KR102008106B1

KR102008106B1 - 하수슬러지 고형재 제조방법

Info

Publication number: KR102008106B1
Application number: KR1020180157031A
Authority: KR
Inventors: 장미희; 김두환
Original assignee: 장미희
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2019-10-23

Abstract

본 발명은 하수슬러지 고형재 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하수슬러지를 고형화시키기 위해 수거, 이송, 혼합, 양생하는 도중에 발생되는 극심한 악취에 따른 민원문제를 해소하면서 높은 함수율과 유리화 불량에 따른 고형재(예. 건자재용 골재)로서의 활용가치 저하를 막고, 효율적이면서 높은 재활용가치성을 창출할 수 있도록 개선된 하수슬러지 고형재 제조방법에 관한 것이다.

Description

하수슬러지 고형재 제조방법{Sewage sludge solid material manufacturing method}

현재 하수 처리장에서 발생하는 하수 슬러지 등 기타 유기 물질이 포함된 슬러지의 배출량이 날로 증가하고 있는 실정이다.

이러한 상황에서 상기 슬러지는 크게 육상 매립, 해양 투기, 소각 또는 연료화의 방식으로 처리되고 있으며, 특히 슬러지를 처리하여 고형연료로 재활용하려는 많은 기술들이 발전해 오고 있다.

예컨대, 최근에는 하수슬러지 등의 폐기물 자원화에 대한 시도와 연구가 다양한 형태로 진행되고 있고, 그 일환으로 하수슬러지를 토양으로 환원하거나 건축자재로 활용하거나 유효성분을 분해 환원시키거나 또는 고형연료로 재사용하는 등 다양한 방법이 강구되고 있다.

한편, 하수슬러지는 발생원이나 지역적 특성에 따라 구성 성분도 매우 다양하지만 70~85%가 수분이고 나머지가 가연분 및 회분이며, 총량 중 가연분이 10~14% 정도를 차지한다.

그런데, 하수슬러지는 70~85%가 수분이기 때문에 재활용 가치를 높이기 위해서는 수분을 제거하기 위한 공정이 필수적으로 포함되고, 상기 수분제거공정은 전체 공정에 투입되는 에너지의 30~40%를 차지하여 하수슬러지 고형재의 생산성과 생산비용에 결정적인 영향을 미침으로 수분제거공정의 효율화가 하수슬러지 고형재 생산에 있어 매우 중요한 과제이다.

뿐만 아니라, 하수슬러지는 원래 악취가 심하기도 하지만, 고화처리할 때 하수슬러지에 생석회, 시멘트, 플라이애쉬 등과 같은 알카리계 고화제를 투입, 혼합, 양생하게 되는데 그 과정에서 암모니아가 생성됨으로써 더 지독한 악취를 발생시키므로 민원이 지속적으로 제기될 뿐만 아니라, 작업현장의 유해성으로 인해 작업자들도 작업을 기피하고 있다. 때문에, 이러한 악취 발생을 억제할 수 있는 기술이 기반이 되어야 한다.

하수슬러지의 고형재 처리를 위한 종래 다른 방법으로 Lime-pozzolan법, Potland Cement Systems법, Thermoplastic Microencapaulatio법, Macroencapsulation법 등이 시도되고 있다.

이때, Lime-pozzolan법은 포졸란을 첨가하여 하수슬러지와 균일한 상태로 혼합하여 포졸란 반응이 일어나게 한 후 혼합물을 몰드(mold)에서 압축 및 성형후 양생시키거나 매립지에 타설하면서 다짐(Compaction)하는 방식이어서 처리비용이 저렴하다는 장점은 있지만, 하수슬러지 내에 함유되어 있는 중금속이온들이 수화반응을 지연시켜 고형화처리 시간이 오래걸리는 단점이 있다.

그리고, Potland Cement Systems법은 가격이 저렴하고 혼합 및 취급이 용이한 것과 같은 장점을 가지고 있으나, 시멘트와 그 외의 첨가제는 하수슬러지의 무게와 부피를 증가시키고 코팅되지 않은 시멘트 기초제품은 매립을 위해 잘 설계된 매립장 을 필요로 한다는 단점이 있다.

또한, Thermoplastic Microencapaulatio법은 하수슬러지를 100℃ 정도에서 건조시킨 후 플라스틱성 재료(Asphalt Bitumen, Paraffin, Polyethylene)와 혼합하여 냉각시키면 냉각시 고형화되어 하수슬러지 입자가 플라스틱으로 코팅되게 하는 방법이다. 때문에, 포졸란 및 시멘트 고형화로는 처리할 수 없는 용해성이 높은 독성물질을 효과적으로 고형화할 수 있는 장점이 있으나 특별한 장비와 숙련된 기술이 필요하고 하수슬러지 건조와 플라스틱 용융에 에너지가 많이 소요되는 단점이 있다.

뿐만 아니라, Macroencapsulation법은 하수슬러지를 운반, 저장, 처분에 용이하도록 드럼통이나 고분자물질을 이용하여 하수슬러지가 물리적으로 코팅되게 하는 방법이지만, 처리비용이 비싸고 에너지가 많이 소요되며 초기 시설투자와 숙련된 기술이 필요하다는 점으로 인해 실용화가 어려운 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1023745호(2011.03.14), '하수슬러지의 고형화/안정화 처리 방법' 대한민국 등록특허 제10-1433141호(2014.08.18.), '하수슬러지를 이용한 고형연료화 제조방법' 대한민국 등록특허 제10-1656838호(2016.09.06.), '하수슬러지 고형화장치'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 하수슬러지를 고형화시키기 위해 수거, 이송, 혼합, 양생하는 도중에 발생되는 극심한 악취에 따른 민원문제를 해소하면서 높은 함수율과 유리화 불량에 따른 고형재(예. 건자재용 골재)로서의 활용가치 저하를 막고, 효율적이면서 높은 재활용가치성을 창출할 수 있도록 개선된 하수슬러지 고형재 제조방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 하수슬러지 이송 및 혼련단계, 하수슬러지 전처리단계, 소성첨가물 투입단계, 하수슬러지 소성단계, 소성된 고형재 선별단계를 포함하는 하수슬러지 고형재 제조방법에 있어서;
상기 하수슬러지 이송 및 혼련단계는 입고차량의 적재함으로 수거된 하수슬러지를 처리장소로 이송하고, 정량공급이 가능한 공급호퍼(110)로 투입한 후 혼련기(120)와 토련기(130)를 이용하여 균일하게 혼합 교반하는 단계이고;
상기 하수슬러지 전처리단계는 플라즈마처리기를 통한 펄스스트리머 방전과정과, 펄스스트리머 방전 후 연속적으로 마이크로웨이브 처리과정으로 나뉘어 순차 처리하여 악취 분해, 유기물 소각, 휘발성물질 제거를 수행하는 단계이며;
상기 소성첨가물 투입단계는 전처리된 하수슬러지에 소성특성을 향상시키도록 규산염을 포함하는 소성첨가물을 투입하는 단계이고;
상기 소성된 고형재 선별단계는 소성이 완료된 소결체인 고형재를 선별기(170)를 통해 입도별로 선별하는 단계이며;
상기 입고차량의 적재함에는 응집제 투입기가 더 구비되고, 상기 응집제 투입기를 통해 투입되는 응집제는 그래뉼 형태의 셀룰로오스 섬유 25중량%, 유산반토 10중량%, PAC(polyaluminium chloride) 5중량%, 벤토나이트 25중량% 및 나머지 키토산으로 이루어지고;
상기 입고차량의 적재함에는 악취제거제 투입기가 더 구비되며, 상기 악취제거제 투입기를 통해 투입되는 악취제거제는 식초와 베이킹파우더가 3:7의 중량비로 혼합된 혼합물 30중량%와, 티오바실러스 페로옥시단스(Thiobacillus ferrooxidans) 20중량% 및 나머지 막걸리로 이루어지며;
상기 플라즈마처리기에는 반응촉진제 투입부가 더 구비되어 플라즈마 처리시 반응촉진제를 투입하되, 상기 반응촉진제는 물(H₂O)과 에탄올(C₂H₅OH)이 1:1의 부피비로 혼합된 혼합액이고;
상기 소성첨가물은 하석 35중량%와, 카올린 10중량%와, 세리사이트 10중량%와, 붕사 3.5중량%와, 마그네사이트와 돌로마이트가 1:1의 중량비로 혼합된 혼합물 3.5중량% 및 나머지 규산염으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고형재 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 공급호퍼(110)의 하단에는 서로 교호되게 회전하는 한 쌍의 원형칼을 갖는 분쇄부를 더 구비하고; 상기 혼련기(120)는 필터망 형태의 회전되는 내관과, 내관의 내부에 설치되는 스크류피더와, 내관이 내장되는 외관으로 이루어져 탈수 가능하게 구성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 선별기(170)는 3단으로 구성되고, 하향 경사형 진동스크린 방식인 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 하수슬러지를 고형화시키기 위해 수거, 이송, 혼합, 양생하는 도중에 발생되는 극심한 악취를 해소하면서 높은 함수율과 유리화 불량에 따른 고형재(예. 건자재용 골재)로서의 활용가치 저하를 막고, 효율적이면서 높은 재활용가치성을 창출하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 하수슬러지 고형재 제조방법에 사용되는 설비의 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 하수슬러지의 악취와 고화물의 장기강도 안정성을 확보하기 위해 응집, 응결, 소성 가공을 포함한다.

이를 통해, 하수슬러지의 케이크화를 촉진하고, 분쇄 탈수하여 함수율을 낮추며, 1200℃ 이상의 온도로 소성을 통해 산화 및 유리화시킬 때 점토 혹은 규산염을 첨가함으로써 하수슬러지에 포함된 휘발분과 유기질을 제거하여 안정화되고 독성이 없는 고형재로 생성될 수 있도록 함으로써 건자재로서의 재활용성을 극대화시킨다.

보다 구체적으로, 도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하수슬러지 고형재 제조방법은 하수슬러지를 처리하여 고형재, 이를 테면 건자재용 골재로 제조하는 방법을 제공한다.

즉, 본 발명에 따른 하수슬러지 고형재 제조방법은 하수슬러지 이송 및 혼련단계, 하수슬러지 전처리단계, 소성첨가물 투입단계, 하수슬러지 소성단계, 소성된 고형재 선별단계를 포함한다.

그리고, 선별된 고형재는 크기별로 용도에 맞게 이송차량에 적재된 후 용도별로 해당 사용처로 이송된다.

여기에서, 상기 하수슬러지 이송 및 혼련단계는 입고차량의 적재함으로 수거된 하수슬러지를 처리장소로 이송하고, 정량공급이 가능한 공급호퍼(110)로 투입한 후 혼련기(120)와 토련기(130)를 이용하여 균일하게 혼합 교반하는 단계이다.

이때, 입고차량의 적재함에는 함수율을 낮출 수 있도록 응집제 투입기가 더 구비될 수 있고, 또한 응집반응을 촉진하기 위해 적재함 내부에는 교반기가 더 구비될 수 있으며, 이송 후 공급호퍼(110)로의 배출은 모노펌프의 로터와 배출관을 통해 관상 배출이 가능하도록 구성함이 바람직하다.

아울러, 상기 응집제 투입기를 통해 투입되는 응집제는 응집력을 높이도록 그래뉼 형태의 셀루로오스 섬유 25중량%, 유산반토 10중량%, PAC(polyaluminium chloride) 5중량%, 벤토나이트 25중량% 및 나머지 키토산으로 이루어진다.

이때, 그래뉼 형태의 셀루로오스 섬유는 천연 흡착제로서, 독소 흡수 및 유분 흡수력이 뛰어나고, 친환경적인 재료로서 악취제거에도 기여하기 위해 첨가된다.

그리고, 유산반토는 알루미늄염과 유산(硫酸)으로 만들어진 것으로 물에 가하면 수중의 알칼리분과 반응을 일으켜 플록이 생성되면서 응집력을 높인다.

또한, PAC는 플록을 신속하게 만들어 응집력을 높인 무기 응집제로 활용된다.

아울러, 벤토나이트는 많은 양의 물을 흡수해 원래 부피의 여러 배로 팽창되며 겔과 같은 상태가 되면서 응집반응을 촉진하기 위해 첨가된다.

뿐만 아니라, 키토산은 함유된 유리 아미노기가 pH7 이하의 수용액내에서 양이온으로 하전하면서 응집반응을 강화시킨다.

덧붙여, 응집반응을 촉진하기 위해 50rpm 이하로 저속 교반하는 것이 좋다.

나아가, 상기 입고차량의 적재함에는 악취 억제를 위해 악취제거제 투입기를 더 구비할 수 있으며, 이때 사용되는 악취제거제로는 식초와 베이킹파우더가 3:7의 중량비로 혼합된 혼합물 30중량%와, 티오바실러스 페로옥시단스(Thiobacillus ferrooxidans) 20중량% 및 나머지 막걸리로 이루어진다.

이때, 식초와 베이킹파우더가 3:7의 중량비로 혼합된 혼합물은 악취성분을 흡착 분해하는데 특히 황화수소와 암모니아를 흡착제거하는데 유용하다.

또한, 티오바실러스 페로옥시단스(Thiobacillus ferrooxidans)는 대표적인 황화수소 제거제로서 악취의 대부분은 황화수소에서 기인하므로 이를 효과적으로 분해 제거하여 악취 발생을 극소화시키는데 기여하기 위해 첨가된다.

뿐만 아니라, 막걸리는 유기산이 함유되어 있어 특히, 암모니아 등의 자극적인 냄새 제거에 효과적이다.

그리고, 상기 공급호퍼(110)는 사일로 저장고 형태를 취함이 바람직하며, 또한 공급호퍼(110)의 하단에는 서로 교호되게 회전하는 한 쌍의 원형칼을 갖는 분쇄부를 더 구비하여 정량공급을 위해 배출되기 전에 응집물을 분쇄한 상태로 공급함이 바람직하다.

또한, 상기 혼련기(120)는 이중관 형태로 필터망 형태의 내관이 회전되게 구성하고, 내관의 내부에서는 스크류가 하수슬러지를 피딩하게 하며, 외관은 고정되게 하여 내관과 외관 사이로 탈수된 폐수가 분리 수거될 수 있도록 구성함이 더욱 바람직하다.

아울러, 상기 토련기(土練機)(130)는 응집 후 분쇄되고 탈수된 하수슬러지를 균일하게 혼합하는 유닛으로서, 보통 2축식을 많이 쓰며 축에는 여러개의 판편 모양의 날개가 붙어 있어 혼합이 균일하게 잘 이루어지도록 안내하는 설비이다.

한편, 상기 하수슬러지 전처리단계는 플라즈마와 마이크로웨이브를 순차처리하여 하수슬러지에 함유된 부패 유발성 유기물 및 휘발성 유기화합물을 제거하고, 라디칼 반응을 통해 탈취는 물론 악성오염물질들을 불화수소, 염화수소, 이산화탄소 등으로 안정화처리하는 단계이다.

이것은 함수율과 유기물 함량이 높은 하수슬러지의 특성상 처리과정에서 부패하기 쉽고, 그로 인해 환경오염 물질인 유해가스가 방출되며, 소결시 불량발생율이 높아지는 것을 방지하기 위한 것이다.

이를 위해, 상기 하수슬러지 전처리단계는 플라즈마처리기(미도시)를 통한 펄스스트리머 방전과정과, 펄스스트리머 방전 후 연속적으로 마이크로웨이브 처리과정으로 나뉘어 순차 처리된다.

이때, 플라즈마처리기는 하수슬러지가 이송되는 컨베이어 상부에서 승하강장치에 의해 승하강되는 일정크기의 챔버 형태를 가지며, 하수슬러지의 상부를 향해 방출되게 구성된다. 때문에, 하수슬러지는 배치처리가 아닌 연속처리가 가능하며, 이것은 마이크로웨이브 처리도 같은 방식이다. 즉, 처리할 영역의 컨베어에 컨베어를 감싸도록 'ㄷ' 형상의 발열체를 배치하고, 발열체에는 도파관을 연결하며, 도파관은 마그네트론과 연결하여 마그네트론에서 발진된 마이크로웨이브가 도파관을 통해 발열체로 유도된 후 발열체를 가열하여 하수슬러지를 순간적으로 1000℃에 가깝게 가열하도록 구성되며, 도파관을 비롯한 발열체 주변은 하수슬러지의 이송을 방해하지 않을 정도로 커버링된다.

특히, 플라즈마처리기에는 반응촉진제 투입부가 더 구비되어 플라즈마 처리시 반응촉진제를 투입할 수 있도록 구성된다.

여기에서, 반응촉진제는 물(H₂O)과 에탄올(C₂H₅OH)이 1:1의 부피비로 혼합된 혼합액이며, 챔버 내부에 있는 공기와 물과 에탄올이 적절한 반응촉진 기능을 담당하게 된다.

즉, 이들 반응촉진제가 해리되면서 e + O₂ → e + O(3P) + O(1D), O(3P) + NO + M e → NO₂ + M, O(1D) + H₂O → OH + OH, OH + NO₂ → HNO₃ (여기서, O(3P)와 O(1D)은 기저상태와 외곽 여기상태의 산소 원자를 각각 나타낸다)로 반응하게 되며, 또한 e + N₂ → e + N(4S) + N(4S), e + N₂ → e + N(4S) + N(2D), NO + N(4S) → N₂ + O(3P), NO + N(2D) → N₂ + O(3P) (여기서, N(4S)과 N(2D)는 기저상태와 외곽 여기상태의 질소 원자이다)로 반응하게 된다.

뿐만 아니라, 에탄올은 탄화수소와 유사할 뿐만 아니라 OH 활성기도 수반하고 있으므로 이들 라디칼 반응은 악취 분해 제거 및 유기물 분해를 촉진하게 된다.

여기에서, N₂의 해리에너지는 9.67eV(1eV=1.602×10^-19J), O₂의 해리에너지는 5.12eV이며, CO₂의 해리에너지는 5.45eV이고, H₂O의 해리에너지는 5.12eV이므로 대기압 조건에서의 플라즈마 방전에 의한 전자의 평균에너지가 3∼6eV 정도이기 때문에 이들 반응촉진제의 해리는 원활하게 일어나 악취성분의 유해가스를 효과적으로 분해 처리하여 악취 발생을 억제하게 된다.

그리고, 상기 마이크로웨이브는 유전가열방식으로 연속 이동하는 하수슬러지를 고온가열하여 유기물과 휘발분을 제거한다.

이때, 유전가열이란 유전체에 마이크로웨이브를 조사하면 전기장이 유전체 내의 극성 위치를 반복하여 바꾸어 놓으면서 전하를 진동시키게 되는데, 이를 테면 2.456GHz의 산업용 주파수를 사용할 경우 1초에 24억 5천만번씩 극성 위치가 바뀌면서 마찰열을 발생시켜 아주 짧은 시간에 고온으로 상온시킬 수 있는 현상을 말한다.

이와 같이, 하수슬러지 전처리단계를 거치게 되면 탈취와 함께 유기물의 소각, 휘발성 성분의 제거 등이 일어나고, 동시에 살균도 수행되므로 보다 인체에 무해하면서 안정적이고 안전한 고형재 제조에 기여할 수 있게 된다.

이후, 소성첨가물 투입단계가 수행된다.

이 단계를 수행하기 위해, 전처리된 하수슬러지는 반송유닛(도면부호 생략)을 통해 이송되며, 그 과정에서 소성첨가물이 투입된다.

소성첨가물은 소성시 표면적과 기공율 및 흡수율을 줄여 수분을 거의 제거하면서 소성체, 즉 소결체로서의 강한 바인딩을 유도하여 강고한 결합성을 갖도록 하기 위한 것이다.

바람직하기로는, 통상의 점토 혹은 규산염을 사용한다.

본 발명에서는 점토 혹은 규산염을 단독으로 사용하는 예를 기본으로 하고, 소결성 및 결합성 그리고 투광성과 기계적물성 향상을 위해 소성첨가물을 다음과 같이 구성함에 특징이 있다.

즉, 본 발명에 따른 소성첨가물은 하석 35중량%와, 카올린 10중량%와, 세리사이트 10중량%와, 붕사 3.5중량%와, 마그네사이트와 돌로마이트가 1:1의 중량비로 혼합된 혼합물 3.5중량% 및 나머지 규산염으로 이루어진다.

이때, 하석((Na₂OㆍAl₂O₃ㆍ2SiO₂)(K₂OㆍAl₂O₃ㆍ2SiO₂)은 두 조성이 섞여 있는 것으로 소성온도를 낮추는 융제로서 결정을 연결하고 결합시켜 투광성과 기계적 강도를 증가시키기 위해 첨가된다.

또한, 상기 카올린(Al₂O₃ㆍ2SiO₂ㆍ2H₂O)은 유기물 함량이 적고 소성시 백색도를 높이기 위해 첨가된다.

그리고, 상기 세리사이트(sericite)는 소성시 가소성을 증대시키기 위해 첨가되며, 상기 붕사는 소성시 슬래그 발생을 억제하기 위해 첨가되고, 상기 혼합물은 소결 입자 생성을 촉진하기 위해 첨가된다.

아울러, 상기 규산염은 특히, 알루미나 규산염을 사용함이 바람직하며, 이는 고온에서 견디는 일종의 뼈대 역할을 하게 된다.

이와 같은 소성첨가물의 첨가가 완료되면 터널식 킬른에서 소성하는 하수슬러지 소성단계가 수행된다.

상기 소성단계 수행을 위해 소성첨가물이 첨가된 하수슬러지는 소성대차에 적재된 후 터널식 킬른(160)을 따라 이동하면서 천이영역, 소결영역, 냉각영역을 거쳐 각 영역의 상부에 설치된 다수의 버너로부터 화염을 제공받아 소성되게 된다.

이때, 천이영역은 소결상태로 진입하기 위한 예열과정이라고 보면 이해하기 쉽고, 소결영역은 고온 신터링(Sintering)이 이루어지는 영역이며, 냉각영역은 소결물을 실온으로 냉각하기 위해 공냉하여 소결체를 안정화시키는 영역이다.

이렇게 하여 소성이 완료되면, 이후 소성된 고형재를 선별하는 고형재 선별단계가 수행된다.

상기 선별단계는 선별기(170)를 통해 입도별로 분류되는 단계이다.

여기에서, 상기 선별기(170)는 적어도 2단 이상, 바람직하게는 3단으로 구성되고, 하향 경사형 진동스크린 방식으로 선별하게 된다.

즉, 최상단의 선별스크린은 길이방향으로 하향경사되게 배치됨과 동시에 일측방향으로 다시 경사져 일종의 키질(곡물의 알곡과 껍질을 분리할 때 사용하는 방식)처럼 진동에 의해 소결체가 흘러내리면서 중량별로 자연 분리가 일어나는데 입도가 큰 것은 중량이 크므로 곧바로 흘러내리고 상대적으로 작은 크기는 중량이 작기 때문에 길이방향으로 흘러내리면서 동시에 측방향으로 흘러내려 중단 선별스크린으로 낙하된다.

또한, 중단 선별스크린도 최상단 선별스크린과 동일한 구조로 이루어져 있으며, 하단 선별스크린은 일종의 망체로 구성되어 체질하도록 구성된다.

이렇게 구성하게 되면 적어도 4개의 입도로 소결체를 분리할 수 있게 된다.

이후, 분리된 소결체는 입도별로 모인 후 출고차량(180)에 상차된 후 사용처별로 반송된다.

이와 같이, 본 발명은 폐기되던 하수슬러지를 악취 억제 기능을 구현하면서 건자재용 골재로 소성가공할 수 있어 자원재활용 효과를 증대시킬 뿐만 아니라, 충분한 강도를 갖추게 되어 골재로서 손색없이 사용할 수 있고, 인체에 무해할 뿐만 아니라, 결합안정성, 기계적 강도도 뛰어나 그 활용가치가 클 것으로 예상된다.

110: 공급호퍼
120: 혼련기
130: 토련기
160: 터널식 킬른
170: 선별기

Claims

하수슬러지 이송 및 혼련단계, 하수슬러지 전처리단계, 소성첨가물 투입단계, 하수슬러지 소성단계, 소성된 고형재 선별단계를 포함하는 하수슬러지 고형재 제조방법에 있어서;
상기 하수슬러지 이송 및 혼련단계는 입고차량의 적재함으로 수거된 하수슬러지를 처리장소로 이송하고, 정량공급이 가능한 공급호퍼(110)로 투입한 후 혼련기(120)와 토련기(130)를 이용하여 균일하게 혼합 교반하는 단계이고;
상기 하수슬러지 전처리단계는 플라즈마처리기를 통한 펄스스트리머 방전과정과, 펄스스트리머 방전 후 연속적으로 마이크로웨이브 처리과정으로 나뉘어 순차 처리하여 악취 분해, 유기물 소각, 휘발성물질 제거를 수행하는 단계이며;
상기 소성첨가물 투입단계는 전처리된 하수슬러지에 소성특성을 향상시키도록 규산염을 포함하는 소성첨가물을 투입하는 단계이고;
상기 소성된 고형재 선별단계는 소성이 완료된 소결체인 고형재를 선별기(170)를 통해 입도별로 선별하는 단계이며;
상기 입고차량의 적재함에는 응집제 투입기가 더 구비되고, 상기 응집제 투입기를 통해 투입되는 응집제는 그래뉼 형태의 셀룰로오스 섬유 25중량%, 유산반토 10중량%, PAC(polyaluminium chloride) 5중량%, 벤토나이트 25중량% 및 나머지 키토산으로 이루어지고;
상기 입고차량의 적재함에는 악취제거제 투입기가 더 구비되며, 상기 악취제거제 투입기를 통해 투입되는 악취제거제는 식초와 베이킹파우더가 3:7의 중량비로 혼합된 혼합물 30중량%와, 티오바실러스 페로옥시단스(Thiobacillus ferrooxidans) 20중량% 및 나머지 막걸리로 이루어지며;
상기 플라즈마처리기에는 반응촉진제 투입부가 더 구비되어 플라즈마 처리시 반응촉진제를 투입하되, 상기 반응촉진제는 물(H₂O)과 에탄올(C₂H₅OH)이 1:1의 부피비로 혼합된 혼합액이고;
상기 소성첨가물은 하석 35중량%와, 카올린 10중량%와, 세리사이트 10중량%와, 붕사 3.5중량%와, 마그네사이트와 돌로마이트가 1:1의 중량비로 혼합된 혼합물 3.5중량% 및 나머지 규산염으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고형재 제조방법.
청구항 1에 있어서;
상기 공급호퍼(110)의 하단에는 서로 교호되게 회전하는 한 쌍의 원형칼을 갖는 분쇄부를 더 구비하고;
상기 혼련기(120)는 필터망 형태의 회전되는 내관과, 내관의 내부에 설치되는 스크류피더와, 내관이 내장되는 외관으로 이루어져 탈수 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고형재 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 선별기(170)는 3단으로 구성되고, 하향 경사형 진동스크린 방식인 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고형재 제조방법.