KR101796725B1 - 축인분을 이용한 비료제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축인분을 이용한 비료제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부원료와 혼합 이전에 축인분에 포함되어 있는 수분을 효과적으로 제거하여 부원료가 낭비되는 것을 방지하고, 부원료 혼합과 발효공정을 하나의 장치 내에서 이루어질 수 있도록 함으로써 제조공정을 단순화하고 양질의 비료를 생산할 수 있도록 한 축인분을 이용한 비료제조장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 내부로 축,인분이 공급되고 상부에 설치된 가압수단에 의해 하부로 눌러지게 되면 축,인분 내에 수분이 바닥에 형성된 지지판의 통공부를 통해 오수배출이 이루어지고 수분이 일정량 제거된 다음 배출부로 배출되는 탈수공급장치와, 상기 탈수공급장치에서 이송된 축, 인분과 별도의 부원료가 혼합된 다음 공급된 공기와 함께 발효가 이루어지되, 교반부재와 믹싱스크류가 각각 설치되어 부원료 혼합시에는 동시에 가동되고 발효시에는 믹싱스크류의 가동을 멈추고 교반부재만 가동되는 혼합발효장치와, 상기 혼합발효장치에서 이송된 발효원료를 고온에서 가열하고 수분을 조절하는 건조장치와, 상기 건조된 발효원료를 고형의 비료형태로 성형하는 비료성형장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

축인분을 이용한 비료제조장치{Fertilizer production system using excretion}

본 발명은 축인분을 이용한 비료제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부원료와 혼합 이전에 축인분에 포함되어 있는 수분을 효과적으로 제거하여 부원료가 낭비되는 것을 방지하고, 부원료 혼합과 발효공정을 하나의 장치 내에서 이루어질 수 있도록 함으로써 제조공정을 단순화하고 양질의 비료를 생산할 수 있도록 한 축인분을 이용한 비료제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 축분[畜糞]과 인분[人糞]은 흔히 배출되는 유기성 폐기물에 해당하는 것으로, 이러한 축,인분은 토양오염 및 수질오염뿐만 아니라 악취로 인한 대기오염을 유발하는 주범이라 할 수 있다. 이러한 오염문제에 대한 적절한 해결책으로는 축,인분을 발효 처리하여 비료화함으로써 농작물의 양분으로 사용되는 방안이 제시되고 있다.

종래의 축인분을 이용한 비료제조장치는 초기에 공급된 축,인분의 수분함량을 조절하기 위해 별도의 부원료(톱밥, 왕겨, 패각, 연탄재 등)를 함께 투입하여 혼합하게 된다. 이때 다량의 수분이 포함된 초기의 축,인분은 단순히 부원료 혼합만으로 발효조건에 부합하도록 수분조절이 이루어지기 때문에 공급된 축,인분의 수분함량이 높을 경우 부원료가 과하게 사용되어 낭비되는 문제점이 있었다.

또한 종래의 비료제조장치는 부원료 혼합공정과 발효공정이 별도의 저장탱크에서 이루어지기 때문에, 다음 공정으로 넘어가기 위한 원료이송 과정이 반드시 필요하며 각 장치의 설치비용 및 설치면적이 효율적이지 못하고 비료제조의 전반적인 소요시간이 늘어나는 문제점이 있었다.

아래에는 이러한 축,인분을 이용한 비료제조장치의 종래기술에 대해 살펴보고자 한다.

① 특허 제0881849호(유기질 복합비료의 제조장치)에는 축,인분 및 부자재를 공급받아 교반날개에 의해 혼합시키고 교반하는 교반탱크와, 상기 교반탱크에서 이송되는 발효원료의 하부에서 공기가 분출되어 공기와 접촉이 이루어지도록 하는 구성으로 발효가 이루어지도록 하는 초기발효장치와, 상기의 초기발효장치에서 이송되는 발효원료를 가열하고 악취성분을 분해하고 탈취처리를 하는 구성으로 최종발효가 이루어지도록 하는 최종발효장치와, 상기 발효장치에서 이송된 발효물의 수분을 조절하기 위한 수분조절장치와, 상기에서 수분이 조절된 발효물을 이용하여 알갱이 형태로 만드는 알갱이 성형장치를 거쳐 비료가 제조되는 기술이 개시되어 있다.

그러나 상기 선행기술은 수분함량이 매우 높은 초기의 축,인분에 부자재를 혼합하여 수분함량을 조절하는 것으로서 부자재 사용이 많아져 낭비되는 문제점이 있고, 발효장치에서 별도의 교반구성이 존재하지 않아 발효효율이 좋지 않은 문제점이 있다.

② 특허 제1276399호(축인분을 이용한 유기질 비료의 제조장치)에는 교반날개에 의해 분뇨의 교반과 파쇄가 이루어지도록 하는 저장탱크와; 상기 저장탱크의 내부 상측에서 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취저감이 되도록 하는 제1분무장치와; 상기 저장탱크의 분뇨물을 부원료와 혼합하면서 분쇄하는 부원료 혼합탱크와; 상기 부원료 혼합탱크로부터 이송받은 혼합 분뇨물을 교반하면서 상기 혼합 분뇨물이 발효되도록 하는 발효탱크와; 상기 발효된 혼합 분뇨물에 대해 열풍건조와 냉각건조를 순차적으로 시켜 수분을 조절할 수 있도록 하는 수분조절장치와; 상기 건조된 발효 분뇨물을 고형의 비료형태로 성형하는 비료성형장치;를 포함하는 구성이 개시되어 있다.

상기 선행기술 역시 수분함량이 높은 분뇨물에 부원료를 혼합하는 과정만으로 수분조절이 이루어지기 때문에 부원료 사용량이 많아지고, 부원료 혼합과 발효가 각각 다른 탱크에서 이루어지기 때문에 앞서 설명한 공정상의 비효율적인 측면이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 탈수공급장치의 가압수단을 통해 축인분에 포함되어 있는 다량의 수분을 신속하게 조절하고, 탈수공급장치에서 1차 수분조절이 이루어진 상태에서 부원료를 혼합하여 2차 수분조절이 될 수 있도록 함으로써 부원료 사용을 최소화하고, 부원료 혼합과 발효공정이 혼합발효장치에서 함께 이루어질 수 있도록 하여 제조공정을 단순화하고 수분함량조절이 용이하여 발효효율을 높이고자 한 축인분을 이용한 비료제조장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 내부로 축,인분이 공급되고 상부에 설치된 가압수단에 의해 하부로 눌러지게 되면 축,인분 내에 수분이 바닥에 형성된 지지판의 통공부를 통해 오수배출이 이루어지고 수분이 일정량 제거된 다음 배출부로 배출되는 탈수공급장치와, 상기 탈수공급장치에서 이송된 축, 인분과 별도의 부원료가 혼합된 다음 공급된 공기와 함께 발효가 이루어지되, 교반부재와 믹싱스크류가 각각 설치되어 부원료 혼합시에는 동시에 가동되고 발효시에는 믹싱스크류의 가동을 멈추고 교반부재만 가동되는 혼합발효장치와, 상기 혼합발효장치에서 이송된 발효원료를 고온에서 가열하고 수분을 조절하는 건조장치와, 상기 건조된 발효원료를 고형의 비료형태로 성형하는 비료성형장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 탈수공급장치의 가압수단은 외측 상부에 유압실린더가 고정설치되어 연결된 가압축과 가압판이 내부에서 승하강 작용하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 탈수공급장치의 지지판은 배출부 방향으로 하향 경사진 형태로 형성되어 가압수단에 의해 축,인분이 경사면을 따라 배출부로 압출 이송되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 탈수공급장치는 지지판 하부에 오수저장공간이 형성되어, 축,인분에서 제거된 수분이 저장된 다음 하단부로 오수배출이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 탈수공급장치의 상단부에 탈취탑이 설치되어 가압수단의 승하강 과정에서 발생하는 악취가 탈취되어 배출되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 교반부재는 혼합발효장치는 중심부에 수평으로 설치되는 교반축에 복수의 교반날개가 형성되며, 상기 교반날개 사이에는 별도의 송풍수단에 의해 공급된 공기가 공급될 수 있도록 복수의 공기공급구멍이 교반축 둘레에 형성되고, 상기 믹싱스크류는 교반부재의 하부에 수평으로 설치되는 회전축에 스크류날이 형성되되, 상기 믹싱스크류는 복수로 구비되어 교반날개의 회전반경 외측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 교반날개의 끝 부분은 회전방향으로 버킷부가 형성되어 교반과정에서 원료를 퍼올리는 형태로 교반되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 탈수공급장치의 가압수단을 통해 축인분에 포함되어 있는 다량의 수분을 신속하게 조절하고, 탈수공급장치에서 1차 수분조절이 이루어진 상태에서 부원료를 혼합하여 2차 수분조절이 될 수 있도록 함으로써 부원료 사용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 부원료 혼합과 발효공정이 혼합발효장치에서 함께 이루어질 수 있도록 하여 제조공정을 단순화하고 수분함량조절이 용이하여 양질의 비료를 생산할 수 있는 이점이 있다.

아울러 본 발명은 혼합발효장치의 부원료 혼합시에는 교반부재와 믹싱스크류를 동시에 가동하여 혼합에 최적화된 형태가 되고, 발효시에는 믹싱스크류의 가동을 중단하고 교반부재의 가동과 공기공급이 함께 이루어질 수 있도록 하여 발효에 최적화된 교반형태가 되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 축인분을 이용한 비료제조장치의 전체 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 탈수공급장치를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 탈수공급장치에서 가압수단이 작동되는 상태를 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 혼합발효장치의 구성을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 혼합발효장치에서 부원료 혼합과정을 나타낸 측단면도
도 6은 본 발명의 혼합발효장치에서 발효과정을 나타낸 측단면도
도 7은 본 발명에 따른 혼합발효장치의 교반부재를 나타낸 사시도

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 축인분을 이용한 비료제조장치는 도 1에 도시한 바와 같이 내부로 축,인분이 공급되고 상부에 설치된 가압수단(110)에 의해 하부로 눌러지게 되면 축,인분 내에 수분이 바닥에 형성된 지지판(120)의 통공부(121)를 통해 오수배출이 이루어지고 수분이 일정량 제거된 다음 배출부(140)로 배출되는 탈수공급장치(100)와, 상기 탈수공급장치(100)에서 이송된 축, 인분과 별도의 부원료가 혼합된 다음 공급된 공기와 함께 발효가 이루어지되, 교반부재(210)와 믹싱스크류(220)가 각각 설치되어 부원료 혼합시에는 동시에 가동되고 발효시에는 믹싱스크류(220)의 가동을 멈추고 교반부재(210)만 가동되는 혼합발효장치(200)와, 상기 혼합발효장치(200)에서 이송된 발효원료를 고온에서 가열하고 수분을 조절하는 건조장치(300)와, 상기 건조된 발효원료를 고형의 비료형태로 성형하는 비료성형장치(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 탈수공급장치(100)는 수분함량이 약 90 내지 95%로 이루어진 초기의 축,인분이 공급되는 구성으로, 공급된 축,인분이 상부에 설치된 가압수단(110)에 의해 하부로 눌러지게 되면서 수분의 일부가 축,인분을 지지하는 지지판(120)의 통공부(121)를 통해 오수배출되고 수분이 일정량 제거된 상태에서 배출되는 것이다. 상기 통공부(121)는 작은 크기로 다수 형성하여 가급적 액체만 통과될 수 있도록 한다.

상기 탈수공급장치(100)의 가압수단(110)은 외측 상부에 유압실린더(111)가 고정설치되어 연결된 가압축(112)과 가압판(113)이 내부에서 승하강 작용이 이루어진다. 즉, 가압판(113)은 축인분이 공급되는 공급부(130)보다 상부에 위치하다가 공급이 다 되면 가압판(113)이 하강하면서 축,인분의 일정 수분을 제거하게 된다.

상기 탈수공급장치(100)의 지지판(120)은 배출부(140) 방향으로 하향 경사진 형태로 형성되어 가압수단(110)에 의해 축,인분이 경사면을 따라 배출부(140)로 압출 이송된다. 따라서 탈수공급장치(100)의 가압수단(110)은 수분조절과 배출이 동시에 이루어지는 것으로, 이러한 작동과정의 바람직한 예로는 초기에 배출부(140)의 이송스크류(141)를 작동시키지 않고 가압판(113)이 천천히 하강하면서 어느 정도 수분조절이 된 다음 배출부(140)의 이송스크류(141)를 작동시켜 가압판(113)의 하강작용이 수분조절뿐만 아니라 축,인분을 배출부(140)쪽으로 밀어주는 역할을 하여 이송을 용이하게 한다.

그리고 상기 탈수공급장치(100)는 지지판(120) 하부에 오수저장공간(150)이 형성되어, 축,인분에서 제거된 수분이 일시적으로 저장된 다음 하단부로 오수배출이 이루어진다.

아울러 상기 탈수공급장치(100)의 상단부에 탈취탑(160)이 설치되어 가압수단(110)의 승하강 과정에서 발생하는 악취가 탈취된 상태로 배출되도록 한다. 이는 탈수공급장치(100)의 상부로 공기배출이 이루어져야만 가압판(113)의 상승이 용이하게 이루어질 수 있기 때문에 탈수공급장치(100) 내부의 공기가 상부로 배출될 수 있도록 하되 탈취탑(160)의 필터를 거쳐 악취처리가 이루어진 다음 배출되도록 하는 것이다.

이렇게 탈수공급장치(100)를 통해 축,인분의 수분함량은 약 60 내지 70% 조절되게 된다. 상기 수분함량은 가압판(113)의 하강 정도를 제어함으로써 얼마든지 조절 가능함은 물론이다.

본 발명의 혼합발효장치(200)는 장치 내에서 별도의 이송과정 없이 부원료 혼합과 발효공정이 이루어지는 것으로, 부원료 혼합이 먼저 이루어진 다음 발효과정을 거치게 되는 구성이다. 상기 부원료는 축, 인분의 수분함량(함수율)을 조절하기 위한 것으로서 주로 톱밥, 왕겨, 패각, 연탄재 등이 사용되며 부원료를 혼합하여 최적의 발효조건에 해당하는 45 내지 55%의 수분함량으로 조절하게 된다.

상기 혼합발효장치(200)의 상부에는 도 4에 도시한 바와 같이 탈수공급장치(100)를 거친 축,인분이 공급되는 제1투입구(230)와 부원료가 투입되는 제2투입구(240)가 각각 형성되어 탈수공급장치(100) 내에서 혼합될 수 있도록 하고, 상부 중앙에는 배기덕트(260)가 형성되어 혼합 및 발효과정에서 발생하는 악취를 외부로 배출하도록 되어 있다.

본 발명의 혼합발효장치(200)는 교반부재(210)와 믹싱스크류(220)가 각각 설치되는 것이 특징인데, 부원료 혼합시에는 교반부재(210)와 믹싱스크류(220)가 동시에 가동되고, 발효시에는 믹싱스크류(220)의 가동을 멈추고 교반부재(210)만 가동되도록 제어하여 효과적으로 혼합 또는 발효가 이루어질 수 있도록 한다.

상기 교반부재(210)는 혼합발효장치(200)는 중심부에 수평으로 설치되는 교반축(211)에 복수의 교반날개(212)가 형성되며, 상기 교반날개(212) 사이에는 별도의 송풍수단(250)에 의해 공급된 공기가 발효시에만 공급될 수 있도록 복수의 공기공급구멍(211')이 교반축(211) 둘레에 형성되어 있다. 그리고 교반날개(212)의 끝 부분 형상이 회전방향으로 만곡진 형태의 버킷부(212')로 형성하여 교반과정에서 원료를 퍼올리는 형태로 교반될 수 있도록 한다.

상기 믹싱스크류(220)는 교반부재(210)의 하부에 수평으로 설치되는 회전축에 스크류날(221)이 형성되며, 상기 믹싱스크류(220)는 복수로 구비되어 교반날개(212)와 간섭되지 않도록 교반날개(212)의 회전반경 외측에 설치되어 함께 가동되어도 문제없도록 한다.

이와 같이 이루어진 혼합발효장치(200)의 작동과정을 좀 더 상세히 설명하자면 먼저 탈수공급장치(100)에서 1차 수분조절이 이루어진 축,인분과 별도로 공급되는 부원료를 각각 제1투입구(230)와 제2투입구(240)로 투입한 다음 도 5에 도시한 바와 같이 교반부재(210)와 믹싱스크류(220)를 동시에 가동하여 서로 혼합함으로써 2차 수분조절이 이루어진다. 이때 투입된 축,인분과 부원료는 교반부재(210)의 1/2 내지 1/3 정도만 잠길 수 있을 정도의 양으로 투입되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 믹싱스크류(220)의 회전속도는 교반부재(210)의 회전속도보다 빠르게 하여 신속하게 혼합될 수 있도록 하고, 교반부재(210)와 믹싱스크류(220)의 회전방향은 상호 역방향으로 설정하여 혼합이 더욱 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

이렇게 부원료 혼합과정을 거치게 되면 도 6에 도시한 바와 같이 믹싱스크류(220)의 가동을 중단하고 교반부재(210)만 천천히 회전하면서 발효과정이 이루어지게 된다. 이때 별도의 송풍수단(250)에 의해 공기가 공급되고 공급된 공기는 교반축(211) 둘레에 형성된 공기공급구멍(211')으로 공기가 배출되면서 발효를 더욱 촉진하게 된다. 상기 발효과정은 적어도 15일 이상의 장기간에 걸쳐 이루어지게 된다.

따라서, 본 발명의 혼합발효장치(200)는 부원료 혼합시에는 교반부재(210)와 믹싱스크류(220)를 동시에 가동하여 혼합에 최적화된 형태가 되고, 발효시에는 믹싱스크류(220)의 가동을 중단하고 교반부재(210)의 가동과 공기공급이 함께 이루어질 수 있도록 하여 발효에 최적화된 교반형태가 되는 것이다.

이렇게 혼합발효장치(200)를 거친 발효원료는 건조장치(300)에서 가열 및 열풍공급을 통해 수분함량이 5 내지 10%가 되도록 건조과정이 이루어지고, 건조된 발효원료는 비료성형장치(400)에서 고형의 비료형태로 성형 되어 최종적으로 비료제조가 완료되는 것이다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

100 : 탈수공급장치 110 : 가압수단
111 : 유압실린더 112 : 가압축
113 : 가압판 120 : 지지판
121 : 통공부 130 : 공급부
140 : 배출부 141 : 이송스크류
150 : 오수저장공간 160 : 탈취탑
200 : 혼합발효장치 210 : 교반부재
211 : 교반축 211' : 공기공급구멍
212 : 교반날개 212' : 버킷부
220 : 믹싱스크류 221 : 스크류날
230 : 제1투입구 240 : 제2투입구
250 : 송풍수단 260 : 배기덕트
300 : 건조장치 400 : 비료성형장치

Claims (7)

1. 내부로 축,인분이 공급되고 상부에 설치된 가압수단(110)에 의해 하부로 눌러지게 되면 축,인분 내에 수분이 바닥에 형성된 지지판(120)의 통공부(121)를 통해 오수배출이 이루어지고 수분이 일정량 제거된 다음 배출부(140)로 배출되는 탈수공급장치(100)와,
   상기 탈수공급장치(100)에서 이송된 축, 인분과 별도의 부원료가 혼합된 다음 공급된 공기와 함께 발효가 이루어지되, 교반부재(210)와 믹싱스크류(220)가 각각 설치되어 부원료 혼합시에는 동시에 가동되고 발효시에는 믹싱스크류(220)의 가동을 멈추고 교반부재(210)만 가동되는 혼합발효장치(200)와,
   상기 혼합발효장치(200)에서 이송된 발효원료를 고온에서 가열하고 수분을 조절하는 건조장치(300)와,
   상기 건조된 발효원료를 고형의 비료형태로 성형하는 비료성형장치(400);를 포함하여 구성되고,
   상기 탈수공급장치(100)의 지지판(120)은 배출부(140) 방향으로 하향 경사진 형태로 형성되어 가압수단(110)에 의해 축,인분이 경사면을 따라 배출부(140)로 압출 이송되며,
   상기 교반부재(210)는 혼합발효장치(200)는 중심부에 수평으로 설치되는 교반축(211)에 복수의 교반날개(212)가 형성되며, 상기 교반날개(212) 사이에는 별도의 송풍수단(250)에 의해 공급된 공기가 공급될 수 있도록 복수의 공기공급구멍(211')이 교반축(211) 둘레에 형성되고,
   상기 믹싱스크류(220)는 교반부재(210)의 하부에 수평으로 설치되는 회전축에 스크류날(221)이 형성되되, 상기 믹싱스크류(220)는 복수로 구비되어 교반날개(212)의 회전반경 외측에 설치되며,
   상기 교반부재(210)와 믹싱스크류(220)의 회전방향은 상호 역방향으로 설정되는 것을 특징으로 하는 축인분을 이용한 비료제조장치
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 탈수공급장치(100)의 가압수단(110)은 외측 상부에 유압실린더(111)가 고정설치되어 연결된 가압축(112)과 가압판(113)이 내부에서 승하강 작용하는 것을 특징으로 하는 축인분을 이용한 비료제조장치
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 탈수공급장치(100)는 지지판(120) 하부에 오수저장공간(150)이 형성되어, 축,인분에서 제거된 수분이 저장된 다음 하단부로 오수배출이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 축인분을 이용한 비료제조장치
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 탈수공급장치(100)의 상단부에 탈취탑(160)이 설치되어 가압수단(110)의 승하강 과정에서 발생하는 악취가 탈취되어 배출되는 것을 특징으로 하는 축인분을 이용한 비료제조장치
   
   
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 교반날개(212)의 끝 부분은 회전방향으로 버킷부(212')가 형성되어 교반과정에서 원료를 퍼올리는 형태로 교반되는 것을 특징으로 하는 축인분을 이용한 비료제조장치
   
   

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