2014년 기준 13,698톤/일의 음식물쓰레기 발생량 중 공동주택과 감량의무사업장이 차지하는 비율은 각각 38%, 30%이고 계절평균 음식물쓰레기 함수율은 각각 81.5%, 76.2%로 높아 수증기로 증발시키는 건조공정에서의 열원소요비용을 높이는 원인이 된다. 건조 에너지의 주요 공급열원으로는 전기, 가스 및 기름 등의 화석연료이며, 이 중 전기 열원 사용이 가장 간편하고 적용성이 우수하지만 가스 열원에 비해 온실가스 배출량은 단위열량당 2.3배로 상대적으로 높다. 그리고 기름(Light oil, Heavy oil) 열원의 경우 연소 후 연관에 Soot와 같은 입자상물질의 누적에 의한 열전달속도 감소로 열회수 효율을 저감시킨다. 가스(LNG) 열원의 경우 가스유입 배관, 가스보일러 및 연소실이 추가로 필요하지만 연소 시 매연이나 미세분진 발생량이 적고, 일산화탄소와 질소산화물 배출량이 적고, 오존을 생성하는 탄화수소 배출량이 적고, 천연가스 정제비용이 낮고, 누설 시 공기보다 가벼워 대기 중으로 쉽게 확산되어 안전성이 높은 장점과 천연가스액화기술 발전으로 운송과 보관이 용이할 뿐만 아니라 전 세계적으로 약 100년 이상 사용 가능할 정도로 매장량이 풍부하다. 반면 가스 열원을 건조공정에 사용할 경우 연소 후 폐열의 대기 배출로 열회수 효율을 감소시켜 가스소비량 증가에 의한 운영비용 상승의 단점이 있다. 이를 보완하기 위해서는 기존의 단순 시간종료에서 최종부산물의 목표함수율에 도달할 경우 건조공정 자동종료로 가스소비량을 최소화 할 수 있는 방안도 적절한 대안이 될 수 있다. 건조공정 종료시간 자동화를 위해서는 제어시스템을 개발해야 하며, 종료시점은 폐쇄회로(Closed-loop recirculation system) 건조공정에서 수증기 배출량이 가장 높은 열교환기의 유입과 배출 온도차(⊿T)와 건조기의 배출과 유입 온도차(⊿T)로 설정이 가능하다. 이 중 열교환기 유입, 배출온도 변화가 짧은 시간에 크게 변화함에 따라 종료시점 범위 설정이 용이하지 않음에 비해 건조기 배출, 유입온도 변화는 상대적으로 안정적인 변화폭인 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 최종부산물의 목표함수율에 근접할 수 있는 건조 공정을 모니터링하여 적절한 운전종료시점을 설정할 수 있는 방안을 제시하기 위해 건조기 배출, 유입 온도차(⊿T)를 적용하였다.

다량으로 발생하는 하/폐수 슬러지를 처리하는 방법중 하나는 건조하여 고형연료로 활용하는 것이다. 본 연구에서는 파일럿 규모의 설비를 설계, 제작하여 하/폐수슬러지 탈수 및 건조특성을 연구하였다. 전처리 과정으로 슬러지 함수율을 낮추고 악취를 감소하기 위하여 염화제2철을 투입하여 탈수하였다. 건조공정은 연소실과 건조실이 통합된 최대 처리규모 40[kg/hr]인 일체형 건조기와 건조기에서 배출되는 고온, 고습의 배가스를 외부공기와 열교환하는 열교환기, 열교환기에서 가열된 외부공기를 열원으로 하는 밴드통기형건조기로 구성하였다. 슬러지는 탈수과정에서 함수율이 저감되므로 pin mill을 사용하여 분말화하여 밴드통기형건조기에 투입하였다. 밴드통기형건조기는 4단으로 구성되며 상부로부터 분말 슬러지가 공급되고 열풍은 하부로 공급되는 향류접촉방식이다. 1차 건조된 슬러지는 일체형건조기에 공급된다. 건조기 상부에 가스버너가 설치되어 발생한 열풍은 축열재를 거쳐 하부에 위치한 건조실을 지나 열교환기를 통과한 후 외부로 배출된다. 건조실내에는 4단의 paddle형 건조기가 설치되어 있으며 슬러지는 상부로부터 공급되어 차례대로 건조기를 통과한 후 로타리밸브를 거쳐 외부로 배출되고 건조용공기는 외부공기가 건조실내 pipe를 통과하면서 가열되어 각 건조기에 공급된다. 운전 데이타는 건조기가 열적평형에 도달한 기간중 취득하였다. 함수율 71.5%의 탈수슬러지를 31[kg/hr] x 8.5[hr] 공급시 배출된 건조슬러지는 72.96[kg]이었으며 이때 투입한 에너지는 203,320[Kcal]이었다. 순에너지소비율은 1,104[Kcal/kg-H2O]이었으며 함수율은 5.9%이었다. 함수율이 60.62%인 탈수슬러지를 36[kg/hr] x 4[hr]공급시 배출된 건조슬러지는 48.78[kg]이었으며 이때 투입한 에너지는 86,144[Kcal]이었다. 순에너지소비율은 1,009[Kcal/kg-H2O]이었으며 함수율은 3.96%이었다.

Dewatering for reduction of moisture content in sludge cake is one of the main procedure in sludge treatment processing. Through dehydration process, the volume of sludge cake are substantially decreased. It led efficiency improvement of further processing such as transport and disposal of sludge as well as drying cake could be utilized as solid refuse fuel. Microwave dryer is energy efficient process in comparison with thermal types. For these reason, we developed microwave dryer for real field applications. Firstly, with 4kW scale microwave dryer, operation conditions were optimized in terms of generator power, shape of drying champer, and height of microwave generator. Based on the results, 10kW scale microwave dryer was designed and manufactured successfully.

The aim of this paper is to compare the characteristics of the T-P removal from synthesized municipal wastewater by electro-coagulation using cylindrical Al and Fe electrode as anode. For this purpose, a concentric circle type electrolysis reactor was used and the operating conditions for T-P removal from synthesized wastewater are as follows; potential 10 V, electrolyte 0.03% NaCl, initial T-P concentration 1.0 ~ 6.0 mg/L and flow rate 1.0 ~ 5.0 L/min. From the experimental results, T-P concentration of treated wastewater was decreased to less than 0.2 mg/L enough to discharge standard and Al electrode showed performance than Fe electrode for T-P removal by electro-coagulation. Optimal conditions for T-P removal to less than 0.15 mg/L which is 75% of discharge standard for large scale municipal wastewater plant (capacity higher than 500 m3/day) were obtained as follows; flow rate 2.503 L/min, and 2.337 L/min, HRT 1.059 min, 1.134 min, for Al and Fe electrode, respectively. Consumed mass of Al and Fe were of 3.76 times and 8.90 times respectively, were obtained to removed T-P at optimal conditions with potential 10 V, and 0.03% NaCl as electrolyte.