KR100723886B1

KR100723886B1 - 수분을 가진 폐기물 탈수장치 및 그 탈수장치를 이용한탈수시스템

Info

Publication number: KR100723886B1
Application number: KR1020050116234A
Authority: KR
Inventors: 김계숙
Original assignee: 김계숙; 박기호; 박용원; 이진국
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2007-05-31

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기, 하수슬러지, 돈분 등 수분을 가진 폐기물(이하 "폐기물"이라 약칭 함) 탈수장치 및 그 탈수장치를 이용한 탈수시스템에 관한 것으로서 더욱 구체적으로는 폐기물을 소립자로 분쇄하고 이를 곧바로 탈수촉매제와 혼합 및 교반하여 탈수할 수 있는 장치 및 그 시스템을 제공할 수 있도록 함으로써 경제적인 폐기물 수분 탈수 장치와 함께 완전 탈수도 가능한 탈수시스템을 얻을 수 있도록 한 것이다. 즉, 원형의 교반통(1) 내부 중심에 장,단의 교반대(13)가 여러 개 장착되는 교반회전축(12)을 설치하여 상하를 베어링으로 지지한 다음 교반통(1) 상부로 돌출되는 교반회전축(12) 최상단을 감속모터(14)에 연결한 교반통(1)의 일측 도입공(11)에, 폐기물을 소립자로 분쇄할 수 있는 이송분쇄기(20)의 배출구(24)를 도입하여 이송분쇄기(20)에서 이송 및 분쇄되는 폐기물이 곧바로 교반통(1)의 내에 공급되도록 하는 탈수장치(T) 및 위 탈수장치(T) 여러 개를 계단형으로 배치하면서 이송분쇄기(20)의 투입구(21)를 상부 교반통(1)의 저면 일측에 형성되는 배출부(15)와 일직선상에 위치되도록 하여 폐기물과 탈수촉매제를 여러 차례 연속적으로 분쇄 및 교반할 수 있도록 한 것이다.

교반통, 이송분쇄기, 탈수촉매제, 수분함유 폐기물, 혼합교반

Description

수분을 가진 폐기물 탈수장치 및 그 탈수장치를 이용한 탈수시스템{The dehydration system which uses the waste dehydration system which has a water and that dehydration system}

도 1은 본 발명의 바람직한 예시도

도 2는 도 1을 이용한 탈수시스템 예시도

도 3은 본 발명에 사용되는 이송분쇄기 일부 단면 예시도

도 4는 도 3의 요부 확대 단면 예시도

도 5는 도 4의 분해 사시도

도 6은 본 발명의 또 다른 예시도 이다.

* 도면의 중요부분에 대한 부호의 설명

T : 탈수장치 1 : 교반통

11 : 도입공 12 : 교반회전축

13 : 교반대 14, 70 : 감속모터

15 : 배출부 16 : 가스배기관

17 : 개폐문 20 : 이송분쇄기

21 : 투입구 22 : 이송통

23 : 이송실 24 : 배출구

25 : 분쇄실 30 : 스크루우

31 : 회전축 40 : 내측 분쇄체

41 : 외측 분쇄체 401,411 : 분쇄편

50 : 걸름망체 60 : 초음파발생기

본 발명은 음식물 쓰레기, 하수슬러지, 돈분 등 수분을 가진 폐기물(이하 "폐기물"이라 약칭 함) 탈수장치 및 그 탈수장치를 이용한 탈수시스템에 관한 것으로서 이를 좀더 구체적으로 설명하자면 다량의 폐기물을 소립자로 분쇄하고 이를 곧바로 탈수촉매제와 혼합 및 교반 하여 탈수할 수 있는 장치와 이를 이용한 시스템을 제공할 수 있도록 함으로써 폐기물의 수분을 완전 탈수할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 수분을 가진 폐기물은 그 수분을 탈수(제거)하기만 하면 사료, 퇴비, 연료 등을 재활용할 수 있는데, 현재에는 폐기물의 수분을 제거하지 못하여 폐기물을 소각 또는 매립(해양 투기 포함)의 방법으로 처리하고 있으며, 이러한 처 리 방법은 소각시에는 다이옥신 등이 발생하여 심각한 공기오염의 원인이 되어왔고 매립시에는 토양 및 지하수를 오염시키는 원인이 되어왔다. 그 이유는 폐기물에 함유된 수분 때문이다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 폐기물의 수분을 건조하기 위한 여러 장치가 제안되어 실시되고 있긴 하나, 아래의 표에서와 같이 대부분 건조 열원이 필요하여 경제성 등이 없는 문제점이 있어 실제로 적극 실시되고 있지는 못하는 실정이다.

건조장치 종류	건조방법	문제점
고속열풍건조장치	기계적 설비에 의해 고속열풍 및 기온기를 이용하여 건조하는 방법.	에너지 소모가 높아 경제성이 없다.
유동층 건조장치	열풍과 교반작동으로 순간적 건조하는 방법.	에너지 소모가 높아 경제성이 없다.
진공건조장치	진공상태에서 압력이 떨어지면 비등점이 낮아진다는 원리를 이용한 방법	에너지 소모가 많을 뿐만 아니라 대형 설비가 불가능.
원적외선드럼식 건조장치	원적외선 가열방식을 이용한 방법으로 원적외선 가열판에서 나오는 복사 에너지가 폐기물을 직접 가열하는 방법.	에너지 및 비용 소모가 높아 경제성이 없다.
초음파 건조장치	진동수가 가청주파 영역을 넘는 탄성파의 음원에 볼 수 없는 고주파를 응용한 방법.	설치비용 및 에너지 소모가 높아 경제성이 없다.
유온 건조장치	기름을 열전달체로 이용하여 압력이 낮은 상태에서 고온으로 유지하여 건조하는 방법.	건조 매개체의 회수처리가 곤란하여 경제성이 없다.
발효 건조방법	여러 종류의 발효제를 이용한 방법.	폐기물의 다량 건조가 불가능하다.

사정이 이리하여 현재에도 어쩔 수 없이 환경 오염을 발생시키는 소각 및 매립의 방법을 채택하고 있지만 만일 국제협약에 의해 매립 등이 전면 금지될 경우에 는 폐기물로 인해 발생 되는 환경적 문제가 심각하게 제기될 수밖에 없을 뿐만 아니라 이를 해결하고자 한다면 종래 건조장치를 이용하여야 하므로 그에 따른 경제적 손실이 상당함이 자명하다 할 것이다.

본 발명은 위와 같은 문제점 등을 해결하기 위함에 그 기술적인 과제를 두고 발명한 것으로서 특히 폐기물을 소립자로 분쇄하는 분쇄기와 분쇄된 폐기물을 탈수촉매제와 혼합,교반하여 폐기물의 수분을 탈수할 수 있도록 함으로써 별도로 열원을 공급하지 않더라도 통상적인 건조장치에 의해 건조된 폐기물과 동일한 폐기물(수분이 존재하지 않는 폐기물)을 얻을 수 있는 탈수장치 및 그 시스템을 제공할 수 있도록 한 것이다.

이를 첨부되는 도면과 함께 더욱더 상세히 설명하면 다음과 같다.

원형의 교반통(1) 내부 중심에 장,단의 교반대(13)가 여러 개 장착되는 교반회전축(12)을 설치하여 상하를 베어링으로 지지한 다음 교반통(1) 상부로 돌출되는 교반회전축(12) 최상단을 감속모터(14)에 연결한 교반통(1)의 일측 도입공(11)에,

투입구(21)를 가진 이송통(22)의 이송실(23)에 스크루우(30)를 설치하여 그 회전축(31) 일단은 감속모터(70)에 연결하면서 타단은 이송통(22) 전방의 배출구(24) 중앙에 설치되는 베어링에 지지 되도록 하는 통상적인 이송기의 전방 분쇄실(25) 및 그 외측에 분쇄편(401)(411)이 방사형으로 다수 개 형성되는 분쇄체(40)(41) 2개와 걸름망체(50)를 순차적으로 근접 구비하되, 내.외측 분쇄체(40)(41)의 분쇄편(401)(411) 양면을 각각 엠보싱화 하고, 상기 분쇄실(25)에 위치하는 내측 분쇄체(40)는 분쇄실(25) 외벽에 고정함과 동시에 외측 분쇄체(41)는 스크루우(30)의 회전축(31) 상에 고정하여 외측 분쇄체(41)가 스크루우(30)와 동시회전되도록 하며 상기 분쇄실(25) 외측에 위치하는 걸름망체(50)는 배출구(24) 입구 외주에 탈,부착 가능케 고정하여서 된 이송분쇄기(20)의 배출구(24)를 도입하여 이송분쇄기(20)에서 이송 및 분쇄되는 폐기물이 곧바로 교반통(1)의 내에 공급되도록 하는 탈수장치(T)가 구성되도록 하며, 상기에서 이송분쇄기(20)의 배출구(24) 입구에 탈,부착가능케 고정되는 걸름망체(50)는 보울트로 부착되거나 혹은 배출구(24) 입구와 걸름망체(50) 자체가 나사체결 방식으로 결합 될 수 있다.

또한 상기의 탈수장치(T) 여러 개를 계단형으로 배치하면서 이송분쇄기(20)의 투입구(21)를 상부 교반통(1)의 저면 일측에 형성되는 배출부(15)와 일직선상에 위치되도록 하여 폐기물을 여러 차례 연속적으로 분쇄 및 교반할 수 있도록 하여서 된 것이며,

한편 상기에서 교반통(1) 외 주연에 수개의 이송분쇄기를 구비한 후 각각의 배출구를 교반통(1)의 내에 도입하여 폐기물의 탈수 용량을 높일 수 있도록 할 수 있으며, 또 이송분쇄기(20)의 배출구(24)에 초음파발생기(60)를 장치하여 초음파를 공급하면 그 초음파는 분쇄되는 폐기물의 분자와 분자 사이를 침투하게 되고, 이는 폐기물의 소립자 분쇄를 보다 효과적으로 할 수 있게 한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 이송분쇄기(20)의 이송실(23)로 폐기물이 투입되면 투입된 폐기물은 스크루우(30)에 의해 배출구(24) 방향으로 이송되고, 이송된 폐기물은 내,외측 분쇄체(40)(41)의 분쇄편(401)(411) 사이에서 1차로 분쇄된 후 외측 분쇄체(41)의 분쇄편(411) 외측면과 걸름망체(50) 사이에서 2차로 분쇄되어 걸름망체(50)를 통해 배출된다.

즉, 스크루우(30)에 의해 이송 및 배출되는 폐기물이 분쇄실(25)에 도달하면 그 폐기물은 맷돌과 같이 작동하는 내,외측 분쇄체(40)(41)의 분쇄편(401)(411)에 의해 1차로 분쇄되게 되고, 이렇게 1차 분쇄된 폐기물은 외측 분쇄체(41)의 분쇄편(411)과 걸름망체(50) 내면 사이에 위치하여 또다시 맷돌 작동에 의거 되어 2차 분쇄됨으로써 소립자로 된다. 상기에서 내,외측분쇄체(40)(41) 및 걸름망체(50) 간의 맷돌 작동 방식이라 함은 고정된 내측 분쇄체(40)와 걸름망체(50) 사이에서 외측 분쇄체(41)가 스크루우(30)의 회전에 의해 회전하기 때문 이를 다시 설명하면 내측 분쇄체(40)와 걸름망체(50)는 맷돌에 비교할 때 고정맷돌에 해당하고 외측 분쇄체(41)는 회전맷돌에 해당하며, 한편 내,외측분쇄체(40)(41) 및 걸름망체(50) 간의 맷돌 작동방식에 의해 1,2차로 분쇄되는 폐기물은 내,외측 분쇄체(40)(41)의 분쇄편(401)(411) 외면이 엠보싱화 되어 있어 그 소립자 분쇄가 더욱 효과적으로 된다.

상기와 같이 이송분쇄기(20)에 의해 소립자로 분쇄된 폐기물은 이송분쇄기(20)의 배출구(24)가 교반통(1)의 일측 도입공(11)으로 도입되어 있기 때문에 곧바로 교반통(1)의 내로 공급되며, 이와 같이 소립자로 분쇄된 폐기물이 교반통(1) 내로 공급될 때 본원 출원인이 선 출원한 특허출원 제2003-0002226호(음식물 쓰레기 수분 처리방법)의 제1공정에서 얻어진 알갱이 형태의 벌집형 유기성분자체 세라믹스 즉, 농업부산물인(왕겨,옥수수줄기,짚등) 섬유소(Cellulose 입경5mm)500g과, 규산알미늄(Al₂SiO₃)10g, 탄산칼슘(CaCO₃)5g, 산화칼슘(CaO) 2g, 산화규소(SiO₂) 5g, 탄산나트륨(Na₂CO₃)5g, 오산화바나듐(V₂O₅)2g, 산화티탄(TiO₂)2g의 금속산화물과, 무정형탄소 미세분말(매탄,역전탄,무연탄등)700g과, 당밀100g을 일정형태의 반응기에 투입, 교반하면서 약100 - 120℃의 열을 가하여 제조된 알갱이 형태의 벌집형(hemeycomd) 유기성분자체 세라믹스(이하 "탈수촉매재" 라 함)등과 같은 탈수촉매제 일정량을 교반통(1) 내로 동시 투입하여 소립자 폐기물과 교반대(13)로 혼합 및 교반되도록 하면 소립자 폐기물에 함유된 수분은 탈수촉매재 표면의 모공을 통해 탈수촉매제 내로 흡수됨과 동시에 소립자 폐기물은 탈수촉매재 표면에 흡착되게되고, 또 탈수촉매재 내로 흡수된 수분 및 흡수되지 않는 미량의 수분은 혼합 및 교반되는 소립자 폐기물과 탈수촉매제의 마찰 열에 의해 기화되어 소립자 폐기물의 수분이 탈수(건조)되어 소립자 폐기물의 탈수효과가 유지되게 된다.
이로써 소립자 폐기물의 수분을 종래 건조장치와 같이 별도로 열원을 공급하지 않아도 탈수할 수 있게 되고, 또 탈수촉매재 내로 흡수된 수분이 기화하게 되면 탈수촉매재 표면에는 기화되는 수분 분자에 의해 모공이 발생하게 되어 차기 수분을 흡수할 수 있게 한다.

또한 위와 같은 작용을 하는 탈수장치(T) 여러 개를 계단형으로 배치하게 되면 상부의 탈수장치(T)에서 설사 폐기물의 수분이 완전하게 탈수되지 않더라고 차기(하부) 탈수장치(T)의 이송분쇄기(20) 내로 폐기물이 이송분쇄기(20)의 투입구(21)와 배출부(15)의 일치에 의해 곧바로 공급되어 재차 소립자로 분쇄된 후 차기 교반통(1) 내에서 탈수된다.
여기서 상부 탈수장치에서 의해 수분이 일부 탈수된 폐기물(이하 '미탈수 폐기물'이라 함)을 또다시 하부 탈수장치에 공급하면서 미탈수 폐기물을 재차 분쇄하는 이유는 소립자 폐기물이 상부 탈수장치의 교반통 내에서 탈수촉매재와 혼합 및 교반되면 탈수촉매재에 의해 미탈수 폐기물의 크기는 커지게 되므로 이를 다시 설명하면 위에서 설명한 바와 같이 탈수촉매재에 소립자 폐기물이 흡착됨으로써 미탈수 폐기물의 크기가 커지게 되므로 미탈수 폐기물를 차기 탈수장치에 투입할 때에는 미탈수 폐기물을 다시 한번 소립자로 분쇄하여야만 미탈수 폐기물의 잔여 수분에 대한 탈수(건조)를 효과적으로 할 수 있기 때문이다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같이 폐기물을 맷돌 방식으로 분쇄하므로 분쇄효율이 높은 이점과 아울러 폐기물의 소립자 분쇄가 용이하며, 또 이송분쇄기(20)에 의해 분쇄되는 소립자 폐기물을 곧바로 탈수촉매제가 투입되는 교반통(1)내로 공급할 수 있으므로 폐기물의 소립자 분쇄와 탈수를 연속적으로 달성할 수 있는 장점도 있게 되며, 한편 탈수장치(T) 여러 개를 계단형으로 배치하여 서로 연통되도록 함으로써 폐기물의 완전 탈수를 도모할 수 있게 되어 탈수 효과가 우수한 탈수시스템을 얻을 수 있게 된다.

Claims

원형의 교반통(1) 내부 중심에 장,단의 교반대(13)가 여러 개 장착되는 교반회전축(12)을 설치하여 상하를 베어링으로 지지한 다음 교반통(1) 상부로 돌출되는 교반회전축(12) 최상단을 감속모터(14)에 연결한 교반통(1)의 일측 도입공(11)에,

투입구(21)를 가진 이송통(22)의 이송실(23)에 스크루우(30)를 설치하여 그 회전축(31) 일단은 감속모터(70)에 연결하면서 타단은 이송통(22) 전방의 배출구(24) 중앙에 설치되는 베어링에 지지 되도록 하는 통상적인 이송기의 전방 분쇄실(25) 및 그 외측에 분쇄편(401)(411)이 방사형으로 다수 개 형성되는 분쇄체(40)(41) 2개와 걸름망체(50)를 순차적으로 근접 구비하되, 내,외측 분쇄체(40)(41)의 분쇄편(401)(411) 양면을 각각 엠보싱화 하고, 상기 분쇄실(25)에 위치하는 내측 분쇄체(40)는 분쇄실(25) 외벽에 고정함과 동시에 외측 분쇄체(41)는 스크루우(30)의 회전축(31) 상에 고정하여 외측 분쇄체(41)가 스크루우(30)와 동시회전되도록 하며 상기 분쇄실(25) 외측에 위치하는 걸름망체(50)는 배출구(24) 입구 외주에 탈,부착 가능케 고정하여서 된 이송분쇄기(20)의 배출구(24)를 도입하여서 됨을 특징으로 하는 수분을 가진 폐기물 탈수장치.
제 1항에 있어서, 이송분쇄기(20)의 배출구(24)에 초음파발생기(60)를 장치하여서 됨을 특징으로 하는 수분을 가진 폐기물 탈수장치.
제 1항의 탈수장치(T) 여러 개를 상부에서부터 하부로 연속 배치하면서 이송분쇄기(20)의 투입구(21)를 상부 교반통(1)의 저면 일측에 형성되는 배출부(15)와 일직선상에 위치되도록 하여서 됨을 특징으로 수분을 가진 폐기물 탈수장치를 이용한 탈수시스템.