KR960004473B1 - 부패성 유기폐기물의 발효분해 건조장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

부패성 유기폐기물의 발효분해 건조장치

제1도는 본 발명의 바람직한 일례를 보여주는 외관사시도.

제2도는 제1도의 종단면도.

제3도는 제1도의 일부생략 횡단면도.

제4도는 제2도에 도시한 예의 변형례를 보여주는 종단면도.

제5도는 본 발명의 장치를 이용하여 발효건조과정을 거치는 경우 시간경과에 따라 산도(PH)의 변화를 예시한 그래프도.

제6도는 본 발명인 장치를 이용하여 발효건조과정을 거치는 경우 발효건조실 내부물질의 발효시 발생되는 발열온도를 함수율에 따라 나타낸 그래프도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 발효건조실 2 : 교반기구

3 : 구동축 4 : 교반날개

5 : 수분걸름판 6 : 공기흡입구

7 : 고리형태관체 8 : 공기배출구

9 : 탈취탑 12 : 송풍유도관

본 발명은 호기적 발효건조조건하에서 각종 부패성 유기물로부터 발생되는 악취를 제거하고 산화, 환원의 연속과정을 거쳐 효소화 작용으로 고속발효분해건조 또는 고속건조가 이루어지도록한 장치에 관한 것이다.

최근 각종 산업의 발달과 인구의 팽창으로 인하여 산업쓰레기나 생활쓰레기가 대량 발생하고 있으며, 이들 쓰레기에 의한 환경오염이 사회문제로 대두되고 있는 추세로서 이들 각종 쓰레기의 처리문제가 날로 심각하여지고 있다.

종래에는 이들 쓰레기의 처리방법으로서 재활용이 가능한 쓰레기는 분리수거하고 기타 쓰레기는 매립 처리방식소각 내지 화력건조처리하는 방식을 채택하고 있다. 그러나 상기 처리방식중 매립처리방식은 매립지의 확보가 어렵고, 설사 매립지를 확보하더라도 매립시 주변에 수질오염등과 같은 또 다른 문제를 야기시키고 있으며, 소각 내지 화력건조방식은 상당한 에너지의 소비와 함께 처리중에 발생되는 유해가스 및 악취로 인하여 주변의 대기를 오염시키고 처리시간도 많이 소요되는 문제가 있다.

물론 쓰레기중 일부로서 유기성 폐기물의 경우엔 주로 퇴비화시켜 농작물의 비료로서 활용하고 있는 것은 주지의 사실이다.

그러나 이와 같이 부패성 폐기물을 이용하여 퇴비화시키는 방법은 주로 자연상태에서 그 과정이 이루어지므로, 과정중에서 발생하는 악취가 문제가 되고 그 과정에서 소요되는 기간이 장시간 소요되므로 이 역시 주변환경 오염 문제가 발생하고 용도상으로 퇴비에만 국한적으로 활용되므로 비 실용적인 문제가 상존하고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반문제점을 해소하고자 오랜 연구시험을 통하여 실시하여 본 결과, 유기성 폐기물로서 주정박, 비지, 제지슬럿지, 각종 폐수처리오니등과 같은 각종 산업폐기물, 도축폐기물, 가축분뇨등과 같은 각종 축산폐기물, 잔밥(음식물 찌꺼기), 생선찌꺼기, 생활폐기물의 경우 자연상태에서는 부패 또는 변질되면서 악취를 발생하게 되나 적정의 활성탄소원 자체 또는 활성탄소원에 유산철이나 유산마그네슘을 첨가한 부재료를 혼합한 상태에서 교반혼합과정과 발효건조내부 온도를 조절하게 되면 악취의 제거는 물론 발효건조가 단시간내에 이루어질 수 있다는 점에 착안하여 본 발명인 장치를 완성하게 되었다.

본 발명은 교반기구로서 회전하는 교반날개를 나선형으로 형성하여 회전작동시 혼합은 물론 원심력이 작용하면서 혼합되는 내용물이 발효건조실 내벽에 밀착되고 포물선 단면 형상으로 표면부가 형성되며 필요시 외부로부터 공급되는 공기의 접촉면적을 넓혀주고 이에 따라 발효효율을 향상시킬 수 있으며, 발효건조실의 내부상방에 수분걸름판을 설치하여 발효건조중 발생되는 내부분진이 수증기와 함께 배출되는 것을 막으면서 수분과 수증기만을 외부로 배출시킬 수 있도록 하고 고리형 관체와 연통되는 공기흡입구를 채택하여 공기의 고른 공급이 가능하도록 하고자 하는데 주목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 발효건조실로부터 배출되는 수증기와 가스를 그대로 외부에 배출시키지 아니하고 탈취탑을 거쳐 배출되도록 하여 악취는 발효건조실 내부에서 1차적으로 탈취가 이루어진 후에도 2차적으로 탈취가 이루어져 악취가스가 정화된 상태에서 배출되고 수증기는 액화되어 정화가 된 상태에서 배출될 수 있도록 하고자 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명인 장치를 이용하여 폐기유기물의 발효 및 건조가 이루어지거나 필요시엔 발효과정이 없이 건조만이 이루어질 수 있도록 하여 사용자의 목적에 맞게 범용으로 활용할 수 있도록 하는데 있다.

이하 첨부된 도면에 의거 본 발명에 대하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.

본 발명인 장치는 제1도 내지 제3도에 도시한 바와 같이 중앙에 교반기구가 설치된 발효건조실의 외부일측엔 가열기구를 설치하고 발효건조실의 외부엔 필요시 공기흡입구 및 배출구를 설치하여 발효건조실 내부온도를 조절하고 또한 타측엔 내용물 투입구와 배출구를 형성하여 원재료로서 내용물을 공급하거나 완성된 제품의 배출이 가능하도록 이루어지는 발효건조장치에 있어서, 발효건조실(1)은 원통형 탱크형태로서 상, 하방향으로 형성하고 교반기구(2)는 발효건조실(1)의 상부에 설치된 구동모터(M)의 구동축(3)상으로서 발효건조실(1)내부에 나선형 교반날개(4)를 설치하여 구성되며, 발효건조실(1)의 내부 상방에 다수의 통공(5a)이 형성된 수분걸름판(5)을 설치하는 동시에, 공기흡입구(6)가 외부로부터 수분걸름판(5)의 하부에 다수의 통공(7a)이 형성된 고리형태관체(7)와 연통설치되고 공기배출구(8)와 탈취탑(9) 사이에 송풍기(10,11)가 마련된 배출유도관(12)이 연결설치되어 이루어진다.

물론 이때 가열기구(13)로서 발효건조실(1)의 외주연에 온수관(13a)이 설치되고 온수관(13a)과 온수관(13a)이 설치되지 아니한 발효건조실(1)의 외주연엔 단열재(14)와 함께 표면마감부재(15)로서 감싸여져 보온 및 단열이 이루어질 수 있게 구성된다.

또한 교반기구(2)는 구동축(3)이 상, 하부에 베어링(16,17)에 의하여 회전가능하게 지지설치되고 교반날개(4)는 구동축(3) 외주연의 고정보호관(4a)에 일정간격으로 설치된 교반날개지지붕(4b)과 상호 견고하게 나선형으로 고정 결합된다.

탈취탑(9)의 내부로서 하부에는 숯이나 제오라이트 같은 활성광물층(18)을 적층하고 그 저부엔 배수구(19)를 설치하고, 상부엔 다수의 층간격판(9a)을 일정간격으로 설치하되 각각 다수의 통공이 형성된 층간격판(9a)의 상부엔 숯이나 왕계탄과 같은 탈취물질층(9b)을 적층하며 탈취탑(9)의 상부에는 배기구(20)가 마련되어 탈취탑(9)이 이루어진다.

제4도는 제2도에 도시한 예의 변형례로서 발효과정을 거치지 아니하고 건조만을 행하고자 하는 경우에 적절히 활용할 수 있는 것인바, 이와 비교할 때 발효건조실(1)을 원통형 탱크 형태로서, 상, 하방향으로 형성하고 교반기구(2)를 발효건조실(1)의 상부에 설치된 구동모터(M)의 구동축(3)상으로서 발효건조실(1) 내부에 나선형 교반날개(4)를 동일하고, 단지 발효건조실(1)의 내부상방에 수분걸름판(5)과 공기흡입구(6)를 설치하지 아니하고 공기배출구(8)과 탈취탑(9) 사이에 진공펌프(21)가 마련된 배출유도관(12)을 설치하는 점만 상이하다.

미설명 부호로써 22는 투입구, 23은 배출구, 24는 다리, 25는 온도감지기를 그리고 26은 송풍조절판을 각각 나타낸다.

다음은 전술한 장치와 함께 본 발명의 작용 및 효과에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저 발효 및 건조가 동시에 이루어지는 장치로서 활용하는 경우엔 미리 준비한 부패성 유기폐기물과 탈취 및 발효촉진이 이루어지도록 하기 위한 탄소원 혼합물로서 톱밥, 쌀겨, 제오라이트등의 탄소원에 유산철, 유산마그네슘, 소석회, 황산고토등을 혼합한 것을 적정량 함께 투입구(22)를 열고 발효건조실(1) 내부에 집어 넣고 교반기구(2)를 작동시켜 상호 교반혼합이 이루어지도록 한다. 이때 처음엔 투입된 내용물의 발효를 촉진시키고자 가열기구(13)를 미리 가동시켜 적정온도수준을 유지하고 공기흡입구(8)를 거쳐 외부로부터 공기의 공급이 이루어지도록한 상태에서 교반기구(2)를 가동시키게 되면, 교반날개(4)가 나선형으로 되어 있어 회전함에 따라 내용물은 원심력에 의하여 발효건조실(1)의 내벽을 타고 상승하고 내측방향으로 낙하하는 반복적인 상하교류가 이루어지면서 상호 혼합이 이루어지게 된다. 물론 이때 외부로부터 공급되는 공기는 내용물과 접촉면적이 커지게 되어 내용물과 골고루 공기의 접촉이 이루어져 산소공급으로 인한 산화작용이 일어나고 하부에 퇴적된 상태에서는 환원작용이 반복적으로 이루어져 발효분해 및 건조과정이 지속하게 된다.

발효건조실(1)의 외주면에 설치된 온수관(13a)은 계속적인 열을 전달시켜 발효건조실(1) 내부의 온도를 일정온도 유지하게 되고 발효 및 발열촉진을 유도시켜 주며 그 감싸여진 단열재(14) 및 표면마감부재(15)는 단열효과를 갖게 해주어 발효건조실(1)의 내부가 외부환경변화에 영향을 받지 않도록 하여준다.

발효건조실(1)의 외부로서 송풍유도관(12)에 연결설치된 송풍기(10, 11)는 그 작동에 의하여 발효건조실(1) 내부의 악취나 가스를 배출유도관(12)과 탈취탑(9)을 거쳐 외부로 배출시키게 되는데 이와 같이 배출되는 배출력에 의하여 공기 흡입구를 통하여 외부의 신선한 공기가 발효건조실(1) 내부로 공급되며, 특히 공기흡입구(6)의 경우 관체(7)가 고리형으로서 다수의 통공(7a)이 분산배치되어 발효건조실(1) 내부로 골고루 공급되게 된다.

이때 공급되는 외부공기는 비교적 그 온도가 낮아 발효건조실(1)내의 하부로 내려가게 되고 발효건조가 이루어지는 내용물 및 가스는 그 온도가 높아 상호간 온도차가에 의한 상, 하 대류현상에 의하여 내부순환이 되면서 교반혼합되는 내용물엔 계속적으로 충분한 산소의 공급이 가능하게 된다.

또한 내부 공기순환과 함께 발효건조시 발생되는 내부 수증기는 상승하여 수분 걸름판(5)에 의하여 부딪치게 되어 저항을 받아 수분과 포화수증기는 수분 걸름판(5)의 통공(5a)을 경우 외부로 발효건조시 발생되는 가스와 함께 배출되게 된다.

이때 배출되는 수분과 수증기는 공기배출구(8)를 거쳐 송풍기(10,11)에 의해서 송풍유도관(10)을 거쳐 다시 탈취탑(9)까지 이동하게 되고 배출되는 가스는 탈취탑(2)의 내에서는 공기압에 의하여 층간격판(9a)에 적층된 탈취물질층(9b)을 겨쳐 배기구(18)로 배출되어지되 탈취물질층(16)을 다수 거치면서 각종 가스 및 악취가 제거되므로 청정가스로 배출될 수 있다.

한편, 배출 생성되는 수증기 또는 수분은 탈취탑(9) 내부에서 액화되면서 자중에 의하여 낙하하여 활성광물층(18)에 의하여 불순물이 흡착되어서 정화된후 외부로 맑은 물로 배출된다.

이러한 효과로 계속되는 순환과정을 거치면서 발효, 분해, 건조상으로 처리가 완료되면 이를 배출구(23)로 배출시켜 사료되는 퇴비로 활용한다.

한편, 전술한 장치의 사용방법이 아니라 단순히 건조과정만을 행하고자 하는 경우엔 제1도 내지 제3도에 도시한 장치 또는 제4도에 도시한 변형례를 사용하여 행할 수 있는데, 제1도 내지 제3도에 도시한 장치를 이용하는 경우엔 투입구(22)를 열고 건조하고자 하는 내용물을 발효건조실(1) 내부에 넣고 가열기구(13)와 교반기구(2)를 작동시켜 내용물을 가열시키면서 교반혼합하되, 미리 공급흡입구(6)는 폐쇄한 상태에서 외부로부터 공기를 발효건조실(1) 내부로 공급하지 아니하고 송풍기(10,11)를 이용하여 발효건조실(1) 내부의 내용물의 건조되면서 배출되는 악취수분과 수증기를 공기배출구(8) 및 배출유도관(12)을 거쳐 탈취탑(9)의 외부로 배출시키되, 악취는 탈취탑(9)의 탈취물질층(9b)을 다수 거쳐 정화된 상태로 배기구(20)를 경유 배출되고 수증기와 수분은 액화되어 활성광물층(18)에 흡착되어 정화된 후 배수구(19)를 거쳐 배출되게 된다.

또한 제4도에 도시한 변형례의 경우에도 전술한 과정과 마찬가지로 발효건조실(1) 내부로 내용물을 투입하고 가열기구(13)와 교반기구(2)를 작동시켜 내용물을 건조시키되 진공펌프(21)를 작동시켜 건조를 행하게 되며 단지 상이한 점은 발효건조실(1) 내부를 진공상태로 유지시킨 상태에서 진공건조를 행하게 되므로 건조속도가 보다 빠르게 이루어질 수 있다는 점이다.

그리하여 전술한 과정을 거쳐 건조처리된 물질은 건조분말상태로 얻어지게 되는데 이를 건조하고자 하는 내용물에 따라 사료, 퇴비 또는 가공식품으로 활용이 가능하게 된다.

다음은 전술한 장치를 이용하여 유기폐기물을 투입하고 발효건조과정을 거쳐 살체로 사료, 퇴비 또는 가공식품을 얻어 본 예를 각 실시예 별로 살펴보기로 한다.

[실시예 1]

(퇴비제조예)

유기성 폐기물로서 음식물 찌꺼기인 잔밥 300kg과 분말형태의 건조된 톱밥 30kg에 소석회 30kg을 첨가한 발효탈취제를 발효건조실(1)내에 투입하고, 작동과정은 투입구(22)를 폐쇄한 상태에서 온수관(13a)의 온도를 55~60℃로 유지하여 교반기구(2)와 송풍기(10,11)를 가동시켜 내용물의 교반혼합과 내부에 원활한 공기의 공급이 이루어지도록 하고 온도감지기(25)에 의한 발효건조실(1) 내부의 온도를 40~50℃ 유지하면서 계속적으로 16시간~18시간 가동시켜 탈취 및 발효분해 건조가 이루어지는 퇴비를 얻었다.

[실시예 2]

(퇴비제조예)

유기성 폐기물로서 생계분 300kg과 제오라이트 30kg에 소석회 2kg을 희석시킨 발효탈취제를 발효건조실(1)내에 투입하고 작동과정은 상기 실시예 1과 같이 수행하였으며 소요시간은 14~16시간 소요되어 탈취 및 발효분해 건조가 이루어진 퇴비를 얻었다.

[실시예 3]

(퇴비제조예)

유기성 폐기물로서 폐수처리오니 500kg과 제오라이트 50kg에 유산철 1kg을 희석시킨 발효탈취제를 발효건조실(1)내에 투입하고 작동과정은 실시예와 같이 수행하였고, 소요시간은 12~14시간 소요되었고 탈취 및 발효분해 건조가 이루어진 퇴비를 얻었다.

[실시예 4]

(사료제조예)

유기성 폐기물로서 가축혈액 300kg과 쌀겨 25kg에 황산고토 300kg을 희석시킨 발효탈취제를 발효건조실(1)내에 투입하고 작동과정은 투입구(22)를 폐쇄한 상태에서 온수관(13a)의 온도를 55~60℃ 유지하면서 교반기구(2)와 송풍기(10,11)를 가동시켜 내용물의 교반혼합과 내부에 원활한 공기의 공급이 이루어지도록 하고 온도감지기(25)에 의한 발효건조실(1) 내부의 온도를 40~50℃ 유지하면서 계속적으로 12~14시간 소요되어 탈취 및 발효분해 건조가 이루어진 사료를 얻었다.

[실시예 5]

(사료제조예)

유기성 폐기물로서 주정박 400kg과 건조분말톱밥 40kg에 유산마그네슘 300kg을 희석시킨 발효탈취제를 발효건조실(1)내에 투입하고 작동과정은 실시예 4와 같이 수행하였고 소요시간은 16~18시간 소요되었으며 탈취 및 발효분해 건조가 이루어진 사료를 얻었다.

[실시예 6]

(진공건조예)

고추장 300kg과, 밀가루 1kg을 발효건조실(1) 내부에 투입하고 밀폐후 온수관(13a)의 온도를 45~50℃로 유지시키고 교반기구(2)를 가동시키며, 온도감지기(25)에 의한 발효건조실(1) 내부의 온도가 40℃ 이상 상승하게 되면 진공펌프(21)를 가동시키되 진공건조가 완전히 이루어질때까지 4~5시간 소요되었으며, 건조분말상태의 고추장 식품을 얻었다.

이와 같은 여러 실시예중 실시예 1 내지 실시에 5의 과정을 수행하면서 발효과정중 유기성 폐기물은 산도(PH)의 변화가 이루어지는데 발효분해건조시간은 유기성 폐기물에 따라 다소간 차이가 있으나 14~24시간 소요되고, 산도의 변화는 외부에서 공급되는 공기의 량에 따라 달라지게 되며, 공기의 공급이 부족하며 PH 7로부터 PH 8 이상에 도달하면서 부패현상을 초래하고, 공기의 공급이 과도하게 되면 PH 7로부터 PH 4 이하로 떨어지면서 변질현상이 발생하며, 대기압 전후정도로 공기를 일정하게 공급한 결과 유기성 폐기물이 적절히 발효되면서 PH 7 에서 PH 6로 하강하다 다시 상승하여 PH 7 내외에 도달하게 됨을 제5도와 같이 알 수 있었다.

또한 발효건조실(1) 내부로 투입되는 유기폐기물은 발효분해 건조과정에서 발열온도가 상이하게 나타나게 되는데 제6도에 도시한 바와 같이 대체로 함수율이 40~70% 범위에서 45~60℃를 유지하여 호기적 발효조건이 유지됨을 알 수 있었으며 함수율이 40% 이하 또는 70% 이상에서는 발열온도가 낮아지고 부패나 변질현상이 나타남을 확인하였다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명인 부패성 유기폐기물의 발효분해 및 건조장치는 교반기구(2)로서 교반날개(4)를 나선형으로 형성하여 내용물의 혼합은 물론 필요시 외부로부터 공급되는 공기의 접촉면적을 넓혀주고 발효건조실(1)의 내부상방에 수분걸름판(5)을 설치하여 수분과 수증기만을 외부로 배출시킬 수 있도록 하며, 고리형관체(7)와 연통되게 공기흡입구(6)를 채택하여 송풍기(10,11)에 의한 내부가스 및 수증기를 배출시키는 부압에 의하여 발효건조실(1) 내부로 고른 공기의 공급이 가능하도록 하며, 발효건조실(1) 내부로부터 외부로 배출되는 가스와 수증기는 탈취탑(9)을 거치면서 정화가 이루어진 상태에서 배출되고, 필요시엔 발효과정이 없이 건조만이 이루어질 수 있는 등의 우수한 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 중앙에 교반기구가 설치된 발효건조실의 외부 일측엔 가열기구를 설치하고, 발효건조실의 외부엔 필요시 공기흡입구 및 배출구를 설치하여 발효건조실 내부온도를 조절하며, 타측엔 내용물 투입구와 배출구를 마련하여 원재료로서 내용물을 공급하거나 완성된 제품의 배출이 가능하도록 이루어지는 발효건조장치에 있어서, 발효건조실(1)은 원통형 탱크형태로서 상, 하방향으로 형성하고 교반기구(2)는 발효건조실(1)의 상부에 설치된 구동모터(M)의 구동축(3)상으로서 발효건조실(1) 내부에 나선형 교반날개(4)를 설치하여 구성되며, 발효건조실(1)의 내부 상방에 다수의 통공(5a)이 형성된 수분걸름판(5)을 설치하는 동시에, 공기흡입구(6)가 외부로부터 수분걸름판(5)의 하부에 다수의 통공(7a)이 형성된 수분걸름판(5)을 설치하는 동시에, 공기 흡입구(6)가 외부로부터 수분걸름판(5)의 하부에 다수의 통공(7a)이 형성된 고리형태관체(7)와 연통설치되고, 공기 배출구(8)와 탈취탑(9) 사이에 송풍기가 마련된 송풍유도관(12)이 연결설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 발효분해 건조장치.
2. 제1항에 있어서, 발효건조실(1)에 수분걸름판(5)과 공기 흡입구(6)를 설치하지 아니하고 공기 배출구(8)와 탈취탑(9) 사이에 진공펌프(2)가 마련된 배출유도관(12)을 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발효분해 건조장치.