KR20220146644A - 고체 분뇨 처리 장치 및 이를 포함하는 개별 분뇨 처리 시스템 - Google Patents

고체 분뇨 처리 장치 및 이를 포함하는 개별 분뇨 처리 시스템 Download PDF

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김기남
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신현석
장원석
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Abstract

고체 분뇨 처리 장치는 제1 고체 분뇨로부터 액체 성분을 추출하여 제2 고체 분뇨를 생성하는 탈수기, 제2 고체 분뇨의 액체 성분을 증발시켜 제3 고체 분뇨를 생성하는 건조기, 및 제3 고체 분뇨를 태우는 연소기를 포함하되, 제2 고체 분뇨의 고체 함유율은 25 % 내지 30 %이고, 제3 고체 분뇨의 고체 함유율은 90 % 이상 100 % 미만이다.

Description

고체 분뇨 처리 장치 및 이를 포함하는 개별 분뇨 처리 시스템
본 개시는 고체 분뇨 처리 장치 및 개별 분뇨 처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 가정에서 배출되는 분뇨는 대규모의 분뇨 처리 시설에서 한꺼번에 처리된다. 대규모의 분뇨 처리 시설이 갖춰지지 않거나 부족한 지역의 경우, 분뇨는 별도로 처리되지 못하고 거주지 주변에 버려질 수 있다. 이로 인해 위생 문제 및 환경 문제가 발생할 수 있다.
이러한 지역의 가정에서 분뇨를 직접 처리할 수 있도록 가정용 분뇨 처리 장치가 요구된다. 가정용 분뇨 처리 장치는 가정 내의 화장실에 설치되므로 작은 크기를 가져야 한다. 또한 사용할 수 있는 에너지가 부족할 것을 고려하여, 가정용 분뇨 처리 장치는 가능한 적은 에너지를 소비하여 분뇨를 처리하는 것이 바람직하다.
해결하고자 하는 과제는 소형 고체 분뇨 처리 장치 및 개별 분뇨 처리 시스템을 제공하는 것에 있다.
해결하고자 하는 과제는 적은 에너지를 소비하는 고체 분뇨 처리 장치 및 개별 분뇨 처리 시스템을 제공하는 것에 있다.
해결하고자 하는 과제는 유해 가스를 적게 방출하는 고체 분뇨 처리 장치 및 개별 분뇨 처리 시스템을 제공하는 것에 있다.
다만, 해결하고자 하는 과제는 상기 개시에 한정되지 않는다.
일 측면에 있어서, 제1 고체 분뇨로부터 액체 성분을 추출하여 제2 고체 분뇨를 생성하는 탈수기; 상기 제2 고체 분뇨의 액체 성분을 증발시켜 제3 고체 분뇨를 생성하는 건조기; 및 상기 제3 고체 분뇨를 태우는 연소기;를 포함하되, 상기 제2 고체 분뇨의 고체 함유율은 25 % 내지 30 %이고, 상기 제3 고체 분뇨의 고체 함유율은 90 % 이상 100 % 미만인 고체 분뇨 처리 장치가 제공될 수 있다.
상기 탈수기는 탈수 요소를 포함하고, 상기 탈수 요소는: 교대로 배열되는 복수의 고정 디스크들 및 복수의 이동 디스크들; 및 상기 복수의 고정 디스크들 및 상기 복수의 이동 디스크들을 관통하는 탈수 스크류를 포함하고, 상기 복수의 이동 디스크들은 상기 복수의 이동 디스크들 각각의 중심이 상기 복수의 고정 디스크들의 중심들이 놓인 중심선 주위를 회전하도록 움직일 수 있다.
상기 복수의 고정 디스크들 및 상기 복수의 이동 디스크들 중, 서로 바로 인접하는 고정 디스크 및 이동 디스크 사이의 거리는 0.1 mm 이하일 수 있다.
상기 탈수 요소는 상기 탈수 스크류의 이송 방향을 따라 차례로 배열되는 제1 탈수 영역 및 제2 탈수 영역을 포함하고, 상기 복수의 고정 디스크들 및 상기 복수의 이동 디스크들 중, 상기 제1 탈수 영역 내에서 서로 바로 인접하는 고정 디스크 및 이동 디스크 사이의 거리는 0.05 mm이고, 상기 제2 탈수 영역 내에서 서로 바로 인접하는 고정 디스크 및 이동 디스크 사이의 거리는 0.03 mm일 수 있다.
상기 탈수기는: 상기 탈수 요소로부터 생성된 제2 고체 분뇨를 배출하는 토출 구멍을 포함하는 토출 요소; 및 상기 토출 구멍으로부터 배출되는 상기 제2 고체 분뇨를 자르는 절단 요소;를 더 포함하되, 상기 절단 요소에 의해 잘린 상기 제2 고체 분뇨는 펠릿 형상을 가질 수 있다.
상기 복수의 이동 디스크들의 내직경은 상기 복수의 고정 디스크들이 내직경보다 작을 수 있다.
상기 탈수기는: 상기 탈수 요소로부터 배출되는 제2 고체 분뇨에 압력을 가하는 가압 요소;를 더 포함하되, 상기 제2 고체 분뇨는 상기 가압 요소와 상기 탈수 요소 사이로 배출되며, 플레이크 형상을 가질 수 있다.
상기 건조기는: 상기 제2 고체 분뇨가 투입되는 제1 건조실; 상기 제1 건조실 내에 제공되는 제1 건조 스크류; 상기 제3 고체 분뇨를 배출하는 제2 건조실; 및 상기 제2 건조실 내에 제공되는 제2 건조 스크류;를 포함하되, 상기 제2 건조 스크류는 상기 제1 건조 스크류보다 내열성이 높을 수 있다.
상기 제1 건조 스크류는 알루미늄을 포함하고, 상기 제2 건조 스크류는 스테인리스강을 포함할 수 있다.
상기 제1 건조 스크류 및 상기 제2 건조 스크류는, 상기 제1 건조 스크류 및 상기 제2 건조 스크류의 나사산을 관통하는 복수의 건조 구멍들을 포함할 수 있다.
상기 제1 건조 스크류 및 상기 제2 건조 스크류의 각각은 한 쌍으로 제공되고, 상기 한 쌍의 제1 건조 스크류들은 나사산들이 서로 엇갈리도록 배치되고, 상기 한 쌍의 제2 건조 스크류들은 나사산들이 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다.
상기 건조기는: 상기 제1 건조실과 상기 제2 건조실 사이에 제공되는 제3 건조실; 상기 제3 건조실 내에 제공되는 제3 건조 스크류; 상기 제2 건조실과 상기 제3 건조실 사이에 제공되는 제4 건조실; 및 상기 제4 건조실 내에 제공되는 제4 건조 스크류;를 더 포함하되, 상기 제2 고체 분뇨는 상기 제1 건조실, 상기 제3 건조실, 상기 제4 건조실, 및 상기 제2 건조실에서 차례로 건조될 수 있다.
상기 건조기는, 상기 제1 건조실에 연결되는 흡입 요소를 더 포함하되, 상기 흡입 요소는 상기 연소기로부터 발생된 열을 상기 건조기 내에서 유동시킬 수 있다.
상기 제2 건조실의 하부는 상기 제1 건조실보다 높은 열 전도율을 가질 수 있다.
상기 연소기는: 그 내부에 연소 통로를 정의하는 연소 드럼; 상기 연소 드럼의 하부에 제공되는 제1 격자 판; 및 상기 제1 격자 판 상에 위치하는 상기 제3 고체 분뇨를 연소시키는 점화 요소;를 포함할 수 있다.
상기 연소 드럼은, 상기 제1 격자 판에 아래에 제공되는 복수의 제1 공기 구멍들;을 더 포함할 수 있다.
상기 연소 통로는 공기를 압축하는 공기 압축 영역;을 더 포함하되, 상기 연소 통로는 상기 공기 압축 영역에서 상대적으로 좁은 폭을 가질 수 있다.
상기 연소 드럼은 상기 공기 압축 영역에 인접하게 제공되는 복수의 제2 공기 구멍들을 더 포함할 수 있다.
상기 건조기는: 상기 제2 고체 분뇨가 투입되는 제1 건조실; 상기 제1 건조실 내에 제공되는 제1 건조 스크류; 상기 제3 고체 분뇨를 배출하는 제2 건조실; 및 상기 제2 건조실 내에 제공되는 제2 건조 스크류;를 포함하되, 상기 제2 건조 스크류는 상기 제1 건조 스크류보다 내열성이 우수하고, 상기 연소 통로는 상기 제2 건조실의 내부 공간과 연결될 수 있다.
상기 건조실은, 상기 제2 건조실과 상기 연소 드럼 사이에 제공되는 이송 요소;를 더 포함하되, 상기 이송 요소는 상기 제3 고체 분뇨를 상기 연소 통로로 이송할 수 있다.
일 측면에 있어서, 변기; 상기 변기로부터 액체 분뇨를 수용하여 처리하는 액체 분뇨 처리 장치; 상기 변기로부터 고체 분뇨를 수용하고, 상기 고체 분뇨를 수처리하여 슬러지 상태를 갖는 제1 고체 분뇨를 생성하는 제1 고체 분뇨 처리 장치; 및 상기 제1 고체 분뇨 처리 장치로부터 상기 제1 고체 분뇨를 수용하고, 상기 제1 고체 분뇨를 처리하는 제2 고체 분뇨 처리 장치;를 포함하되, 상기 제2 고체 분뇨 처리 장치는 탈수기, 건조기, 및 연소기를 포함하고, 상기 탈수기는 상기 제1 고체 분뇨를 탈수하여 25 % 내지 30 %의 고체 함유율을 갖는 제2 고체 분뇨를 생성하고, 상기 건조기는 상기 제2 고체 분뇨를 건조하여 90 % 내지 100 %의 고체 함유율을 갖는 제3 고체 분뇨를 생성하며, 상기 연소기는 제3 고체 분뇨를 소각하는 개별 분뇨 처리 시스템이 제공될 수 있다.
본 개시는 소형 고체 분뇨 처리 장치 및 개별 분뇨 처리 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시는 적은 에너지를 소비하는 고체 분뇨 처리 장치 및 개별 분뇨 처리 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시는 유해 가스를 적게 방출하는 고체 분뇨 처리 장치 및 개별 분뇨 처리 시스템을 제공할 수 있다.
다만, 발명의 효과는 상기 개시에 한정되지 않는다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 고체 분뇨 처리 장치의 일 사시도이다.
도 2는 도 1의 고체 분뇨 처리 장치의 다른 사시도이다.
도 3은 도 1의 고체 분뇨 처리 장치의 I-I'선을 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 II-II'선을 따른 단면도이다.
도 5는 도 1의 III-III'선을 따른 단면도이다.
도 6은 도 3의 AA 영역의 확대도이다.
도 7은 도 6의 탈수 요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 링 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8의 고정 링을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 8의 이동 링을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 6는 토출 요소 및 절단 요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 3의 BB 영역의 확대도이다.
도 13은 도 12의 건조 스크류를 나타내는 사시도이다.
도 14는 도 3의 CC 영역의 확대도이다.
도 15는 도 4의 DD 영역의 확대도이다.
도 16은 고체 분뇨 처리 과정을 설명하기 위한 도 3의 AA 영역에 대응하는 도면이다.
도 17은 고체 분뇨 처리 과정을 설명하기 위한 도 3의 BB 영역에 대응하는 도면이다.
도 18은 고체 분뇨 처리 과정을 설명하기 위한 도 3의 CC 영역에 대응하는 도면이다.
도 19는 고체 분뇨 처리 과정을 설명하기 위한 도 4의 DD 영역에 대응하는 도면이다.
도 20은 예시적인 실시예에 따른 고체 분뇨 처리 장치의 도 1의 II-II'선에 대응하는 단면도이다.
도 21은 도 20의 FF 영역의 확대도이다.
도 22는 예시적인 실시예에 따른 개별 분뇨 처리 시스템의 블록도이다.
도 23은 예시적인 실시예에 따른 탈수기를 설명하기 위한 도 3의 AA 영역에 대응하는 도면이다.
도 24는 고체 분뇨 처리 공정을 설명하기 위한 도 3의 AA 영역에 대응하는 도면이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
일 측면에 있어서, 제1 고체 분뇨로부터 액체 성분을 추출하여 제2 고체 분뇨를 생성하는 탈수기; 상기 제2 고체 분뇨의 액체 성분을 증발시켜 제3 고체 분뇨를 생성하는 건조기; 및 상기 제3 고체 분뇨를 태우는 연소기;를 포함하되, 상기 제2 고체 분뇨의 고체 함유율은 25 % 내지 30 %이고, 상기 제3 고체 분뇨의 고체 함유율은 90 % 이상 100 % 미만인 고체 분뇨 처리 장치가 제공될 수 있다.
일 측면에 있어서, 변기; 상기 변기로부터 액체 분뇨를 수용하여 처리하는 액체 분뇨 처리 장치; 상기 변기로부터 고체 분뇨를 수용하고, 상기 고체 분뇨를 수처리하여 슬러지 상태를 갖는 제1 고체 분뇨를 생성하는 제1 고체 분뇨 처리 장치; 및 상기 제1 고체 분뇨 처리 장치로부터 상기 제1 고체 분뇨를 수용하고, 상기 제1 고체 분뇨를 처리하는 제2 고체 분뇨 처리 장치;를 포함하되, 상기 제2 고체 분뇨 처리 장치는 탈수기, 건조기, 및 연소기를 포함하고, 상기 탈수기는 상기 제1 고체 분뇨를 탈수하여 25 % 내지 30 %의 고체 함유율을 갖는 제2 고체 분뇨를 생성하고, 상기 건조기는 상기 제2 고체 분뇨를 건조하여 90 % 내지 100 %의 고체 함유율을 갖는 제3 고체 분뇨를 생성하며, 상기 연소기는 제3 고체 분뇨를 소각하는 개별 분뇨 처리 시스템이 제공될 수 있다.
발명의 실시를 위한 형태
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서에 기재된 “...부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 고체 분뇨 처리 장치의 일 사시도이다. 도 2는 도 1의 고체 분뇨 처리 장치의 다른 사시도이다. 도 3은 도 1의 고체 분뇨 처리 장치의 I-I'선을 따른 단면도이다. 도 4는 도 1의 II-II'선을 따른 단면도이다. 도 5는 도 1의 III-III'선을 따른 단면도이다. 도 6은 도 3의 AA 영역의 확대도이다. 도 7은 도 6의 탈수 요소를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 도 7의 링 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 도 8의 고정 링을 나타내는 도면이다. 도 10은 도 8의 이동 링을 나타내는 도면이다. 도 11은 도 6는 토출 요소 및 절단 요소를 설명하기 위한 도면이다. 도 12는 도 3의 BB 영역의 확대도이다. 도 13은 도 12의 건조 스크류를 나타내는 사시도이다. 도 14는 도 3의 CC 영역의 확대도이다. 도 15는 도 4의 DD 영역의 확대도이다.
도 1 내지 도 15를 참조하면, 고체 분뇨 처리 장치(10)가 제공될 수 있다. 고체 분뇨 처리 장치(10)는 고체 분뇨에서 액체 성분을 줄이거나 제거한 후, 이 고체 분뇨를 소각할 수 있다. 고체 분뇨 처리 장치(10)는 가정마다 또는 간이 화장실 마다 설치되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 고체 분뇨 처리 장치(10)는 변기 하나에서 배출되는 고체 분뇨를 처리할 수 있다. 고체 분뇨 처리 장치(10)는 탈수기(100), 건조기(200), 제1 파이프(510), 연소기(300), 재 수거통(400), 및 제2 파이프(520)를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 것과 같이, 탈수기(100)는 제1 고체 분뇨 투입 요소(110), 탈수 요소(120), 액체 성분 배출관(130), 토출 요소(140), 절단 요소(150), 및 제2 고체 분뇨 배출 요소(160)를 포함할 수 있다. 제1 고체 분뇨 투입 요소(110)는 탈수기(100) 외부로부터 제1 고체 분뇨를 수용할 수 있다. 제1 고체 분뇨는 분뇨를 수처리하여 획득된 슬러지를 지칭할 수 있다. 제1 고체 분뇨의 고체 함유율은 2 % 내지 3 %일 수 있다. 고체 함유율은 고체 성분이 차지하는 비율을 지칭할 수 있다. 제1 고체 분뇨 투입 요소(110)는 제1 고체 분뇨가 투입되는 제1 고체 분뇨 투입구(110h)를 가질 수 있다.
탈수 요소(120)는 링 어셈블리(122) 및 탈수 스크류(124)를 포함할 수 있다. 탈수 요소(120)는 제1 고체 분뇨를 탈수하여 제2 고체 분뇨를 생성할 수 있다. 제2 고체 분뇨는 고체 함유율이 제1 고체 분뇨보다 높을 수 있다. 예를 들어, 제2 고체 분뇨의 고체 함유율은 25 % 내지 30 %일 수 있다.
도 7 내지 도 10에 도시된 것과 같이, 링 어셈블리(122)는 복수의 고정 링들(122a) 및 복수의 이동 링들(122b)을 포함할 수 있다. 설명의 간결함을 위해, 두 개의 고정 링들(122a) 및 하나의 이동 링(122b)이 도시되었다. 복수의 고정 링들(122a)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다. 복수의 고정 링들(122a)은 고정된 위치를 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 고정 링들(122a)은 복수의 고정 링들(122a)의 중심점들(cp1)이 제1 방향(DR1)을 따라 연장하는 중심선(CL) 상에 놓이도록 배열될 수 있다. 복수의 고정 링들(122a)의 내직경(dm2)은 탈수 스크류(124)의 직경(dm1)보다 클 수 있다.
복수의 이동 링들(122b)은 서로 바로 인접하는 한 쌍의 고정 링들(122a) 사이에 배치될 수 있다. 도 8에 서로 바로 인접하는 한 쌍의 고정 링들(122a) 사이에 하나의 이동 링(122b)이 배치된 실시예가 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. 다른 예에서, 서로 바로 인접하는 한 쌍의 고정 링들(122a) 사이에 둘 또는 셋의 이동 링들(122b)이 제공될 수 있다. 복수의 이동 링들(122b)의 내직경(dm3)은 복수의 고정 링들(122a)의 내직경(dm2) 및 탈수 스크류(124)의 직경(dm1)보다 작을 수 있다. 하나의 이동 링(122b)은 탈수 스크류(124)의 나사산과 한 번에 한 지점에서 접할 수 있다. 탈수 스크류(124)가 회전하면 나사산과 하나의 이동 링(122b)의 접촉 지점은 이동 링(122b)의 내측 둘레를 따라 이동할 수 있다. 이동 링(122b)의 내직경(dm3)은 탈수 스크류(124)의 직경(dm1)보다 작으므로, 탈수 스크류(124)의 나사산은 접촉 지점에서 이동 링(122b)을 밀 수 있다. 이동 링(122b)은 탈수 스크류(124)의 나사산에 의해 밀려서 바깥 방향(즉, 반지름 방향)으로 움직일 수 있다. 탈수 스크류(124)가 회전하면, 이동 링(122b)이 탈수 스크류(124)의 나사산에 의해 밀리는 지점은 이동 링(122b)의 내측 둘레를 따라서 이동할 수 있다. 이에 따라, 복수의 이동 링들(122b)은 복수의 이동 링들(122b)의 중심점들(cp2)이 중심선(CL) 주위를 회전하도록 움직일 수 있다.
서로 바로 인접하는 링들(예를 들어, 서로 바로 인접하는 고정 링(122a)과 이동 링(122b) 또는 서로 바로 인접하는 한 쌍의 이동 링들(122b)) 사이의 간격은 0.1 밀리미터(mm) 이하일 수 있다. 링 어셈블리(122)는 제1 방향(DR1)을 따라 배열되는 제1 탈수 영역(SR1) 및 제2 탈수 영역(SR2)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 탈수 영역(SR1)과 제2 탈수 영역(SR2)의 길이 비는 2:1일 수 있다. 서로 바로 인접하는 한 쌍의 링들 사이의 거리는 제1 탈수 영역(SR1)보다 제2 탈수 영역(SR2)에서 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 탈수 영역(SR1)에서 서로 바로 인접하는 한 쌍의 링들 사이의 거리는 약 0.05 밀리미터(mm)일 수 있고, 제2 탈수 영역(SR2) 에서 서로 바로 인접하는 한 쌍의 링들 사이의 거리는 약 0.03 밀리미터(mm) 일 수 있다. 서로 바로 인접하는 한 쌍의 링들 사이의 거리를 제1 탈수 영역(SR1)과 제2 탈수 영역(SR2)에서 다르게 함에 따라 제1 고체 분뇨의 탈수 효율이 개선될 수 있다. 제1 및 제2 탈수 영역들(SR1, SR2)에서 제1 고체 분뇨로부터 제거된 액체 성분은 액체 성분 배출관(130)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 제1 및 제2 탈수 영역들(SR1, SR2)을 지난 제1 고체 분뇨는 제2 고체 분뇨로 지칭될 수 있다.
탈수 스크류(124)는 제1 방향(DR1)을 따라 연장할 수 있다. 탈수 스크류(124)는 제1 고체 분뇨를 제1 방향(DR1)으로 이송할 수 있다. 탈수 스크류(124)는 링 어셈블리(122)를 관통할 수 있다. 탈수 스크류(124)는 제2 고체 분뇨를 토출 요소(140)에 제공할 수 있다.
토출 요소(140)는 탈수 스크류(124)로부터 이송된 제2 고체 분뇨를 요구되는 두께로 토출할 수 있다. 도 11에 도시된 것과 같이, 토출 요소(140)는 토출 홀(142)을 통해 제2 고체 분뇨를 토출할 수 있다. 토출 홀(142)의 크기는 제2 고체 분뇨가 요구되는 두께를 갖도록 결정될 수 있다. 토출 홀(142)이 원형인 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이다. 다른 예에서, 토출 홀(142)은 다각형일 수 있다.
절단 요소(150)는 토출 홀(142)로부터 토출되는 제2 고체 분뇨가 요구되는 길이를 갖도록 제2 고체 분뇨를 자를 수 있다. 절단 요소(150)는 일정한 속도로 회전하는 블레이드(152)를 포함할 수 있다. 블레이드(152)는 토출 홀(142)에 인접하게 배치될 수 있다. 제2 고체 분뇨가 토출 홀(142)로부터 배출되는 동안, 블레이드(152)가 회전하여 제2 고체 분뇨를 일정한 길이로 자를 수 있다. 제2 고체 분뇨는 토출 요소(140) 및 절단 요소(150)에 의해 펠릿 형상을 가질 수 있다.
제2 고체 분뇨 배출 요소(160)는 토출 요소(140) 및 절단 요소(150) 아래에 제공될 수 있다. 제2 고체 분뇨 배출 요소(160)는 제2 고체 분뇨 배출구(160h)를 포함할 수 있다. 절단 요소(150)에 의해 잘린 제2 고체 분뇨는 제2 고체 분뇨 배출구(160h)로 삽입될 수 있다.
도 12에 도시된 것과 같이, 건조기(200)는 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218), 제1 내지 제4 건조 스크류들(222, 224, 226, 228), 건조 스크류 구동 요소(230), 흡입 요소(240), 및 이송 요소(250)를 포함할 수 있다. 건조기(200)는 제2 고체 분뇨의 액체 성분을 증발시킬 수 있다. 제1 건조실(212), 제2 건조실(214), 제3 건조실(216), 및 제4 건조실(218)은 제2 방향(DR2)을 따라 차례로 배열될 수 있다. 제1 건조실(212)은 탈수기(100)에 가장 인접하게 배치될 수 있다. 제4 건조실(218)은 연소기(300)에 가장 인접하게 배치될 수 있다. 제4 건조실(218)은 제1 내지 제3 건조실들(212, 214, 216)보다 열 전도율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4 건조실(218)은 구리 합금을 포함하고, 제1 내지 제3 건조실들(212, 214, 216)은 스테인리스강(예를 들어, SUS)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 연소기(300)에서 발생하는 열이 제4 건조실(218)을 따라 원활히 전도될 수 있다.
제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218)의 내부 공간들은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 교차하는 제3 방향(DR3)을 따라 연장할 수 있다. 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218)의 내부 공간들은 차례로 연결될 수 있다. 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218)의 각각은 입구와 출구를 가질 수 있다. 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218)의 입구들은 제2 고체 분뇨가 제1 제4 건조실들(212, 214, 216, 218) 내로 투입되는 구멍들일 수 있다. 제1 내지 제3 건조실들(212, 214, 216)의 출구들은 제2 고체 분뇨가 제1 내지 제3 건조실들(212, 214, 216)로부터 배출되는 구멍들일 수 있다. 제4 건조실(218)의 출구는 제3 고체 분뇨가 제4 건조실(218)로부터 배출되는 구멍일 수 있다. 제1 건조실(212)의 입구는 제2 고체 분뇨 배출구(160h)와 연결될 수 있다. 제4 건조실(218)의 내부 공간은 이송 요소(250)의 내부 공간 및 후술되는 연소 드럼(310)의 내부 공간과 연결될 수 있다. 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218)의 입구들은 각각 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218)의 출구들과 제3 방향(DR3)을 따라 이격될 수 있다. 제1 내지 제3 건조실들(212, 214, 216)의 출구들은 제2 내지 제4 건조실들(214, 216, 218)의 입구들과 각각 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218)의 내부 공간들은 지그재그 형상으로 연결될 수 있다.
도 4에 도시된 것과 같이, 제1 건조 스크류(222), 제2 건조 스크류(224), 제3 건조 스크류(226), 및 제4 건조 스크류(228)는 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218) 내에 각각 제공될 수 있다. 제1 내지 제4 건조 스크류들(222, 224, 226, 228)은 실질적으로 서로 동일할 수 있다. 제1 내지 제4 건조 스크류들(222, 224, 226, 228)의 각각은 한 쌍으로 제공될 수 있다. 설명의 간결함을 위해, 한 쌍의 제1 건조 스크류들(222)이 설명되고, 제2 내지 제4 건조 스크류들(224, 226, 228)에 대한 설명은 한 쌍의 제1 건조 스크류들(222)에 대한 설명으로 대체된다. 한 쌍의 제1 건조 스크류들(222)은 실질적으로 서로 동일할 수 있다. 한 쌍의 제1 건조 스크류들(222)은 나사산이 서로 교차하도록 배치될 수 있다. 한 쌍의 제1 건조 스크류들(222)은 제3 방향(DR3)을 따라 연장될 수 있다.
제1 내지 제4 건조 스크류들(222, 224, 226, 228)은 건조 스크류 구동 요소(230)에 의해 작동될 수 있다. 예를 들어, 건조 스크류 구동 요소(230)는 모터를 포함할 수 있다. 건조 스크류 구동 요소(230)와 제1 내지 제4 건조 스크류들(222, 224, 226, 228) 사이에 건조 스크류 구동 요소(230)의 동력을 제1 내지 제4 건조 스크류들(222, 224, 226, 228)에 전달하는 체인들 및 기어들이 제공될 수 있다.
제1 건조실(212) 내로 유입된 제2 고체 분뇨는 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218)의 내부 공간들 내에서 지그재그 경로로 이송될 수 있다. 구체적으로, 제2 고체 분뇨는 제1 및 제3 건조실들(212, 216) 내에서 제1 및 제3 건조 스크류들(222, 226)에 의해 제3 방향(DR3)으로 이송될 수 있고, 제2 및 제4 건조실들(214, 218) 내에서 제2 및 제4 건조 스크류들(224, 228)에 의해 제3 방향(DR3)의 반대 방향으로 이송될 수 있다.
도 13에 도시된 것과 같이, 제1 내지 제4 건조 스크류들(222, 224, 226, 228)은 나사산을 관통하는 복수의 건조 구멍들(220)을 포함할 수 있다. 복수의 건조 구멍들(220)이 원형인 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이다. 다른 예에서, 복수의 건조 구멍들(220)은 다각형일 수 있다. 복수의 건조 구멍들(220)은 연소기(300)에서 생성된 뜨거운 공기를 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218) 내에서 유동시키거나, 뜨거운 공기의 유동을 도울 수 있다. 뜨거운 공기는 제4 건조실(218) 내로 유입된 후, 제3 건조실(216), 제2 건조실(214), 및 제1 건조실(212)을 차례로 지나며, 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218) 내의 제2 고체 분뇨를 건조시킬 수 있다.
흡입 요소(240)는 제1 건조실(212)에 연결될 수 있다. 흡입 요소(240)의 흡입구는 제2 고체 분뇨가 제1 건조실(212)에 유입되는 영역에 인접하게 배치될 수 있다. 흡입 요소(240)는 제1 건조실(212) 내의 공기를 빨아들일 수 있다. 이에 따라, 연소기(300)에서 생성된 뜨거운 공기가 제4 건조실(218)부터 제1 건조실(212)까지 유동될 수 있다. 흡입 요소(240)의 배출구는 제1 파이프(510)에 연결될 수 있다. 제1 건조실(212)에서 흡입 요소(240)로 유입된 뜨거운 공기는 제1 파이프(510)를 통해 고체 분뇨 처리 장치(10) 외부로 배출될 수 있다.
이송 요소(250)는 제4 건조실(218)로부터 제3 고체 분뇨를 수용할 수 있다. 제3 고체 분뇨는 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218)을 지나며 건조된 제2 고체 분뇨를 지칭할 수 있다. 이송 요소(250)는 이송 스크류(252)를 이용하여 제3 고체 분뇨를 연소기(300)로 이송할 수 있다. 예를 들어, 이송 요소(250)는 후술되는 연소 통로(302)로 제3 고체 분뇨를 투입할 수 있다.
도 14 및 도 15에 도시된 것과 같이, 연소기(300)는 연소 드럼(310), 제1 격자 판(322), 제2 격자 판(324), 점화기(330), 점화기 케이스(340), 제1 연소 드럼 케이스(350), 및 제2 연소 드럼 케이스(360)를 포함할 수 있다. 연소 통로(302)는 연소 드럼(310)에 의해 정의될 수 있다. 연소 통로(302)는 제2 방향(DR2)을 따라 연장할 수 있다. 연소 통로(302)는 제4 건조실(218)의 내부 공간과 연결될 수 있다. 제3 고체 분뇨가 연소되어 생성되는 뜨거운 공기는 연소 통로(302)를 지나 제4 건조실(218) 내로 유입될 수 있다.
제1 격자 판(322)은 연소 통로(302) 하부에 제공될 수 있다. 제1 격자 판(322)은 제3 방향(DR3) 또는 제3 방향(DR3)의 반대 방향으로 이동하여, 연소 통로(302)를 개폐할 수 있다. 이송 요소(250)에 의해 제3 고체 분뇨가 연소 통로(302)로 투입될 때, 제1 격자 판(322)은 연소 통로(302)를 막을 수 있다. 이송 요소(250)에 의해 연소 통로(302)로 제공된 제3 고체 분뇨는 제1 격자 판(322) 상으로 이송될 수 있다. 예를 들어, 제3 고체 분뇨는 제1 격자 판(322) 상으로 떨어질 수 있다. 제1 격자 판(322)은 제3 고체 분뇨가 소각되는 동안 제3 고체 분뇨를 지지할 수 있다. 제3 고체 분뇨의 소각이 완료된 후, 제1 격자 판(322)은 연소 통로(302)를 개방할 수 있다. 제3 고체 분뇨가 소각되어 생성된 재는 제1 격자 판(322) 상에서 재 수거통으로 이송될 수 있다. 제1 격자 판(322)은 제2 방향(DR2)을 따라 연장하는 복수의 격자 구멍들(320)을 포함할 수 있다. 복수의 격자 구멍들(320)은 산소 및 연소 가스가 유동하는 통로일 수 있다.
제1 격자 판(322) 상에 제2 격자 판(324)이 제공될 수 있다. 제1 격자 판(322)과 제2 격자 판(324)은 제2 방향(DR2)을 따라 서로 이격될 수 있다. 제2 격자 판(324)은 제3 방향(DR3) 또는 제3 방향(DR3)의 반대 방향으로 이동하여 연소 통로(302)를 개폐할 수 있다. 제3 고체 분뇨가 이송 요소(250)로부터 제1 격자 판(322)로 제공되는 동안, 제2 격자 판(324)은 연소 통로(302)를 개방할 수 있다. 제3 고체 분뇨가 소각되는 동안, 제2 격자 판(324)은 연소 통로(302)를 닫을 수 있다. 제2 격자 판(324)은 제2 방향(DR2)을 따라 연장하는 복수의 격자 구멍들(320)을 포함할 수 있다. 복수의 격자 구멍들(320)은 산소 및 연소 가스가 유동하는 통로일 수 있다.
연소 드럼(310)은 복수의 제1 산소 구멍들(312), 복수의 제2 산소 구멍들(314), 및 제3 공기 압축 영역(302R)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 산소 구멍들(312) 및 복수의 제2 산소 구멍들(314)은 연소 드럼(310) 외부에서 연소 통로(302)로 산소를 공급할 수 있다. 복수의 제1 산소 구멍들(312)은 제1 격자 판(322)에 인접하게 제공될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 산소 구멍들(312)은 제1 격자 판(322) 아래에 제공될 수 있다. 복수의 제1 산소 구멍들(312)은 연소 드럼(310)의 둘레 방향을 따라 배열될 수 있다. 복수의 제2 산소 구멍들(314)은 이송 요소(250)에 인접하게 배치될 수 있다. 복수의 제2 산소 구멍들(314)과 복수의 제1 산소 구멍들(312)은 제2 방향(DR2)을 따라 서로 이격될 수 있다. 복수의 제2 산소 구멍들(314)은 연소 드럼(310)의 둘레 방향을 따라 배열될 수 있다.
공기 압축 영역(302R)은 볼록하게 돌출된 연소 드럼(310)의 내측면에 의해 정의되는 연소 통로(302)의 일 영역일 수 있다. 공기 압축 영역(302R)은 복수의 제2 산소 구멍들(314)과 이송 요소(250) 사이에 제공될 수 있다. 공기 압축 영역(302R)의 폭은 공기 압축 영역(302R)을 제외한 연소 통로(302)의 다른 영역의 폭보다 작을 수 있다. 이에 따라, 공기 압축 영역(302R)을 지나는 공기는 압축되고 공기의 온도는 상승할 수 있다. 제3 고체 분뇨가 연소될 때 발생되는 유해 가스는 공기 압축 영역(302R)에서 연소되어 제거될 수 있다. 예를 들어, 질소산화물(NOx)은 공기 압축 영역(302R)에서 연소되어 질소(N2)로 분해되고, 일산화탄소(CO)는 공기 압축 영역(302R)에서 연소되어 이산화탄소(CO2)로 산화될 수 있다.
점화기(330)는 제1 격자 판(322)과 제2 격자 판(324) 사이에 제공될 수 있다. 점화기(330)는 제1 격자 판(322) 상에 놓인 제3 고체 분뇨에 불을 붙일 수 있다. 점화기(330)의 점화 방식은 필요에 따라 정해질 수 있다. 예를 들어, 점화기(330)는 전기 점화 방식 또는 가스 점화 방식을 이용할 수 있다.
제1 연소 드럼 케이스(350)는 연소 드럼(310)을 둘러쌀 수 있다. 제1 연소 드럼 케이스(350)는 연소 드럼(310)으로부터 이격될 수 있다.
제2 연소 드럼 케이스(360)는 제1 연소 드럼 케이스(350)를 둘러쌀 수 있다. 제2 연소 드럼 케이스(360)는 제1 연소 드럼 케이스(350)으로부터 이격될 수 있다. 제1 연소 드럼 케이스(350)와 연소 드럼(310) 사이로 산소가 이동하여 복수의 제1 산소 구멍들(312) 및 복수의 제2 산소 구멍들(314)을 통해 연소 통로(302)로 유입될 수 있다.
제2 연소 드럼 케이스(360) 외부에서 연소 통로(302)를 볼 수 있도록, 연소 드럼(310), 제1 연소 드럼 케이스(350), 및 제2 연소 드럼 케이스(360)에 각각 제1 윈도우(SH1), 제2 윈도우(SH2), 및 제3 윈도우(SH3)가 제공될 수 있다. 제1 내지 제3 윈도우들(SH1, SH2, SH3)은 제4 방향(DR4)을 따라 서로 중첩하도록 배열될 수 있다. 제1 내지 제3 윈도우들(SH1, SH2, SH3)는 내열성을 가지고, 투명할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 윈도우들(SH1, SH2, SH3)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다.
점화기 케이스(340)는 점화기(330)로부터 이격되어 점화기(330)를 둘러쌀 수 있다. 점화기 케이스(340)와 점화기(330) 사이의 공간은 제1 연소 드럼 케이스(350)와 연소 드럼(310) 사이의 공간과 이어질 수 있다. 점화기 케이스(340)는 제2 파이프(520)와 연결될 수 있다. 제2 파이프(520)는 고체 분뇨 처리 장치(10) 외부로부터 산소가 유입되는 파이프일 수 있다. 제2 파이프(520)를 통해 유입된 산소는 점화기 케이스(340)와 점화기(330) 사이의 공간을 지나 제1 연소 드럼 케이스(350)와 연소 드럼(310) 사이로 유입될 수 있다.
재 수거통(400)은 연소기 아래에 제공될 수 있다. 제3 고체 분뇨가 소각되어 생성된 재는 제1 격자 판(322)이 열리면 재 수거통(400)으로 이송될 수 있다. 예를 들어, 재는 재 수거통(400)으로 떨어질 수 있다. 재 수거통(400) 내에 분리형 서랍(미도시)이 제공될 수 있다. 재는 분리형 서랍 내에 쌓일 수 있다. 고체 분뇨 처리 장치(10)의 사용자는 분리형 서랍을 재 수거통(400)으로부터 분리하여 재를 비울 수 있다.
이하에서, 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명되는 고체 분뇨 처리 장치(10)를 이용하여 고체 분뇨를 처리되는 과정이 설명된다.
도 16은 고체 분뇨 처리 과정을 설명하기 위한 도 3의 AA 영역에 대응하는 도면이다. 도 17은 고체 분뇨 처리 과정을 설명하기 위한 도 3의 BB 영역에 대응하는 도면이다. 도 18은 고체 분뇨 처리 과정을 설명하기 위한 도 3의 CC 영역에 대응하는 도면이다. 도 19는 고체 분뇨 처리 과정을 설명하기 위한 도 4의 DD 영역에 대응하는 도면이다. 설명의 간결함을 위해, 고체 분뇨 처리 장치(10)의 구성 요소들에 대한 참조 부호는 생략된다. 고체 분뇨 처리 장치(10)의 구성 요소들에 대한 참조 부호는 도 1 내지 도 15에 표시된 것과 동일하다.
도 16을 참조하면, 제1 고체 분뇨(1)가 제1 고체 분뇨 투입구(110h)를 통해 탈수기(100) 내에 제공될 수 있다. 제1 고체 분뇨(1)는 분뇨를 수처리하여 획득된 슬러지일 수 있다. 예를 들어, 제1 고체 분뇨(1)의 고체 함유율은 2 내지 3 퍼센트(%)일 수 있다.
제1 고체 분뇨(1)는 탈수 스크류(124)에 의해 이송될 수 있다. 제1 고체 분뇨(1)에 함유된 액체 성분(9)은 복수의 고정 링들(122a)과 복수의 이동 링들(122b) 사이로 배출될 수 있다. 액체 성분(9)은 액체 성분 배출관(130)을 통해 탈수기(100) 외부로 배출될 수 있다. 제1 고체 분뇨 투입구(110h)에 가까운 제1 탈수 영역(SR1)에 배치되는 링들(122a, 122b) 사이의 간격이 제2 고체 분뇨 배출구(160h)에 가까운 제2 탈수 영역(SR2)에 배치되는 링들(122a, 122b) 사이의 간격보다 넓은 경우, 링들(122a, 122b) 사이의 간격이 일정한 경우보다 제1 고체 분뇨(1)의 탈수 효율이 높을 수 있다.
탈수 요소(120)에서 탈수된 제1 고체 분뇨(1)는 제2 고체 분뇨(2)로 지칭될 수 있다. 제2 고체 분뇨(2)의 고체 함유율은 25 내지 30 퍼센트(%)일 수 있다. 제2 고체 분뇨(2)는 탈수 스크류(124)에 의해 토출 요소(140)에 제공될 수 있다. 제2 고체 분뇨(2)는 토출 홀(142)을 통해 일정한 폭을 갖도록 배출될 수 있다.
절단 요소(150)는 블레이드(152)를 이용하여 토출 홀(142)로부터 배출되는 제2 고체 분뇨(2)를 절단할 수 있다. 이에 따라, 제2 고체 분뇨(2)는 일정한 폭과 일정한 길이를 갖는 펠릿 형상을 가질 수 있다. 펠릿 형상을 갖는 제2 고체 분뇨(2)는 제2 고체 분뇨 배출구(160h)로 이송될 수 있다. 예를 들어, 제2 고체 분뇨(2)는 제2 고체 분뇨 배출구(160h)로 떨어질 수 있다.
도 17을 참조하면, 제2 고체 분뇨(2)는 제1 건조실(212)의 입구를 통해 제1 건조실(212)에 투입될 수 있다. 제2 고체 분뇨(2)는 제1 내지 제4 건조 스크류들(222, 224, 226, 228)에 의해 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218) 내에서 이송될 수 있다. 연소기(300)에서 생성된 뜨거운 공기는 제4 건조실(218), 제3 건조실(216), 제2 건조실(214), 및 제1 건조실(212)을 차례로 지날 수 있다. 제1 내지 제4 건조 스크류들(222, 224, 226, 228)에 복수의 건조 구멍들(220)이 형성되어, 뜨거운 공기의 유동을 도울 수 있다. 제2 고체 분뇨(2)는 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218)을 지나며 뜨거운 공기에 의해 건조될 수 있다. 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218) 내에 뜨거운 공기가 제공되지 않는 경우(예를 들어, 연소기(300)에서 연소 공정이 수행되지 않는 경우)에 제2 고체 분뇨는 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218)에서 자연 건조될 수 있다. 제1 내지 제4 건조실들(212, 214, 216, 218)을 지나며 건조된 제2 고체 분뇨(2)는 제3 고체 분뇨(3)로 지칭될 수 있다. 제3 고체 분뇨(3)의 고체 함유율은 90 내지 100 퍼센트(%)일 수 있다. 제3 고체 분뇨(3)는 제4 건조실(218)에서 이송 요소(250)로 이송될 수 있다. 예를 들어, 제3 고체 분뇨(3)는 이송 요소(250) 내로 떨어질 수 있다.
도 18을 참조하면, 이송 요소(250) 내의 이송 스크류(252)는 제3 고체 분뇨(3)를 연소기(300)로 이송할 수 있다. 제3 고체 분뇨(3)는 이송 요소(250)로부터 제1 격자 판(322) 상으로 이송될 수 있다. 예를 들어, 제3 고체 분뇨(3)는 제1 격자 판(322) 상으로 떨어질 수 있다. 제3 고체 분뇨(3)가 제1 격자 판(322) 상에 제공될 때, 제2 격자 판(324)은 개방된 상태를 가질 수 있다.
도 19를 참조하면, 제3 고체 분뇨(3)가 제1 격자 판(322) 상에 놓인 후, 제2 격자 판(324)은 닫힐 수 있다. 점화기(330)는 제1 격자 판(322) 상에 제공된 제3 고체 분뇨(3)에 불을 붙일 수 있다. 제3 고체 분뇨(3)가 연소되는 것은 1차 연소(F1)로 지칭될 수 있다. 1차 연소(F1)에 의해 뜨거운 공기(5)가 생성될 수 있다. 뜨거운 공기(5)는 연소 통로(302)를 통해 상승할 수 있다. 뜨거운 공기(5)는 공기 압축 영역(302R)에서 온도가 더 상승할 수 있다. 일 예에서, 뜨거운 공기(5)에 유해 가스(예를 들어, 질소산화물(NOx) 및 일산화탄소(CO))가 포함될 수 있다. 유해 가스는 공기 압축 영역(302R)에서 연소될 수 있다. 유해 가스가 연소되는 것은 2차 연소(F2)로 지칭될 수 있다. 유해 가스는 2차 연소(F2)에 의해 제거될 수 있다. 예를 들어, 질소산화물(NOx)은 질소(N2)로 분해되고, 일산화탄소(CO)는 이산화탄소(CO2)로 산화될 수 있다.
제3 고체 분뇨(3)가 연소되어, 재가 생성될 수 있다. 제3 고체 분뇨(3)의 연소 공정 후, 제1 격자 판(322)이 개방되어 재를 재 수거통(400)에 수용할 수 있다.
도 20은 예시적인 실시예에 따른 고체 분뇨 처리 장치의 도 1의 II-II'선에 대응하는 단면도이다. 도 21은 도 20의 FF 영역의 확대도이다. 설명의 간결함을 위해 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 고체 분뇨 처리 장치(12)가 제공될 수 있다. 고체 분뇨 처리 장치(12)는 연소기(300)를 제외하면, 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된 고체 분뇨 처리 장치(12)와 실질적으로 동일할 수 있다.
연소기(300)는 연소 드럼(310), 제1 격자 판(322), 제2 격자 판(324), 점화기(330), 점화기 케이스(340), 제1 연소 드럼 케이스(350), 및 제2 연소 드럼 케이스(360)를 포함할 수 있다. 제1 격자 판(322), 제2 격자 판(324), 점화기(330), 점화기 케이스(340), 제1 연소 드럼 케이스(350), 및 제2 연소 드럼 케이스(360)는 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된 것과 달리, 연소 드럼(310)은 복수의 제1 공기 구멍들 및 복수의 제2 공기 구멍들 대신 복수의 제3 공기 구멍들(316)을 포함할 수 있다. 복수의 제3 공기 구멍들(316)은 연소 드럼(310)의 둘레 방향 및 길이 방향(즉, 제2 방향(DR2))을 따라 배열될 수 있다. 복수의 제3 공기 구멍들(316)은 이송 요소(250)에 인접한 영역부터 제1 격자 판(322)과 재 수거통(400) 사이의 영역까지 제공될 수 있다. 복수의 제3 공기 구멍들(316)은 복수의 제1 공기 구멍들 및 복수의 제2 공기 구멍들보다 많은 양의 산소를 연소 통로(302)에 제공할 수 있다. 이에 따라 제1 격자 판(322) 상에 놓인 제3 고체 분뇨는 완전 연소될 수 있다. 이에 따라, 유해 가스를 제거하는 제2 연소 공정(도 18의 F2)은 요구되지 않으므로, 연소 통로(302)는 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된 공기 압축 영역(도 14의 302R)을 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 연소 통로(302)는 일정한 폭을 가질 수 있다.
도 22는 예시적인 실시예에 따른 개별 분뇨 처리 시스템의 블록도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된 것 및 도 20 및 도 21을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 22를 참조하면, 개별 분뇨 처리 시스템(1000)이 제공될 수 있다. 개별 분뇨 처리 시스템(1000)은 변기(1100), 액체 분뇨 처리 장치(1200), 제1 고체 분뇨 처리 장치(1300), 및 제2 고체 분뇨 처리 장치(1400)를 포함할 수 있다.
변기(1100)는 사용자로부터 분뇨를 수집할 수 있다. 변기(1100)는 고체 분뇨와 액체 분뇨를 분리하여 수집할 수 있다. 예를 들어, 변기(1100)는 표면 장력을 이용하여 고체와 액체를 분리하는 고액 분리 구조를 가질 수 있다. 다만, 고체 분뇨와 액체 분뇨의 분리 수집 방법은 필요에 따라 선택될 수 있으며, 특정한 하나의 방법에 한정되는 것은 아니다. 고체 분뇨는 대변 및 휴지를 포함할 수 있고, 액체 분뇨는 소변 및 세정수를 포함할 수 있다.
변기(1100)는 액체 분뇨를 액체 분뇨 처리 장치(1200)에 제공할 수 있다. 액체 처리 장치(1300)는 액체 분뇨를 정화하여 변기에서 사용되는 세정수를 생성할 수 있다. 액체 처리 장치(1300)는 세정수를 변기에 공급할 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 개별 분뇨 처리 시스템(1000)은 개별 분뇨 처리 시스템(1000) 외부로부터 공급받는 물을 절약할 수 있다.
변기(1100)는 고체 분뇨를 제1 고체 분뇨 처리 장치(1300)에 제공할 수 있다. 제1 고체 분뇨 처리 장치(1300)는 고체 분뇨를 수처리할 수 있다. 예를 들어, 고체 분뇨는 침전 공정, 생물 반응 공정, 및 소독 공정을 거칠 수 있다. 수처리 공정에 의해 슬러지가 생성될 수 있다. 제1 고체 분뇨 처리 장치(1300)는 슬러지를 제2 고체 분뇨 처리 장치(1400)에 제공할 수 있다.
제2 고체 분뇨 처리 장치(1400)는 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된 고체 분뇨 처리 장치(10) 또는 도 20 및 도 21을 참조하여 설명된 고체 분뇨 처리 장치(12)와 실질적으로 동일할 수 있다. 슬러지는 제1 고체 분뇨일 수 있다. 탈수기(100)로부터 배출된 액체 성분은 액체 분뇨 처리 장치에 제공되어 정화될 수 있다.
본 개시의 개별 분뇨 처리 시스템(1000)은 자체적으로 액체 분뇨 및 고체 분뇨를 처리할 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 개별 분뇨 처리 시스템(1000)은 분뇨를 모아서 처리하는 시설이 갖추어지지 않은 환경에서 사용되기 적합할 수 있다.
도 23은 예시적인 실시예에 따른 탈수기를 설명하기 위한 도 3의 AA 영역에 대응하는 도면이다. 설명의 간결함을 위해, 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 23을 참조하면, 탈수기(102)가 제공될 수 있다. 탈수기(102)는 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명되는 탈수기(100) 대신 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된 고체 분뇨 처리 장치(10)에 적용될 수 있다. 탈수기(102)는 제1 고체 분뇨 투입 요소(110), 탈수 요소(120), 액체 성분 배출관(130), 가압 요소(170), 및 제2 고체 분뇨 배출 요소(160)를 포함할 수 있다. 제1 고체 분뇨 투입 요소(110), 탈수 요소(120), 액체 성분 배출관(130), 및 제2 고체 분뇨 배출 요소(160)는 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
가압 요소(170)는 제2 고체 분뇨에 압력을 가하여, 제2 고체 분뇨를 복수의 플레이크들(즉, 얇은 조각들)로 만들 수 있다. 가압 요소(170)는 지지 판(171), 가압 판(172), 정렬 부재들(173), 및 스프링(174)을 포함할 수 있다. 지지 판(171)은 탈수 스크류(124)로부터 제1 방향(DR1)으로 연장되는 스크류 축(124A)에 결합될 수 있다. 지지 판(171)의 위치는 고정될 수 있다. 지지 판(171)과 탈수 요소(120) 사이의 거리는 일정할 수 있다. 스크류 축(124A)의 회전 시, 지지 판(171)도 함께 회전할 수 있다. 지지 판(171)은 스프링(174)에 삽입되는 돌출 영역(171R)을 포함할 수 있다. 지지 판(171)은 정렬 부재들(173)이 관통하는 정렬 홀들을 포함할 수 있다.
가압 판(172)은 지지 판(171)과 탈수 요소(120) 사이에 제공될 수 있다. 가압 판(172)과 지지 판(171)은 제1 방향(DR1)을 따라 차례로 배열될 수 있다. 가압 판(172)은 지지 판(171)과 달리 고정된 위치를 가지지 않을 수 있다. 가압 판(172)은 제1 방향(DR1)을 따라 이동할 수 있다. 일 예에서, 가압 판(172)은 지지 판(171)과 평행하게 배치될 수 있다. 가압 판(172)은 탈수 요소(120)로부터 배출되는 제2 고체 분뇨에 압력을 가할 수 있다. 가압 판(172)은 정렬 부재들(173)이 삽입되는 정렬 홈 및 스프링(174)이 삽입되는 탄성 홈을 포함할 수 있다.
정렬 부재들(173)은 제1 방향(DR1)을 따라 연장되어, 가압 판(172)을 관통할 수 있다. 정렬 부재들(173)은 지지 판(171)의 정렬 홀들에 각각 삽입될 수 있다. 정렬 부재들(173)은 지지 판(171)과 결합되지 않을 수 있다. 정렬 부재들(173)은 제1 방향(DR1)을 따라 이동할 수 있다. 가압 판(172)이 회전될 때, 정렬 부재들(173)은 스크류 축(124A)을 중심으로 회전할 수 있다. 정렬 부재들(173)의 일 단부는 가압 판(172)의 정렬 홈에 삽입될 수 있다.
스프링(174)은 가압 판(172)과 지지 판(171) 사이에 제공될 수 있다. 가압 판(172)과 지지 판(171)이 서로 가장 멀리 배치되었을 때, 스프링(174)은 지지 판(171)과 가압 판(172)이 서로 멀어지는 방향으로 지지 판(171)과 가압 판(172)에 힘을 가할 수 있다. 가압 판(172)이 지지 판(171) 쪽으로 이동한 경우, 스프링(174)은 가압 판(172)과 지지 판(171)이 서로 가장 멀리 배치되었을 때보다 더 강한 힘으로 지지 판(171)과 가압 판(172)을 밀 수 있다. 스프링(174)의 일 단부에 지지 판(171)의 돌출 영역(171R)이 삽입될 수 있다. 예를 들어, 스프링(174)의 내직경은 돌출 영역(171R)의 직경과 실질적으로 동일할 수 있다.
이하에서, 가압 요소(170)가 플레이크 형상의 제2 고체 분뇨를 생성하는 과정이 설명된다.
도 24는 고체 분뇨 처리 공정을 설명하기 위한 도 3의 AA 영역에 대응하는 도면이다. 설명의 간결함을 위해, 도 16을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다. 설명의 간결함을 위해, 탈수기(102)의 구성 요소들에 대한 참조 부호는 생략된다. 탈수기(102)의 구성 요소들에 대한 참조 부호는 도 23에 표시된 것과 동일하다.
도 24를 참조하면, 제2 고체 분뇨(2)가 제공되기 전, 가압 판(172)은 탈수 요소(120)에 접한 상태를 가질 수 있다. 스프링(174)은 가압 판(172)을 탈수 요소(120) 쪽으로 밀 수 있다.
탈수 요소(120)는 제1 고체 분뇨(1)를 수용하여 제2 고체 분뇨(2)를 생성할 수 있다. 제2 고체 분뇨(2)는 가압 판(172)에 도달한 후, 가압 판(172)을 밀 수 있다. 제2 고체 분뇨(2)가 가압 판(172)을 미는 힘이 스프링(174)이 가압 판(172)을 미는 힘보다 커지면 가압 판(172)은 탈수 요소(120)로부터 이격될 수 있다. 제2 고체 분뇨(2)는 가압 판(172)과 탈수 요소(120) 사이의 영역으로 유입될 수 있다.
가압 판(172)이 탈수 요소(120)로부터 이격되면, 스프링(174)이 압축되므로 스프링(174)은 가압 판(172)이 탈수 요소(120)에 접할 때보다 더 강한 힘으로 가압 판(172)을 밀 수 있다. 가압 판(172)은 가압 판(172)과 탈수 요소(120) 사이로 유입되는 제2 고체 분뇨(2)에 압력을 가하고, 회전할 수 있다. 이에 따라, 제2 고체 분뇨(2)는 가압 요소(170)로부터 연속적으로 배출되지 않고, 여러 조각들로 배출될 수 있다. 가압 요소(170)로부터 배출되는 제2 고체 분뇨(2)의 조각들은 플레이크 형상(즉, 얇은 조각 형상)을 가질 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 개시의 기술적 사상의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 개시의 기술적 사상은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 개시의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.

Claims (20)

  1. 제1 고체 분뇨로부터 액체 성분을 추출하여 제2 고체 분뇨를 생성하는 탈수기;
    상기 제2 고체 분뇨의 액체 성분을 증발시켜 제3 고체 분뇨를 생성하는 건조기; 및
    상기 제3 고체 분뇨를 태우는 연소기;를 포함하되,
    상기 제2 고체 분뇨의 고체 함유율은 25 % 내지 30 %이고,
    상기 제3 고체 분뇨의 고체 함유율은 90 % 이상 100 % 미만인 고체 분뇨 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈수기는 탈수 요소를 포함하고,
    상기 탈수 요소는:
    교대로 배열되는 복수의 고정 디스크들 및 복수의 이동 디스크들; 및
    상기 복수의 고정 디스크들 및 상기 복수의 이동 디스크들을 관통하는 탈수 스크류를 포함하고,
    상기 복수의 이동 디스크들은 상기 복수의 이동 디스크들 각각의 중심이 상기 복수의 고정 디스크들의 중심들이 놓인 중심선 주위를 회전하도록 움직이는 고체 분뇨 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 고정 디스크들 및 상기 복수의 이동 디스크들 중, 서로 바로 인접하는 고정 디스크 및 이동 디스크 사이의 거리는 0.1 mm 이하인 고체 분뇨 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 탈수 요소는 상기 탈수 스크류의 이송 방향을 따라 차례로 배열되는 제1 탈수 영역 및 제2 탈수 영역을 포함하고,
    상기 복수의 고정 디스크들 및 상기 복수의 이동 디스크들 중, 상기 제1 탈수 영역 내에서 서로 바로 인접하는 고정 디스크 및 이동 디스크 사이의 거리는 0.05 mm이고, 상기 제2 탈수 영역 내에서 서로 바로 인접하는 고정 디스크 및 이동 디스크 사이의 거리는 0.03 mm인 고체 분뇨 처리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 탈수기는:
    상기 탈수 요소로부터 생성된 제2 고체 분뇨를 배출하는 토출 구멍을 포함하는 토출 요소; 및
    상기 토출 구멍으로부터 배출되는 상기 제2 고체 분뇨를 자르는 절단 요소;를 더 포함하되,
    상기 절단 요소에 의해 잘린 상기 제2 고체 분뇨는 펠릿 형상을 갖는 고체 분뇨 처리 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 이동 디스크들의 내직경은 상기 복수의 고정 디스크들이 내직경보다 작은 고체 분뇨 처리 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 탈수기는:
    상기 탈수 요소로부터 배출되는 제2 고체 분뇨에 압력을 가하는 가압 요소;를 더 포함하되,
    상기 제2 고체 분뇨는 상기 가압 요소와 상기 탈수 요소 사이로 배출되며, 플레이크 형상을 갖는 고체 분뇨 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조기는:
    상기 제2 고체 분뇨가 투입되는 제1 건조실;
    상기 제1 건조실 내에 제공되는 제1 건조 스크류;
    상기 제3 고체 분뇨를 배출하는 제2 건조실; 및
    상기 제2 건조실 내에 제공되는 제2 건조 스크류;를 포함하되,
    상기 제2 건조 스크류는 상기 제1 건조 스크류보다 내열성이 높은 고체 분뇨 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 건조 스크류는 알루미늄을 포함하고,
    상기 제2 건조 스크류는 스테인리스강을 포함하는 고체 분뇨 처리 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 건조 스크류 및 상기 제2 건조 스크류는, 상기 제1 건조 스크류 및 상기 제2 건조 스크류의 나사산을 관통하는 복수의 건조 구멍들을 포함하는 고체 분뇨 처리 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 건조 스크류 및 상기 제2 건조 스크류의 각각은 한 쌍으로 제공되고,
    상기 한 쌍의 제1 건조 스크류들은 나사산들이 서로 엇갈리도록 배치되고,
    상기 한 쌍의 제2 건조 스크류들은 나사산들이 서로 엇갈리도록 배치되는 고체 분뇨 처리 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 건조기는:
    상기 제1 건조실과 상기 제2 건조실 사이에 제공되는 제3 건조실;
    상기 제3 건조실 내에 제공되는 제3 건조 스크류;
    상기 제2 건조실과 상기 제3 건조실 사이에 제공되는 제4 건조실; 및
    상기 제4 건조실 내에 제공되는 제4 건조 스크류;를 더 포함하되,
    상기 제2 고체 분뇨는 상기 제1 건조실, 상기 제3 건조실, 상기 제4 건조실, 및 상기 제2 건조실에서 차례로 건조되는 고체 분뇨 처리 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 건조기는, 상기 제1 건조실에 연결되는 흡입 요소를 더 포함하되,
    상기 흡입 요소는 상기 연소기로부터 발생된 열을 상기 건조기 내에서 유동시키는 고체 분뇨 처리 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 건조실의 하부는 상기 제1 건조실보다 높은 열 전도율을 갖는 고체 분뇨 처리 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소기는:
    그 내부에 연소 통로를 정의하는 연소 드럼;
    상기 연소 드럼의 하부에 제공되는 제1 격자 판; 및
    상기 제1 격자 판 상에 위치하는 상기 제3 고체 분뇨를 연소시키는 점화 요소;를 포함하는 고체 분뇨 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 연소 드럼은, 상기 제1 격자 판에 아래에 제공되는 복수의 제1 공기 구멍들;을 더 포함하는 고체 분뇨 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 연소 통로는 공기를 압축하는 공기 압축 영역;을 더 포함하되,
    상기 연소 통로는 상기 공기 압축 영역에서 상대적으로 좁은 폭을 갖는 고체 분뇨 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 연소 드럼은 상기 공기 압축 영역에 인접하게 제공되는 복수의 제2 공기 구멍들을 더 포함하는 고체 분뇨 처리 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 건조기는:
    상기 제2 고체 분뇨가 투입되는 제1 건조실;
    상기 제1 건조실 내에 제공되는 제1 건조 스크류;
    상기 제3 고체 분뇨를 배출하는 제2 건조실; 및
    상기 제2 건조실 내에 제공되는 제2 건조 스크류;를 포함하되,
    상기 제2 건조 스크류는 상기 제1 건조 스크류보다 내열성이 우수하고,
    상기 연소 통로는 상기 제2 건조실의 내부 공간과 연결되는 고체 분뇨 처리 장치.
  20. 변기;
    상기 변기로부터 액체 분뇨를 수용하여 처리하는 액체 분뇨 처리 장치;
    상기 변기로부터 고체 분뇨를 수용하고, 상기 고체 분뇨를 수처리하여 슬러지 상태를 갖는 제1 고체 분뇨를 생성하는 제1 고체 분뇨 처리 장치; 및
    상기 제1 고체 분뇨 처리 장치로부터 상기 제1 고체 분뇨를 수용하고, 상기 제1 고체 분뇨를 처리하는 제2 고체 분뇨 처리 장치;를 포함하되,
    상기 제2 고체 분뇨 처리 장치는 탈수기, 건조기, 및 연소기를 포함하고,
    상기 탈수기는 상기 제1 고체 분뇨를 탈수하여 25 % 내지 30 %의 고체 함유율을 갖는 제2 고체 분뇨를 생성하고,
    상기 건조기는 상기 제2 고체 분뇨를 건조하여 90 % 내지 100 %의 고체 함유율을 갖는 제3 고체 분뇨를 생성하며,
    상기 연소기는 제3 고체 분뇨를 소각하는 개별 분뇨 처리 시스템.
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