KR102319778B1 - 슬러지 감량장치 - Google Patents

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KR102319778B1
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Abstract

본 발명은 슬러지 감량장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축산분뇨 또는 음식쓰레기의 슬러지가 상하로 적층된 1,2,3,4차감량로를 거치면서 순차적으로 약 10~30% 정도의 함수율로 감량되도록 구성하되, 제1,2,3,4감량스크루의 독특한 날개구조에 의해 슬러지의 분산과 이송이 원활히 이루지면서 날개의 스팀분사구를 통해 분사되는 스팀에 의해 슬러지의 신속하고도 효율적인 감량과, 감량스크루축과 스크루날개에 들러붙는 슬러지를 완벽하게 제거할 수 있도록 구성되는 슬러지 감량장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상하적층된 1,2,3,4차감량로(10,20,30,40)에서 축산분뇨 또는 음식쓰레기의 슬러지를 제1,2,3,4감량스크루(15,25,35,45)로 이송하면서 100~350℃의 스팀을 이용하여 순차적으로 감량하도록 이루어지는 슬러지 감량장치에 있어서, 제1,2,3,4감량스크루(15,25,35,45)는 120~220mm의 피치를 가지면서 감량스크루축(1)의 스크루날개(2)에 나사선(1-3)의 1회전구간마다 4개의 파쇄홈(5)과 3개의 스토퍼(3)가 구비되고, 감량스크루축(1)의 스팀이 제1스팀분사구(1-2)와, 스팀공급구(1-1)를 통해 스크루날개(2)의 제2스팀분사구(2-1)로 분사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량장치를 제공하게 된다.
이상과 같이 구성되는 본 발명은 1,2,3,4차감량로를 거치면서 전체 슬러지의 함수율을 순차적으로 동시에 낮출 수 있고, 제1,2,3,4감량스크루에 의해 슬러지의 분산과 이송이 원활하게 진행되며, 감량스크루날개의 스팀분사구를 통해 스팀을 분사함으로써 슬러지의 전체를 동시에 골고루 감량할 수 있어 슬러지의 감량효율을 현저히 증가시킬 수 있는 동시에 감량스크루축과 스크루날개에 들러붙는 슬러지를 완벽하게 제거할 수 있는 등의 효과를 제공하게 된다.

Description

슬러지 감량장치{SLUDGE REDUCING APPARATUS}
본 발명은 슬러지 감량장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축산분뇨(돈분,우분,계분)와 음식물쓰레기의 슬러지를 감량하되, 슬러지로부터 여액이 분리되지 않으면서 악취발생을 최소화하고, 매우 신속하고도 효율적으로 감량작업이 가능하도록 구성되는 슬러지 감량장치에 관한 것이다.
많은 양의 음식이 생산지부터 소비자 식탁에 이르기까지 긴 여정을 거치는데, 고기와 유제품, 채소, 과일 등 온도나 환경에 민감하고 취약한 식품이 영향을 받기 때문이다.
게다가, 선진국의 경우음식의 양이 풍부한 점도 음식물을 많이 버리도록 만드는 배경이 될 수 있는데, 비영리단체 무브헝거에 따르면, 1974년 이래로 음식물 쓰레기는 50%나 증가했고, 미국에서만 생산되는 재료의 45%가 밭에서 썩거나 매립지로 향하고 있으며, 매일 16만톤의 식량이 낭비되고 있으며, 미국의 소비자들이 구매 후 버리는 음식의 양도 전체의 15~25%에 이르고 있다.
연간으로 치면 1인당 181kg가량으로, 이에 들어가는 비용만 200억 달러(24조 1,000억 원)가 넘고, 소비자뿐 아니라 식품 제조업체와 식당, 소매업체 등에서도 매년 2,300만 톤가량 낭비하고 있으며, 음식물 쓰레기의 43%는 일반 가정이 차지하며, 소비자 사업체가 40%, 농장이 16%, 그리고 제조업체가 2%를 차지하는데, 이는 생산지부터 소비자에 이르기까지 다양한 공급 과정에서 다량의 음식이 낭비되고 있다는 것을 보여준다.
또한, 축산농가에서 배출되는 돈분과 우분 그리고 계분 등과 같은 축산분뇨는 유기성 오염물질로서, 가축의 생산성 저감과 폐사율 증가를 야기하고 주위의 농경지 및 하천을 오염시키고, 심한 악취에 의한 대기오염을 유발시켜 환경단체와 주민의 끊임없는 민원을 발생시키게 된다.
일반적으로, 축산농가 등에서 수거되는 축산분뇨와 음식쓰레기는 하수처리공정을 통해 슬러지로 배출된 다음, 감량공정 및 악취저감공정을 거치게 되고, 감량공정에서 배출되는 슬러지는 재활용공정을 거치면서 퇴비 또는 연료펠릿 등으로 가공되어 배출된다.
이때, 하수처리공정으로부터 배출되는 슬러지는 약 80% 정도의 함수율을 갖게 되고, 감량공정은 약 80% 정도의 함수율을 갖는 슬러지를 약 10~30% 정도의 함수율로 낮추는 공정이다.
그러나 종래의 슬러지 감량장치는 스크루를 이용하여 슬러지를 이송하게 되는데, 약 80% 정도의 함수율을 갖는 슬러지는 기존의 스크루로 이송할 경우 진흙덩어리처럼 하나의 커다란 덩어리를 형성하면서 이송되어 스크루날개면을 따라 슬립현상이 발생되면서 이송효과는 물론 분산과 감량의 효과가 현저히 저하되어 감량효율을 감소시키게 된다.
다시 말하면, 종래의 슬러지 감량장치는 기존의 스크루를 이용하여 슬러지를 이송하면서 감량작업을 실시하게 되는데, 약 80% 정도의 함수율을 갖는 슬러지의 경우 종래 스크루를 따라 여액이 배어나오는 진흙덩어리처럼 이송되기 때문에 외부에서 고온의 열을 장시간 가하여도 슬러지덩어리의 표면만 지나치게 감량될 뿐 슬러지가 제대로 감량되지 못하고 배출되고, 감량 후에도 감량스크루축과 스크루날개에 슬러지의 잔량이 계속적으로 들러붙으면서 다음 슬러지의 감량시 슬러지의 이송과 감량을 방해하는 등의 구조적인 문제가 있다.
결국, 종래의 슬러지 감량장치는 슬러지의 함수율을 낮추는 감량과정에서 슬러지로부터 분리된 여액이 침출수가 되어 주위를 오염시키면서 심한 악취를 유발시키게 되고, 이로 인해 주민들의 민원이 야기되는 등 여러가지의 환경적 문제가 있다.
등록특허공보 제10-2051377호(스크루 이송식 슬러지 감량장치) 등록특허공보 제10-2153987호(슬러지 감량화 시스템) 등록특허공보 제10-1833885호(드럼 스크린 타입 슬러지 감량장치) 등록특허공보 제10-1761896호(슬러지 수분 감량장치)
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 개선하기 위하여 안출된 것으로, 축산분뇨 또는 음식쓰레기의 슬러지가 상하로 적층된 1,2,3,4차감량로를 거치면서 순차적으로 약 10~30% 정도의 함수율로 감량되도록 구성하되, 제1,2,3,4감량스크루의 독특한 날개구조에 의해 슬러지의 분산과 이송이 원활히 이루지면서 날개의 스팀분사구를 통해 분사되는 스팀에 의해 전체 슬러지의 신속하고도 효율적인 감량과, 감량스크루축과 스크루날개에 들러붙는 슬러지를 완벽하게 제거할 수 있도록 구성되는 슬러지 감량장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상하적층된 1,2,3,4차감량로에서 축산분뇨 또는 음식쓰레기의 슬러지를 제1,2,3,4감량스크루로 이송하면서 100~350℃의 스팀을 이용하여 순차적으로 감량하도록 이루어지는 슬러지 감량장치에 있어서, 상기 제1,2,3,4감량스크루는 120~220mm의 피치를 가지면서 감량스크루축의 스크루날개에 나사선의 1회전구간마다 4개의 파쇄홈과 3개의 스토퍼가 구비되고, 감량스크루축의 스팀이 제1스팀분사구와, 스팀공급구를 통해 스크루날개의 제2스팀분사구로 분사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량장치를 제공하게 된다.
이상과 같이 구성되는 본 발명은 1,2,3,4차감량로를 거치면서 전체 슬러지의 함수율을 순차적으로 동시에 낮출 수 있고, 제1,2,3,4감량스크루에 의해 슬러지의 분산과 이송이 원활하게 진행되며, 감량스크루날개의 스팀분사구를 통해 스팀을 분사함으로써 슬러지의 전체를 동시에 골고루 감량할 수 있어 슬러지의 감량효율을 현저히 증가시킬 수 있는 동시에 감량스크루축과 스크루날개에 들러붙는 슬러지를 완벽하게 제거할 수 있는 등의 효과를 제공하게 된다.
도1은 본 발명에 따른 슬러지 감량장치를 나타내는 구성도,
도2 및 도3은 본 발명에 따른 슬러지 감량장치의 제1,2,3,4감량스크루를 나타내는 부분사시도,
도4는 본 발명에 따른 슬러지 감량장치의 제1,2,3,4감량스크루를 나타내는 일측면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 축산농가에서 배출되는 돈분과 우분 그리고 계분 등과 같은 축산분뇨와, 음식물쓰레기는 하수처리공정을 통해 각종 이물질 및 금속류 등이 제거되면서 분쇄가 이루어지고, 약 80% 정도의 함수율을 갖는 슬러지로 본 발명의 슬러지 감량장치로 이송된다.
본 발명은 그 일 실시예에 따르면, 도1에 도시된 바와 같이 1,2,3,4차감량로(10,20,30,40)가 상하적층상태로 설치되어 있는데, 가장 위에 위치하는 1차감량로(10)는 그 내부에 제1감량스크루(15)가 제1구동모터(16)에 의해 회전되도록 내장되어 있다.
이때, 1차감량로(10)는 제1스팀공급관(11)을 통해 100~150℃의 스팀이 공급되도록 구성되고, 슬러지투입구(12)를 통해 하수처리공정(미도시)의 슬러지가 투입되도록 구성되어 있다.
여기서, 1차감량로(10)는 제1감량스크루(15)를 이용하여 슬러지를 이송시키는 동시에 슬러지의 함수율에 따라 공급되는 100~150℃의 스팀을 이용하여 슬러지를 건조하는 감량작업을 하게 되며, 슬러지의 감량작업중 발생되는 악취를 제1악취배출관(19)을 통해 악취저감설비(미도시)로 배출하도록 구성되어 있다.
그리고, 1차감량로(10)의 바로 밑에 위치하도록 설치되는 2차감량로(20)는 그 내부에 제2감량스크루(25)가 제2구동모터(26)에 의해 회전되도록 내장되어 있다.
이때, 2차감량로(20)는 제2스팀공급관(21)을 통해 150~200℃의 스팀이 공급되도록 구성되고, 제2슬러지이송관(22)를 통해 1차감량로(10)의 슬러지가 이송되도록 구성되어 있다.
여기서, 2차감량로(20)는 제2감량스크루(25)를 이용하여 슬러지를 이송시키는 동시에 슬러지의 함수율에 따라 공급되는 150~200℃의 스팀을 이용하여 슬러지를 건조하는 감량작업을 하게 되며, 슬러지의 감량작업중 발생되는 악취를 제2악취배출관(29)을 통해 악취저감설비(미도시)로 배출하도록 구성되어 있다.
또한, 2차감량로(20)의 바로 밑에 위치하도록 설치되는 3차감량로(30)는 그 내부에 제3감량스크루(35)가 제3구동모터(36)에 의해 회전되도록 내장되어 있다.
이때, 3차감량로(30)는 제3스팀공급관(31)을 통해 200~250℃의 스팀이 공급되도록 구성되고, 제3슬러지이송관(32)를 통해 2차감량로(20)의 슬러지가 이송되도록 구성되어 있다.
여기서, 3차감량로(30)는 제3감량스크루(35)를 이용하여 슬러지를 이송시키는 동시에 슬러지의 함수율에 따라 공급되는 200~250℃의 스팀을 이용하여 슬러지를 건조하는 감량작업을 하게 되며, 슬러지의 감량작업중 발생되는 악취를 제3악취배출관(39)을 통해 악취저감설비(미도시)로 배출하도록 구성되어 있다.
마지막으로, 3차감량로(30)의 바로 밑에 위치하도록 설치되는 4차감량로(40)는 그 내부에 제4감량스크루(45)가 제4구동모터(46)에 의해 회전되도록 내장되어 있다.
이때, 4차감량로(40)는 제4스팀공급관(41)을 통해 300~350℃의 스팀이 공급되도록 구성되고, 제4슬러지이송관(42)를 통해 3차감량로(30)의 슬러지가 이송되도록 구성되어 있다.
여기서, 4차감량로(40)는 제4감량스크루(45)를 이용하여 슬러지를 이송시키는 동시에 300~350℃의 스팀을 이용하여 슬러지를 건조하는 감량작업을 하게 되며, 슬러지의 감량작업중 발생되는 악취를 제4악취배출관(49)을 통해 악취저감설비(미도시)로 배출하도록 구성되어 있다.
특히. 4차감량로(40)는 300~350℃의 스팀에 의해 최종적으로 약 10~30%의 함수율을 갖는 슬러지를 슬러지배출구(52)을 통해 배출하여 재활용공정(미도시)에 공급하게 된다.
다른 실시예에 따르면, 본 발명은 제1,2,3,4감량스크루(15,25,35,45)의 감량스크루축(1)에 상온의 에어를 송풍하되, 각각의 1,2,3,4차감량로(10,20,30,40)에 설치된 다수의 밴드히터(미도시)를 이용하여 감량스크루축(1)내의 송풍을 슬러지의 함수율에 따라 100~350℃의 스팀으로 히팅함으로써 축산분뇨와 음식쓰레기의 슬러지를 감량할 수 있도록 구성될 수 있다.
이처럼, 본 발명에서는 상하적층된 1,2,3,4차감량로(10,20,30,40)에서 축산분뇨와 음식쓰레기의 슬러지를 100~350℃의 스팀을 이용하여 순차적으로 건조 감량하도록 구성됨으로써 슬러지 전체의 동시 감량이 가능하고, 감량과정에서 발생되는 악취를 최소화할 수 있는 작용효과를 제공하게 된다.
더욱이, 본 발명에서는 기존의 스크루와 전혀 다른 독특한 구조의 제1,2,3,4감량스크루(15,25,35,45)를 이용하여 축산분뇨와 음식쓰레기의 슬러지가 덩어리를 형성하지 않도록 분산시키는 동시에 원활한 이송이 가능하고, 슬러지의 내부로부터 건조 감량하도록 구성되어 있다.
이때, 본 발명에 따른 제1,2,3,4감량스크루(15,25,35,45)는 도2 내지 도4에 도시된 바와 같이 감량스크루축(1)의 외주면을 따라 스크루날개(2)가 나사선(1-3)의 궤적을 그리면서 형성되어 있다.
또한, 제1,2,3,4감량스크루(15,25,35,45)의 감량스크류축(1)은 제1,2,3,4스팀공급관(11,21,31,41)을 통해 100~350℃의 스팀이 내부로 공급되고, 스팀공급구(1-1)는 감량스크루축(1)의 외주면을 따라 형성되는 나사선(1-3)을 따라 일정간격으로 형성되면서 감량스크루축(1)의 스팀을 스크루날개(2)의 내부로 공급하도록 구성되어 있으며, 제1스팀분사구(1-2)는 감량스크루축(1)의 스팀을 방사상방향으로 분사하도록 설치되되 스크루날개(2)의 전후면를 향해 분사함으로써 스크루날개(2)의 전후면에 슬러지가 고착되지 않도록 작용하는 동시에 슬러지를 감량하도록 작용하게 된다.
여기서, 제1,2,3,4감량스크루(15,25,35,45)의 감량스크루축(1)은 그 외주면을 따라 스크루날개(2)가 나사선(1-3)의 궤적을 그리면서 구비되고, 나사선(1-3)을 따라 형성된 감량스크루축(1)의 스팀공급구(1-1)를 통해 스크루날개(2)의 내부로 100~350℃의 스팀을 공급하도록 구성되어 있다.
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특히, 스크루날개(2)는 그 외측면을 따라 파쇄홈(5)이 일정 간격으로 형성되되 1회전구간마다, 다시 말하면 나사선(1-3)의 1사이클거리마다 4개의 파쇄홈(5)이 일정 간격으로 설치되어 있다.
또한, 스크루날개(2)는 그 전면을 따라 슬러지가 이동하게 되는데, 스크루날개(2)의 전면을 따라 수직방향의 스토퍼(3)가 일정간격으로 설치되는데, 이때 스토퍼는 스크루날개(2)의 1회전구간마다, 다시 말하면 나사선(1-3)의 1사이클거리마다 3개씩 일정 간격으로 구비되어 있다.
이때, 스크루날개(2)의 외측면을 따라 구비되는 파쇄홈(5)은 스크루날개(2)에 불규칙한 단차를 형성시켜 축산분뇨와 음식쓰레기의 슬러지가 덩어리를 형성하지 않도록 잘게 파쇄하는 동시에 서로 뒤섞이는 분산작용을 하여 골고루 감량이 이루어지도록 작용하게 되고, 스토퍼(3)는 축산분뇨와 음식쓰레기의 슬러지가 스크루날개(2)를 따라 슬립되지 않도록 강제로 밀어줌으로써 원하는 속도로 이송이 가능하게 하는 작용을 하게 된다.
또한, 감량스크루축(1)의 제1스팀분사구(1-2)는 스크루날개(2)의 전후면에 각가 방사상 방향으로 스팀을 분사하여 축산분뇨와 음식쓰레기의 슬러지를 내부부터 건조하는 작용을 하는 동시에 스크루날개(2)의 전후면에 접착되는 슬러지를 제거하는 작용을 하도록 구성되어 있다.
더욱이, 스크루날개(2)의 외측면을 따라 구비되는 제2스팀분사구(2-1)는 감량스크루축(1)의 스팀공급구(1-1)로부터 공급되어 스크루날개(2)의 내부에 충전된 스팀을 외부로 분사함으로써 축산분뇨와 음식쓰레기의 슬러지를 내측부터 건조하는 작용을 하는 동시에 스크루날개(2)의 외측벽을 따라 접착되는 슬러지를 제거하는 작용을 하도록 구성되어 있다.
나아가서, 감량스크루축(1)의 제1스팀분사구(1-2)와 스크루날개(2)의 제2스팀분사구(2-1)를 통해 분사되는 스팀은 축산분뇨와 음식쓰레기의 슬러지가 덩어리를 형성하지 않도록 잘게 파쇄하는 동시에 서로 뒤섞는 분산작용을 하게 된다.
그리고, 스크루날개(2)는 그 피치를 120~220mm로 설계하게 되는데, 피치가 120mm미만으로 설계될 경우 파쇄에 의한 분산과 감량효과가 저하되는 문제가 있고, 피치가 220mm를 초과하여 설계되면 이송부하가 가중되는 문제가 있다.
요컨대, 본 발명은 축산분뇨 또는 음식쓰레기의 슬러지가 상하로 적층된 1,2,3,4차감량로(10,20,30,40)를 거치면서 순차적으로 약 10~30% 정도의 함수율로 감량되도록 구성하되, 제1,2,3,4감량스크루(15,25,35,45)의 파쇄홈(5)과 스토퍼(3) 그리고 제1스팀분사구(1-2)와 제2스팀분사구(2-1)의 스팀분사에 의해 슬러지의 분산과 이송이 원활히 이루지면서 전체 슬러지의 신속하고도 효율적인 감량이 이루어지도록 구성되는 데에 그 기술적 특징이 있다 할 것이다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 이는 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 실질적인 범위는 상술된 실시예에 의해 한정되어져서는 안되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 청구범위와 균등한 구성에 의해 정해져야 함은 당연하다.
1: 감량스크루축 2: 스크루날개 3: 분산이송스토퍼 10: 1차감량로 15: 제1감량스크루 20: 2차감량로 25: 제2감량스크루 30: 3차감량로 35: 제3감량스크루 40: 4차감량로 45: 제4감량스크루

Claims (1)

  1. 상하적층된 1,2,3,4차감량로(10,20,30,40)에서 축산분뇨 또는 음식쓰레기의 슬러지를 제1,2,3,4감량스크루(15,25,35,45)로 이송하면서 제1,2,3,4스팀공급관(11,21,31,41)을 통해 공급되는 100~350℃의 스팀을 이용하여 순차적으로 감량하도록 이루어지는 슬러지 감량장치에 있어서,
    상기 제1,2,3,4감량스크루(15,25,35,45)는 감량스크루축(1)의 외주면에 따라 120~220mm의 피치를 갖는 스크루날개(2)가 구비되고, 상기 스크루날개(2)의 외측면을 따라 파쇄홈(5)을 일정간격으로 형성하되 스크루날개(2)의 1회전구간마다 4개의 파쇄홈(5)이 구비되며, 상기 스크루날개(2)의 전면을 따라 수직방향의 스토퍼를 일정간격으로 형성하되 스크루날개(2)의 1회전구간마다 3개의 스토퍼(3)가 구비되고, 제1스팀분사구(1-2)가 상기 감량스크루축(1)의 외주면을 따라 일정간격으로 설치하되 상기 스크루날개(2)의 전후면을 향해 스팀을 방사상방향으로 분사하도록 구비되며, 스팀공급구(1-1)가 상기 감량스크루축(1)의 나사선(1-3)을 따라 일정간격으로 설치되면서 상기 스크루날개(2)의 내부에 스팀을 공급하도록 구비되고, 제2스팀분사구(2-1)가 상기 스크루날개(2)의 외측면을 따라 설치되면서 상기 스크루날개(2)의 내부로 공급된 스팀을 분사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량장치.
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