KR100320363B1 - 부패성유기물의 고속발효건조장치 - Google Patents

부패성유기물의 고속발효건조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각종 부패성유기물을 발효, 건조시켜 가축의 사료나 유기질 퇴비등의 재활용물질로 제조하기 위한 고속발효건조장치에 관한 것이다.
종래에는 하나의 밀폐된 처리실내에서 가열수단에 의한 처리실 내부 온도조절만으로 건조와 발효공정을 순차적으로 진행하도록 되어 있기 때문에, 부패성유기물에 대한 건조, 발효처리에 소요되는 작업시간이 과다하게 소요되게 되었고, 처리 과정에서 부패성유기물기물로부터 발생되는 폐열은 그대로 외부로 배출되어져 에너지가 막대하게 소비되었으며, 작업효율도 저하되는 등 여러 문제점들이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 수집된 부패성유기물에 대해 건조처리를 주로 행하는 고온의 주건조처리실과 발효처리를 주로 행하는 저온의 주발효처리실을 각각 분리 형성하여, 건조처리와 발효처리가 별도의 독립처리공간에서 각각 순차적으로 수행되도록 함으로서, 부패성유기물을 재활용물질로 제조하는데 소요되는 작업시간을 단축하고, 필요시 주건조처리실에서 발생되는 폐열을 재활용하여 처리과정에서 소모되는 에너지효율을 극대화시키면서 작업효율의 월등한 상승효과를 구현할 수 있도록 한 데에 그 특징이 있다.

Description

부패성유기물의 고속발효건조장치 {HIGH SPEED FERMENTING AND/OR DRYING APPARATUS FOR ORGANIC WASTE MATERIAL}
본 발명은 각종 부패성유기물의 발효, 건조장치에 관한 것으로서, 특히 주건조처리실과 주발효처리실을 별도로 마련하고 순차적인 처리가 이루어지도록 하여 작업효율을 향상시킨 부패성유기물의 고속발효건조장치에 관한 것이다.
일반적으로 가정이나 산업현장, 농·축·수산물 가공공장 등에서는 매일 막대한 양의 무, 부패성유기물들이 배출되고 있으며, 이중 특히 부패성유기물인 음식물 찌꺼기, 생선찌꺼기, 폐수처리오니케익, 가축분뇨, 도축부산물, 기타 부산물 등을 처리하기 위한 수단으로서 종래에는 매립이나 소각 등의 방식을 주로 채택하여왔다.
그러나, 이와 같은 부패성유기물의 처리방식 중 매립하는 방식은 지가상승에 따른 매립의 부지를 확보하는데 소요되는 비용의 상승과 매립예정지역주민들의 반대 및 매립 후 부패성유기물이 부패되는 과정에서 발생하는 악취나 각종 환경오염 물질들의 대량발생으로 인해 점차 그 활용도가 감소하고 있는 추세이다. 또한, 소각하는 방식은 소각시설을 건립하는데 드는 비용과 그 유지비용이 막대하게 소요되는 동시에 이 역시도 부패성유기물을 소각 처리하는 과정에서 각종 환경오염물질을 다량으로 배출하기 때문에 별도의 정화시설을 갖추어야 하는 등의 단점이 지적되어왔다.
한편, 상기에서 지적된 부패성유기물의 처리방식에서 발생된 여러 문제점들을 극복하기 위해 최근에 들어서는, 상기와 같은 부패성유기물에 대해 소정의 방법 및 장치를 이용하여 발효, 건조시키고 이 과정에서 얻어진 물질을 가축의 사료나 유기질 퇴비 등으로 재활용함으로서, 부패성유기물로 인한 환경오염을 억제하고 자원의 재활용도을 높이는 기술들이 다양하게 제안되어 활발하게 추진되고 있다.
여기서 현재 활용되고 있는 여러 부패성유기물의 발효건조처리방법 및 원리를 살펴보면, 각각의 구조와 형태에서는 다소 차이를 보이고 있으나 핵심적인 구성 및 작동원리는 공통적으로 다음과 같다.
즉, 일정공간을 갖추고 밀폐가 가능하게 형성되는 단일형태의 처리실 내부로 가열수단과 교반, 혼합수단이 장착되어 이루어진 상태에서, 처리실 내부로 처리대상의 부패성유기물을 투입한 후 교반, 혼합수단으로 부패성유기물을 뒤섞는 동시에 가열수단으로서 처리실 내부온도를 상승시켜 부패성유기물에 대한 발효, 건조처리 공정을 수행하도록 하고 있다.
그러나, 이와 같은 기본적인 구조 및 작동원리를 갖는 부패성유기물의 종래 발효건조처리기술분야에서는 다음과 같은 몇 가지의 문제점들이 노출되었다.
먼저, 처리대상의 부패성유기물은 그 물질의 특성상 수분이 과다하게 포함되고 응집력이 강한 질소화합물 형태로 되어 있어, 발효공정을 진행하기 위해서는 별도의 수분조절제 및 응집력분산제를 부패성유기물에 첨가, 혼합하여야 하는 불편함이 있고, 수분이 부족한 상태에서는 교반, 혼합수단의 교반, 회전력에 의해 점질물이 부착되어 과부하의 원인이 되며, 교반, 혼합되는 과정에서 부패성유기물이 뭉쳐지거나 또는 이들로 원활한 열전달이 이루어지지 못해 건조가 지연되는 등의 문제점과 함께, 건조, 발효과정에서 외부로 배출되는 배기가스에 의하여 상당한 악취및 오염물질이 유포되는 결점이 지적되었다.
특히, 부패성유기물에 대해 소정의 처리과정을 수행하여 재활용물질로 변환, 수득하기 위해서는 발효공정이 필수적으로 필요하게 되고, 이를 효과적으로 진행하기 위해서는 수분이 다량 함유된 상태의 부패성유기물로부터 적정선까지 수분을 탈취하는 건조처리공정이 선행되어야 하나, 종래에는 하나의 처리실내에서 가열수단에 의한 온도조절을 병행하면서 건조처리와 발효처리과정을 경험에 의존하여 수행하고 있다. 그중 건조처리과정은 처리실 내부를 고온(대략 100℃이상)으로 유지시켜 어느 정도 수분을 탈취하는 1차 건조처리를 행하게 되고, 이어 발효처리과정으로서 가열수단의 온도를 저온상태로 재조절하여 처리실 내부온도를 다시 적당한 온도(대략 60℃ 이하)로 유지시킨 상태에서 발효처리공정이 진행되도록 되어 있다.
이러한 이유로 하나의 밀폐된 처리실 내부에서 상기한 건조 및 발효공정을 진행하기 위한 온도조절이 모두 이루어져야만 하는데, 실제로 하나의 처리실 내부에서 다량의 부패성유기물이 함유하고 있는 고온의 건조처리과정으로부터 다시 저온의 발효처리조건으로 전환시키는데엔 많은 시간이 요하므로 부패성유기물에 대한 건조, 발효처리에 소요되는 전체 작업시간이 과다하게 소요되는 문제가 있다. 또한 건조 또는 발효공정을 진행하기 위해 처리실 내부온도를 조절하는 과정에서 발생되는 폐열은 그대로 외부로 배출되도록 되어 있어 에너지가 낭비되는 동시에, 이 폐열을 냉각 응축시켜 응축수형태로 배출하는 경우에는 별도의 냉각에너지가 소요되는 등 에너지효율이 크게 저하되는 등의 여러 문제점들이 노출되었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 연구 개발된 것으로서, 부패성유기물을 재활용물질로 제조하는 과정에서 필수적으로 거치게 되는 건조공정과 발효공정, 또는 건조공정, 발효, 건조공정과 발효공정에 있어서, 효율적으로 상기 제 공정이 수행되기 적합한 온도가 상호간 현저하게 차이가 있음을 확인하고 이를 근거로 본 발명을 행하게 되었다.
본 발명의 주목적은, 부패성유기물의 처리과정에서 건조공정과 발효공정에서 요구되는 바람직한 온도를 각각 독립적으로 유지하는 별도의 처리실을 구비하고 각각의 공정에 맞는 처리실에서 각각의 처리공정이 순차적으로 수행될 수 있도록 하여, 부패성유기물의 효과적인 고속발효, 건조처리가 이루어지고 그 처리효율을 극대화시키고자 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 가장 고온상태의 유지가 요구되는 건조처리과정에서 사용되고 남은 버려지는 폐열을 건조처리과정 다음의 발효처리과정 또는 건조처리과정을 수행하기 이전에 에너지절약목적의 예열처리과정에 재활용하여, 부패성유기물의 전체적인 처리과정에서 소모되는 에너지를 절감하고 에너지효율을 상승시키고자 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 부패성유기물의 처리과정중 밀폐상태에서 고온의 압력 주건조처리실을 유지하여 부패성유기물이 함유하고 있는 영양분이나 기타 유익한 성분의 파괴를 적게 하면서 고온살균과 압력 건조처리가 이루어지고, 저온의 주발효처리실에서는 발효시 요구되는 함수율과 최저온도 이상을 유지시켜 부패성유기물의 부패나 변질을 방지하고 안정적인 발효처리가 이루어지며, 부패성유기물의 발효중 발생되는 자체발열에 의한 외부가열에너지의 절감이 동시에 얻어질 수 있도록 하고자 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 필요시 주건조처리실과 주발효처리실 사이에 중간처리 역할을 수행하는 발효 건조처리실을 설치하고, 또한 주건조처리실 전단에 예열처리실을 구비하여, 부패성유기물의 발효, 건조처리시 사용목적에 맞게 단계별로, 그리고 효율적으로 활용할 수 있으며 양질의 사료나 퇴비를 얻을 수 있도록 하고자 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 부패성유기물을 발효, 건조처리하는 모든 과정을 여러 독립공간형태로서 밀폐된 처리실에서 수행하되, 여러 처리실 상호간 처리된 부패성유기물이 연속 급송 및 처리단계 모두 밀폐상태를 유지하면서 수행이 되도록하여, 처리과정 중 발생되는 악취가 외부로 배출되는 근원을 차단하고 외부환경 오염을 미연에 방지할 수 있도록 하고자 하는데 있다.
본 발명은 전술한 제 목적을 달성하고자, 발효처리보다 건조처리를 주로 행하는 주건조처리실과 건조처리보다 발효처리를 주로 행하는 주발효처리실을 각각 분리 형성하고, 건조처리와 발효처리가 별도의 독립처리공간에서 각각 순차적으로 수행될 수 있도록 한 장치가 제공된다.
또한, 필요시 주건조처리실의 전단에 별도의 예열처리실을 구비하거나 주건조처리실과 주발효처리실 사이 중간부위에 발효 건조처리실을 구비하여 이루어지는 장치와, 부패성유기물의 처리 중 밀폐상태의 주건조처리실, 발효 건조처리실 또는주발효처리실에서 발생되는 고온 다습한 공기는 냉각 응축시켜 응축수는 외부로 배출시켜 밀폐상태에서 수분을 제거하고, 이때 주건조처리실이나 발효 건조처리실에서 발생되는 폐열을 재활용할 수 있도록 한 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 기본원리를 설명하기 위한 개념도,
도 2는 본 발명에 의해 구현된 장치의 바람직한 일례를 보여주는 단면도,
도 3은 도 2의 평단면도,
도 4는 도 2의 배면도,
도 5는 본 발명에 적용되는 여과기구의 변형례를 보여주는 요부 측단면도,
도 6은 도 5의 평단면도,
도 7은 본 발명의 다른 변형례를 보여주는 개념도,
도 8은 본 발명의 다른 변형례를 보여주는 개념도,
도 9는 본 발명의 다른 변형례를 보여주는 개념도,
도 10은 본 발명의 또 다른 변형례를 보여주는 개념도,
도 11은 본 발명의 또 다른 변형례를 보여주는 개념도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
2: 주건조처리실 3: 주발효처리실
4: 예열처리실 5: 발효 건조처리실
6: 밀폐이송기구 8: 밀폐이송기구
이하에서 본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 자세히 살펴보기로 한다.
먼저 본 발명인 장치의 여러 바람직한 실시예중 그 일례의 경우 첨부도면 도 1 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 발효, 건조 또는 소멸처리가 이루어지는 처리실의 내부온도를 별도의 가열원에 의하여 소정온도로 유지시키고, 상기 처리를 위한 부패성유기물을 처리실 내부에서 교반혼합기구(1)에 의하여 교반, 혼합시키면서 상기 처리가 이루어지도록 하는 장치에 있어서, 발효처리보다 건조처리를 주로 행하는 고온의 주건조처리실(2)과 건조처리보다 발효처리를 주로 행하는 주발효처리실(3)을 별도로 각각 형성하고, 건조처리와 발효처리가 순차적으로 수행될 수 있도록 이루어진다.
또한, 주건조처리실(2)과 주발효처리실(3)의 경우 도 7 내지 도 9에 도시한바와 같이 주건조처리실(2)의 전단에 별도의 예열처리실(4)을 구비하거나, 주건조처리실(2)과 주발효처리실(3) 사이 중간부위에 별도의 발효 건조처리실(5)을 구비하여 건조처리와 발효처리가 순차적으로 수행될 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 예열처리실(4), 주건조처리실(2) 및 주발효처리실(3)의 결합형태, 주건조처리실(2), 발효 건조처리실(5) 및 주발효처리실(3)의 결합형태, 또는 예열처리실(4), 주건조처리실(2), 발효 건조처리실(5) 및 주발효처리실(3)의 결합형태등 다양한 형태의 건조 및 발효처리가 순차적으로 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.
물론, 주건조처리실(2)의 경우, 도시한 바와 같이 단일 형태로 제작할 수도 있으나 건조처리가 되면서 내용물로부터 수분이 제거되어, 내용물의 양이 급속히 감소하게 되므로, 후처리과정으로서 발효건조처리나 주발효처리과정에서 처리량을 균형적으로 수용하도록 주건조처리실(2)을 복수개로 형성하여, 예열처리실(4)로부터 예열처리된 내용물을 복수개의 각 주건조처리실로 동시에 공급하고, 이들 복수개의 주건조처리실에서 건조처리된 내용물이 후처리과정에 사용되는 발효건조처리실(5) 또는 주발효처리실(3)에 동시에 공급되도록 구성할 수도 있다.
이때, 주건조처리실(2)은 종래와 같이 전기히터나 보일러와 같은 외부가열원(20) 및 공급라인(200)과 급송펌프(202)가 설치된 회수라인(204)에 의하여 주건조처리실(2)의 저부에 위치한 가열부(22)를 가열시켜 내부온도를 상승시키도록 이루어진다.
주발효처리실(3)은 주건조처리실(2)과 같이 미도시된 별도의 외부가열원에 의하여 가열시킬수 있겠으나, 본 발명에 있어서는 주건조처리실(2)을 밀폐상태로 유지시키고 건조처리과정에서 부패성유기물로부터 발생되는 고온 다습한 공기를 냉각 응축시켜 응축수는 외부로 배출시키고 이러한 냉각 응축과정에서 발생되는 폐열을 이용하여 가열시키도록 하여 폐열을 재활용할 수 있게 구성된다. 즉, 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같이 주건조처리실(2)에서 발생된 고온 다습한 공기는 배출, 유입라인(240,241)이 경유하도록 설치된 냉각응축용 열교환기(24)를 통과시키고,냉각응축용 열교환기(24)에서 발생되는 응축수는 드레인(242)(242)을 통하여 외부로 배출시키며, 냉각응축용 열교환기(24)를 경유하는 냉각매체공급라인(243)과 급송펌프(244)가 설치된 냉각매체회수라인(245)이 주발효처리실(3)의 가열부(32)를 경유하도록 설치하여, 이들 라인(243,245) 내부를 경유하는 냉각수와 같은 냉각매체가 주발효처리실(3)의 가열원으로 폐열을 재활용 할 수 있다.
냉각응축용열교환기(24)의 수효나 배출, 유입라인(240,241)의 수효는 필요에 따라 가,감이 가능하고, 회수라인(204)이 가열부(32)를 거쳐 다시 외부가열원(20)으로 복귀시키도록 하여 주건조처리실(2)을 가열하고 남는 폐열을 이용하여 주발효처리실(3)을 가열시키고, 냉각응축용 열교환기(24)를 경유하는 냉각매체공급및 회수라인(243,245)은 별도로 마련된 통상의 냉각기구와 연결하여 냉각응축용 열교환기(24)의 열교환효율을 향상시켜 응축수의 배출량을 단시간내에 보다 많이 배출시킬 수 있게 할 수도 있다.
이와 같은 폐열의 재활용방식은 후술되는 도 7에 도시한 변형례에서와 같이 예열처리실(4)의 가열원이나, 도 8에 도시한 바와 같이 예열처리실(4)과 주발효처리실(3)을 동시에 행하는 가열원이나, 또는 도 9에 도시한 바와 같이 예열처리실(4)과 주발효처리실(3)에 대하여 각각의 가열원으로 활용할 수 있으며, 도 10에 도시한 바와 같이 주건조처리실(2) 또는 발효 건조처리실(5)에서 발생되는 폐열을 주발효처리실(3) 또는 예열처리실(4)의 가열부(32,42) 자체를 냉각응축 열교환기로 활용하면서 냉각응축수는 드레인(342,442)를 통하여 외부로 배출시키고, 이들 주발효처리실(3)과 예열처리실(4)의 가열원으로 활용할 수도 있다.
또한, 주발효처리실(3)을 밀폐상태로 형성하고 주발효처리실(3)에서 발효처리 중에 발생되는 공기로서 주건조처리실(2)에서 발생되는 고온 다습한 공기보다는 상대적으로 온도나 습도가 낮으나 소정의 수분을 함유하고 있는 공기는, 배출, 유입라인(340,341)이 경유하도록 설치된 별도의 냉각응축용 열교환기(34)를 경유시키 도록 하고, 냉각응축용 열교환기(34)에서 발생되는 응축수는 드레인(342)를 통하여 외부로 배출시켜 발효과정에서 발생된 수분을 제거하도록 한다.
물론, 도 11에 도시한 바와 같이 주건조처리실(2) 및 발효건조처리실(5)의 가열부(22,52)를 가열시키고 배출되는 가열매체를 발효처리실(3)의 가열부(32) 및 예열처리실(4)의 가열부(42)를 순차적으로 거친 후 다시 외부가열원(20)으로 회수하도록 하여 폐열을 재활용 할 수도 있다. 이때 주건조처리실(2), 발효건조처리실(5) 또는 주발효처리실(3)에서 건조 또는 발효처리중에 발생되는 고온, 다습한 수증기는 별도의 냉각기구(7)로부터 냉각매체공급라인(72)을 거쳐 냉각매체가 공급되는 각 냉각응축용 열교환기(24,34,54)를 경유시키도록 하고, 냉각응축용 열교환기(24,34,54)에서 발생되는 응축수는 드레인(242,342,542)을 통하여 외부로 배출시켜 상기 건조 또는 발효과정에서 발생된 수분을 제거하면서, 냉각응축용 열교환기(24,34,54)를 거쳐 경유하게 되는 냉각매체는 냉각매체회수라인(73)을 거쳐 다시 냉각기구(7)에 복귀, 순환하도록 이루어질 수 있다. 이때 냉각기구(7)는 예를들면, 급송펌프(71) 및 냉각매체공급라인(72)와 연결되는 냉각탑(70)과 냉각매체회수라인(73)과 연결되는 냉각매체보충탱크(74)와 함께, 냉각탑(70)과 냉각수보충탱크(74) 사이에 연결 설치되고 급송펌프(75)가 설치되는 보충공급라인(76)및 냉각수보충탱크(74)와 냉각매체공급라인(72) 사이에 연결 설치되는 오버플로우라인(77)의 결합 구성으로 이루어질 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시한 예는 주건조처리실(2)과 주발효처리실(3)을 중심으로 설치한 본 발명인 장치의 일례를 도시한 것으로서, 주건조처리실(2)과 주발효처리실(3)에 설치되는 교반혼합기구(1)는 종래와 같이 구동모터(10)에 의하여 회전구동되는 중심축(12)상에 나선형 교반날개(14)가 설치된 형태로 구성되고, 필요에 따라서는 다른 적정형태의 것을 선택하여 활용할 수 있다.
물론, 전술한 교반혼합기구(1)는 별도로 도시하지는 아니하였으나 도 7 내지 도 10에 도시한 예에 있어서, 주건조처리실(2)과 주발효처리실(3) 이외에 예열처리실(4)이나 발효 건조처리실(5)에 설치하여 활용되게 된다.
다음 주건조처리실(2)과 주발효처리실(3) 사이엔 주건조처리실(2)에서 건조처리된 부패성유기물을 주발효처리실(3)로 급송하기 위한 밀폐급송기구(6)가 설치되는데, 밀폐급송기구(6)는 예를 들면 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이 유입구(61)와 유출구(62)가 상기 한쌍의 처리실(2,3)에 각각 형성된 챔버(63) 내측에 구동모터(64)에 의하여 급송되는 급송스크류(65)가 설치되고, 유입구(61)엔 소정의 공압실린더와 같은 왕복이송수단(66)에 의하여 개폐 구동되는 개폐기구(67)가 스라이드 이동이 가능하게 설치되어, 상기 한쌍의 처리실(2,3)간에 부패성유기물이 급송되는 시간을 제외하고는 유입구(61)를 차단하여 상기 한쌍의 처리실(2,3)이 상호간 기밀상태를 유지하도록 이루어진다.
물론 개폐기구(67)는 유입구(61)에 설치함이 바람직하나, 필요한 경우 유출구(62)에 설치하거나 유입구(61)및 유출구(62)에 동시에 설치하여 활용할 수 있으며, 밀폐급송기구(6)는 전술한 형태가 아닌 별도의 형태로서 상기 한쌍의 처리실(2,3)의 작동시 밀폐상태를 유지하고 일측 처리실(2)로부터 처리된 부패성유기물을 타측 처리실(3)로 급송시킬수 있는 형태라면 어떠한 형태의 것을 선택하여 활용하여도 관계없겠다.
또한, 상기 밀폐급송기구(6)의 경우 전술한 바와 같이 주건조처리실(2)과 주발효처리실(3) 사이 이외에도 별도로 도시하지는 아니 하였으나, 도 7 내지 도 10에 도시한 예에 있어서 예열처리실(4)과 주건조처리실(2) 사이, 주건조처리실(2)과 발효건조처리실(5) 사이, 발효건조처리실(5)과 주발효처리실(3) 사이 등 한쌍의 처리실(2,3,5) 상호간 밀폐상태에서 처리가 이루어진 부패성유기물을 급송시키기 위한 급송기구를 필요한 곳에 설치하여 활용할 수있게 된다.
다음 각종 처리실(2,3,5) 내부로서 처리과정중 발생하는 고온 다습한 공기를 외부로 배출시키기 위한 공기배출구(26,36,56) 전방위치엔 내부의 고온 다습한 공기에 함유되어 있는 먼지나 기타 비산물을 여과시켜주기 위한 여과기구(8)가 설치되게 되는데, 이러한 여과기구(8)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 외부프레임(81) 하부에 설치되는 망체(82) 형태로 이루어지거나, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 각종 처리실(2,3,5)내의 공기배출구(26,36,56) 외측과 이로부터 일정거리 이격된 위치에 고정링(83,84)을 각각 고정 형성하고, 그 내부에 각각 회전 가능한 상태로 케이지(85)를 설치하되 케이지(5) 전면에는 손잡이(86)를 마련하며, 상기 케이지(85) 내측에는 원통형의 걸림망체(87)를 끼움 설치하고,고정링(83,84)의 일측에는 상기 걸림망체(87)의 외주연과 접촉되는 브러쉬(88)를 마련하여 이루어질 수 있다. 이 경우에는 건조 또는 발효과정에서 각 처리실(2,3,5)로부터 발생되는 고온 다습한 공기가 걸림망체(87)를 통과하면서 먼지나 기타 굵은 비산물을 여과시켜 공기배출구(26,36,56)를 통해 배출되게 된다.
이때, 상기한 과정이 지속적으로 진행되어 걸림망체(87) 외부로 오염물질이 부착됨으로써 걸림망체(87)에 의한 먼지나 기타 비산물의 여과작용이 미흡하게 이루어질 경우에는, 케이지(85)의 손잡이(86)를 잡고 일방향 회전시키면 케이지(85)와 이 케이지(85)내에 끼움 설치되어 있는 걸림망체(87)가 함께 회전 동작하는 과정에서 브러쉬(88)에 의해 걸림망체(87) 외부에 부착되어 있던 이물질이 분리되어 떨어지게 되므로, 걸림망체(87)를 분해하여 청소한 후 재조립하는 불편한 작업과정을 진행하지 않더라도 항상 청결한 상태에서 안정된 여과작용을 수행하는 여과기구(8)를 제공할 수 있게 된다.
물론, 전술한 여과기구(8)의 경우 주건조처리실(2)과 주발효처리실(3) 이외에 발효 건조처리실(5)에도 설치하여 활용하게 된다.
도면 중 미설명부호로서 21은 처리하고자 하는 부패성유기물의 투입구를, 23은 비상배출구를, 25, 35는 단열재를, 27, 37,57은 송풍팬을, 28, 38, 58은 공기유입구를, 31은 비상투입구를, 33은 배출구를, 54는 냉각응축용 열교환기를, 246,247은 냉각매체공급 배출라인을 540, 541은 공기배출 및 유입라인을, 542는 드레인을, 543은 냉각매체공급라인을, 544는 급송펌프를, 545는 냉각매체회수라인을 각각 나타낸다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 작동관계에 대해 설명하면 다음과 같다.
우선 도 1 내지 도 4에 도시한 예를 중심으로 살펴보면, 비상배출구(23)나 유입구(61)는 닫아 놓고 주건조처리실(2)내로 투입구(21)를 통하여 처리대상의 각종 부패성유기물을 투입, 내장시킨 상태에서, 투입구(21)를 닫고 외부가열원(20)에 의하여 가열된 가열매체로서 스팀, 가열공기, 열매체유 등을 공급라인(200)을 경유 가열부(22)에 공급하여 가열부(22)에서 주건조처리실(2)을 가열하고, 냉각된 가열매체는 급송펌프(202)가 설치된 회수라인(204)를 경유 다시 외부가열원(20)으로 급송되는 순환작동이 계속되면서 가열부(20)에 의한 주건조처리실(2)의 내부온도를 계속 상승시키게 되며, 이 상태에서 구동모터(10)에 의하여 교반혼합기구(1)를 회전 구동시키면 주건조처리실(2) 내부에 있던 부패성유기물은 서로 교반 혼합되면서 고른 온도분포를 갖게 된다.
이때, 주건조처리실(2) 내부 부패성유기물의 온도가 상승하면서 수증기가 발생하게 되고, 이러한 수증기는 송풍팬(27)과 열교환기(24)를 가동시키면 상기 수증기는 여과기구(8)를 거쳐 공기배출구(26), 배출라인(240), 열교환기(24), 유입라인(241) 및 공기유입구(28)를 거쳐 다시 주건조처리실(2) 내부로 급송되는 순환작동이 연속적으로 이루어지게 된다. 이때, 열교환기(24)엔 냉각매체공급, 배출라인(243)(245)이 마련되어 있어 열교환기(24)를 통과하는 고온 다습한 상태의 수증기는 냉각 응축되면서 수증기에 함유되어 있던 공기와 수분중 수분은 응축수형태로 변화되어 드레인(242,242)을 통하여 외부로 배출되고, 수분이 제거된 저온 저습한 상태의 공기는 다시 유입라인(241)을 거쳐 주건조처리실(2)로 급송되게 된다.
물론 주건조처리실(2)만이 작동되고 주발효처리실(3)이 작동되지 않는 초기상태에서는, 냉각매체공급, 배출라인(243)(245)은 주발효처리실(3)의 가열부(32)를 경유하지 않고 외부로부터 별도의 공급, 배출라인(246)(247)을 통한 냉각매체의 공급 및 배출이 이루어지도록 하게 된다.
이와 같이 일정시간 동안 주건조처리실(2) 내부에서 부패성유기물이 가열, 교반 혼합되면서 발생된 수증기로부터 수분을 제거하는 반복작동이 수행되어 건조처리가 수행되면 밀폐급송기구(6)를 작동시키게 되는데, 왕복이송수단(66)에 의하여 개폐기구(67)을 열고 구동모터(64)에 의하여 급송스크류(65)를 가동시키면 주건조처리실(2) 내부에서 건조처리된 부패성유기물은 유입구(61), 급송스크류(65) 및 유출구(62)를 거쳐 주발효처리실(3) 내부로 급송이 이루어지게 된다. 이렇게 완전히 급송과정이 이루어지게 되면 급송스크류(65)의 작동을 중지시키고 개폐기구(67)를 닫은 다음 주발효처리실(3)의 작동을 시작한다.
다음, 주건조처리실(2)은 전술한 바와 같은 주건조처리를 위한 새로운 부패성유기물의 투입과 주건조처리를 다시 수행하도록 하고, 주발효처리실(3)내에서는 교반혼합기구(1)를 가동시키면서 밀폐상태에서 주발효처리를 수행하게 된다.
이때, 주발효처리실(3)로 급송된 건조처리상태의 부패성유기물의 초기온도는 주발효조건 온도보다 높은 온도를 유지하므로 교반혼합기구(1)에 의하여 교반 혼합시키면서 적정온도 수준까지 냉각시키되, 발효시 유지하여야 하는 최저온도(약 40℃)이상의 주발효처리실(3) 내부온도를 유지시키게 된다. 이를 위하여 주건조처리실(2)의 건조처리과정에서 부패성유기물로부터 발생되는 고온 다습한 공기를 냉각응축시켜 응축수를 외부로 배출시키는 열교환기(24)의 폐열을 재활용하게 되는데, 냉각매체는 회수라인(245)을 거쳐 주발효처리실(3)의 가열부(32)에 공급된 냉각매체는 주발효처리실(3)을 가열시키면서 그 온도가 낮추어지고, 이렇게 온도가 낮추어진 냉각매체는 공급라인(243)을 거쳐 다시 열교환기(24)에 급송되어 본 기능을 수행하게 되는 반복작동을 수행하게 된다.
물론, 회수라인(204)이 가열부(32)와 연결되는 경우, 주건조처리실(2)을 가열하고 남은 폐열을 이용하여 주발효처리실(3)을 가열하게 되고, 냉각매체공급 및 회수라인(243,245)이 별도의 냉각기구와 연결 설치되는 경우엔 냉각응축용 열교환기(24)의 열교환 효율도 향상시킬수 있게 된다.
또한, 주발효처리실(3)에서 발효처리가 수행되는 부패성유기물로부터 발생되는 수증기도 여과기구(8)를 거쳐 공기배출구(36), 배출라인(340), 열교환기(34), 유입라인(341) 및 공기유입구(38)를 거쳐 다시 주발효처리실(3) 내부로 급송되는 순환작동이 연속적으로 이루어지게 되는데, 이때 열교환기를 통과하는 수증기는 냉각, 응축되면서 수증기에 함유되어 있던 공기와 수분중 수분은 응축수로 변환되어 드레인(342)을 거쳐 외부로 배출되고, 수분이 제거된 공기는 다시 주발효처리실(3) 내부로 급송팬(37)에 의하여 급송되어 수분제거가 계속되게 된다.
이와 같이 주발효처리실(3) 내부에서 발효처리가 계속되어 발효처리가 완료되면 배출구(33)를 통하여 부패성유기물의 건조 및 발효처리가 이루어진 재활용물질을 얻게 되는데, 주건조처리실(2)에서는 발효처리보다는 건조처리가 주로 이루어지고, 주발효처리실(3)에서는 건조처리보다는 발효처리가 주로 이루어지는 처리과정이 동시에 이루어지면서 연속처리가 가능하게 된다.
도 7에 도시한 변형례의 경우엔 주건조처리실(2)은 전술한 바와 같이, 외부가열원(20)에 의하여 가열하고 주건조처리실(2)의 건조처리중에 부패성유기물로부터 발생되는 고온 다습한 공기형태의 수증기로부터 열교환기(24)에 의한 냉각응축 과정에서 얻어지는 폐열을 이용하여 예열처리실(4)의 가열부(42)에 대한 가열원으로 활용하는 예로서, 예열처리실(4)엔 미리 내용물을 넣고 가열시켜 어느 정도 예열시킨 상태에서 내용물을 주건조처리실(2)로 공급하여 주건조처리실(2) 내부에서 내용물의 온도를 상승시키는데 소요되는 에너지를 절감시킬수 있게 된다.
도 8에 도시한 변형례의 경우엔 도 1 및 도 7에 도시한 예의 결합형태로서, 주건조처리실(2)의 건조처리중에 발생되는 폐열을 이용하여 주발효처리실(3) 및 예열처리실(4)의 가열부(32,42)에 대한 가열원으로 활용하게 된다.
도 9에 도시한 변형례는 도 8에 도시한 변형례와 비교하여 볼 때 주건조처리실(2)과 주발효처리실(3) 사이에 별도의 중간처리과정으로서 발효건조처리실(5)을 설치한 예로서, 주건조처리실(2)의 건조처리중에 발생되는 폐열은 예열처리실(3)의 가열부(42)에, 그리고 발효건조처리실(5)의 건조처리중에 발생되는 폐열은 주발효 처리실(3)의 가열부(32)에 대한 각각의 가열원으로 활용하게 된다.
진술한 도 7 내지 도 9에 도시한 변형례의 경우 주건조처리실(2)이나 발효건조처리실(5)로부터 발생되는 폐열을 활용하는 구체적인 과정은 이미 도 1 내지 도 4에 도시한 예를 중심으로 작동과정을 설명한 내용과 동일하게 이루어지므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 10에 도시한 예는 전술한 여러 예에서와 같은 별도의 냉각응축용 열교환기(24,54)를 활용하지 않고 주발효처리실(3) 또는 예열처리실(4)의 가열부(32,42)를 상기 열교환기 기능을 갖도록 하여, 주건조처리실(2) 또는 발효 건조처리실(5)에서 처리과정중에 발생되는 수증기를 배출라인(340,440)을 거쳐 가열부(32,42)로 공급하고, 가열부(32,42)에서는 수증기가 냉각응축되면서 얻어지는 열을 이용하여 주발효처리실(3) 또는 예열처리실(4)을 가열하며, 이 과정에서 수증기가 냉각응축되어 수분은 응축수형태로 변화되어 드레인(342,442)을 통하여 외부로 배출시키고, 수분이 제거된 공기는 유입라인(341,441)을 거쳐 주건조처리실(2) 또는 발효건조처리실(5)로 급송시키는 반복과정을 거치면서 폐열을 재활용하게 된다.
도 11에 도시한 예는 주건조처리실(2) 및 발효건조처리실(5)의 가열부(22,52)를 가열시키고 남는 폐열을 이용하여 주발효처리실(3)의 가열부(32) 및 예열처리실(4)의 가열부(42)를 순차적으로 거치면서 주발효처리실(3) 및 예열처리실(4)의 내부를 가열하게 되고 주건조처리실(2), 발효건조처리실(5) 및 주발효처리실(3)에서 발생되는 고온 다습한 공기는 냉각기구(7)의 냉각매체공급라인(72)에 의하여 냉각매체가 공급되는 냉각응축용 열교환기(24,24)(54,54)(34)를 거치면서 냉각 응축되어 응축수는 드레인(242,542,342)을 거쳐 외부로 배출되고, 이와 같이 냉각응축용 열교환기(24,24)(54,54)(34)를 거치면서 습기가 제거되어 저온저습한 상태로 변환한 공기는 다시 주건조처리실(2), 발효건조처리실(5) 및 주발효처리실(3)로 공급되는 건조 및 발효처리과정이 연속, 반복적으로 수행되게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명인 장치에 의하여 부패성유기물의 처리과정에서 건조공정과 발효공정에서 요구되는 바람직한 온도를 각각 독립적으로 유지하는 별도의 처리실(2,3)(2,3,4)(2,3,5)(2,3,4,5)을 구비하고 각각의 공정에 맞는 처리실(2,3)(2,3,4)(2,3,5)(2,3,4,5)에서 각각의 처리공정이 순차적으로 수행될 수 있도록 하여, 부패성유기물의 효과적인 고속발효, 건조처리가 이루어지고 그 처리효율을 극대화시킬수 있게 된다.
또한, 가장 고온의 유지필요성이 요구되는 건조처리과정에서 사용되고 남아버려지는 폐열을 건조처리과정 다음의 발효처리과정 또는 건조처리과정을 수행하기 이전에 에너지절약목적의 예열처리과정에 재활용하여, 부패성유기물의 전체적인 처리과정에서 소모되는 에너지를 절감하고 에너지효율을 상승시킬수 있게 된다.
더욱이 부패성유기물의 처리과정중 밀폐상태에서 고온의 압력 주건조처리실(2)을 유지하여 부패성유기물이 함유하고 있는 영양분이나 기타 유익한 성분의 파괴를 적게 하면서 고온살균과 압력 건조처리가 이루어지고, 저온의 주발효처리실(3)에서는 발효시 요구되는 함수율과 최저온도 이상을 유지시켜 부패성유기물의 부패나 변질을 방지하고 안정적인 발효처리가 이루어지며, 부패성유기물의 발효중 발생되는 자체발열에 의한 외부가열에너지의 절감이 동시에 얻어질 수 있게 된다.
또한, 필요시 주건조처리실(2)과 주발효처리실(3) 사이에 중간처리 역할을 수행하는 발효 건조처리실(5)을 설치하고, 또한 주건조처리실(2) 전단에 예열처리실(4)을 구비할여, 부패성유기물의 발효, 건조처리시 사용목적에 맞게 단계별로, 그리고 효율적으로 활용할 수 있으며 양질의 사료나 퇴비를 얻을 수 있게 된다.
또한, 부패성유기물을 발효, 건조처리하는 모든 과정을 여러 독립공간형태로서 밀폐된 처리실에서 수행하되 여러 처리실 상호간 처리된 부패성유기물이 연속급송 및 처리단계 모두 밀폐상태를 유지하면서 수행이 되도록 하고, 처리과정중 발생되는 수증기중 수분은 냉각응축수형태로 외부로 배출시키게 되므로, 악취가 외부로 배출되는 근원을 차단하고 외부환경오염을 미연에 방지할 수 있게 된다.

Claims (9)

  1. 발효, 건조 또는 소멸처리가 이루어지는 처리실의 내부온도를 가열원에 의하여 소정온도로 유지시키고, 처리를 위한 부패성유기물을 처리실 내부에서 교반 혼합기구에 의하여 교반, 혼합시키면서 발효, 건조 또는 소멸처리가 이루어지도록 하는 장치에 있어서,
    발효처리보다 건조처리를 주로 행하는 고온의 주건조처리실(2)과 건조처리보다 발효처리를 주로 행하는 주발효처리실(3)을 각각 분리 형성하여, 건조처리와 발효처리가 별도의 독립처리공간에서 각각 순차적으로 수행될 수 있도록 하는 것을 특징을 하는 부패성유기물의 고속발효건조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    주건조처리실의 전단에 별도의 예열처리실(4)을 구비하여 이루어지는 것을 특징을 하는 부패성유기물의 고속발효건조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    주건조처리실과 주발효처리실의 사이 중간부위에 별도의 발효건조처리실(5)을 구비하여 이루어지는 것을 특징을 하는 부패성유기물의 고속발효건조장치.
  4. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서,
    주건조처리실을 복수개로 형성하여 이루어지는 것을 특징을 하는 부패성유기물의 고속발효건조장치.
  5. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서,
    주건조처리실(2), 주발효처리실(3), 예열처리실(4)이나 발효건조처리실(5)을 밀폐상태로 유지시키고, 주건조처리실(2), 주발효처리실(3)이나 발효건조처리실(5)의 건조나 발효처리과정에서 처리를 위한 부패성유기물로부터 발생되는 고온 다습한 공기를 냉각 응축시켜 응축수는 외부로 배출시키며, 이러한 응축과정에서 발생되는 폐열을 재활용하되, 예열처리실(4)이나 주발효처리실(3)의 가열원으로 재활용하도록 이루어지는 것을 특징을 하는 부패성유기물의 고속발효건조장치.
  6. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서,
    주건조처리실(2), 주발효처리실(3), 예열처리실(4)이나 발효건조처리실(5)을 밀폐상태로 유지시키고, 주건조처리실(2), 주발효처리실(3)이나 발효건조처리실(5)의 건조나 발효처리과정에서 처리를 위한 부패성유기물로부터 발생되는 고온 다습한 공기를 냉각 응축시켜 응축수는 외부로 배출시키며, 주건조처리실(2)이나 발효건조처리실(3)을 가열하는 과정에서 발생되는 폐열을 재활용하되, 주발효처리실(3)이나 예열처리실(4)의 가열원으로 재활용하도록 이루어지는 것을 특징을 하는 부패성유기물의 고속발효건조장치.
  7. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서,
    주건조처리실(2)과, 주발효처리실(3) 사이, 예열처리실(4)과 주건조처리실(2) 사이, 주건조처리실(2)과 발효건조처리실(5) 사이, 또는 발효건조처리실(5)과 주발효처리실(3) 사이에 밀폐이송기구(6)를 설치하여 이루어지는 것을 특징을 하는 부패성유기물의 고속발효건조장치.
  8. 제7항에 있어서,
    밀폐이송기구(6)가 유입구(61)와 유출구(62)가 상기 한 쌍의 처리실(2,3)에 각각 형성된 챔버(63) 내측에 구동모터(64)에 의하여 급송되는 급송스크류(65)가 설치되고 유입구(61)엔 소정의 공압실린더와 같은 왕복이송수단(66)에 의하여 개폐 구동되는 개폐기구(67)가 슬라이드 이동이 가능하게 설치되어 이루어지는 것을 특징을 하는 부패성유기물의 고속발효건조장치.
  9. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서,
    주건조처리실(2), 주발효처리실(3) 또는 발효건조처리실(5)의 공기배출구 (26,36,56) 전방위치에 여과기구(8)가 설치되어지되,
    여과기구(8)는 각종 처리실(2,3,5)내의 공기배출구(26,36,56) 외측과 이로부터 일정거리 이격된 위치에 고정링(83,84)을 각각 고정 형성하고, 그 내부에 각각 회전가능한 상태로 케이지(85)를 설치하되 케이지(85) 전면에는 손잡이(86)를 마련하며, 상기 케이지(85) 내측에는 원통형의 걸림망체(87)를 끼움 설치하고,고정링(83,84)의 일측에는 상기 걸림망체(87)의 외주연과 접촉되는 브러쉬(88)를 마련하여 이루어지는 것을 특징을 하는 부패성유기물의 고속발효건조장치.
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