KR101579441B1 - 습식폐기물 처리장치 - Google Patents

Abstract

습식폐기물 처리장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 습식폐기물을 장치 내 공급하는 폐기물공급부; 상기 습식폐기물의 처리를 위한 가열공간을 제공하는 연소로; 상기 연소로 내 배치되어 상기 습식폐기물이 유동되며, 상기 습식폐기물이 가열, 건조 또는 탄화 처리되는 건조/탄화관; 상기 연소로 내에서 연소가스를 연소시켜 상기 습식폐기물의 가열, 건조 또는 탄화에 필요한 열원을 제공하는 연소부; 상기 건조/탄화관에 연결되어 상기 습식폐기물의 가열, 건조 또는 탄화시 발생되는 열분해가스 또는 유기성가스를 포집하고, 포집된 상기 열분해가스 또는 유기성가스를 상기 연소부에 필요한 상기 연소가스로 제공하는 가스회수관; 및 상기 건조/탄화관에 연결되어 가열, 건조 또는 탄화 처리된 상기 습식폐기물이 배출되는 폐기물배출부;를 포함하는 습식폐기물 처리장치가 제공될 수 있다.

Description

습식폐기물 처리장치 {APPARATUS FOR PROCESSING WET WASTE}

본 발명은 폐기물 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음식물 쓰레기, 축산분뇨, 각종 슬러지 등의 습식폐기물을 건조 및 탄화 처리할 수 있는 습식폐기물 처리장치에 관한 것이다.

오늘날 자동화 시설이 발전하면서 축산시설의 규모가 거대해지고, 산업화에 따라 인구 밀집지역이 형성되면서, 가축분뇨, 인분, 생활하수 슬러지 등의 다량의 수분을 포함하고 있는 습식 폐기물이 대량으로 배출됨에 따라, 심각한 환경오염 문제가 대두되고, 이를 해결하기 위한 다양한 수단 및 방법이 모색되고 있다.

예컨대, 축산 분뇨의 경우, 축산 분뇨를 퇴비로 변환하는 퇴비화 공법, 고액 분리를 통한 액비화(液肥化) 방법, 톱밥을 이용한 톱밥축사 적용 방법 등 다양한 수단과 방법이 모색되고 있다.

그러나, 퇴비화 공법과 같은 경우 야적법(Windrow system)과 공기주입식 퇴비단공법(aerated pile or staticpile system)이 있으며, 야적법과 같은 경우 퇴비단의 크기가 폭 4~5m, 높이 1~2m로 야적하고 습식 폐기물의 부숙기간이 30~40일이 걸리며 추가 부숙기간이 60일 정도 더 소요된다. 또한, 공기주입식 퇴비단 공법도의 경우에도 5~6주간의 처리 및 부숙기간이 필요하여 전반적으로 가축분뇨를 퇴비화 하는데 상당한 시일이 소요되는 단점이 있다. 아울러, 상기 퇴비화 공법과 같은 경우 발생 침출수에 따른 악취와 해충 등의 폐해가 심각하며, 침출수가 표층으로 스며들어 심각한 토양오염을 초래할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 막분리 공정을 포함한 액비화 공정의 경우 가축분뇨로부터 생성되는 슬러지는 필연적으로 발생하며, 액비화 부숙 정도의 차이로 인한 토양오염이 초래되는 문제가 발생할 뿐만 아니라, 액비화 공정은 비교적 넓은 부지와 기술적 난이도가 높은 관계로 슬러지 처리에 애로사항이 많은 문제점이 있다.

또한, 톱밥축사의 경우에도, 인력 또는 기계에 의해 주기적으로 축사에 공급 및 톱밥과 섞인 분뇨를 회수해야 하며, 그에 따른 시간, 인력, 비용 측면에서 비 효율적인 문제점이 있다.

아울러, 상기에서 언급한 바와 같이, 축산 시설이 규모가 거대해짐에 따라, 배출되는 대량의 축산분뇨를 처리하기 위한 처리시설이 상대적으로 거대해질 수밖에 없기 때문에 이에 따른 부지, 부가설비 등에 소모되는 비용이 커지는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점에 착안하여, 본 출원인은 특허문헌 1과 같은 습식폐기물의 처리를 위한 탄화장치 및 재생설비(등록특허공보 제10-1178449호)를 기 출원한 바 있다.

등록특허공보 제10-1178449호 (2012년 08월 30일 공고)

본 발명의 실시예들은 각종 습식폐기물을 건조 및 탄화 처리하여 효과적인 폐기물 처리가 가능한 습식폐기물 처리장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 폐기물 처리에 필요한 에너지 효율을 극대화시켜 폐기물 처리 비용 등의 감소를 도모할 수 있는 습식폐기물 처리장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 컴팩트한 구조로 설치면적을 최소화하면서도 충분한 폐기물 처리능력이 확보될 수 있는 습식폐기물 처리장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 독립적인 폐기물 처리장치로 사용되거나 기존의 폐기물 처리장치와 호환하여 사용 가능한 습식폐기물 처리장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 자동화가 가능하며 유지 및 관리가 용이한 습식폐기물 처리장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 습식폐기물을 장치 내 공급하는 폐기물공급부; 상기 습식폐기물의 처리를 위한 가열공간을 제공하는 연소로; 상기 연소로 내 배치되어 상기 습식폐기물이 유동되며, 상기 습식폐기물이 가열, 건조 또는 탄화 처리되는 건조/탄화관; 상기 연소로 내에서 연소가스를 연소시켜 상기 습식폐기물의 가열, 건조 또는 탄화에 필요한 열원을 제공하는 연소부; 상기 건조/탄화관에 연결되어 상기 습식폐기물의 가열, 건조 또는 탄화시 발생되는 열분해가스 또는 유기성가스를 포집하고, 포집된 상기 열분해가스 또는 유기성가스를 상기 연소부에 필요한 상기 연소가스로 제공하는 가스회수관; 및 상기 건조/탄화관에 연결되어 가열, 건조 또는 탄화 처리된 상기 습식폐기물이 배출되는 폐기물배출부;를 포함하는 습식폐기물 처리장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 습식폐기물 처리장치는, 각종 습식폐기물을 복수개의 건조/탄화관을 거쳐 가열, 건조, 탄화시킴으로써, 신속하고 효율적인 습식폐기물의 처리가 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 습식폐기물 처리장치는, 건조/탄화관에서 발생되는 열분해가스 또는 유기성가스를 포집하여 습식폐기물의 처리에 필요한 열원으로 사용함으로써, 폐기물 처리에 필요한 에너지 효율을 극대화시킬 수 있으며, 폐기물 처리 비용 등의 감소를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 습식폐기물 처리장치는, 연소로 내 상하 및 전후 방향으로 이격 배치되어 순차적 연결된 건조/탄화관의 연결구조를 통해 좁은 공간에서도 효율적으로 습식폐기물의 가열, 건조, 탄화 처리가 가능하며, 이를 통해, 장치의 폐기물 처리 능력이나 효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 습식폐기물 처리장치는, 독립적인 폐기물 처리수단으로 사용되거나, 일종의 전처리 수단으로서 기존에 공지된 폐기물 처리수단 등과 조합되어서도 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 습식폐기물 처리장치는, 건조/탄화관의 연결부를 연소로 외부에 배치하는 등으로 관리 점검이 용이하며, 유량계, 수위계, 함수율측정기, 온도계 등의 각종 측정수단을 통해 쉽게 자동화가 가능한 이점이 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식폐기물 처리장치의 정면부를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 습식폐기물 처리장치의 측면부를 도시한 개략도이다.
도 3은 도 1 및 2에 도시된 건조/탄화관의 연결구조를 보여주는 개략도이다.
도 4는 도 2에 도시된 습식폐기물 처리장치에서 가스회수관을 도시한 개략도이다.
도 5는 도 1 내지 4에 도시된 습식폐기물 처리장치의 작동을 보여주는 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식폐기물 처리장치의 정면부를 도시한 개략도이다. 도 2는 도 1에 도시된 습식폐기물 처리장치의 측면부를 도시한 개략도이다.

도 1 및 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 습식폐기물 처리장치(이하, '처리장치(100)'으로 약칭함)는 습식폐기물을 연소로 내에서 가열하여 건조 및 탄화 처리하기 위한 것으로, 전체적으로, 습식폐기물은 폐기물공급부(110)를 통해 처리장치(100)로 공급될 수 있으며, 공급된 습식폐기물은 연소로(120) 내 배치된 건조/탄화관(130)을 따라 유동되면서 가열되게 된다. 또한, 가열된 습식폐기물은 건조/탄화관(130) 내에서 건조 및 탄화되며, 처리 완료된 습식폐기물은 폐기물배출부(170)를 통해 연소로(120) 외부로 배출되게 된다.

이때, 습식폐기물은 음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 축산분뇨, 공정 슬러지, 산업 폐기물 등 다양한 종류의 폐기물을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 축산분뇨, 공정 슬러지, 산업 폐기물 등 수분이 소정치 이상 포함된 다양한 종류의 습식폐기물 처리에 사용될 수 있으며, 특정 종류의 습식폐기물에 한정되어 사용 가능한 것은 아니다.

한편, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 필요에 따라 독립적인 폐기물 처리수단으로 사용되거나, 다른 폐기물 처리수단과 조합되어 사용될 수 있다. 예컨대, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 본 출원인이 기 출원한 습식폐기물 탄화장치나 습식폐기물 재생설비(등록특허공보 제10-1178449호)의 전처리 장치로 사용될 수 있다. 이와 같은 경우, 본 처리장치(100)에서 처리 완료된 습식폐기물은 상기 습식폐기물 탄화장치나 습식폐기물 재생설비로 이송되어 해당 장치나 설비 내에서 필요한 처리 과정을 거치게 된다.

다만, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 상기 예시한 습식폐기물 탄화장치 등 이외에도 공지된 다양한 종류의 폐기물 처리수단과 조합되어 사용될 수 있으며, 독립적인 폐기물 처리수단으로도 사용될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 복수개가 직렬적 또는 병렬적으로 연결 및 조합되어 사용될 수도 있다고 할 것이다.

이하, 도면을 참고하여 본 실시예에 따른 처리장치(100)의 각 구성에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 1 및 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 폐기물공급부(110)를 구비할 수 있다. 폐기물공급부(110)는 처리를 위한 습식폐기물을 처리장치(100)로 공급한다.

구체적으로, 폐기물공급부(110)는 처리를 위한 습식폐기물이 저장되는 폐기물저장호퍼(111), 저장된 습식폐기물이 이송되는 폐기물이송관(112), 이송된 습식폐기물을 건조/탄화관(130)으로 정량 공급하기 위한 폐기물공급호퍼(113) 및, 습식폐기물이 건조/탄화관(130)으로 공급되는 폐기물공급관(114)을 포함하여 구성될 수 있다.

폐기물저장호퍼(111)에는 처리를 위한 습식폐기물이 저장 및 보관될 수 있으며, 저장된 습식폐기물은 폐기물이송관(112)을 통해 폐기물공급호퍼(113)로 제공될 수 있다. 이때, 폐기물이송관(112)에는 슬러지펌프(112a)가 마련되어 습식폐기물을 폐기물공급호퍼(113)로 이송할 수 있다.

또한, 폐기물이송관(112)에는 제 1 밸브(112b) 및 유량계(112c)가 마련될 수 있다. 제 1 밸브(112b) 및 유량계(112c)는 각각 슬러지펌프(112a) 후단에 배치되어 폐기물이송관(112)을 개폐 조절하거나, 습식폐기물의 이송량(유량)을 측정할 수 있다. 이?, 전술한 슬러지펌프(112a)나 제 1 밸브(112b)는 유량계(112c)로부터 측정되는 습식폐기물의 이송량에 따라 구동 제어될 수 있다. 이에 대하여는 폐기물공급호퍼(113)와 관련하여 부연키로 한다.

폐기물공급호퍼(113)는 폐기물이송관(112)을 통해 습식폐기물을 제공받아 일시적으로 저장하고, 폐기물공급관(114)을 통해 건조/탄화관(130)으로 일정량의 습식폐기물을 공급하게 된다. 즉, 폐기물공급호퍼(113)는 장치의 처리능력이나 효율을 고려하여 건조/탄화관(130)으로 공급되는 습식폐기물의 양을 일정하게 조절하게 된다.

또한, 장치의 안정적인 운용이 가능하도록 폐기물공급호퍼(113) 내 습식폐기물은 일정 수위로 유지 및 조절될 수 있는데, 이를 위해, 폐기물공급호퍼(113)에는 수위측정수단(113a)이 마련될 수 있다. 수위측정수단(113a)은 수위계, 수위측정센서 등을 포함하고 폐기물공급호퍼(113) 내 저장된 습식폐기물의 수위를 측정하게 되며, 측정된 수위값에 따라 전술한 슬러지펌프(112a) 또는 제 1 밸브(112b)가 구동 제어될 수 있다.

예컨대, 수위측정수단(113a)에 의해 측정된 수위가 기 설정된 설정치 이상인 경우, 슬러지펌프(112a)가 구동 정지되거나 제 1 밸브(112b)가 폐쇄되어, 폐기물공급호퍼(113)로의 습식폐기물 공급이 제한될 수 있으며, 폐기물공급관(114)을 통해 소정량의 습식폐기물이 건조/탄화관(130)으로 배출되고 수위가 설정치 이하로 낮아진 경우, 다시 슬러지펌프(112a)가 구동되거나 제 1 밸브(112b)가 개방될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 폐기물이송관(112)의 유량계(112c)를 통한 슬러지펌프(112a) 또는 제 1 밸브(112b)의 구동 제어도 가능하다 할 것이다.

한편, 폐기물공급관(114)은 폐기물공급호퍼(113)와 건조/탄화관(130) 사이에 연결되어 폐기물공급호퍼(113)의 습식폐기물을 건조/탄화관(130)으로 공급하게 된다. 폐기물공급관(114)은 폐기물공급호퍼(113) 하부측에 연결되어 폐기물공급호퍼(113) 내 습식폐기물이 자중에 의해 이송될 수 있도록 형성될 수 있다. 다만, 필요에 따라, 펌프, 이송스크류 등의 외부 구동력이 부가될 수 있음은 물론이다.

또한, 폐기물공급관(114)은 제 2 밸브(114a)를 구비할 수 있다. 제 2 밸브(114a)는 습식폐기물의 특성에 따라 개도가 조절됨으로써, 건조/탄화관(130)으로 공급되는 습식폐기물의 양을 적절히 조절하게 된다. 예컨대, 제 2 밸브(114a)는 처리 중인 습식폐기물의 함수율에 따라 개도가 조절될 수 있다. 이와 같은 경우, 제 2 밸브(114a)는 습식폐기물의 함수율이 높을수록 개도가 작아져 건조/탄화관(130)으로의 습식폐기물 공급량을 적절히 조절하게 된다.

일 예로, 함수율이 90% 이상인 양돈분뇨의 처리시, 제 2 밸브(114a)는 절반 정도만이 열리도록 개도 조절될 수 있으며, 상기 양돈분뇨보다 낮은 함수율의 공정 슬러지 등을 처리시, 제 2 밸브(114a)는 절반 이상이 열리도록 개도 조절될 수 있다. 이와 같은 제 2 밸브(114a)의 개도 조절은 습식탄화물의 특성에 따라 적절한 유량이 건조/탄화관(130)에 공급될 수 있도록 함으로써, 습식폐기물의 처리효율을 극대화하게 된다.

또한, 상기와 같은 제 2 밸브(114a)의 개도 조절은 자동 또는 수동으로 이뤄질 수 있다. 전자와 같이 자동화되는 경우, 폐기물공급호퍼(113)에는 습식폐기물의 함수율을 측정하는 함수율측정기(113b)가 마련될 수 있으며, 제 2 밸브(114a)는 함수율측정기(113b)의 측정값에 따라 기 설정된 개도로 개폐 제어될 수 있다. 나아가, 이와 같은 제 2 밸브(114a)는 처리장치(100)의 점검시 완전히 폐쇄되어 습식폐기물의 공급을 중단시킴으로써, 점검의 편의를 도모할 수 있게 한다.

한편, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 연소로(120)를 구비할 수 있다. 연소로(120)는 내부에 건조/탄화관(130)이 배치되어 습식폐기물의 처리를 위한 가열 공간을 제공하게 된다.

구체적으로, 연소로(120)는 내부에 소정정도의 공간부가 마련되어 건조/탄화관(130)의 설치 공간을 제공하며, 하부에는 가열원인 연소부(150)가 배치되게 된다. 이와 같은 연소로(120)는 습식폐기물의 가열을 위한 단열 및 축열 기능을 수행하게 된다. 또한, 연소로(120) 내부는 내화벽돌, 세라믹 화이버 등의 내화재로 마감 처리될 수 있으며, 연소로(120)의 각 부위에는 연소로(120) 내 온도 측정을 위한 온도계(121)가 장착될 수 있다. 연소로(120)의 하부 일측에는 점검구 등의 연소로(120) 내 접근을 위한 개폐도어(123)가 마련될 수 있다.

또한, 연소로(120) 상부에는 연소 후의 배기가스를 배출시키기 위한 배기구(122)가 마련될 수 있다. 배기구(122)는 고온의 배기가스가 유동되기 때문에 내부가 내화재 등으로 단열 처리될 수 있으며, 배기가스의 폐열을 재사용할 수 있도록 열교환기(미도시)와 연결될 수 있다. 이때, 열교환기를 통해 포집된 폐열은 증기발전, 난방 등에 재사용될 수 있다.

한편, 상기 열교환기를 거친 배기가스는 냉각 및 정화설비를 거쳐 대기로 배출될 수 있다. 이때, 본 처리장치(100)의 경우, 후술할 바와 같이 연소로(120) 내에서 건조/탄화관(130)을 통해 습식폐기물과 연소가스(배기가스)가 서로 분리되며, 건조/탄화관(130) 내에서 발생된 열분해가스나 유기성가스 등을 연소가스로 사용하기 때문에, 연소로(120) 내 발생된 배기가스는 저가의 기본적인 정화설비 등으로도 처리가 가능하다는 이점이 있게 된다.

부연하면, 기존의 일반적인 소각시설 등에서는 폐기물 자체를 소각하여 그 폐열을 활용하는데 반해, 본 처리장치(100)의 경우, 습식폐기물 처리시 발생되는 열분해가스나 유기성가스 등을 회수하여 연소시키기 때문에, 연소 후 생성되는 2차 오염물을 최소화할 수 있으며, 배기가스 또한 비교적 간단한 정화설비 등을 거쳐 대기로 방출할 수 있는 이점이 있게 된다. 따라서 본 처리장치(100)의 경우, 연소 후 생성물의 최소화, 정화설비의 간소화 등을 통해, 폐기물 처리에 요구되는 전체적인 설비 비용을 감축할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 건조/탄화관(130)을 구비할 수 있다. 건조/탄화관(130)은 연소로(120) 내 배치되어 폐기물공급부(110)로부터 공급된 습식폐기물을 건조 및 탄화시키게 된다.

구체적으로, 건조/탄화관(130)은 도 1과 같이 연소로(120) 내 횡방향으로 연장 형성될 수 있다. 이때, 건조/탄화관(130)의 양 단부는 연소로(120) 외부로 노출되도록 배치될 수 있다. 이는 연소로(120) 외부에서 건조/탄화관(130)의 유지 점검이 가능케 하기 위함이다. 또한, 건조/탄화관(130) 내에는 이송스크류(131)가 구비되어 습식폐기물이 건조/탄화관(130)을 따라 이송될 수 있도록 한다.

한편, 건조/탄화관(130)은 복수개가 구비될 수 있으며, 복수개의 건조/탄화관(130)은 연소로(120) 내에서 상하 및 전후방향으로 이격되어 상호 연결 설치될 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 총 11개의 건조/탄화관(130)이 구비된 경우를 예시하고 있다. 다만, 건조/탄화관(130)의 개수는 필요에 따라 증감 변동될 수 있음은 물론이다.

도 3은 도 1 및 2에 도시된 건조/탄화관의 연결구조를 보여주는 개략도이다. 도 3의 (a)는 정면에서 바라본 건조/탄화관의 연결구조를 개략적으로 도시한 것이며, 도 3의 (b)는 측면에서 바라본 건조/탄화관의 연결구조를 개략적으로 도시한 것임을 알려둔다.

먼저 도 3의 (a)를 참고하면, 복수개의 건조/탄화관(130a 내지 130k)은 정면상 지그재그 형태의 유동 경로를 형성하도록 상호 연결 설치될 수 있다. 즉, 최상단의 건조/탄화관(130a) 일단이 하부측의 다른 건조/탄화관(130b) 일단과 연결되고, 하부측의 다른 건조/탄화관(130b)은 타단이 하부측의 또 다른 건조/탄화관(130c)과 연결되는 패턴으로, 복수개의 건조/탄화관(130a 내지 130k)이 연결 설치될 수 있다. 다만, 최상단에 배치된 건조/탄화관(130a)은 폐기물공급관(114)에 연결되어 폐기물공급호퍼(113)로부터 습식폐기물을 공급받게 되며, 최하단에 배치된 건조/탄화관(130k)은 후술할 폐기물배출부(170)와 연결되어 건조 및 탄화 처리된 습식폐기물을 폐기물배출호퍼(172)로 배출하게 된다.

한편, 도 3의 (b)를 참고하면, 복수개의 건조/탄화관(130a 내지 130k)은 측면상으로도 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 즉, 인접한 건조/탄화관(130a 내지 130k) 간은 상하 및 전후 방향으로 이격되어 측면상으로 대략 지그재그 형태를 이루도록 배치될 수 있다. 또한, 측면상 같은 열(row)에 수개의 건조/탄화관(130a, 130e 및 130i; 130b, 130d, 130f, 130h 및 130j; 130c, 130g 및 130k)이 배치될 수 있으며, 동일한 열에 배치된 복수개의 건조/탄화관((130a, 130e 및 130i; 130b, 130d, 130f, 130h 및 130j; 130c, 130g 및 130k)에는 습식폐기물이 동일한 방향으로 이송되게 된다. 본 실시예의 경우, 총 11개의 건조/탄화관(130a 내지 130k)이 3열을 이루도록 측면상 지그재그 형태로 배치된 형태를 예시하고 있다. 이와 같은 건조/탄화관(130a 내지 130k)의 배치는 습식폐기물이 각 건조/탄화관(130a 내지 130k)을 거치면서 연소로(120) 내 열을 고르게 받아 가열될 수 있도록 하며, 후술할 스크류구동부(140)의 배치를 용이하게 하는 이점이 있게 된다.

한편, 인접한 건조/탄화관(130) 간의 연결은 연소로(120) 외부에서 이뤄질 수 있다. 즉, 도 1 등에 도시된 바와 같이 각 건조/탄화관(130)의 양 단부를 연소로(120) 외부로 노출될 수 있으며, 이러한 노출 단부에서 각 건조/탄화관(130) 간이 연결된 연결부(132)가 형성될 수 있다. 또한, 각 건조/탄화관(130) 간의 연결은 플랜지(flange) 결합을 통해 이뤄질 수 있다. 이와 같은 연결부(132)의 연소로(120) 외부 노출이나 플랜지 결합을 통한 연결은, 건조/탄화관(130)의 유지 보수나 점검을 용이하게 하는 이점이 있다. 또한, 도시되지 않았으나, 필요에 따라 연결부(132)에도 습식폐기물의 이송을 이송스크류가 마련될 수 있다.

상기와 같은 건조/탄화관(130)은 내부로 이송되는 습식폐기물을 연소로(120) 내 열을 통해 가열하고 건조 및 탄화 처리하게 된다. 보다 구체적으로, 도 3의 상부측에 배치된 건조/탄화관(130)부터 순차적으로 제 1 내지 11 건조/탄화관(130a 내지 130k)으로 지칭하면, 제 1 건조/탄화관(130a)의 일측으로 습식폐기물이 공급되고, 공급된 습식폐기물을 제 1 건조/탄화관(130a)을 따라 횡방향으로 이송되게 된다. 습식폐기물은 제 1, 2 건조/탄화관(130a, 130b) 등을 거쳐 이송되며 점차 승온된다.

예컨대, 습식폐기물은 제 4 건조/탄화관(130d)까지 이송되는 동안 소정온도로 승온될 수 있으며, 이후 건조 및 탄화 처리될 수 있다. 즉, 승온된 습식폐기물을 제 5 내지 8 건조/탄화관(130e 내지 130h) 등을 거치면서 건조될 수 있으며, 연소로(120) 하부측에 배치된 제 9 내지 11 건조/탄화관(130i 내지 130k)을 거치면서 탄화될 수 있다. 특히, 연소로(120) 하부에는 열원인 연소부(150)가 배치되어 상대적으로 고온을 유지할 수 있기 때문에, 상기와 같은 습식폐기물의 승온, 건조 및 탄화는 습식폐기물이 제 1 내지 11 건조/탄화관(130e 내지 130h)을 따라 연소로(120) 하부측으로 이동됨에 따라 자연스럽게 이뤄질 수 있다.

또한, 연소로(120) 최하단의 건조/탄화관(130k)에는 폐기물배출부(170)가 연결되어 탄화 처리된 습식폐기물을 연소로(120) 외부로 배출하게 된다. 이는 폐기물배출부(170)와 관련하여 부연키로 한다.

다시 도 1 및 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 이송스크류(131)를 구동하기 위한 스크류구동부(140)를 구비할 수 있다. 스크류구동부(140)는 각 건조/탄화관(130) 내 마련된 이송스크류(131)를 회전 구동하여 습식폐기물이 건조/탄화관(130) 내에서 이송될 수 있도록 한다.

보다 구체적으로, 스크류구동부(140)는 회전 구동력을 제공하는 구동모터(141), 각 이송스크류(131)의 일단에 마련된 기어(142) 및, 복수개의 기어(142)와 구동모터(141) 간에 연결되어 각 기어(142)로 구동력을 전달하는 체인(143)을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 기어(142)는 이송스크류(131)의 일단에 마련되어 건조/탄화관(130)의 일단부로 노출될 수 있다. 또한, 체인(143)은 종방향으로 나란하게 배치된 복수개의 기어(142)에 체결되어 구동모터(141)의 회전 구동력을 각 기어(142) 및 이송스크류(131)에 전달하게 된다. 이때, 체인(143) 및 구동모터(141)는 건조/탄화관(130)이나 이송스크류(131)의 개수 또는 배치에 따라 복수개가 마련될 수 있다.

본 실시예의 경우, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 총 11개의 건조/탄화관(130)이 3열을 이루도록 배치되어 있는바, 이에 대응되도록 체인(143) 및 구동모터(141)는 3세트가 구비되어 각 열에 배치된 기어(142) 및 이송스크류(131)로 회전 구동력을 전달할 수 있다. 다만, 이와 같은 체인(143), 구동모터(141) 등의 개수는 필요에 따라 증감 변동될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 실시예에 따른 스크류구동부(140)는 하나의 구동모터(141)가 체인(143)을 통해 종방향으로 나란히 배치된 복수개의 기어(142) 또는 이송스크류(131)로 구동력을 전달하게 된다. 이와 같은 구조는 구동모터(141)의 개수를 최소화하여 장치를 컴팩트하게 구성할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 종방향으로 나란히 배치된 각 건조/탄화관(130) 간에 습식폐기물의 이송 속도를 맞춰주는 역할을 할 수 있다. 즉, 종방향으로 나란히 배치된 복수개의 이송스크류(131)가 하나의 구동모터(141)에 의해 일정한 속도로 회전 구동될 수 있으며, 이로 인해, 종방향으로 배치된 각 건조/탄화관(130) 내에서 습식폐기물이 일정한 속도로 이송될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 연소로(120) 내 화염을 발생시키기 위한 연소부(150)를 구비할 수 있다. 연소부(150)는 연소가스를 발화시켜 연소로(120) 내에서 화염을 발생시키며, 이를 통해, 습식폐기물의 가열, 건조, 탄화 등을 위한 열원을 제공하게 된다.

보다 구체적으로, 연소부(150)는 공급된 연소가스가 발화되어 연소로(120) 내 화염을 발생시키는 연소기(151), 연소기(151)에 장착되어 연소가스를 발화점 이상의 온도로 가열하는 가열히터(152), 연소기(151)로 연소에 필요한 공기를 공급하는 공기공급관(153) 및, 연소시 발생된 부산물을 포집하기 위한 더스트박스(154)를 포함하여 구성될 수 있다.

연소기(151)은 연소를 위한 연소가스가 유동되며, 일단이 연소로(120) 내에 배치되어 연소로(120) 내에서 화염을 발생시킬 수 있다. 이때, 연소에 필요한 연소가스는 건조/탄화관(130) 내에서 발생된 열분해가스, 유기성가스 등으로 구성될 수 있다. 이에 대하여는, 후술할 가스회수관(160)과 관련하여 부연키로 한다. 한편, 가열히터(152)는 전기/세라믹 히터 등으로 구성될 수 있으며, 연소기(151) 외면에 장착되어 유동되는 연소가스를 발화점 이상의 온도로 가열하게 된다. 따라서 연소가스는 가열히터(152)를 지나면서 발화점 이상의 온도로 가열되어 연소로(120) 내에 화염을 발생시키고, 연소로(120) 내에서 연소되면서 습식폐기물의 처리에 필요한 열원을 제공하게 된다.

공기공급관(153)은 연소기(151)로 연결되어 연소가스의 연소에 필요한 공기를 공급하게 된다. 공기공급관(153)은 일단에 블로워(153a)가 마련되어 외기를 연소기(151)로 공급할 수 있으며, 효과적인 연소를 위해 과잉 공기를 공급할 수 있다. 또한, 공기공급관(153)은 적어도 일부가 연소로(120) 내를 거치도록 배치되어 소정정도 승온된 공기를 연소기(151)로 공급할 수 있다.

예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 공기공급관(153)은 일부가 연소로(120) 내부의 측벽을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 공기공급관(153)을 통해 연소기(151)로 공급되는 공기는 연소로(120) 내 열에 의해 소정정도 가열된 상태로 공급될 수 있으며, 연소부(150)에서의 연소 효율이 소정정도 증대될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 연소부(150)로 연소가스를 제공하는 가스회수관(160)을 포함할 수 있다. 가스회수관(160)은 건조/탄화관(130) 내에서 발생된 열분해가스, 유기성가스 등을 연소부(150)로 제공하여 연소로(120) 내 가열을 위한 연소가스로 재사용할 수 있게 한다.

도 4는 도 2에 도시된 습식폐기물 처리장치에서 가스회수관을 도시한 개략도이다. 전술한 도 2의 경우, 도시 편의를 위해 이와 같은 가스회수관을 일부 생략하고 도시하였음을 알려둔다.

도 4를 참고하면, 가스회수관(160)은 각 건조/탄화관(130)에 연결되어 습식폐기물의 가열, 건조 또는 탄화시에 발생되는 열분해가스나 유기성가스를 회수하게 된다. 보다 바람직하게, 가스회수관(160)은 각 건조/탄화관(130)이 연소로(120) 외부로 노출된 노출 단부에 플랜지 결합을 통해 연결되어 건조/탄화관(130) 내에서 발생된 열분해가스나 유기성가스를 회수할 수 있다.

또한, 가스회수관(160)은 연소기(151)과 연결되어 회수된 열분해가스나 유기성가스를 연소기(151)로 제공하게 된다. 연소기(151)로 제공된 열분해가스나 유기성가스는 습식폐기물의 가열에 필요한 연소가스로 사용될 수 있으며, 가열히터(152)에 의해 가열되어 연소로(120) 내에서 연소되게 된다.

상기와 같은 가스회수관(160)은 건조/탄화관(130)의 개수에 대응되도록 복수개가 마련되거나, 매니폴드(manifold) 구조 등을 통해 복수개의 건조/탄화관(130)에 연결되어, 연소부(150)로 열분해가스나 유기성가스를 제공할 수 있다. 또한, 각 가스회수관(160)에는 제 3 밸브(161)가 마련되어 연소로(120) 내 온도 등에 따라 가스 공급량이 조절될 수 있으며, 회수되는 열분해가스나 유기성가스의 온도를 측정하기 위한 온도계(162) 등이 장착될 수 있다.

특히, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 상기와 같은 가스회수관(160)을 통해 습식폐기물의 가열, 건조 또는 탄화시에 발생되는 열분해가스, 유기성가스를 회수할 수 있으며, 이를 다시 연소로(120) 내에서 연소시켜 습식폐기물의 처리를 위한 열원으로 사용하게 되는바, 폐기물 처리시 배출되는 유해물질을 최소화하면서도, 설비의 에너지 효율을 극대화할 수 있다는 이점이 있게 된다.

즉, 자체적으로 발생되는 열분해가스나 유기성가스를 에너지원으로 재사용하므로, 설비 가동에 필요한 에너지를 최소화할 수 있게 된다. 또한, 건조/탄화관(130)에서 발생된 열분해가스나 유기성가스와 같은 가스 성분만을 회수하여 연소로(120) 내에서 연소시키기 때문에, 폐기물 자체를 직접 연소시키는 방식에 비해 연소 후 발생되는 부산물이 최소화될 수 있다.

나아가, 열분해가스나 유기성가스는 연소로(120) 내에서 연소 처리되기 때문에, 발생된 배기가스 또한 유해물질의 함량이 최소화될 수 있으며(일종의 건식처리를 통한 유해물질 제거 효과), 배기구(122)을 통해 배출되는 배기가스는 기본적인 정화설비만으로도 대기로 방출될 수 있게 된다. 따라서 폐기물 처리에 필요한 전체적인 여과 및 정화설비 또한 감축할 수 있는 이점이 있다.

한편, 다시 도 1 및 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 건조/탄화관(130) 내에서 처리 완료된 습식폐기물을 장치 외 배출시키기 위한 폐기물배출부(170)를 포함할 수 있다. 폐기물배출부(170)는 최후단에 배치된 건조/탄화관(130)에 연결되어 탄화 처리된 습식폐기물을 외부로 배출시키게 된다.

구체적으로, 폐기물배출부(170)는 건조/탄화관(130)의 일단에 연결되는 폐기물배출라인(171) 및, 처리 완료된 습식폐기물을 수집 및 저장하는 폐기물배출호퍼(172)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 본 실시예에 따른 처리장치(100)가 다른 습식폐기물 탄화장치나 습식폐기물 재생설비의 전처리 장치로 활용되는 경우, 폐기물배출호퍼(172)는 다른 습식폐기물 탄화장치나 습식폐기물 재생설비와 연결될 수 있으며, 배출된 습식폐기물을 해당 장치나 설비 내에서 재처리될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 컨트롤박스(180)를 포함할 수 있다. 컨트롤박스(180)는 처리장치(100)의 전반적인 구동 제어를 위한 인터페이스를 제공하게 되며, 유량계(112c), 온도계(121, 162), 수위계(113a), 함수율측정기(113b) 등의 측정수단 및, 밸브(112b, 114a, 161), 구동모터(141), 가열히터(152) 등의 구동수단과 유무선으로 연결되어 각 측정수단의 계측값을 수집하거나, 각 구동수단을 구동 제어하게 된다.

이하, 도면을 참고하여 본 실시예에 따른 처리장치(100)의 작동에 대해 설명하도록 한다.

도 5는 도 1 내지 4에 도시된 습식폐기물 처리장치의 작동을 보여주는 개략도이다.

도 5를 참고하면, 먼저 폐기물이송관(112)을 통해 폐기물저장호퍼(111)로부터 폐기물공급호퍼(113)로 습식폐기물이 이송된다. 또한, 폐기물공급호퍼(113)는 폐기물공급관(114)을 통해 건조/탄화관(130)으로 습식폐기물을 일정량 공급하게 된다. 이때, 수위측정수단(113a)를 통해 폐기물공급호퍼(113) 내 수위가 일정하게 유지될 수 있으며, 함수율측정기(113b)로 측정된 습식폐기물의 함수율에 따라 제 2 밸브(114a)의 개도가 조절될 수 있다.

건조/탄화관(130)으로 공급된 습식폐기물은 연소로(120) 내에서 복수개의 건조/탄화관(130)을 순차적으로 따라 유동하면서, 가열, 건조, 탄화 과정을 거치게 된다. 또한, 최종적으로 처리 완료된 습식폐기물은 최후단의 건조/탄화관(130)을 거쳐 폐기물배출부(170)로 배출되게 된다.

한편, 각 건조/탄화관(130) 내에서 습식폐기물의 가열, 건조, 탄화시에 발생되는 열분해가스 및 유기성가스는 가스회수관(160)을 통해 수집되어 연소부(150)로 제공되게 된다. 연소부(150)는 공급된 열분해가스나 유기성가스를 가열히터(152)로 가열하여 발화시키게 되며, 열분해가스나 유기성가스가 연소로(120) 내에서 연소되어 습식폐기물의 처리에 필요한 열원으로 사용되게 된다.

즉, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 자체 발생된 열분해가스나 유기성가스를 연소가스로 사용하게 된다. 또한, 연소로(120)에서 발생된 배기가스는 배기구(122)을 통해 배출될 수 있는데, 이때의 배기가스는 습식폐기물 처리시 발생되는 열분해가스나 유기성가스만을 취출하여 연소시킨 부산물이므로, 최소한의 정화설비로도 충분한 정화가 가능하게 된다. 나아가, 배기가스는 열교환기 등을 거처 폐열이 재사용될 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 바, 본 실시예에 따른 처리장치(100)는 건조/탄화관(130) 내에서 발생된 열분해가스나 유기성가스를 취출하여 연소가스로 사용하는바, 습식폐기물 처리에 필요한 에너지를 최소화할 수 있으며, 연소 후 배기가스로 인한 정화시설 등의 추가 설비비용 또한 저감시킬 수 있게 된다. 나아가, 건조/탄화관(130)의 연소로(120) 내 배치 등을 통해 습식폐기물의 효과적인 건조, 탄화 처리가 가능하며, 컴팩트한 구조로 설치 공간의 제약을 최소화시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 습식폐기물 처리장치 110: 폐기물공급부
120: 연소로 130: 건조/탄화관
140: 스크류구동부 150: 연소부
160: 가스회수관 170: 폐기물배출부

Claims (10)

1. 습식폐기물을 장치 내 공급하는 폐기물공급부(110);
   상기 습식폐기물의 처리를 위한 가열공간을 제공하는 연소로(120);
   상기 연소로(120) 내 배치되어 상기 습식폐기물이 유동되며, 상기 습식폐기물이 가열, 건조 또는 탄화 처리되는 건조/탄화관(130);
   상기 연소로(120) 내에서 연소가스를 연소시켜 상기 습식폐기물의 가열, 건조 또는 탄화에 필요한 열원을 제공하는 연소부(150);
   상기 건조/탄화관(130)에 연결되어 상기 습식폐기물의 가열, 건조 또는 탄화시 발생되는 열분해가스 또는 유기성가스를 포집하고, 포집된 상기 열분해가스 또는 유기성가스를 상기 연소부(150)에 필요한 상기 연소가스로 제공하는 가스회수관(160); 및
   상기 건조/탄화관(130)에 연결되어 가열, 건조 또는 탄화 처리된 상기 습식폐기물이 배출되는 폐기물배출부(170);를 포함하되,
   상기 연소부(150)는,
   상기 열분해가스 또는 유기성가스를 연소가스로 제공받아 상기 연소로(120) 내에서 연소시키는 연소기(151);
   상기 연소기(151) 일측에 장착되어 상기 연소가스를 발화점 이상의 온도로 가열하는 가열히터(152); 및
   상기 연소기(151)로 연소에 필요한 공기를 공급하되, 적어도 일부가 상기 연소로(120) 내 배치되어 소정정도 가열된 공기를 상기 연소기(151)로 제공하도록 형성된 공기공급관(153);을 포함하는 습식폐기물 처리장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 폐기물공급부(110)는,
   상기 습식폐기물이 저장되는 폐기물저장호퍼(111);
   슬러지펌프(112a), 제 1 밸브(112b) 및 유량계(112c)를 구비하고 상기 습식폐기물의 이송 경로를 제공하는 폐기물이송관(112);
   상기 폐기물이송관(112)을 통해 상기 폐기물저장호퍼(111)로부터 상기 습식폐기물이 이송되며, 상기 습식폐기물의 수위를 측정하는 수위측정수단(113a)을 구비하는 폐기물공급호퍼(113); 및
   제 2 밸브(114a)를 구비하고, 상기 폐기물공급호퍼(113)로부터 상기 건조/탄화관(130)으로 상기 습식폐기물을 소정량 공급하는 폐기물공급관(114);를 포함하는 습식폐기물 처리장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제 1 밸브(112b) 및 상기 제 2 밸브(114b) 중 적어도 하나는, 상기 유량계(112c) 및 상기 수위측정수단(113a) 중 적어도 하나의 측정값에 따라 개폐 제어되는 습식폐기물 처리장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 폐기물공급호퍼(113)는, 상기 습식폐기물의 함수율을 측정하는 함수율측정기(113b)를 구비하고,
   상기 제 2 밸브(114a)는, 상기 함수율측정기(113b)의 측정값에 따라 개도가 조절되는 습식폐기물 처리장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 연소로(120)는,
   상기 연소로(120) 내 온도를 측정하기 위한 적어도 하나의 온도계(121);
   상기 연소로(120) 상부에 마련되어 상기 연소가스의 연소 후 발생된 배기가스가 배출되되, 상기 배기가스의 폐열을 재사용하기 위한 열교환기와 연결되는 배기구(122); 및
   상기 연소로(120) 내부로의 접근을 가능케 하는 개폐도어(123);를 포함하는 습식폐기물 처리장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조/탄화관(130)은 복수개를 포함하되,
   상기 각 건조/탄화관(130)은, 내부에 상기 습식폐기물의 이송을 위한 이송스크류(131)를 구비하고, 상기 연소로(120) 내에서 횡방향으로 연장되어 양 단부가 상기 연소로(120) 외측으로 소정정도 노출되며, 상기 노출된 단부가 인접한 다른 건조/탄화관(130)과 연결되도록 형성된 습식폐기물 처리장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 복수개의 건조/탄화관(130)은,
   정면에서 바라보았을 때, 지그재그 형태의 유동 경로를 형성하도록 상호 연결되며, 측면에서 바라보았을 때, 지그재그 형태로 배치되도록 상하 및 전후 방향으로 상호 이격 배치되는 습식폐기물 처리장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 복수개의 건조/탄화관(130)은, 측면에서 바라보았을 때, 복수개의 열(row)을 이루도록 배치되며,
   동일한 열에 배치된 복수개의 건조/탄화관(130) 내에서는, 상기 습식폐기물이 동일한 방향으로 이송되도록 형성된 습식폐기물 처리장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 각 이송스크류(131)을 구동시키는 스크류구동부(140);를 더 포함하되,
   상기 스크류구동부(140)는,
   구동모터(141);
   상기 각 이송스크류(131)의 단부에 마련된 기어(142); 및
   동일한 열에 배치된 복수개의 상기 기어(142)와 상기 구동모터(141) 간에 연결되어 구동력을 전달하는 체인(143);을 포함하는 습식폐기물 처리장치.
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