KR100912723B1 - 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기 - Google Patents

축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기에 관한 것으로서, 로터리 킬른(Rotary Kiln) 방식의 탱크를 이용한 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기에 있어서, 탱크 내부로 직화 열원을 공급하는 버너와, 일단이 버너와 연결되고, 탱크에 형성된 제1 연결홀에 삽입되어 탱크의 내부까지 연장된 제1 연결 파이프와, 제1 연결 파이프 내부에 형성되며, 일단이 버너와 연결되어 탱크의 내부까지 연장된 가스 공급용 파이프를 포함하여 이루어지며, 버너에서 가스 공급용 파이프를 통해 공급된 가스가 가스 공급용 파이프의 타단에 형성된 점화기를 통해 점화되어 탱크 내부로 직화 열원을 공급하는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기가 개시된다. 본 발명에 의하면 직화 열원 방식을 사용함으로써, 스팀 또는 열풍 등의 간접 열원을 사용하는 경우보다 탱크 내부의 온도를 빠른 시간내에 높일 수 있고, 더욱 적은 에너지로도 동일한 온도에 이르게 할 수 있어 에너지를 절약할 수 있으며, 분과 뇨를 탱크 내에 한꺼번에 투입하여 처리할 수 있다.
분뇨, 발효, 건조, 음식물 쓰레기, 직화 열원, 탱크

Description

축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기{ Apparatus for Fermenting and Drying of Livestock Excretions and Garbage }
본 발명은 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탱크 내부로 직화 열원을 공급하고, 분과 뇨를 함께 처리하도록 하는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기에 관한 것이다.
현재 농가의 축사 등에서 대량의 가축을 사육함에 따라 가축의 배설물(축산 분뇨)이 다량 배출되고 있다. 이러한 축산 분뇨 중 일부는 건조시켜 퇴비로 활용하고 있지만, 대다수는 그대로 폐기되어 하천과 지하수를 오염시키는 수질 오염 또는 토양 오염의 근원이 되고 있다.
축산 분뇨에 따른 환경 오염은 사회적 쟁점으로도 부각되어, 이를 규제하기 위한 법규를 통해 규제를 강화하고 있으나 실질적인 성과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
또한, 각 가정이나 음식점 등에서 다량으로 배출되는 음식물 쓰레기의 경우,그 대다수가 쓰레기 봉지에 담겨 매립되거나 소각로 등을 통해 소각되고 있는 실정 이다.
이와 같이, 대량으로 배출되는 축산 분뇨나 음식물 쓰레기를 재활용하지 못하고 폐기 처리함에 따라 환경 오염이 발생하고, 심각한 사회 문제로 대두되고 있는바, 이에 축산 분뇨나 음식물 쓰레기를 재활용하고자 하는 다양한 방안이 제시되고 있다.
종래는 축산 분뇨를 유기질 비료로 재활용하기 위해 밀폐형의 수직 탱크를 이용하였는데, 밀폐형의 수직 탱크내에 축산 분뇨를 수시로 넣어 저장하고 탄소분인 볏짚, 왕겨, 톱밥 등과 같은 부재료를 이용하여 수분을 조정할 수 있도록 한 상태에서 일정 시간 방치하면, 스스로 발효되어 독성이 제거되고 적정 수분을 함유하게 됨으로써 유기질 비료로 사용할 수 있도록 하였다.
이 경우 축산 분뇨가 고정 탱크 내에 순차적으로 적층되는 방식이므로, 아래에 있는 것과 위에 있는 것과의 발효 정도의 차가 발생하고, 저온 자연 발효 방식이어서 발효 기간이 장시간 필요하며, 밀폐식으로 산소의 공급이 원활이 이루어지지 못하기 때문에 미생물의 활동이 왕성하게 이루어지지 않아 발효 기간이 최소 7일 이상이 걸린다는 단점이 있다.
또한, 종래에는 분과 뇨를 따로 분리한 후, 분은 저장 탱크에 저장하여 퇴비화 공정을 거쳐 처리하고, 뇨는 액비(Liquid Fertilizer)로 사용하거나 해양 투기로 처리하였다.
이 경우, 분을 처리할 대단위 처리 시설과 방대한 부지가 필요하고, 대용량의 저장으로 인한 악취가 발생하여 인근 주민들과 마찰을 일으키는 문제점이 있다.
또한, 뇨는 액비로 살포시 냄새를 제거하지 못해 환경적 처리가 불가피하고, 뇨를 액비로 사용하는 농가의 부족으로 잔량이 많이 남아서 해양 투기가 빈번이 일어나고 있다.
그로 인해, 국가에서는 해양 투기 금지법을 시행하고 있고, 국제적으로도 해양 투기 금지를 위한 조약 체결(런던 조약)을 하는 등 환경 오염의 심각성을 고취시키고 있는 바, 축산 분뇨나 음식물 쓰레기의 효율적인 처리 방안이 요구된다.
본 발명의 목적은 분과 뇨를 함께 처리하여 발효 및 건조할 수 있는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 직화 열원을 이용하는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 축산 분뇨 등의 발효 조건을 최적화하고, 발효 및 건조에 소요되는 시간을 줄일 수 있는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기를 제공하는 데 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기의 바람직한 실시예는, 로터리 킬른(Rotary Kiln) 방식의 탱크를 이용한 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기에 있어서, 상기 탱크 내부로 직화 열원을 공급하는 버너와, 일단이 상기 버너와 연결되고, 상기 탱크에 형성된 제1 연결홀에 삽입되어 상기 탱크의 내부까지 연장된 제1 연결 파이프와, 상기 제1 연결 파이프 내부에 형성되며, 일단이 상기 버너와 연결되어 상기 탱크의 내부까지 연장된 가스 공급용 파이프;를 포함하여 이루어지며, 상기 버너에서 상기 가스 공급용 파이프를 통해 공급된 가스가 상기 가스 공급용 파이프의 타단에 형성된 점화기를 통해 점화되어 상기 탱크 내부로 직화 열원을 공급하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 연결 파이프 및 가스 공급용 파이프는, 상기 탱크의 내부에서 'S'자 형상으로 굽어져 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탱크의 내부에는, 교반축과 복수 개의 교반 날개로 이루어지는 교반기가 형성되며, 상기 교반기는 상기 탱크 중앙의 수평선에서 하측 방향으로 10°~ 80°의 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수 개의 교반 날개는 1자형의 칼날 모양으로 형성되며, 상기 복수 개의 교반 날개는 일정 각도로 순차적으로 서로 어긋나게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 교반기는 상기 탱크의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하며, 상기 교반기는 상기 탱크의 회전 속도보다 빠른 속도로 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 버너로부터 공급된 가스가 가스 공급용 파이프를 통해 이송되고, 가스 공급용 파이프의 말단에 형성된 점화기에 의해 점화되어 불꽃이 직접 탱크 내부로 분출되는 직화 열원 방식을 사용함으로써, 스팀 또는 열풍 등의 간접 열원을 사용하는 경우보다 탱크 내부의 온도를 빠른 시간내에 높일 수 있다.
그리고, 간접 열원을 사용하는 경우보다 더욱 적은 에너지로도 동일한 온도에 이르게 할 수 있어 에너지를 절약할 수 있으며, 탱크 내부의 온도를 65℃ ~ 80 ℃에 이르는 고온까지 단시간내에 올릴 수 있어 고온(또는 초고온) 미생물을 이용할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 직화 열원을 사용하기 때문에 직화열로 분뇨의 수분을 빠른 시간내에 증발시키고, 수분의 함유량을 미생물이 활동하기에 적합한 양으로 유지할 수 있어, 분과 뇨를 탱크 내에 한꺼번에 투입하여 처리할 수 있게 된다.
이 경우, 분과 뇨를 별도로 분리하기 위한 시설이 필요치 않아 처리 비용을 절감할 수 있고, 뇨를 바다에 투기할 필요가 없어 환경 오염을 방지할 수 있게 된다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기를 나타낸 도면으로, 도 1a 및 도 1b는 본 발명의 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기의 측면 사시도 및 평면 사시도를 각각 나타낸다.
도 1a 및 도 1b을 참조하면, 본 발명의 발효 건조기(100)는 발효조인 탱크(110)와, 상기 탱크(110)의 좌측에 형성되며, 상기 탱크(110) 내부로 직화 열원을 공급하는 버너(120)와, 일단이 상기 버너(120)와 연결되어 상기 버너(120)의 화구를 상기 탱크(110) 내부까지 연장시키는 제1 연결 파이프(130)와, 상기 제1 연결 파이프(130) 내부에 형성되며, 일단이 상기 버너(120)와 연결되어 상기 버너(120)로부터 공급되는 가스를 점화하여 불꽃을 상기 탱크(110) 내부로 분출하는 가스 공급용 파이프(135)와, 상기 탱크(110)의 우측에 형성되며, 축산 분뇨 등을 투입하는 투입구(140)와, 상기 투입구(140) 하단에서 상기 투입구(140)와 연결되는 스크류관(155) 내에 형성되어, 상기 투입구(140)에서 투입되는 축산 분뇨 등을 상기 탱크(110) 내부로 이송하는 스크류(150)와, 상기 탱크(110) 내부의 잔존 가스 및 유해 냄새를 탈취 제거하는 탈취 장치(160)와, 상기 탱크(110) 내부의 잔존 가스 및 유해 냄새를 흡입하여 상기 탈취 장치(160)로 이송하는 제2 연결 파이프(170)와, 상기 탱크(110) 내부에 형성되며, 회전을 통해 축산 분뇨 등을 교반하는 교반기(180)를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 구성된 발효 건조기에 있어서, 상기 탱크(110)는 원통형 발효조로서, 로터리 킬른(Rotary Kiln) 방식으로 동작한다. 즉, 탱크(110) 내부에 축산 분뇨를 투입한 후, 탱크(110)는 정회전하고, 탱크(110) 내의 교반기(180)는 역회전하 여, 탱크(110) 내부의 축산 분뇨를 교반시켜 발효시킨다.
상기 탱크(110)는 탱크(110)의 좌우측에 형성된 탱크 지지대(101)(103)에 의해 지지되며, 상기 좌측에 형성된 탱크 지지대(101)의 상부에는 버너(120)가 고정 설치된다.
상기 버너(120)는 직화 열원 장치로서, 상기 버너(120)의 화구는 제1 연결 파이프(130)를 통해 탱크(110)의 내부까지 연장된다.
즉, 상기 제1 연결 파이프(130)의 일측이 버너(120)에 연결되고, 상기 제1 연결 파이프(130)가 상기 탱크(110)의 좌측면에 형성된 제1 연결홀(111)에 삽입되어 탱크(110) 내부로 삽입되며, 상기 제1 연결 파이프(130)는 탱크(110) 내부에서 위로 굽어져 'S' 자 형상으로 형성된다.
또한, 상기 제1 연결 파이프(130)의 내부에는 가스 공급용 파이프(135)가 상기 버너(120)와 연결되어 형성된다.
그리고, 상기 가스 공급용 파이프(135)의 출구에는 점화기(미도시)가 형성되는데, 상기 버너(120)로부터 가스 공급용 파이프(135)를 통해 공급된 가스가 점화기(미도시)에 의해 점화되어 불꽃을 탱크(110) 내부로 분출하게 된다.
여기서, 상기 제1 연결 파이프(130)가 탱크(110) 내부에서 위로 굽어져 형성되는 이유는, 제1 연결 파이프(130) 내의 가스 공급용 파이프(135)를 통해 분출되는 불꽃이 분뇨를 직접 태우는 것을 방지하기 위함이다.
즉, 하기에서 살펴보겠지만, 본 발명에서는 분뇨가 탱크(110)의 중앙에 모여서 회전 및 교반되게 되는데, 이때 상기 제1 연결 파이프(130)를 탱크(110) 내부에 서 위로 굽어지게 형성함으로써, 제1 연결 파이프(130) 내의 가스 공급용 파이프(135)에서 분출되는 불꽃이 분뇨에 직접 접촉되지 않도록 한다.
이러한 구성으로 인해, 본 발명에서는 직화 열원 방식을 사용하면서도 직화 열원 장치인 버너(120)가 축산 분뇨와 직접 접촉되지 않도록 하며, 또한 직화 열원이 축산 분뇨와 직접 접촉되지 않도록 한다.
본 발명에서는 상기 가스 공급용 파이프(135)를 통해 불꽃이 직접 탱크(110) 내부로 분출되는 직화 열원 방식을 사용함으로써, 스팀 또는 열풍 등의 간접 열원을 사용하는 경우보다 탱크(110) 내부의 온도를 빠른 시간내에 높일 수 있다.
또한, 간접 열원을 사용하는 경우보다 더욱 적은 에너지로도 동일한 온도에 이르게 할 수 있어 에너지를 절약할 수 있으며, 탱크(110) 내부의 온도를 65℃ ~ 80℃에 이르는 고온까지 단시간내에 올릴 수 있어 고온(또는 초고온) 미생물을 이용한 발효가 가능하게 된다.
즉, 스팀이나 열풍 등과 같은 간접 열원을 사용하는 경우에는 탱크(110) 내부의 온도를 끌어올리는데 많은 에너지 및 시간이 소요되고, 특히 65℃ ~ 80℃의 고온에 도달하도록 하는데는 상당한 어려움이 있어, 고온(또는 초고온) 미생물을 이용하기 힘든 문제점이 있다.
한편, 상기 탱크(110)의 우측에는 투입구(140)가 형성되는데, 상기 투입구(140)로는 축산 분뇨 및 수분 조절재(예를 들어 톱밥, 볏집 등), 호기성 미생물 등이 투입된다. 이때, 상기 축산 분뇨는 흡입 펌프(미도시)를 통해 펌핑되어 상기 투입구(140)로 투입된다.
상기 투입구(140)의 하부에는 분쇄기(145)가 형성될 수 있는데, 상기 분쇄기(145)는 본 발명의 발효 건조기(100)를 통해 음식물 쓰레기를 발효 건조시키는 경우, 음식물 쓰레기를 잘게 부수어주는 역할을 한다.
또한, 상기 투입구(140) 하단에는 스크류(Screw)(150)가 형성되는데, 상기 스크류(150)는 상기 투입구(140)로부터 투입된 분뇨를 탱크(110) 내부로 이송하는 역할을 한다.
즉, 상기 스크류(150)는 상기 투입구(140)의 하단에서 상기 투입구(140)와 연결되는 스크류 관(155) 내에 형성되는데, 상기 스크류 관(155)은 상기 탱크(110)의 우측면에 형성된 스크류 연결홀(159)에 의해 탱크(100)와 연결된다.
본 발명에서는, 상기 투입구(140)를 통해 분뇨를 동시에 투입하여 처리할 수 있는데, 분뇨를 한꺼번에 처리하는 데에는 액체인 뇨가 있음으로 해서 발효 처리 및 건조 처리시 많은 열량이 필요하고, 처리 시간 또한 오랜 시간이 걸리게 된다.
이는 뇨에 수분이 많이 함유되어 있기 때문인데, 일반적으로 미생물을 이용하여 분뇨를 발효시키는 경우, 수분의 함유량은 40 ~ 65% 가 유지되어야 한다. 그런데 분과 뇨를 함께 처리하는 경우의 수분의 함유량은 70 ~ 80% 이상이 되기 때문에, 미생물의 활동을 최적화하는 환경을 만드는데 큰 어려움이 있다.
그러나, 본 발명에서는 직화 열원을 사용하기 때문에 직화열로 분뇨의 수분을 빠른 시간내에 증발시켜 수분의 함유량을 40 ~ 65%로 유지할 수 있고, 미생물이 활동하기에 적절한 온도까지 단시간에 도달할 수 있기 때문에 미생물의 활동을 최적화할 수 있어, 분뇨를 한꺼번에 처리할 수 있게 된다.
이와 같이 분과 뇨를 한꺼번에 처리하는 경우, 분과 뇨를 별도로 분리하기 위한 시설이 필요치 않아 처리 비용을 절감할 수 있고, 뇨를 바다에 투기할 필요가 없어 환경 오염을 방지할 수 있게 된다.
상기 탱크(110)의 우측 지지대(103)의 상부에는 탈취 장치(160)가 형성되고, 상기 탈취 장치(160)는 제2 연결 파이프(170)를 통해 탱크(110) 내부와 연결된다.
즉, 상기 제2 연결 파이프(170)의 일측이 탈취 장치(160)에 연결되고, 상기 제2 연결 파이프(170)가 상기 탱크(110)의 우측면에 형성된 제2 연결홀(171)에 삽입되어 탱크(110) 내부로 삽입되며, 상기 제2 연결 파이프(170)는 탱크(110) 내부에서 위로 굽어져 'S' 자 형상으로 형성된다.
상기 탈취 장치(160)는 탱크(110) 내에서 축산 분뇨의 발효 및 건조 과정이 이루어질 때 발생하는 잔존 가스 또는 유해 냄새를 제거하여 외부로 방출하는 역할을 한다.
이때, 상기 잔존 가스 또는 유해 냄새는 상기 제2 연결 파이프(170)를 통해 탱크(110)에서 탈취 장치(160)로 이송되며, 상기 탈취 장치(160)는 백금 세라믹의 촉매제를 이용하여 잔존 가스 및 유해 냄새를 제거한다.
본 발명에서 축산 분뇨의 발효 및 건조 과정에서 발생된 수증기 또는 유해 냄새는 직화 열원을 통해 어느 정도 소화되나, 일부 잔존 가스 또는 유해 냄새는 상기 탈취 장치(160)에 의해 탈취되어 제거되기 때문에, 주변에 잔존 가스나 유해 냄새로 인한 악영향을 미치지 않게 된다.
여기서, 버너(120)의 불꽃이 분출되는 제1 연결 파이프(130)의 출구 위치와 잔존 가스 및 유해 냄새를 흡입하는 제2 연결 파이프(170)의 입구 위치는 서로 어긋나도록 형성된다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 연결 파이프(130)의 출구는 탱크(110)의 좌측에서 좌상단에 위치하는데 반하여, 제2 연결 파이프(170)의 입구는 탱크(110)의 우측에서 우상단에 위치하게 된다. 이때, 상기 버너(120)는 그 불꽃의 길이를 조절하여 분뇨가 탱크(110) 내부로 투입되는 곳까지 이르지 않도록 한다.
제1 연결 파이프(130) 및 제2 연결 파이프(170)를 상기와 같이 위치시킨 이유는, 제1 연결 파이프(130) 내의 가스 공급용 파이프(135)에서 분출되는 불꽃이 탱크(110)의 벽면에 부딪혀서, 탱크(110) 내부에서 골고루 회전되고 순환되도록 하기 위함이며, 또한 불꽃이 바로 제2 연결 파이프(170)를 통해 빠져나가지 못하도록 하기 위함이다.
상기 탱크(110) 내부에는 축산 분뇨를 교반하기 위한 교반기(180)가 설치되는데, 상기 교반기(180)는 교반축(181)과 교반 날개(184)로 이루어진다.
상기 교반 날개(184)는 교반 물질과의 저항이 적도록 하기 위해 1자형의 칼날 모양으로 형성되며, 상기 교반 날개(184)는 교반축(181)에서 서로 엇갈리도록 형성된다.
예를 들어, 상기 교반 날개(184)는 0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300°등으로 교반축(181)에서 순차적으로 60°씩 어긋나도록 형성할 수도 있고, 0°, 120°, 240°등으로 교반축(181)에서 순차적으로 120°씩 어긋나도록 형성할 수도 있다. 그 이외에도 30°, 45°, 90°등 다양한 각도를 두고 서로 어긋나게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 교반기(180)를 탱크(110)의 중앙에 위치시키는 것이 아니라, 탱크(110)의 중앙의 수평선을 기준으로 하측 방향으로 10°~ 80°에 해당하는 곳에 위치시킨다. 특히, 바람직하게는 상기 탱크(110)의 중앙의 수평선을 기준으로 하측 방향으로 40°~ 50°에 해당하는 곳에 위치시킨다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 교반기(180)의 축을 탱크(110)의 중앙의 수평선을 기준으로 하측 방향으로 10°~ 80°에 해당하는 곳에 위치시킨다. 여기서는 상기 교반기(180)를 탱크(110)의 중앙을 기준으로 우측 하향에 위치하는 것으로 도시하였으나, 탱크(110)의 중앙을 기준으로 좌측 하향에 위치시킬 수도 있다.
그리고 상기 교반기(180)는 도 4에 도시된 바와 같이, 탱크(110)의 회전 방향과 반대의 방향으로 회전하며, 탱크(110)의 회전 속도보다 빠른 속도로 회전하도록 한다. 예를 들어, 탱크가 2rpm으로 회전한다면, 교반기는 30rpm으로 회전하도록 한다.
이는 탱크(110)의 회전으로 탱크(110) 내부의 분뇨들이 탱크(110)와 함께 회전하여 끌어 올려지는 것을 교반기(180)가 탱크(110)와 반대 방향으로 보다 빠르게 회전함으로써, 분뇨를 반대 방향으로 끌어 내려 분뇨가 탱크(110) 중앙에 모이도록 하기 위함이다.
이와 같이, 본 발명에서는 불꽃이 분출하는 곳과 분뇨가 투입되는 곳을 서로 반대되는 방향으로 형성하고, 교반기(180)를 통해 분뇨가 탱크(110) 중앙에 모이도록 하며, 탱크(110) 내부에서 위로 굽어지게 형성된 가스 공급용 파이프(135)에서 불꽃을 분출하도록 함으로써, 직화 열원이 분뇨에 직접 접촉하여 태우는 일이 없도록 한다.
도 5는 본 발명의 발효 건조기를 이용한 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 투입구(140)에 축산 분뇨, 수분 조절재 및 고온(또는 초고온) 호기성 미생물을 투입한다(S 100). 여기서, 고온(또는 초고온) 호기성 미생물로는 고초균을 예로 들수 있다.
다음으로, 스크류(150)를 동작시켜 상기 투입구(140) 하단에서 상기 투입구(140)와 연결된 스크류관(155)을 통해 상기 축산 분뇨 등을 탱크(110) 내부로 유입시킨다(S 110).
이어서, 탱크(110) 내부의 환경을 설정한 후, 버너(120)를 온(On)시켜 직화 열원을 탱크(110) 내부로 공급한다(S 120).
즉, 탱크(110) 내부의 환경을 다음과 같이 설정한다. 탱크(110) 내부의 온도는 65 ~ 80℃, 분뇨의 수분 함유량은 40 ~ 65%, 산성도는 pH 6.5 ~ 8.5 등으로 설정한다. 그리고, 버너(120)를 온(On)시켜 탱크(110) 내부의 온도를 상기 설정한 온도까지 상승시킨다.
이때, 버너(120)와 연결된 가스 공급용 파이프(135)를 통해 가스가 공급되면, 상기 가스 공급용 파이프(135)의 출구에 위치한 점화기(미도시)를 통해 점화되어 불꽃을 분출하게 된다.
본 발명에서는 직화 열원을 사용하는데, 이에 의하면 목표로 하는 온도까지 단시간내에 도달할 수 있게 된다. 예를 들어, 탱크(110) 내부의 온도를 80℃로 설정한 경우, 버너(120)를 가동하여 1시간 이내면 해당 온도에 도달할 수 있게 된다.
그리고, 상기 버너(120)와 연결된 제1 연결 파이프(130)를 통해서는 탱크(110) 내부로 산소가 공급되는데, 상기 산소는 버너팬(미도시)에 의해 상기 제1 연결 파이프(130)로 유입된다.
즉, 본 발명에서는 고온(또는 초고온) 호기성 미생물을 사용하기 때문에 산소가 공급되야 하는데, 산소는 버너팬(미도시)에 의해 제1 연결 파이프(130)로 유입되어, 탱크(110) 내부로 공급된다.
또한, 본 발명에서는 분과뇨를 한꺼번에 투입하기 때문에, 호기성 미생물이 활동하는데 적합한 산성도를 조절하기도 쉬워진다.
즉, 종래와 같이 분과 뇨를 분리하여 처리하는 경우에는 수분이 없어 산성도를 조절하는데 어려움이 있었지만, 본 발명에서는 분과뇨가 함께 투입되어 적절한 수분이 있는 상태이기 때문에 산성도를 쉽게 조절할 수 있게 된다.
연이어, 탱크 드라이버(190) 및 교반기 드라이버(200)를 구동시켜 탱크(110)와 교반기(180)를 각각 회전시킨다(S 130).
이때, 상기 탱크(110) 및 교반기(180)는 반대 방향으로 회전시킨다. 예를 들어, 탱크(110)를 시계 방향으로 회전시키는 경우, 교반기(180)는 반시계 방향으로 회전시킨다. 또한, 상기 교반기(180)의 회전 속도는 상기 탱크(110)의 회전 속도보다 빠르게 한다.
다음으로, 탱크(110) 내의 축산 분뇨를 교반 발효시키면서 발생하는 잔존 가스 및 유해 냄새를 제2 연결 파이프(170)를 통해 흡입한 후, 탈취 장치(160)를 통해 탈취하여 제거한다(S 140).
이때, 교반 발효과정에서 발생하는 수증기는 탱크(110)의 상부로 움직이게 되는데, 이러한 수증기는 가스 공급용 파이프(135)에서 분출되는 불꽃에 의해 가열되어 대부분 증발하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 분과뇨를 함께 투입하여도 뇨에 포함된 수분을 빠른 시간 내에 증발시켜 처리할 수 있고, 미생물이 활동하기에 적합한 수분 함유량을 빠른 시간 내에 유지할 수 있기 때문에, 미생물의 활동으로 인한 발효 속도를 향상시킬 수 있다.
그 후, 탱크(110) 내의 온도 및 수분 함유량이 목표량에 도달한 경우, 자동제어 온도센서(미도시)에 의해 온도 조절되도록 하여, 축산 분뇨를 건조시킨다(S 150).
이때, 가스 공급용 파이프(135)를 통해 공급되는 가스는 차단하고, 버너팬(미도시)에 의해 제1 연결 파이프(130)로 유입되는 산소는 탱크(110) 내부로 계속 공급되도록 한다.
즉, 버너(120) 가동시 1시간이 되면 탱크(110) 내부의 온도는 80℃에 도달하고, 수분 함유량을 40 ~ 65%로 유지할 수 있으며, 6시간이 경과하게 되면 미생물의 활동으로 인한 발효 과정이 정점에 이르게 된다.
따라서, 탱크(110) 내의 온도 및 수분 함유량이 목표치에 도달하면, 자동제 어 온도센서에 의해 버너(120)는 오프(Off)시키되, 버너팬(미도시)을 통해서는 계속 산소를 공급 하여, 호기성 미생물의 활동을 돕도록 한다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기의 측면 사시도 및 평면 사시도.
도 2는 본 발명의 탱크에서, 제1 연결 파이프 및 제2 연결 파이프의 형성 위치를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 탱크에서 교반기가 형성되는 위치를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 탱크 및 교반기의 회전 방향을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 발효 건조기를 이용한 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조 방법을 나타낸 순서도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 탱크 120 : 버너
130 : 제1 연결 파이프 135 : 가스 공급용 파이프
140 : 투입구 145 : 분쇄기
150 : 스크류 155 : 스크류관
160 : 탈취 장치 170 : 제2 연결 파이프
180 : 교반기 181 : 교반축
184 : 교반 날개 190 : 탱크 드라이버
200 : 교반기 드라이버

Claims (11)

  1. 로터리 킬른(Rotary Kiln) 방식의 탱크를 이용한 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기에 있어서,
    직화 열원을 발생시키는 버너;
    일단이 상기 버너와 연결되고, 타단이 상기 탱크 내부의 일측 상단에 형성되며, 상기 버너가 발생시킨 직화 열원을 상기 탱크 내부로 공급하는 제1 연결 파이프;
    상기 탱크 내부의 타측 상단에 상기 제1 연결 파이프의 위치와 상호 어긋나도록 형성되고, 상기 탱크 내부의 잔존 가스를 흡입하여 외부로 배출하는 제2 연결 파이프; 및
    상기 탱크 내부의 중심에서 하측 방향으로 편심되게 위치하며, 상기 탱크 내부의 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기를 교반시키는 교반기;를 포함하는, 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 교반기는 교반축 및 복수 개의 교반 날개를 포함하며,
    상기 복수 개의 교반 날개는 1자형의 칼날 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수 개의 교반 날개는 일정 각도로 순차적으로 서로 어긋나게 형성되는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 교반기는 상기 탱크의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하는 것을 특징을 하는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 교반기는 상기 탱크의 회전 속도보다 빠른 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기.
  8. 제1항에 있어서,
    분과 뇨가 상기 탱크 내부로 함께 투입되어 발효 및 건조되는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탱크 내부로 고온 호기성 미생물 또는 초고온 호기성 미생물이 투입되며, 이때 상기 탱크 내부의 온도는 65 ~ 80℃, 분뇨의 수분 함유량은 40 ~ 65%, 산성도는 pH 6.5 ~ 8.5로 하는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 분뇨를 발효 및 건조하는 과정에서 발생한 잔존 가스 및 유해 냄새를 흡입하여 탈취 제거하는 탈취 장치를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기.
  11. 제1항에 있어서,
    축산 분뇨, 호기성 미생물, 수분 조절재를 투입하는 투입구; 및
    상기 투입구 하단에서 상기 투입구와 연결되는 스크류관내에 형성되어, 상기 투입된 축산 분뇨, 호기성 미생물, 수분 조절재를 상기 탱크 내부로 이송하는 스크류를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효 건조기.
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