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KR101335818B1 - 슬러지 건조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬러지 건조장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 슬러지 건조장치는 슬러지가 수용되는 건조챔버; 상기 건조챔버 내에서 상기 슬러지를 이송하는 이송유닛; 및 상기 건조챔버 및 상기 이송유닛에 전기를 인가하는 전원부; 를 포함하고, 상기 이송유닛은 기설정된 간격으로 배치되는 적어도 하나 이상의 전극을 구비하고, 상기 건조챔버 및 상기 이송유닛에 전기가 인가되면, 상기 다수의 전극 사이 및 상기 전극과 상기 건조챔버 사이에 위치한 슬러지에 전류가 흘러서 상기 슬러지가 발열한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 적외선 램프와 같은 별도의 발열장치가 필요하지 않으므로, 슬러지 건조장치의 에너지 효율이 향상되어 에너지가 절감되는 장점이 있다.

Description

슬러지 건조장치{SLUDGE DRYING APPARATUS}
본 발명은 슬러지 건조장치에 관한 것이다.
일반적으로 음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 축산 분뇨 등을 포함하는 각종의 폐술러지를 공해상에 해상투기, 육상 매립장 매립 등으로 처리하였지만, 매립장의 한계성과 중금속 오염 및 침출수의 발생 등으로, 환경문제가 대두되어 2003년 7월부터 해상투기 및 육상 매립이 전면 금지되었고, 또 2005년 1월부터 폐기물의 전면 매립이 금지되어 현재 하수 슬러지의 적정 처리가 사회전 환경문제로 크게 부각되고 있는 실정이다.
따라서, 이러한 하수 슬러지를 건조시켜 함수율을 낮춰 이를 고체 연료화하도록 하는 슬러지 건조장치에 대한 필요성이 증대되고 있고, 특히 하수 슬러지와 같이 점성이 있고 전기전도도가 높은 물질을 건조하기에 적합한 슬러지 건조장치가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 하수 슬러지에 존재하는 미생물의 세포막에 내포된 수분을 용이하게 건조시키면서, 에너지 효율을 높인 슬러지 건조장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 슬러지 건조장치는, 슬러지가 수용되는 건조챔버; 상기 건조챔버 내에서 상기 슬러지를 이송하는 이송유닛; 및 상기 건조챔버 및 상기 이송유닛에 전기를 인가하는 전원부; 를 포함하고, 상기 이송유닛은 기설정된 간격으로 배치되는 적어도 하나 이상의 전극을 구비하고, 상기 건조챔버 및 상기 이송유닛에 전기가 인가되면, 상기 다수의 전극 사이 및 상기 전극과 상기 건조챔버 사이에 위치한 슬러지에 전류가 흘러서 상기 슬러지가 발열한다.
본 발명에 의하면, 슬러지 건조장치의 에너지 효율이 향상되어 에너지가 절감되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 슬러지 건조장치의 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 슬러지 건조장치의 측면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 슬러지 건조장치의 요부의 확대도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 슬러지 건조장치의 전기 연결 상태를 나타내는 개략도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상을 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상에 포함되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 슬러지 건조장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 슬러지 건조장치의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 슬러지 건조장치의 요부의 확대도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 슬러지 건조장치의 전기 연결 상태를 나타내는 개략도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 슬러지 건조장치(1)는 건조챔버(10)와, 상기 건조챔버(10) 내에서 하수 슬러지를 이송시키는 이송유닛(12)과, 상기 이송유닛(12)에 구동력을 제공하는 구동부(20)와, 전력전달유닛(30)과, 전원부(40)가 포함된다.
상기 건조챔버(10)는 내부에 하수 슬러지가 건조될 수 있는 공간이 형성된다. 상기 건조챔버(10)의 형상은 제한이 없지만 본 실시예에서는 상기 건조챔버(10)가 직육면체 형상으로 형성된 것이 도시된다.
상기 건조챔버(10)의 일 측에는 하수 슬러지가 유입될 수 있는 하수 슬러지 유입구(11) 및 하수 슬러지가 배출될 수 있는 슬러지 배출구(미도시)가 형성된다.
상기 건조챔버(10)의 측면에는 상기 이송유닛(12)의 양단을 지지하는 이송유닛 지지판(15)이 형성된다. 상기 이송유닛 지지판(15)은 후술할 회전축(120)을 지지하고, 상기 이송유닛 지지판(15)은 전기가 통하지 않도록 절연 처리되어 있다.
상기 이송유닛(12)은 상기 건조챔버(10)에 설치되어 상기 건조챔버(10) 내부의 하수 슬러지를 이송시킨다. 상기 이송유닛(12)은 이송 스크류, 컨베이어 벨트 등과 같이 하수 슬러지를 상기 건조챔버(10) 내부의 일단에서 타단으로 이송시키는 장치이고, 본 실시예에서는 상기 이송유닛(12)이 이송 스크류인 것을 예로 들어 설명한다.
상기 이송유닛(12)은 상기 이송유닛(12)의 회전 중심을 제공하는 회전축(120)을 구비한다. 상기 이송유닛(12)은 기설정된 간격으로 나란히 설치된 다수의 회전축(120)을 포함한다.
상기 이송유닛(12)은 상기 회전축(120)의 둘레에 나선형으로 형성되고, 상기 슬러지 유입구(11)를 통하여 유입된 하수 슬러지를 상기 슬러지 배출구로 이송한다.
상기 회전축(120)은 상기 건조챔버(10)의 일단에서 타단으로 연장되며, 상기 이송유닛 지지판(15)의 외측으로 일부가 돌출될 수 있다. 상기 회전축(120)은 긴 원통형으로 형성될 수 있고, 상기 이송유닛 지지판(15)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
상기 이송유닛 지지판(15)에는 상기 회전축(120)을 지지하기 위한 회전축 지지베이링(15)이 구비된다. 상기 회전축 지지베이링(15)은 상기 회전축(120) 및 상기 이송유닛 지지판(15)의 사이에 게재되고, 상기 회전축(120)에 직접 접촉하여 상기 회전축(120)을 회전 가능하게 지지한다.
상기 회전축(120)은 모터 등의 구동부(20)로부터 동력을 전달받아서 회전될 수 있다. 상기 구동부(20)의 샤프트는 감속기어(16)와 연결되어 상기 구동부(20) 샤프트의 회전 속도를 상기 건조챔버(10)의 회전축(120)의 회전속도에 맞게 조절된다. 상기 감속기어(16)와 상기 회전축(120)은 절연 커플러(17)를 통하여 연결되고, 상기 절연 커플러(17)는 상기 감속기어(16)의 회전력을 상기 회전축(120)으로 전달하는 역할을 한다.
또한, 상기 절연 커플러(17)는 후술할 회전축 전극(121)의 전기가 상기 감속기어(16) 또는 상기 구동부(20)로 흐르지 않도록 절연 처리되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 회전축(120)의 둘레에는 회전축 전극(121)이 형성된다. 상기 회전축 전극(121)은 상기 회전축(120)의 측면에 형성되고, 전기가 잘 흐르는 금속재질로 형성될 수 있다.
상기 회전축 전극(121)은 외부 전원과 연결되는 브러쉬(122)와 연결되고, 상기 브러쉬(122)를 통하여 외부 전원으로부터 전기를 공급받는다.
상기 브러쉬(122)는 상기 회전축(120) 주위에 설치되는 브러쉬 하우징(123)에 고정된다.
상기 브러쉬 하우징(123)의 양측에는 고정대(124)가 구비되고, 상기 고정대(124) 사이에는 상기 브러쉬(122)를 눌러서 상기 브러쉬(122)가 상기 브러쉬 하우징(123)에서 이탈되는 것을 방지하는 판 스프링(125)이 설치된다. 상기 판 스프링(125)의 양단은 상기 고정대(124)에 의해 고정되고, 상기 판 스프링(125)은 상기 브러쉬(122)를 향하여 휘어져 상기 브러쉬(122)를 눌러준다.
상기 브러쉬(122)와, 상기 브러쉬 하우징(123), 상기 판 스프링(125)은 상기 건조챔버(10)에서 상기 구동부(20)가 설치된 반대쪽에 구비되어, 상기 전력전달유닛(30)을 형성한다.
상기 회전축 전극(121)은 외부 전원으로부터 전기를 공급받아서 (+) 또는 (-)의 전극으로 인가될 수 있다. 상기 회전축 전극(121)은 이웃하는 회전축 전극과 서로 다른 극성을 띄고, 이에 따라 서로 이웃하는 회전축 전극(121) 사이에는 하수 슬러지를 매개로 전류가 흐를 수 있다.
즉, 하수 슬러지는 서로 반대 극성을 띄는 전극에 접촉한 상태로 흐르고, 상기 슬러지에도 전해질이 존재하므로, 상기 슬러지에 전류가 흐르게 된다. 상기 슬러지에 전류가 흐를 때, 슬러지에 존재하는 미생물의 세포막 내부 및 외부 사이에 이온 교환이 발생하므로, 세포막(또는 세포벽)이 터지게 된다. 따라서, 슬러지 내의 미생물의 세포막을 효과적으로 제거되고, 세포막이 제거됨에 따라 세포막 속에 있던 수분을 효과적으로 건조시킬 수 있다.
다만, 하수 슬러지는 함수율이 높을 때에 높은 전기 전도도를 가지는 경향이 있고, 하수 슬러지에 전류가 흐르면 하수 슬러지가 발열하여 하수 슬러지의 온도가 높아진다.
하수 슬러지가 80% 이상의 함수율을 갖는 경우 전기 전도도가 우수하고, 이러한 슬러지에 저압의 고전류를 흐르는 경우 상기 하수 슬러지가 발열하여 상기 하수 슬러지에 포함된 수분이 증발하게 된다.
이와 같이 수분이 증발하여 건조가 진행됨에 따라, 하수 슬러지의 함수율이 점점 감소하게 되며, 건조가 심화되어 하수 슬러지의 함수율이 10% 미만이 되면 거의 전기가 흐르지 못하는 상태가 된다.
적외선 램프 등의 별도의 발열장치의 도움 없이도, 단지 하수 슬러지 자체에 전기를 흘려서 하수 슬러지 자체의 발열에 의하여 하수 슬러지에 포함된 수분을 건조시키는 것이다.
상기 회전축(120)뿐만 아니라 상기 건조챔버(10)도 외부 전원이 연결될 수 있고, 상기 건조챔버(10)도 하나의 전극으로 작용할 수 있다.
따라서, 상기 건조챔버(10)와 상기 회전축 전극(121) 사이에 전류가 흐를 수 있고, 병렬로 나란히 배치된 상기 다수의 회전축 전극(121) 사이에도 전류가 흐를 수 있다.
상기 회전축 전극(121) 및 상기 건조챔버(10)는 상기 전원부(40)와 연결되어 (+)전극 또는 (-)전극의 역할을 할 수 있다.
상기 전원부(40)는 트랜스(41)와, 전압 조정기(42)를 포함한다.
상기 트랜스(41)는 상용전원인 60Hz의 교류전원을 상기 회전축 전극(121) 및 상기 건조챔버(10)에 서로 위상차가 생기도록 인가하는 역할을 한다.
상기 회전축 전극(121) 및 상기 건조챔버(10)에 위상차가 생기는 전압이 인가됨에 따라 상기 회전축 전극(121) 사이, 또는 상기 회전축 전극(121)과 상기 건조챔버(10) 사이에 전류가 흐르게 되고, 상기 회전축 전극(121) 및 상기 건조챔버(10)가 산화와 환원을 반복하게 되고, 이에 따라 상기 회전축 전극(121) 및 상기 건조챔버(10)의 산화가 방지된다.
상기 트랜스(41)는 사용자의 감전 등의 위험을 방지하기 위해 그 표면에 전기가 흐르지 않는 재질로 절연 처리되는 것이 바람직하다.
상기 전압 조정기(42)는 상기 트랜스(41)의 1차측 전원을 제어함으로써, 상기 회전축 전극(121) 및 상기 건조챔버(10)에 인가되는 전원을 제어하여, 상기 회전축 전극(121) 사이 및 상기 회전축 전극(121)과 상기 건조챔버(10) 사이의 하수 슬러지에 흐르는 전류를 적정 수준으로 조절한다.
고함수율 하수 슬러지의 경우 전기전도도가 크고, 상기 회전축 전극(121) 및 상기 건조챔버(10)의 표면적이 넓으므로, 수백 내지 수천 암페어까지 흐르게 되므로 상기 전압 조정기(42)에 의하여 상기 트랜스(41)에 인가되는 전압을 조절하여 상기 하수 슬러지에 흐르는 전류의 세기를 안전하고 적절한 수준으로 조절할 수 있다.

10: 건조챔버 12: 이송유닛
120: 회전축 121: 회전축 전극
122: 브러쉬 123: 브러쉬 하우징
124: 고정대 125: 판 스프링
20: 구동부 15: 회전축 지지베어링
30: 전력전달유닛 40: 전원부
41: 트랜스 42: 전압 조절부

Claims (5)

  1. 슬러지가 수용되는 건조챔버;
    상기 건조챔버 내에서 상기 슬러지를 이송하는 이송유닛; 및
    상기 건조챔버 및 상기 이송유닛에 전기를 인가하는 전원부;
    를 포함하고,
    상기 이송유닛은 기설정된 간격으로 배치되는 적어도 하나 이상의 전극을 구비하고, 상기 건조챔버 및 상기 이송유닛에 전기가 인가되면, 상기 다수의 전극 사이 및 상기 전극과 상기 건조챔버 사이에 위치한 슬러지에 전류가 흘러서 상기 슬러지가 발열하며,
    상기 이송유닛은 회전축 둘레에 나선형으로 형성된 스크류이고, 상기 회전축의 외주면에는 상기 전극이 구비되며, 상기 전극은 상기 전원부와 연결되는 브러쉬를 구비하고,
    상기 건조챔버의 일 단에는 상기 이송유닛에 구동력을 제공하기 위한 모터와, 상기 모터의 샤프트에 결합되는 감속기어와, 상기 감속기어와 상기 회전축을 연결하는 절연 커플러가 구비되고,
    상기 건조챔버의 타 단에는 상기 이송유닛의 일부가 돌출되어 형성되며, 상기 브러쉬가 구비되는 전력전달유닛이 형성되는 슬러지 건조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이송유닛은 기설정된 간격만큼 이격되어 나란하게 배치된 다수개의 회전축을 포함하고, 상기 회전축 및 상기 건조챔버에 상기 전원부가 연결되어 상기 다수개의 회전축 사이 및 상기 회전축과 상기 건조챔버 사이의 슬러지에 전류가 흐르는 슬러지 건조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 전극 및 상기 건조챔버에 교류전원을 위상차가 생기도록 인가하는 트랜스와, 상기 트랜스에 공급되는 전압의 크기를 조절하는 전압 조절기를 포함하는 슬러지 건조장치.
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