KR100999417B1 - 음식물쓰레기처리장치의 스팀 멸균 처리조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기 처리장치로서 닭, 오리, 돼지와 같은 가축의 사료로 재활용하기 위한 처리과정으로서 음식물쓰레기에 잔존하여 가축에 해를 끼칠 우려가 있는 유해세균을 고온의 스팀에 의해 완전하게 멸균하여 보다 양질의 사료를 생산하도록 하는 음식물쓰레기처리장치의 스팀 멸균 처리조에 관한 것이다.

멸균처리조, 교반수단, 멸균수단, 급기수단, 음식물쓰레기, 습식사료

Description

음식물쓰레기처리장치의 스팀 멸균 처리조{STERILIZING TANK BY STEAM FOR FOOD WASTE TREATMENT MACHINE}

본 발명은 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 음식물쓰레기를 처리하여 닭, 오리, 돼지와 같은 가축의 사료로 재활용하기 위한 처리과정으로서 음식물쓰레기에 잔존하여 가축에 해를 끼칠 우려가 있는 유해세균을 고온의 스팀에 의해 완전하게 멸균하여 보다 양질의 사료를 생산하도록 하는 음식물쓰레기처리장치의 스팀 멸균 처리조에 관한 것이다.

과거 농경사회가 주를 이루어 온 우리 민족은 전통적으로 쓰레기 재활용에 대한 인식이 의식화되어 있어 일상생활에서 발생되는 모든 쓰레기를 한 집안 내에서 완전하게 소화시켜 왔다.

즉, 식사 후 남겨진 음식물 찌꺼기는 물론이고, 밥을 짓기 위해 쌀을 씻어낸 구정물 한방울까지도 소, 돼지 등 가축들의 먹이로 활용하게 하는 등 철저한 쓰레기 관리를 해왔다.

그러나 현대에는 생활환경의 변화로 다량의 물질을 소비하면서 이에 따른 쓰레기의 발생이 폭증하고 있으며, 농촌에서도 화학비료와 같은 무기농법으로 인하여 농민들의 퇴비사용이 감소되면서 토양은 점차 척박해지고, 점점 증가되고 있는 유해한 화학물질이 포함된 쓰레기가 범람하고 있다.

특히, 가정이나 음식점 등에서 배출되는 음식물쓰레기는 다량의 물기를 포함하고 있어서 장시간 동안 방치할 경우에는 부패가 쉽게 되고, 쓰레기가 부패하는 과정에서 다량의 악취와 폐수가 발생되어 하천으로 그대로 배출시킴으로써 하천의 수질환경을 훼손하며, 소각시에는 대기를 심각하게 오염시키고 있다.

그동안 급속하게 산업화 도시화하면서 다수의 사람들이 도시에 몰려 살게 되면서 종래와 같이 전통적인 방식의 음식물쓰레기처리는 사실상 불가능하므로 매립 등의 방법에 의하여 처리하고 있다.

그런데 당국에서는 우선 매립량을 줄이기 위한 감량화에 치중하는 정책으로 일관해 오면서 음식물 찌꺼기 수거요령을 살펴보면 물을 빼내기 위해 채반을 받쳐 액체는 하수구로 마구 흘려 보내도록 함으로써 하천의 수질오염을 가증시키는 우를 범하고 있으며, 건더기 고체쓰레기는 대부분 비닐봉지에 담아 일반 쓰레기와 같이 버리던 것을 근래들어 별도의 분리수거가 행해지고 있는 실정이다.

이와 같은 우리의 음식쓰레기 처리가 외국에 비해 어렵게 된 요인은 세계에서도 독특한 우리의 식생활 문화로 인해 식단이 수많은 탕종류와 국물 위주로 구성되어 생쓰레기의 수분함량이 83% 정도로 외국 생쓰레기의 수분함량 60%와는 상당한 차이가 있기 때문이다.

따라서 우리의 실정에 알맞는 분리방법 및 장치를 통해 액체와 고체를 동시에 완벽하게 처리하여 양질의 가축사료와 안전한 비료를 생산할 수 있도록 할 필요가 있었다.

그런데, 지금까지 개발된 유기성 폐기물 처리장치의 경우에 대부분 건조시키는 방법을 사용하는 것으로, 장시간에 걸쳐 가열을 하여야 하기 때문에 열손실이 많고 다량의 수분 조절제를 필요로 할 뿐만 아니라 건조된 제품을 가축에 먹이면 치명적인 염류중독이 유발될 수도 있으며, 토양에 시비하는 경우에는 염류축적이나 부패균에 의한 부패분해가 일어나 농작물에 병충해가 심화되는 문제점이 있었다.

또한, 발효방식을 채택한 처리장치는 대부분 기계 내부에 임팰러를 설치하여 내용물을 저어주면서 열과 공기를 공급하여 자연 발효를 유도하도록 되어 있는데, 이 경우에는 발효 처리된 제품에 호기 호열성 미생물 중 부패 미생물 계열이 잔존하기 때문에 건조 처리시간이 길어지면 변질되어 악취를 발생시키거나 비위생적으로 되며 제품의 영양도 떨어지게 된다.

또한 이 제품을 시비하는 경우 토양속에서도 어느 정도의 유기물을 내포하고 있기 때문에 습도와 온도만 맞추어지면 산소를 선호하는 부패균이 토양에서 우위를 차지하게 되므로 작물에 큰 피해를 주며, 토양을 더욱 더 부패형으로 변화시켜 토지의 황폐화를 가져 오는 문제점이 있었다.

상기와 같은 음식물쓰레기에 의한 막대한 피해를 막기 위하여 여러 종류의 음식물쓰레기 처리장치 및 그 방법이 개발되고 있다.

첫째 음식물쓰레기중에 포함되어 있는 물기를 탈수한 뒤에 발효균을 첨가하 여 퇴비나 사료로 만드는 장치 및 그 방법과, 둘째로 단순히 음식물쓰레기에서 물기만 탈수하는 장치 및 그 방법과, 셋째로 음식물쓰레기에서 물기를 제거한 뒤에 물기가 제거된 음식물쓰레기를 건조시키는 장치 및 그 방법들이 알려져 있다.

상기 세 가지 장치 및 그 방법에 의한 음식물쓰레기 처리장치 및 그 방법은 음식쓰레기의 부피와 수분을 대폭 축소시켜 음식쓰레기의 양을 줄일 수는 있으나, 첫번째의 장치 및 그 방법과 세번째의 장치 및 그 방법은 처리비용 및 음식물쓰레기 처리설비의 제작 비용이 고가이여서 실용화가 어려운 문제점이 있으며, 두번째의 음식물쓰레기 장치 및 그 처리방법은 처리 비용이 상기 첫번째와 세번째의 음식물쓰레기 처리장치 및 그 방법보다는 저렴하여 실용화가 가능하였으나, 처리과정 및 처리설비와 음식물의 분리 수거등의 장치상의 미비 점으로 인하여 음식쓰레기중에 포함되어 있는 나무젓가락이나 이쑤시개, 유리병조각 등과 같은 단단한 이물질이 섞여있는 경우에는 음식쓰레기의 처리가 불가능할 뿐 만아니라 음식물쓰레기 처리장치가 쉽게 파손되게 되는 등의 문제점을 지니고 있었다.

그리고, 음식물쓰레기를 사료화하기 위한 노력을 많이 기울여 실용화된 경우도 있었으나, 대부분 음식물쓰레기의 건더기부분을 탈수 후 곧바로 사료로 사용하는 것이 대부분으로 관리가 소홀할 경우 유해세균이 번식하여 가축에 해를 주는 문제점이 있었다.

따라서 음식물쓰레기를 수거하여 사료 등으로 재활용을 하기 위해서는 대부분의 음식물이 매우 부패성이 강한 유기물질이며, 대부분 외기에 노출되어 유해세균이 번식할 우려가 매우 크며, 유해세균이 다량 잔류하는 재활용 사료를 먹일 경 우 가축에 해를 끼칠 우려가 있으므로 가축의 사료로 재활용하기 위해서는 음식물쓰레기의 가공물에 잔류하는 유해세균을 완전하게 멸균할 필요성이 있다.

본 발명은 음식물쓰레기의 처리과정에서 발생된 겔상태의 탈수액을 고온고압의 스팀으로 완전하게 가열하여 멸균시킴으로써 음식물쓰레기에 의한 재활용 습식사료를 보다 양호하게 가공하도록 하며, 가축에게 보다 청결한 사료로 가공하여 공급할 수 있도록 하며, 수증기에 의한 수분공급으로 적정의 염도가 조절되어 가축의 사료에 적합하도록 한 음식물쓰레기처리장치의 스팀 멸균 처리조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 포장비닐 등에 포장되어 수거된 음식물쓰레기를 파쇄선별기에 의해 파쇄한 후 비닐 등을 포함하는 협잡물을 선별하여 배출하고, 탈수장치에 의해 탈수공정을 거쳐 탈수탱크에 모아진 겔상태의 탈수액을 가공하여 습식사료를 생산하는 장치로서, 하단부가 콘형으로 형성되고, 끝단부에 드레인밸브가 형성된 배출관이 설치되며, 상부에는 탈수액의 투입량을 조절하도록 조절밸브가 구비된 투입관이 설치된 스팀멸균처리조와; 상기 스팀멸균처리조의 내부 하단부에 설치된 분사노즐을 통하여 내용물에 고압의 압축공기를 분사하는 급기수단과; 상기 스팀멸균처리조의 중심부에 설치되어 회전하는 다수의 교반날개에 의해 교반하여 내용물을 골고루 가열하도록 하는 교반수단과; 상기 스팀멸균처리조의 내부에 고온고압의 스팀을 분사하여 멸균작용을 하도록 하는 멸균수단 을 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 멸균수단은 상기 스팀멸균처리조의 내부 둘레에 나선형으로 설치되며, 내측방향을 향하여 일정간격으로 다수개의 스팀분출공이 천공된 스팀관과; 상기 스팀관에 고온고압의 스팀을 공급하도록 하는 보일러를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 교반수단은 상기 스팀멸균처리조의 상부에 설치된 상부지지대의 중앙부에 고정설치되며, 회전속도를 저속으로 출력하는 기어드모터와; 상기 기어드모터의 축으로서 회전력을 전달하며, 하단부가 상기 스팀멸균처리조의 내부 하단 중심부에 고정설치된 하부지지대의 베어링에 지지되어 회동하는 교반축과; 상기 교반축에 설치된 다수의 교반날개로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 급기수단은 상기 스팀멸균처리조의 저면부에는 고압의 압축공기를 분사하도록 하는 다수의 분사노즐과; 상기 분사노즐에 고압공기를 공급하는 급기관과; 상기 급기관에 고압공기를 공급하는 압축기를 포함한다.

이와 같은 본 발명은 음식물쓰레기를 가공처리하여 가축의 먹이로 사용하도록 함에 있어 음식물쓰레기에 잔류하는 유해세균을 고온고압의 수증기에 의해 완전하게 멸균처리하도록 함으로써 가축의 위생을 보다 양호하게 관리할 수 있도록 함과 동시에 수증기에 의한 수분의 공급으로 적정 염도로 조절되어 가축에게 보다 양질의 음식물쓰레기 재활용사료를 공급하도록 하는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 음식물쓰레기 처리시스템의 처리공정을 도시한 공정도로서, 상기 음식물쓰레기 처리시스템은 각 음식점이나 아파트단지에서 수집하여 수거된 음식물쓰레기를 운반차량(1)에 의해 운반하여 계량 후 저장호퍼(2)로 입고한 다음 자연적으로 흘러나오는 침출수를 별도의 침출수저장조(5)에 모아 저장하도록 하며, 침출수가 빠진 음식물쓰레기는 파쇄선별기(3)로 투입된다.

상기 파쇄선별기(3)는 음식물쓰레기를 담은 비닐봉지를 파쇄함은 물론 큰 규격의 쓰레기를 잘게 파쇄한 다음 비닐과 같은 협잡물은 선별하여 배출하고, 순수한 음식물쓰레기만을 탈수장치(4)를 이송한다. 본 장치에서 각 이송라인은 통상적으로 널리 사용하고 있는 스크류컨베이어를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 탈수장치(4)로 이송된 음식물쓰레기는 탈수과정에 적정 크기의 메쉬망에 의해 의해 묽은 탈수액과 건더기로 분리되어 각각 처리하는데 상기 묽은 탈수액은 탈수탱크(7)로 유입되어 저장되었다가 상태에 따라 등급별로 분리 저장하여 상태가 양호한 것은 스팀멸균처리조(100)를 통하여 멸균한 다음 습식사료저장조(11)에 저장하여 최종적으로 습식사료로 출하하며, 건더기는 스크린탈수기(10)를 거쳐 수분함량을 줄인 다음 건식사료로 사용하거나 또는 로드셀반응기(6)에 의해 정확한 비율을 유지하면서 생석회나 톱밥 등 부산물을 섞어 배합비율을 맞추어 유기질 비료를 생산하여 재활용하도록 한다.

한편, 탈수탱크(7)로 부터 상태가 불량한 폐수로 구분된 탈수액은 폐수저장 조(12)에 저장되었다가 고액분리기(13)를 통하여 찌꺼기와 수분을 최대한 분리한 다음 각각 폐기처리에 용이하도록 하는 것이다.

본 발명은 상기 음식물쓰레기 처리시스템의 탈수장치(4)에 의해 처리되어 생성된 탈수액은 상태에 따라 A,B,C급과 같이 내용물의 특성에 따라 상태별로 구분하여 탈수탱크(11)에 각각 분리하여 저장하였다가 비교적 양호한 상태의 A, B급 탈수액은 재처리하여 가축의 먹이로 사용하기 위한 습식사료로 가공하는 것으로 가축에게 보다 위생적인 사료를 가공 공급하기 위하여 스팀멸균처리조(100)에 의하여 음식물쓰레기에 잔류하는 유해세균을 완전하게 멸균 제거하도록 하는 것이다.

도 2는 본 발명 실시예인 스팀멸균처리조(100)의 구성을 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 내부 구성을 보인 A - A선 단면도이며, 도 4는 도 2의 평면도로서, 포장비닐 등에 포장되어 수거된 음식물쓰레기를 파쇄선별기(3)에 의해 파쇄한 후 비닐 등을 포함하는 협잡물을 선별하여 배출하고, 탈수장치(4)에 의해 탈수공정을 거쳐 탈수탱크(7)에 모아진 겔상태의 탈수액을 스팀멸균처리조(100)에 투입하여 고온고압의 수증기를 공급하여 멸균처리함으로써 유해세균을 제거하여 보다 위생적인 습식사료로 가공생산하는 장치이다.

본 발명 실시예는 배출관(120)과 투입관(110)이 설치된 스팀멸균처리조(100)와; 상기 스팀멸균처리조(100)의 내부에 고압의 압축공기를 분사하는 급기수단과;상기 스팀멸균처리조(100)의 내용물을 골고루 교반하는 교반수단과; 상기 스팀멸균처리조(100)의 내부에 고온고압의 스팀을 분사하여 멸균작용을 하도록 하는 멸균수단을 포함하여 구성된다.

상기 스팀멸균처리조(100)는 하단부가 콘형으로 형성되고, 끝단부에 드레인밸브(121)가 형성된 배출관(120)이 설치되며, 상부에는 탈수액의 투입량을 조절하도록 조절밸브(111)가 구비된 투입관(110)이 설치되어 있다.

상기 배출관(120)의 드레인밸브(121)는 원격으로 조절할 수 있도록 드레인밸브구동모터(122)를 설치함으로써 보다 용이하게 운전할 수 있도록 하였다.

상기 스팀멸균처리조(100)의 내부 하단부에 설치된 분사노즐(152)을 통하여 내용물에 고압의 압축공기를 분사하는 급기수단이 설치되어 있다.

상기 급기수단은 상기 스팀멸균처리조(100)의 저면부에는 고압의 압축공기를 분사하도록 하는 다수의 분사노즐(152)과; 상기 분사노즐(152)에 고압공기를 공급하는 급기관(151)과; 상기 급기관(151)에 고압공기를 공급하는 압축기(150)를 포함하여 구성된다.

상기 스팀멸균처리조(100)의 중심부에 설치되어 회전하는 다수의 교반날개(142)에 의해 교반하여 내용물을 골고루 가열하도록 하는 교반수단이 구비되어 있다.

상기 교반수단은 상기 스팀멸균처리조(100)의 상부에 설치된 상부지지대(130)의 중앙부에 고정설치되며, 회전속도를 저속으로 출력하는 기어드모터(140)와; 상기 기어드모터(140)의 축으로서 회전력을 전달하며, 하단부가 상기 스팀멸균처리조(100)의 내부 하단 중심부에 고정설치된 하부지지대(180)의 베어링(181)에 지지되어 회동하는 교반축(141)과; 상기 교반축(141)에 설치된 다수의 교반날개(142)로 구성된다.

또한, 상기 스팀멸균처리조(100)의 내부에 고온고압의 스팀을 분사하여 멸균작용을 하도록 하는 멸균수단은 상기 스팀멸균처리조(100)의 내부 둘레에 나선형으로 설치되며, 내측방향을 향하여 일정간격으로 다수개의 스팀분출공(161)이 천공된 스팀관(160)과; 상기 스팀관(160)에 고온고압의 스팀을 공급하도록 하는 보일러(170)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 효과를 살펴본다.

도 5는 본 발명의 작동상태를 보인 단면도로서, 스팀멸균처리조(100)의 상부에 설치되어 투입관(110)을 통하여 적정량의 탈수액을 투입한 다음 조절밸브(111)를 폐쇄하여 일정량 투입된 탈수액에 대하여 스팀멸균작업을 수행한다.

상기 스팀멸균처리조(100)의 콘형 하단부에 설치된 배출관(120)의 드레인밸브(121)는 멸균작업이 완료될 때까지 개방하여서는 아니된다.

이와같은 상태에서 멸균수단과 교반수단 및 급기수단을 가동하여 약 1시간 동안 멸균작업을 수행한다.

즉, 상기 스팀멸균처리조(100)의 내부 둘레에 나선형으로 설치되어 있고, 내측방향을 향하여 일정간격으로 다수개의 스팀분출공(161)이 천공된 스팀관(160)을 통하여 보일러(170)에 의해 가열공급되는 고온고압의 수증기가 스팀멸균처리조(100)의 내부에 담겨진 겔상태의 탈수액에 집중 분사되면서 점점 가열되게 되는 것이다.

상기 공급되는 고온 고압의 수증기는 탈수액에 잔존하는 유해세균을 멸균함과 동시에 즉시 물로 응결되어 수분을 공급하는 효과가 있어 사료의 염도를 낮추어 주는 효과가 있다.

또한, 상기 멸균수단을 작동함과 동시에 상기 스팀멸균처리조(100)의 중심부에 설치되어 회전하는 다수의 교반날개(142)에 의해 교반하여 내용물을 골고루 가열하도록 하는 교반수단과 상기 스팀멸균처리조(100)의 내부 하단부에 설치된 분사노즐(152)을 통하여 내용물에 고압의 압축공기를 분사하는 급기수단을 동시에 가동하여 보다 완전하게 멸균작용이 이루어지도록 한다.

즉, 고온고압의 수증기를 스팀멸균처리조(100) 내부에 분사하면서 교반날개(142)에 의해 겔상태의 탈수액을 골고루 교반하고, 하부에서 분출되는 압축공기가 내부에 분출하여 전체적으로 고르게 가열되도록 함으로써 멸균작업을 수행하게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명은 음식물쓰레기를 상태에 따라 구분하여 종류별로 다양한 장치와 경로를 거쳐 처리하면서 재활용가능한 것과 폐기할 것을 명확히 구분하여 처리하도록 하며, 특히 수요자의 요구에 맞추어 수분함유량에 따른 적정의 점도를 조절하여 가축의 사료로 사용하기 적합하도록 가공하도록 하는 것이다.

본 발명은 다량으로 배출되는 음식물쓰레기를 가공하여 가축의 사료로 재활용할 수 있도록 하는 기술로서, 음식물쓰레기에 포함되어 있을 수 있는 유해 세균을 고온고압의 스팀으로 가열하여 완전하게 멸균시킴으로써 보다 양질의 사료를 공급하도록 하는 기술로서 산업상 이용가능성이 매우 큰 기술이다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 음식물쓰레기 처리시스템의 공정도.

도 2는 본 발명 실시예의 구성을 보인 사시도.

도 3은 도 2의 내부 구성을 보인 A - A선 단면도.

도 4는 도 2의 평면도.

도 5는 본 발명의 작동상태를 보인 단면도.

* 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 운반차량 2: 저장호퍼

3: 파쇄선별기 4: 탈수장치

5: 침출수저장조 6: 로드셀반응기

7: 탈수탱크 9: 퀼른건조기

10: 스크린탈수기 11: 습식사료저장조

12: 폐수저장조 13: 고액분리기

100: 스팀멸균처리조 110: 투입관

111: 조절밸브 120: 배출관

121: 드레인밸브 122: 드레인밸브구동모터

130: 상부지지대 140: 기어드모터

141: 교반축 142: 교반날개

150: 콤프레셔 151: 급기관

152: 분사노즐 160: 스팀관

161: 스팀분출공 170: 보일러

180: 하부지지대 181: 베어링

Claims (4)

1. 포장비닐 등에 포장되어 수거된 음식물쓰레기를 파쇄선별기(3)에 의해 파쇄한 후 비닐 등을 포함하는 협잡물을 선별하여 배출하고, 탈수장치(4)에 의해 탈수공정을 거쳐 탈수탱크(7)에 모아진 겔상태의 탈수액을 가공하여 습식사료를 생산하는 장치로서,

   하단부가 콘형으로 형성되고, 끝단부에 드레인밸브(121)가 형성된 배출관(120)이 설치되며, 상부에는 탈수액의 투입량을 조절하도록 조절밸브(111)가 구비된 투입관(110)이 설치된 스팀멸균처리조(100)와;

   상기 스팀멸균처리조(100)의 저면부에는 고압의 압축공기를 분사하도록 하는 다수의 분사노즐(152)과, 상기 분사노즐(152)에 고압공기를 공급하는 급기관(151)과, 상기 급기관(151)에 고압공기를 공급하는 압축기(150)를 포함하며, 상기 스팀멸균처리조(100)의 내부 하단부에 설치된 분사노즐(152)을 통하여 내용물에 고압의 압축공기를 분사하는 급기수단과;

   상기 스팀멸균처리조(100)의 상부에 설치된 상부지지대(130)의 중앙부에 고정설치되며, 회전속도를 저속으로 출력하는 기어드모터(140)와, 상기 기어드모터(140)의 축으로서 회전력을 전달하며, 하단부가 상기 스팀멸균처리조(100)의 내부 하단 중심부에 고정설치된 하부지지대(180)의 베어링(181)에 지지되어 회동하는 교반축(141)과, 상기 교반축(141)에 설치된 다수의 교반날개(142)로 구성되고, 상기 스팀멸균처리조(100)의 중심부에 설치되어 회전하는 다수의 교반날개(142)에 의해 교반하여 내용물을 골고루 가열하도록 하는 교반수단과;

   상기 스팀멸균처리조(100)의 내부 둘레에 나선형으로 설치되며, 내측방향을 향하여 일정간격으로 다수개의 스팀분출공(161)이 천공된 스팀관(160)과, 상기 스팀관(160)에 고온고압의 스팀을 공급하도록 하는 보일러(170)를 포함하고, 상기 스팀멸균처리조(100)의 내부에 고온고압의 스팀을 분사하여 멸균작용을 하도록 하는 멸균수단을 포함하는 음식물쓰레기처리장치의 스팀 멸균 처리조.
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