KR100282021B1 - 음식물쓰레기 퇴비화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기를 발생단계에서 최대한 감량화하면서, 호기성 미생물에 의하여 작물 등의 경작 재배에 유효한 농지환원용 유기퇴비로 만드는 퇴비화 장치에 관한 것으로 특히 2차적 환경오염인 악취발생을 예방할 수 있으며 발생열을 재이용하는 에너지 효율이 우수한 음식물 쓰레기의 퇴비화 장치에 관한 것으로,

투입호퍼와 파쇄기를 통하여 수저등 이물질의 제거와 뼈 등을 분쇄하여 건조단으로 음식물 쓰레기를 공급시키고, 건조단과 발효단을 구분하여 건조단은 교반자에 의한 중앙구동으로 발효단은 드럼회전에 의한 주변구동형으로 이를 모터에 의해 구동되게 하고 건조단 하부와 발효단 중앙부를 이송스크류에 의하여 음식물쓰레기를 건조단에서 발효단으로 이송시키며, 발효단에서 발효된 퇴비를 배출할 때 발효단 회전체 중앙의 배출스크류에 의해 배출구로 배출되게 한 것으로, 이때 발생되는 가스를 미세분진제거 및 수분분리설비를 이용하여 미립자와 수분을 분리제거하며 악취물질은 탈취탑에서 제거한 다음 고온의 공기를 건조단으로 이송하여 건조열원으로 발생폐열을 활용토록 한 것이다.

Description

음식물쓰레기 퇴비화 장치{Apparatus for composting food garbages}

본 발명은 종량제 및 분리수거가 활성화되면서 전체 쓰레기중 점차 차지하는 비중이 증가하고 있는 음식물 쓰레기를 발생단계에서 최대한 감량화하면서, 호기성 미생물에 의하여 작물 등의 경작 재배에 유효한 농지환원용 유기퇴비로 만드는 퇴비화 장치에 관한 것으로 특히 2차적 환경오염인 악취발생을 예방할 수 있으며 발생열을 재이용하는 에너지 효율이 우수한 음식물쓰레기의 퇴비화 장치에 관한 것이다.

최근 생활수준의 향상과 문화수준의 향상으로 인하여 각 방면에서 발생되는 폐기물에 많은 변화를 보이고 있다. 그 중에서 1991년도부터 활성화되기 시작한 쓰레기 분리수거제도에 의하여 재활용품과 재활용이 불가능한 쓰레기를 분리하기 시작하였으며, 1995년도부터 실시된 종량제는 쓰레기가 경제적 부담으로 연계되면서 배출되는 쓰레기 속에서 유기물을 분리 수거하는 제도가 더욱 더 촉진되었다.

이러한 움직임에 의하여 쓰레기의 양을 줄임과 동시에 자원의 재활용이라는 측면에서 일석이조의 효과를 보고 있다.

유용한 자원이 발생단계에서 분리 수거되어 재활용되면서 쓰레기의 질에 큰 영향을 주어 상대적으로 음식물 쓰레기가 차지하는 비율이 증가하는 현상이 나타나고 있다. 사업장 및 가정의 생활쓰레기가 전체 쓰레기 중에 차지하는 양이 환경부의 통계로는 약 26∼28% 수준이며, 실제 생활쓰레기중의 음식물쓰레기에 대한 조사에서는 50%선까지 나타나는 것으로 보고되고 있다. 이전에는 수분함량이 크게 문제되지 않았으나 최근에는 상대적으로 음식물 쓰레기에 의하여 전체 수분함량이 증가하는 현상이 관찰되고 있다. 쓰레기중의 높은 수분함량은 소각처리에 있어서 발열량을 저하시켜, 보조연료 사용량을 증가시키고 있으며, 매립시에는 악취 및 침출수의 발생 등의 많은 문제점을 야기시키고 있다.

최근에는 발생단계에서 수분함량을 50%이하로 유지시키는 감량화조치가 발효되어 규제되고 있는 실정이다. 실제적으로 수분함량을 50%로 유지하기 위해서는 탈수로는 불가능하고 건조 및 발효를 시켜야 가능하다. 최근에 건조 및 건조발효라는 명목으로 많은 감량화장치가 보급되어 있으나, 대부분의 감량화 장치가 기계적인 결함으로 인하여 정상 운전이 되지 못하여 사회적으로 많은 논란의 대상이 되고 있다. 특히 건조발효장치에서는 발효라는 용어를 사용하고 있으나, 대부분이 건조에 치중하고 있는 것이 현실이다. 이들은 적당한 열과 산소의 공급이 골고루 이루어지지 않아 발효기간이 길고 분해율이 떨어지며 전체적으로 균일한 발효가 이루어지지 않는 단점이 있다. 생성된 물질을 퇴비나 사료로 사용할 수 있다고는 하나, 실제적으로는 어디에도 사용하지 못하는 상태로 배출되고 있는 실정이다.

이러한 감량화장치들의 단점은 건조와 발효를 한 반응조에서 행하므로 미생물을 활성화시키는 것이 불가능하고, 미생물이 유기물을 분해 하는데 필요한 충분한 시간을 주지 않아 발효효율이 떨어져 건조에 머물고 만다. 대부분의 장치가 발효와 건조에 대한 기본적인 개념이 없이 제작되어 발효와 건조의 성격이 명확하지 않은 상태이다.

또한, 원통의 내부에 격판을 설치하여 건조단과 발효단을 분리 구성한 것도 있으나 이는 건조단과 발효단을 각각 구동시키기가 어려워 최적의 운전을 위해서는 다소 비효율적인 면이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 건조단 유입부에 파쇄기를 설치하여 갈비뼈등 이물질의 투입으로 인한 기기의 고장을 억제하고, 건조단과 발효단을 명확하게 분리하여 초기단계에서 발효에 적합한 수분함량까지 회수열을 이용하여 건조하고, 건조된 음식물쓰레기를 발효단으로 이송하여 미생물에 의하여 호기성상태에서 음식물 쓰레기를 분해하기 위한 것으로, 건조단은 교반자에 의한 중앙구동으로 하고 발효단은 드럼회전에 의한 주변구동형으로 하여 이를 모터에 의해 구동되게 하고 건조단 하부와 발효단 중앙부를 이송스크류에 의하여 음식물쓰레기를 건조단에서 발효단으로 이송시키며, 발효단에서 발효된 퇴비를 배출할 때 발효단 회전체 중앙의 배출스크류에 의해 배출구로 배출되게 하며, 이때 발생되는 가스를 미세분진제거 및 수분분리설비를 이용하여 미립자, 수분을 분리제거하고 악취물질은 탈취탑에서 제거한 다음 고온의 공기를 건조단으로 이송하여 건조열원으로 발생폐열을 재활용하므로서 에너지효율증대, 처리시간의 단축, 설치장소의 최소화와 설비비 및 유지관리비의 절감은 물론 배출가스 등에 의한 2차적 환경오염을 예방할 수 있는 음식물쓰레기의 퇴비화 장치를 제공하기 위한 것이다.

도1은 본 발명의 전체 사시도

도2는 본 발명의 측면 설명도

도3은 본 발명의 정면 설명도

도4는 본 발명의 건조단에서 발효단으로의 이송수단을 나타낸 설명도

도5는 본 발명의 배출수단을 나타낸 설명도

도6은 본 발명의 배출공기의 순환 계통도

〈도면중 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1:건조단, 2:발효단, 3:프레임, 4:교반자,

5,6,19,20:모터, 7:파쇄기, 8:연결관, 9:투입호퍼,

10,14:흡기관, 11,15:배기관, 12:이송스크류부,

13:배출스크류부, 16:투입구, 17:인입구, 18:배출구,

21:미세분진제거 및 수분제거설비, 22:배출브로워,

23:열교환기, 24:탈취탑, 25:공기공급브로워

이하 본 발명의 요지를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

보온재로 둘러싸인 건조단(1)과 발효단(2)을 프레임(3)상에 축설하여 이를 모터에 의해 구동되게한 음식물쓰레기 처리장치에 있어서,

건조단(1)과 발효단(2)을 분리 구성하여 건조단(1)은 내부중앙에 형성된 교반자(4)를 모터(5)에 의해 회전시켜 교반되게 하고 발효단(2)은 자체가 모터(5)에 의해 회전되게 구성하되,

건조단(1)은 상부측면에 파쇄기(7)를 구성하여 연결관(8)으로 투입호퍼(9)와 연결하고 건조단(1) 상부에 공기의 흡입 및 배출을 하는 흡기관(10)과 배기관(11)을 구성하고 하부에 이송스크류부(12)를 구성하며

발효단(2)은 상기 이송스크류부(12)를 중앙으로 내입구성하여 배출스크류부(13)와 연결하고 이송스크류부(12)와 배출스크류부(13)를 회전축으로 회전되게 구성하고 배출스크류부(13) 위쪽으로 흡기관(14)과 배기관(15)을 형성하며,

이송스크류부(12)는 발효단(2) 내입부분 하부에 투입구(16)를 형성하고 배출스크류부(13)는 이송스크류부(12)쪽 상부에 인입구(17)를 설치하고 발효단(2) 외부의 배출스크류부(13) 하부에 배출구(18)를 구성하며 이송스크류부(12)와 배출스크류부(13)는 각각의 모터(19)(20)로 구동된다.

건조단(1), 발효단(2)의 배기관(11)(15)으로 배출되는 고온 다습한 배출공기는 연결배관에 의해 미세분진제거 및 수분제거설비(21), 배출브로워(22), 열교환기(23), 탈취탑(24)을 통해 흡기관(10)으로 연결하여 순환되게 하고 발효단(2)의 흡기관(14)에는 호기성상태를 유지키 위해 공기공급브로워(25)를 설치한다.

미설명부호 26은 배플이다.

이상과 같은 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 투입호퍼(9)에 음식물 쓰레기를 넣고 별도의 콘트롤 회로와 센서에 의해 콘트롤되는 본 발명의 장치를 가동시킨다.

음식물쓰레기를 투입호퍼(9)로 투입하면 연결관(8)을 통해 파쇄기(7)로 공급되고 파쇄기(7)가 가동되면서 유입되는 갈비뼈 등의 고형물을 파쇄하여 건조단(1)으로 공급된다. 본 발명에서는 투입호퍼(9)와 파쇄기(7) 사이의 연결관(8)을 곡선관으로 하여 수저, 쇄붙이 등의 이물질이 곡선관에 걸려 제거되게 하였다. 파쇄된 음식물쓰레기는 모터(5)에 의해 건조단(1) 내부 교반자(4)가 구동되면서 음식물쓰레기가 교반건조되는 것이다. 이와 동시에 건조단(1)과 발효단(2)에 의해 흡기와 배기가 진행된다.

건조단(1)으로 투입되는 최초의 음식물쓰레기의 함수율은 대체로 84±5% 정도이다.

이렇게 건조단(1)으로 공급된 음식물 쓰레기는 자체 폐열 즉, 탈취 폐열에 의해 간조단(1) 내에서 온도가 60∼70℃정도로 유지되며 건조단(1) 내에서 교반자(4)에 의해 교반되면서 건조되어 함수율이 60∼70%로 되는 것이다.

이와 같이 음식물쓰레기가 건조되면 건조단(1) 하부의 이송스크류부(12)가 모터(9)에 의해 구동되고, 건조된 음식물쓰레기는 이송스크류부(12)의 스크류에 의해 이송되어 투입구(16)를 통해 발효단(2)으로 투입되는 것이다.

발효단(2)으로 투입된 건조된 음식물쓰레기는 발효단(2) 차체의 회전과 발효단(2) 내부벽면에 형성되어 있는 배플(26)에 의해 먼저 발효된 음식물쓰레기와 함께 교반되어 퇴비화가 진행되는 것이다.

여기서 발효단(2) 내부를 호기성상태를 유지시키기 위하여 공기공급브로워(25)를 이용 흡기관(14)을 통해 발효단(2) 내부로 깨끗한 공기를 공급하는 것이다. 이때 공급되는 공기의 량을 0.5ℓ/min.Kg-Solid 정도가 된다.

이와 같이 새로운 공기 공급에 의해 발효단(2) 내부가 호기성상태로 유지되며 발효된 음식물쓰레기와 새로 투입된 건조된 음식물쓰레기가 발효단(2)의 자체 회전으로 배플(26)에 의해 교반되면서 미생물 자체 발열에 의해 발효 적정온도인 50∼60℃를 유지되며 이러한 과정을 통해 음식물쓰레기가 발효되어 최종적으로 퇴비화 되는 것으로 이때 퇴비화된 음식물쓰레기의 함수율은 35∼45% 정도가 된다.

이와 같이 발효가 완료된 음식물쓰레기, 즉 퇴비를 배출할 때 발효단(2)의 회전이 정상적으로 연속 가동되면서,

발효단(2)의 배출스크류부(13)가 모터(20)에 의해 구동되어 퇴비를 인입구(17)를 통해 배출스크류부(13)의 스크류에 의해 배출구(18)로 배출되는 것이다. 여기서 인입구(17)가 발효단(2)의 중심위쪽에 있어 항상 발효단(2) 내에는 발효된 음식물쓰레기가 남아 있게 되어 항상 호기성상태를 유지하게 되고 새로 투입되는 건조 음식물쓰레기의 발효를 촉진시켜 그 발효 효율을 높일 수가 있는 것이다.

이상과 같은 일년의 과정을 반복 시행하는 것이다.

본 발명 장치에 의해 건조 및 발효시 발생되는 수증기 및 가스는 배출브로워(22)에 의해 강제적으로 건조단(1)과 발효단(2)의 배기관(11)(15)을 통하여 배기되며, 배기 가스는 미세분진제거 및 수분제거설비(21)를 통과하면서 미세분진 및 수분이 제거되어 하부로 배출되며 공기는 미세분진 및 수분이 제거된 가스는 미세분진제거 및 수분제거설비(21) 상부로 배출되어 배출브로워(22)를 통하여 열교환기(23)에서 예열된후 탈취탑(24)에서 최종적으로 탈취된다. 본 발명의 미세분진제거 및 수분제거설비(21)는 물리적인 방법을 사용하였고 탈취탑(24)은 백금촉매 탈취탑(24)을 사용하였다.

탈취탑(24)을 통과한 깨끗한 고온의 공기는 건조단(1)의 흡기관(10)으로 반송되어 건조단(1)의 건조열원으로 재활용되며 잉여 가스는 열교환기(23)를 거쳐 냉각되어 대기중으로 배출된다.

여기서 흡기관(10)으로 보내지는 공기와 배출되는 공기비는 6:4 정도이다.

한편 건조단(1) 및 발효단(2)에서 배출되는 수증기를 포함한 배기가스중 미세분진질제거 및 수분제거설비(21)를 통해 제거된 수분은 플로트트랩에 모아져 일정량이 되면 자동으로 배출된다.

이와 같이 건조단(1)에서 발생되는 배기가스는 수분을 제거 및 탈취탑(24)에서의 악취제거후 고온상태로 건조단(1)으로 이송되므로 음식물쓰레기의 건조를 위하여 별도의 열풍설비가 필요 없으며 배기가스중 악취를 유발하는 가스상물질을 제거하여 대기중으로 배출하므로 건조시 발생되는 악취 등의 가스로 인한 2차적인 환경오염을 예방할 수 있는 것이다.

이와 같이 음식물쓰레기는 연속적으로 진행되면서 건조에 의하여 수분이 제거되며 미생물에 의하여 발효 분해되어 80∼90%정도의 높은 감량화율이 얻어지며 생성된 물질은 퇴비로서 사용이 가능하게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명의 음식물 쓰레기 퇴비화 장치는 음식물 쓰레기의 처리단계를 건조와 발효단계로 명확하게 분리하여 건조물을 호기성 미생물에 의하여 발효 분해시킴으로서 감량화율을 높였으며, 또한 생성물을 유용한 퇴비로 활용하므로서 음식물 쓰레기로 인한 환경오염을 예방할 수 있음은 물론 처리시간의 단축, 설치장소의 최소화, 설비비 및 유지관리비의 절감등 경제성이 높아 저비용 고효율로 퇴비화 시킬 수 있으며 배출가스를 완전하게 처리하므로 그로 인한 2차적인 환경오염을 예방할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

1. 보온재로 둘러싸인 건조단(1)과 발효단(2)을 프레임(3)상에 설치하여 이를 모터에 의해 구동되게 한 음식물쓰레기 처리장치에 있어서,

   건조단(1)과 발효단(2)을 분리 구성하여 건조단(1)은 내부중앙에 형성된 교반자(4)를 모터(5)에 의해 회전시켜 교반되게 하고 발효단(2)은 자체가 모터(5)에 의해 회전되게 구성하되,

   건조단(1)은 상부측면에 파쇄기(7)를 구성하여 연결관(8)으로 투입호퍼(9)와 연결하고 건조단(1) 상부에 공기의 흡입배출을 하는 흡기관(10)과 배기관(11)을 구성하고 하부에 이송스크류부(12)를 구성하며,

   발효단(2)은 상기 이송스크류부(12)를 중앙으로 내입구성하여 배출스크류부(13)와 연결하고 이송스크류부(12)와 배출스크류부(13)를 회전축으로 회전되게 구성하고 배출스크류부(13) 위쪽으로 흡기관(14)과 배기관(15)을 형성하며,

   이송스크류부(12)는 발효단(2) 내입부분 하부에 투입구(16)를 형성하고 배출스크류부(13)는 이송스크류부(12)쪽 상부에 인입구(17)를, 발효단(2) 외부에 배출구(18)를 구성하며 이송스크류부(12)와 배출스크류부(13)는 각각의 모터(19)(20)로 구동됨을 특징으로 하는 음식물쓰레기 퇴비화 장치.
2. 제1항에 있어서,

   건조단(1), 발효단(2)의 배기관(11)(15)로 배출되는 고온 다습한 배출공기는 연결배관에 의해 미세분진제거 및 수분제거설비(21), 배출브로워(22), 열교환기(23), 탈취탑(24)을 통해 흡기관(10)로 연결하여 순환되게 하고 발효단(2)의 흡기관(14)에는 호기성상태를 유지키 위해 공기공급브로워(25)를 설치함을 특징으로 하는 음식물쓰레기 퇴비화 장치.
3. 제1항에 있어서,

   투입호퍼(9)와 파쇄기(7)를 연결한 연결관(8)을 곡선관으로 함을 특징으로 하는 음식물쓰레기 퇴비화 장치.
4. 제2항에 있어서,

   미세분진제거 및 수분제거설비(21)를 물리적방법의 장치로 함을 특징으로 하는 음식물쓰레기 퇴비화 장치.
5. 제2항에 있어서,

   탈취탑(24)을 백금촉매 탈취탑을 이용 악취를 완전제거시킨후 고온의 가스를 재활용함을 특징으로 하는 음식물쓰레기 퇴비화 장치.