KR20060054264A - 유기성 고형물의 자원화를 위한 다단 적재식 입상형 원통퇴비발효조의 설비구성 및 그 운전 방식. - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 성상의 남은음식물류쓰레기를 자원화방식에 의해 처리하기 위해 고형물을 침출액으로 부터 분리한 후 가치 있는 퇴비자원을 제조하기 위한 독립적인 공정설비를 구성함에 있어 공간면적의 제약을 받는 장소에서 발효속도를 임의로 제어하고 양질의 결과물을 확보하도록 하는 각각의 독립된 원통 발효조를 개별적으로 제작하고 다단으로 적재하여 입상형으로 조립된 설비의 구성과 그 운전방법에 관한 것이다.

특히, 독립식 원통형 발효조를 다단으로 통합된 하나의 퇴비발효조를 구성함에 있어 발효속도에 영향을 주는 환경인자들을 경과시간마다 자유자재로 조절하도록 하며 교반시 부하를 받는 동력장치를 포함하여 모든 구동 및 제어장치가 하나의 단위 조립품으로 구성된다.

이때, 단위 조립품인 원통형 발효조를 반경이 서로 중첩되도록 엇각으로 수직방향으로 적재시켜 발효과정 중 일정시간이 경과하면 연속적으로 또는 일회적으로 각 조실의 발효 대상물이 순차적으로 하부의 다음 발효조로 이동하게 하고 각각의 발효조마다 구동장치 및 환경조건을 임의로 제어하도록 하는 장치의 구성을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성할 수 있는 장치의 구성을 위해 퇴비단의 높이에 따른 교반장치 및 공기공급장치의 구성이 중요한 영향 인자인 만큼 각각의 단위 발효조가 하나만으로도 독립적으로 이용 가능하도록 모든 구동장치가 독립적으로 부착되는 설 비구성을 갖는다.

또한 퇴비단 내 퇴비내용물의 양적 조절이 가능하도록 각 발효단의 용적을 달리하며 각각의 발효조마다 온도 및 습도를 제어하도록 통기량과 공기배출량을 조절하도록 구성하였고 하나의 회전축을 통해 교반날개가 교반되도록 하여 균질한 상태를 유지하도록 함으로서 최종 배출되는 양질의 퇴비화 결과물을 확보하는 종합적이며 효과적인 음식물류쓰레기 자원화 설비의 구성에 관한 것이다.

본 발명은 음식물류쓰레기 중 고형물을 퇴비화하는데 있어 공간 면적이 적은 장소에 적합하도록 하였으며 발효과정 중 기계적인 부하 및 운전환경의 조절이 어려워 균질한 퇴비가 생산하기 어려운 기존의 수직 원통형 발효조를 효과적으로 개량한 것이다.

본 발명은 최종생산품의 품질을 균질화함으로서 퇴비가치를 향상시켰으며 가동에 필요한 조건을 자동으로 조절하도록 함으로서 인력에 의한 감시와 운전비용의 절감을 향상시켰다.

유기성 고형물 자원화, 호기성퇴비화, 원통형 퇴비장치, 다단 적재식 발효단, 유기물 고속발효(Food Wastes Recycling, aerobic composting, multi-stage composter, separated composting, high-rate fermentation)

Description

유기성 고형물의 자원화를 위한 다단 적재식 입상형 원통 퇴비발효조의 설비구성 및 그 운전 방식.{The process assembly and operation of the multi-staged vertical composter for the recycling of food wastes.}

도면 1. 입상형 다단 적재식 원통 퇴비발효장치 전체설비 구성도

도면 2. 입상형 다단 적재식 원통 퇴비발효조의 단위 퇴비발효조 구성도

도면 3. 단위 퇴비발효조의 바닥 공기공급장치 구성도

도면 4. 단위 퇴비발효조의 내부 부대장치 측면 구성도

도면 5. 단위 발효조의 회전체 및 교반기 구성도

도면 6. 입상형 다단 복층 적재식 퇴비발효조 구성도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1. 유기성 고형물 원료 투입구 12. 4단 발효조 공기공급브로워 13. 3

2. 이송 콘베이어 단 발효조 공기배출 브로워

3. 투입구 스크류콘베이어 14. 교반기 구동모터

4. 1단 단위 원통 발효조 15. 회전 교반날개

5. 2단 투입 발효단 16. 4단 발효조 공기배출브로워

6. 3단 분해 발효단 17. 발효조 하부 공기공급배관

7. 4단 고온 발효단 18. 발효조 하부 배출구

8. 배출 스크류 19. 발효조 측면 개방구

9. 배출 생산퇴비 20. 온도/수분/산소 측정센서

10. 1단 발효조 공기공급브로워 21. 전기제어계장

11. 3단 발효조 공기공급브로워

남은 음식물류 쓰레기를 처리하기 위해 기존의 처리방식인 소각이나 매립에 의존하여 처리할 경우 다이옥신 또는 악성 침출수의 발생으로 유발되는 2차 환경오염 문제로 인하여 음식물류쓰레기에 함유되어 있는 유기성 고형물을 유용한 자원으로 전환하는 다양한 자원화방법이 개발되어 현장에 적용되어 왔다.

지금까지 개발된 기술로서는 남은 음식물류쓰레기에 함유되어 있는 고형물질을 액상의 탈리액으로부터 분리하여 유기성 고형물질을 자원화하는 방법으로서는 미생물을 이용하는 퇴비화 공정, 멸균에 의한 건식사료화 공정, 지렁이 및 버섯 등 고부가 정밀화학 원료물질 생산공정 등이 있으며, 탈리액 분리와 관계없이 처리하는 방법으로서 멸균에 의한 습식사료화 공정, 메탄가스 생산을 의한 혐기성 에너지화 공정, 건조/탄화공정 등이 상용화되어 있다.

이들 남은 음식물류쓰레기를 자원화하는 방법들은 그 어떠한 처리공정이든지 공정운영의 효율성을 증진시키며 최종산물의 가치를 향상시키기 위해서 음식물류쓰레기가 갖는 다양 다종의 성분에 대해 처리하는 단위설비의 공정구성을 가장 중요 하게 고려하여 왔으며 고형물과 탈리액이라는 두가지 성상의 처리설비특성을 고려한 공정의 구성과 운영에 초점을 맞추어 왔다.

음식물류쓰레기가 고유하게 갖고 있는 성상을 고려하여 지역적 특성과 처리주체의 최종목적에 맞추어 침출액으로부터 분리된 탈수고형물을 자원화하는 방법으로는 퇴비화, 건식사료화, 지렁이사육, 버섯재배, 건조탄화 등 다양한 방법이 개발되어 상용화되어 있다.

이미 유기성 폐기물을 퇴비로 전환하는 기술은 오래전부터 다양하게 개발되어 구성설비의 구축과 운영에 관한 최적의 방법과 수단이 어느 정도 정착되어온 분야중에 하나이다. 과거에 개발된 대부분의 퇴비화 장치들은 야적식을 근간으로 하고 있으며 그와 관련하여 야적된 퇴비단에 충분한 산소공급을 증대하기 위해 통기율을 향상시키도록 상하부를 뒤집어 주는 교반장치를 개량하였거나 수분조절에 따른 운전조건의 제어가 용이한 방식을 다양하게 개량하여 진보하여 왔다.

유기성 고형물의 퇴비화 설비와 관련한 자원화 설비의 대부분은 산소공급과 수분조절을 원활히 하기 위한 방법을 보다 효과적으로 하기 위해 공기공급장치와 뒤집기 장치를 강제방식으로 도입하였으며 이들 장비로는 패들, 오거 또는 에스커레이터 등 다양한 기구를 개발하여 사용하고 있다. 이들 뒤집기 장비는 산소공급을 원활히 할 뿐만 아니라 퇴비원료의 균질화를 도모하여 전체적으로 골고루 발효가 이루어지도록 하며 미생물에 의한 유기물의 산화속도를 가속화하는 장치로서 중요한 위치를 차지하고 있다.

그러나 공기를 강제로 주입하여 산소를 공급함에 있어 대부분의 퇴비화 설비 에서는 부적절한 방식으로 공급되는 경우가 발생하여 유기물과 미생물간의 생분해반응에 의한 호기성 퇴비화보다는 가압공기에 의한 건조가 먼저 발생하여 유기물 함량이 높은 유사 건조퇴비가 생산되는 단점이 있기도 하다.

특히, 대량으로 발생된 유기성 고형물을 대상으로 퇴비단의 효율성을 증대시키기 위해서 투입과 배출이 연속적으로 이루어지도록 생산설비가 구성되고 있으며 이들 연속식 공정은 시간차에 의해 전반부에 투입되는 유기성 고형물을 후단부로 기계적으로 이동시킴으로서 효율적으로 이루어지도록 하고 있다.

퇴비단의 연속 이송을 위한 장치 구성과 관련하여서는 공간면적을 고려하여 수평형과 수직형 두가지로 나뉘어 구분하고 있다. 수평형은 고정된 사각형 구조물과 뒤집기에 필요한 교반장치를 이용하며 수직형은 원통형과 사각형의 모양으로 하여 회전체를 이용한 교반기로 구분하여 설계된다.

기존에 주로 사용하여온 수평형 퇴비단을 구성할 때는 퇴비화 고형물을 앞단에서 후단으로 이송시키도록 하여 주로 공간면적의 제약이 없는 넓은 지역에서 사용하며 수직형은 부지의 이용율이 높은 도시형으로 공간면적에 제약을 받는 곳에서 주로 사용하도록 추천된다.

대부분의 수평형 퇴비단은 퇴비화 반응을 효과적으로 수행하도록 통기율과 교반 용이성을 근거로 하여 퇴비단 높이를 0.6M - 1.5M 정도를 유지하는 것이 바람직하므로 야적 높이가 낮은 경우 공간효율이 비효율적이며 높이 야적하는 경우에는 혐기화에 의한 부패가 발생하여 퇴비가치를 저하시킨다. 따라서 퇴비단의 높낮이에 따라 교반장치 및 구동운전방식을 다르게 하도록 하고 있다.

수직형 퇴비단을 구성할 때에는 보편적으로 하나의 원통이나 사각구조물을 이용하며 원료는 상부로 투입하여 하단부에서 연속적으로 배출하도록 하면서 퇴비화 반응을 진행시킨다. 이러한 수직형 구조물을 퇴비발효조로 사용하는 경우 통기도를 향상시키고 내용물이 균질화하도록 구조물 내부에 수직으로 회전축을 설치하거나 또는 수평식으로 오거식 회전체를 중간에 설치하여 구동함으로서 교반하도록 한다.

지금까지 개발된 수직형 퇴비발효단은 한개 또는 두개의 통으로 구성되며 상부로 투입되는 양만큼 중력에 의해 하단부에서 배출시켜 이송하며 하단부에서 공급되는 공기에 의해 상부로 올라가면서 발효에 필요한 산소를 공급하도록 관통형과 분할형으로 구성되어 있다.

이러한 관통형 수직 구조물은 내부에 충진된 퇴비화 대상물질의 성상에 따라 통기성 및 균질성이 크게 달라지며 성상에 따라 구조물의 재질이나 구성을 다르게 하고 있다.

특히, 수직 관통형 발효조의 경우 내부의 퇴비화 과정 중 공급되는 공기와 발효과정 중 발생되는 가스의 편류에 의한 국부적인 혐기화가 진행되지 않도록 교반작업이 필수적으로 이루어져야 하며 이를 위해 내용물의 균질화가 중요한 운전인자로 작용한다.

수직 분할형 발효조의 경우 단순히 하나의 원통을 내부에 격막을 설치하여 하나의 회전축을 이용하여 교반을 수행하도록 고안되어 있으며 격막을 단위로 하여 내용물이 순차적으로 하강하도록 하고 있다.

이들 모든 수직형 발효조의 경우 원통으로 제작할 경우 내용물을 균질화하기 위해서는 발효조 중심부에 장축의 회전체를 사용하여야 하며 발효단의 높이가 높을수록 압축된 내용물에 의한 강한 저항이 발생하여 장축의 회전에 무리가 따르므로 강력한 재질과 기동력이 큰 저속의 동력장치를 필요로 하고 있다.

특히, 저항을 받는 교반날개의 경우에는 반경을 크게 할수록 장축에 걸리는 부하가 크게 걸리며 강도 낮은 재질을 사용하는 경우 부러지는 경우도 발생하게 되어 유지보수에 문제점을 초래하기도 한다.

최근에는 수직형 퇴비발효조의 높이를 향상시키고 상기 기술된 장축이 갖는 단점을 보완하기 위해 하나의 관통형인 원통형의 퇴비발효조에 2축 또는 3축으로 회전체를 구성하거나 원통을 두개 또는 3개 이상 결합한 형태로 제작하여 장축에 걸리는 부하를 최소화시키는 동시에 통기도를 높이는 구조물을 개발하여 사용하고 있다.

또한 사각형으로 구조물을 제작하는 경우에는 횡형으로 오거식 회전체를 장착하여 상부에서 내려오는 내용물이 균질화되는 동시에 내용물의 압축에 따른 압밀도를 감소시키고 공기공급을 효과적으로 이루어지도록 하고 있다.

이러한 사각 구조물의 경우 오거형으로 측면 교반을 수행하도록 한 단위 발효조를 수직으로 적재하여 다단식으로 구성함으로서 공간 면적을 최소화하기도 한다.

수직형 발효조의 운영적인 측면에서 볼 때, 관통형의 구조물은 모두 상부로부터 투입된 퇴비원료인 고형물이 수분을 다량 함유하고 있는 경우 내용물이 중력 에 의해 하단부로 이동될 때 정체되어 있는 탈수고형물로부터 상당량의 침출액이 발생하여 하단부의 퇴비단으로 이동하여 전체적으로 습도 조절이나 발효 속도의 제어를 어렵게 한다.

부분적으로는 수직형 발효조의 중간 또는 하단부의 고온 반응상태에 있는 퇴비단에서 올라오는 고온의 수분을 머금은 공기가 상부로 올라오면서 투입된 고형물 원료의 수분을 상부로 증발시키는 효과가 있어 상부에 투입되는 퇴비원료의 수분을 조절하기 어렵게 한다.

결론적으로 지금까지의 수직 퇴비발효조는 관통형 또는 분할형으로 구성되어 있으며 한개 이상의 장축을 사용하며 원료의 내부 내용물이 일체형으로 구성되어 공간면적을 절약하는 특징이 있다. 그러나 수평형 퇴비단에서와 같이 미생물 발효반응의 진행에 따른 환경조건의 변화를 예측하기가 어려운 단점을 갖고 있으며, 이로 인하여 퇴비품질을 예측하기 어려우며 유기물의 분해가 충분한지를 확인하기 어려워 공정운영의 제어를 필요로 하는 단점을 갖는다.

이러한 관통형 및 분할형 구조물을 하나의 장축으로 운영할 경우 제작부터 기계적인 강도를 고려하여야 하며 운전시 소모동력이 크고 유지관리비가 크게 소요되며 운전과정의 기계적인 문제로 인하여 내부 내용물을 배출하여야만 할 때 대처능력이 저하되는 문제점도 내포하고 있다.

본 발명에서는 종래의 관통형 또는 분할형 수직 원형 구조물이 갖는 단점인 장축에 걸리는 과중한 부하를 낮추어 회전체 교반에 필요한 기계적인 강도를 낮추 어 설비제작 시 단위 구성장치들의 규격을 최소화하여 운전 과정중 소요되는 동력비를 절감시키도록 하고 내용물의 압밀도 저항에 대한 개선에 따라 발효조 하부와 중간부를 동시에 교반하도록 하여 내용물의 균질화를 효과적으로 이루어지도록 하였다.

또한 퇴비발효단의 내부에서 교반에 따른 퇴비화 과정이 진행되는 동안 내용물에 대해 환경조건으로 조절되어야 하는 항목인 산소 공급량의 조절, 발열량의 속도제어 및 함수율의 환경조건을 임의적으로 조절하도록 하게 함으로서 퇴비화를 자동으로 운전하고 제어할 수 있는 특징을 갖는 구조물과 그에 따른 제어설비를 갖추도록 하는 것이다.

수직 원통형의 구조물을 구성함에 있어 가장 중요한 사항은 장축 회전체에 걸리는 부하는 퇴비화 내용물의 압밀도 증가에 따른 저항인 만큼 내용물의 부하를 저감하기 위한 방법으로 관통형 퇴비화 발효조의 내용물을 분할형으로 하였으며 특히, 동력장치를 독립적으로 장착할 수 있는 발효단을 개별적으로 제작하여 적재할 수 있도록 고안함으로서 압밀성으로 인하여 회전축에 전달되는 저항을 견딜 수 있도록 하였으며 교반날개의 접촉면을 고면으로 하여 교반날개에 전달되는 전단항력을 개선하도록 하였다.

발효조 내부에 있는 퇴비화는 교반에 의한 내용물의 균질화가 중요한 만큼 교반장치의 설계 시 교반날개를 발효조 바닥부와 중간층에 설치되도록 하여 상부와 하부가 골고루 섞이도록 하였다.

균질한 교반에 따라 퇴비품질에 영향을 끼치는 환경조건에 대한 자동운전제 어가 임의조절이 가능하게 하였고 발효반응의 과정마다 변동하는 단계를 구분하도록 하기 위해 하나의 관통형으로 구성된 발효조를 독립적으로 제작되어 구간별 공간구분을 함으로서 퇴비화 반응을 진행하는 반응상태를 평가하고 제어하도록 설비를 구성하도록 하였다.

종래의 관통형 또는 분할형 수직 발효단은 하나의 원통으로 이루어지므로 퇴비발효단의 깊이마다 발효의 조건이 어떠한 조건으로 존재하고 있는지 계측하거나 평가하기 어려우며, 퇴비 대상물의 환경조건에 대한 임의적인 조절이 어려우므로 투입된 양만큼 또는 계획된 양만큼을 중력 또는 스크류에 의한 강제하여 배출함에 따라 최종 결과물을 확보하는 방식으로 운전된다.

특히, 퇴비 발효조에 공급되는 공기는 호기성 미생물에 필요한 산소를 공급하고 발열반응에 이해 증가되는 온도를 제어하는 수단이므로 공기공급관의 설치가 중요하다.

지금까지의 수직 원통형 발효조에 설치된 공기공급배관은 회전축과의 접촉이 안되도록 퇴비단의 교반날개 위 또는 중간에 수평으로 설치함으로서 전체적인 공간으로 공기 공급이 불가능한 단점이 있다.

이에 따라 본 발명에서는 공기공급관을 원통형 발효조 바닥에서 회전되는 교반기의 날개와 부딪치지 않도록 교반기의 회전방향인 원형으로 배치하여 전체적으로 공기공급이 원활하도록 하였다.

특히, 공기공급관은 하부의 발효단에서 배출되는 고열의 배출가스를 이용하도록 상부와 연결되도록 하여 최초 투입되는 퇴비원료의 온도를 증가시키는데 활용 하도록 하였다. 이는 상부 발효조의 온도를 단시간에 증가시킴으로서 발효속도를 가속화 시키는 장점이 있다.

기존 수직형 발효단에서는 최종 배출시점에서 만이 퇴비품질을 확인할 수밖에 없으며 발효진행과정에 대한 구체적인 환경조건의 정보를 확보하기 어려우므로 퇴비품질의 균일성을 갖추기 어려운 단점이 있어 본 발명에서는 상부 또는 측면부에 개방구를 설치하여 상시 퇴비화가 진행되는 상태를 확인 할 수 있도록 하였다.

관통형 수직 발효단은 최초 투입된 고형물의 탈수가 제대로 이루어지지 않을 경우 투입지점에서 침출액이 그대로 하부로 흘러 전체적으로 함수율 조절이 어렵게 되며 하부에서 올라오는 공기와 접촉하여 운전조건에 따라 끈적끈적한 묵 상태로 변하게 되고 이들은 회전교반축의 날개에 항력을 증가시켜 가동이 멈출 경우 회전축의 회전을 어렵게 만들고 때에 따라 교반축 및 교반날개가 부러지는 현상을 초래하기도 한다.

특히, 수직형 원통 발효단의 내부저항에 따른 회전체의 부적절한 교반에 따라 내용물의 균질화가 어렵게 되면 국부적으로 공기흐름의 편류를 유발시켜 퇴비단의 혐기화가 진행되며 이로 인하여 불쾌한 다량의 악취 배출과 최종 퇴비품질의 저하를 가져오게 된다.

수직형 퇴비발효단의 내용물이 혐기화되는 조건을 방지하기 위해 공기공급량을 증가시켜 개선하고자 하나 공기공급량의 증가는 오히려 내용물의 건조를 촉진시키고 미생물의 활성을 저하시켜 발효가 제대로 이루어지지 않게 된다.

이러한 경우 빠른 속도로 내용물이 건조하게 되며 하단부에서부터 상단부로 올라가면서 수분이 부족하고 풍량에 의한 열량을 배출토록 하여 발효가 제대로 이루어지지 않고 내용물이 그대로 하부로 밀려 내려와 최종적으로 불량퇴비를 배출하게 된다.

본 발명에서는 독립된 각각의 발효조 하부에서 침출액을 제거하도록 배관설치가 용이하므로 침출액을 회수할 수 있으며 회수된 침출액은 하부 발효조로 공급시킴으로서 하부 발효조에서 건조를 방지하기 위해 필요로 하는 수분제어용으로 사용할 수 있도록 하였다.

일반적으로 유기성 고형물의 퇴비화 작업은 발효구조물의 형태에 관계없이 그 반응과정 중 각 단계마다 시간이나 이동거리의 차이를 갖고 온도와 함수율이 서로 다르게 되며 결과물의 최종 부피가 변하게 된다.

또한 유기물의 호기성 퇴비화반응은 발열반응이므로 유기물이 미생물에 의해 산화하면서 온도가 상승하게 되며 온도 상승에 따라 미생물의 발효속도가 증가되며 일정 온도가 초과하게 되면 다량의 수분이 증발하고 서서히 유기물의 분해반응이 저하하게 된다.

유기물의 산화분해 반응이 증가하면서 발열량이 증가하면서 온도가 최고로 증가하고 궁극적으로는 고온으로 인하여 퇴비화에 필요한 박테리아는 사멸되고 곰팡이종류의 미생물로 하여금 포자상태로 전환되는 정도까지 상승하게 된다.

발효단에서는 온도가 증가하면서 고형물에 존재하는 수분이 증발하게 되며 건조가 일어나게 되며 암모니아 및 황화수소 등의 발효부산물이 다량으로 악취형태로 배출되게 된다. 그러나 온도 증가는 부패성 및 병원성 미생물을 사멸시켜 위생 적으로 안전한 퇴비를 제조하는데 필요한 과정이다.

이와 같이 퇴비발효조는 시간이 경과하는 동안 각 단계마다 온도, 함수율, 유기물 성상, 악취물질 등의 환경조건이 일정한 패턴으로 변화하면서 진행되게 되며 반응과정 중 단계별로 환경조건의 조절이 필요하며 조건에 대한 통제가 어려운 경우 불량퇴비가 발생되게 된다.

따라서 본 발명에서는 상기에서 기술된 수직 원통형 발효단의 내용물의 균질화를 달성하도록 하기 위해 교반기 및 공기공급관의 구조적 문제점을 해결하고 온도의 균질화를 위한 고온의 배출가스의 순환을 통해 고온 고속발효의 어려움을 해결하고자 하였다.

그중에서도 회전체의 저항을 줄이기 위하여 원형구조물의 설비구성이 이루어지도록 하였으며 아울러 퇴비가 진행되면서 각각의 반응단계마다 환경조건이 조절될 수 있는 반응단계의 구분이 가능한 단위 구조물을 갖도록 하였다.

기계부하와 관련된 구조물의 구성에 있어서는 수직 원통형 퇴비발효조 내 내용물을 균질화하기 위해 교반하는 회전축에 가해지는 부하가 분산되도록 하여 항력이 감소되도록 하였으며 회전 시 회전축의 날개에 걸리는 부하를 최소화시키는 형태의 구조를 갖도록 하였다.

운전조건의 제어와 관련된 구조물의 구성에 있어서는 내용물의 균질화가 가능하고 발효단계마다 서로 다른 환경조건이 실시간으로 평가가 가능하도록 구성되었으며 그 중에서도 환경조건의 임의 조절이 가능한 단위 구조를 갖도록 하였다.

이러한 특징을 갖추기 위해 기존의 관통형 원형구조물의 중간에 필요한 만큼 의 독립된 발효조를 분리하여 조립되도록 하였으며 각각의 발효단 용량은 발효속도에 맞추어 최적의 높이에 따른 구경을 갖도록 하였으며 이들 공간적으로 구분되는 각각의 발효조은 독립적으로 유지관리가 용이하고 자동제어가 가능하도록 하였다.

따라서 본 발명에서는 침출액의 하부로의 전이를 막고 발효단 내부의 내용물의 균질화를 기계적 또는 전기계장 측면에서 제어가 용이하도록 하는 동시에 수직형 원통 구조물을 유지하면서 전체적으로 공기의 흐름을 원활하게 유도하도록 하고 배출고온가스를 순환하여 고온으로 고속발효가 이루어지도록 내부를 다단식으로 분할하도록 변경함으로서 해결하도록 하였다.

본 발명의 주안점은 일정한 규모의 원형 퇴비발효조(도2)를 독립적으로 제작하여 개별적으로 상부에 순차적으로 적재할 수 있도록 하였으며 분할된 발효조마다 독립된 공기공급관(10,11,12) 및 교반장치(14, 15)를 갖도록 하여 단위 발효조가 독립된 퇴비발효조의 기능을 수행하도록 하고 퇴비내용물이 일정한 체류시간을 갖고 입출 및 배출(18)되도록 서로 연결된 형태의 다단식 입상 원형 구조물(도1, 도4)을 구성하고 운영하는 것이다.

본 발명에서는 퇴비단의 교반 시 회전축(14a,15,15a)의 부하를 경감시키고 각각의 독립된 발효조실마다 발효환경의 조건을 달리하는 동시에 독립적인 제어가 가능하도록 조절할 수 있는 입상형 다단식 원통 퇴비발효조의 구조물을 구성하고 각각의 독립된 발효조실의 운전조건을 임의로 제어함으로서 퇴비품질을 향시킬 수 있는 운영관리의 방법에 관한 것이다.

본 발명의 구조물은 도2와 같이 독립적으로 제작될 수 있는 원통 발효조(4,5,6,7)를 하나의 기본 단위로 구성하며 요구하는 체류시간 만큼 단위 발효조를 연결하고 수직으로 적재함으로서 다단식 퇴비발효조(도1)를 간편히 제작할 수 있는 특징을 갖는다. 특히, 각 단위발효조의 공간용량은 퇴비단의 환경조건 및 반응속도에 따라 다르게 조절될 수 있으며 퇴비단의 높이는 교반에 따른 균질화 정도를 감안하여 최대 2.0M를 초과하지 않도록 하였다.

일반적으로 야적식 퇴비단에서와 같이 최적의 퇴비화 반응을 유지하기 위해서는 퇴비발효조 내 퇴비단의 높이가 1M 내지 1.5M 내외로 조절하는 것이 적합하므로 실제 단위발효조의 유효높이를 최대 1.5M 이내로 하여 하부면적을 조절하여 최대 용량을 결정할 수 있도록 하였다. 이때 유효직경은 퇴비발효단의 내용물에 따른 교반날개(16)의 전단항력과 회전체(14a) 부하에 의한 영향을 받으므로 최대직경 10M 이내에서 제작되도록 하였다.

각각의 독립된 발효조 하부 바닥에는 도3와 같이 일정한 간격으로 구멍이 아래를 향하도록 천공된 파이프(17a)를 회전체(14a)를 중심으로 하여 일정한 간격을 두고 원형으로 바닥에 고정되며 바닥 이면에서 배치된 공기공급관(17)과 각각 연결되도록 하였다. 이때 공기공급 파이프(17a)의 간극은 도4과 같이 회전축(14a)의 교반날개(15)에 달린 경사판(15a)과 지지대(15b)에 부딪치지 않도록 배치되며 0.5M 또는 1M의 간격을 두고 설치된다.

또한 도 2와 같이 각각의 원형 공기공급 파이프는 하부에 하나의 배관에(17)에 연결되며 공기공급은 발효조 마다 필요한 용도에 맞추어 공기공급 브로워(16)에 연결되고 압력계와 압력조절밸브에 의해 공기공급량이 조절되도록 하였다.

특히, 퇴비화 원료가 최초 투입되는 발효조(4)에 공급되는 공기는 하부 3단 발효조(6)에서 배출되는 가스(12)와 함께 섞여 투입되도록 하며 2단의 발효조(5)에 필요한 공기는 최 하부에서 배출되는 가스(11)를 혼합하여 투입되도록 하며 최하부의 발효조(7)는 배출퇴비(9)의 온도를 저하시키기 위해 대기 중의 공기(10)를 주입하도록 설계되었다.

상기와 같이 공기가 공급되는 독립된 퇴비발효조의 내용물을 균질하게 하기 위해 하나의 고정 회전축(14a)에 연결된 두개의 교반날개를 이용하여 섞이도록 하며 바닥 교반날개(15)와 중간 교반날개(15c)가 각각 감속기가 달린 하나의 전동구동기(14)에 의해 가동되도록 하였다.

독립된 발효조마다 독립된 하나의 회전체를 이용하며 발효조 하부마다 도5와 같이 곡면을 유선상으로 처리한 회전날개(15)를 1개 이상 회전 교반축(14a)에 접합하고 각각의 회전날개(15)에는 경사판(15b)을 부착하여 퇴비화 내용물이 아래에서 위로 걷어 올려 섞여지도록 하였다.

또한 각각의 교반날개는 원형의 환봉(15a)을 이용하여 지지대로 접합함으로서 교반날개(15)에 가해지는 내용물에 의한 저항에 견딜 수 있도록 하였으며, 필요 시 원형의 환봉에 경사판을 설치하여 교반을 원활하게 할 수 있도록 하였다. 또한 교반기의 가장자리에는 레일 회전체(15d)를 설치하여 바닥부에 설치된 레일을 타고 지나가도록 하여 회전체의 하중에 견딜 수 있게 하였다.

이러한 유선형 회전날개는 회전축 부분에 먼저 저항 부하를 받고 점차적으로 원통 외곽으로 힘이 분산되도록 하여 전체적으로 날개에 가해지는 부하를 줄일 수 있도록 하였으며 이러한 교반날개의 구조는 하나의 회전축을 이용할 경우 내용물로부터 가해지는 항력을 저감시켜 기동동력을 작게 할 수 있는 특징을 준다.

이들 교반날개에 부착된 경사판(15b)과 환봉 지지대(15a)는 원형으로 설치된 공기공급 파이프(17a)의 사이를 지나가게 하여 공기공급을 원활하게 하고 하부의 내용물이 잘 섞이도록 할 뿐만 아니라 상부의 내용물을 필요한 양만큼 하부로 배출시키는 기능을 갖는다.

각각의 퇴비발효조 하부바닥에는 도3 및 도4와 같이 슬라이딩 개폐구(18a)가 설치되며 슬라이딩 개폐구를 통하여 발효조 내부의 내용물이 다음 발효조로 자유낙하에 의해 이동되도록 한다. 슬라이딩 개폐구는 회전체 중식축에서 원통 바깥으로 넓어지는 부채꼴의 모양을 갖도록 하여 원통 발효조에 적재된 내용물의 체적용량에 대응되도록 하여 개폐구의 작은 원호는 걸쇄에 의해 회전체가 되며 원호의 큰 부분에 기어(18c)의 회전운동 또는 유압실리더의 왕복운동에 의해 개폐되도록 하였다.

슬라이딩 개폐구의 개방시간은 간헐적으로 이루어지며 주어진 시간 이내에 투입된 양만큼 하부로 점차적으로 배출되도록 개폐시간이 설정되며, 또한 각 발효단의 개폐구는 타이머에 의해 엇박자로 순차적으로 교차되어 내용물이 하부 발효조로 낙하되도록 하였다.

각각의 퇴비발효조는 상부에 독립적인 공기배출구(11,12,13,16)가 설치되어 있으며 이는 가압공기에 의한 발효조 내부압력을 해제하며 발효과정 중 발생된 가스를 배출하도록 하였다. 발효조 각각의 공기 배출구는 서로 다른 관으로 연결되며 3단 발효조(6)에서 배출되는 가스는 최초 원료가 투입되는 발효조로 투입하도록 하며 최하부 4단 발효조(7)의 배출가스는 2단 발효조(5)로 주입되도록 하였으며 1단 발효조(4) 및 2단 발효조(5)에서 배출되는 악취가스는 하나의 관으로 연결하여 탈취탑이나 다른 수용액 탈리액 저장조로 배출되도록 하였다.

특히, 후단 발효조의 배출가스를 상단 발효조로 투입하여 왕성하게 발효되는 과정에서 발생되는 열에너지를 상단 발효조의 투입원료를 직접 또는 간접적으로 가온시키도록 이용하도록 하였다.

각각의 발효조 내부에는 온도와 산소농도 그리고 함수율을 측정하는 센서(20)를 측면에 설치하여 각 발효조의 내부 환경조건을 감시할 수 있도록 하였다. 이들 센서는 발효조 측면에 설치되므로 교반 시 시설물의 교차장애가 없으며 퇴비내용물의 정확한 환경조건을 나타내주므로 필요 시 자동제어를 가능하게 하였다.

또한 각각의 발효조에는 상부에 인력의 진입이 가능하도록 개방구(19)를 측면 또는 상부에 설치하여 발효조 내부에서 고장장애 발생에 대비한 유지보수를 용이하도록 하였다.

상기 기술된 바와 같이 규격화된 단위 설비(도2)가 독립적으로 제작된 후 현장에서 층층이 장착되도록 구성되며 각각의 단위 발효조를 단순 조립에 의해 전체 퇴비발효조가 구성되도록 함으로서 퇴비화 장치의 제작을 용이하게 하였으며 각각의 퇴비발효조는 각각의 단계마다 그 용도와 목적에 따라 다르게 운전되도록 발효단수를 결정하여 제작하도록 하였다.

이상 기술된 내용에 따라 제작된 입상형 다단식 원형 퇴비발효조를 이용하여 다음의 운전조건에 따라 제어되도록 하였다.

퇴비발효조에는 최초 원료가 지상부에서 투입구(1)를 통하여 투입되면 버켓 콘베이어(2) 및 스크류 콘베이어(3) 등의 수직이송 및 수평투입 수단을 이용하여 최상부의 1단 퇴비발효조(4) 상부 투입구로 자유낙하에 의해 투입된다. 투입되는 원료는 수분 조건을 60％ 전후로 조정하기 위하여 퇴비산물을 반송하거나 톱밥 등의 수분조정제를 섞으며 필요 시 중온 종균제를 혼합하여 최초 발효의 시작조건으로 조정하였다.

음식물류쓰레기와 같은 폐기물을 최초 원료로 사용하는 경우에는 수거과정 중에 발생된 유기산 생성에 의해 알카리도가 극히 낮아 미생물의 활성에 저해가 되며 중화력이 떨어진다. 이에 따라 원료를 투입하기 전 석회와 같은 저가의 알카리성 물질을 공급하여 유기성물질과 혼합하여 주는 것이 바람직하다. 이때, 석회는 유기성물질과 반응하여 발열하므로 온도를 증가시키는 역할을 담당하므로 조정제로서 사용하였다.

1차 발효조(4)에서는 투입되는 원료에 대해 균질화를 주요 목적으로 운전되며 유효미생물 제제와 알카리도 조정제를 적절히 혼합 후 공기공급 및 온도증가가 이루어지도록 일정시간을 체류시킨 후에 하부 바닥의 슬라이딩 개폐도어를 열고 하부 발효조로 일정량씩 이송시키면서 다음의 원료가 투입되기 전 필요한 양만큼 하부 2차 발효조(5)로 이송되도록 하였다.

투입된 원료는 이미 투입되어 발효되고 있는 내용물과 교반기에 의해 섞이면서 일정시간 체류되도록 하며 퇴비화 반응을 시작한 후 일정시간이 경과하면 바닥 에 설치된 퇴비반출구(18)를 열고 2차 퇴비발효조(5)로 이송되며 2차 발효조에서는 유기물 가수분해반응이 왕성하게 진행되도록 한다. 이때, 최초의 1단 발효조의 퇴비반출구는 처리되어야 하는 퇴비원료가 투입되는 시간과 투입량을 고려하여 개폐주기와 시간이 결정된다.

2단 발효조(5)에서는 1단 발효조(4)에서 예열되어 투입된 퇴비원료의 발효반응이 급격히 진행되면서 온도가 급속히 증가하고 반응이 진행되는 동안 일정량이 다음 하부에 연결된 3단 발효조(6)로 이송된다.

2단 발효조에서 부터는 고온으로 반응이 진행되므로 공급되는 가압공기에 의해 수분증발이 일어나며 증기는 악취와 함께 배출구로 배출된다. 배출되는 가스는 온도가 높으며 이는 상부 발효조의 가온에 필요한 열원으로 사용할 수 있다.

또한 3단 발효조로 이송된 내용물은 2단 발효조와 마찬가지로 고속발효의 진행으로 발열반응에 따른 수분증발이 이루어지도록 하여 40％ 정도로 낮아지도록 하며 마지막 4단 발효조(7)에서는 상온 근처로 온도를 낮추도록 독립된 브로워(10)를 통하여 외부 공기를 주입하여 안정화시킴으로서 각각의 단계적으로 발생되는 퇴비화 과정이 종료되도록 한다.

4단 발효조에서 최종 배출된 퇴비는 1단 발효조에 투입되는 원료투입구로 반송되어 수분 조정제 및 종균의 접종제로 사용하며 최종 배출되는 악취가스는 탈취탑으로 연결되어 처리되도록 하였다.

특히, 유효미생물의 식종은 반송퇴비를 이용할 수 있으나 위생퇴비 제조 시 퇴비화 과정 중 섭씨 65도 이상까지 온도가 증가하므로 미생물의 포자화 또는 사멸 이 일어나며, 곰팡이와 같은 효열성 세균은 생존하지만 유기물 분해에 중요한 역할을 담당하는 박테리아 세균의 활성은 극히 적게 남게 되므로 새로운 활성미생물을 공급하도록 하였다.

독립된 다단식 발효조를 이용하는 경우 1차 퇴비발효조(4)의 최상부 발효공간은 탈수된 유기성고형물이 퇴비발효에 적절한 60 내지 65％ 정도의 수분함량을 갖도록 수분조정을 거친 후 투입되는 공간이나 탈수가 적절히 이루어지지 않은 경우 다량의 침출액이 발생하여 내용물의 수분이 증가함으로서 죽 상태로 되어 교반이 어려워지고 통기가 불량하여 혐기성 환경조건이 만들어지는 경우가 발생한다.

이러한 혐기성 조건에서 부패 균등이 증식함에 따라 유기산 생성과 함께 알카리도가 낮아지므로 퇴비화가 진행되기 어려우므로 필요한 경우 침출액을 회수하거나 하부 발효조로부터 고온으로 배출되는 가스를 파이프를 통하여 가온시키는 동시에 강제적으로 공기를 공급하여 수분 증발이 일어나도록 한다.

상기와 같이 구성되는 퇴비발효조는 통상적으로 규정된 체류시간은 15일 이상이 되어야 하므로 퇴비원료가 10톤 정도 발생되는 경우 발효조의 전체 용량은 150톤의 체류공간을 갖도록 하여야 하나 발효반응에 따른 생산된 퇴비의 함수율 저감 및 유기물의 소멸화에 의해 질량과 부피가 투입된 원료대비 최종 50％ 정도 남는 것으로 볼 때 100톤 정도의 용량으로 설계될 수 있다.

특히, 1차 발효조의 공간용량은 일일 투입량에 따라 공간면적이 결정되며 통상 한개 이상의 발효조가 1조로 구성되어 1일 1회 정도 체류되도록 퇴비원료가 투입되도록 구성된다. 그러나 퇴비원료가 10톤 미만인 소량인 경우에는 한 개의 전체 퇴비발효조 용량을 고려하여 체류시간을 최소 1일부터 최장 3일까지 연장할 수 있도록 구성되며 전체 용량을 고려할 때 2, 3일 정도가 체류되도록 설계된다.

퇴비원료로 이용되는 고형물의 발생량이 집중되는 경우에는 도6과 같이 단위 퇴비발효조를 복층으로 적재하도록 구성할 수 있으며 체류시간에 따라 양적인 구성비를 맞추도록 할 수 있다.

상기와 같이 설비구성조건과 환경운전조건들이 조정되면 유기물의 분해는 호기성 미생물에 의한 산화반응이 일어나는 것이므로 산소의 공급이 중요하다. 이때 원료에 대해 산소공급과 더불어 미생물 호흡에 의해 발생된 이산화탄소의 축적을 방지하도록 공기를 강제로 공급하여 줄 필요가 있다. 이때, 공급되는 공기압은 다소 높게 유지하도록 하며 부분적으로 공기에 의한 건조가 발생하므로 수분조정의 보조 역할을 하도록 하여 준다.

특히, 1차 발효단(4)에서 원료 균질화에 따른 환경조건의 조정은 발효속도를 결정하는 중요한 작업으로서 교반속도를 비교적 빠르게 진행시키면서 골고루 섞어 주도록 하였다. 다른 발효단과 대비하여 1차 발효단에서의 교반속도를 보다 빠르게 하기 위해서는 회전속도가 다른 회전체를 사용하여야 하며 회전속도의 차이를 확보하기 위해서는 하부의 발효단과는 다른 회전모터를 사용하여야 한다.

이에 따라 본 발명에서는 각각의 독립된 발효조 상부에 내용물의 교반를 위한 회전축(14a)을 서로 다른 회전구동체(14)에 의해 회전되도록 하였다. 이러한 구동체계는 하나의 축으로 회전체를 사용하는 경우보다 회전체에 걸리는 부하를 줄일 수 있어 동력가동비용이 적으며 설치비를 줄일 수 있게 한다.

또한 2단 발효조(5)에서는 미생물에 의한 유기물의 분해가 왕성하게 일어나도록 최적의 조건이 유지되는 공간으로서 온도를 섭씨 50도 정도를 유지하며 함수율은 50％±10％를 유지하도록 하였다. 발효조의 온도가 섭씨 60도 이상 초과하게 되면 유기물 가장 왕성하게 분해하는 호열성 박테리아의 활성을 저해하게 되므로 새로운 공기의 공급량을 늘려주면서 온도를 제어하도록 한다. 이때, 수분 증발이 심하게 되면 1단 발효조에서 탈리된 침출액 또는 공정중에 발생한 처리수를 이용하여 상부에서 노즐을 통하여 분사시켜 함수율을 조절하도록 하였다.

2차 발효단(5)에서 체류시간은 1차 발효조의 1.5배 내지 2배로 설정하며 전체 퇴비발효조의 용량을 고려할 때 퇴비대상물이 3, 4일 정도 체류하도록 하고 소량씩 점차적으로 하부 슬라이딩 개폐구를 통하여 3차 발효조로 이송되도록 하였다.

3차 발효단(6)은 2차 발효조(5)의 미생물 분해과정을 연장시킨 발효조로서 공기 공급량을 다소 줄이고 온도가 증가되면서 수분 증발이 부분적으로 허용되도록 제어하는 조건을 유지하도록 한다. 3차 발효단에서는 내용물이 3, 4일 정도 체류되도록 한 후 4차 발효조로 이송시켰다.

4차 발효단(7)은 잔여 유기물의 분해와 더불어 온도증가를 제어하지 않고 반응을 연장시키도록 하며 이때 온도가 증가되면서 수분 증발이 발생되는 단계로서 온도 증가와 함께 박테리아의 활성이 소실되면서 위생퇴비 제조에 필요한 세균의 멸균과정이 진행되는 단계이다. 4차 발효단에서도 3, 4일 체류되도록 하면서 온도는 섭씨 60도 이상으로 증가하도록 하고 수분은 40％ 정도로 떨어지도록 하였다.

마지막 체류시간을 조정하기 위하여 필요시 설치되는 5차 발효단에서는 4단 발효조(7)에서 고온 발효에 의한 온도를 낮추도록 체류하는 공간으로서 온도를 자연적으로 낮추도록 유도하고 함수율을 그대로 유지하면서 후숙을 유도하는 단계이다.

4단 이후의 발효단계를 거치면서 제조된 퇴비물은 최하단부의 슬라이딩 개폐구를 통하여 수거함으로 배출되어 낙하된 퇴비는 스크류오거(8)를 통하여 퇴비발효조 밖으로 최종 배출시키도록 한다. 밖으로 배출된 생산퇴비(9)는 필요에 따라 후숙장으로 이송하여 작업을 완료시키도록 하였다.

상기와 같이 퇴비대상물질에 대한 발효과정이 단계적으로 진행되는 동안 교반작업은 지속적으로 이루어지며 이로 인한 퇴비물질의 균질화는 퇴비품질에 커다란 영향을 끼치게 된다. 이때, 교반작업은 하나의 회전축에 의해 이루어지지만 상부의 회전축이 독립된 회전구동체에 의해 회전되도록 구성하여 내용물에 의한 저항을 줄임으로서 동력비를 저감하였다.

또한 상기 기술한 바와 같이 본 발명에서는 각 발효조의 독립적인 설치에 따라 체류시간을 다르게 하는 동시에 퇴비화 반응시 구간별 환경변화에 대해 임의적으로 제어하도록 하였으며 입상형 다단 발효단의 회전체를 가각의 기동력에 의해 움직일 수 있도록 구조물을 개량함으로서 최적의 품질을 갖는 퇴비를 고속으로 발효시켜 연속적으로 퇴비를 생산하는 것을 가능하게 하였다.

본 발명에서는 퇴비발효조를 수직형으로 구성함에 있어 관통형 및 분할형 발효조에서는 제어가 불가능한 퇴비화 과정을 구간마다 구분하고 제어하도록 하여 퇴 비품질을 향상시키도록 하였으며 퇴비과정 중 교반에 필요한 회전체 및 날개의 항력을 저감하도록 하여 동력전달 장치 설치의 편의성을 개선하도록 하였다.

특히, 퇴비화 과정에서 단계별로 환경조건의 조절 및 제어를 수행함에 따라 함수율과 온도를 조절할 수 있으므로 유기물의 분해가 완전히 이루어지도록 하였고 필요시마다 발효시간을 제어하여 완전한 퇴비를 공급할 수 있었다.

또한 송풍량를 발효조마다 퇴비화에 필요한 양만큼 최적으로 공급할 수 있으므로 기존 고속발효기에서 발생하는 단순 건조의 부작용을 제거하였으며 과다한 송풍으로 인한 동력에 소요되는 비용을 절감할 수 있었다.

아울러 발효단 구간마다 개방구를 설치하여 인력에 의한 진입이 가능하므로 고장장애에 대처하는 능력을 배가시켰으며 기기 장애가 발생하였을 때 내용물을 쉽게 밖으로 배출할 수 있어 유지보수가 편리하다.

특히, 회전체를 각각의 개별적인 동력으로 기동함으로서 교반에 필요한 동력을 최저화 하였으며 교반날개를 유선구조로 설치함에 따라 내용물에 의한 저항력을 현저히 감소시켜 동력손실을 적게 할 수 있었다.

따라서 본 입상형 다단 적재식 원형 퇴비발효조는 기존의 하나의 관통형 또는 분할형 단단식 원형 발효조에 비해 유지보수가 간단하고 동력소모가 적고 자동제어에 따른 퇴비품질의 향상을 꾀할 수 있다.

Claims (10)

1. 유기성 고형물을 퇴비화시키는 발효조를 입상형으로 구성함에 있어 독립된 하나의 발효조를 개별적으로 제작하여 4개 이상의 다단으로 적재시키고,

   각각의 발효조마다 독립된 교반회전체를 바닥과 중간지점의 두 위치에 설치하고,

   파이프 공기공급관를 교반 회전체와 같은 방향의 원형 형태로 바닥에 설치하고,

   하부의 발효조에서 고온으로 배출되는 가스를 상부 발효조의 가온 및 수분증발을 위한 열원으로 사용하도록 상부 발효조의 보온장치로 강제 주입하며,

   독립된 환경조건을 임의적으로 제어하도록 발효조 상부에 독립된 동력장치 및 공기배출 브로워 그리고 인력이 진입할 수 있는 개폐구 등을 설치하고,

   각각의 발효단 하부 바닥에 전동구동의 개폐구를 설치하여 회전체 교반기의 회전에 따라 균질화된 내용물이 주기적으로 일정시간동안 자유낙하에 의해 이송될 수 있도록 하고,

   각 단위발효조의 퇴비화 발효반응에 필요한 체류시간을 단계로 구분하여 개별적 환경조건이 유지되는 다단의 발효단을 거치면서 퇴비과정이 종료되도록 한 입상형 다단 적재식 원통 퇴비화 장치의 구성과 그 운영방법.
2. 상기 청구항 1항에 있어 하나의 원통 발효단에 교반에 필요한 회전체의 구동 과 산소공급용 공기공급장치, 수분조정주입관 및 가스배출관, 하부 퇴비내용물 배출구와 상부 개방구 등 퇴비발효에 필요한 모든 장치가 설치되어 단위 발효조에 일괄 설치함으로서 단위 발효조의 수량을 추가하여 입상형으로 조립하면 처리용량을 증가시킬 수 있도록 하는 입상형 다단 적재식 발효조의 장치구성과 운전방법
3. 청구항 1항에 있어 공기공급관을 발효단 바닥에 설치함에 있어 교반기의 경사판이 회전하는 동안 공기공급관 사이를 간섭없이 지나가가도록 하는 원형으로 굽힌 다수의 파이프를 회전축을 중심으로 하여 일정한 간격으로 벌려 고정하고 이들 파이프는 각각 발효단 바깥쪽 바닥 아래의 하나의 중앙배관과 가지로 연결되며 중앙배관은 공기공급 브로워와 분지 연결함으로서 공기가 공급되도록 하는 공기공급관의 구성과 그 구동방식
4. 청구항 1항에 있어 발효조 내부에 바닥과 중간 부근에 두개의 교반기를 하나의 회전체에 설치하며 교반기의 교반날개를 회전축의 중심에서부터 굽어지도록 하는 유선형으로 하고 교반날개 상판에 경사판을 부착하여 회전축을 회전하는 동안 발효단의 내용물에 대해 회전축에서부터 전진하도록 하는 동시에 하부에서 내용물을 위로 걷어 올려 뒤로 이송하면서 교반되도록 하는 회전체 날개와 경사판의 구성.
5. 청구항 1에 있어 독립된 발효단 하부의 개폐구를 제작함에 있어 부채꼴로 하 며 같은 모양의 부채꼴의 덮개를 개폐구 아래에 위치하도록 하며 회전체 가까이에 덮개의 회전축 걸쇄를 두고 원통 바깥쪽으로 원호 부근에 기어 또는 유압이동장치를 부착하여 모터로 자동 개폐되도록 하는 장치구성 및 운전방식.
6. 상기 청구항 1에 있어 최초 투입되는 원료의 온도가 낮은 경우 또는 퇴비단의 온도가 올라가지 않은 경우 하부의 발효단에서 발생되는 열에너지를 열교환 배관을 설치하여 공기를 가온하여 주입하거나 직접 주입하여 온도를 증가시키도록 하는 설비구성 및 그 운영방법
7. 수직형 원형의 퇴비발효조를 다단식으로 함에 있어 최초 발효단에서 침출액의 발생이 되는 경우 침출액을 배출하거나 수분을 조정하도록 톱밥 또는 반송퇴비를 섞어주며 라임이나 알카리 조정제를 투입하여 산도를 조정하고 미생물제제를 투입하여 유기물 분해가 가속화되도록 하며 일정시간 경과 후 주기적으로 배출구를 열어 내용물을 하부로 중력 이송하면서 유기물의 분해가 최적으로 이루어지도록 하는 다단식 발효조의 운영방법.
8. 청구항 7에 의 있어 유기물의 고속분해가 이루어지도록 함수율과 통기량을 임의로 조절할 수 있도록 침출액 또는 공정수를 노즐에 의해 분사하며 온도가 일정 기준 이상 증가하지 못하도록 억제하면서 일정시간 동안 유기물 분해반응이 강제적으로 진행되도록 유지하는 다단식 저장조 구성 및 그 운영방법.
9. 청구항 6에 있어 각각의 발효단 마다 센서를 장착하여 온도 및 함수율을 계측하고 통기량를 조절하도록 하는 장치의 구성과 그 운전방법
10. 상기 청구항에 있어 유기성 고형물의 퇴비발효조를 독립적으로 제작하도록 하고 입상형으로 다단식으로 구성하고 그 부대설비를 운전함에 있어 설비의 구동이나 유기물 분해반응의 단계별 환경조건을 개별적으로 조절함에 대해 연관된 모든 운전방식을 포함한다.

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