400 may directly contact dryer housing 104 .
  • the serial pipe 400 may communicate with the combustion chamber 320 .
  • High-temperature (about 650 degrees Celsius or more) combustion gas may flow from the combustion chamber 320 to the serial pipe 400 .
  • the internal temperature of the serial pipe 400 may increase due to combustion heat generated when the combustion gas and the second sludges S2 are burned.
  • the temperature inside the serial pipe 400 may be 650 degrees (°) or higher.
  • in-line tubing 400 may include a copper alloy or stainless steel (eg, SUS).
  • the in-line piping 400 may have a sufficient thickness so that the inside of the in-line piping 400 can maintain a temperature of 650 degrees (°) or more for a required period of time.
  • the serial pipe 400 may have a thickness of 2.8 T or more.
  • a high temperature eg, 650 degrees Celsius or higher
  • harmful gases that are not burned in the combustion chamber 320 may be burned in the serial pipe 400 . That is, the capacity for burning the harmful gas may be increased compared to the case where the harmful gas is burned only in the combustion chamber 320 . Accordingly, a small amount of harmful gas may be discharged to the outside of the sludge treatment device 11 .
  • Heat of the serial pipe 400 may be transferred to the dryer 100 .
  • the first sludges S1 in the dryer 100 may be dried (indirectly dried) by heat transferred from the serial pipe 400 . Since the sludge treatment device 11 of the present disclosure dries the first sludge S1 using natural drying and indirect drying, energy consumption for drying the sludge may be reduced.
  • a heat transfer case 500 may be disposed adjacent to the serial pipe 400 to efficiently transfer heat from the serial pipe 400 to the dryer 100 .
  • heat transfer case 500 may enclose dryer housing 104 and in-line tubing 400 .
  • the heat transfer case 500 may include carbon glass fibers.
  • in-line piping 400 is illustrated as being straight piping, it is not limiting. The shape of the serial pipe 400 may be determined as needed.
  • a second exhaust pipe 412 may be provided on the serial pipe 400 .
  • the second exhaust pipe 412 may communicate with the serial pipe 400 .
  • a second exhaust fan 414 may be connected to the second exhaust pipe 412 .
  • one end of the second exhaust pipe 412 may be connected to the series pipe 400 and the other end may be connected to the second exhaust fan 414 .
  • the second exhaust fan 414 may operate so that combustion gas in the series pipe 400 communicating with the second exhaust pipe 412 is discharged to the outside through the second exhaust fan 414 . Since the harmful gas in the combustion gas is burned in the combustion chamber 320 and the serial pipe 400, harmful gas below a standard value discharged to the outside may be discharged. In other words, the present disclosure can provide a sludge treatment device 11 with less harmful gas discharge.
  • Fig. 13 is a block diagram of a manure treatment device according to an exemplary embodiment.
  • content substantially the same as that described with reference to FIGS. 1 to 12 may not be described.
  • a manure treatment device 1000 may be provided.
  • the manure treatment device 1000 may include a toilet 1100, a second solid manure treatment device 1300, a second solid manure treatment device 1400, and a liquid manure treatment device 1200.
  • the toilet 1100 may collect manure from the user.
  • the toilet 1100 may separate and collect solid manure and liquid manure.
  • a method of separating and collecting solid manure and liquid manure may be selected as needed, and is not limited to one specific method.
  • solid manure may include feces and tissues
  • liquid manure may include urine and wash water.
  • the toilet 1100 may provide solid manure to the first solid manure handling device 1300 .
  • the first solid manure treatment device 1300 may water-treat solid manure.
  • solid manure may be subjected to a sedimentation process, a bioreaction process, and a disinfection process.
  • Sludge can be produced by water treatment processes.
  • the first solid manure treatment device 1300 may provide sludge to the second solid manure treatment device 1400 .
  • the moisture content of the sludge may be 97% or less.
  • the second solid manure treatment device 1400 may be substantially the same as the sludge treatment device 11 described with reference to FIG. 1 .
  • the second public manure treatment apparatus 1000 may further include a dehydrator.
  • the dehydrator can separate the liquid component from the sludge.
  • the water content of sludge from which liquid components are separated may be 70% to 85%.
  • the separated liquid component may be transferred to the liquid manure treatment device 1200.
  • Sludge from which liquid components are separated may be put into the dryer described with reference to FIGS. 1 to 11 .
  • the sludge may be burned after being dried by the process described with reference to FIGS. 1 to 11 .
  • the liquid manure treatment device 1200 may purify liquid manure provided from the toilet 1100 and liquid components of the sludge supplied from the dehydrator.
  • the liquid manure treatment device 1200 may purify liquid manure to produce washing water. After the washing water is stored in a separate water tank, it can be reused in the toilet.
  • the present disclosure can provide a manure treatment device 1000 that consumes less energy for drying sludge and emits less harmful gas.

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Abstract

슬러지 처리 장치는 제1 슬러지들을 건조하여 제2 슬러지들을 배출하는 건조기, 제2 슬러지들을 연소시키는 연소기, 및 연소기와 연결되는 직렬 배관을 포함하되, 건조기는 공기가 건조기 내부로 유입되는 공기 유입구들을 갖고, 직렬 배관은 건조기에 인접하게 배치된다.

Description

슬러지 처리 장치 및 이를 포함하는 분뇨 처리 장치
본 개시는 슬러지 처리 장치 및 분뇨 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 가정에서 배출되는 분뇨는 대규모의 분뇨 처리 시설에서 수집된 후 한꺼번에 처리된다. 대규모의 분뇨 처리 시설이 갖춰지지 않거나 부족한 지역의 경우, 분뇨는 별도의 분뇨 처리 시설에서 처리되지 못하고 거주지 주변에 버려지고, 이로 인해 위생 문제 및 환경 문제가 발생할 수 있다.
위와 같은 문제를 해결하기 위해, 가정에서 분뇨를 직접 처리할 수 있도록 가정용 분뇨 처리 장치가 요구된다. 가정용 분뇨 처리 장치는 가정 내의 화장실에 설치되므로 작은 크기를 가져야 하고, 사용할 수 있는 에너지가 부족할 것을 고려하여 가능한 적은 에너지를 소비하여야 한다.
액체 분뇨와 고체 분뇨는 각각 따로 수집되어 처리될 수 있다. 예를 들어, 고체 분뇨는 건조 후 연소될 수 있다. 고체 분뇨의 연소시 CO 및 NOx와 같은 유해 가스가 발생하여, 사용자의 건강 및 대기 환경에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.따라서 가정용 분뇨 처리 장치는 유해 가스를 요구되는 수준 이하로 배출하는 구성을 가질 것이 요구된다.
기술적 과제는 에너지 소모가 적은 슬러지 처리 장치 및 분뇨 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
기술적 과제는 유해 가스를 적게 배출하는 슬러지 처리 장치 및 분뇨 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
다만, 기술적 과제는 상기 개시에 한정되지 않는다.
일 측면에 있어서, 제1 슬러지들을 건조하여 제2 슬러지들을 배출하는 건조기; 상기 제2 슬러지들을 연소시키는 연소기; 및 상기 연소기와 연결되는 직렬 배관;을 포함하되, 상기 건조기는 공기가 상기 건조기 내부로 유입되는 공기 유입구들을 갖고, 상기 직렬 배관은 상기 건조기에 인접하게 배치되는 슬러지 처리 장치가 제공될 수 있다.
상기 직렬 배관에 인접하게 배치되는 열 전달 케이스;를 더 포함하되, 상기 열 전달 케이스는 상기 직렬 배관에서 발생한 열이 상기 건조기에 전달되는 효율을 높이도록 구성될 수 있다.
상기 열 전달 케이스는 상기 건조기와 상기 직렬 배관을 둘러쌀 수 있다.
상기 직렬 배관의 두께는 2.8 T 이상일 수 있다.
상기 직렬 배관은 상기 건조기에 인접하게 배치될 수 있다.
상기 건조기는 상기 제2 슬러지의 함수율이 8 %에서 15 %가 되도록 상기 제1 슬러지들을 건조하는 슬러지 처리 장치.
상기 건조기와 상기 연소기 사이에 제공되는 공급기;를 더 포함하되, 상기 공급기는: 상기 건조기로부터 배출되는 상기 제2 슬러지들을 저장하는 저장 영역; 및 상기 저장 영역의 상기 제2 슬러지들을 상기 연소기로 이송하는 공급 스크류;를 포함할 수 있다.
상기 공급기는, 상기 공급 스크류 상에 제공되는 교반기;를 더 포함하되, 상기 교반기는 상기 제2 슬러지들을 섞을 수 있다.
상기 공급기는, 상기 저장 영역과 상기 연소기 사이에 제공되는 경사 투입 통로를 더 포함하되, 상기 경사 투입 통로는 상기 저장 영역에 인접한 상기 경사 투입 통로의 일단이 상기 연소기에 인접한 상기 경사 투입 통로의 타단보다 높이 배치되도록 경사지게 구성될 수 있다.
상기 공급 스크류는 상기 제2 슬러지들을 시간에 따라 다른 속도 이송할 수 있다.
상기 연소기는: 상기 직렬 배관과 연통되는 연소실을 정의하는 연소 드럼; 및 상기 연소실에 배치되는 코안다 노즐;을 포함하되, 상기 코안다 노즐은 상기 연소실 내에서 상기 직렬 배관을 향해 이동하는 연소 가스를 반송시킬 수 있다.
상기 코안다 노즐은: 반송 유로; 및 상기 반송 유로를 둘러싸는 압축 공기 유로;를 포함하되, 상기 반송 유로는 유선형을 가질 수 있다.
상기 건조기에 연결되는 제1 배기관; 상기 제1 배기관에 연결되는 제1 배기팬; 상기 직렬 배관에 연결되는 제2 배기관; 및 상기 제2 배기관에 연결되는 제2 배기팬;을 포함할 수 있다.
상기 건조기는: 건조실을 정의하는 건조기 하우징; 상기 건조실에 제공되는 건조 스크류들; 및 상기 건조기 하우징을 관통하는 건조 공기 유입구들;을 포함할 수 있다.
상기 건조 공기 유입구들은 상기 건조기 하우징의 하부를 관통할 수 있다.
상기 건조 스크류들은 상기 건조실 내에서 공기가 유동하는 유동홀들을 포함할 수 있다.
상기 건조 스크류들은 상기 제1 슬러지들이 24 시간 동안 건조되도록 상기 제1 슬러지들을 이동시킬 수 있다.
일 측면에 있어서, 고체 분뇨 처리 장치; 및 액체 분뇨 처리 장치;를 포함하되, 상기 고체 분뇨 처리 장치는: 제1 슬러지들을 건조하여 제2 슬러지들을 배출하는 건조기; 상기 제2 슬러지들을 연소시키는 연소기; 및 상기 연소기와 연결되는 직렬 배관;을 포함하되, 상기 건조기는 공기가 상기 건조기 내부로 유입되는 공기 유입구들을 갖고, 상기 직렬 배관은 상기 건조기에 인접하게 배치되는 분뇨 처리 장치가 제공될 수 있다.
상기 제2 슬러지의 연소에 의해 발생하는 유해 가스가 상기 연소기 및 상기 직렬 배관 내에서 연소되도록 상기 연소기 및 상기 직렬 배관 내의 온도는 650 도(℃) 이상일 수 있다.
상기 건조기는: 건조실을 정의하는 건조기 하우징; 상기 건조실에 제공되는 건조 스크류들; 및 상기 건조기 하우징을 관통하는 건조 공기 유입구들;을 포함할 수 있다.
본 개시는 에너지 소모가 적은 슬러지 처리 장치 및 분뇨 처리 장치를 제공할 수 있다.
본 개시는 유해 가스를 적게 배출하는 슬러지 처리 장치 및 분뇨 처리 장치를 제공할 수 있다.
다만, 발명의 효과는 상기 개시에 한정되지 않는다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 슬러지 처리 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 슬러지 처리 장치의 배면도이다.
도 3은 도 1의 슬러지 처리 장치의 건조기를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 건조기의 건조 스크류의 사시도이다.
도 5는 도 1의 슬러지 처리 장치의 공급기 및 연소기를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 코안다 노즐을 설명하기 위한 확대도이다.
도 7은 도 1의 슬러지 처리 장치의 연소기, 직렬 배관, 제2 배기관, 및 제2 배기팬을 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 건조기의 작동을 설명하기 위한 도 3에 대응하는 도면이다.
도 9는 제2 슬러지의 이동 경로를 설명하기 위한 도 5에 대응하는 도면이다.
도 10은 연소 과정을 설명하기 위한 도 7에 대응하는 도면이다.
도 11은 코안다 노즐에 의한 연소 가스의 반송을 설명하기 위한 도 6에 대응하는 도면이다.
도 12는 열 전달 케이스를 포함하는 슬러지 처리 장치를 나타내는 도 1에 대응하는 도면이다.
도 13은 예시적인 실시예에 따른 분뇨 처리 장치의 블록도이다.
일 측면에 있어서, 제1 슬러지들을 건조하여 제2 슬러지들을 배출하는 건조기; 상기 제2 슬러지들을 연소시키는 연소기; 및 상기 연소기와 연결되는 직렬 배관;을 포함하되, 상기 건조기는 공기가 상기 건조기 내부로 유입되는 공기 유입구들을 갖고, 상기 직렬 배관은 상기 건조기에 인접하게 배치되는 슬러지 처리 장치가 제공될 수 있다.
일 측면에 있어서, 고체 분뇨 처리 장치; 및 액체 분뇨 처리 장치;를 포함하되, 상기 고체 분뇨 처리 장치는: 제1 슬러지들을 건조하여 제2 슬러지들을 배출하는 건조기; 상기 제2 슬러지들을 연소시키는 연소기; 및 상기 연소기와 연결되는 직렬 배관;을 포함하되, 상기 건조기는 공기가 상기 건조기 내부로 유입되는 공기 유입구들을 갖고, 상기 직렬 배관은 상기 건조기에 인접하게 배치되는 분뇨 처리 장치가 제공될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.
이하에서, 'a, b, 및 c 중 적어도 하나'는 '오직 a', '오직 b', '오직 c', 'a와 b', 'a와 c', 'b와 c', 또는 'a, b, 및 c'를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 슬러지 처리 장치의 정면도이다. 도 2는 도 1의 슬러지 처리 장치의 배면도이다. 도 3은 도 1의 슬러지 처리 장치의 건조기를 나타내는 단면도이다. 도 4는 도 3의 건조기의 건조 스크류의 사시도이다. 도 5는 도 1의 슬러지 처리 장치의 공급기 및 연소기를 나타내는 단면도이다. 도 6은 도 5의 코안다 노즐을 설명하기 위한 확대도이다. 도 7은 도 1의 슬러지 처리 장치의 연소기, 직렬 배관, 제2 배기관, 및 제2 배기팬을 나타내는 단면도이다. 도 8은 도 건조기의 작동을 설명하기 위한 도 3에 대응하는 도면이다. 도 9는 제2 슬러지의 이동 경로를 설명하기 위한 도 5에 대응하는 도면이다. 도 10은 연소 과정을 설명하기 위한 도 7에 대응하는 도면이다. 도 11은 코안다 노즐에 의한 연소 가스의 반송을 설명하기 위한 도 6에 대응하는 도면이다. 도 12는 열 전달 케이스를 포함하는 슬러지 처리 장치를 나타내는 도 1에 대응하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 슬러지 처리 장치(11)가 제공될 수 있다. 슬러지 처리 장치(11)는 건조기(100), 제1 배기관(122), 제1 배기팬(124), 공급기(200), 연소기(300), 재 수거통(350), 직렬 배관(400), 제2 배기관(412), 및 제2 배기팬(414)을 포함할 수 있다. 도 3 및 도 8을 참조하면, 건조기(100)는 건조실(102)을 정의하는 건조기 하우징(104), 건조실(102)에 제공되는 건조 스크류들(106), 건조기 하우징(104)을 관통하는 건조 공기 유입구들(116), 건조실(102)과 연통되는 제1 배기관(122), 및 제1 배기팬(124)을 포함할 수 있다.
건조기 하우징(104)은 건조실(102)을 정의할 수 있다. 건조기 하우징(104)은 열 전도율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 건조기 하우징(104)은 구리 합금 또는 스테인리스 강(예를 들어, SUS)을 포함할 수 있다. 건조기 하우징(104)은 후술되는 연소기(300)의 직렬 배관(400)으로부터 열을 공급받을 수 있다. 후술되는 제1 슬러지들(S1)은 직렬 배관(400)으로부터 공급된 열에 의해 건조될 수 있다. 본 명세서에서, 직렬 배관(400)으로부터 공급된 열에 의한 건조는 간접 건조로 지칭될 수 있다.
건조실(102)은 제1 슬러지들(S1)이 이동하는 통로를 제공할 수 있다. 제1 슬러지들(S1)은 건조실(102)을 지나며 건조될 수 있다. 건조실(102)은 제1 슬러지들(S1)이 투입되는 투입구(110)부터 제2 슬러지들(S2)이 공급기(200)로 배출되는 배출구(112)까지 지그재그 형상으로 연장될 수 있다. 제2 슬러지들(S2)은 건조기(100)에 의해 건조된 제1 슬러지들(S1)을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 제1 슬러지들(S1)은 70 %에서 85 %의 함수율을 가질 수 있고, 제2 슬러지들(S2)은 8 %에서 15 %의 함수율을 가질 수 있다. 슬러지는 15 % 이하의 함수율을 가질 때 효율적으로 연소될 수 있다. 건조실(102)이 지그재그 형상으로 연장됨에 따라 가정용 화장실과 같이 작은 공간에서도 제1 슬러지들(S1)을 건조하기 위한 충분한 거리가 확보될 수 있다. 건조실(102)이 5개의 층을 갖는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이다. 건조실(102)의 층 수는 필요에 따라 정해질 수 있다. 건조실(102)의 층은 건조 스크류들(106)이 배치된 영역을 지칭할 수 있다.
건조실(102)의 각 층마다 한 쌍의 건조 스크류들(106)이 배치되어, 제1 슬러지들(S1)을 이동시킬 수 있다. 제1 슬러지들(S1)은 건조실(102)의 최하층에서 후술되는 저장 영역(202)으로 제공될 수 있다. 일 예에서, 각 층에 배치된 한 쌍의 건조 스크류들(106)은 나사산이 서로 교차하도록 배치될 수 있다. 도 4에 도시된 것과 같이, 건조 스크류들(106)은 건조실(102) 내에서 공기(A1)를 효율적으로 유동시키기 위한 건조 스크류 홀들(108)을 포함할 수 있다. 건조 스크류들(106)은 제1 슬러지들(S1)이 약 24시간동안 건조실(102)을 지나도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 건조 스크류들(106)은 0.2 RPM 의 속도로 회전할 수 있다. 건조 스크류들(106)은 건조 스크류 구동 요소(114)에 의해 작동될 수 있다. 예를 들어, 건조 스크류 구동 요소(114)는 모터를 포함할 수 있다. 일 예에서, 건조 스크류 구동 요소(114)와 건조 스크류들(106) 사이에 건조 스크류 구동 요소(114)의 동력을 건조 스크류들(106)에 전달하는 체인들 및 기어들이 제공될 수 있다.
건조 공기 유입구들(116)은 건조기(100) 외부의 공기(A1)가 건조실(102)로 유입되는 통로일 수 있다. 건조 공기 유입구들(116)은 건조실(102)의 최하층에 외부의 공기(A1)가 유입되도록 배치될 수 있다. 다만, 필요에 따라 건조 공기 유입구들(116)은 건조실(102)의 다른 층들에도 외부의 공기(A1)가 유입되도록 배치될 수 있다.
건조기 하우징(104)에 연결되는 제1 배기관(122)이 제공될 수 있다. 제1 배기관(122)은 건조실(102)의 최상층과 연통될 수 있다. 제1 배기관(122)에 제1 배기팬(124)이 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 배기관(122)의 일단은 건조기 하우징(104)에 연결되고, 타단은 제1 배기팬(124)에 연결될 수 있다. 제1 배기팬(124)은 제1 배기관(122)과 연통된 건조실(102) 내의 공기(A1)가 제1 배기팬(124)을 통해 외부로 배출되도록 작동될 수 있다. 건조 공기 유입구들(116)를 통해 건조기(100) 외부에서 유입된 공기(A1)는 건조실(102)의 최하층부터 최상층까지 각 층들을 차례로 지나며 제1 슬러지들(S1)을 건조할 수 있다. 본 명세서에서, 건조실(102)을 지나는 제1 슬러지들(S1)이 공기(A1)에 의해 건조되는 것은 자연 건조로 지칭될 수 있다.
도 5, 도 7, 도 9, 및 도 10을 참조하면, 공급기(200)는 저장 영역(202), 경사 투입 통로(204), 공급 스크류(206), 및 교반기(208)를 포함할 수 있다. 공급기 하우징(206)은 건조기 하우징(104)과 연결될 수 있다. 저장 영역(202)은 건조실(102)의 최하층과 연통될 수 있다. 저장 영역(202)은 제2 슬러지들(S2)을 연소기(300)에 공급하기 전까지 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장 영역(202)은 저장 영역(202)의 약 2/3 높이까지 제2 슬러지들(S2)이 채워질 때까지 제2 슬러지들(S2)을 모을 수 있다. 예를 들어, 저장 영역(202)은 5 내지 14일 동안 건조기(100)로부터 공급되는 제2 슬러지들(S2)을 모을 수 있다.
저장 영역(202)의 하부에 공급 스크류(206)가 제공될 수 있다. 공급 스크류(206)는 저장 영역(202) 내의 제2 슬러지들(S2)을 연소기(300)로 이송할 수 있다. 일 예에서, 공급 스크류(206)는 일정한 속도로 제2 슬러지들(S2)을 이송하여, 연소기(300)에 대한 제2 슬러지들(S2)의 시간에 따른 투입량을 일정하게 유지할 수 있다. 일 예에서, 공급 스크류(206)는 시간에 따라 다른 속도로 제2 슬러지들(S2)을 이송하여, 연소기(300)에 대한 제2 슬러지들(S2)의 시간에 따른 투입량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 공급 스크류(206)는 작동을 시작한 후 제1 시간동안 제1 속도로 제2 슬러지들(S2)을 이송하고, 제1 시간이 지난 후부터 제2 시간동안 제1 속도보다 느린 제2 속도로 제2 슬러지들(S2)을 이송할 수 있다. 제2 슬러지들(S2)의 시간에 따른 투입량이 조절되어, 제2 슬러지들(S2)의 불완전 연소 확률을 낮추고 유해 가스(예를 들어, CO, NOx)의 발생량을 줄일 수 있다. 예를 들어, 제2 슬러지들(S2)의 투입량은 제1 시간동안 8.64 g/min일 수 있고, 이후 제2 시간동안 7.99 g/min일 수 있다.
저장 영역(202)에 제2 슬러지들(S2)이 쌓이면 제2 슬러지들(S2)이 저장 영역(202)의 측벽들 사이에서 아치형의 브릿지를 형성하는 재밍(jamming) 현상이 발생할 수 있다. 이때 공급 스크류(206)가 작동되면, 공급 스크류(206) 주변의 제2 슬러지들(S2)만 연소기(300)로 이송되고, 공급 스크류(206)와 위쪽의 제2 슬러지들(S2)은 공급 스크류(206)로 내려오지 못할 수 있다. 제2 슬러지들(S2)이 공급 스크류로 내려오지 못하는 상황을 방지하기 위해 공급 스크류(206) 상에 교반기(208)가 제공될 수 있다. 교반기(208)는 제2 슬러지들(S2)이 브릿지를 형성하지 못 하도록 제2 슬러지들(S2)을 섞을 수 있다. 저장 영역(202) 내의 제2 슬러지들(S2)은 공급 스크류(206)로 원활히 내려갈 수 있다. 이에 따라, 공급 스크류(206)는 요구되는 시간당 투입량으로 제2 슬러지들(S2)을 연소기(300)에 공급할 수 있다.
경사 투입 통로(204)는 저장 영역(202)과 연소기(300) 사이에 제공될 수 있다. 저장 영역(202)과 연소기(300)는 경사 투입 통로(204)에 의해 연통될 수 있다. 경사 투입 통로(204)는 공급 스크류(206)의 단부에 인접하게 배치될 수 있다. 경사 투입 통로(204)는 공급 스크류(206)로부터 제2 슬러지들(S2)을 받을 수 있다. 경사 투입 통로(204)는 공급 스크류(206)로부터 제공된 제2 슬러지들(S2)이 중력에 의해 경사 투입 통로(204)를 따라 연소기(300)로 내려가도록 경사질 수 있다. 다시 말해, 저장 영역(202)에 인접한 경사 투입 통로(204)의 단부는 연소기(300)에 인접한 경사 투입 통로(204)의 단부보다 높은 위치에 배치될 수 있다. 경사 투입 통로(204)는 저장 영역(202) 내의 제2 슬러지들(S2)이 연소되지 않도록 연소기(300)와 저장 영역(202)을 충분히 멀리 이격시킬 수 있다. 저장 영역(202)이 연소기(300)에 지나치게 가까이 위치하는 경우, 연소기(300) 내의 제2 슬러지들(S2)이 연소될 때 저장 영역(202) 내의 제2 슬러지들(S2)도 함께 연소될 수 있다. 저장 영역(202) 내의 제2 슬러지들(S2)이 연소될 경우 유해 가스(예를 들어, CO, NOx)가 처리되지 못하고 슬러지 처리 장치(11) 외부로 배출될 수 있다. 일 예에서, 유해 가스의 처리는 후술되는 유해 가스의 연소를 지칭할 수 있다.
연소기(300)는 연소 드럼(302), 제1 격자 판(304), 제2 격자 판(306), 점화기(308), 및 코안다 노즐(310)을 포함할 수 있다. 연소 드럼(302)은 연소실(320)을 정의할 수 있다. 연소실(320)은 제2 슬러지들(S2)이 연소되는 공간 및 제2 슬러지들(S2)의 불완전 연소에 의해 발생되는 유해 가스(예를 들어, CO, NOx)가 연소되는 공간을 제공할 수 있다.
제1 격자 판(304) 및 제2 격자 판(306)은 연소실(320) 하부에 제공될 수 있다. 제2 격자 판(306)은 제1 격자 판(304) 상에 제공될 수 있다. 제1 격자 판(304) 및 제2 격자 판(306)은 연소실(320) 안쪽 또는 바깥쪽으로 이동할 수 있다. 제1 격자 판(304) 및 제2 격자 판(306)은 연소실(320) 내로 완전히 삽입되거나, 연소실(320) 밖으로 완전히 배출될 수 있다. 제1 격자 판(304) 및 제2 격자 판(306)은 격자 구멍들을 포함할 수 있다. 격자 구멍들은 공기 및 유해 가스가 유동하는 통로일 수 있다. 일 예에서, 제1 격자 판(304) 및 제2 격자 판(306)은 배치된 위치를 제외하면 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 슬러지들(S2)이 연소되는 동안 제1 격자 판(304)은 연소실(320) 내로 완전히 삽입되어, 경사 투입 통로(204)를 따라 내려오는 제2 슬러지들(S2)을 지지할 수 있다. 도 10에 도시된 것과 같이, 제2 슬러지들(S2)은 제1 격자 판(304) 상에 놓인 채로 연소(B1)될 수 있다. 제2 격자 판(306)은 제2 슬러지들(S2)의 연소에 의해 생성되는 재(ash)가 제1 격자 판(304) 상에 쌓인 경우, 재를 분쇄할 수 있다. 제1 격자 판(304) 상에 재가 쌓이지 않은 경우, 제2 격자 판(306)은 연소실(320) 밖으로 배출된 상태로 대기할 수 있다. 제1 격자 판(304) 상에 재가 상당량 쌓인 경우, 제2 격자 판(306)은 연소실(320)에 대해 삽입 및 배출 작동을 반복하여 재를 분쇄할 수 있다. 이에 따라, 재가 쌓임에 따라 제2 슬러지들(S2)의 연소 효율이 감소하는 것이 줄어들 수 있다.
재 수거통(350)이 제1 격자 판(304) 아래에 제공될 수 있다. 제2 슬러지들(S2)의 연소가 끝난 후, 제1 격자 판(304)이 연소실(320) 밖으로 배출되어 재가 재 수거통(350)으로 떨어질 수 있다. 재 수거통(350) 내에 분리형 서랍(미도시)이 제공될 수 있다. 재는 분리형 서랍 내에 쌓일 수 있다. 사용자는 분리형 서랍을 재 수거통(350)으로부터 분리하여 재를 비울 수 있다.
연소 드럼(302)은 연소 공기 유입구들(303)을 포함할 수 있다. 연소 공기 유입구들(303)을 통해 연소 드럼(302) 외부에서 연소실(320)로 공기(A2)가 공급될 수 있다. 연소 공기 유입구들(303) 중 일부는 제1 격자 판(304)에 인접하게 배치될 수 있다. 연소 공기 유입구들(303) 중 다른 일부는 후술되는 유해 가스 연소 영역(322)에 제공될 수 있다. 연소실(320)로 유입된 공기(A2)(구체적으로, 산소 기체)는 제2 슬러지들(S2) 및 유해 가스의 연소에 사용될 수 있다.
점화기(308)는 제1 격자 판(304)과 제2 격자 판(306) 사이에 제공될 수 있다. 점화기(308)는 제1 격자 판(304) 상에 놓인 제2 슬러지들(S2)에 불을 붙일 수 있다. 점화기(308)의 점화 방식은 필요에 따라 정해질 수 있다. 예를 들어, 점화기(308)는 전기 점화 방식 또는 가스 점화 방식을 이용할 수 있다.
유해 가스 연소 영역(322)은 볼록하게 돌출된 연소 드럼(302)의 내측면에 의해 정의되는 연소실(320)의 일 영역일 수 있다. 유해 가스 연소 영역(322)의 폭은 유해 가스 연소 영역(322)을 제외한 연소실(320)의 다른 영역의 폭보다 작을 수 있다. 연소 가스(BG)는 유해 가스 연소 영역(322)에서 압축되고, 이에 따라 연소 가스(BG)의 온도가 상승할 수 있다. 예를 들어, 유해 가스 연소 영역(322)에서 연소 가스(BG)의 온도는 650 도(℃) 이상으로 높아질 수 있다. 유해 가스는 유해 가스 연소 영역(322)보다 낮은 온도에서 많이 발생될 수 있다. 연소 가스(BG)의 온도는 650 도(℃) 이상으로 높아지므로, 연소 가스(BG)에 포함된 유해 가스는 유해 가스 연소 영역(322)에서 연소(B2)될 수 있다. 예를 들어, 질소산화물(NOx)은 유해 가스 연소 영역(322)에서 연소되어 질소(N2)로 분해되고, 일산화탄소(CO)는 유해 가스 연소 영역(322)에서 연소되어 이산화탄소(CO2)로 산화될 수 있다. 연소 공기 유입구들(303) 중 다른 일부를 통해 유해 가스의 연소에 이용되는 공기(A2)가 유해 가스 연소 영역(322)으로 유입될 수 있다.
도 6 및 도 11을 참조하면, 코안다 노즐(310)은 유해 가스 연소 영역(322) 상에 제공될 수 있다. 코안다 노즐(310)은 상하 방향으로 연장할 수 있다. 코안다 노즐(310)은 반송 유로(312) 및 압축 공기 유로(314)를 포함할 수 있다. 반송 유로(312)로 연소 가스(BG)가 유입되는 연소 가스 유입구(316)는 반송 유로(312)의 상부에 배치되고, 반송 유로(312)로부터 연소실(320)로 연소 가스(BG)가 배출되는 연소 가스 배출구들(318)은 반송 유로(312)의 하부에 배치될 수 있다. 반송 유로(312)는 연소 가스 유입구(316)에서 연소 가스 배출구들(318)을 향해 갈수록 좁아지다가 넓어지는 유선형을 가질 수 있다. 예를 들어, 반송 유로(312)의 폭은 연소 가스 유입구(316)에서부터 압축 공기 유로(314)의 하부에 인접한 일 영역까지 좁아지고, 아래로 넓어질 수 있다.
압축 공기 유로(314)는 연소 가스 유입구(316)에 인접하게 배치될 수 있고, 반송 유로(312)를 둘러쌀 수 있다. 압축 공기 유로(314)와 반송 유로(312) 사이에 좁은 틈(313)이 제공되어, 압축 공기 유로(314)와 반송 유로(312)를 연통시킬 수 있다. 압축 공기 유로(314)는 압축 공기 발생기(315)와 연결될 수 있다. 압축 공기 발생기(315)는 압축 공기 유로(314)에 압축 공기(A3)를 공급할 수 있다. 압축 공기(A3)는 압축 공기 유로(314)를 따라 빠르게 흐를 수 있다. 압축 공기(A3) 중 일부는 빠른 속도를 가지고 좁은 틈(313)으로 빠져나올 수 있다. 좁은 틈(313)으로 빠져나온 압축 공기(A3)는 코안다 효과에 의해 반송 유로(312)의 벽을 따라 흐를 수 있다. 빠르게 흐르는 압축 공기(A3)에 의해 반송 유로(312) 내부에 압력은 연소실(320) 외부의 압력보다 낮아질 수 있다. 이에 따라, 코안다 노즐(310) 주변의 연소 가스(BG)가 반송 유로(312)로 유입될 수 있다. 반송 유로(312)로 유입된 연소 가스(BG)는 압축 공기(A3)의 흐름을 따라 반송 유로(312)의 하부로 이동되고, 연소 가스 배출구(318)를 통해 연소실(320)로 배출될 수 있다.
본 개시의 유선형을 갖는 반송 유로(312)는 직선형을 갖는 반송 유로에 비해 연소 가스(BG)를 빠르게 이송할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 유선형을 갖는 반송 유로(312)를 통해 이송되는 연소 가스(BG)의 속도는 직선형의 반송 유로를 통해 이송되는 연소 가스(BG)의 속도보다 약 31 % 빠를 수 있다. 본 개시의 유선형을 갖는 반송 유로(312)는 직선형을 갖는 반송 유로에 비해 많은 연소 가스(BG)를 이송할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 유선형의 반송 유로의 연소 가스(BG)의 이송량은 직선형의 반송 유로의 연소 가스(BG)의 이송량보다 약 2.4 배 많을 수 있다.
제2 슬러지들(S2)이 연소되어 생성된 유해 가스의 양은 유해 가스가 연소실(320)에서 체류되며 처리되는(즉, 연소되는) 시간이 길어질수록 감소할 수 있다. 코안다 노즐(310)은 연소 가스(BG)를 반송시켜 유해 가스가 연소실(320)에 머무르는 시간을 늘릴 수 있다. 이에 따라, 연소 가스(BG)가 연소실(320)을 한번에 지날 때보다 유해 가스의 양이 감소할 수 있다.
직렬 배관(400)이 연소 드럼(302) 상에 제공될 수 있다. 직렬 배관(400)은 건조기 하우징(104)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 직렬 배관(400)은 건조기 하우징(104)과 직접 접할 수 있다. 직렬 배관(400)은 연소실(320)과 연통될 수 있다. 고온(약 650도(℃) 이상)의 연소 가스가 연소실(320)에서 직렬 배관(400)으로 유입될 수 있다. 연소 가스 및 제2 슬러지들(S2)이 연소될 때 발생하는 연소열에 의해 직렬 배관(400) 내부의 온도가 높아질 수 있다. 예를 들어, 제2 슬러지들(S2)이 연소될 때 직렬 배관(400) 내부의 온도는 650 도(°) 이상일 수 있다. 일 예에서, 직렬 배관(400)은 구리 합금 또는 스테인리스 강(예를 들어, SUS)을 포함할 수 있다. 일 예에서, 직렬 배관(400)은 직렬 배관(400)의 내부가 650 도(°) 이상의 온도를 요구되는 시간동안 유지할 수 있도록 충분한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 직렬 배관(400)의 두께는 2.8 T 이상일 수 있다. 직렬 배관(400) 내부가 고온(예를 들어, 650 도(℃) 이상)으로 유지됨에 따라, 연소실(320)에서 연소되지 않은 유해 가스는 직렬 배관(400)에서 연소될 수 있다. 즉, 연소실(320)에서만 유해 가스가 연소되는 경우보다 유해 가스를 연소하는 용량이 증가할 수 있다. 이에 따라, 적은 양의 유해 가스가 슬러지 처리 장치(11) 외부로 배출될 수 있다. 직렬 배관(400)의 열은 건조기(100)에 전달될 수 있다. 직렬 배관(400)으로부터 전달된 열에 의해 건조기(100) 내의 제1 슬러지들(S1)이 건조(간접 건조)될 수 있다. 본 개시의 슬러지 처리 장치(11)는 자연 건조 및 간접 건조를 이용하여 제1 슬러지(S1)를 건조시키므로 슬러지를 건조하기 위한 에너지 소모가 적을 수 있다. 일 예에서, 도 12에 도시된 것과 같이, 직렬 배관(400)의 열을 건조기(100)에 효율적으로 전달하기 위해 직렬 배관(400)에 인접하게 열 전달 케이스(500)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 열 전달 케이스(500)는 건조기 하우징(104)과 직렬 배관(400)을 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 열 전달 케이스(500)는 카본 글라스 파이버를 포함할 수 있다. 직렬 배관(400)이 직선형 배관인 것으로 도시되었으나, 한정적인 것이 아니다. 직렬 배관(400)의 형상은 필요에 따라 정해질 수 있다.
직렬 배관(400) 상에 제2 배기관(412)이 제공될 수 있다. 제2 배기관(412)은 직렬 배관(400)과 연통될 수 있다. 제2 배기관(412)에 제2 배기팬(414)이 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 배기관(412)의 일단은 직렬 배관(400)에 연결되고, 타단은 제2 배기팬(414)에 연결될 수 있다. 제2 배기팬(414)은 제2 배기관(412)과 연통된 직렬 배관(400) 내의 연소 가스가 제2 배기팬(414)을 통해 외부로 배출되도록 작동될 수 있다. 연소 가스 내의 유해 가스는 연소실(320) 및 직렬 배관(400)에서 연소되므로, 외부로 배출되는 기준치 이하의 유해 가스가 배출될 수 있다. 다시 말해, 본 개시는 유해 가스 배출량이 적은 슬러지 처리 장치(11)를 제공할 수 있다.
도 13은 예시적인 실시예에 따른 분뇨 처리 장치의 블록도이다. 설명의 간결함을 위해 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 13을 참조하면, 분뇨 처리 장치(1000)가 제공될 수 있다. 분뇨 처리 장치(1000)는 변기(1100), 제2 고체 분뇨 처리 장치(1300), 제2 고체 분뇨 처리 장치(1400), 및 액체 분뇨 처리 장치(1200)를 포함할 수 있다. 변기(1100)는 사용자로부터 분뇨를 수집할 수 있다. 예를 들어, 변기(1100)는 고체 분뇨와 액체 분뇨를 분리하여 수집할 수 있다. 고체 분뇨와 액체 분뇨의 분리 수집 방법은 필요에 따라 선택될 수 있으며, 특정한 하나의 방법에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 고체 분뇨는 대변 및 휴지를 포함할 수 있고, 액체 분뇨는 소변 및 세정수를 포함할 수 있다.
변기(1100)는 고체 분뇨를 제1 고체 분뇨 처리 장치(1300)에 제공할 수 있다. 제1 고체 분뇨 처리 장치(1300)는 고체 분뇨를 수처리할 수 있다. 예를 들어, 고체 분뇨는 침전 공정, 생물 반응 공정, 및 소독 공정을 거칠 수 있다. 수처리 공정에 의해 슬러지가 생성될 수 있다. 제1 고체 분뇨 처리 장치(1300)는 슬러지를 제2 고체 분뇨 처리 장치(1400)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 슬러지의 함수율은 97 % 이하일 수 있다.
제2 고체 분뇨 처리 장치(1400)는 도 1을 참조하여 설명된 슬러지 처리 장치(11)와 실질적으로 동일할 수 있다. 일 예에서, 제2 공체 분뇨 처리 장치(1000)는 탈수기를 더 포함할 수 있다. 탈수기는 슬러지에서 액체 성분을 분리할 수 있다. 예를 들어, 액체 성분이 분리된 슬러지의 함수율은 70 % 85 %일 수 있다. 분리된 액체 성분은 액체 분뇨 처리 장치(1200)로 이송될 수 있다. 액체 성분이 분리된 슬러지는 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명된 건조기에 투입될 수 있다. 슬러지는 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명된 과정에 의해 건조된 후 연소될 수 있다.
액체 분뇨 처리 장치(1200)는 변기(1100)로부터 제공된 액체 분뇨 및 탈수기로부터 공급된 슬러지의 액체 성분을 정화할 수 있다. 일 예에서, 액체 분뇨 처리 장치(1200)는 액체 분뇨를 정화하여 세정수를 생성할 수 있다. 세정수는 별도의 수조에 저장된 후, 변기에 재사용될 수 있다.
본 개시는 슬러지를 건조하기 위한 에너지 소모가 적고 유해 가스의 배출량이 적은 분뇨 처리 장치(1000)를 제공할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 개시의 기술적 사상의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 개시의 기술적 사상은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 개시의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.

Claims (20)

  1. 제1 슬러지들을 건조하여 제2 슬러지들을 배출하는 건조기;
    상기 제2 슬러지들을 연소시키는 연소기; 및
    상기 연소기와 연결되는 직렬 배관;을 포함하되,
    상기 건조기는 공기가 상기 건조기 내부로 유입되는 공기 유입구들을 갖고,
    상기 직렬 배관은 상기 건조기에 인접하게 배치되는 슬러지 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직렬 배관에 인접하게 배치되는 열 전달 케이스;를 더 포함하되,
    상기 열 전달 케이스는 상기 직렬 배관에서 발생한 열이 상기 건조기에 전달되는 효율을 높이도록 구성되는 슬러지 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 전달 케이스는 상기 건조기와 상기 직렬 배관을 둘러싸는 슬러지 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 직렬 배관의 두께는 2.8 T 이상인 슬러지 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 직렬 배관은 상기 건조기에 인접하게 배치되는 슬러지 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조기는 상기 제2 슬러지의 함수율이 8 %에서 15 %가 되도록 상기 제1 슬러지들을 건조하는 슬러지 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조기와 상기 연소기 사이에 제공되는 공급기;를 더 포함하되,
    상기 공급기는:
    상기 건조기로부터 배출되는 상기 제2 슬러지들을 저장하는 저장 영역; 및
    상기 저장 영역의 상기 제2 슬러지들을 상기 연소기로 이송하는 공급 스크류;를 포함하는 슬러지 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공급기는, 상기 공급 스크류 상에 제공되는 교반기;를 더 포함하되,
    상기 교반기는 상기 제2 슬러지들을 섞는 슬러지 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 공급기는, 상기 저장 영역과 상기 연소기 사이에 제공되는 경사 투입 통로를 더 포함하되,
    상기 경사 투입 통로는 상기 저장 영역에 인접한 상기 경사 투입 통로의 일단이 상기 연소기에 인접한 상기 경사 투입 통로의 타단보다 높이 배치되도록 경사지게 구성되는 슬러지 처리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 공급 스크류는 상기 제2 슬러지들을 시간에 따라 다른 속도 이송하는 슬러지 처리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소기는:
    상기 직렬 배관과 연통되는 연소실을 정의하는 연소 드럼; 및
    상기 연소실에 배치되는 코안다 노즐;을 포함하되,
    상기 코안다 노즐은 상기 연소실 내에서 상기 직렬 배관을 향해 이동하는 연소 가스를 반송시키는 슬러지 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 코안다 노즐은:
    반송 유로; 및
    상기 반송 유로를 둘러싸는 압축 공기 유로;를 포함하되,
    상기 반송 유로는 유선형을 갖는 슬러지 처리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조기에 연결되는 제1 배기관;
    상기 제1 배기관에 연결되는 제1 배기팬;
    상기 직렬 배관에 연결되는 제2 배기관; 및
    상기 제2 배기관에 연결되는 제2 배기팬;을 포함하는 슬러지 처리 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조기는:
    건조실을 정의하는 건조기 하우징;
    상기 건조실에 제공되는 건조 스크류들; 및
    상기 건조기 하우징을 관통하는 건조 공기 유입구들;을 포함하는 슬러지 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 건조 공기 유입구들은 상기 건조기 하우징의 하부를 관통하는 슬러지 처리 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 건조 스크류들은 상기 건조실 내에서 공기가 유동하는 유동홀들을 포함하는 슬러지 처리 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 슬러지의 연소에 의해 발생하는 유해 가스가 상기 연소기 및 상기 직렬 배관 내에서 연소되도록 상기 연소기 및 상기 직렬 배관 내의 온도는 650 도(℃) 이상인 슬러지 처리 장치.
  18. 고체 분뇨 처리 장치; 및
    액체 분뇨 처리 장치;를 포함하되,
    상기 고체 분뇨 처리 장치는:
    제1 슬러지들을 건조하여 제2 슬러지들을 배출하는 건조기;
    상기 제2 슬러지들을 연소시키는 연소기; 및
    상기 연소기와 연결되는 직렬 배관;을 포함하되,
    상기 건조기는 공기가 상기 건조기 내부로 유입되는 공기 유입구들을 갖고,
    상기 직렬 배관은 상기 건조기에 인접하게 배치되는 분뇨 처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 슬러지의 연소에 의해 발생하는 유해 가스가 상기 연소기 및 상기 직렬 배관 내에서 연소되도록 상기 연소기 및 상기 직렬 배관 내의 온도는 650 도(℃) 이상인 분뇨 처리 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 건조기는:
    건조실을 정의하는 건조기 하우징;
    상기 건조실에 제공되는 건조 스크류들; 및
    상기 건조기 하우징을 관통하는 건조 공기 유입구들;을 포함하는 분뇨 처리 장치.
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