KR100856677B1 - 음식물쓰레기의 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물쓰레기 처리장치 및 음식물쓰레기 처리방법에 관한 것으로, 음식물쓰레기의 파쇄가 이루어지는 파쇄기와; 상기 파쇄기와 연결되어 상기 파쇄기로부터 배출되는 음식물쓰레기가 건조되는 건조기와; 상기 건조기와 연결되어 상기 건조기로부터 유입된 음식물쓰레기가 탄화되는 탄화기와; 상기 탄화기에 열에너지를 공급하는 축열보일러; 및 상기 탄화기로부터 배출된 음식물쓰레기가 분쇄되는 분쇄기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
음식물쓰레기, 셔틀식 축열로, 스크류, 건조, 탄화
Description
본 발명은 음식물쓰레기의 처리장치 및 처리방법로서, 더욱 상세하게는 수분이 함유된 음식물쓰레기를 일정크기 이하로 잘게 분쇄한 후, 건조와 탄화 과정을 거쳐 활성탄을 생산할 뿐만 아니라, 탄화시설에서 배출되는 폐열을 음식물쓰레기를 건조하는데 재이용함과 동시에 최종 처리물인 재생활성탄을 음식물쓰레기의 처리과정에 필요한 건조 및 탄화의 에너지원으로 이용함으로써 별다른 첨가물 내지 에너지원 없이 음식물쓰레기의 처리가 가능하며, 뿐만 아니라 처리과정에서 발생하는 악취및 분해가스를 축열로의 연소실로 유입시켜 연소에 의해서 제거하고 침출수는 증발시켜 응축시킨 후 미생물 처리하여 양어장의 공급수로 재사용하므로서 처리과정에서 별도의 폐기물이 발생되지 않는 음식물 쓰레기 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
최근 산업화 및 생활과정에서 발생되는 각종 폐기물의 종류는 매우 다양하며 다양한 폐기물로 인한 환경오염은 날이 갈수록 심각해지고, 그 폐해가 현실화되면서 그에 대응하기 위한 다양한 폐기물 처리기술 및 오염방지 기술과 정책이 제시되고 있다.
특히 음식물쓰레기는 일부 사료화 및 퇴비화로 재활용되고 나머지 대부분은 매립 및 소각하는 방법으로 처리되어 왔으나 2005년 1월부터는 직매립이 금지되어 음식물쓰레기의 경우 현재 사료화 및 퇴비화에 의한 재활용과 소각방법에 의존하고 있는 실정이다. 그러나 사료화의 경우에는 광우병을 유발할 수 있다는 염려와, 퇴비화의 경우에는 염분과 침출수 때문에 제품의 재활용에 문제가 심각하며, 소각의 경우는 대부분의 소각장에서 잡쓰레기 상태와 함께 소각을 하고 있으며 이 경우 연소반응 후 배출가스(HCl, HCN, NOx, 다이옥신 등)에 의한 대기오염물질 때문에 후처리 설비가 반드시 필요하며, 이때 후처리 설비를 위한 설비비의 부담과 보조연료비에 의한 관리비의 부담 때문에 소각으로 인한 처리시설비와 처리비용 등이 문제가 된다.
또한 소각했을 경우, 불완전 연소 등에 의해 약 30%의 잔재물이 발생되며 이들 잔재물을 다시 매립장에 매립을 하고 있으나 매립의 경우, 매립장 부지의 확보 내지는 침출수에 의한 토지와 지하수 오염으로 이어지는 2차 환경오염이 문제화되고 있다.
따라서 정부에서는 산업폐기물과 생활폐기물에 대해서 가능한 재활용하는 방향으로 정책을 유도하고 있는 실정이며 이에 많은 연구자들이 폐기물의 재활용에 대한 연구를 광범위하게 하고 있다.
음식물쓰레기는 상술한 바와 같이 대부분 소각처리되고 있으나 일부의 음식물쓰레기에 대해서 재활용하는 방법과 관련하여 우리나라 등록특허 10-0136987-0000와 등록특허 10-0124971-0000에 음식물쓰레기를 열분해 처리하여 감량화시켜 퇴비로 재활용하는 방법에 대한 것의 기술을 기재하고 있고, 또한 등록실용 20-0190143-0000, 등록특허 10-0176991-0000 및 10-0173559-0000에 음식물쓰레기에 대해서 미생물에 의한 발효 방법으로 음식물쓰레기를 퇴비로 재활용하는 방법에 대한 것의 기술을 기재하고 있다.
도 1은 등록실용 20-0190143-0000의 대표도면으로서 도면에 참조되는 바와 같이 등록실용 20-0190143-0000을 비롯한 상기한 기술 내용은 발효속도 및 침출수에 의한 2차오염이라는 문제점을 안고 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 수분이 함유된 음식물쓰레기를 파쇄, 건조 및 탄화과정을 거쳐 재생활성탄으로 제조하여 재생연료를 생산함과 동시에 상기 재생활성탄을 분쇄하여 물고기 사료의 보조흡착제로 활용 가능한 음식물 쓰레기 처리장치 및 처리방법을 제공하는 것이다.
또한, 음식물쓰레기로부터 제조된 재생활성탄을 음식물쓰레기의 처리과정에서 에너지원으로 사용하여 별도의 에너지원이 필요치 아니하며, 음식물쓰레기의 탄화과정에서 발생되는 폐열을 음식물쓰레기의 건조과정에 활용함으로써 에너지의 재이용과 아울러 에너지의 절약이 가능한 음식물쓰레기 처리장치 및 처리방법을 제공하는 것이다.
또한, 음식물쓰레기의 건조과정에서 발생되는 수증기의 응축수를 미생물 처리하여 양어장의 공급수로 사용함과 아울러, 음식물쓰레기의 탄화과정에서 발생되는 메탄가스 및 악취성 공기를 보일러의 보조연료와 산소원으로 사용함으로서 친환경적이며, 음식물쓰레기의 처리과정에서 별도의 폐기물 발생이 억제된 음식물쓰레기의 처리장치 및 처리방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치는 음식물쓰레기의 파쇄가 이루어지는 파쇄기와; 상기 파쇄기와 연결되어 상기 파쇄기로부 터 배출되는 음식물쓰레기가 건조되는 건조기와; 상기 건조기와 연결되어 상기 건조기로부터 유입된 음식물쓰레기가 탄화되는 탄화기와; 상기 탄화기에 열에너지를 공급하는 축열보일러; 및 상기 탄화기로부터 배출된 음식물쓰레기가 분쇄되는 분쇄기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄화기와 축열보일러는 분해가스 유통관과 축열 유통관을 통해 서로 연결되며, 상기 분해가스 유통관을 통해 상기 탄화기에서 발생된 분해가스가 상기 축열보일러에 공급되고 상기 축열 유통관을 통해 상기 축열보일러에서 발생된 열에너지가 상기 탄화기에 공급되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 축열보일러는 하나 이상 다수개가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축열보일러는 분해가스 유통관이 연결됨과 아울러 버너가 구비된 연소실과, 상기 연소실에서 발생된 연소열이 축열되는 축열실로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 연소실은 다수개가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 건조기와 탄화기는 폐열회수관을 통해 서로 연결되며, 상기 폐열회수관을 통해 상기 탄화기로부터 발생된 폐열은 상기 건조기에 공급되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 건조기 내부에는 회전 스크류가 더 구비되며, 상기 탄화기 내부에는 교반기가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 건조기와 연결되어 상기 건조기로부터 발생된 증발가스를 응축하 는 응축기가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파쇄기와 축열보일러는 공기공급관을 통해 서로 연결되며, 상기 공기공급관을 통해 상기 파쇄기 내부의 악취성 공기 및 가스가 상기 축열보일러에 공급되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리방법은 음식물쓰레기를 일정크기 이하로 파쇄하는 파쇄단계(S1); 파쇄된 음식물쓰레기를 건조하는 건조단계(S2); 건조된 음식물쓰레기를 탄화처리하는 탄화단계(S3); 탄화된 음식물쓰레기를 분쇄하는 분쇄단계(S4); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 건조단계(S2)에서 발생되는 수증기를 응축시켜 응축수를 생성하는 응축단계(S5)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 음식물쓰레기를 탄화 방법으로 처리하여 재생활성탄으로 재활용하고, 물고기 사료의 보조흡착제로 재활용함으로서 음식물쓰레기를 사료화, 퇴비화 및 소각처리하는 기존의 방법에서 발생되는 수질오염, 토양오염 및 소각과정에서 발생하는 대기오염과 소각 잔재물로부터 발생되는 2차 오염을 방지할 수 있는 동시에 대기오염물질에 대한 방지시설이 필요없기 때문에 소각시설 보다 처리시설을 소형화하여 초기 시설 투자비용을 줄일 수 있는 효과 뿐만 아니라 탄화과정에서 발생되는 악취 및 분해가스(바이오메스:메탄가스)를 보조 연료로 이용하므로서 연료의 사용량을 줄여 에너지 절감 효과를 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 음식물 쓰레기를 건조하는 과정에서 발생하는 응축수와 음식물 쓰레기를 보관하는 과정에서 발생하는 침출수를 미생물 처리하여 양어장의 공급수로 재활용함으로서 응축수에 의한 폐수와 침출수에 의한 2차오염을 방지할 수 있을 거라는 특유의 작용효과가 있다.
상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 첨부 도면을 참조하여 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 음식물쓰레기의 처리장치 및 처리방법에 대해서 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치를 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치의 축열보일러를 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명의 음식물쓰레기 처리방법을 나타낸 순서도이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치 및 처리방법은 도면에 참조되는 바와 같이 반입된 음식물쓰레기를 효율적으로 처리하기 위해 음식물쓰레기를 일정크기 이하로 잘게 파쇄하는 파쇄기(10)와, 상기 파쇄기(10)를 거쳐 잘게 파쇄된 음식물쓰레기를 고온에서 건조하는 건조기(20)와, 상기 건조기(20)로부터 유입된 음식물쓰레기를 축열보일러(40)로부터 공급되는 간접열(연소열)을 이용하여 탄화처리하는 탄화기(30)와, 상기 탄화기(30)에 의해 탄화된 탄화물을 물고기의 사료흡착재로 재활용하도록 분쇄하는 분쇄기(50) 및, 상기 건조기(20)에서 발생된 수증기를 응축하여 응축수를 생산하는 응축기(60)로 이루어진다.
여기서 상기 탄화기(30)와 축열보일러(40)는 분해가스 유통관(35)과 축열 유통관(36)을 통해 서로 연결되어 상기 분해가스 유통관(35)을 통해 상기 탄화기(30)에서 발생된 분해가스가 상기 축열보일러(40)에 공급되어 연료로 사용되고, 상기 축열 유통관(36)을 통해 상기 축열보일러(40)에서 발생된 열에너지가 상기 탄화기(30)에 공급되어 음식물쓰레기의 탄화가 이루어진다.
이에 덧붙여, 상기 건조기(20)와 탄화기(30)는 폐열 회수관(25)을 통해 서로 연결되어, 상기 폐열 회수관(25)을 통해 상기 탄화기(30)로부터 발생된 폐열이 상기 건조기(20)에 공급되어 음식물쓰레기의 건조과정에 열원으로 사용되며, 상기 파쇄기(10)와 축열보일러(40)는 공기 공급관(15)을 통해 서로 연결되어, 상기 공기 공급관(15)을 통해 상기 파쇄기(30) 내부의 악취성 공기 및 메탄이 주로 함유된 분해가스가 상기 축열보일러(40)에 공급되어 산소원 및 보조연료원으로 사용된다.
한편, 상기 건조기(20) 내부에는 건조효율의 향상을 위해 회전 스크류(21, 미도시)가 구비되고, 상기 탄화기(30) 내부에는 탄화효율의 향상을 위해 교반기(31, 미도시)가 더 구비된다.
본 발명의 음식물쓰레기 처리장지치를 구성하는 상기 축열보일러(40)는 상술한 바와 같이 연소열을 상기 탄화기(30)에 공급하여 음식물쓰레기가 탄화 처리되도록 하는 것으로, 도 3에 참조되는 바와 같이 상기 탄화기(30)로부터 유입된 분해가스가 연소되는 연소실(41)과, 상기 연소실(41)과 연결되어 상기 연소실(41)로부터 발생된 연소열이 축열되는 축열실(45)로 이루어진다.
상기 연소실(41)은 일측에 분해가스 유통관(35)이 연결되고, 벽면에 버너(42)가 구비되어 상기 분해가스 유통관(35)을 통해 유입된 분해가스가 상기 버너(42)에 의해 발화되어 연소된다.
상기 축열실(45)은 상기 연소실(41)과 연결되어 상기 연소실(41)로부터 전달되는 연소열이 축열되는 것으로, 상기 연소열의 축열을 위해 내·외측에 내화벽돌(46)이 배치되고, 상기 연소열의 공급을 위해 일측에 축열 유통관(36)이 연결된다.
상기 연소실(41)은 하나만 형성되어도 무방하나 고른 연소효율을 위해 셔틀식의 연소실(41)이 복수개 설치되어 교대로 운영됨이 바람직하다.
다음에, 이와 같이 구성된 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치에 대한 부분별 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
상기 축열보일러(40)를 구성하는 연소실(41)은 셔틀식으로서 일측에는 투입구(미도시)와 회출구(미도시)가 마련되고, 상기 투입구(미도시)와 회출구(미도시)를 통하여 음식물쓰레기를 탄화하여 일정한 크기로 만든 재생활성탄의 투입 및 반 출을 할 수 있도록 대차구동장치(미도시)가 장착된 대차(미도시)가 구비됨과 아울러, 상기 탄화기(30)로부터 분해가스가 유입되도록 일측에 분해가스 유통관(35)이 연결되며, 또한 상기 연소실(41)의 일측면으로는 연료인 재생활성탄 및 분해가스의 점화를 위한 다수개의 버너(42) 및 연소공기의 흡입을 위한 송풍구(43)가 설치되는데, 상기 버너(42)는 보조연료로 인한 오염물질의 배출을 최소로 하기 위하여 경유를 연료로 사용할 수 있도록 설치된다. 이러한 연소실(41)을 2기를 설치하여 교대로 운영하면서 발생하는 연소열을 축열실(45)로 유입시키므로서 상기 축열 유통관(36)을 통해 탄화기(30)에 항상 일정한 열이 유입되도록 설계한다. 또한 이때 축열보일러(40)의 연료를 재생활성탄을 이용할 수 있도록 설계한다.
또한 상기 건조기(20)는 탄화기(30)에서 배출되는 폐열을 이용하여 음식물쓰레기를 건조 할 수 있도록 상기 폐열 회수관(25)을 통해 상기 탄화기(30)에 연결설치 되며, 상기 건조기(20)의 보온을 위하여 내부에 100㎜ 정도의 캐스터블 및 보온제가 부착된다.
상기 탄화기(30)는 축열 유통관(36)을 통해 상기 축열보일러(40)로부터 배출되는 고온(1,100℃)의 열을 이용하여 건조기(20)에서 건조된 음식물쓰레기를 탄화하기 위하여 상기 축열보일러(40)에 연결설치 된다.
이때, 상기 탄화기(30)는 하나만 설치될 수도 있고, 2기가 병렬로 연결되어 설치되어 서로 교대로 운영될 수 있다. 상기 탄화기 또한 내부의 보온을 위해 내부면에 캐스터블이 부착된다.
또한 상기 분쇄기(50)는 탄화물을 분말상태로 분쇄하여 물고기 사료의 보조 흡착제로 재활용하는 것으로 상기 탄화기(30) 후단부에 설치된다.
그리고 상기 건조기(20)에서 음식물쓰레기의 건조과정에서 발생하는 수증기를 응축하기 위하여 응축기(60)가 연결설치 된다.
다음에, 이와 같이 구성되어 있는 본 발명의 실시 예에 의한 음식물쓰레기의 처리에 대해서 설명한다.
<실시예>
먼저, 함수율이 80%인 반입된 음식물쓰레기를 파쇄기에 투입하여 건조 및 열분해 효율을 증가시키기 위하여 일정한 크기로 파쇄한다.(파쇄단계 S1)
이후 상기 탄화기를 거쳐 나오는 폐열(연소잔열)을 이용하여 상기 파쇄기로부터 유입된 음식물쓰레기를 건조기 내부에서 건조된다.(건조단계 S2)
이때, 건조 과정에서 발생하는 증발가스는 응축기를 통과시켜 응축수로 만들고, 또한 보관과정에서 발생하는 침출수와 함께 미생물 처리한 후, 양어장의 공급수로 재활용한다.(응축단계 S5)
또한 건조된 음식물을 탄화기(30)에 투입한 다음, 축열보일러로부터 공급되는 1,100℃의 열을 탄화기에 공급하면서 건조된 음식물쓰레기를 탄화기 내부의 온도를 250℃ 이상에서 탄화한다.(탄화단계 S3)
탄화물을 물고기 사료의 보조흡착제로 재활용하기 위하여 분말상태로 분쇄한다.(분쇄단계 S4)
또한 건조된 음식물쓰레기가 탄화되면서 생성되는 악취성 공기 및 메탄이 주로 함유된 분해가스는 탄화기의 배출구를 통하여 고온의 축열보일러로 순환시켜 보조연료로 사용하면서 고온소각 처리한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 종래의 음식물쓰레기 처리장치를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치의 축열보일러를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 음식물쓰레기 처리방법을 나타낸 순서도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 파쇄기 15: 공기 공급관
20: 건조기 21: 회전 스크류
25: 폐열 회수관 30: 탄화기
31: 교반기 35: 분해가스 유통관
36: 축열 유통관 40: 축열보일러
41: 연소실 42: 버너
45: 축열실 46: 내화벽돌
50: 분쇄기 60: 응축기
Claims (12)
- 음식물쓰레기의 파쇄가 이루어지는 파쇄기(10)와;상기 파쇄기(10)와 연결되어 상기 파쇄기(10)로부터 배출되는 음식물쓰레기가 건조되는 건조기(20)와;상기 건조기(20)와 연결되어 상기 건조기(20)로부터 유입된 음식물쓰레기가 탄화되는 탄화기(30)와;버너(42)가 구비된 하나 이상의 연소실(41)과, 상기 연소실(41)에서 발생된 연소열이 축열되도록 내·외측에 내화벽돌(46)이 배치된 축열실(45)로 이루어져 상기 탄화기(30)에 일정온도의 열에너지를 공급하는 축열보일러(40); 및상기 탄화기(30)로부터 배출된 음식물쓰레기의 탄화물이 분쇄되는 분쇄기(50)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 탄화기(30)와 축열보일러(40)는 분해가스 유통관(35)과 축열 유통관(36)을 통해 서로 연결되며, 상기 분해가스 유통관(35)을 통해 상기 탄화기(30)에서 발생된 분해가스가 상기 축열보일러(40)에 공급되고 상기 축열 유통관(36)을 통해 상기 축열보일러(40)에서 발생된 열에너지가 상기 탄화기(30)에 공급되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 축열보일러(40)는 하나 이상 다수개가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
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- 제 1항에 있어서,상기 건조기(20)와 탄화기(30)는 폐열회수관(25)을 통해 서로 연결되며, 상기 폐열회수관(25)을 통해 상기 탄화기(30)로부터 발생된 폐열은 상기 건조기(20)에 공급되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 건조기(20) 내부에는 회전 스크류(21)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 탄화기(30) 내부에는 교반기(31)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 건조기(20)와 연결되어 상기 건조기(20)로부터 발생된 증발가스를 응축하는 응축기(60)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 파쇄기(10)와 축열보일러(40)는 공기공급관(15)을 통해 서로 연결되며, 상기 공기공급관(15)을 통해 상기 파쇄기(30) 내부의 악취성 공기 및 가스가 상기 축열보일러(40)에 공급되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
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