KR20200061150A - 유기성 폐기물의 밀폐형 순환 건조화 방법 및 건조 장치 - Google Patents

Abstract

도축, 도계장의 폐기물 또는 폐사축 등의 유기성 폐기물(닭 또는 돼지의 털, 혈액, 슬러지)을 처리하기 위한 밀폐형 순환 건조장치 및 방법이 제공된다.
상기 장치는 유기성 폐기물이 투입되는 호퍼를 구비하며, 그 내부에 회전하는 교반기를 구비한 밀폐형 건조기; 상기 건조기에서 발생하는 내부 기류를 흡입한 후 이를 예열기 및 응축기를 거쳐 내부로 다시 투입하기 위한 내부기류 순환 송풍기; 상기 건조기 내부에 설치되어 유기성 폐기물을 가열하기 위한 열매체유 자켓; 건조된 유기성 폐기물을 배출하기 위한 스크류 이송장치; 및응축기에 의해 응축된 수분을 배출하기 위한 응축수 드레인 배관;을 구비한다.

Description

유기성 폐기물의 밀폐형 순환 건조화 방법 및 건조 장치 {Closed type cyclic drying method of organic waste and device therefor}

본 발명은 도축, 도계시 발생하는 폐기물 또는 폐사축 등의 유기성 폐기물을 처리하기 위한 밀폐형 순환 건조장치에 관한 것이다.

사람이 섭취하는 동물의 도축 및 도계 과정에서는 다양한 폐기물이 발생하며, 또한 다양한 전염병 등의 원인으로 사체가 발생하게 된다. 이들은 유기물 및 수분 함량이 높은 폐기물로서 현재 상당량을 매립, 소각, 해양 투기로 처리하고 있으며 향후 환경오염의 방지를 위한 규제강화로 인해 이와 같은 처리에 제약이 따를 전망이다.

통상 퇴비화나 사료화는 미생물의 호기적 유기물 분해를 이용한 유기성 폐기물 처리방법 중의 하나로 폐기물을 바로 토양에 매립할 때 발생하는 악취, 침출수에 의한 지하수 오염, 동물, 인체 병원균 전파 등의 문제를 상당히 감소시킬 수 있고, 퇴비화 과정 중 유기탄소가 미생물 호흡에 의해 이산화탄소로 소실되므로 전체적인 폐기물의 분량이 감소한다.

또한 소각처리시 발생하는 대기오염 문제 등이 없기 때문에 퇴비화 및 사료화가 가장 환경친화적인 처리기술로 생각이 되어 이 기술에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있으며, 현재는 여러 퇴비화 기술이 도입되고 있다.

공개특허공보 특1997-0027022호(1997. 6. 24. 공개)에는 각종 축사에서 생성되는 가축의 배설물이나 농가에서 발생하는 농산물 찌꺼기들을 퇴비화하기 위한 발효시간과 건조시간을 단축하여 농가의 소득증대에 기여할 수 있는 열 절약형 회전식 퇴비 건조발효장치가 개시된다.

상기의 기술적 구성에 따르면, 종래의 건조발효장치는 폐기물이 투입되는 공급부, 이들이 건조되면서 발생하는 배기가스를 배출하기 위한 배기연통, 건조된 퇴비가 배출되는 배출구가 개방상태를 이룸으로써 열풍 공급시 열 손실이 발생하고 건조로 내부를 일정 온도로 유지하기 어려워 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 도축 및 도계장의 폐기물 또는 폐사축 등의 유기성 폐기물을 친환경적 및 효율적으로 건조처리하여 사료 또는 퇴비를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 건조처리에 사용하기 위한 밀폐형 순환 건조장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

측량한 유기성 폐기물을 호퍼를 통해 밀폐형 건조기에 투입하는 단계;

상기 밀폐형 건조기 내부를 교반기에 의해 교반하면서 상기 유기성 폐기물을 분쇄하는 단계;

상기 분쇄와 함께 상기 건조기 내부를 가열하여 상기 유기성 폐기물을 건조시키는 단계;

상기 건조단계에서 발생하는 내부 기류를 순환시키는 단계;

상기 내부 기류의 순환 공정에서 수증기를 응축시켜 응축수로 배출하는 단계;

건조된 유기성 폐기물을 배출한 후 이물질을 선별하여 건조된 유기성 폐기물을 얻는 단계; 및

상기 건조된 유기성 폐기물을 퇴비화 또는 사료화하는 단계;를 포함하는 유기성 폐기물의 밀폐형 순환 건조화 방법을 제공한다.

상기 다른 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

유기성 폐기물이 투입되는 호퍼를 구비하며, 그 내부에 회전하는 교반기를 구비한 밀폐형 건조기;

상기 건조기에서 발생하는 내부 기류를 흡입한 후 이를 예열기 및 응축기를 거쳐 내부로 다시 투입하기 위한 내부기류 순환 송풍기;

상기 건조기 내부에 설치되어 유기성 폐기물을 가열하기 위한 열매체유 자켓;

건조된 유기성 폐기물을 배출하기 위한 스크류 이송장치; 및

응축기에 의해 응축된 수분을 배출하기 위한 응축수 드레인 배관;을 구비하는 유기성 폐기물의 밀폐형 순환 건조장치를 제공한다.

일구현예에 따르면, 상기 유기성 폐기물은 도축, 도계장의 폐기물 또는 폐사축을 예시할 수 있다.

일구현예에 따르면, 상기 유기성 폐기물은 닭 또는 돼지의 털, 혈액, 슬러지 등이 바람직하다.

본 발명의 밀폐형 순환 건조화 방법 및 건조장치에 따르면, 원료가 되는 유기성 폐기물을 전처리 없이 원형 그대로 투입할 수 있어 경제적이고, 음폐수를 모두 증류 건조 및 열분해하여 무색 및 무취의 응축수로 방출하게 되므로 악취 및 폐수 등이 발생하지 않으며, 건조 과정에서 발생하는 증발 기류를 회수하여 열효율이 높아 경제적이며, 결과물을 완전건조시켜 간단한 방법으로 선별함으로써 사료 및 고형 연료 등으로 재활용할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 밀폐형 순환 건조 장치의 투시도를 나타낸다.

본 발명은 밀폐형 순환 건조화 방법에 관한 것으로, 상기 방법은, 측량한 유기성 폐기물을 호퍼를 통해 밀폐형 건조기에 투입하는 단계; 상기 밀폐형 건조기 내부를 교반기에 의해 교반하면서 상기 유기성 폐기물을 분쇄하는 단계; 상기 분쇄와 함께 상기 건조기 내부를 가열하여 상기 유기성 폐기물을 건조시키는 단계; 상기 건조단계에서 발생하는 내부 기류를 순환시키는 단계; 상기 내부 기류의 순환 공정에서 수증기를 응축시켜 응축수로 배출하는 단계; 건조된 유기성 폐기물을 배출한 후 이물질을 선별하여 건조된 유기성 폐기물을 얻는 단계; 및 상기 건조된 유기성 폐기물을 퇴비화 또는 사료화하는 단계;를 포함한다.

이와 같은 건조화 방법에 따르면, 내부에서 발생하는 배출가스를 순환시켜 증류 응축수만 생성하게 되므로 악취 및 폐수의 발생을 억제할 수 있고, 건조물은 선별하여 사료 또는 퇴비화할 수 있으며, 일괄투입의 저장식 누적 건조화로 저동력의 무인운전을 실시할 수 있고, 완전 밀폐 건조로 악취, 진동, 소음 및 누수를 감소시킬 수 있으며, 건조과정에서 발생하는 증발기류를 회수하여 열효율이 높아 건조효율이 증대되며, 공기 공급이 없고 회분식 누적 열분해 방식을 채택하여 효소물질의 유기산 함유 건조물 생산이 가능해진다.

본 발명에 따른 밀폐형 순환 건조화 방법에서는 우선 유기성 폐기물을 호퍼를 통해 밀폐형 건조기에 투입하게 된다. 이와 같은 투입은 일괄식으로 이루어지며, 건조기 용량에 적절한 함량을 측량한 후 이를 호퍼를 통해 투입한 후, 밀폐시키게 된다.

이어서, 교반기를 사용하여 상기 폐기물을 교반하면서 유기성 폐기물을 분쇄하게 된다. 이와 같은 분쇄 공정을 통해 상기 폐기물은 분말 형태로 변하게 된다. 이러한 분쇄 공정은 가열 공정과 함께 이루어지며, 이때 가열은 150 내지 200℃, 또는 160 내지 180℃의 온도에서 6 내지 8시간 동안 수행할 수 있다.

이러한 분쇄 및 가열 공정을 통해 상기 폐기물의 건조가 이루어지며, 이러한 과정에서 증발 기체가 발생하게 된다. 본 발명에서는 이렇게 발생하는 내부 기류를 순환시켜 수분은 외부로 배출하고, 다른 기체는 다시 건조기에 투입하여 외부로의 악취 발생은 차단하면서 건조 효율을 개선하게 된다.

증발 기체에 포함된 수분은 응축기를 거쳐 응축수로 전환되며, 이어서 외부로 배출된다. 따라서 악취가 없는 수분이 외부로 배출되는 것이 가능하며, 폐수의 발생 또한 억제하는 것이 가능해진다.

완전히 건조된 유기성 폐기물을 건조기로부터 배출한 후, 여기서 이물질을 선별함으로써 건조물을 정제하여 품질을 증가시킬 수 있다. 분리된 이물질은 고형연료로 재처리할 수 있으며, 이물질이 분리된 건조물은 옥수수나 톱밥 등과 혼합하여 사료 또는 퇴비로 제조할 수 있게 된다.

상기 밀폐형 순환 건조화 공정이 수행되는 건조 장치의 일예를 도 1에 도시한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 일구현예에 따른 밀폐형 순환 건조장치는 유기성 폐기물이 투입되는 호퍼(2)를 구비하며, 그 내부에 회전하는 교반기(3)를 구비한 밀폐형 건조기(1); 상기 건조기(1)에서 발생하는 내부 기류를 흡입한 후 이를 예열기(4) 및 응축기(5)를 거쳐 내부로 다시 투입하기 위한 내부기류 순환 송풍기(6); 상기 건조기(1) 내부에 설치되어 유기성 폐기물을 가열하기 위한 열매체유 자켓(7); 건조된 유기성 폐기물을 외부로 배출하기 위한 스크류 이송장치(8); 및 응축기(5)에 의해 응축된 수분을 배출하기 위한 응축수 드레인 배관(9);을 구비한다.

도 1을 참조하여 일구현예에 따른 밀폐형 순환 건조화 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 측량된 유기성 폐기물은 호퍼(2)를 통해 밀폐형 건조기(1) 내부에 투입된다. 상기 건조기(1)는 밀폐형 구조를 가지며 전체적으로 원통형 구조를 가질 수 있다. 밀폐형 구조를 가짐에 따라 외부와의 물질 순환은 엄격한 조건하에 제어된다. 이러한 건조기(1)의 크기에 따라 폐기물의 처리 용량이 결정된다.

상기 건조기 용량에 맞춰 그 함량이 측정된 유기성 폐기물을 호퍼(2)를 통해 일괄식으로 투입한 후, 호퍼의 뚜껑을 밀폐하게 된다. 즉, 본 발명의 건조화 방법에서는 유기성 폐기물을 연속식으로 투입하면서 처리하는 것이 아니라, 폐기물을 동시에 투입하는 저장식 운전방식을 채택함으로써 낮은 동력을 사용하여 장치를 구동할 수 있으며, 소정 시간 방치하여 건조하게 되므로 무인 운전 방식이 가능해지므로 인건비를 절약할 수 있게 된다.

이때 투입되는 유기성 폐기물로서는 음식물 폐기물, 도축, 도계장 폐기물, 폐사축 등을 사용할 수 있으며, 상기 도축, 도계장 폐기물로서는 돼지나 닭의 털, 혈액, 슬러지, 돈분, 계분 등을 사용할 수 있다. 상기 슬러지는 폐수 처리시 발생되는 탈수 슬러지를 의미하며, 상기 돈분은 돼지의 분변을 의미하고, 상기 계분은 닭의 분변을 의미한다.

이와 같은 폐기물을 건조기(1)에 투입한 후, 열매체를 함유하는 가열 재킷(7)을 사용하여 소정 온도로 가열하게 된다. 이와 같은 초기 가열 공정을 통해 폐기물의 연성화가 수행되며, 그에 따라 교반기(3)를 통한 회전을 통해 분쇄 공정이 이루어지게 된다.

상기 교반기(3)는 회전 날개를 구비한 회전형 교반기로서, 체인 스프라켓(14)을 통해중심축을 회전시켜 유기성 폐기물을 분쇄하게 된다. 이와 같이 분쇄 공정은 건조기 외부에서 진행되는 것은 아니라, 건조기 내부에서 진행되는 것으로 충분하며, 발혈파봉, 예를 들어 간헐파봉 누적 교반으로 분쇄할 수 있다.

가열 및 건조 공정은 처리되는 폐기물의 용량에 따라 다르긴 하나, 일반적으로 5 내지 10시간, 바람직하게는 6 내지 8시간 동안 수행할 수 있으며, 150 내지 200℃, 바람직하게는 160 내지 180℃에서 수행할 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우에는 충분한 건조가 수행되지 않거나, 경제성이 저하되어 바람직하지 않다.

상기 유기성 폐기물은 일반적으로 다량의 수분 등을 함유하고 있으며, 분쇄 및 가열 공정이 진행되면서 이들은 상기 건조기가 밀폐형 구조를 가짐에 따라 내부에서 증발하여 건조기(1) 내부를 채우게 된다. 이와 같은 증발 기체들은 다양한 유기물을 포함하고 있으므로 악취 등을 포함하고 있게 된다.

본 발명에서는 이와 같은 증발 기체들을 내부기류 순환 송풍기(6)를 사용하여 순환처리하여 응축수만을 별도로 분리하고, 나머지 증발기체들을 다시 건조기(1) 내부로 재투입하여 건조 공정을 진행함으로써 악취 등을 근본적으로 제거하게 된다. 즉, 내부기류 순환 송풍기(6)에 의해 기류 흡입 배관(12)을 통해 건조기(1) 내부의 증발기체를 흡입한 후, 이를 예열기(4)를 통해 예열하여 가열하게 된다. 가열된 증발기체는 이후 응축기(5)를 통과함으로써 수분만을 응축시켜 응축수로 배출하게 된다. 수분이 제거된 증발기체는 기류배기배관(13)을 통해 다시 건조기(1)내부로 투입되어 재순환시키게 된다.

이와 같이 증발기체를 외부로 완전히 배출시키는 것이 아니라, 무색 및 무취의 응축수만을 제거한 후, 다시 건조기(1) 내부로 투입시킴에 따라 열효율이 개선될 수 있으며, 그에 따라 연료비 등이 절감될 수 있게 된다. 분리된 응축수는 응축수 드레인 배관(9)을 통해 외부로 배출된다. 외부로 배출된 응축수는 정화 처리를 거쳐 방출함으로써 폐수가 전혀 발생하지 않게 된다.

상기 밀폐형 건조기(1)내에서의 가열 공정, 교반 공정, 순환 공정은 소정 시간 동안 지속적으로 수행되어 유기성 폐기물을 완전 건조시키게 된다. 건조된 건조물은 스크류 이송장치(8)에 의해 외부로 배출된다.

이어서, 외부로 배출된 건조물은 간단한 선별 공정을 통해 이물질을 제거하게 된다. 이러한 이물질은 펠렛의 형태로 압축하여 고형연료로 사용이 가능하다. 또한 이물질이 제거된 건조물은 옥수수 등과 혼합되어 사료화되거나, 톱밥 등과 혼합되어 퇴비화 공정을 거쳐 퇴비로 제조할 수 있게 된다.

상기 본 발명에 따른 밀폐형 순환 건조 장치 및 건조화 방법에 의해 슬러지를 1,000kg의 함량으로 투입하여 건조하였고, 170℃에서 6시간 동안 건조시켜 얻어진 결과를 하기 표 1에 기재한다.

구분	투입시	건조 후	선별 전	사료	이물질
총중량 (kg/일)	1, 000	164	164	148	16
고형분 (kg/일)	150	150	150	136	14
수분 (kg/일)	850	14	14	12	2
함수율(%)	85	10 이하	10 이하	10	10

상기 표 1에 기재한 바와 같이, 1, 000kg의 폐기물 투입시 154kg의 건조물(고형분)이 얻어졌으며, 이때 함수율은 10% 이하로서 대부분의 수분이 제거되었음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 밀폐형 순환 건조화 방법 및 건조 장치에 따르면, 발생되는 증발기류를 순환시켜 배출가스가 없어지게 되므로 근본적인 악취를 방지할 수 있게 된다. 또한 유기성 폐기물을 일괄 투입하여 회분식 건조를 하고 누적열을 회수하므로 건조 연료비가 절감된다. 또한 상기 장치는 독립된 모듈 구조를 가지므로 독립된 설치 및 이동이 가능하여 편리성이 개선될 수 있다. 아울러 증발기류의 응축을 통해 맑은 응축수만 배출하며, 이를 정화 처리 후 배출함으로써 폐수가 전혀 발생하지 않게 된다. 폐기물을 악취나 폐수의 발생 없이 완전히 건조시킴으로써 이들을 퇴비 또는 사료화시켜 저장성 및 재활용성을 개선할 수 있게 된다. 따라서 도축, 도계장 폐기물, 슬러지, 음식물 폐기물, 폐사축, 돼지나 닭의 혈액, 털, 계분, 돈분 처리 등에 유용하게 사용할 수 있게 된다.

1: 밀폐형 건조기 2: 호퍼
3: 교반기 4: 예열기
5: 응축기 6: 내부 기류 순환 송풍기
7: 열매체유 재킷 8: 스크류 이송장치
9: 응축수 드레인 배관 11: 분진 제거망
12: 기류 흡입 배관 13: 기류 배기 배관

Claims (4)

1. 측량한 유기성 폐기물을 호퍼를 통해 밀폐형 건조기에 투입하는 단계;
   상기 밀폐형 건조기 내부를 교반기에 의해 교반하면서 상기 유기성 폐기물을 분쇄하는 단계;
   상기 분쇄와 함께 상기 건조기 내부를 가열하여 상기 유기성 폐기물을 건조시키는 단계;
   상기 건조단계에서 발생하는 내부 기류를 순환시키는 단계;
   상기 내부 기류의 순환 공정에서 수증기를 응축시켜 응축수로 배출하는 단계;
   건조된 유기성 폐기물을 배출한 후 이물질을 선별하여 건조된 유기성 폐기물을 얻는 단계; 및
   상기 건조된 유기성 폐기물을 퇴비화 또는 사료화하는 단계;를 포함하는 유기성 폐기물의 밀폐형 순환 건조화 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유기성 폐기물이 닭 또는 돼지의 털, 슬러지, 혈액, 돈분, 계분, 음식물 쓰레기인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 밀폐형 순환 건조화 방법.
3. 유기성 폐기물이 투입되는 호퍼를 구비하며, 그 내부에 회전하는 교반기를 구비한 밀폐형 건조기;
   상기 건조기에서 발생하는 내부 기류를 흡입한 후 이를 예열기 및 응축기를 거쳐 내부로 다시 투입하기 위한 내부기류 순환 송풍기;
   상기 건조기 내부에 설치되어 유기성 폐기물을 가열하기 위한 열매체유 자켓;
   건조된 유기성 폐기물을 배출하기 위한 스크류 이송장치; 및
   응축기에 의해 응축된 수분을 배출하기 위한 응축수 드레인 배관;을 구비하는 유기성 폐기물의 밀폐형 순환 건조장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 유기성 폐기물이 도축, 도계장의 폐기물 또는 슬러지인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 밀폐형 순환 건조장치.

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