KR100651066B1 - 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상부에는 유기 폐기물을 위한 유입구(2)가 구비되어 있고, 하부에는 열 처리된 물질을 위한 배출구(3)이 구비되어 있는 수직 용기(1); 다단 형태 또는 나선 형태로 용기(1) 내에 배치되어 있는, 물질을 가열하기 위한 가열 패널(들)(4); 및 유입구(2)에서 배출구(3) 쪽으로 용기(1) 내의 물질을 이동시키기 위한 이동 수단을 포함하는 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 연속 유형의 장치를 제공한다. 용기(1) 내의 물질은 가열 및 건조되며, 100~200℃의 온도에서 추가 열 처리됨으로써, 숙성 콤포스트 유사 물질을 연속적으로 생성하게 된다.

Description

숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치 및 제조 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING MATURED COMPOST-LIKE MATERIAL}
본 발명은 유기 폐기물, 예컨대 생물학적으로 처리된 슬러지 및 동물 배설물로부터 짧은 시간 내에 숙성 콤포스트와 같은 무취 생성물을 제조하는 장치 및 제조하는 방법에 관한 것이다.
유기 폐기물, 예컨대 생물학적으로 처리된 슬러지, 음식물 쓰레기 및 동물 배설물을 재생하는 처리 방법으로는 콤포스팅(composting) 방법, 건조 방법 및 탄화 방법이 존재한다.
상기 콤포스팅 방법은 유기 폐기물(organic waste)을 발효시키는 방법이다. 이 방법에 따르면, 유취 성분이 분해되고, 동시에 유기물(organic matter)은 안정화되어 얻어지는 숙성 콤포스트 내에 잔류하게 된다. 이 콤포스트는 매우 우수한 취급 특성을 갖는다. 그러나, 이러한 숙성 콤포스트를 얻기 위해서는 장 기간, 예컨대 수 십일 내지 일백 수십일에 걸친 발효가 필요하다.
상기 건조 방법에 따르면, 유기 폐기물은 건조기, 예컨대 고온 공기 건조기에 의해 가열 및 건조되어 유기 폐기물 내의 수분을 기화 및 제거함으로써, 수분 함량이 30~0%인 건조된 생성물을 얻게 된다. 상기 탄화 방법에 따르면, 유기 폐기 물은, 유기 폐기물을 가열 및 증류시켜서 유기 폐기물 내의 수분을 제거하고, 유기 폐기물 내의 수분을 완전히 제거한 후에라도 탄화 장치를 사용하여 그 유기 폐기물을 연속적으로 가열하여 200~900℃의 온도를 유지함으로써, 탄화된다. 그러므로, 탄화 방법은 보다 짧은 시간으로 그러한 처리를 달성하게 된다.
유기 폐기물로부터 가열 및 건조된 생성물은 유기 폐기물의 수분을 단지 증발시킴으로써 얻어진다. 그러므로, 가열 및 건조된 생성물은 원료가 음식물 쓰레기인 경우 비교적 우수한 성질을 갖긴 하지만, 원료가 폐수 또는 폐기물을 생물학적으로 처리함으로써 생성되는 슬러지인 경우 그 생성물 내에는 쉽게 분해 가능한 유기물 및 유취 성분이 잔류하게 된다. 따라서, 가열 및 건조된 생성물은 유취 및 취급 특성의 측면에서 숙성 콤포스트보다 열등하므로, 농토에 사용하기에 불안정한 문제점을 여전히 갖게 된다.
탄화에 의해 성성된 생성물은 무취하다. 그러나, 유기물이 탄화되기 때문에, 생성물은 유기 비료(organic fertilizer)로서 기능을 전혀 갖지 못하므로, 단지 토양 컨디서너(conditioner)로서만 사용될 수 있다. 중량 감소가 현저하게 이루어지기 때문에, 물질 내에는 염이 농축된다. 그러므로, 생성물은 염 농도가 공정 동안 매우 높아지는 또다른 문제점을 갖게 된다. 유기물이 일부 연소되기 때문에, 생성물은 소각 장비와 유사하게 다이옥신 방출이라는 또다른 문제점을 여전히 갖게 된다.
JP 2001-130990A에는 유기 폐기물을 가열 및 건조시킨 후 그 유기 폐기물을 100~200℃의 온도에서 열 처리함으로써 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 방법 및 장치가 제안되어 있다. 이 방법 및 장치에 따르면, 유기 폐기물은 가열 및 건조되고, 비교적 낮은 온도 100~200℃에서 연속적으로 가열됨으로써, 무취하고, 비교적 보다 낮은 염 농도를 지닌 충분한 유기물을 가지며, 짧은 시간 약 10~20 시간 내에 유기 비료에 적합한 숙성 콤포스트 유형의 생성물을 얻게 된다.
일반적인 음식물 쓰레기로부터 생성되는 콤포스트가 미생물을 이용하여 유기물을 분해시키는 (즉, 유기물을 발효시키는) 결과로서 얻어지기 때문에, 콤포스트 내의 유기물은 안정화된다. 그러므로, 콤포스트는 토양 내로 유입되는 경우, 그 분해 속도가 매우 느려서 신속한 분해로 인한 산소 부족상태의 가능성이 전혀 없게 된다. 게다가, 유취 성분이 제거되기 때문에, 콤포스트는 악취가 전혀 또는 거의 없다. 그러나, 콤포스팅 방법에 따르면, 유취 성분은 유기물을 미생물의 작용(발효)에 의해 안정화시킴으로써 제거되기 때문에, 그 콤포스트를 제조하는 데는 장기간이 필요하다.
JP 2001-130990A에 따른 숙성 콤포스트 유사 물질은 건조시킨 후 유기 폐기물을 열 분해시킴으로써 얻어지므로, 콤포스팅 방법에 의해 얻어지는 숙성 콤포스트와 유사하게 무취이고, 안정화된 유기물을 갖게 된다. JP 2001-130990A의 방법 및 장치에 따르면, 원료로서 유기 폐기물은 유기 폐기물을 가열 및 건조시킨 후 그 유기 폐기물을 열 처리함으로써 열적으로 변성된다. 그러므로, 숙성 콤포스트와 같은 유기 비료는 단시간(1 일 또는 그 이내) 내로 발효 공정 없이 비교적 보다 낮은 온도 공정에 의해 얻어질 수 있다.
JP 2001-130990A에 개시된 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치는 원료(유기 폐기물)가 공급되는 수평 유형 실리더 가열 용기를 포함하는 배치식 처리 유형(batch processing type)의 장치이다. 이어서, 상기 원료는 가열 및 건조되고, 열 처리된다. 이어서, 이와 같이 얻어지는 생성물(숙성 콤포스트 유사 물질)은 가열 용기로부터 배출된다. 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치에서는, 직접 가열로 유기 폐기물을 가열하면 화재를 유발할 수 있기 때문에, 자켓이 가열 용기를 에워싸도록 구비되어 있고, 가열 매질이 자켓 내에 순환됨으로써 물질을 가열하게 되는 간접 가열 방법이 일반적으로 이용된다.
JP 2002-28608A에는 유기 폐기물을 가열 및 건조시킨 후 그 유기 폐기물을 열 처리함으로써 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 방법이 제안되어 있다. 공정 동안에는 상기 물질의 온도가 검출되며, 처리 시간이 그러한 검출의 결과에 따라 설정됨으로써, 원하는 고품질의 생성물을 안정하게 제조하게 된다.
발명의 목적
(1) JP 2001-130990A에 개시된 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 배치식 처리 유형의 종래 장치는 공정의 연속성을 잃어 버리는 문제점 및 원료(유기 폐기물)를 위한 저장 호퍼와 생성물(숙성 콤포스트 유사 물질)을 위한 저장 호퍼가 대형으로 요구된다는 또다른 문제점을 지니고 있다. 게다가, 건조 공정 및 이 건조 공정 후 열 처리 공정은 배출 가스의 양 및 조성에 있어서 완전히 다르기 때문에, 양쪽 공정의 배출 가스를 취급할 수 있는 배출 가스 처리 장치를 구비하는 것이 필요하다. 배치식 처리 유형의 장치에서, 또한 배출 가스 처리 장치도 대형인 것이 필요하다. 따라서, 공정의 연속성을 잃어 버리고, 처리 효율이 불량하며, 대형 주변 장치가 필요하기 때문에, 배치식 처리 유형의 장치는 공업적 및 경제적 관점에서 모두 불리하다.
수평 유형 실린더 가열 용기 및 이 용기를 에워싸는 자켓을 보유하는 종래의 장치에서, 1회 주기에서 처리하고자 하는 원료의 양을 증가시키기 위해서는 상기 용기의 용량을 증가시켜야 한다. 상기 용기의 용량에 있어서의 증가에 상응하는 열 전이 표면을 갖추는 것이 불가능하다. 즉, 용기의 용량은 3차원적으로 증가되어야 하고, 동시에 용기를 에워싸고 있는 자켓에 의한 열 전이 표면이 2차원적으로 증가되어야 한다. 따라서, 열 전이 표면의 단위 면적 당 처리하고자 하는 원료의 양은 증가하므로, 불량한 열 전이 효율이 유발된다. 열 전이 표면의 단위 면적 당 처리하고자 하는 물질의 양이 크면 클수록, 얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질의 과립화 특성은 더욱더 불량해진다. 생성물은 과립화되지 않고 분말화되므로, 그 생성물은 불량한 취급 특성 및 보다 낮은 품질의 문제점을 갖게 된다.
이러한 상황 때문에, 통상적으로, 다량의 유기 폐기물을 처리해야 할 때에는 다수의 종래 장치가 가열 용기의 용량을 지나치게 증가시키는 일 없이 병렬로 배치되고 있다. 따라서, 제조 비용이 보다 더 높아지고, 장치 설치에 필요한 면적이 더욱더 커진다.
그러므로, 본 발명의 제1 양태의 목적은 유기 폐기물로부터 단시간 내에 숙성 콤포스트와 같은 무취 생성물을 제조하기 위한 장치를 제공하는 것이며, 여기서 상기 장치는 연속적인 공정을 허용하며, 보다 넓은 열 전이 면적을 보장할 수 있으 므로써, 장치의 크기 감소를 달성하게 된다.
(2) JP 2001-130990A에 개시된 배치식 처리 유형 장치의 전술한 문제점은 원료를 연속적으로 공급할 수 있고 생성물을 연속적으로 배출할 수 있는 연속식 유형 장치로 그 장치를 변경시킴으로써 해결할 수 있다. 그러나, 연속식 유형 장치의 경우, 가열에 의해 유기 물질을 충분히 안정화시키고, 장애 없이 고품질의 무취 생성물을 얻는 것이 어렵다.
그러므로, 본 발명의 제2 양태의 목적은 유기 폐기물로부터 숙성 콤포스트와 같은 무취 생성물을 제조하기 위한 장치를 제공하는 것이며, 여기서 상기 장치는 생성물의 품질을 보장하면서 연속식 공정을 허용한다.
(3) JP 2001-130990A에 설명된 방법에 따라 유기 폐기물을 가열 및 건조시킨 후 그 유기 폐기물을 열 처리 처리함으로써 생성된 숙성 콤포스트 유사 물질은 유기 비료로서 상업적인 제품이 될 수 있다. 이러한 경우, 그 생성물은 유기 비료로서 사용되는데, 상기 숙성 콤포스트 유사 물질은 취급 특성의 측면에서 과립화 형태의 입자로 구성되는 것이 바람직하다. 그러나, 유기 폐기물, 예컨대 동물 배설물을 가열함으로써 얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질은 일반적으로 직경이 1 mm 이하인 미립자들로 구성되므로, 흩어지고 튕기는 먼지의 문제점을 지니고 있어서 불량한 취급 특성을 갖게 된다.
그러므로, 본 발명의 제3 앙태의 목적은 유기 비료로서 매우 우수한 취급 특성을 갖고 있는 상업적 가치가 매우 높은 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
(4) JP 2001-130990A에 설명된 방법에 따라 유기 폐기물을 가열 및 건조시킨 후, 그 유기 폐기물을 열 처리함으로써 생성되는 숙성 콤포스트 유사 물질은 균형된 방식으로 질소, 인 및 칼륨을 포함하는 생장(vegetation)을 위한 활성 물질의 3가지 원소를 함유하도록 설계되어 있다. 유기 폐기물, 예컨대 동물 배설물로부터 얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질에서, 질소 및 인의 각 함량은 약 5%(건조시 중량 비율)로 유기 비료로서 충분하지만, 반면에 칼륨의 함량은 0.5%(건조시 중량 비율) 미만으로 불충분하다. 그러므로, 이러한 불충분한 칼륨을 보충하기 위해서는 칼륨을 함유하는 또다른 화학 비료를 첨가하는 것이 필요하다.
그러므로, 본 발명의 제4 양태의 목적은 유기 비료로서 매우 우수한 성질을 갖고 있는 상업적 가치가 높은 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 밥법을 제공하는 것이다.
발명의 개시
(1) 제1 양태의 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치는 상부에는 처리하고자 하는 물질로서 유기 폐기물을 위한 유입구가 구비되어 있고, 하부에는 열에 의해 처리된 물질을 위한 배출구가 구비되어 있는 수직 용기, 용기 내의 물질과 접촉하도록 배치되어 있는 물질을 가열하기 가열 패널(들), 및 용기 내의 물질을 유입구에서 배출구 쪽으로 이동시키기 위한 이동 수단을 포함하며, 유입구를 통해 공급된 유기 폐기물이 연속적으로 가열 및 건조되고, 100~200℃의 온도에서 추가 열 처리되는 것을 특징으로 한다.
제1 양태의 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치에서, 용기의 유입구를 통해 연속적으로 공급되는 유기 폐기물은 가열 패널에 의해 가열 및 건조되므로, 그 수분이 서서히 증발되고, 동시에 유입구에서 배출구로 이동된다. 수분이 완전 증발된 후, 그 물질은 추가 가열되므로, 용기내 물질의 온도가 100~200℃로 서서히 증가하게 된다. 그러므로, 유기 폐기물은 열 변성에 의해 변경됨으로써, 얻어지는 무취 숙성 콤포스트 유사 물질은 배출구로부터 연속적으로 배출될 수 있다.
제1 양태에서, 용기 내의 물질을 가열하기 위한 가열 패널(들)이 다단(multi-stages) 형태 또는 나선(spiral) 형태이기 때문에, 넓은 열 전이 표면이 보장된다. 그러므로, 장치는 높은 열 전이 효율, 높은 가열 효율 및 매우 우수한 과립화를 갖게 된다. 따라서, 제1 양태의 장치는 가열 용기의 용량에서의 증가를 허용한다. 장치의 최소 크기 및 장치에 대한 설치 면적 당 생산량에서의 증가는 수직 유형 용기의 용량을 증가시킴으로써 허용된다.
주변 자켓을 갖고 있는 종래의 수평 유형 장치에서, 원료의 공급량은 일반적으로 최고 약 4 톤/1일이다. 제1 앙태에 따르면, 100 톤/1일 이상의 생산량을 갖는 장치가 달성된다.
원료가 연속적으로 공급되고 생성물이 연속적으로 배출되는 연속식 유형의 장치에서, 유기 폐기물을 가열 및 건조시킨 후 유기 폐기물을 추가 가열함으로써 고품질 무취 생성물을 확실하게 생성시키는 것은 어려우므로, 유기 폐기물은 유기물을 충분히 안정화시키도록 열 변성되어야 한다.
제1 양태의 장치에서, 온도 검출기는 열 변성의 조건이 온도 검출기의 측정된 온도에 따라 결정되어지도록 배출구의 부근에 배치하고, 온도 제어 수단은 측정 된 온도가 기결정된 값이 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 그러므로, 물질 내의 유기물은 열 변성에 의해 확실하게 변경됨으로써, 안정한 물질의 무취 숙성 콤포스트 유사 물질이 배출구로부터 연속적으로 배출될 수 있다.
(2) 제2 양태의 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치는 유기 폐기물을 위한 유입구와 열 처리된 물질을 위한 배출구가 구비되어 있는 용기, 및 용기 내의 물질을 가열 및 건조시키고 100~200℃의 온도에서 그 물질을 추가 열 처리하기 위한 가열 수단을 포함하며, 유기 폐기물은 유입구를 통해 연속적으로 공급되고, 열 처리된 물질은 상기 배출구를 통해 연속적으로 배출된다는 점과, 온도 검출기는 배출구의 부근에 배치되고, 온도 제어 수단은 온도 검출기에 의해 측정된 온도가 기결정된 값이 되도록 제어하기 위해 제공된다는 점을 특징으로 한다.
제2 앙태에 따른 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치에서, 유기 폐기물은 유입구를 통해 연속적으로 공급된다. 그 유기 폐기물은 가열 수단에 의해 가열 및 건조됨으로써, 그 수분이 증발되고, 동시에 용기의 유입구에서 배출구 쪽으로 운반된다. 수분이 완전 증발된 후, 그 물질은 추가 가열되므로, 용기내 물질의 온도가 100~200℃로 서서히 증가하게 된다. 그러므로, 유기물은 열 변성에 의해 변경된다. 제2 앙태에 따르면, 열 변성 조건은 배출구의 부근에 배치된 온도 검출기의 측정된 온도에 따라 결정되며, 온도 제어 수단은 그 측정된 온도가 기결정된 값이 되도록 제어한다. 그러므로, 그 물질 내의 유기물은 열 변성에 의해 확실하게 변경됨으로써, 안정한 품질의 무취 숙성 콤포스트 유사 물질이 배출구로부터 연속적으로 배출될 수 있다.
온도 제어 수단으로서,
(i) 유기 폐기물의 용기 내로의 공급 속도를 제어하기 위한 수단,
(ii) 용기내 물질의 이동 속도(체류 시간)을 제어하기 위한 수단, 및
(iii) 가열 수단의 가열 온도를 제어하기 위한 수단
을 이용할 수 있다.
(3) 제3 양태의 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 방법은, 유기 폐기물을 가열 및 건조시킨 후 그 유기 폐기물을 열 처리함으로써 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 방법이며, 중합체가 유기 폐기물에 첨가되어 그 유기 폐기물과 혼합된 후 가열 및 건조 공정이 수행되며, 이어서 열 처리가 수행되는 것을 특징으로 한다.
이 방법에 따르면, 열 처리 동안 과립화가 개선될 수 있으며, 과립 형태이므로 흩어지고 튕기는 먼지의 문제점 없이 매우 우수한 취급 특성을 지니는 숙성 콤포스트 유사 물질이 제조될 수 있다.
즉, 본 발명자들은 원료로서 유기 폐기물, 예컨대 동물 배설물으로부터 유래한 숙성 콤포스트 유사 물질이 왜 과립화될 수 없는지, 반면에 탈수화 슬러지 케이크로부터 유래한 물질이 비교적 우수한 과립화 특성을 갖는지를 밝혀내기 위하여 유기 폐기물을 가열하는 동안 과립화에 관하여 연구하게 되었다. 그 결과, 본 발명자들은 과립화의 품질을 떨어 뜨리는 요인은 중합체가 동물 배설물에 전혀 첨가되지 않고, 반면에 중합체가 일반적으로 탈수화 처리 동안 슬러지에 첨가된다는 점에 있음을 발견하고, 중합체를 유기 폐기물에 첨가함으로써 과립화의 품질를 개선 시키는 방법을 발명하게 되었다.
제3 앙태의 방법에 따라 제조된 숙성 콤포스트 유사 물질은, 이 숙성 콤포스트 유사 물질이 과립상이 때문에, 먼지로 인한 작업 환경을 악화시키는 문제점 및 흩어지는 현상으로 인한 수율을 저하시키는 문제점 없이 매우 우수한 취급 특성을 갖게 된다.
(4) 제4 앙태의 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 방법은, 유기 폐기물을 가열 및 건조시킨 후 그 유기 폐기물을 열 처리함으로써 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 방법이며, 칼륨 성분이 유기 폐기물에 첨가되어 그 유기 폐기물과 혼합된 후, 상기 가열 및 건조 공정이 수행되고, 이어서 열 처리가 수행된다는 점을 특징으로 한다.
이 방법에 따르면, 숙성 콤포스트 유사 물질 내에 불충분할 수 있는 칼륨 성분은 원료 물질로서 유기 폐기물에 미리 첨가되어 그 유기 폐기물과 혼합됨으로써, 균형된 방식으로 비료 활성 성분으로서 질소, 인 및 칼륨을 함유하는 숙성 콤포스트 유사 물질을 얻게 된다. 그러므로, 숙성 콤포스트 유사 물질이 유기 비료로서 사용될 때 칼륨을 함유하는 또다른 화학 비료를 첨가하는 것이 필요하지 않으므로써, 비료를 주기(manuring)위한 노동 시간이 현저히 줄어든다.
제4 양태의 방법에서, 열 처리 전에 원료로서 유기 폐기물에 칼륨 성분을 첨가하는 것은 매우 중요하다. 즉, 칼륨이 열 처리에 의해 얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질에 첨가되어 그 물질과 혼합될 때, 칼륨이 보충될 수 있고, 동시에 칼륨은 숙성 콤포스트 유사 물질에 상대적으로 직접 혼합되므로, 그 칼륨이 물과 접촉하자마자 바로 전이될 수 있고, 유기 비료로서 느린 작용 기능이 얻어질 수 없다. 이와 대조적으로, 제4의 양태에 따르면, 칼륨 성분은 원료인 유기 폐기물에 첨가되어 열 처리됨으로써, 첨가된 칼륨 성분은 열 처리에 의해 유기 폐기물 내의 부식 (humic) 성분과 결합되므로, 칼륨은 얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질 내에서 질소 및 인과 함께 고정되므로써, 느린 작용 유기 비료를 얻게 된다.
도 1은 제1 양태에 따른 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치의 실시양태를 도시한 단면도이다.
도 2는 제1 양태에 따른 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치의 또다른 실시양태를 도시하는 단면도이다.
도 3은 제2 양태에 따른 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치의 실시양태를 도시하는 단면도이다.
도 4는 제3 양태 및 제4 양태에 적합한 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치의 실시양태를 도시하는 단면도이다.
발명의 상세한 설명
[1] 제1 양태에 관한 설명
이하, 제1 양태에 따른 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치의 실시양태는 도 1 및 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1 및 도 2는 제1 양태의 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치의 실시양태를 도시하는 단면도이다.
도 1에서, 도면 부호(1)는 상부에는 원료(유기 폐기물)을 위한 유입구(2)가 구비되어 있고 하부에는 생성물(숙성 콤포스트 유사 물질)을 위한 배출구(3)가 구비되어 있는 수직 유형 실린더 가열 용기를 나타낸다. 용기(1)의 내부에서, 가열 패널(4: 4A-4F)은 다단(도 1에서는 6 단)으로 배치된다. 각각의 가열 패널(4: 4A-4F)는 중공형 구조를 갖는다. 가열 오일 보일러(5)에 의해 가열된 가열 오일은 가열 패널(4A)에서 가열 패널(4B, 4C, 4D, 4E 및 4F)에 이 순서 대로 유동한다. 그후, 가열 오일은 가열 오일 보일러(5)로 복귀된다. 용기 내에서, 레이크(rake)(6: 6A-6G)는 물질을 이동시키기 위해 가열 패널(4A-4F) 위에, 그리고 용기(1)의 바닥부(1G) 위에 각각 배치된다. 도면 부호(7)는 레이크(6: 6A-6G)의 회전축을 나타내며, 모터(7M)에 의해 구동된다.
가열 패널(4A-4F) 중에서 특히 가열 패널(4A, 4C, 4E)은 그 중심에 개방부(4a)를 갖는 각각 환상 형상으로 형성되어 있고, 한편 가열 패널(4B, 4D, 4F)은 각각 용기(1)의 내벽으로부터 갭(4b)을 갖는 디스크상 형상으로 형성되어 있다. 레이크(6: 6A-6G)의 회전축은 가열 패널(4A, 4C, 4E)의 개방부(4a)와 가열 패널(4B, 4D, 4F)의 중심부를 관통하여 용기(1)의 바닥부(1G)에 이르도록 연장되어 있다. 따라서, 유입구를 통해 공급된 원료는 가열 패널(4A-4F) 상에서 레이크(6A-6F)에 의해, 그리고 용기(1)의 바닥부(1G) 상에서 레이크(6G)에 의해 이동되어, 가열 패널(4A)의 개방부(4a), 가열 패널(4B)과 용기 내벽 사이의 갭(4b), 가열 패널(4C)의 개방부(4a), 가열 패널(4D)과 용기 내벽 사이의 갭(4b), 가열 패녈(4E)의 개방부(4a), 및 가열 패널(4F)와 용기 내벽 사이의 갭(4a)을 이 순서 대로 통과하 고, 이어서 용기(1)의 바닥부(1G) 내에 형성된 배출구(3)를 통해 배출된다.
원료는 컨베이어(9), 예컨대 스크류 컨베이어(9)에 의해 물질 호퍼(8)에서 운반되므로, 원료는 유입구(2)로부터 용기(1) 내로 공급된다. 컨베이어(9)의 배출구는 유입구(2)에 기밀식으로 연결되어 있다. 도면 부호(9M)는 컨베이어(9)를 구동시키기 위한 모터를 나타낸다. 용기(1) 내에서 건조되고 열 처리되며, 배출구(3)를 통해 배출되는 처리된 물질(생성물, 즉 숙성 콤포스트 유사 물질)은 배출 컨베이어(10)로부터 추가 배출된다. 처리된 물질의 일부는 원료의 수분 수준을 조절하기 위해서 원료 내에 혼합될 수 있다.
용기(1) 내부에서, 온도 검출기(11)는 배출구(3)의 부근에 배치된다. 온도 검출기(11)의 측정된 값은 제어기(12)에 입력된다. 이 측정 결과에 기초하여, 제어기(12)는 가열 오일 보일러(5)의 작동 조건(가열 오일의 가열 온도, 즉 용기(1)내 물질의 가열 온도), 컨베이어(9)를 구동하기 위한 모터(9M)의 속도(용기(1) 내로 공급되는 원료의 공급 속도), 및/또는 레이크(6)를 회전시키기 위한 모터(7M)(용기(1)내 물질의 이동 속도, 즉 용기(1)내 물질의 체류 시간)를 제어한다.
도면 부호(13)는 용기(1)로부터 가스를 배출하기 위한, 흡인 송풍기(suction blower)를 보유하는 가스 배출부를 나타낸다. 공기는 용기(1)의 하부에서 배출구(3)를 통해, 그리고/또는 도시되어 있지 않은 공기 유입구를 통해 외부로부터 도입되고, 폐기 가스는 가스 배출부(13)로부터 배출된다. 폐기 가스는 수분 및 유취 성분을 함유하며, 폐기 가스 처리 장치, 예를 들면 습윤 세정, 연소 탈취, 활 성탄 탈취, 화학적 탈취 또는 생물학적 탈취의 폐기 가스 처리 장치에 이송된다.
이러한 장치에 따르면, 물질 호퍼(8) 내의 원료(유기 폐기물)는 컨베이어(9)에 의해 운반됨으로써, 유입구(2)를 통해 용기(1) 내로 연속적으로 공급된다. 용기(1) 내로 공급된 원료는 먼저 레이크(6A)에 의해 제1(최고) 단 가열 패널(4A) 상에서 회전 및 이동되고, 동시에 가열 패널(4A) 내부에 유동하는 가열 오일에 의해 간접적으로 가열되며, 과립화된다. 이어서, 물질은 가열 패널(4A)의 개방부(4a)를 통해 제2 단 가열 패널(4B)로 서서히 낙하한다. 마찬가지로, 가열 패널(4B)에 도달한 물질은 레이크(6B)에 의해 회전 및 이동하고, 동시에 가열 패널(4B)의 내부에 유동하는 가열 오일에 의해 간접 가열되며, 과립화된다. 이어서, 물질은 가열 패널(4B)와 용기(1)의 내벽 사이의 갭(4b)을 통해 제3 단 가열 패널(4C) 상으로 서서히 낙하한다. 이러한 방식으로, 용기(1) 내의 물질은 각각의 가열 패널 상에서 가열되고, 과립화되며, 동시에 각각의 가열 패널 상에서 회전 및 이동하고, 다음의 보다 낮은 가열 패널 상으로 낙하한다. 용기(1) 내의 열 처리에 의해, 유기 폐기물 내의 수분은 증발되어 유기 폐기물이 건조된다. 유기 폐기물은 건조 후에 100~200℃의 온도에서 가열됨으로써, 유기 폐기물 내의 유취 성분은 휘발되거나 분해된다. 그러므로, 유기물은 열 변성에 의해 변경되므로, 무취 숙성 콤포스트 유사 물질이 얻어진다. 이 얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질은 가열 패널(4F)에서 용기(1)의 바닥부(1G) 상에 낙하하고, 레이크(6G)에 의해 회전 및 이동되며, 배출구(3)를 통해 연속적으로 배출된다. 이어서, 생성물은 컨베이어(10)에 의해 배출된다.
상기 언급한 바와 같이, 유기 폐기물이 가열됨에 따라, 유기 폐기물 내의 수 분은 증발되어 유기 폐기물이 건조된다. 건조 공정 동안 수분을 증발시키는 공정에서, 물질로서 유기 폐기물의 온도는 임의의 수분이 유기 폐기물 내에 잔류할 때 100℃ 미만이다. 물질이 가열됨에 따라, 수분이 완전 증발되어 제거된 후, 물질의 온도는 100℃ 이상으로 상승한다. 이후, 가열이 계속됨에 따라, 유취 성분의 제거 및 유기물의 분해는 온도가 증가함에 따라 진행되므로, 유취가 전혀 없거나 거의 없는 숙성 콤포스트 유사 물질이 얻어진다.
가열 처리가 종료될 때 처리된 생성물의 온도는 원료의 성질 및 요구되는 품질 수준, 예컨대 유취 성분의 바라는 농도에 의존하지만, 가열 처리는 처리된 물질의 온도가 100~200℃, 특히 150~200℃ 범위에 있을 때 종료하는 것이 바람직하다. 이러한 온도 범위에서, 수분은 완전 증발되어 제거되고, 유취 성분은 휘발 및 분해되으로써, 고품질의 숙성 콤포스트 유사 물질이 얻어진다.
그러므로, 도 1의 장치에서, 온도 검출기(11)는 용기(1)의 배출구(3)의 부근에 배치되어 있고, 제어는 온도 검출기(11)의 측정된 온도, 즉 배출하고자 하는 처리된 물질의 온도가 가열 처리의 종료를 위한 기결정된 온도, 바람직하게는 110~200℃, 보다 바람직하게는 150~200℃로 설정되도록 제어기(12)에 의해 실시된다. 제어기(12)는 하기의 제어 (1)~(3), 즉
(1) 원료를 운반하기 위한 컨베이어(9)를 구동하기 위한 모터(9M)의 회전 속도를 제어함으로써 용기(1) 내로 원료를 공급하는 공급 속도를 제어하는 것,
(2) 레이크(6)의 회전축을 구동하기 위한 모터 (7M)의 회전 속도를 제어함으로써 용기(1)내 물질의 이동 속도, 즉 용기내 물질의 체류 시간을 제어하는 것, 및
(3) 가열 오일 보일러(5)의 가열 온도를 제어함으로써 용기(1)내 물질의 가열 온도를 제어하는 것
중 어느 것이든 수행한다.
제어기(12)는 상기 제어 (1)~(3) 중 어느 하나를 수행할 수 있거나, 또는 상기 제어 (1)~(3) 중 2 이상을 조합하여 수행할 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 용기(1)의 배출구(3) 부근에서 처리된 물질의 온도가 검출되면, 원료의 공급 속도, 용기내 물질의 이동 속도(용기내 물질의 체류 시간), 및/또는 가열 온도는 배출구(3) 부근에서 처리된 물질의 온도가 가열 처리의 종료를 위한 기결정된 온도가 되는 방식으로 자동 제어되므로, 지나치거나 부족한 가열 처리를 방지함으로써, 즉 불충분한 가열 처리로 인한 생성물 품질에서의 열화 또는 지나친 열 처리로 인한 가열 에너지의 소비를 방지함으로써, 고품질 생성물이 안정하게 그리고 확실하게 얻어진다.
온도 검출기(11)는 물질의 온도를 직접 측정하는 열전쌍과 같은 수단 또는 물질의 온도를 간접적으로 측정하기 위한 적외선 온도 측정 장치와 같은 수단일 수 있지만, 이에 국한되는 아니다.
온도 검출기(11)는 가열 처리의 종료를 정확하게 결정하기 위해서 배출구 부근에 배치된다. 온도 검출기(11)의 위치는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 용기(1) 내부에 국한되어 있는 것이 아니고, 처리된 물질의 온도가 용기(1)의 외벽 상의 위치와 같이 측정될 수 있는 임의의 위치일 수 있다. 온도 검출기(11)의 위치는 배출구(3)에 보다 근접해 있는 것이 바람직하지만, 물질의 열 처리가 실질적으 로 종료되는 것으로 평가되는 위치일 수 있다.
오일 매질, 예컨대 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 가열 오일을 사용하여 간접적인 가열을 수행하는 경우, 오일 매질의 온도는 100~300℃, 바람직하게는 150~200℃의 온도에서 유지되므로, 온도가 건조 공정의 종료 전에 100℃ 미만이었던 물질은 건조 공정의 종료 후 100~200℃의 온도에서 유지된다. 이는 우수한 열 처리가 수행된다는 것을 의미한다.
도 1의 장치에 따르면, 원료는 용기(1) 내로 연속 유입되고, 용기(1) 내에서 가열 및 건조되며, 100~200℃의 온도에서 열 처리되고, 과립화될 수 있으며, 안정한 품질을 갖는 숙성 콤포스트 유사 물질로서 연속적으로 배출될 수 있다.
게다가, 열 처리는 용기(1)에서 다단으로 배치된 가열 패널(4)에 의해 복수의 단으로 수행될 수 있다. 그러므로, 물질을 가열하기 위한 충분한 열 전이 면적은 증기의 용량이 증가된 경우에도 증가하므로, 효율적인 가열 및 과립화 처리가 수행된다.
도 1의 장치에서, 다단 가열 패널의 단의 숫자에 대한 특정 제한이 전혀 없으므로, 단의 숫자는 용기의 용량에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 가열 패널이 수평으로 배치되고, 레이크(6)가 도 1의 실시양태에서 배출구로 쪽으로 용기 내의 물질을 이동시키는 데 사용된다고 해도, 가열 패널은 물질이 가열 패널의 경사진 표면 아래로 활주하여 결과적으로 다음의 보다 낮은 가열 패널 상으로 낙하하도록 약간 경사질 수 있다.
도 2에 도시된 장치에서, 나선 형상 가열 패널은 가열 패널로서 사용된다. 도 2에서, 도 1에 도시된 부재와 동일한 기능을 나타내는 부재는 동일한 도면 부호로 표시되어 있다.
도 2의 장치에서, 용기(1) 내에 배치된 나선 형상 가열 패널(20)은 수직 용기(1)의 물질 유입구에서 용기(1)의 하부 위치로 연장된다. 가열 패널(20)은 모터(7M)과 회전축(7)에 의해 구동되어 회전된다. 가열 패널(20)은 가열 오일 보일러(5)에 의해 가열된 가열 오일이 순환하는 중공형 구조를 갖는다. 회전축(7)은 그 상부에는 가열 패널(20)의 정상에 가열 오일을 제공하기 위한 구멍이 구비되어 있다. 회전축(7)은 그 하부에는 가열 패널(20)의 하부로부터 가열 오일을 배출하기 위한 구멍이 구비되어 있다.
이 장치에서, 용기(1)의 유입구(2)를 통해 공급된 원료(유기 폐기물)는 가열 패널(20) 내에 유동하는 가열 오일에 의해 가열되고 과립화되며, 동시에 원료는 가열 패널(20)의 개시부터 나선 형상 가열 패널(20)의 경사진 표면을 회전 및 활주하고, 열 처리에 의해 건조된다. 물질은 숙성 콤포스트 유사 물질을 생성할 정도로 100~200℃의 온도에서 열 처리된다. 숙성 콤포스트 유사 물질은 용기(1)의 바닥부(1G)에 도달하며, 바닥부(1G) 상에서 레이크(6)에 의해 교반 및 이동되어 그 숙성 콤포스트 유사 물질이 배출구(3)를 통해 생성물로서 배출된다.
마찬가지로, 이 장치에서, 온도 검출기(11)는 용기의 배출구(3) 부근에 배치되어 있고, 원료의 공급 속도, 용기내 물질의 이동 속도(용기내 물질의 체류 시간), 및/또는 가열 오일 보일러의 가열 온도는 온도 검출기(11)의 측정된 값이 도 1의 장치와 유사하게 기결정된 온도가 되는 방식으로 제어기(도시되어 있지 않음)에 의해 제어되므로, 안정한 품질을 지닌 생성물이 얻어진다.
역시 마찬가지로, 이 장치에서, 나선 형상 가열 패널(20)은 수직 용기에서 수직으로 배치되어 있고, 물질을 가열하기 위한 충분한 열 전이 면적은 용기(1)의 용량이 증가된 경우라고 해도 보장될 수 있으므로, 효율적인 가열 및 과립화 처리가 수행된다.
도 2의 장치에서, 나선 형상 가열 패널의 경사 각도에 대한 구체적인 제한이 존재하지 않으므로, 경사 각은 용기의 용량 등에 따라 적절하게 결정된다. 역시 마찬가지로, 이 장치에서, 나선 형상 가열 패널(20) 상에서 물질을 교반하기 위한 교반 수단이 구비될 수 있다.
언급한 바와 같이 제1 양태의 장치로 처리하고자 하는 유기 폐기물은 폐수 및 폐기물의 생물학적 처리 동안 생성되는 생물학적으로 처리된 슬러지, 에컨대 하(오)수 슬러지, 과잉 슬러지, 소화 슬러지 및 가정 가사 폐수 처리 탱크의 슬러지, 및/또는 음식물 쓰레기를 포함할 수 있다. 제1 양태에 따르면, 유기 폐기물, 예컨대 생물학적으로 처리된 슬러지를 가열 및 건조시킨 후 열 처리에 의한, 숙성 콤포스트 유사 물질의 연속 생산은 대형 규모의 수직 장치에 의해 달성될 수 있다. 얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질은 유취가 거의 또는 전혀 없고, 잔류 유기 비료 성분이 충분하며, 염 성분이 비교적 보다 낮으므로, 유기 비료로서 효과적으로 사용할 수 있고, 매우 우수한 취급 특성을 갖는다.
실시예 1-1
85%의 수분 함량 및 82%의 연소 손실을 갖고 있는 유기 슬러지 및 음식물 쓰레기를 비롯한 유기 폐기물을 원료로서 사용하였다. 가열 및 건조되기 전에 원료의 중량은 약 1 m3 당 약 1 톤이었다.
(가열 패널의 11 단을 갖고 있는 것을 제외하고는) 도 1에 도시되어 장치를 사용하여, 원료를 연속적으로 열 처리함으로써 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하였다.
이 장치의 용기의 내부 용량은 28 m3이었다(높이 8 m, 직경 2 m). 가열 패널을 약 0.5 m의 간격으로 11 단으로 배치하였다. 가열 오일 보일러에 의해 가열된 가열 오일을 가열 패널 내에 순환시켰다.
원료를 1000 kg/hr로 연속 공급하고, 각각의 가열 패널 상에서 레이크에 의해 교반함으로써, 생성물을 160 kg/hr로 배출구를 통해 배출하였다.
이러한 동안, 가열 오일의 온도는 온도 검출기의 측정된 온도가 150~160℃ 범위가 되는 방식으로 200~220℃ 범위로 제어하였다.
그 결과, 처리 용량이 4000 kg/일인 배치식 처리 유형의 종래 장치에 의해 제조된 숙성 콤포스트 유사 물질의 것과 비교하여 동등한 품질을 갖고 있으며, 유취가 거의 또는 전혀 없는 숙성 콤포스트 유사 물질을 연속식 공정에 의해 제조할 수 있었다.
제1 양태에 따라 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치는 유기 폐기물을 연속적으로 처리함으로써 숙성 콤포스트와 같은 무취 생성물을 효과적으로 제조할 수 있다. 게다가, 충분한 열 전이 면적이 보장될 수 있기 때문에, 수직 가 열 용기는 그 크기가 용이하게 확장되므로, 장치에서의 크기 감소 및 장치의 단위 면적 당 생성량에서의 증가가 달성된다.
[II] 제2 양태에 관한 설명
이하, 제2 양태에 따라 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치의 실시양태는 도 3을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 제2 양태의 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치의 실시양태를 도시하는 단면도이다.
도 3에서, 도면 부호(21)는 측부 방향으로 한 단부 상의 상부에 형성된 원료(유기 폐기물)을 위한 유입구(22)가 구비되어 있고, 다른 단부 상의 바닥부에 형성된 배출구(23)가 구비되어 있는 수평 유형 실린더 가열 용기를 나타낸다. 용기 내의 물질(도시되어 있지 않음)을 유입구에서 배출구 쪽으로 교반 및 이동시키기 위한 교반기(24)가 용기(21) 내부에 배치된다. 교반기(24)는 교반 블레이드(24A)가 구비된 회전축(24B) 및 회전축(24B)을 회전하기 위한 모터(24M)를 포함한다.
용기(21) 주위에는 자켓(25)이 구비되어 있다. 자켓(25)은 가열 오일 보일러(26)에 의해 가열된 가열 오일이 자켓 내에 순환되어 용기(21)의 내부 물질을 가열하도록 설계되어 있다.
원료는 컨베이어(29)에 의해 물질 호퍼(28)로부터 운반되므로, 원료는 유입구(22)를 통해 용기(21) 내로 유입된다. 도면 부호(29M)는 컨베이어(29)를 구동하기 위한 모터를 나타낸다. 용기(21)에서 건조되고 열 처리되며, 배출구(23)를 통해 배출되는 처리된 물질(생성물, 즉 숙성 콤포스트 유사 물질)은 생성물 호퍼(31) 내 로 컨베이어(30)에 의해 운반 및 저장된다.
용기(21)의 내부에서, 온도 검출기(32)는 배출구(23) 부근에 배치된다. 온도 검출기(32)의 측정된 값은 제어기(33)에 입력된다. 측정 값에 기초하여, 제어기(33)는 가열 오일 보일러(26)의 작동 조건(가열 오일의 가열 온도, 즉 용기(21) 내 물질의 가열 온도), 컨베이어(29)를 구동하기 위한 모터(29M)의 속도(원료의 용기(21) 내로의 공급 속도), 및/또는 교반기(24)를 회전시키기 위한 모터(24M)의 속도(용기(21) 내 물질의 이동 속도)를 제어한다.
용기로부터 가스를 배출하기 위한 송풍기가 구비되어 있지만, 도시되어 있지는 않다. 폐기 가스는 이러한 송풍기에 의해 폐기 가스 처리 장치 내로 공급된다.
이 장치에 따르면, 물질 호퍼(28) 내의 원료(유기 폐기물)는 켄베이어(29)에 의해 운반되므로, 유입구(22)를 통해 용기(21) 내로 연속 공급된다. 용기(21) 내로 공급된 원료는 교반기(24)에 의해 용기(21) 내에서 교반되며, 유입구(22) 쪽에서 배출구(23) 쪽으로 서서히 이동되며, 동시에 가열 오일(27)에 의해 간접적으로 가열된다. 얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질은 배출구(23)를 통해 연속적으로 배출된다. 이어서, 생성물은 컨베이어(30)에 의해 생성물 호퍼(31) 내로 운반 및 저장된다.
유기 폐기물이 가열됨에 따라, 유기 폐기물 내의 수분은 먼저 증발되어 유기 폐기물이 건조된다. 건조 공정 동안 수분을 증발시키는 공정에서, 물질로서 유기 폐기물의 온도는 임의의 수분이 유기 폐기물 내에 잔류할 때 100℃ 미만이다. 물질이 계속 가열됨에 따라, 수분이 완전 증발되어 제거된 후, 물질의 온도는 100℃ 이상으로 상승한다. 이후, 가열이 계속됨에 따라, 유취 성분의 제거 및 유기물의 분해는 온도가 증가함에 따라 진행되므로, 유취가 전혀 없거나 거의 없는 숙성 콤포스트 유사 물질이 얻어진다.
가열 처리가 종료될 때 처리된 생성물의 온도는 원료의 성질 및 요구되는 품질 수준, 예컨대 유취 성분의 바라는 농도에 의존하지만, 가열 처리는 처리된 물질의 온도가 110~200℃, 특히 150~200℃ 범위에 있을 때 종료하는 것이 바람직하다. 이러한 온도 범위에서, 수분은 완전 증발되어 제거되고, 유취 성분은 휘발 및 분해되므로, 고품질의 숙성 콤포스트 유사 물질이 얻어진다.
그러므로, 도 3의 장치에서, 온도 검출기(32)는 용기(21)의 배출구(23)의 부근에 배치되어 있고, 제어는 온도 검출기(32)의 측정된 온도, 즉 배출하고자 하는 처리된 물질의 온도가 가열 처리의 종료를 위한 기결정된 온도, 바람직하게는 110~200℃, 보다 바람직하게는 150~200℃로 설정되도록 제어기(33)에 의해 실시된다. 제어기(33)는 하기의 제어 (1)~(3), 즉
(1) 원료를 운반하기 위한 컨베이어(29)를 구동하기 위한 모터(29M)의 회전 속도를 제어함으로써 용기(21) 내로 원료를 공급하는 공급 속도를 제어하는 것,
(2) 교반기(24)를 구동하기 위한 모터 (24M)의 회전 속도를 제어함으로써 용기(21)내 물질의 이동 속도, 즉 물질의 체류 시간을 제어하는 것, 및
(3) 가열 오일 보일러(26)의 가열 온도를 제어함으로써 용기(21)내 물질의 가열 온도를 제어하는 것
중 어느 것이든 수행한다.
제어기(33)는 상기 제어 (1)~(3) 중 어느 하나를 수행할 수 있거나, 또는 상기 제어 (1)~(3) 중 2 이상을 조합하여 수행할 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 용기(21)의 배출구(23) 부근에서 처리된 물질의 온도가 검출되면, 원료의 공급 속도, 용기 내 물질의 이동 속도(용기 내 물질의 체류 시간), 및/또는 가열 온도는 배출구(23) 부근에서 처리된 물질의 온도가 가열 처리의 종료를 위한 기결정된 온도가 되는 방식으로 자동 제어되므로, 지나치거나 부족한 가열 처리를 방지함으로써, 즉 불충분한 가열 처리로 인한 생성물 품질에서의 열화 또는 지나친 열 처리로 인한 가열 에너지의 소비를 방지함으로써, 고품질 생성물이 안정하게 그리고 확실하게 얻어진다.
온도 검출기(32)는 물질의 온도를 직접 측정하는 열전쌍과 같은 수단 또는 물질의 온도를 간접적으로 측정하기 위한 적외선 온도 측정 장치와 같은 수단일 수 있지만, 이에 국한되는 아니다.
온도 검출기(32)는 가열 처리의 종료를 정확하게 결정하기 위해서 배출구 부근에 배치된다. 온도 검출기(32)의 위치는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 용기(21) 내부에 국한되어 있는 것이 아니고, 처리된 물질의 온도가 용기(21)의 외벽 상의 위치와 같이 측정될 수 있는 임의의 위치일 수 있다. 온도 검출기(32)의 위치는 배출구(23)에 보다 근접해 있는 것이 바람직하지만, 물질의 열 처리가 실질적으로 종료되는 것으로 평가되는 위치일 수 있다.
숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위해 적접 가열에 의해 유기 폐기물을 가열하는 것은 화재를 발생시킬 수 있기 때문에, 도 3에 도시되어 있는 가열 오일 과 같은 오일 매질을 사용하는 간접 가열에 의해 유기 폐기물을 가열하는 것이 바람직하다. 간접 가열에 의해 유기 폐기물을 가열하는 경우, 오일 매질(17)의 온도는 150~200℃로 유지되므로, 온도가 건조 공정의 종료 전에 100℃ 미만이었던 물질은 건조 공정의 종료 후 100~200℃의 온도에서 유지된다. 이는 우수한 열 처리가 수행된다는 것을 의미한다.
도 3의 장치에서, 교반기(24)는 용기(21) 내의 물질을 교반할 수 있고, 유입구(22) 쪽에서 배출구(23) 쪽으로 물질을 이동시킬 수 있는 교반기인 것이 바람직하다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 각도를 이룬 교반 블레이드(24A)를 보유하는 교반기 이외에도, 리본 유형 교반기가 사용될 수 있다. 대안으로, 용기(21)의 바닥부는 물질이 교반 작업에 의해 배출구 쪽으로 운반되도록 경사져 있다.
제2 양태의 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치에 따르면, 원료는 용기(21) 내로 연속 유입되고, 용기(21) 내에서 가열 및 건조되며, 이후 100~200℃의 온도에서 추가로 열 처리되고, 안정한 품질을 갖는 숙성 콤포스트 유사 물질로서 연속적으로 배출될 수 있다.
도 3의 실시양태는 제2 양태에 따른 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치의 실시양태의 단순한 예이므로, 제2 양태의 장치는 이 예시된 예에 국한되는 것이 아님을 이해해야 한다. 예를 들면, 본 발명의 장치는 가열 및 건조 공정과 이후 열 처리가 동일한 가열 용기에서 수행되는 유형에 국한되는 것이 아니고, 가열 및 건조 공정과 열 처리가 별도의 용기에서 각각 처리 수행되는 유형을 가질 수 있다. 즉, 원료는 건조 용기 내로 연속적으로 공급되고, 건조된 물질로서 연속적으 로 배출될 수 있다. 이어서, 건조된 물질은 열 처리 용기 내로 연속적으로 공급되고, 생성물로서 연속적으로 배출될 수 있다. 이러한 경우, 온도 검출기는 건조 용기의 배출구 및 가열 처리 용기 배출구 부근에 각각 배치되고, 원료 및 건조된 물질의 공급 속도, 각 용기내 물질의 이동 속도, 및/또는 각 용기의 가열 온도는 건조 용기의 배출구 부근의 건조된 물질의 온도가 약 100℃의 기결정된 온도로 설정되고, 열 처리 용기의 배출구 부근의 처리된 물질의 온도가 110~200℃, 바람직하게는 150~200℃의 기결정된 온도로 설정되는 방식으로 제어된다.
언급한 바와 같이 제2 양태의 장치로 처리하고자 하는 유기 폐기물은 폐수 및 폐기물의 생물학적 처리 동안 생성되는 생물학적으로 처리된 슬러지, 에컨대 오수 슬러지, 과잉 슬러지, 소화 슬러지 및 가정 가사 폐수 처리 탱크의 슬러지, 및/또는 음식물 쓰레기를 포함할 수 있다. 제2 양태에 따르면, 유기 폐기물, 예컨대 생물학적으로 처리된 슬러지를 가열 및 건조시킨 후 열 처리에 의해, 숙성 콤포스트 유사 물질의 연속 생산이 달성될 수 있다. 얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질은 유취가 거의 또는 전혀 없고, 잔류 유기 비료 성분이 충분하며, 염 성분이 비교적 보다 낮으므로, 유기 비료로서 효과적으로 사용할 수 있고, 매우 우수한 취급 특성을 갖게 된다.
실시예 2-1
85%의 수분 함량 및 82%의 연소 손실을 갖고 있는 유기 슬러지 및 음식물 쓰레기를 비롯한 유기 폐기물을 원료로서 사용하였다. 가열 및 건조되기 전에 원료의 중량은 약 1 m3 당 약 1 톤이었다.
3에 도시되어 장치를 사용하여, 원료를 연속적으로 열 처리함으로써 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하였다.
이 장치의 용기의 내부 용량은 10 m3이었다. 자켓을 배치하여 자켓 내의 가열 오일을 순환시켰다. 온도 검출기를 용기의 배출구 바로 앞에 배치하였다.
원료를 250 kg/hr로 연속 공급하고, 교반하므로, 생성물을 30 kg/hr로 배출구를 통해 배출하였다. 용기내 물질의 이동 속도(체류 시간)은 약 20 시간이었다.
이러한 동안, 가열 오일의 온도는 온도 검출기의 측정된 온도가 160~170℃ 범위가 되는 방식으로 200~210℃ 범위로 제어하였다.
그 결과, 배치식 처리 유형의 종래 장치에 의해 제조된 숙성 콤포스트 유사 물질의 것과 비교하여 동등한 품질을 갖고 있으며, 유취가 거의 또는 전혀 없는 숙성 콤포스트 유사 물질을 연속식 공정에 의해 제조할 수 있었다.
실시예 2-2
숙성 콤포스트 유사 물질은, 온도 검출기의 측정된 온도가 기결정된 온도로 되는 방식으로 가열 오일의 온도를 200℃에서 일정하도록 설정하고, 원료의 공급 속도를 200~300 kg/hr 범위 내에 있도록 제어했다는 점을 제외하고는, 실시예 2-1와 동일한 방식으로 제조하였다. 그 결과, 배치식 처리 유형의 종래 장치에 의해 제조된 숙성 콤포스트 유사 물질의 것과 비교하여 동등한 품질을 갖고 있으며, 유취가 거의 또는 전혀 없는 숙성 콤포스트 유사 물질을 연속식 공정에 의해 제조할 수 있었다.
실시예 2-3
숙성 콤포스트 유사 물질은, 온도 검출기의 측정된 온도가 기결정된 온도로 되는 방식으로 가열 오일의 온도를 200℃에서 일정하도록 설정하고, 용기내 물질의 이동 속도(체류 시간)를 15~24 시간 범위 내에 있도록 제어했다는 점을 제외하고는, 실시예 2-1와 동일한 방식으로 제조하였다. 그 결과, 배치식 처리 유형의 종래 장치에 의해 제조된 숙성 콤포스트 유사 물질의 것과 비교하여 동등한 품질을 갖고 있으며, 유취가 거의 또는 전혀 없는 숙성 콤포스트 유사 물질을 연속식 공정에 의해 제조할 수 있었다.
유기 폐기물로부터 숙성 콤포스트와 같은 무취 생성물의 제조에 관하여, 제2 앙태에 따라 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치는 연속식 공정에 의해 고품질 생성물을 확실하게 제조할 수 있다. 그러므로, 제2 양태에 따르면, 원료 및 생성물을 위한 각각의 저장 호퍼와 같은 주변 장비 및 폐기 가스 처리 장치의 크기에 있어서의 감소가 달성될 수 있으며, 장비의 비용에 있어서의 감소가 달성될 수 있고, 숙성 콤포스트 유사 물질이 짧은 시간 내에 연속식 공정에 의해 효과적으로 제조될 수 있다.
[III] 제3 양태 및 제4 양태에 관한 설명
이하, 제3 양태 및 제4 양태에 따른 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 실시양태를 상세하게 설명하고자 한다.
제3 양태 및 제4 양태에 따라 유기 폐기물로부터 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 경우, 유기 폐기물은 가열 및 건조되어 유기 폐기물 내의 수분이 서서히 증발된다. 마찬가지로, 수분 함량이 1% 미만된 후, 즉 건조 공정이 종료된 후, 유 기 폐기물은 바람직하게는 100~200℃의 온도에서 연속적으로 추가 처리된다.
유기 폐기물을 가열 및 건조시킴으로써 수분이 증발되는 동안, 물질로서 유기 폐기물의 온도는 임의의 수분이 유기 폐기물 내에 잔류할 때 100℃ 미만이다. 수분이 완전 증발되어 건조된 후, 물질이 연속적으로 가열됨에 따라, 물질의 온도는 100℃ 이상으로 상승한다. 물질이 이러한 상태로 3~6 시간 동안 유지됨에 따라, 물질 내의 유기물은 감소되기 시작한다. 유기물이 약 3~20%로 감소될 때까지 가열이 지속됨에 따라, 유취가 전혀 또는 거의 없는 숙성 콤포스트 유사 물질이 얻어질 수 있다. 이러한 가열 후 생성물을 제조하기 위한 유기물의 적합한 감소는 처리하고자 하는 유기 폐기물의 종류에 따라 좌우된다. 예를 들면, 활성화 슬러지의 과잉 슬러지의 경우, 적합한 감소는 비교적 큰데, 즉 5~20%이다. 소화 슬러지의 경우, 적합한 감소는 비교적 작은데, 즉 3~10%이다.
가열 및 건조 공정 후 가열 처리를 위한 가열 온도는 100~200℃, 보다 바람직하게는 150~200℃의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이러한 온도 범위에서, 수분은 완전 증발되어 제거되고, 유취 성분은 휘발 및 분해되며, 유기물은 탄화되지 않으므로, 고품질의 숙성 콤포스트 유사 물질이 얻어진다.
제3 양태 및 제4 양태에 따르면, 가열 및 건조 공정에 요구되는 시간 및 가열 처리 공정에 요구되는 시간은 처리하고자 하는 원료의 성질, 건조 용기 내로 원료를 유입하는 방법, 가열 장치의 설명서, 및 작업 조건에 따라 달라진다. 보통, 가열 및 건조 공정에 요구되는 시간은 10~15 시간이고, 이후 열 처리에 요구되는 시간은 3~6 시간이다.
얻어지는 생성물은 유취가 거의 또는 전혀 없고, 잔류 유기 비료 성분이 충분하며, 염 성분이 비교적 보다 낮은 숙성 콤포스트와 같은 고품질의 생성물일 수 있다.
도 4는 제3 양태 및 제4 양태에 따른 방법의 실시양태에 적합한 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치의 실시양태를 도시하는 시스템 디아그램이다.
직접 가열에 의해 유기 폐기물을 가열하는 것이 화재를 일으킬 수 있기 때문에, 간접 가열은 도 4에 도시된 장치에서 가열 및 건조 공정과 열 처리 공정을 수행하는 데 이용된다.
도 4의 간접 가열 장치는 오일 매질(42)이 순환되므로, 가열 용기(41) 내의 원료가 간접적으로 가열되는 것인 순환 경로를 형성하는 이중 벽 구조를 갖고 있는 가열 용기(41)를 포함한다. 오일 매질(42)은 가열 교환기(43)에 의해 가열되고, 가열 용기(41)의 순환 경로 내에 순환된다. 유기 폐기물은 (도시되어 있지 않은) 상부 유입구를 통해 가열 용기(41) 내로 유입되고, 회전축(44)의 회전에 의해 구동된 교반 블레이드(45)에 의해 교반되며, 오일 매질(42)에 의해 가열되므로, 숙성 콤포스트 유사 물질이 가열 용기(41)로부터 생성물로서 (도시되어 있지 않은) 바닥 배출구를 통해 배출된다. 도면 부호(46)는 회전축(44)을 구동하기 위한 모터를 나타낸다.
간접 가열 장치로 유기 폐기물을 가열하기 위해서는, 오일 매질(42)의 온도가 150~200℃의 온도에서 유지되므로, 온도가 건조 공정 전에 100℃ 미만이었던 물질(40)은 건조 공정 후의 종료 후에 100~200℃에서 유지된다. 이는 우수한 열 처리 가 수행된다는 것을 의미한다.
휘발성 유기물을 함유하는 유기 폐기물은 전술한 처리 동안 발생된다. 폐기 가스는 (도시되어 있지 않은) 가스 배출부를 통해 배출되고, 별도로 처리된다.
제3 양태의 방법에 따라, 그러한 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위해서는 중합체가 원료인 유기 폐기물에 첨가되어 그 유기 폐기물과 혼합되며, 이후 열 처리가 탈수화 없이 또는 탈수화 후에 수행된다.
상기 중합체는 천연 중합체, 합성 중합체 또는 이들의 조합물일 수 있다. 천연 중합체의 예로는 전분, 키토산 등을 들 수 있다. 합성 중합체로서 이용할 수 있는 예로는 비이온성 중합체, 예컨대 폴리아크릴아미드 및 폴리메타크릴아미드, 음이온성 중합체, 예컨대 폴리아크릴산 및 아크릴아미드와 아크릴산의 공중합체, 양이온성 중합체, 예컨대 (메타)아크릴오일 옥시에틸 트리메틸 암모늄 클로라이드와 아크릴아미드의 공중합체, 및 양쪽성 중합체, 예컨대 (메타) 아크릴오일 옥시에틸 트리메틸 암모늄 클로라이드와 아크릴산 및 아크릴아미드와의 공중합체를 들 수 있다.
중합체는 유기 폐기물 내에 첨가될 때 반죽 특성의 측면에서 보면 액상, 예컨대 수용액, 분산액 및 에멀션인 것이 바람직하다. 수용액의 중합체 농도는 0.1 중량% 내지 1.0 중량% 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 분산액 또는 에멀션의 경우, 이것들은 그 자체로 직접 사용하거나 또는 수용액으로 사용할 수 있다.
유기 폐기물 내에 첨가하고자 하는 중합체의 양은 유기 폐기물의 고형 물질 농도에 따라 적절히 결정된다. 예를 들면, 유기 폐기물이 약 2%의 고형 물질 농도 를 갖고 있는 경우, 건조 중량 비율상 0.6% 내지 1.5 중량%의 중합체를 첨가하여 고형 물질 농도를 증가시킴으로써 탈수화를 수행하는 것이 필요하다. 탈수화 후, 탈수화 슬러지 내에 모아진 중합체는 과립화 효과를 갖는다.
또다른 한편으로는, 가금류 배설물이 약 30%의 비교적 높은 고형 물질 농도를 가지고 있기 때문에, 탈수화가 요구되지 않는다. 이러한 경우, 단지 과립화를 위한 중합체 첨가량만이 충분한데, 즉 건조 중량 비율상 약 0.1~0.5%이다. 게다가, 중합체가 탈수화 기능을 갖는 것이 불필요하기 때문에, 전분과 같은 천연 중합체는 그러한 탈수화 효과를 효과적으로 나타내기에 충분하다.
중합체는 유기 폐기물에 대하여 충분히 균일하게 혼합하는 것이 바람직하다. 따라서, 혼합 배치(mixing batch)가 유기 폐기물을 위한 열 처리 장치와 별도로 제공되며, 중합체가 유기 폐기물 내에 첨가되어 그 유기 폐기물과 혼합된 후, 중합체를 포함하는 유기 폐기물이 탈수화 없이 또는 탈수화 후에 열 처리 장치 내로 공급되는 것이 바람직하다. 열 처리 장치가 균일한 혼합을 달성하는 데 충분한 교반기와 함께 제공되는 경우, 유기 폐기물 및 중합체는 열 처리 장치 내로 공급될 수 있다. 이러한 경우, 유기 폐기물 및 중합체는 열 처리 장치 내에서 가열하기 전에 충분히 혼합될 수 있으며, 그후 가열된다.
중합체를 유기 폐기물 내에 첨가하여 그 유기 폐기물과 혼합함으로써 얻어지는 혼합물은 상기 언급한 바와 같이 교반되면서 가열된다. 이 혼합물은 건조 공정으로 처리된 후 열 처리되므로, 숙성 콤포스트 유사 물질이 얻어진다. 제3 양태 및 제4 양태의 방법에 따르면, 유리한 과립화는 과립 상태이어서 매우 우수한 취급 특 성을 나타내는 그러한 방법에 의해 열과 함께 교반 중에 수행된다.
숙성 콤포스트 유사 물질의 입자 크기에 대한 특별한 제한이 존재하지 않는다. 숙성 콤포스트 유사 물질은 유기 비료로서 취급 특성의 측면에서 보면 2 mm 내지 5 mm의 평균 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.
제4 양태의 방법에 따르면, 칼륨 성분은 원료인 유기 폐기물에 첨가되어 그 유기 폐기물과 혼합되며, 그후 가열 처리가 숙성 콤포스트 유사 물질을 생성하도록 수행된다.
칼륨 성분은 농축된 양으로 칼륨을 함유하는 물질 또는 칼륨 화합물일 수 있다. 칼륨 화합물로는, 화학 비료로서 널리 사용되고 있는 황산칼륨 분말 또는 염화칼륨 분말이 적절하게 사용될 수 있다. 농축된 양으로 칼륨을 함유하는 물질로는 생장에 해로운 성분이 없는 물질이 바람직한데, 예를 들면 감자 차프(chaff)와 같은 음식물 쓰레기가 사용될 수 있다.
유기 폐기물 내의 칼륨 성분의 첨가량에 특별한 제한이 존재하지 않는다. 칼륨 성분은 숙성 콤포스트 유사 물질 내의 칼륨 함량이 (건조 중량 비율상) 2~5 중량%가 되도록 첨가되므로, 질소, 인 및 칼륨의 3 원소를 균형된 방식으로 함유하는 유기 비료가 얻어진다.
약 50~85%의 수분을 함유하는 것과 같이 비교적 높은 수분 함량을 갖고 있는 유기 폐기물은 칼륨 성분을 균일하게 혼합한다는 관점에서 보면 낮은 수분 함량을 갖고 유기 폐기물보다 더 양호하다. 그러나, 유기 폐기물의 수분 함량에 대한 제한은 존재하지 않는다. 유기 폐기물 내로 첨가될 때 반죽 특성의 측면에서 보면, 칼 륨 성분은 수용액과 같은 액상으로 첨가될 수 있다.
중합체와 유사하게도, 칼륨 성분은 유기 폐기물에 대하여 균일하게 충분히 혼합되는 것이 바람직하다. 따라서, 혼합 배치가 유기 폐기물을 위한 열 처리 장치와 별도로 제공되며, 칼륨 성분을 유기 폐기물 내로 첨가하여 그 유기 폐기물과 혼합한 후 칼륨 성분을 포함하는 유기 폐기물이 열 처리 장치 내로 공급되는 것이 바람직하다. 열 처리 장치가 균일한 혼합을 달성하는 데 충분한 교반 수단을 구비할 때, 유기 폐기물과 중합체는 열 처리 장치 내로 공급될 수 있다. 이러한 경우, 유기 폐기물 및 중합체는 열 처리 장치에서 가열 하기 전에 충분하게 혼합될 수 있으며, 이후 가열된다.
칼륨 성분을 유기 폐기물 내로 첨가하여 그 유기 폐기물과 혼합함으로써 얻어지는 혼합물은 상기 언급한 바와 같이 교반되면서 가열된다. 혼합물은 건조 공정 처리된 후 열 처리되므로, 숙성 콤포스트 유사 물질이 얻어진다. 제4 양태의 방법에 따르면, 일반적인 유기 폐기물로 제조된 숙성 콤포스트 유사 물질 내에 불충분하게 존재할 수 있는 칼륨 성분이 보충됨으로써, 질소, 인 및 칼륨을 균형된 방식으로 함유하는 숙성 콤포스트 유사 물질은 얻어지므로, 3가지 성분 비료 원소의 매우 우수한 균형을 그 자체로 제공할 수 있는 유기 비료로서 사용될 수 있다.
본 발명에서, 유기 폐기물을 가열 및 건조시킨 후 그 유기 폐기물을 열 처리하여 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 동안 중합체와 칼륨 성분을 모두 유기 폐기물 내로 첨가함으로써, 과립 상태이어서 매우 우수한 취급 특성을 갖고, 게다가 비료 원소의 매우 우수한 균형을 갖는 있는 상업적 가치가 높은 숙성 콤포스트 유사 물질이 얻어진다.
도 4는 제3 양태 및 제4 양태의 실시양태에 적합한 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치의 예를 도시한 것이다. 본 발명의 방법은 가열 및 건조 공정과 이후 열 처리 공정이 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 동일한 가열 용기에서 수행되는 유형에 국한되는 것이 아니고, 가열 및 건조 공정과 열 처리 공정이 별도의 용기에서 각각 수행되는 유형을 가질 수 있다. 제3 양태 및 제4 양태의 방법은 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하기 위한 장치 중 어느 것이든에 의해 수행될 수 있다.
상기 언급한 바와 같이 제3 양태 및 제4 양태의 방법에 의해 처리하고자 하는 유기 폐기물은 폐수 및 폐기물의 생물학적 처리 동안 생성되는 생물학적으로 처리된 슬러지, 예컨대 하(오)수 슬러지, 과잉 슬러지, 소화 슬러지 및 가정 가사 폐수 처리 탱크의 슬러지, 음식물 쓰레기, 및/또는 동물 배설물을 탈수화시킴으로써 얻어지는 슬러지를 포함할 수 있다. 제3 양태 및 제4 양태에 따르면, 유기 폐기물을 가열 및 건조시킨 후 열 처리함으로써, 유취가 거의 또는 전혀 없고, 잔류 유기 비료 성분이 충분하며, 염 성분이 비교적 보다 낮아 상업적인 가치가 높은 숙성 콤포스트 유사 물질이 얻어질 수 있으므로, 상기 숙성 콤포스트 유사 물질은 유기 비료로서 효과적으로 사용될 수 있다.
실시예 3-1
도 4에 도시된 장치를 사용하여, 가금류 배설물을 원료로서 열 처리함으로써 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하였다.
합성 중합체로서 폴리아크릴아미드 0.2 중량%를 함유하는 수용액을 건조 중량 비율상 0.5 중량%의 양으로 가금류 배설물에 첨가하여 균일하게 혼합하였다. 이 혼합물을 가열 용기 내로 공급하고, 교반하면서 열 처리하였다. 200℃로 가열된 오일 매질을 순환시켰다. 그 결과, 용기 내의 물질을 완전히 건조시켰고, 온도를 8 시간 열 처리에 의해 100℃로 상승시켰다. 이후, 물질을 3 시간 동안 100~200℃의 온도에서 추가 열 처리함으로써 과립상 숙성 콤포스트 유사 물질을 얻었다.
얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질의 평균 입자 크기 및 숙성 콤포스트 유사 물질에 상대적인 입자 크기가 1 mm인 미립자의 비율을 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교 실시예 3-1
숙성 콤포스트 유사 물질은, 중합체를 첨가하지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 3-1과 동일한 방식으로 제조하였다. 얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질의 평균 입자 크기 및 숙성 콤포스트 유사 물질에 상대적인 입자 크기가 1 mm 미만인 미립자의 비율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
실시예 중합체 숙성 콤포스트 유사 물질
평균 입자 크기 입자 크기가 1 mm 미만인 미립자의 비율(%)
실시예 3-1 첨가 3.2 22
비교 실시예 3-1 무첨가 0.8 80
상기 표 1로부터 중합체를 첨가하는 것은 과립 상태이므로 매우 우수한 취급 특성을 갖는 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조를 가능하게 하는 것을 알 수 있다.
유기 폐기물을 가열 및 건조시킨 후 그 유기 폐기물을 처리함으로써 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 방법으로서, 제3 양태의 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 방법에 따르면, 개선된 과립화가 얻어질 수 있고, 과립 상태이므로 흩어지고 튕기는 먼지의 문제점 없이 매우 우수한 취급 특성을 갖고 있는 숙성 콤포스트 유사 물질이 제조될 수 있다.
실시예 4-1
도 4에 도시된 장치를 사용하여, 원료로서 82%의 수분을 갖는 유기 슬러지(활성화된 슬러지의 처리 동안 배출되는 과잉 슬러지)를 처리함으로써 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하였다.
유기 슬러지 160 kg 내에 황산칼륨 분말 4 kg을 첨가하여 이것을 혼합함으로써, 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 가열 용기 내로 공급하고, 교반하면서 열 처리하였다. 200℃로 가열된 오일 매질을 순환시켰다. 그 결과, 용기 내의 물질을 완전 건조시키고, 13 시간 열 처리에 의해 온도를 100℃로 상승시켰다. 이후, 물질을 4 시간 동안 100~200℃의 온도에서 추가 열 처리함으로써, 입자 크기가 약 1~5 mm인 숙성 콤포스트 유사 물질을 얻었다.
얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질 내의 질소, 인 및 칼륨의 함량을 측정하고, 그 결과를 표 2에 기재하였다.
실시예 황산칼륨 분말 숙성 콤포스트 유사 물질 내의 함량(%)
질소 인 칼륨
실시예 4-1 첨가 5.6 3.8 3.2
비교 실시예 4-1 무첨가 5.6 3.8 0.4
비교 실시예 4-1
숙성 콤포스트 유사 물질은, 황산칼륨 분말을 첨가하지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 4-1과 동일한 방식으로 제조하였다. 얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질 내의 질소, 인 및 칼륨의 함량을 측정하고, 그 결과를 표 2에 기재하였다.
표 2로부터 칼륨 성분을 첨가하는 것은 비료 원소의 매우 우수한 균형을 갖는 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조를 가능하게 하는 것을 알 수 있다.
차이니즈 양배추의 포트 칼티베이션(caltivation)의 시험은, 실시예 4-1에서 얻어지는 숙성 콤포스트 유사 물질을 토양 처리를 위한 토양 1 m3 당 5 kg의 양으로 첨가함으로써 수행하였다. 그 결과, 상업적 이용 가능한 화학 비료(질소, 인 및 칼륨이 각각 10 중량%의 양으로 함유되어 있는 화학 비료)를 2.5 kg/m3의 양으로 사용하여 처리한 경우보다 현저하게 우수한 성장 및 발육을 얻었다.
유기 폐기물을 가열 및 건조시킨 후 그 유기 폐기물을 열 처리함으로써 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 방법으로서, 제4 양태의 숙성 콤포스트 유사 물질을 제조하는 방법에 따르면, 유기 비료로서 질소, 인 및 칼륨의 매우 우수한 균형을 갖는 숙성 콤포스트 유사 물질이 제조될 수 있으므로, 숙성 콤포스트 유사 물질은 단지 그 자체만을 첨가할 때 비료를 주는 효과를 제공할 수 있다.

Claims (32)

  1. 상부에는 처리하고자 하는 물질인 유기 폐기물을 위한 유입구가 구비되어 있고, 하부에는 열 처리된 물질을 위한 배출구가 구비되어 있는 수직 용기,
    용기 내의 물질과 접촉 상태로 배열되며 다단으로 배치되어 있는, 물질을 가열하기 위한 가열 패널(들), 및
    유입구에서 배출구 쪽으로 용기 내의 물질을 이동시키기 위한 이동 수단
    을 포함하는 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치로서,
    유입구를 통해 공급된 유기 폐기물은 연속적으로 가열 및 건조되고, 100~200℃의 온도에서 추가 열 처리되는 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 온도 검출기가 배출구 부근에 배치되어 있고, 온도 검출기에 의해 측정된 온도가 기결정된 값이 되도록 제어하기 위한 온도 제어 수단이 구비되어 있는 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 온도 제어 수단이 상기 유기 폐기물의 상기 용기 내로의 공급 속도를 제어하기 위한 수단인 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 온도 제어 수단이 상기 용기내 물질의 이동 속도를 제어하기 위한 수단인 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 온도 제어 수단이 상기 가열 패널의 가열 온도를 제어하기 위한 수단인 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 온도 제어 수단이 상기 온도 검출기에 의해 측정된 상기 온도가 110~200℃가 되도록 제어하는 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
  7. 제1항에 있어서, 물질을 교반하기 위한 교반기가 가열 패널 상에 구비되어 있는 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
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  9. 제8항에 있어서, 중심에 개방부를 각각 갖고 있는 제1 가열 패널과 패널의 외부 주변과 용기의 내부 표면 사이에 갭을 각각 갖고 있는 제2 가열 패널이 교대로 배치되어 있고,
    물질은 개방부를 통해 제1 가열 패널로부터 낙하하고, 갭을 통해 제2 가열 패널로부터 낙하하는 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
  10. 제9항에 있어서, 물질을 교반하기 위한 레이크가 각각의 가열 패널 상에 구비되어 있는 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
  11. 유기 폐기물을 위한 유입구 및 열 처리된 물질을 위한 배출구가 구비되어 있는 용기, 및
    용기 내의 물질을 가열 및 건조시키고, 100~200℃의 온도에서 그 물질을 추가 열 처리하기 위한 가열 수단
    을 포함하는 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치로서,
    유기 폐기물은 유입구를 통해 연속적으로 공급되고, 열 처리된 물질은 상기 배출구를 통해 연속적으로 배출되며,
    온도 검출기가 배출구 부근에 배치되어 있고, 온도 검출기에 의해 측정된 온도가 기결정된 값이 되도록 제어하기 위한 온도 제어 수단이 구비되어 있는 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 온도 제어 수단이 상기 유기 폐기물의 공급 속도를 제어하기 위한 수단인 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 온도 제어 수단이 상기 용기내 물질의 이동 속도를 제어하기 위한 수단인 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 온도 제어 수단이 상기 가열 수단의 가열 온도를 제어하기 위한 수단인 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 온도 제어 수단이 상기 온도 검출기에 의해 측정된 상기 온도가 110~200℃가 되도록 제어하는 것인 숙성 콤포스트 유사 물질의 제조 장치.
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