KR101239145B1 - Device to electrolysis of aquous solution of sodium chloride contained in food waste - Google Patents
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Abstract
본 발명기술은 음식물쓰레기에 이물질을 선별하고, 이를 파쇄한 후 전해조에 투입해서 전기분해하는 기술로서, 전해조(100), 양극찌꺼기선별기(200), 전해농축기(300), 복수기(400), 전원장치(500), 진공압력제어장치(600), 가스압축기(700), 산소수소혼합가스저장탱크(800), 수봉식역화방지기(900), 혼합가스연소분배기(950)를 이용하여 음식물쓰레기에 함유되어 있는 염분, 악취, 유해가스, 수분 등을 제거하고 이들 중 동식물성유기물은 지식경제부소관 GR M 9001부산물비료로 자원화가 되고 수분은 전기분해 과정에서 담수화된 증류수 및 산소수소혼합가스가 발생되어 무공해청정 에너지를 발생된다. 음식물쓰레기에 85%나 되는 수분은 기화조건에 적합한 구조로 설계되었으므로 곤죽상태인 음식물쓰레기도 전해조 내에서는 스팀 상태가 되어 이를 진공펌프로 흡입시키면 기압은 계속 낮아져 증류수로 환수되는 기술로 담수화가 된다. 염분(NaCl)은 전기분해 과정 중 음이온인 Cl이온은 전장에 의해 양전극으로 운반되어 염소가스(Cl2)가 되고, 양이온인 Na이온은 음전극으로 운반되어 수산화기(OH)와 결합하여 양잿물(NaOH)이 되어 자원화가 되는 장치로서, 음식물쓰레기의 염분이 평균4.04% 이나, 이를 0.1% 까지도 본 발명품에 의해 탈염되어 부산물퇴비 중 최고의 품질인 GR 부산물비료로 자원화 되는 발명품이다.
또 한편으로는 음식물쓰레기에서 발생하는 악취 중 가장 심각한 암모니아(NH3)가스는 양전극 에서 발생한 염산(HCl)과 반응해서 염화질소비료(NH4Cl)가 생산되고, 마늘 썩은 냄새를 풍기는 유화수소(H2S)가스도 전기분해에 의해 제거되어 수소(H2)가스와 유황 (S2)으로 변환되어 이들은 각각 비료의 3대원소인 염화질소비료, 6대원소인 유황비료와 비료의 16대 원소인 철분, 염소 등으로 생성되어 이는 음식물쓰레기에 염분 수분 악취 유해가스까지도 자원화가 되어 퇴비 중에 가장품질이 우수한 유기질비료가 된다.
상기와 같이 음식물쓰레기 염분, 악취 및 수분 제거와 이를 에너지 및 자원화 하는 것으로 본 발명품의 전해조는 상부에는 진공압력이 외부로 빠져나가지 못하도록 밀폐시키는 덮개(60)와 내부에는 염산과 양잿물을 분리하는 전극판(10)과 하부에는 바닥판에 연결되어 있는 염화제2철용액과 양잿물용액이 수로를 통해 전기분해과정에서 과전압으로 인해 발생하는 양극찌꺼기(Anode mud)수집탱크(200)를 거처 전해농축기(300)에 각각 유입되어 일정 수위가 되면 수위조정전극(370)이 전원장치(500)를 작동시켜 물은 산소수소혼합가스와 수증기로 발생되어 복수기로 유입된다.
음식물폐기물을 전기분해과정에서 염분 수분 악취를 제거하고 동식물성 유기물은 최고급 재활용부산물로 되고, 수분(H2O)은 양전극에서는 산소(O2)가 음극에서는 수소(H2)가 발생되어 무공해청정에너지원(산소수소혼합가스)도 생산되는 발명품이다.
음식물쓰레기, 무공해청정에너지원, 산소수소혼합가스, 메탄가스, 유화수소, 탄산가스, 수봉식역화방지기, 양잿물, 염화암모늄, 염화제2철
The present invention is a technology for screening foreign matter in food waste, crushing it, and then injecting it into an electrolytic cell for electrolysis. The electrolyzer 100, the anode residue sorter 200, the electrolytic concentrator 300, the condenser 400, and the power supply Food 500 is contained in the food waste using the apparatus 500, the vacuum pressure control device 600, the gas compressor 700, the oxygen-hydrogen mixed gas storage tank 800, the water-sealed flashback arrestor 900, the mixed gas combustion distributor 950 It removes salt, odors, harmful gases, and moisture. Among them, animal and organic matters are recycled into GR M 9001 by-product fertilizer, which is affiliated with the Ministry of Knowledge Economy. Moisture is polluted by desalted distilled water and oxygen hydrogen gas. Clean energy is generated. 85% moisture in food waste is designed to be suitable for evaporation conditions, so the food waste in contaminated state also becomes steam in the electrolytic cell, and if it is inhaled with a vacuum pump, the air pressure is continuously lowered to desalination with distilled water. Salt (NaCl) is anion during the electrolysis process, Cl ions are transported to the positive electrode by the electric field to be chlorine gas (Cl 2 ), Na ions are transported to the negative electrode and combined with the hydroxyl group (OH), the positive lye (NaOH) As a device that becomes a resource, the salinity of food waste is 4.04% on average, but up to 0.1% of the waste is desalted by the present invention and is an invention product that is recycled into GR by-product fertilizer, which is the highest quality among by-product compost.
On the other hand, ammonia (NH 3 ) gas, which is the most serious odor generated from food waste, reacts with hydrochloric acid (HCl) generated from the positive electrode to produce nitrogen chloride fertilizer (NH 4 Cl), and hydrogenated hydrogen sulfide (smelling garlic). H 2 S) gas is also removed by electrolysis and converted into hydrogen (H 2 ) gas and sulfur (S 2 ), respectively, which are the three major elements of nitrogen fertilizer, the six major elements of sulfur fertilizer and fertilizer. It is made of iron, chlorine, etc., and it becomes a source of food waste, salt, water, odor, harmful gas, and becomes the best organic fertilizer during composting.
By removing the food waste salt, odor and water as described above and the energy and resources of the present invention, the electrolytic cell of the present invention has a cover (60) to seal the vacuum pressure to the outside to escape to the outside and the electrode plate to separate the hydrochloric acid and the lye in the interior 10 and the lower portion of the ferric chloride solution and both lye solution connected to the bottom plate through the anode mud collection tank (200) generated due to overvoltage during the electrolysis process through the electrolytic concentrator (300) When each level is introduced into a predetermined level, the level control electrode 370 operates the power supply unit 500 so that water is generated into the oxygen-hydrogen mixed gas and water vapor and introduced into the condenser.
Salt and water odors are removed during the electrolysis of food waste, animal and vegetable organic matters are the best recycled byproducts, and moisture (H 2 O) is oxygen (O 2 ) at the positive electrode and hydrogen (H 2 ) at the cathode. Energy sources (oxygen mixed gas) are also produced products.
Food Waste, Clean Clean Energy Source, Oxygen Hydrogen Mixture Gas, Methane Gas, Hydrogen Emulsion, Carbonic Acid Gas, Sustainable Flashback Arrestor, Cementate, Ammonium Chloride, Ferric Chloride
Description
본 발명품은 음식물쓰레기에 함유된 수분이 85%정도이고, 염분의 함량이 평균4.04%(농진청 발표)이며, 악취(암모니아가스NH3)나 유해가스(유화수소가스H2S)등 으로 인해 민원발생이 너무나 심해서 갈 곳이 없는 음식물쓰레기를 전기분해 방법에 의해 수분(H2O)은 산소수소혼합가스로 전기분해되어 무공해청정에너지원이나, 증류수로 생산되는 발명품이다. 염분은 전기분해에 의해 0.1%이하까지도 탈염이 될 수도 있고, 악취의 대명사인 암모니아가스(NH3)는 전기분해로 인해 비료의 3대원소인 염화암모늄비료(NH4Cl)가되고, 마늘 썩은 냄새를 풍기는 유화수소가스(H2S)도 전기분해에 의해 제거되므로 악취나 유해가스까지도 자원화가 되어 본 발명품에서 나오는 동식물성유기물과 악취, 유해가스는 부산물비료중의 최상급인 지식경제부 소관 GR M (9001-부산물 비료)규격에 합당한 비료가 되어 톱밥이나 기타 팽화제가 전혀 없이 훌륭한 유기질퇴비가 생산된다. 음식물쓰레기에 함유된 염분(NaCl)은 전기분해에서 양극에는 염산이 생산되어 철재양전극판과 화합하여 염화제2철(FeCl3)용액이 생산되고 음극에서는 양잿물이 생산되므로 이는 산업이나 환경 분야에서 하 폐수처리장에 응집제로 귀중한 자원이 되는 기술이다.The present invention is about 85% water content in food waste, the average salt content of 4.04% (published by Rural Development Administration), odor (ammonia gas NH 3 ) or harmful gas (hydrogen gas) Due to H 2 S), the civil complaints are so severe that water (H 2 O) is electrolyzed with oxygen-hydrogen mixed gas by electrolysis method, so it is produced as clean energy source or distilled water. to be. Salinity may be desalted up to 0.1% or less by electrolysis, and ammonia gas (NH 3 ), synonymous with odor, becomes ammonium chloride fertilizer (NH 4 Cl), the three major elements of fertilizer by electrolysis, and garlic odor Hydrogen emulsified gas (H 2 S) is also removed by electrolysis, so even odors or harmful gases become resources, and animal and vegetable organic matters, odors, and harmful gases from the present invention are managed by GRM It is a fertilizer compliant with 9001-by-product fertilizers, producing excellent organic compost with no sawdust or other swelling agents. The salt (NaCl) contained in food waste is produced in the electrolysis by hydrochloric acid at the anode and combined with the iron positive electrode plate to produce ferric chloride (FeCl 3 ) solution. It is a technology that becomes a valuable resource as a flocculant in a wastewater treatment plant.
이 분야에 지금까지의 기술은 현재 환경오염이 전 세계적으로 심각한 문제로 대두되고 있으며 이러한 환경오염을 야기하는 주된 원인중의 하나로 음식물쓰레기와 여기서 배출되는 침출수, 염분장해 및 악취를 빼놓을 수 없다. 따라서 이를 해결하기 위해 음식물쓰레기를 자원화 하는 정책이 제시되고 있는바, 그 방법을 크게 나누면 퇴비화, 사료화, 고형연료화(RDF), 혐기성 발효에 의해 발생하는 메탄가스의 에너지화, 소멸화 등으로 대별할 수 있으나, 이들의 방법으로는 음식물쓰레기가 지니고 있는 염분, 수분, 악취 및 유해가스등의 심각한 문제점들을 근본적으로 해결하는 방법이 아닌 것이 확실하다. 음식물쓰레기의 수분함량이 85%정도이므로 이를 일차처리업체서 70∼75% 의 탈수과정을 거치므로 여기서 발생하는 탈리액은 톤당45,000원에 해양투기하고, 케익(동 식물성잔재물)은 톤당40,000원의 비용으로 퇴비장에 위탁 하는 실정이다 . 그러나 케익으로 퇴비를 자원화 하는 경우에는 염분(NaCl)의 농도가 높기 때문에 삼투압 현상으로 인한 식물의 성장 장애와 Na가 토양중의 Ca, Mg와 치환되어 토양의 입단구조가 파괴되면서 단립 구조화, 염분화(soil- Sodification)로 형성되어 통기성 및 배수성의 불량으로 인하여 산소공급이 어렵게 되면서 농작물의 성장에 장애를 주기 때문에 염분을 제거하지 않은 상태의 음식물쓰레기는 그대로 퇴비화 하는 것이 불가능하고, 수분과 악취, 온실가스의 주범인 탄산가스(CO2)도 숙성과정에서 많이 발생하고, 악취로 인한 민원이 심각하여 처리가 매우 어렵다.The technology so far in this field is currently causing environmental pollution as a serious problem all over the world, and one of the main causes of such environmental pollution is food waste and leachate, salt disturbance and odor emitted from it. Therefore, in order to solve this problem, there is a policy of resource recycling of food waste, which can be roughly divided into composting, feed, solid fuel (RDF), and methane gas energy generation and extinction caused by anaerobic fermentation. However, these methods are certainly not a way to fundamentally solve the serious problems such as salt, water, odor and harmful gases of food waste. Since the water content of food waste is about 85%, it is 70 ~ 75% dehydration process at the primary treatment company, so the desorption liquid generated here is dumped at 45,000 won per ton, and the cake (animal residue) costs 40,000 won per ton. It is entrusted to the compost. However, in case of composting with cake, the concentration of salinity (NaCl) is high, so plant growth disorder due to osmotic phenomenon and Na is replaced with Ca and Mg in the soil, and the grain structure of the soil is destroyed. It is impossible to compost food waste without salt removal as it is formed by oil-sodification, which makes oxygen supply difficult due to poor breathability and drainage and impedes the growth of crops. Carbon dioxide gas (CO 2 ), the main culprit of the gas, is also generated a lot during the ripening process, and the complaints due to odor are serious and are difficult to process.
이러한 염분의 문제점을 해결하기 위하여 농촌진흥청에서는 퇴비의 염분 함량을 1% 이하로 공정규격을 제정하였고, 이를 해결하기위하여 저질의 톱밥, 하수 슬러지 등을 70%이상 혼합하여 희석함으로서 염분 농도는 저하시킬 수 있겠으나 이는 생산비용의 증가 및 퇴비의 품질이 저하되어 퇴비가 아닌 또 하나의 폐기물을 생산하고 있는 실정이다.In order to solve the problem of salinity, the RDA enacted the process standard with the salinity content of compost below 1%, and to solve this problem, the salt concentration was reduced by mixing and diluting low quality sawdust, sewage sludge, etc. by 70% or more. However, this is due to the increase in the production cost and the deterioration of the quality of the compost to produce another waste rather than compost.
또한, 가축의 사료화의 경우에도 음식물쓰레기에는 염분농도가 사료 중 염분의 적정치(0.3-0.5%)보다 월등히 높아 급여 가축의 염독 현상이 야기될 수 있을 뿐만 아니라, 갈증으로 인하여 수분 섭취량이 많게 되어 육질의 저하나 성장속도가 둔화되면서 가축의 분뇨 배설량이 많아져서 분뇨 발생량이 증가되는 문제점이 있다. 음식물쓰레기를 사료로 자원화 할 경우에는 염분의 농도를 0.3-0.5%까지 낮추기 위해 다른 단미사료를 혼합하여 희석한 다음 사료로 사용해야 하기 때문에 문제점이 발생된다.In addition, even in the case of livestock feed, the food waste has a higher salt concentration than the optimum level of salinity (0.3-0.5%) in the food waste, which may cause poisoning of the fed livestock, and the water intake is increased due to thirst. There is a problem in that the amount of excretion of the livestock is increased due to the deterioration of the meat quality or the slowing down of the growth rate. When food waste is recycled as feed, there is a problem because it is necessary to dilute and mix the other sweet food to reduce the salt concentration to 0.3-0.5% and then use it as feed.
또한, 혐기성 발효에 의한 메탄가스의 에너지화의 경우도 내염성에 약한 혐기성 미생물의 생육에 지장을 주기 때문에 메탄가스의 발생효율이 저하되며, 심각 한 악취 및 퇴비화는 염분농도의 문제점을 피할 수 없다.In addition, methane gas energy by anaerobic fermentation also impedes the growth of anaerobic microorganisms that are weak to flame resistance, and methane gas generation efficiency is lowered. Severe odor and composting can not avoid the problem of salt concentration.
음식물쓰레기에서 발생하는 탈리액의 해양투기에 대한 문제점은 2012년 이후에는 해양투기가 런던 협정에 의해 금지되고, 지금도 탈리액의 순도가 90% 이상이어야 해양투기를 할 수 있어 이에 대비하여 순도를 높이려고 1급수를 타서 해양투기 하는 실정으로 관련업계에서는 심각한 문제로 대두되고 있다.The problem of marine dumping of the desorption liquid generated from food waste is prohibited by the London Agreement after 2012, and even now, the purity of the desorption liquid must be 90% or higher so that it can be dumped at sea. The situation of dumping offshore by water supply is a serious problem in related industries.
음식물쓰레기에 대한 염분, 악취, 수분제거에 대한 종래기술의 문제점은 음식물쓰레기 케익을 퇴비로 자원화하려면 숙성 과정을 거처야 하는데 완숙되려면 유기물이 분해되어 탄산가스와 물로 되어 유기물의 중량이1/4로 적어 지므로 염분의 함량이 4배로 늘어나고, 악취도 피할 수 없는 실정이다.The problem of the prior art about the removal of salt, odor, and water for food waste is that the food waste cake needs to go through maturation process in order to be composted. To be matured, organic matter is decomposed into carbon dioxide and water, and the weight of organic matter is 1/4. As it decreases, the salt content is increased four times, and odor is inevitable.
그래서 음식물쓰레기의 염분을 탈염해야 하지만 현재 기술로는 경제성이 없어서 톱밥이나 축산분뇨와 혼합해서 자원화 하는 실정이며, 이 숙성과정에 수반되는 수분과 악취 등 심각한 문제를 해결할 수 있는 기술은 전혀 없고, 그나마 본 출원인의 명의로 등록된 특허 제10-0689621호, 특허 제10-0561023(음식물쓰레기 염분, 악취제거 및 수분탈수장치) 기술로는 최상급 퇴비를 생산할 수 있고, 악취도 염화암모늄 비료가 되어 충분히 해결되고 있으나 탈수한 수분을 해양 투기해야 하는 문제점을 안고 있다.Therefore, the salt of food waste should be desalted, but the current technology does not have economic feasibility, so it is mixed with sawdust or livestock manure and resourceized. There is no technology that can solve serious problems such as moisture and odor associated with this ripening process. Patent No. 10-0689621, Patent No. 10-0561023 (food waste salt, odor removal and water dehydration device) technology registered in the name of the applicant can produce the best compost, and the odor is also fully solved by ammonium chloride fertilizer However, there is a problem that ocean dumping of dehydrated moisture.
본 발명품은 상기와 같이 출원인의 명의로 등록된 특허 10-0689621호 (출원번호2005-0062595)를 개선한 것으로 전기극판의 구조를 도 3에 도시한 바와 같이 양극과 음극사이에 설치한 금속성 분리판(16)을 설치하여 양극 쪽은 염화제2철(FeCl3)이 발생되고, 음극 쪽은 양잿물(NaOH)과 수소(H2)가 발생되어 이들 중 염화제2철과 양잿물은 도 4에서 도시한 중간판(120)에서 각각의 수로(21, 22)를 따라 양극찌꺼기수집탱크(200)로 유출되어 양극찌꺼기는 수집해서 이를 염소가스와 화합시키면 염화제2철로 되어 이를 자원화 할 수도 있다.The present invention improves the patent registration No. 10-0689621 (Application No. 2005-0062595) registered in the name of the applicant as described above, the structure of the electrode plate is a metallic separator plate installed between the positive electrode and the negative electrode as shown in FIG. (16), the positive side of the ferric chloride (FeCl 3 ) is generated, the negative side of the positive lye (NaOH) and hydrogen (H 2 ) is generated, of which the ferric chloride and both lye is shown in Figure 4 One
한편 전극판(10)에서 발생한 산소수소혼합가스(3)는 배출관(70)을 따라 복수기(400)로 흡입되어 증류수산소수소탱크(630)와 산소수소혼합가스압축기(700)를 거쳐15Kg/cm2까지 압축시켜 무공해청정에너지를 생산할 수 있는 발명품이다.On the other hand, the oxygen mixed
본 발명품의 도면1을 자세하게 설명하면, 음식물쓰레기에 함유되어있는 염분(NaCl)의 분해과정을 살펴보면 양극에서 염화제2철(FeCl3)이 생성되어, 전해과정에서 과전압에 의해 생성되는 양극찌꺼기(anode mud)함께 배수로(22)를 따라 유출 밸브(255)를 통과하여 양전극찌꺼기수집탱크(200)로 용액이 유입된다. 상기와 같이 유입된 용액 중 양극찌꺼기는 전자석(241)에 붙고 순수한 염화제2철 용액만이 전해농축기(310)에 유입되어 수분은 산소와 수소로 분리되어 무공해청정에너지원되면서 염화제2철이 농축된다.Referring to Figure 1 of the present invention in detail, when looking at the decomposition process of the salt (NaCl) contained in the food waste, the ferric chloride (FeCl 3 ) is produced at the anode, the anode residue generated by the overvoltage during the electrolytic process ( Along with the drain mud, the solution flows through the
염분(NaCl)중의 Na이온의 반응을 살펴보면 Na이온이 음전극 쪽으로 이동하면서 음식물쓰레기를 전기분해에 의해 생성된 수산화기(OH)와 화합하여 양잿물(NaOH)이 되고, 이는 격리막(17)과 천공된 음전극판 홀(20b)을 통과 배수통로(21)를 따라 유출밸브(256)를 통과하여 양전극찌꺼기수집탱크(200)로 용액이 유입되어 철분 기타 잔재물은 전자석 판에 붙고 순수한 양잿물용액만이 전해농축기(320)에 유입되어 수분(H2O)은 산소와 수소로 분리되어 무공해청정에너지원이 발생되면서 양잿물이 농축 된다. 이와 같이 유입된 용액이 자원화가 되는 것은 양극, 음극 사이에 설치한 금속성 분리판(16) 때문에 염화제2철과 양잿물이 자원화가 된다.Looking at the reaction of Na ions in salt (NaCl), Na ions move toward the negative electrode and combine food waste with hydroxyl (OH) produced by electrolysis to form positive lye (NaOH), which is the
이렇게 전해농축기(300)에 유입된 각각의 용액은 일정 수위가 되면 수위조정센서(231)가 자동으로 작동되어 전해농축기(310, 320)를 작동시켜 산소수소혼합가스를 생산하고, 온도도 상승시켜서 이를 수봉식진공펌프(651)를 가동해서 0.5기압을 유지시키고, 용액의 온도는 전기분해과정에서 상승되어 60℃정도만 유지시켜도 전해농축기에 있는 용액은 증기상태로 되어 수증기가스압력조정밸브(352)를 통과하고 복수기(400)를 거쳐 통과할 때 수증기는 증류수로 되어서 증류수산소수소탱크(630)로 유입됨으로 전해농축기의 농도는 높아진다. 이는 공업용수나 농업용수로 활용됨은 물론 톤당45,000원인 해양투기 비를 절약할 수 있고 음식물쓰레기의 문제점들이 도리어 산업이나 환경에 유용한 무공해친환경에너지원과 부산물이 되는 발명품이다.When each solution introduced into the
음식물쓰레기에서 나오는 염분, 악취, 유해가스, 수분 등을 제거하여 자원화 하는 기술은 상술한 바와 같이 음식물쓰레기에 4.04% 정도 포함된 염분을 0.1%까지도 제거할 수 있으므로 동식물성유기물과 악취(NH3)가스도 염화암모늄 비료로 되며 유해가스(H2S)조차도 수소가스와 비료의 6대원소인 유황비료로 된다. 평균 85% 정도 되는 수분은 전기분해과정에서 산소수소혼합가스로 발생되는데 이 가스는 무공해청정에너지원으로 그 가치가 크다 하겠다. 또한 이 과정에서 발생한 열과 저압증발을 이용하면 수분이 수증기로 변해 수분함량이 부산물퇴비의 숙성조건에 가장 적당한 60∼55%이하까지 낮아지게 되는데, 수분이 수증기로 변해 복수기(400)를 거치면 담수화가 되어 농공업용수로 사용할 수 있다. 따라서 본 발명품은 지금까지 음식물쓰레기만으로 유기질퇴비화를 할 수 없던 것을 흙에서 온 음식물쓰레기를 흙으로 다시 보내 재순환시켜 재활용하는 효과를 얻을 수 있다. 그래서 음식물쓰레기가 지식경제부 소관 GR M (9001-부산물 비료) 규격에 합당한 퇴비가 되고, 음식물쓰레기에 함유된 염분과 수분은 해양투기 하지 않고도 음전극에서는 양잿물이 생산되어 양잿물용액유입밸브(256)을 통해 전해농축기(300)에 유입되어 용액이 농축되고, 농축된 용액은 양잿물용액유출조정밸브(354)를 통해 양잿물용액저장탱크(364)로 유입되어 자원화가 된다. 양전극에서는 염화제2철이 생산되어 염화제2철용액 유출조정밸브(255)를 통해 양극찌꺼기수집탱크(200)에 용액이 유입되어 양극찌꺼기는 전자석(241)에 수집되고 순수 염화제2철용액 만이 전해농축기(310)에서 농축되고, 농축된 염화제2철용액은 유출조정밸브(353)를 통해 염화제2철용액 저장탱크(363)에 저장된다. 이와 같이 음식물쓰레기에 수분은 담수화 및 무공해청정에너지원이 되고, 동식물성유기물은 1급 그린퇴비가 되어, 100%자원화 및 에너지화가 되는 효과를 거둘 수 있는 기술은 지금까지 전 세계적으로도 전무한 실정이다.Salt, odor, toxic gas, a technique of recycling to remove the moisture or the like can eliminate the salts contain about 4.04% to food waste even 0.1%, so animal or vegetable organisms and odors as described above from the food waste (NH 3) The gas is also an ammonium chloride fertilizer, and even harmful gases (H 2 S) are sulfur fertilizers, the six major elements of hydrogen gas and fertilizers. An average of 85% of moisture is generated as oxygen-hydrogen mixed gas during the electrolysis process, and this gas is a clean source of clean energy. In addition, by using heat and low pressure evaporation generated in this process, the water turns into water vapor, and the water content is lowered to 60-55% or less, which is most suitable for the aging conditions of the by-product compost. It can be used as agricultural industrial water. Therefore, the present invention can achieve the effect of recycling by recycling the food waste from the soil back to the soil that can not be organic composting only by food waste until now. Therefore, the food waste becomes compost according to the Ministry of Knowledge Economy's GR M (9001-by-product fertilizer) standard, and the salt and water contained in the food waste are produced on the negative electrode without sea dumping. The solution is concentrated by flowing into the
본 발명품은 음식물 쓰레기에 포함된 염화나트륨 수용액을 전기 분해하는 장치로서 그 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 각 지자체나 음식물쓰레기 발생지에서 수집한 음식물쓰레기를 호파에 투입한 후 이물질(비닐, 취사용구 등,)을 선별하고, 파쇄한 후 이를 도 1에 도시한 바와 같이, 전해조(100)에 투입하고 전해조내의 진공압력을 유지하기위한 덮개(60)를 장착한 후 직류전원을 공급하여 전기분해를 실시하면 음식물쓰레기에 함유되어있는 각종문제점들이 귀중한 자원 및 무공해에너지원이 된다.The present invention is an apparatus for electrolyzing an aqueous solution of sodium chloride contained in food waste as described in detail the process as follows. After inputting the food waste collected from each municipality or food waste source into the hopper, the foreign material (vinyl, cooking utensils, etc.) is sorted and crushed, and then it is put into the
음식물쓰레기에 함유되어있는 각종 문제점 중 염분(NaCl)은 전기분해 과정에서 Na이온과 Cl이온으로 분해가 된다. Na이온은 양이온이기에 음전극 쪽으로 운반되면서 전해과정에서 발생한 수산화기(OH)를 만나면 양잿물(NaOH)이 되고, Cl이온은 음이온이기에 양전극 쪽으로 운반된다.Among various problems contained in food waste, salt (NaCl) is decomposed into Na ions and Cl ions during the electrolysis process. Na ions are positive ions and are transported to the negative electrode, and when they encounter hydroxyl (OH) in the electrolysis process, they become positive lye (NaOH). Cl ions are negative ions and are transported to the positive electrode.
음식물쓰레기를 취급하는데 가장 큰 문제점인 악취와 유해가스는 민원발생에 주범이 되어 문제점으로 대두되고 있는데, 본 발명에서 음식물쓰레기는 이들이 최고급 유기질 퇴비로 바뀐다. 이들를 소상히 설명하면 악취가 심한 암모니아 가스(NH3)도 염분의 전해과정에서 발생한 염산과 화합하여 비료의 3대 원소중 하나인 유기질 염화질소비료(NH4Cl)로 된다. 따라서 악취나 유해가스도 자원화 사업에 동참함으로 화학비료로 인해 황폐화된 전국농토를 늘 푸른 옥토로 바꾸어 향후 환경이 개선된 토지에서 친환경 농산물을 생산할 수 있음은 물론 무공해친환경 에너지원과 부산물이 되는 것을 확신한다. 상기 실시과정을 자세히 설명하면 다음과 같다. 첫번째 단계는 음식물쓰레기의 탈수 과정으로 파쇄과정을 거친 후 도 1에 도시한 전해조(100)에 수분함량 85% 정도인 음식물쓰레기를 투입한다. 상부에는 탈착이 가능한 덮개를 덮고 많은 수분을 탈수하기위해 진공압력을 전해조에만 최대한 높일 목적으로 조정밸브(352, 255, 256)를 닫고, 전원공급 장치 양단(501, 502)에 직류전원을 공급하면 음식물쓰레기의 고유저항에 의해 전해조 내의 온도가 60∼70℃ 까지 상승될 수 있다. 그 후 수봉식진공펌프(651)를 가동하면 진공 압이 전해조(100)에 전달되어 0.5기압에 달하면 전해조 내의 음식물쓰레기에 함유된 수분이 끓어서 증기상태로 된다. 수증기산소수소혼합가스는 배출관(70)과 조정밸브(251)를 통해 복수기에 통과시킴으로 수증기는 증류수로 환수되고 산소수소혼합가스는 순도가 높은 무공해청정에너지원 된다. 증기로 기화되는 과정에서 기화열로 1리터당 540Kcal가 손실되어 이를 전원공급제어장치(500)와 음식물쓰레기의 고유 저항에 의한 발열량으로 일정 온도를 유지할 수 있도록 진공압력제어장치(651)를 조정함으로서 완벽한 효율성을 기할 수 있다.Odor and harmful gases, which are the biggest problems in handling food waste, are the main culprit in civil complaints, and the food waste in the present invention is changed to the highest organic compost. In detail, the odorous ammonia gas (NH 3 ) is combined with hydrochloric acid generated during the electrolysis of salts to form organic nitrogen chloride fertilizer (NH 4 Cl), one of the three major elements of fertilizer. Therefore, as odors and harmful gases also participate in the resource-recycling project, we can change the country's wasteland, which has been devastated by chemical fertilizers, into green octopus. do. The implementation process is described in detail as follows. In the first step, after dehydration of food waste, the food waste having 85% moisture content is introduced into the
두 번째 단계는 염분을 제거하는 과정으로 전 단계에서 잠근 유출조정밸브 (352, 255, 256)를 열고, 진공압력제어장치를 가동되면 염분이 탈염된다.The second step is to remove the salt and open the outflow control valves (352, 255, 256) locked in the previous step.
염분(NaCl)의 전기분해에 의해 양극에서는 염화제2철(FeCl3 )이 생산된 후 배수 통로(22)를 따라 유출 밸브(255)를 통과하여 전해농축기(310)에 유입된다. 한편, 음극에서는 Na이온이 전해과정에서 발생된 수산화기(OH)이온과 화합하여 양잿물이 생산되어 양잿물배수통로(21)를 따라 유출밸브(256)를 통과한 후 양극찌꺼기수집탱크(200)를 거처 전해농축기(320)에 유입된다. 이렇게 전해농축기에 유입된 묽은 용액은 일정한 수위가 되면 수위조정전극(231)이 자동으로 전해농축기(310, 320)를 작동시키고 온도가 60∼70℃가 유지되면 진공압력제어장치(600)와 전원장치(510, 520)에 의해 온도조정이 되고 이로 인해 많은 증기가 발생되어 용액의 농도는 진하게 농축된다. 발생된 수증기와 무공해청정에너지원은 증기압조정밸브(352)를 통과하고 복수기(400)를 거쳐 증류수산소수소혼합가스탱크(630)로 유입되어, 유입된 증류수는 농공업용수로 활용되고, 산소수소혼합 가스는 친환경무공해청정에너지원이 될 수 있는 발명품이다.The ferric chloride (FeCl 3 ) is produced at the anode by the electrolysis of the salt (NaCl), and then flows through the
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하였다. 본 발명품을 산업상이용가능성은 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 구성은 크게 분류한다면 음식물쓰레기 전해조(100), 탈착이 가능한 덮개(60), 양극찌꺼기수집탱크(200), 전해농축기(300), 복수기(400), 증류수산소수소혼합가스탱크(630), 수봉식진공펌프(651), 진공펌프2차냉각수탱크(652), 진공펌프1차냉각수/혼합가스탱크(653), 산소수소혼합가스압축기(700), 수봉식역화방지기(900), 가스연소분배기(950), 산소수소혼합가스저장탱크(800) 등으로 이루어진다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible even though they are shown in different drawings. To have. Industrial applicability of the present invention, as shown in Figure 5, if the configuration of the present invention is largely classified
상기 음식물쓰레기 전해조(100)는 내부에 공간부를 갖고 일 측이 오픈된 호퍼형 사각형의 형상으로서, 내부에는 일정간격으로 배치되는 다수 개의 도 3에 도시한 바와 같은 전기분해용 전극판(10)과 음식물쓰레기 저장 공간부가 교번으로 배치되며, 하부는 용액배수로(21, 22)를 더 포함하여 이루어지고, 상기 전기분해용 전극판(10)은 하부의 양 사이드 면에 극판지지용 돌출지지대(11)가 설치되어 있어 이들이 지지대 홈(15)에 삽입되어 분리 탈착이 가능하다. 그리고 음식물쓰레기 전해조(100)의 측면 하우징에는 전원 공급단자(501, 502)가 설치되어 있고, 상기 전원공급 장치로부터 극판에 전원을 공급한다. 상기 전기분해용 전극판(10)은 음식물쓰레기를 담은 상태에서 전원공급 장치로부터 전원을 공급받아 음식물쓰레기에 포함된 수분, 염분을 전기분해 한다. 수분은 산소수소혼합가스로 발생되어 무공해청정에너지 자원이나 증류수가 발생된다. 동식물성유기물은 그린1급 퇴비나, 지식경제부소관 GR부산물비료로 되고, 염분은 양잿물과 염화제2철로 하 폐수처리장에 응집제인 자원화가 된다. 악취 중 암모니아 가스는 염화암모늄비료(NH4Cl)로 된다. 전해조의 양 사이드에는 전극 공간지지용 직사각형 각철지지대 (11)가 있고, 천공된 전극판(20a, 20b)을 양극, 음극, 가운데 설치한 금속성 분리판(16)으로 이루어진 직사각형 철지지대(11)와 양 사이드에 덧대어 조립볼트나 용접으로 고정한 형태이며, 내부에는 양전극 쪽은 염화제2철(FeCl3)용액이, 음극 쪽은 양잿물이 흐를 수 있도록 배수통로(21,22)가 형성되는 구조이다.The
상기 전기극판(도3)은 음전극(20b)과 양전극(20a)에 전해액이 통과할 수 있도록 홀을 여러 개 형성하고 그 외측에는 격리막(17)을 부착하며, 전기분해용 전극판(10)의 하부 면에는(도-4참조) 용액이 흐를 수 있도록 수로(21, 22)를 따라 홈(121a∼121b)을 통해 유출된 양잿물과 염화제2철은 배출조정밸브(255, 256)를 거쳐 양극찌꺼기수집탱크(200)로 유출된다.The electrode plate (FIG. 3) forms a plurality of holes in the
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상기 격리막(17)은 다양한 재료로 제작할 수 있으나, 바람직하게는 섬유재질의 천이나 부직포로 구성토록 하며, 상기 섬유재질은 이온의 이동을 자연스럽게 하고 음식물쓰레기가 전극판 내부로 유입됨을 막기 위함이다.The
음식물쓰레기전해조 회전 장치는 음식물쓰레기전해조를 180도로 회전시켜 수분과 염분이 제거된 음식물쓰레기를 중력 작용에 의해 하부로 배출토록 하는 장치로서, 음식물 쓰레기 전해조(100)에 설치된 회전봉(80)에 감속기(830)를 설치해 전해조(100)를 180도 회전시켜 뒤집어서 전기분해 처리가 완료된 음식물쓰레기를 퇴비 숙성장으로 배출한다.The food waste electrolytic tank rotating device is a device that rotates the food waste electrolytic tank 180 degrees to discharge the food waste from which water and salt have been removed to the lower side by gravity action, and has a speed reducer in the
한편 본 발명의 전해조(100)는 전기분해용 극판(10)이 개별적으로 고장이 일어날 가능성이 있기 때문에 이를 해결하기 위해서 본 발명에서는 전기분해용 극판(10)을 카트리지 식으로 제작하여 전해조(100)로부터 분리 또는 결합을 용이하게 할 수 있도록 하였다.On the other hand, the
이를 위한 장치의 구성을 살펴보면, 음식물 쓰레기 전해조(100)에 가이드 지지홈(15)을 설치하고, 상기 가이드 바에 슬라이딩 결합되면서 전기분해용 극판(10)의 장착이 이루어지도록 한다.Looking at the configuration of the device for this, it is installed to the
도 1은 본 발명품의 음식물쓰레기의 자원화 및 청정에너지화계통도1 is a recycling and clean energy system of food waste of the present invention
도 2는 본 발명품의 전해농축기 사시도2 is a perspective view of an electrolytic concentrator of the present invention
도 3은 본 발명품의 전해기 전기극판 구조 단면 및 분해사시도3 is a cross-sectional view and an exploded perspective view of the electrolytic electrode plate of the present invention
도 4는 본 발명품의 전해조 자원분리 분해사시도Figure 4 is an exploded perspective view of the electrolytic cell resource separation of the present invention
도 5은 본 발명품에 의해 자원화 및 청정에너지화시설의 평면도Figure 5 is a plan view of the recycling and clean energy facility by the present invention
*도면의 중요부분에 대한 부호의 설명** Description of symbols for important parts of the drawings *
1: 음극에서 발생된 수소가스 기포(氣泡)1: bubble of hydrogen gas generated from cathode
2: 양극에서 발생된 산소가스 기포(氣泡)2: bubble of oxygen gas generated at anode
3: 산소수소혼합가스3: oxygen hydrogen mixed gas
10: 전극 판10: electrode plate
11: 전극 공간유지용 철지지대11: Iron support for electrode space maintenance
15: 전극판 지지용 홈15: groove for electrode plate support
16: 양극 음극사이에 설치된 분리판16: Separator installed between anode cathode
16a: 분리판 지지용 홈16a: groove for separating plate support
17: 격리막17: separator
18: 양잿물용액18: sheep lye solution
19: 염화제2철용액19: ferric chloride solution
20a: 양전극판 천공홀20a: positive electrode plate hole
20b: 음전극판 천공홀20b: hole for negative electrode plate
21: 양잿물 용액통로21: sheep lye solution passage
22: 염화제2철용액 통로22: ferric chloride solution passage
28: 전해조하단부 양잿물, 염화제2철 분리대28: lye at the bottom of the electrolyzer, ferric chloride separator
60: 전해조 밀폐용 덮개60: electrolytic cell sealing cover
70: 전해조내의 수증기산소수소혼합가스 배출관70: water vapor oxygen mixed gas discharge pipe in the electrolytic cell
71: 전해농축기내의 수증기산소수소혼합가스 배출관71: water vapor oxygen mixed gas discharge pipe in the electrolytic concentrator
74: 전해조내의 압력감지기74: pressure sensor in the electrolytic cell
75: 전해조내의 온도감지기75: temperature sensor in the electrolytic cell
80: 전해조 회전 봉80: electrolytic cell rotating rod
100: 음식물쓰레기 전해조100: food waste electrolyzer
110: 음식물쓰레기 전해조밑판110: food waste electrolytic cell bottom plate
115: 전해조 보강 지지대115: electrolytic cell reinforcement support
120: 전해조 용액분리용 중간판120: intermediate plate for electrolytic solution separation
121a: 전극판하단부 염화제2철용액 배수구121a: ferric chloride solution drain hole at the bottom of the electrode plate
121b: 전극판하단부 양잿물용액 배수구121b: both lye solution drain hole at the bottom of the electrode plate
200: 양극찌꺼기수집 탱크200: anode waste collection tank
212: 뚜껑밀폐용 씨리콘 바킹212: silicone sealing for lid sealing
221: 각종장비의 수위221: level of various equipment
231: 각종장비의 수위조정개폐기231: level adjustment switch of various equipment
241: 양극 찌꺼기수집용 전자석241: electromagnet for collecting the anode residue
242: 염화제2철용액242 ferric chloride solution
243: 양잿물용액243: sheep lye solution
251: 수증기산소수소혼합가스 조정 밸브251: steam oxygen hydrogen gas mixture valve
255: 전해농축기 장착된 염화제2철용액 유입 조정 밸브255: ferric chloride solution inlet control valve with electrolytic concentrate
256: 전해농축기 장착된 양잿물용액 유입 조정밸브256: both lye solution inlet control valve equipped with electrolytic concentrate
300: 전해농축기300: electrolytic thickener
310: 염화제2철용액 전해농축기310: ferric chloride electrolytic concentrate
320: 양잿물용액 전해농축기320: sheep lye solution electrolytic concentrate
330: 전극판 지지용 절연볼트 낫트330: insulating bolt knot for electrode plate support
340: 전극판 간격유지용 절연지지물340: insulating support for maintaining electrode plate spacing
350: 전해전극 판350: electrolytic electrode plate
352: 수증기산소수소혼합가스 조정 밸브352: steam oxygen hydrogen gas mixture valve
353: 전해농축기 장착된 염화제2철용액 유출조정밸브353: ferric chloride outflow control valve with electrolytic concentrate
354: 전해농축기 장착된 양잿물용액유출조정밸브354: both lye solution flow control valve equipped with an electrolytic thickener
360: 기포파괴용 망360: Bubble Breaking Net
363: 염화제2철용액 저장탱크363: ferric chloride solution storage tank
364: 양잿물용액 저장탱크364: both lye solution storage tank
400: 복수기400: Avenger
430: 복수된 증류수430: plurality of distilled water
473: 냉각 판473: cooling plate
474: 냉각코일474: cooling coil
480: 냉각급수용 모터480: cooling water motor
481: 냉각급수호스481 cooling water hose
482: 냉각수 조정용 밸브482: coolant adjustment valve
500: 전해조 전원공급 장치500: electrolyzer power supply
501: 전해조의 양전극 단자501: positive electrode terminal of the electrolytic cell
502: 전해조의 음 전극단자502: negative electrode terminal of the electrolytic cell
510: 염화제2철용액 전원제어장치510: ferric chloride solution power supply control device
511: 전해농축기의양 전극단자511: positive electrode terminal of the electrolytic concentrator
512: 전해농축기의음 전극단자512: negative electrode terminal of the electrolytic thickener
520: 양젯물용액 전원제어장치520: good solution solution
521: 전해농축기의양 전극단자521: positive electrode terminal of the electrolytic thickener
522: 전해농축기의음 전극단자522: negative electrode terminal of the electrolytic thickener
600: 진공압력제어장치600: vacuum pressure control device
625: 증류수배출조정밸브625: distilled water discharge control valve
630: 증류수산소수소혼합가스저장탱크630: distilled hydrogen mixed gas storage tank
651: 수봉식진공펌프651: sealed vacuum pump
652: 진공펌프2차냉각수652: vacuum pump secondary coolant
653: 진공펌프1차냉각수 산소수소혼합가스653: vacuum pump primary cooling water oxygen hydrogen mixed gas
660: 산소수소혼합가스송출조정 밸브660: oxygen hydrogen mixed gas delivery control valve
700: 산소수소 혼합가스 압축기700: mixed oxygen hydrogen gas compressor
720: 산소수소 혼합가스 압력조절밸브720: oxygen hydrogen gas mixture valve
781: 가스압력계781: gas pressure gauge
800: 산소수소혼합가스저장탱크800: oxygen hydrogen mixed gas storage tank
810: 혼합가스압력조절밸브810: mixed gas pressure regulating valve
830: 전해기 회전용 감속기830: reducer for electrolyzer rotation
840: 전해기 이동용 궤도시설840: Electrolyzer moving track facility
850: 그린1급 유기질퇴비850:
900: 수봉식역화방지기900: Sudden Flashback Arrestor
950: 산소수소혼합가스분배기950: oxygen hydrogen mixed gas distributor
951: 산소수소 혼합가스연소기951: Oxygen Hydrogen Mixed Gas Combustor
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Patent Citations (4)
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