KR102081554B1 - 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 부자재가 혼합된 상태의 축분을 발효할 때 수분함량이 높은 상태에서 1차 발효가 이루어지도록 하고, 수분함량이 비교적 적은 상태에 맞는 2차 발효가 이루어지도록 하여, 발효효율을 높일 수 있도록 하면서, 2차 발효상태에서 발효 촉진을 위한 공기공급을 간편하고 효과적으로 이루어질 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 부자재와 분뇨가 공급되어 일정기간 동안 발효가 이루어지되, 과수분 상태에서 1차 발효가 이루어지고, 1차 발효가 완료된 상태에서 자체적으로 수분배출이 이루어지는 제1발효조와, 상기 제1발효조에서 수분이 제거된 혼합물을 공급받아 2차 발효가 이루어지며, 상기 혼합물과 별도의 에어볼을 투입하여, 혼합물의 교반과정에서 에어볼이 손상되면서 에어볼 내부의 공기가 혼합물로 공급되도록 한 제2발효조와, 상기 제2발효조에서 발효된 원료를 고온에서 가열하고 수분을 조절하는 건조기와, 상기 건조기를 거친 비료를 고형의 비료형태로 성형하는 성형기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치{Manufacturing system of the organic fertilizer}
본 발명은 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 부자재가 혼합된 상태의 축분을 발효할 때 수분함량이 높은 상태에서 1차 발효가 이루어지도록 하고, 수분함량이 비교적 적은 상태에 맞는 2차 발효가 이루어지도록 하여, 발효효율을 높일 수 있도록 하면서, 2차 발효상태에서 발효 촉진을 위한 공기공급을 간편하고 효과적으로 이루어질 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
일반적으로 축분 또는 인분과 같은 배설물(분뇨물)은 악취 발생 문제, 하천 방류 시 하천오염, 해양 투기 시 연안 해안의 황폐화, 배설물 처리 문제 등으로 인한 환경오염이 발생하고 있다.
이를 감안하여 종래에도 유기물을 함유한 폐기물 및 배설물 처리방법과 장치가 개발되어 다량의 축분 또는 인분 등의 배설물을 이용하여 고품질의 유기질비료를 생산하여 환경오염 발생원인 축분 또는 인분 등의 유기질 폐기물을 다량으로 처리할 수 있음은 물론, 고품질의 유기질비료를 사용하여 토양의 산성화를 방지할 수 있도록 하고 있다.
이러한 축,인분을 이용한 비료제조방법은 일반적으로 볏짚, 톱밥, 왕겨, 패각, 연탄재, 나뭇가지와 같은 부자재와 축인분을 혼합한 다음 발효조에서 발효과정을 거친 다음 건조기를 통해 수분조절이 이루어진 다음 비료성형이 이루어지게 된다.
그러나 종래의 비료제조방법은 발효가 이루어지는 축,인분의 상태가 수분을 많이 함유할 경우, 생산되는 비료대비 많은양의 축,인분이 저장되어야 하기 때문에 큰 규모의 발효조가 구비되어야 하며, 축인분에 원활한 에어공급이 어려워 발효효율이 떨어지는 문제점이 있고, 반대로 수분이 제거된 상태의 축,인분은 교반과정에 따른 구동부하가 심하고, 교반효율이 상대적이 떨어지는 문제점이 있다.
아울러, 발효를 촉진하기 위해 발효조 내부로 외부의 공기를 주입하고 있으나, 공기주입에 따른 설비의 설치가 비용적으로나 구조적으로나 적용하기 어렵고, 막힘문제가 발생하지 않도록 지속적인 유지보수를 해야 하는 관리의 부담이 발생하게 된다.
관련 선행기술로서, 특허 제1977012호, 특허 제1977012호, 특허 제1997420호, 특허 제1997421호, 특허 제1885051호, 특허 제1824370호 등이 개시되어 있지만, 한가지의 수분 함량조건으로 발효가 이루어지기 때문에 상기와 같은 문제점이 그대로 있으며, 에어공급에 따른 부가적인 설비가 필요한 구성으로 되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 부자재와 축인분을 혼합한 혼합물을 수분을 많이 함유한 상태로 1차 발효한 다음, 수분을 제거한 상태에서 또 다른 발효조로 공급하여 2차 발효가 이루어질 수 있도록 함으로써, 서로 다른 수분함량 조건으로 발효효율을 높일 수 있는 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치를 제공함에 목적이 있다.
또한 본 발명은 발효조 내부로 발효촉진을 위해 공기를 공급할 수 있도록 하되, 별도의 공기를 공급할 수 있는 관로 또는 콤프레셔와 같은 구성없이 효과적으로 혼합물 내부로 공기공급이 이루어질 수 있도록 하여, 발효효율을 향상시킴과 아울러 설비비용을 최소화할 수 있는 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 부자재와 분뇨가 공급되어 일정기간 동안 발효가 이루어지되, 과수분 상태에서 1차 발효가 이루어지고, 1차 발효가 완료된 상태에서 자체적으로 수분배출이 이루어지는 제1발효조와, 상기 제1발효조에서 수분이 제거된 혼합물을 공급받아 2차 발효가 이루어지며, 상기 혼합물과 별도의 에어볼을 투입하여, 혼합물의 교반과정에서 에어볼이 손상되면서 에어볼 내부의 공기가 혼합물로 공급되도록 한 제2발효조와, 상기 제2발효조에서 발효된 원료를 고온에서 가열하고 수분을 조절하는 건조기와, 상기 건조기를 거친 비료를 고형의 비료형태로 성형하는 성형기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1발효조는; 상부에 부자재 공급부와 분뇨 공급부가 형성되고, 하부 일측에는 발효된 혼합물이 배출되는 1차발효 배출부가 형성되어 있는 본체와, 상기 본체 내부에는 중앙에 수직으로 설치되어 혼합물을 발효 기간동안 지속적으로 교반하는 교반날개와, 상기 교반날개의 하부에 설치되어 1차 발효가 완료된 혼합물을 1차발효 배출부로 이송하는 이송스크류와, 상기 이송스크류의 하부에 설치되어 혼합물 내부의 수분이 자중에 의해 분리될 수 있도록 다수의 관통구멍이 형성된 걸름판과, 상기 걸름판의 하부에 형성되어 수분을 배출하는 수분배출부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 수분배출부에는 수분 배출을 제어하는 수분조절밸브가 설치되고, 1차발효 배출부에는 1차 발효된 혼합물의 배출량을 조절하는 배출조절밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2발효조는; 제1발효조에서 1차 발효된 혼합물이 공급되는 발효공급부와, 에어볼이 투입되는 에어볼공급부가 형성되어 있는 발효탱크와, 상기 발효탱크 내측에는 공급된 혼합물과 에어볼이 발효과정에서 서로 교반될 수 있도록 하면서, 에어볼의 강제손상을 발생시키는 교반부재와, 상기 교반부재를 통해 2차 발효가 완료된 다음 배출되는 2차발효 배출부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 에어볼은 내부에 일정공간을 형성되어 공기가 채워지는 공기층과,상기 공기층의 외부를 감싸는 형태로 공기층을 보호하는 표피층;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 부자재와 분뇨를 혼합하고 높은 수분함량 상태로 1차 발효가 이루어지는 제1발효조와, 수분이 제거된 상태의 1차 발효 혼합물을 다시 2차 발효를 거치는 제2발효조로 구성함으로써, 발효효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 별도의 에어공급 장치 없이 에어볼의 투입만으로 발효촉진이 이루어지도록 함으로써, 발효효율을 향상시키고, 종래의 에어공급을 위한 공급라인, 컴프레셔와 같은 복잡한 구성 없이도 혼합물 내부로 효과적인 에어공급이 이루어질 수 있고, 에어공급을 위한 구성들의 유지보수 작업이 생략되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치의 전체 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 제1발효조의 구성을 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 제2발효조의 구성을 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 제2발효조의 발효과정에서 에어볼을 투입하는 상태를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 제2발효조에서 교반부재의 구성을 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 에어볼 내부 구성을 나타낸 단면도
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 발명의 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치는 도 1에 도시한 바와 같이 부자재와 분뇨가 공급되어 일정기간 동안 발효가 이루어지되, 과수분 상태에서 1차 발효가 이루어지고, 1차 발효가 완료된 상태에서 자체적으로 수분배출이 이루어지는 제1발효조(100)와, 상기 제1발효조(100)에서 수분이 제거된 혼합물을 공급받아 2차 발효가 이루어지며, 상기 혼합물과 별도의 에어볼(500)을 투입하여, 혼합물의 교반과정에서 에어볼(500)이 손상되면서 에어볼(500) 내부의 공기가 혼합물로 공급되도록 한 제2발효조(200)와, 상기 제2발효조(200)에서 발효된 원료를 고온에서 가열하고 수분을 조절하는 건조기(300)와, 상기 건조기(300)를 거친 비료를 고형의 비료형태로 성형하는 성형기(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1발효조(100)는 혼합과 발효가 함께 이루어지는 것으로서, 부자재와 분뇨가 공급되어 내부에서 충분히 혼합되고, 수분이 높은 상태에서 1차 발효가 이루어지는 구성에 해당한다. 상기 부자재는 일반적으로 적용되는 볏짚, 톱밥, 왕겨, 패각, 연탄재, 나뭇가지와 같은 재료로 구성되며, 분뇨는 대부분의 수분상태로 이루어지는 가축 배설물에 해당된다. 상기 제1발효조(100)는 부자재와 분뇨가 곧바로 혼합되어 발효가 이루어지기 때문에, 부자재가 가루형태로 공급되어야 함은 물론이다.
상기 제1발효조(100)의 구성은 도 2에 도시한 바와 같이 상부에 부자재 공급부(111)와 분뇨 공급부(112)가 형성되고, 하부 일측에는 발효된 혼합물이 배출되는 1차발효 배출부(113)가 형성되어 있는 본체(110)와, 상기 본체(110) 내부에는 중앙에 수직으로 설치되어 혼합물을 발효 기간동안 지속적으로 교반하는 교반날개(120)와, 상기 교반날개(120)의 하부에 설치되어 1차 발효가 완료된 혼합물을 1차발효 배출부(113)로 이송하는 이송스크류(130)와, 상기 이송스크류(130)의 하부에 설치되어 혼합물 내부의 수분이 자중에 의해 분리될 수 있도록 다수의 관통구멍(141)이 형성된 걸름판(140)과, 상기 걸름판(140)의 하부에 형성되어 수분을 배출하는 수분배출부(150);로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1발효조(100)의 수분배출부(150)에는 수분 배출을 제어하는 수분조절밸브(160)가 설치되고, 1차발효 배출부(113)에는 1차 발효된 혼합물의 배출량을 조절하는 배출조절밸브(170)가 설치되어 있다.
상기 제1발효조(100)의 발효과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 부자재 공급부(111)와 분뇨 공급부(112)로 부자재와 분뇨가 각각 일정비율로 공급되어 본체(110)의 일정 수위까지 채워진다. 그리고 나서 수분함량이 높은 상태로 교반날개(120)를 통해 혼합하게 된다. 그리고 나서 교반날개(120)는 지속적으로 회전하면서 1차 발효가 이루어지게 된다. 상기 제1발효조(100)에는 가열수단(미도시)을 구성하여 발효에 최적화된 온도로 조절되는 것이 바람직하다. 1차 발효가 완료되면 수분조절밸브(160)를 개방하여 1차 발효된 혼합물의 수분을 배출하게 된다. 상기 수분배출과정에서도 교반날개(120)는 지속적으로 회전되도록 하여 걸름판(140)을 통해 수분배출이 좀더 용이하게 이루어지도록 하는 것이 좋다.
상기와 같이 1차 발효후 수분조절까지 이루어지게 되면, 교반날개(120)의 작동은 중단한 상태로, 이송스크류(130)를 작동시켜 혼합물을 1차발효 배출부(113)로 이송되도록 하여 다음 공정에 해당하는 제2발효조(200)로 공급하게 된다.
상기 제1발효조(100)는 도 2에 도시한 바와 같이 본체(110)의 일측에 내부를 확인할 수 있도록 한 투시창(180)이 수직으로 형성되어, 교반상태 및 수분함량을 육안으로 파악할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 교반날개(120)의 회전속도는 2단계로 구성하여, 최초 부자재와 분뇨 혼합시에는 빠른속도로 회전되도록 하고, 발효시에는 비교적 느린속도로 회전되도록 하는 것이 좋다.
본 발명의 제2발효조(200)는 수분이 제거된 1차 발효 상태의 혼합물을 공급받아 2차 발효가 이루어지는 것으로서, 혼합물과 에어볼(500)을 투입하여 교반과정에서 에어볼(500)의 손상에 의해 에어볼(500) 내부에 있었던 공기가 유출되면서 혼합물로 공급되어 발효를 촉진하게 된다.
이와 같이 에어볼(500)을 통한 발효촉진이 이루어질 경우, 종래의 발효조 내부로 단순히 에어공급을 하는 구성에 비해 혼합물 내부로 에어공급이 골고루 이루어질 수 있어서 발효효과를 더욱 높일 수 있고, 종래의 에어공급을 위한 공급라인, 컴프레셔와 같은 복잡한 구성 없이도 혼합물 내부로 효과적인 에어공급이 이루어질 수 있고, 에어공급을 위한 구성들의 유지보수 작업이 생략되는 이점을 갖게 되는 것이다.
상기 제2발효조(200)의 구성은 도 3에 도시한 바와 같이 제1발효조(100)에서 1차 발효된 혼합물이 공급되는 발효공급부(211)와, 에어볼(500)이 투입되는 에어볼공급부(212)가 형성되어 있는 발효탱크(210)와, 상기 발효탱크(210) 내측에는 공급된 혼합물과 에어볼(500)이 발효과정에서 서로 교반될 수 있도록 하면서, 에어볼(500)의 강제손상을 발생시키는 교반부재(220)와, 상기 교반부재(220)를 통해 2차 발효가 완료된 다음 배출되는 2차발효 배출부(230);로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 발효탱크(210)는 상부에 발효공급부(211)와 에어볼공급부(212)가 각각 형성되어 1차 발효된 혼합물과 에어볼(500)이 따로 투입된다. 1차 발효된 혼합물 공급시 도 3에 도시한 바와 같이 혼합물과 에어볼(500)이 함께 공급되고, 발효과정에는 도 4에 도시한 바와 같이 혼합물 공급은 차단한 상태로 에어볼(500)을 공급하여 발효촉진이 지속적으로 이루어지도록 한다.
그리고 상기 교반부재(220)는 도 5에 도시한 바와 같이 발효탱크(210)의 하부에 설치되며, 모터의 구동력에 의해 회전하는 회전축(221)과, 상기 회전축(221)의 일측으로 수평설치되는 교반봉(222)과, 상기 교반봉(222)의 표면에는 날카롭게 돌출되어 에어볼(500)을 강제손상시킬 수 있도록 한 다수의 스파이크부(223);로 구성된다. 그리고 상기 교반봉(222)은 도면에 도시한 바와 같이 다단으로 설치되어, 교반효과를 더욱 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 에어볼(500)은 도 6에 도시한 바와 같이 내부에 일정공간을 형성되어 공기가 채워지는 공기층(510)과,상기 공기층(510)의 외부를 감싸는 형태로 공기층(510)을 보호하는 표피층(520);으로 구성되며, 표피층(520)의 재질은 교반과정에서 파손되어 혼합물과 쉽게 섞일 수 있고 발효에 도움을 줄 수 있는 재질로 적용되는 것이 바람직하다. 예를 들면 축분 또는 부자재에 사용되는 재질로 적용되어 발효 후 파손된 에어볼(500)을 수거하는 작업 없이 함께 혼합 발효되도록 하는 것이 좋다.
상기 에어볼(500)은 도면에 도시한 바와 같이 표피층(520) 외부에 코팅층(530)을 더 형성할 수 있다. 상기 코팅층(530)은 에어볼(500)의 표면을 좀 더 견고하게 구성하여, 파손이 미리 이루어지지 않고, 혼합물 안쪽에서 손상되어 혼합물에 골고루 공기공급이 이루어지도록 하는 것이다. 상기 코팅층(530)의 재질은 구체적으로 한정하지 않으나, 제2발효조(200)의 높은 발효온도 및 혼합물의 수분과 일정시간 접촉되었을 때 용해[溶解]되는 재질로 적용되는 것이 바람직하다.
상기 에어볼(500)은 교반부재(220)의 스파이크부(223)에 의해서만 파손되는 것이 아니라, 혼합물의 중량에 의해서도 강제 파손되기 때문에, 파손되지 않고 남아있는 에어볼(500)이 존재하지 않으며, 이는 종래기술에서 볼 수 없었던 효과적인 에어공급 방식에 해당되는 것이다.
상기 제2발효조(200)에서 최종적으로 발효된 원료를 건조기(300)를 통해 비료제조를 위한 수분함량으로 조절하게 되고, 성형기(400)를 통해 건조된 비료를 고형의 비료형태로 성형하게 되는 것이다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
100 : 제1발효조 110 : 본체
111 : 부자재 공급부 112 : 분뇨 공급부
113 : 1차발효 배출부 120 : 교반날개
130 : 이송스크류 140 : 걸름판
141 : 관통구멍 150 : 수분배출부
160 : 수분조절밸브 170 : 배출조절밸브
180 : 투시창 200 : 제2발효조
210 : 발효탱크 211 : 발효공급부
212 : 에어볼공급부 220 : 교반부재
221 : 회전축 222 : 교반봉
223 : 스파이크부 230 : 2차발효 배출부
300 : 건조기 400 : 성형기
500 : 에어볼 510 : 공기층
520 : 표피층 530 : 코팅층

Claims (5)

  1. 부자재와 분뇨가 공급되어 일정기간 동안 발효가 이루어지되, 과수분 상태에서 1차 발효가 이루어지고, 1차 발효가 완료된 상태에서 자체적으로 수분배출이 이루어지는 제1발효조(100)와, 상기 제1발효조(100)에서 수분이 제거된 혼합물을 공급받아 2차 발효가 이루어지며, 상기 혼합물과 별도의 에어볼(500)을 투입하여, 혼합물의 교반과정에서 에어볼(500)이 손상되면서 에어볼(500) 내부의 공기가 혼합물로 공급되도록 한 제2발효조(200)와, 상기 제2발효조(200)에서 발효된 원료를 고온에서 가열하고 수분을 조절하는 건조기(300)와, 상기 건조기(300)를 거친 비료를 고형의 비료형태로 성형하는 성형기(400);를 포함하고,
    상기 제1발효조(100)는;
    상부에 부자재 공급부(111)와 분뇨 공급부(112)가 형성되고, 하부 일측에는 발효된 혼합물이 배출되는 1차발효 배출부(113)가 형성되어 있는 본체(110)와,
    상기 본체(110) 내부에는 중앙에 수직으로 설치되어 혼합물을 발효 기간동안 지속적으로 교반하는 교반날개(120)와,
    상기 교반날개(120)의 하부에 설치되어 1차 발효가 완료된 혼합물을 1차발효 배출부(113)로 이송하는 이송스크류(130)와,
    상기 이송스크류(130)의 하부에 설치되어 혼합물 내부의 수분이 자중에 의해 분리될 수 있도록 다수의 관통구멍(141)이 형성된 걸름판(140)과,
    상기 걸름판(140)의 하부에 형성되어 수분을 배출하는 수분배출부(150);로 구성되는 것을 특징으로 하는 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수분배출부(150)에는 수분 배출을 제어하는 수분조절밸브(160)가 설치되고, 1차발효 배출부(113)에는 1차 발효된 혼합물의 배출량을 조절하는 배출조절밸브(170)가 설치되는 것을 특징으로 하는 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치
  4. 부자재와 분뇨가 공급되어 일정기간 동안 발효가 이루어지되, 과수분 상태에서 1차 발효가 이루어지고, 1차 발효가 완료된 상태에서 자체적으로 수분배출이 이루어지는 제1발효조(100)와, 상기 제1발효조(100)에서 수분이 제거된 혼합물을 공급받아 2차 발효가 이루어지며, 상기 혼합물과 별도의 에어볼(500)을 투입하여, 혼합물의 교반과정에서 에어볼(500)이 손상되면서 에어볼(500) 내부의 공기가 혼합물로 공급되도록 한 제2발효조(200)와, 상기 제2발효조(200)에서 발효된 원료를 고온에서 가열하고 수분을 조절하는 건조기(300)와, 상기 건조기(300)를 거친 비료를 고형의 비료형태로 성형하는 성형기(400);를 포함하고,
    상기 제2발효조(200)는;
    제1발효조(100)에서 1차 발효된 혼합물이 공급되는 발효공급부(211)와, 에어볼(500)이 투입되는 에어볼공급부(212)가 형성되어 있는 발효탱크(210)와,
    상기 발효탱크(210) 내측에는 공급된 혼합물과 에어볼(500)이 발효과정에서 서로 교반될 수 있도록 하면서, 에어볼(500)의 강제손상을 발생시키는 교반부재(220)와,
    상기 교반부재(220)를 통해 2차 발효가 완료된 다음 배출되는 2차발효 배출부(230);로 구성되는 것을 특징으로 하는 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치
  5. 제 1항 또는 4항에 있어서,
    상기 에어볼(500)은 내부에 일정공간을 형성되어 공기가 채워지는 공기층(510)과,상기 공기층(510)의 외부를 감싸는 형태로 공기층(510)을 보호하는 표피층(520);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치

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