WO2016080746A2 - 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치 - Google Patents

수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치 Download PDF

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황성욱
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Definitions

  • the present invention relates to an organic waste hydrolysis apparatus, and in particular, organic waste hydrolysis using a hydraulic shredding phenomenon capable of hydrolyzing various organic wastes such as food waste, sewage sludge, animal and plant residues, livestock carcasses and slaughterhouse wastes. Relates to a device.
  • CDM Clean Development Mechanism
  • organic wastes are hydrolyzed using chemicals (eg hydrochloric acid) in consideration of the fact that organic wastes must be converted into low molecular organics that microorganisms can directly ingest through hydrolysis.
  • chemicals eg hydrochloric acid
  • the existing organic waste chemical pretreatment methods or apparatuses undergo a separate mechanical crushing process to improve the reaction surface area, followed by a two-step process of proceeding the chemical reaction separately, and using an agitator or aeration and pumping to improve the stirring strength.
  • the situation is using a separate method such as circulation.
  • the "livestock carcass liquefaction device” is the Republic of Korea Patent Publication No. 10-0865632 (October 27, 2008), which is a conventional stationary liquefaction device by liquefying livestock carcasses within a reaction time of about 6 hours Compared to the "liquid fertilizer composition and livestock carcass liquefaction equipment manufactured using livestock carcasses", the chemical consumption of hydrochloric acid is reduced by about 30%, and energy costs are also reduced by about 30%. It is sold successfully.
  • Example 3 of “Amino acid fertilizer from which disgusting odor has been removed and its manufacturing method" of Korean Patent Registration Publication No. 10-1331253 is about It is very much more than 200% and the reaction time is about 11 hours.
  • FIG. 1 is a view showing the conventional livestock carcass liquefaction apparatus described above.
  • the conventional livestock carcass liquefaction apparatus adopts an indirect heating method independently separated by a diaphragm of the reactor body 10 and the heating part 20 positioned below the reactor body 10.
  • the inside of the reactor body 10 is coated with a chemical resistant material that can withstand the liquefaction chemicals (11).
  • the chemical-resistant coating inside the reactor body 10 can not be made very thick in consideration of the heat transfer efficiency of the heating unit 20.
  • the interior of the reactor body 10 was coated with ceramic coating, Teflon coating, or PP coating, but the coating surface was easily damaged by shock wave generation and frictional wear caused by livestock carcass 12 movement. 11) damage to the reactor body (10) occurs very sharply, there was a problem that the whole must be newly manufactured.
  • the ceramic coating of the reactor body 10 is susceptible to impact, when the chemical-resistant coating of plastic material is applied, it is difficult to apply a high temperature to the heating unit 20 in the indirect heating method as shown in FIG. In consideration of mechanical strength and the like, there was a problem in that the temperature of the heating unit 20 should be maintained at a low temperature of about 150 degrees or less.
  • hydraulic fracturing and agitation show effective results when there is sufficient space for the fluid to move inside the reactor, but otherwise it has little effect.
  • the concentration and temperature of the chemicals are uniform throughout the reactor.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 10-0865632 (announced October 27, 2008)
  • Patent Document 2 Korean Utility Model Registration Publication No. 20-0447884 (March 03, 2010)
  • Patent Document 3 Republic of Korea Patent Publication No. 10-1331253 (November 19, 2013 announcement)
  • An object of the present invention devised to solve the above problems, the organic waste hydrolysis device using a hydraulic shredding phenomenon that can be applied to hydrolysis not only livestock carcasses but also food waste, sewage sludge, animal and plant residues. To provide.
  • the present invention devised to achieve the above object is, a housing having an upper surface open and a receiving space provided therein, accommodated in an inner receiving space of the housing, an upper surface being opened and a receiving space provided therein, the inner receiving space Reaction tank is stored in a predetermined chemical solution, coupled to the lower surface of the reactor, the heating unit integrally provided in the reaction tank, the housing includes a drive means for moving the housing so that the linear reciprocating movement is performed.
  • the reaction tank is characterized in that the inclined surface inclined at a predetermined angle toward both sides of the lower surface upward.
  • the inclined surface is characterized in that the protruding wrinkle plate is formed on the upper surface.
  • the reactor is characterized in that made of glass-reinforced plastic (FRP) material.
  • FRP glass-reinforced plastic
  • the reactor is characterized in that the thickness is about 15mm or more.
  • the heating unit includes a case having an accommodation space therein, at least one heating rod which is accommodated in an inner accommodation space of the case in a state where the case is horizontally penetrated, and both ends thereof protrude from both sides of the case. And fastening means for allowing both ends of the heating rod protruding from both ends of the case to be fixed to the case, wherein the case has a plurality of protrusions formed on an upper surface thereof, and the protrusion penetrates a lower surface of the reactor. Characterized in that the through-hole is formed.
  • the heating rod is characterized in that the electric heater coated outer diameter with a Teflon tube.
  • the heating rod is characterized in that the steam pipe.
  • the fastening means is characterized by having a flange, a sealing socket and a fastening bolt.
  • the drive means is connected to the drive motor, the drive motor crank shaft for converting the rotational movement by the drive motor to a linear reciprocating motion, one end is connected to the crank shaft and the other end is connected to the side of the housing the crank shaft It characterized in that it comprises a connecting rod for transmitting the linear reciprocating motion converted by the and a plurality of rollers mounted on the lower surface of the housing.
  • a collector containing water therein a first gas discharge pipe connecting the reactor and the collector so that the gas generated in the reactor is moved to the collector, and connecting the reactor and the collector so that the water of the collector is recovered to the reactor.
  • a gas purifier for neutralizing and deodorizing the gas discharged from the collecting pipe and the collector, and then discharging the gas to the outside.
  • hydrochloric acid gas is dissolved in the water and vapor Is condensed in the water to raise the water level, and the water in which the hydrochloric acid gas is dissolved is recovered through the recovery pipe to the reactor through the increased water pressure due to the increased water level, and hydrochloric acid in the gas discharged from the collector.
  • Gas is neutralized by the lime layer located inside the gas purifier, and organic gas is the gas It characterized in that the takeover by the activated carbon positioned within the fire.
  • the housing is characterized in that it further comprises a cover for covering the open top.
  • the present invention in hydrolyzing not only livestock carcasses but also other organic wastes such as food waste, sewage sludge, animal and plant residues, significantly reducing the time of physical grinding and dissolving by chemical liquids, thereby increasing work efficiency and reducing costs. There is.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional livestock carcass liquefaction apparatus
  • FIG. 2 is a cross-sectional view and a partially enlarged view showing an organic waste hydrolysis apparatus using a hydraulic crushing phenomenon according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the heating unit of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an organic waste hydrolysis apparatus using a hydraulic fracturing phenomenon according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view and a partially enlarged view of an organic waste hydrolysis apparatus using a hydraulic crushing phenomenon according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing the heating portion of FIG.
  • the organic waste hydrolysis apparatus using a hydraulic crushing phenomenon according to a preferred embodiment of the present invention, the housing 100, the reaction vessel 200, the heating unit 300 and the driving means 400 Consists of a component comprising a, described in detail as follows.
  • the present invention describes an organic waste hydrolysis apparatus using a hydraulic crushing phenomenon in which crushing, stirring and hydrolysis chemical reactions are simultaneously performed in the same reactor.
  • the hydraulic crushing phenomenon here refers to a phenomenon in which a shock wave due to a momentum change occurs due to a collision of a fluid and a solid when a mixture of solid and fluid undergoes a rapid speed and direction change, and the solid is crushed by the shock wave.
  • a reactor filled with a fluid is reciprocated back and forth (or up and down) under a certain condition, when the reactor direction is fed, the fluid is inclined in the traveling direction by inertia, and when it moves in the opposite direction, the fluid pours all at once and generates shock waves. Crush and stir.
  • the housing 100 has an upper surface open, a predetermined accommodation space is provided therein, and has a cube or rectangular parallelepiped shape. And, it is made of a metal or a non-metal material.
  • the housing 100 is partially opened and closed so that organic wastes such as food waste, sewage sludge, animal and animal residues, livestock carcasses and slaughterhouse wastes can be put into the inner receiving space of the reactor 200 through the open top surface.
  • the cover 110 may be further provided.
  • the reactor 200 is accommodated in the inner receiving space of the housing 100.
  • the upper surface is opened and an accommodation space is provided therein, and organic wastes (O) and chemical liquids (L) such as food waste, sewage sludge, animal and animal residues, livestock carcasses and slaughterhouse wastes are housed together in the interior accommodation spaces.
  • the chemical liquid (L) is preferably a chemical treatment agent containing an acid or a base.
  • the chemical liquid L reacts with the organic waste O in the reactor 200 to liquefy the organic waste O.
  • a separate discharge pipe 120 may be provided to discharge the organic waste O liquefied by the chemical liquid L to the outside of the housing 100.
  • hydrochloric acid sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid and hydrofluoric acid
  • sodium hydroxide potassium hydroxide, calcium hydroxide and ammonium hydroxide may be used.
  • the reactor 200 is preferably made of glass-reinforced plastics (FRP), the thickness is about 15mm or more.
  • FRP glass-reinforced plastics
  • reaction tank 200 may have an inclined surface 210 in which both side ends of the lower surface are inclined upward at a predetermined angle, and the inclined surface 210 may have a protruding wrinkle plate 211 formed on the upper surface.
  • the fluid in order to cause hydraulic fracturing, the fluid has to be filled and reacted with a sufficient amount of fluid to collide with the wall and generate a shock wave.
  • the liquefaction reaction proceeded smoothly even if only about 1/5 of the tank height was filled, but when the pig hair was filled, the liquid was filled up to about 2/3 of the tank height.
  • the liquefaction reaction proceeded under the reaction conditions such that the shock wave generated in the collision with the wall can be felt from the outside.
  • the upper surface of the inclined surface 210 is formed of a protruding corrugated plate-like structure, there is an effect of protecting the inclined surface by a buffering role by the protruding corrugated plate 211 when a strong impact is applied to the inclined surface 210.
  • the heating unit 300 is coupled to the lower surface of the reaction tank 200, is integrally provided in the reaction tank 200, and supplies the heat necessary for the organic waste (O) and the chemical liquid (L) to react. At this time, the reaction temperature inside the reaction tank 200 by the heating unit 300 is maintained at about 80 °C to 95 °C.
  • the heating unit 300 has a case 310, a heating rod 320 and the fastening means 330.
  • the heating unit 300 is installed on the bottom surface of the reaction vessel 200 made of thick glass-reinforced plastic (FRP) material having a low thermal conductivity of about 15 mm or more, and indirectly heated through the reaction vessel 200 formed of glass-reinforced plastic (FRP) walls. Since the method of heating the reaction tank 200 in the manner is very inefficient, the present invention improves the conventional indirect heating method to a breakthrough heat transfer method.
  • FRP thick glass-reinforced plastic
  • the case 310 has an accommodation space therein.
  • a plurality of protrusions 311 are formed on an upper surface of the protrusion 311, and a through hole 3111 penetrating the lower surface of the reactor 200 is formed.
  • the lower surface of the reaction vessel 200 and the upper surface of the case 310 informs that the same configuration.
  • the heating rod 320 is accommodated in a plurality of inner receiving space of the case 310 in a state that penetrates the case 310 horizontally, both ends protrude from both side ends of the case 310 Will be located.
  • the heating rod 320 is preferably one of the electric heater and the steam pipe, the outer diameter of the Teflon tube is coated.
  • the fastening means 330 allows both ends of the heating rod 320 protruding from both ends of the case 310 to be fixed to the case 310, the flange 331, the sealing socket 332 And a fastening bolt 333.
  • Heat transfer in the reaction tank 200 is inside the case 310 of the heating unit 300 through an electric heater or steam pipe coated with a Teflon tube connected through a plurality of flanges 331 attached to the heating rod 320.
  • a Teflon tube connected through a plurality of flanges 331 attached to the heating rod 320.
  • This improves the heat transfer efficiency than the conventional indirect heating method.
  • the electric heater or steam pipe coated with a Teflon tube is a case of the heating unit 300 by using a flange 331 and a specially manufactured sealing socket R (Sealing Socket) 332 and the fastening bolt 333 ( 310).
  • the fastening form holding both ends of the electric heater or the steam pipe prevents the scaling of the electric heater or the steam pipe, thereby extending the life of the electric heater or the steam pipe and improving the heat transfer efficiency.
  • the separation membrane is formed of a protrusion 311 protruding upward, and controls the material transfer flow through the long and narrow through-holes 3111.
  • the concentration of the liquid at the bottom of the separator and the concentration of the reactor 200 are varied, and the temperature is also higher than the temperature of the reactor 200.
  • the heating unit 300 under the separator can be made smaller than the reaction tank 200, and a standardized electric heater or steam pipe can be used to reduce manufacturing costs or various reaction vessels. Design is possible.
  • the heating part When manufacturing a large-capacity organic waste hydrolysis device for such industrial use, in the conventional indirect heating method, the heating part also increases in length and width when the reaction tank is large, but the height is low. Problems may occur, and problems such as reactor damage due to heat accumulation at a specific site may occur and are very difficult to solve.
  • the structure that can be independently installed heating rod has a very large advantage.
  • the driving means 400 moves the housing 100 such that the housing 100 performs a linear reciprocating motion.
  • the driving means 400 includes a driving motor 410, a crank shaft 420, a connecting rod 430, and a roller 440.
  • the lower surface of the housing 100 is equipped with a plurality of rollers 440 for moving the housing 100 in the front and rear directions.
  • the plurality of rollers 440 may be located at both ends in the width direction of the lower surface of the housing 100, and may be made of a metal having a melting point of about 100 ° C. or more so as not to be melted by the heat transferred by the heating part 300.
  • the driving means 400 is mounted on one side of the housing 100 to reciprocate the housing 100 in the front-rear direction.
  • the organic waste (O) collides with the front and rear in an inside of the reaction tank 200 irregularly, thereby the organic waste (O) is physically ground.
  • the liquefaction rate of the organic waste (O) increases because the contact area of the organic waste (O) and the chemical liquid (L) increases. That is, even if a limit is applied to the concentration, the amount of use, and the reaction temperature of the chemical liquid (L), the stirring means of the organic waste (O) is improved by the driving means 400, so that the liquefaction rate is not lowered as compared with the case where no restriction is applied. do.
  • the housing 100 is preferably reciprocated at a speed of about 30 to 60 times per minute at a distance within the range of about 20 to 40 cm, and about a distance of about 30 cm It is more preferable to reciprocate at 30 speeds.
  • the stirring power is strong enough that the surface of the chemical liquid L soars about 60 cm or more.
  • the drive means 400 includes a drive motor 410, a crankshaft 420 and a connecting rod 430.
  • the crankshaft 420 is connected to the drive motor 410 to convert the rotational movement by the drive motor 410 into a linear reciprocating motion, the connecting rod 430 is converted by the crankshaft 420 The straight reciprocating motion is transferred to the housing 100.
  • One end of the connecting rod 430 is connected to the crankshaft 420 and the other end is connected to the side of the housing 100.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an organic waste hydrolysis apparatus using a hydraulic fracturing phenomenon according to another embodiment of the present invention.
  • the organic waste hydrolysis apparatus of the present invention includes a collector 500 containing water therein, a first gas discharge pipe 600 connecting the reactor 200 and the collector 500, and recovery.
  • the tube 700 may further include.
  • the gas generated during the reaction of the organic waste (O) and the chemical liquid (L) is composed mostly of hydrochloric acid gas, water vapor and other organic gas (VOC).
  • the first gas discharge pipe 600 is provided as a passage through which these gases move from the reaction tank 200 to the collector 500, among the gases, hydrochloric acid gas is dissolved in the water, and the steam is the water. And other organic gases are contained in a space other than the space in which the water is contained because they are not soluble in water.
  • connection of the first gas discharge pipe 600 is made so that the water contained in the collector 500 does not flow back to the reaction tank 200, the first gas discharge pipe 600 is a linear reciprocating motion of the housing 100 It is made of an elastic material so as not to affect the collector 500.
  • the recovery pipe 700 serves as a passage for recovering the water in which the hydrochloric acid gas is dissolved into the reactor 200.
  • the water vapor generated in the reaction tank 200 is condensed in the water, in which case the water level of the water is increased, the water from the collector 500 from the collector 500 due to the increased water pressure by the elevated water level. ) Is recovered.
  • connection of the recovery pipe 700 is made so that the chemical liquid (L) accommodated in the reaction tank 200 does not flow into the collector 500, and the recovery pipe 700 has a linear reciprocating motion of the housing 100. It is made of an elastic material so as not to affect the collector 500.
  • the organic waste hydrolysis apparatus of the present invention includes the collector 500, the first gas discharge pipe 600 and the recovery pipe 700, the chemical liquid L discharged from the reaction tank 200 is Since it can be recovered to the reaction tank 200, it is possible to reduce the amount of the chemical liquid (L) required to liquefy the organic waste (O) can reduce the cost required for the purchase of the chemical liquid (L).
  • the collector 500 is preferably connected to the gas purifier 800 for neutralizing and deodorizing the gas flowing out from the collector 500.
  • the collector 500 contains organic gas and some hydrochloric acid gas which are not dissolved in the water.
  • the organic gas and some hydrochloric acid gas are introduced into the gas purifier 800 through the second gas discharge pipe 610.
  • Some hydrochloric acid gas introduced into the gas purifier 800 is neutralized with calcium chloride while passing through the lime layer located inside the gas purifier 800, and the organic gas introduced into the gas purifier 800 is the lime layer. It is deodorized while passing through the granular activated carbon located at the top of the.
  • the lime layer is preferably composed of granular lime (CaO) or lime.
  • the worker introduces organic waste (O), such as food waste, sewage sludge, animal and animal residues, livestock carcasses and slaughterhouse waste, and an appropriate amount of chemical liquid (L) into the reactor 200, and then heats the rod 320. Apply power.
  • organic waste such as food waste, sewage sludge, animal and animal residues, livestock carcasses and slaughterhouse waste, and an appropriate amount of chemical liquid (L)
  • L chemical liquid
  • the organic waste (O) is irregularly moved inside the reaction tank 200 by the linear reciprocating motion of the housing 100, in the process, the organic waste (O) is physically pulverized and at the same time the chemical liquid (L) and Reacts and liquefies
  • Hydrochloric acid gas, water vapor and other organic gases generated during the liquefaction of the organic waste (O) are introduced into the collector 500.
  • hydrochloric acid gas introduced into the collector 500 is dissolved in water and recovered to the reaction tank 200, and the other part is introduced into the gas purifier 800.
  • the water vapor is condensed in the collector 500 to raise the water level, the organic gas is introduced into the gas purifier (800).
  • Hydrochloric acid gas introduced into the gas purifier 800 is neutralized by a lime layer and discharged to the outside, and the organic gas is deodorized by granular activated carbon and discharged to the outside.

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Abstract

본 발명은 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상면이 개방되고 내부에 수용공간이 마련된 하우징과, 하우징의 내부 수용공간에 수용되고, 상면이 개방되고 내부에 수용공간이 마련되며, 내부 수용공간에 소정의 약액이 저류되는 반응조와, 반응조의 하면에 결합 되어, 반응조에 일체형으로 구비된 가열부 및 하우징이 직선왕복운동이 수행되도록 하우징을 이동시키는 구동수단을 포함하는 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 가축 사체뿐만 아니라 음식물쓰레기, 하폐수슬러지, 동식물 잔재물 등 기타 유기성 페기물을 가수분해함에 있어서, 물리적인 분쇄시간과 약액에 의해 용해되는 시간을 대폭 절감하여 작업효율의 상승과 비용을 절감하는 효과가 있다.

Description

수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치
본 발명은 유기성 폐기물 가수분해 장치에 관한 것으로, 특히 음식물쓰레기, 하폐수슬러지, 동식물의 잔재물, 가축 사체 및 도축장폐기물 등과 같은 각종의 유기성 폐기물을 가수분해할 수 있는 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치에 관한 것이다.
일반적으로 기후변화에 대처하기 위한 청정개발체제(CDM: Clean Development Mechanism)가 정착해가고 신 재생에너지 개발에 대한 정부지원정책이 본격화됨에 따라 음식물쓰레기, 하폐수슬러지, 동식물의 잔재물 및 도축장 폐기물 등의 유기성 폐기물을 혐기성 소화를 통해 바이오가스로 재생하려는 노력도 활발해지고 있다.
또한, 음식물쓰레기와 축산분뇨 병합소화를 통해 메탄가스를 생산하여 열병합발전을 하는 바이오가스 플랜트의 건설 및 운영도 활발해지고 있다.
그러나, 이러한 바이오가스 플랜트는 경제성을 확보할 만큼 충분한 바이오가스 생산에 어려움을 겪고 있으며, 바이오가스 생산량을 증대시킬 수 있는 새로운 방법을 절실히 찾고 있다.
이처럼 바이오가스 생산을 위한 혐기성 소화기술 자체에 대한 실제운용과 연구는 오랫동안 이루어져 왔기 때문에 혐기성 소화 반응기작, 최적 반응조건 및 소화조 운전방법 등에 대해서는 많은 진보가 이루어졌다.
그러나, 혐기성 소화조에 투입되기 전, 유기성 폐기물을 가공하는 전처리공정은 여전히 걸음마 단계인데, 소화조 운영이 안정화되고 소화조 크기를 줄일 수 있으며, 이에 더하여 바이오가스 증산이 전처리의 결과 가능하다는 점이 알려지면서 다양한 형태의 혐기성 소화 전처리 기술개발이 이루어지고 상용화가 진행되고 있다.
한편, 유기성 폐기물의 혐기성 소화를 통해 메탄가스를 생산하기 위해서는 유기성 폐기물이 가수분해를 통해 미생물이 직접 섭취 가능한 저 분자 유기물로 전환되어야 한다는 점에 착안하여 약품(일례로 염산)을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치를 개발하였다.
이는 화학반응의 반응 속도 향상을 위한 가장 널리 알려진 기본적인 방법들 중의 두 가지는 반응 표면적 증대와 교반 강도의 향상일 것이다.
그래서 기존의 유기성 폐기물 화학적 전처리 방법들 또는 장치들은 반응 표면적 향상을 위해 별도의 기계적 파쇄를 거친 후, 화학반응을 별개로 진행하는 2단계 과정을 거치고, 교반 강도 향상을 위해서는 교반기를 사용하거나 폭기 및 펌핑 순환 등의 분리된 방법을 사용하고 있는 실정이다.
상술한 현상을 이용하여 효율적으로 폐사한 가축 사체를 처리하는 장치인 대한민국 등록실용신안공보 제20-0447884호(2010년 03월03일 공고)에 "가축사체 액화장치"가 개시되어 있다.
상기 "가축사체 액화장치"는 약 6시간 이내의 반응 시간으로 가축 사체를 액화종료 하여 기존의 보편적인 정치형 액화반응장치인 대한민국 등록특허공보 제10-0865632호(2008년 10월 27일 공고)의 "가축 사체를 이용하여 제조한 액화비료 조성물 및 가축 사체 액화처리용 장치"에 비해 염산 약품사용량을 약 30% 절감하고, 에너지비용도 또한 약 30% 이상 절감하는 효과를 보여 주기에 제품개발에 성공하여 시중에 판매되고 있다.
그리고, 대한민국 특허등록공보 제10-1331253호(2013년 11월 19일 공고)의 "역겨운 악취를 제거한 아미노산 비료 및 그 제조방법"의 실시예 3에서의 알칼리 가수분해는 약품사용량이 당사에 비해 약 200% 이상 매우 많고 반응시간이 약 11시간으로 많이 길어짐을 보여준다.
도 1은 상술한 종래의 가축사체 액화장치를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래 가축사체 액화장치는 반응조 본체(10)와 상기 반응조 본체(10)의 하부에 위치한 가열부(20)가 막힌 격판에 의해 독립적으로 분리된 간접가열 방식을 채택하고 있으며, 반응조 본체(10) 내부가 액화처리 약품(11)에 견딜 수 있는 내약품성 재질로 코팅되어 있다.
이렇게 간접가열 방식을 채택하고 있기 때문에 가열부(20)의 열전달효율을 고려하여 반응조 본체(10) 내부의 내약품성 코팅을 아주 두껍게 할 수가 없었다.
이에 기존에는 반응조 본체(10) 내부를 세라믹코팅, 테플론 코팅 또는 PP 코팅 등을 하였지만, 충격파발생 및 가축 사체(12) 움직임에 의한 마찰 마모 등에 의해 코팅면이 쉽게 파손되며 그 후에는 액화처리 약품(11)에 의한 반응조 본체(10) 손상이 매우 급격하게 발생하여 전체를 새로 제작해야하는 문제점이 있었다.
그리고, 반응조 본체(10)의 세라믹코팅은 충격에 약하기 때문에 플라스틱 재질의 내약품성 코팅을 한 경우, 도 1과 같은 간접가열방식에서는 가열부(20)에 높은 온도를 적용하기 힘들며 플라스틱 재질의 열적 안정성 및 기계적 강도 등을 고려하여 가열부(20) 온도를 약 150도 이하의 낮은 온도로 유지해야 하는 문제점이 있었다.
따라서, 가열부(20) 온도를 높게 하여 반응조 본체(10) 내부 온도를 빠르게 승온시켜 반응시간을 단축하고자 할 때나 가열에 많은 에너지가 소요되는 대용량 산업용 반응조 제작에 어려움이 발생한다.
또한, 가축 사체 처리 외에 음식물쓰레기 및 하폐수슬러지 등의 대량 처리시설의 전처리 액화처리장치 개발에도 문제가 있다.
그리고, 수리학적인 파쇄와 교반은 반응조 내부에 유체가 움직일 수 있는 충분한 공간이 있을 때 효과적인 결과를 보여주지만, 그렇지 않으면 효과가 거의 없다.
예를 들면, 가축 사체와 같이 부피가 큰 물체들이 반응조 내부에 채워지면, 물체들 사이의 빈 공간이 많아 약품 수용액의 움직임이 자유로워 적은 양의 약품으로도 수리학적인 파쇄와 교반을 통해 큰 효과를 발휘하였다.
그러나, 돼지털과 발톱으로 구성된 도축장폐기물과 같이 크기가 작은 고형물로 반응조 내부가 채워져서 반응조 내부에 공간이 거의 없는 경우, 약품을 채워서 반응조를 가동시켜도 유체의 움직임이 거의 없고 충격파가 발생하지 않아서 상당한 시간이 경과해도 액화가 거의 진행되지 않았다.
아울러 음식물쓰레기 및 하폐수슬러지 등 대량으로 발생하는 산업체 유기성 폐기물은 이 경우에 해당하여 기존의 반응조는 가수분해 액화처리 장치로 사용하기가 힘든 문제가 있었다.
마지막으로 반응조 본체 내부가 1개의 통합 공간으로 존재하기 때문에 약품의 농도와 온도는 순식간에 반응조 전체에 걸쳐 균일하게 된다.
이로 인해 액화반응이 진행됨에 따라 일어나는 약품의 희석 및 수용액 성상변화 영향이 곧바로 반영되고 반응속도에 차이를 보여준다.
예를 들면, 가축 사체가 동결되는 겨울철 가축 사체 액화처리는 반응속도 저하로 인해 반응시간이 길어지는 문제가 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제10-0865632호(2008년 10월 27일 공고)
(특허문헌 2) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0447884호(2010년 03월 03일 공고)
(특허문헌 3) 대한민국 등록특허공보 제10-1331253호(2013년 11월 19일 공고)
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 가축 사체뿐만 아니라 음식물쓰레기, 하폐수슬러지, 동식물 잔재물 등 기타 유기성 페기물을 가수분해에 적용할 수 있는 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 상면이 개방되고 내부에 수용공간이 마련된 하우징, 상기 하우징의 내부 수용공간에 수용되고, 상면이 개방되고 내부에 수용공간이 마련되며, 상기 내부 수용공간에 소정의 약액이 저류되는 반응조, 상기 반응조의 하면에 결합 되어, 상기 반응조에 일체형으로 구비된 가열부, 상기 하우징이 직선왕복운동이 수행되도록 상기 하우징을 이동시키는 구동수단을 포함한다.
상기 반응조는 하면의 양측단이 상방을 향해 소정의 각도로 경사진 경사면이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 경사면은 상면에 돌출 주름판이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 반응조는 유리강화플라스틱(FRP)재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 반응조는 두께가 약 15mm 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 가열부는 내부에 수용공간이 마련된 케이스, 상기 케이스를 수평으로 관통된 상태로 상기 케이스의 내부 수용공간에 수용되되, 양단이 상기 케이스의 양측단에서 각각 돌출된 상태로 위치하는 적어도 하나 이상의 가열봉, 상기 케이스의 양측단에서 돌출된 상기 가열봉의 양단이 상기 케이스에 고정되는 것을 가능하게 하는 체결수단을 포함하며, 상기 케이스는 상면에 복수의 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부는 상기 반응조의 하면을 관통하는 관통공이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 가열봉은 테프론 튜브로 외경이 코팅처리된 전기히터인 것을 특징으로 한다.
상기 가열봉은 스팀파이프인 것을 특징으로 한다.
상기 체결수단은 플랜지, 실링소켓 및 체결볼트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동수단은 구동모터, 상기 구동모터와 연결되어 상기 구동모터에 의한 회전운동을 직선왕복운동으로 전환하는 크랭크축, 일단은 상기 크랭크축에 연결되고 타단은 상기 하우징의 측면에 연결되어 상기 크랭크축에 의해 변환된 직선왕복운동을 상기 하우징에 전달하는 커넥팅 로드 및 상기 하우징의 하면에 장착되는 복수의 롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
내부에 물이 수용된 포집기, 상기 반응조에서 발생 된 가스가 상기 포집기로 이동되도록 상기 반응조와 상기 포집기를 연결하는 제1가스배출관, 상기 포집기의 물이 상기 반응조로 회수되도록 상기 반응조와 상기 포집기를 연결하는 회수관 및 상기 포집기로부터 유출된 가스를 중화 및 탈취시킨 후 외부로 배출하는 가스순화기를 포함하며, 상기 제1가스배출관을 통해 상기 포집기로 이동한 가스 중, 염산가스는 상기 물에 용해되며, 수증기는 상기 물에 응축되어 상기 물의 수위를 높이고, 높아진 상기 수위에 의해 증가한 수압으로 인해 상기 염산가스가 용해된 상기 물이 상기 회수관을 통해 상기 반응조로 회수되고, 상기 포집기로부터 유출된 가스 중, 염산가스는 상기 가스순화기 내부에 위치하는 석회층에 의해 중화되고, 유기성 가스는 상기 가스순화기 내부에 위치하는 활성탄에 의해 탈취되는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징은 개방된 상부를 덮는 덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 가축 사체뿐만 아니라 음식물쓰레기, 하폐수슬러지, 동식물 잔재물 등 기타 유기성 페기물을 가수분해함에 있어서, 물리적인 분쇄시간과 약액에 의해 용해되는 시간을 대폭 절감하여 작업효율의 상승과 비용을 절감하는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 가축사체 액화장치를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치를 나타낸 단면도 및 부분 확대도,
도 3은 상기 도 2의 가열부를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치를 나타낸 단면도 및 부분 확대도이고, 도 3은 상기 도 2의 가열부를 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치는 하우징(100), 반응조(200), 가열부(300) 및 구동수단(400)을 포함하는 구성요소로 이루어지며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 파쇄와 교반 그리고 가수분해 화학반응을 동시에 동일 반응조에서 수행하는 수리학적인 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치를 설명한다.
여기서 말하는 수리학적인 파쇄현상은 고형물과 유체가 함께 섞인 혼합물이 급격한 속도 및 방향 전환을 겪을 때 유체와 고체가 충돌하면서 모멘텀 변화에 기인하는 충격파가 발생하고 이 충격파에 의해 고체가 파쇄되는 현상을 말한다.
예를 들어 유체를 채운 반응조를 일정한 조건하에서 전후(혹은 상하)로 왕복운동시키면 반응조 방향이 급전할 때 유체는 관성에 의해 진행방향으로 쏠린 뒤 반대방향으로 움직일 때 한꺼번에 쏟아져 내리면서 충격파동을 발생시켜 파쇄와 교반을 수행한다.
즉, 해안가로 몰려온 파도가 쏟아져 내리면서 바위에 충돌할 때 발생하는 현상과 비슷하다.
상기 하우징(100)은 상면이 개방되고, 내부에는 소정의 수용공간이 마련되며, 정육면체 또는 직육면체 형태로 이루어진다. 그리고, 금속 또는 비금속의 재질로 이루어진다.
상기 하우징(100)은 개방된 상면을 통해 음식물쓰레기, 하폐수슬러지, 동식물의 잔재물, 가축 사체 및 도축장폐기물 등의 유기성 폐기물(O)이 하기 반응조(200)의 내부 수용공간으로 넣을 수 있도록 부분적으로 개폐가능하게 덮개(110)가 더 구비될 수 있다.
상기 반응조(200)는 상기 하우징(100)의 내부 수용공간에 수용된다. 그리고, 상면이 개방되고 내부에 수용공간이 마련되고, 상기 내부 수용공간에 음식물쓰레기, 하폐수슬러지, 동식물의 잔재물, 가축 사체 및 도축장폐기물 등의 유기성 폐기물(O)과 약액(L)이 함께 수용된다. 이때, 상기 약액(L)은 산 또는 염기가 포함된 화학 처리제인 것이 바람직하다.
즉, 상기 약액(L)이 상기 반응조(200)의 내부에서 상기 유기성 폐기물(O)과 반응하여 상기 유기성 폐기물(O)을 액화시키는 것이다.
한편, 상기 약액(L)에 의해 액화된 상기 유기성 폐기물(O)이 상기 하우징(100) 외부로 배출되기 위해 별도의 배출관(120)이 마련될 수 있다.
이때, 상기 산으로는 염산, 황산, 인산, 질산 및 불산 등이 사용될 수 있고, 상기 염기로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 및 수산화암모늄 등이 사용될 수 있다.
상기 반응조(200)는 재질이 유리강화플라스틱(FRP)인 것이 바람직하며, 그 두께는 약 15mm 이상이다.
이는 기계적 강도와 약품에 대한 내식성을 높이기 위함으로써, 유리강화플라스틱(FRP) 재질로 반응조(200)를 제작함으로써 기존의 단순 금속으로 반응조(200)를 제작한 후 코팅한 경우보다 반응조(200)의 무게가 상당히 가볍게 되면서 구동에 소요되는 에너지를 많이 절약할 수 있다.
이는 특히 대용량 산업용 액화처리장치 제작시 매우 큰 효과를 가진다. 그리고 유리강화플라스틱(FRP)의 낮은 열전도율 때문에 단열효과가 커져서 금속재질의 반응조를 사용하는 경우보다 방열에 의한 에너지 손실이 작아서 반응온도 유지에 들어가는 에너지가 더 작게 소요되는 장점도 있다.
그리고, 상기 반응조(200)는 하면의 양측단이 상방을 향해 소정의 각도로 경사진 경사면(210)이 형성되고, 상기 경사면(210)은 상면에 돌출 주름판(211)이 형성될 수 있다.
이는 돼지털 또는 음식물쓰레기를 채운 후, 본 발명의 가수분해 장치를 작동시킬 경우 고형물 사이의 공간이 충분하지 않아서 수리학적 파쇄현상이 거의 발생하지 않는 문제점이 있다.
이런 경우에 수리학적 파쇄현상을 일으키기 위해서는 유체가 자체 무게로 벽면과 충돌하여 충격파를 발생시킬 수 있을 만큼 충분한 량의 유체를 채워서 반응시켜야한다.
예를 들어, 기존의 가축 사체 액화처리시에는 약액을 반응조 높이의 약 1/5만 채워도 액화반응이 원활하게 진행되었으나 돼지털을 채운 경우는 약액을 반응조 높이의 약 2/3까지 채워서 액상이 반응조 벽면에 충돌시 발생하는 충격파를 외부에서 느낄 수 있을 정도의 반응조건에서 액화반응이 진행되었다.
이와 같이 약액을 많이 채워야하는 경우에는 약액 비용뿐만 아니라 가열과 기계작동에 더 많은 에너지가 소모되기 때문에 운전비용이 증대하는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 반응조에 경사면이 형성되면 일정 높이까지 약액을 채울 경우 더 작은 양의 약액을 채워도 되기 때문에 약액 소모량을 줄이고, 왕복운동 방향전환시 약액이 벽면을 타고 올라갈 때 직각면 코너에서 발생하는 에너지손실을 방지하여 더 높이 올라가고 수리학적 파쇄 강도도 커져서 약액을 채우는 높이가 약 1/2까지 낮아져도 액화반응이 잘 일어나는 효과가 있다.
이러한 구조는 반응조의 크기가 커질수록 경사면의 형성 여부에 따른 약품절약과 에너지비용 증대 효과는 커진다.
한편, 경사면(210)의 상면이 돌출 주름판 모양의 구조로 이루어져 있기 때문에 경사면(210)에 강한 충격이 가해질 때 상기 돌출 주름판(211)에 의한 완충역할로 경사면을 보호하는 효과가 있다.
상기 가열부(300)는 상기 반응조(200)의 하면에 결합 되어, 상기 반응조(200)에 일체형으로 구비되는데, 유기성 폐기물(O)과 약액(L)이 반응하는데 필요한 열을 공급한다. 이때, 상기 가열부(300)에 의해 상기 반응조(200) 내부의 반응온도는 약 80℃ 내지 95℃로 유지된다.
여기서, 상기 가열부(300)는 케이스(310), 가열봉(320) 및 체결수단(330)을 구비한다.
상술한 낮은 열전도율을 가지는 약 15mm 이상의 두꺼운 유리강화플라스틱(FRP) 재질의 반응조(200) 하면에 가열부(300)를 설치하고, 유리강화플라스틱(FRP) 벽체로 이루어진 반응조(200)를 통해 간접가열방식으로 반응조(200)를 가열하는 방식은 매우 비효율적이기 때문에 본 발명에서는 기존의 간접가열방식을 획기적인 열전달 방식으로 개선한다.
상기 케이스(310)는 내부에 수용공간이 마련된다. 그리고, 상면에 복수의 돌출부(311)가 형성되며, 상기 돌출부(311)는 상기 반응조(200)의 하면을 관통하는 관통공(3111)이 형성된다. 여기서, 상기 반응조(200)의 하면과 상기 케이스(310)의 상면은 동일한 구성임을 알려준다.
상기 가열봉(320)은 상기 케이스(310)를 수평으로 관통된 상태로 상기 케이스(310)의 내부 수용공간에 복수로 수용되는데, 양단이 상기 케이스(310)의 양측단에서 각각 돌출된 상태로 위치하게 된다.
이때, 상기 가열봉(320)은 테프론 튜브로 외경이 코팅처리된 전기히터 및 스팀파이프 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 체결수단(330)은 상기 케이스(310)의 양측단에서 돌출된 상기 가열봉(320)의 양단이 상기 케이스(310)에 고정되는 것을 가능하게 하며, 플랜지(331), 실링소켓(332) 및 체결볼트(333)를 구비한다.
상기 반응조(200)에서의 열전달은 상기 가열봉(320)에 부착된 복수의 플랜지(331)를 통해 연결된 테플론 튜브로 코팅된 전기히터 또는 스팀파이프를 통해 가열부(300)의 케이스(310) 내부에서 약액(L)으로 직접 열 전달되기에 반응조(200)의 낮은 열전도 문제가 해결된다. 이는 기존의 간접가열방식보다 열전달 효율이 향상된다.
그리고, 테플론 튜브로 코팅된 전기히터 또는 스팀파이프는 플랜지(331)와 특수하게 제작된 실링소?R(Sealing Socket)(332) 및 체결볼트(333)를 이용하여 가열부(300)의 케이스(310)에 부착된다.
여기서, 전기히터 또는 스팀파이프 양쪽 끝을 잡아주는 체결형태는 전기히터 또는 스팀파이프에 스케일링이 생성되는 것을 방지하여 전기히터 또는 스팀파이프의 수명을 연장하고 열전달 효율을 향상시킨다.
그 이유는 상기 하우징(100)이 왕복운동으로 급격한 방향전환을 할 때는 물체가 충돌하는 경우와 유사한 충격파가 하우징(100)에 작용하고, 이 충격파는 전기히터 또는 스팀파이프에도 작용하고 양쪽 끝이 고정된 전기히터 또는 스팀파이프는 더 큰 진동을 일으켜서 표면에 스케일링이 생기기 힘들게 만들기 때문이다.
일반 보일러의 경우에도 전기히터 또는 스팀파이프를 통해 가온시킬 경우 전기히터 또는 스팀파이프 표면에 발생하는 스케일링의 제거에 많은 노력을 기울이는 것에서 알 수 있듯이 스케일링 방지 효과는 대용량 산업용 유기성 폐기물 가수분해 장치에서 더 분명해진다.
한편, 상기 반응조(200)의 하면과 상기 가열부(300) 케이스(310)의 상면은 동일한 분리막에 의해 반응조(200)와 전기히터 또는 스팀파이프인 가열봉(320)이 장착된 가열부(300)로 나누어져 있다.
상기 분리막은 상부로 돌출된 돌출부(311)로 이루어지며, 길고 좁은 관통공(3111)을 통해 물질전달 흐름을 제어한다.
상기 분리막의 제한된 물질 흐름 때문에 분리막 아랫부분의 액체의 농도와 반응조(200)의 농도는 편차가 생기게 되며 온도 또한 반응조(200)의 온도보다 높다.
이런 구조에서는 약액(L)에 의해 부분적으로 액화된 분자량이 큰 액상이 아래쪽으로 모이고 분리막 아래에서 높은 온도조건에서 빠르게 분해된다.
특히, 대용량의 반응조(200)에서는 분리막 아래 가열부(300) 부분을 반응조(200)에 비해 더욱 작게 만들 수 있고, 규격화된 전기히터 또는 스팀파이프를 활용할 수 있기 때문에 제작비용 절감이나 다양한 구조의 반응조 설계가 가능하다.
이러한 산업용 대용량의 유기성 폐기물 가수분해 장치를 제작할 때, 기존의 간접가열방식에서는 반응조가 커질 경우 가열부 역시 길이와 넓이가 커지지만, 높이는 낮기 때문에 가열부 한쪽 끝에서 열 매체가 가열될 때 균일한 열전달에 문제가 발생할 수 있으며, 특정 부위의 열 축적에 따른 반응조 손상 등의 문제가 발생할 수 있으며 해결이 매우 어렵다.
따라서, 본 발명에서와 같이 독립적으로 가열봉을 설치할 수 있는 구조는 매우 큰 장점을 가진다.
상기 구동수단(400)은 상기 하우징(100)이 직선왕복운동이 수행되도록 상기 하우징(100)을 이동시킨다.
상기 구동수단(400)은 구동모터(410), 크랭크축(420), 커넥팅 로드(430) 및 롤러(440)를 구비한다.
상기 하우징(100)의 하면에는 상기 하우징(100)을 전후방향으로 이동시키기 위한 복수의 롤러(440)가 장착된다.
상기 복수의 롤러(440)는 상기 하우징(100) 하면의 폭 방향 양단에 위치하고, 상기 가열부(300)에 의해 전달된 열에 의해 녹지 않도록 녹는점이 약 100℃ 이상인 금속으로 제작되는 것이 바람직하다.
상기 구동수단(400)은 상기 하우징(100)을 전후방향으로 왕복이동시킬 수 있도록 상기 하우징(100)의 일측면에 장착된다.
상기 하우징(100)이 전후방향으로 왕복 이동할 경우, 유기성 폐기물(O)은 상기 반응조(200)의 내부에서 전면 및 후면과 불규칙적으로 충돌하게 되고, 이로 인해 유기성 폐기물(O)은 물리적으로 분쇄된다.
이렇게 유기성 폐기물(O)이 분쇄되면, 유기성 폐기물(O)과 약액(L)의 접촉면적이 증가하기 때문에 유기성 폐기물(O)의 액화속도가 증가하게 된다. 즉, 약액(L)의 농도, 사용량 및 반응온도에 제한이 가해지더라도 구동수단(400)에 의해 유기성 폐기물(O)의 교반 상태가 향상되기 때문에 제한이 가해지지 않은 경우에 비해 액화속도가 떨어지지 않게 된다.
한편, 유기성 폐기물(O)의 교반 상태를 향상시키기 위해 상기 하우징(100)은 약 20 내지 40cm 범위 내의 거리에서 분당 약 30 내지 60회의 속도로 왕복 이동하는 것이 바람직하고, 약 30cm의 거리에서 분당 약 30회의 속도로 왕복 이동하는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같은 경우 약액(L)의 수면이 약 60cm 이상 솟구칠 만큼 교반력이 강하다.
상술한 바와 같은 기능을 수행하기 위해 상기 구동수단(400)은 구동모터(410)와, 크랭크축(420) 및 커넥팅 로드(430)를 포함한다.
상기 크랭크축(420)은 상기 구동모터(410)와 연결되어 상기 구동모터(410)에 의한 회전운동을 직선왕복운동으로 전환하고, 상기 커넥팅 로드(430)는 상기 크랭크축(420)에 의해 변환된 직선왕복운동을 상기 하우징(100)에 전달한다.
상기 커넥팅 로드(430)의 일단은 상기 크랭크축(420)에 연결되고 타단은 상기 하우징(100)의 측면에 연결된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 유기성 폐기물 가수분해 장치는 내부에 물을 수용하고 있는 포집기(500), 상기 반응조(200)와 상기 포집기(500)를 연결하는 제1가스배출관(600) 및 회수관(700)을 더 포함할 수 있다.
상기 유기성 폐기물(O)과 약액(L)의 반응 시 발생하는 가스는 대부분 염산가스, 수증기 및 기타 유기성가스(VOC)로 이루어진다.
상기 제1가스배출관(600)은 이들 가스가 상기 반응조(200)에서 상기 포집기(500)로 이동하는 통로로서 제공되고, 상기 가스들 중, 염산가스는 상기 물에 용해되고, 상기 수증기는 상기 물에 응축되며, 기타 유기성 가스는 물에 용해되지 않기 때문에 상기 물이 수용된 공간 이외의 공간에 수용된다.
상기 제1가스배출관(600)의 연결은 상기 포집기(500)에 수용된 물이 상기 반응조(200)로 역류하지 않도록 이루어지고, 상기 제1가스배출관(600)은 상기 하우징(100)의 직선왕복운동이 상기 포집기(500)에 영향을 미치지 않도록 탄성 재질로 이루어진다.
상기 회수관(700)은 염산가스를 용해시킨 상기 물이 상기 반응조(200)로 회수되기 위한 통로로서 작용한다.
상술한 바와 같이 상기 반응조(200)에서 발생한 수증기는 상기 물에 응축되는데, 이와 같은 경우 상기 물의 수위가 높아지게 되고, 상기 물은 높아진 수위에 의해 증가한 수압으로 인해 상기 포집기(500)로부터 상기 반응조(200)로 회수된다.
상기 회수관(700)의 연결은 상기 반응조(200)에 수용된 약액(L)이 상기 포집기(500)로 유입되지 않도록 이루어지고, 상기 회수관(700)은 상기 하우징(100)의 직선왕복운동이 상기 포집기(500)에 영향을 미치지 않도록 탄성 재질로 이루어진다.
상술한 바와 같이 본 발명의 유기성 폐기물 가수분해장치가 상기 포집기(500), 제1가스배출관(600) 및 회수관(700)을 포함할 경우, 상기 반응조(200)로부터 유출된 약액(L)을 다시 상기 반응조(200)로 회수시킬 수 있기 때문에 유기성 폐기물(O)을 액화시키는데 소요되는 약액(L)의 양을 절감할 수 있어 약액(L)의 구입에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
한편, 상기 포집기(500)에는 상기 포집기(500)로부터 유출된 가스를 중화 및 탈취시키기 위한 가스순화기(800)가 연결되는 것이 바람직하다.
상기 포집기(500)에는 상기 물에 용해되기 않은 유기성 가스와 약간의 염산가스가 수용되어 있다.
상기 유기성 가스와 약간의 염산가스는 제2가스배출관(610)을 통해 상기 가스순화기(800)로 유입된다.
상기 가스순화기(800)로 유입된 약간의 염산가스는 상기 가스순화기(800) 내부에 위치하는 석회층을 통과하면서 염화칼슘으로 중화되고, 상기 가스순화기(800)로 유입된 유기성 가스는 상기 석회층의 상부에 위치하는 입상활성탄을 통과하면서 탈취된다.
상기 염화칼슘과 탈취된 유기성 가스는 제3가스배출관(620)을 통해 외부로 배출된다. 한편, 상기 석회층은 입상생석회(CaO) 또는 석회로 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 작업자는 음식물쓰레기, 하폐수슬러지, 동식물의 잔재물, 가축 사체 및 도축장폐기물 등의 유기성 폐기물(O)과 적정량의 약액(L)을 상기 반응조(200) 내부에 유입시킨 후, 가열봉(320)에 전원을 인가한다.
이때, 약액(L)의 온도가 약 80 내지 95℃에 도달하면 작업자는 상기 구동모터(410)를 작동시키고, 이에 의해 상기 하우징(100)은 직선왕복운동을 수행하게 된다.
상기 하우징(100)의 직선왕복운동에 의해 상기 유기성 폐기물(O)은 상기 반응조(200) 내부에서 불규칙적으로 운동하고, 그 과정에서 상기 유기성 폐기물(O)이 물리적으로 분쇄됨과 동시에 약액(L)과 반응하여 액화된다.
상기 유기성 폐기물(O)의 액화과정에서 발생한 염산가스, 수증기 및 기타 유기성 가스는 포집기(500)로 유입된다.
상기 포집기(500)로 유입된 염산가스 중 일부는 물에 용해되어 반응조(200)로 회수되고, 나머지 일부는 가스순화기(800)로 유입된다.
또한, 상기 수증기는 상기 포집기(500)에서 응축되어 상기 물의 수위를 높이고, 상기 유기성 가스는 상기 가스순화기(800)로 유입된다.
상기 가스순화기(800)로 유입된 염산가스는 석회층에 의해 중화되어 외부로 배출되고, 상기 유기성 가스는 입상활성탄에 의해 탈취되어 외부로 배출된다.
마지막으로 유기성 폐기물(O)의 액화작업이 종료되면 상기 반응조(200)에 잔류하는 액체들을 배출관(120)을 통해 하우징(100) 외부로 배출한다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (9)

  1. 상면이 개방되고 내부에 수용공간이 마련된 하우징(100);
    상기 하우징(100)의 내부 수용공간에 수용되고, 상면이 개방되고 내부에 수용공간이 마련되며, 상기 내부 수용공간에 소정의 약액(L)이 저류되는 반응조(200);
    상기 반응조(200)의 하면에 결합 되어, 상기 반응조(200)에 일체형으로 구비된 가열부(300); 및
    상기 하우징(100)이 직선왕복운동이 수행되도록 상기 하우징(100)을 이동시키는 구동수단(400)을 포함하는 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응조(200)는 하면의 양측단이 상방을 향해 소정의 각도로 경사진 경사면(210)이 형성된 것을 특징으로 하는 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경사면(210)은 상면에 돌출 주름판(211)이 형성된 것을 특징으로 하는 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반응조(200)는 유리강화플라스틱(FRP)재질이며, 두께가 15mm 이상인 것을 특징으로 하는 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가열부(300)는,
    내부에 수용공간이 마련된 케이스(310);
    상기 케이스(310)를 수평으로 관통된 상태로 상기 케이스(310)의 내부 수용공간에 수용되되, 양단이 상기 케이스(310)의 양측단에서 각각 돌출된 상태로 위치하는 적어도 하나 이상의 가열봉(320);
    상기 케이스(310)의 양측단에서 돌출된 상기 가열봉(320)의 양단이 상기 케이스(310)에 고정되는 것을 가능하게 플랜지(331), 실링소켓(332) 및 체결볼트(333)를 구비하는 체결수단(330)을 포함하며,
    상기 케이스(310)는 상면에 복수의 돌출부(311)가 형성되고, 상기 돌출부(311)는 상기 반응조(200)의 하면을 관통하는 관통공(3111)이 형성된 것을 특징으로 하는 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가열봉(320)은 테프론 튜브로 외경이 코팅처리된 전기히터 및 스팀파이프 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 구동수단(400)은,
    구동모터(410);
    상기 구동모터(410)와 연결되어 상기 구동모터(410)에 의한 회전운동을 직선왕복운동으로 전환하는 크랭크축(420);
    일단은 상기 크랭크축(420)에 연결되고 타단은 상기 하우징(100)의 측면에 연결되어 상기 크랭크축(420)에 의해 변환된 직선왕복운동을 상기 하우징(100)에 전달하는 커넥팅 로드(430); 및
    상기 하우징(100)의 하면에 장착되는 복수의 롤러(440)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    내부에 물이 수용된 포집기(500);
    상기 반응조(200)에서 발생 된 가스가 상기 포집기(500)로 이동되도록 상기 반응조(200)와 상기 포집기(500)를 연결하는 제1가스배출관(600);
    상기 포집기(500)의 물이 상기 반응조(200)로 회수되도록 상기 반응조(200)와 상기 포집기(500)를 연결하는 회수관(700); 및
    상기 포집기(500)로부터 유출된 가스를 중화 및 탈취시킨 후 외부로 배출하는 가스순화기(800)를 포함하며,
    상기 제1가스배출관(600)을 통해 상기 포집기(500)로 이동한 가스 중, 염산가스는 상기 물에 용해되며, 수증기는 상기 물에 응축되어 상기 물의 수위를 높이고, 높아진 상기 수위에 의해 증가한 수압으로 인해 상기 염산가스가 용해된 상기 물이 상기 회수관(700)을 통해 상기 반응조(200)로 회수되고,
    상기 포집기(500)로부터 유출된 가스 중, 염산가스는 상기 가스순화기(800) 내부에 위치하는 석회층에 의해 중화되고, 유기성 가스는 상기 가스순화기(800) 내부에 위치하는 활성탄에 의해 탈취되는 것을 특징으로 하는 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하우징(100)은 개방된 상부를 덮는 덮개(110)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수리학적 파쇄현상을 이용한 유기성 폐기물 가수분해 장치.
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