KR20040001107A - 폐기물 처리 시스템 - Google Patents

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KR20040001107A
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주식회사 가이아
한국에너지기술연구원
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    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Abstract

본 발명은 함수율이 높은 폐기물 및 슬러지를 처리(건조)하는데 있어 건조 효율 및 에너지 소비 효율이 우수한 폐기물 처리 시스템을 제공한다. 본 발명에 따른 유기성 및 무기성 폐기물 처리 시스템은, 회전 가능한 드럼 및 드럼 내부에 회전 가능하게 장착된 파쇄 수단을 포함하며, 드럼 내부에서 투입된 폐기물에 대한 파쇄 및 건조 공정이 진행되는 회전식 건조기; 회전식 건조기와 연결되어 건조기에서 발생된 악취 성분이 함유된 배출 가스가 유입되어 배출 가스에 대한 열 교환을 수행하는 열 교환기; 열 교환기에서 열 교환된 배출 가스가 유입되어 함유된 악취 성분을 연소시키며, 고온의 연소열을 회전식 건조기로 공급하여 건조기의 드럼 내에서 파쇄되는 폐기물에 열을 제공하는 열 발생 장치; 및 회전식 건조기에서 1차 건조, 파쇄된 폐기물이 투입되며, 열 발생 장치에서의 연소열이 공급되어 투입된 폐기물에 대한 건조 과정이 진행되고, 발효 과정에서 발생된 악취 성분이 함유된 배출 가스는 열 발생 장치로 유입되도록 구성된 건조 발효기를 포함한다.

Description

폐기물 처리 시스템{System for treating waste materials}
본 발명은 유기성 및 무기성 폐기물 처리 시스템에 관한 것으로서, 특히 회전 건조기와 발효 건조기를 함께 설치하여 에너지 효율 및 폐기물 처리 효율을 향상시킬 수 있는 폐기물 처리 시스템에 관한 것이다.
산업 공정에서 발생하는 유기성 및 무기성 폐기물, 농.수,축산 가공 폐기물, 음식물 쓰레기 및 하폐수 슬러지와 같은 폐기물은 함수율이 75 내지 85% WB(wet base)로 높고, 발열량(저위 발열량 610 kcal/kg)이 낮기 때문에 매립 또는 소각 처리가 부적당하다. 따라서, 이들 폐기물 및 슬러지를 효과적으로 처리하기 위한 감량화, 무해화 및 재활용 기술이 필요하며, 탈수 후 반드시 건조 공정을 거쳐야 한다.
이들 폐기물 및 슬러지는 함수율이 높고, 수분 결합 상태가 자유수, 간극수, 표면수 및 결합수 등으로 구성되어 있어 성상이 복잡하며, 따라서 일반적인 고형물과 비교하여 건조가 어렵다. 또한, 고함수율의 폐기물 및 슬러지 건조를 위하여 스팀 등을 이용하는 간접 가열식 건조기(스크류형 건조기, 디스크형 건조기, 패들형 건조기 등)를 널리 이용하고 있으나, 이 간접 가열식 건조기는 직접 가열식 건조기에 비하여 대용량 처리가 어려우며, 에너지 소비가 크다는 단점이 있다.
직접 가열 방식을 이용한 건조기로서 회전 건조기, 유동층 건조기, 기류 건조기 등이 이용되고 있으나, 이러한 건조기에서는 건조 과정에서 함수율이 높은 폐기물이 약 50 내지 60% D.S.에서 점액상으로 형성되어 덩어리로 고형화되는 현상이 발생한다. 건조된 입자들이 폐기물에 달라붙어 건조 속도를 저하시키고, 기계적 장애를 일으키는 등, 건조 처리에 한계가 있다.
또한, 직접 가열식 회전 건조기의 경우, 고형화 현상을 방지하기 위하여 수분 조절용으로 건조된 물질을 다시 섞어 투입함으로서 역혼합물(back-mixed material) 증가에 따른 건조기의 용량이 커지는 단점이 있다.
따라서, 함수율이 높은 폐기물 및 슬러지를 효과적으로 건조하기 위해서는 직접식 회전 건조기의 기계적 제약을 해소하고 열효율을 향상시키기 위한 건조 기술이 필요하다.
본 발명은 함수율이 높은 폐기물 및 슬러지를 건조하는 직접식 회전 건조기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 건조 효율 및 에너지 소비 효율이 우수한 폐기물 처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 유기성 및 무기성 폐기물 처리 시스템은, 회전 가능한 드럼 및 드럼 내부에 회전 가능하게 장착된 파쇄 수단을 포함하며, 드럼 내부에서 투입된 폐기물에 대한 파쇄 및 건조 공정이 진행되는 회전식 건조기; 회전식 건조기와 연결되어 건조기에서 발생된 악취 성분이 함유된 배출 가스가 유입되어 배출 가스에 대한 열 교환을 수행하는 열 교환기; 열 교환기에서 열 교환된 배출 가스가 유입되어 함유된 악취 성분을 연소시키며, 고온의 연소열을 회전식 건조기로 공급하여 건조기의 드럼 내에서 파쇄되는 폐기물에 열을 제공하는 열 발생 장치; 및 회전식 건조기에서 1차 건조, 파쇄된 폐기물이 투입되며, 열 발생 장치에서의 연소열이 공급되어 투입된 폐기물에 대한 건조 과정이 진행되고, 발효 과정에서 발생된 악취 성분이 함유된 배출 가스는 열 발생 장치로 유입되도록 구성된 건조 발효기를 포함한다.
본 발명에서의 회전식 건조기는, 양측부가 폐기물 투입구가 형성된 제 1 지지 하우징 및 건조된 폐기물 배출구가 형성되어 있는 제 2 지지 하우징에 회전 가능한 상태로 각각 지지되어 있는 드럼; 드럼 내부에 회전 가능하게 장착된 회전축 및 회전축 상에 고정된 다수의 블레이드 조립체를 포함하는 파쇄 수단; 및 드럼을 회전시키기 위한 제 1 구동부 및 회전축을 회전시키기 위한 제 2 구동부로 구성된다. 여기서, 회전축의 회전 속도는 드럼의 회전 속도보다 빠르며, 그 회전 방향은 드럼의 회전 방향과 반대로 설정된다.
본 발명의 건조기를 구성하는 파쇄 수단은 드럼의 내부 공간을 가로지르는 상태로 드럼 내부에 회전 가능하게 장착된 회전축 및 회전축에 고정된 다수의 블레이드 조립체들을 포함하되, 각 블레이드 조립체는 회전축에 고정된 부싱, 회전축과 직교하는 상태로 부싱에 고정된 다수의 로드들 및 회전축과 수평인 상태로 각 로드에 고정된 다수의 블레이드로 이루어진다.
또다른 형태의 파쇄 수단은 상기 파쇄 수단과 전체적인 구성은 동일하나, 각 블레이드 조립체는 회전축에 고정된 부싱, 회전축과 일정한 각도로 경사진 상태로 부싱에 고정된 다수의 로드들 및 각 로드와 수직 상태로 로드에 고정되어 회전축에 대하여 대응하는 로드의 경사 방향과 반대 방향으로 경사진 상태를 유지하는 다수의 블레이드로 이루어진다.
또다른 형태의 파쇄 수단은 드럼의 선단에 대응하는 회전축의 선단에서부터 약 1/3 지점까지 장착되고 부싱에 2개의 로드가 고정된 제 1 블레이드 조립체, 회전축의 선단으로부터 1/3 지점에서 2/3 지점 사이에 장착되고 부싱에 3개의 로드가 고정되어 있는 제 2 블레이드 조립체로 이루어져 폐기물이 제 1 블레이드 조립체에 의하여 파쇄된 후 제 2 블레이드 조립체에 보다 작은 크기로 2차 파쇄되며, 망 조립체는 회전축의 2/3 지점 후방에 장착되어 파쇄 과정을 거친 후 설정된 크기 이상의 크기를 갖는 폐기물은 통과되지 못하도록 하였다.
본 발명에서의 열 교환기는 열 매체유 순환 파이프로 연결된 냉각부와 응축부로 구분되되, 냉각부는 순환하는 작동 유체를 냉각시키고, 응축부는 배출 가스 유동 라인을 통하여 건조기와 연결되어 그 내부로 유입된 건조기로부터의 배출 가스와 냉각된 작동 유체 사이의 열 교환이 이루어지며, 열 교환이 이루어진 배출 가스는 열 발생 장치로 공급된다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 폐기물 처리 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도.
도 2는 직화식 회전 건조기의 외부 구성을 도시한 도면.
도 3은 건조기 내에 장착된 파쇄 수단의 한 실시예를 도시한 정면도.
도 4a는 일부를 단면처리한 드럼의 정면도.
도 4b는 도 4a의 선 4b-4b를 따라 절취한 상태의 단면도.
도 5a는 파쇄 수단의 다른 실시예를 도시한 정면도.
도 5b는 도 5a의 선 5b-5b를 따라 절취한 상태의 단면도.
도 6는 파쇄 수단의 또다른 실시예를 도시한 정면도.
도 6a는 도 6의 선 6a-6a, 도 6b는 도 6의 선 6b-6b, 도 6c는 도 6의 선 6c-6c 그리고 도 6d는 도 6의 선 6d-6d를 따라 절취한 상태의 각각의 단면도.
도 1은 본 발명에 따른 폐기물 처리 시스템의 전체적인 구성을 도시한 개략도로서, 본 발명에 따른 시스템은 직화식 회전 건조기(10), 고속 건조 발효기(20), 열 교환 기(30), 열 발생 장치(40) 및 그 주변 장치들로 구성된다. 본 발명을 구성하는 각 장치들의 구성, 상호 연결 관계 및 기능을 각 도면을 통하여 설명한다.
직화식 회전 건조기(10)
도 2는 직화식 회전 건조기의 외부 구성을 도시한 도면으로서, 직화식 회전 건조기(10; 이하, 편의상 "건조기"라 칭함)는 양측부가 지지 하우징(11 및 12)에 지지되어 있는 드럼(13), 드럼(13) 내부에 회전 가능하게 장착된 파쇄 수단(도 2에는 도시되지 않음) 및 드럼(13)과 파쇄 수단을 각각 회전시키기 위한 제 1 및 제 2 구동부(14 및 15)를 포함한다.
일정한 길이를 갖는 원통형 드럼(13)은 수평으로 배치되어 있으며, 양단부는 제 1 및 제 2 지지 하우징(11 및 12)에 회전 가능한 상태로 각각 지지되어 있다. 즉, 각 지지 하우징(11 및 12)과 드럼(13) 외면 사이에는 베어링 조립체(도시되지 않음)가 장착되어 있어 각 지지 하우징(11 및 12)에 대한 드럼(13)의 회전이 이루어진다. 즉, 드럼(13)의 중앙부 외주면에는 제 1 구동부(14)에 연결되어 드럼(13)에 회전력을 전달하는 동력 전달 수단(14A; 예를 들어, 체인, 벨트 또는 기어 등)가 장착되어 있어 제 1 구동부(14)의 작동에 따라서 드럼(13)은 회전(자전)하게 된다.
드럼(13) 중앙부의 양측에는 드럼(13)의 원활한 회전을 유지하기 위한 보조 지지 수단들(14B)이 장착되어 있다. 이 보조 지지 수단들(14B)은 베어링에 의하여 지지대에 고정된 롤러와 접촉함으로서 긴 길이를 갖는 드럼(13)의 변형(처짐 등)을 방지함과 동시에 원활한 회전을 유지하게 한다.
한편, 내부 공간이 드럼(13)의 내부 공간과 연결되는 제 1 및 제 2 지지 하우징(11 및 12)에는 폐기물을 드럼(13)의 내부 공간에 투입하기 위한 투입구(11A) 및 드럼(13) 내에서 건조된 1차 건조 생성물을 배출시키기 위한 배출구(12A)가 각각 설치되어 있다.
드럼(13)의 일단부를 지지하는 제 1 지지 하우징(11)에는 열 발생 장치(40)의 열풍 배출 라인(41)이 연결되어 있어 열 발생 장치(40)에서 발생된 고온의 열이 드럼(13) 내부로 공급된다. 제 2 지지 하우징(12)에는 드럼(13) 내부 공간에 장착된 파쇄 수단의 회전축을 회전시키기 위한 제 2 구동부(15)가 장착되어 있으며, 폐기물의 건조 과정에서 발생된 가스를 후술할 열 교환기(30)로 공급하기 위한 배출 가스 유동 라인(16)이 연결되어 있다.
드럼(13) 내부에 장착된 파쇄 수단의 구성을 도 3을 통하여 설명한다. 도 3은 드럼(13) 내에 장착된 파쇄 수단(17)의 한 실시예를 도시한 정면도로서, 편의상 드럼(13), 지지 하우징(11 및 12) 및 제 1 구동부(15)는 도시하지 않았다.
본 실시예에 따른 파쇄 수단(17)은 드럼(13)의 내부 공간을 가로지르는 상태로 드럼(13) 내부에 회전 가능하게 장착된 회전축(17a) 및 회전축(17a)에 고정된 다수의 블레이드 조립체들(17c)을 포함한다. 회전축(17a)의 양 종단부에는 제 1 및 제 2 지지 하우징(11 및 12)에 설치되는 베어링 조립체(17b)가 장착되어 있으며, 어느 한 종단부는 상술한 제 2 구동부(15)에 연결되어 있다. 따라서, 회전축(17a)은 제 2 구동부(15)의 가동에 따라 드럼(13) 내에서 회전하게 된다.
회전축(17a)에는 다수의 블레이드 조립체들(17c)이 일정 간격을 두고 장착되어 있으며, 각 블레이드 조립체(17c)는 회전축(17a)에 고정된 부싱(17c-1), 회전축(17a)과 직교하는 상태로 부싱(17c-1)에 고정된 다수의 로드들(17c-2) 및 각 로드(17c-2)에 고정된 다수의 블레이드(17c-3)로 이루어져 있다. 도 3에는 각 부싱 (17c-1)에는 회전축(17a)을 사이에 두고 서로 일직선을 이루는 2개의 로드(17c-2)가 고정되어 있는 상태를 도시되어 있으나, 부싱(17c-1) 및 부싱(17c-1)에 고정된 로드(17c-2)의 수는 한정되지 않는다. 다수의 블레이드(17c-3)는 회전축(17a)과 평행한 상태로 각 로드(17c-2)의 전 높이에 걸쳐 일정한 간격을 유지한 상태로 고정되어 있다.
이와 같이 구성된 건조기(10)의 드럼(13) 내부에 처리하고자 하는 폐기물을 투입한 후, 제 1 및 제 2 구동부(11 및 12)를 가동하면, 드럼(13) 및 드럼(13) 내부에 장착된 회전축(17a)은 각각 회전하게 된다. 회전축(17a)의 회전(회전 속도 : 250 내지 300rpm)에 따라 각 로드(17c-2)에 고정된 다수의 블레이드들(17c-3)이 회전하게 되며, 따라서 회전하는 블레이드들(17c-3)은 폐기물과 접촉하여 폐기물을 파쇄한다. 한편, 열 발생 장치(40)로부터 드럼(13) 내부로 유입된 공급된 고온의 열풍이 파쇄 과정에 있는 폐기물에 공급됨으로서 폐기물에 대한 파쇄 및 건조 과정이 동시에 진행된다.
한편, 드럼(13)은 파쇄 과정에서 드럼(13) 내부 표면부, 즉 가장자리로 밀려진 폐기물에는 회전하는 블레이드(17c-3)의 파쇄력이 미치지 않게 되며, 따라서 본 발명에서는 모든 폐기물을 블레이드(17c-3)에 접촉시키기 위하여 드럼(13) 자체가 회전하도록 구성하였다. 드럼(13)이 회전함으로서 그 내부에 담겨져 있는 모든 폐기물은 균일하게 혼합되며, 결과적으로 블레이드(17c-3)에 의한 폐기물의 균일한 파쇄 및 건조가 이루어진다. 이때, 드럼(13)과 회전축(17a)의 회전 방향은 제한되지는 않지만, 서로 반대 방향으로 회전함으로서 폐기물의 보다 균일한 혼합이 이루어질 수 있다.
또한, 드럼(13)의 회전 속도를 회전축(17a)의 회전 속도보다 작게 설정하여야만 혼합된 폐기물의 균일한 혼합이 이루어지며, 특히 파쇄물이 드럼(13) 내에 체류하는 시간을 길게 함으로서 충분한 파쇄와 건조가 이루어진다.
여기서, 폐기물은 투입구(11A)를 통하여 드럼(13) 내부로 계속 투입되며, 따라서 투입된 폐기물은 배출구(12A)를 향하여 강제 이송되어야만 하며, 폐기물은 이송 과정에서 파쇄된다. 이와 같이 드럼(13) 내에서의 폐기물의 강제 이송은 드럼 (13) 내부 표면에 구성된 나선부 및 다수의 이동판에 의하여 이루어진다.
도 4a는 드럼의 일부를 단면처리하여 내부를 도시한 도면, 도 4b는 도 4a의 선 4b-4b를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 드럼(13)의 내부 표면에 구성된 나선부(13A) 및 다수의 이동판들(13B)을 도시하고 있다. 드럼(13)의 선단부, 즉 폐기물 투입구(도 2의 11A)와 인접한 부분의 내부 표면에는 나선부(13A)가 형성되어 있으며, 그 나선 방향은 드럼(13)의 후단부, 즉 폐기물 배출구(도 2의 12A)를 향하게 된다.
나선부(13A)가 형성된 선단부를 제외한 드럼(13)의 나머지 부분의 내부 표면에는 소정 길이 및 높이를 가진 이동판들(13B)이 부착되어 있다. 이동판들(13B)은 드럼(13)의 길이 방향으로 다수의 열을 이루며, 어느 한 열의 이동판들(13B)은 인접하는 열의 이동판들(13B)과는 서로 엇갈린 상태이다.
또한, 이동판들(13B)은 그 길이 방향으로는 드럼(13)의 길이 방향에 대하여 어느 정도 각도(약 5°)를 갖고 후단부를 향하여 경사진 상태이며, 높이 방향으로는 드럼(13)의 중심선을 향한 가상선으로부터 동일한 방향으로 굴곡진 형상을 갖는다.
드럼(13)이 구동부(15)에 의하여 회전하게 되면, 초기에 투입된 폐기물은 드럼(13) 선단부 내면에 형성된 나선부(13A)에 의하여 폐기물 배출구(도 2의 12A)를 향하여 강제 이송된다. 이후, 폐기물이 각 이동판들(13B)과 접촉하게 되면, 이동판들(13B)의 경사진 구조에 의하여 폐기물들은 배출부(12A)를 향하여 밀리게 된다. 즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 각 이동판들(13B)은 그 길이 방향이 후단부를 향하여 경사진 상태이며, 따라서 회전하는 이동판들(13B)은 폐기물을 후단부를 향하여 밀게 되고, 회전되어오는 엇갈리게 배치된 또다른 열의 이동판들(13B)은 이 폐기물을 후단부를 향하여 더욱 밀게 된다.
따라서, 드럼(13)의 회전시 모든 폐기물은 이동판들(13B)에 의하여 후단부를 향하여 강제 이동된 후 배출부(12A)를 통하여 외부로 배출된다. 한편, 나선부(13A) 및 이송판(13B)의 경사 방향과 만곡진 방향은 드럼(13)의 회전시 폐기물을 후방으로 강제 이동시킬 수 있도록 드럼(13)의 방향에 따라 조절하여야 함은 물론이다.
열 교환기(30)
상술한 건조기(10)와 연결된 열 교환기(30)는 냉각부(31)와 응축부(32)로 구분된다. 이 냉각부(31)와 응축부(32)는 순환 파이프(33)에 의하여 연결되어 있어 열 전달 계수가 큰 작동 유체가 순환 파이프(33)를 통하여 냉각부(31)와 응축부 (32) 사이를 순환한다. 냉각부(31)에는 비교적 저온의 외부 공기가 유입되며, 응축부(32)에는 전술한 건조기(32)의 배출 가스 유동 라인(16)이 연결되어 있어 건조기 (10)로부터 배출된 고온의 배출 가스가 유입된다.
응축부(32)에서는 유입된 고온의 배출 가스와 작동 유체 사이의 열 교환이 이루어지며, 열 교환이 이루어진, 즉 온도가 상승된 작동 유체는 냉각부(31)로 유입되어 공급된 외부 공기와의 열 교환이 진행된다. 따라서 온도가 낮아진 작동 유체는 순환 파이프(32)를 통하여 응축부(33)로 재유입되며, 상술한 열 교환 과정을 반복한다.
한편, 응축부(32)에서 작동 유체와 배출 가스의 열 교환이 진행되는 과정에서, 고온의 배출 가스는 응축 작용에 의하여 응축수가 형성되며, 이 응축수는 여과부(34; 활성탄)를 통과하여 정화처리된 후 외부로 배출된다.
한편, 건조기(10)에서 배출된 후 열 교환기(30)를 통과한 배출 가스에는 악취를 발생시키는 성분이 함유되어 있으며, 따라서 악취 성분을 제거한 후에 대기로 배출시키는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 악취 성분이 함유된 배출 가스를 열 발생 장치(40)에 유입시켜 악취 성분을 강제 연소시키게 된다.
열 발생 장치(40)
건조기(10) 내부에 투입된 폐기물을 건조시키기 위하여 드럼(13) 내부 공간으로 고온의 열풍을 공급하는 열 발생 장치(40)는 폐기물 처리 분야에서 일반적으로 사용되고 있는 장치(예를 들어, 본 출원인의 2000년 특허출원 제 24285 호에 개시된 탈취 장치)로서, 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
전술한 바와 같이, 열 교환기(30)에서 응축된 배출 가스(악취 성분이 함유된 상태임)는 열 발생 장치(40)로 유입되며, 열 발생 장치(40) 내의 고열에 의하여 함유된 악취 성분이 완전히 연소된다. 열 발생 장치(40)에서 발생된 고열은 그 일부가 건조기(10)의 드럼(13)으로 유입되어 드럼(13) 내에서 회전, 파쇄되는 폐기물을 건조시킨다. 또한, 고열의 일부는 후술할 고속 건조 발효기(20)로 공급된다.
고속 건조 발효기(20)
위에서 설명한 건조기(10)에서 파쇄, 건조 과정을 거친 생성물은 고속 건조 발효기(20; 이하, 편의상 "발효기"라 칭함) 내부로 투입되어 2차로 건조 및 발효 과정을 거치게 된다. 폐기물을 건조 및 발효시키기 위하여 고온의 열이 공급되고 내부의 폐기물을 교반시키는 발효기 역시 폐기물 처리 분야에서 일반적으로 사용되고 있는 장치(예를 들어, 본 출원인의 2001년 실용신안등록출원 제 33127호에 개시된 교반기)로서, 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 열 발생 장치(40) 내에서 함유된 악취 성분이 연소된 상태의 고온의 가스는 발효기(20)의 외부 케이싱으로 유입되어 내부에 투입된 폐기물과 열 교환을 진행하며, 따라서 폐기물의 건조가 진행된다. 폐기물과의 열 교환을 수행한 공기(열 발생 장치(40)에 의하여 악취 성분이 연소된 상태임)는 외부(대기)로 배출된다. 1차 건조된 폐기물에 대한 발효기(20) 내에서의 이와 같은 2차 건조는 24시간 정도 진행되며, 이 결과 폐기물의 수분함유율은 20 내지 25% 정도로 낮아진다.
한편, 발효기(20) 내부에서의 발효 과정에서 발생된 악취 성분은 열 교환기 (30)와 열 발생 장치(40)를 연결하는 연결 라인(35)을 통하여 열 발생 장치(40)로 유입되며, 따라서 악취 성분은 열 발생 장치(40)의 고열에 의하여 연소되며, 가열된 공기는 발효기(20)로 다시 공급되어 폐기물과의 열 교환을 진행하게 된다.
기타 주변 부재
상술한 건조기(10), 열 교환기(30), 열 발생 장치(40) 및 발효기(20) 이외에 본 발명에서는 블로어(B)와 사이클론(C)을 이용하였다. 건조기(10) 내에서의 파쇄 및 건조 과정이 진행되는 동안, 폐기물에서 발생하는 배출 가스는 비교적 낮은 압력(대기압 정도)을 가지며, 따라서 이러한 배출 가스를 열 교환기(30)로 강제적으로 유동시켜야 한다. 블로어(B)는 건조기(10)와 열 교환기(30)를 연결하는 배출 가스 유동 라인(16)에 설치되어 있어 건조기(10)에서 발생된 배출 가스를 열 교환기(30)로 강제 유동시키는 기능을 수행한다. 또한, 배출 가스 유동 라인(16)에 설치된 사이클론(C: 원심분리식 집진 장치)은 배출 가스에 함유되어 있는 먼지를 집진하여 외부로 배출하는 역할을 갖는다.
이하에서는 건조기(10)의 드럼(13) 내부에 장착되는 폐기물을 파쇄하는 파쇄 수단의 다른 구성을 설명하기로 한다.
도 5a는 제 2 실시예에 따른 파쇄 수단의 구성을 도시한 정면도, 도 5b는 도 5a의 선 5b-5b를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 도 5a 및 도 5b에서는 편의상 드럼은 도시하지 않았다.
본 실시예에 따른 파쇄 수단(107) 역시 전술한 제 1 실시예의 파쇄 수단(17)과 동일하게 드럼(도 2의 13)을 가로지르는 상태로 드럼 내부에 회전 가능하게 장착된 회전축(107a) 및 회전축(107a)에 고정된 다수의 블레이드 조립체들(107c)을 포함한다.
도 5a에 도시된 파쇄 수단의 가장 큰 특징은 블레이드 조립체(107c)의 각 블레이드가 도 3에 도시된 바와 같이 회전축(107a)에 수평을 이루는 것이 아니라, 일단을 향하여, 즉 드럼(도 2의 13)의 전방을 향하여 경사진 상태로 각 로드에 고정된 점이다. 즉, 일정 간격을 유지한 상태로 회전축(107a)에 장착된 다수의 블레이드 조립체들(107c) 각각은 회전축(107a)에 고정된 부싱(107c-1), 회전축(107a)과 일정한 각도로 경사진 상태로 부싱(107c-1)에 고정된 다수의 로드들(107c-2) 및 각 로드(107c-2)와 수직 상태로 로드(107c-2)에 고정된 다수의 블레이드(107c-3)로 이루어져 있다. 도 4a에서 알 수 있듯이, 각 블레이드(107c-3)는 회전축(107a)에 대하여 대응하는 로드(107c-2)의 경사 방향과 반대 방향으로 경사진 상태를 유지한다. 다수의 블레이드(107c-3)는 각 로드(107c-2)의 전 높이에 걸쳐 일정한 간격을 유지한 상태로 고정되어 있다.
도 5b에는 각 부싱(107c-1)에 3개의 로드(107c-2)가 고정되어 있음을 도시되어 있으나, 부싱 (107c-1) 및 부싱(107c-1)에 고정된 로드(107c-2)의 수는 한정되지 않는다. 그러나, 블레이드의 적절한 규격을 확보하고 인접한 로드(107c-2)에 고정된 블레이드(107c-3)와의 간섭이 이루어짐이 없이 단면이 원형인 부싱(107c-1)에 로드(107c-2)를 고정하기 위해서는 도 4b에 도시된 바와 같이 로드(107c-2)들은 인접하는 로드와 120°를 이루는 것이 바람직하다.
도 6는 또다른 실시예에 따른 파쇄 수단의 구성을 도시한 정면도, 도 6a는 도 6의 선 6a-6a를 따라 절취한 상태의 단면도, 도 6b는 도 6의 선 6b-6b를 따라절취한 상태의 단면도, 도 6c는 도 6의 선 6c-6c를 따라 절취한 상태의 단면도, 그리고 도 6d는 도 6의 선 6d-6d를 따라 절취한 상태의 단면도이다.
본 실시예에 따른 파쇄 수단 역시 전술한 실시예들에 따른 파쇄 수단과 동일하게 드럼(도 2의 13)을 가로지르는 상태로 드럼 내부에 회전 가능하게 장착된 회전축(207a) 및 회전축(207a)에 고정된 다수의 블레이드 조립체들(217 및 218) 및 망 조립체(219)를 포함한다.
일정 간격을 유지한 상태로 회전축(207a)에 장착된 다수의 블레이드 조립체들(217 및 218) 각각은 회전축(207a)에 고정된 부싱(217-1 및 218-1), 회전축 (207a)과 일정한 각도로 경사진 상태로 부싱(217-1 및 218-1)에 고정된 다수의 로드들(217-2 및 218-2) 및 각 로드(217-2 및 218-2)에 고정된 다수의 블레이드 (217-3 및 218-3)로 이루어져 있다. 또한, 망 조립체(219)는 회전축(207a)에 고정된 부싱(219-1), 회전축(207a)과 일정한 각도로 경사진 상태로 부싱(219-1)에 고정된 로드들(219-2) 및 로드(219-2)에 고정된 망(219-3)으로 이루어져 있다.
본 파쇄 수단(207)의 가장 큰 특징은 축(207a)의 위치에 따라 서로 다른 형태로 구성된 블레이드 조립체(217 및 218) 및 망 조립체(219)를 장착한다는 점이다. 즉, 폐기물이 투입되는 드럼(13)의 선단에 대응하는 회전축(207a)의 선단에서부터 약 1/3 지점까지는 부싱(217-1)에 2개의 로드(217-2)가 고정된 블레이드 조립체(217; 이하, "제 1 블레이드 조립체"라 칭함)가 장착되어 있으며, 1/3 지점에서 2/3 지점 사이에는 부싱(218-1)에 3개의 로드(218-2)가 고정되어 있는 블레이드 조립체(218; 이하, "제 2 블레이드 조립체"라 칭함)를 장착하였다. 따라서, 제 1 블레이드 조립체(217)의 2개의 로드에 고정된 블레이드에 의하여 1차로 파쇄된 폐기물은 제 2 블레이드 조립체(218)의 3개의 로드에 고정된 블레이드에 의하여 보다 작은 크기로 2차 파쇄되는 것이다.
한편, 회전축(207a)의 2/3 지점 후방에는 블레이드 조립체가 아닌 망(網) 조립체(219)를 장착하였다. 즉, 회전축(207a)에 고정된 부싱(219-1)에는 회전축 (207a)에 대하여 일정 각도 경사진 상태로 다수의 로드(219-2)가 고정되어 있으며, 로드(219-2)에는 회전축(207a)과 동심원을 이루는 형태로 망(219-3)이 고정되어 있다. 한편, 망 조립체(219)의 선단에는 제 1 블레이드 조립체(217)와 동일한 구성의 제 3 블레이드 조립체(220)가 장착되어 있다.
이와 같이 구성된 파쇄 수단(207)에서는, 폐기물은 제 1 및 제 2 블레이드 조립체(217 및 218)를 통과하는 과정에서 보다 작은 입자, 즉 1 내지 3mmm 크기의 입자로 파쇄되며, 특히 파쇄 과정을 거친 후에도 설정된 크기 이상의 크기를 갖는 폐기물은 망 조립체(219)를 통과하지 못하고 계속적인 파쇄 과정을 거침으로서 원하는 크기의 입자로 파쇄된다.
이상과 같은 본 발명은 회전 건조기와 열 발생 장치, 건조 발효기와 열 발생 장치를 연결하여 탈취 장치의 기능을 수행하는 열 발생 장치에서 발생된 고온의 열을 폐기물의 건조 및 발효 공정에 이용함으로서 에너지 사용 효율을 향상시킬 수 있다. 이와 함께, 건조기에서의 폐기물 건조와 파쇄 과정에서 발생하는 악취 성분 및 발효기에서의 발효 과정에서 발생하는 악취 성분을 열 발생 장치에서 연소시킴으로서 환경 친화적인 설비로 사용할 수 있다. 또한, 다양한 형태의 블레이드 조립체 및 망 조립체를 포함하는 파쇄 수단을 이용한 본 발명은 폐기물의 균일한 파쇄를 가능하게 하며, 이로 인하여 건조 및 발효 효율을 높일 수 있다.
특히, 건조기를 이용한 1차 건조 과정에서, 파쇄 수단을 이용하여 폐기물을 파쇄시키고 파쇄된 입자들을 고온의 열풍에 접촉, 건조시킴으로서 건조 시간이 크게 단축됨과 아울러 함수율을 40 내지 50%W.B.(감량율 약 70%)로 건조시킬 수 있으며, 이후 건조 발효기를 이용한 2차 건조 과정을 마친 후 폐기물은 약 20 내지 25%을 가짐으로서 건조 효율이 크게 향상된다.

Claims (8)

  1. 유기성 및 무기성 폐기물 처리 시스템에 있어서,
    내부로 투입된 폐기물에 대한 파쇄 및 건조 공정을 진행하는 회전식 건조기;
    회전식 건조기와 연결되어 건조기에서 발생된 악취 성분이 함유된 배출 가스가 유입되어 배출 가스에 대한 열 교환을 수행하는 열 교환기;
    열 교환기에서 열 교환된 배출 가스가 유입되어 함유된 악취 성분을 연소시키며, 고온의 연소열을 회전식 건조기로 공급하여 건조기의 드럼 내에서 파쇄되는 폐기물에 열을 제공하는 열 발생 장치; 및
    상기 회전식 건조기에서 1차 건조, 파쇄된 폐기물이 투입되며, 열 발생 장치에서의 연소열이 공급되어 투입된 폐기물에 대한 건조 과정이 진행되고, 발효 과정에서 발생된 악취 성분이 함유된 배출 가스는 상기 열 발생 장치로 유입되도록 구성된 건조 발효기를 포함하는 폐기물 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 회전식 건조기는,
    양측부가 폐기물 투입구가 형성된 제 1 지지 하우징 및 건조된 폐기물 배출구가 형성되어 있는 제 2 지지 하우징에 회전 가능한 상태로 각각 지지되어 있는 드럼;
    드럼 내부에 회전 가능하게 장착된 회전축 및 회전축 상에 고정된 다수의 블레이드 조립체를 포함하는 파쇄 수단; 및
    드럼을 회전시키기 위한 제 1 구동부 및 회전축을 회전시키기 위한 제 2 구동부를 포함하는 폐기물 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 회전축의 회전 속도는 드럼의 회전 속도보다 빠르며, 그 회전 방향은 드럼의 회전 방향과 반대이고, 드럼의 선단부 내부 표면에는 나선부 가 구성되어 있고, 나선부 후방의 내부 표면에는 소정 길이 및 높이를 가진 이동판들이 부착되어 있되, 이동판들은 드럼의 길이 방향으로 다수의 열을 이루며, 어느 한 열의 이동판들은 인접하는 열의 이동판들과는 서로 엇갈린 상태로 부착되어 있고, 이동판들은 그 길이 방향으로는 드럼의 길이 방향에 대하여 각도를 갖고 후단부를 향하여 경사진 상태이며, 높이 방향으로는 드럼의 중심선을 향한 가상선으로부터 동일한 방향으로 굴곡진 형상을 갖는 폐기물 처리 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 파쇄 수단은 드럼의 내부 공간을 가로지르는 상태로 드럼 내부에 회전 가능하게 장착된 회전축 및 회전축에 고정된 다수의 블레이드 조립체들을 포함하되, 각 블레이드 조립체는 회전축에 고정된 부싱, 회전축과 직교하는 상태로 부싱에 고정된 다수의 로드들 및 회전축과 수평인 상태로 각 로드에 고정된 다수의 블레이드로 이루어진 폐기물 처리 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 파쇄 수단은 드럼의 내부 공간을 가로지르는 상태로 드럼 내부에 회전 가능하게 장착된 회전축 및 회전축에 고정된 다수의 블레이드 조립체들을 포함하되, 각 블레이드 조립체는 회전축에 고정된 부싱, 회전축과 일정한 각도로 경사진 상태로 부싱에 고정된 다수의 로드들 및 각 로드와 수직 상태로 로드에 고정되어 회전축에 대하여 대응하는 로드의 경사 방향과 반대 방향으로 경사진 상태를 유지하는 다수의 블레이드로 이루어진 폐기물 처리 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서, 파쇄 수단은 드럼의 내부 공간을 가로지르는 상태로 드럼 내부에 회전 가능하게 장착된 회전축 및 회전축에 고정된 다수의 블레이드 조립체들 및 망 조립체를 포함하되, 다수의 블레이드 조립체들은 회전축에 고정된 부싱, 회전축과 일정한 각도로 경사진 상태로 부싱에 고정된 다수의 로드들 및 각 로드에 고정된 다수의 블레이드로 이루어지며, 망 조립체는 회전축에 고정된 부싱, 회전축과 일정한 각도로 경사진 상태로 부싱에 고정된 로드들 및 로드에 고정된 망으로 이루어져 있는 폐기물 처리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 블레이드 조립체들은 드럼의 선단에 대응하는 회전축의 선단에서부터 약 1/3 지점까지 장착되고 부싱에 2개의 로드가 고정된 제 1 블레이드 조립체와, 회전축의 선단으로부터 1/3 지점에서 2/3 지점 사이에 장착되고 부싱에 3개의 로드가 고정되어 있는 제 2 블레이드 조립체로 구분되어 폐기물이 제 1 블레이드 조립체에 의하여 파쇄된 후 제 2 블레이드 조립체에 보다 작은 크기로 2차 파쇄되며, 망 조립체는 회전축의 2/3 지점 후방에 장착되어 파쇄 과정을 거친 후 설정된 크기 이상의 크기를 갖는 폐기물이 통과되지 못하는 폐기물 처리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 열 교환기는 열 매체유 순환 파이프로 연결된 냉각부와 응축부로 구분되되, 냉각부는 순환하는 작동 유체를 냉각시키고, 응축부는 배출 가스 유동 라인을 통하여 건조기와 연결되어 그 내부로 유입된 건조기로부터의 배출 가스와 냉각된 작동 유체 사이의 열 교환이 이루어지며, 열 교환이 이루어진 배출 가스는 열 발생 장치로 공급되는 폐기물 처리 시스템.
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