KR100965932B1 - 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템 - Google Patents
유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 유기성 폐기물의 처리과정에서 발생하는 악취를 직접연소방식으로 탈취소각하여 제거함과 아울러 탈취소각시 발생하는 폐열을 스팀보일러로 공급하여 폐열을 재활용할 수 있도록 하는 등 유기성 폐기물의 효율적인 처리는 물론 에너지 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 유기성 폐기물에서 이물질을 제거한 다음 유기성 폐기물을 혼합장치로 보내는 자동선별기와; 상기 자동선별기로부터 공급된 혼합대상물을 혼합하여 건조기로 보내는 혼합장치와; 상기 회전샤프트 외주를 따라 설치된 이송디스크가 혼합장치로부터 공급된 건조대상물을 한쪽 방향으로 교반 이송하면서 이송디스크 내부로 공급된 증기가 발산하는 열에너지로 건조대상물을 가열 및 보유수분을 증발시켜 건조하는 건조기와; 상기 건조기에서 배출된 증기를 포집하여 이 포집한 증기를 증기냉각기로 이송하는 사이클론과; 상기 사이클론으로부터 공급된 증기를 응축ㆍ제거한 후 배출되는 비응축 가스만을 탈취소각로로 보내는 증기냉각기와; 상기 증기냉각기로부터 공급된 비응축 가스를 직접연소방식으로 소각처리하고 이때 발생하는 폐열을 스팀보일러로 공급하는 탈취소각로와; 상기 고압의 증기를 건조기로 공급하는 스팀보일러와; 상기 건조기로부터 배출된 건조물을 공급받아 완전 건조물을 만드는 냉각기를; 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 유기성 폐기물에서 이물질을 제거한 다음 유기성 폐기물을 혼합장치로 보내는 자동선별기와; 상기 자동선별기로부터 공급된 혼합대상물을 혼합하여 건조기로 보내는 혼합장치와; 상기 회전샤프트 외주를 따라 설치된 이송디스크가 혼합장치로부터 공급된 건조대상물을 한쪽 방향으로 교반 이송하면서 이송디스크 내부로 공급된 증기가 발산하는 열에너지로 건조대상물을 가열 및 보유수분을 증발시켜 건조하는 건조기와; 상기 건조기에서 배출된 증기를 포집하여 이 포집한 증기를 증기냉각기로 이송하는 사이클론과; 상기 사이클론으로부터 공급된 증기를 응축ㆍ제거한 후 배출되는 비응축 가스만을 탈취소각로로 보내는 증기냉각기와; 상기 증기냉각기로부터 공급된 비응축 가스를 직접연소방식으로 소각처리하고 이때 발생하는 폐열을 스팀보일러로 공급하는 탈취소각로와; 상기 고압의 증기를 건조기로 공급하는 스팀보일러와; 상기 건조기로부터 배출된 건조물을 공급받아 완전 건조물을 만드는 냉각기를; 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 음식물 등과 같은 유기성 폐기물의 건조시 유기성 폐기물과 유기성 폐기물의 건조처리시 발생하는 건조물을 함께 투입하여 수분함수율을 낮춤으로써 건조 효율을 향상시킬 수 있도록 하고, 건조기와 스팀보일러 사이에 스팀이젝터를 설치함으로써 건조기로부터 배출되는 저압스팀의 재증발 증기를 스팀보일러에 재공급하여 재활용할 수 있도록 하며, 유기성 폐기물의 처리과정에서 발생하는 악취를 직접연소방식으로 탈취소각하여 제거함과 아울러 탈취소각시 발생하는 폐열을 스팀보일러로 공급하여 폐열을 재활용할 수 있도록 하는 등 유기성 폐기물의 효율적인 처리는 물론 에너지 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템에 관한 것이다.
음식물 폐기물 등과 같은 유기성 폐기물 처리방법으로는 소각처리하는 방법과 유기성 폐기물에 함유하고 있는 수분을 제거하여 음식물 찌꺼기의 부피를 줄이 방법이 있으며, 최근에는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 사용하여 유기성 폐기물을 가공처리하여 사료 및 비료원료를 제조하는 방법이 연구 개발되고 있다.
유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템의 실시예로서, 대한민국 특허등록 제10-0278374호에 『음식쓰레기를 미생물에 의하여 발효처리하기 위하여, 소각로와 보일러로 장치된 폐기물 소각수단에서 발생되는 열기와 증기를 공급받도록된 공지의 음식쓰레기 처리수단에 있어서, 상기 소각로에 연결된 열기공급관에 열교환기를 장치하여 소각로에서 발생된 고온의 열기가 열교환기에 의하여 조절된 후 건조기와 고속발효기에 각각 공급되도록 장치하며, 상기 보일러에 연결된 증기공급관에 열교환기를 장치하여 보일러에서 발생된 고온의 증기가 열교환기에 의하여 조절된 후 건조기와 고숙발효기와 후숙발효기에 각각 공급되도록 장치하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각열을 이용한 음식쓰레기 처리장치』에 관한 기술이 게시된 바 있다.
대한민국 특허등록 제10-0327973호에 『함수율 약 80% 정도의 탈수된 슬러지와 건조된 슬러지를 혼합하여 함수율 30-60%로 만드는 혼합단계와; 상기 혼합단계를 거친 슬러지를 마찰 가열방식으로 가열시키며, 고압으로 압착시킨 후에 상대적으로 저압인 대기중으로 배출시킴으로써 내부에 공극이 형성되고 표면이 거친 슬러지 덩어리를 형성하는 팽적/성형단계와; 상기 팽적/성형단계로부터 공급된 슬러지 덩어리를 가열하여 함수율 약 20% 이하로 건조시키는 건조단계로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 건조방법』에 관한 기술이 게시된 바 있다.
대한민국 특허등록 제10-0726788호에 『연소실 내부로 가연성 폐기물을 투입하기 위한 폐기물투입장치와; 상기 폐기물투입장치로부터 공급되는 가연성 폐기물을 연소시키기 위하여 연소실 하부에 설치된 연소부와; 상기 연소실에서 연소된 배기가스가 배출되는 배기구와; 상기 배기구를 통하여 배기가스가 공급되는 재연소실과; 상기 재연소실 내부의 배기가스를 재연소시키기 위한 재연소버너로 이루어진 폐기물 소각시스템; 및 함수율이 높은 폐기물을 투입하여 분쇄하기 위한 파쇄기에 의하여 공급되는 폐기물이 투입되는 투입구 및 재연소실의 출구가 연결되고, 회전되는 건조드럼과; 상기 건조드럼 일측에 구비된 집진기로 이루어진 폐기물 건조장치에 있어서, 상기 재연소실 외주연에 공간부가 형성되도록 설치된 덕트부재; 상기 덕트부재 내주연에는 고정되고, 상기 재연소실 외주연에는 밀착되도록 나선형으로 연장되게 이루어진 가이드부재; 상기 덕트부재 일측과 타측에 연통되게 각각 구비된 배출구 및 유입구; 상기 유입구와 상기 집진기 사이에 연결되어 상기 집진기 내부의 공기를 상기 덕트부재의 공간부로 공급하는 공급파이프부재; 상기 재연소실측의 상기 공급파이프부재에 구비되어 상기 덕트부재의 공간부로 상기 공기를 강제로 공급하는 송풍기; 및 상기 덕트부재 일측 외주연의 상기 배출구에 삽입되어 악취 및 매연이 제거된 공기를 외부로 배출시키는 배출파이프부재; 로 이루어져 상기 집진기에 포집된 공기중에 포함된 악취 및 매연을 태워 제거하는 악취 및 매연제거장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각 및 폐기물 건조시스템의 악취 및 매연제거장치』에 관한 기술이 게시된 바 있다.
대한민국 특허등록 제10-0781793호에 『유기성 폐기물이 투입호퍼를 통해 슬러지저장사일로에 일시보관된 후 유동상건조로로 유입되고, 그 유기성 폐기물은 유동상건조로 일측에 구비되어 있는 열교환기에서 공급되는 에너지에 의해 건조처리되고, 그 유기성 폐기물의 건조 처리과정에서 발생한 가스는 유동상건조로의 상부 일측에 설치되어 있는 가스처리부를 거쳐 외부로 배출되고, 그 건조 처리된 유기성 폐기물은 유동상건조로 후단에 설치되어 있는 냉각기로 이송되어 저온처리된 후 최종제품저장사일로를 거쳐 최종제품으로 처리되는 것에 있어서, 상기 가스처리부는 유동상건조로에서 발생한 가스에 포함되어 있는 분진 및 미세먼지를 응집처리한 후 그 응집처리된 분진은 혼합기를 통해 유동상건조기로 반송시키는 싸이클론과, 그 싸이클론을 거친 가스를 냉각수공급기에서 공급되는 냉각수를 이용하여 응축시키는 응축기와, 그 응축기를 거친 가스에서 액상을 분리하는 수분분리기와, 그 수분분리기를 거친 가스를 팬을 통해 공급받아 그 가스 내부에 포함되어 있는 악취 및 유해성분을 바이오필터를 이용하여 처리하는 탈취기로 구성되어 정화처리된 처리가스를 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 및 음식물 처리시 발생하는 악취제거 장치』에 관한 기술이 게시된 바 있다.
그러나 종래의 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템은 유기성 폐기물의 높은 함수율과 물리 화학적 특성을 정확하게 파악하지 않은 상태에서 유기성 폐기물을 건조처리하기 때문에 유기성 폐기물의 건조과정에서 탄화가 일어나 생산되는 사료 및 비료원료의 품질이 저하로 이어지는 문제점과, 건조과정 시 폐열을 회수할 수 있는 장치가 마련되어 있지 않아 에너지 효율이 떨어지고 특히 악취제거 및 건조과정 시에 많은 에너지가 사용되는 문제점이 있었다.
따라서, 해당 기술분야에서는 유기성 폐기물을 효율적으로 건조하여 고품질의 사료 및 비료원료를 생산함은 물론 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템의 운전시 에너지를 대폭 절감할 수 있는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
일반적으로 건조에 필요한 전열량은 같아도 이것을 장시간에 걸쳐서 전열하는 것과 단시간에 전열하는 것은 단위 시간당의 발열량과 동력이 같은 경우, 당연히 후자가 더 에너지절감이 되는 것은 물론 건조속도도 빨라진다. 그리고 탈수를 하지 않은 음식물 잔반을 건조하는 경우, 이 음식물 잔반은 수분함량이 WB 72~85%(음식물류 폐기물의 탈수여부에 따라서 차이가 발생)정도로 매우 높기 때문에 이를 건조기에 직접 투입하여 건조제품의 요구 함수율 WB 12%까지 건조할 경우에는 건조장치의 종류에 상관없이 다음과 같은 문제점들이 발생한다.
첫째, 수분이 높은 슬러지는 점성이 매우 높으므로 건조장치의 입구 부분에서의(건조기 투입장치 및 건조장치의 초기부분 등)장애 발생요인이 많다.
둘째, 수분증발이 발생하기 시작하는 초기 건조시 건조물의 수분이 높으므로 이로 인한 무거리가 매우 많이 발생하여 건조물의 품질이 저하된다.
셋째, 건조물의 열화 및 탄화가 발생하여 건조물의 품질이 저하된다.
넷째, 건조물의 수분낙차가 매우 크므로 건조기의 크기, 특히 건조기의 길이가 증가한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로, 건조기에 투입된 건조대상물을 이송디스크로 교반 이송하면서 이송디스크 내부로 공급된 증기가 발산하는 열에너지로 건조대상물을 가열 및 보유수분을 증발시켜 건조하고 이때 발생하는 악취는 탈취소각로로 보내어 탈취소각처리 함으로써, 유기성 폐기물의 악취발생과 병원성 미생물의 서식이 불가능하도록 건조하여 고품질의 사료 및 비료원료를 생산함은 물론 에너지 효율을 극대화할 수 있도록 한 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 자동선별기와 건조기 사이에 혼합장치를 설치하고 혼합장치에 유기성 폐기물과 건조기에서 배출된 건조물을 함께 투입하여 혼합한 다음 혼합물을 건조기로 보냄으로써, 건조기에 투입된 혼합물의 건조 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 건조기와 스팀보일러 사이의 연결라인에 스팀이젝터를 설치하여 건조기에서 배출된 저압스팀의 재증발 증기를 회수한 다음 스팀보일러로 공급하여 재활용할 수 있도록 한 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 건조기의 건조과정에서 발생하는 악취를 탈취소각로로 공급하여 액화천연가스를 연료로 악취를 탈취소각처리하여 제거하고 이때 발생하는 폐열은 스팀보일러로 공급하여 재활용할 수 있도록 한 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 유기성 폐기물에서 이물질을 제거한 다음 유기성 폐기물을 혼합장치로 보내는 자동선별기와; 상기 자동선별기로부터 공급된 혼합대상물을 혼합하여 건조기로 보내는 혼합장치와; 상기 회전샤프트 외주를 따라 설치된 이송디스크가 혼합장치로부터 공급된 건조대상물을 한쪽 방향으로 교반 이송하면서 이송디스크 내부로 공급된 증기가 발산하는 열에너지로 건조대상물을 가열 및 보유수분을 증발시켜 건조하는 건조기와; 상기 건조기에서 배출된 증기를 포집하여 이 포집한 증기를 증기냉각기로 이송하는 사이클론과; 상기 사이클론으로부터 공급된 증기를 응축ㆍ제거한 후 배출되는 비응축 가스만을 탈취소각로로 보내는 증기냉각기와; 상기 증기냉각기로부터 공급된 비응축 가스를 직접연소방식으로 소각처리하고 이때 발생하는 폐열을 스팀보일러로 공급하는 탈취소각로와; 상기 고압의 증기를 건조기로 공급하는 스팀보일러와; 상기 건조기로부터 배출된 건조물을 공급받아 완전 건조물을 만드는 냉각기를; 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 혼합장치로 투입되는 혼합대상물은, 유기성 폐기물과, 건조기에서 생산된 건조물과, 유기성 폐기물에서 발생하는 탈수 케이크 및 부형제 중 선택되는 2종 이상의 혼합물로 이루어짐을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 부형제는, 재활용가치를 높일 수 있는 콩, 조, 기장, 수수, 밀, 옥수수의 곡물 중 선택되는 어느 하나의 곡물 또는 2종 이상의 곡물로 이루어짐을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 혼합장치는, 싱글 회전축의 외주를 따라 형성된 패들형 날개에 의해 혼합대상물을 혼합하는 싱글 패들 혼합기와; 상기 싱글 패들 혼합기에 의해 혼합된 혼합대상물을 공급받아 더블 회전축의 외주를 따라 형성된 패들형 날개에 의해 혼합대상물을 한번 더 혼합하는 더블 패들 혼합기를; 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 싱글 패들 혼합기는, 더블 패들 혼합기에 비하여 빠른 속도로 단시간에 무거리를 생성하지 않으면서 혼합대상물을 혼합하며, 상기 더블 패들 혼합기는, 싱글 패들 혼합기에서 배출된 혼합대상물을 싱글 패들 혼합기에 비하여 저속으로 장시간 무거리를 생성하지 않으면서 혼합대상물을 혼합함을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 혼합대상물은, 유기성 폐기물과, 건조기에서 생산된 건조물과, 유기성 폐기물에서 발생하는 탈수 케이크 및 재활용가치를 높일 수 있는 콩, 조, 기장, 수수, 밀, 옥수수의 곡물 중 선택되는 어느 하나로 이루어지는 부형제 중 선택되는 2종 이상의 혼합물로 이루어짐을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 건조기는, 투입된 건조대상물을 건조할 수 있도록 밀폐형으로 형성되는 것으로서, 상부에는 건조대상물이 투입되는 투입구 및 내부의 증기가 배출되는 배기구가 형성되고 하부 일단에는 건조가 완료된 건조물을 배출하는 배출구가 구비된 건조기 본체와; 상기 건조기 본체 내부에 설치되는 것으로서, 일단은 회전가능하도록 구동수단과 연결되고 타단은 내부로 증기를 공급할 수 있도록 스팀공급수단과 연결되는 회전샤프트와; 상기 회전샤프트의 외주를 따라 형성되어 회전샤프트의 회전작동에 의해 건조기 본체 내부에 투입된 건조대상물을 건조하면서 배출구 쪽으로 이송하는 것으로서, 회전샤프트로부터 공급된 증기가 내부로 공급될 수 있도록 스팀재킷구조로 형성되는 이송디스크를; 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 이송디스크가 건조대상물과 접촉하면서 건조대상물에게 빼앗긴 열로 인해 이송디스크 내부의 증기가 응축수로 될 때의 응축수 온도는 95℃임을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 건조기의 회전샤프트 일단과 스팀보일러 사이의 배관라인에는, 스팀이젝터를 설치하여 건조기에서 배출된 저압스팀의 재증발 증기를 회수한 다음 스팀보일러로 공급함을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 증기냉각기와 탈취소각로 사이의 배관라인에는, 스팀냉각기로부터 배출되는 비응축 가스를 탈취소각로 압송하는 블로워가 설치됨을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 증기냉각기는 쿨링타워와 연결되어 열교환이 이루어짐을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 자동선별기 및 건조기는, 수거된 유기성 폐기물을 파봉기로 공급하는 투입호퍼와, 유기성 폐기물을 담은 비닐봉지를 찢어서 유기성 폐기물을 탈수기로 공급하는 파봉기와, 상기 파봉기로부터 공급된 유기성 폐기물의 탈수과정을 통해 슬러지와 탈리액으로 분리한 다음 슬러지는 자동선별기로 공급하고 탈리액은 원심분리기로 공급하는 탈수기와, 상기 탈수기로부터 공급된 탈리액의 원심분리과정을 통해 슬러지와 탈리액으로 분리한 다음 슬러지는 건조기로 공급하고 탈리액은 하수처리장으로 흘려보내는 원심분리기로 이루어지는 전처리 장치와 연결구성됨을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 냉각기는, 냉각기에서 배출된 건조물을 선별하여 이물질은 소각장으로 보내고 건조물만 분쇄기로 이송하는 진동선별기와, 상기 진동선별기에서 공급된 건조물을 규격대로 분쇄하는 분쇄기와, 상기 분쇄기를 거친 건조물에서 금속과 같은 이물질을 제거하는 자력선별기와, 금속이 제거된 건조물을 사일로로 이송하는 공기이송장치와, 상기 공기이송장치를 통해 이송된 완제품의 건조물을 저장하였다가 반출하는 사일로의 후처리장치와 연결구성됨을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 건조기 내부의 온도는 120℃ 이상을 유지하여 병원성균을 사멸시킬 수 있도록 함을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 탈취소각로에서는 비응축 가스를 750℃ 이상의 고온으로 소각하여 악취를 탈취소각처리 함을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 탈취소각로에서는 비응축 가스를 소각하는 연료로 액화천연가스를 사용함을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명에 따른 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템은 건조기에 투입된 건조대상물을 이송디스크로 교반 이송하면서 이송디스크 내부로 공급된 증기가 발산하는 열에너지로 건조대상물을 가열 및 보유수분을 증발시켜 건조하고 이때 발생하는 악취는 탈취소각로로 보내어 탈취소각처리 함으로써, 유기성 폐기물의 악취발생과 병원성 미생물의 서식이 불가능하도록 건조하여 고품질의 사료 및 비료원료를 생산함은 물론 에너지 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 자동선별기와 건조기 사이에 혼합장치를 설치하고 혼합장치에 유기성 폐기물과 건조기에서 배출된 건조물을 함께 투입하여 혼합한 다음 혼합물을 건조기로 보냄으로써, 건조기에 투입된 혼합물의 건조 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 건조기와 스팀보일러 사이의 연결라인에 스팀이젝터를 설치하여 건조기에서 배출된 저압스팀의 재증발 증기를 회수한 다음 스팀보일러로 공급하여 재활용할 수 있다.
또한, 건조기의 건조과정에서 발생하는 악취를 탈취소각로로 공급하여 액화천연가스를 연료로 악취를 탈취소각처리하여 제거하고 이때 발생하는 폐열은 스팀보일러로 공급하여 재활용할 수 있다.
또한, 자동선별기와 건조기 사이에 혼합장치를 설치하고 혼합장치에 유기성 폐기물과 건조기에서 배출된 건조물을 함께 투입하여 혼합한 다음 혼합물을 건조기로 보냄으로써, 건조기에 투입된 혼합물의 건조 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 건조기와 스팀보일러 사이의 연결라인에 스팀이젝터를 설치하여 건조기에서 배출된 저압스팀의 재증발 증기를 회수한 다음 스팀보일러로 공급하여 재활용할 수 있다.
또한, 건조기의 건조과정에서 발생하는 악취를 탈취소각로로 공급하여 액화천연가스를 연료로 악취를 탈취소각처리하여 제거하고 이때 발생하는 폐열은 스팀보일러로 공급하여 재활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전체구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건조기의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 건조기 회전샤프트 및 이송디스크의 확대도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스팀이젝터의 연결구성을 보인 회로도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증기냉각기의 확대도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 혼합장치의 확대도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 재순환용 건조물의 투입과정도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 싱글 패들 혼합기 패들의 부분 확대도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 더블 패들 혼합기 패들의 부분 확대도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물의 처리과정도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물의 건조과정도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건조기의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 건조기 회전샤프트 및 이송디스크의 확대도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스팀이젝터의 연결구성을 보인 회로도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증기냉각기의 확대도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 혼합장치의 확대도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 재순환용 건조물의 투입과정도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 싱글 패들 혼합기 패들의 부분 확대도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 더블 패들 혼합기 패들의 부분 확대도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물의 처리과정도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물의 건조과정도.
본 발명은, 유기성 폐기물에서 이물질을 제거한 다음 유기성 폐기물을 혼합장치로 보내는 자동선별기와; 상기 자동선별기로부터 공급된 혼합대상물을 혼합하여 건조기로 보내는 혼합장치와; 상기 회전샤프트 외주를 따라 설치된 이송디스크가 혼합장치로부터 공급된 건조대상물을 한쪽 방향으로 교반 이송하면서 이송디스크 내부로 공급된 증기가 발산하는 열에너지로 건조대상물을 가열 및 보유수분을 증발시켜 건조하는 건조기와; 상기 건조기에서 배출된 증기를 포집하여 이 포집한 증기를 증기냉각기로 이송하는 사이클론과; 상기 사이클론으로부터 공급된 증기를 응축ㆍ제거한 후 배출되는 비응축 가스만을 탈취소각로로 보내는 증기냉각기와; 상기 증기냉각기로부터 공급된 비응축 가스를 직접연소방식으로 소각처리하고 이때 발생하는 폐열을 스팀보일러로 공급하는 탈취소각로와; 상기 고압의 증기를 건조기로 공급하는 스팀보일러와; 상기 건조기로부터 배출된 건조물을 공급받아 완전 건조물을 만드는 냉각기를; 포함하여 구성됨을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합장치로 투입되는 혼합대상물은, 유기성 폐기물과, 건조기에서 생산된 건조물과, 유기성 폐기물에서 발생하는 탈수 케이크 및 부형제 중 선택되는 2종 이상의 혼합물로 이루어짐을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 부형제는, 재활용가치를 높일 수 있는 콩, 조, 기장, 수수, 밀, 옥수수의 곡물 중 선택되는 어느 하나의 곡물 또는 2종 이상의 곡물로 이루어짐을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합장치는, 싱글 회전축의 외주를 따라 형성된 패들형 날개에 의해 혼합대상물을 혼합하는 싱글 패들 혼합기와; 상기 싱글 패들 혼합기에 의해 혼합된 혼합대상물을 공급받아 더블 회전축의 외주를 따라 형성된 패들형 날개에 의해 혼합대상물을 한번 더 혼합하는 더블 패들 혼합기를; 포함하여 구성됨을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 싱글 패들 혼합기는 더블 패들 혼합기에 비하여 빠른 속도로 단시간에 무거리를 생성하지 않으면서 혼합대상물을 혼합하며, 상기 더블 패들 혼합기는 싱글 패들 혼합기에서 배출된 혼합대상물을 싱글 패들 혼합기에 비하여 저속으로 장시간 무거리를 생성하지 않으면서 혼합대상물을 혼합함을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합대상물은, 유기성 폐기물과, 건조기에서 생산된 건조물과, 유기성 폐기물에서 발생하는 탈수 케이크 및 재활용가치를 높일 수 있는 콩, 조, 기장, 수수, 밀, 옥수수의 곡물 중 선택되는 어느 하나로 이루어지는 부형제 중 선택되는 2종 이상의 혼합물로 이루어짐을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 건조기는, 투입된 건조대상물을 건조할 수 있도록 밀폐형으로 형성되는 것으로서, 상부에는 건조대상물이 투입되는 투입구 및 내부의 증기가 배출되는 배기구가 형성되고 하부 일단에는 건조가 완료된 건조물을 배출하는 배출구가 구비된 건조기 본체와; 상기 건조기 본체 내부에 설치되는 것으로서, 일단은 회전가능하도록 구동수단과 연결되고 타단은 내부로 증기를 공급할 수 있도록 스팀공급수단과 연결되는 회전샤프트와; 상기 회전샤프트의 외주를 따라 형성되어 회전샤프트의 회전작동에 의해 건조기 본체 내부에 투입된 건조대상물을 건조하면서 배출구 쪽으로 이송하는 것으로서, 회전샤프트로부터 공급된 증기가 내부로 공급될 수 있도록 스팀재킷구조로 형성되는 이송디스크를; 포함하여 구성됨을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 이송디스크가 건조대상물과 접촉하면서 건조대상물에게 빼앗긴 열로 인해 이송디스크 내부의 증기가 응축수로 될 때의 응축수 온도는 95℃임을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 건조기의 회전샤프트 일단과 스팀보일러 사이의 배관라인에는, 스팀이젝터를 설치하여 건조기에서 배출된 저압스팀의 재증발 증기를 회수한 다음 스팀보일러로 공급함을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 증기냉각기와 탈취소각로 사이의 배관라인에는, 스팀냉각기로부터 배출되는 비응축 가스를 탈취소각로 압송하는 블로워가 설치됨을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 증기냉각기는 쿨링타워와 연결되어 열교환이 이루어짐을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 자동선별기 및 건조기는, 수거된 유기성 폐기물을 파봉기로 공급하는 투입호퍼와, 유기성 폐기물을 담은 비닐봉지를 찢어서 유기성 폐기물을 탈수기로 공급하는 파봉기와, 상기 파봉기로부터 공급된 유기성 폐기물의 탈수과정을 통해 슬러지와 탈리액으로 분리한 다음 슬러지는 자동선별기로 공급하고 탈리액은 원심분리기로 공급하는 탈수기와, 상기 탈수기로부터 공급된 탈리액의 원심분리과정을 통해 슬러지와 탈리액으로 분리한 다음 슬러지는 건조기로 공급하고 탈리액은 하수처리장으로 흘려보내는 원심분리기로 이루어지는 전처리 장치와 연결구성됨을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각기는, 냉각기에서 배출된 건조물을 선별하여 이물질은 소각장으로 보내고 건조물만 분쇄기로 이송하는 진동선별기와, 상기 진동선별기에서 공급된 건조물을 규격대로 분쇄하는 분쇄기와, 상기 분쇄기를 거친 건조물에서 금속과 같은 이물질을 제거하는 자력선별기와, 금속이 제거된 건조물을 사일로로 이송하는 공기이송장치와, 상기 공기이송장치를 통해 이송된 완제품의 건조물을 저장하였다가 반출하는 사일로의 후처리장치와 연결구성됨을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 건조기 내부의 온도는 120℃ 이상을 유지하여 병원성균을 사멸시킬 수 있도록 함을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 탈취소각로에서는 비응축 가스를 750℃ 이상의 고온으로 소각하여 악취를 탈취소각처리 함을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 탈취소각로에서는 비응축 가스를 소각하는 연료로 액화천연가스를 사용함을 기술구성의 특징으로 한다.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템의 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전체구성도이다. 도시된 바와 같이 유기성 폐기물(이하 “유기성 폐기물”이라 한다)에서 이물질을 제거하는 자동선별기(11)와, 자동선별기(11)에서 공급된 유기성 폐기물과 건조기(12)에서 배출된 건조물을 함께 혼합하는 혼합장치(21)와, 혼합장치(21)에서 공급된 건조대상물을 증기로 건조처리하는 건조기(12)와, 건조기(12)와 순환사이클을 이루도록 연결구성되는 사이클론(13)과 증기냉각기(14)와 탈취소각로(15) 및 스팀보일러(16)로 구성된다.
자동선별기(11)는, 유기성 폐기물의 건조 전에 이물질을 제거하는 장치로서 건조기(12)와 연결구성되어 유기성 폐기물에서 이물질을 분리한 다음 분리한 이물질은 소각장으로 보내어 소각처리하고 유기성 폐기물만을 혼합장치(21)로 보낸다.
또한, 자동선별기(11)는 다음의 전처리장치들과 연결구성된다. 즉, 자동선별기(11)는, 차량에 의해 수거된 각종 유기성 폐기물을 파봉기(2)로 공급하는 투입호퍼(1)와, 비닐봉지를 찢어서 비닐봉지 내부의 유기성 폐기물을 끄집어내어 유기성 폐기물만을 탈수기(3)로 공급하는 파봉기(2)와, 파봉기(2)로부터 공급된 유기성 폐기물을 탈수처리하여 슬러지와 탈리액으로 분리한 다음 슬러지는 자동선별기(11)로 공급하고 탈리액은 원심분리기(4)로 공급하는 탈수기(3)와, 탈수기(3)로부터 공급된 탈리액을 원심분리를 통해 슬러지와 탈리액으로 분리한 다음 슬러지는 건조기(12)로 공급하고 탈리액은 하수처리장으로 흘려보내는 원심분리기(4)와 연결구성된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건조기의 단면도이다. 도시된 바와 같이 건조기(12)는, 혼합장치(21)에서 공급된 건조대상물을 공급받아 건조하는 장치로서, 이송디스크(123)가 형성된 회전샤프트(122)가 회전작동을 하면서 투입된 건조대상물을 건조할 수 있도록 충분한 내부공간을 가지는 밀폐형태의 건조기 본체(121)와, 회전 가능하도록 건조기 본체(121) 내부에 설치되는 것으로서 좌, 우 양단이 건조기 본체(121)의 외측으로 노출설치되는 회전샤프트(122)와, 건조대상물을 한쪽 방향으로 이송할 수 있도록 회전샤프트(122)의 외주를 따라 등 간격으로 설치되는 이송디스크(123)로 구성된다.
건조기 본체(121)의 상부에는 내부와 연통되어 혼합장치(21)로부터 공급되는 건조대상물이 투입되는 투입구(124) 및 건조과정 시 건조기 본체(121) 내부에서 발생하는 증기를 배출하는 배기구(125)가 형성된다. 또한, 건조기 본체(121)의 하부 일단에는 건조가 완료된 건조물을 건조기 본체(121) 밖으로 배출할 수 있도록 건조기 본체(121) 내부와 연통하는 배출구(126)가 구비된다.
투입구(124)는 혼합장치(21)에서 공급된 건조대상물이 투입될 수 있도록 혼합장치(21)와 연결되고, 배기구(125)는 건조과정에서 발생하는 증기를 사이클론(13)으로 공급할 수 있도록 사이클론(13)과 연결되며, 배출구(126)는 건조기(12)로부터 배출된 건조물을 한번 더 건조하는 냉각기(17)와 연결된다.
또한, 배출구(126)와 냉각기(17) 사이를 연결하는 배관라인의 일단에는 혼합장치(21)와 연결되는 배관라인을 분기하여 건조기(12)에서 배출된 건조물을 혼합장치(21)로 공급할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 건조기 회전샤프트 및 이송디스크의 확대도 이다. 도시된 바와 같이 회전샤프트(122)는, 건조기 본체(121) 내부에 회전 가능하도록 설치되는 것으로서 내부에 증기를 공급할 수 있도록 속이 빈 중공축으로 형성되며 한쪽 단은 구동모터 등의 구동수단(127)과 연결설치되고 다른 한쪽 단은 로터리 조인트 등과 같은 스팀공급수단(128)과 연결되어 회전샤프트(122) 내부로 스팀을 공급할 수 있게 한다.
물론 구동수단(127) 및 스팀공급수단(128)의 위치를 반대로 바꾸어 설치하거나 스팀공급수단(128)을 회전샤프트(122)의 좌, 우 양단에 동시에 설치할 수도 있으며, 로터리 조인트는 스팀보일러(16)와 연결하여 회전샤프트(122) 내부에 증기를 공급할 수 있게 한다.
또한, 이송디스크(123)는 회전샤프트(122)의 외주를 따라 등 간격으로 설치되며 스크루 컨베이어의 나선 모양으로 형성된 날개와 같이 내부에 공급된 증기 열로 건조대상물을 휘저어 가열건조하면서 건조대상물을 배출구(126) 쪽으로 이송 배출하는 것으로서, 내부에 스팀을 공급할 수 있도록 회전샤프트(122)의 내부와 연통되는 스팀재킷구조로 형성된다.
여기서, 회전샤프트(122)에 공급된 스팀이 이송디스크(123)의 내부로 공급될 수 있도록 회전샤프트(122)와 이송디스크(123)는 사이펀 관 등과 같은 연결관에 의해 연결된다.
한편, 건조대상물의 건조과정에서 건조기(12)의 내부 온도는 120℃ 이상을 유지함으로써 병원성균을 사멸시켜 사료 및 비료원료로서의 안정성을 확보할 수 있도록 하며, 건조기(12)에서 건조된 건조물은 이송디스크(123)의 회전작동에 의해 배출구(126)로 이송되어 배출되고 배출된 건조물은 도 1과 같이 냉각기(17)로 공급되어 건조되면서 사료 및 비료원료에 적합한 건조물로 제조된다.
그리고 냉각기(17)는 다음의 후처리장치들과 연결구성된다. 즉, 냉각기(17)는 냉각기(17)에서 배출된 건조물을 선별하여 이물질은 소각장으로 보내고 건조물만 분쇄기(32)로 이송하는 진동선별기(31)와, 진동선별기(31)에서 공급된 건조물을 규격대로 분쇄하는 분쇄기(32)와, 분쇄기(32)를 거친 건조물에서 자석을 이용하여 금속 등과 같은 이물질을 제거하는 자력선별기(33)와, 금속이 제거된 건조물을 사일로(35)로 이송하는 공기이송장치(34)와, 공기이송장치(34)를 통해 이송된 완제품의 건조물을 저장하였다가 반출하는 사일로(35)와 연결구성된다.
다음은 건조기(12)와 연결되어 순환사이클을 이루는 사이클론(13)과 증기냉각기(14)와 탈취소각로(15) 및 스팀보일러(16)의 구성에 대해 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다.
먼저, 사이클론(13)은 건조기 본체(121)의 배기구(125)와 연결되어 건조대상물의 건조과정 시 건조기 본체(121)에서 발생하는 증기를 포집하여 원심력으로 이용하여 포집한 증기에 현탁해 있는 고체입자 등을 분리한 다음 습증기를 증기냉각기(14)로 이송한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 증기냉각기의 확대도이다. 도시된 바와 같이 증기냉각기(14)는 사이클론(13)과 연결되어 사이클론(13)으로부터 공급된 습증기를 응축하여 이때 발생하는 응축수는 하수처리장으로 흘려보내고, 악취를 발생하는 비응축 가스는 탈취소각로(15)로 보낸다. 여기서, 증기냉각기(14)와 탈취소각로(15)는 배관라인으로 연결되고 이 배관라인의 일단에는 증기냉각기(14)에서 배출되는 비응축 가스를 탈취소각로(15)로 압송하는 블로워(23)가 설치된다. 또한, 증기냉각기(14)는 쿨링타워(24)와 연결되어 열교환이 이루어진다.
또한, 탈취소각로(15)는 도 1에 도시된 바와 같이 증기냉각기(14)와 연결되어 증기냉각기(14)에서 배출된 비응축 가스를 750℃ 이상의 고온으로 탈취소각한다. 탈취소각시 사용되는 연료로 석유 등의 액체연료 석탄 등의 고체연료를 사용할 수도 있으나 바람직하게는 다른 연료에 비하여 청결하며 해가 없는 천연가스를 정제해서 얻은 메테인을 주성분으로 하는 가스를 냉각시켜 액화한 액화천연가스(liquefied natural gas)를 사용하는 것이 좋다. 탈취소각로(15)에서 탈취소각시 발생하는 폐열은 스팀보일러(16)로 공급하여 증기를 발생을 위한 열에너지로 사용한다.
스팀보일러(16)는 탈취소각로(15)부터 공급된 폐열과 자체에 공급되는 연료로 물을 끓여 증기를 발생시킨 다음 증기를 건조기(12)의 회전샤프트(122) 내부로 공급한다.
건조기(12)와 스팀보일러(16) 사이의 배관라인은 로터리 조인트에 의해 연결되며 이 배관라인의 일단에는 스팀이젝터(22)가 설치된다. 스팀이젝터(22)는 건조기 본체(121) 내부에 투입된 건조대상물을 건조하기 위해 회전샤프트(122) 내부를 거쳐 이송디스크(123) 내부에 공급된 증기의 응축수를 스팀보일러(16)로 다시 공급하는 장치이다.
도 5는 스팀이젝터의 연결구성을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 이송디스크(123) 내부에 공급된 증기는 건조대상물에 열에너지 빼앗겨 응축수로 변하고 이 응축수는 사이펀 관 등과 같은 연결관과 회전샤프트(122)의 일단에 설치된 로터리 조인트 및 스팀이젝터(22)를 거쳐 스팀보일러(16)로 공급되어 증기를 발생하기 위한 열에너지로 사용된다.
이송디스크(123) 내부에서 스팀보일러(16)로 공급되는 응축수 온도는 대략 95℃로 응축수가 외부로 방출되지 않고 곧바로 스팀보일러(16)로 공급하기 때문에 스팀보일러(16)에 투입하는 보충수량이 대폭 줄어들며 보일러 청관제 사용 및 세관 비용을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 시험한 결과 최대 30%의 에너지 절감효과가 있음을 알 수 있었다.
도 1, 6에 도시된 바와 같이 자동선별기(11)와 건조기(12) 사이에는 혼합장치(21)가 설치되는데 이 혼합장치(21)에는 유기성 폐기물과, 건조기에서 생산된 건조물과, 유기성 폐기물에서 발생하는 탈수 케이크 및 재활용가치를 높일 수 있는 콩, 조, 기장, 수수, 밀, 옥수수 등과 같은 곡물 중 선택되는 어느 하나로 이루어지는 각종 부형제 중 선택되는 2종 이상의 혼합대상물을 투입하여 혼합한다.
이때, 혼합장치(21)는 혼합대상물을 혼합할 수 있는 장치이면 어떤 혼합장치든 모두 가능하며, 탈수 케이크는 원심분리기(4)에서 유기성 폐기물을 원심분리시 발생하는 슬러지 등을 의미하고, 부형제는 콩, 조, 기장, 수수, 밀, 옥수수 등과 같은 곡물 중 선택되는 2종 이상의 곡물일 수도 있다.
한편, 건조기 내부에서의 원활한 이송 및 건조속도의 증대를 위하여 수많은 장치의 설계들이 다양한 문제점들을 해결하기 위하여 개발되어 왔다. 그러나 건조대상물의 함수율이 매우 높거나 점착성이 높은 경우에는 원료가 재료 투입구 쪽의 전열 면에 부착되는 현상과 건조재료가 뭉쳐지는 현상 때문에 어떤 내부장치를 사용하여도 이를 효과적으로 해결하기는 어려운 실정이다.
따라서, 탈수를 하지 않는 음식물 잔반처럼 건조기로 투입되는 원료의 수분이 매우 높은 경우에는 재순환 혼합건조방식으로 구성을 하여야 하며, 대다수의 분체는 이와 같은 방법으로 충분히 문제를 해결할 수 있다. 이때 건조장치의 크기는 재순환되는 양까지 처리할 수 있는 충분한 크기가 되어야 한다.
음식물 잔반과 같은 습재료의 건조에 건조재료 재순환식 건조방법을 적용한다면 동일 건조기 체적 또는 전열면적에서 건조속도의 증대 및 수분증발량의 증대를 이룰 수가 있다. 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 혼합장치(16)를 설치하여야 하며, 이때 사용하는 혼합장치(16)는 습재료와 건조물이 장시간에 걸쳐서 충분히 혼합이 되어 혼합대상물의 수분이 충분히 평형을 이룰 수 있는 혼합방법과 시간이 조성되는 방법을 선정하여야 한다.
또한, 혼합장치(21)는 도 7에 도시된 바와 같이 싱글 패들 혼합기(21)와 더블 패들 혼합기(212)를 순차연결 구조로 구성할 수도 있다.
즉, 혼합장치(21)를 구성하는 싱글 패들 혼합기(211)는, 밀폐형으로 형성되는 본체 내부에 도 8에 도시된 바와 같이 싱글 회전축(213)이 회전가능하도록 설치되고 이 회전축(213)의 외주를 따라 패들형 날개(214)가 형성되어 회전축(213)의 회전에 의해 패들형 날개(214)가 회전하면서 유기성 폐기물과 건조기(12)에서 배출된 건조물의 혼합대상물을 혼합한다. 싱글 패들 혼합기(211)는 싱글 회전축(213)으로 구성되어 더블 패들 혼합기(212)에 비하여 빠른 속도록 단시간에 무거리를 생성하지 않으면서 혼합대상물이 물리적으로 충분히 섞이도록 혼합한다.
싱글 패들 혼합기(211)에 투입되는 혼합대상물은 유기성 폐기물과, 건조기에서 생산된 건조물과, 유기성 폐기물에서 발생하는 탈수 케이크 및 재활용가치를 높일 수 있는 콩, 조, 기장, 수수, 밀, 옥수수 등과 같은 곡물 중 선택되는 어느 하나의 각종 부형제 중 선택되는 2종 이상의 혼합물이다.
이때, 탈수 케이크는 원심분리기(4)에서 유기성 폐기물을 원심분리시 발생하는 슬러지 등을 의미하고, 부형제는 콩, 조, 기장, 수수, 밀, 옥수수 등과 같은 곡물 중 선택되는 2종 이상의 곡물일 수도 있다.
또한, 더블 패들 혼합기(212)는, 싱글 패들 혼합기(211)와 연결구성되어 싱글 패들 혼합기(211)에서 공급된 혼합물을 한번 더 혼합하는 장치로서, 도 9에 도시된 바와 같이 밀폐형으로 구성되는 본체 내부에 더블 회전축(213)이 서로 마주보도록 설치되고 이 회전축(213)을 따라 패들형 날개(214)가 형성된다. 혼합과정 시 더블 회전축(213)은 동시에 서로 반대방향으로 회전함에 따라 패들형 날개(214)가 회전하면서 혼합대상물을 혼합한다.
더블 패들 혼합기(212)는 패들형 날개(214)가 구비된 더블 회전축(213)으로 구성되어 싱글 패들 혼합기(211)에 비하여 저속으로 장시간 무거리를 생성하지 않으면서 혼합대상물의 수분 함수율이 평형을 이루도록 혼합대상물을 충분히 혼합한 다음 혼합이 완료된 혼합대상물은 건조기(12)의 투입구(124)를 통하여 건조기 본체(121) 내로 공급한다.
이상에 살핀 바와 같이 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리장치는, 건조기(12)에 투입된 건조대상물을 이송디스크(123)로 교반 이송하면서 이송디스크(123) 내부로 공급된 증기가 발산하는 열에너지로 건조대상물을 가열 및 보유수분을 증발시켜 건조함과 더불어 건조기(12)에서 발생한 악취 가스를 탈취소각로(15)에서 탈취소각 처리하고 건조기(12)와 연결구성된 스팀이젝터(22)와 스팀보일러(16) 등과 같은 에너지 리사이클장치들에 의해 유기성 폐기물의 건조에 필요한 에너지를 재활용함으로써, 유기성 폐기물을 악취발생과 병원성 미생물의 서식이 불가능하도록 건조하여 고품질의 사료 및 비료원료를 생산함은 물론 에너지 효율을 극대화할 수 있도록 한 것으로서, 이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리장치의 유기성 폐기물 건조과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 유기성 폐기물 건조의 기본원리를 살펴보면, 도 10, 11에 도시된 바와 같이 일반적으로 기계적 탈수 공정을 거친 음식물쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물의 건조과정은 유동성 단계, 점착성 단계, 입자화 단계의 3단계를 거치면서 건조가 진행된다.
첫 번째 유동성 단계는 함수율이 80~64%의 상태이며, 두 번째 점착성 단계는 함수율 65~55%의 점성이 강한 반고체 상태이고, 세 번째 입자화 단계는 함수율 55~50%로서 작은 덩어리로 쪼개지면서 함수율 50% 이하에서 알갱이 또는 입자상태로 변화하여 건조가 진행되며 최종 부산물은 10% 수준으로 안정화된다.
본 발명에 따른 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템은 도 1과 같이 건조기(12)를 중심으로 연결구성되어 건조처리하고자 하는 유기성 폐기물의 함수율이 위에서 설명한 바와 같이 되도록 건조한다.
즉, 투입호퍼(1)와 파봉기(2)와 탈수기(3) 및 원심분리기(4)를 거치면서 수분이 제거된 유기성 폐기물이 자동선별기(11)에 투입되면, 자동선별기(11)에서는 유기성 폐기물에 포함된 이물질을 분리한 다음 이물질을 소각장을 보내어 소각처리한다. 그리고 이물질이 분리된 유기성 폐기물은 건조기(12)에서 배출된 건조물과 함께 혼합장치(21)에 투입되어 혼합된다.
이와 같이 유기성 폐기물을 바로 건조기(12)에 투입하여 건조하지 않고 유기성 폐기물과 건조기(12)에 배출된 건조물을 함께 혼합장치(21)에 투입한 다음 혼합하여 혼합물 상태로 건조기(12)에 투입하는 이유는, 유기성 폐기물은 함수율과 점착성이 매우 높아 유기성 폐기물만을 건조기(12)에 투입하여 건조할 경우 건조기(12)의 투입구(124) 나 이송디스크(123)의 표면에 건조대상물이 들러붙는 현상과 건조대상물이 뭉쳐지는 현상이 발생하기 때문에 이를 방지하기 위해 혼합장치(21)로 유기성 폐기물과 건조기(12)에서 배출된 건조물을 혼합한 다음 혼합물을 건조기(12)로 공급하는 것이다.
따라서, 유기성 폐기물과 건조기(12)에서 배출된 건조물을 혼합장치(21)에 함께 투입하여 혼합물의 수분이 평형을 이룰 수 있도록 장시간에 걸쳐 혼합한 다음 건조기(12)로 투입 건조함으로써, 유기성 폐기물만을 건조할 때의 건조기(12) 과부하를 방지하여 건조효율을 대폭 높일 수 있는 등 유기성 폐기물만을 건조기(12)로 투입할 경우에 발생하는 여러 가지 문제를 해결할 수 있다.
혼합장치(21)의 혼합과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 도 6 내지 9에 도시된 바와 같이 싱글 패들 혼합기(211)로 투입된 유기성 폐기물과 건조기(12)에서 배출된 건조물의 혼합대상물은 싱글 회전축(213)의 회전작동에 의해 회전하는 패들형 날개(214)에 의해 단시간에 고속으로 무거리를 생성하지 않으면서 물리적으로 충분히 혼합된다. 이때, 혼합물과 함께 유기성 폐기물의 탈수시 발생하는 탈수 케이크도 함께 투입하여 혼합할 수 있다.
싱글 패들 혼합기(211)에서 혼합된 혼합물은 더블 패들 혼합기(212)로 이송되어 더블 회전축(213)의 회전작동에 의해 회전하는 패들형 날개(214)에 의해 싱글 패들 혼합기(211)에 비하여 저속으로 장시간 무거리를 생성하지 않으면서 수분함수율이 평형을 이루도록 충분히 혼합된 상태로 혼합되어 건조기(12) 내부로 투입된다.
건조기(12)의 건조기 본체(121) 내부로 투입된 건조대상물은 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 이송디스크(123)와 접촉되면서 이송디스크(123) 내부로 공급된 증기가 발산하는 열에너지에 의해 가열 및 보유수분이 증발되면서 건조가 이루어진다.
여기서, 이송디스크(123) 내부의 증기 공급과정을 살펴보면, 스팀보일러(16)에서 생성된 증기는 회전샤프트(122)의 일단과 연결된 로터리 조인트 등과 같은 스팀공급수단(128)을 거쳐 회전샤프트(122) 내부로 공급되고, 회전샤프트(122) 내부로 공급된 증기는 회전샤프트(122)와 이송디스크(123)의 내부를 연결하는 사이펀 관 등과 같은 연결관을 통해 스팀재킷구조의 이송디스크(123) 내부로 공급된다.
이와 같이 내부에 증기가 공급된 이송디스크(123)는 스크루 컨베이어와 같이 건조대상물 사이를 가르면서 건조대상물을 건조함과 동시에 건조대상물을 배출구(126) 쪽으로 이송한다.
이송디스크(123) 내로 공급된 증기의 건조대상물을 건조하면서 열에너지를 빼앗겨 응축수가 되는데 이 응축수의 온도는 95℃ 전후로 응축수는 건조기(12)와 스팀보일러(16)를 연결하는 배관라인에 설치된 스팀이젝터(22)에 의해 스팀보일러(16)에 급수되어 재사용되며 이로 인하 연료절감 효율은 실험한 결과 약 15%이다.
이와 같이 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템은 가열증기와 건조대상물 사이에 있는 이송디스크(123)의 전열 면을 통하여 건조대상물에 열이 전달되어 건조대상물이 건조되는 간접 접촉식 건조방식으로서, 열풍과 직접접촉되어 건조되는 대류건조방식보다 배기손실이 작아 열효율 면에서 경제적이며, 특히 섬유질이 많고 점성이 높은 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물의 건조에 적합하다.
한편, 건조기(12) 내부의 온도는 120℃를 유지하여 병원성균을 사멸시켜 사료 및 비료원료로서의 안정성을 확보한다.
또한, 건조기(12)와 스팀보일러(16) 사이의 배관라인에는 도 1, 4에 도시된 바와 같이 스팀이젝터(22)가 설치되어 건조과정에서 건조기(12) 내부 이송디스크(123) 및 연결관에서 발생하는 응축수열을 재활용할 수 있디.
즉, 건조기(12)로 공급된 스팀보일러(16)의 고압스팀이 건조기(12)를 통과하면서 저압스팀의 재증발 증기로 변하게 되는데 이때 이 증기를 100% 회수하여 밀폐회로 순환시켜 재증발 증기가 외부로 방출되지 않도록 최대한 열을 흡수하여 다시 스팀보일러(16)에 재급수하기 때문에 스팀보일러(16) 구동하는 에너지 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 스팀보일러(16)에 보충수 투입량이 아주 작아지며 보일러 청관제 사용 및 세관 비용을 최소화할 수 있으며 실험한 결과 에너지 절감효과가 최대 30%까지 가능한 것으로 나타났다.
한편, 건조기(12)의 배기구(125)에서 배출된 증기는 도 1, 5에 도시된 바와 같이 사이클론(13)을 거치면서 사이클론(13)의 원심력에 의해 증기 속에 현탁해 있는 유해성 고체입자를 분리하고 습증기를 증기냉각기(14)로 공급한다. 그리고 이 습증기는 증기냉각기(14)를 거치면서 일부는 응축되어 하수처리장으로 배출되고 비응축 가스만 남게된다.
비응축 가스는 탈취소각로(15)를 거치면서 탈취소각 처리되어 악취가 제거된다. 여기서, 탈취소각로(15)의 연료는 액화천연가스가 사용되며 소각시 발생하는 폐열은 스팀보일러(16)로 공급되어 증기를 생산하는 에너지로 재사용된다.
한편, 건조기(12)로부터 배출된 건조물은 냉각기(17)를 거치면서 제품화할 수 있는 상태로 건조되며 이 건조물은 다시 진동선별기(31)로 이송되어 이물질이 제거되고 이물질이 제거된 건조물은 분쇄기(32)를 거치면서 미리 설정된 규격대로 분쇄된다.
그런 다음 건조물은 자력선별기(33)로 이송되어 자석에 의해 금속 등과 같은 이물질이 제거되고 공기이송장치(34)를 거쳐 건조물이 출하될 때까지 저장보관하는 사일로(35)로 최종 이송된다.
본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리장치의 건조과정을 다시 한번 간략하게 정리하면, 혼합장치(21)에 유기성 폐기물과 건조기(12)에서 배출된 건조물을 함께 투입하여 혼합한 다음 건조기(12)에 투입한 다음 건조기(12) 내부에 설치된 이송디스크(123) 내부로 증기를 공급하여 이 증기의 열에 의해 이송디스크(123)가 건조대상물과 접촉되면서 건조대상물을 건조한다.
그리고 건조시 발생하는 악취 가스는 사이클론(13)과 증기냉각기(14)를 거치면서 일부제거되고 나머지 증기냉각기(14)에 배출된 비응축 가스는 탈취소각로(15)로 보내져 탈취소각처리된다.
그리고 이러한 건조과정에 발생하는 탈취소각로(15)의 폐열은 스팀보일러(16)에 공급되어 재활용되고, 이송디스크(123) 내부로 공급된 증기는 건조대상물에 열을 빼앗겨 응축수로 변하고 이 응축수는 스팀이젝터(22) 의해 스팀보일로(16)로 공급되어 재활용되는 등 유기성 폐기물의 악취발생과 병원성 미생물의 서식이 불가능하도록 건조하여 고품질의 사료 및 비료원료를 생산함은 물론 에너지 효율을 극대화할 수 있다.
1:투입호퍼 2:파봉기 3:탈수기
4:원심분리기 11:자동선별기 12:건조기
13:사이클론 14:증기냉각기 15:탈취소각로
16:스팀보일러 17:냉각기 21:혼합장치
22:스팀이젝터 23:블로워 24:쿨링타워
31:진동선별기 32:분쇄기 33:자력선별기
34:공기이송장치 35:사일로 121:건조기 본체
122:회전샤프트 123:이송디스크 124:투입구
125:배기구 126:배출구 127:구동수단
128:스팀공급수단 211:싱글 패들 혼합기 212:더블 패들 혼합기
213:회전축 214:패들형 날개
4:원심분리기 11:자동선별기 12:건조기
13:사이클론 14:증기냉각기 15:탈취소각로
16:스팀보일러 17:냉각기 21:혼합장치
22:스팀이젝터 23:블로워 24:쿨링타워
31:진동선별기 32:분쇄기 33:자력선별기
34:공기이송장치 35:사일로 121:건조기 본체
122:회전샤프트 123:이송디스크 124:투입구
125:배기구 126:배출구 127:구동수단
128:스팀공급수단 211:싱글 패들 혼합기 212:더블 패들 혼합기
213:회전축 214:패들형 날개
Claims (16)
- 유기성 폐기물에서 이물질을 제거한 다음 유기성 폐기물을 혼합장치로 보내는 자동선별기와;
상기 자동선별기로부터 공급된 혼합대상물을 혼합하여 건조기로 보내는 혼합장치와;
회전샤프트 외주를 따라 설치된 이송디스크가 혼합장치로부터 공급된 건조대상물을 한쪽 방향으로 교반 이송하면서 이송디스크 내부로 공급된 증기가 발산하는 열에너지로 건조대상물을 가열 및 보유수분을 증발시켜 건조하는 건조기와;
상기 건조기에서 배출된 증기를 포집하여 이 포집한 증기를 증기냉각기로 이송하는 사이클론과;
상기 사이클론으로부터 공급된 증기를 응축ㆍ제거한 후 배출되는 비응축 가스만을 탈취소각로로 보내는 증기냉각기와;
상기 증기냉각기로부터 공급된 비응축 가스를 직접연소방식으로 소각처리하고 이때 발생하는 폐열을 스팀보일러로 공급하는 탈취소각로와;
상기 고압의 증기를 건조기로 공급하는 스팀보일러와;
상기 건조기로부터 배출된 건조물을 공급받아 완전 건조물을 만드는 냉각기를; 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 혼합장치로 투입되는 혼합대상물은, 유기성 폐기물과, 건조기에서 생산된 건조물과, 유기성 폐기물에서 발생하는 탈수 케이크 및 부형제 중 선택되는 2종 이상의 혼합물로 이루어짐을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 2에 있어서,
상기 부형제는, 재활용가치를 높일 수 있는 콩, 조, 기장, 수수, 밀, 옥수수의 곡물 중 선택되는 어느 하나의 곡물 또는 2종 이상의 곡물로 이루어짐을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 혼합장치는,
싱글 회전축의 외주를 따라 형성된 패들형 날개에 의해 혼합대상물을 혼합하는 싱글 패들 혼합기와; 상기 싱글 패들 혼합기에 의해 혼합된 혼합대상물을 공급받아 더블 회전축의 외주를 따라 형성된 패들형 날개에 의해 혼합대상물을 한번 더 혼합하는 더블 패들 혼합기를; 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 싱글 패들 혼합기는, 더블 패들 혼합기에 비하여 빠른 속도로 단시간에 무거리를 생성하지 않으면서 혼합대상물을 혼합하며,
상기 더블 패들 혼합기는, 싱글 패들 혼합기에서 배출된 혼합대상물을 싱글 패들 혼합기에 비하여 저속으로 장시간 무거리를 생성하지 않으면서 혼합대상물을 혼합함을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 혼합대상물은, 유기성 폐기물과, 건조기에서 생산된 건조물과, 유기성 폐기물에서 발생하는 탈수 케이크 및 재활용가치를 높일 수 있는 콩, 조, 기장, 수수, 밀, 옥수수의 곡물 중 선택되는 어느 하나로 이루어지는 부형제 중 선택되는 2종 이상의 혼합물로 이루어짐을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 건조기는,
투입된 건조대상물을 건조할 수 있도록 밀폐형으로 형성되는 것으로서, 상부에는 건조대상물이 투입되는 투입구 및 내부의 증기가 배출되는 배기구가 형성되고 하부 일단에는 건조가 완료된 건조물을 배출하는 배출구가 구비된 건조기 본체와; 상기 건조기 본체 내부에 설치되는 것으로서, 일단은 회전가능하도록 구동수단과 연결되고 타단은 내부로 증기를 공급할 수 있도록 스팀공급수단과 연결되는 회전샤프트와; 상기 회전샤프트의 외주를 따라 형성되어 회전샤프트의 회전작동에 의해 건조기 본체 내부에 투입된 건조대상물을 건조하면서 배출구 쪽으로 이송하는 것으로서, 회전샤프트로부터 공급된 증기가 내부로 공급될 수 있도록 스팀재킷구조로 형성되는 이송디스크를; 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 7에 있어서,
상기 이송디스크가 건조대상물과 접촉하면서 건조대상물에게 빼앗긴 열로 인해 이송디스크 내부의 증기가 응축수로 될 때의 응축수 온도는 95℃임을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 건조기의 회전샤프트 일단과 스팀보일러 사이의 배관라인에는, 스팀이젝터를 설치하여 건조기에서 배출된 저압스팀의 재증발 증기를 회수한 다음 스팀보일러로 공급함을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 증기냉각기와 탈취소각로 사이의 배관라인에는, 스팀냉각기로부터 배출되는 비응축 가스를 탈취소각로 압송하는 블로워가 설치됨을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 증기냉각기는 쿨링타워와 연결되어 열교환이 이루어짐을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 자동선별기 및 건조기는,
수거된 유기성 폐기물을 파봉기로 공급하는 투입호퍼와, 유기성 폐기물을 담은 비닐봉지를 찢어서 유기성 폐기물을 탈수기로 공급하는 파봉기와, 상기 파봉기로부터 공급된 유기성 폐기물의 탈수과정을 통해 슬러지와 탈리액으로 분리한 다음 슬러지는 자동선별기로 공급하고 탈리액은 원심분리기로 공급하는 탈수기와, 상기 탈수기로부터 공급된 탈리액의 원심분리과정을 통해 슬러지와 탈리액으로 분리한 다음 슬러지는 건조기로 공급하고 탈리액은 하수처리장으로 흘려보내는 원심분리기로 이루어지는 전처리 장치와 연결구성됨을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 냉각기는,
냉각기에서 배출된 건조물을 선별하여 이물질은 소각장으로 보내고 건조물만 분쇄기로 이송하는 진동선별기와, 상기 진동선별기에서 공급된 건조물을 규격대로 분쇄하는 분쇄기와, 상기 분쇄기를 거친 건조물에서 금속과 같은 이물질을 제거하는 자력선별기와, 금속이 제거된 건조물을 사일로로 이송하는 공기이송장치와, 상기 공기이송장치를 통해 이송된 완제품의 건조물을 저장하였다가 반출하는 사일로의 후처리장치와 연결구성됨을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 건조기 내부의 온도는 120℃ 이상을 유지하여 병원성균을 사멸시킬 수 있도록 함을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 탈취소각로에서는 비응축 가스를 750℃ 이상의 고온으로 소각하여 악취를 탈취소각처리 함을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 탈취소각로에서는 비응축 가스를 소각하는 연료로 액화천연가스를 사용함을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 효율적 건조 및 악취 제어시스템.
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