KR102616264B1 - 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치 - Google Patents

악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생석회를 이용하여 유기성 폐기물을 비료로 제조하는 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치에 관한 것으로서, 생성회와 유기성 폐기물의 수분 간에 발열반응이 일어나는 교반반응조에서 발생하는 고온 고압의 반응가스를 그대로 배출하지 않고, 반응가스배출관과 연결되는 두 개의 팽창튜브와 두 개의 팽창튜브를 수용하고 내부에 냉각수가 채워진 냉각탱크를 포함하여 열교환장치를 이용하여, 팽창튜브의 내부로 공급되는 반응가스와 냉각탱크 내부의 냉각수 간에 열교환이 이루어지도록 하고, 상기 열교환기에 의해 가열된 물은 상기 반응조본체의 하단부에 설치된 가열탱크의 내부로 공급하여 교반반응조의 내부온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치에 관한 것이다.

Description

악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치{ Reduction of bad smell and energy Saving Type apparatus for fertilizing of an organic waste}
본 발명은 유기성 폐기물 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생석회를 이용하여 유기성 폐기물을 비료로 제조하는 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치에 관한 것이다.
음식물쓰레기를 포함하는 유기성 폐기물은 수분 함량이 80~85%로서 쉽게 부패하여 악취와 오수가 발생하므로 분리수거 및 운반이 어려우며, 매립시 다량의 침출수가 흘러나와 토양 및 지하수를 오염시키는 등 2차적인 환경 오염을 유발한다.
이러한 유기성 폐기물을 처리하기 위한 다양한 방법이 시도되어 왔는데 그중 대표적인 것이 호기성 미생물을 이용한 퇴비화 방법이다. 이 방법은 호기성 미생물에 의해 유기물질을 분해하여 무기물질과 같은 부산물과 CO2와 NH3 등으로 변환시켜 안정화시키는 방법으로서, 호기성 상태의 발효기 내에서 투입된 미생물 발효제에 의해 유기성 폐기물 내의 유기물질이 안정된 부식토로 전환되며, 병원균은 지속적인 발효열에 의해 사멸되고 최종적으로 흙냄새가 나는 짙은 갈색의 퇴비가 되는 것이다.
그러나 호기성 미생물을 이용한 유기성 폐기물 처리 방법은 퇴비가 완성되기 전까지 몇 개월 정도의 기간이 소요되는 등 시간 소요가 많으며, 선별 시설, 혼합 및 발효 시설, 불순물 제거 시설, 숙성 시설 등 많은 종류의 시설이 요구되어 경제성이 떨어진다는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 밀폐된 교반반응조 내에 유기성 폐기물을 생석회를 넣고 교반하여 상대적으로 짧은 기간 내에 간단한 시설만으로 유기성 폐기물을 비료화할 수 있는 처리 방법이 개발되었다. .
이러한 유기성 폐기물의 비료 제조방법은, 교반 스크류를 구비한 교반반응조에 처리하고자 하는 유기성 폐기물을 투입하는 유기성 폐기물 투입 과정과; 가공되지 않은 생석회를 교반반응조에 투입하는 생석회 투입 과정과; 교반반응조 내에서 생석회와 유기성 폐기물에 포함된 수분의 발열 반응에 의해 교반반응조 내의 압력과 온도가 상승하고 생석회가 소석회로 변환되는 발열과정과; 상기 생석회와 유기성 폐기물의 수화반응 및 가수분해에 의해 유기성 폐기물 내의 염분이 제거되는 염분 제거 과정과; 교반반응조로부터 비료화된 처리물을 외부로 배출하는 배출 과정을 포함한다.
그러나 종래의 방법 및 장치는, 유기성 폐기물을 퇴비화하는 과정에서 발생하는 수증기, 악취 등을 제거하지 않기 때문에 비료 제조장치 주변으로 악취가 발생하고 에너지가 낭비되는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0178769호(공고일자:1999년03월20일) 대한민국 등록특하 제10-2217394호(공고일자:2021년02월19일)
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은, 유기성 폐기물을 살균 및 살충하여 비료로 제조하면서도 처리 공정상 발생하는 폐열을 재활용하여 에너지의 낭비를 방지하고, 교반반응조에서 배출되는 악취 물질을 제거한 후 외부로 방출함으로써 악취가 발생하는 것을 방지할 수 있는 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치는, 유기성 폐기물과 생석회가 투입 및 교반되고 생석회와 유기성 폐기물의 수분 간의 발열반응이 일어나는 교반반응조와, 상기 교반반응조에서 배출되는 고온 고압의 반응가스에 포함된 악취물질을 제거하는 악취제거장치와, 상기 교반반응조 내부에서 발생하는 반응가스에 포함된 폐열을 회수하는 열교환장치를 포함하는 유기성 폐기물의 비료 제조장치에 있어서,
상기 교반반응조는, 일정 크기의 밀폐된 내부공간을 형성하는 반응조본체와, 상기 반응조본체의 입구를 개폐하는 반응조덮개와, 상기 반응조본체의 내부에 회전 가능하게 설치되고 유기성 폐기물과 생석회를 교반하는 교반스크류와, 상기 반응조본체 내부로 유기성 폐기물, 생석회, 수분조절제, 화학약품을 투입할 수 있게 연결된 반응물투입관과, 상기 반응조본체 내부의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 반응조본체 내부에서 반응가스를 외부로 배출하는 반응가스배출관과, 상기 반응조본체의 하단부를 감싸도록 설치되고 일정량의 물이 수용되는 가열탱크를 포함하고;
상기 열교환장치는, 상기 반응가스배출관과 연결되는 두 개의 팽창튜브와, 상기 두 개의 팽창튜브를 수용하고 내부에 냉각수가 채워진 냉각탱크를 포함하여 상기 팽창튜브의 내부로 공급되는 반응가스와 상기 냉각탱크 내부의 냉각수 간에 열교환이 이루어지고, 상기 열교환기에 의해 가열된 물은 상기 반응조본체의 하단부에 설치된 가열탱크의 내부로 공급되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 반응가스배출관에는, 상기 반응조본체 내부의 압력이 미리 설정된 기준 이상인 경우 자동으로 개방되는 압력차단밸브가 설치되고; 상기 팽창튜브는 내열성이며 팽창과 수축이 자유로운 소재로 이루어진 일정 크기의 튜브로 이루어지며; 상기 냉각탱크는 하나의 팽창튜브보다는 크고 두 개의 팽창튜브보다는 작은 크기로 이루어지고 일측 상단에는 냉각수가 유입되는 냉각수유입관이 연결되고 타측 하단에는 냉각수가 배출되는 냉각수배출관이 연결되며; 상기 냉각탱크의 내부에 수용된 두 개의 팽창튜브의 일측에는 상기 반응가스배출관에서 분기된 제1 및 제2 급기분기관이 각각 연결되고, 상기 제1 및 제2 급기분기관에는 반응가스의 흐름을 조절하는 제1 및 제2 밸브가 각각 설치되며, 상기 냉각탱크의 내부에 수용된 두 개의 팽창튜브의 타측에는 상기 악취제거장치와 연결되는 제3 및 제4 배기분기관이 각각 연결되고, 상기 제3 및 제4 배기분기관에는 반응가스의 흐름을 조절하는 제3 및 제4 밸브가 각각 설치된다.
상기 제1 및 제2 급기분기관에 설치된 제1 및 제2 밸브와 상기 제3 및 제4 배기분기관에 설치된 제3 및 제4 밸브를 선택적으로 개폐하여 상기 냉각탱크에 수용된 두 개의 팽창튜브에 선택적으로 반응가스를 공급하여 교대로 수축 및 팽창시키는 제어부를 더 포함한다.
상기 가열탱크 내부의 가열된 물을 상기 반응조본체 내부로 공급할 수 있도록 연결되는 물공급관을 더 포함하되, 상기 물공급관에는 상기 반응조본체의 내부로 공급되는 물을 가열할 수 있는 히터가 더 설치된다.
본 발명에 따르면, 유기성 폐기물을 비료로 제조하는 과정에서 교반반응조에서 발생하는 고온 고압의 반응가스에 포함된 폐열을 열교환장치를 통해 회수하고 이를 반응조본체를 가열하는데 재활용하여 에너지의 낭비를 방지하고, 교반반응조에서 배출되는 반응가스의 온도를 열교환장치를 통해 낮추고 악취제거장치를 통해 제거한 후 외부로 방출함으로써 악취가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치를 보여주는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 비료 제조방법을 보여주는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치를 보여주는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 비료 제조방법을 보여주는 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치(100)는, 유기성 폐기물과 생석회를 교반할 발생하는 고온 고압을 이용하여 유기성 비료를 제조하기 위한 것으로, 크게 유기성 폐기물과 생석회가 투입되고 발열반응을 일으키도록 교반되는 교반반응조(110)와, 교반반응조(110)에서 배출되는 고온 고압의 반응가스로부터 폐열을 회수하는 열교환장치(130)와, 상기 열교환장치(130)를 거쳐 배출되는 반응가스에 포함된 악취물질을 제거하는 악취제거장치(150)를 포함한다.
바람직하게, 교반반응조(110)는, 일정 크기의 내부공간을 형성하는 반응조본체(111)와, 반응조본체(111)의 입구를 개폐하는 반응조덮개(112)와, 반응조본체(111)의 내부에 설치되고 유기성 폐기물과 생석회를 골고루 혼합하는 교반스크류(113)를 포함한다. 교반스크류(113)의 중심축(115)에는 구동모터(114)가 연결된다. 바람직하게, 상기 중심축(115)의 외주면에는 다수의 교반날개(116)와 함께 유기성 폐기물을 분쇄 또는 절단하기 위한 다수의 분쇄칼날(117)이 더 설치된다. 바람직하게 교반날개(116)는 S자의 곡선형으로 이루어지고, 분쇄칼날(117)는 원판형으로 이루어질 수 있다. 분쇄칼날(117)는 유기성 폐기물을 균일한 크기로 절단하거나 분쇄할 수 있다.
반응조덮개(112)에는 반응조본체(11) 내부의 온도를 측정할 수 있는 온도센서(121)와 유기성 폐기물의 수분을 측정하는 수분측정센서(122)가 설치된다. 또한, 반응조덮개(112)에는 유기성 폐기물, 생석회, 수분조절제, 화학약품 등을 투입하는 반응물투입관(123)이 구비된다. 또한, 반응조덮개(112)에는 반응조본체(111) 내부에서 발생하는 고온 고압의 반응가스를 외부로 배출하는 반응가스배출관(125)과 외부에서 반응조본체(111)의 내부로 물을 공급하는 물공급관(126)이 구비된다. 상기 반응가스배출관(125)에는 압력차단밸브(124)가 구비된다. 압력차단밸브(124)는 반응조본체(11) 내부의 압력이 미리 설정된 기준 이상으로 상승되는 경우 자동으로 개방되어 고압의 반응가스를 반응가스배출관(125)을 통해 외부로 배출시킨다.
열교환장치(130)는 교반반응조(110)와 악취제거장치(150) 사이에 구비되는 것으로서, 상기 반응조본체(111)에서 배출되는 반응가스의 폐열을 회수한다.
바람직하게 열교환장치(130)는, 상기 반응가스배출관(125)의 선단과 연결되어 고온 고압의 반응가스가 유입되는 두 개의 팽창튜브(131)와, 상기 팽창튜브()를 수용하고 냉각수가 가득 채워지는 냉각탱크(133)를 포함한다. 팽창튜브(131)는 내열성이 있고 수축과 팽창이 자유로운 소재로 이루어진 일정 크기의 튜브로 이루어진다. 냉각탱크(133)는 금속재로 이루어질 수 있다.
바람직하게 냉각탱크(133)의 내부에는 두 개의 팽창튜브(131)가 나란히 수용된다. 냉각탱크(133)는 하나의 팽창튜브(131)보다는 크고 두 개의 팽창튜브(131)보다는 작은 크기로 이루어진다. 바람직하게, 제1 팽창튜브(131a)의 일단에는 반응가스배출관(125)으로부터 분기된 제1 급기분기관(125a)이 연결되고, 제2 팽창튜브(131a)의 일단에는 반응가스배출관(125)에서 분기된 제2 급기분기관(125b)이 연결된다. 그리고 제1 및 제2 급기분기관(125a)(125b)에는 제1 및 제2밸브(126a)(126b)가 각각 설치된다. 따라서 제1 및 제2밸브(126a)(126b)를 선택적으로 개폐함에 따라 제1 및 제2 팽창튜브(131a)(131b)로 선택적으로 반응가스를 공급할 수 있다. 팽창튜브(131)의 내부로 반응가스가 공급되면, 팽창튜브(131)가 팽창하게 된다.
반대로 제1 팽창튜브(131a)의 타단에는 팽창튜브(131a) 내부의 반응가스가 배출되는 제3 배기분기관(128a)이 연결되고, 제2 팽창튜브(131b)의 타단에는 팽창튜브(131b) 내부의 반응가스가 배출되는 제4 배기분기관(128b)이 연결된다. 그리고 제3 배기분기관(128a)과 제4 배기분리관(128b)은 서로 연결된 후 악취제거장치(150)의 하단과 연결된다. 이때, 제3 및 제4 배기분기관(128a)(128b)에는 제3 및 제4밸브(129a)(129b)가 각각 설치된다. 따라서 제3 및 제4밸브(129a)(129b)의 선택적 개폐에 따라 제1 및 제2 팽창튜브(131a)(131b) 중 어느 한쪽에서 반응가스가 배출된다. 그리고 팽창튜브(131)로부터 반응가스가 배출될수록 팽창튜브(131)는 수축하게 된다.
냉각탱크(133)의 일측에는 외부로부터 냉각수를 공급하기 위한 냉각수유입관(134a)이 연결되고, 냉각탱크(133)의 타측 하단에는 냉각탱크(133) 내의 냉각수를 배출하기 위한 냉각수배출관(134b)이 연결된다. 그리고 냉각수유입관(134a)에는 펌프(137)가 더 설치되고, 냉각수배출관(134b)에는 단속밸브(135)가 설치된다. 미설명 부호 137는 드레인관이다.
따라서 냉각수배출관(134b)을 닫은 상태에서 냉각수유입관(134a)을 통해 냉각수를 공급하면, 냉각탱크(133) 내부에 일정량의 냉각수를 채울 수 있다. 이때, 냉각탱크(133)로 공급되는 냉각수의 양은 팽창튜브(131)가 완전히 팽창하기 어려운 상태를 조성할 수 있도록 공급된다.
즉, 도시되지 않은 제어부의 제어에 따라, 제1 및 제2 급기분기관(125a)(125b)에 설치된 제1 및 제2 밸브(126a)(126b)와 제3 및 제4 배기분기관(128a)(128b)에 설치된 제3 및 제4 밸브(129a)(129b)를 선택적으로 개폐하면, 반응조본체(111)에서 배출되는 반응가스가 제1 및 제2 팽창튜브(131a)(131b)에 선택적으로 공급되게 됨으로써 냉각탱크(133)의 내부에 수용된 제1 및 제2 팽창튜브(131a)(131b)가 교대로 수축 및 팽창된다.
예를 들어, 제1 밸브(126a)를 개방하고 제2 밸브(126b)를 폐쇄하면, 반응가스는 제1 팽창튜브(131a)로 공급된다. 이때 제3 밸브(129a)가 폐쇄되면 제1 팽창튜브(131a)는 반응가스에 의해 팽창된다. 동시에 제4 밸브(129b)를 개방하면, 제1 팽창튜브(131a)가 팽창됨에 따라 가압되는 제2 팽창튜브(131b)가 수축되면서 내부의 반응가스가 제4 밸브(129b)를 통해 악취제거장치(150)로 배출된다.
또한, 제1 및 제2 팽창튜브(131a)(131b)가 팽창될 때마다 늘어나는 팽창튜브(131)의 부피에 대응하여 냉각탱크(133) 내부의 냉각수를 냉각수배출관(134b)로 배출시켜 가열탱크(140)로 공급할 수 있다.
즉, 별도의 동력을 사용하지 않고 반응가스 자체의 압력만을 이용하여 팽창튜브(131) 내부의 반응가스를 악취제거장치(150)로 배출시키고, 냉각탱크(133) 내부의 냉각수를 가열탱크(140)로 공급할 수 있다.
가열탱크(140)는 반응조본체(111)의 하단부를 감싸도록 설치되는 밀폐된 탱크로서 냉각수배출관(134b)을 통해 공급되는 냉각수를 포함한다. 이때, 냉각수배출관(134b)으로 공급되는 냉각수는 팽창튜브(131)에서 전달되는 열에 의해 충분히 가열된다. 예를 들어, 가열탱크(140) 내의 냉각수는 90~130℃를 유지할 수 있다.
따라서 반응조본체(111)의 반응가스가 상단 부분 배출되어 내부온도가 떨어져도 가열탱크(140)의 냉각수가 이를 보충하기 때문에 반응조본체(111)의 내부온도를 일정 수준으로 유지시킬 수 있다. 이에 따라 반응가스가 배출된 상태에서도 별도의 에너지를 사용하지 않으면서 유기성 폐기물의 비료화을 진행시킬 수 있다.
한편, 가열탱크(140)와 반응조본체(111) 사이에는 물공급관(126)이 연결된다. 물공급관(126)은 유기성 폐기물과 생석회가 혼합되는 초기에 가열탱크(140) 내부의 냉각수의 일부를 반응조본체(111)로 공급함으로써 발열반응을 촉진할 수 있다.
이를 위해, 물공급관(126) 상에는 단속밸브(162)와 펌프(163) 및 히터(164)가 더 설치될 수 있다. 단속밸브(162)는 물공급관(126)으로 배출되는 냉각수를 단속하고, 펌프(163)는 가열탱크(140) 내의 냉각수를 이송하고 반응조본체(111) 내부로 분사시킬 수 있다. 그리고 히터(164)는 냉각수의 온도가 떨어진 경우 일정이상의 온도로 가열한 후 반응조본체(111)로 공급함으로써 생석회의 소화반응이 지연되는 것을 방지한다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 비료 제조공정을 설명한다. 도시된 바와 같이, 유기성 폐기물의 비료 제조공정은 유기성 폐기물 투입단계(S100), 생석회 투입단계(S200), 소성발열단계(S300), 반응가스열교환단계(S400), 처기물 배출단계(S500)를 포함한다.
유기성 폐기물 투입단계(S100)는, 교반 스크류를 구비한 교반반응조에 함수용 80%의 유기성 폐기물을 투입하는 과정이다. 유기성 폐기물은 비닐, 합성수지, 금속, 목재 등이 포함되지 않도록 선별한 후 투입된다. 또한, 유기성 폐기물의 수분 함량을 조절하기 위해 충분히 탈수되거나 수분조절제가 혼합될 수 있다.
생석회 투입 과정(S200)은, 가공되지 않은 생석회(CaO)를 포함하는 반응혼합물을 교반반응조로 투입하는 과정이다. 반응혼합물은 생석회, 규소, 요소, 인산을 포함한다. 생석회를 사용하는 이유는 가공된 석회를 사용할 경우 발생 열량 및 발생 압력이 현저히 저하되어 정상적인 승압/발열이 이루어지지 않기 때문이다. 생석회는 1600℃ 이상에서 장기간에 걸쳐 소성하여 CaO의 함량이 80 ~ 85 wt% 정도를 함유하는 생석회를 0.5 ~ 5cm 정도의 입자크기로 파쇄하여 얻은 것이 바람직하다.
교반반응조(100)에 투입되는 생석회의 투입 중량은 유기성 폐기물의 성상에 따라 가감될 수 있으나, 유기성 폐기물과 반응혼합물은 7:3의 중량비로 투입하는 것이 바람직하다. 그리고 반응혼합물의 조성비는 생석회 80중량%, 규소 10중량%, 요소 5중량%, 인산 5 중량%로 한다.
소성발열단계(S300)는, 교반반응조 내에서 생석회와 유기성 폐기물의 수분 간의 발열반응에 의해 교반반응조 내의 압력과 온도가 상승하는 과정이다. 교반반응조 내에 투입된 생석회와 유기성 폐기물의 수분은 발열 반응을 일으켜 교반반응조 내의 온도와 압력을 상승시키고, 생석회는 소석회로 변환된다.
즉, 밀폐된 교반반응조의 내부에서 생석회가 소석회로 변환되는 발열반응이 일어나면, 교반반응조 내부에 고온 고압의 반응가스가 발생한다. 그러면 유기성 폐기물 중 일부는 열과 알칼리에 의한 가수분해 과정을 거쳐 분리된다. 또한, 유기성 폐기물 중 중 Eater, Amide, Ether 결합 등을 갖는 물질은 100-200℃의 온도에서 산 또는 알칼리에 의해 가수분해되어 저분자로 변환된다.
한편, 교반반응조의 내에서 생석회가 소석회로 변환되는 발열반응이 일어나면, 교반반응조 내부에 온도와 압력이 상승하는데, 교반반응조 내부의 압력이 미리 설정된 압력(예를 들면, 2~3kgW/㎠) 이상인 경우에는 압력차단밸브(124)가 자동으로 개방되어 고온 고압의 반응가스를 외부로 배출하여 감압한다. 소성반응이 30분에서 1시간 정도 진행되면, 생석회가 수분과 반응하여 소석회로 변환되는 과정에서 유기성 폐기물의 수분이 소모된다. 예를 들어, 유기성 폐기물에 포함된 수분은 생석회 양의 1/2 정도 감량된다. 그런데 소성발열단계(S300) 중에 고온 고압의 반응가스가 외부로 빠져나가면 교반반응조의 온도가 급격히 떨어지면서 유기성 폐기물의 비료화가 지체되는 문제가 있다.
반응가스열교환단계(S400)는 교반반응조에서 배출되는 고온 고압의 반응가스를 그대로 배출하지 않고 열교환장치(130)를 이용하여 반응가스의 열을 냉각수로 회수하고 가열된 냉각수를 이용하여 교반반응조의 내부온도를 유지하는데 활용함으로써 유기성 폐기물의 비료화가 안정적으로 유지되면서도 에너지를 절감하는 단계이다.
처리물배출단계(S500)는 교반반응조로부터 처리물을 외부로 배출하는 과정이다. 유기성 폐기물을 교반반응조에서 1~2시간 정도 반응되면, 유기성 폐기물의 함수율이 30~40%로 떨어지고, 석회, 규소, 요소, 인산 등이 포함된 처리물이 생산된다.
이처럼 본 발명의 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치(100)는 생석회의 소화반응으로 생성되는 고온 고압의 반응가스를 그대로 배출하지 않고 열교환장치(130)를 통해 반응가스로부터 회수된 폐열로 냉각수를 가열하며, 가열된 냉각수를 이용하여 반응조본체(111)를 가열함으로써 유기성 폐기물의 비료화가 안정적으로 진행되고 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 생석회의 소화반응으로 생성된 반응가스를 이용하여 냉각탱크(133)에 수용된 두 개의 팽창튜브(131a)(131b)를 선택적으로 팽창 및 수축시킴으로써 별도의 동력을 사용하지 않고 팽창튜브((131) 내의 반응가스와 냉각탱크(133) 내의 냉각수를 배출시킴으로써 에너지를 절감할 수 있다.
또한, 냉각탱크(133)에서 가열된 냉각수를 반응조본체(111)의 하단부를 감싸는 가열탱크(140)의 내부로 공급하여 반응조본체(111)의 내부온도를 일정 수준으로 유지함으로써 유기성 폐기물의 비료화를 안정적으로 유지하고 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 팽창튜브(131)의 내부로 반응가스의 열을 냉각탱크(133) 내부의 냉각수로 전달하여 악취제거장치(150)로 공급하는 반응가스의 온도를 낮춤으로써 악취제거장치(150) 내의 미생물을 이용한 악취제거 효율을 향상시켜 악취를 저감할 수 있는 효과가 있다.
110: 교반반응조 111: 반응조본체
112: 반응조덮개 113: 교반스크류
117: 분쇄칼날 121: 온도센서
123: 반응물투입관 124: 압력차단밸브
125: 반응가스배출관 126: 물공급관
130: 열교환장치 131: 팽창튜브
133: 냉각탱크 134a: 냉각수유입관
134: 냉각수배출관 140: 가열탱크
150: 악취제거장치 163: 펌프
164: 히터

Claims (4)

  1. 유기성 폐기물과 생석회가 투입 및 교반되고 생석회와 유기성 폐기물의 수분간의 발열반응이 일어나는 교반반응조와, 상기 교반반응조에서 배출되는 고온 고압의 반응가스에 포함된 악취물질을 제거하는 악취제거장치와, 상기 교반반응조 내부에서 발생하는 반응가스에 포함된 폐열을 회수하는 열교환장치를 포함하는 유기성 폐기물의 비료 제조장치에 있어서,
    상기 교반반응조는, 일정 크기의 밀폐된 내부공간을 형성하는 반응조본체와, 상기 반응조본체의 입구를 개폐하는 반응조덮개와, 상기 반응조본체의 내부에 회전 가능하게 설치되고 유기성 폐기물과 생석회를 교반하는 교반스크류와, 상기 반응조본체 내부로 유기성 폐기물, 생석회, 수분조절제, 화학약품을 투입할 수 있게 연결된 반응물투입관과, 상기 반응조본체 내부의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 반응조본체 내부에서 반응가스를 외부로 배출하는 반응가스배출관과, 상기 반응조본체의 하단부를 감싸도록 설치되고 일정량의 물이 수용되는 가열탱크를 포함하고;
    상기 열교환장치는, 상기 반응가스배출관과 연결되는 두 개의 팽창튜브와; 상기 두 개의 팽창튜브를 수용하고 내부에 냉각수가 채워진 냉각탱크;를 포함하되,
    상기 팽창튜브는, 내열성이며 팽창과 수축이 자유로운 소재로 이루어진 일정 크기의 튜브로 이루어지고 상기 냉각탱크는 하나의 팽창튜브보다는 크고 두 개의 팽창튜브보다는 작은 크기로 이루어지고 일측 상단에는 냉각수가 유입되는 냉각수유입관이 연결되고 타측 하단에는 냉각수가 배출되는 냉각수배출관이 연결되며;
    상기 반응가스배출관에는 상기 반응조본체 내부의 압력이 미리 설정된 기준 이상인 경우 자동으로 개방되는 압력차단밸브가 설치되고, 상기 냉각탱크의 내부에 수용된 두 개의 팽창튜브의 일측에는 상기 반응가스배출관에서 분기된 제1 및 제2 급기분기관이 각각 연결되고, 상기 제1 및 제2 급기분기관에는 반응가스의 흐름을 조절하는 제1 및 제2 밸브가 각각 설치되며, 상기 냉각탱크의 내부에 수용된 두 개의 팽창튜브의 타측에는 상기 악취제거장치와 연결되는 제3 및 제4 배기분기관이 각각 연결되고, 상기 제3 및 제4 배기분기관에는 반응가스의 흐름을 조절하는 제3 및 제4 밸브가 각각 설치되어;
    상기 제1 및 제2 급기분기관에 설치된 제1 및 제2 밸브와 상기 제3 및 제4 배기분기관에 설치된 제3 및 제4 밸브를 선택적으로 개폐하여 상기 냉각탱크에 수용된 두 개의 팽창튜브에 선택적으로 반응가스를 공급하여 교대로 수축 및 팽창시켜서 상기 팽창튜브의 내부로 공급되는 반응가스와 상기 냉각탱크 내부의 냉각수 간에 열교환이 이루어지고, 상기 열교환기에 의해 가열된 물은 상기 반응조본체의 하단부에 설치된 가열탱크의 내부로 공급하는 것을 특징으로 하는 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 가열탱크 내부의 가열된 물을 상기 반응조본체 내부로 공급할 수 있도록 연결되는 물공급관을 더 포함하되, 상기 물공급관에는 상기 반응조본체의 내부로 공급되는 물을 가열할 수 있는 히터가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치.
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