KR100923032B1 - 유기성 폐기물의 처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수슬러지 및 동,식물의 부산물 등 유기성 폐기물을 가스 및 오일 형태의 바이오 에너지화 하므로써 하수슬러지 및 동,식물의 부산물 등을 재활용 방식에 새로운 활로를 제시하면서 새로운 대체 에너지로 활용할 수 처리장치로서의 유기성 폐기물의 처리시스템으로서,

하수슬러지 등을 저장하는 저장부; 상기 저장부를 통해 공급받는 유기성 폐기물을 수분 함수율를 설정범위 내로 건조하는 건조부; 상기 건조부로부터 나오는 폐기물을 후단공정에 공급하는 폐기물 공급수단; 상기 공급수단에 의해 유화로에 공급하는 유화수단; 상기 유화수단을 거쳐 나오는 폐기물을 외부로 배출하도록 하는 폐기물 배출수단; 상기 유화수단에 의하여 발생되는 유화가스를 1차 냉각시키어 슬러지 및 수분을 외부로 배출시키고 오일물질은 보조탱크로 유입시키어 저장하는 스크라버; 상기 스크라버에서 처리되지 않는 유화가스를 다시 냉각시키어 고분자 물질을 오일로 응축하여 추출하는 액상오일과 나머지 저분자 물질로 응축되지 않는 가스를 추출하는 열교환기: 상기 열교환기를 통해 추출되는 액상오일과 가스를 각각 저장하는 저장탱크를 포함하는 구성으로 이루어짐을 특징으로 한다.

유기성 폐기물, 유화수단, 공급수단, 배출수단, 스크라버,

Description

유기성 폐기물의 처리시스템{organic waste treatment system}

본 발명은 하수 슬러지 및 동,식물의 부산물 등을 포함하는 유기성 폐기물을 가스 및 오일 형태의 바이오 에너지화로 재활용될 수 있도록 하면서 효율적인 환경적 처리를 할 수 있도록 하는 유기성 폐기물의 처리시스템에 관한 것이다.

하수처리장과 폐수처리장의 시설이 매년 증가하는 추세에 있고 여기서 나오는 하수 슬러지 등의 발생량도 급격히 증가하고 있어 이에 대한 처리가 상당한 문제점으로 대두되고 있는 실정이며, 상당부분이 토양속에 그대로 직매립하고 있어 토양 및 지하수 오염을 유발함으로서 2차 환경오염의 주범이 될 뿐만 아니라, 직 매립시 매립장의 확보라는 또 다른 문제점을 야기하고 있다.

또 다른 방법으로 농축 탈수기에 의한 탈수 및 건조방법에 의하여 슬러지의 부피를 감량화 시키어 처리하거나 소각처리하는 방법으로 처리하고 있으나 하수 슬러지는 그 내용물이 약 80% 이상 수분을 포함하고 있으므로 이를 건조하는 경우에는 막대한 건조비용이 소요됨으로써 경제성을 찾기에 어려웠으며, 다른 용도로 활용하도록 가공하기 위한 처리비용 그 설비비와 운영비가 과다하게 소요되어 상당 한 어려움이 대두되고 있는 실정이다.

한편, 본 출원인이 등록권자인 10-838589 호 "음식물 쓰레기를 이용한 바이오 에너지 제조방법 및 그 장치"가 제안된 바, 그 내용을 살펴보면,

투입되는 음식물 쓰레기를 이송하여 유화장치에 공급할 때 외부공기의 유입을 제어하기 위하여 압축시키어 유화장치에 공급하게 되는데 탈수된 음식물 쓰레기를 압축시키면 단단한 고체형태를 이루어 이 상태에서 유화장치에 투입이 되면 폐기물이 이송 및 가열되면서 열분해작용이 이루어지는데 폐기물이 단단히 뭉쳐 있는 상태로 가열되기 때문에 열분해작용이 상당히 어렵고 더디게 되어 정상적인 열분해작용을 수행하지 못하는 심각한 문제점이 발생하였다.

더욱이 하수슬러지인 경우에는 압축시 음식물 쓰레기보다 더 단단하게 밀집되어져 열분해가 더더욱 어려워지게 되는 문제점이 있다.

또, 상기 유화장치에서 열분해에 의해 발생되는 유화가스를 열교환기에 보내어 열교환에 의해 고분자 물질이 오일로 응축되어 추출하는 액상오일과 나머지 저분자 물질로 응축되지 않고 가스형태를 유지하는 가스를 추출하게 되는데 열교환기로 유입되는 유화가스에는 분진과 미세한 이물질 등을 포함하고 있어 이로 인해 내부에 통로라인이 막히거나 방해시키어 열교환기가 정상적으로 기능을 수행하지 못할 뿐만 아니라 추출되는 물질이 상당히 오염되어지는 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 고려하여 제안된 것으로, 그 목적은 하수슬러지 및 동,식물의 부산물 등 유기성 폐기물을 가스 및 오일 형태의 바이오 에너지화 하므로써 하수슬러지 및 동,식물의 부산물 등을 재활용 방식에 새로운 활로를 제시하면서 새로운 대체 에너지로 활용할 수 처리장치로서의 유기성 폐기물의 처리시스템을 제공하고자 하는데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 것으로 그 해결 수단을 설명하면,

유기성 폐기물을 이용하여 처리하면서 에너지원을 얻기 위한 장치에 있어서,

하수슬러지, 동,식물 부산물 등을 반입하여 일시적으로 저장하는 저장부; 상기 저장부를 통해 공급받는 유기성 폐기물을 건조시키어 수분함수율를 설정범위 내로 건조과정이 이루어지는 건조부; 상기 건조부로부터 나오는 폐기물을 후단공정에 공급하면서 공급과정에서 외부공기의 유입을 제어할 수 있도록 하는 폐기물 공급수단; 상기 폐기물 공급수단에 의해 유화로에 공급하여 폐기물을 저산소하에서 지그재그로 이송되면서 이송과정에서 적정온도로 가열하여 증기상태의 오일물질로 변환이 이루어지도록 하는 유화수단; 상기 유화수단을 거쳐 나오는 재 형태의 폐기물을 외부로 배출하면서 배출과정에서 외부공의 공기 유입을 제어하도록 하는 폐기물 배 출수단; 상기 유화수단에 의하여 발생하여 각 배기관로를 통해 유입되는 고열의 유화가스를 냉각과정에 의해 슬러지 및 수분을 외부로 배출시키고 오일물질은 보조탱크로 유입시키어 저장하는 스크라버; 상기 스크라버에서 처리되지 않는 잔존하는 유화가스를 냉각시키어 일정량의 고분자 물질을 오일로 응축되어 추출하는 액상오일과 나머지 저분자 물질로 응축되지 않고 가스형태를 유지하는 가스를 추출하는 열교환기: 상기 열교환기를 통해 추출되는 액상오일과 가스를 각각 저장하는 저장탱크를 포함하는 구성으로 이루어서 본 발명의 유기성 폐기물의 처리시스템을 달성할 수 있게 제공되는 것이다.

본 발명은 하수슬러지, 동,식물의 분산물 등 유기성 폐기물을 이용하여 에너지화를 도모하여 자원을 재활용하여 대체 에너지로 활용할 수 있으면서 고가의 환경적 처리비용을 절감하는 등의 다양한 효과를 기대할 수 있는 유용한 발명이다.

이하, 첨부한 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체 구성을 보인 시스템이고, 도 2는 본 발명에 따르는 폐기물 공급수단을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따르는 폐기물 배출수단을 나타낸 것이다.

도 1에서와 같이, 본 발명은 포괄적으로 보면 저장부(100)와, 건조부(200), 폐기물 공급수단(300), 유화수단(400), 폐기물 배출수단(500), 스크라버(600), 열교환기(700), 저장탱크(800,900)로 이루어지는 시스템 구성이다.

이를 구체적으로 보면, 하수슬러지 등 유기성 폐기물을 반입하여 일시적으로 저장하며 교반장치에 의하여 교반될 수 있도록 저장부(100)를 구성하고 있다.

상기 저장부(100)를 통해 공급받는 유기성 폐기물을 건조시키어 수분함수율을 설정범위 내로 건조과정이 이루어지는 건조부(200)를 갖는다.

상기 건조부(200)를 거친 건조된 유기성 폐기물을 이송되는 과정에서 밀집시키어 외부공기의 유입을 차단하면서 밀집되어 나오는 폐기물을 유화작용 및 이송이 원활하도록 곧바로 파쇄하여 이송컨베이어(310)에 의하여 다음의 유화공정으로 보내지도록 하는 폐기물 공급수단(300)을 갖는다.

상기 폐기물 공급수단(300)을 거쳐 나오는 폐기물을 이송컨베이어(310)에 의하여 이송되는 폐기물이 유입되어 저산소하에서 각 유화로(410)에 지그재그로 이송되면서 이송과정에서 가열수단에 의하여 적정온도로 가열하여 열분해로 인하여 증기상태의 오일물질로 변환이 이루어지도록 하는 유화수단(400)을 갖는다.

상기 유화수단(400)에 의하여 처리되어 나오는 폐기물은 이송관로를 통해 배송되는 과정에서 밀집시키어 외부공기의 유입을 차단하면서 밀집되어 나오는 처기물을 이송이 원활하도록 파쇄하여 싸이클론(510)으로 보내어 이송컨베이어(520)에 의해 외부로 배출하는 배출수단(500)을 갖는다.

상기 유화수단(400)에 의하여 발생하여 각 배기관로(420)를 통해 유입되는 고열의 유화가스를 냉각시키어 냉각과정에서 유화가스에 포함된 분진 등이 슬러지를 이루어지게 되고 하방에 비중에 따라 하단부터 슬러지, 수분 및 오일물질로 분리되어져 상등층에 위치한 오일물질은 보조탱크(610)로 유입시키어 저장하고 슬러지 및 수분은 하방에 구비되는 이송컨베이어(620)에 의하여 외부로 배출시키도록 하는 스크라버(600)와,

상기 스크라버(600)에서 처리되지 않는 잔존하는 유화가스를 다시 냉각시키어 일정량의 고분자 물질을 오일로 응축되어 추출하는 액상오일과 나머지 저분자 물질로 상온으로 온도를 낮추어도 응축되지 않고 가스형태를 유지하는 가스를 추출하는 열교환기(700)를 구성한다.

상기 열교환기(700)를 통해 추출되는 액상오일과 가스를 각각 저장하는 저장탱크(800,900)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 싸이클론(510)내에는 유입되는 재 형태의 폐기물이 원활하게 배출되도록 내부에 교반장치가 구비되는 것이 바람직하다.

도 2에서와 같이, 상기 폐기물 공급수단(300)은,
외측의 입구측에 폐기물이 유입되도록 한 긴 이송관로(301)에 1,2차 이송스크류(302,304)를 각 구동부(303,305)에 의해 서로 반대방향으로 회전하도록 하되, 1,2차 이송스크류(302,304)의 사이에 적정간격의 공간부(301a)를 두고 설치하여 폐기물을 이송 중에 상기 1차 이송스크류(302)의 내측부에 확장되게 형성한 스크류축과 피치가 좁아지는 이송날개에 의해 폐기물이 밀집되어지면서 이송한다.

상기 1차 이송스크류(302)에 의해 밀집되어 나오는 폐기물이 2차 이송스크류(304)의 역회전에 의한 2차 이송스크류(304)의 이송날개가 밀집된 폐기물을 파쇄시키면서 출구측 방향으로 이송시키어 2차 이송스크류(304)의 중간부에 연결되면서 유화수단(400)에 연결되는 이송컨베이어(310)로 보내지도록 한 것이다.
상기 1,2차 이송스크류(302,304)는 서로 반대방향으로 회전하면서도 이송날개가 같은 방향으로 형성되어져 폐기물이 한 방향으로 이송이 이루어지도록 하되, 2차 이송스크류(304)의 중간에 연결하는 이송컨베이어(310)를 중심으로 외측부의 이송날개는 내측부의 이송날개와 반대방향으로 형성하여 폐기물이 외측으로 유입되지 않고 이송컨베이어(310)로 밀어내도록 하는 작용을 수행하도록 한 것이다.

도 3에서와 같이, 상기 폐기물 배출수단(500)은,
외측의 입구측에 유화수단(400)을 거쳐 나오는 폐기물이 유입되도록 한 긴 이송관로(501)에 1,2차 이송스크류(502,504)를 각 구동부(503,505)에 의해 서로 반대방향으로 회전하도록 하되, 1,2차 이송스크류(502,504)의 사이에 적정간격의 공간부(501a)를 두고 설치하여 폐기물을 이송 중에 상기 1차 이송스크류(502)의 내측부에 확장되게 형성한 스크류축에 의해 폐기물이 밀집되어지면서 이송한다.

상기 1차 이송스크류(502)에 의해 밀집되어 나오는 폐기물이 2차 이송스크류(504)의 역회전에 의한 2차 이송스크류(504)의 날개가 밀집된 폐기물을 파쇄시키면서 출구측 방향으로 이송시키어 2차 이송스크류(504)의 중간부에 연결되는 사이클론(510)으로 유입된 후 사이클론(510)의 하단에 위치한 버켓컨베이어(520)에 의하여 외부로 배출되도록 한 것이다.
상기 1,2차 이송스크류(502,504)는 서로 반대방향으로 회전하면서도 이송날개가 같은 방향으로 형성되어져 폐기물이 한 방향으로 이송이 이루어지도록 하되, 2차 이송스크류(504)의 중간에 연결하는 사이클론(510)을 중심으로 외측부의 이송날개는 내측부의 이송날개와 반대방향으로 형성하여 폐기물이 외측으로 유입되지 않고 사이클론(510)으로 밀어내도록 하는 작용을 수행하도록 한 것이다.

한편, 상기 열교환기(700)에 보내지는 유화가스는 스크라버(600)를 통하면서 유화가스에 포함된 분진 등이 제거된 상태로 열교환기의 진행과정에서 슬러지 등에 의하여 열교환 효율을 저해하지 않게 않고 정상적인 기능을 수행할 수 있게 한다.

또한 열교환기(700)를 통해 나오는 가스는 플링탑(910)을 거치게 하여 가스에 잔존하는 분진을 제거한 후 가스탱크(900)에 저장되도록 할 수 있다.

이와 같은 이루어지는 본 발명에 대하여 공정 단계별로 더욱 구체적으로 설 명하면 다음과 같다.

하수슬러지, 축산분뇨 등 유기성 폐기물를 일시적으로 저장하는 저장부(100)로부터 공급되는 유기성 폐기물을 건조부(200)에 의하여 건조시켜 수분함수율를 설정범위(15%내외)내로 건조과정이 이루어진다.

상기 건조부(200)에 의해 건조단계를 거쳐 건조된 폐기물이 공급수단(300)으로 유입되면 폐기물이 하나의 이송관로(301)를 통해 이송과정에서 1차 이송스크류(302)의 내측부에 확장되게 형성한 스크류축과 피치가 좁아지는 이송날개에 의해 폐기물이 밀집되어져 외부공기의 유입이 차단되는 기능을 갖게 되고 밀집되어져 나오는 폐기물을 2차 이송스크류(304)에 의해 다시 파쇄하면서 나오는 폐기물은 이송컨베이어(310)에 의하여 유화수단(400)으로 보내지게 된다.

이 과정에서 밀집된 폐기물을 곧 바로 파쇄시키도록 함으로써 다음의 유화공정에서 파쇄된 상태의 폐기물을 가열하기 때문에 유화가 원활하고 파쇄된 폐기물을 이송할 때 이송스크류의 구동부에 부하발생을 감소시키게 되는 것이다.

상기 공정에서 파쇄된 폐기물을 유화수단(400)으로 이송시 외부로부터 공기유입을 차단되도록 연결된다.

그리고 상기 이송컨베이어(310)에 의하여 이송되는 폐기물이 유입되는 유화수단(400)에는 폐기물을 저산소하에서 적정온도로 가열하여 증기상태의 오일물질로 변환이 이루어지도록 하는 바, 이는 폐기물를 저산소 분위기하에서 150~450℃로 가열함으로써 분자의 연결고리를 끊게 되고 고형물의 재료가 가열된 증기상태의 오일물질로 변환이 이루어진다.

상기 유화수단(400)에 의하여 처리되어 나오는 폐기물은 이송관로(501)를 통해 배송되는 과정에서 1차 이송스크류(502)의 내측부에 확장되게 형성한 스크류축에 의해 폐기물이 밀집시키어 외부공기의 유입을 차단하면서 밀집되어 나오는 폐기물을 2차 이송스크류(504)에 의해 다시 파쇄하여 싸이클론(510)에 이송시키어 싸이클론(510)내에 구비하는 교반날개에 의하여 교반되면서 배출시키고 배출되는 폐기물은 버켓컨베이어(520)에 의해 외부의 배출위치로 배출이 이루어진다.

상기 공정에서 밀집되는 잔존 폐기물을 곧 바로 파쇄시키도록 함으로써 이송할 때 이송스크류의 구동부에 부하발생을 감소시키게 되는 것이다.

상기 유화수단(400)에 의하여 내부에 발생하는 유화가스는 한측의 각 배기관로(420)를 통해 스크라버(600)에 유입되면 스크라버(600)에 구비되는 냉각수단에 의하여 유화가스를 어느정도 냉각시키어 비중에 따라 하단부터 분진을 포함한 슬러지, 수분 및 오일로 분리되어지고 상등층에 위치한 오일물질은 보조탱크(610)로 보내지고 슬러지 및 수분은 하방으로 배출하여 이송컨베이어(620)에 의해 외부로 배출시키게 되는 슬러지 분리단계를 갖게 한 것이다.

상기 스크라버(600)에서 처리되지 않는 잔존하는 유화가스는 열교환기(700)에 보내져 다시 냉각과정에 의해 오일로 응축되어 액상오일이 추출되고 오일탱크(800)에 저장하고 나머지 저분자 물질은 상온으로 온도를 낮추어도 응축되지 않고 가스형태를 유지하는 가스는 플링탑(910)을 거치게 하여 가스에 잔존하는 분진을 제거한 후 가스탱크(900)에 저장하게 되는 것이며, 이 저장된 가스를 본 발명의 건조공정이나 유화공정에 보내져서 열원으로 활용되도록 제공될 수 있다.

상기 플링탑(910)에 의해 가스가 좀 더 균일하여지고 질적으로 향상된 가스층을 갖게 한다.

도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 보인 시스템

도 2는 본 발명에 따른 폐기물 공급수단의 구성도

도 3은 본 발명에 따른 폐기물 배출수단의 구성도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: 저장부 200: 건조부

300: 폐기물 공급수단 400: 유화수단

500: 폐기물 배출수단 600: 스크라버

700: 열교환기 800: 오일탱크

900: 가스탱크

Claims (3)

1. 하수슬러지 등을 저장하는 저장부(100); 상기 저장부(100)를 통해 공급받는 유기성 폐기물을 건조시키는 건조부(200); 상기 건조부(200)로부터 나오는 폐기물을 후단공정에 공급하는 폐기물 공급수단(300); 상기 공급수단(300)에 의해 유화로(410)에 공급하여 폐기물을 증기상태의 오일물질로 변환이 이루어지도록 하는 유화수단(400); 상기 유화수단(400)을 거쳐 나오는 폐기물을 외부로 배출하도록 하는 폐기물 배출수단(500); 상기 유화수단(400)에 의하여 발생하는 고열의 유화가스를 1차 냉각시키어 슬러지 및 수분을 외부로 배출시키고 오일물질은 보조탱크로 유입시키어 저장하는 스크라버(600); 상기 스크라버(600)에서 처리되지 않는 유화가스를 다시 냉각으로 응축되어 추출하는 액상오일과 나머지 저분자 물질로 응축되지 않고 가스형태를 유지하는 가스를 추출하는 열교환기(700): 상기 열교환기(700)를 통해 추출되는 액상오일과 가스를 각각 저장하는 저장탱크(800,900)를 포함하는 이루어지는 유기성 폐기물의 처리시스템으로서,

   상기 폐기물 공급수단(300)은 외측의 입구측에 폐기물이 유입되도록 한 긴 이송관로(301)에 1,2차 이송스크류(302,304)를 각 구동부(303,305)에 의해 서로 반대방향으로 회전하도록 하되, 1,2차 이송스크류(302,304)의 사이에 적정간격의 공간부(301a)를 두고 설치하여 폐기물을 이송 중에 상기 1차 이송스크류(302)의 내측부에 확장되게 형성한 스크류축과 피치가 좁아지는 이송날개에 의해 폐기물이 밀집되면서 이송되도록 함과, 상기 1차 이송스크류(302)에 의해 밀집되어 나오는 폐기물이 2차 이송스크류(304)의 역회전에 의한 2차 이송스크류(304)의 이송날개가 밀집된 폐기물을 파쇄시키면서 출구측 방향으로 이송시키어 2차 이송스크류(304)의 중간부에 연결되면서 유화수단(400)에 연결되는 이송컨베이어(310)로 보내지도록 함을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 처리시스템.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 폐기물 배출수단(500)은 외측의 입구측에 유화수단(400)을 거쳐 나오는 폐기물이 유입되도록 한 긴 이송관로(501)에 1,2차 이송스크류(502,504)를 각 구동부(503,505)에 의해 서로 반대방향으로 회전하도록 하되, 1,2차 이송스크류(502,504)의 사이에 적정간격의 공간부(501a)를 두고 설치하여 폐기물을 이송 중에 상기 1차 이송스크류(502)의 내측부에 확장되게 형성한 스크류축과 피치가 좁아지는 이송날개에 의해 폐기물이 밀집되어지면서 이송되도록 함과,

   상기 1차 이송스크류(502)에 의해 밀집된 폐기물이 2차 이송스크류(504)의 역회전에 의한 2차 이송스크류(504)의 이송날개가 밀집된 폐기물을 파쇄시키면서 출구측 방향으로 이송시키어 2차 이송스크류(504)의 중간부에 연결되는 사이클론(510)으로 유입된 후 사이클론(510)의 하단에 위치한 버켓컨베이어(520)에 의하여 외부로 배출되도록 함을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 처리시스템.

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