KR100615582B1 - 음식물쓰레기의 사료화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 최근 환경에 있어 큰 문제거리가 되고 있는 음식물쓰레기의 자원화와 관련된 기술이다. 기존의 음식물쓰레기는 퇴비화와 사료화 등의 방법으로 재활용이 진행되고 있으나, 퇴비화는 염분제거문제로 인한 토양에의 문제점이 완전히 해결하지 못하고 있는 것이 현재의 사실이다.

이에 본 발명은 음식물쓰레기를 사료화 처리하여 자원화함으로써, 퇴비화의 문제점을 일소하고, 고품질 사료화를 통하여 음식물쓰레기의 효과적인 재활용 목적도 아울러 성수할 수 있는 잇점을 지닌 새로운 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 음식물쓰레기의 사료화 시스템은 음식물쓰레기의 반입탱크, 파쇄 및 선별장치, 탈수기, 진공쿠커, 건조기, 배출기 공정을 수행하는 장치들로 이루어진다.

보다 구체적으로는 음식물쓰레기를 파쇄한 다음 수분과 염분을 제거하는 과정을 통하여 사료화하도록, 반입되는 음식물쓰레기를 저장하는 반입 탱크와, 반입탱크에 반입된 음식물쓰레기를 교반하면서 이송하는 이송장치와, 이송장치에 이송되어 공급되는 음식물쓰레기를 소정의 크기로 파쇄하며 이물질을 선별하는 파쇄 및 선별장치와, 파쇄 및 선별장치로부터 공급되는 음식물쓰레기에 포함된 수분을 제거하는 진공쿠커와, 건조장치 및 건조된 음식물쓰레기를 분쇄하여 출하하는 배출기로 이루어진다.

본 발명에 따른 음식물쓰레기의 사료화 시스템은 환경친화적이며 최소한의 에너지 소모를 통한 최대한의 효과를 지닌 사료를 생산하여 재활용하도록 하는 자원 재활용 방안이다. 또한 본 발명에 따라 제조된 사료는 염분과 수분의 함유율이 낮아, 가축의 소화율이 높기 때문에 실용적이라는 잇점을 아울러 지니고 있다.

음식물쓰레기, 사료화, 자원 재활용

Description

음식물쓰레기의 사료화 시스템{The system for feeding of food waste}

도1은 본 발명에 따른 음식물쓰레기의 사료화 시스템의 처리과정을 나타낸 도면.

폐기물관리법에 따르면, 산업폐기물(특정폐기물) 이외의 폐기물인 일반 폐기물 중 분뇨를 제외한 것을 쓰레기라고 하고 있다. 여기서 산업폐기물이란 산업활동에 수반하여 발생하는 폐기물을 말하며, 일반 폐기물은 사람의 일상생활에 수반되어 발생하는 쓰레기·분뇨 등을 지칭한다(방사성 폐기물은 원자력법에 별도로 규정되었다). 쓰레기는 그 크기나 모양·성질에 따라 여러 가지로 분류할 수 있는데, 냉장고·텔레비전·세탁기 등의 폐가전제품과 책상·장롱 등의 폐가구류, 폐차·폐자전거 등과 같이 비정기적으로 배출되는 대형의 쓰레기가 있는 반면 일상적으로 배출되는 폐·휴지나 음식물 찌꺼기와 같은 쓰레기도 있다. 또 불연성 쓰레기·가연성 쓰레기로 분류할 수도 있으며, 소각시 유해가스를 발생하는 쓰레기나 토양·수질을 오염시키는 유해 쓰레기로도 나눌 수 있다. 이 중 가연성 쓰레기는 소각처리하는 것이 좋으며, 불연성 쓰레기와 유해가스를 발생하는 쓰레기는 매립 처리하고 수은전지나 형광등과 같이 중금속이 든 유해 쓰레기는 재활용하거나 안전매립하여야 한다.

또 음식류의 쓰레기는 퇴비로 재활용하는 방안 등이 있다. 무엇보다 쓰레기를 적게 배출하는 것이 중요하며, 쓰레기가 배출되었을 때는 그 처리방법을 고려하여 분리·위생수거하여 재활용하거나 안전하게 처리할 수 있게 하여야 한다.

일반적으로 쓰레기는 악취를 내며, 쥐·파리 등이 번식하게 되어 생활환경을 악화시키고 공중위생상으로도 유해하다. 또한 귀중한 생활 공간을 차지함으로써 사람들에게 불편을 주며 미관을 해치고 불쾌감을 준다. 이처럼 쓰레기는 환경을 훼손하기 때문에 용기에 담아 수집·운반·중간처리·최종처리 등 일련의 과정을 거쳐 폐기되어야 한다. 과거에는 쓰레기의 대부분이 주방용 쓰레기였고, 이것들은 개나 돼지 등 가축의 먹이로 주거나 퇴비로 만들어 비료로 이용하는 등 자체적으로 처리할 수 있었다. 그러나 제 2 차세계대전 후 급속한 경제성장에 따라 쓰레기도 급속히 증가하여 각국의 문제거리가 되기 시작하였다. 경제수준의 향상과 함께 편리하게 쓰고 버리는 식의 상품이 대거 등장하여 소비량이 증대하고 이에 따라 쓰레기 발생량도 증대되었다. 또 소비자의 의식과 수요의 변화에 부응하여 식품을 비롯한 각종 상품을 대량 생산·대량공급하기 위해 상자나 용기로 포장하게 되었다. 더욱이 신선도를 유지하고 상품을 안전하게 소비자에게 전달한다는 포장의 고유기능과는 상관없이 매출제일주의에 따른 과잉포장이 많아지고, 사용하기에 편리한 통조림이나 병제품, 기타 1회용용기(종이·플라스틱 등)에 담은 상품이 일반화됨으로써 쓰레기의 발생량은 엄청나게 증대되었다. 한편 쓰레기의 질도 주방쓰레기 등의 천 연물 중심에서 종이·합성수지·유리·금속 등의 공업제품이나 부산물로 바뀌어 왔기 때문에 자연순환형의 처리는 매우 힘들게 되었고, 현재 일반적으로 이용되는 처리방식인 소각·매립 등의 처리에 의해서도 대기오염을 유발하거나 매립지에서 침출액에 의한 수질오염을 일으키는 등 많은 환경문제를 야기하고 있다. 쓰레기문제에 대처하기 위한 처리비용도 쓰레기 발생량의 증가에 따라 급증하고 있으며, 쓰레기처리시설의 입지 선정에도 큰 어려움을 맞고 있다. 특히 넓은 공간을 필요로 하는 매립장은 주민과의 이해 관계와 용지확보에 어려움이 있기 때문에 국가차원에서 계획·검토되고 있다.

이처럼 심각해지는 쓰레기문제의 해결을 위해 세계 각국은 많은 기술적·제도적 장치를 연구·시행하고 있다. 기술적으로는 쓰레기의 자원·에너지로의 재활용과 안전하고 효율적인 매립 등의 측면에서 여러 방안이 연구되고 있으며, 제도적으로는 폐기물처리의 책임소재에 대한 원칙과 유해제품의 생산·판매 등에 규제를 마련하여 시행하고 있다. 한편 쓰레기문제에 대한 공동의 책임이라는 관점에서 시민에게는 식생활을 비롯하여 생활양식 전반에 걸친 반성과 재고가 요구되고 있다.

쓰레기처리는 원칙적으로 지방자치단체가 그 지역을 대상으로 일정한 계획을 정하여 실시한다. 따라서 쓰레기처리는 지방자치단체의 직영 또는 위탁에 의해 이루어지거나, 지방자치단체로부터 허가를 얻은 일반폐기물처리업자가 처리한다.

(1) 쓰레기처리의 기본 방향: 우선 쓰레기 발생을 가능한 한 억제하며, 일단 발생된 쓰레기는 효율적으로 재활용하여 처리 대상이 되는 쓰레기를 최소화 한 후 소각 등에 의한 중간처리로 쓰레기를 안정화·감량화하고, 최종적으로는 위생적으로 매립한다. 그러나 매립장의 확보가 어렵기 때문에 가연성 쓰레기는 전량 소각하는 것이 기본이다.

(2) 쓰레기수집: 쓰레기수집은 지방자치단체나 위탁업자 또는 허가를 받은 수집업자에 의해 이루어진다. 쓰레기수집은 차량에 의한 것이 대부분인데, 여건에 따라 차량과 선박에 의해 중계수송되어 쓰레기처리시설까지 운반되기도 한다. 또 새로운 방식으로, 쓰레기를 지하에 매설한 파이프를 통해 공기로 수송하는 파이프수집 또는 파이프수송(공기수송)도 있다.

(3) 쓰레기처리방법: 가장 일반적인 쓰레기처리방법으로는 쓰레기를 소각하여 감량화·안정화한 후 소각잔유물을 매립하는 방법이다. 한편 재활용쓰레기를 자원으로 이용하거나 소각을 통한 열에너지로의 전환 등도 유효한 쓰레기처리방법이라 할 수 있다. 한국에서 쓰레기 처리의 방법별 현황을 보면, 직접매립이 압도적으로 많고, 소각처리하거나 재활용되는 비율은 극히 미약하다.

따라서 매립 위주의 쓰레기처리에 대한 방법적 전환이 요구되고 있다.

음식물쓰레기의 자원화 방안으로는 크게 사료화와 퇴비화로 대별된다.

퇴비화는 음식물쓰레기를 처리하여 유기질 비료화하여 토양에 사용하는 방안이다. 본 방안은 가장 큰 난점이 염분제거 문제이다. 지속적인 연구에 의하여 많이 개선되기는 하였으나 여전히 완전한 염분과 이물질의 제거가 어려운 난제로 주어져 있으며, 탈리액의 처리도 어려운 과제중 하나이다.

기존의 사료화는 염분제거와 수분의 제거율이 현저하여 가축의 사료로 사용하기에는 많은 문제점이 있었다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 다양한 문제점들을 극복하여 저렴한 가격으로 양산이 가능하며, 위해성이 없으며 환경친화적이며 높은 경제성을 지닌 음식물쓰레기의 자원화 방안을 제공하는데 있다.

음식물쓰레기를 사료화처리하여 가축의 사료로 재활용함으로써 음식물쓰레기를 효과적으로 처리하는 방법이 됨은 물론, 고품질의 사료를 제조하여 저렴한 가격에 공급함으로써 농민 소득증대에도 기여할 수 있는 잇점을 아울러 지니고 있다.

또한 본 발명에 따른 음식물쓰레기의 사료화 시스템은 기존의 문제점으로 지적되어온 염분과 수분 함유량을 대폭 줄여 가축의 소화율을 크게 증가시켜, 실효성있는 사료를 제작할 수 있도록 한 장점을 지니고 있다.

본 발명에 따른 음식물쓰레기 사료화 시스템을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에 따른 음식물쓰레기 사료화시스템은, 수거되어 반입되는 음식물쓰레기를 저장하는 반입탱크와, 상기한 반입탱크에 반입된 음식물쓰레기를 교반하면서 이송하는 이송장치와, 상기한 이송장치에 의해 이송되어 공급되는 음식물쓰레기를 소정의 크기로 파쇄하면서 각종 이물질을 자동으로 선별하는 파쇄 및 선별장치와, 상기한 파쇄 및 선별장치로부터 공급되는 음식물쓰레기에 포함된 염분을 최소화하기 위한 증자기와, 상기한 증자기로부터 이송된 음식물쓰레기의 수분을 제거하기 위한 탈수장치와, 탈수장치로부터 이송된 음식물의 수분과 염분을 제거하기 위하여 가열하는 진공쿠커와, 진공쿠커로부터 배출된 악취를 냉각기를 통해 액화시켜 물로 만드는 악취포집기와, 상기 진공쿠커로부터 이송된 음식물쓰레기를 건조하는 건조기와, 건조기로부터 이송된 음식물쓰레기를 분쇄하여 사료로 출하하는 배출기로 이루어진다.
상기 진공쿠커는 3 ~ 5기압 상태에서 100 ~ 150℃로 가열하여 수분과 염분을 제거하도록 구성된다.

상기한 반입탱크(이를 저장호퍼라고도 한다)는 음식물쓰레기를 투입할 때에 개폐(開閉)할 수 있도록 설치되어, 음식물쓰레기가 외부 오염원에 의해 오염되는 것을 방지하고 음식물쓰레기의 악취가 외부로 유출되거나 해충이 서식하는 것을 차단할 수 있도록 구성한다.

상기한 이송장치는 음식물쓰레기가 점도 때문에 서로 엉켜있는 것을 정량이송이 가능하도록 교반하는 교반기와, 한 쌍 내지 두 쌍의 스크류로 이루어지고 회전하면서 음식물쓰레기를 이송하는 이송스크류와, 이 이송스크류를 통하여 이송되는 음식물쓰레기를 정량 이송시키는 이송컨베이어로 구성된다.

상기한 교반기는 소정의 간격을 두고 한 쌍 내지 두 쌍으로 설치되고, 모터에 의해 회전하는 교반축의 원주면에 막대형상으로 형성된 다수의 교반날개가 소정의 간격으로 배열 설치되고, 교반날개가 회전하면서 상기한 반입탱크에 투입된 음식물쓰레기의 덩어리를 잘게 부수며 한 곳에 덩어리가 뭉쳐있지 않도록 고르게 교반하도록 이루어진다.

상기한 이송스크류는 모터의 회전력을 전달받아 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 스크류로 이루어지고, 상기한 교반기의 아래쪽으로 상기한 반입탱크의 바닥부분에 회전 가능하게 설치한다.

상기한 이송스크류는 교반기에 의하여 잘게 부수어져 고르게 위치하는 음식물쓰레기를 이송하여 반입탱크로부터 배출시키는 역할을 수행한다.

상기한 음식물쓰레기의 파쇄 및 선별장치는 자동 파쇄 선별장치를 활용하여 각종 이물질이 파쇄 및 파봉되면서, 동시에 선별되도록 구성한다. 선별은 풍력을 이용한 회전력 활용방식을 사용한다.

상기한 증자기는 가열을 목적으로 하는 기기로서, 현재 상용화되어 있는 다양한 형태의 증자기를 모두 사용 가능하다. 본 발명에서는 상기 파쇄 및 선별장치로부터 이송되어 공급되는 음식물쓰레기를 증자기 내에서 가열하여 염분을 최소화시킨다.
상기한 탈수장치는, 음식물쓰레기를 압축하면서 이송하여 탈수시키도록 모터에 의하여 회전하는 스크류를 이용하여 이루어진다.

상기한 탈수장치의 스크류축은 입구에서 출구로 갈수록 지름이 크게 형성하여 음식물쓰레기의 탈수가 원활히 이루어지도록 구성한다. 또한 탈수장치의 출구쪽에는 음식물쓰레기의 배출량과 탈수율을 조절하기 위한 조절판이 설치된다.

탈수장치에서 탈수되는 음식물쓰레기에 포함된 탈리액은 폐수처리장으로 보내지고, 정화처리를 행한 다음 배출시킨다.

상기한 진공쿠커는 3 ~ 5기압 상태에서 100 ~ 150℃로 가열하여 수분과 염분을 제거함은 물론, 소화율도 향상시키는 장치이다. 본 실시예에서는 탈수된 음식물쓰레기를 3기압, 100℃에서 1시간 30분 정도 가열하여 염분을 제거하고 소화율을 향상시켰다.

이와 같이, 3기압, 100℃에서 1시간 30분 정도를 가열한 다음, 증발된 수증기를 진공펌프를 통하여 뽑아낸다. 이를 경우 진공쿠커 내의 공기가 사라져 진공에 가까운 상태가 된다. 따라서 이 쿠커를 '진공쿠커'라고 이름지은 것이다.

진공펌프로 뽑아낸 수증기는 냉각기를 통하여 액화시켜 물로 만들어 정화처리 함으로써 악취제거를 효과적으로 이룰 수 있다.

상기한 건조기에서는 진공쿠커 과정을 거친 음식물쓰레기를 건조시켜 수분이 10-13％ 정도의 건조된 사료를 생산하는 것이 가능하도록 한다.

건조기에서 건조된 음식물쓰레기를 배출기 내에서 다시 분쇄하여 미쇄한 분말로 만들고 이를 출하하면 사료화 공정이 모두 완료된다.

상술한 바와 같은 시스템을 통해 음식물쓰레기를 자원화할 경우, 저렴한 가격으로 양산이 가능하며, 위해성이 없으며 환경친화적이며 높은 경제성을 지닌 음식물쓰레기의 자원화를 구현할 수 있다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허등록청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (2)

1. 수거되어 반입되는 음식물쓰레기를 저장하는 반입탱크와, 상기한 반입탱크에 반입된 음식물쓰레기를 교반하면서 이송하는 이송장치와, 상기한 이송장치에 의해 이송되어 공급되는 음식물쓰레기를 소정의 크기로 파쇄하면서 각종 이물질을 자동으로 선별하는 파쇄 및 선별장치와, 상기한 파쇄 및 선별장치로부터 공급되는 음식물쓰레기에 포함된 염분을 최소화하기 위한 증자기와, 상기한 증자기로부터 이송된 음식물쓰레기의 수분을 제거하기 위한 탈수장치와, 탈수장치로부터 이송된 음식물의 수분과 염분을 제거하기 위하여 가열하는 진공쿠커와, 진공쿠커로부터 배출된 악취를 냉각기를 통해 액화시켜 물로 만드는 악취포집기와, 상기 진공쿠커로부터 이송된 음식물쓰레기를 건조하는 건조기와, 건조기로부터 이송된 음식물쓰레기를 분쇄하여 사료로 출하하는 배출기로 이루어진 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기의 사료화 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 진공쿠커는 3 ~ 5기압 상태에서 100 ~ 150℃로 가열하여 수분과 염분을 제거하도록 구성된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기의 사료화 시스템.

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