KR102633277B1 - 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템 - Google Patents

응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우분을 포함하는 가축분노를 운송차에서 공급호퍼로 옮기는 과정에서 발생하는 악취를 즉시제거하고, 가축분노 건조에 특화된 연소식 패들건조유닛으로 글루존 생성을 억제하면서 1차 건조하고, 2차로 열풍건조유닛을 통해 목표 함수율에 맞춰 2차 건조하며, 로터리 킬른 타입 반탄화유닛을 적용하여 건조된 상기 우분을 바이오차로 생산하고, 펠릿성형기를 통하여 바이오차 펠릿을 생산하는 시스템에서 발생하는 응축 폐수를 시스템 외부로 폐수로 방류하지 않고 전량 옥신생산유닛을 통해 옥신을 생산하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템에 한 것이다.

Description

응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템 {A biochar pellet production system that utilizes livestock manure without the discharge of concentrated wastewater}
본 발명은 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 우분을 포함하는 가축분노를 운송차에서 공급호퍼로 옮기는 과정에서 발생하는 악취를 즉시제거하고, 가축분노 건조에 특화된 연소식 패들건조유닛으로 글루존 생성을 억제하면서 1차 건조하고, 2차로 열풍건조유닛을 통해 목표 함수율에 맞춰 2차 건조하며, 로터리 킬른 타입 반탄화유닛을 적용하여 건조된 상기 우분을 바이오차로 생산하고, 펠릿성형기를 통하여 바이오차 펠릿을 생산하는 시스템에서 발생하는 응축 폐수를 시스템 외부로 폐수로 방류하지 않고 전량 옥신생산유닛을 통해 옥신을 생산하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템에 관한 것이다.
축산분뇨를 포함하는 유기성폐기물은 대체로 함수량이 높아 부패하기 쉬우므로 그대로 땅속에 매립될 경우 침출수에 의한 토질오염과 지하수오염 등 심각한 환경오염을 유발할 수 있게 될 뿐 아니라 방대한 매립지를 필요로 하게 되며, 또 이러한 유기성 폐기물이 소각처리될 경우에는 다이옥신 등과 같은 대기오염물질이 발생될 우려가 있을 뿐만 아니라 함수량이 높은 유기성 폐기물을 소각시키기 위해서 다량의 연료가 소비되어야 했다.
이러한 유기성 폐기물의 매립 및 소각으로 인하여 유발되는 각종 문제점을 해소하기 위하여 유기성 폐기물을 탄화시켜 탄화물로서 재활용하고자 하는 방법이 안출된 바 있는데, 이와 같은 유기성 폐기물의 탄화처리시 유기성 폐기물에 다량의 수분이 함유된 상태로 탄화처리가 수행될 경우에는 소각처리와 마찬가지로 여전히 많은 연료가 소모될 뿐 아니라, 함수량이 높은 유기성 폐기물은 탄화가 제대로 이루어지지 않고 연소가 됨으로써, 소각처리와 마찬가지로 다이옥신 등을 발생시키게 되는 문제점이 있었다.
이러한 축산분뇨를 처리하기 위한 방법으로 바이오차 생산기술이 대두되고 있다. 바이오차(Biochar)는 일반적으로 바이오매스(Biomass)를 무산소 또는 저산소 환경의 고온에서 열분해하여 얻어지는 고형물을 의미하며, 이러한 바이오차를 만들기 위해서는 원료가 바이오매스여야 하고, 산소가 거의 없는 상태에서의 열분해를 통해 생성된다.
이러한 바이오차는 농업 폐기물과 하수슬러지, 유기성 폐기물 등 다양한 폐기물을 원료로 사용하여 만들기 때문에, 폐기물 매립 공간이 줄어들고 있는 나라들의 폐기물 처리 대안이며, 바이오차 자체뿐만 아니라 바이오차생산 과정에서 발생하는 기체(바이오 가스)와 액체(바이오 오일) 또한 에너지원으로 사용될 수 있다.
또한, 바이오차는 환경 관리의 문제의 큰 원인인 탄소를 저감할 수 있는 효과가 있는데, 바이오차를 이용하여 땅속의 탄소를 가두어 온실가스로 배출되는 탄소의 양을 줄일 수 있으며, 토양의 질적 개선 및 토양 미생물과 유기탄소를 증가시키기 때문에 비료로서도 이용 가능하다.
따라서 바이오차는 바이오차의 연료화, 토지 개선 및 환경 보전으로 사용되기 위한 친환경 대체 에너지로서 보급에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 대한 연구 또한 활발하게 수행되고 있다.
종래의 바이오차는, 바이오차를 생산하는 전용 공장에 유기성 폐기물 및 바이오매스를 이동시킨 후 바이오차를 생산하게 되는데, 이때 원료 및 생산된 바이오차를 수집하기 위한 노동력이나, 바이오차를 생산하기 위한 유기성 폐기물의 장기간 보관으로, 토양 오염 및 과다 영양분 물의 수원지 오염, 또한 이에 따른 바이오차 공정 전처리 및 저장 공간 부족의 문제점이 바이오차 생산 공정에서 문제점으로 제기되고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2022-0003897호에서는 유기성 폐기물이 발생되는 발생지에서 즉각적으로 바이오차를 생성할 수 있고, 이를 발생지에 필요로 하는 상품으로 변환 생산하여, 발생지의 폐기물을 처리하는 동시에 바이오차의 소비를 제공하는 이동형 바이오차 생산장치이 개시되어 있다.
그러나, 상기 특허문헌 0001은 상기 시스템에서 발생하는 배가스와 폐수의 처리 기술에 대하여는 개시된 바 없다.
일본 공개특허공보 제2003-302026호에서는 폐기물을 가열 매체에 의해 가열해 가연성 가스와 잔류물에 열분해하는 열분해로와 상기 열분해로에서 배출된 상기 가연성 가스를 연소용 공기로 연소해 상기 가열 매체가 되는 연소 가스를 발생시키는 연소기와 상기 열분해로의 상기 폐기물의 가열량을 제어하는 가열량 제어 수단과 상기 연소용 공기의 유량을 소정의 설정값에 제어하는 연소용 공기 유량 제어 수단을 가지는 폐기물 열분해 장치에 있어서 상기 연소기 내의 연소 가스 O2 농도에 따라 상기 연소용 공기 유량 제어 수단의 상기 설정치를 보정해 상기 가연성 가스의 O2 농도 변동량을 소정값 이내에 제어하도록 한 연소용 공기 유량 보정 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 폐기물 열분해 장치가 개시되어 있다.
그러나, 상기 특허문헌 0002는 우분의 건조단계에서 함수율을 극단적으로 낮춰 후단 반탄화기에서 에너지로드를 줄여 전체 시스템의 에너지 효율을 향상시키는 기술에 대하여는 개시된 바 없다.
일본 등록특허공보 제5650948호에서는 리그노셀룰로오스재에 포함되는 습분 중 적어도 일부를 제거하기 위해 리그노셀룰로오스재를 건조하기 위한 건조기,1~50bar의 압력으로100~1000
Figure 112023068209857-pat00001
의 온도에서 조작되는 배소 반응기로서, 리그노셀룰로오스재에서 배소된 바이오매스 및 배소용 가스를 발생시키기 위한 배소 반응기, 배소용 가스를 배소 반응기에 재활용하기 위한 제1 재활용 루프, 배소된 바이오매스를 냉각하기 위한 냉각기로서, 실질상 산소 프리 환경 하에서 조작되는 냉각기, 불활성 가스를 냉각기에 재활용하고 불활성 가스의 일부(을)를 제1 재활용루프에 공급하기 위한 제2 재활용 루프 및 냉각기에 더하기 위해 불활성 가스를 공급하기 위한 공급 라인을 포함하는 리그노셀룰로오스의 배소를 위한 장치가 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 0003은 리그닌을 포함하는 리그노셀룰로오스를 반탄화하기 위한 방법이 개시되어 있으나, 우분에 포함된 리그닌을 조직을 유연화 시켜 후단의 건조 및 반탄화 고정을 통해 바이오차 생성효율을 증가시키기 위한 파쇄단계의 기술에 대하여는 개시된 바 없다.
한국 등록특허공보 제10-2236553호에서는 음식부산물 유기용액을 천연옥신생성 혐기성미생물에 의하여 천연옥신생성발효처리하는 옥신생성 혐기성 발효단 계; 상기 옥신생성 혐기성 발효단계에서 생성된 옥신생성 혐기발효액을 호기성 미생물에 의하여 발효하는 호기성 발효단계; 및 상기 호기성 발효단계에서 생성된 호기성 발효액에 비료요소를 첨가하여 액비화하는 발효액비 제조단계를 포함하는 천연옥신 함유 비료제조방법이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 0004는 박테로이드 티모넨시스(Bacteroides timonensis)인 혐기성 미생물을 이용하여 옥신생성 혐기성 발효단계 기술이 개시되어 있으나, 우분의 건조 및 반탄화 공정 중 생성되는 응축수분을 이용한 옥신생산 기술에 대하여는 개시된 바 없다.
따라서, 우분을 포함하는 가축분노를 운송차에서 공급호퍼로 옮기는 과정에서 발생하는 악취를 즉시제거하고, 가축분노 건조에 특화된 연소식 패들건조유닛으로 글루존 생성을 억제하면서 1차 건조하고, 2차로 열풍건조유닛을 통해 목표 함수율에 맞춰 2차 건조하며, 로터리 킬른 타입 반탄화유닛을 적용하여 건조된 상기 우분을 바이오차로 생산하고, 펠릿성형기를 통하여 바이오차 펠릿을 생산하는 시스템에서 발생하는 응축 폐수를 시스템 외부로 폐수로 방류하지 않고 전량 옥신생산유닛을 통해 옥신을 생산하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템 및 그 제조방법의 개발이 요구된다.
한국 공개특허공보 제10-2022-0003897호 일본 공개특허공보 제2003-302026호 일본 등록특허공보 제5650948호 한국 등록특허공보 제10-2236553호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서 우분을 포함하는 가축분노를 운송차에서 공급호퍼로 옮기는 과정에서 발생하는 악취를 즉시 제거하고, 가축분노 건조에 특화된 연소식 패들건조유닛으로 글루존 생성을 억제하면서 1차 건조하고, 2차로 열풍건조유닛을 통해 목표 함수율에 맞춰 2차 건조하며, 로터리 킬른 타입 반탄화유닛을 적용하여 건조된 상기 우분을 바이오차로 생산하고, 펠릿성형기를 통하여 바이오차 펠릿을 생산하는 시스템에서 발생하는 응축 폐수를 시스템 외부로 폐수로 방류하지 않고 전량 옥신생산유닛을 통해 옥신을 생산하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명인 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템은 우분을 공급받는 공급호퍼(100); 상기 공급호퍼로부터 공급받은 상기 우분을 소정크기로 파쇄하는 파쇄기(200); 상기 파쇄기에서 공급받은 상기 우분을 1차건조하는 패들건조유닛(300); 상기 패들건조유닛에서 공급받은 상기 우분을 2차건조하는 열풍건조유닛(400); 상기 열풍건조유닛에서 공급받은 상기 우분을 반탄화하여 바이오차를 생산하는 반탄화유닛(500); 상기 반탄화유닛에서 공급받은 상기 바이오차로 바이오차펠릿을 제조하는 팰릿성형기(600); 상기 바이오차펠릿을 냉각하는 냉각유닛(700); 및 상기 패들건조유닛, 상기 열풍건조유닛 및 상기 탄화유닛에서 배출되는 증기로 옥신(auxin)추출수를 생산하는 옥신생산유닛(800);을 포함하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 공급호퍼는 하나 이상 형성될 수 있으며, 상기 우분을 저장하고 상기 공급호퍼에 공급하는 저장조(110);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 파쇄기는 상기 우분내 포함된 리그닌의 반응성을 향상시키기 위하여 파쇄하며 파쇄가열부(210);에서 가열할 수 있다.
또한, 상기 패들건조유닛에서 상기 우분의 단위 공급량에 대한 함수율(%)을 기준으로 함수율을 10% 내지 50% 감소시키며,
상기 열풍건조유닛에서 상기 우분의 단위 공급량에 대한 함수율(%)을 기준으로 2% 내지 10%로 수분을 중발시킬 수 있다.
또한, 상기 반탄화유닛은 상기 우분이 이송 및 반탄화가 진행되는 킬른 본체(510); 상기 킬른 본체에 반탄화 열원을 공급하는 주연소로(520); 상기 킬른 본체의 일측에 형성되는 상기 우분이 공급되기위한 공급구(511); 상기 주연소로에 공급되는 열풍을 공급하기 위한 송풍구(511); 상기 킬른 본체의 타측에 형성되는 바이오차 배출구(512); 상기 킬른 본체의 타측에 형성되는 열풍과 상기 우분이 반탄화되면서 발생한 증기를 배출하는 킬른증기배출구(513); 상기 킬른 본체의 내면은 상기 우분을 이송 및 반탄화하기 위하여 상기 내면에 길이방향으로 형성된 블레이드(514);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반탄화유닛에서 배출되는 바이오차의 함수율은 0% 초과 내지 2%미만이며,
상기 바이오차를 상기 펠릿성형기에 공급하기 전에 저장하기 위한 바이오차 저장조(520);를 추가로 포함하며, 상기 바이오차 저장조 전단 및/또는 상기 펠릿성형기 전단에 상기 바이오차에 수분을 공급하기 위한 수가습유닛(530);을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 주연소로에서 생성된 상기 열풍은 상기 열풍건조유닛의 건조 열원으로 공급되며,
상기 주연소로와 상기 열풍건조유닛 사이에는 상기 열풍건조유닛에 추가 열풍을 공급하기 위한 보조연소로(410);가 형성될 수 있다.
또한, 상기 시스템에서 생성된 증기를 포함한 건조 및/또는 반탄화 배가스를 공급받아 수분을 응축하는 응축유닛(900);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 응축유닛을 통과한 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 조대입자를 제거하기 위하여 공급되는 사이클론 집진기(1000); 상기 사이클론 집진기를 통과한 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 미세입자를 제거하기 위하여 공급되는 백필터유닛(1100); 상기 백필터유닛을 통과한 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 미세입자를 2차 제거하기 위하여 공급되는 세정탑(1200); 상기 세정탑을 통과한 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 악취를 제거하기 위하여 공급되는 탈취탑(1300); 및 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 시스템 내 유동을 위한 유인송풍기(1400);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 사이클론 집진기, 상기 백필터 및 상기 세정탑 중 어느 하나 이상에서 배출되는 세정폐수를 저장하는 세정폐수탱크(1210);을 포함하고 상기 세정폐수, 상기 시스템에서 사용되는 공정폐수는 수처리유닛(1500);에 공급되어 처리되고, 상기 응축기에서 응축된 상기 응축수는 상기 수처리유닛을 거치지 않고 옥신생산유닛에 공급될 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명인 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산방법은 공급호퍼에 우분을 공급받는 제1단계: 파쇄기로 공급호퍼로부터 공급받은 우분을 소정크기로 파쇄하는 제2단계; 패들건조유닛으로 상기 파쇄기에서 공급받은 상기 우분을 1차건조하는 제3단계; 열풍건조유닛으로 상기 패들건조유닛에서 공급받은 상기 우분을 2차건조하는 제4단계; 반탄화유닛으로 상기 열풍건조유닛에서 공급받은 상기 우분을 반탄화하여 바이오차를 생산하는 제5단계; 펠릿성형기로 상기 반탄화유닛에서 공급받은 상기 바이오차로 바이오차펠릿을 제조하는 제6단계; 냉각유닛으로 상기 바이오차펠릿을 냉각하는 제7단계; 및 옥신생산유닛으로 상기 패들건조유닛, 상기 열풍건조유닛 및 상기 탄화유닛에서 배출되는 증기로 옥신추출수를 생산하는 제8단계;를 포함하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.
본 발명의 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템은 전체 시스템을 통해 생성되어 응축 폐수로 배출하는 건조 및 반탄화 배가스 중의 수분을 옥신으로 생산함으로써 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템을 구성할 수 있다.
또한, 반입과정, 저장과정, 공급호퍼, 건조기, 반탄화기, 펠릿성형기에서 발생가능한 분진 및 악취를 후단 처리 시스템을 통하여 제거할 수 있다.
또한 공정내 공정폐수는 수처리유닛을 통하여 수처리를 진행하고, 응축 폐수는 옥신생산유닛으로 공급함으로써 수처리유닛의 공정 에너지 및 비용을 절감할 수 있다.
또한, 건조단계에서 유분내 함유된 함수율을 5%이하로 제어함으로써 후단의 반탄화장치의 에너지비용 및 바이오차 생산효율을 높이고 전체 시스템 에너지 효율 및 운영비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 건조된 우분의 반탄화를 통하여 투입 우분양 대비 25% 내지 35%의 바이오차 생산 효율을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템의 운영중 발생하는 분진, 악취 증기를 포함하는 가스흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템의 단위 공정별 설비도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템의 응축수 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템의 200t/d 물질수지도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템의 200t/d 열수지도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 어느 실시예에 대한 한정 또는 부가사항은 특정한 실시예에 적용될 뿐 아니라, 그 외 다른 실시예들에 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템은 우분을 공급받는 공급호퍼(100); 상기 공급호퍼로부터 공급받은 우분을 소정크기로 파쇄하는 파쇄기(200); 상기 파쇄기에서 공급받은 상기 우분을 1차건조하는 패들건조유닛(300); 상기 패들건조유닛에서 공급받은 상기 우분을 2차건조하는 열풍건조유닛(400); 상기 열풍건조유닛에서 공급받은 상기 우분을 반탄화하여 바이오차를 생산하는 반탄화유닛(500); 상기 반탄화유닛에서 공급받은 상기 바이오차로 바이오차펠릿을 제조하는 팰릿성형기(600); 상기 바이오차펠릿을 냉각하는 냉각유닛(700); 및 상기 패들건조유닛, 상기 열풍건조유닛 및 상기 탄화유닛에서 배출되는 증기로 옥신추출수를 생산하는 옥신생산유닛(800);을 포함하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 공급호퍼는 하나 이상 형성될 수 있으며, 상기 우분을 저장하고 상기 공급호퍼에 공급하는 저장조(110);를 포함할 수 있다.
상기 우분을 상기 공급호퍼로 이송하기 위한 스크류피더가 형성될 수 있다.
또한 상기 저장호퍼에서 상기 우분을 파쇄기로 이송하기 위한 스크류피더가 형성될 수 있다.
또한, 상기 파쇄기는 상기 우분내 포함된 리그닌의 반응성을 향상시키기 위하여 파쇄하며 파쇄가열부(210);에서 가열할 수 있다.
상기 파쇄가열부는 마이크로웨이브가열장치일 수 있다.
또한 상기 파쇄기에서 상기 우분을 상기 패들건조유닛으로 이송하기 위한 스크류피더가 형성될 수 있다.
또한, 상기 패들건조유닛에서 상기 우분의 단위 공급량에 대한 함수율(%)을 기준으로 함수율을 10% 내지 50% 감소시키며,
상기 열풍건조유닛에서 상기 우분의 단위 공급량에 대한 함수율(%)을 기준으로 2% 내지 10%로 수분을 중발시킬 수 있다.
상기 열풍건조유닛 후단 및 상기 반탄화유닛 전단에는 건조된 상기 우분을 저장할 수 있는 가연물저장조(420);이 형성될 수 있다.
상기 패들건조유닛에 유입되는 우분의 함수율은 70%일 수 있으며, 상기 반탄화유닛에 유입되는 우분의 함수율은 5%일 수 있다.
상기 패들건조유닛은 내측에 처리공간을 형성하고, 상기 처리공간의 일측에 구비된 건조물 투입구 및 상기 처리공간의 타측에 구비된 건조물 배출구를 포함하는 본체; 상기 처리공간 내부에 배치되어 건조물을 상기 처리공간의 일측에서 타측으로 이송하도록 구성된 스크류; 상기 본체의 외측에 배치되어 상기 본체와 함께 열매체 공간을 형성하는 내부자켓; 및 상기 내부자켓의 외측에 배치되어 상기 내부자켓과 함께 스팀 공간을 형성하는 외부자켓을 포함하되, 상기 본체의 상부에는 상기 처리공간에 연통하는 취입구가 형성될 수 있다.
상기 스크류는, 상기 처리공간의 일측에서 타측으로 연장되는 샤프트; 및 상기 샤프트의 외주면에 구비된 복수의 베인을 포함하되, 상기 복수의 베인은 상기 샤프트의 축방향을 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다.
상기 복수의 베인은 하나 이상의 베인 그룹을 포함하고, 상기 베인 그룹 각각은, 소정 간격을 사이에 두고 순차적으로 배치되되 상기 축방향을 따라 볼 때 서로 다른 각도 범위에 형성된 2개 이상의 베인을 포함할 수 있다.
상기 복수의 베인 사이의 간격은 상기 베인 하나가 상기 샤프트의 축방향을 따라 형성된 길이보다 클 수 있다.
상기 본체는 상기 처리공간 내측에 형성된 분쇄핀을 더 포함하되, 상기 복수의 분쇄핀은 서로 이격된 상기 복수의 베인 사이의 위치에 구비될 수 있다.
상기 샤프트는 내측에 중심 가열부가 형성될 수 있다.
상기 샤프트는 내부에 상기 중심 가열부가 형성된 내부 샤프트 및 상기 내부 샤프트의 외측에 회전가능하게 지지된 외부 샤프트를 포함하고, 상기 중심 가열부는 상기 열매체 공간과 연통될 수 있다.
상기 수가습유닛에서 상기 바이오차의 함수율을 10% 내지 20%로 수분을 가하여 조정할 수 있다.
상기 함수율 조건에서 벗어나면 펠릿 성형이 어려울 수 있다.
또한, 상기 반탄화유닛은 상기 우분이 이송 및 반탄화가 진행되는 킬른 본체(510); 상기 킬른 본체에 반탄화 열원을 공급하는 주연소로(520); 상기 킬른 본체의 일측에 형성되는 상기 우분이 공급되기위한 공급구(511); 상기 주연소로에 공급되는 열풍을 공급하기 위한 송풍구(511); 상기 킬른 본체의 타측에 형성되는 바이오차 배출구(512); 상기 킬른 본체의 타측에 형성되는 열풍과 상기 우분이 반탄화되면서 발생한 증기를 배출하는 킬른증기배출구(513); 상기 킬른 본체의 내면은 상기 우분을 이송 및 반탄화하기 위하여 상기 내면에 길이방향으로 형성된 블레이드(514);를 포함할 수 있다.
상기 반탄화유닛의 공급부, 송풍구 및 킬른증기배출구로 산소유입을 방지할 수 있는 실링이 추가될 수 있다.
상기 반탄화유닛의 공급부, 송풍구 및 킬른증기배출구로 산소유입을 방지하기 위하여 2단 개폐식 물질 투입 및 배출유닛이 적용될 수 있다.
상기 2단 개폐식 물질 투입 및 배출유닛에는 가열매체가 형성될 수 있다.
상기 반탄화유닛 후단에 상기 반탄화유닛에서 연속적으로 생성되는 타르를 수거하여 소각처리할 수 있는 타르연소유닛(550)이 추가로 형성될 수 있다.
상기 타르연소유닛의 소각열은 상기 건조유닛 및 반탄화유닛에 재공급될 수 있다.
또한, 상기 반탄화유닛에서 배출되는 바이오차의 함수율은 0% 초과 내지 2%미만이며,
상기 바이오차를 상기 펠릿성형기에 공급하기 전에 저장하기 위한 바이오차 저장조(520);를 추가로 포함하며, 상기 바이오차 저장조 전단 및/또는 상기 펠릿성형기 전단에 상기 바이오차에 수분을 공급하기 위한 수가습유닛(530);을 추가로 포함할 수 있다.
상기 바이오차의 함수율은 상기 범위를 벗아나면 반탄화를 통한 바이오차 형성이 어려울 수 있다.
상기 펠릿성형기에서 생산된 바이오차 펠릿은 제품포장유닛(1600);을 거쳐서 저장 사일로(1700)에 저장될 수 있다.
또한, 상기 주연소로에서 생성된 상기 열풍은 상기 열풍건조유닛의 건조 열원으로 공급되며,
상기 주연소로와 상기 열풍건조유닛 사이에는 상기 열풍건조유닛에 추가 열풍을 공급하기 위한 보조연소로(410);가 형성될 수 있다.
또한, 상기 시스템에서 생성된 증기를 포함한 건조 및/또는 반탄화 배가스를 공급받아 수분을 응축하는 응축유닛(900);을 포함할 수 있다.
상기 응축기에 냉열을 공급하는 쿨링타워(1800)가 연계될 수 있다.
또한, 상기 응축유닛을 통과한 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 조대입자를 제거하기 위하여 공급되는 사이클론 집진기(1000); 상기 사이클론 집진기를 통과한 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 미세입자를 제거하기 위하여 공급되는 백필터유닛(1100); 상기 백필터유닛을 통과한 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 미세입자를 2차 제거하기 위하여 공급되는 세정탑(1200); 상기 세정탑을 통과한 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 악취를 제거하기 위하여 공급되는 탈취탑(1300); 및 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 시스템 내 유동을 위한 유인송풍기(1400);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 사이클론 집진기, 상기 백필터 및 상기 세정탑 중 어느 하나 이상에서 배출되는 세정폐수를 저장하는 세정폐수탱크(1210);을 포함하고 상기 세정폐수, 상기 시스템에서 사용되는 공정폐수는 수처리유닛(1500);에 공급되어 처리되고, 상기 응축기에서 응축된 상기 응축수는 상기 수처리유닛을 거치지 않고 옥신생산유닛에 공급될 수 있다.
상기 수처리유닛은 상기 시스템의 청소수, 공정수 등의 폐수를 처리 할 수 있다. 상기 수처리유닛을 통과한 물은 공정수로 활용되거나 일부는 옥신생산유닛에 공급될 수 있다.
상기 수처리유닛을 통과한 물은 상기 쿨링타워에 냉열공급을 위해 공급될 수 있다.
상기 응축수는 상기 수처리유닛을 통과하여 냉각수로 사용될 수 있다. 상기 냉각수는 상기 냉각유닛에 공급될 수 있다.
상기 응축수는 배양탱크를 포함하는 옥신생산유닛에 공급되어 옥신이 제조될 수 있다.
옥신은 인돌-3-아세트산, 4-클로로인돌-3-아세트산, 인돌-3-부티르산, 2,4-디클로로페녹시아세트산, 2-메톡시-3,6-디클로로벤조산 중 어느 하나 이상일 수 있다.
옥신은 자엽초나 줄기 절편의 세포 신장 촉진하거나, 시토키닌 존재 하에서 캘러스 배양의 세포분열을 촉진하고, 부정근 형성 촉진할 수 있다.
미생물 중 하나인 슈도모나스 (Pseudomonas) 종은 옥신 (auxin) 계열의 식물생장 촉진물질인 indole-3-acetic acid (IAA, 이하 IAA로 표시함)를 생성하고, 이렇게 생성된 물질은 식물 생장과 생리적 과정에 매우 광범위하고 다양하게 작용될 수 있다. 기존의 실험에서는 슈도모나스 종에서도 대표적인 식물생장촉진 근류세균 (plant growth promoting rhizobacteria ; PGPR)으로 잘 알려진 슈도모나스 플루오레센스 (Pseudomonas fluorescens)를 배양하여 식물 생장호르몬을 분석하고 이 미생물을 접종하여 식물 생장이 촉진할 수 있다.
상기 옥신생상 미생물의 특징은 80°C ~ 120°C에서 배양된 미생물은 자연계 순환구조의 미생물, 고온,강산성에도 사멸되지 않으며, 광범위한 활성영역 (온도,화학성,물리성에 대한 환경변화의 적응성)을 갖고, 일관되고 지속적으로 효과를 유지하며, 최소한의 적응시간으로 즉시 활성화되는 특징이 있다.
상기 옥신생산유닛은 응축유닛에서 유입되는 응축수에 숙성 해수를 첨가하여 EM활성액을 제조하는 배양조와, 입고된 생선부산물에 섞여있는 불순물을 제거하는 이물질탈락기와, 상기한 이물질탈락기에서 배출된 생선부산물을 품질규격에 따라 선별하는 선별기와, 상기한 선별기로부터 투입되는 생선부산물을 분쇄하는 분쇄기와, 상기한 분쇄된 생선부산물을 1차 발효하는 제1 발효장치와, 상기한 제1 발효장치에서 배출되는 발효물을 이송하는 이송펌프와, pH 감지기가 구비된 임펠러를 포함하며 상기한 이송펌프로 이송된 혼합물을 발효하는 제2 발효장치와, 상기한 제2 발효장치 상부에 설치되며 괭생이모자반 아미노산 용액을 저장하는 저장조와, 상기한 제2 발효장치와 저장조를 연결하며 괭생이모자반 아미노산 용액을 이송하는 공급관과, 상기한 제2 발효장치에서 배출되는 발효액의 고형물을 제거하기 위한 여과기를 포함할 수 있다.
상기한 여과기에서 배출되는본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 공급호퍼
110: 저장조
200: 파쇄기
210: 파쇄가열부
300: 패들건조유닛
400: 열풍건조유닛
410: 보조연소로
420: 가연물저장조
500: 반탄화유닛
510: 킬른 본체
511: 송풍구
512: 바이오차배출구
513: 킬른증기배출구
514: 블레이드
520: 바이오차 저장조
530: 수가습유닛
540: 타르연소유닛
600: 펠릿성형기
700: 냉각유닛
800: 옥신생산유닛
900: 응축유닛
1000: 사이클론 집진기
1100: 백필터유닛
1200: 세정탑
1210: 세정폐수탱크
1300: 탈취탑
1400: 송풍기
1500: 수처리유닛
1600: 제품포장유닛
1700: 저장 사일로
1800: 쿨링타워

Claims (11)

  1. 우분을 공급받는 공급호퍼(100);
    상기 공급호퍼로부터 공급받은 상기 우분을 소정크기로 파쇄하는 파쇄기(200);
    상기 파쇄기에서 공급받은 상기 우분을 1차건조하는 패들건조유닛(300);
    상기 패들건조유닛에서 공급받은 상기 우분을 2차건조하는 열풍건조유닛(400);
    상기 열풍건조유닛에서 공급받은 상기 우분을 반탄화하여 바이오차를 생산하는 반탄화유닛(500);
    상기 반탄화유닛에서 공급받은 상기 바이오차로 바이오차펠릿을 제조하는 펠릿성형기(600);
    상기 바이오차펠릿을 냉각하는 냉각유닛(700); 및
    상기 패들건조유닛, 상기 열풍건조유닛 및 상기 반탄화유닛에서 배출되는 증기로 옥신추출수를 생산하는 옥신생산유닛(800);을 포함하며,
    상기 파쇄기는 상기 우분내 포함된 리그닌의 반응성을 향상시키기 위하여 파쇄하며 파쇄가열부(210);에서 가열하고,
    상기 패들건조유닛에서 상기 우분의 단위 공급량에 대한 함수율(%)을 기준으로 함수율을 10% 내지 50% 감소시키며,
    상기 열풍건조유닛에서 상기 우분의 단위 공급량에 대한 함수율(%)을 기준으로 2% 내지 10%로 수분을 증발시키고,
    상기 패들건조유닛은 내측에 처리공간을 형성하고, 상기 처리공간의 일측에 구비된 건조물 투입구 및 상기 처리공간의 타측에 구비된 건조물 배출구를 포함하는 본체; 상기 처리공간 내부에 배치되어 건조물을 상기 처리공간의 일측에서 타측으로 이송하도록 구성된 스크류; 상기 본체의 외측에 배치되어 상기 본체와 함께 열매체 공간을 형성하는 내부자켓; 및 상기 내부자켓의 외측에 배치되어 상기 내부자켓과 함께 스팀 공간을 형성하는 외부자켓을 포함하되, 상기 본체의 상부에는 상기 처리공간에 연통하는 취입구가 형성되며,
    상기 본체는 상기 처리공간 내측에 형성된 분쇄핀을 더 포함하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공급호퍼는 하나 이상 형성될 수 있으며,
    상기 우분을 저장하고 상기 공급호퍼에 공급하는 저장조(110);를 포함하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반탄화유닛은 상기 우분이 이송 및 반탄화가 진행되는 킬른 본체(510);
    상기 킬른 본체에 반탄화 열원을 공급하는 주연소로(520);
    상기 킬른 본체의 일측에 형성되는 상기 우분이 공급되기위한 공급구(511);
    상기 주연소로에 공급되는 열풍을 공급하기 위한 송풍구(511);
    상기 킬른 본체의 타측에 형성되는 바이오차 배출구(512);
    상기 킬른 본체의 타측에 형성되는 열풍과 상기 우분이 반탄화되면서 발생한 증기를 배출하는 킬른증기배출구(513);
    상기 킬른 본체의 내면은 상기 우분을 이송 및 반탄화하기 위하여 상기 내면에 길이방향으로 형성된 블레이드(514);를 포함하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반탄화유닛에서 배출되는 바이오차의 함수율은 0% 초과 내지 2%미만이며,
    상기 바이오차를 상기 펠릿성형기에 공급하기 전에 저장하기 위한 바이오차 저장조(530);를 추가로 포함하며,
    상기 바이오차 저장조 전단 및/또는 상기 펠릿성형기 전단에 상기 바이오차에 수분을 공급하기 위한 수가습유닛(540);을 추가로 포함하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 주연소로에서 생성된 상기 열풍은 상기 열풍건조유닛의 건조 열원으로 공급되며,
    상기 주연소로와 상기 열풍건조유닛 사이에는 상기 열풍건조유닛에 추가 열풍을 공급하기 위한 보조연소로(410);가 형성되는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시스템에서 생성된 증기를 포함한 건조 및/또는 반탄화 배가스를 공급받아 수분을 응축하는 응축유닛(900);을 포함하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 응축유닛을 통과한 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 조대입자를 제거하기 위하여 공급되는 사이클론 집진기(1000);
    상기 사이클론 집진기를 통과한 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 미세입자를 제거하기 위하여 공급되는 백필터유닛(1100);
    상기 백필터유닛을 통과한 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 미세입자를 2차 제거하기 위하여 공급되는 세정탑(1200);
    상기 세정탑을 통과한 상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 악취를 제거하기 위하여 공급되는 탈취탑(1300); 및
    상기 건조 및/또는 반탄화 배가스의 시스템 내 유동을 위한 유인송풍기(1400);을 포함하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 사이클론 집진기, 상기 백필터 및 상기 세정탑 중 어느 하나 이상에서 배출되는 세정폐수를 저장하는 세정폐수탱크(1210);을 포함하고
    상기 세정폐수, 상기 시스템에서 사용되는 공정폐수는 수처리유닛(1500);에 공급되어 처리되고,
    상기 응축유닛에서 응축된 응축수는 상기 수처리유닛을 거치지 않고 옥신생산유닛에 공급되는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산 시스템.
  11. 공급호퍼에 우분을 공급받는 제1단계:
    파쇄기로 공급호퍼로부터 공급받은 우분을 소정크기로 파쇄하는 제2단계;
    패들건조유닛으로 상기 파쇄기에서 공급받은 상기 우분을 1차건조하는 제3단계;
    열풍건조유닛으로 상기 패들건조유닛에서 공급받은 상기 우분을 2차건조하는 제4단계;
    반탄화유닛으로 상기 열풍건조유닛에서 공급받은 상기 우분을 반탄화하여 바이오차를 생산하는 제5단계;
    펠릿성형기로 상기 반탄화유닛에서 공급받은 상기 바이오차로 바이오차펠릿을 제조하는 제6단계;
    냉각유닛으로 상기 바이오차펠릿을 냉각하는 제7단계; 및
    옥신생산유닛으로 상기 패들건조유닛, 상기 열풍건조유닛 및 상기 반탄화유닛에서 배출되는 증기로 옥신추출수를 생산하는 제8단계;를 포함하며,
    상기 파쇄기는 상기 우분내 포함된 리그닌의 반응성을 향상시키기 위하여 파쇄하며 파쇄가열부(210);에서 가열하고,
    상기 패들건조유닛에서 상기 우분의 단위 공급량에 대한 함수율(%)을 기준으로 함수율을 10% 내지 50% 감소시키며,
    상기 열풍건조유닛에서 상기 우분의 단위 공급량에 대한 함수율(%)을 기준으로 2% 내지 10%로 수분을 증발시키고,
    상기 패들건조유닛은 내측에 처리공간을 형성하고, 상기 처리공간의 일측에 구비된 건조물 투입구 및 상기 처리공간의 타측에 구비된 건조물 배출구를 포함하는 본체; 상기 처리공간 내부에 배치되어 건조물을 상기 처리공간의 일측에서 타측으로 이송하도록 구성된 스크류; 상기 본체의 외측에 배치되어 상기 본체와 함께 열매체 공간을 형성하는 내부자켓; 및 상기 내부자켓의 외측에 배치되어 상기 내부자켓과 함께 스팀 공간을 형성하는 외부자켓을 포함하되, 상기 본체의 상부에는 상기 처리공간에 연통하는 취입구가 형성되며,
    상기 본체는 상기 처리공간 내측에 형성된 분쇄핀을 더 포함하는 응축 폐수 배출이 없는 가축분뇨를 이용한 바이오차펠릿 생산방법.
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