KR790001469B1 - 폐기물 처리장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폐기물 처리장치

제 1 도는 본 발명의 쓰레기를 처리하는 장치의 간단한 도해.

제 2 도는 제 1 도에 예시된 장치의 교반기(攪拌機)의 구조.

제 3 도는 본 발명에 의한 장치의 수정된 실시예를 보인다.

본 발명은 음식찌꺼기, 휴지 등의 가정의 쓰레기와 인체의 배설물과 같이 생물학적으로 감성(感成, degradation) 될수 있는 폐기물을 각 가정에서 집약적으로 처리하는 장치에 관한 것이다.

모든 가정의 쓰레기를 한군데 모아서 파괴 처리하는 현행 방법은 비용이 급격히 상승하고 있으므로, 장래에는 쓰레기 처리를 분산화 시킬 필요가 있을 것으로 믿어 지며, 분산화라 함은 생물학적으로 감성될 수 있는 모든 쓰레기는 그 발생 장소 가까운 곳에서 따로 처리되고 감성될 수 없는 잔류 물질만 폐물 처리장에 수거됨을 의미한다.

쓰레기를 생물학적으로 감성 시키는 장치는 거의 다 호기성 건식 분해의 원리로 동작되고 있으며 대변과 관련된 소변 이외에는 액체 폐기물을 받아 들일 수 없게 제한되어 있다. 건식분해 반응은 외부의 영향에 대하여 민감하여, 최대 설계용량 이상으로 액체의 공급이 증가되면 반응이 거의 중지된다. 이런 경우 정상적인 호기성 분해 반응은 액체가 충분히 증발 되어야 시작 된다.

초과된 액체 성분으로 인하여 호기성 분해 반응이 중단된 동안 염기성 부패가 시작될 수 있으며, 결과적으로 불쾌한 냄새가 나게 된다.

건식분해 반응을 효과적으로 하기 위해, 초과된 액체를 증발 시키는 정온적으로 제어 되는 가열코일과 강제송풍 장치가 이미 공지된 많은 장치에 장비 되었으나, 이 보조 장치에도 불구하고, 상기 장치에 의한 감성도가 보통의 분해 장치에 의한 것보다 높기는 해도 이 방법에 의하여 얻어지는 감성과 관행(慣行)의 분해 장치에 의하여 얻어지는 감성과는 별 차이가 없다. 이러한 장치에서 분뇨와 음식찌꺼기에 대한 감성도는 정상적인 동작 상태에서는 비교적 만족 스러우나, 휴지 또는 이와 유사한 섬유질을 감성시킬 수 있는 장치의 용량은 한정되어 있다. 더우기, 분해 반응은 가정의 쓰레기와 분뇨가 전혀 이질적인 물질이며, 그 성분이 보통 층으로 섞여 있기 때문에 불규칙 하게 진행된다. 이 불규칙한 분해 과정은 감성될 수 있는 물질이 완전히 감성되기 어렵게 만들며, 이로 인한 잔류 찌꺼기는 병원균 뿐 아니라 기생충 알이나 잡초씨를 포함하게 되어 아무데나 버릴 수는 없다.

그러나 본 발명에 의하여 잘 삭은 슬러지, 가금이나 돼지의 거름 같이 비교적 동질적인 액체 상태의 폐기물은, 어떤 조건하에서는 최적 생존 온도가 약 50°-70℃인 호기열성(好氣熱性, aerobic thermophilic) 미생물의 도움으로 액체 상태로 감성될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 호기성 감성이 염기성(厭氣性) 감성으로 전환되는 것을 막기 위하여 액체 폐기물의 보다 효율적인 혼합과 공기 또는 산소 처리가 필요하다. 감성 처리가 충분히 절연된 용기 안에서 행해지는 경우 발열 반응은 요구되는 반응 온도를 유지할 것이다.

액체 상태로 수행되는 호기열성 감성 반응은 열손실을 보충 하는데 충분한 열을 발생시켜 요구되는 반응 온도를 유지하게 되므로 반응의 과정중에는 별 문제가 없다.

이 과정은 성분이 다양하고 광범위한 이질적인 폐기물 혼합물의 생물학적 감성에도 이용 할수 있기 때문에 본 발명은 호기열성 미생물에 의한 습식분해 과정을 적용할 수 있는 새로운 가능성을 개발한 것이다. 이리하여 잘게 부수고 유동성을 갖도록 충분한 물을 가하여 현탁액을 만들면 폐기물의 원래의 성분은 고려할 필요가 없음을 알수 있었다. 이러한 현탁액의 고체 성분은 유동성을 잃지 않는 범위 내에서 중량비로 1-15%까지 변화 시킬수 있으며 폐기물의 구성에 따라서는 특별히 5-10% 까지 변화 시킬수 있다. 고체성분의 분말도(粉末度)는 한정 될 필요는 없다. 그렇지만 큰 입자는 감성 시간을 연장 시키므로 폐기물은 직경 1-2mm 이하의 입자로 잘게 부수는 것이 좋다. 섬유와 같이 단면적은 적으나 길이가 긴 것은 허용될 수 있다.

음식찌꺼기, 식품포장찌꺼기, 분뇨와 같은 정상적인 구성을 가진 보통의 가정 폐기물은 약

이 생물학적으로 감성 될수 없다고 생각 되며, 이러한 잔류 폐기물은 처리 방법에 관계 없이 폐기물 처리장에 수거되어 처리 되어야 한다. 즉 모든 감성될 수 있는 폐기물은 각 가정에서 감성처리에 의해

까지 감소시킬 수 있다. 본 발명에 의하여 생긴 잔류 폐기물은 생존하는 병원균, 기생충 알, 잡초씨 등을 포함하지 않아서 사람이나 동물에 대해 완전히 무해 하므로 금속, 유리, 플라스틱의 잔류분을 제거하고 토질 개선제 등으로 이용할 수 있다. 호열성 감성 반응의 살균 효과는 감성 반응중 생성되는 열에 의한 비교적 높은 온도와, 호열성 미생물에 의해 생성되는 항생물질의 존재로 설명될 수 있다.

위에서 말한 방법으로 만들어진 폐기물의 현탁액을 고체 성분이 침전되지 않도록 처리 과정중 계속적으로 또는 간헐적으로 교반된다. 동시에 현탁액은 호열성 세균이 번식하기 적당한 온도까지 가열된다. 유기물은 물과 탄산가스로 감성시킬 수 있는 호열성 세균은 모든 생물학적으로 감성시킬 수 있는 물질내에 다소간 존재하는 것이 보통이며, 이러한 세균을 별도로 첨가할 필요는 없다. 그러나 적당한 배양균을 폐기물 혼탁액에 접종 하므로써 원하는 감성 반응을 가속시킬 수 있다. 다른 특성을 가진 여러가지 형태의 세균이 있으므로, 이러한 접종을 할때는 문제되는 폐기물의 주성분을 잘 감성 시키는 능력을 가진 배양균을 선택할 수 있다. 특히 셀룰로오즈 성분이 많은 경우와 같이 처리할 폐기물이 감성 시키기 어려울 때는 배양균을 접종하는 것이 유리하다.

폐기물의 현탁액 온도가 호열성 세균이 번식하기 좋은 온도에 도달하면 가열을 중지하는 한편 교반을 계속하여 현탁액 안에 작은 기포를 만들어 분포 시키든가, 현탁액을 작은 물방울로 만들어 분산 시키든가 또는 얇은 층을 이루어 흐르도록 퍼뜨려서, 주위 공기와 많은 접촉 면적을 갖도록 하여 공기와 접촉 시킨다.

현탁액에는 호열성 세균이 필요로 하는 만큼 산소를 공급해 주어야 한다. 보통 1시간 동안 현탁액 1ℓ에 공기 0.2-2g에 포함된 산소를 공급하면 충분하다. 산소 공급에 대하여 절대적인 한계는 없다.

그러나 현탁액 내에 산소 함유량이 너무 적으면 점진적으로 염기성 감성으로 전환되는 결과를 초래하며, 반대로 너무 많은 산소 공급은 열손실을 초래하여 결과적으로 공기 중의 산소와 호기성 세균의 접촉을 불안정하게 만든다. 공기 또는 산소를 공급하는 방법은 현탁액 속에 불어 넣는 것이며 공기나 산소의 과다한 공급은 현탁액 내에 격렬한 기포의 운동을 만들게 된다. 호기열성 세균은 순수한 산소가 너무 많이 공급되면 못쓰게 된다.

앞서 말한 바와 같이 반응중 발생된 여분의 열이 방산되지 않는 경우 현탁액 내의 온도는 상승한다. 여분의 열은 응축기 안에서 현탁액으로 부터 증발된 수증기를 응축시켜 쉽게 이용 할수 있다. 계산에 의하면 평균의 가족수를 가진 가정의 쓰레기가 감성되는 동안 발생하는 여분의 열이 한 두개의 방열기에 해당하는 난방의 용도로 이용 될수 있다.

역류 응축기에서 응축된 물은 현탁액의 농도와 온도가 적당히 유지 되도록 조절되어 재순환 된다. 현탁액의 유동성은 항상 용이하게 혼합되고 산소를 공급 받을 수 있도록 유지 되어야 한다. 현탁액의 온도는 감성과정중 50°-70℃로 유지 되어야 하며 55°-60℃로 유지되면 더욱 좋다.

산소를 공급하기 전에 현탁액의 온도를 호열성 세균이 번식하기 적당한 범위로 높임으로써 초기 상태부터 좋은 감성 반응을 일으킬 수 있다. 이 방법으로 생물학적으로 감성될 수 있는 물질의 대부분은 처음 24시간 동안에 탄산가스와 물로 감성될 수 있으며 5-7일 후 모든 감성될 수 있는 물질은 소모되고 병원균은 파괴된다. 나머지는 위생적으로 지장이 없는 액체와 감성되지 않는 잔류분으로 쉽게 분리된다. 이 분리는 이를테면 침전, 여과 또는 원심 분리에 의해 이루어 질수 있다.

고체의 잔류 폐기물을 포장하여 버릴 수 있는 여과지가 사용 될수 있다.

본 발명에 의한 장치로 실제 운전해 본 결과, 이장치 내에서 쓰레기, 분뇨, 물의 혼합물(고체성분 8%) 이 평균온도 57℃에서 6일 동안 감성되어 고체의 잔류 폐기물을 분리하고 난후 얻어진 물은 연노랑색을 띄우고 축축한 흙냄새가 났다. 감성이 완료된 잔류 현탁액에 대하여 세균검사(수질검사)를 했을 때 100ml내에 세균이 전혀 없었다.

이것은 100ml당 0-7의 세균을 포함하는 음료수에 대한 위생상의 기준이나 100ml당 1,000 이하의 세균을 포함해야 하는 목욕물에 대한 위생상의 기준과 비교가 될수 있다.

본 발명에 의한 장치를 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도에 예시된 장치는 분해 반응장치 1과 2로 이루어져 있으며 각 반응 장치는 윗쪽에 각각의 입구(5)와 (5'), 아래쪽에 각각의 출구(6)과 (6')가 있는 반응실(3)과 (4)를 가지고 있다.

두 개의 입구(5)와 (5')는 밸브(7)을 경유해서 수세식 변기(9)와 주방 분쇄기(10)의 배출구(8)에 교대로 연결 되도록 배치되어 있으며 두개의 출구(6)과 (6')는 각각 마개 밸브(11)과 (11')를 거쳐 공통의 방출구(도시되어 있지 않음)에 연결되어 있다.

각 반응실에 장치된 것은 교반기(12)와 (12')이다.

각 교반기는 그림(14)에 보인 것과 같이 반응실의 위쪽벽에 장치된 상단 부분을 갖는 수직축을 가지고 있다. 두 교반기(12)와 (12')의 축(13)은 체인(16)과 같은 적당한 동력 전달 장치와 클러치(17)을 통해 공통의 모터(15)에 의해 구동되며 클러치는 두교반기(12)와 (12')가 동시에 또는 별개로 구동될 수 있도록 되었다.

두 반응실(3)과 (4)는 수세식 변기(9)와 주방용 분쇄기(10)으로 부터 흘러 들어온 고체와 액체의 슬러리의 표면 아래 쪽에서 공기를 취입하는 장치에 연결되어 있다. 공기를 불어 넣는 장치는 공기압축기(18)로 표시 되어 있으며 압력관(19)는 두 분리 압력관(20)과 (20')를 통해서 두 반응실에 연결되어 있다.

분리 압력관(20)과 (20')는 각각 마개 밸브(21)과 (21')를 가지고 있다.

제 1 도에서 밸브(7)은 액체화 된 폐기물 즉 현탁액을 장치(9)와 (10)으로 부터 왼쪽 반응실(3)에 공급하도록 되어 있다.

오른쪽 반응실(4)는 이미 주어진 수준까지 차 있으며 장치(9)와 (10)으로 부터 막혀져 있다. 왼쪽 반응실(3)에 공기를 취입하는 밸브(21)은 닫혀 있고 오른쪽 반응실(4)에 공기를 취입하는 밸브(21')는 열려있으며 밸브(21')를 통해 공기가 현탁액 내로 취입된다. 또 모터(15)는 오른쪽 반응실(4) 안의 교반기(12')를 구동 시키며 반면 왼쪽 반응실(3)의 교반기(12)는 정지해 있을 수 있다.

둘 또는 필요 하다면 그 이상의 반응실로 된 방식을 이용 하면 폐기물을 보다 균일하고 신속하게 처리 및 감성시킬 수 있다.

두 반응실(3)과 (4) 안에 교반기(12)와 (12')는 제 2 도에 예시된 형태를 가질 수 있으며 여기에서는 교반기가 12로 표시되어 있다. 제 2 도의 교반기(12)는 축(13)에 설치되어 있으며 날(24)를 가진 두 교반장치(23)과 동작중인 반응실 내의 현탁액 표면의 거품에 작용하기 적당한 높이에 거품을 파괴하는 제거장치(25)를 가지고 있다(제 1 도의 오른쪽 반응실 4 참조). 거품제거장치(25)는 비교적 얇고 날카로운 모서리를 가진 경사진 다수의 날개 일수도 있다.

반응실 내의 교반 효과를 좋게 하기 위하여 하나 또는 그 이상의 봉(28)과 (28')가 수직벽에 장치될 수 있으며 이 봉은 교반기(12)와 (12')에 의해 현탁액 내에 발생된 소용돌이에 작용하는 역할을 하며 소용돌이가 일정한 형태로 형성되는 것을 방지한다.

제 2 도에 예시된 양날개를 가진 교반기와 고정봉(28)과 (28')의 조합은 현탁액의 혼합 효과를 높이는 것이 밝혀졌다.

거품 제거장치(25)의 날개(26)은 동작중인 각 반응실 내의 정상적인 액체의 수준 보다 어느 정도 윗쪽 예를들면 5-10cm 위에 위치 하도록 각각의 축에 부착된다. 날개(26)는 과잉의 거품을 제거하는 역할을 하여 현탁액 속으로 밀어 넣는다.

거품층은 열 절연 능력이 있으므로 어느 정도의 두께로 형성 되도록 할수 있으나 너무 두껍게 형성 되도록 두어서는 안된다.

예시된 날개(26)은 피치(pitch)를 변화 시킬수 있는 추진날개 일수도 있다. 고정봉(28)은 각 반응실이 완전히 채워졌을 때의 현탁액 표면 또는 그 약간 아래쪽에서 부터 반응실 바닥에 이르도록 설치된다.

가열요소(30)과 (30')는 각 반응실 바닥에 설치되며 처리 과정의 초기 단계에 각 반응실 내의 현탁액의 온도를 높여 준다.

온도 조절장치(도시되어 있지 않음)가 설치 될수도 있다.

두 분해 반응장치(1)과 (2)는 다른 높이에 2중출구(6)과 (6') 및 (6")를 가질 수 있으며 이것으로 각 반응실에서 침전된 후 현탁액의 침전물을 아랫쪽 출구로 빼내는 동안 비교적 깨끗한 물을 위쪽 출구를 통해 빼낼수 있다.

수세식 변기(9)와 주방 분쇄기(10)으로 부터 쏟아지는 물은 현탁액의 물 성분으로 이용된다. 주방의 쓰레기는 교반기가 분뇨를 잘게 부수는 동안 분쇄기에 의해 미세하게 분쇄된다.

수세식 변기와 주방 분쇄기에 필요한 물은 배관(31)을 통해 공급된다.

추진 날개형의 교반기 대신 그림 2와 같이 축에 설치된 두개의 평평한 원판 주위에 방사상으로 분포된 날(21)로 구성된 교반기를 설치할 수도 있다.

제 1 도에 보인 것과 같이 각 반응실은 윗쪽에 개스출구(32)와 (32')가 있으며 셔터(도시되어 있지 않음)에 의해 닫혀 지도록 할수 있다.

제 3 도의 수정된 실시예는 반응실(3)과 (4)를 가진 두분해 반응장치(1)과 (2), 반응실을 수세식 변기(9)와 주방 분쇄기(10)에 교대로 연결시키는 밸브(7), 개스출구(32)와 (32') 및 초기 가열장치(30)과 (30')로 구성되어 있다. 제 3 도는 제 1 도와 같이 현탁액이 채워지고 있는 중인 왼쪽 반응실과 현탁액이 완전히 채워져 쓰레기 처리 동작중인 오른쪽 반응실을 보여준다.

제 1 도의 교반기 대신에 제 3 도의 실시예는 펌프(35)를 이용하고 있다. 펌프의 입구는 마개밸브(36)과 (36')를 경유해서 반응실 바닥쪽에 연결되어 있으며 출구(37)은 두 분기파이프(38)과 (38')을 통해서 각 반응실내의 주입 노즐(39)와 (39')에 연결되어 있다. 각 반응실내의 주입노즐 밑에는 원추(40)과 (40')가 장점을 윗쪽으로 향하게 배치되어 주입된 현탁액을 분산시켜 현탁액과 공기의 접촉을 양호하게 한다. 두 분기 파이프(38)과 (38')는 각각 마개 밸브(41)과 (41')를 가지고 있다.

제 3 도에는 펌프의 입구 파이프에 있는 마개밸브(36')와 출구와 분기 파이프(38')에 있는 마개 밸브(41')가 열린 상태로 표시되어 있으며 이것으로 대응하는 왼쪽 밸브(36)과 (41)이 닫혀있는 동안 오른쪽 반응실(4)가 동작중임을 알 수 있다.

밸브(7)은 오른쪽 반응실(4)가 동작중 왼쪽 반응실에 폐기물의 현탁액이 들어갈 수 있도록 열려 있다.

제 3 도에 도시된 실시예에서는 두 반응실(3)과 (4)는 제 3 도와 같은 동작 상태에서는 닫혀 있는 마개밸브(43)이 장치된 공통의 출구(42)를 가지고 있다.

제 3 도에서 파선으로 표시된 것과 같이 펌프(35)의 4개의 밸브는 한쌍이 같이 동작될 수 있도록 연결되어 있다.

펌프(35)는 또한 반응실(3)과 (4)중 임의의 하나를 공통 출구(42)를 통해서 비우는데도 사용할 수 있다. 내용물을 갈 수 있는 효과를 가진 펌프(35)를 사용함으로써 혼합 및 공기 접촉을 위해 순환시키는 동안 폐기물을 계속 분해된다.

제 3 도에 예시된 바와 같이 여분의 열을 이용할 뿐아니라 각 반응실에서 증발된 액체를 다시 응축시켜 현탁액내로 순환시키도록 냉각기(44)와 (44')를 각 반응실(3)과 (4)에 연결하는 것이 유리하다. 생성된 탄산가스나 여분의 공기와 같은 기체는 분출구(32)와 (32')를 통하여 방출된다.

현탁액을 공기에 접촉시키며 그 결과 산소가 공급되도록 하는 것은 현탁액의 확산이 잘 되게하여 호기열성 감성 반응이 짧은 시간에 일어나도록하는 목적임을 알 수 있다.

쓰레기 처리방법을 효과적으로 하기 위한 본 발명에 따라 고안된 장치는 본 발명의 원리내에서 수정될 수 있으므로 도면에 보인 실시예와 같이 한정되지는 않는다.

Claims (1)

1. 윗쪽에 처리할 폐기물을 받아들이는 입구와 아래쪽에 처리된 폐기물을 배출하는 출구를 가진 반응용기를 적어도 한개 포함하며 가열장치가 마련되어 있는 한개 이상의 분해 장치, 분쇄될 수 있는 고체 성분을 잘게 나누는 장치, 폐기물을 희석시키는 물을 추가하는 장치, 잘게 나누어진 고체성분과 액체를 잘혼화된 현탁액으로 혼합시키는 장치 및 혼합중 현탁액에 산소를 공급하는 장치로 구성되어, 쓰레기, 분뇨, 휴지 기타의 가정 폐기물과 같은 생물학적으로 감성될 수 있는 고체 및 액체로 구성된 폐기물을 처리하는 장치.

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