WO2011136420A1

WO2011136420A1 - 유기성 폐기물 건조장치

Info

Publication number: WO2011136420A1
Application number: PCT/KR2010/002765
Authority: WO
Inventors: 이동완
Original assignee: 주식회사 엔바이오컨스
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2011-11-03
Also published as: EP2565568A4; JP2013530031A; EP2565568A1; US20130042493A1; JP5500564B2

Abstract

본 발명은 하수관로 및 하수 종말 처리장 등에서 발생하는 하수 슬러지 및 각종 함수성 슬러지 폐기물과 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물을 건조 및 파쇄하여 주기 위한 유기성 폐기물 건조장치에 관한 것이다. 본 발명은 베이스 상에 회전가능하게 설치되는 건조 드럼과, 건조 드럼의 전,후측을 밀폐하는 밀폐캡에 설치되는 공급대 및 배출관과, 건조 드럼의 전측 내부에 길이방향으로 설치되는 회전축으로 구동하는 제1,2 파쇄용 회전편과, 건조 드럼의 후측 내부에 길이방향으로 설치되는 보조 회전축으로 구동하는 보조 파쇄용 회전편과, 건조과정에서 발생한 미세 건조 분말을 배출시켜 주기 위한 제1 개구부 및 제1 밀폐부재와, 건조가 완료된 유기성 폐기물을 배출시켜 주기 위한 제2 개구부 및 제2 밀폐부재와, 건조 드럼 내부로 열풍을 분사해주기 위한 건조 버너 등으로 구성되는 것이다. 본 발명은 유기성 폐기물의 균일하고 완전한 건조가 이루어질 수 있어 건조처리된 유기성 폐기물을 다양한 분야(화력발전소의 보조 연료)에 재활용할 수 있으며, 또한, 건조되는 유기성 폐기물에 대한 함수율을 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 유기성 폐기물의 부피를 최소화시켜 침출수의 처리문제를 해결하면서 소각에 따른 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 등의 효과가 있다.

Description

유기성 폐기물 건조장치

본 발명은 유기성 폐기물 건조장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 하수관로 및 하수 종말 처리장 등에서 발생하는 하수 슬러지 및 각종 함수성 슬러지 폐기물과 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물을 병합처리하기 위한 것으로 대상물을 건조함과 동시에 파쇄하여 건조효율을 높일 수 있도록 함과 아울러 건조 대상물의 부피와 함수율을 최소화시켜줄 수 있도록 한 유기성 폐기물 건조장치를 제공하기 위한 것이다.

하수 종말 처리장 등에서 발생하는 하수 슬러지 및 각종 함수성 슬러지나 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물은 그 처리가 매우 고심스러운 것인바, 종래에는 해양투기나 소각 등의 방법을 이용하여 슬러지를 처리하여 왔다.

그러나 런던협약에 의해 2012부터 유기성 폐기물의 해양투기가 엄격히 제한될 것이어서 유기성 폐기물의 육상처리 대책전환이 필요하며, 유기성 폐기물의 육상처리 대책의 하나로 매립 등과 같은 방안이 검토될 수 있으나 유기성 폐기물을 직접 매립할 경우에는 그 부피(양)와 제한적인 매립장소에 따른 문제가 야기될 뿐만 아니라 다량의 침출수가 지하로 유입되어 상당한 환경오염의 문제를 야기한다.

또한, 육상처리 대책의 하나인 소각을 이용하여 유기성 폐기물을 처리할 경우 하수 슬러지 및 각종 함수성 슬러지나 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물이 다량의 수분을 함유(유기성 폐기물의 평균 함수율 80%)하고 있을 뿐만 아니라 그 부피가 크기 때문에 소각에 따른 비용의 발생이 상당하며, 유기성 폐기물을 소각하더라도 다량의 침출수에 대한 처리문제가 야기될 수밖에 없고, 더욱 문제가 되는 것은 유기성 폐기물의 소각과정에서 환경에 치명적인 다이옥신 등의 유해가스가 대량으로 발생하여 환경에 악영향을 끼치게 된다는 것이다.

그에 따라서 유기성 폐기물에 대한 적절하고도 효율적인 처리방안이 절실하게 요구되고 있다.

유기성 폐기물의 효율적인 처리를 위해 유기성 폐기물을 건조하여 함수율을 낮추어 주기 위한 건조 장비가 안출되어 사용되고 있는데, 종래의 건조 장비는 유류나 가스 등의 연소원을 이용하여 유기성 폐기물을 건조시키는 장비가 주류를 이루고 있다.

상기한 종래의 건조 장비는 유기성 폐기물을 단순 건조하는 것으로, 덩어리진 상태의 유기성 폐기물에 대하여 균일하고 완전한 건조를 기대할 수 없을 뿐만 아니라 불완전 건조로 인해 유기성 폐기물의 부피와 함수율을 현격하게 줄일 수 없다는 등의 문제점이 지적되고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 유기성 폐기물의 처리과정에서 발생한 제반 문제점을 일소하기 위해 창출된 것으로서, 다량의 수분을 함유한 각종 슬러지 폐기물과 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물에 대한 건조와 파쇄를 동시에 진행함으로써 유기성 폐기물에 대한 건조효율을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러 유기성 폐기물의 함수율을 10% 이하로 떨어뜨려 건조된 유기성 폐기물을 다양한 분야에서 재활용이 가능하도록 하며, 또한, 유기성 폐기물의 부피와 함수율을 최소화시킴으로써 소각이나 매립을 하더라도 그에 따른 비용의 소요를 최소화시킬 수 있도록 함과 아울러 제한된 장소를 이용해 최대한의 유기성 폐기물을 처리할 수 있도록 함에 기술적 과제의 주안점을 두고 완성한 유기성 폐기물 건조장치를 제공하고자 한다.

상기한 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명은 베이스 상에 회전가능하게 설치되는 건조 드럼과, 건조 드럼의 전측을 밀폐하는 밀폐캡에 설치되는 공급대와, 건조 드럼 전측 내부에 길이방향으로 설치되는 회전축으로 구동하는 제1,2 파쇄용 회전편과, 건조 드럼의 후측 내부에 길이방향으로 설치되는 보조 회전축으로 구동하는 보조 파쇄용 회전편과, 건조과정에서 발생한 미세 건조 분말을 배출시켜 주기 위한 제1 개구부 및 제1 밀폐부재와, 건조가 완료된 유기성 폐기물을 배출시켜 주기 위한 제2 개구부 및 제2 밀폐부재와, 건조 드럼 내부로 열풍을 분사해주기 위한 건조 버너 등으로 구성되어짐을 기술적 특징으로 하는 것이다.

본 발명에서 제시하는 유기성 폐기물 건조장치는 각종 함수성 슬러지 폐기물과 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물을 병합처리할 수 있도록 한 것으로, 유기성 폐기물의 건조과정에서 덩어리 상태의 유기성 폐기물을 파쇄하면서 건조하므로 균일하고 완전한 건조가 이루어질 수 있어 건조처리된 유기성 폐기물을 다양한 분야(화력발전소의 보조 연료)에 재활용할 수 있으며, 또한, 건조되는 유기성 폐기물에 대한 함수율을 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 유기성 폐기물의 부피를 최소화시켜 침출수의 처리문제를 해결하면서 소각에 따른 비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 유기성 폐기물을 매립하더라도 침출수로 인한 환경오염을 최소화하고 제한적인 매립장의 문제도 해결할 수 있는 등 본 발명은 그 기대되는 효과가 매우 유익한 발명이다.

도 1은 본 발명에서 제시하는 탄화장치의 바람직한 실시예를 도시한 정면도.

도 2는 본 발명에서 제시하는 탄화장치의 내부 구조를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 건조 드럼과 제1,2 파쇄용 회전편의 설치상태를 설명하기 위한 참고 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 건조 드럼과 제1,2 파쇄용 회전편의 작동상태를 설명하기 위한 참고 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 제1 개구부와 제1 밀폐부재의 설치상태를 설명하기 위한 참고 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 제2 개구부와 제2 밀폐부재의 설치상태를 설명하기 위한 참고 단면도.

10: 탄화장치 11: 베이스

12: 지지대 13: 전측 밀폐캡

14: 후측 밀폐캡 15: 회전 지지수단

16: 제1 밀폐부재 18: 제2 밀폐부재

20: 건조 드럼 21: 원판형 격판

22: 통공 24: 회전 지지판

25: 제1 개구부 26: 배출부재

도 1에 본 발명에서 제시하는 건조장치(10)의 바람직한 실시예가 도시되고 도 2 내지 도 3에 본 발명의 내부 구조를 도시한 단면도가 도시되는데, 도시된 바와 같이 본 발명은 베이스(11)에 일정 간격을 유지하는 지지대(12)를 설치하여 지지대에 대응하는 전,후측 밀폐캡(13,14)을 고정·설치하며, 전,후측 밀폐캡(13,14) 간에 건조 드럼(20)을 회전가능하게 설치하여 건조 드럼(20)의 외주면에 회동기어(G2)를 설치하고, 베이스(11) 상에 설치되는 구동모터(M1)에 의해 구동하는 구동기어(G1)와 회동기어(G2)를 치합시켜 구동모터(M1)의 구동에 의해 건조 드럼(20)이 회전하도록 한다.

이때, 건조 드럼(20)은 후측으로 갈수록 낮아지도록 설치하여 건조 드럼(20)이 1.5°~ 2°의 기울기를 유지하도록 함으로써 건조가 이루어진 슬러지가 자연스럽게 후방으로 흘러내리도록 구성함이 바람직한데, 건조 드럼(20)의 기울기를 한정하는 이유는 경사도를 높일 경우 장비에 편중하중이 발생하여 구동부 등에 무리가 발생하기 때문이며, 또한, 드럼 구동모터(M1)에 의한 건조 드럼(20)의 회전은 분당 2회전의 속도를 유지하도록 한다.

상기 건조 드럼(20)의 전측 내부에 소정길이를 가지는 2개의 회전축(27a,27b)을 설치하여 각각의 회전축(27a,27b) 상에 복수의 제1,2 파쇄용 회전편(R1,R2)을 축설치하고, 각각의 회전축(27a,27b)은 회전축 구동모터(M2a,M2b)와 체인 및 스프로켓 등과 같은 구동 전달수단(C1a,C1b)으로 연계시켜 회전축(27a,27b)이 회전하도록 하며, 건조 드럼(20)의 내벽면에 나선형으로 감겨지는 복수열의 이송버켓(23)을 부착·설치하되, 각 이송버켓(23)을 등간격으로 절단하여 이송버켓(23)이 다수의 삽판이 조합된 형태를 취하도록 한다.

이때, 회전축(27a,27b)에 축설치되는 제1,2 파쇄용 회전편(R1,R2)의 설치길이는 건조 드럼(20) 전장의 1/3을 초과하지 아니하도록 하고, 회전축 구동모터(M2a,M2b)에 의한 회전축(27a,27b)의 회전은 350알피엠(RPM)의 고속회전이 가능하게 하며, 회전축(27a,27b)의 구동방향은 건조 드럼(20)의 구동방향과 반대방향의 구동이 이루어지도록 한다.

상기 건조 드럼(20)의 외벽에 ○-링 형태의 회전 지지판(24)을 설치하고, 베이스 (11) 상에 회전 지지판(24)의 측면을 지지하기 위한 지지 롤러(15a)와 회전판(24)의 바깥면을 지지하기 위한 지지 롤러(15b)로 구성되는 회전 지지수단(15)을 설치하여 회전 지지수단(15)이 회전 지지판(24)을 견고하게 회전지지하도록 함으로써 건조 드럼(20)이 안정적으로 회전할 수 있도록 한다.

상기 건조 드럼(20)의 내부에 설치되는 복수의 원판형 격판(21) 내측에 통공(22)을 형성하여 통공(22)을 통해 건조 드럼(20)의 내부가 통할 수 있도록 하며, 가장 후측에 위치하는 격판(21)의 전방에 제1 개구부(25)를 형성하여 제1 개구부(25)에 다수의 미세 배출공(26a)이 구비되는 배출부재(26)를 설치하고, 제1 개구부(25)의 외부에 ○-링 형태의 제1 밀폐부재(16)를 설치하여 제1 밀폐부재(16)에 의해 제1 개구부(25)가 밀폐되도록 하며, 제1 밀폐부재(16)의 저부에 마련되는 제1 배출구(16a)에 제1 배출관(17)을 설치하여 유기성 폐기물의 건조과정에서 발생한 미세 분말이 미세 배출공(26a) → 제1 개구부(25) → 제1 배출구(16a) → 제1 배출관(17)을 통해 배출되도록 한다.(도 5 참조)

상기 건조 드럼(20)의 가장 후측에 위치하는 격판(21)의 후방에 제2 개구부(25a)를 형성하여 제2 개구부(25a)의 외부에 ○-링 형태의 제2 밀폐부재(18)를 설치하여 제2 밀폐부재(18)에 의해 제2 개구부(25a)가 밀폐되도록 하며, 제2 밀폐부재(18)의 저부에 마련되는 제2 배출구(18a)에 제2 배출관(19)을 설치하여 건조가 완료된 유기성 폐기물이 제2 개구부(25a) → 배출구(16a) → 배출관(17)을 통해 배출되도록 하고, 제2 밀폐부재(18)의 상부에 마련된 제3 배출구(18b)에 배기배관(18c)을 설치하여 유기성 폐기물의 건조과정에서 발생하는 악취와 열기를 배출시켜 줄 수 있도록 한다.(도 6 참조)

상기 건조 드럼(20)의 후측 내부에 소정길이를 가지는 보조 회전축(28)을 설치하여 보조 회전축(28) 상에 복수의 보조 파쇄용 회전편(R3)을 축설치하고, 보조 회전축(28)을 회전축 구동모터(M4)와 체인 및 스프로켓 등과 같은 구동 전달수단(C3)으로 연계시켜 보조 회전축(28)이 회전하도록 하되, 보조 파쇄용 회전편(R3)의 설치길이는 건조 드럼(20) 전장의 1/3을 초과하지 아니하도록 한다.

상기 전측 밀폐캡(13)에 투입호퍼(31)와 배출개구(32)를 구비하는 공급대(30)를 설치하여 배출개구(32)가 건조 드럼(20)의 내측 전단부에 위치되게 하고, 공급대(30) 내부에 공급 스크류(S)를 설치하여 정량의 투입이 가능하도록 하며, 공급 스크류(S)와 공급모터(M3)를 체인 및 스프로켓 등과 같은 구동 전달수단(C2)으로 연계시켜 공급 스크류(S)가 구동되게 하며, 전측 밀폐캡(13)의 일측에 버너(40)를 설치하여 건조 드럼(20) 내측으로 열풍을 분사할 수 있도록 한다.

이상의 구성으로 된 본 발명은 장비를 가동시킨 상태에서 공급대(30)의 투입호퍼(31)를 통해 각종 슬러지나 분쇄가 이루어진 음식물 쓰레기를 투입하면 공급 스크류(S)의 구동에 의해 슬러지나 음식물 쓰레기가 강제이송되어 배출개구(32)를 통해 건조 드럼(20) 내부로 공급되는데, 이때, 슬러지나 음식물 쓰레기의 공급이 스크류 방식에 의해 이루어지므로 항상 정량을 투입할 수 있을 뿐만 아니라 투입량의 임의조절이 가능하게 된다.

배출개구(32)를 통해 건조 드럼(20) 내부로 공급된 슬러지나 음식물 쓰레기는 회전하는 건조 드럼(20)의 내벽면에 형성된 삽판 형태의 이송버켓(23)에 의해 상부로 들어 올려지면서 최상부에 위치하게 되면 하방으로 낙하하여 고속으로 회전하는 제1,2 파쇄용 회전편(R1,R2) 및 보조 파쇄용 회전편(R3)에 부딪혀 잘게 파쇄되는 것이며, 파쇄된 상태에서도 슬러지나 음식물 쓰레기가 지속적으로 들어올려졌다가 낙하하는 과정을 반복하는데, 이때, 건조 드럼(20)의 내부로는 버너(40)에 의해 열풍이 분사되고 있으므로 슬러지나 음식물 쓰레기에 대한 건조가 균일하고 신속하게 이루어지게 된다.

즉, 본 발명은 슬러지나 음식물 쓰레기를 파쇄하면서 하방으로 흘려보내며 건조시키므로 덩어리 상태의 슬러지나 음식물 쓰레기를 완벽하게 파쇄하여 부피를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 균일하고 신속한 건조를 진행할 수 있는 것이다.

그리고, 본 발명은 건조 드럼(20)의 회전구동 속도를 낮추고 회전축 및 보조 회전축(27a,27b,28)을 350알피엠(RPM)의 고속으로 회전시켜 고속 회전하는 제1,2 파쇄용 회전편 및 보조 파쇄용 회전편(R1,R2,R3)에 의해 슬러지나 음식물 쓰레기에 대한 파쇄가 이루어지도록 함으로써 유기성 폐기물에 대한 파쇄효율을 향상시킬 수 있으며, 건조 드럼(20)의 내부를 원판형 격판(21)으로 구획하여 유기성 폐기물이 격판(21)의 통공(22)을 타고 넘어가도록 함으로써 유기성 폐기물의 흐름을 지연시켜 파쇄 및 건조효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 제1 개구부(25) 및 제1 밀폐부재(16)를 통해 유기성 폐기물의 건조 및 파쇄과정에서 발생한 폐기물의 미세분말(건조가 완료된 상태)을 1차 배출하고 입자가 굵은 파쇄 폐기물은 건조 및 파쇄가 좀더 진행된 후 제2 개구부(25a) 및 제2 밀폐부재(18)를 통해 배출되도록 함으로써 파쇄효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 미세분말이 입자가 굵게 파쇄된 파쇄 폐기물 사이에 개재되어 건조효율을 떨어뜨리는 것을 방지할 수 있으며, 제2 밀폐부재(18)에 설치된 배기배관(18c)을 통해 배출되는 건조가스를 탈취시설로 보내 악취를 제거할 수 있어 시설 주변의 주민에게 악취로 인한 피해가 없도록 할 수 있을 뿐만 아니라 배기배관(18c)을 통해 건조에 사용된 건조가스(악취가 제거되거나 그렇지 않은)를 수거한 다음 건조가스의 잔열을 활용할 수 있어 장치의 보다 효율적인 운용이 가능해진다.

본 발명은 건조가 이루어지는 과정에서 슬러지가 건조 드럼(20)의 내벽면에 설치된 나선형 이송버켓(23)에 의해 후방으로 점진적인 이송이 이루어지도록 한 것으로, 건조 드럼(20)이 후단으로 갈수록 낮아지는 기울기를 이루도록 구성함으로써 파쇄 및 건조가 이루어진 슬러지나 음식물 쓰레기가 보다 자연스럽게 이송하여 배출되도록 한 것이며, 배출되는 슬러지나 음식물 쓰레기에 대한 함수율을 10% 이하까지 떨어뜨릴 수 있다.

Claims

베이스(11)에 일정 간격을 유지하는 지지대(12)를 설치하여 지지대에 대응하는 전,후측 밀폐캡(13,14)을 고정·설치하며, 전,후측 밀폐캡(13,14) 간에 건조 드럼(20)을 회전가능하게 설치하되, 건조 드럼(20)은 후측으로 갈수록 낮아지도록 설치하여 건조 드럼(20)이 1.5°~ 2°의 기울기를 유지하도록 하고, 건조 드럼(20)과 드럼 구동모터(M1)를 구동기어(G1) 및 회동기어(G2)로 연계시켜 건조 드럼(20)이 회전·구동되게 하며, 건조 드럼(20)의 내벽면에 나선형으로 감겨지는 복수열의 이송버켓(23)을 부착·설치하되, 각 이송버켓(23)을 등간격으로 절단하여 이송버켓(23)이 다수의 삽판이 조합된 형태를 취하도록 하고, 전측 밀폐캡(13)에 투입호퍼(31)와 배출개구(32)를 구비하는 공급대(30)를 설치하여 배출개구(32)가 건조 드럼(20) 내측 전단부에 위치되게 하며, 공급대(30) 내부에 설치되는 공급 스크류(S)와 공급모터(M3)를 구동 전달수단(C2)으로 연계시켜 공급 스크류(S)가 구동되게 하며, 전측 밀폐캡(13)의 일측에 버너(40)를 설치하여 건조 드럼(20) 내측으로 열풍을 분사할 수 있도록 구성한 유기성 폐기물 건조장치(10)에 있어서;

상기 건조 드럼(20)의 전측 내부에 2개의 회전축(27a,27b)을 설치하여 각각의 회전축(27a,27b) 상에 복수의 제1,2 파쇄용 회전편(R1,R2)을 축설치하고, 각각의 회전축(27a,27b)과 회전축 구동모터(M2a,M2b)를 구동 전달수단(C1a,C1b)으로 연계시켜 회전축(27a,27b)이 회전하도록 하며;

상기 건조 드럼(20)의 후측 내부에 보조 회전축(28)을 설치하여 보조 회전축(28) 상에 복수의 보조 파쇄용 회전편(R3)을 축설치하고, 보조 회전축(28)과 회전축 구동모터(M4)를 구동 전달수단(C3)으로 연계시켜 보조 회전축(28)이 회전하도록 하며;

상기 건조 드럼(20)의 내부에 설치되는 복수의 원판형 격판(21) 내측에 통공(22)을 형성하여 통공(22)을 통해 건조 드럼(20)의 내부가 통할 수 있도록 하고, 가장 후측에 위치하는 격판(21)의 전방에 제1 개구부(25)를 형성하여 제1 개구부(25)에 다수의 미세 배출공(26a)이 구비되는 배출부재(26)를 설치하며, 제1 개구부(25)의 외부에 ○-링 형태의 제1 밀폐부재(16)를 설치하여 제1 밀폐부재(16)에 의해 제1 개구부(25)가 밀폐되도록 하고, 제1 밀폐부재(16)의 저부에 마련되는 제1 배출구(16a)에 제1 배출관(17)을 설치하여 유기성 폐기물의 건조과정에서 발생한 미세한 폐기물 분말을 배출해줄 수 있도록 하며;

상기 건조 드럼(20) 내부에 설치된 원판형 격판(21) 중 가장 후측에 위치하는 격판(21)의 후방에 제2 개구부(25a)를 형성하여 제2 개구부(25a)의 외부에 ○-링 형태의 제2 밀폐부재(18)를 설치하여 제2 밀폐부재(18)에 의해 제2 개구부(25a)가 밀폐되도록 하며, 제2 밀폐부재(18)의 저부에 마련되는 제2 배출구(18a)에 제2 배출관(19)을 설치하여 건조가 완료된 유기성 폐기물이 제2 배출관(19)을 통해 배출되도록 하고, 제2 밀폐부재(18)의 상부에 마련된 제3 배출구(18b)에 배기배관(18c)을 설치하여 유기성 폐기물의 건조과정에서 발생하는 악취와 열기를 배출시켜 줄 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 건조장치.