KR20230132095A - 슬러지 발효 감량장치 - Google Patents

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KR20230132095A
KR20230132095A KR1020220029178A KR20220029178A KR20230132095A KR 20230132095 A KR20230132095 A KR 20230132095A KR 1020220029178 A KR1020220029178 A KR 1020220029178A KR 20220029178 A KR20220029178 A KR 20220029178A KR 20230132095 A KR20230132095 A KR 20230132095A
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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 슬러지 발효 감량장치는, 슬러지가 투입되어 미생물과 교반되는 발효 공간이 형성되는 발효조; 상기 발효조의 내부에 회전 동작 가능하게 설치되어 상기 발효 공간의 슬러지를 교반하는 교반 유닛; 전기 또는 연료를 에너지원으로 하여 열을 발생시키는 적어도 하나의 가열 유닛; 상기 발효조의 둘레 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 상기 가열 유닛과 열 전달이 가능하게 연결되며, 상기 가열 유닛에 의해서 가열되어 상기 발효조를 가열시키는 발효조 가열 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

슬러지 발효 감량장치 {device for reducing weight of sludge by fermentation}
본 발명은 슬러지 발효 감량장치에 관한 것이다.
일반적으로 식품 공장, 축산 농가, 하수처리장 등에서 발생되는 유기성 슬러지(음식물 쓰레기, 분뇨, 하폐수오니 등)는 다량의 수분을 함유한 다습성 물질이다.
이러한 유기성 슬러지는 실질적으로 오염된 물질로서, 아무런 처리 없이 매립하게 되면, 토양과 지하수가 슬러지에서 생성되는 대량의 침출수로 인해 오염될 수 있다. 또한, 매립지 인근에 심한 악취가 발생할 수 있다.
전술한 사유로, 매립 전에 슬러지를 미생물과 교반하여 발효시킴으로써, 슬러지에 함유된 수분을 제거하고, 부피와 중량을 감소시키는 슬러지 발효 감량처리 방법이 적용되고 있다. 발효 감량된 슬러지는 수분과 악취가 현저하게 제거되어 연료나 비료 등으로 재활용되기도 한다.
선행문헌인 대한민국 등록특허공보 제10-1498606호에는 유기성 슬러지를 발효시키고 건조시켜 감량할 수 있는 유기성 폐기물 발효 감량장치가 개시된다.
한편, 슬러지와 미생물의 교반 후 효과적인 발효가 이루어지도록 하기 위해서는 미생물의 활성화를 위한 상온의 적정 온도 수준이 요구된다. 저온 상태에서 미생물의 활성도가 떨어지는 경우 슬러지의 발효과 효과적으로 이루어질 수 없으며 결국 슬러지의 발효 감량 시간이 크게 지연된다.
선행문헌의 발효 감량장치의 경우, 미생물의 활성화를 위해 온도를 조절하는 요소가 없음에 따라, 냉간 시 미생물을 투입하더라도 슬러지의 효과적인 발효가 이루어지기 어려우며, 슬러지의 발효 감량 시간이 오래 걸리는 문제가 발생하게 된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1498606호
본 발명은, 슬러지의 발효 감량 효율이 향상된 슬러지 발효 감량장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 슬러지 발효 감량장치는, 슬러지가 투입되어 미생물과 교반되는 발효 공간이 형성되는 발효조; 상기 발효조의 내부에 회전 동작 가능하게 설치되어 상기 발효 공간의 슬러지를 교반하는 교반 유닛; 전기 또는 연료를 에너지원으로 하여 열을 발생시키는 적어도 하나의 가열 유닛; 상기 발효조의 둘레 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 상기 가열 유닛과 열 전달이 가능하게 연결되며, 상기 가열 유닛에 의해서 가열되어 상기 발효조를 가열시키는 발효조 가열 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 가열 유닛은, 전기 또는 연료를 에너지원으로 하여 열을 발생시키는 가열기; 상기 가열기에 의해서 가열된 물이 저장되는 온수 탱크; 상기 온수 탱크의 온수가 상기 발효조 가열 유닛으로 이동하는 유로를 형성하는 가열 배관;을 포함하고, 상기 발효조 가열 유닛에는, 상기 가열 배관과 연통하며 온수가 순환되는 공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 발효조의 상부에 개구 형성된 투입구를 통해서 상기 발효 공간으로 슬러지를 투입하는 투입 유닛;을 포함하며, 상기 투입 유닛은 상기 가열 유닛과 열 전달이 가능하게 연결되며, 상기 가열 유닛에서 발생하는 열에 의해서 가열되어 상기 발효 공간으로 투입되는 슬러지를 가열하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 교반 유닛은, 상기 발효조의 중앙에 수직으로 설치되고, 내부가 중공된 교반 이송관; 상기 교반 이송관을 관통하여 상기 발효조에 회전 가능하게 설치되고, 구동 모터의 동력에 의해서 회전되며, 내부가 중공된 파이프 샤프트; 상기 파이프 샤프트 외주를 따라 나선 형상으로 형성된 이송 스크류; 상기 파이프 샤프트에 결합되어 함께 회전되며, 내부에 상기 파이프 샤프트의 내부와 연통된 공간이 형성되며, 표면에 내부의 공간과 연통되어 공기가 토출되는 공기 노즐부가 형성되는 교반 날개;를 포함하며, 상기 파이프 샤프트에 공기를 공급하는 공기 공급 유닛;을 더 포함하며, 상기 공기 공급 유닛은 상기 가열 유닛과 열 전달이 가능하게 연결되며, 상기 파이프 샤프트로 공급되는 공기는 상기 가열 유닛에 의해서 가열되어 공급되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 교반 유닛은, 상기 발효조의 중앙에 수직으로 설치되고, 내부가 중공된 교반 이송관; 상기 교반 이송관을 관통하여 상기 발효조에 회전 가능하게 설치되고, 구동 모터의 동력에 의해서 회전되며, 내부가 중공된 파이프 샤프트; 상기 파이프 샤프트 외주를 따라 나선 형상으로 형성된 이송 스크류; 상기 파이프 샤프트에 결합되어 함께 회전되며, 상기 파이프 샤프트의 길이 방향과 교차되는 방향으로 연장되는 교반 날개;를 포함하며, 상기 발효 공간에서 상기 교반 날개의 상방에 구비되며, 상기 교반 이송관의 외측면 또는 상기 발효조의 내측면에서 돌출되는 고정 교반 날개;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 발효조의 상부에는 상기 발효 공간의 공기가 배출되는 공기 배출구가 형성되며, 상기 공기 배출구에 접속되는 배출 배관, 상기 배출 배관의 일측에 구비되어 공기의 흐름을 강제하는 배출 송풍기를 포함하여, 상기 발효 공간의 내부 공기의 배출을 강제하는 공기 배출 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 발효 공간의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 온도 센서로부터 측정된 온도 정보를 수신하며, 상기 발효 공간의 온도가 설정 온도 수준으로 유지되도록 상기 가열 유닛의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 발효 공간의 온도가 설정된 상한값 보다 높으면 상기 발효조 가열 유닛의 가열이 중지되도록 상기 가열 유닛의 동작을 제어하고, 상기 발효 공간의 온도가 설정된 하한값 보다 낮으면 상기 발효조 가열 유닛이 가열되도록 상기 가열 유닛의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 슬러지 발효 감량장치는 아래와 같은 효과를 기대할 수 있다.
발효조 가열 유닛이 발효조의 둘레 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 발효조 가열 유닛이 가열 유닛에 의해서 가열 가능하도록 구성됨에 따라, 가열된 발효조 가열 유닛에 의해서 발효조 및 발효 공간이 가열될 수 있다. 따라서, 발효 공간이 슬러지의 발효에 적절한 온도로 빠르게 도달 가능함에 따라 슬러지의 건조 및 발효 시간이 크게 단축될 수 있다.
그리고, 슬러지를 발효 공간으로 투입하는 투입 유닛이 가열 유닛에 의해서 가열 가능하도록 구성됨에 따라, 발효 공간으로 투입되는 슬러지가 투입 유닛에서 초기 가열된 후 투입될 수 있다. 따라서, 슬러지가 냉간 상태로 투입되는 것과 비교하여, 슬러지가 발효 최적 온도 수준에 보다 빠르게 도달될 수 있게 되며, 결국 슬러지의 발효 감량 시간이 효과적으로 단축될 수 있다.
그리고, 교반 유닛이 교반 날개의 공기 노즐부를 통해 공기 공급 유닛에서 공급되는 공기를 발효 공간으로 토출 가능하게 구성됨에 있어서, 공기 공급 유닛에서 공급되는 공기가 가열 유닛에 의해서 가열되어 제공된다. 따라서, 가열된 공기가 발효 공간으로 토출됨에 따라, 발효 공간 내부의 슬러지가 보다 효과적으로 건조될 수 있으며, 발효 공간의 온도가 슬러지의 발효에 적절한 온도 수준으로 빠르게 도달 가능함에 따라, 슬러지의 건조 및 발효 시간이 크게 단축 될 수 있게 된다.
그리고, 교반 유닛은 구동 모터의 동력에 의해서 회전되어 발효 공간의 슬러지를 교반시키는 교반 날개를 포함한다. 이 때, 발효 공간에서 교반 날개의 상방에는, 교반 이송관의 외측면 또는 발효조의 내측면에서 돌출되는 고정 교반 날개가 형성된다. 고정 교반 날개가 구비됨에 따라, 슬러지가 교반 날개를 따라 덩어리진 상태로 이동되는 문제가 방지될 수 있으며, 슬러지의 교반이 보다 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
그리고, 제어부에 의해서 발효 공간의 온도가 설정 온도 수준으로 유지됨에 따라 슬러지의 발효 감량 효율이 크게 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 발효 감량장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 발효 감량장치의 종단면도이다.
도 3은 도 2의 3'-3''를 기준으로 절개한 슬러지 발효 감량장치의 횡단면도이다.
도 4는 도 2의 4'-4''를 기준으로 절개한 슬러지 발효 감량장치의 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발효조 가열 유닛의 내부 구조를 개략적으로 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교반 유닛의 내부 구조를 개략적으로 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 투입 유닛의 내부 구조를 개략적으로 보인 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가열 유닛에 의한 가열 대상물의 가열 과정을 보인 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지와 발효 공간의 가열 제어 및 슬러지의 교반을 위해 제어부와 연동하는 구성들을 보인 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 발효 감량장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 발효 감량장치의 종단면도이다.
도 3은 도 2의 3'-3''를 기준으로 절개한 슬러지 발효 감량장치의 횡단면도이다.
도 4는 도 2의 4'-4''를 기준으로 절개한 슬러지 발효 감량장치의 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발효조 가열 유닛의 내부 구조를 개략적으로 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교반 유닛의 내부 구조를 개략적으로 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 투입 유닛의 내부 구조를 개략적으로 보인 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가열 유닛에 의한 가열 대상물의 가열 과정을 보인 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 슬러지 발효 감량장치(1)는 발효조(10), 교반 유닛(20), 공기 공급 유닛(30), 구동 모터(40), 가열 유닛(50), 발효조 가열 유닛(60), 투입 유닛(70), 제어부(80), 공기 배출 유닛(300), 고정 교반 날개(400)를 포함할 수 있다.
상기 발효조(10)는 슬러지가 미생물과 교반하여 발효되는 공간을 형성하도록, 내부에 발효 공간(11)이 형성된 탱크 구조로 형성될 수 있다.
상세히, 발효조(10)는 원통 형상의 상부와, 깔때기 형상의 하부로 이루어지고 상면이 차폐된 탱크 구조로 형성될 수 있다.
슬러지는 상기 발효 공간(11)에서 미생물과 교반하여 발효되고, 건조되어 감량 처리될 수 있다.
상기 발효조(10)는 철제 프레임 등에 결합되어 지면과 수직하게 설치될 수 있다.
상기 발효조(10)의 상부 일측에는 슬러지의 투입을 위한 투입구(15)가 형성될 수 있다.
상기 발효조(10)의 하부 일측에는 부산물의 배출을 위한 배출구(16)가 형성될 수 있다. 이 때, 상기 부산물은 슬러지의 발효 감량이 끝난 후 생성되는 물질을 총칭하는 용어로 정의될 수 있다.
상기 배출구(16)의 주변에는 부산물을 별도의 적재함이나 화물차 등으로 이송하기 위한 컨베이어 장치가 더 구비될 수 있으며, 일례로 스크류 컨베이어가 구비될 수 있다.
상기 발효조(10)의 상부 일측에는 상기 발효 공간(11) 내부의 공기가 배출되는 공기 배출구(17)가 형성될 수 있다.
슬러지의 발효와 건조 과정에서 발생된 습기는 상기 공기 배출구(17)를 통해서 외부로 배출될 수 있다.
상기 교반 유닛(20)은 슬러지의 건조, 슬러지와 미생물의 교반이 효과적으로 이루어지도록, 슬러지를 상기 발효 공간(11)의 내부에서 지속적으로 분해 및 뒤섞는 기능을 할 수 있다.
상기 교반 유닛(20)은, 상기 발효조(10)의 내부 중앙에 수직하게 설치되는 교반 이송 컨베이어(100), 상기 교반 이송 컨베이어(100)에 결합되며 교반 이송 컨베이어(100)의 길이 방향과 교차되는 방향으로 연장되는 교반 날개(200)를 포함할 수 있다.
상세히, 상기 교반 이송 컨베이어(100)는 스크류 컨베이어 구조로 적용될 수 있다.
예로들어, 상기 교반 이송 컨베이어(100)는, 상기 발효조(10)의 내부 중앙에 수직하게 설치되며 내부가 중공된 교반 이송관(110), 상기 교반 이송관(110)의 중공을 관통하여 배치되는 교반 이송 스크류(120)를 포함할 수 있다.
상기 교반 이송관(110)의 하부에는 상기 발효 공간(11)으로 개구되어 슬러지가 유입되는 유입구(111)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 교반 이송관(110)이 상부에는 상기 발효 공간(11)으로 개구되어 내부 중공을 통해서 상방으로 이동된 슬러지가 상기 발효 공간(11)으로 토출되는 토출구(112)가 형성될 수 있다.
상기 교반 이송 스크류(120)는 상단과 하단이 상기 발효조(10)의 상면과 하면에 축결합되어 회전 가능하게 구비될 수 있다.
상기 교반 이송 스크류(120)는 상기 발효조(10)의 하부에 위치된 슬러지를 상기 교반 이송관(110)의 내부 중공을 통해서 상부로 이송시키는 기능을 할 수 있다.
상기 교반 이송 스크류(120)는 상기 교반 이송관(110)을 관통하여 수직하게 배치되고 내부가 중공되며 회전축이되는 파이프 샤프트(121), 상기 교반 샤프트의 외주를 따라 형성된 나선 형상의 이송 스크류(122)를 포함할 수 있다.
상기 파이프 샤프트(121)의 상단과 하단 중 어느 하나에는 상기 공기 공급 유닛(30)으로부터 공급되는 공기가 내부 중공으로 유입되는 공기 유입구(121a)가 형성될 수 있다.
상기 교반 날개(200)는 상기 파이프 샤프트(121)의 하부에 결합되어, 상기 파이프 샤프트(121)와 함께 회전되도록 구비될 수 있다.
상기 교반 날개(200)는 상기 발효조(10) 내의 슬러지가 상기 교반 이송관(110)을 중심으로 소용돌이치며 교반되게 하여, 효과적인 발효가 이루어지도록 하는 기능을 할 수 있다. 특히, 발효조(10)의 내벽에서 점착되거나 자체적으로 응고될 수 있는 슬러지를 지속적으로 분해 및 유동시켜 슬러지의 교반 흐름이 적체되는 것을 방지할 수 있다.
상기 교반 날개(200)는 상기 발효조(10)의 깔때기 형상의 하부에 배치될 수 있으며, 상기 발효조(10)의 하부 형상에 대응하여 절곡된 형상으로 형성될 수 있다.
예로들어, 상기 교반 날개(200)는 상기 파이프 샤프트(121)의 연장 방향과 교차되는 측방으로 연장된 후 단부가 외측으로 상향 경사지게 절곡되어 형성될 수 있다.
절곡된 형상의 상기 교반 날개(200)의 단부는 발효조(10)의 하부 경사면에 접착되는 슬러지를 긁어내는 스크레이퍼(scraper) 기능을 수행할 수 있다. 이를 통해, 발효조(10)의 하부 경사면에 슬러지가 점착되어 슬러지의 교반흐름이 적체되는 것을 방지할 수 있다.
상기 교반 날개(200)는 상기 파이프 샤프트(121)에 결합되는 몸체(210), 상기 몸체(210)에서 연장되는 복수의 날개(220)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 날개(220)는 상기 몸체(210)를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다.
예로들어, 상기 교반 날개(200)는 몸체(210), 상기 몸체(210)에서 연장되며 방사상으로 배치된 2개의 날개(220)를 포함하도록 형성될 수 있다.
상기 교반 날개(200)는 상기 파이프 샤프트(121)에 복수개가 교차로 적층되게 구비될 수 있다.
한편, 상기 날개(220)의 내부에는 공간(221)이 형성되고, 상기 날개(220)의 표면에는 공간(221)과 연통된 공기 노즐부(222)가 형성될 수 있다.
상기 공간(221)은 상기 파이프 샤프트(121)의 내부 중공과 연통할 수 있다. 이를 위해서 상기 파이프 샤프트(121)와 상기 몸체(210)를 관통하여 상기 공간(221)으로 연장된 공기유로가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 파이프 샤프트(121)의 내부로 공급되는 공기는 상기 공간(221)으로 공급되고 상기 공기 노즐부(222)를 통해서 상기 발효 공간(11)으로 토출될 수 있다. 상기 공기 노즐부(222)를 통해서 공기가 토출됨에 따라 슬러지가 날개(220)에 고착되는 것이 방지될 수 있으며, 공기의 공급을 통해서 슬러지의 건조 및 발효 효과가 크게 향상될 수 있다.
한편, 상기 파이프 샤프트(121)에도 내부 중공과 연통되어 상기 발효 공간(11)으로 공기가 토출되는 공기 토출구(121a)가 형성될 수 있다.
상기 공기 토출구(121a)는 상기 파이프 샤프트(121)의 길이 방향을 따라 복수개가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 교반 이송 컨베이어(100)에 의해 이송되는 슬러지는 상기 공기 토출구(121a)를 통해서 토출되는 공기에 의해서 건조되고 발효 효과가 크게 향상될 수 있다.
즉, 상기 발효 공간(11) 내부의 슬러지는 상부로 이송되는 중에도 공기가 공급되고, 하부에서 유동되는 중에도 공기가 공급되어 보다 효과적으로 건조 및 발효될 수 있게 된다.
한편, 상기 교반 이송 컨베이어(100)는 슬러지를 상기 유입구(111)로 안내하는 투입 가이드(130)를 더 포함할 수 있다.
상기 투입 가이드(130)는 상기 교반 이송관(110)에서 상기 유입구(111)의 일측에 구비될 수 있다. 이 때, 상기 투입 가이드(130)는 상기 교반 이송 스크류(120)의 회전 방향측의 상기 유입구(111)의 일측에 구비될 수 있다.
상기 투입 가이드(130)는 적어도 상기 유입구(111)의 상하 높이와 대응하는 상하 높이를 가지도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 투입 가이드(130)는 상기 교반 이송관(110)의 외측으로 돌출되되, 돌출된 부분이 상기 교반 이송 스크류(120)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 라운드지거나 절곡지게 형성될 수 있다.
따라서, 상기 투입 가이드(130)에 의해서 상기 교반 이송 스크류(120)의 회전 시 슬러지가 상기 유입구(111)로 안내될 수 있으며, 상기 교반 이송관(110)의 내부로 효과적으로 유입될 수 있게 된다.
한편, 상기 교반 이송관(110)에서 상기 유입구(111)의 상방에는 슬러지의 유입을 위한 보조 유입구(113)가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
상기 보조 유입구(113)는 상기 유입구(111)와 토출구(112)의 사이에 형성될 수 있으며, 복수로 형성되는 경우 상기 교반 이송관(110)의 길이 방향을 따라 상하로 이격되어 배치 형성될 수 있다.
한편, 상기 보조 유입구(113)가 형성되는 경우, 상기 투입 가이드(130)는 상기 보조 유입구(113)에도 구비될 수 있다. 즉, 상기 투입 가이드(130)는 상기 교반 이송관(110)에 형성된 상기 유입구(111)과 보조 유입구(113)를 포함하는 슬러지 유입 통로에 구비될 수 있다.
이 때, 상기 투입 가이드(130)는 상기 교반 이송 스크류(120)의 회전 방향측의 상기 보조 유입구(113)의 일측에 구비될 수 있다.
상기 보조 유입구(113)에 구비되는 상기 투입 가이드(130)는 적어도 상기 보조 유입구(113)의 상하 높이와 대응하는 상하 높이를 가지도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 투입 가이드(130)는 상기 교반 이송관(110)의 외측으로 돌출되되, 돌출된 부분이 상기 교반 이송 스크류(120)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 라운드지거나 절곡지게 형성될 수 있다.
상기 보조 유입구(113)가 형성됨에 따라, 상기 유입구(111)를 통해서 슬러지가 충분하게 유입되지 않은 경우, 보조 유입구(113)를 통해서 슬러지가 추가로 유입될 수 있다. 즉, 상기 교반 이송관(110)의 내부에 슬러지의 공백이 발생했을 때 상기 보조 유입구(113)를 통해서 슬러지가 추가로 유입되고, 슬러지의 상하 이송 교반이 보다 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.
그리고, 상기 투입 가이드(130)에 의해서 상기 교반 이송 스크류(120)의 회전 시 슬러지가 상기 보조 유입구(113)로 안내될 수 있으며, 상기 교반 이송관(110)의 내부로 효과적으로 유입될 수 있게 된다.
한편, 상기 구동 모터(30)는 상기 교반 이송 스크류(120)에 회전 동력을 제공하는 구성으로서, 상기 발효조(10)의 외부에 배치될 수 있다.
상기 구동 모터(30)는 상기 발효조(10)의 상부 또는 하부에서 상기 교반 이송 스크류(120)의 일단부와 동력 전달이 가능하도록 결합될 수 있다.
일례로, 상기 구동 모터(30)는 상기 발효조(10)의 상방에 철제 프레임 등에 의해서 고정되어 배치될 수 있다. 그리고, 상기 구동 모터(30)의 회전축은 상기 교반 이송 스크류(120)의 상단과 결합되어 상기 교반 이송 스크류(120)에 회전 동력을 제공할 수 있다.
한편, 상기 공기 공급 유닛(40)은 외부의 공기를 흡입하여 상기 교반 유닛(20)으로 공급하는 구성으로서, 상기 발효조(10)의 외부에 배치될 수 있다.
상기 공기 공급 유닛(40)은 공기 이동 통로를 형성하는 송풍 배관(42), 상기 송풍 배관(42)의 일측에 구비되며 공기의 흐름을 강제하는 송풍기(41)를 포함할 수 있다.
상기 송풍 배관(42)의 일단은 상기 파이프 샤프트(121)의 상기 공기 유입구(121a)에 접속될 수 있다. 따라서, 상기 공기 공급 유닛(40)에서 공급되는 공기가 상기 파이프 샤프트(121)의 내부로 공급될 수 있다.
한편, 상기 가열 유닛(50)은 상기 교반 유닛(20)으로 공급되는 공기의 가열, 상기 발효조 가열 유닛(60)의 가열, 상기 투입 유닛(70)의 가열을 위한 구성일 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 가열 유닛의 세부 구성 및 가열 유닛에 의한 가열 대상물의 가열 과정을 상세히 설명하도록 한다.
상기 가열 대상물은 상기 공기 공급 유닛(40), 상기 발효조 가열 유닛(60), 투입 유닛(70)을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 가열 유닛(50)은 내부에 전기 또는 연료의 연소를 이용하여 열을 발생시키는 가열기(51), 가열기(51)에서 발생된 열을 가열 대상물로 전달하는 열 전달 요소를 포함할 수 있다.
상기 가열기는(51) 전기 또는 연료를 에너지원으로 하여 열을 발생시키는 다양한 장치로 적용될 수 있으며, 일례로 유체를 가열시키는 보일러로 적용될 수 있다.
상기 가열기(51)가 보일러로 적용되는 경우, 상기 열 전달 요소는 상기 가열기(51)에 의해서 가열된 유체가 저장되는 탱크를 포함할 수 있다.
상기 유체는 물로 적용될 수 있으며, 상기 탱크는 가열된 온수를 저장하는 온수 탱크(52)로 적용될 수 있다.
그리고, 상기 가열기(51)가 보일러로 적용되고 상기 유체가 물로 적용되는 경우, 상기 열 전달 요소는 물을 가열 대상물로 순환시켜 열교환을 통해서 가열 대상물을 가열시키는 가열 배관(53)을 포함할 수 있다.
상기 가열 배관(53)은 상기 공기 공급 유닛(40)의 공기, 상기 발효조 가열 유닛(60)과 투입 유닛(70)의 가열을 위해서 온수가 이동하는 유로를 하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 가열기(51)가 보일러로 적용되고 상기 유체가 물로 적용되는 경우, 상기 가열 유닛(50)은 상기 가열 배관(53)에 구비되며, 상기 가열 배관(53)의 유로를 개폐하는 밸브(54)를 포함할 수 있다.
상기 가열 배관(53)은 가열 대상물을 경유하며 열교환에 의해서 가열 대상물을 가열하도록 구성될 수도 있으며, 가열 대상물의 내부에 형성된 물의 유로에 접속되어 물을 공급하고 회수하도록 구성될 수도 있다.
그리고, 상기 가열 배관(53)은 가열 대상물들을 순차적으로 경유하거나 접촉하는 하나의 유로를 형성하도록 구성될 수도 있으며, 가열 대상물들을 각각 별도로 가열 가능하도록 복수의 유로를 형성하는 복수의 부분 배관으로 구성될 수도 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해서 상기 가열 배관(53)이 복수의 부분 배관으로 구성되는 것을 예로들어 설명하도록 한다.
상기 가열 배관(53)은 상기 온수 탱크(52)와 상기 공기 공급 유닛(40) 사이의 온수 순환 유로를 형성하는 제1 가열 배관(53a), 상기 가열 배관(53)은 상기 온수 탱크(52)와 상기 발효조 가열 유닛(60) 사이의 온수 순환 유로를 형성하는 제2 가열 배관(53b), 상기 온수 탱크(52)와 상기 투입 유닛(70) 사이의 온수 순환 유로를 형성하는 제3 가열 배관(53c)을 포함할 수 있다.
상기 제1 가열 배관(53a)은 상기 온수 탱크(52)에서 상기 공기 공급 유닛(40)으로 온수가 이동하는 제1 공급 배관, 상기 공기 공급 유닛(40)에서 상기 온수 탱크(52)로 온수가 이동하는 제1 회수 배관을 포함할 수 있다.
상기 제2 가열 배관(53b)은 상기 온수 탱크(52)에서 상기 발효조 가열 유닛(60)으로 온수가 이동하는 제2 공급 배관, 상기 발효조 가열 유닛(60)에서 상기 온수 탱크(52)로 온수가 이동하는 제2 회수 배관을 포함할 수 있다.
상기 제3 가열 배관(53c)은 상기 온수 탱크(52)에서 상기 투입 유닛(70)으로 온수가 이동하는 제3 공급 배관, 상기 투입 유닛(70)에서 상기 온수 탱크(52)로 온수가 이동하는 제3 회수 배관을 포함할 수 있다.
상기 밸브(54)는 복수로 구비될 수 있으며, 상기 제1 가열 배관(53a)에 구비되는 제1 밸브(54a), 상기 제2 가열 배관(53b)에 구비되는 제2 밸브(54b), 상기 제3 가열 배관(53c)에 구비되는 제3 밸브(54c)로 구분될 수 있다.
상기 밸브(54)는 전동식 밸브로 적용될 수 있으며, 상기 제어부(80)에 의해서 동작이 제어될 수 있다.
그리고,상기 가열기(51)가 보일러로 적용되고 상기 유체가 물로 적용되는 경우, 상기 가열 유닛(50)은 상기 가열 배관(53)에 연결되며 물의 이동을 강제하는 펌프(55)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 발효조 가열 유닛(60)은 상기 발효조(10)를 가열시키기 위한 구성으로서, 상기 가열 유닛(50)에 의해서 가열되어 상기 발효조(10)를 가열시키도록 구성될 수 있다.
상세히, 상기 발효조 가열 유닛(60)은 상기 발효조(10)의 둘레 적어도 일부를 감싸도록 형성될 수 있으며, 상기 발효조(10)의 둘레면에 접촉하여 상기 발효조(10)의 전도 가열하여 상기 발효 공간(11)이 가열되도록 하는 기능을 할 수 있다.
상기 발효조 가열 유닛(60)은 상기 발효조(10)의 내부 또는 외부에서 상기 발효조(10)의 둘레 적어도 일부를 감싸도록 구비될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해서 상기 발효조 가열 유닛(60)이 상기 발효조(10)를 외부에 구비되는 것을 예로들어 설명하도록 한다.
상기 발효조 가열 유닛(60)은 상기 발효조(10)를 전도 가열하기 위해 열전도성 소재로 형성될 수 있다. 예로들어 철을 포함하는 금속소재로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 발효조(10)도 상기 발효조 가열 유닛(60)에 의해서 가열될 수 있도록 금속 소재로 형성될 수 있다. 예로들어 철을 포함하는 금속소재로 형성될 수 있다.
상기 발효조 가열 유닛(60)은 상기 발효조(10)의 둘레에 접촉되도록 상기 발효조(10)의 둘레 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 예로들어, 상기 발효조 가열 유닛(60)은 상기 발효조(10)의 둘레 형상에 대응하는 원통 형상으로 형성될 수 있다.
상기 발효조 가열 유닛(60)은 상기 가열 유닛(50)에서 공급되는 온수에 의해서 가열될 수 있도록, 내부에 온수가 수용되는 가열부(61)가 형성될 수 있다.
상기 가열부(61)는 상기 제2 가열 배관(53b)과 연통하며 온수가 이동하는 통로를 형성하는 관 구조로 형성될 수 있다. 이 때 상기 가열부(61)는 상기 제2 가열 배관(53b)에 대응하는 단면적을 가지도록 형성될 수 있으며, 온수와의 접촉 면적이 넓게 형성되도록, 상기 발효조 가열 유닛(60)의 내부에 다수회 절곡된 형상으로 형성될 수 있다.
또는, 상기 가열부(61)는 상기 발효조 가열 유닛(60)의 표면을 제외한 내부가 중공되어 형성될 수도 있다. 즉, 상기 발효조 가열 유닛(60)은 유입된 온수가 상기 발효조(10)의 둘레를 감싸도록 하는 워터 재킷 구조로 적용될 수도 있다.
즉, 상기 가열부(61)는 의해서 온수가 수용되고 순환되는 수용 공간을 형성하는 것으로 볼 수 있다.
상기 가열부(61)의 입구에 해당하는 일측에는 상기 제2 공급 배관이 연결될 수 있다. 그리고, 상기 가열부(61)의 출구에 해당하는 타측에는 상기 제2 회수 배관이 연결될 수 있다.
한편, 상기 투입 유닛(70)은 슬러지를 상기 발효조(10)의 내부로 투입하기 위한 구성으로서, 스크류 컨베이어 구조로 적용될 수 있다.
상세히, 상기 투입 유닛(70)은 일측에 슬러지 유입구가 형성되고 타측에 슬러지 토출구가 형성되며 내부가 중공된 투입 이송관(71), 투입 이송관(71)의 중공을 관통하여 배치되는 투입 스크류(72), 상기 투입 스크류(72)의 회전 축과 동력 전달이 가능하게 연결되며 상기 투입 스크류(72)에 회전 동력을 제공하는 투입 모터(73)를 포함할 수 있다.
상기 투입 스크류(72)는 길이 방향을 따라 내부가 중공될 수 있다. 즉, 상기 투입 스크류(72)는 내부가 중공된 샤프트가 회전축을 형성하고, 샤프트의 외주를 따라 나선 형상의 스크류가 형성된 구조로 형성될 수 있다.
한편, 가열기(51)에 의해서 가열된 온수는 상기 온수 탱크(52)의 내부에 저장될 수 있다.
그리고, 상기 온수 탱크(52)에 저장된 온수는 상기 펌프(55)의 동작 및 상기 밸브(54)의 개방에 의해서 가열 대상물로 공급되어 가열 대상물을 가열시킬 수 있다.
상기 제1 밸브(54a)가 개방되면 상기 제1 가열 배관(53a)을 통해서 상기 공기 공급 유닛(40)으로 온수가 공급될 수 있다.
상기 제1 가열 배관(53a)은 상기 송풍 배관(42)과 열교환을 하도록 형성될 수 있다.
일례로, 상기 제1 가열 배관(53a)은 온수가 이동하는 폐쇄루프를 형성하며, 상기 송풍 배관(42)과 접촉하도록 형성되어, 열 전도 및 열 복사에 의해서 상기 송풍 배관(42) 및 상기 송풍 배관(42) 내부의 공기를 가열하도록 형성될 수 있다.
따라서, 상기 송풍기(41)의 동작시 상기 송풍 배관(42)으로 흡입되는 공기는 상기 송풍 배관(42)을 지나면서 가열되고, 가열된 공기가 상기 교반 유닛(20)으로 공급될 수 있다.
그리고, 가열된 공기가 상기 교반 이송 스크류(120)와 교반 날개(200)를 통해서 상기 발효조(10)의 내부로 토출됨에 따라, 상기 발효 공간(11) 내부의 슬러지가 보다 효과적으로 건조될 수 있다.
그리고, 가열된 공기에 의해서 상기 교반 이송 스크류(120)와 상기 발효 공간(11)의 온도가 상승됨에 따라 슬러지의 건조 및 발효가 보다 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.
상기 제2 밸브(54b)가 개방되면 상기 제2 가열 배관(53b)을 통해서 상기 발효조 가열 유닛(60)으로 온수가 공급될 수 있다.
상기 제2 공급 배관은 상기 가열부(61)의 입구에 접속되어 상기 가열부(61)의 내부로 온수를 공급하도록 형성될 수 있다.
상기 제2 회수 배관은 상기 가열부(61)의 출구에 접속되어 상기 가열부(61)를 통과한 물을 회수하도록 형성될 수 있다.
따라서, 공급되는 온수에 의해서 상기 발효조 가열 유닛(60)이 가열될 수 있으며, 상기 발효조 가열 유닛(60)에 의해서 상기 발효조(10)가 가열될 수 있다. 즉, 상기 발효 공간(11)이 가열될 수 있게 된다.
그리고, 상기 발효조 가열 유닛(60)에 의해서 상기 발효 공간(11)가 가열됨에 따라 슬러지의 건조 및 발효가 보다 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.
상기 제3 밸브(54c)가 개방되면 상기 제3 가열 배관(53c)을 통해서 상기 투입 유닛(70)으로 온수가 공급될 수 있다.
상기 제3 공급 배관은 상기 투입 스크류(72)의 일단에 접속되어 상기 투입 스크류(72)의 내부 중공으로 온수를 공급하도록 형성될 수 있다.
상기 제3 회수 배관은 상기 투입 스크류(72)의 타단에 접속되어 상기 투입 스크류(72)이 내부 중공을 통과한 온수를 회수하도록 형성될 수 있다.
따라서, 공급되는 온수에 의해서 상기 투입 스크류(72)가 가열될 수 있다. 상기 투입 스크류(72)가 가열됨에 따라 투입되는 슬러지가 소정의 온도로 가열되어 상기 발효조(10)의 내부로 투입될 수 있게 된다.
슬러지가 소정의 온도로 가열되어 상기 발효조(10)로 투입됨에 따라, 슬러지의 건조 및 발효 시간이 크게 단축될 수 있으며, 슬러지 발효 처리 효율이 크게 향상될 수 있다.
한편, 상기 발효조(10) 내부의 공기는 슬러지의 건조 및 발효에 의해서 습해지며, 슬러지의 원활한 건조 및 발효를 위해서는 습기의 효과적인 배출이 필요하다.
상기 공기 배출 유닛(300)은 상기 공기 배출구(17)를 통해서 상기 발효 공간(11)의 습기를 효과적으로 배출하기 위한 구성으로서, 상기 공기 배출구(17)에 설치될 수 있다.
상기 공기 배출 유닛(300)은 상기 발효 공간(11)의 내부 공기의 배출을 강제하는 기능을 하도록 구성될 수 있다.
상세히, 상기 공기 배출 유닛(300)은 일단이 상기 공기 배출구(17)에 접속되고 타단이 상기 발효조(10)의 외부에 배치되는 배출 배관(320), 상기 배출 배관(320)의 일측에 구비되며 공기의 흐름을 강제하는 배출 송풍기(310)를 포함할 수 있다.
상기 배출 송풍기(310)는 상기 배출 배관(320)을 통해서 상기 발효 공간(11)의 공기가 외부로 배출되도록 공기의 흐름을 강제할 수 있다.
상기 공기 배출 유닛(300)에 의해서 상기 발효 공간(11)의 습기가 효과적으로 배출될 수 있게 되며, 슬러지의 건조 및 발효가 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.
한편, 상기 교반 날개(200)의 회전 시 슬러지가 덩어리져 있을 경우 슬러지의 교반이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 즉, 덩어리진 슬러지가 교반되지 않고 교반 날개의 회전에 따라 덩어리진 상태로 이동되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 고정 교반 날개(400)는 상기 교반 날개(200)의 회전 시 슬러지의 교반이 보다 효과적으로 이루어지도록 하는 구성으로서, 상기 발효조(10)의 내부에 구비될 수 있다.
상기 고정 교반 날개(400)는 상기 발효 공간(11)에서 상기 교반 날개(200)의 상방에 구비될 수 있다.
상기 고정 교반 날개(400)는 상기 교반 날개(200)의 상방에서 상기 발효 공간(11)의 적어도 일부를 구획하도록 형성될 수 있다.
상세히, 상기 고정 교반 날개(400)는 상기 교반 이송관(110)의 외측면 또는 상기 발효조(10)의 내측면에서 돌출되는 구조로 형성될 수 있다.
상기 고정 교반 날개(400)는 소정의 소정의 두께와 폭 및 길이를 가지는 막대 형상으로 적용될 수 있다.
예로들어, 상기 고정 교반 날개(400)는 일단이 상기 발효조(10)의 내측면에 고정되고 타단이 상기 교반 이송관(110)을 향하여 측방으로 연장되는 막대 형상으로 적용될 수 있다.
이 때, 상기 고정 교반 날개(400)는 교반되는 슬러지의 압력에 의해서 파손되지 않도록, 상기 발효조(10)의 내측면에서 상기 교반 이송관(110)의 외측면까지 연장되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 교반 이송관(110)의 일단은 상기 발효조(10)의 내측면에 고정되고, 타단은 상기 교반 이송관(110)의 외측면에 고정될 수 있다.
상기 고정 교반 날개(400)가 설치된 위치의 상기 발효 공간(11)은 상기 고정 교반 날개(400)에 의해서 구획될 수 있다.
상기 고정 교반 날개(400)는 상기 교반 이송관(110)을 중심으로 방사상으로 복수개가 구비될 수도 있으며, 복수의 고정 교반 날개(400)는 상기 교반 이송관(110)을 따라 상하로 이격되어 배치될 수도 있다.
상기 고정 교반 날개(400)와 상기 교반 날개(200)의 상호 작용에 의해서 슬러지의 교반이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
예로들어, 상기 발효 공간(11)의 덩어리진 슬러지는 상기 교반 날개(200)의 회전 시 고정 교반 날개(400)에 의해서 지지되어, 상기 교반 날개(200)의 이동 방향으로의 이동이 방지될 수 있다. 따라서, 슬러지는 상기 교반 날개(200)의 회전 시 상기 교반 날개(200)와 함께 이동되지 않고 효과적으로 교반될 수 있게 된다.
이하에서는, 도면을 참조하여 슬러지와 발효 공간의 가열 제어 및 슬러지 교반을 위한 구성 및 제어부에 의한 제어방법을 상세히 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지와 발효 공간의 가열 제어 및 슬러지의 교반을 위해 제어부와 연동하는 구성들을 보인 구성도이다.
상기 제어부(80)는 슬러지 발효 감량장치(1)의 전체적인 동작을 제어하는 기능을 할 수 있다.
상세히, 상기 제어부(80)는 상기 구동 모터(30), 송풍기(41), 가열기(51), 밸프(54), 펌프(55), 투입 모터(73), 배출 송풍기(310)를 포함하는 구동 요소들에 전기적으로 연결되어 구동 요소들의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 슬러지 발효 감량장치(1)는 사용자가 동작 명령을 위해서 조작하는 입력 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(80)는 상기 입력 유닛과 전기적으로 연결되어 사용자의 명령을 감지할 수 있다. 즉, 사용자는 상기 입력 유닛을 통해서 구동 요소들의 구동 및 정지를 명령할 수 있다.
그리고, 사용자는 상기 입력 유닛을 통해서 각 구동 요소들의 출력, 구동 시간과 같은 설정값을 입력하여 설정할 수 있다.
예로들어, 상기 입력 유닛에는 각 구동 요소들의 동작 선택 및 설정값의 입력이 가능한 다수의 버튼이 구비될 수 있다.
사용자의 명령에 의해서 상기 슬러지 발효 감량장치(1)가 구동되면, 상기 가열기(51)와 펌프(55)가 구동되고, 상기 밸브(54)가 개방되어 상기 교반 유닛(20)과 공기 공급 유닛(40), 발효조 가열 유닛(60), 투입 유닛(70)이 가열될 수 있다.
그리고, 상기 투입 유닛(70)이 구동되어 슬러지가 상기 투입구(15)를 통해서 상기 발효 공간(11)으로 투입될 수 있다. 이 때, 투입되는 슬러지는 가열된 상기 투입 스크류(72)에 의해서 초기 가열되어 투입될 수 있다.
그리고, 상기 발효조 가열 유닛(60)이 가열되어 상기 발효조(10)가 가열될 수 있다.
그리고, 상기 공기 공급 유닛(40)의 상기 송풍기(41)가 구동되어 가열된 공기가 상기 교반 유닛(20)으로 공급될 수 있다.
그리고, 상기 구동 모터(30)가 구동되어 상기 교반 유닛(20)이 회전 동작되고 상기 발효 공간(11) 내부의 슬러지와 미생물이 교반될 수 있다.
이 때, 상기 공기 공급 유닛(40)에서 공급된 가열된 공기는 상기 교반 이송 스크류(120)와 상기 교반 날개(200)를 통해서 상기 발효 공간(11)으로 토출될 수 있다. 그리고, 가열된 공기에 의해서 발효 공간(11)의 온도가 효다 효과적으로 상승되어 발효를 촉진되고 슬러지의 건조가 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
그리고, 발효 감량 처리가 완료된 부산물은 상기 배출구(16)를 통해서 상기 발효조(10)의 외부로 배출될 수 있다.
그리고, 발효 공간(11)의 습한 공기는 상기 공기 배출 유닛(300)의 동작에 의해서 상기 공기 배출구(17)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
한편, 상기 슬러지 발효 감량장치(1)에는 상기 제어부(80)에 의해서 상기 구동 요소들의 동작이 자동으로 제어되는 자동 모드가 제공될 수 있다.
자동 모드에서 상기 제어부(80)는 상기 발효조(10)의 내부가 슬러지의 발효에 적절한 온도 수준으로 유지되도록 슬러지 발효 감량장치(1)의 전체적인 동작을 제어하는 기능을 할 수 있다.
상세히, 상기 슬러지 발효 감량장치(1)는 상기 발효조(10) 내부 온도를 측정하는 온도 센서(90)를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 센서(90)는 상기 발효조(10)의 일측에 상기 발효 공간(11)의 내부 온도를 측정 가능하도록 배치될 수 있다.
상기 제어부(80)는 상기 온도 센서(90)와 전기적으로 연결되어 상기 온도 센서(90)에서 측정되는 온도 정보를 수신할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(80)는 상기 상기 발효 공간(11)의 온도가 설정 온도 수준에서 유지되도록, 구동 요소들의 동작을 제어할 수 있다.
이 때, 상기 설정 온도 수준은 미생물의 활성화에 의해서 발효가 효과적으로 이루어지는 온도 수준일 수 있다. 일례로, 상기 설정 온도 수준은 하한값 30℃, 상한값 80℃ 으로 설정될 수 있으며, 사용자에 의해서 슬러지의 효과적인 발효를 위한 다양한 범주로 설정될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(80)는 상기 발효 공간(11)의 온도에 대응하여 상기 공기 공급 유닛(40), 발효조 가열 유닛(60), 투입 유닛(70)의 가열이 조절되도록 상기 가열 유닛(50)의 동작을 제어할 수 있다.
예로들어, 상기 제어부(80)는 상기 발효 공간(11)의 온도가 상한값 보다 높으면 상기 제1 밸브(54a)와 제2 밸브(54b)가 유로를 차폐하여 상기 공기 공급 유닛(40)과 발효조 가열 유닛(60)의 가열을 중지시킬 수 있다.
그리고, 상기 제어부(80)는 상기 발효 공간(11)이 온도가 하한값 보다 낮으면 상기 제1 밸브(54a)와 제2 밸브(54b)가 유로를 개방하도록 하여 상기 공기 공급 유닛(40)과 발효조 가열 유닛(60)이 가열되도록 할 수 있다.
한편, 상기 제어부(80)는 온수 탱크(52)에 저장된 물의 온도가 설정 온도 수준으로 유지되도록 상기 가열기(51)의 동작을 제어할 수도 있다.
보다 상세히, 상기 제어부(80)는 온수 탱크(52)에 저장된 물의 온도가 가열 대상물들의 구동과 관계없이 항시 설정 온도 수준으로 유지되도록 제어할 수 있다.
이를 위해서, 상기 온수 탱크(52)에 저장된 물의 온도를 측정하는 온도 센서가 더 구비될 수도 있다. 그리고, 물의 온도 수준은 사용자에 의해서 설정될 수 있다.
따라서, 상기 교반 유닛(20), 투입 유닛(70)이 구동 시, 가열된 상태의 온수가 즉각적으로 가열 대상물로 공급되어, 효과적으로 가열이 이루어지도록 할 수 있다. 상기 온수 탱크(52)가 대용량으로 적용되는 경우, 대량의 온수가 즉각적으로 공급되어 가열 시간을 크게 단축시킬 수 있을 것이다.
한편, 상기 투입 유닛(70)은 슬러지가 상기 발효조(10)의 내부로 일정 속도로 연속 투입되도록 동작이 제어되거나, 설정 시간 간격으로 일정 양의 슬러지가 투입되도록 동작이 제어될 수 있다.
이 때, 상기 투입 유닛(70)의 연속 투입 속도, 설정 시간 간격 및 투입 양 등은 사용자에 의해서 설정될 수 있으며, 상기 제어부(80)에 의해서 자동으로 제어될 수도 있다.
상기 투입 유닛(70)의 동작이 자동으로 제어되는 경우, 상기 발효조(10)의 내부의 슬러지 양을 감지하는 센서 또는, 상기 배출구(16)로 배출되는 부산물의 양을 감지하는 센서가 더 구비될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(80)는 배출되는 부산물의 양에 대응하여 상기 발효조(10)의 내부로 슬러지가 일정 속도로 연속 투입되도록 상기 투입 유닛(70)의 동작을 자동 제어할 수 있다.
또는, 상기 제어부(80)는 배출되는 부산물의 양에 대응하여 상기 발효조(10)의 내부로 투입되는 슬러지의 양이 조절되도록 설정 시간 간격으로 배출된 부산물의 양에 대응하는 양의 슬러지가 투입되도록 상기 투입 유닛(70)의 동작을 자동 제어할 수 있다.
한편, 상술된 슬러지 발효 감량장치(1)의 실시예에서는, 상기 가열 유닛(50)이 온수를 가열하는 보일러로 적용되고, 온수를 이용하여 가열 대상물을 가열하도록 구성되는 것을 예로들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 상기 공기 공급 유닛과 발효조 가열 유닛, 투입 유닛을 가열할 수 있는 다양한 가열 수단으로 적용될 수 있을 것이다.
예로들어, 상기 가열 유닛(50)은 전기에 의해서 가열되는 전열기, 전열기에서 발생하는 열을 가열 대상물로 전도하는 전도체로 구성될 수도 있을 것이다.
한편, 상술된 슬러지 발효 감량장치(1)의 실시예에서는, 복수의 가열 대상물의 가열하기 위해 하나의 가열 유닛이 구비되는 것을 예로들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 복수의 가열 유닛이 각각의 가열 유닛이 하나의 가열 대상물을 가열하도록 구비되는 것도 가능할 것이다.
한편, 상술된 슬러지 발효 감량장치(1)의 실시예에서는, 상기 가열 대상물에 상기 공기 공급 유닛(40), 상기 발효조 가열 유닛(60), 투입 유닛(70)이 포함되는 것을 예로들어 설명하였으나, 이는 본 발명에 제한되지 않으며, 슬러지의 발효 효율을 증가 시키기 위한 목적으로 상기 가열 유닛(50)에서 생성된 열에 의해서 가열되는 구성이 더 확대 적용될 수도 있을 것이다.
예로들어, 상기 교반 이송 컨베이어(100)도 상기 가열 유닛(50)에서 생성된 열에 의해서 가열되는 구조가 적용될 수 있다.
일례로, 상기 교반 이송 컨베이어(100)의 상기 교반 이송관(110)의 둘레 적어도 일부를 감싸는 교반 이송관 가열 요소가 구비될 수 있다.
상기 교반 이송관 가열 요소는 상기 가열 유닛(50)에서 공급되는 온수에 의해서 가열될 수 있도록, 상기 교반 이송관(110)의 둘레 적어도 일부를 감싸는 워터 재킷 구조로 적용되거나, 상기 교반 이송관(110)의 둘레를 따라 복수회 감겨진 파이프 구조로 적영될 수 있다.
그리고, 상기 가열 배관(53)은 상기 온수 탱크(52)와 상기 교반 이송관 가열 요소 사이의 온수 순환 유로를 형성하는 제4 가열 배관을 더 포함할 수 있다. 상기 제4 가열 배관은 상기 온수 탱크(52)에서 상기 교반 이송관 가열 요소로 온수가 이동하는 제4 공급 배관, 상기 교반 이송관 가열 요소에서 상기 온수 탱크(52)로 온수가 이동하는 제4 회수 배관을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 온수 탱크(52)에서 공급되는 온수에 의해서 상기 교반 이송관 가열 요소가 가열될 수 있으며, 상기 교반 이송관 가열 요소에 의해서 상기 교반 이송관(110)이 가열될 수 있다. 그리고, 상기 교반 이송관(110)이 가열됨에 따라 교반 이송관(110)을 따라 유동하는 슬러지가 보다 효과적으로 가열될 수 있으며 슬러지의 발효 감량 효율이 증가될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 슬러지 발효 감량장치(1)에 의하면, 상기 발효조(10)의 내부로 투입되는 슬러지가 상기 투입 유닛(70)에서 초기 가열된 후 투입될 수 있다. 따라서, 슬러지가 냉간 상태로 투입되는 것과 비교하여, 슬러지가 발효 최적 온도 수준에 보다 빠르게 도달될 수 있게 되며, 결국 슬러지의 발효 감량 시간이 효과적으로 단축될 수 있다.
그리고, 가열된 공기가 상기 교반 이송 스크류(120)와 교반 날개(200)를 통해서 상기 발효조(10)의 내부로 토출됨에 따라, 상기 발효 공간(11) 내부의 슬러지가 보다 효과적으로 건조될 수 있다.
그리고, 가열된 공기에 의해서 상기 교반 이송 스크류(120)와 상기 발효 공간(11)의 온도가 상승됨에 따라 슬러지의 발효에 적절한 온도 수준으로 빠르게 도달 가능함에 따라, 슬러지의 건조 및 발효 시간이 크게 단축 될 수 있게 된다.
그리고, 상기 발효조 가열 유닛(60)에 의해서 상기 발효 공간(11)가 가열됨에 따라 상기 발효 공간(11)이 냉간 상태에서 슬러지의 발효에 적절한 온도 수준으로 빠르게 도달 가능함에 따라, 슬러지의 건조 및 발효 시간이 크게 단축 될 수 있게 된다.
그리고, 상기 제어부(80)에 의해서 상기 발효 공간(11)의 온도가 슬러지의 발효에 적절한 온도 수준으로 유지됨에 따라 슬러지의 발효 감량 효율이 크게 향상될 수 있다.
1: 슬러지 발효 감량장치
10: 발효조
11: 발효 공간
15: 투입구
16: 배출구
17: 공기 배출구
20: 교반 유닛
100: 교반 이송 컨베이어
110: 교반 이송관
111: 유입구
112: 토출구
113: 보조 유입구
120: 교반 이송 스크류
121: 파이프 샤프트
121a: 공기 유입구
122: 이송 스크류
130: 투입 가이드
200: 교반 날개
210: 몸체
220: 날개
221: 공간
222: 공기 노즐부
30: 구동 모터
40: 공기 공급 유닛
41: 송풍기
42: 송풍 배관
50: 가열 유닛
51: 가열기
52: 온수 탱크
53: 가열 배관
53a: 제1 가열 배관
53b: 제2 가열 배관
53c: 제3 가열 배관
54: 밸브
54a: 제1 밸브
54b: 제2 밸브
54c: 제3 밸브
55: 펌프
60: 발효조 가열 유닛
61: 가열부
70: 투입 유닛
71: 투입 이송관
72: 투입 스크류
73: 투입 모터
80: 제어부
90: 온도 센서
300: 공기 배출 유닛
310: 배출 송풍기
320: 배출 배관
400: 고정 교반 날개

Claims (7)

  1. 슬러지가 투입되어 미생물과 교반되는 발효 공간이 형성되는 발효조;
    상기 발효조의 내부에 회전 동작 가능하게 설치되어 상기 발효 공간의 슬러지를 교반하는 교반 유닛;
    전기 또는 연료를 에너지원으로 하여 열을 발생시키는 적어도 하나의 가열 유닛;
    상기 발효조의 둘레 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 상기 가열 유닛과 열 전달이 가능하게 연결되며, 상기 가열 유닛에 의해서 가열되어 상기 발효조를 가열시키는 발효조 가열 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 발효 감량장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 유닛은,
    전기 또는 연료를 에너지원으로 하여 열을 발생시키는 가열기;
    상기 가열기에 의해서 가열된 물이 저장되는 온수 탱크;
    상기 온수 탱크의 온수가 상기 발효조 가열 유닛으로 이동하는 유로를 형성하는 가열 배관;을 포함하고,
    상기 발효조 가열 유닛에는, 상기 가열 배관과 연통하며 온수가 순환되는 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 발효 감량장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발효조의 상부에 개구 형성된 투입구를 통해서 상기 발효 공간으로 슬러지를 투입하는 투입 유닛;을 포함하며,
    상기 투입 유닛은 상기 가열 유닛과 열 전달이 가능하게 연결되며, 상기 가열 유닛에서 발생하는 열에 의해서 가열되어 상기 발효 공간으로 투입되는 슬러지를 가열하는 것을 특징으로 하는 슬러지 발효 감량장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 교반 유닛은,
    상기 발효조의 중앙에 수직으로 설치되고, 내부가 중공된 교반 이송관;
    상기 교반 이송관을 관통하여 상기 발효조에 회전 가능하게 설치되고, 구동 모터의 동력에 의해서 회전되며, 내부가 중공된 파이프 샤프트;
    상기 파이프 샤프트 외주를 따라 나선 형상으로 형성된 이송 스크류;
    상기 파이프 샤프트에 결합되어 함께 회전되며, 내부에 상기 파이프 샤프트의 내부와 연통된 공간이 형성되며, 표면에 내부의 공간과 연통되어 공기가 토출되는 공기 노즐부가 형성되는 교반 날개;를 포함하며,
    상기 파이프 샤프트에 공기를 공급하는 공기 공급 유닛;을 더 포함하며,
    상기 공기 공급 유닛은 상기 가열 유닛과 열 전달이 가능하게 연결되며, 상기 파이프 샤프트로 공급되는 공기는 상기 가열 유닛에 의해서 가열되어 공급되는 것을 특징으로 하는 슬러지 발효 감량장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 교반 유닛은,
    상기 발효조의 중앙에 수직으로 설치되고, 내부가 중공된 교반 이송관;
    상기 교반 이송관을 관통하여 상기 발효조에 회전 가능하게 설치되고, 구동 모터의 동력에 의해서 회전되며, 내부가 중공된 파이프 샤프트;
    상기 파이프 샤프트 외주를 따라 나선 형상으로 형성된 이송 스크류;
    상기 파이프 샤프트에 결합되어 함께 회전되며, 상기 파이프 샤프트의 길이 방향과 교차되는 방향으로 연장되는 교반 날개;를 포함하며,
    상기 발효 공간에서 상기 교반 날개의 상방에 구비되며, 상기 교반 이송관의 외측면 또는 상기 발효조의 내측면에서 돌출되는 고정 교반 날개;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 발효 감량장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발효조의 상부에는 상기 발효 공간의 공기가 배출되는 공기 배출구가 형성되며,
    상기 공기 배출구에 접속되는 배출 배관, 상기 배출 배관의 일측에 구비되어 공기의 흐름을 강제하는 배출 송풍기를 포함하여, 상기 발효 공간의 내부 공기의 배출을 강제하는 공기 배출 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 발효 감량장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 발효 공간의 온도를 측정하는 온도 센서;
    상기 온도 센서로부터 측정된 온도 정보를 수신하며, 상기 발효 공간의 온도가 설정 온도 수준으로 유지되도록 상기 가열 유닛의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 발효 공간의 온도가 설정된 상한값 보다 높으면 상기 발효조 가열 유닛의 가열이 중지되도록 상기 가열 유닛의 동작을 제어하고,
    상기 발효 공간의 온도가 설정된 하한값 보다 낮으면 상기 발효조 가열 유닛이 가열되도록 상기 가열 유닛의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 슬러지 발효 감량장치.
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