KR102288525B1 - 축분 처리시스템 - Google Patents
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Abstract
축분을 펠렛 연료로 재활용함으로써 환경친화적인 자원순환을 실현하고, 축분의 수분을 효율적으로 처리하여 펠렛 연료를 제조할 수 있게 함으로써 축분 처리에 따른 경제성이 담보되도록 하는 축분 처리시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 축분 처리시스템에 관한 것으로, 축분을 펠렛 연료로 재활용함으로써 환경친화적인 자원순환을 실현하고, 축분의 수분을 효율적으로 처리하여 펠렛 연료를 제조할 수 있게 함으로써 축분 처리에 따른 경제성이 담보되도록 하는 축분 처리시스템에 관한 것이다.
가축에서 발생하는 축분의 처리는 특히 환경오염문제를 포함하여 사회적으로 그 처리에 많은 비용이 필요하며, 주거지역 등에서는 축사 또는 축분 처리시스템이 악취 등의 문제로 인해 혐오시설로 분류되어 대부분의 지역에서는 축분을 처리하는 축분 처리시스템나 축사 등이 건설되는 것을 기피하여, 임의의 지정된 지역에서만 축분 처리시스템이 설치되었다.
이러한, 축분의 대부분은 퇴비화 방법, 매립방법이나 소각방법 등의 방법이 시행되고 있다.
하지만, 상술한 퇴비화 방법의 경우 사용시기가 제한되고 토양이 오염되어 작물에 피해를 입히는 문제가 있었고, 매립방법의 경우 매립장 확보가 어렵고 침출수가 발생하여 2차 오염을 초래하였으며, 소각방식은 주민의 저항은 물론 시설비와 유지관리비가 많이 들고, 대기오염을 발생시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 축분을 펠렛 연료로 재활용함으로써 환경친화적인 자원순환을 실현할 수 있도록 한 축분 처리시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 고함수율의 축분에서 수분을 효과적으로 제거한 후최소한의 건조과정을 거치게 하여 펠렛 연료를 제조할 수 있게 함으로써, 축분 처리에 따른 경제성이 담보되도록 한 축분 처리시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 목적은, 일측에 축분이 투입되는 호퍼가 마련되고 타측에 공급구가 마련되되, 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 호퍼로 투입된 축분을 이송시켜 공급구를 통해 공급하는 축분공급 스크류피더기; 상기 축분공급 스크류피더기의 공급구를 통해 공급되는 축분을 공급받아 축분을 이송시키는 과정에서 일정압력을 가해 압착시킴으로써 축분에 포함된 수분을 탈수하여 제거하게 구성되는 축분압착기; 일측에 상기 축분압착기에서 수분이 제거된 축분이 투입되는 호퍼가 마련되고 타측에 배출구가 마련되되, 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 호퍼로 투입된 축분을 이송시켜 배출구를 통해 배출하는 제1축분이송 스크류피더기; 상기 제1축분이송 스크류피더기의 배출구에서 배출되는 축분을 공급받아 건조하여 축분의 함수율을 낮춰 배출하는 건조기; 일측에 상기 건조기에서 건조된 축분이 투입되는 호퍼가 마련되고 타측에 배출구가 마련되되, 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 호퍼로 투입된 축분을 이송시켜 배출구를 통해 배출하는 제2축분이송 스크류피더기; 및 상기 제2축분이송 스크류피더기의 배출구에서 배출되는 건조된 축분을 공급받아 축분을 압착에 의해 일정한 크기로 성형하여 펠렛으로 성형하는 펠렛성형기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축분 처리시스템에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 축분 처리시스템은 축분을 펠렛 연료로 재활용함으로써 환경친화적인 자원순환을 실현할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 축분 처리시스템은 축분압착기를 통해 고함수율의 축분에서 수분을 효과적으로 제거한 후 건조기를 통해 최소한의 건조과정을 거치게 하여 펠렛 연료를 제조할 수 있게 함으로써, 축분 처리에 따른 경제성이 담보되고 고품질의 펠렛 연료를 생산할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 축분 처리시스템을 전체적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 축분 처리시스템에서 축분공급 스크류피더기를 설명하기 위한 도면,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 축분 처리시스템에서 축분압착기를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 축분 처리시스템에서 펠렛성형기를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 축분 처리시스템을 공간활용을 위한 최적화된 배치구조를 설명하기 위한 도면,
도 8 및 도 9은 본 발명에 따른 축분 처리시스템에서 폐수 정화 탈취 살균장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 축분 처리시스템에서 축분공급 스크류피더기를 설명하기 위한 도면,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 축분 처리시스템에서 축분압착기를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 축분 처리시스템에서 펠렛성형기를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 축분 처리시스템을 공간활용을 위한 최적화된 배치구조를 설명하기 위한 도면,
도 8 및 도 9은 본 발명에 따른 축분 처리시스템에서 폐수 정화 탈취 살균장치를 설명하기 위한 도면.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 축분 처리시스템은 축분을 펠렛 연료로 재활용함으로써 환경친화적인 자원순환을 실현하는 것을 특징으로 하는 것으로, 축분공급 스크류피더기(100), 축분압착기(200), 제1축분이송 스크류피더기(300), 건조기(400), 제2축분이송 스크류피더기(500) 및 펠렛성형기(600)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 축분공급 스크류피더기(100)는 일측에 축분이 투입되는 호퍼(110)가 마련되고 타측에 공급구(120)가 마련되되, 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 호퍼(110)로 투입된 축분을 이송시켜 공급구(120)를 통해 공급하게 구성된다.
좀 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 축분공급 스크류피더기(100)는 축분이 투입되는 호퍼(110)와, 상기 호퍼(110)의 하부와 연통되게 설치되고 내부가 중공으로 형성되며 전단부에 공급구(120)가 형성된 하우징(130)과, 상기 하우징(130)의 내부에 설치되어 축분을 전방으로 강제 이송시키면서 공급구(120)로 강제 배출하는 스크류(140)로 구성된다. 여기서, 상기 스크류(140)는 하우징(130)의 외측에 설치되는 모터(150)에서 동력을 전달받아 회전하게 구성된다. 또한, 상기 하우징(130)은 지지대(160)를 통해 지지되어 상향 경사지게 설치된다.
다음으로, 상기 축분압착기(200)는 상기 축분공급 스크류피더기(100)의 공급구(120)를 통해 공급되는 축분을 공급받아 축분을 이송시키는 과정에서 일정압력을 가해 압착시킴으로써 축분에 포함된 수분을 탈수하여 제거하게 구성된다.
좀 더 구체적으로, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 축분압착기(200)는 후술하는 구성요소들이 설치되는 설치프레임(210)과, 상기 축분공급 스크류피더기(100)에서 공급되는 축분이 투입되는 호퍼(220)와, 일측에는 상기 호퍼(200)를 통해 낙하되는 축분 투입되는 투입공(231)이 형성되며, 타측에는 축분이 배출되는 배출공(232)이 형성되되, 후단부에는 축분에서 분리되는 수분이 여과되는 스크린부(233)가 형성된 원통형의 케이스(230)와, 상기 설치프레임(210)의 상측에 설치되고 상기 스크린부(233)의 양단을 지지하여 상기 케이스(230)를 설치프레임(210)에 지지되게 설치하는 한쌍의 지지판(240)과, 상기 지지판(240)의 가장자리를 서로 연결하여 지지하는 지지대(250)와, 상기 스크린부(233)의 하측에 설치되고 상기 스크린부(233)를 통해 여과되는 수분을 수집하여 배출하게 구성되는 안내받이(261)와, 상기 스크린부(233)의 상부를 커버하는 커버(262)로 구성된다.
그리고, 상기 축분압착기(200)는 상기 케이스(230)의 내부에 장착되되, 타측은 상기 케이스(230)의 배출공(232)을 통해 배출되는 회전축(271)과, 상기 회전축(271)을 회전시키도록 상기 회전축(271)과 축상으로 결합되는 구동수단(272)과, 일측 상기 케이스(230)의 타단에 고정되고 타측은 상기 배출공(232)을 통해 배출된 회전축(271)을 회전 가능하게 지지하는 축지지구(273)와, 상기 회전축(271)의 외면에 일체로 형성되고 외측 단부가 상기 케이스(230) 내면에 밀착되게 설치되어 상기 구동수단(272)의 구동력에 의한 회전축(271)의 회전으로 상기 투입공(231)을 통해 투입된 축분을 배출공(232)측으로 회전 압송함으로써 상기 케이스(230)의 후단부에 형성된 스크린부(233)를 통해 수분이 분리되도록 하는 압송스크류(274)와, 중앙에 상기 회전축(231)에 끼워지는 끼움공(281a)이 형성되고 상기 배출공(232)의 외측에 밀착 설치되어 배출공(232)을 선택적으로 개폐시키는 개폐판(281)과, 상기 회전축(271)에 끼워지고 개폐판(281)의 외측을 탄성 지지하는 지지스프링(282)과, 상기 지지스프링(282)의 타단을 지지하도록 상기 회전축(271)에 끼워져 고정되는 지지링(283)으로 구성된 탄성개폐부재(280)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 축분압착기(200)는 상기 축지지구(273)를 감싸게 설치되되, 하단부에는 상기 배출공(232)을 통해 배출되는 탈수된 축분을 가이드하여 배출시키는 가이드배출판(291)이 형성된 배출커버(290)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 축분압착기(200)는 호퍼(220)로 투입되는 축분이 회전축(271)의 회전에 의해 압송스크류(274)가 회전함에 따라 케이스(230) 내에서 축분이 압축되어 배출공(232)방향으로 압송되며, 이에 따라 상기 축분이 탈수되어 고형 축분은 상기 압송스크류(273)에 의해 배출구(232) 측으로 계속 이송되고, 수분(폐수)은 상기 스크린부(233)을 통해 상기 안내받이(261)를 거쳐 외부로 배출된다.
이때, 상기 지지스프링(282)에 의해 지지되어 상기 배출공(232)에 밀착된 개폐판(281)이 상기 압송스크류(274)에 의해 배출구(232)측으로 압송되는 축분에 압력을 가하여 케이스(230) 내에서 수분이 탈수되게 하고, 압송스크류(274)에 의한 축분의 계속적인 압송에 의해 상기 개폐판(281)이 배출구(232)에서 탄성 이격되면서 배출구(232)가 미세하게 개방되고 개방된 배출구(232)를 통해 수분이 제거된 축분이 배출되도록 구성된다. 따라서, 상기 축분압착기(200)는 함수율이 높은 축분을 높은 압력으로 탈수하여 수분이 거의 제거된 고형 축분만이 배출커버(290)의 가이드배출판(291)을 통해 외부로 배출할 수 있게 된다.
다음으로, 제1축분이송 스크류피더기(300)는 일측에 상기 축분압착기(200)에서 수분이 제거된 축분이 투입되는 호퍼(310)가 마련되고 타측에 배출구(320)가 마련되되, 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 호퍼(310)로 투입된 축분을 이송시켜 배출구(320)를 통해 배출하게 구성된다. 즉, 제1축분이송 스크류피더기(300)는 축분압착기(200)에서 수분이 거의 제거된 고형 축분을 공급받아 후술하는 건조기(400)로 이송시키는 역활을 수행한다.
다음으로, 건조기(400)는 상기 제1축분이송 스크류피더기(300)의 배출구(320)에서 배출되는 축분을 공급받아 건조하여 축분의 함수율을 낮춰 배출하게 구성된다. 즉, 상기 축분압착기(200)에서 탈수되는 축분은 함수율이 10% 이상을 가지게 되는 데, 상기 건조기(400)를 통해 축분 이송시키면서 건조하여 축분이 10% 내의 최적 함수율을 가지도록 한다. 여기서, 상기 건조기는 공지된 모든 건조기를 사용할 수 있음은 물론이다.
다음으로, 상기 제2축분이송 스크류피더기(500)는 일측에 상기 건조기(400)에서 건조된 축분이 투입되는 호퍼(510)가 마련되고 타측에 배출구(520)가 마련되되, 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 호퍼(510)로 투입된 축분을 이송시켜 배출구(520)를 통해 배출하게 구성된다. 즉, 제2축분이송 스크류피더기(500)는 건조기(400)에서 10% 내의 최적 함수율을 갖게 건조된 축분을 공급받아 후술하는 펠렛성형기(600)로 이송시키는 역활을 수행한다.
마지막으로, 상기 펠렛성형기(600)는 상기 제2축분이송 스크류피더기(500)의 배출구(520)에서 배출되는 건조된 축분을 공급받아 축분을 압착에 의해 일정한 크기로 성형하여 펠렛으로 성형하게 구성된다.
좀 더 구체적으로, 상기 펠렛성형기(600)는 상부에 건조된 축분이 투입되는 호퍼(611)가 마련되고 축분을 내부공간(612)에 수용하는 몸체(610)와, 상기 몸체의 내부공간(612) 하부에 설치되되, 상면에 하부로 관통되는 다수의 성형공(621)이 형성되어 내부공간 내로 투입되는 축분이 성형공(621)을 통해 부분적으로 배출되도록 하는 팔레트(620)와, 상기 몸체(610)의 내부공간 중앙에서 수직으로 회전 가능하게 설치된 회전축((630)과, 상기 회전축(630)을 회전시키는 모터(640)와, 상기 회전축(630)의 외주를 따라 소정 각도 설치되어 회전축(630)과 함께 회전하고, 상기 팔레트(620)의 상면에 밀착되게 설치되어 축분이 성형공(621)으로 삽입되도록 가압하면서 절단하여 축분이 일정 사이즈로 절단된 펠렛(P) 상태로 배출될 수 있게 하는 회전가압롤러(650)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 축분 처리시스템은 축분을 펠렛 연료로 재활용함으로써 환경친화적인 자원순환을 실현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 축분 처리시스템은 축분압착기를 통해 고함수율의 축분에서 수분을 효과적으로 제거한 후 건조기를 통해 최소한의 건조과정을 거치게 하여 펠렛 연료를 제조할 수 있게 함으로써, 축분 처리에 따른 경제성이 담보되고 고품질의 펠렛 연료를 생산할 수 있다는 장점이 있다.
나아가, 본 발명에 따른 축분 처리시스템은 축분 처리시스템이 최소한의 공간에 설치되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 축분압착기(200)는 상기 축분공급 스크류피더기(100)의 단부에서 축분공급 스크류피더기(100)의 전방으로 45도 경사지게 설치되고, 상기 제1축분이송 스크류피더기(300)는 상기 축분압착기(200)의 단부에서 축분공급 스크류피더기(100) 측으로 90도 절곡되게 설치되며, 상기 건조기(400)는 상기 제1축분이송 스크류피더기(300)의 단부에서 상기 축분공급 스크류피더기(100) 측으로 45도 경사지게 설치되며, 상기 제2축분이송 스크류피더기(500)는 상기 건조기(400)의 단부에서 상기 축분공급 스크류피더기(100) 측으로 90도 절곡되게 설치되고, 상기 펠렛성형기(600)는 상기 제2축분이송 스크류피더기(500)의 단부에서 상기 축분공급 스크류피더기(100) 측으로 90도 절곡되게 설치된다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명에 따른 축분 처리시스템이 최소한의 공간에 설치되도록 축분압착기, 제1축분이송 스크류피더기, 건조기, 제2축분이송 스크류피더기 및 펠렛성형기가 배치되기 때문에, 축분 처리시스템의 설치공간효율이 월등히 향상되는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 축분 처리시스템은 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 축분압착기(200)의 일측으로는 상기 축분압착기(200)에서 배출되는 폐수(축분의 수분)을 정화, 탈취 및 살균하는 폐수 정화 탈취 살균장치(700)가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 폐수 정화 탈취 살균장치(700)는 플라즈마 상태에서 발생하는 산소음이온계의 물질인 히드록실 라디칼(Hydroxyl Radical), 즉 수산화이온(OH-)을 최대한 다량으로 발생되게 하여 폐수(축분의 수분)를 효과 있게 정화, 탈취하여 오염수가 생기지 않도록 구성한 것이 특징이다. 그리고, 플라즈마처리하여 정화시킨 처리수는 재정제한 후 하우수 재배 농가에서 재배 식물에 살포할 수 있으며, 이러한 처리 정제수는 식물의 생장율 촉진과 무농약 재배를 구현하는데 기여하게 된다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 폐수 정화 탈취 살균장치(700)는 교반조(710)를 포함한다.
상기 교반조(710)는 내부 바닥부에 교반팬(711)이 설치되고, 외주면 일측 상부에는 개폐밸브에 의해 공급이 제어되는 폐수공급관(712)이 연결되며, 폐수공급관(712)과 직경방향으로 대향되는 외주면 하부에는 개폐밸브에 의해 배출이 제어되는 폐수배출관(713)이 연결된다.
그리고, 상기 교반조(710)의 내부에는 저수된 폐수 속으로 일정깊이 잠긴 채 저온 플라즈마 방전을 통해 라디칼을 생성하는 플라즈마처리기(720)가 설치된다.
상기 플라즈마처리기(720)는 플라즈마 발생장치로서 특히, OH 라디칼 생성을 촉진할 수 있도록 투입관(721)을 포함한다.
아울러, 상기 투입관(721)에는 오존발생기(730)가 연결되어 발생된 오존을 플라즈마처리기(720)의 내부 중앙부로 분출시킬 수 있도록 구성된다.
이때, 오존발생기(730)는 자외선이나 전자기파 등의 에너지에 의해 산소를 분해시켜 산소원자 3개의 불안정한 상태의 오존을 만드는 기기로서 상기 플라즈마처리기(720)에서 OH 라디칼 생성을 쉽고 빠르면서 다량으로 발생되도록 하기 위함이다.
즉, 오존 1몰당 OH 라디칼이 0.24몰 생성되는 것으로 알려져 있는 바, 실험에 따르면 OH 라디칼의 생성속도는 오존의 농도에 선형적으로 비례하는 것으로 확인되었기 때문에 오존이 일종의 플라즈마 베이스 기체가 되게 하기 위함이다.
이러한 오존은 3개의 산소원자가 4가지 형상의 공명구조로 결합된 형태로 존재하며, 불소 다음으로 강력한 산화력을 가지고 있어 자체적으로도 살균, 탈취, 정화능력이 뛰어나므로 OH 라디칼과 함께 피처리물을 향해 분사 공급될 수 있도록 하되, 오존에 포함된 O를 이용하여 H와의 결합을 통해 OH 라디칼이 급속히 생성되도록 분위기를 조성하기 한 것이다.
이 경우, OH 발생 촉진을 위해 상기 플라즈마처리기(720) 내부로 pH 조정이 가능한 성분을 넣어 처리할 수도 있다.
예컨대, OH 라디칼의 생성은 중성 이하의 pH에서 보다 알카리성 pH에서 더 많이 발생되는 것으로 확인되었는 바, 바람직한 pH 조절제로는 소듐하이드록사이드(Sodium Hydroxide)를 들 수 있고, 이를 사용했을 때 OH 라디칼 발생속도의 경우에도 사용하지 않았을 때에 비해 약 1.6배 정도 더 빠른 것으로 확인되었다. 따라서, 상기 플라즈마처리기(720) 내부로 소듐하이드록사이드를 1:9의 중량비로 물에 녹인 수용액을 일정량씩 분사하여 플라즈마 발생시 OH 라디칼 생성을 더욱 촉진할 수 있다.
아울러, 상기 오존발생기(730)에서 오존 발생을 촉진하면서 원활히 하기 위해 상기 오존발생기(730)에는 산소발생기(740)가 더 설치되며, 발생된 산소는 오존발생기(730)로 직접 공급되도록 구성된다.
이때, 상기 산소발생기(740)는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식을 이용한 산소발생기로서, 흡착제를 이용한 산소발생 원리로 공기중의 질소분자를 흡착제에 의해 흡수하여 산소의 농도를 높이는 방법으로서 가장 많이 활용되는 방식이다.
이와 같은 구성에 의해 발생된 OH 라디칼은 기본적으로 아래와 같은 반응을 통해 살균, 탈취, 정화기능을 수행하게 된다.
예컨대, 에틸렌가스의 분해, 아세트알데이히드 분해, 초산 분해, 메탄 분해, 일산화탄소 분해, 일산화질소 분해, 폼알데하이드 분해 등을 대표적인 처리 기작으로 설명할 수 있다.
즉, 에틸렌가스의 경우, C2H4 + 2OH → CO2 + H2O로 분해하고, 아세트알데히드의 경우에는 CH3CHO + 6OH + O2 → 2CO2 + 5H2O로 분해하며, 초산은 CH3COOH + 4OH + O2 → 2CO2 + 4H2O로 분해하며, 메탄은 CH4 + 4OH + O2 → CO2 + 4H2O로 분해하고, 일산화탄소는 CO + 2OH → CO2 + H2O로 분해하며, 일산화질소는 2NO + 4OH → N2 + 2O2 + 2H2O로 분해하고, 폼알데하이드는 HCHO + 4OH → CO2 + 3H2O로 분해하게 된다.
그리하여, 폐수(축분의 수분)에 함유된 각종 병원균, 바이러스를 제거하고, 부패를 억제하며, 탈취, 정화 기능을 수행하게 된다.
한편, 본 실시예에서는 도 9에 도시된 바와 같이, OH 라디칼의 더욱 더 풍성한 생성을 위해 광촉매 산화반응(Photocatalytic Oxidation)을 일으키는 UV광촉매처리기(750)을 상기 플라즈마처리기(720)에 탑재시킬 수 있다.
예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 플라즈마처리기(720)는 상부원판(720a)과 하부원판(720b)이 간격을 두고 구비되고, 이들의 중앙을 관통하여 투입관(721)이 배관됨과 함께 상호 고정하게 된다.
그리고, 투입관(721)에는 둘레에 다수의 방출홀(도면번호 생략)이 형성되며, 상기 투입관(721)을 중심으로 방사상에 다수의 플라즈마전극봉(723)이 배치되는데, 플라즈마전극봉(723)은 석영관 내부에 +,- 전극이 내장된 상태로 밀봉된 구조로서 통전시 방전가능하게 구현된 공지의 플라즈마발생장치이다.
또한, 상기 플라즈마전극봉(723)과 동일한 방식으로 방사상에 UV광촉매처리기(750)가 배치되는데, 상기 UV광촉매처리기(750)도 석영관 내부에 UV램프가 밀봉된 상태로 내장되고 석영관 내주면에는 광촉매가 코팅된 코팅층이 구비된 구조를 갖는다.
아울러, 전원은 상술한 전원 및 제어박스(722)로부터 인가받을 수 있도록 구성된다.
그리고, 플라즈마처리기(720)는 폐수 속에 일부만 잠기고, 다수의 플라즈마전극봉(723)과 UV광촉매처리기(750)들 사이로 폐수가 유동할 수 있는 구조이기 때문에 라디칼 처리가 효율적이다.
특히, 오존발생기(730)로부터 발생된 오존은 전원 및 제어박스(722)를 경유하여 투입관(721)의 길이 중간까지만 배관된 오존공급호스(731)를 통해 공급된다.
여기에서, 오존공급호스(731)를 투입관(721)의 중간까지만 배관한 이유는 너무 하부까지 배관될 경우 처리효율이 떨어질 수 있기 때문이다.
즉, 오존 공급은 일정한 압을 받아 토출되기 때문에 투입관(721)의 길이 중간에서 토출되면 거의 2/3길이까지 토출되었다가 상승하게 되고, 그 과정에서 투입관(721)에 형성된 다수의 방출홀을 통해 방사상으로 퍼져나가게 되며, 이때 플라즈마 발생에 의해 생성된 라디칼들과 반응하여 특히, OH 라디칼의 생성을 더욱 촉진하게 된다.
다시 말해, OH 라디칼은 오존에 의해 그 생성이 선형적으로 증가되기 때문에 오존을 풍부하게 하면 할수록 다량의 OH 라디칼을 생성할 수 있다.
또한, 광촉매는 TiO2, SiO2, ZnO, WO3 중에서 선택된 어느 하나의 광촉매가 일정두께로 코팅될 수 있다.
그리고, 광촉매 산화반응을 통한 OH 라디칼 생성은 빛을 흡수하여 다양한 화학반응이 일어나도록 해주는 물질인 광촉매(Photocatalyst)에 자외선이 조사되면 VB(Valence Band)와 CB(Conduction Band)에 각각 정공(h+)과 여기전자(e-)가 형성되고 이들과 대기중의 산소가 반응하여 OH 라디칼과 활성산소(O2-)를 생성하게 된다.
이 경우, 광촉매 표면에서는 크게 광자의 흡수에 의하여 전자-양공쌍의 생성반응, 전자수용체와 전자공여체 및 유기물의 흡착반응, 흡착된 분자에 의한 전자 와 양공의 Trapping, 전자-양공쌍의 재결합과 생성된 OH 라디칼에 의한 유기물의 산화반응이 랜덤하게 일어난다.
이와 같이 광촉매 산화반응을 통해 생성된 다량의 OH 라디칼이 플라즈마풍, 즉 방전풍에 의해 플라즈마생성유닛에서 발생된 OH 라디칼과 함께 분출되면서 살균, 탈취, 정화 대상물로 조사되어 살균, 탈취, 정화 기능을 수행하게 된다.
이때, 상기 광촉매 외에도 악취 및 유해물질 분해능력을 더욱 높일 수 있도록 분해촉진 첨가물이 함께 코팅될 수 있다.
즉, 함께 코팅되는 물질은 광촉매인 이산화티타늄 30중량%와, NTA(Nitrilotriacetic acid) 15중량%와, 질산은(AgNO3) 5.5중량%와, 수가용성 철염 2.5중량%와, 중탄산소다 10중량%와, 망간아세테이트 8중량% 및 나머지 폴리우레탄수지로 이루어진다.
이때, NTA는 니트릴로트리아세트산으로서, 암모니아와 모노클로로아세트산의 혼합물에 시안화칼륨, 포르말린을 작용시켜 얻는 백색 결정성 분말이며, 철염과의 킬레이트화를 통해 암모니아, 트리메틸아민, 황화수소, 메르캅탄과 같은 악취제거에 탁월한 킬레이트제이다.
그리고, 질산은(AgNO3)은 항균성을 강화시키면서 산소와 이산화질소로 분해되면서 라디칼을 생성하게 되는데, 특히 슈퍼옥사이드라디칼(O2 +)를 생성하는데 촉진기능을 수행하게 된다.
이때, 망간아세테이트는 사방형의 결정성 분말로 분해되어 망간산화물을 형성할 때 서서히 산화되면서 유기물 분해, 라디칼 반응 촉진 효과를 높이는 작용을 위해 첨가된다.
아울러, 수가용성 철염은 Fe(NO3)3, FeCl3, FeSO4 중에서 선택된 어느 하나이며, 상기 킬레이트제와 반응하여 황화수소 제거에 직접적인 영향을 미친다.
또한, 중탄산소다는 각 성분들의 균일한 분산과 부착력을 높이기 위해 첨가된다.
그리고, 폴리우레탄수지는 배합용 베이스수지이다.
이렇게 구성함으로써 OH 라디칼 외 다른 라디칼들의 발생도 활성화되게 하여 악취 분해, 유해성분 분해능을 더욱 더 높일 수 있다.
이에 더하여, 상기 코팅 물질에는 이 코팅 물질 100중량부에 대하여, 염화제2철(FeCl3) 15중량부, 비닐옥시모실란(Vinyl Oximeino Silane) 15중량부 및 탈탄륨 10중량부를 더 첨가할 수 있다.
이때, 염화제2철(FeCl3)은 3가의 철염으로서 산화력을 갖는 전이금속이며, UV광촉매처리기(750)의 상부에 구비된 플라즈마처리기(720)의 영향으로 하이드록시라디칼(OH-) 생성을 촉진하기 위해 첨가된다.
아울러, 비닐옥시모실란(Vinyl Oximeino Silane)은 전이금속의 결합력이 낮기 때문에 이들의 바인딩력을 높이기 위해 첨가된다.
또한, 탈탄륨(Tantalum)은 내산기능을 가지고 있어 염화제2철에 의한 부식 산화를 억제하기 위해 첨가된다.
이와 같은 본 실시예에 정화 탈취 살균장치의 탈취 효과를 확인하기 위해 50cm × 50cm × 20cm 크기의 투명한 박스에 암모니아를 채워 넣은 후 밀폐한 다음 방전풍을 통해 플라즈마 처리된 공기를 주입하여 탈취능력을 확인하였다.
확인결과, 실험 45분만에 암모니아가 완전히 포집 분해되는 특성을 보였다.
또한, 라디칼 발생 후 항균성이 있는지 확인하기 위해 각 배지에 곰팡이균과 포도상구균(Staphylococcus aureus)을 각각 나누어 접종하여 배양 후 4일간 본 실시예에 따른 OH 라디칼 방전풍을 조사하여 이들 균의 활성여부를 확인하였다.
확인 결과, 곰팡이균 및 포도상구균이 모두 사멸하였다.
이상에서와 같이 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
100: 축분공급 스크류피더기 200: 축분압착기
300: 제1축분이송 스크류피더기 400: 건조기
500: 제2축분이송 스크류피더기 600: 펠렛성형기
700: 폐수 정화 탈취 살균장치
300: 제1축분이송 스크류피더기 400: 건조기
500: 제2축분이송 스크류피더기 600: 펠렛성형기
700: 폐수 정화 탈취 살균장치
Claims (5)
- 일측에 축분이 투입되는 호퍼가 마련되고 타측에 공급구가 마련되되, 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 호퍼로 투입된 축분을 이송시켜 공급구를 통해 공급하는 축분공급 스크류피더기;
상기 축분공급 스크류피더기의 공급구를 통해 공급되는 축분을 공급받아 축분을 이송시키는 과정에서 일정압력을 가해 압착시킴으로써 축분에 포함된 수분을 탈수하여 제거하게 구성되는 축분압착기;
일측에 상기 축분압착기에서 수분이 제거된 축분이 투입되는 호퍼가 마련되고 타측에 배출구가 마련되되, 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 호퍼로 투입된 축분을 이송시켜 배출구를 통해 배출하는 제1축분이송 스크류피더기;
상기 제1축분이송 스크류피더기의 배출구에서 배출되는 축분을 공급받아 건조하여 축분의 함수율을 낮춰 배출하는 건조기;
일측에 상기 건조기에서 건조된 축분이 투입되는 호퍼가 마련되고 타측에 배출구가 마련되되, 일측에서 타측으로 상향 경사지게 설치되어 호퍼로 투입된 축분을 이송시켜 배출구를 통해 배출하는 제2축분이송 스크류피더기; 및
상기 제2축분이송 스크류피더기의 배출구에서 배출되는 건조된 축분을 공급받아 축분을 압착에 의해 일정한 크기로 성형하여 펠렛으로 성형하는 펠렛성형기를 포함하여 구성되고,
상기 축분압착기의 일측으로는 상기 축분압착기에서 배출되는 폐수(축분의 수분)을 정화, 탈취 및 살균하는 폐수 정화 탈취 살균장치가 더 설치되되,
상기 폐수 정화 탈취 살균장치는 내부 바닥부에는 교반팬이 설치되고, 외주면 일측 상부에는 폐수공급관이 연결되며, 폐수공급관과 직경방향으로 대향되는 외주면 하부에는 폐수배출관이 연결된 교반조 및 상기 교반조의 내부에 설치되어 저수된 폐수 속에서 저온 플라즈마 방전을 통해 라디칼을 생성하는 플라즈마처리기로 구성되고,
상기 플라즈마처리기는 서로 간격을 둔 상부원판 및 하부원판과; 상기 상부원판의 중앙을 관통한 뒤 상기 하부원판의 중앙에 고정되며 둘레에는 다수의 방출홀이 형성된 투입관과; 상기 투입관을 중심으로 방사상에 배치되는 다수의 플라즈마전극봉과; 상기 플라즈마전극봉과 동일한 방식으로 방사상에 배치되는 UV광촉매처리기와; 상기 상부원판의 상면에 고정되고 상기 플라즈마전극봉 및 UV광촉매처리기에 전원 및 제어신호를 인가하는 전원 및 제어박스를 포함하고,
상기 교반조의 상부에는 오존발생기가 더 설치되며, 상기 오존발생기에서 발생된 오존은 오존공급호스를 통해 투입관의 길이 중간까지 공급되게 구성되며;
상기 오존발생기에는 산소를 공급하는 산소발생기가 더 연결된 것을 특징으로 하는 축분 처리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 축분압착기는,
설치프레임과;
상기 축분공급 스크류피더기에서 공급되는 축분이 투입되는 호퍼와;
일측에는 상기 호퍼를 통해 낙하되는 축분 투입되는 투입공이 형성되며, 타측에는 축분이 배출되는 배출공이 형성되되, 후단부에는 축분에서 분리되는 수분이 여과되는 스크린부가 형성된 원통형의 케이스와;
상기 설치프레임의 상측에 설치되고 상기 스크린부의 양단을 지지하여 상기 케이스를 설치프레임에 지지되게 설치하는 한쌍의 지지판과;
상기 지지판의 가장자리를 서로 연결하여 지지하는 지지대와;
상기 스크린부의 하측에 설치되고 상기 스크린부를 통해 여과되는 수분을 수집하여 배출하게 구성되는 안내받이와;
상기 스크린부의 상부를 커버하는 커버와;
상기 케이스의 내부에 장착되되, 타측은 상기 케이스의 배출공을 통해 배출되는 회전축과;
상기 회전축을 회전시키도록 상기 회전축과 축상으로 결합되는 구동수단과,
일측 상기 케이스의 타단에 고정되고 타측은 상기 배출공을 통해 배출된 회전축을 회전 가능하게 지지하는 축지지구와;
상기 회전축의 외면에 일체로 형성되고 외측 단부가 상기 케이스 내면에 밀착되게 설치되어 상기 구동수단의 구동력에 의한 회전축의 회전으로 상기 투입공을 통해 투입된 축분을 배출공측으로 회전 압송함으로써 상기 케이스의 후단부에 형성된 스크린부를 통해 수분이 분리되도록 하는 압송스크류와;
중앙에 상기 회전축에 끼워지는 끼움공이 형성되고 상기 배출공의 외측에 밀착 설치되어 배출공을 선택적으로 개폐시키는 개폐판과, 상기 회전축에 끼워지고 개폐판의 외측을 탄성 지지하는 지지스프링과, 상기 지지스프링의 타단을 지지하도록 상기 회전축에 끼워져 고정되는 지지링으로 구성되어, 상기 지지스프링에 의해 지지되어 상기 배출공에 밀착된 개폐판이 상기 압송스크류에 의해 배출구측으로 압송되는 축분에 압력을 가하여 케이스 내에서 수분이 탈수되게 하고, 압송스크류에 의한 축분의 계속적인 압송에 의해 상기 개폐판이 배출구에서 탄성 이격되면서 배출구를 통해 수분이 제거된 축분이 배출되도록 하는 탄성개폐부재와,
상기 축지지구를 감싸게 설치되되, 하단부에는 상기 배출공을 통해 배출되는 탈수된 축분을 가이드하여 배출시키는 가이드배출판이 형성된 배출커버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축분 처리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 축분압착기는 상기 축분공급 스크류피더기의 단부에서 축분공급 스크류피더기의 전방으로 45도 경사지게 설치되고,
상기 제1축분이송 스크류피더기는 상기 축분압착기의 단부에서 축분공급 스크류피더기 측으로 90도 절곡되게 설치되며,
상기 건조기는 상기 제1축분이송 스크류피더기의 단부에서 상기 축분공급 스크류피더기 측으로 45도 경사지게 설치되며,
상기 제2축분이송 스크류피더기는 상기 건조기의 단부에서 상기 축분공급 스크류피더기 측으로 90도 절곡되게 설치되고,
상기 펠렛성형기는 상기 제2축분이송 스크류피더기의 단부에서 상기 축분공급 스크류피더기 측으로 90도 절곡되게 설치되어,
축분 처리시스템이 최소한의 공간에 설치되도록 축분압착기, 제1축분이송 스크류피더기, 건조기, 제2축분이송 스크류피더기 및 펠렛성형기가 배치되는 것을 특징으로 하는 축분 처리시스템
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 플라즈마처리기에는 그 내부로 pH를 알카리로 조절하는 소듐하이드록사이드 수용액을 분사하도록 구성되며,
상기 UV광촉매처리기를 구성하는 석영관의 내주면에는 광촉매인 이산화티타늄 30중량%와, NTA(Nitrilotriacetic acid) 15중량%와, 질산은(AgNO3) 5.5중량%와, 수가용성 철염 2.5중량%와, 중탄산소다 10중량%와, 망간아세테이트 8중량% 및 나머지 폴리우레탄수지로 이루어진 코팅 물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 축분 처리시스템.
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