KR100863190B1 - 단분리장치, 다단식 퇴비화장치 및 퇴비화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단분리장치, 다단식 퇴비화장치 및 퇴비화방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기성 슬러지나 음식물찌꺼기와 같은 퇴비화 원료가 고온에서 발효되면서 퇴비화하도록 저장하면서, 다음 단계의 반응을 위하여 연속적으로 아래쪽으로 낙하할 수 있도록 원료의 아래쪽을 교반, 파쇄, 이송하는 단분리장치, 이러한 단분리장치가 구비된 다단식 퇴비화장치 및 다단식 퇴비화방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 다단으로 설치된 사이로 내부에서 퇴비원료를 지속적으로 낙하시키면서 발효단계에 따라 적절한 미생물 투입이나 공극조절, 온도조절, 수분조절이 이루어져 단기간에 충분한 발효가 이루어지는 효과가 있다.

퇴비, 다단, 교반플레이트, 연속낙하, 발효실, 후숙발효실, 슬러지

Description

단분리장치, 다단식 퇴비화장치 및 퇴비화방법{LAYER SEPARATION DEVICE, MUTI-LAYER COMPOSTING DEVICE AND MUTI-LAYER COMPOSTING METHOD}

본 발명은 단분리장치, 다단식 퇴비화장치 및 퇴비화방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기성 슬러지나 음식물찌꺼기와 같은 퇴비화 원료가 고온에서 발효되면서 퇴비화하도록 저장하면서, 다음 단계의 반응을 위하여 연속적으로 아래쪽으로 낙하할 수 있도록 원료의 아래쪽을 교반, 파쇄, 이송하는 단분리장치, 이러한 단분리장치가 구비된 다단식 퇴비화장치 및 다단식 퇴비화방법에 관한 것이다.

현재 하수처리장 및 축산폐수처리장 등에서 발생하는 유기성 슬러지나, 식당 등에서 수거한 음식물찌꺼기를 처리하기 위한 방법으로 매립, 소각, 퇴비화 방법이 제시되고 있다.

유기성 슬러지나 음식물찌꺼기를 지하에 매립하는 경우에는 과다한 침출수를 발생하고, 매립지반이 약화되며, 매립지 확보가 어렵고, 각종 유해 가스 및 대기오염물질이 발생되며, 복토의 어려움 등의 문제점이 있었다.

또한 소각로에서 태우는 방법은 막대한 양의 보조연료가 필요하여 과다한 운영비가 소요되고, 높은 유지관리비와 건설비로 비경제적이며, 슬러지 등이 소각로 벽면에 녹아 붙어 소각 효율을 저하할 뿐 아니라, 유지관리에 고도의 기술이 필요한 등의 문제점이 있었다.

이에 반해서 퇴비화 방법은 폐기물의 퇴비화로 자원재활용을 할 수 있어 정부의 정책에도 부합되는 처리방법일 뿐만 아니라, 매립이나 소각 방법에 비하여 건설비와 유지관리비가 저렴하고, 퇴비의 판매로 인한 이윤을 창출하여 매우 경제적이며, 퇴비의 토양 시비시 산성화 방지 및 토양복원이 가능하고, 퇴비의 사용으로 작물 생산력 증대 및 우수한 작물을 얻을 수 있는 등 여러 가지 장점이 있다.

슬러지나 음식물찌꺼기를 발효시켜 퇴비화하는 방법과 장치는 여러 가지가 개시되어 있는데, 도 1은 종래기술에 따른 퇴비화장치의 구조를 나타낸 사시도이다.

또한, 도 2는 교반부의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 3은 교반블레이드의 구조를 나타낸 사시도이다.

종래기술에 따른 수직다단식 퇴비발효장치는, 퇴비화재료가 담겨지는 저장조(2)와, 이 저장조(2)에 담겨지는 퇴비화재료를 교반하는 교반부(4)와, 상기한 저장조(2)에 담겨진 퇴비화재료에 공기를 공급하는 공기공급부(6)와, 상기한 저장조(2)에 담겨진 퇴비화재료가 발효될 때에 발생되는 포화가스를 배출하는 가스배출부(8)를 포함한다.

저장조(2)의 상측면에는 퇴비화재료를 공급받기 위한 유입구(H1)가 형성되고 바닥면에는 발효된 퇴비를 배출하기 위한 배출구가 형성되며, 배출구의 하측에는 스크류컨베이어(C)가 설치되어 상기한 배출구로부터 퇴비를 공급받아서 배출한다.

저장조(2)의 내측에는 이 저장조(2)의 높이방향으로 1개 또는 그 이상의 발효판(12)들이 이격설치되어 2개 또는 그 이상의 발효실(14)을 갖는 구조로 이루어진다.

발효판(12)에는 발효되는 퇴비화재료들이 낙하하여 인접한 하측 발효실(14)에 공급되도록 관통구(16)가 뚫려져 있다.

다단으로 설치된 발효실(14)은 발효 단계에 맞게 적절한 온도와 습도를 유지하는데, 퇴비화재료들은 순차적으로 발효실(14)을 통과하면서 퇴비화 과정이 촉진된다.

발효실(14) 내부에 저장된 퇴비화재료를 아래쪽으로 원활하게 낙하시키기 위하여 교반부(4)가 구비되는데, 교반부(4)는 저장조(2)의 내측에서 상기한 발효실(14)들을 관통하며 위치하는 회전축(18)과, 이 회전축(18)에 설치되고 저장조(2)의 발효실(14)에 각각 위치하여 퇴비화재료들을 교반시키는 교반블레이드(20)와, 상기 회전축(18)에 동력을 전달하여 상기한 교반블레이드(20)를 일정한 각도로 회전시키는 구동장치(22)를 포함한다.

교반블레이드(20)는 일측이 쐐기모양을 갖는 단면구조로 이루어지며, 상기한 발효실(14)의 원주방향 외측으로 전개되면서 점차 폭이 넓게 형성되도록 테이퍼진 형태로 이루어진다.

발효실(14)에 퇴비화재료가 저장된 상태에서 바닥면에 설치되는 교반블레이드(20)가 회전하면서 퇴비화재료를 일정한 양만큼 관통구(16)를 통해 밑으로 떨어뜨린다. 퇴비화재료는 낙하하면서 공기와 더 많이 접촉하게 되고, 떨어지는 충격 으로 교반이 원활하게 이루어지게 된다.

그런데 이와 같은 방식으로 교반부(4)를 설치할 경우, 발효실(14) 내부에 퇴비화재료가 가득 찬 상태에서 교반블레이드(20)를 회전시키기 위해서는 큰 동력이 필요하게 된다. 충분한 동력이 전달되지 않는 경우에는 교반블레이드(20)를 누르고 있는 퇴비화재료의 하중때문에 회전축(18)이 돌아가지 않아서 제대로 작동하지 못하게 되는 문제점이 있다.

또한, 바닥면에 형성된 관통구(16)는 항상 열려있는 상태가 되므로, 퇴비화재료가 계속해서 아래쪽으로 떨어지게 되어 정확한 저장량을 조절할 수 없는 문제점이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 다단으로 설치된 발효실 바닥면에 관통공이 엇갈리게 형성된 한 쌍의 프레임을 설치하고, 상기 프레임 사이에 좌우로 왕복운동을 하는 교반플레이트를 설치하여 연속적으로 퇴비 원료를 낙하시킬 수 있도록 하는 단분리장치, 다단식 퇴비화장치 및 퇴비화방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 교반플레이트 상면에 파쇄날을 형성하고, 상기 파쇄날이 상부 프레임에 형성된 관통공 내부에서 좌우로 왕복운동을 하도록 함으로써 퇴비 원료를 잘게 파쇄하는 효과를 낼 수 있도록 하는 단분리장치, 다단식 퇴비화장치 및 퇴비화방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 발효실 각 단의 하단부에 외부 공기가 유입되는 공기유입구를 설치하고, 각 단의 상단부에는 퇴비화가스 및 수분증기를 배출할 수 있는 배기구를 설치함으로써 원료의 발효에 필요한 공기를 공급하여 퇴비화가 원활히 이루어질 수 있도록 하는 단분리장치, 다단식 퇴비화장치 및 퇴비화방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 다단식 퇴비화장치의 상하 발효실 사이에 설치되어 원료를 교반 및 파쇄하면서 아래쪽으로 낙하시키는 단분리장치로서, 일정한 크기의 관통공이 다수 개 형성된 판 형상의 상부프레임과; 상기 상부프 레임의 아래쪽에 일정한 거리만큼 이격된 상태로 설치되며, 상기 상부프레임에 형성된 관통공과 어긋나는 위치에 다수 개의 관통공이 형성된 판 형상의 하부프레임과; 상기 상부프레임과 상기 하부프레임 사이에 활주이동가능하게 설치되며, 몸체는 5~30㎜의 두께를 가지면서 다수 개의 관통공이 형성되며, 몸체에 형성된 관통공이 상기 상부프레임 또는 상기 하부프레임에 형성된 관통공과 교번하여 연결되는 교반플레이트;를 포함한다.

상기 교반플레이트는 양측단에 연결된 유압실린더에 의하여 지면과 평행한 상태에서 왕복운동하는 하는 것을 특징으로 한다.
상기 교반플레이트의 상면에는 상기 상부프레임의 두께보다 더 클 정도의 높이만큼 돌출된 파쇄날이 다수 개 형성되며,

상기 파쇄날의 몸체가 상기 상부프레임에 형성된 관통공에 삽입된 상태에서 지면과 평행하게 왕복운동하면서 원료 덩어리를 파쇄하여 상기 교반플레이트에서 이송가능한 원료의 크기를 줄이는 것을 특징으로 한다.

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다른 실시예에 따른 본 발명은 원료를 수직 하방으로 연속적으로 이송하면서 퇴비화하는 장치로서, 지속적으로 내부로 투입되는 상기 원료를 일정한 양만큼 저장하면서 미생물에 의하여 발효되도록 하고, 내부로 투입되는 양에 상당하는 양만큼 아래쪽으로 지속적으로 낙하시키는 다수의 발효실과; 상기 다수의 발효실 밑면에 설치되어 상기 원료를 교반 및 분쇄하면서 아래쪽으로 낙하시키는 단분리장치와; 상기 다수의 발효실 중에서 최하단에 위치한 발효실의 아래에 설치되어 상기 발효실로부터 들어온 원료를 저장 및 숙성시키는 후숙발효실;을 포함한다.

상기 단분리장치는 일정한 크기의 관통공이 다수 개 형성된 판 형상의 상부프레임과; 상기 상부프레임의 아래쪽에 일정한 거리만큼 이격된 상태로 설치되며, 상기 상부프레임에 형성된 관통공과 어긋나는 위치에 다수 개의 관통공이 형성된 판 형상의 하부프레임과; 상기 상부프레임과 상기 하부프레임 사이에 활주이동가능하게 설치되며, 몸체는 5~30㎜의 두께를 가지면서 다수 개의 관통공이 형성되며, 몸체에 형성된 관통공이 상기 상부프레임 또는 상기 하부프레임에 형성된 관통공과 교번하여 연결되는 교반플레이트;를 포함한다.

상기 발효실의 내부 바닥에는 일정한 높이만큼 돌출된 공기유입구가 설치되며, 상기 공기유입구는 배관을 통해 외기와 연결되어 외부의 공기가 상기 발효실 내부로 유입되는 것을 특징으로 한다.

상기 발효실의 상단부에는 발효가스를 배출하는 배기구가 설치되며, 상기 배기구를 통해 배출된 발효가스 및 수분을 포함한 증기는 물을 분사하여 악취 및 수분을 저감하는 탈취기를 통과한 후 대기중으로 배출되는 것을 특징으로 한다.

또 다른 실시예에 따른 본 발명은 다단식 퇴비화장치를 이용한 퇴비화방법으로서, 슬러지나 음식물찌꺼기를 포함하는 원료를 혼합기로부터 이송하여 상기 퇴비화장치의 최상단 발효실에 투입하는 제1단계와; 상기 발효실 내부에서 상기 원료를 발효시키는 제2단계와; 발효된 원료를 하단의 발효실로 떨어뜨리는 제3단계와; 아래에 위치한 발효실로 떨어진 만큼의 원료를 상기 투입구를 통해 상기 발효실에 보충하는 제4단계;를 포함한다.

최하단에 위치한 후숙발효실에 들어온 원료를 미리 설정된 조건에 따라 저장 하면서 숙성시키는 제5단계와; 상기 후숙발효실에서 발효가 완료된 퇴비를 배출시키는 제6단계;를 추가로 포함한다.

상기 제6단계에서 배출된 퇴비의 30 중량% 내지 50 중량%를 상기 혼합기에 새로운 원료와 함께 투입하여 원료와 퇴비를 섞는 제7단계;를 추가로 포함하며, 상기 제1단계에 투입되는 원료의 함수율이 55% 내지 65% 인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 다단으로 설치된 사이로 내부에서 퇴비원료를 지속적으로 낙하시키면서 발효단계에 따라 적절한 미생물 투입이나 공극조절, 온도조절, 수분조절이 이루어져 단기간에 충분한 발효가 이루어지는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면 많은 양의 원료가 저장되어 있는 경우에도 유압피스톤 동력장치는 1개만 이용하여 순차적으로 각 단을 이송시키므로 적은 동력으로도 큰 무리가 없이 퇴비원료를 낙하 및 교반/혼합시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면 퇴비원료를 충분히 교반하면서 산소를 원활하게 공급할 수 있고, 뭉쳐지거나 파쇄가 덜 된 원료를 분쇄하면서 낙하시켜 골고루 퍼질 수 있게 하는 효과가 있다.

또한, 기존 이송방식에 비하여 단과 단 사이의 이송면적이 넓어 별도의 평탄화장치 및 시설이 불필요하며, 균등한 퇴비더미의 높이를 유지하여 효율적인 퇴비화 반응이 진행된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다단식 퇴비화장치(이하, ' 퇴비화장치'라 함)를 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 퇴비화장치(100)의 구조를 나타낸 측면도이다.

본 발명의 퇴비화장치(100)는 내부에 퇴비원료를 저장할 수 있는 공간이 형성된 제1 내지 제3발효실(102, 104, 106)과 제일 아래의 후숙발효실(104)로 이루어진다.

발효실(102, 104, 106, 108)의 단면은 원형인 것이 바람직하지만 사각형 또는 다른 형태일 수도 있다.

도면상에는 세 개의 발효실(102, 104, 106)과 하나의 후숙발효실(108)로 이루어지는 것으로 설명하였으나, 퇴비원료의 종류나 생산량, 생산시간 등에 따라 발효실이 추가되거나 생략될 수 있다.

제1 내지 제3발효실(102, 104, 106)은 하수슬러지나 축산폐기물, 음식물찌꺼기 등의 퇴비원료와 미생물이 투입되어 발효과정을 거쳐 퇴비가 생산되는 곳이며, 후숙발효실(108)은 제1 내지 제3발효실(102, 104, 106)에서 발효가 대부분 진행되어 퇴비화가 마무리되어가는 원료를 보관하면서 숙성이 이루어지도록 하는 곳이다.

볏짚이나 톱밥 등의 원료를 들판에 야적한 상태에서 자연적으로 발효과정을 거쳐 퇴비로 만드는 방법은 별도의 시설이 필요하지 않는 장점은 있으나, 보관이 곤란하고 퇴비화에 필요한 시간이 너무 길어서 경제적이지 못하다.

그러나 밀폐된 공간에 미생물과 원료를 투입하고, 기계적으로 원료를 교반하면서 강제적으로 산소를 공급하는 방법은 보다 짧은 시간내에 퇴비를 대량으로 생 산할 수 있다. 이러한 과정은 제1 내지 제3발효실(102, 104, 106) 내부에서 단계적으로 이루어지며, 유기성 미생물과 다른 재료(미네랄 등)를 함께 혼합하여 공급하기도 한다.

특히 다단으로 발효실을 설치하여 각각의 발효단계에 맞게 송풍량을 별도로 조절하면서 최적의 발효온도를 유지하는 것이 특징이며, 적절한 미생물을 투입하거나 반송 퇴비량을 조절할 경우 퇴비 생산효율이 훨씬 더 커지게 된다.

각각의 발효실(102, 104, 106, 108)에서 원료가 머무르는 시간이나 내부 온도 등은 원료의 종류나 생산량, 생산시간 등에 따라 적절하게 조절된다.

발효실(102, 104, 106, 108) 사이에는 단분리장치(110)가 설치된다. 단분리장치(110)는 제1 내지 제3발효실(102, 104, 106)에 저장된 퇴비물질을 조금씩 아래쪽으로 떨어뜨리며 교반, 혼합, 파쇄하는 역할을 한다. 단분리장치(110)가 원료를 떨어뜨릴 때에는 교반과 분쇄, 공기공급 작용이 일어나면서 미생물 활성화를 위한 최적화된 조건을 만들어 준다.

상단으로 들어온 퇴비원료는 발효의 진행에 따라 조금씩 아래로 내려가게 되는데, 하나의 발효실(102, 104, 106) 내부에 저장된 원료의 양을 거의 일정하게 유지하기 위하여 아래로 떨어지는 만큼의 원료를 위쪽에서 보충해주게 된다.

퇴비원료는 정해진 시간(1-3일 정도) 동안 각각의 발효실(102, 104, 106)에 머물면서 발효과정을 거치게 되는데, 발효과정에서 발생하는 열에 의하여 내부 온도는 50℃ 내지 80℃까지 상승하게 된다. 그리고 아래로 떨어지는 양과 위에서 새로 보충되는 양이 저장량에 비하여 작기 때문에 내부 온도는 거의 일정하게 유지된 다. 따라서 새로 들어온 원료도 빠른 시간안에 발효가 이루어지면서 온도가 올라가게 된다.

원료는 단분리장치(110)에 의하여 아래로 조금씩 떨어지면서 교반작용이 일어나게 되고, 공기와 잘 섞이면서 충분한 발효가 이루어지게 된다. 퇴비원료에 투입되어 발효를 촉진하는 미생물은 호기성이므로, 공기 공급이 원활할 경우 발효가 더욱 빨라지면서 퇴비화 시간이 단축될 수 있다.

단분리장치(110)의 구조와 작동원리에 대하여는 후술한다.

후숙발효실(108) 밑부분에는 지지기둥(112)이 설치되어 완성된 퇴비를 이송할 수 있는 왕복 스크래퍼형 푸쉬로드 배출장치(110) 및 스크류가 구비된다.

제1발효실(102)의 윗면에는 퇴비원료를 제1발효실(102) 내부로 넣을 수 있는 투입구(114)가 설치되며, 후숙발효실(108)의 밑면에는 발효가 완료된 퇴비를 바깥으로 배출할 수 있는 배출구(116)가 설치된다.

투입구(114)와 배출구(116)에는 밀폐용 도어(도면 미도시)가 설치되는 것이 바람직하다.

이 밖에도 발효실(102, 104, 106, 108) 외측면에는 사다리나 핸드레일이 설치되어 작업자의 편의를 도모하게 되며, 공기를 넣거나 빼내면서 발효실(102, 104, 106, 108) 내부 온도를 조절할 수 있도록 산기파이프 등이 구성되어 있다.

후숙발효실(108) 내부 바닥에는 퇴비화가 완료된 원료가 적층되어 있다. 적층된 원료는 순차적으로 고르게 배출되기 위하여 후숙발효실(108) 내부 바닥면에는 스크래퍼형 푸쉬로드 배출장치(118)가 설치된다.

스크래퍼형 푸쉬로드 배출장치(118)는 원형, 사각형, 삼각형 등 다양한 형태로 제작될 수 있으며, 바닥면에 쌓여있는 퇴비를 가운데 배출구(116) 방향으로 밀어서 아래쪽으로 떨어뜨리는 역할을 한다.

각 발효실(102, 104, 106)의 바닥면에는 공기유입구(120)가 설치되며, 발효실(102, 104, 106)의 외부에는 송풍모터(124)가 설치되어 파이프(122)를 통해 공기유입구(120)에 공기를 투입한다. 공기유입구(120)를 통해 발효실(102, 104, 106) 내부로 들어온 공기(산소)는 미생물의 발효과정을 촉진한다.

또한 발효실(102, 104, 106, 108) 내부에는 발효과정에서 발생한 발효가스와 증기가 저장된다. 발효가스는 배출모터(128)에 의하여 배기구(126)를 통해 외부로 방출된다. 배기구(126)는 발효실(102, 104, 106, 108)의 상단부에 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 도 5는 단분리장치의 구조를 나타낸 분해사시도이며, 도 6은 교반플레이트의 구조를 나타낸 평면도, 도 7a와 7b는 단분리장치의 단면구조를 나타낸 측단면도이다.

단분리장치(110)는 제1 내지 제3발효실(102, 104, 106) 내부에 저장된 퇴비원료를 아래쪽으로 조금씩 연속적으로 떨어뜨리면서 교반 및 파쇄작용을 하는 장치이다. 제1 내지 제3발효실(102, 104, 106)은 단분리장치(110)에 의하여 다단으로 구분되어 다른 조건에서 운영되면서 짧은 기간에 퇴비화시킬 수 있으며, 아래쪽으로 퇴비원료를 지속적으로 내려보내면서 순차적인 발효가 이루어질 수 있도록 해준다.

단분리장치(110)는 일정한 거리만큼 이격된 상부프레임(1101)과 하부프레임(1102) 사이에 좌우로 활주이동가능하게 설치되는 교반플레이트(1103)로 이루어진다.

판 형상의 상부프레임(1101)과 하부프레임(1102)은 각각 위쪽의 사이로 밑면과 아래쪽 사이로 윗면에 설치되며, 가운데에는 다수의 관통공(1101a, 1102a)이 형성된다.

관통공(1101a, 1102a)은 퇴비원료가 통과하여 아래로 낙하하는 공간이다. 그런데, 상부프레임(1101)과 하부프레임(1102)의 관통공(1101a, 1102a)이 상호 일치하도록 설치하게 되면 제1 내지 제3발효실(102, 104, 106) 내부의 퇴비원료가 아무런 제한없이 아래로 떨어지게 되므로 지속적으로 원료를 저장할 수 없게 된다. 따라서 상부프레임(1101)과 하부프레임(1102)에 형성된 관통공(1101a, 1102a)은 수직방향으로 서로 어긋나게 위치시킨다. 즉 상부프레임(1101)의 관통공(1101a) 수직 아래쪽에는 하부프레임(1102)의 폐쇄된 부분이, 상부프레임(1101)의 폐쇄된 부분 수직 아래쪽에는 하부프레임(1102)의 관통공(1102a)이 오도록 한다.

교반플레이트(1103)에도 역시 관통공(1103a)이 다수 개 형성되는데, 교반플레이트(1103)에 형성된 관통공(1103a)은 상부 및 하부프레임(1101, 1102)에 형성된 관통공(1101a, 1102a)과 비슷한 폭을 갖지만 상하로 겹쳤을 때 개구부와 폐쇄부가 교번하면서 위치할 수 있도록 형성된다.

따라서 교반플레이트(1103)가 상부 및 하부프레임(1101, 1102) 사이에서 좌우로 왕복이동했을 때, 교반플레이트(1103)의 관통공(1103a)이 상부 및 하부프레 임(1101, 1102)의 관통공(1101a, 1102a)과 번갈아가면서 연통하게 된다.

도 7a는 교반플레이트(1103)가 오른쪽으로 이동한 상태에서, 도 7b는 교반플레이트(1103)가 왼쪽으로 이동한 상태에서 상하로 위치한 관통공(1101a, 1102a)과 교번적으로 연통하고 있는 상황을 도시하고 있다.

먼저 교반플레이트(1103)가 오른쪽 끝으로 이동한 상태에서는 상부프레임(1101)에 형성된 관통공(1101a)을 통해 퇴비원료가 교반플레이트(1103)의 관통공(1103a) 내부에 채워진다. 이때 퇴비원료가 채워지는 관통공(1103a)은 오른쪽부터 짝수 번(2, 4, 6, 8번) 관통공이다.

그리고 나서 교반플레이트(1103)가 왼쪽 끝으로 이동하면 교반플레이트(1103)의 관통공(1103a)에 채워졌던 퇴비원료도 함께 왼쪽으로 이동하면서 하부프레임(1102)의 관통공(1102a)을 통해 아래쪽으로 떨어지게 된다.

퇴비원료가 떨어짐과 동시에 상부프레임(1101)의 관통공(1101a)을 통해 다시 퇴비원료가 교반플레이트(1103)의 관통공(1103a)으로 들어오는데, 이때에는 오른쪽부터 홀수 번(1, 3, 5, 7번) 관통공에 퇴비원료가 채워진다.

홀수 번 관통공에 채워진 퇴비원료는 교반플레이트(1103)가 오른쪽 끝으로 이동하면서 다시 아래로 떨어질 것이다.

이와 같은 방식으로 퇴비원료가 조금씩 아래로 떨어지게 되는 것이다.

교반플레이트(1103)의 두께는 5~30㎜ 까지 자유롭게 조정되며, 퇴비화원료 및 특성에 따라 원하는 입도에 맞출 수 있어 퇴비화에서 중요시되는 통기성을 확보할 수 있게 한다.

교반플레이트(1103)의 양측단에는 한 쌍의 유압실린더(1103b)가 설치되는데, 유압실린더(1103b)는 발효실(102, 104, 106, 108)의 외부 프레임에 고정되어 교반플레이트(1103)를 왕복이동시킨다. 이를 위해 교반플레이트(1103)의 아랫면에는 구름로울러(도면 미도시)가 설치되어 원활한 활주운동을 도와줄 수 있다.

또한 교반플레이트(1103)의 상면에는 파쇄날(1103c)이 일렬로 돌출 형성된다. 파쇄날(1103c)은 양측면이 날카롭게 마무리된 칼날이며, 파쇄날(1103c)의 위부분은 상부프레임(1101)에 형성된 관통공에 삽입된 상태에서 지면과 평행하게 왕복운동을 한다.

파쇄날(1103c)은 왕복운동을 하면서 상부프레임(1101)의 관통공(1101a)에 채워진 퇴비원료를 잘게 절단하는 역할을 한다. 퇴비원료 입자의 크기가 작아질 수록 공기와의 접촉면적이 넓어지게 되고, 내부 공극률이 커지면서 효율적으로 발효가 이루어질 수 있다.

도 8은 파쇄날이 관통공 내부에 위치한 상태를 나타낸 사시도로서, 파쇄날(1103c)의 작동상태를 파악할 수 있다. 도 8에 나타난 바와 같이, 파쇄날(1103c)은 상부프레임(1101)의 두께보다 조금 더 클 정도의 높이만큼 돌출되도록 함으로써 파쇄날(1103c)의 주요 몸체는 관통공(1101a) 내부에, 파쇄날(1103c)의 끝부분은 상부프레임(1101)의 윗면보다 약간 더 솟아올라올 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 제1 내지 제3발효실(102, 104, 106) 내부 바닥에는 일정한 높이만큼 돌출된 공기유입구(120)가 설치되는데, 도 9는 공기유입구의 단면구조를 나타내고 있다.

공기유입구(120)는 별도의 배관을 통해 외기와 연결되어 외부의 공기가 제1 내지 제3발효실(102, 104, 106) 내부로 유입될 수 있도록 한다.

공기유입구(120)는 바닥면에 삿갓모양으로 돌출되게 설치된 하부브라 켓(120a)과, 하부브라켓(120a) 상부에 설치되는 상부브라켓(120b)으로 구성되며, 상부브라켓(120b) 내부의 빈 공간에 공기유입을 위한 파이프(120c)가 설치된다.

상부브라켓(120b)과 하부브라켓(120a) 사이는 약간 이격된 상태가 되도록 일부분만 접합되는데, 파이프(120c)를 통해 들어온 공기는 두 개의 브라켓(120a, 120b) 사이 틈으로 들어와서 퇴비원료와 섞이게 된다.

퇴비화조에 설치되는 공기공급용 산기관은 자주 막혀서 퇴비화가 원활하지 않게 된다. 따라서 언급된 방식은 퇴비물질이 이송되는 흐름방향과 동일한 방향으로 산기관이 설치되어 막힘현상이 없으며, 설치된 파이프를 꺼낼 수 있어 청소 후 다시 삽입이 용이하다.

한편, 도 10은 다단식 퇴비화장치를 이용한 퇴비화 공정 순서를 도시한 공정도이다.

도 10을 참조하여 본 발명의 다단식 퇴비화방법을 설명하면, 먼저 하수처리장이나 식당 등에서 수거된 슬러지나 음식물찌꺼기를 수분조정조(202)에 모았다가, 이송컨베이어(204)를 이용하여 투입구(114)로 넣는다.

이송컨베이어(204)는 스크류나 벨트컨베이어, 피스톤 펌프 등으로 대체될 수도 있을 것이다.

다단식 퇴비화장치(100)로 투입된 원료는 미생물에 의하여 발효되면서 온도가 올라간다. 제1 내지 제3발효실(102, 104, 106) 내부는 거의 일정한 부피의 원료가 저장되어 있으면서 설정된 범위 이내의 온도조건을 유지하게 된다.

경우에 따라서는 제1발효실(102)에서 발효가 거의 완료되는 경우도 생길 수 있는데, 이때에는 제1발효실(102) 내부의 온도가 상당히 높게 올라갔다가 아래쪽으로 갈수록 온도가 점차 낮아지게 될 것이다. 또한 열에 의하여 원료 내부의 수분이 증발하면서 수분함량도 점차 낮아지게 된다.

아래쪽 발효실로 이동되면서 교반과 분쇄, 공기공급이 동시에 이루어지는데, 후숙발효실(108)에 들어올 때쯤에는 거의 발효가 완료된 상태가 된다.

퇴비원료는 후숙발효실(108)에 저장된 상태에서 숙성이 이루어진다.

숙성이 완료된 퇴비는 배출구(116)를 통해 배출되어 스크류나 차량 등에 의하여 저장호퍼(206)로 옮겨지게 되고, 최종 제품으로 판매되어 나간다.

배출구(116)를 통해 나온 퇴비 중의 일부는 다시 수분조정조(202)로 보내져서 새로운 원료와 함께 혼합되어 퇴비화장치(100)로 투입된다. 발효가 진행되기 전의 퇴비원료는 수분이 많으므로 발효가 원활하게 이루어지지 않기 때문에 40% 미만의 수분함량을 갖는 '발효가 완료된 퇴비'를 함께 혼합함으로써 패들을 구비한 수분조정조에서 퇴비화에 적당한 60% 전후의 함수율로 조정된다.

발효가 완료된 원료를 함께 혼합하여 투입하는 경우, 톱밥이나 왕겨 등의 수분조절제를 별도로 투입하지 않아도 혼합기(202)를 통해 원료의 함수율을 55% 내지 65% 정도로 조절할 수 있는 장점이 있다.

또한 완성된 퇴비 속에 존재하는 미생물을 다시 발효과정에서 이용할 수 있으므로 생산성을 높일 수 있게 된다.

발효실(102, 104, 106, 108)에서 배출된 발효가스와 증기는 탈취기(208)로 들어간다. 탈취기(208) 내부에는 다수의 노즐이 설치되어 있고, 노즐에서는 물이 분사된다. 탈취기(208) 내부로 유입된 발효가스 중에서 유해성분 및 악취성분은 노즐에서 분사되는 물에 녹으면서 걸러지고, 깨끗해진 공기만 대기중으로 방출된다. 탈취기(208)에서 배출된 물은 수처리 장치로 보내진다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 종래기술에 따른 퇴비화장치의 구조를 나타낸 사시도.

도 2는 교반부의 구조를 나타낸 사시도.

도 3은 교반블레이드의 구조를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 퇴비화장치의 구조를 나타낸 측면도.

도 5는 단분리장치의 구조를 나타낸 분해사시도.

도 6은 교반플레이트의 구조를 나타낸 평면도.

도 7a와 7b는 단분리장치의 단면구조를 나타낸 측단면도.

도 8은 파쇄날이 관통공 내부에 위치한 상태를 나타낸 사시도.

도 9는 공기유입구의 구조를 나타낸 단면도.

도 10은 다단식 퇴비화장치를 이용한 퇴비화 공정 순서를 도시한 공정도.

Claims (10)

1. 다단식 퇴비화장치의 상하 발효실 사이에 설치되어 원료를 교반 및 파쇄하면서 아래쪽으로 낙하시키는 단분리장치로서,

   일정한 크기의 관통공이 다수 개 형성된 판 형상의 상부프레임과;

   상기 상부프레임의 아래쪽에 일정한 거리만큼 이격된 상태로 설치되며, 상기 상부프레임에 형성된 관통공과 어긋나는 위치에 다수 개의 관통공이 형성된 판 형상의 하부프레임과;

   상기 상부프레임과 상기 하부프레임 사이에 활주이동가능하게 설치되며, 몸체는 5~30㎜의 두께를 가지면서 다수 개의 관통공이 형성되며, 몸체에 형성된 관통공이 상기 상부프레임 또는 상기 하부프레임에 형성된 관통공과 교번하여 연결되는 교반플레이트;를 포함하는, 단분리장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 교반플레이트는 양측단에 연결된 유압실린더에 의하여 지면과 평행한 상태에서 왕복운동하는 하는 것을 특징으로 하는, 단분리장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 교반플레이트의 상면에는 상기 상부프레임의 두께보다 더 클 정도의 높이만큼 돌출된 파쇄날이 다수 개 형성되며,

   상기 파쇄날의 몸체가 상기 상부프레임에 형성된 관통공에 삽입된 상태에서 지면과 평행하게 왕복운동하면서 원료 덩어리를 파쇄하여 상기 교반플레이트에서 이송가능한 원료의 크기를 줄이는 것을 특징으로 하는, 단분리장치.
4. 원료를 수직 하방으로 연속적으로 이송하면서 퇴비화하는 장치로서,

   지속적으로 내부로 투입되는 상기 원료를 일정한 양만큼 저장하면서 미생물에 의하여 발효되도록 하고, 내부로 투입되는 양에 상당하는 양만큼 아래쪽으로 지속적으로 낙하시키는 다수의 발효실과;

   상기 다수의 발효실 밑면에 설치되어 상기 원료를 교반 및 분쇄하면서 아래쪽으로 낙하시키는 단분리장치와;

   상기 다수의 발효실 중에서 최하단에 위치한 발효실의 아래에 설치되어 상기 발효실로부터 들어온 원료를 저장 및 숙성시키는 후숙발효실;을 포함하는, 다단식 퇴비화장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 단분리장치는

   일정한 크기의 관통공이 다수 개 형성된 판 형상의 상부프레임과;

   상기 상부프레임의 아래쪽에 일정한 거리만큼 이격된 상태로 설치되며, 상기 상부프레임에 형성된 관통공과 어긋나는 위치에 다수 개의 관통공이 형성된 판 형상의 하부프레임과;

   상기 상부프레임과 상기 하부프레임 사이에 활주이동가능하게 설치되며, 몸체는 5~30㎜의 두께를 가지면서 다수 개의 관통공이 형성되며, 몸체에 형성된 관통공이 상기 상부프레임 또는 상기 하부프레임에 형성된 관통공과 교번하여 연결되는 교반플레이트;를 포함하는, 다단식 퇴비화장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 발효실의 내부 바닥에는 일정한 높이만큼 돌출된 공기유입구가 설치되며, 상기 공기유입구는 배관을 통해 외기와 연결되어 외부의 공기가 상기 발효실 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는, 다단식 퇴비화장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 발효실의 상단부에는 발효가스를 배출하는 배기구가 설치되며,

   상기 배기구를 통해 배출된 발효가스 및 수분을 포함한 증기는 물을 분사하여 악취 및 수분을 저감하는 탈취기를 통과한 후 대기중으로 배출되는 것을 특징으로 하는, 다단식 퇴비화장치.
8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 다단식 퇴비화장치를 이용한 퇴비화방법으로서,

   슬러지나 음식물찌꺼기를 포함하는 원료를 혼합기로부터 이송하여 상기 퇴비화장치의 최상단 발효실에 투입하는 제1단계와;

   상기 발효실 내부에서 상기 원료를 발효시키는 제2단계와;

   발효된 원료를 하단의 발효실로 떨어뜨리는 제3단계와;

   아래에 위치한 발효실로 떨어진 만큼의 원료를 상기 투입구를 통해 상기 발효실에 보충하는 제4단계;를 포함하는, 다단식 퇴비화방법.
9. 제8항에 있어서,

   최하단에 위치한 후숙발효실에 들어온 원료를 미리 설정된 조건에 따라 저장하면서 숙성시키는 제5단계와;

   상기 후숙발효실에서 발효가 완료된 퇴비를 배출시키는 제6단계;를 추가로 포함하는, 다단식 퇴비화방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제6단계에서 배출된 퇴비의 30 중량% 내지 50 중량%를 상기 혼합기에 새로운 원료와 함께 투입하여 원료와 퇴비를 섞는 제7단계;를 추가로 포함하며,

    상기 제1단계에 투입되는 원료의 함수율이 55% 내지 65% 인 것을 특징으로 하는, 다단식 퇴비화방법.

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