KR101233694B1 - 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치에 관한 것으로서, 음식폐기물과 음식물탈리액이 유입되어 혼합되는 혼합부와, 음식폐기물을 분쇄하는 분쇄부와, 음식폐기물을 필터링하여 혼합부의 외부로 배출하는 필터링부와, 음식폐기물을 저장하는 저장부와, 음식폐기물과 급수를 교반하는 교반부와, 음식폐기물의 고형물 농도를 측정하는 측정부를 포함하고, 혼합부는 음식폐기물 및 음식물탈리액의 유입량을 제어하여 음식폐기물의 고형물 농도를 조절하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 음식물 혐기소화조에 공급되는 음식폐기물의 고형물 농도를 일정하게 유지하여 고형물의 농도가 계절, 요일, 날짜, 지역에 따라 변동되는 것을 방지하여 음식물 혐기소화의 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음식폐기물의 처리시 고형물 농도를 일정하게 유지하여 혐기소화 처리하도록 하는 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치에 관한 것이다.
통상, 유기성 폐기물은 농축슬러지, 축산분뇨, 분뇨, 음식물쓰레기, 음폐수, 음식폐기물 등이 주성분으로서 유기물질을 함유하고 있어 최근 들어 폐기처분대상에서 재활용 가능한 물질로 바뀌고 있다.
통상의 유기성폐기물은 함수율이 78∼96%인 고상 내지는 슬러리 형태로 발생되며, 수분을 제외한 슬러지의 고형물 중 유기물질은 보통 50∼95%로 다양한 범위 내에 함유하고 있으며, 이로 인한 에너지 회수를 위한 소화처리 효율이 보통 50% 내외에 달하고 있다.
2008년 기준으로 국내에서는 유기성폐기물이 398,303톤/일 발생하고 있으며, 이들 대부분은 재활용되며 잔여폐기물은 해양투기, 소각, 매립을 통해 처리하고 있으며, 환경문제나 사회적인 여러가지 문제를 야기시키고 있어, 국내에서는 2011년까지 유기성 폐기물의 해양투기 금지법을 만들어 유기성 폐기물의 육상에서의 재활용 비율을 80%정도까지 높이고자 하고 있다.
일반적인 종래의 유기성 폐기물의 재활용 방법으로는 사료화, 퇴비화, 액비화, 혐기소화, 호기소화 등의 방법이 있으며, 이중 혐기소화방법은 하수처리장 내 슬러지의 감량화를 위한 목적으로 설치가 이루어졌으며, 기타 축분 및 음식물쓰레기, 음폐수 등은 호기산화 및 해양투기방법이 대부분 이루어 지고 있는 실정이다.
특히, 음식폐기물의 처리방법에는 사료화, 퇴비화, 액비화 등의 방법이 있으며, 이러한 방법을 사용하지 않고 음식물을 선별파쇄, 분쇄하여 직접 혐기소화하는 방법의 국내 적용은 오래되지 않아, 기술 실적이 많지 않은 실정이다.
유기성폐기물 처리시 음식폐기물의 혐기소화 처리방법은 주로 선별, 파쇄된 음식폐기물을 펌프로 이송시키는 과정에서 배관에 분쇄장치를 두어, 분쇄된 음식물과 음폐수를 혼합하여 혐기소화 하는 방식을 채택하고 있다.
하지만 국내에서 계절별, 지역별, 요일별로 음식폐기물의 성상이 다르게 변동이 발생되어 음식폐기물의 고형물 농도가 이에 따라 변동됨으로써, 이러한 음식폐기물의 고형물 농도의 변화에 따라 미생물의 소화효율에 영향을 미치게 되므로 음식폐기물의 혐기소화 처리 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 음식물 혐기소화조에 공급되는 음식폐기물의 고형물 농도를 일정하게 유지하여 고형물의 농도가 계절, 요일, 날짜, 지역에 따라 변동되는 것을 방지하여 음식물 혐기소화의 효율을 향상시키고, 혼합부에 적체되는 음식폐기물을 감소시켜 분쇄부의 분쇄부하를 감소시키며, 필터링부의 막힘을 방지하고, 고형물의 농도를 용이하게 검출할 수 있는 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 음식폐기물과 음식물탈리액이 유입되어 혼합되는 혼합부; 상기 혼합부의 하부에 설치되어 상기 혼합된 음식폐기물을 분쇄하는 분쇄부; 상기 혼합부의 측벽에 설치되어 상기 분쇄된 음식폐기물을 필터링하여 혼합부의 외부로 배출하는 필터링부; 상기 혼합부의 측벽 둘레에 설치되어 상기 배출된 음식폐기물을 저장하는 저장부; 상기 저장부에 설치되어 상기 저장된 음식폐기물과 급수를 교반하는 교반부; 및 상기 저장부에 설치되어 상기 교반된 음식폐기물의 고형물 농도를 측정하는 측정부;를 포함하고, 상기 혼합부는, 상기 측정부에서 측정된 음식폐기물의 고형물 농도에 따라 음식폐기물 및 음식물탈리액의 유입량을 제어하여 음식폐기물의 고형물 농도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 필터링부는, 상기 혼합부의 하부 측벽에 형성된 제 1 타공망과, 상기 혼합부의 상부 측벽에 형성되되 상기 제 1 타공망 보다 큰 사이즈의 타공홀이 형성된 제 2 타공망으로 이루어져 있다.
본 발명의 상기 제 1 타공망의 내부에는 상기 제 1 타공망의 타공홀의 막힘을 방지하도록 회전식 스크레이퍼가 설치되어 있다.
본 발명의 상기 측정부는, 토크미터의 저항값을 측정하여 상기 저항값에 의거해서 음식폐기물의 고형물 농도를 산출한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 저장부의 측정부에서 측정한 고형물의 농도에 따라 혼합부로 투입되는 음식폐기물과 음식물탈리액의 투입량을 조절하여 고형물의 농도를 일정하게 유지함으로써, 음식물 혐기소화조에 공급되는 음식폐기물의 고형물 농도를 일정하게 유지하여 고형물의 농도가 계절, 요일, 날짜, 지역에 따라 변동되는 것을 방지하여 음식물 혐기소화의 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
혼합부의 측벽에 설치된 필터링부에는 타공홀의 사이즈가 서로 다른 타공홀이 형성된 타공망을 형성함으로써, 혼합부에 적체되는 음식폐기물을 감소시켜 분쇄부의 분쇄부하를 감소시킬 수 있게 된다.
필터링부의 내부에 회전식 스크레이퍼를 설치하여 필터링부의 막힘을 방지할 수 있게 된다.
측정부에서 측정한 토크미터의 저항값에 의해 고형물의 농도를 상관관계식에 의해 산출함으로써, 고형물의 농도를 용이하게 검출할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치를 나타내는 구성도.
도 2는 도 1의 "A"부에 대한 확대도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치를 나타내는 블럭도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치에서 고형물 농도와 토크미터의 상관관계를 나타내는 그래프.
도 2는 도 1의 "A"부에 대한 확대도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치를 나타내는 블럭도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치에서 고형물 농도와 토크미터의 상관관계를 나타내는 그래프.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 도 1의 "A"부에 대한 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치를 나타내는 블럭도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치에서 고형물 농도와 토크미터의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치는 혼합부(10), 분쇄부(20), 필터링부(30), 저장부(50), 측정부(52), 교반부(60)를 포함하여 이루어져 음식폐기물의 고형물 농도를 일정하도록 조절하여 음식폐기물을 음식물 혐기소화조로 배출하여 혐기소화 처리하게 된다.
혼합부(10)는 하부에서 음식폐기물이 유입되고 상부에서 음식물탈리액이 유입되어 서로 혼합되는 혼합드럼으로서, 혼합조(11), 배출홀(12), 음식물탈리액의 유입밸브(13), 수위검출기(14), 음식폐기물의 투입밸브(15), 비상배출밸브(16)로 이루어져 있다.
혼합조(11)는 원통형상의 드럼으로 형성되어 음식폐기물과 음식물탈리액이 유입되어 서로 혼합되며, 혼합조(11)의 측면 상단 둘레에는 배출홀(12)이 복수개 등간격으로 형성되어 혼합조(11)에서 음식폐기물과 음식물탈리액이 넘치는 경우에 외부로 배출할 수 있게 된다.
음식물탈리액의 유입밸브(13)는 혼합조(11)의 상단에 형성되어, 외부의 음식물탈리액 저수조에서 혼합조(11)로 공급되는 음식물탈리액의 유입량을 조절할 수 있게 된다. 이러한 음식물탈리액의 유입밸브(13)는 외부에 별도로 설치된 제어부(70)에 의해 개폐량이 제어되어 음식물탈리액의 유입량을 조절하게 된다.
수위검출기(14)는 혼합조(11)의 상단에서 내부에 관통설치되어 혼합조(11) 내부의 수위를 검출하게 되며, 이러한 수위검출기(14)로는 초음파 레벨센서를 사용하는 것이 바람직하다.
음식폐기물의 투입밸브(15)는 혼합조(11)의 하단에 형성되어, 외부에서 1차로 분쇄된 분쇄음식물이 혼합조(11)로 공급되는 음식페기물의 유입량을 조절할 수 있게 된다. 이러한 음식폐기물의 투입밸브(15)는 외부에 별도로 설치된 제어부(70)에 의해 개폐량이 제어되어 음식폐기물의 유입량을 조절하게 된다.
비상배출밸브(16)는 혼합조(11)의 하단에 형성되어, 연결통로가 막히거나 장비의 이상발생 등과 같은 비상시에 개방되어 음식폐기물과 음식물탈리액의 혼합물을 외부로 배출하게 된다.
따라서, 혼합부(10)는, 측정부(52)에서 측정된 음식폐기물의 고형물 농도에 따라 음식폐기물 및 음식물탈리액의 유입량을 제어하여 음식폐기물의 고형물 농도를 조절할 수 있게 된다.
분쇄부(20)는 혼합부(10)의 혼합조(11) 내의 하부에 설치되어 혼합부(10)에서 혼합된 음식폐기물을 분쇄하는 분쇄수단으로서, 블레이드(21), 모터(22)로 이루어져 있다.
블레이드(21)는 혼합부(10)의 혼합조(11) 내의 하부에 회전가능하게 설치되어 회전에 의해 음식폐기물의 입자를 소정의 사이즈로 분쇄하게 되며, 블레이드(21)에는 모터(22)가 직결되어 모터(22)의 구동력에 의해 블레이드(21)가 회전하게 된다. 이러한 분쇄부(20)는 외부에 별도로 설치된 제어부(70)에 의해 모터(22)의 회전속도가 제어되어 음식폐기물의 분쇄입자 사이즈를 조절하게 된다.
필터링부(30)는 혼합부(10)의 측벽에 설치되어 분쇄부(20)에 의해 분쇄된 음식폐기물을 필터링하여 혼합부(10)의 외부로 배출하게 되며, 제 1 타공망(31)과 제 2 타공망(32)로 이루어져 있다.
제 1 타공망(31)은 혼합부(10)의 하부 측벽에 복수의 타공홀이 형성되어 음식폐기물을 필터링하여 혼합부(10)의 외부로 배출하게 되며, 제 1 타공망(31)의 내부에는 제 1 타공망(31)의 타공홀의 막힘을 방지하도록 회전식 스크레이퍼(40)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
스크레이퍼(40)는 제 1 타공망(31)의 타공홀에 음식폐기물이 막히는 것을 방지하기 위해 회전식으로 이루어지며, 모터(41), 회전축(42), 블레이드(43)로 이루어져 있다.
모터(41)는 혼합부(10)의 상부에 설치되며, 회전축(42)을 통해서 블레이드(43)에 회전구동력을 제공하게 되며, 블레이드(43)의 측단에는 브러쉬가 설치되어 블레이드(43)의 회전시 제 1 타공망(31)의 타공홀에 접촉하여 여기에 부착된 음식폐기물에 의해 타공홀이 막히는 것을 방지하게 된다.
제 2 타공망(32)은 혼합부(10)의 상부 측벽에 복수의 타공홀이 형성되며, 제 1 타공망(31)의 타공홀 보다 큰 사이즈의 타공홀이 형성되어 제 1 타공망(31)을 통해 외부로 배출되지 않은 음식폐기물을 외부로 배출하게 된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 이러한 제 1 타공망(31)의 타공홀은 직경(d1)이 10㎜로 형성되고, 제 2 타공망(32)의 타공홀은 직경(d2)이 15㎜로 형성되어, 10㎜ 보다 큰 사이즈의 음식폐기물이 혼합부(10)에 적체되어 분쇄부(20)에 무리한 부하가 걸리는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
저장부(50)는 혼합부(10)의 측벽 둘레에 설치된 밀폐형 저장수단으로서, 혼합부(10)에서 필터링부(30)를 통해 배출된 음식폐기물을 저장하며, 저장조(51), 수위검출기(53), 급수밸브(54), 조정물 반출밸브(55), 드레인밸브(56)로 이루어져 있다.
저장조(51)는 혼합부(10)의 측벽 둘레에 설치된 밀폐형 저장조로서, 혼합부(10)와 필터링부(30)를 통해서 연통되어 혼합부(10)에서 배출된 음식폐기물을 저장하게 된다.
수위검출기(53)는 저장조(51)의 상단에서 내부에 관통설치되어 저장조(51) 내부의 수위를 검출하게 되며, 이러한 수위검출기(53)로는 초음파 레벨센서를 사용하는 것이 바람직하다.
급수밸브(54)는 저장조(51)의 상단에 설치되어, 외부의 저수조에 저장된 시수가 저장조(51) 내로 공급되는 급수량을 조절할 수 있게 된다. 조정물 반출밸브(55)는 저장조(51)의 측벽 하단에 설치되어 저장조(51)에 저장된 음식폐기물의 수위를 조정하기 위한 조정물이 외부로 배출되는 배출량을 조절하게 된다. 드레인밸브(56)는 저장조(51)의 측벽 하단에 설치되어 저장조(51)에 저장된 음식폐기물을 외부로 배출시키게 된다.
측정부(52)는 저장부(50)의 저장조(51) 상단에서 내부로 관통설치되어, 저장조(51)에 저장된 음식폐기물의 고형물 농도를 측정하게 된다. 이러한 측정부(52)로는 블레이드를 이용하여 음식폐기물의 회전 저항값을 측정하는 고형물 측정센서로서 토크미터(torque meter)를 사용하는 것이 바람직하다.
측정부(52)에서 측정한 토크미터의 저항값에 의해 고형물 농도를 산출할 수 있도록, 토크미터의 저항값과 고형물 농도의 상관관계를 파악하기 위해 2010년 8월에서 2010년 11월까지 4개월 동안, 본 실시예의 고형물 농도 조절장치에서 토크미터의 저항값과 고형물의 농도를 측정한 결과는 표 1에 구체적으로 나타나 있다.
| 날짜 |
고형물 농도(%) |
토크미터의 저항값(Hz) | |
| Hz | ×10 Hz | ||
| 2010.08.11 | 10.05 | 0.67 | 6.70 |
| 2010.08.23 | 8.02 | 0.56 | 5.60 |
| 2010.08.30 | 8.19 | 0.56 | 5.60 |
| 2010.09.08 | 7.93 | 0.55 | 5.50 |
| 2010.09.10 | 8.29 | 0.57 | 5.70 |
| 2010.09.13 | 8.15 | 0.55 | 5.50 |
| 2010.09.15 | 8.38 | 0.58 | 5.80 |
| 2010.09.27 | 9.96 | 0.67 | 6.70 |
| 2010.10.07 | 10.50 | 0.69 | 6.90 |
| 2010.10.12 | 9.43 | 0.62 | 6.20 |
| 2010.10.19 | 10.29 | 0.67 | 6.70 |
| 2010.10.21 | 10.23 | 0.67 | 6.70 |
| 2010.10.28 | 10.49 | 0.69 | 6.90 |
| 2010.11.02 | 9.51 | 0.63 | 6.30 |
| 2010.11.04 | 9.19 | 0.63 | 6.30 |
| 2010.11.09 | 8.53 | 0.60 | 6.00 |
상기와 같이, 측정된 토크미터의 저항값과 고형물의 농도는 도 4에 나타낸 바와 같이 그래프로 나타내어 이들의 상관관계를 수렴한 결과, 아래의 수학식1과 같은 상관관계를 유추할 수 있게 된다.
단, x는 고형물의 농도(%)이고, y는 토크미터의 저항값(×10 Hz)이다.
따라서, 측정부(52)에서는 토크미터의 저항값을 측정하여 그 저항값과 상기 수학식1에 의거해서 음식폐기물의 고형물 농도를 산출할 수 있게 된다.
교반부(60)는 저장부(50)의 저장조(51) 상단에서 내부로 관통설치되어, 저장조(51)에 저장된 음식폐기물과, 저장조(51)에 공급된 급수를 교반하게 되며, 모터(61), 회전축(62), 블레이드(63)로 이루어져 있다.
모터(61)는 저장부(50)의 상부에 설치되며, 회전축(62)을 통해서 블레이드(63)에 회전구동력을 제공하게 되며, 블레이드(63)는 회전축(62)에 복수개가 설치되어 블레이드(63)의 회전에 의해 저장조(51)에 저장된 음식폐기물과, 저장조(51)에 공급된 급수를 교반하게 된다.
이하 도 3을 참조해서 본 실시예의 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치의 동작을 구체적으로 설명한다.
1차적으로 분쇄된 음식폐기물이 음식폐기물의 투입밸브(15)를 통해서 혼합부(10)로 투입되고, 음식물탈리액이 음식물탈리액의 유입밸브(13)를 통해서 혼합부(10)로 유입되어, 혼합부(10)에서 음식폐기물이 음식물탈리액과 혼합되어 희석된다.
음식물탈리액과 혼합된 음식폐기물은 여기에 함유된 고형물이 분쇄부(20)에 의해 소정의 입자 사이즈로 분쇄되어 필터링부(30)을 통해서 저장부(50)로 배출되어, 저장부(50)에서 음식폐기물의 고형물 농도를 측정부(52)에 의한 측정값에 의해 제어부(70)에서 산출하게 된다.
제어부(70)에서는 저장부(50)에 저장된 음식폐기물의 고형물 농도를 혼합부(10)에 투입되는 음식폐기물 및 음식물탈리액의 투입량을 조절하여 일정하게 유지한 다음에 음식물 혐기소화조로 배출시키게 된다.
따라서, 본 실시예의 고형물 농도 조절장치에 의해 음식물 혐기소화조로 배출되는 음식폐기물의 고형물 농도를 일정하게 유지할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 저장부의 측정부에서 측정한 고형물의 농도에 따라 혼합부로 투입되는 음식폐기물과 음식물탈리액의 투입량을 조절하여 고형물의 농도를 일정하게 유지함으로써, 음식물 혐기소화조에 공급되는 음식폐기물의 고형물 농도를 일정하게 유지하여 고형물의 농도가 계절, 요일, 날짜, 지역에 따라 변동되는 것을 방지하여 음식물 혐기소화의 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 혼합부의 측벽에 설치된 필터링부에는 타공홀의 사이즈가 서로 다른 타공홀이 형성된 타공망을 형성함으로써, 혼합부에 적체되는 음식폐기물을 감소시켜 분쇄부의 분쇄부하를 감소시킬 수 있고, 필터링부의 내부에 회전식 스크레이퍼를 설치하여 필터링부의 막힘을 방지할 수 있고, 측정부에서 측정한 토크미터의 저항값에 의해 고형물의 농도를 상관관계식에 의해 산출함으로써, 고형물의 농도를 용이하게 검출할 수 있는 효과를 제공한다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
10: 혼합부 20: 분쇄부
30: 필터링부 40: 스크레이퍼
50: 저장부 60: 교반부
70: 제어부
30: 필터링부 40: 스크레이퍼
50: 저장부 60: 교반부
70: 제어부
Claims (4)
- 음식폐기물과 음식물탈리액이 유입되어 혼합되는 혼합부;
상기 혼합부의 하부에 설치되어 상기 혼합된 음식폐기물을 분쇄하는 분쇄부;
상기 혼합부의 측벽에 설치되어 상기 분쇄된 음식폐기물을 필터링하여 혼합부의 외부로 배출하는 필터링부;
상기 혼합부의 측벽 둘레에 설치되어 상기 배출된 음식폐기물을 저장하는 저장부;
상기 저장부에 설치되어 상기 저장된 음식폐기물과 급수를 교반하는 교반부; 및
상기 저장부에 설치되어 상기 교반된 음식폐기물의 고형물 농도를 측정하는 측정부;를 포함하고,
상기 혼합부는, 상기 측정부에서 측정된 음식폐기물의 고형물 농도에 따라 음식폐기물 및 음식물탈리액의 유입량을 제어하여 음식폐기물의 고형물 농도를 조절하며,
상기 저장부는, 상기 혼합부에서 배출된 음식폐기물을 하류로 흘려서 저장하도록 상기 혼합부의 측벽 둘레의 일방으로 확장형성되며, 하류의 측벽 하단에 조정물반출밸브와 드레인밸브가 설치되어 있고,
상기 측정부는, 상기 저장부의 하류 측벽 하단에서 토크미터의 저항값을 측정하여 상기 저항값에 의거해서 음식폐기물의 고형물 농도를 산출하는 것을 특징으로 하는 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터링부는, 상기 혼합부의 하부 측벽에 형성된 제 1 타공망과, 상기 혼합부의 상부 측벽에 형성되되 상기 제 1 타공망 보다 큰 사이즈의 타공홀이 형성된 제 2 타공망으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 타공망의 내부에는 상기 제 1 타공망의 타공홀의 막힘을 방지하도록 회전식 스크레이퍼가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 음식폐기물의 고형물 농도 조절장치. - 삭제
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