KR20150094662A - 유기물 처리 장치 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

유기물을 처리하는 장치. 이 장치는 처리 챔버와 유기물을 교반하기 위하여 챔버 내에 제공되는 교반수단을 포함한다. 상기교반 수단은 챔버를 통해 연장되는 회전가능 샤프트, 샤프트로부터 연장되는 다수의 교반기 아암, 및 각 교반기 아암에 연결된 패들을 포함한다. 상기 패들은 교반기 아암의 종축에 대해 제1 각과 샤프트의 종축에 대해 제2 각을 이루도록 배열된다. 이 장치에 의해 처리된 유기물로부터 생성된 암모니아를 재활용하기 위한 시스템이 또한 제공된다.

Description

유기물 처리 장치 및 시스템{APPARATUS AND SYSTEM FOR TREATING ORGANIC MASS}
본 발명은 유기물(organic mass)을 처리하는 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 유기물의 처리로부터 생성되는 암모니아를 재활용하는 시스템에 관한 것이다.
농업 플랜테이션, 동물농장, 제분 공장, 식품 처리 공장 및 산업 공장으로부터 많은 양의 유기 폐기물이 해마다 생성되고 있다. 농업-식품 산업이 확대됨에 따라 생성되는 유기 폐기물의 양도 매년 늘어나고 있다. 그 결과 이러한 폐기물의 처리가 최근의 주요한 관심사가 되고 있다.
퇴비화가 유기 폐기물 처리 문제에 대처하는 효과적인 방법으로 인식되고 있다. 퇴비화는 미생물학적 방법에 의해 유기 폐기물을 비료로 전환한다. 그러나 자연 발생하는 미생물에 의한 유기 폐기물의 자연적인 퇴비화는 숙성되기까지 수 개월 및 심지어 수 년이 걸리며, 퇴비화 기간 동안 많은 양의 암모니아, 암모늄 이온, 인, 칼륨 및 필수적인 미량 원소들이 환경으로 유실되기 때문에 통상 상대적으로 낮은 질소, 인 및 칼륨(NPK) 값을 갖는 생성물을 초래한다. 이러한 유실들은 최종 퇴비 제품 내의 본질적 요소들의 양을 감소시킨다. NPK 값이 낮은 유기 비료는 덜 유용하며 상업적으로도 가치가 적다.
퇴비화 속도를 증가시키기 위하여, 유기 폐기물은 폐기물을 교반하거나 폐기물에 공기를 공급함으로써 통기된다. 자연적인 통기 또는 송풍기로 공급되는 교반 또는 회전 드럼을 포함하는 이 분야에 공지된 가정용 퇴비화 시스템이 존재한다. 또한 퇴비화 속도를 증가시키기 위하여 지렁이나 미생물을 포함하는 다른 가정용 시스템도 있다. 통기는 유기 폐기물의 호기성 소화를 도우며, 따라서 혐기성 조건이 생길 때 악취가 발생하는 것을 막는다. 그러나 퇴비화 기간이 몇 주로 줄어들더라도, 이러한 시스템은 균질한 통기를 보장할 수 없으며, 혐기성 마이크로-환경의 포켓이 존재하는 경향이 있다.
상업적인 면에서, 윈드로(windrow) 퇴비기계 및 터널(tunnel) 퇴비기계를 포함하는 공지된 많은 상업적 퇴비화 시스템이 존재한다. 윈드로 및 정체식(static pile) 퇴비화 시스템이 많은 양의 유기 폐기물을 처리할 수 있지만, 이들은 동일하게 많은 양의 토지를 필요로 하며 그 사용은 도심 지역의 교외로 제한되고 있다.
한편, 터널 퇴비화 시스템 및 인-베셀(in-vessel) 시스템은 대규모 조작을 실현할 수 없다. 이들 시스템은 밀폐된 공간에서 기껏해야 중간 규모 분해에 유효하지만, 높은 에너지 소비를 필요로 하며, 상대적으로 더 비싼 방법이 된다. 또한, 생산된 유기비료는 비균일한 품질을 갖는다. 공지의 용기의 퇴비화 시스템은 최대 3톤의 적은 용적에서 양호한 혼합 능력을 제공할 수 있다. 그러나, 규모의 증가는 3톤 이상의 용기 내에서는 혐기성 마이크로-환경 포켓의 존재가 증가하기 때문에 문제가 된다. 이들 사각지대(dead space)는 악취의 발생을 초래할 뿐만 아니라, 생성되는 유기 비료의 품질을 또한 손상시킨다.
퇴비 물질의 혼합을 돕는 다수의 패들(paddle)을 포함하는 또 다른 공지의 퇴비기계가 존재한다. 그러나, 이러한 퇴비기계는 대량의 에너지를 소비하여 경제적이지 않다.
따라서, 상술한 하나 이상의 단점을 극복하거나, 또는 적어도 개선하는, 유기 폐기물 처리 방법 및 시스템을 제공할 필요가 있다.
상술한 및 다른 문제점들은 유기 폐기물과 같은 유기물을 퇴비화하기 위한 개선된 장치에 의해 해결되고 이 분야의 진보가 이루어진다. 이 장치에 의해 유기물의 처리로부터 생성된 암모니아를 재활용하는 시스템이 또한 기술된다.
이 장치 및 시스템은, 다음과 같은 장점을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 장치는 퇴비화 작용을 대규모화하는 수단을 제공한다. 그러나, 이 장치는 처리량의 증가에 대한 더 많은 양의 공간을 필요로 하지 않는다. 이 장치는 유기 폐기물 전체를 통해 균질한 통기를 가능하게 하여, 악취를 줄인다. 유기 폐기물은 예를 들면 하루 이하의 상대적으로 짧은 시간 주기 내에 잘 숙성되도록 처리될 수 있다. 본 장치 및 시스템은 증가된 NPK 값, 예를 들면 6 이상의 NPK 값을 갖는 유기 비료를 생산한다. 본 장치 및 시스템은 유기물로부터 영양분이 빠져나가는 것을 방지한다. 본 장치 및 시스템은 유기 폐기물을 유용한 유기 비료로 전환함으로써 폐기물 처리의 해결책을 제공한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 유기물을 처리하는 장치가 제공된다. 장치는 유기물과 유기물을 분해하기 위해 선택된 하나 이상의 미생물의 혼합물을 담는 챔버; 및 혼합물을 교반하기 위하여 챔버 내에 제공되는 교반 수단을 포함한다. 교반 수단은 챔버의 중앙 보어를 통해 연장되는 회전가능 샤프트, 샤프트로부터 연장되는 다수의 교반기 아암; 및 다수의 교반기 아암의 각각에 연결된 패들을 포함한다. 패들은 연결된 교반기 아암의 종축에 대해 제1 각과 샤프트의 종축에 대해 제2 각을 이루도록 배열된다. 제1 및 제2 각을 이루는 패들과 각각 연결된 다수의 교반기 아암이 샤프트의 회전에 응하여 혼합물을 챔버로부터 유출하지 않고 균질성 혼합을 가능하게 한다.
교반 수단은 유기물의 균질성 혼합을 가능하게 하며, 따라서 유기물이 산소에 노출되는 표면적을 증가시킨다. 이에 따라, 유기물의 호기성 분해율이 증가될 수 있으며, 유기물의 혐기성 분해율은 유리하게 감소될 수 있다. 혐기성 분해율의 감소는 유기물의 처리 동안 악취 발생을 유리하게 감소시킨다.
처리된 유기물의 품질은 최종 생산물 내에 존재하는 질소(N), 인(P), 및 칼륨(K)(또는 줄여서 NPK) 기본 요소의 양에 의존한다. 일반적으로, NPK 값이 높을수록, 처리된 유기물의 품질이 좋으며, 즉 처리된 유기물 내에 더 많은 영양분이 존재한다. 예를 들면, 본 발명에 의하면 하루 내에 6 이상의 NPK 값을 갖는 처리된 유기물이 얻어질 수 있다.
바람직하게는 패들의 제2 각은 약 0°내지 약 180°의 범위 내이다. 바람직하게는, 다수의 교반기 아암 각각의 패들의 제2 각은 혼합물을 다른 방향으로 유도하기 위하여 다른 각으로 배열된다. 바람직하게는, 다수의 교반기 아암 각각의 패들의 제2 각은 0°로부터 180°까지 연속적으로 이어진다. 바람직하게는, 다수의 교반기 아암 각각의 패들의 제2 각은 0°, 45°, 90°, 135°로부터 180°까지 연속적으로 이어진다.
바람직하게는, 제1 각은 약 70°내지 약 110°의 범위 내이다. 바람직하게는, 다수의 교반기 아암 각각의 패들의 제1 각은 다른 각으로 배열된다.
바람직하게는, 교반 수단은 혼합물을 유도하는 수단을 형성하기 위하여 패들에 연결된 부재를 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 부재는 평면 내에서 패들에 대해 실질적으로 수직으로 배치되어 실질적으로 T-형상 구성을 형성한다. 바람직하게는, 상기 부재는 평면 내에서 패들의 가장자리에 배치되어 실질적으로 L-형상 구성을 형성한다.
바람직하게는, 다수의 교반 아암은 샤프트의 길이를 따라 균일 간격이다. 바람직하게는, 챔버의 중앙 보어(central bore)는 지면에 실질적으로 평행하다.
바람직하게는, 챔버는 혼합물에 견딜 수 있는 재료로 만들어진다. 바람직하게는, 챔버는 4,000L 내지 80,000L 범위 내의 용량을 갖는다. 바람직하게는, 챔버의 내벽은 스터드-형상(stud-like) 구조를 포함한다.
바람직하게는, 패들은 각 교반 아암과 일체로 형성된다. 바람직하게는, 각 교반 아암은 상기 샤프트와 일체로 형성된다.
바람직하게는, 교반 수단은 다수의 교반 아암 각각에 연결된 다수의 패들을 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 장치는 챔버 내의 환경을 제어하는 수단을 더 포함한다. 환경 제어 수단은 온도 제어 수단, pH 제어 수단, 습기 제어 수단 및/또는 통기 수단을 포함한다. 바람직하게는, 온도 제어 수단은 챔버 주변부의 적어도 일부를 캡슐화하는 히팅 오일을 포함한다.
바람직하게는, 하나 이상의 미생물은 바실러스 속 미생물(Bacillus sp. microorganisms), 슈도모나스 속 미생물(Pseudomonas sp . microorganisms), 비피도박테리움 속 미생물(Bifidobacterium sp. micro-organisms), 락토바실러스 속 미생물(Lactobacillus sp. microorganisms), 스트렙토미세스 속 미생물(Streptomyces sp. micro-organisms), 코리네박테리움 속 미생물(Corynebacterium sp. microorganisms) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 장치는 유기물의 처리로부터 생성되는 암모니아를 재활용하는 시스템을 더 포함한다. 상기 시스템은 유기물의 처리로부터 생성되는 암모니아를 수집하는 수단; 및 수집 수단에 의해 수집된 암모니아를 분배하는 수단을 포함하며, 상기 분배 수단은 수집 수단에 유동적으로 연결된다.
바람직하게는, 수집된 암모니아는 챔버 내로 되돌아가서 재활용된다. 바람직하게는, 수집된 암모니아는 장치 외부의 처리된 유기물에 대해 재활용된다. 바람직하게는, 수집 수단은 암모니아에 대해 내성이 있는 파이프이다. 바람직하게는, 분배 수단은 암모니아에 대해 내성이 있는 파이프이다.
재활용된 암모니아는 최종생산물 내에 존재하는 기본 질소 양을 증가시킨다. 처리된 유기물은 높은 NPK 값을 가지며, 따라서 많은 양의 영양분을 보유한다. 따라서 처리된 유기물은 고품질의 유기 비료로 유리하게 사용될 수 있다.
정의
여기에서 사용되는 다음의 단어 및 용어는 지시된 의미를 가진다:
"실질적으로" 단어는 "완전히"를 배제하지 않는다, 예를 들면, Y가 "실질적으로 없는" 조성물은 Y가 전혀 없을 수 있다. 필요한 경우에는, "실질적으로"란 단어는 본 발명의 정의로부터 제외될 수 있다.
다르게 명시되지 않는 한, "포함하는" 및 "포함하다", 및 그 문법적 변형어는 "개방형" 또는 "포함하는" 언어를 대표하는 것으로 의도되어 인용된 요소들을 포함하지만 또한 추가의 인용되지 않은 요소의 포함을 허용한다.
여기에서 사용되는 경우, "약"이란 용어는 제제의 성분의 농도와 관련하여, 일반적으로 명시된 값의 +/-5%, 더육 일반적으로 명시된 값의 +/-4%, 더욱 일반적으로 명시된 값의 +/-3%, 더욱 일반적으로 명시된 값의 +/-2%, 좀 더 일반적으로 명시된 값의 +/-1%, 및 좀 더 일반적으로 명시된 값의 +/-0.5%를 의미한다.
이 기술내용 전반에 걸쳐, 특정한 실시예는 범위 형태로 기재될 수 있다. 범위 형태의 기재는 단지 편리함과 간결함을 위한 것일 뿐 개시된 범위의 영역으로의 유연성이 없는 제한으로 해석되지 않는 것으로 이해하여야 한다. 따라서, 범위의 기재는 구체적으로 모든 가능한 부분-범위와 그 범위 내의 개별 숫자 값을 갖는 것으로 간주되어야 한다. 예를 들면, 1로부터 6까지와 같은 범위의 기재는 1로부터 3까지, 1로부터 4까지, 1로부터 5까지, 2로부터 4까지, 2로부터 6까지, 3으로부터 6까지 등과 같은 부분범위와 그 범위 내의 개별 숫자, 예를 들면, 1, 2, 3, 4, 5, 및 6 또한 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다. 이는 범위의 넓이와 관계없이 적용된다.
첨부된 도면은 개시된 실시예를 예시하고 개시된 실시예의 원리를 설명하는 역할을 한다. 그러나, 도면들은 예시 목적으로만 도시된 것이며, 본 발명의 한계를 정하는 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기물 처리 장치의 일 실시예의 내부 사시도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 유기물 처리 장치의 다른 실시예의 사시도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 장치의 내부 사시도이다.
도 3a는 도 2a에 도시된 장치의 반대측 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 장치의 내부 사시도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 교반 수단의 일 실시예의 사시도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 교반 수단의 측단부를 보여준다.
도 4c는 도 4a에 도시된 교반 수단의 평면도이다.
도 4d는 도 4a에 도시된 교반 수단을 패들 및 그에 연결된 부재와 함께 보여주는 클로즈업 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 암모니아 재활용 시스템의 일 실시예의 간략한 도면이다.
본 발명의 장치에 의해 처리될 수 있는 유기물은 농업 폐기물, 음식물 쓰레기, 유기 쓰레기, 공장 폐수, 도시 폐기물, 하수, 슬러지, 가축 폐기물, 및 산업 쓰레기를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 예시적인 농업 폐기물은, 기름 야자 빈 과일 다발(empty fruit bunch, EFB), 올리브 껍질, 옥수수 속대, 커피콩 껍질, 쌀겨, 볏짚, 폐버섯 퇴비, 야자 잎, 야자 줄기, 야자 커널 쉘, 야자 섬유, 농장 폐수, 도살장 쓰레기, 바이오가스 슬러지, 폐수 슬러지, 가죽 쓰레기, 화훼 조각, 폐화훼 퇴비, 밀짚, 과일 쓰레기, 채소 쓰레기, 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 예시적인 동물성 폐기물은, 동물 사체, 동물 깃털, 및 가금류 배설물, 소 배설물, 염소 배설물, 말 배설물, 양 배설물, 및 돼지 배설물과 같은 동물의 배설물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 가금류 배설물은 닭똥일 수 있다. 동물성 폐기물은 또한 가정 하수를 포함할 수 있다. 공장 폐수는, 예를 들면, 야자유 공장 폐수(palm oil mill effluent, POME) 및 POME 슬러지일 수 있다.
처리될 유기물은, 예를 들면, 지리적 또는 계절적 가변성, 비용, 적합성, 원하는 생산물 및 생산물 특성, 등으로 인한 사용 가능성과 같은 범주에 기반하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 야자유 제조 지역에서는, 약 8백만톤의 빈 과일 다발(EFB)이 매년 발생하며, 따라서 처리될 유기 폐기물의 방대한 공급처를 제공하여 적어도 부분적으로 EFB를 유용한 유기 비료로 전환할 수 있다. 유사하게, 일반적인 식품 처리 공장은 매일 약 1.5 내지 약 2톤 사이의 슬러지를 발생시키며 가금류 도살장은 약 300 ㎥/day의 폐수를 발생시켜, 개시된 시스템 내에서 사용할 수 있는 유기 폐기물의 풍부한 공급처가 된다.
이해될 수 있는 바와 같이, 유기물은 습하고/하거나 농후한 것일 수 있다. 따라서, 혼합물의 밀도를 줄이고 혼합물로 공기를 침투시키기 위하여 장치의 처리 영역 내의 혼합물에 팽창시키는 재료가 추가될 수 있다. 팽창 재료(bilking material)는 일반적으로 건조하고 다공질이므로, 이들은 처리 영역 내에서 발생하는 혐기성 발효를 유리하게 방지할 수 있다. 팽창 재료의 예는, 톱밥, 쌀겨, EFB, 커피 가루, 탈곡된 밀짚 및 볏짚, 폐버섯 퇴비 및 마른 낙엽을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기물 처리 장치(100)의 내부 사시도이다. 장치(100)는 유기물과 유기물을 분해하기 위해 선택된 하나 이상의 미생물의 혼합물을 담는 챔버(106)를 포함한다. 챔버(106)는 유기물이 처리되는 장소이기 때문에 또한 처리 영역으로 지칭된다. 바람직하게는, 챔버(106)는 U-형상 원통형 컨테이너이다. 혼합물은 챔버(106) 내에 제공된 교반 수단(120)에 의해 교반된다. 교반 수단(120)은 회전가능 샤프트 (114), 다수의 교반기 아암들(116), 및 각 교반기 아암(116)에 연결된 패들(118)을 포함한다. 샤프트(114)는 챔버(106)의 중앙 보어를 통해 연장되며 모터(108)에 의해 구동되는 그 종축(x1)에 대해 회전할 수 있다. 바람직하게는, 챔버(106)의 중앙 보어는 지면에 실질적으로 평행하다. 샤프트(114)의 회전 속도는 기어박스(107)를 통해 조정될 수 있다. 모터(108) 및 기어박스(107)는 V-벨트(113)에 의해 연결된다. 패들(118)은 챔버(106) 내의 혼합물을 유도하는 수단을 형성하기 위하여 부재(119)를 포함할 수 있다.
처리될 유기물이 컨베이어 벨트(101)에 의해 챔버(106) 내로 도입된다. 컨베이어 벨트(101)는 유기물을 주입구(103)로 및 챔버(106) 내로 운송한다. 유기물을 분해하기 위하여 사용되는 미생물이 또한 주입구(103)를 통해 챔버(106) 내로 도입된다. 장치(100)는 유기물의 호기성 분해를 가속하기 위하여 혼합물에 산소를 공급하는 하나 이상의 공기 송풍기(105)를 가질 수 있다. 유기물의 처리 동안 생성되는 임의의 여분 또는 부산물 가스는 공기 벤트(104)를 통해 챔버(106)로부터 방출될 수 있다. 챔버(106) 내의 혼합물은 오일 순환 펌프(109)에 의해 챔버(106) 주변부의 전체 또는 적어도 일부를 캡슐화하고 있는 히팅 오일(heating oil)에 의해 가열된다. 히팅 오일의 온도는 가열 요소(112)에 의해 열유지 오일탱크(102) 내에서 유지된다. 처리된 유기물은 공기 밸브에 의해 작동될 수 있는 배출구(110)를 통해 챔버(106)로부터 배출된다. 배출된 비료(처리된 유기물)는 컨베이어 벨트(111)에 의해 장치(100)로부터 수송된다.
도 1(또는 도 4a 및 4c)에 도시된 바와 같이, 교반기 아암들(116)은 샤프트(114)의 종축(x1)으로부터 연장된다. 교반기 아암들(116)은 샤프트(114)의 종축(x1)에 대해 임의의 적합한 각으로 연장될 수 있다. 바람직하게는 교반기 아암들(116)은 샤프트(114)의 종축(x1)에 대해 실질적으로 수직이다. 일부 실시예에서, 교반기 아암들(116)은 샤프트(114)로부터, 샤프트(114)의 종축(x1)에 대해, 약 70°로부터 약 110°까지, 또는 약 70°로부터 약 100°까지, 또는 약 70°로부터 약 90°까지, 또는 약 80°로부터 약 110°까지, 또는 약 90°로부터 약 110°까지의 각으로 연장될 수 있다. 샤프트(114)로부터 연장되는 두 개 또는 그 이상의 교반기 아암들(116)이 있을 수 있다. 도 4a에 도시된 실시예에서, 10개의 교반기 아암들(116)이 샤프트(114)로부터 연장된다.
챔버(106) 내의 혼합물을 교반하고 움직이기 위하여 패들(118)이 각 교반기 아암(116)에 연결된다. 패들(118)은 임의의 적합한 형상 및 크기일 수 있으며, 예를 들면, 이는 실질적으로 사각 평면 블레이드일 수 있다. 일부 실시예에서 각 교반기 아암(116)은 하나 이상의 연결된 패들(118)을 가질 수 있다. 예를 들면, 각 교반기 아암(116)이 두 개의 패들(118)을 가질 수 있다. 패들(118)은 혼합물을 교반하고 움직이기에 적합한 패들(118)의 임의의 부분에서 각 교반기 아암(116)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 패들(118)은 대략 패들(118)의 중간 부분에서 교반기 아암(116)에 연결된다(도 4d 참조). 또한, 패들(118)은 교반기 아암(116)의 종축(x2)을 따라 임의의 부분에 연결될 수 있다. 바람직하게는, 패들(118)은 교반기 아암(116)이 샤프트(114)에 연결된 단부와 반대쪽 끝 부분에 인접하여 연결된다. 교반기 아암(116)의 끝 부분과 챔버(106) 내벽 기부에 연결된 패들(118)이 균질성 혼합을 촉진한다. 패들(118)과 챔버(106) 내벽 사이의 틈새는 15mm일 수 있다.
패들(118)(또는 도 4c 및 4d에서는 318)은 교반기 아암(116)(또는 316)의 종축(x2)에 대해 제1 각(α) 및 샤프트(114)(또는 314)의 종축(x1)에 대해 제2 각(β)을 이루도록 배열된다. 패들(118)의 제1 각(α)은 약 70° 내지 약 110°의 범위 내이다. 바람직하게는, 제1 각(α)은 약 90°이며, 즉 패들(118)은 교반기 아암(116)의 종축(x2)에 대해 실질적으로 수직이다. 일부 실시예에서, 제1 각(α)은 약 70°로부터 약 110°까지, 또는 약 70°로부터 약 100°까지, 또는 약 70°로부터 약 90°까지, 또는 약 80°로부터 약 110°까지, 또는 약 90°로부터 약 110°까지의 값일 수 있다. 각 교반기 아암(116)의 패들(118)의 제1 각(α)은 동일한 또는 다른 각을 이룰 수 있다.
패들(118)의 제2 각(β)는 약 0°내지 약 180°의 범위 내이다. 제2 각(β)이 0°일 때, 패들(118)의 종축은 샤프트의 종축(x1)에 대해 실질적으로 평행이다. 각 패들(118)은 철저한 혼합을 가능하게 하도록 혼합물이 다른 방향으로 유도되게 하기 위하여 다른 제2 각(β)을 이룰 수 있다. 일부 실시예에서, 각 교반기 아암(116)의 패들(118)의 제2 각(β)은 동일한 각을 이룰 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 각(β)은 0°로부터 180°까지 연속적으로 이어질 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 각(β)은 0°, 45°, 90°, 135°로부터 180°까지 연속적으로 이어질 수 있다. 이에 따라, 하나의 패들에 의해 이동 경로를 따라 유도된 혼합물은 다음의 연속적으로 각을 이루는 패들에 의해 퍼 담아질 수 있다. 따라서, 연속적으로 각을 이루는 패들은 혼합물이 끊임없이 교반되는 것을 유리하게 보장한다.
패들(118)은 챔버(106) 내에서 혼합물을 유도하기 위한 수단을 형성하기 위해 이에 연결된 부재(119)를 가질 수 있다. 부재(119)는, 실질적으로 사각 평면 구조와 같이, 임의의 적합한 형상 및 크기일 수 있다. 부재(119)는 패들(118)에 일체형으로 되어 단일 조각을 구성할 수 있으며, 또는 패들(118)에 연결/부착될 수 있다. 사용할 때, 패들(118) 및 부재(119)는 이동 방향을 따라 혼합물의 일부를 유도하기 위하여 회전가능 샤프트(114)와 함께 움직이며 회전할 수 있다. 부재(119)는 평면 내에서 패들(118) 상에 배치되고 패들의 면(118)으로부터 각을 이루어 혼합물이 패들(118)과 부재(119)에 의해 잡히고 이동 방향을 따라 유도된다. 따라서, 부재(119)는 패들(118)의 개선된 퍼담기 효과를 제공한다. 부재(119)는 평면 내에서, 패들(118)에 대하여 약 70°로부터 약 110°까지, 또는 약 70°로부터 약 100°까지, 또는 약 70°로부터 약 90°까지, 또는 약 80°로부터 약 110°까지, 또는 약 90°로부터 약 110°까지의 각으로 패들(118) 상에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 부재(119)는 평면 내에서 패들(118)에 실질적으로 수직으로 되어 패들(118)과 부재(119)가 실질적으로 T-형상 구조 구성을 형성한다(도 4d 참조). 일부 실시예에서, 부재(119)는 평면 내에서 패들(118)의 가장자리에 배치되어 실질적으로 L-형상 구조를 형성한다.
바람직하게는, 패들(118)은 챔버(106) 내면(벽) 기부에 배치되어 챔버(106)의 측면 기부의 혼합되지 않은 혼합물 포켓을 움직이는 것을 돕는다. 패들(118)은 혼합물이 챔버(106)의 상부 또는 측면으로 밀리는 것을 방지한다. 따라서, 패들(118)은 혼합 중에 혼합물이 챔버(106) 바깥으로 넘치는 것을 유리하게 방지한다. 패들(118)은 교반기 아암(116)과 일체형으로 형성될 수 있으며, 교반기 아암(116)은 회전가능 샤프트(114)와 일체형으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 회전가능 샤프트(114), 교반기 아암(116) 및 패들(118)이 서로 연결될 수 있다. 예를 들면, 교반기 아암(116)은 회전가능 샤프트(114) 위로 용접될 수 있으며, 패들(118)이 교반기 아암(116) 위로 용접된다.
동물 폐기물 및 슬러지와 같은, 챔버(106) 내의 유기물은 점성이며 그리고/또는 농후할 수 있다. 따라서, 유기물이 미생물에 노출되는 표면 영역을 최대화하기 위한 이러한 농후한 유기물의 충분한 혼합과 챔버(106) 내의 유기물의 처리를 위한 최적 조건을 달성하는 것이 어려울 수 있다. 그러므로, 교반 수단(120)은 농후한 재료의 혼합 또는 교반을 견딜 수 있는 재료로 만들어진다. 예를 들면, 교반 수단(120)은, SUS 304 등급 스테인레스강과 같은, 스테인레스강으로 만들어질 수 있다.
교반기 아암(116)은 회전가능 샤프트(114)의 길이를 따라 소정 간격(λ)으로 규칙적으로/고르게 사이를 띄우거나 배열될 수 있다. 이 구성은 챔버(106) 내의 혼합물의 혼합이 최대화되도록 유리하게 허용한다. 회전가능 샤프트(114)의 길이를 따라 배치된 각 교반기 아암(116) 사이의 거리는 장치(100)의 챔버(106) 용량에 의존한다. 일반적으로 각 교반기 아암(116) 사이의 거리(λ)는 약 200mm 내지 약 450mm일 수 있다. 4,000리터 용량을 갖는 챔버(106)의 예에 대하여, 각 교반기 아암 사이의 거리는 약 252.5mm이다. 22,000리터 또는 80,000리터 용량을 갖는 챔버(106)의 다른 예에 대하여, 각 교반기 아암(116) 사이의 거리는 약 415mm이다. 다른 실시예에서, 22,000리터 챔버에 대해 거리(λ)는 약 277mm이고, 22,000리터 챔버에 대해 약 367mm이다. 샤프트(114)의 종축 길이는 약 3.8m(예를 들면, 22,000L 챔버에 대하여)로부터 약 5m(예를 들면, 80,000L 챔버에 대하여) 범위일 수 있다. 샤프트(114)의 반경은 약 26cm(예를 들면, 22,000L 챔버에 대하여)로부터 약 35cm(예를 들면, 80,000L 챔버에 대하여) 범위일 수 있다.
교반기 아암(116)은 챔버(106) 내의 혼합물의 혼합을 최대화하기 위하여 회전가능 샤프트(114)의 주위 둘레로 균일 간격일 수 있다. 일부 실시예에서, 중앙 보어에 대해 수직인 회전가능 샤프트(114)의 단면을 볼 때, 두 교반기 아암(116)이 약 70° 내지 약 110°의 각도로 서로 오프셋될 수 있다. 도 4b에 나타내어진 실시예에 대하여, 교반기 아암(316)은 약 90°로 서로 오프셋된다.
교반기 아암(116)은 챔버(106) 내의 혼합물을 움직이거나 교반하기에 충분한 임의의 적합한 형상 및 크기일 수 있다. 예를 들면, 도면에 예시된 바와 같이, 교반기 아암(116)은 막대와 같은 형상을 갖는다. 다른 실시에에서, 교반기 아암(116)은 지느러미(fin)와 같은 형상일 수 있다. 일부 실시예에서, 교반기 아암(116)의 가장자리는 날카롭거나 경사지고 유기물을 절단할 수 있어 혼합물의 혼합을 최대화한다. 유리하게, 혼합은 미생물에 노출되는 유기물의 표면 영역을 증가시키며, 따라서 유기물의 미생물과의 접촉을 증가시킨다.
회전가능 샤프트(114)는, 모터와 같은, 이 분야에서 알려진 임의의 수단에 의해 회전될 수 있다. 모터는 챔버(106) 내의 혼합물을 충분히 교반하거나 혼합하도록 샤프트(114)를 회전시키기에 충분한 힘을 가져야 한다. 유기물은 점성이거나 그리고/또는 농후할 수 있으며 따라서 혼합하기 어려울 수 있다. 그러므로, 샤프트(114)의 회전 속도는 혼합물의 충분한 교반을 보장하도록 구성되어야 한다. 회전 속도는 사용되는 유기물의 유형에 따라 조정될 수 있다.
유리하게, (회전가능 샤프트(114), 교반기 아암(116) 및 패들(118)을 포함하는) 교반 수단(120)은 처리 영역 내에 배치된 다수의 독립적인 교반기 또는 패들을 갖는 것에 비해 더 비용 효율적이다. 유리하게, 장치(100) 구성의 비용이 다수의 독립적인 교반기 또는 패들을 갖는 장치 구성의 비용에 비해 낮다. 또한, 장치(100)의 운영 비용이 다수의 독립적인 교반기 또는 패들을 갖는 장치의 그것에 비해 낮을 수 있는데 이는 장치(100) 내의 이동 부품의 수가 적은 것에 따른 더 낮은 에너지 소비 및 낮은 유지 비용 때문이다.
도 1 및 2a는 챔버(106)가 둘러싸인 원통형 챔버임을 보여준다. 그러나, 챔버(106)는 임의의 다른 적합한 형상일 수 있다. 유리하게, 원통형 챔버가 사각지대(dead space), 즉 각이 진 코너를 갖는 챔버 내에 존재할 수 있는 혼합되지 않은 포켓의 가능성을 줄일 수 있다. 챔버(106)는 약 4,000리터(L)로부터 약 80,000리터(L) 범위의 임의의 용량일 수 있다. 예를 들면, 챔버(106)는 4,000L, 22,000L, 60,000L 또는 80,000L 용량을 가질 수 있다. 유기물의 처리는 장치(100)를 사용하여 산업적 규모로 수행될 수 있으며, 과도한 공간을 요구하지 않는다. 또한, 어떤 악취 또는 기체 배출도 주위로 방출되는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라, 사람에게 호흡기 또는 알러지 문제를 일으킬 수 있는 어떤 악취 또는 기체 배출도 줄어들거나 방지될 수 있다. 장치(100)의 사용은 그 위치에 제한되지 않는다. 예를 들면, 장치(100)는 편리함과 유기 바이오매스에 대한 접근성을 증가시키기 위하여 폐기물 발생 장소 근처에 위치될 수 있다. 대안적으로, 장치(100)가 시가지에 위치할 수도 있다. 장치(100)의 용량은 10리터 정도로 규모가 축소될 수 있으며, 400,000리터까지 규모가 확장될 수도 있다.
챔버(106)는, 빈 과일 다발(EFB)의 pH는 약 pH 6이고, 감귤류 껍질의 pH는 약 pH 4이고, 계분의 pH는 약 pH 9인 것과 같은, 산성 또는 염기성 혼합물에 내성이 있는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 예를 들면, 챔버(106)는 SUS 304 등급 스테인레스강과 같은 스테인레스강으로 만들어질 수 있다. 대안적으로, 챔버(106)는 폴리머 재료로 만들어질 수 있는데, 이는 에폭시, 비닐 에스테르, 폴리에스테르 열경화성 플라스틱 또는 페놀 포름알데히드 레진을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 폴리머 재료는 섬유로 강화된 조성물일 수 있다. 사용될 수 있는 섬유의 예는 유리, 탄소, 아라미드, 종이, 나무 또는 석면을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서 챔버(106)는 섬유-강화 플라스틱으로 만들어진다.
챔버(106) 내벽은 처리 영역 내로 연장된 스터드 형상(stud-like) 구조를 포함할 수 있다. 스터드 형상 구조는 스파이크일 수 있다. 스터드 형상 구조는 챔버(106) 내의 교반 수단(120)에 의해 교반되는 유기물을 분쇄할 수 있으며 따라서 미생물에 노출되는 유기물의 표면 영역을 증가시킨다. 그러므로 미생물에 대한 유기물의 최대 접촉이 보장된다.
장치(100)는 챔버(106) 내의 환경을 제어하기 위한 수단을 더 포함할 수 있다. 환경 제어 수단은 온도 제어 수단, pH 제어 수단, 습기 제어 수단 및/또는 통기 수단을 포함할 수 있다. 장치(100)는 또한 챔버(106) 내의 환경을 제어하는 제어 유닛을 포함할 수 있다. 온도 제어 수단은 혼합물의 온도를 제어하기 위하여 챔 버(106)와 열 통신(thermal communication)한다. 온도 제어 수단은 챔버(106) 내에 위치하는 유기물과 미생물의 혼합물의 온도를 제어하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 온도 제어 수단은 혼합물의 온도를 온도의 범위로, 약 20℃로부터 약 150℃까지와 같이 제어할 수 있다. 유리하게 온도 제어 수단은 챔버(106)의 정밀한 온도 제어를 제공한다. 챔버(106)의 정밀한 온도 제어는 유기물을 처리하기 위하여 미생물의 대사 활동이 최적 수준에서 작용하는 것을 보장한다. 일부 실시예에서, 처리된 유기물, 즉 높은 NPK 값(예를 들면, 6 및 그 이상)을 갖는 유기 비료가 유리하게 48시간 이하, 또는 36시간 이하, 또는 24시간 이하, 또는 12시간 이하 이내에서 얻어질 수 있다.
온도 제어 수단은 가열 수단 및 냉각 수단을 포함할 수 있다. 가열 수단은 이 분야에서 알려진 임의의 적합한 수단일 수 있다. 가열 수단은 하나 이상의 전기 가열 요소, 또는 이를 통해, 예를 들면, 히팅 오일이 순환될 수 있는 하나 이상의 열 교환기를 포함할 수 있다. 가열 수단은 또한 전기 또는 가스 히터, 또는 챔버(106)에 특정하게 유도될 수 있는 제트 또는 뜨거운 공기를 포함할 수 있다. 가열 수단은 증기 발생기일 수 있다. 가열 수단은 또한 폐열원, 태양열원 또는 지열원일 수 있다. 예시적인 폐열원은 발전소 및 소각로의 가스 터빈으로부터의 송풍관 가스, 화학 및 야금 공정의 공정 가스 및 다른 산업 공정으로부터의 폐열일 수 있다. 가열 수단은 열 손실을 최소화하기 위하여 이 분야에 알려진 임의의 적합한 단열 기술을 사용하여 또한 단열될 수 있다. 일반적으로, 가열 수단은 유기물을 약 80℃ 내지 약 150℃로 가열할 수 있다.
냉각 수단은 이 분야에서 알려진 임의의 적합한 수단일 수 있다. 냉각 수단은 차가운 질소 가스 스트림일 수 있다. 냉각 수단은 또한 하나 이상의 열 교환기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 냉각 수단은 유기물의 온도를 약 35℃ 내지 약 75℃로 감소시킬 수 있다.
pH 제어 수단은 혼합물의 pH를 조정할 수 있다. pH는 약 3 내지 약 10의 값으로 제어될 수 있다. pH가 원하는 값보다 높거나 낮으면, 인산 버퍼, 아세테이트 버퍼, 트리스 버퍼, 등과 같은 적절한 pH 버퍼가 추가된다.
습기 제어 수단은 유기물과 미생물의 혼합물의 습기 수준을 적절한 수준으로 유지한다. 미생물에 의한 유기물의 분해는 혼합물 내에 약 10 중량% 내지 약 22 중량% 수준의 수분의 존재에 의해 강화될 수 있다. 혼합물의 습기 수준은 이 분야의 기술자에게 공지된 수단에 의해 조정될 수 있다. 예를 들면, 혼합물의 수분 함량이 너무 높으면, 공기 송풍기에 의해 뜨거운 공기를 혼합물 위로 불 수 있다. 대안적으로, 원하는 수분 함량 수준을 얻기 위하여 유기물이 쌀겨, 볏짚, 톱밥, 등과 같이 낮은 수분 함량을 갖는 다른 유기물과 혼합될 수 있다. 반대로, 혼합물의 수분 함량이 너무 낮으면 스프레이 바를 통해 혼합물 위로 물을 뿌릴 수 있다.
유기물의 혐기성 분해는 악취를 발생시킨다. 또한, 미생물의 대사 활동은 이산화탄소 농도가 증가하면 감소한다. 그러므로, 장치(100)는 유기물의 처리 동안 챔버(160)를 통기하는 통기 수단을 포함할 수 있다. 챔버(106) 내의 유기물을 통기하는 것은 유기물의 호기성 분해율을 높이고 혐기성 분해율을 낮춘다. 유리하게, 주로 호기성 조건은 미생물의 활동에 의한 유기물의 분해율을 가속시킨다. 더 유리하게, 메탄과 같은, 혐기성 분해 과정으로부터의 악취를 풍기는 부산물의 방출이 줄어든다. 메탄 방출은 전형적으로 국가 환경 기관에 의해 규제되므로, 메탄 방출의 감소는 방출 규제 표준에 부합하는 것을 돕는다.
통기 수단은 공기 송풍기일 수 있다. 공기 송풍기는 공기가 유기물에 빠르고 쉽게 도달하는 것을 보장하기에 충분한 압력으로 공기를 전달한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 요구되는 공기압은 장치(100)의 용량에 의존한다. 요구되는 공기압을 얻기 위해서, 사용되는 공기 송풍기의 수는 2로부터 8의 범위일 수 있다. 또한, 공기는 처리 동안 연속적으로 제공되거나, 소정 체제에 따라 주기적으로 제공될 수 있다. 특정한 실시예에서, 장치(100)는 각각 37mm 물(mmAq)의 공기압을 제공하는 4개의 공기 송풍기(105)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 공기 송풍기(105)는 각 작동 사이의 20분 간격으로 10분간 작동하도록 배열될 수 있다. 장치(100)는 또한 장치(100)로부터의 여분의 가스를 배출하기 위한 하나 이상의 공기 벤트(104)를 포함할 수 있다.
장치(100)는 처리될 유기물을 수신하는 주입구(103)를 갖는다. 유기물은 수동적으로 챔버(106)로 도입되거나 컨베이어 벨트(101)에 의해 자동으로 챔버(106)로 도입될 수 있다. 장치는 이를 통해 처리된 유기물, 즉 유기 비료가 하역되는 배출구(110)를 갖는다. 처리된 유기물은 수동적으로 장치(100)로부터 하역되거나 컨베이어 벨트(111)에 의해 장치(100)로부터 자동으로 하역되고 전송될 수 있다.
유기물의 처리 및/또는 분해에 유용한 미생물은 탄소 화합물을 분해하거나 질소 화합물을 고정할 수 있는 것들이다. 유리하게, 넓은 스펙트럼의 분해 또는 고정을 얻기 위하여 미생물의 혼합된 배양균이 사용된다. 미생물의 선택은 처리될 유기물의 유형에 의존한다. 유기물을 분해하기 위하여 선택되는 미생물은, 바실러스 속 미생물, 슈도모나스 속 미생물, 비피도박테리움 속 미생물, 락토바실러스 속 미생물, 스트렙토미세스 속 미생물 및 코리네박테리움 속 미생물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 미생물은, 바실러스 속 미생물, 슈도모나스 속 미생물, 비피도박테리움 속 미생물, 락토바실러스 속 미생물, 스트렙토미세스 속 미생물, 코리네박테리움 속 미생물 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
처리된 유기물, 또는 유기 비료는 6 이상의 NPK 값을 가질 수 있다. NPK 값은 유기 비료 내에 존재하는 질소(N), 인(P) 및 칼륨(K)의 양을 결정한다. 이들 영양분은 통상적인 퇴비화 방법 및 시스템이 사용될 때 일반적으로 환경으로 손실된다. 따라서 높은 NPK 값은 많은 양의 영양분을 보유하는 유기 비료이며 따라서 높은 품질의 비료를 나타낸다. 유리하게, 장치(100)는 하루 내에 (6 및 그 이상의) 높은 NPK 값을 갖는 숙성된 유기 비료를 제조할 수 있다.
장치(100)는 레그들 또는 스탠드들과 같은 고가 지주 상에 배치될 수 있다. 지주는 전체 장치의 무게를 실을 수 있도록 설계될 수 있다. 따라서, 지주의 크기는 장치의 크기에 의존한다. 장치(100)는, 예를 들면, 주입구(103)로의 쉬운 접근을 위한 사다리와 조작 플랫폼을 포함할 수 있다. 장치(100)는 또한 비상 멈춤 장치와 같은 안전 특징을 더 포함할 수 있다. 비상 멈춤 장치는 런어웨이 반응이나 교반 수단의 고장 시와 같은 비상 상황에서 장치(100)의 전력을 중단할 수 있다. 다른 안전 특징은 사다리 및 조작 플랫폼을 따르는 안전 레일을 포함할 수 있다.
장치(100)는 처리된 유기물로부터 생성된 암모니아를 재활용하기 위한 시스템을 더 포함할 수 있다. 시스템은 유기물의 처리로부터 생성된 암모니아를 수집하는 수단과 수집된 암모니아를 분배하는 수단을 포함한다. 분배 수단은 수집된 암모니아를 분배하기 위하여 수집 수단에 유동적으로 연결된다. 그러므로, 시스템은 암모니아 형태의 질소 손실을 방지한다. 암모니아 방출이 국가 환경 기관에 의해 규제되므로, 암모니아 방출의 감소는 유리하게 방출 규제 표준에 부합하는 것을 돕는다.
수집된 암모니아는 처리된 유기물의 NPK 값을 높이기 위하여 챔버(106)로되돌려져 재활용될 수 있다. 또는, 수집된 암모니아는 장치(100)의 외부에서 처리된 유기물로 재활용될 수 있다. 유리하게, 재활용된 암모니아는 유기물의 NPK 값을 증가시킨다. 더 유리하게, 방출된 암모니아 부산물이 재사용된다. 수집 수단 및 분배 수단은 임의의 적절한 수단일 수 있다. 예를 들면, 수집 수단 및 분배 수단은 파이프이다. 파이프는 암모니아에 내성이 있는 재료로 만들어져야 한다. 예를 들면, 파이프는, SUS 304 등급 스테인레스강과 같은, 스테인레스 강으로 만들어진다. 대안적으로, 파이프는 폴리머 재료로 만들어질 수 있는데, 이는 에폭시, 비닐 에스테르, 폴리에스테르 열경화성 플라스틱 또는 페놀 포름알데히드 레진을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 폴리머 재료는 섬유로 강화된 조성물일 수 있다. 사용될 수 있는 섬유의 예는 유리, 탄소, 아라미드, 종이, 나무 또는 석면을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서 파이프는 섬유-강화 플라스틱으로 만들어진다. 시스템은 암모니아의 회수 백분율을 모니터하기 위한 시험 수단을 더 포함할 수 있다. 시험 수단은 이 분야에서 알려진 임의의 적합한 수단일 수 있다. 예를 들면, 시스템은 바이오-필터를 포함할 수 있다. 바이오-필터는 이 분야에서 알려진 것일 수 있다. 시스템은 유기물의 분해로부터 방출되는 암모니아의 80% 이상을 회수한다.
장치(100)는 둘 또는 그 이상의 챔버(106)를 포함하는 모듈식일 수 있다. 둘또는 그 이상의 챔버(106)는 서로 평행하게 또는 임의의 다른 형태로 배열될 수 있다. 둘 또는 그 이상의 챔버의 사용은 처리되는 유기물의 수율을 증가시킬 수 있다. 도 2a, 2b, 3a 및 3b는 처리될 유기물의 수율을 증가시키기 위하여 서로 평행하게 배열된 두 챔버(206)를 포함하는 장치(200)를 나타낸다. 장치(200)에 존재하는 구성요소들은 장치(100)에 존재하는 구성요소들과 유사하다. 처리될 유기물이 컨베이어 벨트(201)에 의해 장치(200)의 각 챔버(206)로 도입된다. 컨베이어 벨트(201)는 유기물을 챔버(206)로 전달하기 위하여 각 챔버(206)의 주입구 위에 두 단부를 갖는다. 컨베이어 벨트(201)는 T-형상 구성을 갖는다. 유기물을 주입구(203)로 전달하기 위한 다른 적합한 형상 및 수단이 가능하다. 각 챔버(206)는 교반 수단(220)을 보유한다. 교반 수단(120)과 유사하게, 교반 수단(220)은 회전가능 샤프트(214), 교반기 아암(216) 및 패들(218)을 포함한다. 회전가능 샤프트(214)는 챔버(206)의 일단부에서 모터(208)에 의해 종축에 대해 회전하며 챔버(206)의 타단부에서 베어링(217)에 의해 고정된다(도 3a 및 3b 참조). 챔버(206) 내의 유기물과 미생물의 혼합물이 챔버(206) 주변부의 전체 또는 적어도 일부를 캡슐화하는 히팅 오일에 의해 가열된다. 히팅 오일은 열 오일 탱크(thermal oil tank)(도시하지 않음) 내에서 가열된다. 처리된 유기물은 배출구(215)를 통해 하역되고 컨베이어 벨트(211)에 의해 수송된다.
도 4a, 4b 및 4c는 본 발명의 실시예에 따른 교반 수단(320)의 서로 다른 도면이다. 도 4a는 회전가능 샤프트(314)로부터 연장된 10개의 교반기 아암(316)을 포함하는 교반 수단(320)을 보여준다. 교반 수단(320)은 처리 챔버의 용량에 따라, 임의의 적합한 수의 교반기 아암(316)을 가질 수 있다. 예를 들면, 22,000L의 챔버는 10 내지 14개의 교반기 아암(316)을 가질 수 있으며, 80,000L의 챔버는 14 내지 16개의 교반기 아암(316)을 가질 수 있다. 패들(318)이 각 교반기 아암(316)에 연결된다. 각 교반기 아암(316)은 회전가능 샤프트(314)의 종축으로부터 실질적으로 수직으로 연장된다. 플랜지(324)가 회전가능 샤프트(314)의 두 단부를 처리 영역 외부로 연결한다.
교반 수단(320)의 측단부가 도 4b에 도시되어 있다. 도 4b로부터 교반기 아암(316)이 서로 약 90°로 오프셋되어 있음을 알 수 있다. 교반 수단(320)의 평면도가 도 4c에 나타나 있다. 회전가능 샤프트(314)의 길이를 따르는 두 교반기 아암(316) 사이의 거리(λ)는 장치의 용량에 의존한다. 예를 들면, 개시된 장치가 4,000L 용량의 챔버를 가질 때, 그 거리(λ)는 약 252.5mm이다. 다른 예를 들면, 장치가 22,000L 또는 80,000L 용량의 챔버를 가질 때, 그 거리(λ)는 약 415mm이다.
교반기 아암(316)의 단부에 배치된 패들(318)의 클로즈업 도면이 도 4d에 나타나 있다. 부재(319)는 혼합물을 유도하기 위한 T-형상 구조를 형성하기 위하여 패들(318)에 연결된다. 부재(319)는 또한 L-형상 구조를 형성하기 위하여 패들(318)의 가장자리에 연결될 수도 있다.
위에서 개시된 장치에 의한 유기물의 처리로부터 생성된 암모니아의 재활용을 위한 시스템(500)의 간략한 도면이 도 5에 나타나 있다. 파이프(502, 504, 506)가 장치(100)(또는 200)의 챔버(106)(또는 206)를 다른 영역으로 연결한다. 예를 들면, 파이프(502)는 처리 영역(106)을 시험 수단(400)으로 연결하고, 파이프(504)는 챔버(106)를 완성된 비료 생산물(300)로 연결하고, 파이프(506)는 생성된 암모니아를 챔버(106)로 되돌려 재활용한다.
유기물의 처리로부터 방출된 암모니아는 파이프(502, 504, 506)를 따라 챔버(106)를 나간다. 파이프(502)는 암모니아를 시험 수단(400)으로 유도하여 회수된 암모니아의 양이 모니터될 수 있다. 파이프(504)는 암모니아를 완성된 비료 생산물(300)로 유도하여 생산물(300)의 NPK 값을 증가시킨다. 파이프(506)는 암모니아를 챔버(106)로 되돌려 유기물 처리를 위한 영양 공급원으로 재활용한다.
전술한 기술내용을 읽은 후에 이 분야의 기술자에게 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 다양한 다른 변경 및 적용이 명백함이 분명할 것이며 모든 그러한 변경 및 적용이 첨부된 청구범위의 범위에 포함되도록 의도된다.

Claims (26)

  1. 유기물과 상기 유기물의 분해를 위해 선택된 하나 이상의 미생물의 혼합물을 수용하기 위한 챔버; 및
    상기 혼합물을 교반하기 위하여 상기 챔버 내에 제공되는 교반 수단을 포함하고,
    상기 교반 수단은:
    상기 챔버의 중앙 보어를 통해 연장되는 회전가능 샤프트,
    상기 샤프트로부터 연장되는 다수의 교반기 아암들, 및
    상기 다수의 교반기 아암들의 각각에 연결된 패들로서, 상기 패들은 연결된 상기 교반기 아암의 종축에 대해 제1 각도를 이루도록 배열되고 상기 샤프트의 종축에 대해 제2 각도로 배열되는 패들을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 각도를 이루는 상기 패들과 각각 연결된 상기 다수의 교반기 아암들은 상기 샤프트의 회전에 따라 상기 혼합물을 상기 챔버로부터 유출시킴 없이 균질 혼합이 가능하게 하는,
    유기물 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패들의 상기 제2 각도는 약 0°내지 약 180°의 범위 내인,
    유기물 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다수의 교반기 아암들 각각의 상기 패들의 상기 제2 각도는 서로 다른 각도로 배열되어 상기 혼합물을 서로 다른 방향으로 유도하는,
    유기물 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 교반기 아암들 각각의 상기 패들의 상기 제2 각도는 0°로부터 180°까지 연속적으로 이어지는,
    유기물 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 교반기 아암들 각각의 상기 패들의 상기 제2 각도는 0°, 45°, 90°, 135°로부터 180°까지 연속적으로 이어지는,
    유기물 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 각도는 약 70°내지 약 110°의 범위 내인,
    유기물 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 교반기 아암들 각각의 상기 패들의 상기 제1 각도는 서로 다른 각도로 배열되는,
    유기물 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교반 수단은 상기 혼합물을 유도하는 수단을 형성하기 위하여 상기 패들에 연결된 부재를 더 포함하는,
    유기물 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 부재는 일 평면 내에서 상기 패들에 대해 실질적으로 수직으로 배치되어 실질적으로 T-형상 구조를 형성하는,
    유기물 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 부재는 일 평면 내에서 상기 패들의 가장자리에 배치되어 실질적으로 L-형상 구조를 형성하는,
    유기물 처리 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 교반기 아암들은 상기 샤프트의 길이를 따라 균일 간격으로 배치되는,
    유기물 처리 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 상기 중앙 보어는 지면에 실질적으로 평행한,
    유기물 처리 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 혼합물을 견딜 수 있는 재료로 만들어진,
    유기물 처리 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버는 4,000L 내지 80,000L 범위 내의 용량을 갖는,
    유기물 처리 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 내벽은 스터드-형상(stud-like) 구조를 포함하는,
    유기물 처리 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패들은 각 교반기 아암과 일체로 형성된,
    유기물 처리 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 교반기 아암은 상기 샤프트와 일체로 형성된,
    유기물 처리 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교반 수단은 상기 다수의 교반기 아암들 각각에 연결된 다수의 패들을 더 포함하는,
    유기물 처리 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 내의 환경을 제어하는 수단을 더 포함하며, 상기 환경 제어 수단은 온도 제어 수단, pH 제어 수단, 습기 제어 수단 및/또는 통기 수단을 포함하는,
    유기물 처리 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 온도 제어 수단은 상기 챔버 주변부의 적어도 일부를 캡슐화하는 히팅 오일을 포함하는,
    유기물 처리 장치.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 미생물은 바실러스 속 미생물, 슈도모나스 속 미생물, 비피도박테리움 속 미생물, 락토바실러스 속 미생물, 스트렙토미세스 속 미생물, 코리네박테리움 속 미생물 및 그것들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는,
    유기물 처리 장치.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기물의 처리로부터 생성되는 암모니아를 재활용하는 시스템을 더 포함하며,
    상기 시스템은,
    상기 유기물의 처리로부터 생성되는 암모니아를 수집하는 수단, 및
    수집된 상기 암모니아를 분배하는 수단을 포함하며,
    상기 분배 수단은 상기 수집 수단에 유체적으로 연결되는(fluidly connected),
    유기물 처리 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    수집된 상기 암모니아는 상기 챔버 내로 되돌아가서 재활용되는,
    유기물 처리 장치.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    수집된 상기 암모니아는 상기 장치의 외부에서, 상기 처리된 유기물에 재활용되는,
    유기물 처리 장치.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수집 수단은 암모니아를 견딜 수 있는 파이프인,
    유기물 처리 장치.
  26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배 수단은 암모니아를 견딜 수 있는 파이프인,
    유기물 처리 장치.
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