KR101017718B1 - 음식물 쓰레기 처리 장치 및 방법 - Google Patents

음식물 쓰레기 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

배출된 음식물 쓰레기를 자원화하는 과정에서 악취 등의 환경 오염의 발생을 억제하여 친환경적인 음식물 쓰레기 처리 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명의 음식물 쓰레기 처리 장치는, 음식물 쓰레기가 공급되는 공급부, 공급부에서 전달된 음식물 쓰레기를 분리하는 고액 분리부, 고액 분리부에 배치되는 음식물 쓰레기를 냉동시키는 제1 냉동부, 제1 냉동부에서 냉동된 음식물 쓰레기를 부수는 파쇄부, 파쇄된 음식물 쓰레기를 압착하는 압착부, 압착부에서 압착된 음식물 쓰레기를 배출하는 배출부를 포함한다.
음식물, 쓰레기, 냉동, 파쇄, 압착, 냉각

Description

음식물 쓰레기 처리 장치 및 방법{Apparatus and method for disposing food waste}
본 발명은 음식물 쓰레기 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대량으로 배출된 음식물 쓰레기를 자원화하는 과정에서 악취 등의 환경 오염이 발생되는 것을 억제하여 친환경적인 음식물 쓰레기 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 음식물 쓰레기 처리는 음식물 쓰레기에 포함된 이물질을 제거하는 선별과정, 선별된 음식물 쓰레기를 잘게 부수는 파쇄과정, 파쇄된 음식물 쓰레기를 발효시키는 발효과정 등을 포함할 수 있다. 이러한 과정을 통하여 처리된 음식물 쓰레기는 퇴비화 등의 자원화를 할 수 있는 것이다.
그러나 대량으로 음식물을 처리하는 과정에서 악취로 인하여 환경 오염을 유발하는 문제점이 있다. 특히 이러한 악취는 더운 여름에 특히 심하게 발생하여 지속적으로 배출되는 대량의 음식물 쓰레기를 처리하는데 어려움이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 대량의 음식물 쓰레기를 처리하여 자원화하는 과정에서 악취가 발생하는 것을 억제하여 환경오염을 방지할 수 있는 음식물 쓰레기 처리 장치 및 처리 방법을 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 음식물 쓰레기가 공급되는 공급부, 상기 공급부에서 전달된 음식물 쓰레기를 분리하는 고액 분리부, 상기 고액 분리부에 배치되는 음식물 쓰레기를 냉동시키는 제1 냉동부, 상기 제1 냉동부에서 냉동된 음식물 쓰레기를 부수는 파쇄부, 상기 파쇄된 음식물 쓰레기를 압착하는 압착부, 상기 압착부에서 압착된 음식물 쓰레기를 배출하는 배출부를 포함하는 음식물 쓰레기 처리 장치를 제공한다.
상기 고액 분리부는 그 하부에 수분 배출부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 배출부는 쳄버에 배출구가 제공되고 상기 쳄버에는 제2 냉동부가 제공되는 것이 바람직하다.
상기 파쇄부와 상기 압착부 사이에는 파쇄된 음식물 쓰레기가 이송되는 제1 이송부가 제공되는 것이 바람직하다.
상기 압착부와 상기 배출부 사이에는 압착된 음식물 쓰레기가 이송되는 제2 이송부가 제공되는 것이 바람직하다.
상기 고액 분리부는 경사진 상태로 배치되며 위쪽을 향하여 다수의 분쇄용 돌출부가 제공되는 메쉬부재, 상기 메쉬부재를 지지하는 방진부재, 상기 메쉬부재 에 진동을 가하는 진동발생부재를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 냉동부는 상기 고액 분리부가 배치되는 쳄버에 제공되는 냉동관로, 상기 냉동관로에 연결되어 상기 고액 분리부가 제공된 쳄버를 냉각시키는 냉각기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 파쇄부는 구동원, 상기 구동원에 의하여 회전하는 다수의 회전톱날을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 압착부는 파쇄된 음식물 쓰레기가 내부에 담기며 수분이 외부로 빠져나갈 수 있는 수용부재, 상기 수용부재를 압착하는 압착기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 이송부와 제2 이송부는 컨베이어벨트로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 음식물 쓰레기를 투입하는 단계, 상기 단계에서 투입된 상기 음식물 쓰레기를 냉동하는 1차 냉동 단계, 상기 1차 냉동 단계 후에 냉동된 음식물 쓰레기를 파쇄하는 파쇄단계, 상기 파쇄단계에서 파쇄된 음식물 쓰레기를 압착하는 단계를 포함하는 음식물 쓰레기 처리 방법은 제공한다.
상기 1차 냉동 단계 후에 고액 분리부에서 냉동된 음식물 쓰레기를 미리 분쇄하는 사전 분쇄 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 1차 냉동 단계에서 음식물 쓰레기를 냉동시키는 온도는 -40℃ ~ -20℃ 범위로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 쓰레기를 압착하는 단계 후에 압착된 쓰레기를 배출하는 단계를 더 포 함하며, 배출되는 압착된 쓰레기를 냉각시키는 2차 냉동 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 2차 냉동 단계에서는 음식물 쓰레기를 냉동시키는 온도는 -15℃ ~ -5℃ 범위로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명은 음식물 쓰레기가 처리되는 과정에서 1차 냉동단계와 2차 냉동단계를 거치면서 극저온으로 다량의 음식물 쓰레기를 처리하므로 악취가 나는 것을 방지할 수 있어 환경 오염을 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배출되는 음식물 쓰레기가 압착되어 컴팩트한 상태로 퇴비화 등의 자원화를 위한 2차 공정에 사용할 수 있어 운반이 편리하고 보관이 용이하며 또한 냄새를 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 전체적인 구성도로, 음식물 쓰레기 처리 장치를 도시하고 있다. 본 발명의 실시 예의 음식물 쓰레기 처리 장치는, 하나의 어셈블리로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 음식물 쓰레기 처리 장치는, 베이스(1), 베이스(1)의 상부에 제공되는 음식물 쓰레기를 공급하는 공급부(3), 공급부(3)로 공급된 음식물 쓰레기의 고체 부분과 액체 부분을 분리하는 고액 분리부(5), 이 고액 분리부(5)에 배치되는 음식물 쓰레기를 급속 냉동시키는 제 1 냉동부(7), 제1 냉동부(7)를 통과하면서 냉동된 상태로 공급되어 파쇄되는 파쇄부(9), 파쇄부(9)에서 파쇄된 음식물 쓰레기가 공급되어 압착되어 케이크 모양으로 눌려지는 압착부(11)를 포함한다.
한편, 상술한 고액 분리부(5)의 하부에는 수분 배출부(13)가 제공된다. 그리고 파쇄부(9)와 압착부(11) 사이에는 벨트컨베이어로 이루어지는 제1 이송부(15)가 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 압착부(11)에서 처리된 음식물 쓰레기는 제2 이송부(17)를 통하여 베이스(1)의 하부에 제공되는 배출부(19)를 통하여 배출될 수 있다. 즉, 압착부(11)와 배출부(19) 사이에는 벨트컨베이어로 이루어지는 제2 이송부(17)가 제공된다. 그리고 제2 이송부(17)가 배치되는 공간(쳄버)에는 제2 냉동부(21)가 제공된다.
한편, 수분 배출부(13)의 하부 및 측면과 파쇄부(9)의 측면에는 악취를 포집하여 걸러 외부로 배출할 수 있는 통상의 악취 제거부(23, 25)가 제공된다.
베이스(1)는 내부에서 음식물 쓰레기가 일련의 공정이 연속적으로 처리될 수 있으며 외부로 악취가 배출되는 것을 최소화하기 위하여 밀폐된 공간으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 베이스(1)의 상부에는 음식물 쓰레기를 공급할 수 있는 공급부(3)가 제공된다.
공급부(3)는 개폐가 가능하며 폐쇄할 경우 밀폐 성능이 뛰어난 뚜껑이 베이스(1)에 제공된 투입구를 폐쇄할 수 있다. 이러한 공급부(3)는 음식물 쓰레기를 투입구에 투입한 후에 뚜껑으로 투입구를 밀폐시켜 막을 수 있는 구조면 어느 것이나 가능하다. 따라서 이러한 공급부(3)의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
공급부(3)의 하부에 설치되는 고액 분리부(5)는, 메쉬부재(101), 방진부재(103), 진동발생부재(105)를 포함한다. 메쉬부재(101)는 상향 경사지게 설치되며 방진 고무 등으로 이루어지는 방진부재(103)가 하부에 지지되고 진동발생부재(105)에 의하여 진동이 이루어질 수 있다. 고액 분리부(5)를 이루는 구조는 통상의 구조가 사용될 수 있다. 다만, 메쉬부재(101)는, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 메쉬부에 위방향을 향하여 돌출되는 다수의 돌출부(101a)들이 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 돌출부(101a)들은 메쉬부재(101)에 있는 냉각된 상태의 음식물 쓰레기가 진동에 의하여 돌출부(101a)들과 부딪히면서 부서져 파쇄부(9)로 이동할 때 적당한 크기로 잘라져서 이동될 수 있는 역할을 한다. 메쉬부재(101)는 스레인리스스틸, 폴리에스텔, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 재료로 형성될 수 있다.
제1 냉동부(7)에는 상술한 고액 분리부(5)를 감싸는 쳄버에 제공되는 냉동관로(7a)가 설치되며, 이러한 냉동관로(7a)들은 냉동기(7b)와 연결되는 구조를 가질 수 있다. 제1 냉동부(7)는 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 냉풍 방식에 의한 냉각부를 구성하는 것도 가능하다. 제1 냉동부(7)은 단지 고액 분리부(5)로 음식물 쓰레기가 공급될 때 이를 약 -40℃ ~ -20℃로 급속 냉각시킬 수 있는 장치면 어느 것이나 가능하다.
고액 분리부(5)의 배출측에는 파쇄부(9)가 제공된다. 파쇄부(9)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 구동원에 의하여 회전하는 회전톱날(109)이 다수개가 겹쳐지거나 일정한 거리가 띄워져 배치되는 구조를 가진다. 이러한 파쇄부(9)는 냉동된 음식물 쓰레기가 통과하면서 잘게 부서지도록 하는 것이다. 이러한 파쇄부(9)의 구조 는 본 발명의 실시 예에서 도시하여 설명한 구조에 한정되는 것은 아니며 다양한 구조로 이루어질 수 있다.
압착부(11)는 파쇄부(9)에서 파쇄되어 제1 이송부(15)를 타고 공급된 음식물 쓰레기를 압착하여 케이크 형태로 만들어 배출시킬 수 있다. 압착부(11)는 물과 수분은 상술한 수분 배출부(13)로 배출되고 음식물 쓰레기는 내부에 남는 멤브레인(Membrane) 형태의 수용부재(11a)와 이를 가압하는 압착기(11b)를 포함한다. 압착기(11b)는 통상의 공압 실린더 등을 구동원으로 하여 수용부재(11a)를 가압하여 음식물 쓰레기를 작고 수분이 빠진 케이크 형태로 만들 수 있다. 이러한 압착부(11)도 본 발명의 실시 예에서 설명하여 도시한 예에 한정되는 것은 아니며 단지 음식물 쓰레기를 압착하여 작게 만들면서 동시에 수분을 짜낼 수 있는 것이면 어느 것이나 가능하다.
상술한 압착부(11)의 일측에는 통상의 개폐 도어(D)가 있을 수 있으며 배출부(19)로 압착된 음식물 쓰레기를 배출할 수 있도록 제2 이송부(17)가 배치된다. 그리고 제2 이송부(17)가 배치된 쳄버에는 제2 냉동부(21)가 제공되어 배출부(19)로 배출되는 케이크 형태의 음식물 쓰레기를 냉동시킬 수 있다. 즉, 제2 냉동부(21)는 약 -15℃ ~ -5℃ 정도로 제2 이송부(17)를 통과하는 케이크 형태의 음식물 쓰레기가 냉동된 상태로 배출될 수 있도록 하는 것이다.
이러한 본 발명의 실시 예의 구성은 음식물 쓰레기가 처리되는 과정에서도 냉동 상태에 있으므로 악취가 발생되는 것을 막을 수 있다. 그리고, 처리된 음식물 쓰레기가 배출되는 과정에서도 악취를 발생시키지 않으므로 친환경적으로 음식물 쓰레기를 처리할 수 있다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시 예의 음식물 쓰레기 처리 과정을 도 1 과 도 4를 통하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
공급부(3)의 뚜껑을 오픈하고 투입구로 음식물 쓰레기를 투입한다(S1). 그러면 음식물 쓰레기는 고액 분리기(5)의 메쉬부재(101)에 배치된다. 이때 액체는 그 하부에 배치되는 수분 배출부(13)로 배출되어 외부의 정화장치(도시생략)로 이동되어 정화되어 처리가 될 수 있다. 물론 이러한 과정에서 발생할 수 있는 일부의 악취는 수분 배출부(13)의 하부에 배치되는 악취 제거부(23)에 의하여 포집되어 냄새여과장치(도시생략)에 의하여 필터링되어 외부로 배출될 수 있다.
그리고 이때 냉동부(7)를 작동시키면 고액 분리기(5)의 주변이 급속하게 온도가 하강한다(1차 냉동 단계로 도 4에서 S3으로 표시하고 있음). 하강온도는 약 -40℃ ~ -20℃의 범위로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러면 음식물 쓰레기는 급속 냉각되어 고체 상태가 된다. 이때에 음식물 쓰레기가 급속 냉동되면서 외부의 습도를 흡입하여 본래의 염도가 저감될 수 있다.
그리고 진동발생부재(105)에 의하여 진동이 발생하면서 메쉬부재(101)가 함께 진동에 의하여 흔들린다. 이때 메쉬부재(101)의 상부에 제공되는 다수의 돌출부(101a)들에 의하여 음식물 쓰레기가 적당한 크기의 조각으로 깨진다(냉각된 음식물을 사전에 분쇄하는 단계로 도 4에서 S5로 표시하고 있음). 즉, 얼음 형태의 음식물 쓰레기가 조각으로 사전에 부서져 파쇄부(9)로 용이하게 공급될 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 실시 예는 1차 냉동 단계에서는 냉동부에 설치된 도어(도시생략)가 닫혀진 상태로 있다가 진동이 발생되기 시작하면 닫혀진 도어가 오픈되어 냉동된 상태로 적당한 크기로 잘라지는 음식물 쓰레기가 파쇄부(9)로 이동하는 것이다.
그리고 메쉬부재(101)는 방진부재(103)들에 의하여 지지되어 있으므로 메쉬부재(101)의 상부에 배치되는 조각난 음식물 쓰레기는 메쉬부재(101)를 타고 상향 이동되어 파쇄부(9)로 이동된다.
파쇄부(9)로 유입된 음식물 쓰레기는, 도 3에 도시한 바와 같이, 모터 등의 구동원에 의하여 회전하는 회전톱날(109)들에 의하여 잘게 잘라지거나 파쇄된다(S7). 이와 같이 파쇄부(9)에서 잘게 잘라지거나 파쇄된 음식물 쓰레기는 제1 이송부(15)를 타고 압착부(11)로 공급된다.
압착부(11)에서는 파쇄된 음식물 쓰레기가 수분을 외부로 배출하는 멤브레인 형태 수용부재(11a)에 수용된다. 그리고 압착기(11b)로 수용부재(11a)를 압착하여(S9) 수분을 외부로 배출하고 케이크 형태의 음식물 쓰레기를 만든다. 즉, 압착기(11b)로 수용부재(11a)를 압착하면 수용부재(11a)에서 나오는 수분이 수분 배출부(13)를 통하여 배출된다.
압착된 케이크 형태의 음식물 쓰레기는 제2 이송부(17)를 타고 이동되면서 제2 냉동부(21)에 의하여 -15℃ ~ -5℃의 범위로 급속하게 냉동된다. 그리고 배출부(19)로 냉동된 상태로 배출되는 것이다(S11). 이와 같이 처리된 음식물 쓰레기는 냉동된 상태로 냉동차 등에 의해 수거되어 사료화 및 퇴비화를 위한 2차 처리를 할 수 있다. 본 발명의 음식물 쓰레기 처리 장치는 밀폐되어 있을 뿐 아니라, 공급부와 배출부가 작동 시에 저온으로 유지되기 때문에 악취가 발생하지 않는다.
이와 같이 본 발명은 음식물 쓰레기를 처리하는 과정에서 발생할 수 있는 악취의 발생을 억제시켜 친환경적으로 음식물 쓰레기를 처리할 수 있다. 또한, 본 발명은 배출되는 음식물 쓰레기가 압착되어 컴팩트한 상태로 퇴비화 등의 자원화를 위한 2차 공정에 사용할 수 있어 운반이 편리하고 보관이 용이하다.
도 1은 본 발명의 실시 예의 전체적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 주요부의 일부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예의 파쇄부에 적용되는 파쇄용 회전톱날을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예를 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

Claims (16)

  1. 음식물 쓰레기가 공급되는 공급부;
    상기 공급부에서 전달된 음식물 쓰레기를 분리하는 고액 분리부;
    상기 고액 분리부에 배치되는 음식물 쓰레기를 냉동시키는 제1 냉동부;
    상기 제1 냉동부에서 냉동된 음식물 쓰레기를 부수는 파쇄부;
    상기 파쇄된 음식물 쓰레기를 압착하는 압착부;
    상기 압착부에서 압착된 음식물 쓰레기를 배출하는 배출부를 포함하며,
    상기 고액 분리부는
    경사진 상태로 배치되며 위쪽을 향하여 다수의 분쇄용 돌출부가 제공되는 메쉬부재,
    상기 메쉬부재에 진동을 가하는 진동발생부재,
    를 포함하는 음식물 쓰레기 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고액 분리부는
    그 하부에 수분 배출부를 더 포함하는 음식물 쓰레기 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배출부와 압착부 사이에는 쳄버를 더 포함하고
    상기 쳄버에는 제2 냉동부가 제공되는 음식물 쓰레기 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 파쇄부와 상기 압착부는
    파쇄된 음식물 쓰레기가 이송되는 제1 이송부가 제공되는 음식물 쓰레기 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 압착부와 상기 배출부 사이에는
    그 사이에 압착된 음식물 쓰레기가 이송되는 제2 이송부가 제공되는 음식물 쓰레기 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 냉동부는
    상기 고액 분리부가 배치되는 쳄버에 제공되는 냉동관로,
    상기 냉동관로에 연결되어 상기 고액 분리부가 제공된 쳄버를 냉각시키는 냉각기
    를 포함하는 음식물 쓰레기 처리 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 파쇄부는
    구동원,
    상기 구동원에 의하여 회전하는 다수의 회전톱날
    을 포함하는 음식물 쓰레기 처리 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 압착부는
    파쇄된 음식물 쓰레기가 내부에 담기며 수분이 외부로 빠져나갈 수 있는 수용부재,
    상기 수용부재를 압착하는 압착기
    를 포함하는 음식물 쓰레기 처리 장치.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 이송부는
    컨베이어벨트로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리 장치.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 이송부는
    컨베이어벨트로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리 장치.
  12. 음식물 쓰레기를 투입하는 단계;
    상기 음식물 쓰레기를 투입하여 고액 분리부인 다수의 분쇄용 돌출부가 제공된 메쉬부재에 상기 음식물 쓰레기가 배치되도록 하여 고액을 분리하는 단계;
    상기 고액 분리 단계 후에 투입된 상기 음식물 쓰레기를 얼음 형태로 냉동하는 1차 냉동 단계;
    상기 1차 냉동 단계 후에 상기 고액 분리부의 메쉬부재에 진동발생부재로 진동을 가하여 얼음 형태의 냉동된 음식물 쓰레기가 상기 분쇄용 돌출부에 부딪혀 조각으로 미리 분쇄되는 사전 분쇄 단계;
    상기 사전 분쇄 단계 후에 냉동된 음식물 쓰레기를 파쇄하는 파쇄단계;
    상기 파쇄단계에서 파쇄된 음식물 쓰레기를 압착하는 단계;
    를 포함하는 음식물 쓰레기 처리 방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 12항에 있어서,
    상기 1차 냉동 단계에서
    음식물 쓰레기를 냉동시키는 온도는 -40℃ ~ -20℃ 범위로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리 방법.
  15. 청구항 12항에 있어서,
    상기 쓰레기를 압착하는 단계 후에
    압착된 쓰레기를 배출하는 단계를 더 포함하며,
    상기 배출 단계에서 압착된 쓰레기의 냉각이 이루어지는 2차 냉동 단계를 더 포함하는 음식물 쓰레기 처리 방법.
  16. 청구항 15항에 있어서,
    상기 2차 냉동 단계에서는
    음식물 쓰레기를 냉동시키는 온도는 -15℃ ~ -5℃ 범위로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리 방법.
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