KR102384929B1 - 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물, 목재, 플라스틱, 농작물, 화훼, 기름 슬러지, 하수 슬러지, 농축산 분야의 각종 유기설 폐기물을 촉매를 통하여 저온 탄화 처리할 수 있도록 하여 처리효율을 높이고, 배가스의 탈취도 가능하면서도 단시간 내에 대량으로 배치(batch) 또는 연속식으로 처리하면서도 에너지 효율을 극대화한 하고, 또 부산물인 탄화물을 이용하여 보일러를 가동하는 등의 방식으로 재생에너지까지 획득할 수 있도록 하는 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리시스템은 히터와 교반기를 갖고, 투입부, 배출부, 배기부를 구비한 촉매반응조; 상기 촉매반응조에 내장되어 투입부를 통하여 투입된 유기성 폐기물을 촉매 탄화 처리하는 비드촉매; 상기 촉매반응조의 외부에 이격 구비되어 있고, 배출부를 통해 배출된 탄화물을 이송하는 처리부를 갖는 외측처리조; 및 상기 촉매반응조 또는 외측처리조에 구비되거나, 이에 연결된 비드촉매 분리부재;를 포함하여 이루어진다.

Description

유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템{DISPOSAL SYSTEM FOR ORGANIC WASTE}

본 발명은 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템에 관한 것으로,

보다 상세하게는 음식물, 목재, 플라스틱, 농작물, 화훼, 기름 슬러지, 하수 슬러지, 농축산 분야의 각종 유기성 폐기물을 촉매를 통하여 저온 탄화 처리할 수 있도록 하여 처리효율을 높이고, 배가스의 탈취도 가능하면서 단시간 내에 대량으로 배치(batch)식 또는 연속식으로 처리하면서도 에너지 효율을 극대화하고, 또 부산물인 탄화물을 이용하여 보일러를 가동하는 등의 방식으로 재생에너지까지 획득할 수 있도록 하는 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템에 관한 것이다.

종래 다양한 유기물 처리시스템이 공지되어 있다.

먼저 특허등록 제10-0290027호(2001년02월27일) [음식물 쓰레기의 소멸화장치]가 있는데,

이 등록특허는 일반 가정이나 대형 급식소, 음식점, 군부대, 식당 등에서 발생되는 각종 음식물 쓰레기를 발효 분해시켜 감량화하기 위한 음식물 쓰레기의 소멸화장치를 제공하며, 음식물 쓰레기를 미생물에 의해 발효 분해시키기 위하여 분리벽을 중심으로 구획 형성되고 그 하부 주변으로는 보온용의 가온 자켓이 일체로 형성되어진 발효조와; 상기 발효조 내에 회전 가능하게 설치됨과 동시에 발효물을 교반하고 순환 이송시키기 위하여 파이프나 환봉형태의 단면을 갖는 나선상 또는 직선상의 교반익이 회전축 상에 고정 설치된 교반 스크류와; 상기 발효조 내의 음압을 상시 유지시키고 발효에 필요한 공기를 강제로 흡입 배출시키기 위한 필터가 구비된 링브로워와; 상기 링브로워로부터 양분되어진 일부의 배기가스를 순환시키되 배기가스에 함유된 수분을 응축 제거함과 동시에 외부의 공기와 혼합시켜 소정 온도로 열교환 및 히팅시켜 상기 발효조 내로 재 공급하여 음식물 찌꺼기를 발효 분해 시키기 위한 배기가스 순환 시스템 및; 상기 링브로워로부터 양분된 그 일부의 배기가스를 순환시켜 고온으로 가열하여 악취를 제거함과 동시에 소정의 온도로 열교환이 이루어지게 하여 상기 발효조의 가온자켓으로 공급 배출되게 하여 발효조를 보온하기 위한 폐열 회수시스템으로 구성하여 줌으로써 음식물 쓰레기의 발효과정에서 발생되는 자체 발효열을 전량 재사용하여 미생물의 활성은 물론 발효조의 보온이 가능함에 따라 소멸화에 따른 소비전력을 최소화하고 유지 보수비용을 절감할 수 있는 기술을 제시하고 있다.

또 실용신안공개 제20-2010-0009762호(2010년10월06일) [음식물 쓰레기 처리 장치]가 있는데,

이 공개고안은 음식물 쓰레기의 압축, 건조, 분쇄 및 건조의 과정이 층층이 배열된 복수개의 실린더 내에서 효과적으로 이루어지도록 하여 음식물 쓰레기 처리의 효율성을 극대화 시키며,

구체적으로 음식물이 투입되는 제1 게이트와, 음식물이 투입되는 공간의 일측면에 설치되어 상기 제1 게이트를 통해 투입된 음식물을 압축시켜 음식물에 함유된 수분을 탈수시키는 압축판과, 상기 공간의 타측면에 설치되어 상기 압축판을 통해 탈수된 수분을 배출시키는 배수관과, 음식물이 투입되는 상기 공간의 하단부에 설치되는 제2 게이트와, 회전날개가 설치된 제1 실린더와, 모터 및 상기 모터의 작동으로 구동하는 분쇄기가 설치된 제2 실린더와, 제1 히터내장 스크류가 설치된 제3 실린더; 및 제2 히터내장 스크류가 설치된 제4 실린더를 포함하고, 상기 제1 실린더는 음식물이 쌓임에 따라 내려가도록 비스듬하게 구성되어 상기 제2 실린더와 연결되어 있고, 상기 제2 실린더 내지 상기 제4 실린더는 층층이 수평 방향으로 나란히 배열되어 있고, 상기 제1 실린더 내지 상기 제4 실린더는 음식물이 각각의 실린더로 이동 가능하도록 배출홈이 형성되어 있고, 상기 회전날개는 제 1실린더의 회전축에 설치되어 있고, 상기 제1 및 제2 히터내장 스크류는 상기 제3 실린더 및 상기 제4실린더 내에 구성된 회전축에 설치되어 있고, 상기 제1 실린더에서 음식물의 1차 건조가 이루어지고, 상기 제2 실린더에서 상기 분쇄기에 의한 음식물의 분쇄가 이루어지고, 상기 제3 및 제4 실린더에서 음식물의 2차 건조 및 3차 건조가 이루어지는 것을 특징으로 하는, 음식물 쓰레기 처리 장치가 제공된다.

다음으로 특허등록 제10-1147388호(2012년05월11일) [음식물쓰레기 처리 시스템]이 있는데,

이 등록특허는 냉장 및 냉동기능을 사용하여 음식물쓰레기가 부패하는 것을 방지할 수 있는 음식물 쓰레기 처리 시스템에 관한 것이며,

구체적으로 음식물쓰레기를 압착하여 탈수 및 분쇄하는 음식물쓰레기 처리장치; 상기 탈수 및 분쇄된 음식물쓰레기를 이송하는 이송 파이프 및 상기 이송 파이프에 설치되어 상기 이송 파이프에 수용된 상기 음식물쓰레기에 압력을 가하는 블로어(blower); 및 상기 이송 파이프를 통해서 이송된 음식물쓰레기를 냉장 또는 냉동 보관하도록 상기 이송 파이프에 순차적으로 연결되는 적어도 하나의 음식물쓰레기 보관장치를 포함하는 음식물쓰레기 처리 시스템이 제시하고 있고,

이 음식물쓰레기 처리 시스템은 음식물쓰레기를 압착분쇄하여 음식물쓰레기의 부피를 작게 하여 보관할 수 있고, 분쇄된 음식물쓰레기가 이송 파이프를 통해서 자동으로 음식물쓰레기 보관장치로 이송되어 보관되므로 사람이 직접 음식물쓰레기를 취급할 필요가 없다. 또한, 음식물 처리장치와 보관장치에서 음식물쓰레기를 냉장 또는 냉동 보관하므로 음식물쓰레기가 부패하지 않으므로 악취를 발생시키지 않고, 세균이 번식하는 것을 방지하면서 보관할 수 있다는 장점을 갖는다.

나아가 특허등록 제10-1855615호(2018년05월03일) [음식물 쓰레기 처리장치]가 있는데,

이 등록특허는 발효, 분해부 내에 투입되는 음식물 쓰레기가 발효, 분해되면서 일정 크기의 입자를 이루면 건조, 배출부로 분리(이동)되도록 함으로써, 발효, 분해부 내의 음식물 쓰레기 누적 양을 줄여 음식물 쓰레기 사이로 공기 유통이 원활토록 하여 처리 효율을 향상시키는 음식물 쓰레기처리장치에 관한 것이고,

미생물을 통해 음식물 쓰레기를 발효, 분해 처리하는 발효, 분해부와, 상기 발효, 분해부의 일 측 하부에 형성되어 분리되는 일정 크기의 음식물 쓰레기 입자를 수용하여 건조, 배출시켜 상기 발효, 분해부 내부의 음식물 쓰레기 누적 양을 줄여 공기 유통을 원활하게 하도록 내부 중앙으로 수평 상태를 이루며 분리된 입자형태의 음식물 쓰레기를 건조하여 지속적으로 배출시키는 스크루 컨베이어(screw conveyor)가 형성되는 건조, 배출부 및 상기 발효, 분해부와 건조, 배출부 사이에 형성되어 발효, 분해부에서 발효, 분해처리되어 일정 크기의 입자가 되면 통과시켜 건조, 배출부로 지속적으로 이동, 분리토록 하는 다수 개의 구멍을 갖는 스크린을 포함하여 이루어지는 발효, 건조기와; 상기 발효, 분해부의 일측에 형성되어 발효, 분해부로부터 배출되는 폐열에 포함된 악취성분을 가열하여 제거하는 탈취수단과; 상기 탈취수단에 의해 가열, 이송되는 폐열과 외부로부터 주입되는 외부 공기를 열교환 하여 건조, 배출부에 공급하는 열교환수단과; 상기 발효, 분해부에서 발생하는 악취성분을 포함하는 폐열을 배출시키는 폐열배출수단; 을 포함하여 이루어지고, 상기 발효, 분해부와 건조, 배출부의 외주 면에는 제1 폐열활용부와 제2 폐열활용부로 이루어지고, 제1 폐열활용부와 제2 폐열활용부의 일측에는 제1 폐열활용부에서 건조 열원으로 사용된 폐열이 제2 폐열활용부로 이동될 수 있도록 연결로가 연결되는 폐열활용부가 구비되어 있다.

그러나 이들 종래문헌을 비롯한 종래기술은 단순히 발효를 통하여 폐기물 부피를 줄이거나(첫 번째, 네 번째 문헌), 건조를 통하여 폐기물 부피를 줄이거나(두 번째 문헌), 압축 후 냉장하거나 냉동하여 보관 부피를 줄이고 이후 소정 시간이 소요되는 처리시까지 부패로 인한 냄새가 발생되지 않도록 하는 것이어서 완전한 독자 처리 기술과는 무관하고, 또 단순히 음식물쓰레기 처리에 국한된 것이어서 플라스틱을 포함한 다양한 유기성 폐기물의 처리에까지 적용하기 어려운 기술이고, 또한 현장 직결되거나 근거리 또는 원거리의 보일러 가동 방식 등에 연계된 재생에너지 시스템의 연동 내지 가동과는 거리가 있는 기술에 해당한다.

이에 본 발명은 200℃ 이하, 바람직하기로는 110℃~ 180℃, 보다 바람직하기로는 120℃~ 150℃ 수준의 온도에서 다양한 유기물의 저온 탄화가 가능하도록 하는, 황과 카본을 포함하는 비드촉매와 함께 투입된 유기성 폐기물을 처리하는 촉매반응조가 구비된 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 촉매반응조 외부에 이격 구비된 외측처리조를 통하여 유기성 폐기물을 비드촉매를 통하여 저온 처리하여 얻어진 탄화물을 원활하게 배출하고, 또 탄화물에 혼합된 비드촉매를 회수하여 재활용하도록 하는 분리부재를 도입하여 지속 가능한 처리를 보장하는 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 본 발명은 이 비드촉매 분리부재를 탄화물과 비드촉매를 분리하는 회수스크린으로 구성하여 시스템의 구조를 단순화하고 유지 보수도 용이하게 한 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 촉매반응조의 교반기를 대형 제1스크류와 소형 제2스크류를 정역방향 이송을 위하여 하나의 교반축에 도입하여 비드촉매와 유기성 폐기물의 접촉 효율을 높여 처리효율을 극대화한 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그 외 본 발명은 배가스에 대한 악취제거용 스크러버를 도입하고, 유출수를 전해부를 통하여 처리하여 폐수 처리 문제까지 해결하고 전해부에서 생성되는 산성 또는 염기성 처리수를 스크러버에 재사용하도록 하여 결국 탄화물과 극소량의 기준 충족 유출수가 하수도로 배출되도록 하여 완전 처리에 최근접한 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템은

히터와 교반기를 갖고, 투입부, 배출부, 배기부를 구비한 촉매반응조;

상기 촉매반응조에 내장되어 투입부를 통하여 투입된 유기성 폐기물을 촉매 탄화 처리하는 비드촉매;

상기 촉매반응조의 외부에 이격 구비되어 있고, 배출부를 통해 배출된 탄화물을 이송하는 처리부를 갖는 외측처리조; 및

상기 촉매반응조 또는 외측처리조에 구비되거나, 이에 연결된 비드촉매 분리부재;

를 포함하여 이루어진다.

또 본 발명에 따른 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템에서

상기 비드촉매 분리부재는 상기 외측처리조에 구비되어 탄화물과 비드촉매를 분리하는 회수스크린이고,

상기 교반기는 정방향 이송을 위한 대형 제1스크류와 역방향 이송을 위한 소형 제2스크류가 각각 스포크를 통하여 하나의 교반축에 이격 연결되어 있고,

상기 촉매반응조의 배기부와 연결된 악취제거용 스크러버를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템은 다양한 유기물의 저온 탄화가 가능하도록 하는, 황과 카본을 포함하는 비드촉매와 함께 투입된 유기성 폐기물을 처리하는 촉매반응조가 구비되어 있고, 또 촉매반응조 외부에 이격 구비된 외측처리조를 통하여 유기성 폐기물을 비드촉매를 통하여 저온 처리하여 얻어진 탄화물을 원활하게 배출하고, 또 탄화물에 혼합된 비드촉매를 회수하여 재활용하도록 하는 분리부재를 도입하여 지속 가능한 처리를 보장할 수 있고, 아울러 이 비드촉매 분리부재를 탄화물과 비드촉매를 분리하는 회수스크린으로 구성하여 시스템의 구조를 단순화하고 유지 보수도 용이하며, 나아가 촉매반응조의 교반기를 대형 제1스크류와 소형 제2스크류를 정역방향 이송을 위하여 하나의 교반축에 도입하여 비드촉매와 유기성 폐기물의 접촉 효율을 높여 처리효율을 극대화할 수 있고, 그 외 본 발명은 배가스에 대한 악취제거용 스크러버를 도입하고, 유출수를 전해부를 통하여 처리하여 폐수 처리 문제까지 해결하고 전해부에서 생성되는 산성 또는 염기성 처리수를 스크러버에 재사용하도록 하여 탄화물과 극소량의 기준 충족 유출수가 하수도로 배출되도록 하여 완전 처리에 최근접한 기술을 제공하여, 결국 200℃ 이하, 바람직하기로는 110℃~ 180℃, 보다 바람직하기로는 120℃~ 150℃ 수준의 온도에서 음식물, 목재, 플라스틱, 농작물, 화훼, 기름 슬러지, 하수 슬러지, 농축산 분야의 각종 유기설 폐기물을 촉매를 통하여 처리하여 진정한 저온 촉매 탄화를 실현하고, 부산물인 탄화물을 이용하여 보일러를 가동하는 등의 방식으로 재생에너지까지 획득할 수 있게 되어 현장 직결되거나 근거리 또는 원거리의 보일러 가동 방식 등에 연계된 재생에너지 시스템의 연동 내지 가동이 가능하고, 또한 탄소중립이라는 시대의 화두에 적합한 친환경 기술을 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템에 대한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템에 대한 개략적인 계통도.
도 6은 본 발명에 따른 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템에 대한 개략적인 구성도
도 7은 연속식 처리시스템에 대한 개략도.
도 8은 촉매반응조의 교반기 운전을 위한 메인구동모터를 베이스에 체결하는 풀림 방지형 볼트부재를 설명하기 위한 요부 단면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 공지기능 및 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략할 수 있다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소 등을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 우열이나 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템(A1)을 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1 내지 도 4를 참고하여 특정하면, 도시한 그대로의 상태에서 상하, 좌우, 전후를 나누고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

먼저 도 1의 정면도, 도 2의 평면도, 도 3의 좌측면도, 도 4의 배면도, 도 5의 계통도, 도 6의 구성도에 도시된 바와 같이,

본 발명에 따른 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템(A1)은 촉매반응조(C)와, 이 외부의 외측처리조(J)와, 촉매반응조에 내장되어 투입부(C1)를 통하여 투입된 유기성 폐기물을 촉매 탄화 처리하는 비드촉매와, 처리된 탄화물과 비드촉매를 분리하는 분리부재(CS)를 포함하여 이루어진다. 상기 비드촉매는 황과 카본을 포함하여 필요한 크기의 알갱이로 성형된 것이 바람직하고, 소정 강도를 가져 반복 교반처리에도 분쇄 소실되지 않는 것이 바람직하다.

도 1 내지 도 4의 촉매반응조(C)는 배치(batch)식 시스템을 위한 구성이나, 이는 연속식 처리시스템에도 그대로 또는 변형하여 적용할 수 있다.

이 촉매반응조는 상부 투입부(C1)와, 배출부(C3), 배기부(C5)를 포함한다.

배기부(C3)는 스팀 및 악취를 처리하기 위한 스크러버(S)로 연결되고,

배출부(C3)는 교반기(Cs)와 연계되어 촉매반응조(C)의 측면에 구비되거나 저면에 구비될 수 있는데, 도 1 등에서는 저면에 구비되어 외측처리조(J)의 하부 중앙 체류부(J1)에 연통되어 있다.

또 촉매반응에 의한 탄화를 위하여 촉매반응조(C)는 히터(Ch)를 구비하는 것이 바람직하고,

교반기(Cs)는 메인구동모터(m1)를 통하여 교반되고, 제어부(AC)에 의하여 제어된다.

교반기(Cs)는 특히 도 1의 개략도와 같이, 정방향 이송을 위한 대형 제1스크류(s1)와 역방향 이송을 위한 소형 제2스크류(s2)를 정역방향 이송을 위하여 각각 스포크(sp1,sp2)를 통하여 하나의 교반축(s)에 이격 연결 구성하여 비드촉매와 유기성 폐기물의 접촉 효율을 높여 처리효율을 극대화할 수 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

제1스크류(s1)의 내측에 이격 배열된 제2스크류(s2)는 각각 나선형으로 연속 형성된 교반날개를 갖고,

도 3의 좌측면도의 관찰 상태와 같이, 제1 및 제2 스크류는 각각 정역방향 이송을 위한 나선 구조를 갖고,

각 스크류의 나선산이 비중첩되는 형태(서로 다른 수직선상에 각 스크류의 나선산이 배열된 형태)로 배열되어 있어 교반효율이 극대화되도록 구성되는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 외측처리조(J)는 상기 촉매반응조의 외부에 이격 구비되어 있고, 배출부(C3)를 통해 배출된 탄화물을 이송하는 처리부, 특히 배출스크류(J5)를 갖는다.

이러한 촉매반응조 또는 외측처리조에 구비되거나, 이에 연결되어 탄화물과 비드촉매를 분리하여 재생하는 분리부재(CS)가 구비되는 것이 바람직한데,

도 1에서는 상기 비드촉매 분리부재(CS)가 상기 외측처리조(J)에 구비되어 탄화물과 비드촉매를 분리하는 회수스크린(J3)으로 구성되는데, 특히 촉매반응조의 배출부(C3)에 구비된 스크린으로 구성된다.

이에 비하여 도 7의 연속식, 특히 대용량 처리에 적합한 연속식 저온 촉매 처리시스템(A2)에서는 분리부재(CS)가 촉매반응조(CM)와 분리된 처리조 타입의 비드촉매 분리조(Cs)로 구성되어, 분리된 비드촉매는 촉매반응조로 반송되고, 분리된 탄화물은 배출된다. 또 촉매반응조(CM)의 외측에는 연결된 상호 연결된 전해부(E)와 스크러버(S)를 갖는다. 또 작업자는 촉매 처리시스템(A2) 외곽에 구비된 컨베이어벨트(Ac)에 위치하여 유기성 폐기물의 투입, 배출 탄화물의 배출 정리를 연속 처리하고, 투입 및 배출 역시 자동화하여 이상 상황이나 정기적인 처리만 관리 감독하는 형태로 구성할 수 있다.

구체적으로는 도 1에서 촉매반응조(J1)의 배출부(C3)와 외측처리조(J)의 경계, 즉 내하면에는 비드촉매와 탄화물을 분리하여 탄화물이 배출부를 통해 외측처리조, 특히 하면의 체류부(J1)에 수집되도록하는 회수스크린(J3)이 구비되어 있다.

상기 외측처리조(J)는 열원, 특히 히터를 갖는데, 특히 전열선으로 구성된 히터는 체류부(J1) 외의 공간인 열매체 저장부(hs)의 열매체(예: 오일)를 가열하는 방식으로 촉매반응조의 온도를 유지한다.

특히 이 촉매반응조의 온도는 200℃ 이하, 바람직하기로는 110℃~ 180℃, 보다 바람직하기로는 120℃~ 150℃ 수준의 온도에서 진정한 저온 촉매 탄화를 실현될 수 있다.

한편, 제어부(AC)가 촉매반응조(C)를 감싸고 있는 외측처리조(J)가 설치된 베이스(B) 상부에서 외측처리조의 일측에 설치되며, 터치스크린으로 구성될 수 있고, 초기 입력, 유지보수 및 제어로직 재구성 등을 위한 키보드용 데스크가 절첩식으로 구비될 수 있다.

이 제어부(AC)는 전기적으로 연결되어 열매체저장부(hs)에 수용된 열매체를 가열하여 촉매반응조의 처리온도를 보장하는 히터(Ch),

촉매반응조(C)의 수용공간에 위치된 유기성 폐기물과 비드촉매가 잘 섞이도록 함과 동시에 비드촉매에 의해 유기성 폐기물이 촉매분해되어 탄화물로 처리되도록 하는 교반기(Cs)를 회동시키는 메인구동모터(m1),

외측처리조(J) 저면 중앙의 체류부(J1)에 배열되어 촉매반응조의 배출부(C3)를 통하여 낙하 수집된 탄화물을 최종 배출될 수 있도록 해 주는 배출스크류(J5)를 구동하는 보조구동모터(m2)를 제어 가동한다.

상기 외측처리조(J) 저면 중앙의 체류부(J1) 후면의 방출구(J7)를 통하여 최종 배출된 탄화물은 수집되어 적절한 처리시설(열병합 발전소 등)로 이송되거나,

현장 직결되거나 근거리 또는 원거리의 보일러 가동 방식 등에 연계된 재생에너지 시스템의 연동 내지 가동에 활용되어 처리 탄화물이 재생 에너지원으로 기능하도록 하여 탄소중립이라는 시대의 화두에 적합한 친환경 기술을 제공할 수 있고, 아울러 본 발명의 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템의 운전 에너지로 활용되도록 하여 소정 규모 처리시설의 발전기능을 수행할 수 있다.

다음으로 상기 메인구동모터(m1) 부근에는 스크러버(S)가 구비되며,

상기 촉매반응조(C)의 상면 일측과 스크러버(S)의 상면 일측을 연결하여 촉매분해 후 촉매반응조(C)의 내부에서 발생되는 가스 및 스팀을 스크러버(S)로 이송하는 배기부(C5)를 확인할 수 있다.

상기 배기부(C5)로부터 공급되는 가스 및 스팀은 이를 냉각(또는 응축)하여 냉각수로 만드는 냉각부(Sc)를 거쳐 상기 스크러버(S)로 이송되는 것이 바람직하다.

특히 이 냉각부는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 구성된 통상의 설비로 구성되며, 제어부(AC)에 의하여 제어된다.

상기 스크러버(S)의 상부에는 악취제거, 살균 및 제습이 이루어진 가스를 대기 중으로 최종 방출하는 연통(Sp)이 구비되어 있다.

또 스크러버(S)는 상부 일측에는 스크러버(S) 내부에서 설정된 기준 이상으로 오버플로어되는 냉각수를 외부로 보내는 배수관(Sd)울 갖고,

스크러버(S)의 하부에는 전해관(EL)이 구비되어 있어, 이 전해관(EL)과 연결된 공급펌프(Ep)를 통하여 냉각수가 전해부(E)로 유입되어 전해 처리되고,

이 전해부 및 공급펌프는 제어부(AC)에 의하여 제어된다.

전해부(E)에서 악취제거 및 살균된 냉각수(특히 산성수 또는 염기성수, 또는 이 둘 모두)는 리턴라인(Eℓ)을 통하여 필요에 따라 스크러버(S)로 공급되어 배가스의 악취제거 및 살균 처리에 재활용될 수 있고,

이 리턴라인(Eℓ)은 촉매반응조(C)와 스커러버를 연결하는 배기부(C5)로 이어져 배관의 단순화 및 정리에 일조하는 것이 바람직하다.

나아가 상기 촉매반응조(C)의 외면, 체류부(J1)의 외면 및 외측처리조(J) 외면의 일부 또는 모두, 특히 이들 노출된 탱크(T)의 외면에는 보온부재(Cx)가 구비되어 열손실을 차단하고, 접촉에 의한 화상 사고 등을 방지하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

한편 상기 메인구동모터(m1), 특히 하부 설치 브라켓과 베이스(B)는 도 8과 같은 풀림 방지형 볼트 어셈블리를 이용하여 결합될 수 있다.

상기 메인구동모터(m1)의 하부 돌출 브라켓(17)을 포함하고,

상기 베이스(B)는 이 메인구동모터(m1)의 브라켓(17)이 위치하는 안착부(21)의 테두리 상단에 결합되어, 상기 브라켓(17)이 걸려서 고정되게 하는 커버체(23)를 포함하되,

상기 브라켓(17) 및 커버체(23)에는 서로 대응하는 통과홀(171)(231)이 구비되고,

상기 베이스(B)에는 상기 통과홀(171)(231)에 대응하는 나사공(24)이 구비된다.

그리고 상기 커버체(23)는 상기 통과홀(231)의 입구측에 통과홀(231)보다 큰 너비를 갖게 형성된 다각홈(232)을 포함하고,

상기 풀림 방지형 볼트 어셈블리는,

상기 통과홀(171)(231)로 끼워져 상기 베이스(B)의 나사공(24)에 나사 결합하되, 상기 다각홈(232)의 너비보다 작은 외경의 헤드부(251)와, 상기 헤드부(251)의 표면에 구비된 공구홈(252)(도면에서는 육락 렌치용 홈이 대표적으로 도시되어 있음)과, 상기 헤드부(251)의 외주면에 형성된 가이드홈(253)과, 이 헤드부(251)의 원형 외주면을 따라 형성된 제1 톱니부(252a)를 구비한 볼트부재(25),

상기 헤드부(251)가 내삽되는 삽입홀(261)과, 상기 제1 톱니부(252a)에 대응하여 상기 삽입홀(261)의 내주면을 따라 형성된 제2 톱니부(261a)와, 상기 가이드홈(253)에 끼워지는 가이드돌기(262)를 구비하여, 상기 헤드부(251)를 축으로 회전 및 상기 볼트부재(25)의 길이방향으로 전후진 가능하되, 상기 다각홈(232)에 대응하여 끼움 가능한 다각면을 갖는 고정너트(26)를 포함하여,

상기 제2 톱니부(261a)가 상기 제1 톱니부(252a)에 치합되지 않게 상기 고정너트(26)를 뺀 상태에서, 상기 공구홈(252)을 이용해 상기 볼트부재(25)를 회전시켜 상기 베이스(B)의 나사공(24)에 체결한 후, 상기 고정너트(26)를 상기 다각홈(232)의 내벽면에 맞추어 끼워서 상기 제1, 제2 톱니부(252a)(261a)가 치합되면서, 상기 볼트부재(25)의 풀림이 방지되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드홈(253)은 상기 헤드부(251)의 원주방향으로 형성되고, 상기 가이드돌기(262)는 상기 삽입홀(261)의 전단부에서 돌출되되, 상기 가이드홈(253)의 폭(높이)이 상기 가이드돌기(262)보의 전후 두께보다 더 크게 형성된다.

상기 헤드부(251)는 원형의 외주면에 상기 제1 톱니부(252a)가 형성되고, 상기 제1 톱니부(252a)에 치합 가능한 제2 톱니부(261a)가 상기 삽입홀(261)의 후단부 내주면을 따라 형성된다.

이때 상기 다각홈(232)과 고정너트(26)의 외주면은 육각 볼트 형상으로 이루어지며, 상기 고정너트(26)의 육각면이 상기 다각홈(232)에 끼워질 수 있다.

이러한 고정너트(26)는 상기 볼트부재(25)를 이용한 인서트 사출로 성형되어 제작된다.

따라서 본 발명은, 상기 고정너트(26)가 상기 헤드부(251)에서 빠져 제1, 제2 톱니부(252a)(261a)가 치합되지 않은 상태에서, 상기 볼트부재(25)와 고정너트(26)가 서로 공회전 가능하며, 이에 상기 볼트부재(25)를 상기 통과홀(171)(231)로 끼워서 헤드부(251)의 공구홈(252)을 이용해 조임 방향으로 볼트부재(25)를 회전시켜 베이스(B)의 나사공(24)에 체결할 수 있다.

그리고 상기 볼트부재(25)가 조여진 후, 상기 고정너트(26)의 육각면이 상기 다각홈(232)의 내벽면들과 맞춰지도록 고정너트(26)를 회전시킨 다음 상기 다각홈(232)으로 끼우면, 상기 제1, 제2 톱니부(252a)(261a)가 치합되어, 상기 고정너트(26)가 상기 볼트부재(25)에 결속되게 된다.

이렇게 고정너트(26)가 볼트부재(25)에 결속되면 상기 고정너트(26)가 상기 다각홈(232)에 끼워져 있기 때문에 볼트부재(25)의 회전, 즉 풀림이 방지되어, 별도의 너트를 사용하지 않고도 볼트부재(25)를 통해 메인구동모터(m1) 및 커버체(23)를 베이스(B)에 견고하게 결합, 유지할 수 있다.

이때 상기 고정너트(26)를 상기 볼트부재(25)에 결속시킨 상태에서, 상기 삽입홀(261)에 캡(27)을 끼우면, 캡(27)에 의해 상기 고정너트(26)가 상기 다각홈(232)에서 빠지지 않으며, 메인구동모터(m1)의 분리 등이 필요할 때 캡(27)을 분리한 후 고정너트(26)를 다각홈(232)에서 이탈시켜 볼트부재(25)를 쉽게 풀 수 있다.

참고로 미설명 참조부호 '22'는 베이스 하면에 구비된 미끄럼 방지용 패드이다.

이상의 설명에서 촉매반응조, 외측처리조, 스크러버, 전해부의 구체 사양, 비드촉매의 성분 등의 기술은 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 저온 촉매 처리시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

A1,A2: 처리시스템 C,CM: 촉매반응조
Ch: 히터 Cs: 교반기
AC: 제어부 J: 외측처리조
CS,Cs,J3: 비드촉매 분리부재 m1,m2: 모터
S: 스크러버 E: 전해부

Claims (4)

1. 히터와 교반기를 갖고, 투입부, 배출부, 배기부를 구비한 촉매반응조;
   상기 촉매반응조에 내장되어 투입부를 통하여 투입된 유기성 폐기물을 촉매 탄화 처리하는 비드촉매;
   상기 촉매반응조의 외부에 이격 구비되어 있고, 배출부를 통해 배출된 탄화물을 이송하는 처리부를 갖는 외측처리조; 및
   상기 촉매반응조 또는 외측처리조에 구비되거나, 이에 연결된 비드촉매 분리부재;를 포함하여 이루어고,
   상기 교반기는 정방향 이송을 위한 대형 제1스크류와 역방향 이송을 위한 소형 제2스크류가 각각 스포크를 통하여 하나의 교반축에 이격 연결되어 있고,
   상기 교반기는 촉매반응조의 수용공간에 위치된 유기성 폐기물과 비드촉매가 잘 섞이도록 함과 동시에 비드촉매에 의해 유기성 폐기물이 촉매분해되어 탄화물로 처리되도록 하는 메인구동모터에 의하여 구동되고,
   상기 메인구동모터는 그 하부 설치 브라켓이 베이스에 풀림 방지형 볼트 어셈블리를 이용하여 결합되고,
   상기 메인구동모터의 하부 돌출 브라켓을 포함하고,
   상기 베이스는 이 메인구동모터의 브라켓이 위치하는 안착부의 테두리 상단에 결합되어, 상기 브라켓이 걸려서 고정되게 하는 커버체를 포함하되,
   상기 브라켓 및 커버체에는 서로 대응하는 통과홀이 구비되고,
   상기 베이스에는 상기 통과홀에 대응하는 나사공이 구비되며,
   상기 커버체는 상기 통과홀의 입구측에 통과홀보다 큰 너비를 갖게 형성된 다각홈을 포함하고,
   상기 풀림 방지형 볼트 어셈블리는
   상기 통과홀로 끼워져 상기 베이스의 나사공에 나사 결합하되, 상기 다각홈의 너비보다 작은 외경의 헤드부와, 상기 헤드부의 표면에 구비된 공구홈과, 상기 헤드부의 외주면에 형성된 가이드홈과, 이 헤드부의 원형 외주면을 따라 형성된 제1 톱니부를 구비한 볼트부재,
   상기 헤드부가 내삽되는 삽입홀과, 상기 제1 톱니부에 대응하여 상기 삽입홀의 내주면을 따라 형성된 제2 톱니부와, 상기 가이드홈에 끼워지는 가이드돌기를 구비하여, 상기 헤드부를 축으로 회전 및 상기 볼트부재의 길이방향으로 전후진 가능하되, 상기 다각홈에 대응하여 끼움 가능한 다각면을 갖는 고정너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 비드촉매 분리부재는 상기 외측처리조에 구비되어 탄화물과 비드촉매를 분리하는 회수스크린인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   제1스크류의 내측에 이격 배열된 제2스크류는 각각 나선형으로 연속 형성된 교반날개를 갖는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 촉매반응조의 배기부와 연결된 악취제거용 스크러버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물용 저온 촉매 처리시스템.

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