KR100523873B1 - 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치와 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치와 방법에 관한 것이다.
본 발명은 이를 위해 음식물 쓰레기를 선별기로 이송하기 전에 일시 저장하며, 하단에 제1교반기와 제1이송스크류가 구비된 투입호퍼(10); 상기 투입호퍼의 일측에 상향 경사지게 설치되어 음식물 쓰레기를 이송하는 제1공급스크류(14); 상기 제1공급스크류의 일단에 구비되어 음식물 찌거기중의 이물질을 선별하되, 내부의 스크린 구멍 크기에 의하여 물과 입자가 작은 음식물은 바로 패쇄수단인 일측의 제2이송스크류로 보내고, 입자가 큰 음식물과 이물질은 분리하여 수동선별하는 일측의 제1콘베이어로 보내는 선별기(15); 상기 제2이송스크류와 제1콘베이어의 일측에 구비되며, 선별된 음식물 찌꺼기중 섬유질(염체류), 과일, 공근류(감자, 무우 등), 동물뼈 등의 조대물질을 파쇄하는 파쇄기(22); 상기 파쇄기의 일단에 구비되며, 스팀보일러 및 고온살균기와 연결되어 음식물 찌꺼기중의 병원성 미생물을 고온 살균처리하는 멸균부(30); 상기 멸균부의 일단에 구비되며, 죽상태의 음식물을 발효제와 교반하여 숙성시키는 숙성저장부(50); 상기 숙성저장부의 일단에 구비되며, 죽상태의 음식물 찌꺼기를 압착 탈수하는 탈수부(60); 상기 탈수부의 하단에 구비되며, 음식물 찌꺼기를 다시 교반 및 이송하게 하단에 제4교반기와 제3이송스크류가 구비된 저장탱크(70); 상기 저장탱크의 일단에는 제3공급스크류로 음식물 찌꺼기를 이송하는 과정에서 음식물 찌거기에 보조재를 공급하는 보조재공급호퍼(80); 및 상기 제3공급스크류로 배출된 음식물 찌꺼기는 배합장에서 호기성 퇴비와 혼합되고, 이후 발효단계에 의해 음식물 찌꺼기를 자원화 시키는 퇴비발효 및 악취제거부(90);가 구비되어 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 1차적으로 발생된 유기성 폐기물을 발생지로부터 수거하여 밀폐된 기계장치 및 고도의 멸균처리 및 생물학적인 탈취과정을 거쳐 특유의 발효과정을 통해 지렁이의 배양사료로 변환공급 할 수 있도록 한 것이고, 또한 공급된 유기성 폐기물은 성장에 필요한 양분을 지렁이에게 제공하고 지렁이는 이를 섭취후 분해된 유기성물질인 분변토를 발생시키고, 발생된 분변토는 적정기준을 함수율을 확보한 상태로 가공 포장되어 상품화하여 판매하는 것으로, 이로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 소비자로 하여금 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 것이다.
Description
본 발명은 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치와 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1차적으로 발생된 유기성 폐기물을 발생지로부터 수거하여 밀폐된 기계장치 및 고도의 멸균처리 및 생물학적인 탈취과정을 거쳐 특유의 발효과정을 통해 지렁이의 배양사료로 변환공급 할 수 있도록 한 것이고, 또한 공급된 유기성 폐기물은 성장에 필요한 양분을 지렁이에게 제공하고 지렁이는 이를 섭취후 분해된 유기성물질인 분변토를 발생시키고, 발생된 분변토는 적정기준을 함수율을 확보한 상태로 가공 포장되어 상품화하여 판매하는 것으로, 이로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 소비자로 하여금 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 것이다.
주지하다시피 통계에 의하면 우리나라는 무절제한 음식문화로 인해 하루 1만 1390톤, 즉 8톤 트럭 1400대 분에 달하는 음식물쓰레기가 발생하며 연간 15조원의 돈을 낭비하고 있는 것으로 나타났다. 아무런 조치 없이 이 상태로 가다가는 넘쳐나는 음식물쓰레기로 환경오염은 점점 심각해질 것이 불 보듯 뻔한 일이다. 더욱이 OECD 국가 중 우리나라만 유일하게 음식 물쓰레기를 수집, 운반, 매립하는 것으로 밝혀지고 있어 환경오염에 관한 대책마련이 시급한 실정이다. 이러한 가운데 정부는 나날이 심각해지는 환경오염 을 개선시키기 위해 2005년 1월1일부터 음식물쓰레 기를 바로 매립하는 것을 법으로 금하며 소각, 퇴비 화, 사료화 후 잔재물만 매립하기로 폐기물관리법 시행규칙 제16조 3항에 규정했다. 즉, 종래에는 음식물쓰레기를 매립장에 직접 매립할 경우 자원낭비는 물론 매립지 주변의 파리, 모기 등 해충발생의 원인이 되고 있으며, 유기물 분해에 따른 악취발생과 침출수 발생으로 매립장 유지관리에도 많은 어려움이 있었다. 따라서 음식물쓰레기 발생량 전체 생활쓰레기의 23%(01년 11,237톤/일) 정부는 음식물쓰레기 직매립에 따른 이러한 문제점을 해결하기 위해 폐기물 관리법 시행규칙을 개정(97.7.19) 2005년 1월 1일부터 음식물쓰레기 직매립을 금지할 예정이다. 그동안 직매립 금지에 대비하여 음식물쓰레기 공공처리시설 및 민간처리시설을 지속적으로 확충하여 2003. 6월 현재 음식물쓰레기 발생량의 76%를 처리할 수 있는 1일 8,575톤의 시설을 설치 내년에는 05년부터 직매립이 금지되는 점을 감안하여 음식물 쓰레기 공공처리시설 및 전용수거차량 확대를 위해 금년보다 대폭 증액된 289억원을 국고에서 지원할 계획이다. 이들 공공처리시설이 확충되면 음식물쓰레기의 적정처리를 통해 음식물쓰레기 자원재활용 증가와 함께 직매립금지 제도의 정착에 크게 기여할 것으로 전망된다.
한편 음식물쓰레기 처리장치는 종래에도 다수 출원된바 있으나, 음식물쓰레기를 건조방식으로 처리하지 않아 부피를 대폭 절감시킬 수 없음은 물론 냄새와 악취를 제거하지 못해 거의 사용하지 못하는 문제점이 있었다.
또한 음식물 쓰레기를 처리하는 과정에서 발생된 응축수를 별도로 탈취하는 장치도 없어 환경오염의 원인을 제공하게 되는 문제점이 발생되었다.
더욱이 종래의 기술은 잡균을 제거하는 기능과 액상 발효교반 그리고 균 투입과 염분을 제거하는 탈수기능 등이 없어 음식물 쓰레기를 용이하게 자원화 할 수 없다는 커다란 문제점이 발생되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 음식물 쓰레기의 합리적 처리 및 재활용을 통해 부가가치를 창출하고 쾌적한 환경을 제공함을 제1목적으로 한 것이며, 특히 이를 위한 제2목적은 1차적으로 발생된 유기성 폐기물을 발생지로부터 수거하여 밀폐된 기계장치 및 고도의 멸균처리 및 생물학적인 탈취과정을 거쳐 특유의 발효과정을 통해 지렁이의 배양사료로 변환공급 할 수 있도록 한 것이고, 또한 제3목적은 공급된 유기성 폐기물은 성장에 필요한 양분을 지렁이에게 제공하고 지렁이는 이를 섭취후 분해된 유기성물질인 분변토를 발생시킬 수 있도록 한 것이며, 제4목적은 퇴비 발효과정에서 발생된 악취를 포집하여 제거할 수 있도록 한 것이고, 제5목적은 발생된 분변토는 적정기준을 함수율을 확보한 상태로 가공 포장되어 상품화하여 판매하는 것이고, 제6목적은 분변토는 물리적, 화학적 및 생물학적 특성을 보유하고 있어 작물용, 목요용, 수목용의 화분용 비료 및 토량개량제, 수처리제, 미생물제, 퇴비부숙제, 종량코팅제, 탈취제 등으로 사용할 수 있도록 한 것이며, 제7목적은 이로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 소비자로 하여금 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치와 방법을 제공한다.
이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치에 있어서, 음식물 쓰레기를 선별기로 이송하기 전에 일시 저장하며, 하단에 제1교반기와 제1이송스크류가 구비된 투입호퍼; 상기 투입호퍼의 일측에 상향 경사지게 설치되어 음식물 쓰레기를 이송하는 제1공급스크류; 상기 제1공급스크류의 일단에 구비되어 음식물 찌거기중의 이물질을 선별하되, 내부의 스크린 구멍 크기에 의하여 물과 입자가 작은 음식물은 바로 패쇄수단인 일측의 제2이송스크류로 보내고, 입자가 큰 음식물과 이물질은 분리하여 수동선별하는 일측의 제1콘베이어로 보내는 선별기; 상기 제2이송스크류와 제1콘베이어의 일측에 구비되며, 선별된 음식물 찌꺼기중 섬유질(염체류), 과일, 공근류(감자, 무우 등), 동물뼈 등의 조대물질을 파쇄하는 파쇄기; 상기 파쇄기의 일단에 구비되며, 스팀보일러 및 고온살균기와 연결되어 음식물 찌꺼기중의 병원성 미생물을 고온 살균처리하는 멸균부; 상기 멸균부의 일단에 구비되며, 죽상태의 음식물을 발효제와 교반하여 숙성시키는 숙성저장부; 상기 숙성저장부의 일단에 구비되며, 죽상태의 음식물 찌꺼기를 압착 탈수하는 탈수부; 상기 탈수부의 하단에 구비되며, 음식물 찌꺼기를 다시 교반 및 이송하게 하단에 제4교반기와 제3이송스크류가 구비된 저장탱크; 상기 저장탱크의 일단에는 제3공급스크류로 음식물 찌꺼기를 이송하는 과정에서 음식물 찌거기에 보조재를 공급하는 보조재공급호퍼; 및 상기 제3공급스크류로 배출된 음식물 찌꺼기는 배합장에서 호기성 퇴비와 혼합되고, 이후 발효단계에 의해 음식물 찌꺼기를 자원화 시키는 퇴비발효 및 악취제거부;가 구비됨을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치와 방법을 제공한다.
이하에서는 이러한 목적 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 적용된 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치와 방법은 도 1 내지 도 7 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
우선, 본 발명은 도 1 에 도시된 바와 같이 투입호퍼(10)와 선별기(15), 파쇄기(22)와 멸균부(30), 숙성저정부(50)와 탈수부(60) 및 보조재공급호퍼(80)가 주요 구성부로 구성되는 것으로, 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
즉, 음식물 쓰레기를 선별기(15)로 이송하기 전에 일시 저장하며, 하단에 제1교반기(11)와 제1이송스크류(12)가 구비된 투입호퍼(10)가 구비되는 것으로, 이때 상기 투입호퍼(10)는 동절기에 음식물이 어는 것을 방지하기 위해 측면을 2중커버(10a)로 구비되고, 상기 2중커버(10a)의 사이에는 보온효과를 증대시킬 수 있도록 한 보온재(10b)가 더 구비된다.
또한 상기 투입호퍼(10)의 일측에는 상향 경사지게 설치되어 음식물 쓰레기를 이송하는 제1공급스크류(14)가 구비되는 것으로, 이때 상기 음식물 쓰레기는 배출구(13)를 통해 제1공급스크류(14)로 투입된다.
본 발명은 또한 상기 제1공급스크류(14)의 일단에 구비되어 음식물 찌거기중의 이물질을 선별하되, 내부의 스크린 구멍 크기에 의하여 물과 입자가 작은 음식물은 바로 패쇄수단인 일측의 제2이송스크류(17)로 보내고, 입자가 큰 음식물과 이물질은 분리하여 수동선별하는 일측의 제1콘베이어(18)로 보내는 선별기(15)가 구비된다.
그리고 상기 제2이송스크류(17)와 제1콘베이어(18)의 일측에는 선별된 음식물 찌꺼기중 섬유질(염체류), 과일, 공근류(감자, 무우 등), 동물뼈 등의 조대물질을 파쇄하는 파쇄기(22)가 구비되는 것으로, 이때 음식물 쓰레기는 전술한 바와 같이 배출구(16)(19)(20)을 통해 배출되는 것이다.
본 발명의 주요 기술적 특징은 이하의 멸균부(30)에 있다.
즉, 상기 파쇄기(22)의 일단에 구비되며, 스팀보일러(42) 및 고온살균기(40)와 연결되어 음식물 찌꺼기중의 병원성 미생물을 고온 살균처리하는 멸균부(30)가 구비된다.
이때 상기 멸균부(30)는, 모터(36)의 구동에 의해 회전하는 제2교반기(23)가 구비되고, 이 제2교반기(23)의 외부에는 하우징(32)이 구비되고, 이 하우징(32)의 외부에는 몸체(31)가 구비된다. 그리고 상기 하우징(32)의 외부에는 스팀보일러(42)의 열이 유입되도록 적어도 하나 이상의 스팀공급관(33)과 열이 배출되도록 적어도 하나 이상의 스팀배출관(34)이 더 구비되고, 또한 상기 하우징(32)의 외주면에는 하우징(32)의 내부 온도를 감지하는 온도센서(35)가 더 구비됨을 특징으로 구성된다.
부호 50은 숙성저장부로, 상기 멸균부(30)의 일단에 구비되며, 죽상태의 음식물을 발효제와 교반하여 숙성시킨다.
즉, 상기 숙성저장부(50)는, 탱크몸체(51)의 상단 중앙에 모터(54)가 구비되고, 이 모터(54)의 하단에는 길이 방향으로 길게 형성된 주축(53)이 구비됨과 아울러 이 주축(53)의 외주면에는 음식물 쓰레기를 혼합하는 제3교반기(52)가 일정 간격으로 다수개 구비된다.
본 발명은 도 5 에 도시된 바와 같이 또한 상기 숙성저장부(50)를 다르게 구성할 수 있음은 물론이다.
즉, 지지대(57)의 상단에 적어도 하나 이상 다수개 설치하되, 주축(53)의 외주면에는 일정 간격으로 다수개의 회전링(55)이 구비되며, 상기 회전링(55)의 상단과 중간 및 하단에는 음식물 찌꺼기를 교반하게 굴곡교반기(56)가 연결 설치되고, 각 탱크몸체(51)의 하단에는 탈수부(60)가 구비된 숙성저장부(50a)를 구성하여 사용할 수 있음은 물론이다.
또한 본 발명은 상기 숙성저장부(50)의 일단에 구비되며, 죽상태의 음식물 찌꺼기를 압착 탈수하는 탈수부(60)가 구비된다.
이때 상기 탈수부(60)는, 커버(61)의 내부에 모터(66)의 구동에 의해 회전하는 한쌍의 로울러스크류(62)가 구비되고, 일측 드럼(64)의 외주면에는 구동부(65)의 선택적인 구동에 의해 좌우로 이동하면서 배출구로 배출되는 음식물 찌꺼기의 양을 조절하는 조절구(63)가 구비된다.
더하여 본 발명은 상기 상기 탈수부(60)의 하단에 구비되며, 음식물 찌꺼기를 다시 교반 및 이송하게 하단에 제4교반기(71)와 제3이송스크류(72)가 구비된 저장탱크(70)가 구비된다.
이때 상기 탈수부(60)와 저장탱크(70)의 사이에는 음식물 쓰레기를 저장탱크(70)로 용이하게 이송하는 제2콘베이어(67)가 설치된다.
본 발명은 또한 상기 저장탱크(70)의 일단에 제3공급스크류(88)로 음식물 찌꺼기를 이송하는 과정에서 음식물 찌거기에 보조재를 공급하는 보조재공급호퍼(80)가 구비된다.
그리고 상기 보조재공급호퍼(80)의 하단에는 보조재를 하부로 배출함에 있어 그 양을 조절하여 배출하도록 정량공급부(81)가 구비되는 것으로, 이때 상기 정량공급부(81)는, 받침대((82)의 상부에 핸들(84)의 조절에 의해 회전하는 구동축(83)이 구비되고, 이 구동축(83)의 외주면에는 일정 간격으로 다수의 날개(85)가 구비되며, 상기 날개(85)의 외주면에는 공간부(87)가 형성된 프레임(86)이 연결 설치됨을 특징으로 구성된다.
한편, 본 발명은 상기 제3공급스크류(88)로 배출된 음식물 찌꺼기는 배합장에서 호기성 퇴비와 혼합되고, 이후 발효단계에 의해 음식물 찌꺼기를 자원화 시키는 퇴비발효 및 악취제거부(90)가 구비된다.
즉, 상기 퇴비발효 및 악취제거부(90)는, 퇴비발효 및 악취제거부의 내부를 감싸면서 길이 방향으로 길게 형성된 커버(90a)와, 상기 커버(90a)의 내부 바닥에 적어도 하나 이상 구비되는 교반실(91)과 상기 교반실(91)의 상부를 따라 이동하면서 교반콘베이어(93)를 이용하여 퇴비를 교반시켜주는 교반기(92)로 구성된다.
그리고 상기 커버의 내부 상단에는 발효과정에 발생된 악취를 포집하여 배출하는 덕트(94)가 구비된다. 또한 상기 턱트(94)의 일단에는 포집된 악취를 100℃ 이상으로 태우는 버너(95)가 구비되고, 상기 버너(95)의 일단에는 상기 가열된 고열을 배관(97)으로 이송시키는 모터(96)가 연결되는 동시에 상기 배관(97)에는 배출공(97a)이 형성되고, 상기 배관(97)에 형성된 배출공(97a)은 퇴비가 삽입되어 막히는 것을 방지하기 위해 저면에 형성됨을 특징으로 구성된다.
본 발명의 도면상에는 도시하지 않았으나, 본 발명은 상기 악취를 태우는 버너(95) 대신에 악취를 물속을 통과시켜 제거할 수 있는 세정방식으로 구성할 수 있음은 물론이다.
또한 상기 커버(90a)는 악취를 턱트로 용이하게 모을 수 있도록 상부가 반원형으로 형성됨을 특징으로 구성된다.
도면상 미 설명부호 41, 44는 음식물 쓰레기를 숙성저장부(50)와 탈수부(60)로 이송시키는 제1펌프와 제2펌프이다.
또한 부호 43은 본 발명 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치의 전체를 콘트롤하는 제어부이다.
한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치와 방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 음식물 쓰레기의 합리적 처리 및 재활용을 통해 부가가치를 창출하고 쾌적한 환경을 제공할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해 본 발명은 파쇄된 음식물 쓰레기를 멸균부(30)에서 140∼160℃의 고열로 살균 처리는 멸균단계; 상기 멸균된 음식물 쓰레기를 3∼4시간 숙성저장부(50)에서 발효제와 교반하여 숙성시키는 액상교반 발효단계; 상기 숙성된 음식물 쓰레기를 고온, 고압으로 압착 탈수(수분함수율 60∼70%)시켜 퇴비 및 사료로 사용할 수 있도록 한 탈수단계;로 음식물 쓰레기를 처리하게 된다.
본 발명에서는 상기 액상교반 발효단계에 호기성세균[好氣性細菌, aerobic bacteria]이 투입됨을 특징으로 한다. 이때 상기 호기성세균은 초산균·고초균·결핵균·아조토박터·포도상구균·대장균 ·티푸스균 중에서 선택된 하나 이상의 균이 포함됨을 특징으로 한다.
본 발명의 보다 구체적인 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 음식물 쓰레기를 선별기(15)로 이송하기전 투입호퍼(10)의 내부로 투입하여 일시 저장하게 된다. 이때 상기 투입호퍼(10)는 동절기에 음식물이 어는 것을 방지하기 위해 측면을 2중커버(10a)로 구비되고, 2중커버(10a)의 사이에는 보온효과를 증대시킬 수 있도록 한 보온재(10b)가 더 구비된다.
상기 음식물 쓰레기가 투입호퍼(10)에 투입되면 하단에 구비된 제1교반기(11)는 음식물 쓰레기를 혼합하고, 그 하단에 구비된 제1이송스크류(12)는 회전하면서 일측의 제1공급스크류(14)로 음식물 쓰레기를 이송하게 된다.
이후 제1공급스크류(14)는 선별기(15)의 내부로 음식물 쓰레기를 투입하게 되고, 이 선별기(15)는 음식물 찌거기중의 이물질을 선별하되, 내부의 스크린 구멍 크기에 의하여 물과 입자가 작은 음식물은 바로 패쇄수단인 일측 하단의 제2이송스크류(17)로 보내고, 입자가 큰 음식물과 이물질은 분리하여 수동선별하는 일측 하단의 제1콘베이어(18)로 보내게 된다.
그리고 상기 제2이송스크류(17)와 제1콘베이어(18)의 일측에는 선별된 음식물 찌꺼기중 섬유질(염체류), 과일, 공근류(감자, 무우 등), 동물뼈 등의 조대물질을 파쇄하는 파쇄기(22)가 구비되는 것으로, 이때 음식물 쓰레기는 전술한 바와 같이 배출구(16)(19)(20)을 통해 배출된다.
이어서 멸균부(30)로 투입된 음식물 쓰레기는 제2교반기(23)의 구동에 의해 일측으로 이동하면서 직·간접 가열 살균방식에 의해 멸균 처리된다. 즉, 제어부(43)의 조작에 의해 스팀보일러(42)와 고온살균기(40)가 작동하면 멸균부(30)의 내부로 투입된 음식물 쓰레기를 고온(약 140℃) 살균처리하게 되어 가축의 사료 및 지렁이 사료로 이용시 발생되는 문제점을 해결하게 된다.
이를 보다 상세히 설명하면, 스팀공급관(33)로 유입된 고온의 열에 의해 음식물 쓰레기를 멸균 처리하는 것이고, 상기 스팀공급관(33)으로 유입된 열은 스팀배출관(34)을 통해 배출된다. 그리고 하우징(32)의 외주면에 구비된 온도센서(35)는 멸균부(30)가 적정 온도로 유지될 수 있도록 하게 된다.
이후 멸균부(30)에서 고온 멸균 처리된 음식물 쓰레기는 숙성저장부(50)로 투입된다. 이와 같이 숙성저장부(50)로 투입된 음식물 쓰레기는 모터(54)와 주축(53)의 구동에 의해 제3교반기(52)가 회전하면서 음식물 쓰레기를 교반하게 된다.
이때 숙성저장부(50)의 내부로는 호기성세균[好氣性細菌, aerobic bacteria]이 투입되는 것으로, 상기 호기성세균은 초산균·고초균·결핵균·아조토박터·포도상구균·대장균 ·티푸스균 중에서 선택된 하나 이상의 균이 포함됨을 특징으로 한다.
한편 본 발명은 도 5 에 도시된 바와 같이 굴곡교반기(56)가 회전하면서 음식물 쓰레기를 교반하는 것으로, 굴곡교반기(56)의 형상이 휘어진 형상이므로 음식물 쓰레기를 더욱 잘 교반할 수 있게 된다.
이어서 상기 숙성저장부(50)에서 배출된 음식물 쓰레기는 탈수부(60)로 투입되는 것으로, 죽 상태의 음식물 쓰레기를 압착 탈수하여 운반 및 보관이 용이하게 하며, 퇴비 및 사료의 이용가치를 높이기 위하여 사용한다.
즉, 모터(66)의 구동에 의해 한쌍의 로울러스크류(62)가 회전하는 것으로, 이 로울러스크류(62)의 구동에 의해 배출구로 음식물 쓰레기가 배출된다. 그리고 상기 배출구로 음식물 쓰레기가 배출되기 전에 배출량을 조절할 수 있는 것으로, 구동부(65)의 작동에 의해 조절구(63)가 드럼(64)의 외주면을 따라 좌,우로 이동하면서 배출량을 조절하게 된다.
상기와 같이 탈수부(60)에서 압착 탈수된 음식물 쓰레기는 하부에 구비된 제2콘베이어(67)를 통해 저장탱크(70)로 유입된다.
상기 저장탱크(70)로 투입된 음식물 쓰레기는 제4교반기(71)에 의해 혼합됨은 물론 그 하단에 구비된 제3이송스크류(72)의 구동에 의해서는 음식물 쓰레기를 일측의 제3공급스크류(88)로 투입시킨다.
그리고 상기 제3공급스크류(88)를 통해 이송되는 음식물 쓰레기에는 보조재공급호퍼(80)의 보조재가 투입되고, 그 투입량도 조절이 가능하다. 이때 상기 보조재는 각종 미생물이 투입되는 것이다.
즉, 도 4c 와 같은 상태에서는 날개(85)가 공간부(87)를 폐쇄시킨 상태이므로 보조재가 배출되지 않게 된다. 이와 같은 상태에서 핸들(84)을 돌리면 구동축(83)이 회전하고, 이 구동축(83)의 회전에 의해서는 외주면에 돌출된 날개(85)가 함께 회전한다. 상기 날개(85)의 회전에 의해서는 보조재를 하부로 배출하되, 이때 일측으로 이송되는 음식물 쓰레기에 상기 미생물인 보조재가 혼합되는 것이다.
이후 본 발명 보조재가 투입되어 가공된 음식물 쓰레기는 퇴비발효 및 악취제거부(90)로 공급된 후 발효화 단계를 거치게 된다.
즉, 상기 탈수단계 이후 음식물 찌꺼기를 15일 동안 배합장에서 호기성 퇴비와 혼합하고, 이후 발효단계에 의해 음식물 찌꺼기를 자원화 시키는 퇴비발효 및 악취제거단계를 거치게 된다.
이를 보다 상세히 설명하면, 도 6 에 도시된 바와 같이 교반실(91)에 쌓인 퇴비는 교반기(92)가 좌우로 이동하는 과정에서 하부에 구비된 교반콘베이어(93)가 퇴비를 뒤집어주게 된다.
본 발명은 이러한 퇴비화 과정에서 발생된 악취를 제거하게 되는 것으로, 커버(90a)의 상단 내부에 구비된 덕트(94)는 악취를 포집한 후 보일러(95)로 보내고, 보일러(95)는 약 100℃ 이상의 고온으로 악취를 태워 버린다. 이렇게 태운 고열은 다시 모터(96)에 의해 배관(97)을 통해 퇴비 속으로 유입된다. 그리고 이때 상기 배관(97)의 하단에 형성된 배출공(97a)을 통해서 고열이 퇴비속으로 유입되고, 배출공(97a)이 배관(97)의 저면에 형성됨으로 인해 막히는 일이 없도록 한 것이다.
그리고 상기 배관(97)의 상부로는 호기성 퇴비인 왕겨, 톱밥, 볏짚, 야자껍질이 적층되고, 이렇게 적층된 호기성 퇴비의 상단으로 음식물 쓰레기 퇴비가 쌓이게 된후 발효과정을 거치게 되는 것이며, 상기 호기성 퇴비는 수분 및 공극조절을 용이하게 하는 효과를 발휘하게 된다.
또한 본 발명 상기 가공된 음식물 쓰레기와 퇴비의 비율인 C(탄소)/N(질소)은 6:4의 비율로 혼합됨이 바람직하다.
상기와 같은 작용에 의해 음식물 쓰레기를 처리하게 되면 본 발명의 분변토(casting) 제품을 생산하게 된다.
즉, 도 7 에 도시된 바와 같이 발효과정을 거친 퇴비를 호퍼에 투입한 후 일정 크기로 파쇄하고, 이후 일정 사이즈로 선별하는 과정을 거치게 된다. 이때 상기 선별과정에서 5mm 이하는 다음 단계인 포장단계로 진행하지만, 5mm 이상의 퇴비는 다시 파쇄단계로 피드백 한 후 5mm 이하로 다시 파쇄하는 과정을 거치게 된다.
상기한 과정을 거치는 과정에서 분변토는 음식물 쓰레기와 같은 유기성 슬러지를 지렁이가 섭취하는 과정에서 자연적으로 처리되고, 지렁이는 중식되어 유기물로 판매,이용 되며, 배설되는 분변토(Casting)는 비료, 토양개량제 탈취제 등으로 생산된다.
상기 분변토의 용도는 작물용, 목요용, 수목용의 화분용 비료로 사용되고, 토량개량제, 수처리제, 미생물제, 퇴비부숙제, 종량코팅제, 탈취제 등으로도 사용된다.
또한 상기 분변토의 특성은 물리적, 화학적 및 생물학적 특성을 보유하게 된다.
즉, 물리적 특성은, 단구조의 형태로 물이 많고 배수 및 통기성이 좋아 식물의 뿌리성장에 최적의 조건을 제공한다.(통기성 및 배수 일반토양의 4~5배로 관측)또한 화확적 특성은 치환성 칼슘, 마그네슘, 인산 함유율이 높고 유기물질 함유량이 58%로 대단이 높다. 그리고 생물학적 특성은 Bacillus SP(황생물직 분비균)가 함유되어 있어 토양 병원성 곰팡이 포자를 파괴시키거나 균사체를 용해하는 작용을 하며 토양내 각종 병원균 및 곰팡이 성장을 저해시킨다.
상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 음식물 쓰레기의 합리적 처리 및 재활용을 통해 부가가치를 창출하고 쾌적한 환경을 제공할 수 있도록 한 것으로, 특히 이를 위한 구체적인 목적은 1차적으로 발생된 유기성 폐기물을 발생지로부터 수거하여 밀폐된 기계장치 및 고도의 멸균처리 및 생물학적인 탈취과정을 거쳐 특유의 발효과정을 통해 지렁이의 배양사료로 변환공급 할 수 있도록 한 것이고, 또한 공급된 유기성 폐기물은 성장에 필요한 양분을 지렁이에게 제공하고 지렁이는 이를 섭취후 분해된 유기성물질인 분변토를 발생시킬 수 있도록 한 것이며, 발생된 분변토는 적정기준을 함수율을 확보한 상태로 가공 포장되어 상품화하여 판매하는 것이다. 그리고 상기 분변토는 물리적, 화학적 및 생물학적 특성을 보유하고 있어 작물용, 목요용, 수목용의 화분용 비료 및 토량개량제, 수처리제, 미생물제, 퇴비부숙제, 종량코팅제, 탈취제 등으로 사용할 수 있도록 한 것이며, 이로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 소비자로 하여금 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1 은 본 발명에 적용된 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치의 전체 구성도.
도 2 의 (a)는 본 발명에 적용된 멸균부의 평면도이고,
(b)는 상기 도 2 의 측면도이며,
(c)는 멸균부의 내부에 구비된 제2교반기의 구성도이다.
도 3 의 (a)는 본 발명에 적용된 탈수부의 평면도이고,
(b)는 본 발명에 적용된 탈수부의 정면도이다.
도 4 의 (a)는 본 발명에 적용된 정량공급부의 정면도이고,
(b)는 본 발명에 적용된 정량공급부의 측면도이고,
(c)는 도 4a 의 A-A선 단면도이다.
도 5 의 (a)는 본 발명에 적용된 숙성저장부의 다른 실시예의 평면도이며,
(b)는 상기 도 5 의 정면 요부 단면도이고,
(c)는 상기 도 5 의 저면도이다.
도 6 은 본 발명에 적용된 퇴비발효 및 악취제거부의 구성도.
도 7 은 본 발명에 적용된 음식물 쓰레기 자원화 설비장치의 후가공 과정을
도시한 블럭 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 투입호퍼 15; 선별기
22: 파쇄기 30: 멸균부
42: 스팀보일러 43: 제어부
50: 숙성저장부 60: 탈수부
70: 저장탱크 80: 보조재공급호퍼
90: 퇴비발효 및 악취제거부 92: 교반기
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- 음식물 쓰레기를 선별기로 이송하기 전에 일시 저장하며, 하단에 제1교반기와 제1이송스크류가 구비된 투입호퍼(10); 상기 투입호퍼의 일측에 상향 경사지게 설치되어 음식물 쓰레기를 이송하는 제1공급스크류(14); 상기 제1공급스크류의 일단에 구비되어 음식물 찌거기중의 이물질을 선별하되, 내부의 스크린 구멍 크기에 의하여 물과 입자가 작은 음식물은 바로 패쇄수단인 일측의 제2이송스크류로 보내고, 입자가 큰 음식물과 이물질은 분리하여 수동선별하는 일측의 제1콘베이어로 보내는 선별기(15); 상기 제2이송스크류와 제1콘베이어의 일측에 구비되며, 선별된 음식물 찌꺼기중 섬유질(염체류), 과일, 공근류(감자, 무우 등), 동물뼈 등의 조대물질을 파쇄하는 파쇄기(22); 상기 파쇄기의 일단에 구비되며, 스팀보일러 및 고온살균기와 연결되어 음식물 찌꺼기중의 병원성 미생물을 고온 살균처리하는 멸균부(30); 상기 멸균부의 일단에 구비되며, 죽상태의 음식물을 발효제와 교반하여 숙성시키는 숙성저장부(50); 상기 숙성저장부의 일단에 구비되며, 죽상태의 음식물 찌꺼기를 압착 탈수하는 탈수부(60); 상기 탈수부의 하단에 구비되며, 음식물 찌꺼기를 다시 교반 및 이송하게 하단에 제4교반기와 제3이송스크류가 구비된 저장탱크(70); 상기 저장탱크의 일단에는 제3공급스크류로 음식물 찌꺼기를 이송하는 과정에서 음식물 찌거기에 보조재를 공급하는 보조재공급호퍼(80);로 이루어지는 공지의 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치에 있어서,상기 투입호퍼(10)는, 동절기에 음식물이 어는 것을 방지하기 위해 측면을 2중커버(10a)로 구비되고, 2중커버의 사이에는 보온효과를 증대시킬 수 있도록 구성된 보온재(10b);상기 멸균부(30)는, 모터의 구동에 의해 회전하는 제2교반기(23)가 구비되되, 제2교반기의 외부에는 하우징(32)이 구비되고, 이 하우징의 외부에는 몸체(31)가 구비되며, 상기 하우징(32)의 외부에는 스팀보일러의 열이 유입되도록 적어도 하나 이상의 스팀공급관(33)과 열이 배출되도록 적어도 하나 이상의 스팀배출관(34)이 구비되고, 상기 하우징(32)의 외주면에는 하우징의 내부 온도를 감지하도록 구성된 온도센서(35);상기 탈수부(60)는, 커버(61)의 내부에 모터의 구동에 의해 회전하는 한쌍의 로울러스크류(62)가 구비되고, 일측 드럼(64)의 외주면에는 구동부(65)의 선택적인 구동에 의해 좌우로 이동하면서 배출구로 배출되는 음식물 찌꺼기의 양을 조절하도록 구성된 조절구(63);상기 보조재공급호퍼(80)의 하단에는 보조재를 하부로 배출함에 있어 그 양을 조절하여 배출하도록 정량공급부(81)가 구비되되, 상기 정량공급부(81)는, 받침대의 상부에 핸들의 조절에 의해 회전하는 구동축(83)이 구비되고, 이 구동축의 외주면에는 일정 간격으로 다수의 날개(85)가 구비되며, 상기 날개의 외주면에는 공간부(87)가 형성되어 구성된 프레임(86); 및상기 제3공급스크류로 배출된 음식물 찌꺼기를 배합장에서 호기성 퇴비와 혼합되고, 이후 발효단계에 의해 음식물 찌꺼기를 자원화 시키는 퇴비발효 및 악취제거부(90);로 구비됨을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치.
- 제 10 청구항에 있어서,상기 퇴비발효 및 악취제거부(90)는, 퇴비발효 및 악취제거부의 내부를 감싸면서 길이 방향으로 길게 형성된 커버(90a);상기 커버의 내부 바닥에 적어도 하나 이상 구비되는 교반실(91);상기 교반실의 상부를 따라 이동하면서 교반콘베이어를 이용하여 퇴비를 교반시켜주는 교반기(92);상기 커버의 내부 상단에 구비되며, 발효과정에 발생된 악취를 포집하여 배출하는 덕트(94);가 더 구비됨을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치.
- 제 11 청구항에 있어서,상기 턱트(94)의 일단에는 포집된 악취를 100℃ 이상으로 태우는 버너(95)가 구비되고, 상기 버너의 일단에는 상기 가열된 고열을 배관(97)으로 이송시키는 모터(96)가 연결되는 동시에 상기 배관에는 배출공(97a)이 형성된 후 이 배출공을 통해 고열이 퇴비 발효과정에 재 활용되도록 함을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 자원화 설비장치.
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- 음식물 쓰레기를 교반, 이송, 압축, 선별 및 파쇄에 의해 처리하는 방법에 있어서,상기 파쇄된 음식물 쓰레기를 멸균부에서 140∼160℃의 고열로 살균 처리는 멸균단계;상기 멸균된 음식물 쓰레기를 3∼4시간 숙성저장부에서 발효제와 교반하여 숙성시키되, 여기에는 초산균·고초균·결핵균·아조토박터·포도상구균·대장균 ·티푸스균 중에서 선택된 하나 이상의 호기성세균[好氣性細菌, aerobic bacteria]이 투입되는 액상교반 발효단계;상기 숙성된 음식물 쓰레기를 고온, 고압으로 압착 탈수(수분함수율 60∼70%)시켜 퇴비 및 사료로 사용할 수 있도록 한 탈수단계; 및상기 탈수단계 이후 음식물 찌꺼기를 15일 동안 배합장에서 왕겨, 톱밥, 볏짚, 야자껍질 중에서 선택된 하나 이상의 호기성 퇴비와 혼합하고, 이후 발효단계에 의해 음식물 찌꺼기를 자원화 시키는 퇴비발효 및 악취제거단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 자원화 방법.
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