KR100325886B1 - 고성능의 유니트 형 플랜트화 설비를 이용한 유기성 폐기물 처리 - Google Patents
고성능의 유니트 형 플랜트화 설비를 이용한 유기성 폐기물 처리 Download PDFInfo
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Abstract
유기성폐기물 처리장치의 재활용목적에 따른 처리방법에 있어서 사료화 및 사료의 원료화 그리고 퇴비화를 위한 폐기물 처리시스템을 기본으로 하여, 1일반입되는 유기성폐기물의 약 50% 이상을 저장할수 있는 1셋트의 1차저장호퍼(01)로부터 버켓콘베이어(02), 벨트콘베이어(03), 자석선별기(04), 햄머밀파쇄기(05), 스크류콘베이어(06), 등의 순서로 전처리설비 2 LINE이 병열로 구성되어 있고 1일반입되는 유기성폐기물의 약 100% 이상을 처리하여 저장할수 있는 1셋트의 2차저장조(07)와 에지테이터(08)등으로 구성되어 있으며 전처리과정에서 자연적으로 발생하는 오수와 전처리작업 종료후 설비 세척수등 모든 오수가 2차저장조로 유입되어 폐기물슬러지와 함께 처리되는 구조로 구성되기 때문에 처리과정에서 오수를 전혀 발생시키지 않는것을 특징으로하는 「유기성폐기물의 전처리설비」 와
발효건조 시스템의 구조를 통상의 U자형 처리조 2 SET(21,22)를 대칭으로 하여 1체형의 BODY(10)를 이루도록 구성 함으로 인해 교반설비의 소형화와 적정 RPM을 이룰수있고 전열면적도 50% 이상 증가시켰으며 처리조의 내부를 격막구조의 칸막이(44)를 이용하여 샤프트축 의 상단부까지 약 5 : 1 의 크기비율로 나누었으며 2칸으로 구분된 처리조의 우측부분 작은칸 U자형 처리조(62) 2 SET의 이음매 부분(23)에는 배출전용 스크류콘베어(53)가 설치되어 있고 발효건조가 종료된후 배출이 완료되었을 때에 좌측부분의 큰처리조(61)에는 격막구조의 칸막이(44) 상단부만큼 발효부산물이 남게되는 구조로서 이 남는 발효부산물은 수분조절제로 사용되고 별도의 수분조절제를 전혀 사용하지 않으므로 운영경비를 절감할수 있으며 반입되는 유기성폐기물을 선별하여 이물질을 제거하고 파쇄하여 폐기물슬러지 상태로 2차저장조에 저장한후 이송펌프를 이용 조금씩 분산하여 발효건조기에 투입하여 처리하므로 수분조절제와함께 일시에 투입하여 처리하는 종래의 처리방법에 대해 현저하게 적은 유효조용량을 갖춘 발효건조시스템을 구성하고 폐기물슬러지 이송펌프(09), 2셋트의 교반설비, 증기보일러(13), 감압설비(17), 연료저장조(14,16)등이 갖추어져 있으며 BODY의 상부에는 '히트펌프 및 리싸이클 공조 시스템을 이용한 유기성 폐기물 처리방법'을 적용한 공조시스템(11)이 상치형으로 설치되어 처리조 내의 공기를 재순환시키면서 처리조에서 발생하는 수증기 및 가스류를 완벽하게 처리하여 드레인 배출시키므로 저비용의 유기성 폐기물 처리시스템을 구축할수 있는 고성능 리싸이클 순환 구조의 공조 시스템을 구성하고 별도로 구획된 공간에는 콘덴싱유니트(12)가 분리형으로 설치되어 있으며 처리조에서 수분의 증발잠열로 투입이 되어 버려질수밖에 없는 막대한 열 에너지를 이용하여 리싸이클 순환되며 냉각제습된 공기를 재열하며 처리시설내에 중온수를 공급하는 에너지로 활용하고 동절기에는 이 폐열을 이용 처리설비내의 난방 에너지로 활용하므로 작업환경을 개선하고 방열손실을 줄여주므로 투입된 열 에너지를 재활용하므로 긍극적으로 에너지를 획기적으로 절감할수 있는것을 특징으로하는 주처리설비인 「유기성폐기물 발효건조 시스템」 이 복수로 병열설치 되어 1일 최고 200톤까지 처리할수 있으며,
본 발명의 가장 큰 특징은 모든과정이 최적의 상태로 운전이 되도록 열역학,기계역학,공기역학적으로 균형을 이루는 시스템으로 구성이되어 있으며 폐기물의 온도 및 함수율을 간접적으로 측정하여 예측하는 것이 아니라 직접 물질의 온도 및 함수율을 측정하여 정확한 자료를 근거로 제어시스템에 적용하므로서 상기한 모든기능 및 처리수단이 정확한 데이터에 의해 확실하게 가동되도록 구성되므로 처리단계별 자동제어시스템을 정확한 정보 및 운영체계에 의해 시스템화 하여 마이콤처리 되어 있는 CPU-1, CPU-2, CPU-3 에 의해 전자동운전 되도록 구성되어 있으므로 시설 및 운영경비를 현저하게 절감할수 있을뿐만 아니라 작업종사자들의 근무환경을 개선하여 능률을 향상시킬 수 있는것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리방법에 관한것이다.
Description
본발명은 유기성 폐기물 처리장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 잔반, 주방쓰레기, 농축산 쓰레기, 주조슬러지, 식품가공쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물을 처리하여 사료 및 사료의 원료로 자원화 시키는 유기성 폐기물 처리장치에 있어서중요한 부분인 발효건조 및 처리방법에 관한 것이다.
오늘날 전국적으로 발생하는 생활쓰레기는 47,774(톤/일) 이며 이중 약 31.6%인 15,075(톤/일) 의 음식물 쓰레기가 발생하여 약 2.1% 에 해당하는 일 316톤 만이 재활용 되고 발생량의 95.4%가 매립처리 되고 있으며 농수산 유통 과정의 폐기물 등과 함께 쓰레기 매립지에서의 침출수 발생, 인근 하천의 수질오염, 지하수오염을 야기 시키며 특히 매립지 주변 주민들의 민원으로 인하여 이에대한 대책마련 또한 시급한 실정이다.
이에따라 환경오염의 주범인 유기성 폐기물의 처리뿐 아니라 나아가서는 이러한 폐기물을 처리하여 재활용할수 있는 방법에 대한 관심이 점차 증폭되었으며 이러한 노력의 일환으로 유기성 폐기물을 처리하여 가축의 사료 또는 유기성 퇴비로 자원화 시킬수 있는 장치 및 설비가 속속 개발 되기에 이르렀으며 현재 전국적으로 약 200 여개에 이르는 업체가 생산에 참여하고 있고 생산기술연구원 에서 그성능을 심사하여 K-MARK 품질인증을 취득한 업체만도 약 50여개 업체에 이르고 있다.
이와같은 유기성 폐기물을 처리하기 위한 장치는 그 목적 및 방법에따라 여러가지로 분류되며 생산기술연구원의 기술기준에 따른 분류방법에 의하면 발효기, 건조기, 발효건조기, 소멸기 등으로 구분하여 각각 그 처리방법과 기술기준등을 구분하고있으며 각각 그특성에따라 처리장치 가동시 처리온도, 환경, 처리 시간등이 구별되며 또한 유기성폐기물의 재활용 목적에따라 사료화, 퇴비화, 탄화연료화, 메탄화, 소멸화 등으로 구분할 수가 있으며 각각 그 처리방법이 가지고 있는 독특한장, 단점의 차이가 많으므로 유기성폐기물의 발생특성에 따라 각 지자체 및 처리기관에서는 처리시설의 설치장소 및 처리목적에 따라 환경성, 경제성을 충분하게 검토하여 처리방법 등을 적용하여야 될것이며, 본 출원인은 유기성폐기물의 특성상 함수율이 높아 처리가 어렵지만 유기질 영양이 풍부한 음식물쓰레기, 대형식당 및 급식시설의 주방쓰레기, 농축산 쓰레기 등을 처리하여 단미사료 및 사료의 원료로 전환하여 재활용하거나 사료화가 부적합한 폐기물은 별도처리하여 퇴비화 시킬수 있는 고속발효건조 방법중 1일처리능력 최소 1,000kg 이상 통상 10톤~200톤 정도의 처리용량에 적용시킬수 있는 UNIT형 PLANT화 처리시스템에 대하여 제안하고자 하는것이다.
대용량 유기성폐기물 처리시설의 경우 폐기물을 그 발생 지자체 관내에서 처리를 하여야 하는 문제로 인하여 도회지 인근에 처리시설을 설치할 수 밖에 없으므로 님비현상 및 집단민원을 해소하기 위하여 기술성, 환경성, 경제성등이 강조되어야 하며 유기성 폐기물의 처리과정 에서 발효건조를 위한 수분제거 뿐 아니라 악취처리 문제는 우선적으로 강조되어야 하는 사안이다.
또한 매일 반입되는 유기성폐기물은 그 조성이 일정하지 않고 초기 함수율은 약 85% 정도로서 수분 함유량이 상당히 높으며 비닐, 우유팩, 유리병, 깡통, 수저등 이물질이 상당수 포함되어 있으므로 이를 선별하거나 전처리를 하는 방법과 유기성폐기물을 처리조에 투입하는 방법 그리고 유기성 폐기물의 투입량에 따른 처리조용량, 처리조내 폐기물의 초기함수율 조정, 처리온도 유지, 발효건조 과정에서 매 단위시간당 필수적으로 제거해야될 수분의 양, 수분을 수증기 상태로 기화시키기 위한 증발잠열에 요구되는 열 에너지를 지속적으로 공급하는 방법, 처리시스템의 가동시간은 어떻게 설정할것이며 발효건조 부산물의 함수율이 원하는 상태로 발효건조가 완료된 시점을 어떻한 방법으로 정확하게 판단할것인가, 여름과 겨울의 외기 온도차가 약 50℃ 정도나 차이가 나며 외기의 상대습도 또한 커다란 차이를 보이고있는 우리나라의 기후 조건에서 다량의 공기를 순환시켜야 하는 처리조 내의 환경을 최적의 상태로 유지하며 계속적으로 발생하는 수증기와 악취를 포함하는 배기가스를 어떻게 효과적으로 처리 할것인가 등이 유기성 폐기물 처리기기의 기술의 과제이다.
그동안 유기성 폐기물을 처리하여 사료화 하기 위한 장치는 꾸준하게 발전하여 왔으며 종래의 다른 유기성 폐기물 처리시스템의 경우
첫째 : 유기성폐기물의 재활용목적에 따른 처리방법에 문제가 많았다.
유기성폐기물은 그재활용목적에 따라 처리방법을 분명히 해야하며 특히 사료화와 퇴비화에 혼동이 많이 발생하고 있다.
영양학에서 동물은 유기영양이며 식물은 무기영양인 것은 지극히 상식이다. 발효란 생물학적인 연소반응으로 유기물이 발효미생물에 의하여 산화되는 현상이며 그렇기 때문에 산소를 필요로 하고 발열작용이 수반되는 것이다.
그러므로 유기성폐기물을 완전발효 시키면 모든 유기물이 생물학적으로 산화되어 무기화 되므로 영양이 모두 소실되기 때문에 사료로 사용할수 없으며 또한 유기성폐기물을 완전히 발효가 되지 않았거나 숙성이 되지않은 상태에서 퇴비로 사용하면 부패하거나 후숙이 되는 과정에서 땅속의 산소를 대량으로 소비하므로 식물을고사시키는 원인이 된다.
발효건조 시스템의 경우 발효보다는 건조쪽에 비중을 많이둔 처리방법 으로 유기성폐기물을 처리하는 과정에서 함수율, PH, C/N비, 처리온도 등을 발효 미생물이 증식하고 고정되는데 가장 최적의 상태로 유지하며 신속하게 수분을 제거하여 건조 시키는 처리기기이며 마치 김치가 적당히 익었을때는 먹기가 좋지만 덜 익었거나 너무 익으면 먹을수 없는 것과 같은 이치로서 유기성 폐기물을 최적의 상태로 발효건조 시켰을 경우 단순히 건조과정을 거친것과는 비교할수 없는 양질의 단미사료나 사료의 원료로 전환시킬수 있다.
그러나 종래의 많은 유기성폐기물 발효건조 시스템의 경우 이 기준이 모호하고 감량화에만 급급하여 많은 비용을 들여 처리한 발효건조 부산물을 사료로도 사용할수 없고 퇴비로도 사용할 수 없는 경우로 방치되고 있었다.
둘째 : 주 처리기기인 발효건조기의 성능에 문제가 많았다.
발효건조기는 발효미생물이 증식하고 활동하는데 가장 최적의상태를 유지하며 신속하게 건조가 이루어져야 하며 초기함수율 및 C/N비는 주로 수분조절제에의해 적당하게 조절이 가능하고 PH는 발효건조기가 최적의 상태로 가동이 된다면 발효과정에서 발생하는 암모니아 등 질소계 가스에 의해 자연적으로 조정되므로 처리조내의 적정온도를 유지하며 매 단위시간당 필수적으로 제거해야될 수분의 양을 확실하게 처리하는 것이 발효건조기의 성능을 결정하는 중요한 요소가 될 수 있다.
즉, 매일 반입되는 함수율 약 85%인 유기성폐기물의 양이 약 15톤이라하면 전, 후처리 시간과 투입, 배출시간을 제외하고 약 18~20시간 이내에 함수율 약 20%로 발효건조 처리를 해야 하므로 초기예열 시간등 기기가동 전, 후 시간을 제외한 기기의 최대성능 발휘시간으로 약15~16 시간 이내에 완전하게 발효건조 될수 있도록 모든 시스템을 구성하여야 한다.
이는 어떠한 일이 있어도 매시간당 최대성능으로 1 톤의 유기성 폐기물을 처리할수 있도록 모든 처리시스템이 충족되어야 한다는 조건이되며 단위시간당 유기성폐기물 1톤을 발효건조 시키기 위하여는 그중 약 800kg의 수분을 기화시켜 배출 시켜야 하고 증발잠열로 약 570~600㎉/㎏의 열 에너지가 필요하므로 무려 440,000 ㎉/HR이상의 막대한 열 에너지를 어떠한 방법으로든 처리조 내로 공급하여야 한다.
이를위해 열 에너지의 발생, 공급, 전달을 효과적으로 하기위한 기계역학, 유체역학, 열역학 적인 요건을 충족 시켜야 하며 고속발효건조 시스템의 경우 유기성폐기물의 발효건조 과정에서 끊임없이 발생하는 수증기, 가스, 악취 등을 흡수하여 처리조의 밖으로 배출시키는 운반매개체는 공기로서 다풍량 시스템 일수록 효과적이므로 공기조화 및 악취처리 시스템 과 폐열회수 시스템 등이 적절하게 구성되고 그 모든과정이 최적의 상태로 운영되어야 할것이다. 그러나 종래의 발효건조 시스템의 경우 100% 급, 배기(ALL FLASH AIR) 방식을 사용하기 때문에 열역학적인 문제와 공기역학적인 문제에 있어서 균형을 이루지 못함을 인하여 요구되는 성능을 충분하게 발휘하지 못하고 그 처리비용 또한 낭비적인 요소가 많이 있었으며 분진, 가스, 악취등을 포함하고 있는 다량의 고온다습한 배출공기를 탈취등 완벽하게 처리하여 배기시키는 것은 사실상 불가능하고 그 처리비용 또한 상당히 고가이며 동절기 외기 온도가 낮을때는 급기의 예열에 많은 에너지가 필요하고 예열 에너지가부족한 경우 처리조내 온도가 저하되어 여러 가지 장애가 발생하므로 송풍량을 최대한 억제할 수 밖에 없는것이 현실이며 실제로 종래의 발효건조 시스템의 경우 대부분 처리용량에 대한 송풍량이 현저하게 적은 것이 사실이다.
그러므로 하절기 외기습도가 높을때는 동일한 송풍량에 대한 흡습율이 더욱 저하되므로 처리시간이 지연되는등 종래의 발효건조 시스템의 경우 요구하는 처리성능을 충족시키기가 어려울수밖에 없었다.
[ 도 1 ]에 도시한 것은 종래의 처리 시스템에서 흔히 적용하는 처리방법중 상당히 진보된 처리방법 으로서 유기성폐기물이 반입되면 1 차 선별기(71)에서 비닐, 우유팩, 유리병, 깡통등 커다란 이물질이 분리되어 스크류콘베어(72)로 파쇄기(73)에 물과함께(83) 공급이되어 잘게 부수워지고 1차저장조(74)에 일시저장이 되며 묽은상태로 저장이 되어있던 유기성폐기물은 이송펌프(75)에 의해 탈수기(76)에 공급된다.
탈수기는 보통 스크류 압축식으로서 메쉬망이 막히는 것을 방지하기 위하여 급수관(83)을 통하여 대량의 급수를 하여주며 죽상태로 파쇄되어 있던 유기물 들이 물과함께 탈수되므로 많은량의 오, 폐수를 발생시킨다.
초기함수율 85%인 유기성폐기물 1,000㎏중 500kg을 탈수할 경우 그 나머지 500㎏ 의 함수율은 약 70% 이며 파쇄기를 통과한 유기성폐기물은 함수율 약 65~70% 정도로서 전체 유기성폐기물중 이미 절반이상이 탈수처리가 된 슬러지 상태가 되어 공기압 이송기(77)에 공급이 된다.
공기압 이송기에서 유기성폐기물 슬러지는 다시 수분조절제 저장조(79)로부터 공급되는 다량의 수분조절제와 혼합이되어 함수율 약 55~60% 정도의 보송보송한 상태가 되어 발효건조기(78)에 공급이된다.
이러한 처리방법은 유기성폐기물이 발효건조기에 투입이 될 때 이미 상당량의 수분이 제거되고 다량의 수분조절제가 혼합된상태 이기때문에 처리조 에서의 처리효과는 확실하게 향상될수 있는 방법이지만 전처리 과정에서 필연적으로 대량의 오, 폐수를 발생시키고 많은량의 수분조절제를 계속적으로 공급하여야 하며 또한 상당히 고가제품인 공기압 이송기 및 스크류압축식 탈수기의 고장이 잦은등 운영상의 많은 문제가 야기되고있다.
셋째 : 주 처리기기의 처리능력에 대해 상대적으로 처리조가 대형이다.
종래의 유기성폐기물 처리시스템에서 흔히 적용하는 또다른 처리방법 으로서 반입되는 유기성폐기물은 수동선별 장치인 벨트 콘베이어를 통과하며 인력에 의해 비닐, 컵, 깡통 등 커다란 이물질을 수 선별하며 벨트 콘베이어의 말단에는 자석 선별기가 있으므로 수저등 이물질을 제거한후 다시 스크류 콘베이어 혹은 버켓 콘베이어를 통해 호퍼에 공급이 된다.
이 호퍼는 일종의 혼합기로서 유기성폐기물은 수분조절제 저장조 로부터 공급되는 무게비 약 40%에 달하는 수분조절제와 혼합이되어 스크류 콘베이어에 의해 발효건조기에 공급이 된다.
반입되는 유기성폐기물은 그 조성이 일정하지 않지만 일반적으로 비중이 약 0.8 정도이고 수분조절제는 비중이 약 0.25~0.3 정도이므로 1일 반입되는 유기성폐기물의 양이 약 15톤 이라하면 유효 조용량이 30 ~ 40m3정도되는 대용량 처리조 라야 전량투입이 가능하다.
이러한 처리방법은 [ 도-1 ]에 도시한 처리시스템에 비해 비교적 단순하고 저렴하며 고장이 적은 처리방법이지만 상대적으로 대용량의 발효건조기가 필요하고 무게비 약 40%에 이르는 수분조절제를 수급하는데 많은 어려움이 있다.
넷째 : 전처리 설비가 복잡하다.
종래의 발효건조 시스템의 경우 ALL FLASH AIR 방식의 100% 환기를 하므로 분진, 가스, 악취등을 포함하고 있는 다량의 고온다습한 배출공기를 완벽하게 탈취처리하여 배기시키는 것이 사실상 불가능 하기 때문에 송풍량을 최대한 억제할 수 밖에 없었으며 여름에는 고온다습 하고 겨울에는 매우 추우며 봄, 가을에는 일교차가 많은 우리나라에서 수시로 달라지는 외기의 온도와 습도의 영향으로 주 처리기기인 발효건조기의 열역학적인 문제와 공기역학적인 문제에 있어서 균형을 이루지 못함을 인하여 처리조 내에서 끊임없이 발생하는 수증기가 미처 배출되지 못한만큼 처리조내 공기의 상대습도가 상승되고 이로인해 폐기물중 수분의 증발이 억제되어 요구되는 성능을 제대로 발휘하지 못하고 처리시간이 상당히 지연될 뿐 아니라 발효건조기의 성능에 따른 처리시간을 예측하기가 어려웠다.
그러므로 그 대안으로서 반입되는 유기성폐기물을 전처리하여 탈수등의 방법으로 상당량의 수분을 사전 제거하고 또 대량의 수분조절제를 혼합하는 방법으로 발효건조기의 실제부하를 줄여주는 방법들이 모색되었다.
그러나 반입되는 유기성폐기물은 그 조성이 항상 다르고 예상치 못했던 상황이 빈번하게 발생하며 그 탈수방법이 대부분의 탈수기 전문업체 에서도 혀를 내두룰 정도로 어려우며 배출되는 다량의 오, 폐수는 별도로 처리하여 방류할 수 있는 오, 폐수 처리시설이 반드시 필요하고 또한 대량의 수분조절제를 반입하여 저장하고 유기성폐기물과 혼합하여 투입하는 모든 전처리 과정 등이 대단히 어렵고 고비용이 요구된다.
다섯째 : 운영 유지비가 많이 소요된다
많은 업체에서 에너지를 절약한다고 유기성폐기물의 발효건조 과정에서 수분의 증발잠열로 꼭 필요한 열에너지를 절약함을 인하여 처리가 제대로 안돼는 시행착오를 격고있으며 폐기물에 포함된 수분을 기화시켜 제거하기 위하여는 그 증발잠열에 해당하는 열에너지를 어떤 방법으로든 반드시 공급하여야 하고 에너지를 절약하기 위하여는 방열손실 및 필요없는 동력을 억제하고 일단 투입된 열 에너지를 최대한 회수하여 재활용하는 방법을 모색하여야 한다.
발효건조기는 발효미생물이 증식하고 활동하는데 가장 최적의 상태를 유지하면서 신속하게 건조가 이루어져야 하며 매 단위시간당 필수적으로 제거해야 될 수분의 양을 확실하게 처리하기 위하여 단위처리량에 대한 증발잠열을 어떠한 방법으로든 공급하여야 한다. 즉 상기 예 에서와같이 함수율 약 85%인 유기성폐기물 1톤을 발효건조 시키기 위하여는 그중 약 800㎏의 수분을 기화시켜 배출 시켜야 하고 증발잠열로 약 570~600㎉/㎏의 열 에너지가 필요하므로 무려 440,000 ㎉/HR이상의 막대한 열 에너지를 처리조 내로 공급하여야 하며 종래의 고속발효건조 시스템의경우 유기성폐기물의 발효건조 과정에서 끊임없이 발생하는 수증기, 가스, 악취 등을 흡수하여 처리조의 밖으로 배출시키는 과정에서 배기가스를 처리하는데 많은 비용이 소요되고 또한 급기를 예열하여 처리조에 공급하는데 필요한 열 에너지의 비용이 추가되며 전처리설비의 운영 및 수분조절제의 수급에 막대한 비용이 수반되고 있다.
여섯째 : 기기의 가동시간 및 최종 발효건조 부산물의 함수율이 일정치 못하다.
유기성폐기물이 발효건조되어 배출되는 부산물은 함수율 약 20% 내외가 가장 적당하다. 그러나 반입되는 유기성폐기물은 그 조성 및 양이 항상 일정하지 않으므로 처리조에 투입되어 발효건조가 완료되기 까지는 주처리기기인 발효건조기의 가동시간이 매번 달라질수 밖에 없다.
종래의 발효건조기는 대부분 타이머에 의해 가동시간을 임의로 조정하도록 구성이 되어 있으므로 작업자가 반입되는 유기성폐기물의 조성과 양을 판단하여 임의로 발효건조기의 가동시간을 조정하여 운영하게 되어있다.
그러나 같은양의 유기성폐기물이 반입된다 하더라도 상기한 바와같이 외기의 온도와 습도에 따라 기기의 성능이 달라지므로 최종 발효건조 부산물의 상태를 예측하기가 사실상 불가능하였다.
일곱째 : 확실한 제어 시스템이 구성 되지 못하였다.
종래의 유기성폐기물 처리시스템의 경우 처리조 내 폐기물의 함수율을 정확하게 감지할 수 없으므로 타이머에 의한 가동시간 제어방법 이외에는 다른 대안이없었으며 주 처리기기인 발효건조기의 성능이 외기의 온도와 습도의 변화에 따른 영향을 많이 받고 배기가스의 상태도 수시로 달라지기 때문에 확실한 제어시스템을 구성하기가 사실상 어려웠다.
[ 도-2 ]에 도시된 것은 종래의 처리 시스템중에서 상당히 진보된 처리방식으로서 처리조의 배기구에 설치된 온도센서 및 습도센서에 의하여 배기가스 의 온도와 상대습도를 감지하여 그 자료를 마이콤 화 되어있는 제어 시스템에서 읽어 자동제어에 반영 하는 것이다.
그러나 배기가스의 온도를 감지하여 가열히타를 제어하는 방법은 가열원이 마그네트론이라는 것 이외에는 전혀 새로울것이 없는 방법이고 습도센서의 경우 감지할수 있는 수분은 배기가스중 상대습도로서 상대습도는 온도에 따라 수시로 달라지고 발효건조기가 정상으로 가동할경우 폐기물의 함수율이 약 20% 이하에서도 상당량의 수증기가 발생하므로 배기가스중 상대습도를 감지하여 폐기물의 함수율을 예측한다는 것은 이론상 가능할지 몰라도 실제 적용에는 많은 착오를 일으킬수 있는 방법이고 다만 습도센서의 역활이 배기가스의 탈취를 위한 목적으로서 처리조에 투입된 유기성폐기물이 초기예열단계 후 물질의 온도가 상승하면 수증기의 발생이 늘어나게 되는데 이를 습도센서에서 감지하여 촉매탈취기의 히타를 제어하기 위한 목적으로는 적용이 가능한 방법으로서 기기의 가동시간은 역시 기기의 가동 운영자의 경험에 의한 타이머 설정으로 조정할수밖에 없다.
그러므로 상기한 바와 같이 종래의 유기성폐기물 처리시스템이 않고있던 치명적인 문제점 과 각 특성에 따른 처리환경을 보완하고 확실한 제어 시스템을 구성하여 우수한 성능을 나타낼수 있는 기종 개발에 따른 성능의 업 그레이드 및 꾸준한 R&D가 요구되고 있다.
유기성폐기물의 재활용목적에 따른 처리방법에 있어서 우선 처리가 쉽고 국내의 자원여건에도 부합하는 사료화 및 사료의 원료화를 위한 유기성폐기물 고속발효건조 시스템을 기본으로 하여 주 처리기기인 발효건조기의 성능이 처리조내의 온도를 유지하며 매 단위시간당 필수적으로 제거해야될 수분의 양을 확실하게 처리하고 유기성폐기물의 발효건조 과정에서 끊임없이 발생하는 수증기, 가스, 악취 등을 흡수하여 외기의 온도와 습도의 영향을 거의 받지 않고 효과적으로 처리할 수 있는 고성능의 발효건조 시스템을 구성하므로 탈수기등 필요없는 전처리설비를 최대한 지양하고 수분의 증발잠열로 투입되었던 열 에너지를 최대한 회수하여 재활용하며 수분조절제의 사용을 억제하므로 운영유지비를 현저하게 줄일수 있고 처리조 내 유기성폐기물의 함수율을 정확하게 감지하여 가동시간 및 최종 발효건조 부산물의 상태가 항상 거의 균일한 상태가 되도록 구성하므로 저비용의 탁월한 성능을 나타낼수 있는 유기성 폐기물 처리장치를 제공하고,
본 발명의 다른 목적은 종래의 발효건조시스템의 경우 용기수단에 있어서 1일 최대처리 해야하는 유기성폐기물과 수분조절제까지 합하여 일시에 투입하고 처리하므로 처리조의 내용적이 1일 최대처리 폐기물용량 무게비 약 2배이상되는 유효 조용량( 1일 약15톤인 경우 약 30~40m3)이 필요하였으나 본 발명에 있어서는 1일최대처리 폐기물용량 무게비 약 1/2 미만의 유효 조용량( 1일 약15톤인 경우 약 7~8m3) 만으로도 충분하게 처리할 수 있도록 처리능력에 대하여 상대적으로 소형인 용기수단을 적용할수 있도록 본 발명인이 개발하여 1999년 5월 26일부 출원번호 10-1999-0019116로 발명특허를 출원한 '히트펌프 및 리싸이클 공조 시스템을 이용한 유기성 폐기물 처리방법'을 적용한 고성능의 발효건조 시스템을 구성하고 히트펌프 시스템에서 자연적으로 발생하는 약 40~45℃의 중온수를 이용하여 유기성 폐기물 처리시설에 필요한 온수공급을 하며 또한 처리조에서 발생하는 수분의 증발잠열 중 재열 및 중온수 사용을 위해 회수되는 열에너지를 제외하고서도 버려질 수밖에 없는 막대한 열에너지를 이용 동절기에 처리시설 내의 난방을 할수있도록 구성되어 있기 때문에 유기성 폐기물의 수분제거를 위해 증발잠열로 투입된 열에너지를 100% 재활용 할 수 있는 고효율의 탁월한 성능을 나타낼 수 있는 유기성 폐기물 처리장치를 제공하는데 있으며.
그리고 본 발명의 또다른 목적은 유기성폐기물이 반입될 때 부터 전처리되어 발효건조기에 투입이되고 원하는 상태의 함수율까지 완전하게 발효건조 처리되어 배출되는 모든 과정이 정확한 데이터에 의해 확실하게 가동 되도록 제어 시스템을 구성하고 처리과정별 자동제어 시스템을 CPU 화 하여 전체 처리과정을 효율적으로 관리할수 있는 처리시스템을 UNIT 형 PLANT설비화 하므로 1일처리능력 최소 1,000㎏ 이상 통상 10톤~200톤 정도의 처리용량에 적용시킬수 있는 처리 시스템을 제공하는데 있다.
그러므로 본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여,
유기성폐기물을 발효건조 시키기위한 처리조로서 U자형의 처리조 2 SET(21, 22)가 1체형의 BODY(10)로 구성된 「용기 수단」,
처리조의 내부는 격막구조의 칸막이(44)를 이용 약 5 : 1 의 크기비율로 나뉘어 있으며 2칸으로 구분된 처리조의 우측부분 작은칸 처리조(62) 하단부에는 배출전용 스크류콘베어(53)가 설치되어 있는 구조의 「배출 수단」,
처리조내의 폐기물 더미에 열 에너지를 공급하기 위하여 U자형의 처리조 는 2중 스팀쟈켓(58)의 구조로 되어 있으며 별도설치된 증기보일러(13) 로부터 감압변(17) 및 증기관에 연결된 증기 인입구(59)를 통하여 1 ㎏/㎠G 미만인 건조포화증기가 공급되고 응축수는 하단부에 설치된 증기트랩(60)을 통해 환수 되도록 구성된 「열공급 수단」,
처리조내의 폐기물을 잘 섞어주며 스팀쟈켓 으로 부터 열 에너지가 폐기물에 잘 전달이 되고 발효건조 과정에서 끊임없이 발생하는 수증기가 잘 배출될수 있도록 기어드모터(45), 체인스프로킷(46), 샤프트(47), 교반날개(48), 베어링(49) 등으로 구성된 「교반 수단」,
처리조로부터 끊임없이 발생하는 수증기, 악취 및 가스를 포함한 고온다습한 공기(30)를 유입하여 1,2차예냉 COIL(32,33)과 냉각COIL(34)에서 약 10℃까지 급속냉각 하므로 수분 및 수용성가스를 응축시켜 드레인 시키고 재열코일(35)에서는 냉각제습된 공기를 1,2차 예냉코일에서 가열된 열매체를 이용하여 약55℃까지 재열시킨후 순환공기중 1%미만 극소량의 공기를 백금촉매탈취기(39)를 통해 배출시키며배출된 공기만큼 자연적으로 급기하여 순환FAN(36)에 의해 내부순환 시킬수있는 구조로 구성되어있는 「공기조화 수단」,
유기성폐기물이 발효건조 되는 과정에서 발생하는 고온다습한 배기가스중 열에너지를 공조유니트의 1,2차예냉코일(32,33)에서 흡수하여 재열코일(35)에서 순환공기의 재열에너지로 1차 회수하고 약 40~45℃정도 되는 중온수를 생산하여 처리시설내에서 활용하도록 하므로 2차 회수하며 남는 열에너지는 콘덴싱 유니트의 라지에이터 코일에서 응축기코일의 폐열과 함께 동절기 처리시설내의 난방 에너지로 사용하므로 처리조 내에서 수분의 증발잠열로 투입된 열에너지를 100% 재활용 하도록 구성되어 있는 「히트펌프식 열교환 수단」,
유기성폐기물이 반입되어 1차호퍼(01)에 투입되면 버켓콘베이어(02)에 의해 수동선별 장치인 벨트콘베이어(03)에 이송이되고 자석선별장치(04)를 통과한 후 햄머밀파쇄기(05)에서 잘게 파쇄되고 스크류콘베이어(06)에 의해 2차 저장조(07)에 이송되며 슬러지상태의 폐기물은 이송펌프(09)에 의하여 발효건조기에 공급이 되도록 구성된 「유기성폐기물 전처리 수단」
상기한 모든기능 및 처리수단이 정확한 데이터에 의해 확실하게 가동 되도록 제어시스템이 구성되고 처리과정별 자동제어 시스템이 CPU 화 되어 전자동으로 제어되는 「중앙관리식 자동제어수단」으로 구성되어 있는 유기성폐기물 처리장치를 제공하고자 하는 것이다.
[ 도 1] 은 종래의 유기성폐기물 PLANT화 설비의 처리계통도.
[ 도 2-1] 은 종래의 유기성폐기물 처리장치의 횡단면도.
[ 도 2-2] 는 종래의 유기성폐기물 처리장치의 종단면도.
[ 도 2-3] 은 종래의 유기성폐기물 제어회로의 구성을 나타내는 부럭도.
[ 도 2-4] 는 종래의 유기성폐기물 처리방법을 설명하기위한 FLOW CHART
[ 도 3] 은 본 발명의 실시예에 따른 유기성폐기물 PLANT화 설비의 처리계통도.
[ 도 4] 는 본 발명의 실시예에따른 유기성폐기물 발효건조 시스템의 좌측 종단면도.
[ 도 5] 는 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 발효건조 시스템의 상부층이 절개된 횡단면도.
[ 도 6] 은 본 발명의 실시예에따른 유기성폐기물 발효건조 시스템의 우측 종단면도.
[ 도 7] 은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 발효건조 시스템의 우측하단부가 절개된 횡단면도.
[ 도 8] 은 본 발명의 실시예에 따른 유기성폐기물 PLANT화 설비의 처리공정도.
[ 도 9] 는 본 발명의 실시예에 따른 유기성폐기물 PLANT화 설비의 중앙관제 시스템인 CPU-1 의 구성을 나타내는 부럭도.
[ 도10] 은 본 발명의 실시예에 따른 유기성폐기물 발효건조 시스템의 자동제어 시스템인 CPU-2 의 구성을 나타내는 부럭도.
[ 도11] 은 본 발명의 실시예에 따른 유기성폐기물 전처리설비의 자동제어 시스템인 CPU-3 의 구성을 나타내는 부럭도.
※ 도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명 ※
01 : 1차 저장호퍼 02 : 버켓콘베이어 03 : 벨트콘베이어
04 : 자석 선별기 05 : 햄머밀 파쇄기 06 : 스크류 콘베이어
07 : 2차 저장조 08 : 에지테이터 09 : 이송펌프
10 : 발효건조시스템 11 : 공조 시스템 12 : 콘덴싱 유니트
13 : 증기 보일러 16 : 연료저장탱크 53 : 배출 스크류
이하 첨부도면은 참조로 유기성폐기물 처리장치에 적용된 본 발명의 구성에대한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
[ 도 3 ] 에 도시된 바와 같이 본 발명은 1차저장호퍼(01), 버켓콘베이어(02), 벨트콘베이어(03), 자석선별기(04), 햄머밀파쇄기(05), 스크류콘베이어(06), 2차저장조(07), 에지테이터(08)등으로 구성된 「유기성폐기물의 전처리설비」와 공조시스템(11)이 상부에 상치형으로 설치되어 있고 콘덴싱유니트(12)가 분리형으로 설치되어있는 「유기성폐기물 발효건조 시스템」 그리고 폐기물 슬러지이송펌프(09), 발효건조부산물 이송용 버켓콘베이어(15), 증기보일러(13), 감압설비(17), 연료저장조(14,16)등으로 구성된 「부대설비」로 구분되어 있다. 유기성폐기물이 반입되면 먼저 1차저장조(01)에 투입이된다. 1차저장조는 하부가 경사의 구조로 되어있어 폐기물이 가운데로 몰리게 되어있으며 저장조의 하단중앙에는 버켓콘베이어(02)가 설치되어 있으므로 폐기물을 끌어올려 벨트콘베이어(03)로 올려준다. 벨트콘베이어는 일종의 수동선별 장치이므로 폐기물이 이송되는 과정에서 인력에 의하여 비닐, 컵, 깡통 등 커다란 이물질을 수 선별하여 분리시키며 벨트 콘베이어의 말단에는 자석 선별기(04)가 있으므로 수저, 병마게등 이물질을 제거한후 햄머밀파쇄기(05)에 투입이 된다.
햄머밀파쇄기에서 유기성폐기물은 아주 잘게 분쇄되어 슬러지 상태가 되며 스크류콘베이어(06)를 통해 2차저장조에 이송이 된다.
2차저장조는 밀폐구조로 설치하고 폐기물이 침전되지 않도록 에지테이터를 이용 약 2 rpm 정도로 교반시켜주며 조용량이 너무 크게되면 폐기물의 체류기간이 길어지고 너무작아도 설비운영에 여유가 없으므로 통상 1일 반입되는 폐기물을 전처리하여 저장할수 있는 용적이 적당하나 추후 설비의 증설계획이 있을 경우 증설계획에 따른 저장조를 미리 설치하는 것이 바람직하다.
또한 버켓콘베이어는 수분까지 끌어올릴수 있는 구조이고 벨트콘베이어는 파쇄기 쪽으로 스크류콘베이어는 2차저장조 쪽으로 구배가 지도록 설치 하므로 전처리과정에서 자연적으로 발생하는 오수와 전처리작업 종료후 설비세척수 등 모든 오수가 2차저장조로 유입되는 구조로 구성한다.
2차저장조 의 하부에는 폐기물슬러지를 이송할 수 있는 이송펌프(09)가 설치되어 있으며 배관에의해 발효건조기의 폐기물 투입구(43)에 연결되어 있다. 이송펌프는 흡입력과 이송능력이 우수한 SPURT PUMP를 적용하며 펌프의 용량은 약 10 ~20 m3/Hr 가 적당하고 고장 및 수리시에 대비해 예비용을 병열로 설치한다.
[ 도 4,5,6,7 ]에 도시 한 것은 본 발명의 실시예에 따른 유니트형 PLANT 설비인 유기성 폐기물 발효건조 시스템의 각 종단면을 나타낸것으로서 도시된 도면을 참조로 본 발명의 각 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
종래에 있어서 유기성폐기물을 발효건조 시키기위한 처리조는 일반적인 방법으로 U자형의 처리조를 통상 실시하고 있다. 그런데 처리기기가 대형화가 되면서 가장 많이 발생하고있는 기술적인 문제는 처리조내 대량의 폐기물을 환적시켜 주기위한 교반설비로서, 유기성폐기물은 그 특성상 처리되는 과정에서 함수율이 점차 감소되면서 덩어리가 되었다가 부수워져 분말상태로 전환되는 단계를 거치게 되는데 그러한 처리공정을 매일 반복하는 관계로 과중한 축부하를 견디기 위해서는 샤프트, 베어링, 기어드모터, 동력전달 장치등 교반설비의 대형화 및 견고한 구조의 설계가 수반되어야하며 RPM을 저속으로 하므로 이러한 문제등을 감소할 수밖에 없으므로 처리조내 폐기물의 수분증발을 위한 증발잠열로 필요한 열 에너지가 원활하게 공급이 되지않아 처리시간이 현저히 지연될 수 밖에 없었다.
종래의 이러한 문제점을 해소하기 위하여 본 발명에서는 도면에 상세히 도시한 바와같이 통상의 U자형 처리조 2 SET(21,22)를 대칭으로 하여 1체형의 BODY(10)를 이루도록 구성 하였으며 이로인해 교반설비의 소형화 및 적정 RPM을 이룰수 있었을뿐 아니라 전열면적도 50% 이상 증가되어 수분의 증발잠열에 필요한 열 에너지를 충분하게 공급할수 있었다. 또한 교반설비는 2셋트로 늘어났지만 제작이 쉽고 대형감속기 1대보다 소경감속기 2대의 구입 비용이 저렴한 경우등 오히려 그비용은 절감되었다.
종래의 유기성폐기물 처리시설의 경우 배출구가 대부분 처리조의 전면 하단부에 위치하며 필요에 따라 배출구를 열고 교반설비를 가동하여 내부의 발효부산물을 배출시키며 내부의 발효건조 부산물을 일부 남겨 수분조절제로 활용하고자 할 때는 그 남겨야 할 양을 육안으로 판단하여야 하므로 대형설비의 경우 더욱 불편하다.
본 발명에서는 처리조내의 발효건조부산물을 더욱 효과적으로 관리하여 정확한 데이터에 의한 기기의 운영을 하기위하여 도면에 상세히 도시한 바와같이 처리조의 내부를 격막구조의 칸막이(44)를 이용하여 샤트프축 의 상단부까지 약 5 : 1 의 크기비율로 나누었으며 2칸으로 구분된 처리조의 우측부분 작은칸 U자형처리조(62) 2 SET의 이음매 부분(23)에는 배출전용 스크류콘베어(53)를 설치하여 발효건조 부산물을 자동 혹은 수동으로 배출할수 있도록 구성 하였으므로 배출이 완료되었을 때에 좌측부분의 큰 처리조(61) 에는 격막 구조의 칸막이(44) 상단부만큼 발효부산물이 남게되며 이 남는 발효부산물은 함수율 약 20%정도로서 수분조절제로 사용된다.
본 발명에 있어서 폐기물의 수분을 제거하기위해 증발잠열로 필요한 열 에너지의 공급은 연료저장탱크(16), 감압설비(17), 증기트랩(60), 급수설비 및 배관으로 이루어진 부대설비를 갖춘 증기보일러(13)에서 1㎏/㎠ G 미만의 건조 포화증기를 발효건조시스템의 증기 인입구(59)를 통해 증기쟈켓(58)에 공급할 수 있도록 구성되어 있으며 증기쟈켓의 전체 전열면적에서 고르게 분포되어 처리조내의 폐기물로 전도에 의해 열 에너지를 공급한다.
[ 도-4,5 ] 에 상세히 도시한 것 처럼 본 발명에 있어서 발효건조시스템이 정상으로 가동하게 되면 증기쟈켓(58)으로부터 수분의 증발잠열에 필요한 열 에너지를 충분하게 공급받게되는 처리조내의 폐기물은 발효건조 과정에서 끊임없이 수증기, 가스, 악취등을 발생 시키므로 처리조의 상부(42)에는 온도 약 60℃ 상대습도 약 60%인 고온다습한 공기층을 형성하여 이 공기(30)는 에어필타(31)를 통과하여 공조시스템에 유입이 되고 1,2차예냉코일(32,33)과 냉각코일(34)에서 약 10℃까지 급속냉각이 되며 이때 수증기 및 수용성가스등이 응축되어 드레인 되므로 제습과 1차탈취가 이루어지고 냉각제습된 차가운 공기는 재열코일(35)을 통과하며 1,2차예냉코일 에서 폐열회수한 열 에너지를 이용하여 약 55℃정도까지 재열이 되므로상대습도 약 10%RH 미만인 상당히 건조한 건공기가 되며 이때 전체순환공기의 약 1% 미만에 해당하는 공기만 백금촉매탈취기(39)를 통해 완벽하게 탈취되어 배출되고 배출된 공기만큼만 자연 환기되는데 환기량이 전체 순환공기의 약 1% 미만에 해당하는 공기이지만 발효건조시스템의 전체 공기층의 내용적 대비 시간당 약 30회전 이상의 환기가 이루어지므로 내부순환 공기의 산소농도는 항상 20% 이상을 유지하게되며 순환FAN(36)과 급기관(37)에 의해 처리조에 공급되고 다시 고온다습한 공기가 되어 공조시스템으로 유입되므로 발효건조과정에서 발생되는 수증기, 악취 및 가스류를 완벽하게 처리할 수 있는 호기성 내부순환 공조시스템을 이루게 된다. 이때 발효건조시스템이 풀가동되고 모든 과정이 정상으로 운전이 된다면 처리조의 내부환경은 외기의 영향을 거의 받지않고 일정한 상태를 유지하면서 최고의 성능을 발휘하게 되며 증기쟈켓의 온도가 100℃가 넘는 고온일지라도 공조시스템의 공기역학적인 영향으로 처리조내의 온도는 항상 55 ~ 60℃를 유지하게 될뿐아니라 별도의 온도제어를 하지 않더라도 정상가동의 경우 처리조내의 온도가 절대로 65℃ 이상 상승하지 않도록 시스템적으로 구성이 되어 있다. 그리고 순환공기의 분진을 제거하기 위해 설치된 에어필타(31)는 전면상단부에 있는 점검구(50)를 통하여 정기적으로 청소하도록 한다. 또한 처리조에서 수분의 증발잠열로 투입이 되는 열 에너지는 막대하므로 냉각제습된 공기를 재열하며 처리시설내에 중온수를 공급하는 에너지로 활용한다 하더라도 냉각시스템의 응축기 폐열과 함께 많은량의 열 에너지를 외부로 버려야 할 수밖에 없으며 동절기에는 이 폐열을 이용 처리설비내의 난방 에너지로 활용하므로 작업환경을 개선하고 방열손실을 줄여주므로 투입된 열 에너지를 재활용하므로 긍극적으로 에너지를 획기적으로 절감할수있다. 본 발명의 가장 큰 특징은 발효건조 시스템이 가동되면 처리조내의 발효건조 환경을 조성하는데 있어서 열 에너지의 입열과 출열, 열의 전달, 폐기물에 포함된 수분의 증발, 고온다습한 공기의 냉각제습, 재열, 폐열회수, 탈취환기 및 리싸이클 순환되는 모든 과정이 최적의 상태로 운전이 되도록 열역학,기계역학,공기역학적으로 균형을 이루는 시스템으로 구성이되어 있다는 것이다.
또한 폐기물의 온도 및 함수율을 간접적으로 측정하여 예측하는 것이 아니라 직접 물질의 온도 및 함수율을 측정하여 정확한 자료를 근거로 제어시스템에 적용하므로 상기한 모든기능 및 처리수단이 정확한 데이터에 의해 확실하게 가동 되도록 구성되어 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 [ 도-4 ]에 자세히 도시되어 있는것처럼 처리조의 좌측벽면에 1개의 온도센서(26)와 서로다른 목적을 가진 3개의 함수율센서(27, 28, 29)가 설치되어 있다.
온도센서(26)는 백금저항식(PT) 센서로서 종래의 처리시설 에서와 같이 처리조의 열 에너지 공급원에대한 제어수단으로 설치된것이 아니라 발효건조 시스템이 처음 가동시에는 처리조내의 온도와 폐기물의 온도가 낮으므로 공조 시스템의 가동이 필요가 없으며 폐기물의 온도가 약 40℃ 정도까지 예열이 되었을 때 공조시스템이 가동되도록 단 한번 작동하도록 구성되어 있으며, 함수율센서(27, 28, 29)는 전극식으로 처리조에 폐기물 슬러지를 적당량 투입하며 그날 반입된 폐기물을 모두 처리하였을 때 처리시스템을 자동으로 가동정지 시키거나 혹은 발효건조 시스템이 적정처리 용량을 일정이상 초과하여 가동될때 폐기물의 추가투입을 중지 시키는 등 처리조내 폐기물의 함수율을 직접 감지하여 발효건조 시스템이 정상적으로 가동될수 있도록 구성되어있다.
우리나라의 음식문화에서 발생하는 유기성폐기물은 그 조성이 다양하고 예측 할 수가 없으므로 그 모든상황에 포괄적으로 적용시킬수 있는 함수율 센서의 개발은 그 필요성 못지않게 그 기술성의 어려움으로 인하여 개발이 유보되고 있었으며 본 발명인은 유기성폐기물 처리기기의 개발에 대한 업무에 입문한 때부터 그 필요성을 인식하고 수년간 이에대한 연구 및 R & D 를 계속하여 몇가지 중요한 데이터를 구축할수 있었다.
먼저 본 발명인은 유기성폐기물 처리시스템의 제어목적에 대한 함수율 센서의 기능에 대하여 폐기물 전체 처리과정의 함수율에 대한정보는 크게 필요하지 않으며 발효건조가 거의 끝난 시점부근에서 폐기물이 갖는 함수율의 정확한 데이터 밑 이에대한 정보를 제어 시스템에 적용할수 있는 방법을 찾는 것이 가장 효과적이라는 사실을 인식하였으며 이에대한 연구를 계속 하던중 전극식 센서를 이용한 함수율제어 방법을 발견하였으며 이를 1997년 1월에 제 97-133호로 특허출원한 '유기성폐기물 발효건조장치의 발효건조방법' 에 적용하였고 다시 이를 수년간 여러가지 방법으로 적용하고 실험을 거듭하여 그 원리를 이론화 시킬수있게 되었다.
순수한 물은 그 자체로서는 부도체로서 전기절연저항을 측정하여 10㏁ 이상의 물을 초순수라 하며 물속에 이물질이 용해될 때 비로소 이온화된 이물질에 의해 도체가 되고 특히 염분이 용해되면 더욱 도전율이 높아지게 된다.
또한 그 자체가 전도체인 금속류는 어떠한 조건에서도 전도체이지만 대부분 부도체의 경우 물에 용해될 때 이온화되어 부도체이던 물을 전도체로 전환시켜주며 그 도전율은 이물질의 용해도가 많을수록 이온화율이 높으므로 도전율도 따라 상승된다. 마치 건조한 소금과 순수한 물은 부도체로서 그 자체는 전기가 통하지 않지만 물에 소금이 용해되면 전기가 아주 잘 통하는 전도체로 전환되듯이 유기성폐기물은 보통 함수율이 약 85%정도로서 다량의 수분을 함유하고 있으며 또한 상당량의 염분을 함유하고 있으므로 도전율이 상당히 좋은 전도체이나 발효건조가 거의 완료되어 함수율이 저하되고 분말상태가 되면 아주 미약한 전기에 대하여 부도체가 되는 사실을 발견하게 되었으며 연구를 거듭하여 폐기물의 함수율 약 30~35% 사이에서 AC 7V 에대한 부도체가 되고 함수율 약 23~25% 사이에서 AC 10V에 대한 부도체가 되며 20% 이하의 함수율에서는 상황에따라 오차가 많이 발생 하는것을 발견하였다. 또한 함수율센서의 폐기물이 접촉하는 부분에 이물질이 끼게되면 센서에서 정확한 정보를 얻을수 없으므로 교반날개가 그 앞을 지나갈때마다 긁어주도록 하였으며 그로인해 폐기물의 함수율이 약 40%이하에서 교반날개가 센서의 앞을 긁고 지나가는순간 센서가 순간적으로 수분을 감지하지 못하다가 다시 감지하게되는 맥동현상이 발생하며 처리조내 전체 폐기물의 함수율이 동시에 일정하게 똑같은 상태로 감소되는 것 또한 아니므로 폐기물의 발효건조가 진행되던중 센서의 작동범위 부근의 함수율이되면 순간순간 센서가 수분을 감지하지 못하여 맥동현상이 발생하는 것이 발견되었다.
그러므로 폐기물 투입용 이송펌프를 제어하기위한 센서(27)에는 AC 7V를 통전시키며 함수율 약 30~35%에서 작동하도록 구성된 센서(이하 1호센서라 칭함)를 적용하고 일단 센서의 맥동현상이 한번이라도 발생하게되면 처리조내 폐기물의 함수율이 약 40% 부근이거나 그 이하이므로 폐기물투입용 이송펌프를 가동하게된다. 폐기물이송펌프는 약 10~20 m3/Hr정도의 이송능력을 갖는 것으로 약 5분~10분 정도 가동되도록 콘트롤러에서 조정할수 있도록 한다. 발효건조가 완료된 것을 감지하는 센서(28)에는 AC 10V를 통전시키며 함수율 약 23~25% 사이에서 작동하도록 구성된 센서(이하 2호센서라 칭함) 를 적용하였으며 발효건조시스템이 정상적으로 가동할때는 폐기물 투입펌프 제어용 1호센서에 의해 폐기물의 공급이 계속 되므로 처리조내의 함수율이 약 40~50% 정도를 유지하며 가동이되다가 2차저장조의 폐기물 슬러지가 LOW 레벨 상태가 되면 폐기물 투입용 펌프의 가동이 중단되고 처리조내 폐기물의 함수율이 점차 감소하여 센서의 수분감지 맥동현상이 발생하게 된다. 이때에도 콘트롤러는 작동하지 않으며 센서가 수분을 계속 감지하지 못하여 맥동지연시간이 점차 길어지고 10분을 지속하였을 때 제1접점이 작동하며 제1접점이 작동한후 30분후에 제2접점이 작동하고 제2접점이 작동한후 1분후에 제3접점이 작동하도록 구성되었다. 만일 맥동지연시간 10분이 경과되기전 한순간이라도 수분이 감지되면 다시처음부터 10분이 카운트 되기 때문에 제1접점이 작동하였을때는 반입되어 투입된 폐기물의 조성 및 상태를 불구하고 발효건조 부산물의 평균함수율이 약 22~23% 정도가 되었다.
2호센서의 제1접점은 증기보일러의 작동을 주지시키는 접점이며 보일러의 작동이 중지된 상태에서 발효건조시스템은 계속 가동되어 처리조내의 잔열이 제거되고 냉각이되며 30분후 제2접점이 작동하면 발효건조시스템의 모든작동이 정지되고 이때 함수율은 약 20%정도가 된다. 그리고 1분후 제3접점이 작동하면 배출용 스크류콘베이어 가 작동하게되며 필요에따라 기타 배출시스템을 연동시켜 작동시킬수 있다.
또한 2호센서의 제1접점은 맥동지연 기본작동시간이 10분이지만 DEEF S/W에 의해 각 30분, 60분에 작동하도록 되어있으며 제2접점 역시 기본작동 시간은 제1접점 작동후 30분후에 작동하게 되어있으나 DEEF S/W에 의해 각 45분, 60분에 작동하도록 구성되어 있기 때문에 간단한 조작으로 최종 발효건조 부산물을 원하는 함수율 상태가 되었을 때 시스템의 가동이 자동으로 정지되고 발효건조 부산물의 자동배출까지 완료할수 있다.
처리조에 폐기물의 과투입을 방지하기위한 센서(29)에는 AC 10V를 통전시키며 함수율 약 23~25%에서 작동하도록 구성된 센서(이하 3호센서라 칭함)를 적용하는 함수율 감지 시스템을 구성하였으며 일단 센서의 위치에서 수분이 조금이라도 감지된다면 센서위치까지 폐기물이 차서 올라왔다고 인정이 되므로 폐기물투입용 이송펌프의 가동을 정지 시키며 자기유지회로를 구성하여 폐기물의 레벨이 센서의 아래로 다시 내려가더라도 리셋트 해주기전에는 폐기물 투입펌프가 재가동 하지않도록 구성하였다.
본 발명의 또다른 목적에 따른 특징은 고성능 유기성폐기물 처리시스템의 모든과정이 정확한 데이터에 의해 확실하게 가동 되도록 제어 시스템을 구성하고 처리과정별 자동제어 시스템을 CPU 화 하여 전체 처리과정을 효율적으로 관리할수 있는 처리시스템을 제공한 것이다.
[ 도-11 ]에 상세히 도시한바와 같이 유기성폐기물이 반입된후 2차에 걸쳐 선별되고 슬러지 상태로 파쇄되어 2차저장조에 저장이되며 공급이 되는 모든 전처리 과정이 정확한 정보 및 운영체계에 의해 시스템화 되어 마이콤처리 되어있는 CPU-3 에 의해 전자동운전 되도록 구성되어 있으며 그 구성에 대하여 더 상세히 설명하면 CPU 메인보드의 220V 입력부는 회로용 전원입력부이고 인터록접접 입력부는 동력제어용 마그네틱 스위치의 a 접점 접속부로서 수동운전시에는 다음동작동력부의 인터록회로용 접점이고 자동운전시에는 다음 동작 동력부의 운전신호 스위치에 해당한다. 안전장치 입력부는 동력제어용 과전류 계전기 a 접점 접속부이고 센서 입력부는 2차저장조의 레벨 센서의 신호가 입력된다. 운전조작 키 입력부는 자동 수동 전환스위치, 운전조작스위치, 운전표시램프, 안전장치경보램프, 경보용 부저등으로 구성되어 있으며 전처리설비를 가동시 만일 다른 전처리장치가 정지된상태에서 버켓콘베이어만 가동하게 되는등 후속 전처리설비가 정지된 상태에서 앞의 전처리설비만 가동하게 되면 폐기물이 적체되는 문제가 발생하므로 전처리설비의 가동은 반드시 처리순서에 의해서만 가동이되도록 인터록되어 있으며 처리과정에서 폐기물이 적체하거나 벨트콘베이어의 수선별작업에 문제가 발생하는 경우에는 벨트콘베이어의 양쪽주위에 설치된 비상정지 스위치에의해 버켓콘베이어(02) 및 벨트콘베이어(03)를 일시정지 시킬수 있도록 구성이 되어 있다.
[ 도 8 ]을 참고 하여 전처리설비의 구성 및 운전에 대한 CPU-3 의 역할을자세히 설명하면 자동운전모드 에서 운전스위치를 눌러주면 동력제어 출력부의 접점중 가장먼저 스크류콘베이어(06)작동용 접점에 의해 연결된 마그네틱 스위치가 작동하고 모타가 가동되며 정상작동시 인터록 a 접점에 신호가 입력되므로 약 10초후 다음동작 동력부인 햄머밀파쇄기(05)가 작동하며 다시10초후 다음동작 동력부인 자석선별기(04) 또다시 10초후에는 벨트콘베이어(03) 다시 10초후에는 버켓콘베이어(02)가 순서에의해 연계하여 작동하도록 구성되어 있으며 수동운전 시에도 반드시 자동운전의 순서에 의해 스위치를 조작하여야 정상적으로 가동하도록 구성이 되어있다. 만일 전처리설비의 가동중 어느 한 처리시설에 과부하가 걸리게 되면 과전류계전기가 작동하여 해당 동력부가 차단이되고 인터록접점이 열리므로 다음순서 부터의 모든 처리기기도 같이 가동이 정지되고 과전류계전기의 a 접점 입력부의 정보에 의해 해당기기의 경보용 램프 및 부저가 작동하게 되어 있으며 또한 폐기물을 처리하지 않고 각 처리설비의 점검을 위한 작동시험을 할 때는 수동운전 모드에서 해당 운전스위치를 눌러주면 스위치를 누르고 있을동안에만 기기가 가동된후 스위치에서 손을 떼면 자동으로 꺼지도록 구성이 되어있다.
또한 도시한 바와같이 버켓콘베이어(02), 벨트콘베이어(03), 자석선별기(04), 햄머밀파쇄기(05), 스크류콘베이어(06) 등 전처리 설비는 2 LINE 이 1 셋트를 이루므로 한쪽 LINE에 고장이 발생하더라도 반입되는 폐기물의 처리에 지장이 없도록 구성이 되어있으며 L-1 ~ L5 의 출력신호가 최고 5개 발효 건조시스템의 CPU-2 메인보드의 인터록접점 입력단자에 접속이 되므로 2차 저장조의 설정된 적정레벨에 따라 폐기물투입용 이송펌프를 연계하여 제어하며 정보출력단자 에서는CPU-3의 모든 정보가 중앙관리센타의 CPU-1 에 접속이 되도록 구성이 되어있다
[ 도-10 ]에 상세히 도시한바와 같이 유기성폐기물 발효건조 시스템의 모든 처리 과정이 정확한 정보 및 운영체계에 의해 시스템화 되어 마이콤처리 되어있는 CPU-2 에 의해 전자동운전 되도록 구성되어 있으며 그 구성에 대하여 더 상세히 설명하면 CPU-2 메인보드의 220V 입력부는 회로용 전원입력부이고 인터록 및 안전장치접접 입력부는 CPU-3의 L-1 ~ L5 출력신호 접속단자, 각종인터록접점, 각종과전류계전기, 압력스위치등 의 작동정보가 입력되고 센서입력부에는 온도 및 함수율 센서의 정보가 입력된다.
운전조작 키 입력부는 자동 수동 전환스위치, 운전조작스위치, 운전표시램프, 안전장치경보램프, 경보용 부저등으로 구성되어 있고 수동운전이 경우 각 처리설비의 점검을 위한 작동시험을 할 때에만 작동하고 수동운전 모드에서 해당 운전스위치를 눌러주면 스위치를 누르고 있을동안에만 기기가 가동된후 스위치에서 손을 떼면 자동으로 꺼지고 발효건조시스템의 모든 정상적인 운전은 STEP CONTROL 가동되어 전 자동으로 운전 되도록 구성되어 있다. [ 도 8 ]을 참고 하여 발효건조시스템의 구성 및 운전에 대한 CPU-2 의 역할을 자세히 설명하면 자동운전모드에서 운전스위치를 눌러주면 동력제어 출력부의 접점중 가장먼저 교반설비(24)작동용 접점에 의해 연결된 마그네틱 스위치가 작동하고 감속기모타가 가동된다. 정상운전에서 교반설비의 회전방향은 전열면적이 넓은쪽인 바깥방향(55)으로 회전하며 처리조내의 폐기물을 환적시킨다. 교반설비 작동 약 5초후 다음동작 동력부인 증기보일러(13)가 작동하여 증기쟈켓에 증기를 공급하여 처리조에 필요한 열 에너지를 공급하게 되는데 증기보일러의 제어는 보일러자체 자동제어 시스템에의해 설정된 적정압력을 유지하며 가동되도록 하였으므로 별도의 온도제어가 필요없다. 다시 5초후 다음동작 동력부인 폐기물투입펌프(09)가 가동되어 처리조내에 폐기물슬러지를 공급하며 만일 2차저장조에 폐기물이 없으면 그정보가 CPU-3 로부터 CPU-2에 입력이 되므로 투입펌프는 가동하지않고 대기상태가 되며 유기성폐기물이 반입되고 전처리되어 2차저장조의 레벨이 상승하게되면 투입펌프가 가동되어 폐기물이 공급된다. 그러므로 폐기물투입펌프가 가동하던 가동하지 않던 또다시 5초후에는 냉각수 순환펌프 다시 5초후에는 내부순환FAN(36)과 백금촉매탈취기(39)가 순서에의해 연계하여 작동하도록 구성되어 있으며 백금촉매탈취기는 내장된 가열장치와 온도제어장치에 의해 약 350℃를 유지하도록 구성되어 있다.
만일 폐기물이 계속하여 공급되지 않으면 함수율 2호센서에 의해 종료모드로 전환되어 가동후 약 10분후에 증기보일러의 가동이 중단되고 다시 30분후에 종료표시램프가 점등되며 전체 시스템이 정지하게 되므로 기기를 다시 가동하고자 할 때는 운전조작 키 입력부에서 리셋트 시킨후 다시 운전스위치를 눌러주어야 한다.
발효건조시스템을 가동시킨후 폐기물슬러지가 공급되어 기기가 정상으로 가동되면 처리조내 온도가 점차 상승하게 되며 폐기물의 온도가 40℃가 되면 온도센서(26)에 의해 공조시스템 작동용 접점에 의해 연결된 마그네틱 스위치가 작동하여 가스압축기가 가동되고 처리조내의 온도는 계속 상승되어 약 55 ~ 60℃ 가 될때 전체시스템이 최적의 풀가동 상태가 되며 모든시스템이 정상으로 가동되면 공조시스템의 공기역학적인 영향으로 별다른 제어장치가 없이도 그 상태를 계속 유지하면서함수율 1호센서에 의해 폐기물 슬러지가 공급되어 처리조내 함수율이 약 40~50% 사이를 유지하면서 발효건조가 진행되고 그 과정에서 끊임없이 발생하는 수증기, 악취, 가스등은 처리시스템 내순환공기에 흡수되어 공조시스템에 유입이 되고 약 10℃ 까지 급속냉각제습 및 1차탈취 후 재열되고 일부 환기되어 처리조에 다시 공급되는 순환공기는 온도 약 55℃ 상대습도 약 10% RH 미만의 아주 건조한 공기이므로 처리조에 공급되어 많은양의 수증기, 악취, 가스등을 흡수할수 있으므로 항상 최적의 상태로 발효건조시스템이 가동되고 또한 응축기휀과 라지에다휀 은 외기 온도, 순환냉각수 온도 및 냉매가스압력에 의해 자동으로 제어가 되도록 구성이 되어 있으므로 전체 시스템이 계절이 변화에도 불구하고 외기의 영향을 별로받지 않고 정확한 성능을 나타낼수 있다.
반입되는 유기성폐기물이 처리가 다되어 2차저장조가 비게되면 CPU-3 의 신호에 의해 폐기물 투입펌프의 가동이 중지되고 처리조내 폐기물의 함수율은 점차 감소하게되어 약 23~25%정도가 되면 함수율 2호센서에 의해 종료모드로 전환되어 증기보일러의 가동이 중단되고 다시 30분후에 종료표시램프가 점등 되면서 전체 시스템이 정지하게 되며 또다시 1분이 경과하면 함수율 2호센서의 제3접점이 작동하여 배출모드로 전환 되므로 배출전용 스크류콘베이어(53) 및 배출시스템이 가동하게 되어 이때 교반 설비는 안쪽방향(56)으로 회전하면서 발효건조 부산물을 배출챔버 쪽으로 몰아주고 배출이 완료되었을 때에 좌측부분의 큰 처리조(61) 에는 격막구조의 칸막이(44) 상단부만큼 발효부산물이 남게되며 이 남는 발효부산물은 함수율 약 20%정도로서 다음 가동시 수분조절제로 사용된다.
또한 반입되는 유기성폐기물의 양이 설계용량보다 어느정도 많은것은 수용할 수 있지만 과대한경우 처리조내 폐기물이 과투입 상태가 되어 과부하로 인해 발효건조시스템에 무리가 갈수 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 처리조내 폐기물의 양이 과투입 방지용인 함수율3호센서(29)까지 차게되면 더 이상 폐기물 투입용 펌프의 가동이 되지않고 현재 상태에서의 처리조내 폐기물만 완전하게 발효건조 처리가 된후 함수율2호센서 에의해 배출까지 완료되어 운전 대기상태가 되므로 리셋트한후 다시 운전 스위치를 눌러주면 시스템이 처음부터 재가동 되므로 과부하가 걸리지않고 정상으로 계속 가동할수 있도록 구성되어있으며 정보출력단자 에서는 CPU-2의 모든 정보가 중앙관리센타의 CPU-1 에 접속이되도록 구성이 되어있다.
그러므로 반입되는 유기성폐기물의 전처리과정 에 대한 모든 정보가 CPU-3의 정보출력단자를 통하여 중앙관리센타의 CPU-1 에 접속이되며 유기성폐기물 발효건조 시스템의 모든 처리 과정또한 CPU-2의 정보출력단자를 통하여 중앙관리센타의 CPU-1 에 접속이되므로 처리시설내 모든 시스템의 운영이 정확한정보 및 운영체계에 의해 중앙관리 시스템화 되어 마이콤처리 되어있는 CPU-1 에 의해 관리운영 되도록 구성되어 있으며
그 구성에 대하여 더 상세히 설명하면 본 발명에서는 [ 도 10, 11 ]에 도시한 것 처럼 기본적으로 2 LINE 으로 이루어진 1조의 전처리설비에 최고 5개 발효건조 시스템이 1개 군을 이루어 상호 연계하여 운영이 되도록 구성이 되어 있으며 [ 도 9 ]에 도시한 것 처럼 처리시스템 2 개군을 한 개의 운영체계로 구성하여 중앙관리 시스템화 하는 것이다. 다시 말하면 2 LINE 으로 이루어진 2조의 전처리설비와 연계된 10개 발효건조시스템으로 1 일 최고 200톤의 유기성폐기물을 처리하여 사료혹은 퇴비의 원료로 전환 시킬수 있는 처리시설에 있어서 정확한정보 및 운영체계에 의해 중앙관리 시스템화 되어 마이콤 처리 되어있는 CPU-1 에 의해 관리운영 되도록 구성하는것이다.
[ 도- 9 ]에 상세히 도시한바와 같이 CPU-1 메인보드의 220V 입력부는 회로용 전원입력부이고 처리시설 가동정보 신호입력부 에는 2 LINE 으로 이루어진 2조의 전처리설비 자동제어 시스템인 CPU-3 의 모든 정보출력과 연계된 최대 10개 발효건조시스템 의 자동제어 시스템인 CPU-2 의 모든 정보출력이 입력이 되며 운전조작 키 입력부 에서는 모든 처리시스템별 자동 수동 전환스위치, 운전조작스위치, 운전표시램프, 안전장치경보램프, 경보용 부저등으로 구성되어 있고 처리시설내 모든 시스템의 상호 교환되는 정확한정보 및 운영체계에 의해 중앙관리 시스템화 되어 마이콤처리 되어있는 CPU-1 에 의해 관리운영 되도록 구성되어 있으며 만일 야간 및 공휴일 등 처리시설의 무인운전시에는 외부에서 전화등 통신만을 통하여 모든 처리시설에 대한 운영상황을 확인할수 있으며 처리시설에 이상이 발생 하였을때에는 지정된 연락처로 상황을 긴급 확인연락을 할수 있도록 구성되어 있다.
따라서 본 발명의 유기성폐기물 처리장치에 따르면 재활용목적에 따른 처리방법에 있어서 우선 처리가 쉽고 국내의 자원여건에도 부합하는 사료화 및 사료의 원료화를 위한 유기성폐기물 처리시스템을 기본으로 하여 주 처리기기인 발효건조시스템에 '히트펌프 및 리싸이클 공조 시스템을 이용한 유기성 폐기물 처리방법'을적용하여 처리조 내의 공기를 재순환시키면서 처리조에서 발생하는 수증기 및 가스류를 완벽하게 처리하여 드레인 배출시키므로 저비용의 유기성 폐기물 처리시스템을 구축할수 있는 고성능 리싸이클 순환 구조의 공조 시스템을 구성하고
1차저장호퍼(01), 버켓콘베이어(02), 벨트콘베이어(03), 자석선별기(04), 햄머밀파쇄기(05), 스크류콘베이어(06), 2차저장조(07), 에지테이터(08)등으로 구성된 유기성폐기물의 전처리설비 는 반입되는 유기성폐기물을 선별하여 이물질을 제거한후 파쇄하여 폐기물슬러지 상태로 2차저장조에 저장한후 이송펌프를 이용 조금씩 분산하여 발효건조기에 투입하여 처리하므로 수분조절제와 함께 일시에 투입하여 처리하는 종래의 처리방법에 대해 현저하게 적은 유효 조용량을 갖춘 발효건조 시스템을 구성할수 있으며 전처리과정에서 자연적으로 발생하는 오수와 전처리작업 종료후 설비 세척수등 모든 오수가 2차저장조로 유입되어 폐기물슬러지와 함께 처리되는 구조로 구성되기 때문에 처리과정에서 오수를 전혀 발생시키지 않는다.
또한 통상의 U자형 처리조 2 SET(21,22)를 대칭으로 하여 1체형의 BODY(10)를 이루도록 구성 함으로 인해 교반설비의 소형화 및 적정 RPM을 이루고 전열면적도 50% 이상 증가시켰으며 발효건조가 종료된후 배출이 완료되었을 때에 좌측부분의 큰 처리조(61) 에는 격막구조의 칸막이(44) 상단부만큼 발효부산물이 남게되며 이 남는 발효부산물은 함수율 약 20%정도로서 수분조절제로 사용되고 별도의 수분조절제를 전혀 사용하지 않으므로 운영경비를 절감할수있다.
그리고 처리조에서 수분의 증발잠열로 투입이 되어 버려질수밖에 없는 막대한 열 에너지를 이용하여 냉각제습된 공기를 재열하며 처리시설내의 중온수를 공급하는 에너지로 활용하고 동절기에는 이 폐열을 이용 처리설비내의 난방 에너지로 활용하므로 작업환경을 개선하고 방열손실을 줄여주므로 투입된 열 에너지를 재활용하므로 긍극적으로 에너지를 획기적으로 절감할수있다.
본 발명의 가장 큰 특징은 모든과정이 최적의 상태로 운전이 되도록 열역학,기계역학,공기역학적으로 균형을 이루는 시스템으로 구성이되어 있다는 것이다. 또한 폐기물의 온도 및 함수율을 간접적으로 측정하여 예측하는 것이 아니라 직접 물질의 온도 및 함수율을 측정하여 정확한 자료를 근거로 제어시스템에 적용하므로 상기한 모든기능 및 처리수단이 정확한 데이터에 의해 확실하게 가동 되도록 구성되므로 처리단계별 자동제어시스템을 정확한 정보 및 운영체계에 의해 시스템화 되어 마이콤처리 되어있는 CPU-1, CPU-2, CPU-3에 의해 전자동운전 되도록 구성되어 있으므로 시설 및 운영경비를 현저하게 절감할수 있을뿐만 아니라 작업종사자들의 근무환경을 개선하여 능률을 향상시킬수 있다.
본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만 첨부 특허 청구의 범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알수 있을 것이다.
Claims (7)
- 유기성폐기물 처리장치의 재활용목적에 따른 처리방법에 있어서 사료화 및 사료의 원료화 그리고 퇴비화를 위한 폐기물 처리시스템을 기본으로 하여, 1차저장호퍼(01), 버켓콘베이어(02), 벨트콘베이어(03), 자석선별기(04), 햄머밀파쇄기(05), 스크류콘베이어(06), 2차저장조(07), 에지데이터(08)등으로 구성된 「유기성폐기물의 전처리설비」와주처리설비인 발효건조시스템은 U자형 처리조 2 SET(21,22)를 대칭으로 하여 1체형의 BODY(10)를 이루도록 구성하고 BODY의 상부에는 '수증기 및 악취 처리용 공조시스템'(11)이 상치형으로 설치되어 있고 콘덴싱유니트(12)가 분리형으로 설치되어 있으며 폐기물슬러지 이송펌프(09), 2셋트의 교반설비, 증기보일러(13), 감압설비(17), 연료저장조(14,16)등이 갖추어져 있는 UNIT 형 PLANT화 설비인 「유기성폐기물 발효건조 시스템」이 구성되어 있고,폐기물의 온도 및 함수율을 간접적으로 측정하여 예측하는 것이 아니라 직접 물질의 온도 및 함수율을 측정하여 정확한 자료를 근거로 제어시스템에 적용하므로 상기한 「유기성폐기물의 전처리설비」와 「유기성폐기물발효건조시스템」의 기능 및 처리수단이 정확한 데이터에 의해 확실하게 가동 되도록 처리단계별 자동제어시스템을 정확한 정보 및 운영체계에의해 시스템화 되어 마이콤처리 되어있는 '중앙제어시스템용 제어수단인 CPU-1', '유기성폐기물 발효건조시스템 제어수단인 CPU-2', '전처리설비 제어수단인 CPU-3' 가 상호연동 전자동운전 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로하는 「유기성폐기물 처리 시스템」
- 제1항에 있어서 반입되는 유기성폐기물의 전처리설비는 1일반입되는 유기성 폐기물의 약 50% 이상을 저장할수 있는 1셋트의 1차저장호퍼(01)로부터 버켓콘베이어(02), 벨트콘베이어(03), 자석선별기(04), 햄머밀파쇄기(05), 스크류콘베이어(06), 등의 순서로 전처리설비 2 LINE이 병열로 구성되어 있고 1일반입되는 유기성폐기물의 약 100% 이상을 처리하여 저장할수 있는 1셋트의 2차저장조(07)와 에지테이터(08)등으로 구성되어 있으며 전처리과정에서 자연적으로 발생하는 오수와 전처리작업 종료후 설비 세척수등 모든 오수가 2차저장조로 유입되어 폐기물슬러지와 함께 처리되는 구조로 구성되기 때문에 처리과정에서 오수를 전혀 발생시키지 않는것을 특징으로하는 「유기성폐기물 처리시스템」
- 제2항에 있어서 유기성폐기물이 반입된후 2차에 걸쳐 선별되고 슬러지 상태로 파쇄되어 2차저장조에 저장이되며 공급이 되는 모든 전처리 과정이 정확한 정보 및 운영체계에 의해 시스템화 되어 마이콤처리 되어있는 CPU-3 에 의해 자동 혹은 수동으로 전환하여 가동할수 있고 운전조작 키 입력부에는 자동 수동 전환스위치, 운전조작스위치, 운전표시램프, 안전장치경보램프, 경보용 부저등으로 구성되어 있으며 전처리설비를 가동시 만일 다른 전처리장치가 정지된상태에서 버켓콘베이어만 가동하게 되는등 후속 전처리설비가 정지된 상태에서 앞의 전처리설비만 가동하게 되면 폐기물이 적체되는 사고가 발생하므로 전처리설비의 가동은 반드시 처리순서에 의해서만 가동이 되도록 구성이 되어있으므로 스크류콘베이어(06), 햄머밀파쇄기(05), 자석선별기(04), 벨트콘베이어(03), 버켓콘베이어(02) 의 순으로 STEP CONTROL 가동 되는 등 처리시스템의 특징 및 구성에 따라 설정된 처리순서에 의해 가동되도록 인터록 되어 있으며 출력신호가 최고 5개 발효건조시스템의 CPU-2 메인보드의 인터록접점 입력단자에 접속이 되므로 2차저장조의 설정된 적정레벨에 따라 폐기물투입용 펌프를 연계하여 제어하며 정보출력단자 에서는 CPU-3의 모든 정보가 중앙관리센타의 CPU-1 에 접속이되도록 구성이 되는것을 특징으로하는 「유기성폐기물 처리시스템」
- 제1항에 있어서 주처리설비인 발효건조시스템의 BODY는 통상의 U자형 처리조 2 SET(21,22)를 대칭으로 하여 1체형의 BODY(10)를 이루도록 구성 함으로 인해 교반설비의 소형화와 적정 RPM을 이룰수있고 전열면적도 50% 이상 증가시켰으며 처리조의 내부를 격막구조의 칸막이(44)를 이용하여 샤프트축의 상단부까지 약 5 : 1 의 크기비율로 나누었으며 2칸으로 구분된 처리조의 우측부분 작은칸 U자형 처리조(62) 2 SET의 이음매 부분(23)에는 배출전용 스크류콘베어(53)가 설치되어 있고 발효건조가 종료된후 배출이 완료되었을 때에 좌측부분의 큰처리조(61)에는 격막구조의 칸막이(44) 상단부만큼 발효부산물이 남게되는 구조로서 이 남는 발효부산물은 수분조절제로 사용되고 별도의 수분조절제를 전혀 사용하지 않으므로 운영경비를 절감할수 있으며 반입되는 유기성폐기물을 선별하여 이물질을 제거하고 파쇄하여 폐기물슬러지 상태로 2차저장조에 저장한후 이송펌프를 이용 조금씩 분산하여 발효건조기에 투입하여 처리하므로 수분조절제와함께 일시에 투입하여 처리하는 종래의 처리방법에 대해 현저하게 적은 유효 조용량을 갖춘 발효건조 시스템을 구성하는 것을 특징으로하는 「유기성폐기물 처리시스템」
- 제1항에 있어서 폐기물의 온도 및 함수율을 측정하는 수단으로 처리조의 좌측벽면에 1개의 온도센서(26)와 서로다른 목적을 가진 3개의 함수율센서(27, 28, 29)가 임의로 설치되어 있고 온도센서(26)는 백금저항식(PT) 센서로서 발효건조 시스템이 처음 가동시에 처리조내의 온도와 폐기물의 온도가 약 40℃ 정도까지 예열이 되었을 때 공조시스템이 가동되도록 단 한번 작동하도록 구성되어 있으며,함수율센서는 전극식으로 처리조에 폐기물 투입용 이송펌프를 제어하기위한 센서(27)에는 AC 7V를 통전시키며 함수율 약 30∼35%에서 작동하도록 구성된 센서(이하 1호센서라 칭함)를 적용하고 폐기물슬러지 투입펌프의 가동을 자동으로 제어하며 발효건조가 완료된 것을 감지하는 센서(28)에는 AC 10V를 통전시키며 함수율 약 23∼25% 사이에서 작동하도록 구성된 센서(이하 2호센서라 칭함) 를 적용하였으며 2호센서의 제1접점은 증기보일러, 히타등 가열원의 작동을 중지시키는 접점이고 가열원의 작동이 중지된 상태에서 발효건조시스템은 계속 가동되어 처리조내의 잔열이 제거되고 냉각이되며 30분후 제2접점이 작동하면 발효건조시스템의 모든작동이 정지되고 이때 함수율은 약 20%정도 되며 1분후 제3접점이 작동하면 배출용 스크류콘베이어 가 작동하게 되며 필요에 따라 기타 배출시스템을 연동시켜 작동시킬수 있으며 2호센서의 각접점은 DEEF 스위치에 의하여 작동시간을 임의로 조정할수 있도록 구성되어 있고 처리조내에 폐기물의 과투입을 방지하기위한 센서(29)에는 AC 10V를 통전시키며 함수율 약 23∼25%에서 작동하도록 구성된 센서(이하 3호센서라 칭함)를 적용하는 함수율 감지 시스템을 구성하여 처리조내에 폐기물의 레벨이 일정이하를 유지할수 있도록 하는등 상황 및 적용목적에 따라 직접 물질의 온도 및 함수율을 측정하여 유기성폐기물 처리시스템의 제어에 적용할수 있는것을 특징으로하는 「유기성폐기물 처리시스템」
- 제5항에 있어서 처리조내 폐기물의 온도 및 함수율을 물질에 직접 접촉하며 측정되어진 센서의 정보는 상기한 모든기능 및 처리수단이 정확한 데이터와 정보 및 운영체계에 의해 처리단계별 자동제어시스템화 되고 마이콤처리 되어있는 CPU-2 의 센서 입력부에 접속이 되고 운전조작 키 입력부는 자동 수동 전환스위치, 운전조작스위치, 운전표시램프, 안전장치경보램프, 경보용 부저등으로 구성되어 있고 수동운전의 경우 각 처리설비의 점검을 위한 작동시험을 할 때에만 작동하고 수동운전 모드에서 해당 운전스위치를 눌러주면 스위치를 누르고 있을 동안에만 기기가 가동된후 스위치에서 손을 떼면 자동으로 꺼지고 발효건조시스템의 모든 정상적인 운전은 STEP CONTROL 가동되어 전 자동으로 운전 되도록 구성되어 있으며 정보출력단자 에서는 CPU-2 의 모든 정보가 중앙관리센타의 CPU-1 에 접속이 되도록 구성이 되어있는것을 특징으로하는 「유기성폐기물 발효건조시스템」
- 제1항에 있어서 CPU-1 은 처리시스템 2 개군을 한 개의 운영체계로 구성하여 중앙관리 시스템화 하는 것이며 다시 말하면 제3항에 의한 전처리설비 2조와 각 5개 시스템씩 연계되어 있는 제6항에 의한 10개 발효건조시스템으로 1 일 최고 200톤의 유기성폐기물을 처리하여 사료혹은 퇴비의 원료로 전환 시킬수 있는 처리시설에 있어서 CPU-1의 메인보드에는 제3항에 의한 2조의 전처리설비 자동제어 시스템인 CPU-3 의 모든 정보출력이 입력되고 연계된 제6항에 의한 10개 발효건조시스템 의 자동제어 시스템인 CPU-2 의 모든 정보출력이 입력이 되며 운전조작 키 입력부 에서는 모든 처리시스템별 자동 수동 전환스위치, 운전조작스위치, 운전표시램프, 안전장치경보램프, 경보용 부저등으로 구성되어 있고 처리시설내 모든 시스템의 상호 교환되는 정확한정보 및 운영체계에 의해 중앙관리 시스템화 되어 마이콤처리 되어있는 CPU-1 에 의해 관리운영 되도록 구성되어 있으며 만일 야간 및 공휴일 등 처리시설의 무인운전시에는 외부에서 전화등 통신망을 통하여 모든 처리시설에 대한 운영상황을 확인할수 있으며 처리시설에 이상이 발생 하였을때에는 지정된 연락처로 상황을 긴급 확인연락을 할수 있도록 구성되어 있는것을 특징으로하는 「유기성폐기물 처리시스템」
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