백필터 일체형 디스크 건조기를 이용한 수열탄화 탈수슬러지의 건조성능 평가 = The evaluation of drying performance for dehydrated sludge treated by hydrothermal carbonization using disk dryer combined with bagfilter

국문 초록 (Abstract)

하수슬러지는 유기물 함량이 약 60% 이상으로 고체연료로 활용 가치가 높다. 탈수슬러지의 함수율은 약 80%로 고체연료로 이용하기 위해서는 함수율 약 10%까지 낮춰야 한다. 따라서 탈수와 건조가 필수적이다. 이렇게 생산한 고형연료의 발열량은 저급 무연탄 수준인 약 3,000 kcal/kg에 달한다. 하수슬러지는 세포 내부의 결합수로 인해 타 유기성폐자원과 달리 탈수와 건조에 더 많은 에너지가 소모되는 특징이 있다. 열가수분해, 수열탄화, 초음파 등의 전처리로 세포벽을 파괴시켜 탈수 효율을 높일 수 있다. 이와 같은 전처리 후 필터프레스 탈수기를 이용하면 함수율을 약 35~45% 이하로 낮출 수 있다. 건조 방법에는 열풍(hot gas, 400~800℃) 등으로 직접 접촉시키는 직접건조법과 스팀(200℃), 열매유 등으로 간접 가열하는 간접 건조법이 있다. 건조과정에서 발생하는 배가스(수증기와 수증기 내에 포함된 분진) 처리를 위해 후단 공정이 복잡하며, 건조에 높은 에너지를 필요로 하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 하수슬러지를 대상으로 수열탄화 반응 전후의 슬러지에 대한 건조 특성(시간, 온도, 속도 등)을 확인하여 최적 간접 디스크 건조기를 설계하였다. 미활용 폐열로 에너지를 보충하여 건조에너지에 필요한 에너지를 절감하고자 하였다. 또한 디스크 건조기를 백필터 일체형으로 제작하여 배가스 후처리에 소요되는 공정을 간소화 시키고, 소요 부지 공간을 축소시켰다. 이와 같은 디스크 건조기를 약 100시간 연속운전하였으며, 이를 통해 에너지 사용량과 건조물의 함수율로 건조 성능을 평가하였다.