KR20150069401A - 강풍기류에 의한 유기성 폐수ㆍ폐기물의 탈수건조장치 및 이를 이용한 자원화방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기성 폐수ㆍ폐기물 원료를 탈수하고 건조하는 장치에 있어서: 상기 원료가 투입되는 유입관(21)의 양단에 각각 열풍히터(24)와 벤츄리관(28)을 지니는 본체(20); 상기 벤츄리관(28)의 하류측으로 연결되는 싸이클론(35)을 구비하는 탈수수단(30); 및 상기 싸이클론(35)의 하류측으로 연결되어 미세입자와 악취물질을 제거하는 탈취수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 각종 유기성 폐기물에서 수분만을 강풍기류에 의해 이탈ㆍ휘산시켜 폐수가 발생하지 않는 친환경성을 확보하는 동시에 함수량을 발효에 적정하게 잔류시켜 발효사료 또는 발효퇴비 원료를 얻는 효과가 있다. 한편 건조시킨 사료 및 퇴비원료를 부형제로 재차 반복적으로 사용하므로서 부형제 구매비용을 줄임으로 경제적인 운영관리를 도모할 수 있게 한다.
이에 따라, 각종 유기성 폐기물에서 수분만을 강풍기류에 의해 이탈ㆍ휘산시켜 폐수가 발생하지 않는 친환경성을 확보하는 동시에 함수량을 발효에 적정하게 잔류시켜 발효사료 또는 발효퇴비 원료를 얻는 효과가 있다. 한편 건조시킨 사료 및 퇴비원료를 부형제로 재차 반복적으로 사용하므로서 부형제 구매비용을 줄임으로 경제적인 운영관리를 도모할 수 있게 한다.
Description
본 발명은 폐수ㆍ폐기물의 탈수건조장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기존의 폐수처리 방법과 건조기술 대비 환경성 및 경제성을 담보하면서 건조물은 가축의 보조사료 및 퇴비원료로 전환시키는 강풍기류에 의한 유기성 폐수ㆍ폐기물의 탈수건조장치 및 자원화 방법에 관한 것이다.
음식물쓰레기 자체 및 음식물쓰레기를 사료 또는 퇴비 등으로 자원화하는 과정에서 발생하는 공정 폐수(이하, 음폐수라고 함), 축산폐수/폐기물, 그리고 고농도 유기성폐수를 혐기성소화에 의해 처리되는 바이오가스시설의 소화액(이하, 소화슬러지라고 함)등의 공통적인 특성은, 난분해성 물질을 다량함유하며 고농도의 악취를 유발하여 일반적인 공법으로 처리하기가 쉽지 않다.
또한, 처리가 되었어도 처리수에는 잔류 미분해 물질이 고농도로 함유하므로 2차 처리가 필요하여 설계/시공비뿐만 아니라 넓은 부지와 운영비를 상승시키는 요인으로 지적되고 있다. 2013년 이전까지는 상대적으로 처리/처분 비용이 저렴한 해양배출에 의존하였는데 2013년 1월부터 해양보전차원에서 해양배출이 전면 금지되었다.
정부에서는 이들의 특성이 고농도의 유기물질로 구성되어 있기 때문에 그 특성을 고려하여 양질의 음식물쓰레기는 가축의 보조사료, 질적으로 저하되는 음식물쓰레기는 퇴비 또는 바이오가스에너지원으로 사용하고 여기에 음폐수 및 축산폐수까지 바이오가스화의 대체에너지원으로 재활용 할 수 있게 법제화 시켰다.
음식물쓰레기 자체는 수분이 82%이상 함유되므로 이를 사료 및 퇴비원료로 할 경우 고함량의 수분이 방해가되므로 수분함량을 최소 55%이하로 탈수건조 시켜야만 가능하기 때문에 탈수건조 기술과 방법이 필수적이다.
현재까지의 탈수건조기술과 방법들은 많이 개발되었으나 대부분이 강제적인 탈수 및 열처리에 의한 기술들이므로 과잉탈수 및 고열로 인해 영양가 손실로 축산농가 및 경종농가에서 선호하는 사료 및 퇴비를 만들지 못해 제2의 쓰레기를 생산하는 결과가 초래되었다. 더구나 열처리로 건조할 경우 악취로 인해 민원이 제기되어 운영이 중단되는 사태도 발생하였다.
음폐수와 축산폐수는 혐기성조건하에서 바이오가스를 생산시켜 대체에너지 생산과 동시 환경오염 물질을 처리하려는 것이 정부의 방침과 목표였다. 정부의 취지는 이상적이었으나 지금까지 설계, 시공된 혐기성 소화가스 생산시설을 운영한 결과 어느 정도 목적은 달성하였으나 매일 발생되는 대량의 소화슬러지 처리가 새로운 문제점으로 대두되었다.
소화슬러지는 93% 이상의 수분과 7% 이상의 고형물 그리고 미분해된 유기물이 존재하여 2차 처리가 필요하다. 농경지의 액비로 활용할 수 있게 허용되었으나 계절적으로 그 사용량이 제한적이며 또한,액비내의 잔류 질소와 인성분이 상수원오염의 주범으로 알려져 소화슬러지 처리가 원활하지 못해 국가정책사업인 혐기성 소화바이오가스시설에 대한 정상운영을 어렵게 하고 있는 실정이다.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 탈수건조장치 또는 방법과 관련하여 한국 등록특허공보 제1996-0009050호, 한국 등록특허공보 제0970586호,한국 등록특허공보 제10-1332359호등의 선행특허를 참조할 수 있다. 전자의 선행특허는 농, 축, 수산물 등의 각종 부산물로서 생성되는 각종 유기성폐기물을 이용하여 발효 및 건조과정을 거쳐 가축의 사료나 퇴비로 제조하는 기술을 제안하고, 후자의 선행특허는 유기성 폐기물을 여러 공정을 거치게 하여 고품질 사료 및 유기질 비료 원료를 생산하는 한편, 자원화 공정에서 발생한 협잡물 및 폐수를 처리하는 기술을 제안한다. 특허 제10-1332359호는 유기성 고농도 폐수를 대상으로 고풍량고속기류에 의해 함수율을 20%이하의 건조분말화 하였고, 부형제는 톱밥, 파쇄시킨 왕겨/수피등과 연탄재를 이용하였다. 그리고 대상 폐기물에서 음식물자체는 제외되었다.
그러나, 상기 선행특허에 의하면 다양한 종류의 유기성 폐기물을 퇴비화하는 유연성이 부족할뿐더러 처리과정에서 발생하는 악취를 제거하기 위한 설비를 부가하지 않으면 민원 발생의 소지가 크다. 특히 특허 제10-1332359호에서 적용되는 건조장치 및 설비는 고풍량고속기류만 적용하였고 여름철 장마기간의 70%이상 상대습도에 대한 대책과 겨울철 10도이하의 기온에 대한 대책이 전무한 상태이며 기류발생 장치도 터빈에 의한다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 음식물쓰레기 자체 및 음폐수, 축산폐수, 혐기성 바이오가스화 시설에서 유출되는 소화슬러지 등에 함유하는 수분(물)만을 강풍기류에 의해 이탈ㆍ휘산시켜 폐수가 발생하지 않도록 친환경적으로 유기성 폐수ㆍ폐기물를 처리하는 탈수건조장치 및 자원화 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 건조처리할때 동력비를 낮추며 건조효율을 증대시키기 위해 첨가되는 부형제를 2-3회 재사용하므로서 처리비용을 대폭 저감시키는 동시 양질의 발효사료 및 퇴비원료를 생산하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 의하면, 유기성 폐수ㆍ폐기물 원료를 탈수하고 건조하는 장치에 있어서: 상기 원료가 투입되는 유입관의 양단에 각각 열풍히터와 벤츄리관을 지니는 본체; 상기 벤츄리관의 하류측으로 연결되는 싸이클론을 구비하는 탈수수단; 및 상기 싸이클론의 하류측으로 연결되어 미세입자와 악취물질을 제거하는 탈취수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따르면 상기 본체는 열풍히터와 인접하여 제습기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따르면 상기 탈수수단은 싸이클론의 하단에 위치한 배출구 상에 에어록 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따르면 상기 탈취수단은 포집기에 인접하여 활성탄을 지닌 흡착기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일면에 의하면, 유기성 폐수ㆍ폐기물 원료를 탈수/건조하여 자원화하는 방법에 있어서: (a) 상기 원료에 부형제를 혼합하여 함수율을 70-80% 수준으로 조정하는 단계; (b) 상기 함수율이 조정된 혼합물을 가열된 강풍기류와 함께 설비로 투입하면 파쇄. 분쇄와 함께 수분을 이탈시킨후 싸이클론 방식으로 기/고 분리하는 단계; 및 (c) 상기 혼합물을 함수율 40-55% 수준으로 유지한 상태로 배출하여 발효사료 또는 퇴비원료로 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부구성에 의하면 상기 단계 (a)의 부형제는 미강류, 밀기울, 탈지강, C/D급 저급사료, 건조두부비지, 식품공장 부산물, 폐가구 파쇄/분쇄물, 농가에 공급되는 기존의유기질 퇴비, 지렁이 분변토, 건조폐슬러지, 단계 (c)를 거친 건조물 중에서 적어도 하나를 재사용하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 각종 유기성 폐기물에서 수분만을 강풍기류로 이탈ㆍ휘산시켜 폐수가 발생하지 않는 친환경성을 확보하는 동시에 함수량을 발효에 적정하게 잔류시켜 발효사료 또는 발효퇴비 원료를 얻는 효과가 있다. 또한 생성된 발효사료 및 퇴비원료를 부형제로 해서 새로운 유기성 폐기물과 재차혼합사용으로 부형제 구매에 따른 비용을 줄일 수 있어 경제성이 보장된 유기성 폐수/폐기물 처리가 된다.
또한, 고열을 이용하지 않으므로 전기 또는 기타 에너지 소모량이 적어 경제성이 보장되고, 사료 및 퇴비 원료내의 유효성분이 보존되어 축산농가 및 경종농가에서 선호하는 품질을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 주요부를 연결 상태를 나타내는 모식도
도 2는 도 1에서 처리되어지는 폐수ㆍ폐기물 원료에 결합되어있는 수분의 분포를 확대하여 나타내는 모식도
도 2는 도 1에서 처리되어지는 폐수ㆍ폐기물 원료에 결합되어있는 수분의 분포를 확대하여 나타내는 모식도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 유기성 폐수ㆍ폐기물 원료를 탈수하고 건조하는 장치에 관하여 제안한다. 유기성 폐수ㆍ폐기물 원료는 음식물쓰레기자체, 음폐수, 축산폐수/폐기물, 소화슬러지를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 본 발명의 장치는 본체(20), 열풍히터(24),제습기(26),기/고분리 탈수수단(30), 탈취수단(40) 등이 하나의 시스템으로 연결되어 일련의 처리 공정을 자동으로 수행한다.
본 발명에 따른 본체(20)는 상기 원료가 투입되는 유입관(21)의 양단에 각각 열풍히터(24)와 벤츄리관(28)을 지니는 구조이다. 본체(20)에서 건조용 공기의 흐름 방향을 기준으로 할 때 열풍히터(24)는 상류측에 벤츄리관(28)은 하류측에 연결된다. 벤츄리관(28)은 유로 단면적이 축소되고 확대되도록 축소부, 목부, 확대부를 지니는 형태를 지닌다. 벤츄리관(28)의 하류단에는 블로워(31)가 설치되어 유입관(21) 내에 강풍기류를 형성한다. 블로워(31)는 편흡입 원심식 터보형으로서 5,000~6,000rpm의 고속회전력에 의해 벤츄리관(28) 내로 분당 90-120㎥의 강풍기류를 유입한다.
본 발명의 세부구성에 의하면 상기 본체(20)는 유입관(21)의 투입호퍼(22)에 원료와 부형제를 혼합하도록 교반기(미도시)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 부형제는 함수량 82wt% 이상의 음식물쓰레기 자체와 함수율 93wt% 이상의 음식물쓰레기 공정폐수(음폐수), 축산폐수, 그리고 혐기성소화 바이오가스 생산시설에서 유출되는 소화슬러지 등의 함수율을 후술하는 1차적인 범위로 저하시키는 용도이다.
부형제는 미리 계산된 양만큼 첨가하고 폐수ㆍ폐기물내의 수분을 부형제 입자에 균일하게 흡수ㆍ흡착시키면 뭉침현상을 방지하여 탈수ㆍ건조에 유리하다. 공극율 및 비표면적을 증가시키기 위해 무중력 교반기 내에서 150-200rpm으로 5분 이내에 교반을 완료한다.
이에 따라, 함수율이 조정된 혼합폐기물(혼합물)이 블로워(31)에서 생성된 90-120㎥/min의 공기가 벤츄리관(28)의 목부를 통과할 때 발생하는 220-250m/sec의 강풍기류를 타고 확대부에 이르면 순간적으로 발생되는 강풍기류의 유속차, 압력차, 마찰에 의한 온도차, 충돌 등의 유체공학적 상호작용으로 파쇄ㆍ분쇄되면서 폐기물 입자로부터 수분의 이탈이 가속화된다. 여기에서, 유기성 입자가 파쇄되고 분쇄되면서 입자에 불어 있던 수분이 이탈되어 강풍기류와 함께 후술하는 싸이클론(35)을 거쳐 대기중으로 방출되어 함수율 저하가 유발된다.
한편, 폐기물의 유기입자(10)에 붙어있던 다양한 수분입자는 도 2에 나타낸바와 같이 내부수(11), 틈새 모관결합수(13), 간극 모관결합수(14), 쇄기상 모관결합수(15), 표면 부착수(16)가 부착된 상태를 나타낸다. 폐수/폐기물의 유기물이 벤튜리관(28)을 통과할 때 유기입자로부터 수분이탈은 틈새 모관결합수(13), 간극 모관결합수(14), 쇄기상의 모관 결합수(15), 표면 부착수(16), 내부수(11)의 순서로 진행된다.
본 발명의 세부구성에 의하면 상기 본체(20)는 열풍히터(24)와 인접하여 제습기(26)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 하절기 장마철 기간에는 유입 공기의 상대습도가 70%이상으로 비교적 높아 수분의 이탈 현상을 어렵게 하여 건조에 방해가 된다. 이에 열풍히터(24)의 상류측에 제습기(26)를 설치하여 유입공기의 습도를 40% 수준으로 유지한다. 동절기에는 유입 공기의 온도가 낮아 건조율이 저하되므로 열풍히터(24)로 유입공기의 온도를 항상 10℃ 이상으로 유지한다.
또, 본 발명에 따르면 기/고 분리에 의한 탈수수단(30)이 상기 벤츄리관(28)의 하류측으로 연결되는 싸이클론(35)을 구비하는 구조이다. 혼합폐기물이 강풍기류와 함께 벤츄리관(28)을 통과할 때 파쇄ㆍ분쇄되는 동시에 입자에 붙어있던 수분이 이탈된 상태에서 기류과 함께 이송관(33)을 타고 원통형 싸이클론(35)에 도달한다. 기/고 분리에 의한 탈수수단(30)은 싸이클론(35)에서 원심력에 의해 고형입자는 하부로 침강되어 분리된다. 이러한 고형물의 일부는 부형제로 재활용할 수 있도록 반송되지만 일부는 사료 또는 퇴비의 원료로 생성하는 공정으로 진행된다.
본 발명의 세부구성에 의하면 상기 기/고 분리에 의한 탈수수단(30)은 싸이클론(35)의 하단에 위치한 배출구(37) 상에 에어록 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다. 에어록 밸브는 외부 공기의 유입을 차단하면서 싸이클론(35) 하부를 통해 건조 고형물은 배출된다.
또, 본 발명에 따르면 탈취수단(40)이 상기 싸이클론(35)의 하류측으로 연결되어 미세입자와 악취물질을 제거하는 구조이다. 싸이클론(35)에서 기/고 분리를 거친 강풍기류내에는 미세입자와 악취물질이 함유될 수 있어 이들을 제어하기 위해 탈취수단(40)이 구비된다.
본 발명의 세부구성에 의하면 상기 탈취수단(40)은 포집기(42)에 인접하여 활성탄을 지닌 흡착기(44)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 포집기(42)는 미세입자를 포집하고 흡착기(44)는 활성탄으로 악취 성분을 흡착한다. 흡착기(44)의 하류측으로 배기펜과 블로워(46)를 설치하여 강풍기류를 방출한다. 즉 싸이크론(35)을 통해 나오는 수분은 강풍기류와 함께 포집기(42)와 흡착기(44)를 거쳐 대기 중으로 방출되므로 폐수가 발생되지 않아 무방류 처리됨을 의미하고 싸이크론에서 침강된 고형물은 탈수 건조되어 양질의 발효사료 및 퇴비원료로 전환 가능하다.
본 발명의 다른 일면은 유기성 폐수ㆍ폐기물 원료를 탈수/건조하여 자원화하는 방법에 관하여 제안한다. 본 발명의 방법은 전술한 장치를 기반으로 하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 단계 (a)는 상기 원료에 부형제를 혼합하여 함수율을 70-80% 수준으로 조정하는 과정을 거친다. 음식물쓰레기 자체인 경우에는 이물질제거와 직경이 3cm 이하가 되도록 파쇄하는 전처리가 부가될 수 있다. 음폐수, 축산폐수, 소화슬러지인 경우에는 고속으로 교반혼합하는 전처리가 부가될 수 있다. 전처리가 완료된 것을 별도의 호퍼(도시 생략)에 저장하여 사용하면 처리율 향상에 유리하다. 이와 더불어 원료에 부형제를 혼합하여 함수율을 70-80% 수준으로 조정하는 전처리도 중요하다.
본 발명의 세부구성에 의하면 상기 단계 (a)의 부형제는 미강류, 밀기울, 탈지강, C/D급 저급사료, 건조두부비지, 식품공장 부산물, 폐가구 파쇄/분쇄물, 농가에공급되는 기존유기질 퇴비, 지렁이 분변토, 건조폐슬러지, 단계 (c)를 거친 혼합물 중에서 적어도 하나를 재차 사용하는 것을 특징으로 한다. 음식물쓰레기 자체를 보조사료 원료로 만들 경우는 미강류, 밀기울, 탈지강 및 C/D급 저급사료, 그리고 건조두부비지와 분쇄된 식품공장 부산물이 사용된다. 축산분뇨 및 음폐수, 소화슬러지 등을 퇴비원료로 만들 경우는 직경이 2-3mm 범위의 폐가구 파쇄/분쇄물, 기존퇴비 공장에서 생산된 함수율 40% 수준의 유기질 퇴비와 지렁이 분변토 또는 기존하수처리장에서 고열에 의해 건조시킨 함수율 20% 미만의 건조폐슬러지로 사용할 수 있다. 특히 단계 (c)의 건조된 혼합물을 2-3회 재사용하는 경우 새로운 부형제의 소요량을 상당량 감소시켜 경제성을 향상할 수 있다.
이때, 부형제는 유기성 폐수/폐기물의 상태(물성)에 따라 다르지만 함수율이 70-80% 범위를 유지하도록 계산에 의해 첨가된다. 물론 전처리의 함수율 70~80% 범위는 경제성을 고려한 사항으로서 70% 이하로 부형제를 첨가하게 되면 건조효율은 좋으나 비경제적이다.
함수율을 70-80%로 부형제를 첨가하기 위한 방법은 다음 식에 의한다.
C = 두 기질이 혼합되었을 때 함수율(%)
C1 = 유기성 폐수/폐기물의 자체 함수율(%)
C2 = 부형제 자체의 함수율(%)
T1 = 유기성폐수/폐기물의 자체 중량(ton 또는 kg)
T2 = 부형제 자체의 중량(ton 또는 kg)
본 발명의 단계 (b)는 상기 함수율이 조정된 혼합물을 가열된 강풍기류와 함께 벤튜리를 통과할 때 원료는 파쇄. 분쇄되는 동시에 부형제에 흡수. 흡착되었던 수분은 원료로부터 이탈시켜 싸이클론으로 이송하여 기/고 분리 과정을 거친다. 이러한 과정은 전술한 본 발명의 장치에 구성된 본체(20), 기고분리 탈수수단(30), 탈취수단(40)을 사용하여 처리하는 것이 바람직하다.
본 발명의 단계 (c)는 상기 혼합물을 함수율 40-55% 수준으로 유지한 상태로 배출하여 발효사료 또는 퇴비원료로 생성하는 과정으로 진행된다. 함수율을 40-55% 수준으로 유지하면 발효사료 또는 퇴비원료로 최적의 상태이다.
이하, 표 1 내지 표 3을 참조하여 본 발명의 실시예(실험예)를 설명한다.
표 1은 유기성 폐수ㆍ폐기물인 축산폐수, 음폐수, 소화슬러지에 기존 퇴비공장의 발효퇴비를 부형제로 사용하였고, 음식물쓰레기 자체는 탈지강을 부형제로 해서 도 1의 강풍기류 건조시스템에서 운전한 결과를 나타낸다.
표 1에서 용어설명은 다음과 같다.
자체함수율(%) : 실험에 사용했던 폐수/폐기물과 부형제로 사용했던 기존퇴비의 자체 함수율(%)
혼합전 사용량(kg) : 실험에 사용했던 폐수/폐기물량(kg)과 함수율을 80%로 인위적으로 조정하기 위해 계산에 의해 첨가된 부형제의 중량(kg)
혼합물총량(kg) : 폐수/폐기물에 부형제를 첨가하고 무중력 혼합기로 200rpm에서 5분간 교반혼합의 전체 중량(kg)
강풍기류설비통과 횟수 : 도 1의 장치에 의해 잔류함수량을 40-55%로 낮추기 위해 장치에 투입한 횟수
통과시간(분) : 혼합물 총량(kg)의 함수율에서 잔류함수율을 40-55%로 낮추는데 요하는 장치의 통과 시간(분)
건조물함수율(%) : 도 1의 장치서 최종 배출된 건조물중의 잔류함수율(%)
건조물 생산량(kg) = 혼합물총량(kg) - 강풍기류건조시스템에서 이탈 건조된 수분량(kg)
| 시료명/ 부형제명 |
자체함수율 (%) |
혼합한 전사용량 (kg) |
혼합물총량 (kg) |
기류설비 통과횟수 |
통과시간 (분) |
건조물 함수율 (%) |
건조물 생산량 (kg) |
감량율 (%) |
| 축산폐수 + 발효퇴비 |
96.3 42.6 |
120 52.3 |
172.3 (30.4) |
2 | 11 | 52 | 72.01) | 58.2 |
| 음폐수 + 발효퇴비 |
93.1 42.6 |
120 42.0 |
162 (25.9) |
2 | 9 | 48 | 62.02) | 51.7 |
| 소화슬러지 + 발효퇴비 |
96.6 45.2 |
120 57.2 |
177.2 (47.7) |
2 | 13 | 51 | 72.03) | 59.4 |
| 음식물쓰레기 + 탈지강 |
82.6 7.2 |
120 4.3 |
124.3 (3.5) |
2 | 9 | 45 | 45.04) | 63.8 |
(비고1) - 무중력 교반혼합기 교반속도/시간 : rpm200,공히 5분
- ( ) : 혼합물총량 중 부형제 함량, %
- 초기함수량 조정 : 공히 80%
- 음폐수 : SㅇN 시 음식물 자원화센터에서 채취(2013.5)
- 발효퇴비 : 경기 TㅇN 퇴비공장에서 채취(2013.5)
- 소화슬러지 : 음식물 바이오가스시설, 농축슬러지 채취(2013.5)
- 강풍기류량 : 공히 90-120 ㎥/분
- 벤튜리 목부 기류통과유속 : 220-240 m/초
- : 초기함수율 80% 조정하기 위해 첨가된 부형제 중량(kg)
표 1에서 축산폐수 실시 예를 보면, 함수율 96.3%, 축산폐수 120kg에 부형제 첨가단계에서 함수율 42.6% 발효퇴비로 초기함수율을 80%가 되도록 조정하기 위한 발효퇴비 부형제 첨가량은 52.3kg으로 산출된다. 이 경우 혼합물 총량은 172.3kg이고 이중 부형제의 함량이 30.4%였다.
이 혼합물을 무중력 교반 혼합기에 투입하고 rpm200에서 5분간 급속 교반해서 도 1의 장치에 의해 2회 통과시키면 퇴비원료가 되는 건조물의 잔류함수율은 52%를 측정되어 감량율은 건조 전 172.3kg에서 72kg으로 58.2% 건조 감량되었다.
표 1에서 음폐수 실시 예를 보면, 함수율 93.1%, 음폐수 120kg에 부형제 첨가단계에서 함수율 42.6% 발효퇴비로 초기함수율은 80%가 되도록 조정하기 위한 발효퇴비 부형제 첨가량은 42kg으로 산출된다. 이 경우 혼합물 총량을 162kg이고 이중 부형제의 함량을 25.9%였다.
이하, 축산폐수 실시 예와 같은 조작을 수행한 결과 퇴비원료가 되는 건조물의 잔류함수율은 48%로 측정되었고 감량율은 건조전 162kg에서 62kg으로 61.7% 건조 감량되었다.
표 1에서 소화슬러지 실시 예를 보면, 함수율 96.6%, 소화 슬러지 120kg에 부형제 첨가단계에서 함수율 45.2% 발효퇴비로 초기함수율을 80%가 되도록 조정하기 위한 발효퇴비 부형제 첨가량은 57.2kg으로 산출된다. 이 경우 혼합물 총량은 177.2kg이고 이중 부형제의 함량은 47.7%였다.
이하, 축산폐수 실시 예와 같은 조작을 수행한 결과 퇴비원료가 되는 건조물의 잔류함수율은 51%로 측정되었고 감량율은 177.2kg에서 72kg으로 59.4% 건조감량되었다.
표 1에서 음식물쓰레기 실시 예를 보면, 함수율 82.6%, 음식물쓰레기 자체 120kg에 부형제 첨가단계에서 함수율 7.2%인 탈지강으로 초기함수율 80%가 되도록 조정하기 위한 탈지강 부형제 첨가량은 7.2kg으로 산출된다. 이 경우 혼합물총량은 124.3kg으로 이중 부형제의 함량은 3.5%였다.
이하, 축산폐수 실시예와 같은 조작으로 수행한 결과 사료원료가 되는 건조물의 잔류함수율은 45%로 측정되었고 감량율은 건조전 124.3kg에서 45kg으로 63.8% 건조 감량되었다.
표 2는 표 1의 실험에서 생산된 건조물을 부형제로 재사용했을 때 탈수건조 결과를 나타낸 것이다.
| 시료명/ 부형제명 |
자체함수율 (%) |
혼합한 전사용량 (kg) |
혼합물총량 (kg) |
기류설비 통과횟수 |
통과시간 (분) |
건조물 함수율 (%) |
건조물 생산량 (kg) |
감량율 (%) |
| 축산폐수 + 건조물생산품1) |
96.3 52 |
120 69.9 |
190 (36.8) |
2 | 12 | 48 | 735) | 61.6 |
| 음폐수 + 건조물생산품2) |
93.1 48 |
120 49.0 |
169 (29) |
2 | 9 | 46 | 636) | 62.7 |
| 소화슬러지 + 건조물생산품3) |
96.6 51 |
120 68.7 |
188.7 (36.7) |
2 | 14 | 45 | 697) | 63.4 |
| 음식물쓰레기 + 건조물생산품4) |
82.6 45 |
120 8.9 |
128.9 (6.9) |
2 | 9.5 | 51 | 538) | 58.9 |
(비고2) - 건조물생산품 1)-4) 표1에서의 건조물 생산품을 부형제로 사용했음
- 이하, 비고1에서의 운전조건과 동일함
표 2에서 축산폐수 실시 예를 보면, 함수율 96.3% 축산폐수 120kg에 표 1의 건조물1) 69.9kg 첨가하여 초기함수율 80% 로 조정, 이 경우 혼합물 총량은 190kg, 이중 표 1의 건조물1)(부형제 의미) 함량은 36.8%였다. 이하, 표 1과 같이 조작, 운전 후 퇴비원료가 되는 건조물의 함수율은 48%로 측정되었고 감량율은 61.1%로 건조 감량되었다. 표 1의 1차 때보다 1차 건조물을 부형제로 재사용 할 때 잔류함수율이 48%로 1차 때 52%보다 건조율이 약간 좋았다.
표 2에서 음폐수 실시 예를 보면, 함수율 93.1%, 음폐수 120kg에 표 1의 건조물물2) 49kg 첨가하여 초기함수율을 80%로 인위조정, 이 경우 혼합물 총량은 169kg 이중 표 1의 건조물2)(부형제) 함량은 29%였다. 이하, 표 1과 같은 조작과 운전 후 퇴비원료가 되는 건조물의 함수율은 46%였으며 건조 감량율은 62.7%로 건조 감량되었다.
표 2에서, 소화슬러지 실시 예를 보면, 함수율 96.6%, 소화슬러지 120kg에 표 1의 건조물3) 68.7kg 첨가하여 초기함수율을 80%로 인위조정, 이 경우 혼합물 총량은 188.7kg 이중 표 1의 건조물3) (부형제)함량은 36.4%였다. 이하, 표 1과 같이 조작, 운전 후 퇴비원료가 되는 건조물의 함수율은 45%였으며 건조감량율은 63.4%였다.
표 2에서 음식물쓰레기 실시 예를 보면, 함수율 82.6%, 음식물쓰레기 120kg에 표 1의 건조물4) 8.9kg첨가하여 초기함수율을 80%로 인위조정, 이 경우 혼합물 총량은 128.9kg 이중 표 1의 건조물4) (부형제)함량은 6.9%였다. 이하, 표 1과 같이 조작, 운전 후 사료원료가 되는 건조물의 함수율은 51%였으며 건조감량율은 58.9%였다.
이상의 결과를 볼 때 표 1의 건조물을 부형제로 재사용하여도 부형제로의 기능을 발휘하는 것으로 판단할 수 있다.
표 3은 표 2의 건조생산물을 부형제로 재재사용(3회 반복사용 의미)했을 때 건조결과를 나타낸 것이다.
표 2와 표 3을 전체적으로 비교해 볼 때 재사용한 건조물을 부형제로 재재사용(3회 반복사용 의미) 가능한 것으로 판단된다.
한편, 부형제를 2회, 3회 연속해서 반복 사용함으로서 건조 고형물의 입자가 균일해지면서 입도가 적어지는 것을 볼 수 있었는데 3회 이상 반복 사용시에는 입도의 조밀도 향상으로 새로운 폐수ㆍ폐기물과 혼합되었을 때 공극율의 감소로 인해 탈수건조율이 저조할 것으로 예상된다.
| 시료명/ 부형제명 |
자체함수율 (%) |
혼합한 전사용량 (kg) |
혼합물총량 (kg) |
기류설비 통과횟수 |
통과시간 (분) |
건조물 함수율 (%) |
건조물 생산량 (kg) |
감량율 (%) |
| 축산폐수 + 건조물생산품5) |
96.3 48 |
120 61.1 |
181.1 (33.7) |
2 | 12 | 52 | 75 | 58.6 |
| 음폐수 + 건조물생산품6) |
93.1 46 |
120 46.2 |
166.2 (27.8) |
2 | 10 | 49 | 65 | 60.9 |
| 소화슬러지 + 건조물생산품7) |
96.6 45 |
120 57 |
177.0 (32.2) |
2 | 13 | 47 | 67 | 62.1 |
| 음식물쓰레기 + 건조물생산품8) |
82.6 51 |
120 10.8 |
130.8 (8.3) |
2 | 10 | 48 | 51 | 61.0 |
(비고3) : 건조물생산품5 )-8) 표2에서의 건조물생산품을 부형제로 사용했음
: 이하, 비고1 에서의 운전조건과 동일함
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 유기입자
11: 내부수
20: 본체 21: 유입관
22: 투입호퍼 24: 열풍히터
26: 제습기 28: 벤츄리관
30: 탈수수단 31: 블로워
35: 싸이클론 37: 배출구
40: 탈취수단 42: 포집기
44: 흡착기 46: 블로워
47: 배기구
20: 본체 21: 유입관
22: 투입호퍼 24: 열풍히터
26: 제습기 28: 벤츄리관
30: 탈수수단 31: 블로워
35: 싸이클론 37: 배출구
40: 탈취수단 42: 포집기
44: 흡착기 46: 블로워
47: 배기구
Claims (6)
- 유기성 폐수ㆍ폐기물 원료를 탈수하고 건조하는 장치에 있어서:
상기 원료가 투입되는 유입관(21)의 양단에 각각 열풍히터(24)와 벤츄리관(28)을 지니는 본체(20);
상기 벤츄리관(28)의 하류측으로 연결되는 싸이클론(35)을 구비하는 탈수수단(30); 및
상기 싸이클론(35)의 하류측으로 연결되어 미세입자와 악취물질을 제거하는 탈취수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 강풍기류에 의한 유기성 폐수ㆍ폐기물의 탈수건조장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 본체(20)는 열풍히터(24)와 인접하여 제습기(26)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 강풍기류에 의한 유기성 폐수ㆍ폐기물의 탈수건조장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 기/고 분리 탈수수단(30)은 싸이클론(35)의 하단에 위치한 배출구(37) 상에 에어록 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 강풍기류에 의한 유기성 폐수ㆍ폐기물의 탈수건조장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 탈취수단(40)은 포집기(42)에 인접하여 활성탄을 지닌 흡착기(44)를 구비하는 것을 특징으로 하는 강풍기류에 의한 유기성 폐수ㆍ폐기물의 탈수건조장치. - 유기성 폐수ㆍ폐기물 원료를 탈수/건조하여 자원화하는 방법에 있어서:
(a) 상기 원료에 부형제를 혼합하여 함수율을 70-80% 수준으로 조정하는 단계;
(b) 상기 함수율이 조정된 혼합물을 강풍기류와 함께 벤튜리관을 통과하여 싸이클론 방식의 기/고 분리에 의한 탈수하는 단계; 및
(c) 상기 혼합물을 함수율 40-55% 수준으로 유지한 상태로 배출하여 발효사료 또는 퇴비원료로 생성하는 것을 특징으로 하는 폐수ㆍ폐기물 탈수건조장치를 이용한 자원화방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 단계 (a)의 부형제는 미강류, 밀기울, 탈지강, C/D급 저급사료, 건조두부비지, 식품공장 부산물, 폐가구 파쇄/분쇄물, 기존의유기질 퇴비, 지렁이 분변토, 건조폐슬러지, 단계 (c)를 거친 혼합물 중에서 적어도 하나를 재차반복해서 사용하는 것을 특징으로 하는 폐수ㆍ폐기물 탈수건조장치를 이용한 자원화방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130155756A KR20150069401A (ko) | 2013-12-13 | 2013-12-13 | 강풍기류에 의한 유기성 폐수ㆍ폐기물의 탈수건조장치 및 이를 이용한 자원화방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130155756A KR20150069401A (ko) | 2013-12-13 | 2013-12-13 | 강풍기류에 의한 유기성 폐수ㆍ폐기물의 탈수건조장치 및 이를 이용한 자원화방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150069401A true KR20150069401A (ko) | 2015-06-23 |
Family
ID=53516533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130155756A KR20150069401A (ko) | 2013-12-13 | 2013-12-13 | 강풍기류에 의한 유기성 폐수ㆍ폐기물의 탈수건조장치 및 이를 이용한 자원화방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20150069401A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101698296B1 (ko) * | 2016-07-25 | 2017-02-01 | 롯데건설 주식회사 | 유기성 폐기물 처리 시스템 |
-
2013
- 2013-12-13 KR KR1020130155756A patent/KR20150069401A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
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