KR0151694B1 - 음식물 쓰레기 탄화처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기 탄화처리장치에 관한 것으로서, 음식물 쓰레기의 탄화처리시간이 짧고, 탄화처리후 얻어지는 탄화물을 바로 토양개량제 및 가축용 보조사료 등으로 다양하게 이용할 수 있으며, 탄화처리시 악취 및 오염물질의 배출을 방지할 수 있도록 이루어진 음식물 쓰레기 탄화처리장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 장치는, 가스버너(13)가 설치된 가열실(1)과; 투입된 음식물 쓰레기를 탄화하도록 가열실의 상부에 설치되고, S자형 날개(22)와 일자형 날개(23)가 상하로 차례로 축착된 축(21)이 중앙에 회동가능하게 설치되며, 상기 축을 회동하도록 외주면 일측에 감속모터(26)가 설치된 탄화실(2)을 포함하여 이루어진다. 따라서, S자형 날개와 일자형 날개의 교반작용에 의하여 음식물 쓰레기가 고르게 가열되어 탄화됨으로써 무수다공질의 탄화물이 얻어진다. 또한, 음식물 쓰레기가 탄화될 때 발생되는 습증기를 버너(33)에 의하여 가열하여 1차 정화처리하도록 이루어진 사이클론 연소기(3)와, 사이클론 연소기에 이어 설치되어 습증기를 해록석(58) 및 질석(59)에 의하여 2차 정화처리하는 2차 정화장치(5)와, 2차 정화장치에 이어 설치되어 습증기를 활성탄(73)에 의하여 3차 정화처리하는 3차정화장치(7)가 선택적으로 더 채용될 수 있다.

Description

음식물 쓰레기 탄화처리장치

본 발명은 음식물 쓰레기 탄화처리장치에 관한 것으로서, 특히 음식물 쓰레기를 탄화시킴으로써 얻어지는 탄화물을 토양개량제, 비료, 가축사료, 공업용 정화제 등 다양한 용도로 활용할 수 있고, 또한 음식물 쓰레기 탄화시에 발생하는 유해물질이 포함된 습증기를 깨끗하게 정화처리하여 배출시킴과 아울러 악취가 발생하지 않도록 하여 환경오염도 방지할 수 있도록 이루어진 음식물 쓰레기 탄화처리장치에 관한 것이다.

일반 가정이나 음식점 등에서는 하루에도 엄청난 양의 음식물 쓰레기가 배출되고 있고, 이러한 음식물 쓰레기는 다량의 수분을 함유하고 있기 때문에 쉽게 부패됨으로써 수거운반시 악취 및 오수가 발생할 뿐만 아니라 매립시에 다량의 침출수가 발생함으로써 지하수를 오염시키는 원인이 된다. 또한 많은 부피를 차지함으로써 매립지의 사용년수를 줄이는 요인이 된다. 더욱이, 매립지의 인근에 거주하는 주민들은 썩어가는 음식물 쓰레기로부터 발생하는 악취 때문에 항상 시달려야만 한다.

상기한 문제점들 때문에 음식물 쓰레기를 매립하지 않고 효과적으로 처리하기 위하여 다양한 방법이 동원되고 있고, 다음에 이러한 음식물 쓰레기 처리방법들 중 대표적인 방법들을 들어 설명한다.

첫째, 발효에 의한 음식물 처리방식이다. 이 발효처리방법은 양질의 퇴비화가 가능하고 보온처리만 하면 되기 때문에 에너지 사용을 줄일 수 있다는 장점이 있지만 유기물을 분해하는데 많은 시간이 소요되고 발효된 음식물 쓰레기를 퇴비화하기 위하여 수십일 이상 숙성해야 한다는 문제점이 있다. 또한 퇴비화를 하기 위하여 톱밥이나 왕겨와 같은 수분조정제가 추가로 필요할 뿐만 아니라 발효를 하기 위하여 미생물이 필요하며, 미생물의 번식을 위한 성장조건이 비교적 까다롭고 유지비용이 많이 드는 문제점도 있다.

둘째, 건조처리방법을 들 수 있다. 이 방법은 발효처리방법보다 처리시간이 현저하게 짧고 가축용 사료로는적절하지 않지만 가축용 배합사료의 보조원료로 사용가능하다는 장점은 있다. 하지만, 압착에 의하여 덩어리진 상태로 건조되기 때문에 퇴비화가 불가능할 뿐만 아니라 시설비용이 많이 드는 문제점이 있다. 또한, 사료나 퇴비로 사용하지 않고 매립할 경우에는 빗물이나 매립지 자체의 수분에 의하여 다시 젖어 메탄가스 및 침출수를 발생시키는 문제도 있다.

셋째, 상기한 발효처리방법과 건조처리방법 2가지를 혼합한 방법을 들 수 있다. 이 방법은 발효처리방법보다 처리시간이 짧다는 장점은 가지지만, 유기물의 분해가 불완전하여 사료나 퇴비화가 불가능하여 매립을 할 수밖에 없다는 문제가 있을 뿐만 아니라 시설비 및 유지비가 높고, 온도 및 수분조절이 까다롭다.

넷째, 소멸화처리방법을 들 수 있다. 이 방법은 유지 및 관리비용이 적게 들고 발효분해효율이 높다는 점은 있지만, 이 방법 또한 사료나 퇴비화가 불가능하고, 수분함량조절이 까다로우며, 처리용량이 적을 뿐만 아니라 분해효소 투입이 번거롭다. 또한, 뼈나 나무젓가락과 같은 이물질의 처리가 불가능하다.

다섯째, 소각처리방법이다. 이 방법은 대량으로 처리할 수 있다는 장점은 있으나, 시설비가 많이 들고, 수분 때문에 소각처리에 어려움이 있을 뿐만 아니라 많은 연료가 들며, 물기가 많은 음식물 쓰레기를 화염에 의하여 직접 소각처리하게 되면 인체에 치명적인 발암물질로 잘 알려져 있는 다이옥신과 같은 오염물질이 다량 발생할 뿐만 아니라 악취가 발생하여 인체에 해를 주게 되고 환경오염을 유발하게 된다.

본 발명은 상기한 종래 음식물 쓰레기 처리방법들의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로서, 음식물 쓰레기의 처리시간이 짧고, 처리후 바로 토양개량제, 비료 가축용 보조사료, 공업용 정화제 등 다양하게 사용가능하며, 악취 발생 및 오염물질의 배출을 방지할 수 있도록 이루어진 음식물 쓰레기 탄화처리장치의 제공을 목적으로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탄화처리장치를 나타내는 사시도이다.

제2도는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탄화처리장치를 나타내는 요부 단면도이다.

제3도는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탄화처리장치를 구성하는 축과 날개를 나타내는 사시도이다.

제4도는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탄화처리장치를 구성하는 사이클론 연소기의 일부를 절취하여 나타낸 사시도이다.

제5도는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탄화처리장치를 구성하는 2차 정화장치를 나타내는 단면도이다.

제6도는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탄화처리장치를 구성하는 3차 정화장치를 나타내는 단면도이다.

제7도는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탄화처리장치를 구성하는 2차 정화장치 및 3차 정화장치를 통한 습증기의 흐름상태를 나타내는 단면도이다.

제8도는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탄화처리장치를 구성하는 탄화실의 작용상태를 나타내는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가열실 2 : 탄화실

3 : 사이클론 연소기 5 : 2차 정화장치

7 : 3차 정화장치 13,33 : 버너

21 : 축 22,23 : 날개

28,56,75,76 : 배출구 30,41,77 : 배기구

31 : 사이클론 회전부 32 : 유도관

34 : 연소통 35 : 송풍기

36,37,38 : 공기공급관 39,40,51∼54,71,72 : 망체

50,70 : 정화통 57,80 : 개구부

58 : 해록석 59 : 질석

73 : 활성탄 78 : 블로어

79 : 배기관

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 탄화처리장치는, 내부를 가열하기 위한 가열수단이 설치되는 가열실과; 상기 가열수단의 연소열에 의하여 가열됨으로써 내부에 투입되는 음식물 쓰레기를 탄화하도록 가열실의 상부에 설치되고, 상부 일측에 쓰레기 투입구가 개폐가능하게 설치됨과 아울러 외주면 일측에는 탄화된 음식물 쓰레기를 배출하는 배출구가 개폐가능하게 설치되며, 외주면에 복수의 날개가 축착된 축이 중앙을 관통하여 회동가능하게 설치되며, 또한 상면 일측에 내부로 통하는 배기구가 설치된 탄화실을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 날개들에 의하여 음식물 쓰레기가 효과적으로 교반될 수 있도록 상기 날개중 상부의 날개는 전체적으로 S자형으로 형성되는 것이 바람직하고, 하부의 날개는 전체적으로 일자형으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 탄화실의 배기구에 연결되어 상기 탄화실 내에서 음식물 쓰레기가 가스버너의 연소작용에 의하여 가열탄화될 때 발생되는 유해물질이 포함된 습증기를 유입하여 가열함으로써 1차 정화처리하는 사이클론 연소기와, 상기 사이클론 연소기에 이어 설치되어 습증기를 2차 정화처리하는 2차 정화장치와, 상기 2차 정화장치에 이어 설치되어 습증기를 3차 정화처리하여 배출하는 3차정화장치가 선택적으로 더 채용될 수 있다.

상기 사이클론 연소기는, 원통상의 연소통과, 상기 연소통의 일단부에 설치되고 탄화실의 배기구와 연결되는 유도관이 일측에 설치된 나선형의 사이클론 회전부와, 상기 사이클론 회전부의 일측에 설치되어 상기 사이클론 회전부 및 연소통의 내부를 가열하는 버너와, 상기 연소통의 타단부에 설치되어 상기 2차 정화장치에 연결되는 배기구와, 상기 연소통의 타단부에 인접설치된 송풍기와, 상기 송풍기의 배출구로부터 연소통의 타단부를 관통하여 연소통의 길이방향을 따라 연소통의 내부로 연장되고 외주면에 다수의 공기배출공이 형성된 제1공기공급관과, 그리고 상기 제1공기공급관과 직교로 서로 소정의 간격을 두고 연결됨과 아울러 상기 사이클론 회전부쪽에 다수의 공기배출공이 형성된 2개의 제2공기공급관을 가진다.

2차 정화장치는, 상단부 일측에 상기 사이클론 연소기의 배기구가 연결되고 하단부 일측에 제1배출구가 설치된 직육면체 구조의 제1정화통과, 상기 정화통의 내부에 위에서 아래로 차례로 소정의 간격으로 설치된 제1 내지 제4정화망체를 가진다.

3차 정화장치는, 상기 2차 정화장치에 인접설치되고 하단부가 상기 제1정화통의 하단부와 연통함과 아울러 하단부 일측에 제2배출구가 설치되고 중단부 외주면에 상하로 투입구 및 배출구가 개폐가능하게 설치되며 상면 일측에 배기구가 형성된 직육면체 구조의 제2정화통과, 상기 제2정화통의 내부에 투입구 및 배출구를 사이에 두고 상하로 설치되는 제1 및 제2지지망체와, 상기 제2정화통의 상부에 상기 배기구와 연결되는 블로어와, 그리고 상기 블로어의 출구에 하단이 결합되어 위로 돌출된 배기관을 가진다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제1정화통에 설치된 제1정화망체 및 제2정화망체에는 세라믹계 광물의 일종인 해록석이 수납되고, 제3정화망체 및 제4정화망체에는 운모를 고온처리하여 이루어진 질석이 수납됨으로써 습증기 중에 포함된 유해 성분이 해록석과 질석에 의하여 정화처리되고, 제2정화통의 제1지지망체와 제2지지망체와의 사이에는 투입구를 통하여 활성탄이 투입되어 수납됨으로써 활성탄에 의하여 습증기가 정화처리된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 탄화처리장치에 따르면, 음식물 쓰레기를 탄화실 내부에 투입한 다음 가열수단을 연소가동함과 어울러 감속모터를 구동한다. 따라서, 가열수단의 연소작용에 의하여 탄화실이 가열되고, 음식물 쓰레기는 축의 회동에 따른 날개들의 회전에 따라 교반된다. 상부에 설치된 S자형 날개는 회전하면서 음식물 쓰레기를 뒤집음과 아울러 혼합하는 작용을 하게 됨으로써 음식물 쓰레기가 교반되면서 골고루 가열될 수 있고, 일자형 날개는 회전하면서 탄화실의 바닥에 음식물 쓰레기가 눌어붙는 것을 방지하는 작용을 하게 된다. 이러한 작용은 일자형 날개는 탄화실의 바닥에 거의 접촉한 상태로 회전하고, S자형 날개는 일자형 날개와 소정의 간격을 두고 상부에서 회전하기 때문에 가능하다.

이와 같이 음식물 쓰레기는 교반되면서 고온으로 가열되므로 함유하고 있던 수분이 증발되면서 서서히 탄화된다. 수분이 증발된 자리는 기공이 형성됨으로써 음식물 쓰레기가 탄화되어 얻어지는 탄화물은 그물구조를 가지게 된다. 이러한 기공구조는 탄화물의 각 입자가 약한 결속력을 가지도록 할 뿐만 아니라 토양개량제로 사용될 경우 용존산소 및 공기중의 수분과 쉽게 결합할 수 있는 발효공간으로 작용하게 된다.

음식물 쓰레기가 가열탄화되면서 발생하는 습증기는 탄화실의 배기구를 통하여 사이클론 연소기의 사이클론 회전부로 유입된다. 습증기는 사이클론 회전부를 통과하여 연소통에 유입되어 가열된 후 사이클론 연소기의 배기구를 통하여 배출된다. 이 과정에서 습증기가 사이클론 회전부의 형상에 따라 와류상태로 흘러 연소통으로 유입되면서 버너의 연소작용에 의하여 가열된다. 따라서, 습증기로부터 발생되는 악취는 저감됨과 아울러 습증기는 기화하여 유해성분도 소각된다. 습증기는 버너에 의하여 가열되어 고온을 유지하고 있는 제1가열망체 및 제2가열망체를 거치면서 더욱 가열되어 활발하게 기화될 수 있는 상태로 분화될 뿐만 아니라 제1가열망체 및 제2가열망체가 높은 온도로 가열된 상태이고 망체들의 메시에 따라 습증기의 접촉면적이 커져 습증기의 기화 및 소각이 더욱 효과적으로 이루어진다. 그리고, 제1공기공급관을 통하여 송풍기로부터 유입되는 공기가 사방으로 배출되는 한편 제1공기공급관들을 통하여 제2공기공급관들에 유입되는 공기는 사이클론 회전부 쪽으로 배출되어 효과적인 와류를 발생시킴과 아울러 습증기의 흐름이 지연되어 가열되는 시간이 늘어나므로 습증기의 기화 및 소각이 더욱 활성화된다.

그리고, 사이클론 연소기의 배기구를 통하여 배출되는 습증기는 2차 정화장치의 제1정화통 내부로 유입된다. 제1정화통에 유입된 1차 정화처리된 습증기는 4개의 정화망체를 위에서 아래로 거치면서 2차 정화처리되고, 2차 정화처리된 습증기는 3차 정화장치의 제2정화통의 하부로 유입되어 제1지지망체와 제2지지망체 사이에 투입되는 활성탄층을 아래에서 위로 통과하면서 3차 정화처리된 후 블로어의 배출압력에 의하여 배기관을 통하여 외부로 깨끗한 상태로 배출된다.

한편, 탄화실에서 탄화된 음식물 쓰레기는 배출구를 개방한 다음 감속모터를 구동함으로써 일자형 날개의 회전에 따라 개방된 배출구를 통하여 배출될 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

제1도에 도시된 바와 같이 참조부호 1은 가열실로서, 외주면 둘레를 따라 다수의 투시구멍(11)이 형성되고, 외주면 일측을 통하여 가열실(1)의 내부를 가열하기 위한 가열수단으로서 가스버너(13)가 설치된다. 또한, 가열실(1)의 상면 가장자리를 따라 다수의 온도조절구멍(12)이 설치되어 있다.따라서, 가스버너(13)를 연소작동시킨 상태에서 온도조절구멍(12)들을 통하여 화염을 관찰하면서 가스버너(13)의 연소정도를 조절할 수 있으며, 화염의 일부와 연소가스는 온도조절구멍(12)을 통하여 외부로 배출됨으로써 가열실(1) 내부의 가열온도가 조절될 수 있다.

가열실(1) 상부에는 탄화실(2)이 설치되어 있다. 상기 탄화실(2)은 가열실(1)의 직경보다 작은 직경을 가짐으로써 온도조절구멍(12)들의 안쪽에 설치된다. 가열실(1)의 상부에는 음식물 쓰레기를 투입할 수 있도록 투입구(27)가 개폐가능하게 설치되어 있음과 아울러 내부로 통하는 배기구(30)도 설치되어 있다. 또한, 외주면 일측에는 음식물 쓰레기가 탄화처리되어 얻어지는 탄화물을 배출시키기 위한 배출구(28)가 개폐가능하게 설치된다. 이 배출구(28)는 슬라이딩식으로 상하로 개폐되도록 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 배출구(28)의 하단에 이어 반경방향으로 탄화된 음식물 쓰레기의 배출을 안내하는 가이드(29)가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 제2도에 도시된 바와 같이, 탄화실(2)의 중앙을 관통하여 축(21)이 회동가능하게 설치되고, 상기 탄화실(2)의 상면밖으로 돌출된 축(21)의 상단에는 풀리(24)가 축착된다. 풀리(24)는 탄화실(2)의 외주면 일측에 설치된 감속모터(26)와 벨트(25)를 통하여 연결된다. 따라서, 감속모터(26)를 구동하면 벨트(25)를 통하여 풀리(25)가 회동함으로써 축(21)이 회동될 수 있다.

또한, 탄화실(2) 내부의 축(21)에는 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 복수의 날개(22)(23)가 축착된다.

본 발명에 따르면, 복수의 날개중 상부의 날개(22)는 위에서 보아 전체적으로 S자형으로 이루어지는 것이 바람직하고, 하부의 날개(22)는 위에서 보아 전체적으로 일자형으로 이루어지는 것이 바람직하다.

하부에 설치된 일자형 날개(23)의 하단은 탄화실(2)의 바닥에 거의 접촉하는 상태로 설치되는 것이 바람직하다. 상부에 설치된 S자형 날개(22)는 축(21)을 중심으로 양쪽이 서로 반대방향으로 비틀린 상태로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와같이 S자형 날개(22)가 비틀린 상태로 이루어지면, 음식물 쓰레기의 교반이 효과적으로 이루어질 수 있다. 또한, 일자형 날개(22)는 축(21)을 중심으로 양쪽이 서로 반대방향으로 경사지게 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 일자형 날개(22)가 형성되면 음식물 쓰레기의 탄화과정에서 일자형 날개(22)의 회전에 의하여 탄화실(2)의 바닥에 눌어붙는 음식물 쓰레기를 쉽게 긁어 분리할 수 있게 된다.

탄화실(2)은 서로의 사이에 소정의 간격을 둔 내부원통과 내부원통으로 이루어질수 있고, 이 경우 내부원통의 상단 및 외부원통의 상단은 서로 연결되고, 내부원통의 하단 및 외부원통의 하단은 일부가 서로 연결되는 것이 바랍직하다. 이와같이 탄화실(2)이 이루어지면 가열실(1)에서 가스버너(13)가 연소작동되면 내부원통의 바닥이 화염에 의하여 가열될 뿐만 화염이 내부원통의 하단 및 외부원통의 하단 사이의 개방된 통로를 통하여 내부원통과 내부원통과의 사이의 공간으로 전파됨으로써 내부원통의 외주면도 화염에 의하여 가열된다. 따라서, 탄화실(2) 전체가 고르게 가열되므로 탄화실(2) 내부에 수납되는 음식물 쓰레기가 전체적으로 고르게 가열되어 탄화될 수 있다.

참조부호 3는 사이클론 연소기로서, 탄화실(2) 내에 음식물 쓰레기가 수납되어 탄화될 때 발생하는 습증기가 배기구(30)를 통하여 배출되는 것을 내부로 유입하여 가열연소함으로써 습증기를 기화 및 소각처리하여 1차 정화시키기 위하여 설치된다.

사이클론 연소기(3)는, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형으로 이루어진 연소통(34)과, 상기 연소통(34)의 일단부에 설치되고 일측에 탄화실(2)의 배기구(30)와 연결되는 유도관(32)이 설치된 와선형의 사이클론 회전부(31)와, 상기 사이클론 회전부(31)의 외부 일측에 설치되어 상기 사이클론 회전부(31)와 연소통(34)의 내부를 가열하는 버너(33)와, 상기 연소통(34)의 내부에 소정의 간격을 두고 차례로 설치되는 제1가열망체(39) 및 제2가열망체(40)와, 상기 연소통(34)의 타단부의 설치된 배기구(미도시)와, 상기 연소통(34)의 타단부에 인접설치된 송풍기(35)와, 상기 송풍기(35)의 배출구로부터 연소통(34)을 타단부를 관통하여 연소통(34)의 길이방향을 따라 연소통(34)의 내부로 연장되고 외주면 둘레로 다수의 공기 배출공(361)이 형성된 제1공기공급관(36)과, 그리고 상기 제1공기공급관(36)과 직교하여 연통되도록 제1공기공급관(36)을 따라 서로 소정의 간격을 두고 설치됨과 아울러 사이클론 회전부(31)쪽에 다수의 공기배출공(371)(381)이 형성된 2개의 제2공기공급관(37)(38)을 포함하여 이루어진다.

따라서, 탄화실(2)의 배기구(30)를 통하여 배출되는 습증기는 유도관(32)을 통하여 사이클론 회전부(31)로 유입된다. 사이클론 회전부(31)로 유입되는 습증기는 버너(33)의 연소작용에 의하여 가열되면서 와류를 일으키며 연소통(34)으로 흘러간다. 이와 같이 습증기가 와류를 일으키며 유동하게 되면 습증기는 기화 및 소각이 잘 이루어질 수 있는 상태가 된다. 연소통(34)으로 흐른 습증기는 버너(33)의 연소작용에 의하여 고온으로 가열된 제1가열망체(39) 및 제2가열망체(40)를 거치면서 배기구(41) 쪽으로 흘러가는 과정에서 습증기와 제1가열망체(39) 및 제2가열망체(40)와의 접촉면적이 넓어질 뿐만 아니라 제1가열망체(39) 및 제2가열망체(40)의 메시 크기에 따라 습증기가 분화되어 제1가열망체(39) 및 제2가열망체(40)를 통과하게 되므로 습증기는 훨씬 빠르게 기화 및 소각처리될 수 있다. 또한, 습증기가 연소통(34)을 통과하는 과정에서 제1공기공급관(36)은 　풍기(35)로부터 유입되는 공기를 제1공기공급관(36)의 공기배출공(361)들을 통하여 사방으로 배출시키는 작용을 함으로써 습증기가 분산되어 활성화되며, 제2공기공급관들(37)(38)은 송풍기(35)로부터 제1공기공급관(36)을 거쳐 유입되는 공기를 제2공기공급관들(37)(38)의 공기배출공들(371)(381)을 통하여 사이클론 회전부(31)쪽으로 배출시킴으로써 습증기의 흐름을 지연시킴과 아울러 와류를 일으키는 작용을 하게 된다. 이러한 제1공기공급관(36) 및 제2공기공급관들(37)(38)을 통한 송풍기(35)로부터의 공기배출작용에 의하여 습증기가 연소통(34) 내에서 체류하는 시간이 길어짐과 아울러 와류상태로 연소통(34)을 통과하게 되므로 습증기의 기화 및 소각이 더욱 촉진될 수 있다.

참조부호 5는 사이클론 연소기(3)에 이어 설치된 2차 정화장치로서, 사이클론 연소기(3)에 의하여 1차 정화처리된 습증기를 2차 정화처리하도록 이루어진다.

2차 정화장치(5)는, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상단부 일측에 사이클론연소기(3)의 배기구(41)와 연결되는 유입구(55)가 형성되고 하단부 일측에 제1배출구(56)가 설치됨과 아울러 개구부(57)가 형성된 직육면체 구조의 제1정화통(50)과, 상기 유입구(55) 및 제1배출구(56) 사이의 제1정화통(50)의 내부에 위에서 아래로 차례로 소정의 간격으로 설치된 제1 내지 제4정화망체(51∼54)를 가진다. 따라서, 사이클론 연소기(3)에서 1차 정화처리되어 배기구(41)를 통하여 배출되는 습증기는 유입구(55)를 통하여 제1정화통(50)의 내부로 유입되어 제1 내지 제4정화망체(51∼54)를 거쳐 개구부를 통하여 후술하는 3차 정화장치(7)에 유입된다.

본 발명에 따르면, 상기 제1 내지 제4정화망체(51∼54)는 상자형으로 제1정화통(50)에 수납 및 인출 가능하게 설치되는 것이 바람직하며, 상기 제1정화망체(51)와 제2정화망체(52)에는 세라믹계 광물의 일종인 해록석(58)이 수납되고, 제3정화망체(53) 및 제4정화망체(54)에는 운모를 고온처리하여 이루어진 질석(59)이 수납된다.

세라믹계 광물의 일종인 해록석(58)은 많은 기공을 가질 수 있도록 고온으로 가열처리된 후 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 이 해록석(58)은 수분과 열에 의하여 적외선을 방출하며 유해성분을 흡착분해하는 것으로 잘 알려져 있다. 따라서, 해록석(58)이 수납된 제1정화망체(51) 및 제2정화망체(52)를 1차 정화처리된 뜨거운 습증기가 통과하는 고정에서 습증기에 포함된 유해성분이 제1정화망체(51) 및 제2정화망체(52)에 수납된 해록석(58)들에 흡착되어 습증기가 정화처리될 수 있다.

그리고, 운모를 고온처리하여 이루어진 질석(59)은 단열성, 방습성 및 방음성이 우수한 광물로 잘 알려져 있다. 따라서, 제1정화망체(51) 및 제2정화망체(52)를 거친 습증기가 제3정화망체(53) 및 제4정화망체(54)를 거치는 과정에서 습증기에 포함된 수분과 유해성분이 제3정화망체(53) 및 제4정화망체(54)에 수납된 질석층에 흡착되고, 이와 같이 다단계로 2차 정화처리된 습증기는 개구부(57)를 통하여 후술하는 3차 정화장치(7)에 유입된다.

습증기가 제1 내지 제4정화망체(51∼54)를 거치면서 다단계로 정화처리되는 과정에서 흡착된 수분이 냉각되면 제1정화통(50)의 바닥으로 낙하하게 되며, 일정수위가 되면 제1배출구(56)를 통하여 외부로 배출된다. 따라서, 개구부(57)의 설치높이는 제1배출구(56)의 설치높이보다 높은 것이 바람직하다.

참조부호 7은 2차 정화장치(5) 옆에 설치된 3차 정화장치로서, 2차 정화처리된 습증기를 3차 정화처리하여 배출하도록 이루어진다.

3차 정화장치(7)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1정화통(50)의 개구부(57)와 대응하는 개구부(80)를 하단부에 가짐과 아울러 하단부 일측에 제2배출구(76)가 설치되고 중단부 외주면에 상하로 투입구(74) 및 배출구(75)가 차례로 개폐가능하게 설치되며 상면 일측에 배기구(77)가 설치된 직육면체 구조의 제2정화통(70)과, 상기 제2정화통(70)의 내부에 투입구(74) 및 배출구(75)를 사이에 두고 상하로 설치되는 제1지지망체(71) 및 제2지지망체(72)와, 상기 제2정화통(70)의 상부에 상기 배기구(77)와 연결되는 블로어(78)와, 그리고 상기 블로어(78)의 출구에 하단이 결합되어 위로 돌출된 배기관(79)을 가진다. 따라서, 2차정화처리된 습증기는 제2정화통(70)의 하단부에 유입되어 제2지지망체(72) 및 제1지지망체(71)를 아래에서 위로 차례로 거쳐 블로어(78)의 배출압력에 따라 배기구(77), 블로어(78) 및 배기관(79)을 차례로 통하여 외부로 배출된다.

본 발명에 따르면, 상기 제1지지망체(71)와 제2지지망체(72)와의 사이의 수납공간에는 투입구(74)를 통하여 정화제로 일반적으로 많이 사용되고 있는 활성탄(73)이 투입되어 수납된다. 따라서, 제2정화통(70)의 개구부(80)를 통하여 제2정화통(70)에 유입된 습증기는 제1지지망체(71) 및 제2지지망체(72)와의 사이에 수납되는 활성탄(73)층을 거치게 되고, 이 과정에서 습증기에 함유된 수분 및 유해성분이 활성탄(73)에 흡착됨으로써 습증기가 3차 정화처리되어 외부로 깨끗한 상태로 배출될 수 있다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 따른 장치에 의하여 음식물 쓰레기를 탄화시키는 과정을 종합적으로 설명한다.

먼저 운반된 음식물 쓰레기를 도 8에 도시된 바와 같이 투입구(27)를 열어 탄화실(2) 내부에 투입한다. 통상 음식물 쓰레기에는 이쑤시개나 나무젓가락과 같은 이물질들이 포함되어 있지만, 본 발명에 따른 장치를 사용할 경우에는 이물질들을 별도로 분리할 필요없이 모두 탄화실(2) 내부에 투입해도 좋다.

다음에 가스버너(13) 및 감속모터(26)를 가동하면 가스버너(13)의 연소작용에 의하여 탄화실(2)의 저면 및 외주면이 가열실(1)로부터 발생하는 화염에 의하여 전체적으로 고르게 가열됨과 아울러 감속모터(26)의 회전력이 벨트(25)를 통하여 풀리(24)에 전달됨으로써 축(21)이 회동한다. 이 축(21)의 회동에 의하여 축(21)에 축착된 S자형 날개(22)와 일자형 날개(23)가 회동하면서 탄화실(2) 내부에 수납된 음식물 쓰레기를 교반하게 된다. S자형 날개(22)와 일자형 날개(23)의 회전에 의하여 음식물쓰레기는 교반되면서 전체적으로 고르게 가열되면서 탄화되기 시작하고, 이와 같이 음식물 쓰레기가 탄화되면서 발생하는 습증기는 많은 유해물질과 수증기를 함유한채 탄화실(2)의 배기구(30) 및 사이클론 연소기(3)의 유입관(32)을 통하여 사이클론 회전부(31)로 유입된다.

음식물 쓰레기가 탄화되는 과정에서 탄화실(2)의 바닥에 눌어붙는 음식물 쓰레기는 탄화실(2)의 바닥에 거의 접촉된 상태로 설치되는 일자형 날개(23)의 회전에 의하여 탄화실(2)의 바닥으로부터 분리되므로 탄화실(2)의 바닥에 음식물 쓰레기가 눌어붙지 않게 된다. 음식물 쓰레기로부터 수분이 증발된 자리는 음식물 쓰레기가 탄화되면서 기공으로 바뀌게 됨으로써 탄화된 음식물 쓰레기는 다공질의 그물구조를 가지게 된다. 이러한 무수다공질 구조를 가진 탄화물은 각 입자가 약한 결속력을 가짐으로써 쉽게 분해되고, 산소나 수분과 쉽게 결합되어 발효가 잘 되는 특성을 가지므로 분해 및 발효에 유리하고, 따라서 다양하게 용도로 사용될 수 있게 된다.

한편, 사이클론 회전부(31)에 유입된 습증기는 나선형으로 형성된 사이클론회전부(31)를 와류상태로 통과하여 연소통(34)을 거쳐 배기구를 통하여 배출되어 2차 정화장치(5)의 제1정화통(50)의 유입구(55)를 통하여 제1정화통(50)의 내부로 유입된다. 사이클론 회전부(31) 및 연소통(34)을 통과하는 과정에서 습증기는 버너(33)의 연소작용에 의하여 가열됨으로써 기화 및 소각되고, 이에 따라 습증기로부터 발생하는 악취 및 습증기에 포함된 유해성분이 저감된다.

이와 같은 습증기의 기화 및 소각과정에서, 습증기가 더욱 잘 기화 및 소각될 수 있는 상태로 분화되어 제1가열망체(39) 및 제2가열망체(40)를 거치게 될 뿐만 아니라 버너(33)의 연소작용에 의하여 높은 온도로 가열된 상태인 제1가열망체(39) 및 제2가열망체(40)와 넓은 접촉면적을 가지게 되므로 습증기의 기화 및 소각이 더욱 빠르게 이루어진다. 그리고, 제1공기공급관(36)을 통하여 송풍기로부터 유입되는 공기가 공기배출공(361)들을 통하여 사방으로 배출되는 한편 제1공기공급관(36)에서 제2공기공급관(37)(38)에 유입된 공기는 공기배출공들(371)(381)을 통하여 사이클론 회전부(31)쪽, 즉 습증기의 이동방향과는 반대방향으로 배출됨으로써 효과적인 와류상태로 습증기가 지연이동하게 된다. 따라서, 습증기가 기화 및 소각이 쉬운 상태로 바뀔 뿐만 아니라 결과적으로 가열시간이 늘어나게 되므로 습공기의 기화 및 소각작용은 더욱 활발하게 이루어질 수 있다.

상기한 바와 같이, 사이클론 연소기(3)에서 가열에 의하여 1차 정화처리된 습증기는 2차 정화장치(5)의 제1정화통(50) 내부로 유입되어 제1 내지 제4정화망체(51∼54)를 거치면서 다단계로 2차 정화처리되어 3차 정화장치(7)로 유입된다.

습증기가 제1 내지 제4정화망체(51∼54)를 거치는 과정에서, 수분과 열에 의하여 적외선을 방출하며 유해성분을 흡착분해하는 것으로 잘 알려져 있는 해록석(58)이 수납된 제1정화망체(51) 및 제2정화망체(52)를 습증기가 통과할 때 습증기에 포함된 유해성분이 해록석(58)층들에 흡착되어 2단계로 정화처리되고, 또한 단열성, 방습성 및 방음성이 우수한 광물로 잘 알려져 있는 질석(59)이 수납된 제3정화망체(53) 및 제4정화망체(54)를 습증기가 통과할 때 습증기에 포함된 수분과 유해성분이 질석(59)층에 흡착되어 2단계로 정화처리된다. 이와 같이 다단계로 2차정화처리된 습증기는 제1정화통(50)의 개구부(57) 및 제2정화통(70)의 개구부(80)를 통하여 3차 정화장치(7)의 제2정화통(20)에 상단부 내부로 유입된다. 2차 정화처리과정에서 흡착된 수분이 제1 내지 제4정화망체(51∼54)로 부터 낙하하여 제1정화통(50) 바닥에 고이고 일정 수위에 다다르면 제1배출구(56)를 통하여 외부로 배출된다.

제1정화통(50)의 개구부를 통하여 3차 정화장치(7)의 제2정화통(70)에 유입된 습증기가 제1지지망체(71) 및 제2지지망체(72)와의 사이에 수납되는 활성탄(73)층을 거치는 과정에서 습증기에 함유된 수분 및 유해성분이 활성탄(73)에 흡착된다. 이와 같이 3차 정화처리된 습증기는 블로어(78)의 구동에 의한 배출압력에 의하여 배기구(77), 블로어(78) 및 배기관(79)을 통하여 외부로 깨끗한 상태로 배출될 수 있다. 또한, 제2정화통(70)의 바닥에 고이는 수분은 제2배출구(76)를 통하여 배출된다.

한편, 탄화실(2)에서 음식물 쓰레기의 탄화가 완료되어 얻어진 탄화물은 탄화실(2)의 배출구(28)를 개방한 다음 감속모터(26)를 구동하면 일자형 날개(23)의 회전에 따른 구심력의 작용으로 개방된 배축구(28)를 통하여 가이드(29)를 따라 배출된다. 가이드(29)의 하부에 운반용기를 놓으면 탄화물은 운반용기에 낙하되어 수납된다.

상기한 바와 같이 음식물 쓰레기를 탄화처리하여 얻어지는 탄화물은 무수다공질 구조를 가지며 활성탄과 같은 특성, 즉 보수성, 보비성, 배수성, 통기성, 축열성, 흡착성이 우수한 특성을 나타내고 알칼리성을 가지므로 다양한 용도로 사용될 수 있다. 즉, 오염된 토양, 비닐하우스단지, 화훼단지 등의 지력배양과 작물생육을 촉진시키는 토양개량제나 비료로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 사료첨가제, 유해물질 흡착제나 공기수질 정화제 등과 같은 공업용 정화제로도 이용될 수 있다.

다음의 표는 본 발명에 따른 장치에 의하여 음식물 쓰레기를 탄화처리하여 얻어진 탄화물에 대하여 한국화학시험연구원에 접수번호 TC-01564로 시험의뢰하여 1997년 11월 17일 시험결과가 나온 시험성적서를 나타내며, 이 표에 나타난 바와같이 본 발명에 따른 장치를 이용하여 얻어진 탄화물은 토양개량제, 비료 및 사료등 다양한 용도로 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 장치에 의하면, 음식물 쓰레기를 가열에 의하여 수분을 제거하여 탄화시킴으로써 음식물 쓰레기의 처리시간이 짧다.

또한, 탄화물을 바로 토양개량제, 비료, 가축용 보조사료, 공업용 정화제 등으로 다양하게 사용할 수 있으므로 재활용 범위가 넓고, 따라서 음식물 쓰레기의 재처리에 대한 유인효과가 향상된다.

또한, 탄화처리과정에서 악취 발생이나 다이옥신과 같은 오염물질의 배출을 방지하도록 다단계의 정화처리과정을 거침으로써 환경오염을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 내부를 가열하기 위한 가열수단이 설치되는 가열실과; 상기 가열수단의 연소열에 의하여 가열됨으로써 내부에 투입되는 음식물 쓰레기를 탄화하도록 가열실의 상부에 설치되고, 상부 일측에 쓰레기 투입구가 개폐가능하게 설치됨과 아울러 외주면 일측에는 탄화된 음식물 쓰레기를 배출하는 배출구가 개폐가능하게 설치되며, 모터와 연결되는 축에 축착된 복수의 날개가 음식물 쓰레기를 교반하도록 내부에 회동가능하게 설치되며, 또한 상면 일측에 내부로 통하는 배기구가 설치된 탄화실을 가진 음식물 쓰레기 탄화처리장치에 있어서, 상기 탄화실의 배기구와 연결되고 일측에 버너가 설치된 와선형의 사이클론회전부와, 상기 사이클론 회전부로부터 연장하며 내부에 복수의 가열망체가 설치됨과 아울러 일단부에 배기구가 설치된 연소통을 가진 사이클론 연소기와; 상기 사이클론 연소기의 배기구에 연결되고 일측에 개구부가 형성된 제1정화통과, 상기 제1정화통의 내부에 위에서 아래로 차례로 설치되며 세라믹계 광물의 일종인 해록석과 운모를 고온처리하여 이루어지는 질석이 선택적으로 수납되는 복수의 정화망체를 가진 2차 정화장치를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탄화처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1정화통의 개구부와 연통하는 개구부가 설치됨과 아울러 상부에 배기구가 설치된 제2정화통과, 상기 제2정화통의 내부에 상하로 설치됨과 아울러 활성탄이 수납되는 복수의 지지망체와, 상기 제2정화통의 배기구에 이어 설치되는 블로어와, 그리고 상기 블로어의 출구에 이어 설치되는 배기관을 가지는 3차 정화장치를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탄화처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 연소통의 사이클론 회전부와는 반대쪽에 송풍기가 설치되고, 상기 송풍기로부터 연소통의 내부로 외주면에 다수의 공기배출공이 형성된 제1공기공급관이 연장설치되며, 상기 제1공기공급관과 직교하도록 상기 사이클론 회전부쪽에 다수의 공기배출공이 형성된 복수의 제2공기공급관이 설치되어 있는 것을 특징으로 음식물 쓰레기 탄화처리장치.