KR100430031B1 - A processing method and an apparatus for food waste - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물 쓰레기의 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 처리방법은 3 내지 5%의 염도 환경에서 생분해성 유기물에 대한 분해활성을 갖는 미생물, 10% 이상의 염도 환경에서 생분해성 유기물에 대한 분해활성을 갖는 미생물 및 악취를 제거할 수 있도록 휘발성 물질을 분해할 수 있는 미생물을 음식물 쓰레기에 접종하고, 이를 분쇄하면서 배양하는 단계를 포함하고, 처리장치는 모터 및 처리조로 이루어진 음식물 쓰레기 처리장치로서,상기 처리조는 상기 모터에 의해 회전하며, 소정의 거리를 두고 이격되어 있는 2개의 원판, 상기 2개의 원판 상부에 연결되어 상기 2개의 원판과 함께 회전하는 회전날개, 한쪽 벽면에 고정되어 있는 고정기어, 상기 고정기어가 설치된 벽면과 근거리에 있는 원판과 함께 회전하며 상기 고정기어와 맞물려서 자전하는 회전기어 및 상기 회전기어에 의해 회전하는 회전 스크류를 내부에 포함하며, 하부 바닥 부분에 개폐식 음식물 쓰레기 배출구를 구비하고, 상기 회전날개의 회전 반경과 맞추어 하부가 원통형인 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus and a method for treating food waste. The treatment method according to the present invention is volatile to remove microorganisms having a decomposing activity against biodegradable organics in a salinity environment of 3 to 5%, microorganisms having a decomposing activity against biodegradable organics in a salinity environment of 10% or more, and volatile to remove odors. Inoculating microorganisms capable of decomposing substances into food waste, and culturing while grinding them, the processing apparatus is a food waste processing apparatus consisting of a motor and a treatment tank, the treatment tank is rotated by the motor, a predetermined Two discs spaced apart from each other, a rotary blade connected to the two discs and rotating together with the two discs, a fixed gear fixed to one wall, and a disc on the wall and the short distance where the fixed gear is installed; Rotating together with the fixed gear and the rotating gear and the rotating gear to rotate It comprises a screw around the inside, provided with a retractable food waste outlet to the bottom of the base part, and in accordance with the radius of rotation of the rotating wings characterized in that the lower cylindrical.
Description
본 발명은 음식물 쓰레기의 처리방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음식물 쓰레기 중에서 생분해성 유기물을 분해할 수 있는 미생물과 음식물 쓰레기 처리과정에서 발생하는 휘발성 물질, 즉 악취를 내는 물질을 분해할 수 있는 미생물을 이용하여 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for treating food waste, and more particularly, to decompose microorganisms capable of decomposing biodegradable organic matter in food waste and volatile substances generated in the process of processing food waste, that is, odorous substances. A method and apparatus for treating with microorganisms present.
음식물 쓰레기는 유기물의 함량이 풍부하고 중금속이나 농약 등의 인공 독성물질이나 자연독성을 함유하지 않기 때문에 농업용 퇴비 또는 동물의 사료 등으로 재활용할 수 있다는 점에서 다른 일반 쓰레기와 큰 차별성을 갖지만, 집중화와 대량화에 따른 수거의 어려움, 악취로 인한 장시간의 방치나 보관이 어렵다는 문제가 있다. 따라서 음식물쓰레기를 효율적으로 처리하여 인간의 생활 주변으로 신속하게 분리하는 기술은 현대의 도시화, 산업화된 사회에서는 상.하수도 처리 기술 이상의 중요한 의미를 갖는다고 볼 수 있다.Since food waste is rich in organic matter and does not contain artificial toxic substances such as heavy metals or pesticides or natural toxicity, it can be recycled as agricultural compost or animal feed. Difficulties in collecting due to mass production, long-term neglect or storage due to odor is difficult. Therefore, the technology of efficiently disposing food waste and quickly separating it around human life is more important than the technology of water and sewage treatment in modern urbanization and industrialized society.
이미 구미, 일본 등 선진국가에서는 음식물쓰레기를 처리하기 위한 다양한 신기술을 개발하고 있으며, 일부는 이미 현장에서 사용중인 것도 있다. 이러한 예로서 프랑스의 OTVD 방식, 덴마크의 DANO 방식, 스위스의 Buhler 방식, 프랑스의 siloda 방식, 독일의 DUH system, 미국의 Earp-Thomas system 미국의 Eweson Digester 방식, 미국의 Farifield-Hardy 방식 등을 들 수 있다.Already, developed countries such as Gumi and Japan are developing various new technologies to treat food waste, and some are already being used in the field. Examples include French OTVD method, Danish DANO method, Swiss Buhler method, French siloda method, German DUH system, US Earp-Thomas system US Eweson Digester method, US Farifield-Hardy method, etc. have.
미국의 Farifield-Hardy 방식은 후숙 전의 전처리를 중심으로 가동되고 있는데, 이는 퇴비화 공정에서 발효와 후숙이 잘 이루어지도록 음식물쓰레기의 여과, 선별 및 미생물의 접종, 배양을 중심으로 이루어지기 때문에 별도의 대규모 저장시설 및 발효시설이 필요하다.The Farifield-Hardy method in the US operates mainly on pre-pretreatment pretreatment, which is focused on filtration, screening and inoculation and cultivation of microorganisms for fermentation and after-treatment in the composting process. Facilities and fermentation facilities are needed.
또한, 독일의 Weiss Bioracter system Kneer 방식은 전처리와 후숙을 합쳐 약 4-5주의 처리시간을 요구하고, 미국의 International Process System 방식은 발효장치에서 3주 동안 처리하여 배출하는 공정을 채택하고 있는데, 처리시간의 장기화 및 대용량의 보관 및 발효시설이 요구된다는 점에서 전자와 큰 차이가 없다 (음식물쓰레기 줄이기 실무자료집, 1998, 환경부).In addition, Germany's Weiss Bioracter system Kneer method requires about 4-5 weeks of treatment time, combined with pretreatment and after-treatment, while the US International Process System method adopts a process of discharging for 3 weeks from the fermentation system. It is not much different from the former in that it requires a long time and a large storage and fermentation facility (Food Waste Reduction Practical Data Collection, 1998, Ministry of Environment).
음식물쓰레기의 처리방식 중 가장 재활용도가 큰 것은 음식물쓰레기를 사료로 이용하는 것이다. 전통적으로 농가에서는 잔반을 가축의 사료로 활용해 왔고, 군부대 등과 같은 대규모 급식시설에서 발생하는 잔반은 간단한 열처리 후에 돼지나 오리 등의 사료로 활용해 되어왔다. 이러한 잔반의 재활용을 체계화하고 조직화해서 음식물쓰레기를 가축사료의 보조물질 또는 대체 물질로 이용하려는 시도가 다양한 종류의 사료화 장치의 개발을 촉진하였다. 음식물쓰레기를 사료로 재활용하기 위해서는 음식물쓰레기의 선도가 유지되어야 하고 부패 등에 의한 독성물질의 발생을 억제해야 하기 때문에 열풍건조, 습식건조, 증자, 유탕 등의 강한 열처리가 필수적이다. 음식물쓰레기의 사료화는 처리방법이나 공정상의 문제 보다는 음식물쓰레기를 수거하고 운반하는 과정에서 변질이나 부패가 문제가 될 수 있고 광범위한 쓰레기 발생지역을 대상으로 하는 경우 경제성 또한 문제가 될 수 있다. 따라서 이 방법은 대규모 급식시설, 식당 등에서 발생하는 음식물쓰레기나 대규모 아파트단지 등 음식물쓰레기의 수거가 비교적 용이한 지역에 제한적으로 적용될 수 있다는 문제가 있다. 퇴비화의 경우는 사료화 과정에서 요구되는 문제는 없으나 미생물에 의한 생분해과정인 전처리와 분해산물을 부식질(humus)로 전환하기 위한 후숙과정이 필요하기 때문에 3 -4 주에 이르는 장시간의 처리를 요구하고 지속적으로 악취가 발생한다는 문제가 있다.The most recyclable method of treating food waste is to use food waste as feed. Traditionally, farmhouses have used the leftovers as feed for livestock, and leftovers from large-scale feeding facilities such as military units have been used as feed for pigs and ducks after simple heat treatment. Attempts to organize and organize the recycling of these residues to use food waste as a supplement or substitute for livestock feed have facilitated the development of various types of feeder. In order to recycle food waste as feed, the freshness of food waste must be maintained and strong heat treatment such as hot air drying, wet drying, steaming, milking, etc. is essential because it must maintain the generation of toxic substances due to corruption. Feeding of food waste can be a problem of deterioration or decay in the collection and transportation of food waste rather than a treatment or process problem, and economic problems can also be a problem when targeting a large area of garbage generation. Therefore, this method has a problem that it can be applied to a limited area where food wastes such as food waste generated in large meal facilities, restaurants, and large apartment complexes are relatively easy to collect. In the case of composting, there is no problem in the feed process, but it requires a long time of 3-4 weeks because it requires pretreatment, which is a biodegradation process by microorganisms, and a ripening process for converting decomposition products into humus. There is a problem that odor occurs.
최근에 외국(오스트리아의 IUP사)에서 개발된 음식물쓰레기를 이용한 메탄생산과 관련된 기술은 음식물쓰레기를 에너지자원으로 재활용한다는 취지에서 보면 진일보된 음식물쓰레기 처리기술이지만, 음식물쓰레기의 산발효공정이 필요하기 때문에 대규모 처리시설이 필요하고 처리시간 또한 1달 이상으로 매우 긴 공정을 요구하기 때문에 하수처리시설 이상의 대규모 시설이 필요하고 많은 운전 및 운용 에너지가 소비된다는 문제가 있다.Recently, the technology related to the production of methane using food waste developed in foreign countries (IUP of Austria) is an advanced food waste treatment technology from the point of recycling food waste into energy resources, but it requires acid fermentation process of food waste. As a result, a large-scale treatment facility is required, and a treatment time also requires a very long process of more than one month, so a large-scale facility beyond a sewage treatment plant is required and a large amount of operating and operating energy is consumed.
현재, 우리 나라에서 발생하고 있는 음식물쓰레기는 '97 기준으로 약 12,949 톤(/일)으로 재활용율은 9.8%에 불과하며 (음식물쓰레기 실무 자료집, 1998. 1., 환경부 발행), 나머지는 매립 또는 일반 쓰레기와 같이 소각로로 처리될 수밖에 없다. 10% 이내의 재활용율을 감안하면 음식물쓰레기를 종이, 플라스틱, 고철 등과 같은 재활용이 가능한 자원으로 인식하기는 어렵다. 또한 재활용과정에서 요구되는 장시간(1 주일 - 2 개월)의 처리공정은 일일 단위로 배출되는 음식물쓰레기를 수용하는데 막대한 제한 요인으로 작용할 수 있기 때문에 설비의 대용량화를 요구하게 되고 이에 따라 운전비용은 증가하고 상대적으로 효율성은 감소할 수 있다.At present, the food waste generated in our country is about 12,949 tons (/ day) as of '97, and the recycling rate is only 9.8% (Food Waste Business Manual, issued by the Ministry of Environment, January 1998). Like ordinary waste, it can only be treated with incinerators. Given the recycling rate of less than 10%, it is difficult to recognize food waste as a recyclable resource such as paper, plastic and scrap metal. In addition, the long-term treatment (1 week-2 months) required in the recycling process can be a huge limiting factor in accepting food waste discharged on a daily basis. Relatively efficient can be reduced.
매립지 수용능력의 한계, 음식물쓰레기와 같은 젖은 쓰레기를 소각하는 과정에서 발생하는 환경 호르몬의 악영향, 음식물쓰레기를 하수처리시설을 통해 처리하는 과정에서 발생하는 비효율성 및 하천의 오염 등을 고려하면 음식물쓰레기를 재활용이 가능한 자원의 개념에서 벗어나 일반적으로 매립이 허용되거나 소각이 가능한 폐지, 폐목재, 헝겊, 플라스틱류 등과 같은 일반쓰레기로 인식할 수 있는 발상의 전환이 필요하다.Considering the limitations of landfill capacity, the adverse effects of environmental hormones from the incineration of wet waste such as food waste, the inefficiency in treating food waste through sewage treatment facilities, and the pollution of rivers, It is necessary to move away from the notion of recyclable resources to ideas that can be recognized as general waste such as waste paper, waste wood, cloth, plastics, etc., which are generally allowed to be landfilled or incinerated.
그러나, 음식물 쓰레기는 생분해성 유기물이 풍부하고 수분함량이 지나치게 높기 때문에 일반 쓰레기로 취급하기 어렵다. 따라서 음식물 쓰레기를 생물학적으로 처리하여 난분해성의 섬유질, 키틴, 목질 등을 제외한 생분해성 유기물과 수분을 제거하면 폐지, 폐목재 등과 같은 일반 쓰레기로 취급이 가능해질 수 있다.However, food waste is difficult to treat as general waste because of its rich biodegradable organic matter and excessively high moisture content. Therefore, by treating food waste biologically to remove biodegradable organic matter and water except hardly degradable fibers, chitin, wood, etc., it may be possible to treat it as general waste such as waste paper, waste wood, and the like.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 음식물 쓰레기 중에서 생분성 유기물과 수분은 제거하여 매립 또는 소각이 가능한 일반 쓰레기로 변화시키는 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method of changing the biodegradable organic matter and water in the food waste to a general waste that can be embedded or incinerated.
또한, 본 발명이 다른 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 방법을 실시하기 위한 처리장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a processing apparatus for implementing the method as described above.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음식물 처리 장치의 처리조에 대한 사시도이다.1 is a perspective view of a treatment tank of a food treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
<주요 도면 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks>
1: 고정기어 2: 회전기어1: fixed gear 2: rotating gear
3, 4: 원판 5: 회전날개3, 4: disc 5: rotary blade
6: 고무판 7: 회전 스크류6: rubber sheet 7: rotating screw
8: 음식물 쓰레기 배출구8: food waste outlet
상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 3 내지 5%의 염도 환경에서 생분해성 유기물에 대한 분해활성을 갖는 미생물, 10% 이상의 염도 환경에서 생분해성 유기물에 대한 분해활성을 갖는 미생물 및 악취를 제거할 수 있도록 휘발성 물질을 분해할 수 있는 미생물을 음식물 쓰레기에 접종하고, 이를 분쇄하면서 배양하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a microorganism having a degrading activity for biodegradable organics in a salinity environment of 3 to 5%, a microorganism having a degrading activity for biodegradable organics in a salinity environment of 10% or more, and It provides a food waste treatment method comprising the step of inoculating a microorganism capable of decomposing volatiles to remove odors in the food waste, and culturing while grinding it.
상기 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리방법에 있어서, 상기 3 내지 5%의 염도 환경에서 생분해성 유기물에 대한 분해활성을 갖는 미생물은Pseudomonas cepacia(KFCC-11118),Chromobacter violaceum(KFCC-11119) 및Flavobacterium oryzhabitans(KFCC-11120)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 인 것이 바람직하다.In the food waste treatment method according to the present invention, microorganisms having a degrading activity against biodegradable organic matter in the salinity environment of 3 to 5% are Pseudomonas cepacia (KFCC-11118), Chromobacter violaceum (KFCC-11119) and Flavobacterium oryzhabitans It is preferably at least one selected from the group consisting of (KFCC-11120).
상기 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리방법에 있어서, 10% 이상의 염도 환경에서 생분해성 유기물에 대한 분해활성을 갖는 미생물은Staphylococcus xylosus active 2(KFCC-11225)인 것이 바람직하다.In the food waste treatment method according to the present invention, the microorganism having a degrading activity against biodegradable organic matter in a salinity environment of 10% or more is preferably Staphylococcus xylosus active 2 (KFCC- 11225 ).
상기 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리방법에 있어서, 휘발성 물질을 분해할 수 있는 미생물은Bacillus megaterium YH-2k(KFCC-11226) 또는Brevibacillus lacterosporus PVAS(KFCC-11227)인 것이 바람직하다.In the food waste treatment method according to the present invention, microorganisms capable of decomposing volatile substances are preferably Bacillus megaterium YH-2k (KFCC-11226) or Brevibacillus lacterosporus PVAS (KFCC-11227).
상기 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리방법에 있어서, 30 내지 50℃의 온도 및 폭기상태에서 상술한 바와 같은 미생물을 배양하는 것이 바람직하다.In the food waste treatment method according to the present invention, it is preferable to culture the microorganisms as described above at a temperature and aeration state of 30 to 50 ℃.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above another technical problem, the present invention
모터 및 처리조로 이루어진 음식물 쓰레기 처리장치로서, 상기 처리조는 상기 모터에 의해 회전하며, 소정의 거리를 두고 이격되어 있는 2개의 원판, 상기 2개의 원판 상부에 연결되어 상기 2개의 원판과 함께 회전하는 회전날개, 한쪽 벽면에 고정되어 있는 고정기어, 상기 고정기어가 설치된 벽면과 근거리에 있는 원판과 함께 회전하며 상기 고정기어와 맞물려서 자전하는 회전기어 및 상기 회전기어에 의해 회전하는 회전 스크류를 내부에 포함하며, 하부 바닥 부분에 개폐식 음식물 쓰레기 배출구를 구비하고, 상기 회전날개의 회전 반경과 맞추어 하부가 원통형인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리장치를 제공한다.A food waste disposal apparatus comprising a motor and a treatment tank, wherein the treatment tank is rotated by the motor and is rotated by two discs spaced apart by a predetermined distance and connected to the two discs and rotated together with the two discs. It includes a blade, a fixed gear fixed to one wall surface, a rotating gear that rotates by rotating with the fixed gear and the rotating gear meshed with the fixed gear and a rotating screw rotated together with the wall surface on which the fixed gear is installed, It is provided with a food waste outlet opening and closing the bottom bottom portion, to provide a food waste processing apparatus, characterized in that the lower portion is cylindrical in accordance with the rotation radius of the rotary blade.
상기 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리 장치는 상기 처리조를 가온 할 수 있는 히터와 상기 처리조의 내부온도를 30 내지 50℃로 유지할 수 있는 온도조절장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.The food waste treatment apparatus according to the present invention preferably further includes a heater capable of warming the treatment tank and a temperature control device capable of maintaining an internal temperature of the treatment tank at 30 to 50 ° C.
상기 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리 장치는 상기 처리조 내부를 폭기상태로 만들기 위한 송풍장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.Food waste treatment apparatus according to the present invention preferably further comprises a blower for aeration inside the treatment tank.
상기 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리 장치는 상기 처리조에서 발생하는 기체를 배출하기 위한 배기장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.Food waste treatment apparatus according to the present invention preferably further comprises an exhaust device for discharging the gas generated in the treatment tank.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명자들은 음식물 쓰레기를 재활용하는 처리방법이 아니라 소각 또는 매립할 수 있는 일반쓰레기로 전환하여 처리하는 방법을 완성하여 본 발명에 이르게 된 것이다.The inventors of the present invention have achieved the present invention by completing a method of converting to general waste which can be incinerated or landfilled, rather than a method of recycling food waste.
본 발명에 따른 음식물 처리방법은 음식물 쓰레기 중에 포함되어 있는 생분해성 유기물과 수분을 제거하면서 음식물 쓰레기 처리 과정 중에서 발생하는 악취를 제거할 수 있는 방법으로 구성되어 있다.The food treatment method according to the present invention is composed of a method capable of removing the odor generated during the food waste treatment process while removing the biodegradable organic matter and water contained in the food waste.
구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 처리방법은 3 내지 5%의 염도 환경에서 생분해성 유기물에 대한 분해활성을 갖는 미생물, 10% 이상의 염도 환경에서 생분해성 유기물에 대한 분해활성을 갖는 미생물 및 악취를 제거할 수 있도록 휘발성 물질을 분해할 수 있는 미생물을 음식물 쓰레기에 접종하고, 이를 분쇄하면서 배양하는 단계를 포함한다.Specifically, the treatment method according to the present invention is a microorganism having a degrading activity for biodegradable organics in the salinity environment of 3 to 5%, microorganisms having a degrading activity for the biodegradable organic matter in the salinity environment of 10% or more salinity and odor Inoculating the food waste microorganisms that can decompose the volatile material to be removed, and culturing while grinding it.
일반적으로 음식물 쓰레기는 음식물 조리 중에서 사용되는 소금에 의해 염도가 매우 높은 상태에 있다. 따라서, 염도 3 내지 5%에서도 생분해성 유기물에 대한 분해활성을 갖는 미생물을 사용하여 생분해성 유기물을 분해시켜야 한다.In general, food waste is in a state of very high salinity due to the salt used in food cooking. Therefore, even in the salinity of 3 to 5%, it is necessary to decompose the biodegradable organic material using a microorganism having a degrading activity against the biodegradable organic material.
또한, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리방법은 단순한 공정으로 음식물 쓰레기 처리를 완료하기 위하여, 음식물 쓰레기를 전처리하여 염도를 낮추는 공정이포함하고 있지 않다. 따라서, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리과정이 진행되면, 수분이 증발하게 되어 상대적으로 염도가 더욱 높아지게 된다. 그러므로, 염도가 10% 이상이 될 때에도 생분해성 유기물에 대한 분해활성을 유지할 수 있는 미생물도 음식물 쓰레기에 접종할 필요가 있다.In addition, the food waste treatment method according to the present invention does not include a process for lowering salinity by pre-treating food waste in order to complete the food waste treatment in a simple process. Therefore, when the food waste treatment process according to the present invention proceeds, the moisture is evaporated, so that the salinity is relatively higher. Therefore, even when the salinity is 10% or more, it is necessary to inoculate food wastes with microorganisms that can maintain their degrading activity against biodegradable organic matter.
또한, 음식물 쓰레기가 처리되는 동안 음식물에 사용한 향신료 등의 냄새가 꾸준히 발생하는 문제가 있다. 따라서 본 발명에 따른 처리방법은 이를 해결하고자 향산료 등에서 발생하는 휘발성 냄새성분을 제거할 수 있는 미생물 역시 미생물 쓰레기에 접종한다.In addition, there is a problem that a odor such as spices used in food while the food waste is processed steadily occurs. Therefore, the treatment method according to the present invention inoculates the microbial waste also microorganisms that can remove the volatile odor component generated from the flavoring acid.
본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리방법에서 사용되는 미생물은 상술한 바와 같은 특징을 만족하며, 본 발명의 기술분야에 널리 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하다.The microorganism used in the food waste treatment method according to the present invention satisfies the characteristics as described above, and can be used without particular limitation as long as it is widely used in the art.
그러나, 본 발명자들은 본 발명에 따른 처리방법의 효율을 높이고자 적절한 접종원을 개발하였는데, 그 결과 다음과 같은 미생물을 낙엽 등과 같은 퇴적물 많이 쌓여 있는 토양 또는 갯벌 등과 같이 유기물이 풍부한 토양에서 발견하여 이를 사단법인 한국 종균협회에 1999년 11월 25일과 2000년 11월 10일에 기탁하였으며, 이에 관한 증명서류를 첨부하였다.However, the present inventors developed an appropriate inoculum to increase the efficiency of the treatment method according to the present invention. As a result, the following microorganisms are found in soils rich in organic matter such as tidal flats or soil accumulated with a lot of sediment such as deciduous leaves. It was deposited with the Korean spawn association on November 25, 1999 and November 10, 2000, and attached a certificate.
본 발명자들에 의해 기탁된 미생물 중에서 3 내지 5%의 염도 환경에서 생분해성 유기물에 대한 분해활성을 갖는 미생물은Pseudomonas cepacia(KFCC-11118),Chromobacter violaceum(KFCC-11119) 및Flavobacterium oryzhabitans(KFCC-11120)이며, 10% 이상의 염도 환경에서 생분해성 유기물에 대한 분해활성을 갖는미생물은Staphylococcus xylosus active 2(KFCC-11225)이고, 휘발성 물질을 분해할 수 있는 미생물이Bacillus megaterium YH-2k(KFCC-11226) 및Brevibacillus lacterosporus PVAS(KFCC-11227)이다.Among the microorganisms deposited by the present inventors, microorganisms having degradative activity against biodegradable organic matter in the salinity environment of 3 to 5% are Pseudomonas cepacia (KFCC-11118), Chromobacter violaceum (KFCC-11119) and Flavobacterium oryzhabitans (KFCC-11120). Microorganisms that have degradative activity against biodegradable organics in salinity environments of 10% or more are Staphylococcus xylosus active 2 (KFCC- 11225 ), and microorganisms capable of decomposing volatiles are Bacillus megaterium YH-2k (KFCC-11226). And Brevibacillus lacterosporus PVAS (KFCC-11227).
이러한 미생물들에 대한 동정은 API 동정 키트를 사용하여 동정하였는데,Pseudomonas cepacia(KFCC-11118)에 대해서는 API 10s를,Chromobacter violaceum(KFCC-11119)에 대해서는 API 20 E를,Flavobacterium oryzhabitans(KFCC-11120)에 대해서는 API 20 E를,Staphylococcus xylosus active 2(KFCC-11225)에 대해서는 API STAPH를,Bacillus megaterium YH-2k(KFCC-11226)에 대해서는 API 50 CHB를,Brevibacillus lacterosporus PVAS(KFCC-11227)에 대해서는 API 50 CHB를 사용하였다. 이러한 API 동정 키트를 사용하여 미생물을 동정하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에 일반적으로 알려진 것이므로 여기에서는 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Identification of these microorganisms was identified using the API identification kit, API 10s for Pseudomonas cepacia (KFCC-11118), API 20 E for Chromobacter violaceum (KFCC-11119), Flavobacterium oryzhabitans (KFCC-11120) API 20 E for API, API STAPH for Staphylococcus xylosus active 2 (KFCC-11225), API 50 CHB for Bacillus megaterium YH-2k (KFCC-11226), API for Brevibacillus lacterosporus PVAS (KFCC-11227) 50 CHB was used. Since the method for identifying microorganisms using the API identification kit is generally known in the art to which the present invention pertains, a detailed description thereof will be omitted.
또한, 이러한 미생물은 동결건조한 후에 냉장보관을 하였다가 사용하는 것도 가능한데, 그 방법을 간략하게 설명하면 약 24시간 동안 배양한 미생물을 약 3000rpm에서 약 30분 동안 원심분리하여 수확한 후 스킴드 밀크(skimmed milk), 효모 추출물 및 글루코스로 이루어진 동결충격보호제에 현탁하여 약 -80℃에서 동결한 후 약 -20℃에서 10 내지 30시간 동안 건조하는 것이다.In addition, these microorganisms may be used after refrigeration after freeze-drying, and briefly explaining the method, the microorganisms cultured for about 24 hours are harvested by centrifugation at about 3000 rpm for about 30 minutes, and then skimmed milk ( skimmed milk), suspended in a cryoprotective agent consisting of yeast extract and glucose, frozen at about -80 ℃ and dried at about -20 ℃ for 10 to 30 hours.
상술한 방법으로 접종원을 동결건조 한 후에 약 한 달 동안 냉장보관 후 일정량을 취해 한천고체 배지를 이용하여 균수와 균종을 확인한 결과 배양전의 균종이 모두 검출되었고 생균수는 세균집락수 측정방식으로 g당 1011을 유지하였다. 따라서, 접종원에 포함된 균주들은 상호 경쟁이나 저해작용을 하지 않고 유기물을 분해할 수 있는 것을 알 수 있다.After freeze-drying the inoculum in the above-described manner, the cells were refrigerated for about a month, and then a certain amount was taken to confirm the number of bacteria and species using agar solid medium. 10 11 was maintained. Therefore, it can be seen that the strains contained in the inoculum can decompose the organic matter without mutual competition or inhibitory action.
그리고, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리방법은 상기 배양 단계의 온도가 30 내지 50℃인 것이 바람직하며, 또한 배양 단계가 폭기상태에서 이루어지는 것이 바람직하다.And, in the food waste treatment method according to the present invention, it is preferable that the temperature of the culturing step is 30 to 50 ° C, and the culturing step is preferably made in an aeration state.
다음으로, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치에 대하여 설명하기로 한다.Next, the food waste treatment apparatus according to the present invention will be described.
본 발명자들은 상술한 바와 같은 음식물 쓰레기 처리방법을 효율적으로 처리할 수 있으며, 또한 소형화 및 경량화가 가능하여 가정에서도 싱크대 등에서 부착하여 사용할 수 있는 음식물 쓰레기 처리장치를 완성하여 본 발명에 이르게 된 것이다.The inventors of the present invention can efficiently process the food waste treatment method as described above, and further miniaturization and light weight can be achieved to complete the food waste treatment apparatus that can be attached and used in the sink at home to achieve the present invention.
본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치에 대하여 상세하게 설명하기 위하여 첨부된 도면을 통하여 설명하기로 한다.It will be described with reference to the accompanying drawings in order to explain in detail the food waste treatment apparatus according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 음식물 처리 장치 중에서 처리조에 대한 사시도이다.1 is a perspective view of a treatment tank in the food treatment apparatus according to the present invention.
도 1을 보면 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 장치의 처리조는 모터(미도시)에 의해 회전하며, 소정의 거리를 두고 이격되어 있는 2개의 원판(3, 4), 상기 2개의 원판 상부에 연결되어 상기 2개의 원판과 함께 회전하는 회전날개(5), 한쪽 벽면에고정되어 있는 고정기어(1), 상기 고정기어가 설치된 벽면과 근거리에 있는 원판과 함께 회전하며 상기 고정기어와 맞물려서 자전하는 회전기어(2) 및 상기 회전기어에 의해 회전하는 회전 스크류(7)를 내부에 포함하며, 하부 바닥 부분에 개폐식 음식물 쓰레기 배출구(8)를 구비한다. 또한, 상기 처리조는 상기 회전날개(5)의 회전 반경과 맞추어 하부가 원통형으로 구성되어 있다.1, the treatment tank of the food waste apparatus according to the present invention is rotated by a motor (not shown), and is connected to two discs 3 and 4 spaced apart from each other by a predetermined distance and to the two discs. Rotating blade 5 rotating together with two discs, a fixed gear 1 fixed to one wall surface, a rotating gear rotating together with the fixed gear and rotating together with the disk on the wall and the near surface where the fixed gear is installed ( 2) and a rotating screw 7 which rotates by the rotary gear therein, and has an openable food waste outlet 8 at a lower bottom portion thereof. In addition, the treatment tank is configured in the lower portion cylindrical in accordance with the rotation radius of the rotary blade (5).
본 발명에 따른 처리장치의 작동방식을 구체적을 설명하면,Referring to the operation of the processing apparatus according to the present invention in detail,
우선, 미도시된 모터에 의해 원판(3,4)이 회전하게 되면 원판의 상부에 연결된 회전날개(5)도 함께 회전하게 된다. 이 회전 날개(5)는 원판을 따라 회전하면서 음식물 쓰레기를 회전 스큐류(7) 쪽으로 밀어주는 역할을 하게된다. 이러한 역할을 원활하게 수행할 수 있도록 회전 날개는 원통형으로 된 처리조 바닥 부분과 맞닿을 필요가 있는데 이 경우에 마찰에 의한 손상을 줄이기 위해 회전 날개 상부에 고무판(6)이 구비될 수 있다.First, when the disk (3, 4) is rotated by the motor not shown, the rotary blade 5 connected to the upper portion of the disk also rotates together. The rotary vanes 5 serve to push the food waste toward the rotary skew 7 while rotating along the disc. In order to smoothly perform this role, the rotary vanes need to be in contact with the bottom portion of the cylindrical treatment tank. In this case, a rubber plate 6 may be provided on the upper rotary vanes to reduce damage caused by friction.
또한, 회전기어(2) 역시도 원판(3)에 연결되어 있어서 원판이 회전하게 되면 함께 회전한다. 그러나 회전기어(2)는 원판에 단순하게 부착되어 있는 것이 아니라 원판과 함께 회전하면서도 자체적으로도 자전할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 회전기어(1)는 원판에 함께 회전하고, 또한 회전기어(2)는 고정기어(1)과 맞물려 있어서 자전도 가능해진다. 이러한 회전기어의 자전력은 회전 스큐류(7)에 전달되어 회전 스큐류(7)이 회전하게 된다. 이 회전 스큐류 역시 처리조의 바닥부분과 거의 밀차되도록 구성되어 있어 회전 스큐류가 처리 장치의 바닥 부분을 지날 때 회전 스큐류의 자전에 의해 음식물 쓰레기가 파쇄되는 것이다.In addition, the rotary gear (2) is also connected to the disc (3) and rotates together when the disc is rotated. However, the rotary gear 2 is not simply attached to the disk, but is configured to rotate with itself while rotating with the disk. Accordingly, the rotary gear 1 rotates together with the disc, and the rotary gear 2 meshes with the stationary gear 1 to allow rotation. The magnetic force of the rotary gear is transmitted to the rotary skew 7 so that the rotary skew 7 rotates. The rotating skews are also configured to be substantially close to the bottom of the treatment tank so that the food waste is crushed by the rotation of the rotating skews when the rotating skew passes the bottom of the processing apparatus.
또한, 본 발명에 따른 처리 장치는 접종원 배양을 원활하게 하기 위하여 상기 처리조를 가온 할 수 있는 히터와 상기 처리조의 내부온도를 30 내지 50℃로 유지할 수 있는 온도조절장치를 더 포함하는 것이 바람직하며, 또한 처리조 내부를 폭기상태로 유지할 수 있는 송풍장치를 더 포함 것도 바람직하다.In addition, the treatment apparatus according to the present invention preferably further includes a heater capable of warming the treatment tank and a temperature control device capable of maintaining the internal temperature of the treatment tank at 30 to 50 ° C. in order to smooth the inoculator. In addition, it is also preferable to further include a blower that can maintain the interior of the treatment tank in an aerated state.
그리고, 음식물 쓰레기 처리 과정에서 발생하는 수분이나 이산화탄소와 같은 기체를 배출하기 위한 배기장치를 더 포함하는 것도 바람직하다.In addition, it is also preferable to further include an exhaust device for discharging gas such as water or carbon dioxide generated during the food waste treatment process.
이하에서는 본 발명을 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 후술하는 실시예에 의해 본 발명이 제한되는 것이 아님은 명백하다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. It is apparent that the present invention is not limited by the examples described below.
<실시예 1><Example 1>
본 실시예에서는 접종원으로는Pseudomonas cepacia(KFCC-11118),Chromobacter violaceum(KFCC-11119),Flavobacterium oryzhabitans(KFCC-11120),Staphylococcus xylosus active 2(KFCC-11225),Bacillus megaterium YH-2k(KFCC-11226) 및Brevibacillus lacterosporus PVAS(KFCC-11227)들의 동결건조체를 사용하였다.In this embodiment, the inoculum includes Pseudomonas cepacia (KFCC-11118), Chromobacter violaceum (KFCC-11119), Flavobacterium oryzhabitans (KFCC-11120), Staphylococcus xylosus active 2 (KFCC- 11225 ), Bacillus megaterium YH-2k (KFCC-11226). ) And lyophilisates of Brevibacillus lacterosporus PVAS (KFCC-11227) were used.
그리고, 처리장치 중 처리조는 스테인레스 재질로 회전날개(회전수 15-20 rmp)의 회전 반경에 맞추어 하단부는 원통형으로 제작하였으며, 200 와트의 코일형 히터를 원통의 하단 외부에 부착하여 온도조절 장치를 통해 반응기의 내부 온도를 섭씨30-50도로 조절할 수 있게 하였다.In addition, the treatment tank of the processing device is made of stainless steel, and the lower part is made cylindrical in accordance with the rotation radius of the rotating blade (rotation speed 15-20 rmp). Through the internal temperature of the reactor can be adjusted to 30-50 degrees Celsius.
처리조의 내부에는 스테인레스강으로 제작된 저속회전 (20 rmp)하는 스크류를 장착해 음식물 쓰레기를 적당히 파쇄되게 하여 반응조에서 음식물이 수분에 의해서 응집되는 것을 막고, 통기를 좋게 하여 반응조 내에서 음식물이 생분해 되는 것을 촉진할 수 있게 하였다.The inside of the treatment tank is equipped with a low-speed rotating (20 rmp) screw made of stainless steel to properly disintegrate the food waste, preventing the food from aggregating by moisture in the reaction tank, and improving the aeration so that the food is biodegraded in the reaction tank. To facilitate.
또한, 강제 송풍용 팬을 장착해 음식물이 생분해되는 과정에서 요구되는 산소를 공급을 용이하게 하였으며 발생하는 수분과 이산화탄소는 기체배출구를 통해 제거할 수 있게 하였다. 반응조 내의 전체 용량은 15 리터이고 최대 처리 용량은 8-10 리터이였다.In addition, it is equipped with a forced blow fan to facilitate the supply of oxygen required in the process of food biodegradation, and the generated water and carbon dioxide can be removed through the gas outlet. The total volume in the reactor was 15 liters and the maximum treatment capacity was 8-10 liters.
음식물 쓰레기 약 10kg을 상기 접종원 1g을 접종한 후에 상술한 바와 같이 제작된 처리장체에 넣고 처리조 내부 온도를 약 35℃로 유지하면서 배양하였다. 이와 같은 음식물 쓰레기의 생분해 과정에서 염분, 질산염, 인산염, 생균수, 수분함량, 환원당 등의 거동을 3회 반복 실험 후, 그 평균값을 표 1에 나타냈다.About 10 kg of food waste was inoculated into 1 g of the inoculum, and then placed in a treatment body prepared as described above, and cultured while maintaining the temperature inside the treatment tank at about 35 ° C. In the biodegradation process of such food waste, the average value of salt, nitrate, phosphate, bioburden, water content, reducing sugar, etc. after three repeated experiments is shown in Table 1.
표 1에서 보는 바와 같이 음식물 쓰레기를 처리하는 동안 염분, 질산염, 인산염의 함량은 크게 증가하는 경향을 보이고 있는데, 이는 전체 부피의 감량 및 수분량의 감소에 인한 것이다. 환원당의 초기 함량은 0.9 %로 나타났는데 이는 음식물을 조리할 때 유입된 것으로 보이며, 반응시간의 경과에 따라 환원당의 함량은 크게 증가하다가 반응 말기에는 초기 농도 보다 낮게 검출되었다. 이는 미생물의작용에 의해 녹말이 분해되면서 생성된 것으로 미생물이 기질로 재이용 하면서 다시 감소한 것으로 생각된다. 생균수는 시료 1 구램 당 초기 천만 개체에서 말기에는 백억 개체까지 증가하였다. 수분함량은 초기 85.8 %에서 최종 9.5% 까지 감소하여 처리된 음식물 쓰레기는 미백색 또는 담갈색의 다양한 크기의 조각 형태에서 과립, 분말 형태로 배출되었다. 반응조에서 처리되는 동안의 냄새는 잔반 처리한 음식물 쓰레기에서 발생하는 냄새와 유사하였으며, 처리.건조된 음식물의 냄새는 불쾌하거나 자극성이 매우 적었다. 질산염이나 인산염은 음식물 쓰레기에 포함된 생분해성 유기물이 분해되면서 생산될 수 있는 물질이기 때문에 이들 염 함량이 크게 증가한 것은 음식물 쓰레기의 생분해성 물질이 미생물에 의해 효율적으로 분해되었다는 것을 의미하는 것이다.As shown in Table 1, the contents of salinity, nitrate, and phosphate tend to increase greatly during food waste disposal, due to the reduction of the total volume and the decrease of moisture content. The initial content of reducing sugar was 0.9%, which appeared to be introduced when cooking the food. The content of reducing sugar increased significantly with the passage of reaction time, but was lower than the initial concentration at the end of the reaction. It is produced by the decomposition of starch by the action of microorganisms and is thought to decrease again as the microorganisms are reused as substrates. The viable count increased from the initial 10 million individuals per sample to 10 billion at the end. The water content decreased from the initial 85.8% to the final 9.5% so that the processed food waste was discharged in the form of granules and powders in the form of pieces of white or light brown in various sizes. Odors during treatment in the reactor were similar to those from residue-treated food waste, and the smell of treated and dried foods was unpleasant or very irritating. Since nitrates or phosphates are substances that can be produced by decomposing the biodegradable organic matter contained in the food waste, the large increase in the salt content means that the biodegradable material of the food waste was efficiently decomposed by microorganisms.
<실시예 2><Example 2>
본 실시예는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기의 일반쓰레기화 공정의 최적화를 위한 것으로 실시예1에 따른 처리장치와 접종원을 사용하여 음식물 쓰레기를 처리하고 음식물 쓰레기의 초기중량 대비 처리후의 최종 중량과 수분함량 등을 10회 반복한 결과를 측정하여 표 2에 나타냈다.This embodiment is for the optimization of the general waste process of food waste according to the present invention to treat food waste using the treatment apparatus and inoculator according to Example 1 and the final weight and water content after the treatment compared to the initial weight of the food waste The result of repeating 10 times etc. was measured and shown in Table 2.
표 2에서 보는 바와 같이 약 18 킬로그램의 음식물 쓰레기를 처리한 경우 처리시간은 약 45 시간이 소요되었으며, 8-10 킬로그램의 쓰레기를 처리한 경우 19 시간이 소요되었다. 처리 후 중량은 초기 중량의 10% 정도였으며 건조 중량으로 환산한 감량은 30-40%였다.As shown in Table 2, the processing time of about 18 kilograms of food waste was about 45 hours, and when the 8-10 kilograms of waste was processed, it took 19 hours. The weight after treatment was about 10% of the initial weight and the weight loss in terms of dry weight was 30-40%.
<실시예 3><Example 3>
본 실시예는 실시예 1에서 처리한 음식물 쓰레기 중에서의 유기물 함량과 중금속, 총질소, 총인 등을 측정하여 그 결과 표 3에 나타냈다.This Example measured the organic matter content, heavy metals, total nitrogen, total phosphorus and the like in the food waste treated in Example 1, and the results are shown in Table 3.
표 3에서 보는 바와 같이 비소, 수은 등은 검출되지 않았으나, 카드뮴 (0.26ppm), 구리 (16.12 ppm), 납 (12.64 ppm) 등은 검출되었으나, 평균토양함량과 퇴비허용기준치 보다 낮은 것으로 확인되었다. 음식물쓰레기에 유기물 함량은 83.96%로 매우 높게 나타났는데, 녹말과 단백질 분석결과 대부분 채소류의 분해산물인 섬유질로 확인되었다.As shown in Table 3, arsenic, mercury, etc. were not detected, but cadmium (0.26 ppm), copper (16.12 ppm), and lead (12.64 ppm) were detected, but were found to be lower than the average soil content and the compost allowance. The organic matter content of food waste was 83.96%, which was very high. Starch and protein analysis showed that it was mostly fiber, a degradation product of vegetables.
본 발명은 탄수화물, 단백질, 지방의 분해활성이 우수한 토양세균을 혼합배양하여 음식물 쓰레기 중의 생분해성 유기물을 짧은 시간에 분해하여 제거함으로서 음식물 쓰레기를 부피와 중량이 최고 90 % 까지 감소한 건조된 형태의 악취가 발생하지 않고 성상과 색깔이 일반쓰레기 유사한 섬유질 주성분의 물질로 전환할 수 있다. 음식물 쓰레기는 유기물과 수분이 풍부하여 발효공정을 통해 가공하면 재활용이 가능하지만 비용과 효율 면에서 경제성이 없다. 음식물 쓰레기는 인간의 생활주변에 방치할 경우 부패되기 쉽고 심한 악취를 발생시킬 뿐만 아니라 파리, 바퀴, 쥐 등의 인과성 동물의 서식처가 되기 때문에 처리하기 매우 까다로운 폐기물로 전락하였다. 본 발명에서 이러한 문제를 해결하기 위해 음식물 쓰레기를 쓰레기가 발생하는 현장에서 처리하여 악취가 발생하지 않고 수분이나 영양성(탄수화물, 지방, 단백질 등) 물질을 함유하지 않은 폐지, 폐목재 수준의 섬유질이 주성분인 일반쓰레기로 전환하는 기술을 개발하였다. 또한 처리시간을 24시간 이내로 단축함으로서 음식물 쓰레기를 발생 즉시 처리할 수 있고 반응기의 운전비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 일반쓰레기로 전환된 음식물 쓰레기는 일반 쓰레기와 같이 인간의 생활주변에 장시간 보관할 수 있어 수거와 운반이 용이하고 수분함량이 10 % 이고 중금속 함량이 토양의 중금속 함량이 보다 낮기 때문에 매립이나 소각 처리를 할 수 있다는 것이 특징이다.The present invention is a mixed form of soil bacteria having excellent decomposition activity of carbohydrates, proteins and fats to decompose and remove biodegradable organic matters in food wastes in a short time, thereby reducing the volume and weight of food wastes by up to 90% in dried form. It can be converted into a fibrous main substance similar in appearance and color to ordinary garbage. Food waste can be recycled if it is processed through fermentation because it is rich in organic matter and moisture. Food waste has become a very difficult waste to dispose of, since it is susceptible to decay and causes bad odors when left near human life, and also becomes a habitat for causal animals such as flies, wheels, and rats. In order to solve this problem in the present invention, by treating the food waste at the site of the generation of waste, waste paper, waste wood level fiber, which does not contain odor and does not contain moisture or nutrients (carbohydrate, fat, protein, etc.) We have developed a technology for converting waste into general waste. In addition, by reducing the processing time within 24 hours, there is an advantage that can be disposed of food waste immediately and reduce the operating cost of the reactor. Food waste converted to general waste can be stored and transported around human life like general waste for a long time, so it is easy to collect and transport, and because the water content is 10% and the heavy metal content is lower than the heavy metal content in the soil, It can be characterized.
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