KR101617862B1 - Sludge Drying System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬러지 건조 시스템으로서, 보다 상세하게는 교반되는 볼 사이에서 발생되는 전단마찰력과 열에 의하여 슬러지가 파쇄되는 볼밀 파쇄 장치, 집광형 태양열 집열기, 지중열 교환기, 보일러의 열원으로부터 슬러지를 건조시켜 케이크화 시키는 슬러지 건조 탱크로 구성된 슬러지 건조 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a sludge drying system, and more particularly, to a sludge drying system that dries sludge from a heat source of a ball milling device, a light collecting type solar collector, a subterranean heat exchanger, and a boiler in which sludge is broken by shear frictional force and heat generated between agitated balls, The sludge drying system comprising a sludge drying tank for sludge drying.
현재 하수슬러지의 발생량은 증가되고 있고 발생되는 슬러지의 해양배출은 런던협약 발효에 의해 2012년부터 금지됨에 따라 육상매립, 소각, 재활용, 연료화로 처리되고 있으나 매립지 부족, 오염물질 배출에 따른 민원발생, 고비용의 재활용처리의 문제점이 발생되고 있다.At present, the amount of sewage sludge is increasing, and the marine sludge generated is banned from 2012 due to the London Convention, so landfilling, incineration, recycling and fueling are being carried out. However, There is a problem of recycling treatment at a high cost.
일반적인 하수슬러지를 가용화하는 기술은 크게 특정 미생물이나 효소를 이용하는 생물학적 처리기술, 초음파나 수리동력학적 캐비테이션, 열 가수분해 및 볼밀 파쇄를 이용하는 물리적 처리기술, 오존이나 알칼리 약품을 이용하여 처리하는 화학적 처리기술, 상기 처리 기술들 중 두 가지 이상을 결합하는 복합처리 기술 및 전기 분해를 이용한 전기적 처리기술로 나눌 수 있다. Techniques for solubilization of general sewage sludge include biological treatment techniques using specific microorganisms or enzymes, physical treatment techniques using ultrasonic waves or hydrodynamic cavitation, thermal hydrolysis and ball milling, chemical treatment techniques using ozone or alkali chemicals A combined treatment technique combining two or more of the above treatment techniques, and an electric treatment technique using electrolysis.
상기 물리적 처리기술 중 볼밀 처리기술은 고속 회전하는 볼이 충진된 분쇄실로 슬러지를 유입시켜 교반되는 금속볼 사이에 발생하는 전단마찰력과 열에 의해 슬러지를 파쇄 시키는 방법으로 일반적으로 하수슬러지에 함유한 고형의 이물질에 대하여 안전하나 슬러지 액으로부터 철구를 분리하는 과정에서 분리설비의 막힘 현상이 발생되어 일정한 유량을 처리하기 위해서는 여러 대를 설치하여야 하며 수시로 점검 조치해 주어야 하므로 운전의 어려움 및 유지비용이 높은 문제점이 있다.Among the physical treatment techniques, the ball mill treatment technique is a method of introducing sludge into a crushing chamber filled with ball rotating at high speed and crushing sludge by shear frictional force and heat generated between agitated metal balls. Generally, It is safe for foreign materials, but in the process of separating the steel ball from the sludge liquid, clogging occurs in the separation facility, so it is necessary to install several units in order to treat a certain flow rate and it is necessary to perform inspection every time. have.
상기 화학적 처리기술 중 알칼리 처리 기술은 슬러지 내 미생물 세포벽의 화학적 분해에 의해 이루어지는 것으로 알칼리제 주입농도와 접촉시간이 커질수록 가용화 효율이 증가하였다가 그 이후로는 거의 일정한 값이 유지되어 주입 농도 및 접촉시간을 결정하는 것이 중요하고, 가용화 효율을 높이기 위하여 열처리를 결합하는 경우에는 처리온도가 낮아 경제성은 높지만 악취 및 타 난분해성 물질 생성의 문제점을 갖고 있다.The alkali treatment technique of the chemical treatment technique is performed by the chemical decomposition of the microbial cell walls in the sludge. As the concentration of the alkali agent and the contact time are increased, the solubilization efficiency is increased, and thereafter, And in the case of combining heat treatment to increase the solubilization efficiency, the treatment temperature is low and the economical efficiency is high, but it has a problem of generating odor and detergent.
상기 전기분해 처리기술은 전지화학 반응과 같은 원리로서 무기성, 유기성, 전해질이 혼합된 폐수에 전기에너지를 공급함으로서 전기분해 반응을 일으켜 폐수를 처리하는 방법으로 전기적 응집, 전기적 부상, 전기적 산화, 표면착화, 정전기적 인력, 화학 전환, 화학 침전 등의 작용으로 오염 물질을 제거하는 방법이다.The electrolytic treatment technique is a method of treating wastewater by electrolytic reaction by supplying electrical energy to wastewater mixed with inorganic, organic, and electrolyte as a principle of battery chemical reaction, and is a method of electrolytic flocculation, It is a method to remove contaminants by action of ignition, electrostatic attraction, chemical conversion, chemical precipitation and so on.
이중 전기응집, 전기적 산화, 전기적 부상 반응을 통하여 슬러지를 침전시키거나 부상 분리하여 폐수를 효율적으로 처리하며, 슬러지 가용화에 적용되었을 때 전기분해 농축부와 전기분해부를 두어 슬러지를 가용화하는데 이를 다시 상기와 동일한 농축부와 전기분해부를 두어 총 4번의 전기분해를 실시하는 등 복잡한 구조와 When the sludge is solubilized, the sludge is solubilized by electrolytic concentration unit and electrolytic unit when the sludge is precipitated or separated by flocculation, electrooxidation or electro flotation reaction. The same enrichment section and electrolysis section are installed to perform electrolysis four times in total.
슬러지 가용화에 따른 비용이 높은 문제점이 있다.There is a problem that the cost due to solubilization of the sludge is high.
한편, 본 발명의 복합처리기술의 종래 기술은 한국등록특허 제10-066196호(2007.01.09.)로 기계적 전처리, 호기성 소화, 금속촉매 및 오존산화를 이용한 하수슬러지 감량화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계적 전처리에 의한 하수슬러지 가용화에 이은 호기성 소화기술과 금속촉매 및 오존산화를 이용한 고효율의 하수슬러지 감량화방법에 관한 것이다.Meanwhile, the conventional technology of the complex treatment technology of the present invention is Korean Patent No. 10-066196 (Mar. 1, 2007), which relates to a method of reducing sewage sludge using mechanical pretreatment, aerobic digestion, metal catalyst and ozone oxidation, The present invention relates to an aerobic digestion technique following the solubilization of sewage sludge by mechanical pretreatment, and a method for reducing sewage sludge with high efficiency using a metal catalyst and ozone oxidation.
상기의 종래의 복합처리기술의 기계적 전 처리역시 볼밀 파쇄장치를 사용하나 상기의 볼밀 파쇄장치의 문제점을 동일하게 가지고 있으며 그 외로 호기성 소화와 금속촉매와 오존처리등 복잡한 구조와 고비용의 문제점을 가지고 있다.The mechanical pre-treatment of the above conventional complex treatment technique also uses a ball mill crushing device, but has the same problems as the above-mentioned ball mill crushing device, and has a complicated structure such as aerobic digestion, metal catalyst and ozone treatment, and high cost .
또한 슬러지의 함수율을 줄여야 경제적인 처리가 가능한데, 슬러지의 함수율을 줄이기 위해 진공압, 압착력, 원심력 등의 다양한 방법들이 적용되고 있다. 하지만 열압착력에 의한 탈수 방법인 보일러를 사용하는 열탈수는 저함수율 탈수 케이크를 생산하는 장점이 있지만 에너지 소모량이 큰 단점이 있어 범용적으로 확대되는데 어려움이 있었다.In order to reduce the water content of the sludge, various methods such as vacuum pressure, compression force and centrifugal force are applied. However, thermal dehydration using a boiler, which is a dehydration method using a thermal compression force, is advantageous in producing a low moisture content dehydrated cake, but it has a drawback in that it consumes a large amount of energy.
본 발명은 상기와 같은 종래의 일반적인 하수슬러지의 가용화 기술 중 볼밀파쇄장치의 슬러지에 의한 막힘 현상, 슬러지 처리에 따른 고비용의 문제점을 해결하는데 그 목적을 둔다.The present invention aims at solving the problem of clogging due to sludge of the ball milling apparatus and the high cost due to sludge treatment among the conventional solubilization techniques of sewage sludge as described above.
상기와 같은 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 슬러지 건조 시스템은 오폐수 처리 시스템으로부터 유출되는 슬러지를 건조하는 건조 시스템에 있어서,In order to solve the above-mentioned problems and to achieve the object, the sludge drying system of the present invention is a drying system for drying sludge flowing out of a wastewater treatment system,
상기 건조 시스템은, 오폐수 처리 과정으로부터 나오는 슬러지를 파쇄하는 볼밀 파쇄 장치(100); 상기 볼밀 파쇄 장치로부터 나오는 파쇄 슬러지를 탈수하는 탈수장치(200); 집광형 태양열 집열기(300); 상기 집광형 태양열 집열기와 연결되는 열교환기(400); 지열의 열에너지를 흡수하는 지중열 교환기(800); 상기 지중열 교환기와 슬러지 건조탱크 사이에 배관 연결된 지열 히트펌프(700); 상기 집광형 태양열 집열기와 지중열 교환기로부터 유출되는 열매체의 온도가 80℃미만일 때 작동되어 보조적으로 열원을 슬러지 건조탱크에 전달하는 보일러(600); 상기 탈수장치로부터 유입되는 슬러지를 상기 태양열, 지열, 보일러의 열원을 용하여 건조하는 슬러지 건조탱크(500); 및 펌프(미도시);로 구성된다.The drying system includes a ball
상기 펌프는 집광형 태양열 집열기(300)와 열교환기(400) 사이, 열교환기(400)와 슬러지 건조탱크(500)사이, 보일러(600)와 슬러지 건조 탱크(500) 사이, 지중열 교환기(800)와 지열히트펌프(700) 사이, 지열히트펌프(700)와 슬러지 건조탱크(500) 사이에 설치되어 열에너지를 포함한 열매체를 순환시킨다. The pump is installed between the condensing type
상기 집광형 태양열 집열기(300)와 연결된 열교환기(400) 및 지열히트펌프(700)에서 유출되는 열매체의 온도가 80℃ 미만일 경우 열교환(400)기와 슬러지 건조탱크(500) 사이에 설치된 펌프, 지열히트펌프(700)와 슬러지 건조 탱크(500) 사이에 설치된 펌프의 작동이 중단된다. When the temperature of the heating medium flowing out from the
상기 건조 시스템은 열저장탱크(900) 및 삼방밸브(미도시)를 추가적으로 포함하여 구성되되, 상기 열저장탱크(900)는 슬러지 건조 탱크(500)가 가동되지 않을 경우를 대비하여 보조적으로 열원을 저장하고, 상기 삼방밸브(미도시)는 슬러지 건조 탱크(500)와 지열히트펌프(700) 사이, 슬러지 건조탱크(500)와 열교환기(400) 사이에 설치되어 각각 열원의 흐름을 슬러지 건조 탱크(500)와 열저장탱크(900) 사이에서 변동시키며, 상기 열저장탱크(900)와 슬러지 건조 탱크(500)와 지열히트펌프(700) 사이에 설치된 삼방밸브(미도시) 사이와 상기 열저장탱크(900)와 슬러지 건조탱크(500)와 열교환기(400) 사이에 설치된 삼방밸브(미도시) 사이에 펌프(미도시)가 추가적으로 설치되는 것을 특징으로 한다.The drying system additionally includes a
상기 건조 시스템은 열매체의 온도를 측정하기 위한 온도센서(미도시)를 추가적으로 포함하되, 상기 온도센서는 열교환기(400) 온수 유출구, 열저장탱크(900) 내부, 슬러지 건조탱크(500) 내부 및 지열히트펌프(700) 온수 유출구에 각각 설치된다. The drying system additionally includes a temperature sensor (not shown) for measuring the temperature of the heating medium, which is connected to the hot water outlet of the
상기 건조 시스템은 온도 센서로부터 정보를 받아 상기 건조 시스템의 열원의 흐름을 제어하는 제어장치(미도시)를 포함하되, 상기 제어장치는 온도 센서(미도시)에 의해 각각 열교환기(400) 온수 유출구, 지열히트펌프(700) 온수 유출구의 온도 정보를 받아 그 온도 정보가 80℃미만일 경우 각각 열교환기(400)와 슬러지 건조 탱크(500) 사이에 설치된 펌프(미도시), 지열히트펌프(700)와 슬러지 건조 탱크(500) 사이의 펌프의 가동을 중단시키고 보일러는 가동시키는 것을 특징으로 한다.The drying system includes a control unit (not shown) for receiving information from a temperature sensor and controlling the flow of the heat source of the drying system, the control unit being connected to the hot water outlet of the
상기 볼밀 파쇄 장치(100) 내부는 회전하는 원판 형태의 교반기(120)가 설치되어 있고, 입경이 6~9mm인 유리볼이나 금속볼로 파쇄장치 체적의 55~85% 충전되어 있으며, 상기 교반기(120)의 회전속도는 6~22m/s 로 운전된다. The inside of the ball
상기 볼밀 파쇄 장치(100)는 교반되는 금속볼 사이에서 발생되는 전단마찰력과 열에 의해 파쇄시키며 교번 제어에 의해 일정시간 역방향으로 구동되어 볼 및 스크린망(130)이 세척된다.The
상기 슬러지 건조 탱크(500)는 슬러지 건조 과정 중 발생하는 가스를 처리하는 가스 유출기(미도시)와 건조 과정 중 발생하는 수분을 모아 오폐수 처리 시스템으로 반송시키는 반송수 처리 장치(미도시)와 건조된 슬러지 케이크를 배출시키는 케이크 배출기(미도시)로 구성되되, The
탱크 내부에 열원을 전달하는 열매체(물)가 흐르는 열판(510)과 상기 열판 사이에 슬러지가 건조되는 건조공간(520)으로 이루어진 모듈이 복수개 설치되어 있다.A plurality of modules including a
상기 집광형 태양열 집열기(300)는 PTC(Parabolic Trough Collector) 집열기를 사용한다. The condensing type
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 슬러지 건조 시스템은 볼밀 파쇄 장치의 막힘 현상을 없애고 그에 따라 운전비용도 절감되며, 슬러지를 건조하는데 필요한 열원을 태양열, 지열과 같은 신재생 에너지원을 활용하여 극심한 에너지 소모 문제를 극복하여 결국 슬러지 처리비용과 처리 효율을 높일 수 있다. As described above, the sludge drying system according to the present invention eliminates clogging of the ball mill crushing device, thereby reducing operating costs. Also, the heat source necessary for drying the sludge can be reduced by using a renewable energy source such as solar heat and geothermal heat, It is possible to overcome the consumption problem and to increase the sludge treatment cost and treatment efficiency.
도 1은 본 발명인 슬러지 건조 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1의 개념도에 열저장탱크, 삼방밸브가 추가적으로 포함되어 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명인 슬러지 건조 시스템의 구성 장치인 볼밀 파쇄 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명인 슬러지 건조 시스템의 구성장치인 슬러지 건조 탱크의 개략적인 구조를 나타냄과 동시에 시스템의 동작을 나타낸 도면이다. 1 is a conceptual diagram schematically showing a sludge drying system according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the concept of FIG. 1 additionally including a heat storage tank and a three-way valve.
3 is a schematic view of a ball milling apparatus as an apparatus for constituting the sludge drying system of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing the structure of a sludge drying tank, which is an apparatus of the sludge drying system of the present invention, and showing the operation of the system.
본 발명의 명칭은 "슬러지 건조 시스템"으로 통상의 기술자가 쉽게 알 수 있도록 구체적인 내용을 기재하고 충분히 유추 가능한 별도의 기재는 생략하며 필요경우 실시예 및 도면을 기재한다. 또한 본 명세서 및 특허청구범위에서 정의된 용어들은 한정 해석하지 아니하며, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있고 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.The present invention will be described in detail with reference to a "sludge drying system", which will be readily apparent to those skilled in the art, and a detailed description thereof will be omitted. Also, the terms defined in the present specification and claims should not be construed as limiting, but may be changed according to the intention or custom of the operator, and interpreted in terms of meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명의 일면에 있어서,In one aspect of the present invention,
도 1은 본 발명인 슬러지 건조 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이며, 도 2는 도 1의 개념도에 열저장탱크, 삼방밸브가 추가적으로 포함되어 나타낸 개념도이고, 도 3은 본 발명인 슬러지 건조 시스템의 구성 장치인 볼밀 파쇄 장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명인 슬러지 건조 시스템의 구성장치인 슬러지 건조 탱크의 개략적인 구조를 나타냄과 동시에 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing a sludge drying system of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram of a sludge drying system according to the present invention, in which a thermal storage tank and a three- FIG. 4 is a view showing the schematic structure of the sludge drying tank, which is an apparatus for constituting the sludge drying system of the present invention, and showing the operation of the system.
도 1을 참조하면 슬러지 건조 시스템은, 오폐수 처리 과정으로부터 나오는 슬러지를 파쇄하는 볼밀 파쇄 장치(100); 상기 볼밀 파쇄 장치로부터 나오는 파쇄 슬러지를 탈수하는 탈수장치(200); 집광형 태양열 집열기(300); 상기 집광형 태양열 집열기와 연결되는 열교환기(400); 지열의 열에너지를 흡수하는 지중열 교환기(800); 상기 지중열 교환기와 슬러지 건조탱크 사이에 배관 연결된 지열 히트펌프(700); 상기 집광형 태양열 집열기와 지중열 교환기로부터 유출되는 열매체의 온도가 80℃미만일 때 작동되어 보조적으로 열원을 슬러지 건조탱크에 전달하는 보일러(600); 상기 탈수장치로부터 유입되는 슬러지를 상기 태양열, 지열, 보일러의 열원을 용하여 건조하는 슬러지 건조탱크(500); 및 펌프(미도시);로 구성된다.Referring to FIG. 1, the sludge drying system includes a
상기 집광형 태양열 집열기는 집광형 태양열 집열기를 의미하며 집광형 태양열 집열기는 80℃ 이상의 고온의 열원을 생산할 수 있는데 집열기가 고온의 열을 생산하면 산업체에 사용 가능한 것으로 평가된다. The condensing type solar collector means a condensing type solar collector, and the condensing type solar collector can produce a high temperature heat source of 80 ° C or more. If the collector produces high temperature heat, it can be used in industry.
통상적으로 태양열과 같은 신재생에너지를 에너지 밀도가 낮고 또한 에너지 분포가 불균일하여 산업체에 사용하기 부적합한 것으로 평가되는 경향이 있다. 하지만 일사량이 충분히 확보되면 균일한 에너지를 확보할 수 있는 것으로 평가된다.Generally, renewable energy such as solar heat tends to be evaluated as being inadequate for use in industry due to low energy density and non-uniform energy distribution. However, if the amount of solar radiation is sufficiently secured, it is estimated that uniform energy can be secured.
상기 집광형 태양열 집열기(300)는 PTC(Parabolic Trough Collector) 태양열 집열기를 사용하는 것이 바람직하다. The condensing type
PTC(Parabolic Trough Collector) 태양열 집열기는 반사판과 흡수기로 구성되어 있으며 흡수기는 진공관 튜브 내에 흡수체와 U자관을 장착하여 반사판으로부터 반사된 태양빛을 흡수하여 열매체유에 열원을 전달한다. 열매체유는 열교환기에서 열을 전달하고 다시 진공관 튜브로 순환한다. 열교환기에서 열을 회수한 열수는 열탈수기로 공급되어 사용되는 원리로 동작한다.The PTC (Parabolic Trough Collector) solar collector consists of a reflector and an absorber. The absorber is equipped with an absorber and a U-tube in the tube to absorb the sunlight reflected from the reflector and transfer heat to the heat medium. The heat transfer fluid transfers heat from the heat exchanger and circulates back to the tube tube. The hot water recovered from the heat exchanger is supplied to the thermal dehydrator and operates on the principle of being used.
PTC(Parabolic Trough Collector) 집열기의 사양은 최대 초점 온도는 300℃ 이상이며 최대 운전 온도는 약 250℃ 이상인 것을 사용함이 바람직하다.The specifications of the PTC (Parabolic Trough Collector) collector are preferably such that the maximum focal temperature is at least 300 ° C and the maximum operating temperature is at least about 250 ° C.
슬러지 건조 탱크에서 사용할 수 있는 열매체의 온도는 80℃ 이상일 것을 요구한다.The temperature of the heating medium which can be used in the sludge drying tank is required to be 80 ° C or higher.
열매체는 열에너지를 함유할 수 있으면 어떤 것이든 가능하나 보통 물을 이용한다. Heat medium can be anything that can contain thermal energy, but usually uses water.
태양열을 얻기 힘든 오전이나 저녁, 흐린날등은 지중열 교환기와 지열 히트펌프로부터 고온의 열매체를 얻어 슬러지 건조탱크를 가동시킨다. In the morning, evening, and cloudy days where it is difficult to obtain solar heat, a sludge drying tank is activated by obtaining a hot heat medium from a geothermal heat pump and a geothermal heat pump.
슬러지를 건조시킨 케이크는 슬러지의 종류에 따라 열원으로 사용되거나 가축들 사료, 건축 자재등 자원으로 활용되고 있다. Sludge dried cakes are used as a heat source depending on the type of sludge or as resources for livestock feed and building materials.
도 1을 참조하면 상기 펌프는 집광형 태양열 집열기(300)와 열교환기(400) 사이, 열교환기(400)와 슬러지 건조탱크(500)사이, 보일러(600)와 슬러지 건조 탱크(500) 사이, 지중열 교환기(800)와 지열히트펌프(700) 사이, 지열히트펌프(700)와 슬러지 건조탱크(500) 사이에 설치되어 열에너지를 포함한 열매체를 순환시킨다.1, the pump is installed between the condensing type
상기 펌프는 열매체의 교환이 충분히 이뤄지도록 열매체 순환을 저속으로 함이 바람직하다. It is preferable that the pump circulates the heat medium at a low speed so that the heat medium can be sufficiently exchanged.
상기 집광형 태양열 집열기(300)와 연결된 열교환기(400) 및 지열히트펌프(700)에서 유출되는 열매체의 온도가 80℃ 미만일 경우 열교환(400)기와 슬러지 건조탱크(500) 사이에 설치된 펌프, 지열히트펌프(700)와 슬러지 건조 탱크(500) 사이에 설치된 펌프의 작동이 중단된다. When the temperature of the heating medium flowing out from the
결국 열교환기와 슬러지 건조 탱크 사이, 지열히트펌프와 슬러지 건조탱크사이의 열매체 사이클의 순환이 정지되는 것이다.As a result, the circulation of the heating medium cycle between the heat exchanger and the sludge drying tank, and between the geothermal heat pump and the sludge drying tank is stopped.
이 경우 보일러가 이용된다. In this case, a boiler is used.
결국 상기 보일러는 밤이나 흐린 날과 같이 태양열도 집열하지 못하고 지중열 교환으로도 열매체의 온도가 80 ℃ 미만일 경우 가동된다. As a result, the boiler does not collect solar heat like night or cloudy day, and it operates when the heat medium temperature is less than 80 ℃ by underground heat exchange.
상기 탈수장치(200)는 슬러지가 과도하게 수분을 함유하였을 경우 특히 효과적인데 보통 원심력을 이용한 장치를 활용하는 것이 바람직하다.The
도 2를 참조하면 상기 건조 시스템은 열저장탱크(900) 및 삼방밸브(미도시)를 추가적으로 포함하여 구성되되, 상기 열저장탱크(900)는 슬러지 건조 탱크(500)가 가동되지 않을 경우를 대비하여 보조적으로 열원을 저장하고, 상기 삼방밸브(미도시)는 슬러지 건조 탱크(500)와 지열히트펌프(700) 사이, 슬러지 건조탱크(500)와 열교환기(400) 사이에 설치되어 각각 열원의 흐름을 슬러지 건조 탱크(500)와 열저장탱크(900) 사이에서 변동시키며, 상기 열저장탱크(900)와 슬러지 건조 탱크(500)와 지열히트펌프(700) 사이에 설치된 삼방밸브(미도시) 사이와 상기 열저장탱크(900)와 슬러지 건조탱크(500)와 열교환기(400) 사이에 설치된 삼방밸브(미도시) 사이에 펌프(미도시)가 추가적으로 설치된다. Referring to FIG. 2, the drying system further includes a
상기 건조 시스템은 열매체의 온도를 측정하기 위한 온도센서(미도시)를 추가적으로 포함하되, 상기 온도센서는 열교환기(400) 온수 유출구, 열저장탱크(900) 내부, 슬러지 건조탱크(500) 내부 및 지열히트펌프(700) 온수 유출구에 각각 설치된다.The drying system additionally includes a temperature sensor (not shown) for measuring the temperature of the heating medium, which is connected to the hot water outlet of the
상기 건조 시스템은 온도 센서로부터 정보를 받아 상기 건조 시스템의 열원의 흐름을 제어하는 제어장치(미도시)를 포함하되, 상기 제어장치는 온도 센서(미도시)에 의해 각각 열교환기(400) 온수 유출구, 지열히트펌프(700) 온수 유출구의 온도 정보를 받아 그 온도 정보가 80℃미만일 경우 각각 열교환기(400)와 슬러지 건조 탱크(500) 사이에 설치된 펌프(미도시), 지열히트펌프(700)와 슬러지 건조 탱크(500) 사이의 펌프의 가동을 중단시키고 보일러를 가동시킨다.The drying system includes a control unit (not shown) for receiving information from a temperature sensor and controlling the flow of the heat source of the drying system, the control unit being connected to the hot water outlet of the
상기 제어장치는 통상적으로 PLC(Programmable Logic Controller)를 이용해도 무방하나 제어 프로그램이 임베딩된 MCU가 적용된 산업용 PC를 이용함이 바람직하다.The controller may use a PLC (Programmable Logic Controller), but it is preferable to use an industrial PC to which an MCU with a control program embedded is applied.
열저장탱크 내부의 열매체의 온도가 80℃ 이상일 경우 슬러지 건조 탱크와 연결되어 슬러지를 건조시킨다. When the temperature of the heating medium inside the heat storage tank is 80 ° C or more, it is connected to the sludge drying tank to dry the sludge.
도 3을 참조하면 상기 볼밀 파쇄 장치(100) 내부는 회전하는 원판 형태의 교반기(120)가 설치되어 있고, 입경이 6~9mm인 유리볼이나 금속볼로 파쇄장치 체적의 55~85% 충전되어 있으며, 상기 교반기(120)의 회전속도는 6~22m/s 로 운전된다. Referring to FIG. 3, the
상기 볼밀 파쇄 장치(100)는 교반되는 금속볼 사이에서 발생되는 전단마찰력과 열에 의해 파쇄시키며 교번 제어에 의해 일정시간 역방향으로 구동되어 볼 및 스크린망(130)이 세척된다.The
상기 볼밀 파쇄 장치의 교반기는 일반적으로 사용되는 모터로 운용이 가능하고 파쇄 시간은 8~12분으로 하며 교번 제어를 통하여 1~2분 동안 역방향으로 구동되어 세척기능을 갖게 함이 바람직하다. The stirrer of the ball mill shredding apparatus can be operated with a commonly used motor, and the shredding time is 8 to 12 minutes. It is preferable that the ball mill is driven in the reverse direction for 1 to 2 minutes through alternate control to have a cleaning function.
도 4를 참조하면 상기 슬러지 건조 탱크(500)는 슬러지 건조 과정 중 발생하는 가스를 처리하는 가스 유출기(미도시)와 건조 과정 중 발생하는 수분을 모아 오폐수 처리 시스템으로 반송시키는 반송수 처리 장치(미도시)와 건조된 슬러지 케이크를 배출시키는 케이크 배출기(미도시)로 구성되되, 탱크 내부에 열원을 전달하는 열매체(물)가 흐르는 열판(510)과 상기 열판 사이에 슬러지가 건조되는 건조공간(520)으로 이루어진 모듈이 복수개 설치되어 있다.Referring to FIG. 4, the
슬러지 건조 탱크는 고액 분리의 효율을 향상시키기 위해 압착력과 상기 열판을 가열하여 얻어진 열응력을 슬러지 공간에 적층된 슬러지층에 작용시킨다. 이때 열판 가열을 위해 열원이 필요한데 이를 위해 집광형 태양열 집열기, 지열 히트펌프, 보일러로부터 열원을 확보하여 공급하는 것이다.The sludge drying tank applies the pressing force and the thermal stress obtained by heating the hot plate to the sludge layer stacked in the sludge space to improve the efficiency of solid-liquid separation. At this time, a heat source is required to heat the hot plate. To this end, a heat source is secured and supplied from a light collecting type solar collector, a geothermal heat pump, and a boiler.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 슬러지 건조 시스템은 볼밀 파쇄 장치의 막힘 현상을 없애고 그에 따라 운전비용도 절감되며, 슬러지를 건조하는데 필요한 열원을 태양열, 지열과 같은 신재생 에너지원을 활용하여 극심한 에너지 소모 문제를 극복하여 결국 슬러지 처리비용과 처리 효율을 높일 수 있다. As described above, the sludge drying system according to the present invention eliminates clogging of the ball mill crushing device, thereby reducing operating costs. Also, the heat source necessary for drying the sludge can be reduced by using a renewable energy source such as solar heat and geothermal heat, It is possible to overcome the consumption problem and to increase the sludge treatment cost and treatment efficiency.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었지만 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술은 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정과 변형이 가능함은 물론이다. While the present invention has been described with reference to the particular embodiments and drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course, modification and modification are possible.
100 : 볼밀 파쇄 장치
110 : 몸통 120 : 교반기
130 : 스크린망 140 : 모터
200 : 탈수 장치
300 : 집광형 태양열 집열기 400 : 열교환기
500 : 슬러지 건조 탱크
510 : 열판 520 : 슬러지 건조 케이크
600 : 보일러
700 : 지열히트펌프 800 : 지중열 교환기
900 : 열저장 탱크100: Ball milling device
110: body 120: stirrer
130: Screen net 140: Motor
200: Dewatering device
300: condensing type solar collector 400: heat exchanger
500: Sludge drying tank
510: hot plate 520: sludge dried cake
600: Boiler
700: Geothermal heat pump 800: Underground heat exchanger
900: Heat storage tank
Claims (8)
상기 건조 시스템은,
오폐수 처리 과정으로부터 나오는 슬러지를 파쇄하는 볼밀 파쇄 장치;
상기 볼밀 파쇄 장치로부터 나오는 파쇄 슬러지를 탈수하는 탈수장치;
집광형 태양열 집열기;
상기 집광형 태양열 집열기와 연결되는 열교환기;
지열의 열에너지를 흡수하는 지중열 교환기;
상기 지중열 교환기와 슬러지 건조탱크 사이에 배관 연결된 지열 히트펌프;
상기 집광형 태양열 집열기와 지중열 교환기로부터 유출되는 열매체의 온도가 80℃미만일 때 작동되어 보조적으로 열원을 슬러지 건조탱크에 전달하는 보일러;
상기 탈수장치로부터 유입되는 슬러지를 상기 태양열, 지열, 보일러의 열원을 이용하여 건조하는 슬러지 건조탱크;
펌프;
열저장탱크;
삼방밸브;
열매체의 온도를 측정하기 위한 온도센서; 및
상기 온도 센서로부터 정보를 받아 상기 건조 시스템의 열매체의 흐름을 제어하는제어 장치;로 구성되되,
상기 볼밀 파쇄 장치는 그 내부에 회전판 교반 설비가 설치되어 있고, 입경이 6~9mm인 유리볼이나 금속볼로 파쇄장치 체적의 55~85% 충전되어 있되, 상기 교반 설비의 회전 속도는 6~22m/s 로 운전되며,
상기 볼밀 파쇄 장치는 유입되는 슬러지를 교반되는 금속볼 사이에서 발생되는 전단마찰력과 열에 의해 파쇄시키며 교번 제어에 의해 일정시간 역방향으로 구동되어 볼 및 스크린망이 세척되며,
상기 집광형 태양열 집열기는 최대 초점 온도가 300℃ 이상인 PTC(Parabolic Trough Collector) 집열기를 사용하며,
상기 슬러지 건조 탱크는 슬러지 건조 과정 중 발생하는 가스를 처리하는 가스 유출기와 건조 과정 중 발생하는 수분을 모아 오폐수 처리 시스템으로 반송시키는 반송수 처리 장치와 건조된 슬러지 케이크를 배출시키는 케이크 배출기로 구성되되, 탱크 내부에 열원을 전달하는 열매체(물)가 흐르는 관과 접촉되어 있는 열판과 상기 열판 사이에 슬러지가 건조되는 건조공간으로 이루어진 모듈이 복수개 설치되어 있으며,
상기 펌프는 태양열 교환기와 열교환기 사이, 열교환기와 슬러지 건조탱크사이, 보일러와 슬러지 건조 탱크 사이, 지중열 교환기와 지열히트펌프 사이, 지열히트펌프와 슬러지 건조탱크 사이에 설치되어 열에너지를 포함한 열매체를 순환시키며,
상기 집광형 태양열 집열기와 연결된 열교환기 및 지열히트펌프에서 유출되는 열매체의 온도가 80℃ 미만일 경우 각각 열교환기와 슬러지 건조 탱크 사이에 설치된 펌프, 지열히트펌프와 슬러지 건조탱크 사이에 설치된 펌프의 작동이 중단되며,
상기 열저장탱크는 슬러지 건조 탱크가 가동되지 않을 경우를 대비하여 보조적으로 열원을 저장하고,
상기 삼방밸브는 슬러지 건조 탱크와 지열히트펌프 사이, 슬러지 건조탱크와 열교환기 사이에 설치되어 각각 열원의 흐름을 슬러지 건조 탱크와 열저장탱크 사이에서 변동시키며,
상기 열저장탱크와 슬러지 건조 탱크와 지열히트펌프 사이에 설치된 삼방밸브, 상기 열저장탱크와 슬러지 건조탱크와 열교환기 사이에 설치된 삼방밸브 사이에 펌프가 추가적으로 설치되며,
상기 온도센서는 열교환기 온수 유출구, 열저장탱크 내부, 슬러지 건조탱크 내부 및 지열히트펌프 온수 유출구에 각각 설치되며,
상기 제어 장치는 온도 센서에 의해 각각 열교환기 온수 유출구, 지열히트펌프 온수 유출구의 온도 정보를 받아 그 온도 정보가 80℃미만일 경우 각각 열교환기와 슬러지 건조 탱크 사이에 설치된 펌프, 지열히트펌프와 슬러지 건조 탱크 사이의 펌프의 가동을 중단시키되 보일러를 가동시키는 것을 특징으로 하는 슬러지 건조 시스템.A drying system for drying sludge flowing out of a wastewater treatment system,
The drying system comprises:
A ball mill crushing device for crushing sludge from the wastewater treatment process;
A dewatering device for dewatering the crushing sludge coming from the ball mill crushing device;
Condensing type solar collector;
A heat exchanger connected to the condensing type solar collector;
An underground heat exchanger that absorbs geothermal thermal energy;
A geothermal heat pump connected between the underground heat exchanger and the sludge drying tank;
A boiler operated when the temperature of the heating medium flowing out of the light collecting type solar collector and the underground heat exchanger is lower than 80 ° C and the auxiliary heat source is transferred to the sludge drying tank;
A sludge drying tank for drying the sludge introduced from the dewatering device using the heat source of the solar heat, the geothermal heat, and the boiler;
Pump;
Heat storage tank;
Three-way valve;
A temperature sensor for measuring the temperature of the heating medium; And
And a controller for receiving information from the temperature sensor and controlling the flow of the heating medium in the drying system,
The ball milling apparatus is equipped with a rotating plate stirring apparatus in which a glass ball or a metal ball having a particle diameter of 6 to 9 mm is filled with 55 to 85% of the volume of the crushing apparatus. The rotating speed of the stirring apparatus is 6 to 22 m / s, < / RTI >
The ball mill is operated in a reverse direction for a predetermined period of time by alternating control to break the ball and the screen net,
The condensing type solar collector uses a PTC (Parabolic Trough Collector) collector having a maximum focal point temperature of 300 ° C or higher,
The sludge drying tank is composed of a gas outlet for treating the gas generated during the sludge drying process, a return water treatment device for collecting the moisture generated during the drying process to the sludge processing system, and a cake discharger for discharging the dried sludge cake, A plurality of modules including a heat plate in contact with a tube through which a heating medium (water) for transmitting a heat source flows in the tank and a drying space in which the sludge is dried between the heat plates,
The pump is installed between the solar heat exchanger and the heat exchanger, between the heat exchanger and the sludge drying tank, between the boiler and the sludge drying tank, between the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump, between the geothermal heat pump and the sludge drying tank, Lt; / RTI &
When the temperature of the heat medium flowing out of the heat exchanger connected to the condensing type solar collector and the heat medium discharged from the geothermal heat pump is less than 80 ° C, the pump installed between the heat exchanger and the sludge drying tank, the pump installed between the geothermal heat pump and the sludge drying tank, And,
The heat storage tank stores the heat source in an auxiliary manner in case the sludge drying tank is not operated,
The three-way valve is installed between the sludge drying tank and the geothermal heat pump, between the sludge drying tank and the heat exchanger, and causes the flow of the heat source to fluctuate between the sludge drying tank and the heat storage tank,
A three-way valve installed between the heat storage tank and the sludge drying tank and the geothermal heat pump, a pump further provided between the heat storage tank and the three-way valve installed between the sludge drying tank and the heat exchanger,
The temperature sensor is installed in a heat exchanger hot water outlet, a heat storage tank, a sludge drying tank, and a geothermal heat pump hot water outlet,
The control device receives the temperature information of the heat exchanger hot water outlet and the geothermal heat pump hot water outlet by a temperature sensor, and when the temperature information is less than 80 ° C, the controller controls the pump installed between the heat exchanger and the sludge drying tank, the geothermal heat pump and the sludge drying tank Wherein the boiler is operated while stopping the operation of the pump.
Priority Applications (1)
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