KR20180015001A - 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수등의 유기성 폐기물을 교반하여 소멸시키는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외면 틀을 이루는 것으로 상부 일면에 투입구가 형성된 상부호퍼와 유기성 폐기물이 모여지도록 하방으로 구배가 형성된 하부호퍼로 이루어지는 교반혼합조, 상기 교반혼합조 내부 하부에 집적된 유기성 폐기물을 상방으로 이송시킨 후 교반혼합조 내부 상부에서 하방으로 낙하시켜 교반을 실시하는 하나 또는 복수개의 임펠라 교반 이송수단, 상기 하부호퍼 내면과 밀착되어 위치하고, 하부에서 임펠라 교반 이송수단 내부 상방으로 하부호퍼에 집적된 유기성 폐기물을 원활하게 공급하는 수집 스크래퍼 및상기 투입구로 미리 투입되어 충진되어 있는 미생물이 혼합된 배양배지와 다공성 재질의 다공성 볼로 이루어지는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치에 관한 것으로 교반혼합조 내부에 하나 이상의 하부호퍼와 임펠라 교반 이송수단이 설치되어 유기성 폐기물인 슬러지의 교반 및 미생물의 활성화를 높여 운영에 따른 시간을 저감시켜 운영비 감소 및 높은 소멸효과를 가지고, 대규모로 이루어지는 유기성 폐기물의 자원화 설비를 소형화시켜 설비 시설에 따른 초기 비용감소를 가지며, 종래일반적인 기술과 선행기술들이 가지고 있는 잔여 부산물 문제를 극복한 기술로서 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수로 이루어진 유기성 폐기물을 소멸시켜 근본적인 문제를 해결한다.
Description
본 발명은 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수등의 유기성 폐기물을 교반하여 소멸시키는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외면 틀을 이루는 것으로 상부 일면에 투입구가 형성된 상부호퍼와 유기성 폐기물이 모여지도록 하방으로 구배가 형성된 하부호퍼로 이루어지는 교반혼합조, 상기 교반혼합조 내부 하부에 집적된 유기성 폐기물을 상방으로 이송시킨 후 다시 교반혼합조 내부 상부에서 하방으로 낙하시켜 교반을 실시하고 스크루를 감싸는 가이드 원통 외주면으로 교반 보조틀이 부착설치되어 교반혼합조 내부에 충진되는 유기성 폐기물과 미생물과 배양배지의 혼합교반을 실시하는 하나 또는 복수개의 임펠라 교반 이송수단, 상기 하부호퍼 내면과 밀착되어 위치하고, 하부에서 임펠라 교반 이송수단 내부 상방으로 하부호퍼에 집적된 유기성 폐기물, 미생물 및 배양배지를 원활하게 공급하는 수집 스크래퍼 및 상기 투입구로 미리 투입되어 충진되어 있는 미생물 배양배지와 다공성 재질의 다공성 볼로 이루어지는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치에 관한 것이다.
일반적으로 우리나라는 1990년대 중반까지 유기성 폐기물로 이루어진 슬러지를 매립을 통해 처리되어 왔으나 매립지의 침출수 및 악취발생과 작업단계에서 지반다짐 등의 문제를 야기 시켜 1997년 '폐기물관리법'으로 직매립을 금지시켰고, 그에 따라서 자원화 및 해양투기가 시행되었으며 해양투기가 68%이상의 비율로 진행되는 실정이었으나 해양오염이 전 지구적 환경문제로 인식되면서 해양투기에 의한 오염예방을 위한 72런던협약 개정 96의정서(96런던협약의정서)가 발효됨에 따라 2016년 부터 해양투기를 전면 금지하고 있다.
해양투기 금지에 따라서 육상처리를 전제로한 처리 및 자원화 방법은 크게 전처리공정과 중간처리공정, 최종처리공정으로 구분되고, 전처리공정은 중간처리하기 전의 단계로 농축, 안정화, 개량, 탈수와 같이 감량화를 주목적으로 하고 있으며, 중간처리는 탈수슬러지를 재이용 또는 최종처리하기 위하여 퇴비화, 고화, 연료화, 시멘트자원화, 건조, 소각, 탄화, 열분해, 용융의 재활용 기술을 실시하고 있고, 최종처리는 전처리 또는 중간처리 공정에서 발생된 처리부산물을 매립 또는 재이용하고 있다.
상기 중간처리에서 퇴비화기술은 실질적으로 생산되는 원료의 기준치가 만족되지 못하고, 유기물분해 확보를 위한 체류시간이 총 20~36일로 많은 체류시간이 필요하며, 설치비용이 크다는 문제점을 가지고 있고, 탄화기술은 슬러지가 수분함량이 높은 특성을 가지고 있어 열분해 대상으로 부적합한 측면이 있으므로 그에 따라서 수분에 의한 영향을 줄이기 위해 높은 열원이 필요하다는 문제점을 가지고 있으며, 고화기술은 처리 기간이 장기간 요구되고, 초기 비용은 낮지만 고화제, 첨가제등의 약품사용량이 많아 운영비가 증가된다는 문제점을 가지고 있고, 연료화 기술은 고도화된 기술력이 필요하고 열량보조제, 첨가제등으로 인해 운영비가 높다는 문제점을 가지고 있으며, 소각기술은 폐열을 통한 에너지 회수 및 재활용이 어려우며 소각시 미세분진이 발생한다는 문제점을 가지고 있다.
상기 최종처리의 전처리과정에서 발생되는 문제점을 해결하기 위한 선행기술들로는 한국등록실용신안 제20-0204009호(2000.11.15.) 슬러지 원심접촉 교반형 건조장치로 오수, 하수나 공장폐수의 찌거기등 고형화된 수분이 함습된 입자가 균일한 상태의 산업폐슬러지를 일정온도에서 건조하여 부피를 적게함과 동시에 이송 및 분쇄하여 폐기처분할 수 있도록 한 것으로, 건조기내통체의 내부에 형성되는 날개고정축을 따라 원심력 발생날개 및 원심력분쇄날개를 번갈아 순차적으로 교호형설하고 상기 건조기내통체 외주면에는 일정온도의 가스를 이송시킬 수 있도록 열원가이드날을 스크류 형상으로 형성함으로 슬러지를 건조함과 동시에 이송 및 분쇄하여 별도로 수거한 후 폐기처분할 수 있도록 한 슬러지 원심접촉 교반형 건조장치에 관한것이고, 한국등록특허 제10-1179523호(2012.09.10.) 하수 슬러지를 이용한 활성화 물질의 제조장치는 호퍼와, 상기 호퍼의 하부에 설치된 혼련기(스크류이송장치)와 기 혼련기의 하부에 설치되며, 커버 내부 상측에 설치된 건조로와 상기 건조로의 하부에 설치된 탄화로와 상기 탄화로의 하부에 설치된 냉각로와, 상기 냉각로의 상부 일측 공간부에 설치되며 일측 끝단부에 고령토희석액을 분사시키는 다수개의 고령토희석액분사노즐이 구비된 고령토희석액공급관과, 상기 냉각로를 관통하여 외부까지 연장되어 설치된 고령토희석액공급관의 중간에 펌프가 설치되며 다른 일측 끝단부에 연결된 고령토희석액저장탱크와, 활성화물질투입으로 구성된 하수 슬러지를 이용한 활성화 물질의 제조장치를 제공하고 있다.
반면, 상기 선행기술들은 슬러지의 자원화를 위한 기술들로 종래 기술들의 문제점을 그대로 가지고 있으며 특히, 초기 비용 및 오랜 시간동안 처리과정을 갖는다는 문제점과 첨가제등이 필요함에 따라 유지비용이 높다는 문제점과 과다한 잔여 부산물로 재활용 또는 자원화에 있어서 그 효율이 낮다는 문제점을 가지고 있어, 근본적인 해결책을 제시하지 못하는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래기술 및 선행기술들이 가지고 있는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수등의 유기성 폐기물을 자원화하는 기술에서 발생되는 문제점(장시간 소요, 높은 열원 및 대형설비와 넓은공간의 필요성, 과다한 잔여 부산물 등)을 해결하는 것으로 유기성 폐기물로 이루어진 처리대상물을 미생물이 배양되어 충진되어 있는 교반혼합조 내부에 투입하여 유기성 폐기물을 교반하여 상기 미생물에 의하여 소멸시키고, 장치를 소형화하며, 운영시간을 단축하여 유지 및 운영비를 절감하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치는 직육면체, 원통형, 원뿔 및 사각뿔 중 하나의 형상으로 이루어지고, 상부 일면에 유기성 폐기물을 포함하는 오염물과 미생물이 배양된 천연배지를 투입하는 투입구(16)가 형성된 상부호퍼(12)와 상기 상부호퍼(12)의 하부로 통공되어 하나 또는 복수개 결합 설치되며, 유기성 폐기물이 모여지도록 하방으로 구배가 형성된 하부호퍼(14)로 이루어지는 교반혼합조(10); 상기 교반혼합조(10) 내부 하부에 집적된 유기성 폐기물을 상방으로 이송시켜 교반혼합조(10) 내부 상부에서 하방으로 낙하시켜 내부교반을 실시하는 것으로 상기 하부호퍼(14) 중앙과 상부호퍼(12) 상부로 회전가능하게 상하부 외부로 소정길이 돌출되어 설치되는 샤프트(21)와 상기 샤프트(21) 외주면으로 고정 부착되는 나선형의 스크루(23)와 상기 스크루(23) 날개 끝단들과 부착되어 스크루(23)를 감싸는 원통형의 가이드 원통(25)과 상기 가이드 원통(25) 외주면에 고정설치되는 교반 보조틀(27)로 이루어지는 하나 또는 복수개의 임펠라 교반 이송수단(20); 상기 하부호퍼(14) 내면과 밀착되어 위치하고, 임펠라 교반 이송수단(20)과 다른 구동력에 의하여 독립적으로 회전하며, 하부에서 임펠라 교반 이송수단(20) 내부 상방으로 하부호퍼(14)에 집적된 유기성 폐기물을 원활하게 공급하는 수집 스크래퍼(30); 및 상기 투입구(16)로 투입되되 다공성 재질로 이루어져 외부로 호기성 미생물과 내부로 혐기성 미생물을 활성화 시키는 다공성 볼;로 이루어진다.
상기 천연배지는 미생물이 배양되어 함유하고 있으며, 유입시키는 유기성 폐기물과 1:0.5~1의 중량비율로 투입되고, 감자한천, 오트밀 배지, 볏짚 배지,부엽토, 톱밥 및 우드칩의 군중에서 선택된 하나를 사용하고 상기 천연배지는 6개월 또는 12개월 단위로 최초 투입중량 대비 10~20%를 보충한다.
상기 샤프트(21)는 하단에 기어가 고정 결합되고, 상기 기어와 체인 또는 벨트로 연결되어 임펠라 교반 이송수단(20)을 회전시키는 제1모터(28)와 수집 스크래퍼(30) 하단에 고정 결합되어 기어와 체인 또는 벨트로 연결되어 수집 스크래퍼(30)를 회전시키는 제2모터(32)가 교반혼합조(10) 외부에 설치된다.
상기 교반 보조틀(27)은 길이가 다르고, 교차시켜 고정 결합되어 유기성 폐기물과 미생물의 교반과 유기성 폐기물이 하방으로 유동되는 것을 원활하게 한다.
상기 가이드 원통(25)은 상단에 각도가 30~85도 외방으로 돌출된 분산 부재(29)가 결합 설치되어 임펠라 교반 이송수단(20)에 의하여 상방으로 이송된 유기성 폐기물을 교반혼합조(10) 내부 상부에서 하방으로 분산되어 낙하시켜 유기성 폐기물, 미생물 및 배양배지의 교반을 실시하며, 복수개 하부호퍼(14)와 임펠라 교반 이송수단(20)으로 구성된 혼합교반조(10)일 경우 유기성 폐기물과 미생물 및 배양배지가 복수개의 하부호퍼(14)에 집적되는 위치가 변화되어 교반혼합조(10) 내부에서 이동범위를 넓힌다.
상기 교반혼합조(10)는 내부로 공기를 공급하는 공기공급수단(19)이 상부호퍼(12) 측면이나 하부호퍼(14) 측면 또는 바닥면으로 통공되어 설치되며, 교반혼합조(10) 내부 온도를 20~60℃를 유지하기 위해 상기 공기공급수단(19)으로 가열된 공기를 주입하거나 별도의 히팅코일을 교반혼합조(10) 내부 측면에 설치한다.
상기 다공성 볼은 구 형상으로 내부에는 알루미나, 지르코니아 및 실리콘 카바이드가 2:1:1의 중량 비율로 혼합되어 열처리된 다공질의 합성접촉재가 들어 있고, 그 외면으로 목재가 톱밥형태로 코팅되되, 상기 합성접촉재의 반지름의 1/3의 두께로 코팅된다.
상기 하부호퍼(14)는 최하부 일면에 천공되어 연결되는 배출펌프 또는 배출스크루가 설치되어 교반 작업 완료 후 하부에 침전되는 무기질의 이물질과 처리수를 배출하고 미생물을 반송 또는 회수한다.
상기 교반혼합조(10)는 내부 벽면이 유기성 폐기물의 부착으로 인하여 발생되는 오염을 해소하기 위해 내부 측면에 고압 펄스수단(18)을 설치하여 주기적으로 구동하여 내부 벽면오염을 방지한다.
상기 교반혼합조(10)는 내부의 온도 및 습도를 조절하고, 지정된 온도 및 습도의 범위를 측정하는 측정센서에 의해 제어하는 제어수단을 둔다.
상기 임펠라 교반 이송수단(20)은 가이드 원통(25)이 스크루(23)와 고정되지 않은 구조로 형성될 수 있고, 가이드 원통(25)은 회전되지 않고 지지대(26)에 의하여 고정되며 내부에 샤프트(21) 및 스크루(23)를 회전시킨다.
임펠라 교반 이송수단(20)은 샤프트(21) 내부에 추가되는 고압펄스 수단이 상부 또는 하부를 통해 에너지원을 줄 수 있는 구조로 회전가능하게 부착설치되어 있고, 샤프트(21)의 상부, 중간, 하부영역 일측면이 천공되어 스크루(23)와 가이드 원통(25) 내부에 고압펄스를 주는 구성을 가지며, 샤프트(21)와 스크루(23)와 가이드 원통(25) 내부면이 유기성 폐기물 및 이물질이 흡착되어 오염되는 것을 정기적으로 고압펄스를 주어 방지하는 유기성 폐기물, 미생물 및 배양배지를 상부로 이송시키는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치는 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 본 발명은 교반혼합조 내부에 하나 이상의 임펠라 교반 이송수단이 설치되어 대상물의 대용량 처리가 가능하며, 유기성 폐기물의 교반 및 미생물의 활성화를 높여 운영에 따른 공정시간을 단축 시킴으로써 운영비 감소 및 높은 소멸효과를 갖는다.
(2) 본 발명은 대규모로 이루어지는 유기성 폐기물의 자원화 설비를 소형화시켜 설비 시설에 따른 초기 비용감소를 갖는다.
(3) 본 발명은 종래일반적인 기술과 선행기술들이 가지고 있는 잔여 부산물 문제를 극복한 것으로서 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수 등의 유기성 폐기물을 소멸시켜 근본적인 문제를 해결한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치의 사시 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치의 정면 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 임펠라 교반 이송수단 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 임펠라 교반 이송수단 추가 형태의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가이드 원통의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수집 스크래퍼의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가이드 원통과 스크루가 분리되어 있는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치의 정면 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 임펠라 교반 이송수단 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 임펠라 교반 이송수단 추가 형태의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가이드 원통의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수집 스크래퍼의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가이드 원통과 스크루가 분리되어 있는 단면도이다.
본 발명의 명칭은 "슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치"로 통상의 기술자가 쉽게 알 수 있도록 구체적인 내용을 기재하고 충분히 유추 가능한 별도의 기재는 생략하며 필요 경우 실시예 및 도면을 기재한다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 정의된 용어들은 한정 해석하지 아니하며, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있고, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 발명의 일면에 있어서,
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치의 사시 단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치의 정면 단면도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수집 스크래퍼의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치의 사시도로 도 1, 도 2, 도 5 및 도 6을 참고하여 하기에 더욱 상세하게 개진한다.
본 발명의 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치는 직육면체, 원통형, 원뿔 및 사각뿔 중 하나의 형상으로 이루어지고, 상부 일면에 유기성 폐기물을 포함하는 오염물과 미생물이 배양된 천연배지를 투입하는 투입구(16)가 형성된 상부호퍼(12)와 상기 상부호퍼(12)의 하부로 통공되어 하나 또는 복수개 결합 설치되며, 유기성 폐기물이 모여지도록 하방으로 구배가 형성된 하부호퍼(14)로 이루어지는 교반혼합조(10); 상기 교반혼합조(10) 내부 하부에 집적된 유기성 폐기물을 상방으로 이송시킨 후 교반혼합조(10) 내부 상부에서 하방으로 낙하시켜 내부교반을 실시하는 것으로 상기 하부호퍼(14) 중앙과 상부호퍼(12) 상부로 회전가능하게 상하부 외부로 소정길이 돌출되어 설치되는 샤프트(21)와 상기 샤프트(21) 외주면으로 고정 부착되는 나선형의 스크루(23)와 상기 스크루(23) 날개 끝단들과 부착되어 스크루를 감싸는 원통형의 가이드 원통(25)과 상기 가이드 원통(25) 외주면에 고정설치되는 교반 보조틀(27)로 이루어지는 하나 또는 복수개의 임펠라 교반 이송수단(20); 상기 하부호퍼(14) 내면과 밀착되어 위치하고, 임펠라 교반 이송수단(20)과 다른 구동력에 의하여 독립적으로 회전하며, 하부에서 임펠라 교반 이송수단(20) 내부 상방으로 하부호퍼(14)에 집적된 유기성 폐기물을 원활하게 공급하는 수집 스크래퍼(30); 및 상기 투입구(16)로 투입되되 다공성 재질로 이루어져 외부로 호기성 미생물과 내부로 혐기성 미생물을 활성화 시키는 다공성 볼;로 이루어진다.
상기 천연배지는 미생물이 배양되어 함유하고 있으며, 유입시키는 유기성 폐기물과 1:0.5~1의 중량비율로 투입되고, 감자한천, 오트밀 배지, 볏짚 배지, 부엽토, 톱밥 및 우드칩의 군중에서 선택된 하나를 사용하고, 상기 천연배지는 6개월 또는 12개월 단위로 최초 투입중량 대비 10~20%를 보충한다.
상기 혼합교반조(10)의 재질은 일반적인 플라스틱 또는 FRP(Fiber reinforced plastics)나 탄소섬유 또는 그래핀 소재로 제조되거나 내부벽에 코팅하여 유기성 폐기물의 부착에 따른 오염을 방지할 수 있고, 임펠라 교반 이송수단(20)의 재질은 티타늄으로 제조되거나 스크루(23), 샤프트(21) 및 가이드 원통(25) 내부등을 코팅하여 미생물의 활성화에 기여하면서 유기성 폐기물이 부착되어 오염되는 것을 방지하고, 강성을 높여 뒤틀림이나 장치의 훼손을 방지한다.
상기 샤프트(21)는 하단에 기어가 고정 결합되고, 상기 기어와 체인 또는 벨트로 연결되어 임펠라 교반 이송수단(20)을 회전시키는 제1모터(28)와 수집 스크래퍼(30) 하단에 고정 결합되어 기어와 체인 또는 벨트로 연결되어 수집 스크래퍼(30)를 회전시키는 제2모터(32)가 교반혼합조(10) 외부에 설치된다.
또한, 교반혼합조(10) 내부에서 발생되는 기체를 배출하는 배기관(17) 또는 개방된 부분을 교반혼합조(10) 상부에 시설하며, 상기 배기관(17)은 배기팬 등을 이용하여 함습기체를 외부로 배출하여 교반혼합조(10) 내부를 적절한 건조상태로 유지하는 것이 바람직하다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 임펠라 교반 이송수단 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 임펠라 교반 이송수단 추가 형태의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가이드 원통의 사시도로 도 3a, 도 3b 및 도 4를 참고하여 하기에 더욱 상세하게 개진한다.
상기 교반 보조틀(27)은 가이드 원통(25) 외주면에 교반 보조틀(27)이 길이를 다르게 하여 교차되어 고정 결합시켜 유기성 폐기물과 미생물의 교반과 유기성 폐기물이 하방으로 유동되는 것을 원활하게 한다.
상기 가이드 원통(25)은 상단에 각도가 30~85도 외방으로 돌출된 분산 부재(29)가 결합 설치되어 임펠라 교반 이송수단(20)에 의하여 상방으로 이송된 유기성 폐기물을 교반혼합조(10) 내부 상부에서 하방으로 분산되어 낙하시켜 유기성 폐기물, 미생물 및 배양배지의 교반을 실시하며, 복수개 하부호퍼(14)와 임펠라 교반 이송수단(20)으로 구성된 혼합교반조(10)일 경우 유기성 폐기물과 미생물 및 배양배지가 복수개의 하부호퍼(14)에 집적되는 위치가 변화되어 교반혼합조(10) 내부에서 이동범위를 넓힌다.
한편, 상기 가이드 원통(25)은 외주면에 가이드 원통(25) 내부의 스크루(23)와 연장선상에 맞추어 스크루(23) 날개 형상의 외부 교반틀을 추가하여 유기성 폐기물과 미생물이 하부호퍼(14)로 유동이 용이하게 할 수 있고, 이 때 추가되는 교반틀은 유기성 폐기물과 미생물의 유동을 더욱 원활하게 할 수 있도록 스크루(23)의 나선형의 반대방향(하방)의 각도를 주어 부착시키는 것이 바람직하다.
상기 교반혼합조(10)는 내부로 공기를 공급하는 공기공급수단(19)이 상부호퍼 측면이나 하부호퍼 측면 또는 바닥면으로 통공되어 설치되며, 교반혼합조(10) 내부 온도를 미생물의 생장 및 활성화를 위한 적정온도인 20~60℃를 유지하기 위해 상기 공기공급수단(19)으로 가열된 공기를 주입하거나 별도의 히팅코일을 교반혼합조 내부 측면에 설치한다.
상기 다공성 볼은 구 형상으로 내부에는 알루미나, 지르코니아 및 실리콘 카바이드가 2:1:1의 중량 비율로 혼합되어 열처리된 다공질의 합성접촉재가 들어 있고, 그 외면으로 목재가 톱밥형태로 코팅되되, 상기 합성접촉재의 반지름의 1/3의 두께로 코팅된다.
상기 합성접촉재는 Ni, Fe, Cu 및 Pt를 결합한 합성소재로 대체하여 사용할 수 있고, 대체사용이 가능한 상기 합성접촉재에 추가로 기존의 접촉재인 알루미나, 지르코니아 및 실리콘 카바이드 증 선택된 1개이상을 첨가하여 제조되는 것이 바람직하하다.
상기 다공성 볼의 목재는 규석, 돌로마이트 및 흑운모 분말과 혼합하여 코팅하여 부착성능과 내부 합성접촉재로의 투과성능을 높일 수 있다.
상기 교반혼합조(10)로 투입되는 배지에 함유된 미생물은 하폐수 슬러지 및 가정과 축산시설에서 발생되는 음폐수, 음식물쓰레기 및 분뇨의 처리 효율이 높은 Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Cellulomonas biazitea, Pseudomonas putida, pseudomonas stutzeri, Rhodopseudomonas palustris, Rhodobacter sp., Lactobadillus sp. 미생물군 중 3개 이상을 투입하는 것이 바람직하다.
상기 하부호퍼(14)는 최하부 일면 또는 측면이 천공되어 연결되는 배출펌프 또는 배출스크루가 설치되어 교반 소멸 작업 완료 후 하부에 침전되는 무기질의 이물질과 처리수를 배출하고 필요시 미생물을 반송 또는 회수한다.
상기 하부호퍼(14)의 최하부 일면 또는 측면에 구성되는 천공은 개폐가 가능하고, 개폐시 배출펌프 또는 배출스크루와 결합이 가능한 구조로 이루어지는 배출수단(34)으로 이루어진다.
상기 교반혼합조(10)는 내부 벽면이 유기성 폐기물의 부착으로 인하여 발생되는 오염을 해소하기 위해 내부 측면에 고압 펄스수단(18)을 설치하여 주기적으로 구동하여 내부 벽면오염을 방지하며, 상기 고압 펄스수단(18)은 유기성 폐기물에 직접적인 영향을 받을수 있는 교반혼합조(10) 내부 측면 중간 영역과 하부 영역에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 교반혼합조(10)는 내부의 온도 및 습도를 조절하고, 지정된 온도 및 습도의 범위를 측정하는 측정센서에 의해 제어하는 제어수단을 두며, 온도 및 습도의 지정된 범위를 벗어나거나 작동 오류시 자동으로 제어되면서 디스플레이장치 또는 무선 및 유선 신호를 보내 운용자가 알 수 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가이드 원통과 스크루가 분리되어 있는 단면도로 도 7를 참고하여 하기에 더욱 상세하게 설명한다.
상기 임펠라 교반 이송수단(20)은 가이드 원통(25)이 스크루(23)와 고정되지 않은 구조를 형성할 수 있고, 가이드 원통(25)은 회전되지 않고 지지대(26)에 의하여 고정되되 내부에 샤프트(21) 및 스크루(23)를 회전시켜 유기성 폐기물, 미생물 및 배양배지를 상부로 이송시킨다.
한편, 임펠라 교반 이송수단(20)은 샤프트(21) 내부에 추가되는 고압펄스 수단이 상부 또는 하부를 통해 에너지원을 줄 수 있는 구조로 회전가능하게 부착설치되어 있고, 샤프트(21)의 상부, 중간, 하부영역 일측면이 천공되어 스크루(23)와 가이드 원통(25) 내부에 고압펄스를 주는 구성을 가지며, 샤프트(21)와 스크루(23)와 가이드 원통(25) 내부면이 유기성 폐기물 및 이물질이 흡착되어 오염되는 것을 정기적으로 고압펄스를 주어 방지한다.
추가의 일면에 있어서,
교반혼합조(10) 내부 일측면에 실리콘 재질의 판히터를 추가 구비하여 교반혼합조(10) 내부 온도유지를 실시할 수 있다.
또한, 교반혼합조(10) 내부로 티오황산나트륨 또는 아세트산나트륨 과포화 용액과 금속판을 포함하고 외부는 열에 강한 PC(poly carbonate) 또는 테프론(Teflon) 재질의 볼형태로 제조되며, 그 외주면으로 다공성 볼의 톱밥 형태의 목재를 코팅시켜 발열 효과를 얻는 발열볼을 교반혼합조 내부로 투입하여 교반작업중 서로간 충돌하는 힘에 의하여 열을 발생시켜 교반혼합조 내부 온도를 유지 할 수 있으며, 상기 발열볼의 발열시간은 4~8시간 유지되고, 교반작업 초기 또는 중간 단계에 투입되는 것이 바람직하며, 교반작업 후 회수하여 액상 상태로 되돌린 후 재사용할 수 있다.
또한, 교반혼합조(10) 상단 또는 하단부에 사용자가 내부로 들어갈 수 있는 게이트를 설치하여 장치운영에 필요시(고장, 세척 및 기타사항) 개방할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치는 교반혼합조 내부에 하나 이상의 임펠라 교반 이송수단이 설치되어 유기성 폐기물인 슬러지의 교반 및 미생물의 활성화를 높여 운영에 따른 시간을 저감시켜 운영비 감소 및 높은 소멸효과를 가지고, 대규모로 이루어지는 유기성 폐기물의 자원화 설비를 소형화시켜 설비 시설에 따른 초기 비용감소를 가지며, 종래일반적인 기술과 선행기술들이 가지고 있는 잔여 부산물 문제를 극복한 것으로서 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수로 이루어진 유기성 폐기물을 소멸시켜 근본적인 문제를 해결한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술은 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 교반혼합조 23 : 스크루
12 : 상부호퍼 25 : 가이드 원통
14 : 하부호퍼 26 : 지지대
16 : 투입구 27 : 교반 보조틀
17 : 배기관 28 : 제1모터
18 : 고압 펄스수단 29 : 분산 부재
19 : 공기공급수단 30 : 수집 스크래퍼
20 : 임펠라 교반 이송수단 32 : 제2모터
21 : 샤프트 34 : 배출수단
12 : 상부호퍼 25 : 가이드 원통
14 : 하부호퍼 26 : 지지대
16 : 투입구 27 : 교반 보조틀
17 : 배기관 28 : 제1모터
18 : 고압 펄스수단 29 : 분산 부재
19 : 공기공급수단 30 : 수집 스크래퍼
20 : 임펠라 교반 이송수단 32 : 제2모터
21 : 샤프트 34 : 배출수단
Claims (12)
- 유기성 폐기물을 미생물이 배양된 천연배지와 교반하여 소멸시키는 교반 소멸장치에 있어서,
상기 교반 소멸장치는
직육면체, 원통형, 원뿔 및 사각뿔 중 하나의 형상으로 이루어지고, 상부 일면에 유기성 폐기물을 포함하는 오염물과 미생물이 배양된 천연배지를 투입하는 투입구가 형성된 상부호퍼와 상기 상부호퍼의 하부로 통공되어 하나 또는 복수개 결합 설치되며, 유기성 폐기물이 모여지도록 하방으로 구배가 형성된 하부호퍼로 이루어지는 교반혼합조;
상기 교반혼합조 내부 하부에 집적된 유기성 폐기물을 상방으로 이송시킨 후 교반혼합조 내부 상부에서 하방으로 낙하시켜 내부교반을 실시하는 것으로 상기 하부호퍼 중앙과 상부호퍼 상부로 회전가능하게 상하부 외부로 소정길이 돌출되어 설치되는 샤프트와 상기 샤프트 외주면으로 고정 부착되는 나선형의 스크루와 상기 스크루 날개 끝단들과 부착되어 스크루를 감싸는 원통형의 가이드 원통과 상기 가이드 원통 외주면에 고정설치되는 교반 보조틀로 이루어지는 하나 또는 복수개의 임펠라 교반 이송수단;
상기 하부호퍼 내면과 밀착되어 위치하고, 임펠라 교반 이송수단과 다른 구동력에 의하여 독립적으로 회전하며, 하부에서 임펠라 교반 이송수단 내부 상방으로 하부호퍼에 집적된 유기성 폐기물을 원활하게 공급하는 수집 스크래퍼; 및
상기 투입구로 투입되되 다공성 재질로 이루어져 외부로 호기성 미생물과 내부로 혐기성 미생물을 활성화 시키는 다공성 볼;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치. - 제1 항에 있어서,
상기 천연배지는 미생물이 배양되어 함유하고 있으며, 유입시키는 유기성 폐기물과 1:0.5~1의 중량비율로 투입되고, 감자한천, 오트밀 배지, 볏짚 배지, 부엽토, 톱밥 및 우드칩의 군중에서 선택된 하나를 사용하고, 상기 천연배지는 6개월 또는 12개월 단위로 최초 투입중량 대비 10~20%를 보충하는 것을 특징으로 하는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치. - 제1 항에 있어서,
상기 샤프트는 하단에 기어가 고정 결합되고, 상기 기어와 체인 또는 벨트로 연결되어 임펠라 교반 이송수단을 회전시키는 제1모터와 수집 스크래퍼 하단에 고정 결합되어 기어와 체인 또는 벨트로 연결되어 수집 스크래퍼를 회전시키는 제2모터가 교반혼합조 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치. - 제1 항에 있어서,
상기 교반 보조틀은 길이가 다르고, 교차시켜 고정 결합되어 유기성 폐기물, 미생물 및 배양배지의 교반과 유기성 폐기물, 미생물 및 배양배지가 하방으로 유동되는 것을 원활하게 하는 것을 특징으로 하는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치. - 제1 항에 있어서,
상기 가이드 원통은 상단에 각도가 30~85도 외방으로 돌출된 분산 부재가 결합 설치되어 임펠라 교반 이송수단에 의하여 상방으로 이송된 유기성 폐기물을 교반혼합조 내부 상부에서 하방으로 분산되어 낙하시켜 유기성 폐기물, 미생물 및 배양배지의 교반을 실시하며, 복수개 하부호퍼와 임펠라 교반 이송수단으로 구성된 혼합교반조일 경우 유기성 폐기물과 미생물 및 배양배지가 복수개의 하부호퍼에 집적되는 위치가 변화되어 교반혼합조 내부에서 이동범위를 넓히는 것을 특징으로 하는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치. - 제1 항에 있어서,
상기 교반혼합조는 내부로 공기를 공급하는 공기공급수단이 상부호퍼 측면이나 하부호퍼 측면 또는 바닥면으로 통공되어 설치되며, 교반혼합조 내부 온도를 20~60℃를 유지하기 위해 상기 공기공급수단으로 가열된 공기를 주입하거나 별도의 히팅코일을 교반혼합조 내부 측면에 설치하는 것을 특징으로 하는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치. - 제1 항에 있어서,
상기 다공성 볼은 구 형상으로 내부에는 알루미나, 지르코니아 및 실리콘 카바이드가 2:1:1의 중량 비율로 혼합되어 열처리된 다공질의 합성접촉재가 들어 있고, 그 외면으로 목재가 톱밥형태로 코팅되되, 상기 합성접촉재의 반지름의 1/3의 두께로 코팅되는 것을 특징으로 하는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치. - 제1 항에 있어서,
상기 하부호퍼는 최하부 일면에 천공되어 연결되는 배출펌프 또는 배출스크루가 설치되어 교반 작업 완료 후 하부에 침전되는 무기질의 이물질과 처리수를 배출하고 미생물을 반송 또는 회수하는 것을 특징으로 하는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치. - 제1 항에 있어서,
상기 교반혼합조는 내부 벽면이 유기성 폐기물의 부착으로 인하여 발생되는 오염을 해소하기 위해 내부 측면에 고압 펄스수단을 설치하여 주기적으로 구동하여 내부 벽면오염을 방지하는 것을 특징으로 하는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치. - 제1 항에 있어서,
상기 교반혼합조는 내부의 온도 및 습도를 조절하고, 지정된 온도 및 습도의 범위를 측정하는 측정센서에 의해 제어하는 제어수단을 두는 것을 특징으로 하는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치. - 제1 항에 있어서,
상기 임펠라 교반 이송수단은 가이드 원통이 스크루와 고정되지 않은 구조로 형성될 수 있고, 가이드 원통은 회전되지 않고 지지대에 의하여 고정되며 내부에 샤프트 및 스크루를 회전시켜 유기성 폐기물, 미생물 및 배양배지를 상부로 이송시키는 것을 특징으로 하는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치. - 제1 항에 있어서,
상기 임펠라 교반 이송수단은 샤프트 내부에 추가되는 고압펄스 수단이 상부 또는 하부를 통해 에너지원을 줄 수 있는 구조로 회전가능하게 부착설치되어 있고, 샤프트의 상부, 중간, 하부영역 일측면이 천공되어 스크루와 가이드 원통 내부에 고압펄스를 주는 구성을 가지며, 샤프트와 스크루와 가이드 원통 내부면이 유기성 폐기물 및 이물질이 흡착되어 오염되는 것을 정기적으로 고압펄스를 주어 방지하는 것을 특징으로 하는 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020160098542A KR101921692B1 (ko) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | 슬러지와 가축분뇨와 음식물쓰레기와 음폐수의 교반 소멸장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112454580A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-09 | 王学成 | 一种多功能环保秸秆生物软化设备 |
| CN113355223A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-07 | 焦作恒辉牧业有限公司 | 一种微生物饲料扩培发酵系统 |
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