KR101256891B1 - 음식물쓰레기 처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기를 처리하여 비료의 용도로 재활용하도록 하는 시스템으로서, 비료의 성분에 대한 신뢰성을 갖도록 하기 위하여 정확한 중량비율로 음식물쓰레기와 생석회 또는 톱밥과 같은 다른 혼합물을 정확하게 계량하여 정량 혼합할 수 있도록 함으로써 보다 균등한 품질의 퇴비(비료)를 생산하도록 하는 음식물쓰레기 처리시스템에 관한 것이다.

음식물쓰레기, 비료, 로드셀, 교반기, 프레임, 제어판

Description

음식물쓰레기 처리시스템{FOOD WASTE TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 음식물쓰레기 처리시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 음식물쓰레기를 처리하여 비료의 용도로 재활용하도록 하되 보다 비료의 성분에 대한 신뢰성을 갖도록 하기 위하여 정확한 중량비율로 음식물쓰레기와 다른 혼합물을 정확하게 계량하여 정량 혼합할 수 있도록 함으로써 보다 균등한 품질의 퇴비(비료)를 생산하도록 하는 음식물쓰레기 처리시스템에 관한 것이다.

현대사회는 소득증대와 생활향상에 따라 풍요로운 물질생활을 영위하면서 더불어 이에 따른 생활쓰레기도 비례하여 대량 발생 배출되고 있는데 이러한 생활쓰레기는 환경오염에 심각한 영향을 주고 있다.

특히, 음식물쓰레기는 대부분 유기물질로서 부패성이 매우 강한데 우리의 식생활 문화의 특성상 많은 량의 음식물쓰레기가 물과 함께 섞이어 다량 발생하는 음 식문화적 특성이 있으므로 이러한 음식물쓰레기는 환경오염, 특히 지하수오염의 주 요인이 되고 있다.

이러한 가정이나 음식점 등에서 배출되는 음식물쓰레기는 다량의 물기를 포함하고 있어서 장시간 동안 방치할 경우에는 부패가 쉽게 되고, 쓰레기가 부패하는 과정에서 다량의 악취와 폐수가 발생되어 이를 그대로 배출시 수질환경을 훼손하며 소각시에는 대기를 심각하게 오염시키게 된다.

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.

일반적으로 음식물쓰레기의 처리시스템은 대부분 음식물을 수거하여 저장호퍼에 저장하고, 저장된 음식물쓰레기에 섞여있는 이물질을 선별 제거한 다음, 고형물을 파쇄하고, 파쇄된 음식물쓰레기에 미생물을 투입하여 발효 후 살균공정을 통하여 완전살균시킨 다음 습식사료로 사용한다.

또한 파쇄된 음식물쓰레기를 탈수기를 통하여 탈수작업을 수행한 건더기는 생석회나 톱밥 등을 혼합하여 퀼른 건조기에 의해 건조공정을 수행하여 석회비료나 부산물비료와 같은 유기질비료를 생산하거나 스크린탈수기를 통하여 재차 탈수작업을 수행한 다음 가축들에게 먹일 건식사료로 활용하고 있다.

그런데 종래에는 음식물쓰레기와 생석회 톱밥 등을 혼합할 때 정확한 배합비율을 맞출 수가 없음으로 대부분 작업자가 임의로 판단하여 혼합을 하는 것이 대부분이였다.

따라서, 유기질 비료의 성분이 균일하지 못하여 상품성이 저하되는 문제점이 있어 적소에 적량의 시비를 해야할 경우 어려움이 있었다.

상기의 문제점을 개선하기 위한 본 발명에서는 탈수한 음식물쓰레기와 생석회 또는 톱밥과 같은 부산물을 혼합하여 석회비료나 부산물비료를 생산함에 있어 배합비율을 적정의 비율로 정확하게 계량하여 혼합하도록 함으로써 보다 신뢰성을 갖는 균일한 성분의 유기질 비료를 얻을 수 있는 음식물쓰레기 처리시스템을 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 탈수된 음식물쓰레기와 생석회 또는 톱밥 등을 배합하여 유기질 비료로 가공하는 장치로서, 프레임상에 고정설치되어 지지되며, 하단부는 원통형상으로서 일측에 배출구가 형성되고, 상단부는 일정 높이로 연장되고, 상부뚜껑부에는 음식물쓰레기투입구와 생석회투입구와 톱밥투입구가 각각 형성되며, 내부에는 다수의 교반날개가 구비된 교반조와; 상기 교반조를 이루는 장치의 전체 중량을 측정하도록 이를 지지하는 프레임의 하단부에 설치된 복수개의 로드셀과, 상기 로드셀의 측정데이터를 인지하며, 배합비율을 설정하여 투입량을 조절하도록 각 성분의 개별성분 투입장치를 제어하는 제어판및; 상기 제어판에 의해 설정된 투입량을 상기 교반조의 투입구에 투입하도록 음식물쓰레기 와 생석회 또는 톱밥을 순차적으로 설정량씩 투입하도록 하는 개별성분투입장치를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 개별성분투입장치는 상기 교반조의 상부 투입구를 통하여 탈수된 음식물쓰레기투입관와 생석회투입관과 톱밥투입관과 각각 연결되어 이송공급하는 스크류컨베이어임을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 교반조는 내부에 교반축이 수평방향으로 설치되며, 상기 교반축에 고정된 교반날개는 상호 엇갈림방향으로 형성된 나선구조임을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 구동수단은 감속기를 포함하여 저속으로 구동력을 발생하는 구동모터와; 상기 교반날개가 설치된 교반축과 상기 교반축의 일단에 설치된 스프로켓과 상기 스프로켓에 구동모터의 동력을 전달하는 체인으로 구성됨을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 음식물쓰레기를 유기질비료로 재활용함에 있어 음식물쓰레기와 생석회 또는 톱밥을 혼합하는 비율을 적정의 비율로 정확하게 계량하여 배합비율을 맞추어 가공하도록 함으로써 보다 균등한 구성성분을 갖는 유기질비료를 생산할 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다.

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 유기질비료를 생산하여 재활용하도록 한다.

한편, 탈수탱크(7)로 부터 상태가 불량한 폐수로 구분된 탈수액은 폐수저장조(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 처리된 탈수된 음식물쓰레기를 유기질비료로 재활용할 수 있도록 다른 부산물가 균등한 비율로 배합하도록 한다.

도 2는 본 발명 실시예의 설치상태를 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 평면도이며, 도 4는 도 2의 내부 구성을 보인 A - A선 단면도이고, 도 5는 도 2의 측면도이다.

본 발명 실시예는 탈수장치(4)에 의해 탈수공정을 거쳐 탈수된 음식물쓰레기와 생석회 또는 톱밥 등을 정량씩 배합하여 유기질 비료로 가공한다.

본 발명 실시예는 프레임(100)상에 고정 설치된 교반조(110)와 상기 교반조(110)를 포함하는 장치 전체의 중량변화를 측정하는 로드셀(130)과 상기 로드셀(130)의 측정 데이터를 인지하며, 투입장치를 제어하는 제어판(140)및 교반수단으로 이루어져 있다.

상기 교반조(110)는 상기 프레임(100)상에 수평방향으로 눕혀진 상태로 고정설치되어 지지되며, 하단부는 원통형상으로서 일측에 배출구(111)가 형성되고, 상단부는 일정 높이로 연장되게 형성되어 있다.

상기 교반조(110)의 상부뚜껑부에는 음식물쓰레기투입구(112)와 생석회투입구(113)와 톱밥투입구(114)가 각각 형성되어 있으며, 상기 교반조(110)의 내부에는 다수의 교반날개(121)가 구비되어 있다.

상기 프레임(100)의 하단부에는 로드셀(130)이 설치되어 상기 교반조(110)를 이루는 장치의 전체 중량을 정확하게 측정하도록 하고 있다.

즉, 상기 교반조(110)를 지지하는 프레임(100)의 하단부에는 복수개의 로드셀(130)이 설치되어 상기 교반조(110)의 내부에 투입되는 내용물의 무게를 포함한 교반장치 전체의 무게를 측정하도록 하며, 상기 로드셀(130)에 의해 측정된 측정데이터는 제어판(140)에 의해 인지하게 된다.

상기 로드셀(130)은 무게를 받으면 압축되거나 늘어나는 등 변형이 되는데, 이 변형량을 변형측정장치가 전기신호로 검출한 뒤 컴퓨터 장치에 의해 디지털신호로 바꾸면 무게가 숫자로 나타낼 수 있으며, 매우 정확하게 무게를 측정하는 것이다.

상기 제어판(140)은 관리자에 의해 배합비율이 정해져 설정하도록 하는 것으로 배합비율에 따라 설정된 각 성분의 투입량을 조절하도록 각 성분의 개별성분 투입장치를 제어한다.

상기 제어판(140)에 의한 각 성분의 투입량 조절은 각 성분에 따라 설정된 량 만큼씩 순차적으로 투입하도록 하는 개별성분투입장치에 의해 이루어진다.

즉, 상기 교반조(110)의 음식물쓰레기투입구(112)와 생석회투입구(113)와 톱밥투입구(114)에 각각 설치된 음식물쓰레기투입관(160)과 생석회투입관(161) 및 톱밥투입관(162)을 통하여 각각 설정된 량 만큼씩 음식물쓰레기와 생석회 또는 톱밥을 순차적으로 설정량씩 투입되도록 한다.

따라서, 각 성분이 투입될 때마다 로드셀(130)은 전체 중량을 측정하여 제어판(140)에 신호를 전달하며, 상기 제어판(140)의 제어에 의해 개별성분투입장치는 설정된 량만큼씩 공급하게 된다.

상기 개별성분투입장치는 상기 교반조(110)의 상부 투입구(111)를 통하여 탈수된 음식물쓰레기투입관(160)와 생석회투입관(161)과 톱밥투입관(162)과 각각 연결되어 이송공급하는 스크류컨베이어를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 교반조(110)는 내부에 교반축(120)이 수평방향으로 설치되며, 상기 교반축(120)에 고정된 교반날개(121)는 상호 엇갈림방향으로 형성된 나선구조로 형성되어 보다 골고루 교반작업이 이루어지도록 하였다.

즉, 나선구조의 방향이 서로 반대로 형성되어 엇갈리게 함으로써 보다 효율적인 교반작업이 이루어지도록 하였다.

상기 구동수단은 감속기를 포함하여 저속으로 구동력을 발생하는 구동모터(150)와; 상기 교반날개(121)가 설치된 교반축(120)과 상기 교반축(120)의 일단에 설치된 스프로켓(152)과 상기 스프로켓(152)에 구동모터(150)의 동력을 전달하는 체인(151)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 배합비율을 조절방법은 먼저 교반조(110)의 내부가 완전하게 비어있는 상태에서 로드셀(130)에 의한 교반장치의 전체 중량을 측정한다.

다음에는 미리 배합비율을 감안하여 설정한 음식물쓰레기를 음식물쓰레기투입관(160)을 통하여 정량 투입한다.

이때 투입된 음식물쓰레기의 량은 최초 교반장치의 전체중량에서 음식물쓰레기를 투입한 후 증가된 무게가 된다.

다음에는 배합하고자하는 생석회나 톱밥을 동일한 방법으로 투입하며, 이때 투입된 생석회나 톱밥의 량은 추가로 증가된 무게가 된다.

따라서, 본 발명은 음식물쓰레기와 생석회 또는 톱밥을 각각 설정된 량씩 정확하게 계량하여 투입한 다음 충분히 교반하여 모든 배합성분이 골고루 섞이도록 함으로써 유기질비료의 사용시 작물에 골고루 비료성분을 균일하게 시비할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 다량으로 배출되는 음식물쓰레기를 가공하여 유기질비료를 생산하여 재활용할 수 있도록 하는 기술로서, 음식물쓰레기와 생석회 또는 톱밥 등을 가장 균일한 성분 배합비율로 혼합하여 가공하도록 함으로써 균등한 품질의 비료를 생산할 수 있는 기술로서 점점 화학비료에 의해 산성화되어가고 있는 농토에 유기질이 풍부한 유기질비료를 제공할 수 있는 기술로서 산업상 이용가능성이 매우 큰 기술이다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 음식물쓰레기 처리시스템의 공정도.

도 2는 본 발명 실시예의 설치상태를 보인 사시도.

도 3은 도 2의 평면도.

도 4는 도 2의 내부 구성을 보인 A - A선 단면도.

도 5는 도 2의 측면도.

* 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 운반차량 2: 저장호퍼

3: 파쇄선별기 4: 탈수장치

5: 침출수저장조 6: 로드셀반응기

7: 탈수탱크 8: 스팀멸균처리조

9: 퀼른건조기 10: 스크린탈수기

11: 습식사료저장조 12: 폐수저장조

13: 고액분리기

100: 프레임 110: 교반조

111: 배출구 112: 음식물쓰레기투입구

113: 생석회투입구 114: 톱밥투입구

120: 교반축 121: 교반날개

130: 로드셀 140: 제어판

150: 구동모터 151: 체인

152: 스프로켓 160: 음식물쓰레기투입관

161: 생석회투입관 162: 톱밥투입관

Claims (4)

1. 수거된 음식물쓰레기를 저장호퍼(2)에 저장하는 제1단계와;

   상기 저장호퍼(2)에서 흘러나오는 침출수를 침출수저장조(5)에 저장하는 제2단계;

   상기 침출수저장조(5)에 저장된 침출수를 스팀멸균처리조(8)를 통하여 멸균하는 제3단계;

   상기 제3단계에서 멸균된 침출수를 습식사료저장조(11)에 저장하는 제4단계;

   상기 제1단계에서 저장호퍼(2)를 통과한 포장비닐 등에 포장되어 수거된 음식물쓰레기를 파쇄한 후 비닐 등을 포함하는 협잡물과 순수한 음식물쓰레기를 파쇄선별기(3)를 통해 분리하여 배출하는 제5단계;

   상기 제5단계의 음식물쓰레기를 정해진 크기의 메쉬망을 구비한 탈수장치(4)에 의해 묽은 탈수액과 건더기로 분리하는 제6단계;

   상기 제6단계의 탈수장치에서 배출된 탈수액을 탈수탱크(7)에 저장하는 제7단계;

   상기 탈수탱크(7)로부터 상태가 불량한 폐수로 구분된 탈수액을 폐수저장조(12)에 저장하는 제8단계;

   고액분리기(13)에 의해 상기 폐수저장조(12)의 탈수액으로부터 수분을 최대한 분리하는 제9단계;

   상기 제6단계의 탈수장치(4)에서 배출된 건더기와 생석회와 톱밥을 배합장치를 통해 배합하여 유기질 비료로 가공하는 제10단계;

   를 포함하여 이루어지되,

   상기 제10단계는,

   프레임(100)의 하단부에 설치된 로드셀(130)이 교반조(110)를 이루는 장치의 전체 중량을 측정하는 제11단계;

   제어판(140)에서 로드셀(130)의 측정데이터를 인지하며, 음식물쓰레기, 생석회 및 톱밥의 배합비율을 설정하여 투입량을 조절하도록 각 성분의 개별성분 투입장치를 제어하는 제12단계;

   상기 제12단계에서 설정된 투입량에 따라 스크류컨베이어에 의해 음식물쓰레기, 생석회 및 톱밥이 각각 음식물쓰레기투입관(160), 생석회투입관(161) 및 톱밥투입관(162)으로 이동되어 배출되고, 각각 음식물쓰레기투입구(112), 생석회투입구(113), 톱밥투입구(114)를 통해 교반조(110)에 투입되는 제13단계;

   상기 제13단계에서 감속기를 포함하여 저속으로 구동력을 발생하는 구동모터(150)와, 상호 엇갈림방향의 나선구조로 형성된 다수의 교반날개(121)가 고정 설치된 교반축(120), 상기 교반축(120)의 일단에 설치된 스프로켓(152), 상기 스프로켓(152)에 구동모터(150)의 동력을 전달하는 체인(151)으로 구성되는 구동수단이 구동되어, 교반조(110)에 투입된 음식물쓰레기, 생석회 및 톱밥을, 상기 다수의 교반날개(121)에 의해 교반시켜 유기질 비료로 배합하는 제14단계;

   상기 제14단계에서 배합된 유기질 비료를 교반조(110)의 일측에 형성된 배출구(111)로 배출시키는 제15단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리시스템.
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