KR100527041B1

KR100527041B1 - 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100527041B1
Application number: KR10-2003-0019892A
Authority: KR
Inventors: 김상국; 정수현
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2005-11-09
Also published as: KR20040085258A

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 그 목적은 음식물쓰레기의 염분함량을 낮추어 연료화함으로써, 음식물쓰레기의 재활용이 가능하고, 처리가 용이하며, 이로인해 음식물쓰레기 처리비용이 절감되고, 연료의 생산으로 자원효율을 증대시킬 수 있는 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 음식물쓰레기가 저장된 저장조의 음식물 쓰레기를 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 음식물쓰레기로부터 이물질을 제거하는 단계; 상기 이물질이 제거된 음식물쓰레기를 1차 탈수기를 통해 압축하여 탈수/탈염시킨 탈수케이크를 형성하는 단계; 상기 압축 형성된 탈수케이크를 1차 혼합기에 의해 교반하여 산재시킨 후 보충수를 스프레이 분사하여 수분을 공급하는 단계; 상기 보충수가 스프레이 분사된 탈수케이크를 2차 탈수기에서 압축하여 탈수/탈염하는 단계; 상기 탈수/탈염/압축된 탈수케이크를 2차 혼합기에서 교반하여 산재시키는 단계; 상기 산재된 탈수케이크를 건조기에서 스팀자켓에 의해 건조하는 단계; 상기 건조된 탈수케이크를 분쇄하여 분말형태로 가공하는 단계: 탈수케이크 분말로부터 이물질을 제거하는 단계; 이물질이 제거된 탈수케이크 분말에 폐플라스틱칩을 바인더로 첨가하여 연료를 성형하는 단계를 포함하여 구성된 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

Description

음식물쓰레기를 이용한 연료 제조방법 및 그 장치{Method and device for producing fuel from food wastes}

본 발명은 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 음식물쓰레기를 탈수하여 수분 및 염분함량을 줄이고 건조기를 통과시킴으로 수분함량을 성형, 보관및 수송에 적합한 수준으로 낮춘 다음, 폐플라스틱을 바인더로하여 혼합, 성형하여 연료를 제조하는 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

음식물쓰레기는 유기성자원이며 중금속을 비롯한 유해물질이 포함되어 있지 않거나 또는 포함되어 있어도 함량은 인체에 영향을 주지 않은 정도로 극미량이다. 이러한 면을 고려하여 볼 때 음식물쓰레기는 연료로의 전환이 가능한 자원이 될 수 있는 좋은 조건을 갖추고 있다. 또한 연료로 전환시 매년 막대한 처리비용을 절감할 수 있고 양질의 에너지를 얻을 수 있다. 이러한 유기성폐기물로부터 에너지를 회수하는 방법으로 소각이 있지만 국내음식물쓰레기 특성상 함수율이 높아 발열량이 낮기 때문에 소각로에서 소요되는 보조연료를 계상하고 고가의 소각로 후처리설비를 고려하여 볼 때 경제적이지 못한 문제점이 있으며, 대부분 소각로에서 회수되는 에너지는 스팀이기 때문에 생산된 스팀을 소비할수 있는 시스템망을 별도로 구비하여야 하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제로 인하여 종래에는 발생되는 음식물쓰레기는 대부분 매립에 의해 처리하고 있으나, 이러한 매립에 의한 음식물쓰레기의 처리는 매립지 확보가 어렵고, 침출수, 악취 등 환경문제가 존재하며, 향후 시지역 이상에서 발생하는 음식물쓰레기의 직매립이 금지될 경우, 지속적인 처리가 곤란한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 음식물쓰레기의 염분함량을 낮추어 연료화함으로써, 음식물쓰레기의 재활용이 가능하고, 처리가 용이하며, 이로인해 음식물쓰레기 처리비용이 절감되고, 연료의 생산으로 자원효율을 증대시킬 수 있는 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전체구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 국내에서 배출되는 음식물쓰레기의 특성 즉, 함수율이 높고 또한 염분의 함량이 높은 점을 고려하여, 연료성형수단(100)에 의해 즉, 음식물쓰레기를 파쇄한 후, 선별기에서 이물질을 제거한 다음, 2대의 압축탈수기를 통과하게 하여 탈수와 동시에 탈염이 이루어지도록 되어 있으며, 이와 같은 공정에 의해 생성된 탈수케이크는 건조기에서 건조한 후, 분쇄기를 이용하여 분말로 제조하고, 분말로부터 이물질을 제거한 다음, 염소성분이 포함되지 않은 폐플라스틱을 일종의 바인더로 사용하여 이물질이 제거된 탈수케이크분말과 폐플라스틱칩을 혼합하여 연료로 성형하도록 되어 있다.

이때, 탈수된 음식물쓰레기의 폐액에는 슬러지가 포함되어 있으므로 폐수처리수단(200) 즉, 집수조와 필터프레스에서 슬러지를 분리하고 유수분리기에서 유분을 분리하며 필터와 활성탄 처리조를 거쳐 방류한다. 또한, 성형된 연료의 일부를 사용하여 스팀 및 연소처리수단(300)을 가동하여 연소로에서 스팀을 발생함과 동시에 악취, 유분 및 건조기에서 발생하는 휘발분이 포함된 증기를 소각하도록되어 있다.

즉, 본 발명은 음식물쓰레기를 파쇄, 압축, 탈수, 탈염, 건조, 분쇄, 성형을 통해 연료로 제조하는 연료성형수단(100)과, 상기 연료성형수단(100)으로 인해 발생되는 폐수를 처리하는 폐수처리수단(200)과, 상기 연료성형수단(100)에 스팀을 공급하고 폐수처리수단(200)으로부터 발생된 악취, 기름 및 연료성형수단(100)으로부터 발생된 휘발분이 함유된 수분을 처리하는 스팀 및 연소처리수단(300)으로 구성되어 있으며,

상기 연료성형수단(100)은 음식물쓰레기를 저장하는 저장조(110)와, 음식물쓰레기를 파쇄하는 파쇄기(120)와, 파쇄된 음식물쓰레기로부터 이물질(수거중 혼입될 수 있는 물질)을 제거하는 선별기(130)와, 음식물쓰레기를 연속적으로 압축하여 탈수하는 방법으로 탈수하는 1차 탈수기(140)와, 탈수후 압축된 상태를 풀어주는 1차 혼합기(150)와, 일부 수분을 보충하여 압축 탈수함으로 염분함량을 더욱 낮추기 위한 2차 탈수기(160)와, 건조기에서 열이 균일하게 음식물쓰레기 표면에 전달될 수 있도록 풀어주는 2차 혼합기(152)와; 스팀자켓(180)을 통하여 전달되는 열을 이용하여 탈수된 음식물쓰레기를 건조하는 건조기(170)와; 건조된 음식물쓰레기를 분말로 제조하는 분쇄기(191)와; 분말로부터 이물질을 제거하는 이물질제거기(192)와; 폐플라스틱칩을 저장하는 폐플라스틱저장조(193)와, 폐플라스틱칩을 일종의 바인더로하여 건조된 음식물쓰레기분말을 연료로 압축하여 성형하는 성형기(190)로 구성되어 있으며, 탈수기(140,160)에서 배출된 슬러지를 함유하는 폐수와 저장조(110)에서 발생된 악취는 폐수처리수단(200)으로 이송되어 처리된다.

또한, 상기 폐수처리수단(200)은 탈수기(140,160)에서 배출된 폐수에 포함되어 있는 슬러지를 분리하는 기능을 가진 집수조(210)와, 집수조(210)에서 배출된 슬러지를 탈수하여 고형분과 수분을 분리하는 필터프레스(220)와; 집수조(210)에서 배출된 폐수에 포함되어 있는 기름을 분리하기 위한 유수분리기(230)와, 폐수내 섞여있는 미세한 이물질을 제거하기 위한 바스켓 필터(240)와, 이를 다시 정수하기 위한 활성탄처리조(250)로 구성되어 있으며, 집수조(210)에서 발생된 악취와 유수분리기(230)에서 분리된 기름은 저장조(110)의 악취배출라인(111)과 연결된 연소로라인(260)을 통해 스팀 및 연소처리수단(300)으로 이송된다.

또한, 상기 스팀 및 연소처리수단(300)은 스팀을 발생하며 또한 수분 및 휘발분, 악취, 기름성분을 소각하기 위한 연소로(310) 및 보일러(311)와; 보일러배가스로부터 열을 회수 하기 위한 열교환기(330)와, 배가스처리 설비인 백필터(340) 및 연돌(350)과, 건조기(170)에서 배출된 스팀이 스팀트랩(360)에 의해 응축되어 저장되는 응축수 저장조(370)와, 상기 응축수 및 수분이 보충된 응축수 저장조(370)의 물을 보일러(311)에 가압하여 급수하는 급수펌프(380)로 구성되어 있으며, 공급스팀에 의해 건조기(170)내에서 발생되는 휘발분 함유 수분은 휘발분 배출라인(390)을 통해 연소로(310)로 이동되어 소각되고, 연소성형수단(100)의 악취배출라인(111)과 연결된 폐수처리수단(200)의 연소로라인(260)은 스팀 및 연소처리수단(300)의 휘발분 배출라인(390)에 연결된다.

도 2 는 본 발명에 따른 탈수기의 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 1차 탈수기와 2차 탈수기는 동일 구성을 구비하고 있으므로, 도 2 에 도시된 탈수기를 1차 탈수기에 가정하여 설명하면, 탈수기(140)는 전기모터(141)의 구동력이 감속기(142)와 연결된 연결체인(143)을 통해 스크류(144)에 전달되고, 선별기(130)의 배출라인과 연결된 호퍼(146)를 통해 탈수기 하우징(145)내에 설치된 스크류(144)로 음식물쓰레기가 공급되며, 상기 스크류의 테이퍼진 스크류축(144a) 및 스크류축(144a)의 외주면을 따라 형성된 스크류 날개(144b)에 의해 탈수기 하우징의 배출구(149)방향으로 음식물쓰레기가 이동됨과 동시에 압축되어, 하우징(145)에 형성된 틈(147)을 통해 음식물쓰레기의 폐액 및 슬러지가 배출되도록 되어 있다.

즉, 상기 탈수기(140)는 단일 스크류압출기 형식으로 테이퍼진 스크류축(144a)을 구비하고, 그 외부면을 따라 스크류 날개(144b)가 형성된 스크류(144)와, 상기 스크류(144)의 일측단과 연결체인(143)에 의해 연결되고 감속기(142)를 통해구동력을 전달하는 전기모터(141)와, 상기 스크류(144)가 내부에 설치되고 외부면을 따라 폭이 좁고 가늘고 긴 틈(147)을 구비하며 상부에 호퍼(146)가 형성됨과 동시에 하단이 일측으로 경사진 경사면(148)으로 형성되고, 일측단에 배출구(149)를 구비하는 탈수기 하우징(145)으로 구성되어 있으며, 상기 호퍼(146)는 스크류축(144a)의 직경이 작은 방향에 형성되어 있으며, 배출구(149)는 스크류축(144a)의 직경이 큰 방향의 끝단에 형성되어 있다.

이와 같이, 음식물쓰레기는 호퍼(146)를 통하여 탈수기(140)에 투입되고, 전기모터(141)의 구동력을 감속기(142) 및 연결체인(143)에 의해 단일 스크류 압출기 형식으로 날개가 달린 스크류(144)가 전달받아 구동된다.

상기에서와 같이, 탈수기는 음식물쓰레기를 압축하여 탈수하는 방법을 사용하였으며, 이는 음식물쓰레기에 물을 스프레이하여 씻어냄으로써, 염분을 제거하는 방법은 탈염율이 낮을뿐 아니라 처리하여야 하는 폐수량이 많아 경제적이지 못하므로, 실제로 일부 음식물 특히 김치와 같이 소금을 이용하여 발효한 음식은 염분이 섬유조직내에 존재하기 때문에 압축하여 강제적으로 짜내기 전에는 염분이 제거되지 않기 때문이다.

도 2 에서 보는바와 같이 호퍼(146) 하부는 이송구역(L1)으로 스크류형상은 축이 상대적으로 가늘고 날개가 상대적으로 크며, 이 구역에서는 음식물쓰레기를 압축하기보다는 이송하는 기능을 수행하게 된다. 이 지역을 지나면 압축탈수구역(L2)으로 배출구(149)방향으로 갈수록 스크류축(144a)의 굵기가 비례적으로 굵어지고 스크류 날개(144b) 크기가 작아지게 된다. 즉, 상기 스크류(144)가 내부에 설치되는 탈수기 하우징(145)은 동일 직경을 구비하고 있으므로, 스크류축(144a)의 직경이 커지면(굵기가 굵어지면) 상대적으로 스크류 날개(144b)의 크기(높이)가 작아지게 된다. 즉, 상기 압축탈수구역(L2)에서는 이와 같은 스크류의 특성에 의해 음식물쓰레기가 이송과 동시에 압축되게 된다. 따라서 음식물쓰레기가 호퍼로 투입되어 배출구방향으로 이송되면서 압축되어 탈수/탈염이 진행된다.

이와 같은 압축과정에서 탈수액 및 여기에 동반되는 슬러지는 음식물쓰레기 진행방향으로 실린더 벽에 균일하게 형성된 다수의 폭이 좁고 기다란 틈(147)을 통하여 짜져서 나오게 되며, 탈수기 하단은 일측 방향으로 경사지게 경사면(148)이 형성되어 있어, 밑으로 떨어진 수분과 슬러지는 경사면(148)을 따라 밑으로 흘러내려 모아지게 되며 이들은 집수조(210)로 이송된다. 또한, 탈수기(140) 끝에 존재하는 배출구(149)를 통하여 압축된 음식물쓰레기인 탈수케이크가 배출된다.

또한, 상기 탈수기에서 탈수된 음식물쓰레기는 압축되어 있으므로, 압축된 상태를 풀어주기 위한 혼합기(150,152)가 1, 2차 탈수기(140,160)의 배출구 라인에 각각 설치되어 있다.

즉, 2차 탈수기(160)에서 탈염율을 더욱 높이기 위하여 1차 탈수기(140)에 의해 탈수/탈염/압축된 탈수케이크는 1차 혼합기(150)에서 교반되어 흐트러진 상태로 2차 탈수기(160)로 이송되며, 1차 혼합기(150)에 의해 흐트러진 탈수케이크에 보충수(151)를 스프레이하여 수분이 음식물쓰레기 사이로 스며들게 한 다음 이를 2차 탈수기(160)로 이송한다. 또한, 2차 탈수기(160)에 의해 탈수/탈염/압축된 음식물쓰레기는 탈수케이크가 효과적으로 건조될 수 있도록 2차 혼합기(152)에서 교반하여 풀어줌으로 단위중량당 비표면적을 증가시킨 후, 건조기(170)로 이송된다.

이와 같이, 1, 2차 탈수기(140,160)를 통해 탈수/탈염/압축되어 배출된 음식물쓰레기 탈수케이크는 2차 혼합기(152)를 거쳐 건조기(170)로 이송되고, 상기 1, 2차 탈수기(140,160)에서 배출된 수분과 슬러지는 집수조(210)로 이송된다.

상기 건조기(170)는 스팀 및 연소처리수단(300)의 스팀공급라인(320)과 연결된 스팀자켓(180)에 의해 공급된 스팀열에 의해 1,2차 탈수기(140,160)를 통해 탈수/탈염/압축되어 배출된 음식물쓰레기(탈수케이크)를 건조하는 것으로, 내부에 모터(172)에 의해 작동되는 회전스크류(171)가 설치되어 있어, 탈수케이크에 회전운동을 가하면서 공급되는 스팀열에 의해 탈수케이크를 균일하게 건조시킨다. 이와 같은 건조과정에 의해 건조된 탈수케이크는 성형기(190)로 공급되고, 건조과정에 의해 탈수케이크에 함유된 휘발분은 제거되며, 휘발분이 함유된 수분은 스팀 및 연소처리수단(300)의 휘발분 배출라인(390)을 통해 연소로(310)에서 소각처리된다.

상기 스팀공급라인(320)은 건조기(170)로 스팀을 공급하는 것으로, 보일러(311) 및 연소로(310)에 의해 발생되는 고온의 스팀은 스팀자켓(180)을 통해 건조기(170)로 공급되고, 건조기내의 탈수케이크를 건조시킨 스팀은 스팀배출라인(321)을 통해 스팀트랩(360)으로 이동되어 응축되고, 응축수 저장조(370)에 저장된 후 급수펌프(380)를 이용하여 가압된 상태에서 연소로후단에 설치된 보일러(311)로 급수하여 포화증기를 생산하고, 연소로(310)에 설치된 과열기(312)에서 건증기를 생산하여 건조기 스팀자켓(180)으로 공급되도록 되어 있다.

이때, 건조기(170)에서 스팀배출라인(321)으로 배출되는 스팀은 일부가 응축된 포화증기이므로, 스팀트랩(360)에서 응축된 물을 응축수저장조(370)에 저장하고 이 과정에서 외부로 배출된 스팀에 의하여 손실된 물을 보충하기 위하여 보충수(371)를 공급한다. 또한, 상기 응축수 저장조(370)에는 수면조절계(372)가 설치되어 있다.

도 3 은 본 발명에 따른 집수조의 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 집수조(210)는 1,2차 탈수기의 틈(147)을 통해 배출된 슬러지를 함유하는 폐수가 유입되는 것으로, 내부에 다수개의 분리벽(211)이 설치되어 있으며, 바닥면(212)이 일측방향으로 경사지게 형성되고, 상부 일측에 폐액에 함유된 악취가 배출되는 배출구(213)가 형성되며, 일측에 폐수 배출구(214)가 형성되고, 타측에 슬러지를 상부로 이동시키는 슬러지 이송스크류(215)가 수직방향으로 설치되고, 그 상단에 슬러지 배출구(216)가 형성되어 있다.

즉, 상기 집수조(210)는 상부에 형성된 유입구(217)를 통해 1,2차 탈수기(140,160)에서 배출된 슬러지를 함유한 폐수가 유입된다. 집수조로 유입된 폐수에서 상대적으로 무거운 슬러지는 중력에 의해 밑으로 가라앉게 되고, 악취는 유입구 일측에 위치하도록 상부에 형성된 악취배출구(213)를 통해 집수조 외부로 이송되며, 슬러지가 제거된 폐수는 일측면 적정 높이에 형성된 폐수배출구(214)를 통해 외부로 배출된다. 이때, 상기 경사진 구조를 구비하는 바닥면(212)에 의해 상대적으로 무거운 슬러지는 경사면을 흘러내려 이송스크류(215)가 수직으로 설치된 구획으로 이동되고, 수직으로 설치된 이송스크류(215)에 의하여 상부로 이송되어 슬러지배출구(216)로 배출된다. 이때, 상기 이송스크류(215)에 의해 슬러지가 상부로 이동되는 과정에서 수분은 자연적으로 밑으로 흘러내리게 된다.

상기와 같은 과정에 의해 배출된 슬러지는 필터프레스(220)를 통과하면서 다시 수분과 슬러지 고형물로 분리되고, 분리된 고형물은 2차 탈수기(160)를 통과한 탈수케이크와 합쳐져서 2차 혼합기(152)로 들어가며, 분리된 수분은 탈수기와 집수조의 연결라인(270)을 통해 다시 집수조(210)로 피드백된다.

또한, 폐수배출구(214)를 통해 배출되는 폐수에 포함되어있는 기름성분은 유수분리기(230)에서 분리된다. 즉, 상기 폐수배출구(214)는 유수분리기(230)와 연결되어 있으며, 유수분리기(230)를 통해 분리된 기름은 악취배출구(213)와 연결된 연소로라인(260)을 통해 연소로(310)로 운반되어 소각 처리된다.

즉, 상기 유수분리기(230)에서 분리된 기름과, 집수조(210)에서 배출되는 악취는 연소로라인(260)을 통해 연소로(310)로 운반되어 소각처리된다. 이때, 유수분리기(230)에서 연소로라인(260)으로 연결되는 부분 및 악취배출라인(111)의 연결부위와 유수분리기(230)에서 연소로라인과 연결되는 연결부위 사이의 연소로 라인에는 각각 펌프(P)가 설치되어 있다.

또한, 상기 저장조의 악취배출라인(111) 및 건조기에서 휘발분을 함유하는 수분이 배출되는 휘발분 배출라인(390)에는 펌프(P)가 각각 설치되어 있다.

또한, 유수분리기(230)를 통과한 폐수는 펌프(P)에 의해 바스켓 필터(240)로 이동되고, 바스켓필터(240)에 의해 미세한 이물질이 제거된 후, 활성탄처리조(250)에서 정수하여 외부로 배출된다. 이때, 상기 바스켓필터(240)에서 제거되는 이물질 양은 매우 적기 때문에 연소로(310)에 공급되는 성형물(연료)에 포함시켜도 무방하다.

상기에서와 같이, 건조기에서 발생된 휘발분이 함유된 수분은 휘발분 배출라인(390)을 통해 열교환기(330)로 이송되고, 음식물쓰레기 저장조(110)와 집수조(210)에서 발생한 악취, 건조기(170)에서 발생하는 휘발분이 포함된 수분, 그리고 유수분리기(230)에서 발생하는 기름성분은 연소로라인(260)을 통해 휘발분 배출라인(390)과 합쳐진 후, 열교환기(330)로 이송되어, 보일러 배가스와 열교환을 하여 가온된 상태에서 연소로(310)에 공급되어 소각된다.

또한, 보일러(311)를 통과한 연소배가스는 열교환기(330)에서 연소로(310)에 투입되는 악취등 공해물질을 가온시키고 백필터(340)와 연돌(350)을 통하여 외부로 배출된다. 음식물쓰레기 자체에 포함되어있는 공해물질이 거의 없기 때문에 연소배가스는 청정한 상태를 유지할 수 있다.

도 4 는 본 발명에 따른 성형연료의 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 건조기에서 건조된 탈수케이크는 자체로 성형하여 제품을 만들 수 있지만 보관 및 운송과정에서 부스러지지 않도록 적절한 강도를 유지하기 위해서는 상당한 압력으로 압축하여 성형하여야 하므로, 염소성분이 포함되지 않은 폐플라스틱을 일종의 바인더로 이용하여 건조된 탈수케이크분말을 성형한다. 즉, 건조기(170)에서 건조된 탈수케이크는 분쇄기(191)에서 분말형태로 가공한다. 분말중 포함되어 있을 수 있는 이물질을 이물질제거기(192)에서 제거한 다음 성형기(190)로 이송한다. 폐플라스틱 저장조에 칩상태로 저장된 폐플라스틱은 성형기(190)에 바인더로 공급된다. 성형물(400)의 형태는 분말성형프레스 금형형틀내에서 압축되어 통상 원통형 모양을 띠고 있다. 본 발명에서는 연소시 산화제인 공기가 연료인 성형연료탄 외부 뿐만 아니라 내부에서도 원활하게 공급되어 효과적으로 연소할수 있도록 하기 위하여 가운데 구멍이 뚫어진 원통형 모양으로 제조하였다. 바인더인 폐플라스틱은 상온에서 단단하게 굳어지기 때문에 속이 빈 원통-중공형으로 제조하여도 운송시 부스러지지 않는다. 또한, 상기 폐플라스틱에는 염소성분이 포함되어 있지 않기 때문에 연소시 환경문제를 일으키지 않은 특징을 지니고 있다. 또한, 상기 성형물은 제품으로 출하하고 일부는 본 발명의 연소로 원료로 사용한다.

상기에서와 같이, 본 발명은 저장조에 저장된 음식물쓰레기를 파쇄기에 의해 분쇄한 후 선별기에 의해 이물질을 제거한 다음 1,2차 탈수기를 통해 탈수/탈염/압축하고, 이를 건조기에서 스팀자켓에 의해 공급되는 스팀에 의해 건조하며, 건조된 슬러지(탈수케이크)는 분쇄기에서 분말로 가공되고, 이물질이 제거된 다음, 폐플라스틱을 일종의 바인더로 하여 성형기에서 연료로 성형하도록되어 있다.

또한, 1,2차 탈수기에서 배출되는 슬러지를 함유하는 폐수집수조 및 필터프레스에 의해 다시 슬러지와 폐수로 분리되며, 분리된 폐수는 다시 집수조로 이동되고, 분리된 슬러지는 2차 탈수기를 통해 배출되는 탈수케이크와 합쳐지게 된다.

또한, 집수조에서 슬러지와 분리된 폐수는 유수분리기를 통해 기름과 수분으로 분리되고, 분리된 기름은 저장조에서 발생된 악취와 함께 연소로라인을 통해 연소로로 운반되어 소각처리되며, 분리된 수분은 바스켓 필터, 활성탄 처리조를 통해 처리한 후 외부로 방류된다.

또한, 상기 건조기내로 공급되어 탈수케이크를 건조시킨 후 배출되는 스팀은 스팀트랩을 통해 응축된 후, 응축수 저장조에 저장되며, 응축수 저장조에 저장된 물은 급수펌프에 의해 가압된 상태로 보일러로 공급되어 포화증기로 생성되고, 연소로에 설치된 과열기를 통해 건증기로 생성된 후 다시 건조기 스팀자켓으로 공급되어 건조기내로 공급된다.

상기에서와 같이, 본 발명은 음식물쓰레기를 압축탈수하여 함수율을 낮추는 동시에 음식물쓰레기에 포함되어있는 염분함량을 동시에 낮추고 이를 건조한 후 분쇄하여 분말로 가공하고, 폐플라스틱을 일종의 바인더로 사용하여 성형함으로써 연료를 제조하도록 되어 있어, 제조된 연료는 염분함량이 매우 낮아 연소시 다이옥신류의 발생을 최대한 억제할 수 있으며 연소후 재에도 염분함량이 낮아 처리하기가 더욱 용이하다.

또한, 압축탈수과정에서 배출된 슬러지가 포함된 폐수로부터 슬러지를 분리하고 건조기에 투입하여 유기물질의 손실을 없앴으며, 폐수는 기름과 이물질등을 분리하여 청정한 상태로 배출되게 하였다.

또한, 집수조 및 음식물저장조에서 발생하는 악취 및 건조기에서 발생하는 휘발분이 포함된 수분, 유수분리기에서 배출된 기름성분은 보일러배가스와 열교환후 연소로에서 소각처리하여 열효율을 제고함과 동시에 청정한 상태로 대기로 배출되게 하였다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 음식물쓰레기를 이용하여 연료를 제조하도록 되어 있어, 자원의 재활용이 가능하고, 환경친화적이며 경제적으로도 우수한 효과를 구비하고 있다.

또한, 천연물 연소시에도 염분이 존재하면 소각시 다이옥신류가 생성되나, 국내에서 배출되는 음식물쓰레기의 특징인 높은 함수율과 염분함량문제를 2단계 탈수공정을 거치는 과정에서 음식물쓰레기내 염분함량을 대폭 낮추어 제조된 연료내 염분함량을 획기적으로 낮추었으며, 이로 인해 연료의 연소시 다이옥신류가 발생하지 않거나 발생하여도 기준치에 비하여 농도가 매우 낮아 강화된 대기배출허용기준에 적합하게 연소가 가능하다.

또한, 음식물쓰레기를 압축 탈수함으로써 수분감량과 동시에 염분의 대부분을 제거함으로써, 연료로 사용시 고온에서 다이옥신류의 생성에 기여한다고 알려진 염분함량이 낮게 하였으며 또한 연소후 남은 재에도 염분함량이 낮기 때문에 처리하기가 용이하다.

또한, 공정중 발생하는 악취, 기름성분, 이물질(가연분)등을 연소로에서 소각하여 공해물질이 배출되지 않게 되어 있으며, 폐플라스틱을 용융시켜 제조한 칩을 건조된 음식물쓰레기 성형공정에서 바인더로 사용함으로써 폐플라스틱을 경제적으로 처리할 수 있다.

또한, 성형된 연료는 제품으로 출하가 되고 일부 연료는 연소로에서 연료로 사용됨으로써 외부에서의 별도 열원이 없이 자체적으로 연료제조공정이 운전될 수 있으며, 연소로에서 소각될 악취, 휘발분이 포함된 수분을 보일러에서 외부로 배출되는 배가스와 열교환하여 연소로에 투입함으로 배가스 온도를 낮추어 열효율을 증가시켰다.

또한, 탈수과정에서 배출된 폐수는 슬러지를 분리한 후 기름성분, 이물질을 분리하고 활성탄처리를 하여 청정한 상태로 만들어서 폐수배출허용기준에 적합한 상태로 처리하여 방류하도록 되어 있어, 음식물쓰레기의 처리과정시 모든 유해요소의 배출을 억제할 수 있도록 되어 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전체구성을 보인 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 탈수기의 구성을 보인 예시도

도 3 은 본 발명에 따른 집수조의 구성을 보인 예시도

도 4 는 본 발명에 따른 성형연료의 구성을 보인 예시도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

(100) : 연료성형수단 (110) : 음식물저장조

(111) : 악취배출라인 (120) : 파쇄기

(130) : 선별기 (140) : 1차탈수기

(141) : 전기모터 (142) : 감속기

(143) : 연결체인 (144) : 스크류

(144a): 스크류축 (144b): 스크류 날개

(145) : 탈수기 하우징 (146) : 호퍼

(147) : 틈 (148) : 경사면

(149) : 배출구 (150) : 1차 혼합기

(151) : 보충수 (152) : 2차 혼합기

(160) : 2차탈수기 (170) : 건조기

(171) : 회전스크류 (172) : 모터/감속기

(180) : 스팀자켓 (190) : 성형기

(191) : 분쇄기 (192) : 이물질제거기

(193) : 폐플라스틱 저장조 (P) : 펌프

(200) : 폐수처리수단 (210) : 집수조

(211) : 분리벽 (212) : 바닥면

(213) : 악취배출구 (214) : 폐수배출구

(215) : 이송스크류 (216) : 슬러지 배출구

(217) : 유입구 (220) : 필터프레스

(230) : 유수분리기 (240) : 바스켓필터

(250) : 활성탄처리조 (260) : 연소로라인

(270) : 연결라인 (300) : 스팀 및 연소처리수단

(310) : 연소로 (311) : 보일러

(312) : 과열기 (320) : 스팀공급라인

(321) : 스팀배출라인 (330) : 열교환기

(340) : 백필터 (350) : 연돌

(360) : 스팀트랩 (370) : 응축수저장조

(371) : 보충수 (372) : 수면조절계

(380) : 급수펌프 (390) : 휘발분 배출라인

(400) : 성형물 (L1) : 이송구역

(L2) : 압축탈수구역

Claims

삭제
음식물쓰레기가 저장된 저장조의 음식물 쓰레기를 파쇄하는 단계;

상기 파쇄된 음식물쓰레기로부터 이물질을 제거하는 단계;

상기 이물질이 제거된 음식물쓰레기를 1차 탈수기를 통해 압축하여 탈수/탈염시킨 탈수케이크를 형성하는 단계;

상기 압축 형성된 탈수케이크를 1차 혼합기에 의해 교반하여 산재시킨 후 보충수를 스프레이 분사하여 수분을 공급하는 단계;

상기 보충수가 스프레이 분사된 탈수케이크를 2차 탈수기에서 압축하여 탈수/탈염하는 단계;

상기 탈수/탈염/압축된 탈수케이크를 2차 혼합기에서 교반하여 산재시키는 단계;

상기 산재된 탈수케이크를 건조기에서 스팀자켓에 의해 건조하는 단계;

상기 건조된 탈수케이크를 분말로 분쇄하는 단계;

상기 탈수케이크 분말로부터 이물질을 제거하는 단계;

상기 건조된 탈수케이크분말에 폐플라스틱을 바인더로 첨가하여 내부에 구멍이 형성된 연료를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조방법.
음식물쓰레기를 저장하는 저장조와,

상기 저장조와 연결되고 공급된 음식물쓰레기를 파쇄하는 파쇄기와,

상기 파쇄기와 연결되고 파쇄된 음식물쓰레기로부터 이물질을 제거하는 선별기와,

상기 선별기와 연결되고 스크류에 의해 음식물쓰레기를 연속적으로 압축하여 탈수하며 집수조와 연결되는 1차 탈수기와,

상기 1차 탈수기와 연결되어 압축된 음식물쓰레기를 교반하는 1차 혼합기와,

상기 1차 혼합기와 연결되고 스크류에 의해 음식물 쓰레기를 연속적으로 압축하여 탈수하며 집수조와 연결되는 2차 탈수기와,

상기 저장조 및 1,2차 탈수기와 연결되어 저장조의 악취, 1,2차 탈수기의 폐수를 처리하는 폐수처리수단과,

상기 2차 탈수기와 연결되고 2차 탈수기에 의해 압축된 음식물쓰레기를 교반하는 2차 혼합기와,

상기 2차 혼합기와 연결되고 압축된 탈수케이크가 공급되어 이송스크류에 의해 이송되며 스팀에 의해 탈수케이크를 건조하는 건조기와,

상기 건조기와 연결되고 건조된 탈수케이크를 분말로 제조하는 분쇄기와,

상기 분쇄기와 연결되고 탈수케이크 분말로부터 이물질을 제거하는 이물질제거기와,

상기 건조기내로 스팀자켓을 통해 스팀을 공급하고, 연료성형수단과 폐수처리수단에서 발생된 악취, 기름, 휘발분함유 수분을 소각하여 처리하는 스팀 및 연소처리수단과,

상기 이물질제거기 및 폐플라스틱 저장조와 연결되고 이물질제거기를 통해 배출된 탈수케이크분말을 폐플라스틱칩을 바인더로 사용하여 압축성형하는 성형기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조장치.
제 3 항에 있어서;

상기 탈수기는 단일 스크류압출기 형식으로 테이퍼진 스크류축을 구비하고, 그 외부면을 따라 스크류 날개가 형성된 스크류와;

상기 스크류의 일측단과 체인에 의해 연결되고 감속기에 의해 구동력을 전달하는 전기모터와;

상기 스크류가 내부에 설치되고 외부면을 따라 폭이 좁고 가늘고 긴 틈을 구비하며 상부에 호퍼가 형성됨과 동시에 하단이 일측으로 경사지게 형성되고, 일측단에 배출구를 구비하는 탈수기 하우징으로 구성되어 있으며,

상기 스크류축의 직경이 작은 방향에 호퍼가 형성되고, 스크류축의 직경이 큰 방향의 끝단에 배출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조장치.
제 3 항에 있어서;

상기 폐수처리수단은 1,2차 탈수기의 슬러지가 함유된 폐수가 유입되는 집수조와,

상기 집수조와 연결되고 집수조로부터 배출된 폐수로부터 기름과 수분을 분리하는 유수분리기와,

상기 유수분리기와 연결되는 바스켓 필터와,

상기 바스켓 필터와 연결되는 활성탄 처리조와,

상기 집수조 및 1,2 차 탈수기에 연결되고 집수조로부터 배출된 슬러지에서 수분과 슬러지 고형물을 분리하는 필터프레스와,

상기 집수조와 연결되고 저장조의 악취배출라인이 연결되며 스팀 및 연소처리수단과 연결되는 연소로라인으로 구성된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조장치.
제 5 항에 있어서;

상기 집수조는 내부에 다수개의 분리벽이 설치되고,

일측방향으로 바닥면이 경사지게 형성되며,

상부에 1,2차 탈수기와 연결되는 유입구 및 연소로라인과 연결되는 악취배출구가 각각 형성되고,

일측에 집수조의 폐수를 배출하는 폐수 배출구가 형성되며,

상기 폐수 배출구와 마주보는 집수조의 타측에 슬러지를 상부로 이동시키는 슬러지 이송스크류가 수직 설치되고, 그 상단에 필터프레스와 연결되는 슬러지 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조장치.
제 3 항에 있어서;

상기 스팀 및 연소처리수단은 건조기와 연결되고 응축된 물을 응축수 저장조로 저장하는 스팀트랩과,

상기 응축수 저장조의 물이 급수펌프에 의해 공급되고, 건조기로 스팀을 공급하는 보일러 및 연소기와,

상기 건조기와 휘발분 배출라인에 의해 연결되고, 휘발분 배출라인과 연결된 연소로라인에 의해 집수조와 연결되며, 연소로라인과 연결된 악취배출라인에 의해 저장조와 연결됨과 동시에 보일러 및 연소기의 배가스로부터 열을 회수하는 열교환기와,

상기 열교환된 배가스를 처리하는 백필터 및 연돌을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조장치.