KR20160095489A - 유기성 폐기물 발효 감량장치 - Google Patents

유기성 폐기물 발효 감량장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기성 폐기물을 발효시키고 건조시켜 감량하는 장치를 제안한다. 본 발명의 유기성 폐기물 발효 감량장치는, 유기성 폐기물이 투입되는 발효조(10)와; 상기 발효조의 중앙에서 상하 방향으로 설치되고, 상하단부가 개방된 교반원통(22)과, 상기 교반원통 내부에 설치되어 개방된 하단부를 통하여 하부의 유기성 폐기물을 상방으로 이송시켜 개방된 상단부로 배출하는 스크류컨베어(24)를 구비하는 교반장치(20); 상기 발효조 내부로 외부의 공기를 주입하기 위한 다수의 에어공급구(19); 상기 발효조의 하부(16) 일측에 성형되어 처리가 완료된 유기성 폐기물을 외부로 배출할 수 있는 배출구(18); 그리고 상기 발효조의 하부 내부에 설치되고, 회전에 의하여 발효조 내부의 외측에 있는 유기성 폐기물을 중앙부분으로 모아주는 스크래퍼(40)를 포함한다. 스크래퍼(40)는, 발효조 하부(16)의 내측면에 근접되는 하나 이상의 프레임(42)과, 상기 프레임에 설치되고 회전 시 유기성 폐기물을 발효조의 내부 중앙으로 이송시키는 다수의 스크래핑 블레이드(44)를 포함한다.

Description

유기성 폐기물 발효 감량장치{Device for reducing weight of organized sludge by fermentation and dry}
본 발명은 유기성 폐기물의 감량장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발효에 의한 유기물의 분해 및 건조를 통하여 폐기물의 부피 및 중량을 감소시킬 수 있도록 구성되는 유기성 폐기물 발효 감량장치에 관한 것이다.
유기성 폐기물이라고 함은 음식물을 포함하여 축산 폐기물 등과 같이 수분을 포함하는 고형물, 하폐수오니, 그리고 이와 같은 폐기물에서 수분이 일차로 제거된 탈수 케익 등에 대한 총칭이라고 할 수 있다. 그리고 이러한 유기성 폐기물은 실질적으로 오염된 물질이기 때문에 일정한 처리를 거쳐서 폐기되거나 재활용될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 유기성 폐기물을 실질적으로 많은 수분을 함유하고 있음과 동시에 썩기 때문에, 소정의 처리를 수행하지 않으면 안된다. 이러한 폐기물의 처리를 위한 선행 기술이 대한민국 특허 등록 제10-1190186호로 제안된 바 있다. 이러한 선행 기술에 의하면, 폐기물을 발효 및 건조시키는 것에 의하여 유기성 폐기물의 처리를 수행하고 있음을 알 수 있다. 그러나 유기성 폐기물의 처리에서, 미생물을 이용하여 발효시키는 것에 의하여 유기물을 분해하고 수분을 증발시키는 건조처리를 하는 것 자체는 이미 공지된 원리라고 할 수 있다.
따라서 유기성 폐기물의 처리장치에서, 중요한 점은 효율적인 발효 및 건조, 그리고 이러한 발효 및 건조를 위한 가장 효율적인 구성이라고 할 수 있을 것이다. 상술한 선행 기술에 의하면, 발효조의 내부에서 폐기물을 교반시키기 위하여 다수개의 임페러가 중심축을 중심으로 회전하도록 구성하고 있다. 그러나 유기성 폐기물은 일정한 함수율을 가지고 있기는 하지만, 실질적으로 슬러지 형태의 것이기 때문에 다수의 임펠러를 이용하여 교반시키는 과정에서 많은 부하가 걸릴 수 밖에 없고, 폐기물과의 접촉에 의하여 임펠러의 마모 및 손상 등이 문제가 될 수밖에 없다.
그리고 상술한 바와 같은 종래의 구성에 의하면, 다수개의 임펠러는 수평방향으로 회전하기 때문에 임펠러 주변에 있는 폐기물의 교반은 용이하게 진행될 수 있으나, 실질적으로 발효조 내부에서 상하 방향으로의 교반은 원활하게 진행되지 못한다. 즉, 발효조의 내부에서 상부에 있는 폐기물과 하부에 있는 폐기물을 효율적으로 섞지 못하기 때문에, 전체적인 처리 효율에 있어서도 다소 문제시 되고 있다.
또한 한국 특허 등록 제10-1350238호에서도 발효를 이용하는 감량화 처리장치를 개시하고 있기는 하나, 내용물이 용기의 내부에서 충분하게 교반되지 않아서 효율적인 감량에는 무리가 있다고 생각된다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발효 및 건조를 위한 교반장치의 내구성을 유지할 수 있음과 동시에 발효 및 건조 효율이 향상될 수 있는 발효 감량기를 제공하는 것을 주목적으로 한다.
이와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 유기성 폐기물 발효 감량장치는, 유기성 폐기물이 투입되는 발효조와; 상기 발효조의 중앙에서 상하 방향으로 설치되고, 상하단부가 개방된 교반원통과, 상기 교반원통 내부에 설치되어 개방된 하단부를 통하여 하부의 유기성 폐기물을 상방으로 이송시켜 개방된 상단부로 배출하는 스크류컨베어를 구비하는 교반장치; 상기 발효조 내부로 외부의 공기를 주입하기 위한 다수의 에어공급구; 상기 발효조의 하부 일측에 성형되어 처리가 완료된 유기성 폐기물을 외부로 배출할 수 있는 배출구; 그리고 상기 발효조의 하부 내부에 설치되고, 회전에 의하여 발효조 내부의 외측에 있는 유기성 폐기물을 중앙부분으로 모아주는 스크래퍼로 구성된다.
그리고 실시예에 의하면, 상기 발효조의 하부는 역원뿔 형상으로 형성되고, 상기 배출구는 상기 하부의 일측면에 성형되며, 상기 교반장치의 하단부는 상기 배출구에 근접하는 발효조의 하부까지 연장되고 있다.
다른 실시예에 의하면, 상기 스크래퍼는, 발효조 하부의 내측면에 근접되는 하나 이상의 프레임과, 상기 프레임에 설치되고 회전 시 유기성 폐기물을 발효조의 내부 중앙으로 이송시키는 다수의 스크래핑 블레이드를 포함하여 구성된다. 여기서 상기 프레임을 서로 연결하여 지지하는 보조 프레임을 포함할 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명에 의하면, 발효조의 내부에서 상하 방향으로 교반장치가 설치되어 있기 때문에, 발효조의 내부에서 상하 방향 현저하게 원활한 교반이 이루어지고 있음을 알 수 있다. 이러한 점은 실질적으로 교반에 의한 처리의 효율을 더욱 향상시키게 되는 것을 의미한다고 할 수 있다.
그리고 본 발명에 의하면, 교반원통 내부에 설치되어 있는 스크류컨베어가 교반 과정에서 받는 하중도 종래의 것에 비하여 현저하게 줄어들게 됨은 물론이고, 전체적으로 유선형으로 연결되는 스크류블레이드 역시 마모에 의한 손상을 최대한 억제하여 내구성이 향상될 수 있는 장점을 가진다고 할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 상기 발효조의 내부에서 스크랩퍼에 의하여 교반원통 외측부분의 내용물이 중앙부분으로 용이하게 유입되어 전체적으로 효율적인 교반이 가능하게 된다. 이러한 점은 실질적으로 발효조 내부에서의 효율적인 발효 및 감량이 이루어지는 것을 의미한다고 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 발효감량기의 예시적 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 발효감량기의 평면 예시도.
도 3은 본 발명의 스크래퍼의 구성을 보인 평면 예시도.
도 4는 본 발명의 발효조 내부로 공기를 공급하기 위한 구성을 보인 예시 평면도.
다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 본 발명의 제1실시예를 보이고 있는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 발효감량기는, 유기성 폐기물을 처리하기 위한 발효조(10)와, 상기 발효조(10)의 내부에서 수직방향으로 설치되는 교반장치(20)를 포함하고 있다.
상기 발효조(10)는, 상하 방향으로 일정한 높이를 가지도록 설치되어 있고, 그 내부로 공급된 유기성 폐기물의 발효 및 건조가 진행될 수 있는 공간이라고 할 수 있다. 상기 발효조(10)는 유기성 폐기물이 투입될 수 있는 입구(12)와, 내부에서 발효과정 등에서 발생하는 가스 등이 외부로 배출될 수 있는 출구(14)가 예를 들면 상부에 설치되어 있다.
상기 발효조(10)의 내부에서 수직 방향으로 설치되는 교반장치(20)는, 유기성 폐기물과 미생물이 보다 활발하게 접촉함과 동시에 상기 발효조(10) 내부로 공급되는 공기와 충분하게 접촉할 수 있도록 유기성 폐기물에 대한 교반을 수행하는 것이라고 할 수 있다. 이러한 교반장치(20)는, 수직방향으로 설치되어 있고 일정한 지름을 가지는 교반원통(22)과, 상기 교반원통(22)의 내부에 설치되어 유기성 폐기물을 하방에서 상방으로 이송시키는 스크류블레이드(24)로 구성되고 있다.
상기 교반원통(22)은 상단부 및 하단부가 개방되어 있는 상태로, 발효조(10)의 내부에서 지지되고 있다. 그리고 상기 스크류블레이드(24)는 유기성 폐기물을 상방으로 이동시킬 수 있도록 축을 중심으로 나선형의 블레이드가 장착되어 있는 것이다. 그리고 스크류블레이드(24)는 상부에 설치되어 있는 구동원(모터)(M)에 의하여 회전하게 되는데, 예를 들면 상기 구동원(Ma)에서의 회전동력을 감속기를 통하여 전달받음으로써, 원하는 회전수로 회전하면서 원하는 양의 유기성 폐기물을 교반원통(22)을 통하여 하부에서 상부로 이송하게 된다.
상기 교반원통(22)의 내부에서 유기성 폐기물이 상부로 이동하면서, 스크류블레이드(24)에 의하여 혼합됨과 동시에 교반원통(22)의 상부를 통하여 배출되는 유기성 폐기물은 외측으로 모든 방향으로 넘치기 때문에, 교반원통(22) 내부의 유기성 폐기물을 보다 효율적으로 교반시킬 수 있게 된다. 이와 같이 교반원통(22)을 이용함으로써, 밑 바닥에 있는 유기성 폐기물을 상단부로 이송시키면서 360도 외부로 분배하는 과정을 거칠 수 있어서 전체적으로 균등한 교반을 실시할 수 있는 것이다.
그리고 이와 동시에, 교반원통(22) 내부의 스크류블레이드(24)는 충분한 양의 유기성 폐기물을 교반시키면서도, 교반원통(22) 내부에서 회전하고, 이송(교반)시켜야 하는 유기성 폐기물의 양에 대하여 적절한 크기 및 사양을 선택함으로써, 교반 시 발생하는 부하 및 마모에 의한 악영향을 최소화시킬 수 있을 것으로 기대된다.
상기 스크류블레이드(24)의 하단부는, 도시한 실시예에서와 같이, 발효조(10)의 역원뿔 형상의 하부(16)에 근접한 부분에 위치할 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 즉, 발효조(10)의 하부(16)를 역 원뿔 형상으로 설계하여 유기성 폐기물이 집중될 수 있도록 구성하고, 이러한 발효조(10)의 하부(16) 내부까지 스크류블레이드(24)가 교반시킬 수 있도록 함으로써, 최대한 교반 성능을 향상시키고 있다. 그리고 상기 발효조(10)의 역 원뿔 형상의 하부(16)의 측면, 즉 역원뿔 형상의 측면(16a)에는 처리가 완료된 물질이 하방으로 배출될 수 있는 배출구(18)가 설치되어 있다.
상기 발효조(10)의 내부에 있는 유기성 폐기물이 상술한 바와 같이 교반되는 과정에서, 유기성 폐기물의 발효 및 건조를 위하여 다수의 에어공급구(19)가 발효조(10)의 일측에 설치되어 있다. 상기 에어공급구(19)는 도시하지 않은 송풍기 등과 연결되어 있어서, 외부의 공기를 소정의 압력으로 발효조(10) 내부로 공급할 수 있게 된다. 그리고 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 에어공급구(19)의 내부에는, 다수개의 노즐공이 성형되어 있는 노즐부(19a,19b)가 설치되어 있다.
상기 노즐부(19a,19b)는 가능한 많은 부분에 에어를 공급하기 위하여, 평면도 상에서 볼 때, x축 방향으로 배치되는 노즐부(19a)와 y축 방향으로 배치되는 노즐부(19b)를 서로 격자상으로 배열하는 것이 바람직하다. 그리고 노즐부(19a,19b)는, 상기 에어공급구(19)에서 공급되는 에어를 그 외측면에 형성되어 있는 노즐공을 통하여 분출할 수 있도록, 에어공급구(19)와 연통하도록 설치되는 것은 당연하다고 할 것이다. 이와 같이 노즐부(19a,19b)를 격자 형상으로 배열하게 되면, 발효조(10)의 내부에서 가능한 넓은 범위에 걸쳐 공기를 공급할 수 있게 될 것임은 당연하다.
도시한 실시예에서와 같이 상기 에어공급구(19) 및 노즐부(19a,19b)는, 발효조의 내부에서 다양한 높이를 가지는 다단으로 구성함과 동시에, 같은 높이에서도 다수 개 설치하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 이와 같은 노즐부(19a,19b)를 통하여 공급되는 공기는, 발효조(10) 내부의 미생물의 활동을 더욱 활성화시킬 수 있는 역할 및 유기성 폐기물의 건조 역할을 수행하는 것이다.
즉, 발효조(10)의 내부에서 발효가 진행되는 과정에서, 상기 에어공급구(19)를 통하여 공급되는 공기가 노즐부(19a,19b)를 통하여 공급되는 공기에 의하여 미생물이 더욱 활성화된다. 그리고 이렇게 미생물에 의한 발효는 실질적으로 유기성 폐기물에 포함된 유기물이 분해된다는 것을 의미하는 것이고, 이러한 분해 과정에서 열이 발생하게 되는데, 예를 들면 이러한 유기물 분해과정에서 발생하는 열에 의하여 발효조(10) 내부의 온도는 대략 90도 정도까지 고온화된다. 이렇게 고온화된 발효조(10) 내부에 상술한 바와 같이 공기가 공급되면, 유기성 폐기물의 습기도 같이 출구(14)로 배출된다.
그리고 이와 같은 발효과정이 진행되면, 발효조(10) 내부의 유기물의 분해 및 유기성 폐기물에서의 습기 제거, 즉 함수율의 저하로 인하여, 일정 시간이 경과한 후에는 그 중량 및 부피가 현저하게 줄어들게 된다. 예를 들면 최초 투입 시와 비교할 때, 중량 또는 체적이 70% 이상까지 줄어들게 되어, 충분한 감량이 이루어진다고 할 수 있다.
상기 발효조(10) 내부에서의 발효과정에서, 상기 유기성 폐기물이 중앙부분으로 보다 효율적으로 집중되도록 하기 위하여, 상술한 발효조(10)의 하부(16) 내측에는 스크래퍼(40)가 설치되어 있다. 이러한 스크래퍼(40)는 발효조(10)의 내측 하부에서, 외측부분에 위치하는 유기성 폐기물을 중앙부분으로 긁어 보내는 기능을 가지는 것이라고 할 수 있다.
도 3을 같이 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 발효조(10)의 역원뿔 형상의 하부(16)의 내측면에 근접하도록 설치되는 한 개 또는 십자상의 프레임(42)와, 상기 프레임(42)에 설치되는 다수 개의 스크래핑 블레이드(44)을 포함하여 구성된다. 여기서 상기 스크래핑 블레이드(44)는, 프레임(42)의 회전에 따라서 유기성 폐기물을 발효조(10)의 중앙부분으로 안내할 수 있는 경사를 가지도록 프레임(42)에 다수 설치되어 있다.
그리고 도시한 실시예에서는, 상기 프레임(42)을 십자 형상으로 구현하고 있으며, 회전 시 저항에 충분히 지지될 수 있도록 프레임(42) 끼리를 서로 연결하여 지지하는 다수의 보조프레임(46)을 포함하고 있음을 알 수 있다. 또한 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 스크래퍼(40)의 프레임(42)은 정면 또는 측면에서 보았을 경우, 역원뿔 형상의 하부(16) 내측면에 근접할 수 있도록 일정한 각도를 가지는 V형상을 가지는 것이 더욱 바람직하다.
따라서 이와 같은 스크래퍼(40)의 회전에 따라서 발효조(10)의 측벽 근처에 위치하고 있는 유기성 폐기물은, 발효조의 중앙 부분으로 모이게 된다. 그리고 발효주(10)의 중앙 부분으로 모인 유기성 폐기물은 교반장치(20)의 스크류블레이드(24)에 의하여 상방으로 이동하게 된다.
상기 스크래퍼(40)는, 발효조(10)의 하부 외측에 설치되어 있는 스크래퍼 구동모터(Mb)에 의하여 회전한다. 예를 들면 상기 스크래퍼 구동모터(Mb)에서의 회전력을 감속하는 감속기구를 통하여 구동되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 스크래퍼 구동모터(Mb)에 의하여 회전하는 스크래퍼(40)의 회전속도는, 교반장치(20)의 스크류블레이드(24)와 상이한 속도가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 과정을 일정 시간 거치게 되면, 발효조(10) 내부의 유기성 폐기물은 유기물의 분해가 완료됨과 같이 함수률도 극히 낮아지게 되어, 실질적으로 처리가 완료된다. 이렇게 하여 처리가 완료된 처리물은, 발효조(10)의 역원뿔 형상의 하부(16) 측면에 설치되어 있는 배출구(18)를 통하여 배출된다.
상기 배출구(18)는 배출기구(30)를 통하여 적절한 장소 또는 위치로 배출되는데, 이러한 배출기구(30)는, 원통상의 파이프로 형성되는 배출관(32)과, 상기 배출관(32)의 내부에 설치된 스크류컨베어(34)로 구성되고 있다. 상기 스크류컨베어(34)는 배출관(32)의 일측에 설치되는 구동모터(36)을 구동원으로 하여 회전하는데, 예를 들면 감속기를 개재한 상태로 원하는 속도로 감속되어 회전하게 된다.
그리고 상기 배출관(32)의 단부에는 배출구(35)가 설치되어 있고, 상기 배출구(35)의 하부에는 적재함(38)이 위치하고 있다. 따라서 처리가 완료된 처리물은 상기 배출기구(30)를 거쳐 적재함(38)으로 이송될 수 있다. 이와 같이 처리가 완료된 처리물은 실질적으로 재활용 가능한데, 예를 들면 퇴비원료, 수분조절제, 보조연료 등으로 활용될 수 있다. 도 1에서 도면부호 50으로 표시한 것은, 수리 및 관리 등을 위하여 사용자가 올라갈 수 있는 사다리이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 유기성 폐기물을, 미생물에 의한 유기물의 분해 및 건조화를 통하여 충분히 감량하고 있음을 알 수 있다. 그리고 본 발명에 의한 교반장치(20)는 일정한 크기의 교반원통(22) 내부에서 회전하는 스크류블레이드(24)로 구성하고 있는데, 이러한 구성에 의하여 교반에 필요한 하중 및 마모를 최소화하면서도, 최하부에 있는 유기성 폐기물을 상방으로 이송시켜 360도 외측으로 퍼트리는 것에 의하여 충분한 교반이 가능하도록 구성됨을 알 수 있다. 그리고 본 발명에서는 발효조(10)의 내부에서 외측 부분에 있는 유기성 폐기물이 스크래퍼(40)에 의하여 내부 중앙으로 보일 수 있도록 구성하고 있음을 알 수 있을 것이다.
*이와 같은 본 발명에 의한 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 다른 여러 가지 변형이 가능할 것임은 당연하다. 예를 들면 본 발명의 교반원통(22)은 상단부 및 하단부가 열려 있는 원통상으로 성형하고 있으나, 교반원통(22)의 중간 부분에 다수의 출입공을 성형하는 것도 가능하다. 이와 같이 교반원통(22)의 중간부분에 다수의 출입공을 성형하게 되면, 이러한 출입공을 통하여 교반원통(22)의 하단부에서 교반되면서 상승하는 유기성 폐기물이 발효조(10)의 중간부분에서 배출되거나, 처리물이 배출된 부분의 비어있는 부분에서 교반원통(22)의 내부로 유기성 폐기물이 유입될 수 있다.
즉, 이러한 출입공의 구성에 의하여, 발효조 내부의 유기성 폐기물이 보다 원활한 교반이 가능하게 될 수 있음을 알 수 있다. 또한 상술한 스크래퍼(40)는 회전에 의하여 외측부분[발효조의 측벽부분 근처]의 유기성 폐기물을 발효조의 중앙 부분으로 이동시킬 수 있는 범위 내에서, 실제 구성에서는 상술한 바와 같은 구조 이외에도 다른 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다고 할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허청구의 범위에 기재된 바에 기초하여 해석되어야 할 것임은 당연하다.
10 ..... 발효조
12 .... 입구
14 ..... 출구
16 ..... 하부
18 ..... 배출구
19 ..... 에어공급구
20 ..... 교반장치
22 ...... 교반원통
24 ..... 스크류컨베어
30 ..... 배출장치
32 ..... 배출관
34 ..... 스크류컨베어
35 ..... 배출구
36 ..... 구동모터
38 ..... 적재함
40 ..... 스크래퍼
42 ..... 프레임
44 ..... 스크래퍼 블레이드
46 ..... 보조프레임

Claims (3)

  1. 유기성 폐기물이 투입되는 발효조(10)와;
    상기 발효조의 중앙에서 상하 방향으로 설치되고, 상하단부가 개방된 교반원통(22)과, 상기 교반원통 내부에 설치되어 개방된 하단부를 통하여 하부의 유기성 폐기물을 상방으로 이송시켜 개방된 상단부로 배출하는 스크류컨베어(24)를 구비하는 교반장치(20);
    상기 발효조 내부로 외부의 공기를 주입하기 위한 다수의 에어공급구(19);
    상기 발효조의 하부(16) 일측에 성형되어 처리가 완료된 유기성 폐기물을 외부로 배출할 수 있는 배출구(18); 그리고
    상기 발효조의 하부 내부에 설치되고, 회전에 의하여 발효조 내부의 외측에 있는 유기성 폐기물을 중앙부분으로 모아주는 스크래퍼(40)를 포함하여 구성되는 유기성 폐기물 발효 감량장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 발효조의 하부(16)는 역원뿔 형상으로 형성되고, 상기 배출구(18)는 상기 하부(16)의 일측면(16a)에 성형되며, 상기 교반장치의 하단부는 상기 배출구(18)에 근접하는 발효조의 하부(16)까지 연장되어 있는 유기성 폐기물 발효 감량장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스크래퍼는, 발효조 하부(16)의 내측면에 근접되는 하나 이상의 프레임과, 상기 프레임에 설치되고 회전 시 유기성 폐기물을 발효조의 내부 중앙으로 이송시키는 다수의 스크래핑 블레이드를 포함하여 구성되는 유기성 폐기물 발효 감량장치.



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