KR100967937B1 - 유기성 폐기물 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물 쓰레기나 축산 폐기물 또는 유기물을 포함하고 있는 폐수 등의 유기성 폐기물을 대규모로 처리하기 위한 사일로 형상의 유기성 폐기물 처리장치에 관한 것이다.
본 발명은 과도한 수분과 자중에 의한 압력에 의해 유기성 폐기물과 함께 혼합되는 바이오 칩 혼합물의 뭉침 현상에 따른 유기성 폐기물의 분해효율의 저하를 개선하기 위하여, 사일로의 하단부에 보조교반수단과 함께 유기성 폐기물 하중지지수단을 구비시킨 것을 특징으로 한다.
유기성 폐기물, 처리장치, 미생물, 교반조
Description
본 발명은 음식물 쓰레기나 축산 폐기물 또는 유기물을 포함하고 있는 폐수 등의 유기성 폐기물을 처리하기 위한 유기성 폐기물 처리장치에 관한 것으로서, 특히 사일로 형상으로 이루어진 교반조 내에서 유기성 폐기물과 이 폐기물을 분해하는 호기성 미생물을 접종한 바이오칩 혼합물을 상,하로 순환 교반하면서 유기성 폐기물을 대량으로 분해처리할 수 있는 장치에 관한 것이다.
산업의 발달과 급속한 인구증가로 인한 쓰레기 배출량의 증가는 심각한 환경오염요인으로 대두 되어 왔다.
이러한 쓰레기의 많은 부분을 차지하고 있는 축분 등의 축산 폐기물과 분뇨 또는 폐하수처리 슬러지, 제과, 제빵, 주조(酒造) 등의 식품 공업 폐수, 기타 고농도 유기성 물질 등(이하에서는 유기성 폐기물이라 함)은, 심한 악취를 발생시켜 그 자체로 공해가 될 뿐 아니라, 하천으로 흘러들어갈 경우 물의 부영양화(負營養化)를 촉진시켜 물이 오염시키는 등의 문제가 있다.
한편, 이러한 유기성 폐기물은 다량의 수분을 함유하고 있어 수거 및 운반 처리가 까다로울 뿐 아니라 소각처리가 어려워 거의 매립하거나 해양에 투기하고 있는 실정이다. 그런데, 매립이나 해양투기는 토질오염, 수질 오염, 해양 오염 등 2차적인 환경오염만을 유발시킬 뿐 유기성 폐기물을 근본적으로 처리하는 방법이 되지 못하는 한계가 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해 음식물 쓰레기나 축산 폐기물과 같은 유기성 폐기물을 미생물을 통해 분해 제거함으로써, 전술한 종래의 유기성 폐기물 처리방식의 단점을 근본적으로 해결하고자 하는 다양한 방법이 제안되고 있다.
그 일례로, 종래 유기물을 분해할 수 있는 호기성 미생물을 접종한 바이오 칩을 이용하여 유기성 폐기물을 효율적이고 대량으로 처리할 수 있는 장치로서, 본 발명자는 도 1에 도시된 바와 같이, 사일로(silo) 형상의 교반조(101)와 상기 교반조(101)의 중앙에 설치되는 스크류(102)와, 상기 스크류(102)와 간격을 두고 외 측으로 배치되는 이송관(103)과, 상기 스크류(102)를 구동시키는 구동모터(104)를 구비한 유기성 폐기물 처리장치(100)를 제안한 바 있다. 이 장치는 음식물 쓰레기, 축산 폐기물뿐 아니라, 유기성 폐수를 공업적인 규모로 대량으로 처리할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 유기성 폐기물 처리장치(100)는 사일로 형상의 교반조(101)에서 유기성 폐기물과 호기성 미생물을 접종한 바이오칩 혼합물을 하부로 모아 상기 스크류(102)에 의해 상부로 이송시키는 상,하 순환 교반방식을 채용하고 있는데, 사일로 하부의 절두 원추형 부분에서는 유기성 폐기물과 바이오 칩 혼합물은 자중에 의해 강한 압력을 받는 상태에 있게 된다. 또한, 유기성 폐기물과 바이오 칩 혼합물에는 다량의 수분이 포함되어 있기 때문에 무게가 상대적으로 무거운 액 성분이 교반조(101)의 하부에 집중되고, 이로 인해 교반조(101)의 하부에 위치한 혼합물은 그 점성이 매우 높은 상태가 된다.
이렇게 점성이 높은 상태에서 유기성 폐기물과 바이오 칩이 자중에 의한 하중을 받게 되면 도 2에 도시된 바와 같이, 절두 원추형 부분(101a)에서 견고하게 뭉친 상태가 되어, 이송관에 의한 상,하 순환이 원활하지 않게 되거나 불가능하게 되어 유기성 폐기물 처리장치의 처리효율이 급격하게 저하되거나, 심지어 가동중단이 되는 사태로 이어져, 유기성 폐기물의 처리에 필수적인 장시간의 연속가동이 어려운 문제가 있다.
또한, 상기 교반조(101) 내의 절두 원추형 부분(101a)에는 다량의 수분이 존재하여 산소가 공급되기 어려운 상태가 되기 때문에, 유기물 분해 미생물의 활동 조건으로서도 적합하지 않아 전체적인 분해 효율이 저하될 수 있다.
이러한 막힘 문제를 개선하기 위해 종래 교반조 하부를 진동하는 방식이 제안되었으나, 진동을 가하는 방식에 의하면 일부 유기성 폐기물과 바이오 칩의 낙하는 이루어지지만 가해진 진동에 의해 유기성 폐기물에 포함된 액 성분의 하향 이동이 촉진될 뿐 아니라 유기성 폐기물과 바이오 칩을 다져지도록 하여 절두원추형 부분(101a)에서의 막힘을 보다 견고하게 하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사일로 형상의 유기성 폐기물 처리장치의 하부 즉 원추형의 단면 감소부에서 발 생하는 막힘 현상을 개선함으로써, 유기물 분해 미생물의 활발한 활동을 통해 유기성 폐기물의 분해 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 유기성 폐기물 처리장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 하단부에 길이방향으로 단면이 점차적으로 감소하는 단면감소부가 형성되어 있는 교반조와, 상기 교반조의 중앙부에 설치되어 유기성 폐기물과 바이오 칩의 혼합물을 하부에서 상부로 이송시키는 스크류부가 형성된 교반축과, 상기 교반축의 외주부에 이격되게 배치되는 이송관과, 상기 교반축을 구동시키는 교반모터를 포함하는 유기성 폐기물 처리장치로서, 상기 교반축의 주위에 위치하여 상기 단면감소부 부분에 위치한 상기 혼합물을 교반하는 복수 개의 보조교반수단과, 상기 보조교반수단에 고정설치되고 상기 단면감소부의 상부에 위치하여 상기 혼합물의 하중을 지지하는 하중지지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치를 제공한다.
본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리장치는 교반조의 단면감소부 부근에 보조교반수단과 함께 하중 지지수단을 구비함으로써, 단면감소부에서 상측에 위치한 혼합물의 자중에 의해 뭉침에 의한 상기 혼합물의 순환장애 및 유기성 폐기물의 처리효율의 저하를 근본적으로 제거할 수 있게 된다.
한편, 상기 보조교반수단은 구체적으로 상기 교반조에 수직하게 설치되는 보조교반축과, 상기 지지판의 상부 또는 하부에 상기 보조교반축에 수직하게 설치되는 하나 이상의 교반봉과, 상기 보조교반축을 구동하는 보조교반모터로 이루어진 다.
또한, 상기 하중지지수단은 상기 보조교반축에 고정되게 설치되며 하방으로 경사진 지지판과, 상기 지지판의 상부에 위치하도록 상기 보조교반축에 고정설치되어 상기 지지판에 의해 지지되는 상기 혼합물을 하방으로 떨어뜨리는 교반기로 이루어진다. 상기 지지판은 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, 원추형상으로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 지지판의 상부에 위치하며 상기 복수 개의 보조교반축의 사이에 하방으로 경사지도록 설치되어 상기 혼합물이 상기 지지판 상으로 떨어지도록 유도하는 안내판(guide plate)을 복수 개 구비하도록 할 수 있다. 이러한 안내판은 상기 지지판에 의해 지지되지 않는 공간으로 지나치게 많은 혼합물이 떨어지는 것을 방지하여, 교반조의 하부로 떨어지는 혼합물의 대부분을 상기 보조교반수단과 하중지지수단에 의해 제어될 수 있도록 한다.
또한, 상기 보조교반축의 하단부에는 가요성 선형부재가 설치될 수 있다. 가요성 선형부재로는 철선 또는 스테인리스 강선 등을 사용할 수 있으며, 가요성 선형부재는 교반조에 간섭되게 설치되더라도 탄성 또는 소성변형을 통해 회전이 가능하기 때문에, 단면감소부의 최하단까지 충분한 교반이 가능하도록 하여, 단면이 가장 감소되는 부분에서 시작되는 막힘을 방지하도록 한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리장치에 의하면, 교반조 하부에서 유기성 폐기물과 바이오 칩과의 혼합물이 뭉쳐서 막히는 현상을 근본적으로 제거함으로써, 대량의 유기성 폐기물을 효율적으로 장시간 연속처리할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치의 종단면도이고, 도 4는 도 3의 A-A 섹션에서의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치의 작동시, 유기성 폐기물과 바이오 칩의 혼합물의 순환경로를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리장치(300)는, 사일로 형상의 교반조(310)와, 상기 교반조(310)의 중앙에 설치되는 교반 수단(320)과, 상기 교반수단(320)의 둘레로 등각을 유지하도록 4개가 설치된 보조교반수단(330)과, 상기 보조교반수단(330)에 설치되는 하중지지수단(340)과, 상기 하중지지수단(340)의 상측에 설치되는 안내판(350)으로 크게 구분된다.
상기 교반조(310)는, 길이 방향으로 연장하며 하단부로 갈수록 단면이 감소하는 절두원추형으로 형성되고, 상단과 하단에는 상부와 하부를 커버 하는 상부 커버(311) 및 하부 커버(312)가 볼트 및 너트를 통해 결합된다. 상기 하부 커버(312)의 경우, 개폐 가능하게 고정되어 있어, 유기성 폐기물을 장시간 처리한 후에 발생하는 처리 잔여물을 교반조(310) 외부로 배출할 수 있도록 되어 있다. 또한 상기 상부 커버(311) 상에는 유기성 폐기물의 분해를 위한 유기물 분해 미생물을 생육할 수 있는 환경을 제공하고 수분을 조절할 수 있도록 하는 유기물 분해 미 생물이 접종된 바이오 칩(톱밥이나 우드칩과 같은 물질)이나 유기성 폐기물이 투입될 수 있는 투입구(미도시)가 형성되어 있다.
상기 교반수단(320)은, 상기 상부 커버(311) 상에 설치되어 동력을 제공하는 교반모터(321)와, 상기 교반조(310)의 중앙에 수직으로 설치되며 상단이 상기 교반모터(321)에 연결되어 있고 하단은 상기 하부 커버(312)에 베어링을 통해 고정되어 있는 교반축(322)과, 상기 교반축(322)과 이격되며 상기 교반축(322)의 하부에서 상부로 연장하는 이송관(323)으로 이루어져 있다. 한편, 상기 교반축(322)의 외주부에는 그 양단부가 상기 이송관(323)의 양단부의 밖으로 돌출되는 지점까지 스크류부(324)가 형성되어 있어, 상기 교반축(322)의 회전에 의해 바이오 칩과 혼합된 유기성 폐기물이 하부에서 상부로 순환될 수 있도록 되어 있다. 상기 교반축(322)과 이송관(323) 및 스크류부(324)는 염분이나 수분 등에 강한 스테인리스강을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 보조교반수단(330)은, 상기 상부 커버(311) 상에 설치되어 동력을 제공하는 보조교반모터(331)와, 일단이 상기 보조교반모터(331)의 구동축에 연결되며 타단이 교반조의 절두원추형 부분까지 연장 형성되어 상기 교반축(322)의 둘레로 90°간격을 유지하도록 배치되는 4개의 보조교반축(332)과, 상기 보조교반축(332)에 수직으로 설치되는 3개의 교반봉(333a,333b,333c)로 이루어져 있다. 또한 상기 보조교반축(332)의 선단부에는 스테인레스 강선을 꼬은 선형부재(334)가 각각 2가닥이 상기 이송관(323)의 하단부까지 연장되게 설치되어 있다.
상기 하중지지수단(340)은, 교반조의 단면감소부 부근의 보조교반축(332)에 하방으로 경사지게 고정 설치되는 고깔 모양의 원추형 지지판(341)과, 상기 원추형 지지판(341)의 상부에 설치되며 일단이 상기 보조교반축(332)에 고정되고, 타단이 상기 원추형 지지판(341)으로부터 약간 돌출되게 형성되며 상기 원추형 지지판(341)의 단면을 따라 절곡되게 형성된 띠상의 교반기(342)로 이루어진다.
상기 안내판(350)은 대략 삼각형 형상의 판재로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 원추형 지지판(341) 간의 사이의 4개의 빈 공간에 상방에서 하방으로 경사지게 상기 원추형 지지판(341)의 상측에 고정설치된다. 이 안내판(350)은 상기 빈 공간으로 유기성 폐기물과 바이오 칩의 혼합물이 교반조(310)의 절두원추형 단면감소부(310a) 부분으로 직접 떨어지지 않고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 혼합물의 대부분이 상기 원추형 지지판(341) 쪽으로 안내되도록 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리장치(300)는 다음과 같이 동작된다.
먼저, 상기 교반조(310)에 수분을 조절할 수 있는 재료, 예컨대 바이오 칩(분쇄된 우드 칩이나 톱밥과 같은 유기물에 유기성 폐기물을 분해할 수 있는 공지의 미생물, 예컨대 호기성 미생물을 투여한 것을 말함)을, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스크류부(324)의 상단부가 잠기지 않을 정도로 투입하고, 이어서 음식물 쓰레기나 축산폐수와 같은 유기성 폐기물을 투입한다.
이때, 투입된 바이오 칩과 유기성 폐기물의 대부분은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 원추형 지지판(341)에 의해 지지되고, 소량만이 교반조(310)의 하부로 떨 어지게 된다.
이어서, 상기 교반모터(321) 및 보조교반모터(331)를 동작시키면, 상기 보조교반모터(331)에 의해 구동되는 보조교반축(332)에 연동되는 교반기(342)에 의해 상기 원추형 지지판(341)에 의해 지지되는 바이오 칩과 유기성 폐기물이 교반되면서 소량씩 절두원추형의 단면감소부(310a)로 떨어진다.
단면감소부(310a)로 떨어진 바이오 칩과 유기성 폐기물의 혼합물은 상기 교반축(322)에 형성된 스크류부(324)에 의해 상부로 이송되게 된다. 이와 같은 과정을 거치면서 바이오 칩과 유기성 폐기물의 혼합물은 순환되면서 고르게 공기와 접촉하게 되고 이에 따라 바이오 칩에 접종된 호기성 미생물의 분해능력도 향상되게 된다.
또한, 상기 보조교반축(332)의 하단부에는 철선으로 이루어진 가요성 선형부재(334)가 설치되어 있어 탄성 또는 소성변형을 하면서 교반을 행하기 때문에, 종래 부품 간의 간섭에 의해 교반을 수행하지 못했던 단면적이 가장 좁은 부분에서도 적절하게 교반할 수 있게 되어, 이 부분에서의 막힘이 장치 전체의 막힘으로 이어지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 유기성 폐기물 처리장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 유기성 폐기물 처리장치에 있어서, 유기성 폐기물의 막힘 현상을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치의 종단면도이다.
도 4a 도 3의 평단면도이고, 도 4b는 도 4a중 하중지지수단만을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치의 작동시, 유기성 폐기물과 바이오 칩의 혼합물의 순환경로를 나타내는 도면이다.
Claims (5)
- 하단부에 길이방향으로 단면이 점차적으로 감소하는 단면감소부(310a)가 형성되어 있는 교반조(310)와, 상기 교반조(310)의 중앙부에 설치되어 유기성 폐기물과 바이오 칩의 혼합물을 하부에서 상부로 이송시키는 스크류부(324)가 형성된 교반축(322)과, 상기 교반축(322)의 외주부에 이격되게 배치되는 이송관(323)과, 상기 교반축(322)을 구동시키는 교반모터(321)를 포함하는 유기성 폐기물 처리장치로서,상기 교반축(322)의 주위에 위치하여 상기 단면감소부(310a) 부분에 위치한 상기 혼합물을 교반하는 복수 개의 보조교반수단(330)과, 상기 보조교반수단(330)에 고정설치되고 상기 단면감소부(310a)의 상부에 위치하여 상기 혼합물의 하중을 지지하는 하중지지수단(340)을 구비한 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 보조교반수단(330)은 상기 교반조(310)에 수직하게 설치되는 보조교반축(332)과, 상기 보조교반축(332)에 수직하게 설치되는 하나 이상의 교반봉과, 상기 보조교반축(332)을 구동하는 보조교반모터(331)로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 하중지지수단(340)은 상기 보조교반축(332)에 고정되게 설치되며 하방으로 경사진 지지판(341)과, 상기 지지판(341)의 상부에 위치하도록 상기 보조교반축(332)에 고정설치되어 상기 지지판(341)에 의해 지지되는 상기 혼합물을 하방으로 떨어뜨리는 교반기(342)로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 지지판(341)의 상부에 위치하며 상기 복수 개의 보조교반축(332)의 사이에 하방으로 경사지도록 설치되어 상기 혼합물이 상기 지지판(341) 상으로 떨어지도록 유도하는 안내판(350)을 복수 개 구비한 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 보조교반축(332)의 하단부에는 가요성 선형부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
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