KR101404152B1 - 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료 및 그 제조방법과 제조시설 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물쓰레기 자원 재활용을 위하여 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 제조된 기능성 사료와 액상비료 및 그 제조방법과 제조시설에 관한 것으로서, 음식물쓰레기의 투입량을 자동 계량하고, 효율이 높아지도록 협잡물을 선별제거하면서 파쇄하며, 이송후 특허등록 제10-1131935호의 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기를 약 60~70%정도 질량을 감소시키고, 발효분해처리시 급수되어 배출되는 배출수에서 폐수와 고형분을 침전탱크 또는 원심분리기를 이용하여 분리수집하며, 분리된 폐수 중 상등수를 세척수로 재사용하고 나머지는 액상비료로 이용하거나 정화처리하여 미생물고형분과 질소,인을 분리하고 하수종말처리장 송출 또는 방류하고, 수집된 고형분 및 미생물고형분에 영양분 균형에 필요한 육,어,곡류 부형재를 첨가하여 혼합후 멸균한 뒤 발효 및 건조하여 기능성 사료를 제조하는 것으로, 음·폐수 해양투기금지 이후 하수종말처리장에서도 못 받아주던 고농도의 음·폐수를 육상처리 가능케 하는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 제조된 기능성 사료와 액상비료 및 그 제조방법과 제조시설을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은 음식물쓰레기 수거차량(13)으로부터 음식물쓰레기(A)의 실중량을 산출하고 정보를 기록, 감시, 출력하는 계량과정(S110)과; 상기 음식물쓰레기 수거차량(13)의 음식물쓰레기(A)를 투입받는 투입과정(S120)과; 상기 투입된 음식물쓰레기(A)로부터 협잡물을 선별하고 제거하면서 음식물쓰레기만 파쇄하는 선별·파쇄과정(S130)과; 선별·파쇄된 음식물쓰레기를 정량으로 공급하는 공급과정(S140)과; 상기 음식물쓰레기(A)를 액상발효분해처리장치(7)에 공급하고 액상발효분해처리하는 액상발효분해처리과정(S150)과; 상기 액상발효분해처리과정(S150)에서 얻어진 배출수(C)를 침전탱크(61) 또는 원심분리기(62)에 투입하여 폐수(D)와 고형분(E)으로 분리수집하는 고형분분리과정(S160)과; 상기 고형분(E)이 분리된 폐수(D)에서 미생물고형분(E1)과 질소 및 인을 분리하는 정화처리과정(S170)과; 상기 고형분분리과정(S160)과 정화처리과정(S170)에서 분리수집된 고형분(E) 및 미생물고형분(E1)에 영양분 균형을 위한 육,어,곡류 부형재(F)를 첨가후 혼합하여 멸균하는 사료멸균과정(S180)과; 상기 혼합사료를 발효하여 기능성 사료를 제조하는 사료발효과정(S190)과; 상기 기능성 사료(G)를 장기간 보관이 가능하도록 건조하는 사료건조과정(S200)과; 상기 기능성 사료(G)를 단위중량 단위로 포장하는 사료포장과정(S210);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료 및 그 제조방법과 제조시설에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은 음식물쓰레기 수거차량(13)으로부터 음식물쓰레기(A)의 실중량을 산출하고 정보를 기록, 감시, 출력하는 계량과정(S110)과; 상기 음식물쓰레기 수거차량(13)의 음식물쓰레기(A)를 투입받는 투입과정(S120)과; 상기 투입된 음식물쓰레기(A)로부터 협잡물을 선별하고 제거하면서 음식물쓰레기만 파쇄하는 선별·파쇄과정(S130)과; 선별·파쇄된 음식물쓰레기를 정량으로 공급하는 공급과정(S140)과; 상기 음식물쓰레기(A)를 액상발효분해처리장치(7)에 공급하고 액상발효분해처리하는 액상발효분해처리과정(S150)과; 상기 액상발효분해처리과정(S150)에서 얻어진 배출수(C)를 침전탱크(61) 또는 원심분리기(62)에 투입하여 폐수(D)와 고형분(E)으로 분리수집하는 고형분분리과정(S160)과; 상기 고형분(E)이 분리된 폐수(D)에서 미생물고형분(E1)과 질소 및 인을 분리하는 정화처리과정(S170)과; 상기 고형분분리과정(S160)과 정화처리과정(S170)에서 분리수집된 고형분(E) 및 미생물고형분(E1)에 영양분 균형을 위한 육,어,곡류 부형재(F)를 첨가후 혼합하여 멸균하는 사료멸균과정(S180)과; 상기 혼합사료를 발효하여 기능성 사료를 제조하는 사료발효과정(S190)과; 상기 기능성 사료(G)를 장기간 보관이 가능하도록 건조하는 사료건조과정(S200)과; 상기 기능성 사료(G)를 단위중량 단위로 포장하는 사료포장과정(S210);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료 및 그 제조방법과 제조시설에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 음식물쓰레기 자원 재활용을 위하여 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 제조된 기능성 사료와 액상비료 및 그 제조방법과 제조시설에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음식물쓰레기의 투입량을 자동 계량하고, 효율이 높아지도록 협잡물을 선별제거하면서 파쇄하며, 이송후 특허등록 제10-1131935호의 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기를 약 60~70%정도 질량을 감소시키고, 발효분해처리시 급수되어 배출되는 배출수에서 폐수와 고형분을 침전탱크 또는 원심분리기를 이용하여 분리수집하며, 분리된 폐수 중 상등수를 세척수로 재사용하고 나머지는 액상비료로 이용하거나 정화처리하여 미생물고형분과 질소,인을 분리하고 하수종말처리장 송출 또는 방류하고, 수집된 고형분 및 미생물고형분에 영양분 균형에 필요한 육,어,곡류 부형재를 첨가하여 혼합후 멸균한 뒤 발효 및 건조하여 기능성 사료를 제조하는 것으로, 음·폐수 해양투기금지 이후 하수종말처리장에서도 못 받아주던 고농도의 음·폐수를 육상처리 가능케 하는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 제조된 기능성 사료와 액상비료 및 그 제조방법과 제조시설에 관한 것이다.
음식물을 대표로 하는 유기물 쓰레기인 음식물쓰레기(음식물류 폐기물, Food Waste)는 21세기 최대의 환경오염 문제로 대두되고 있다. 국내에서는 수십 년 간 매립방법을 사용하였으나, 단백질, 탄수화물, 지방, 섬유소와 함께 물기가 많은 음식물쓰레기는 매립하게 되면 여러 가지 오염물질을 방출하게 되는데, 매립지의 침출수로 인한 지하수 오염은 물론 유해가스 발생으로 인한 대기오염 등 심각한 환경오염이 유발되었다. 이를 인식한 정부에서도 이미 2005년 1월 1일을 기하여 음식물쓰레기의 매립을 전면적으로 금지시켰으며, 가정에서는 분리배출이 의무화되고 125㎡ 이상 음식점이나 100인 이상 집단 급식소를 포함하는 관광숙박업소, 3000㎡ 이상의 대규모 점포 즉 농수산물센터 등에서는 자체적으로 음식물쓰레기를 감량토록 의무화하여 위반시 3년 이하의 징역 또는 2천만원이하의 벌금을 부과하도록 법제화했다(폐기물 관리법 제15조 제3항, 동 시행규칙 제9조의 2). 남은 음식물이 제일 큰 비중을 차지하고 매일 1000톤씩 발생하는 음식물쓰레기는 연간 14조원이라는 자원낭비를 초래하고 있는데, 이는 인천공항을 2개나 더 만들 수 있는 엄청난 비용의 낭비이며, 음식물은 67%, 사료는 100%를 수입에 의존하고 있는 현실에서 지나친 낭비임으로, 정부에서는 음식물쓰레기의 자원화(資源化) 즉, 퇴비나 사료 등으로 재활용하기 위해 총력을 기울이고 있으나, 아직까지 국내에서는 처리기술 및 처리기기 등의 미숙으로 오히려 또 다른 폐기물을 양산해낼 뿐 뚜렷한 해결방법을 찾지 못하고 있는 실정이어서 계속적으로 발생되는 음식물쓰레기를 처리할 방법이 없어 큰 문제점이 있었다.
또한, 배출기준 단계강화로 어려움을 겪어 음·폐수의 육상내 처리기술이 필요했으나 찾지 못하던 차에 2011년 8월 국토해양부에서 2013년부터 음·폐수 해양투기금지 예고로 인하여 처리주체인 지방자치단체 및 음식물쓰레기처리업계들은 환경문제와 처리비용 및 자원재활용은 고사하고 퇴출위기를 맞고 있어 문제점이 있었다
지금까지의 음식물쓰레기 처리방법은 크게 '자원화방법(資源化方法)'과 '배출자 자가처리방법(排出者自家處理方法)'으로 나눌 수 있는데, 자원이 부족한 국내사정으로 보면 재활용하는 자원화 방법이 가장 바람직한 방법이다. 그러나, 음식물쓰레기의 자원화 방법은 거대한 시설과 비용이 요구되는 바 일반가정이나 요식업소 등에 설치할 수 없어 수거후 기기가 설치된 처리장으로 운반하여 처리하게 되며, 80 ~ 85%의 수분함량을 갖는 음식물쓰레기는 쉽게 부패되어 운반 중 악취 및 오수 그리고 염분으로 인해 퇴비화의 한계가 드러났고, 사료화는 기술부족으로 수분함량이 대부분 50 ~ 60 부피%가 되어 썩고 냄새나며 침출수가 발생되고 벌레가 생겨 환경문제 및 국민건강을 위협하고 소비처인 축산농가들의 철저한 외면에 의해 정부에서도 많은 자금을 들여 개선하려 노력하고 있으나 뚜렷한 해결방법이 없는 실정으로 문제점이 있었다.
상기 음식물쓰레기 처리방법 중 사료화 방법의 문제점을 나열하면 다음과 같다.
먼저, 80 ~ 85%의 수분함량을 갖는 음식물쓰레기는 쉽게 부패되어 사료화 처리 뿐만아니라 운반 및 저장이 매우 어려워 탈수처리를 하게 되는데, 탈수로 인하여 농도 짙은 폐수가 발생되면 이를 처리하기 위한 고가의 폐수처리수단을 구비하여야 하는 문제점이 있었다.
또한, 탈수처리 후에도 사료화를 위하여 건조처리를 하게되는데, 가열을 이용한 건조는 효율이 매우 낮고 에너지 비용이 높아 처리비용과다로 인하여 제조가 불가한 문제점이 있었다.
또한, 상기 건조처리시 부패방지 및 사료로서 적합하도록 수분함량을 10 내지 20% 정도될 때까지 가열하게 되는데, 이 때 대부분의 음식물쓰레기는 외부가 탄화되어 사료로서 이용이 불가한 문제점이 있었다.
또한, 상기 탄화로 인하여 수분함량 50 내지 60% 이하로 건조처리가 불가하여, 등겨, 축분 등의 부형재를 혼합하는 방법으로 수분 및 염분함량을 낮추는 방법을 시도하기도 하였으나, 부형재의 가격상승으로 인한 가격 경쟁력이 없고 축재시 부패로 인한 침출수 발생 등의 문제점이 있었다.
또한, 음식물쓰레기를 퇴비로 재활용하는 것도 염분에 의해 토양 산성화를 우려하여 비료관법에 퇴비 전체량에 10%만 혼합하도록 되어있는바, 음식물쓰레기 도시집중 발생상황에 전체량 90%의 퇴비 확보와 부지 확보가 현실적으로 어려워 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 음식물쓰레기의 투입량을 자동 계량하고, 효율이 높아지도록 협잡물을 선별제거하면서 파쇄하며, 이송후 특허등록 제10-1131935호의 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기를 약 60~70%정도 질량을 감소시키고, 발효분해처리시 급수되어 배출되는 배출수에서 폐수와 고형분을 침전탱크 또는 원심분리기를 이용하여 분리수집하며, 분리된 폐수 중 상등수를 세척수로 재사용하고 나머지는 액상비료로 이용하거나 정화처리하여 미생물고형분과 질소,인을 분리하고 하수종말처리장 송출 또는 방류하고, 수집된 고형분 및 미생물고형분에 영양분 균형에 필요한 육,어,곡류 부형재를 첨가하여 혼합후 멸균한 뒤 발효 및 건조하여 기능성 사료를 제조하는 것으로, 음·폐수 해양투기금지 이후 하수종말처리장에서도 못 받아주던 고농도의 음·폐수를 육상처리 가능케 하는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 제조된 기능성 사료와 액상비료 및 그 제조방법과 제조시설을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 음식물쓰레기 수거차량(13)으로부터 음식물쓰레기(A)의 실중량을 산출하고 정보를 기록, 감시, 출력하는 계량과정(S110)과; 상기 음식물쓰레기 수거차량(13)의 음식물쓰레기(A)를 안전하고 용이하며 악취 유출을 방지하면서 투입받는 투입과정(S120)과; 상기 투입된 음식물쓰레기(A)로부터 비닐, 뼈다귀, 주방용품 등의 협잡물을 선별제거하고 음식물쓰레기만 파쇄하는 선별·파쇄과정(S130)과; 상기 선별·파쇄된 음식물쓰레기(A)를 저장하였다가 정량을 공급하는 공급과정(S140)과; 상기 정량공급되는 음식물쓰레기(A)를 음식물 액상발효분해처리부(50)에 공급하고 살수·교반→교반→휴지·분해→세척을 반복하는 과정에서 살수되어 분해시 생성되는 무기질이 포함된 액체를 세척하는 세척수(B)를 분사하면서 액상발효분해처리하는 액상발효분해처리과정(S150)과; 상기 액상발효분해처리과정(S150)에서 얻어진 배출수(C)를 침전탱크(61) 또는 원심분리기(62)에 투입하여 폐수(D)와 고형분(E)으로 분리수집하는 고형분분리과정(S160)과; 상기 고형분(E)이 1차 분리된 폐수(D)를 화학적, 생물학적, 물리적 처리로 정화하여 고형분(E)과 미생물고형분(E1)과 질소(N) 및 인(P)을 폐수(D)로부터 분리하여 정화하는 정화처리과정(S170)과; 상기 고형분분리과정(S160)과 정화처리과정(S170)에서 분리수집된 고형분(E) 및 미생물고형분(E1)에 영양분 균형을 위한 육,어,곡류 부형재(F)를 첨가후 혼합하여 90~120℃에서 20~60분간 멸균하는 사료멸균과정(S180)과; 상기 혼합·멸균된 수분이 함유된 혼합사료를 2~5일간 발효하여 기능성 사료(G)를 제조하는 사료발효과정(S190)과; 상기 발효된 기능성 사료(G)를 장기간 보관을 위해 건조하는 사료건조과정(S200)과; 상기 건조된 기능성 사료(G)를 저장하고 단위중량 단위로 포장하는 사료포장과정(S210);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 방법을 제공함에 그 목적이 달성된다.
또한, 상기 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 방법에 있어서,
상기 계량과정(S110)은 상기 음식물쓰레기 수거차량(13)이 계량대(12)에 진입하면 수거차량(13)을 식별하고 총중량을 계량하여, 미리 입력된 정보를 이용하여 음식물쓰레기(A)의 실중량을 산출하고, 총중량, 공차중량, 실중량, 일자, 시간, 차량번호, 소속 등의 정보를 기록, 감시, 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 방법에 있어서, 상기 고형분분리과정(S160)에서 분리된 폐수(D)는 일부를 액상비료로 사용하기 위해 분리시켜 임시저장하는 액상비료저장과정(S220)과; 상기 액상비료저장과정(S220)에서 저장된 액상비료를 차량에 실어 농가에 공급하는 액상비료공급과정(S230);을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 방법에 있어서, 상기 정화처리과정(S170)은, 상기 폐수(D)를 공급받아 화학침전조(71)에서 응집제, 응집보조제, PH조정제와 같은 화학물질을 첨가하여 유기물들이 잘 엉겨붙게 되어 고형분(E) 침전을 보다 용이하게 하여 분리하는 화학침전조 정화과정(S171)과; 상기 폐수(D)의 농도를 균질화하고 유량을 일정하게 하도록 유량조정조(72)에 저장하는 유량조정조 저장과정(S172)과; 상기 저장된 폐수(D)를 공급받아 혐기조(73)에서 인(P)을 제거하는 혐기조 탈인처리과정(S173)과; 상기 탈인처리된 폐수(D)를 공급받아 무산소조(74)에서 질소(N)를 제거하는 무산소조 탈질처리과정(S174)과; 상기 탈질처리된 폐수(D)를 공급받아 호기조(75)에서 미생물을 배양하는 호기조 미생물배양과정(S175)과; 상기 미생물배양된 폐수(D)를 공급받아 생물침전조(76)에서 미생물고형분(E1)을 제거하는 미생물고형분 분리과정(S176)과; 상기 미생물고형분(E1)이 제거된 폐수(D)를 공급받아 여과조(77)에서 필터를 이용하여 물리적으로 잔류 고형분(E)과 미생물고형분(E1)을 여과하는 여과과정(S177)과; 상기 여과된 폐수(D)는 일부를 상기 액상발효분해처리과정(S150)에서 살수되는 세척수(B)로 재활용되고 나머지는 하수종말처리장으로 유입처리 또는 방류시키는 폐수재활용및배출과정(S178);을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 방법에 있어서, 상기 투입과정(S120) 및 공급과정(S140)에서 발생되는 악취를 포집하여 미생물이 자라고 있는 톱밥층 즉 바이오필터(Bio-filter) 내에 투입시켜 제거하거나 특수 토양내에 흡수시켜 토양내 미생물 분해, 토양 흡착 및 중화, 수분 용해로 토양탈취하는 악취제거과정(S240);을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 방법에 있어서, 상기 계량과정(S110)은, 상기 수거차량(13)의 운전자가 식별카드(111)를 카드리더기(112)에 통과시키거나, 수거차량(13)에 부착된 식별칩(113)을 스캐너(114)에 의해 자동으로 스캔하여 입력되는 차량관리정보로 관리수단(14)에서 수거차량(13)을 식별하는 식별과정(S111)과; 상기 수거차량(13)이 계량대(12)에 진입하면 차량의 총중량을 측정하여 관리수단(14)에 입력되는 총중량입력과정(S112)과; 상기 식별과정(S111)에서 식별된 수거차량(13)의 차량관리정보를 이용하여 미리 입력된 공차중량, 차량번호, 소속 등의 차량고유정보를 추출하고, 상기 총중량입력과정(S112)에서 얻어진 총중량 정보를 이용하여 실제 투입되는 음식물쓰레기(A)의 실중량을 계산, 기록, 출력하는 투입량확인과정(S113);을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 음식물쓰레기 수거차량(13)이 진입하면 수거차량(13)을 식별하는 식별수단(11)과, 수거차량(13)의 총중량을 계량하는 계량대(12)와, 미리 입력된 정보와 계량된 총중량을 이용하여 음식물쓰레기(A)의 실중량을 산출하고, 총중량, 공차중량, 실중량, 일자, 시간, 차량번호, 소속 등의 정보를 기록, 감시, 출력하는 관리수단(14)을 갖는 계량부(10)와; 상기 음식물쓰레기 수거차량(13)의 음식물쓰레기(A)를 안전하고 용이하게 투입받아 저장하면서 일정량을 지속적으로 이송하는 저장호퍼(21)와, 악취 유출방지를 위하여 저장호퍼(21)의 상측에 설치되어 바이오필터(121, Bio-filter) 또는 토양탈취법을 이용하고자 악취를 포집하는 제1 후드(122)를 갖는 투입부(20)와; 입출구가 형성된 케이싱(311)의 내측에 상기 이송 투입된 음식물쓰레기(A)로부터 비닐, 뼈다귀, 주방용품 등의 협잡물을 선택하여 제거하면서 회전해머(312)를 구비한 선별파쇄기(31)로 파쇄하는 선별·파쇄부(30)와; 상기 선별·파쇄된 음식물쓰레기(A)를 저장하면서 일정량을 지속적으로 정량 공급하는 저장탱크(41)와, 악취 유출방지를 위하여 저장탱크(41)의 상측에 설치되어 악취를 포집하는 제2 후드(72)를 갖는 공급부(40)와; 상기 고르게 공급되는 음식물쓰레기(A)를 발효분해처리하기 위하여 투입하고 미생물과 목재칩(512)과 함께 교반날(511)로 교반되는 교반조(51)와, 상기 미생물이 유기물 분해소멸과정에서 생성되는 당 효소, 미생물 및 사체 등으로 인해 혐기성으로 진행되는 것을 방지하고 호기성 조건을 제공하기 위한 세척을 위하여 소정온도의 세척수(B)를 분사하는 노즐(52)과, 상기 교반조(51)내 온도유지 및 산소공급을 위한 산소발생기(53)와, 목재칩 상기 교반날(511)을 회전시키는 구동모터(54)와, 상기 교반날(511)과 노즐(52)과 산소발생기(53) 및 구동모터(54)와 전기적으로 연결되어 제어하는 제어부(55)를 포함하는 액상발효분해처리부(50)와; 상기 액상발효분해처리하여 얻어진 배출수(C)를 폐수(D)와 고형분(E)으로 분리수집하기 위하여 침전시켜 분리하는 침전탱크(61) 또는 회전시켜 분리시키는 원심분리기(62)를 갖는 고형분분리부(60)와; 상기 분리수집된 폐수(D)를 화학적, 생물학적, 물리적 처리로 정화하여 고형분(E)과 미생물고형분(E1)과 질소(N)와 인(P)을 분리하기 위하여, 화학침전조(71)와 유량조정조(72)와 혐기조(73)와 무산소조(74)와 호기조(75)와 생물침전조(76)와 여과조(77)를 갖는 정화처리부(70)와; 상기 분리수집된 고형분(E) 및 미생물고형분(E1)과 부족한 영양분 균형을 위한 육,어,곡류 부형재(F)를 계량하면서 투입하는 자동계량호퍼(81)를 통하여 첨가후 혼합하여 90~120℃에서 20~60분간 멸균하는 사료멸균부(80)와; 상기 멸균된 습도가 있는 혼합사료를 투입받아 발효기(91)에서 2~5일간 발효하여 기능성 사료(G)로 만드는 사료발효부(90)와; 상기 기능성 사료(G)를 투입받아 건조기(101)에서 건조하는 사료건조부(100)와; 상기 건조된 기능성 사료(G)를 보관하는 사료저장탱크(1104)와, 사료회사에 비포장상태 또는 포장상태로 공급하기 위하여 배송차량(1103)이 진입하여 사료를 적재하는 하역대(1101)와, 사료를 단위중량 단위로 공급하기 위해 포장하는 사료포장기(1102)를 갖는 사료포장부(110);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하기 위한 시설을 제공함에 그 목적이 달성된다.
또한, 상기 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하기 위한 시설에 있어서, 제 8 항에 있어서, 상기 식별수단(11)은, 상기 수거차량(13)의 운전자가 소지하는 식별카드(111)와; 상기 식별카드(111)를 통과시켜 차량관리정보를 입력받는 카드리더기(112);를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하기 위한 시설에 있어서, 상기 식별수단(11)은, 상기 수거차량(13)에 부착되고 차량관리정보가 입력된 식별칩(113)과; 상기 식별칩(113)을 스캔하여 차량관리정보를 입력받는 스캐너(114);를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하기 위한 시설에 있어서, 상기 투입부(20) 및 공급부(40)에서 발생되는 악취를 포집하여 제거하도록 미생물이 배양된 톱밥층 즉 바이오필터(121), 또는 미생물이 배양되어 흡착,분해,용해하여 탈취하는 특수 토양층으로 이루어진 토양탈취부(124)를 갖는 악취제거부(120);를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하기 위한 시설에 있어서, 상기 고형분분리부(60)에서 분리된 폐수(D)의 일부를 액상비료로 사용하기 위해 분리시켜 임시저장하는 액상비료저장부(131);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하기 위한 시설에 있어서, 상기 정화처리부(70)는 상기 폐수(D)로부터 고형분(E)을 2차로 분리시키기 위해 응집제, 응집보조제, PH조정제와 같은 화학물질을 첨가하여 고형분(E) 침전을 보다 용이하게 만들어 분리하는 화학침전조(71)와; 상기 폐수(D)의 농도를 균질화하고 저장하여 유량을 일정하게 정량공급하는 유량조정조(72)와; 상기 저장된 폐수(D)를 공급받아 인(P)을 제거하는 혐기조(73)와; 상기 탈인처리된 폐수(D)를 공급받아 질소(N)를 제거하는 무산소조(74)와; 상기 탈질처리된 폐수(D)를 공급받아 미생물을 배양하는 호기조(75)와; 상기 미생물배양된 폐수(D)를 공급받아 미생물고형분(E1)을 제거하는 생물침전조(76)와; 상기 미생물고형분(E1)이 제거된 폐수(D)를 공급받아 필터를 이용하여 물리적으로 여과하는 여과조(77)와; 상기 여과된 폐수(D)는 일부를 세척수(B)로 재활용하기 위해 상기 액상발효분해처리부(50)에 공급하는 폐수재활용부(78)와; 나머지 폐수(D)는 하수종말처리장으로 유입처리 또는 방류시키는 폐수배출부(79);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 1 은 본 발명을 적용한 재활용 시설을 나타낸 전체구성도이고, 도 2 는 본 발명의 계량부를 확대도시한 개략도이며, 도 3 은 본 발명의 액상발효분해처리부를 확대도시한 개략도이고, 도 4 는 본 발명을 적용한 사료 및 비료 제조과정을 나타낸 전체흐름도이다.
본 발명은 음식물쓰레기의 투입량을 자동 계량하고, 효율이 높아지도록 협잡물을 선별제거하면서 파쇄하며, 이송후 특허등록 제10-1131935호의 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기를 약 60~70%정도 질량을 감소시키고, 발효분해처리시 급수되어 배출되는 배출수에서 폐수와 고형분을 침전탱크 또는 원심분리기를 이용하여 분리수집하며, 수집된 고형분을 영양분 균형에 필요한 육,어,곡류 부형재를 첨가하여 혼합후 멸균한 뒤 발효 및 건조하여 기능성 사료를 제조하고, 분리된 폐수 중 상등수를 세척수로 재사용하고 나머지는 액상비료로 이용하거나 정화처리하여 하수종말처리장 송출 또는 방류하는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 제조된 기능성 사료와 액상비료 및 그 제조방법과 제조시설을 제공함으로써, 협잡물 선별효율이 높고 탄화현상이 없어 실사용 가능한 기능성 사료 및 액체비료를 제조할 수 있으며, 사료로 제조되는 음식물쓰레기의 수분조절을 마음대로 조절할 수 있고, 폐수발생량이 매우 적어 별도의 대형 폐수처리장이 필요없으며, 음·폐수 해양투기금지 이후 하수종말처리장에서도 못 받아주던 고농도의 음·폐수를 육상처리 가능케 하는 매우 유용한 발명인 것이다.
본 발명의 음식물쓰레기 재활용 방법은 음식물쓰레기를 계량하는 계량과정(S110) 및 투입과정(S120)과, 협잡물을 선별제거하면서 음식물쓰레기만 파쇄하는 선별·파쇄과정(S130)과, 음식물쓰레기(A)의 고른 공급을 위한 공급과정(S140)과, 액상발효분해처리기를 이용하여 음식물쓰레기(A)를 60~70%의 질량이 감소되도록 액상발효분해처리하는 액상발효분해과정(S150)과, 얻어진 배출수(C)를 폐수(D)와 고형분(E)으로 분리수집하는 고형분분리과정(S160)과, 폐수(D)를 처리하여 고형분(E)과 미생물고형분(E1)과 질소(N)와 인(P)을 분리하는 정화처리과정(S170)과, 상기 분리된 고형분(E)과 미생물고형분(E1)에 부형재(F)를 혼합하고 멸균하는 사료멸균과정(S180)과, 멸균된 사료를 발효하는 사료발효과정(S190)과, 발효된 사료를 건조하는 사료건조과정(S200)과, 건조된 사료를 포장하는 사료포장과정(S210);을 포함하여 이루어지며, 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 음식물쓰레기(A)를 수거주기에 따라 정해진 시간에 신속히 수거하여 단시간 내에 음식물쓰레기 재활용 시설로 운반한다[수거 및 운반과정(S100)].
다음, 상기 음식물쓰레기 수거차량(13)이 계량대(12)에 진입하면 수거차량(13)을 식별하고 총중량을 계량하여, 미리 입력된 정보를 이용하여 음식물쓰레기(A)의 실중량을 산출하고, 총중량, 공차중량, 실중량, 일자, 시간, 차량번호, 소속 등의 정보를 기록, 감시, 출력한다[계량과정(S110)].
상기 계량과정(S110)은 자동화를 통하여, 계량대(12)에 진입하는 수거차량(13)의 운전자가 식별카드(111)를 카드리더기(112)에 통과시키거나, 수거차량(13)에 부착된 식별칩(113)을 스캐너(114)에 의해 자동으로 스캔한 차량관리정보를 입력받아 관리수단(14)에서 수거차량(13)을 식별하고[식별과정(S111)], 계량대(12)에서 측정된 수거차량(13)의 총중량을 관리수단(14)에 입력하며[총중량입력과정(S112)], 상기 식별과정(S111)에서 식별된 수거차량(13)의 차량관리정보를 이용하여 미리 입력된 공차중량, 차량번호, 소속의 차량고유정보를 추출하고, 상기 총중량입력과정(S112)에서 얻어진 총중량 정보를 이용하여 실제 투입되는 음식물쓰레기(A)의 실중량을 계산, 기록, 출력하도록 구성할 수 있다[투입량확인과정(S113)].
그러나, 수동방식으로 계량대(12)에 진입하는 수거차량(13)의 운전자가 관리자에게 차량관리정보를 구두로 알려주고, 미리 계량되어 운반된 음식물쓰레기(A)의 실중량을 차트에 기록하거나, 하역작업 및 계량작업을 통해 측정된 실중량을 차트에 기록하는 전통적인 수동 방식으로 구성할 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범주에 포함된다.
다음, 상기 음식물쓰레기 수거차량(13)의 음식물쓰레기(A)를 안전하고 용이하며 악취 유출을 방지하면서 저장호퍼(21)에 투입받는다[투입과정(S120)]. 상기 저장호퍼(21)의 하부에는 이송벨트가 구비되어 일정량씩 선별·파쇄부(30)의 투입구 측으로 이송하여 투입한다.
다음, 상기 선별·파쇄부(30)는 투입된 음식물쓰레기(A)로부터 비닐, 뼈다귀, 주방용품 등의 협잡물을 선별하여 제거하면서, 상기 협잡물이 선별된 음식물쓰레기(A)의 처리효율을 높이기 위해 소정크기로 파쇄한다[선별·파쇄과정(S130)].
다음, 상기 선별·파쇄된 음식물쓰레기(A)를 정량으로 공급하기 위하여 공급부(40)의 저장탱크(41)에서 악취 유출을 방지하면서 저장하였다가 일정량을 지속적으로 액상발효분해처리부(50)에 공급한다[공급과정(S140)].
다음, 상기 고르게 공급되는 음식물쓰레기(A)를 특허등록 제1131935호의 액상발효분해처리부(50)에 투입하여 미생물을 이용하여 60~70%의 질량이 감소되도록 발효분해한다[액상발효분해처리과정(S150)]. 이 때, 발효분해처리 중 미생물에 의해 생성되는 당 효소, 미생물 사체 등을 세척하는 세척수(B)를 분사하고 산소발생기(53)에서 미생물이 살기에 적합하도록 온도유지 및 산소공급을 제공함으로써 혐기성이 되는 것을 방지하면서 액상발효분해처리과정이 진행된다.
본 출원인의 등록특허 제1131935호의 액상발효분해처리과정은 (S150)은 음식물쓰레기(A)를 액상발효분해처리부(50)에 투입하고 살수·교반→교반→휴지·분해→세척을 반복하는 과정에서 미생물을 이용하여 발효분해하여 소멸시킴으로써 가장 저렴한 비용으로 단시간 내에 효과적으로 질량을 최소화할 수 있는 방법을 제시한다. 미생물이 분해시 생성되는 무기질이 포함된 액체를 세척하는 세척수(B)를 분사하고 온도유지와 산소를 공급하면서 혐기성이 되는 것을 방지하게 된다.
다음, 상기 액상발효분해처리과정(S150)에서 얻어진 배출수(C)를 침전탱크(61) 또는 원심분리기(62)에 투입하여 폐수(D)와 고형분(E)으로 분리수집한다[고형분분리과정(S160)].
상기 고형분분리과정(S160)에서 상층수는 액상발효분해처리부(50)로 보내어 세척수(B)로 재사용되고 나머지 분리된 폐수(D)는 액상비료저장부(131)에 저장[액상비료저장과정(S220)]되었다가 액상비료로 사용되도록 농가로 배송[액상비료공급과정(S230)]되거나, 다음단계인 정화처리부(70)로 보내진다.
상기 고형분(E)은 SS를 침전 또는 원심에 의해 분리한 것이다. 상기 SS(Suspended Solid)는 물속의 불용성부유물을 지칭하는 것으로 물을 흐리게 하는 원인이 되고 많아지면 물고기가 살수 없게되며 또 침전되어 쌓인 것을 '오니'라 부른다.
다음, 상기 고형분분리과정(S160)에서 분리된 폐수(D)를 화학적, 생물학적 및 물리적 처리로 정화하여 미생물고형분(E1)과 질소(N)와 인(P)을 분리한다[정화처리과정(S170)]. 상기 정화처리과정(S170)에서 정화된 폐수(D)는 액상발효분해처리부(50)로 보내어 재사용되거나 하수종말처리장 이송 또는 방류된다[폐수재활용및배출과정(S178)].
다음, 상기 고형분분리과정(S160)에서 분리수집되고 정화처리과정(S170)에서 화학적으로 분리수집된 고형분(E)과, 상기 정화처리과정(S170)에서 생물학적 및 물리적으로 분리수집된 미생물고형분(E1)과, 이에 영양분 균형을 위하여 육,어,곡류 부형재(F)를 첨가후 혼합하여 90~120℃에서 20~60분간 멸균한다[사료멸균과정(S190)].
상기 육,어,곡류 부형재(F) 중 육류 부형재는 닭, 돼지, 소, 오리의 고기, 내장, 뼈, 우유의 일부로 구성되고, 어류 부형재는 가물치, 가자미, 갈치, 고등어, 까나리, 꽁치, 대구, 명태, 아구, 오징어의 고기, 내장의 일부로 구성되며, 곡류 부형재는 옥수수, 옥분, 보리, 수수, 밀, 싸래기, 대두꽁, 밀기울, 말분, 보릿겨, 쌀겨, 탈지강, 옥피, 유박, 콩깻묵, 들깻묵 중 일부로 구성되되, 파쇄하여 첨가하기 좋게 준비한다.
다음, 상기 혼합·멸균된 수분이 함유된 혼합사료를 발효기(91)에서 2~5일간 발효시켜 기능성 사료를 제조한다[사료발효과정(S190)].
다음, 상기 발효된 기능성 사료(G)를 장기간 보관을 위해 건조기(101)에서 건조한다[사료건조과정(S200)].
다음,상기 건조된 기능성 사료(G)를 사료저장탱크(1104)에 저장하였다가 사료회사에 비포장상태로 공급하거나, 단위중량 20 ~ 25 ㎏ 단위로 사료포장기(1102)에서 포장하여 하역대(1101)를 통해 공급한다. 물론, 사료회사에서 원하는 별도의 단위로 포장할 수 있다[사료포장과정(S210)].
또한, 상기 악취제거과정(S240)은 상기 투입과정(S120) 및 공급과정(S140)에서 발생되는 악취를 포집하여 미생물이 자라고 있는 톱밥층 즉 바이오필터(121,Bio-Filter)내에 투입시켜 제거하는 방법(바이오필터법) 또는 미생물을 배양시킨 특수 토양층 내에 투입시켜 토양 및 수분과 반응하고 미생물에 의해 제거하는 방법(토양탈취법)을 사용하여 제거하는 과정(S240)이다.
이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예들은 본 발명을 보다 잘 이해할 수 있도록 설명하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명을 이에 한정하는 것으로 이해되어서는 안될 것이다.
(실시예1)
본 발명에 따른 음식물쓰레기 재활용 시설(1)은 계량부(10), 투입부(20), 선별·파쇄부(30), 공급부(40), 액상발효분해처리부(50), 고형분분리부(60), 정화처리부(70), 사료멸균부(80), 사료발효부(90), 사료건조부사료, 사료포장부(110), 악취제거부(120) 및 액상비료저장부(130)를 포함하여 구성된다.
상기 계량부(10)는 음식물쓰레기(A)를 수거주기에 따라 정해진 시간에 신속히 수거하여 단시간 내에 음식물쓰레기 재활용 시설(1)로 운반하는 수거차량(13)이 진입하면 자동으로 식별하는 식별수단(11)과, 수거차량(13)의 총중량을 계량하는 계량대(12)와, 식별된 수거차량(13)의 미리 입력된 정보와 계량된 총중량을 이용하여 음식물쓰레기(A)의 실중량을 산출하고, 총중량, 공차중량, 실중량, 일자, 시간, 차량번호, 소속 등의 정보를 기록, 감시, 출력하는 관리수단(14)을 구비한다.
또한, 상기 식별수단(11)은, 상기 수거차량(13)의 운전자가 소지하는 식별카드(111)와; 상기 식별카드(111)를 통과시켜 차량관리정보를 식별하는 카드리더기(112);로 구성되거나, 상기 수거차량(13)에 부착된 식별칩(113)과; 상기 식별칩(113)을 자동으로 스캔하여 차량관리정보를 식별하는 스캐너(114);로 구성되어, 식별과정(S111)의 작업을 자동화 및 무인(無人)화하는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되는 것이 아니며, 종래와 같이 수거차량(13)이 입고시 총중량을 계량하고 음식물쓰레기(A)를 모두 하적한 뒤 다시 총중량을 계량하여 투입된 음식물쓰레기(A)의 중량을 계량하는 것도 본 발명의 범주에 포함된다.
또한, 상기 투입부(20)는 음식물쓰레기 수거차량(13)의 음식물쓰레기(A)를 안전하고 용이하게 투입받아 저장하면서 일정량을 지속적으로 배출하는 저장호퍼(21)와, 악취 유출을 방지를 위하여 저장호퍼(21)의 상측에 설치되는 제1 후드(122)를 구비하여, 미생물이 배양된 톱밥층을 이루어진 바이오필터(121) 또는 포집된 악취를 이송하여 미생물이 배양된 특수 토양에 투입하여 제거하는 토양탈취부(124)를 구비한다.
상기 저장호퍼(21)는 지속적인 음식물쓰레기의 투입시 가교현상(架橋現想)의 방지를 위하여 안식각(φ, Angle of repose)을 고려하여 상부가 제작되어야 한다. 안식각은 음식물쓰레기의 점성, 함수량, 입자의 크기 등의 조건을 고려하여 결정된다. 또한, 내부식성 및 내마모성을 고려한 재질로 제작된다.
상기 가교현상(架橋現想)이란, 병이나 벙커 등의 내부에 채워 둔 가루 물체를 출구를 통해 흘러내리게 할 때, 이 물체 자체가 다리처럼 걸쳐진 아치를 형성하여 가루의 유출을 막는 현상을 말한다. 출구의 지름이 가루입자 지름의 3∼5배 이하일 때 다리걸침(가교)현상이 일어나기 쉽다. 또 출구의 지름이 5배를 초과하더라도, 지나치게 점착성(粘着性)이 크고 비중이 작을수록 또 마찰계수가 클수록 다리걸침이 잘 일어난다. 다리걸침의 대표적인 예로는 원액의 고체 입자가 거름종이의 구멍에 다리걸침을 일으켜 거름종이의 구멍을 막거나 2차적인 구멍을 형성하여 정상적인 여과를 방해하게 되는 경우를 들 수 있다.
상기 저장호퍼(21)의 하부는 선별·파쇄부(30)로 이송이 용이하도록 스크류피더(211)를 설치하여 일정량을 지속적으로 이송된다.
또한, 상기 선별·파쇄부(30)는 상기 투입된 음식물쓰레기(A)로부터 통상 5 ~ 10%정도 포함되는 비닐, 뼈다귀, 주방용품 등의 협잡물을 선별하여 분리제거시킴으로써 고장의 원인 및 사료의 질 저하를 방지하되 선별효율을 90%이상이 되도록 한다. 호기성 사료의 경우, 간극율이 지나치게 감소되면 이를 보완하기 위한 수분조절제의 량이 과다 필요하게 되므로 입도를 20~50㎚로 하면 발효시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 상기 선별·파쇄부(30)는 상기 음식물쓰레기(A)의 처리효율을 높이기 위해 협잡물을 선별하여 제거하고 나머지 음식물쓰레기를 소정크기로 파쇄하는 선별·파쇄기(32)를 구비한다. 상기 선별·파쇄기(32)는 입구와 출구가 구비된 케이싱(321)의 내측에 음식물쓰레기를 혼합하면서 바람을 불어넣어 비중이 가벼운 비닐, 플라스틱 제품 등의 협잡물이 분리되고 나머지 음식물쓰레기를 파쇄하는 회전해머(322)가 장착되어 구성된다. 상기 선별 제거된 협잡물은 차량(1103)으로 이송된다.
또한, 상기 공급부(40)는 상기 선별·파쇄된 음식물쓰레기(A)를 정량으로 공급하기 위하여 저장하면서 일정량을 지속적으로 배출하는 호퍼형상의 저장탱크(41)와, 악취 유출 방지를 위하여 저장탱크(41)의 상측에 설치되어 악취를 포집하는 제2 후드(123)를 구비한다. 상기 저장탱크(41)의 하부는 자동계량기(411)에 의해 음식물쓰레기의 배출량을 계량하여 조절할 수 있도록 구성하고, 제2 후드(123)는 제1 후드(122)의 구성과 동일하게 구성한다.
또한, 상기 액상발효분해처리부(50)는 발효분해처리(S150)하기 위하여 상기 고르게 공급되는 음식물쓰레기(A)가 투입되어 미생물과 목재칩(512)과 함께 교반날(511)로 교반되는 교반조(51)와, 상기 미생물이 유기물 발효분해처리과정에서 생성되는 당 효소, 미생물 및 사체 등으로 인해 산소공급이 어려워 혐기성으로 진행되는 것을 방지하고 호기성 조건을 제공하기 위한 세척을 위하여 소정온도의 세척수(B)를 분사하는 노즐(52)과, 상기 교반조(51)내 공기의 온도유지 및 산소공급을 위한 산소발생기(53)와, 상기 교반날(511)을 회전시키는 구동모터(54)와, 상기 교반날(511)과 노즐(52)과 산소발생기(53) 및 구동모터(54)와 전기적으로 연결되어 이들을 제어하는 제어부(55)를 포함하여 구성된다. 보다 상세한 내용은 본 출원인의 등록특허 제10-1131935호에 개시되어 있다.
또한, 상기 고형분분리부(60)는 상기 액상발효분해처리하여 얻어진 배출수(C)를 폐수(D)와 고형분(E)으로 분리수집(S160)하기 위하여 침전시켜 분리하는 침전탱크(61) 또는 회전시켜 분리시키는 원심분리기(62)를 구비한다. 상기 침전탱크(61)를 사용하여 분리하는 경우, 침전탱크(61)에 배출수(C)를 공급하고 일정시간이 경과되면 비중차에 따라 고형분(E)은 침전되고 순수한 물은 위로 분리되어진다. 이 때, 맨 위쪽에 위치되는 상등수는 세척수(B)로 재활용하기 위해 상기 액상발효분해처리부(50)로 다시 보내어져 재활용되고 나머지 폐수(D) 중 일부는 액상비료로 사용하기 위해 액상비료저장부(131)로 이송되며 그 나머지 폐수(D)는 정화처리부(60)로 이송되고 고형분(E)은 별도로 수집되어진다.
또한, 상기 고형분분리부(60)가 원심분리기(62)를 사용하는 경우, 배출수(C)를 원심분리기(62)에 투입하고 회전시켜 폐수(D)와 고형분(E)을 분리하기 때문에 시설을 소규모로 구성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 정화처리부(70)는 상기 분리수집된 폐수(D)를 화학적, 생물학적, 물리적 처리로 정화하여 고형분(E)과 미생물고형분(E1)과 질소(N)와 인(P)을 폐수(D)로부터 분리(S170)하기 위해, 화학침전조(71), 유량조정조(72)와 혐기조(73)와 무산소조(54)와 호기조(75)와 생물침전조(76)와 여과조(77)를 구비한다.
먼저, 화학적 처리에 의한 정화로서, 상기 화학침전조(71)는 폐수(D)와 고형분(E)을 보다 잘 분리시키기 위해 화학물질인 응집제, 응집보조제, PH조정제와 같은 화학물질을 첨가하여 유기물들이 더 잘 엉겨붙게 되어 고형분(E) 침전을 보다 용이하게 만들어 고형분(E)을 분리하여 폐수(D)를 정화한다.
다음, 생물학적 처리에 의한 정화로서, 상기 유량조정조(72), 혐기조(73), 무산소조(74), 호기조(75), 생물침전조(76)를 통하여 질소(N)와 인(P)과 미생물고형분(E1)을 분리하여 정화하게 된다.
상기 질소(N)와 인(P)이 바닷물에 그대로 방류되어 농도가 증가되면, 바닷물 속의 동물성 플랑크톤의 폭발적인 증식을 유도하여 적조를 일으켜 어류를 집단폐사시키는 원인이 되기 때문에 정화시 제거되어야 한다.
상기 유량조정조(72)는 폐수(D)의 농도를 균질화하고 저장하였다가 유량을 정량으로 공급하는 탱크이고, 상기 혐기조(73)는 상기 저장된 폐수(D)를 공급받아 혐기성조건을 만들어 인(P)을 제거하는 탱크이며, 상기 무산소조(74)는 상기 탈인처리된 폐수(D)를 공급받아 질소(N)를 제거하는 탱크이고, 상기 호기조(75)는 상기 탈질처리된 폐수(D)를 공급받아 미생물을 배양하는 탱크이며, 상기 침전조(76)는 상기 미생물이 배양된 폐수(D)를 공급받아 배양되고 응집된 미생물고형분(E1)을 제거하는 탱크이다.
다음, 물리적 처리에 의한 정화로서, 상기 여과조(77)에서는 필터를 이용한 필터링에 의해 나머지 고형분(E) 및 미생물고형분(E1)을 모두 걸러내어 정화하게 된다.
또한, 상기 사료멸균부(80)는 상기 분리수집된 고형분(E)과 미생물고형분(E1)과, 부족한 영양분 균형을 위한 육,어,곡류 부형재(F)를 자동계량기(81)가 부착된 호퍼를 통하여 적정량 투입한 뒤 혼합하여 90~120℃에서 20~60분간 멸균(S180)한다.
또한, 상기 사료발효부(90)는 상기 멸균된 습도가 있는 혼합사료를 발효기(91)에 넣고 2~5일간 발효하여 기능성 사료(G)로 만든다(S190).
또한, 상기 사료건조부(100)는 상기 기능성 사료(G)를 장기간 보관하기 위하여 건조기(101)에 투입받아 건조한다(S200).
또한, 상기 사료포장부(110)는 건조된 기능성 사료(G)를 보관하는 사료저장탱크(1104)와, 사료회사에 비포장상태 또는 포장상태로 공급하기 위하여 배송차량(1103)이 진입하여 사료를 적재하는 하역대(1101)와, 사료를 단위중량 단위로 공급하기 위해 포장하는 사료포장기(1102)를 구비한다.
또한, 음식물쓰레기는 수집,운반 및 처리과정에서 부폐 또는 발효되어 암모니아 등 질소화합물, 황화메틸 등이 발생되고 그로 인한 악취는 근무여건 및 주변환경을 오염시켜 주요 민원대상이 될 수 있다. 상기 악취제거부(130)는 상기 투입과정(S120) 및 공급과정(S140)에서 발생되는 악취를 포집하여 미생물이 자라고 있는 톱밥층, 즉 바이오필터(121) 내에 투입시켜 제거하거나 특수 토양으로 이루어진 토양탈취부(124) 내에 흡수시켜 토양내 미생물 분해, 토양 흡착 및 중화, 수분 용해로 제거한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
음식물쓰레기의 투입량을 자동 계량하고, 효율이 높아지도록 협잡물을 선별제거하면서 파쇄하며, 이송후 특허등록 제10-1131935호의 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기를 약 60~70%정도 질량을 감소시키고, 발효분해처리시 급수되어 배출되는 배출수에서 폐수와 고형분을 침전탱크 또는 원심분리기를 이용하여 분리수집하며, 분리된 폐수 중 상등수를 세척수로 재사용하고 나머지는 액상비료로 이용하거나 정화처리하여 미생물고형분과 질소,인을 분리하고 하수종말처리장 송출 또는 방류하고, 수집된 고형분 및 미생물고형분에 영양분 균형에 필요한 육,어,곡류 부형재를 첨가하여 혼합후 멸균한 뒤 발효 및 건조하여 기능성 사료를 제조하는 것으로, 음·폐수 해양투기금지 이후 하수종말처리장에서도 못 받아주던 고농도의 음·폐수를 육상처리 가능케 하는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 제조된 기능성 사료와 액상비료 및 그 제조방법과 제조시설을 제공할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1 은 본 발명을 적용한 사료 및 비료 제조시설을 나타낸 전체구성도
도 2 는 본 발명의 계량부를 확대도시한 개략도
도 3 은 본 발명의 액상발효분해처리부를 확대도시한 개략도
도 4 는 본 발명을 적용한 사료 및 비료 제조과정을 나타낸 전체흐름도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
A: 음식물쓰레기 B: 세척수 C: 배출수
D: 폐수 E: 고형분 F: 육,어,곡류 부형재
G: 기능성 사료
1: 음식물쓰레기 재활용 시설 10: 계량부 11: 식별수단
111: 식별카드 112: 카드리더기 113: 식별칩
114: 스캐너 12: 계량대 13: 수거차량
14: 관리수단 20: 투입부 21: 저장호퍼
211: 스크류피더 30: 선별·파쇄부 31: 선별파쇄기
40: 공급부 41: 저장탱크 411: 자동계량기
50: 액상발효분배처리부 51: 교반조 511: 교반날
512: 목재칩 52: 노즐 53: 산소발생기
54: 구동모터 55: 제어부 60: 고형분분리부
61: 침전탱크 62: 원심분리기 70: 정화처리부
71: 화학침전조 72: 유량조정조 73: 혐기조
74: 무산소조 75: 호기조 76: 생물침전조
77: 여과조 78: 폐수재활용부 79: 폐수배출부
80: 사료멸균부 81: 자동계량기 90: 사료발효부
100: 사료건조부 110: 사료포장부 1101: 하역대
1102: 사료포장기 1103: 배송차량 1104: 사료저장탱크
120: 악취제거부 121: 바이오필터 122: 제1 후드
123: 제2 후드 124: 토양탈취부 131: 액상비료저장부
S100: 수거 및 운반과정 S110: 계량과정
S111: 식별과정 S112: 총중량입력과정
S113: 투입량확인과정 S120: 투입과정
S130: 선별·파쇄과정 S140: 공급과정
S150: 액상발효분해처리과정 S160: 고형분분리과정
S170: 정화처리과정 S171: 화학침전조 정화과정
S172: 유량조정조 저장과정 S173: 혐기조 탈인처리과정
S174: 무산소조 탈질처리과정 S175: 호기조 미생물배양과정
S176: 미생물고형분 분리과정 S177: 여과과정
S178: 폐수재활용 및 배출과정 S180: 사료멸균과정
S190: 사료발효과정 S200: 사료건조과정
S210: 사료포장과정 S220: 액상비료저장과정
S230: 액상비료공급과정 S240: 악취제거과정
도 2 는 본 발명의 계량부를 확대도시한 개략도
도 3 은 본 발명의 액상발효분해처리부를 확대도시한 개략도
도 4 는 본 발명을 적용한 사료 및 비료 제조과정을 나타낸 전체흐름도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
A: 음식물쓰레기 B: 세척수 C: 배출수
D: 폐수 E: 고형분 F: 육,어,곡류 부형재
G: 기능성 사료
1: 음식물쓰레기 재활용 시설 10: 계량부 11: 식별수단
111: 식별카드 112: 카드리더기 113: 식별칩
114: 스캐너 12: 계량대 13: 수거차량
14: 관리수단 20: 투입부 21: 저장호퍼
211: 스크류피더 30: 선별·파쇄부 31: 선별파쇄기
40: 공급부 41: 저장탱크 411: 자동계량기
50: 액상발효분배처리부 51: 교반조 511: 교반날
512: 목재칩 52: 노즐 53: 산소발생기
54: 구동모터 55: 제어부 60: 고형분분리부
61: 침전탱크 62: 원심분리기 70: 정화처리부
71: 화학침전조 72: 유량조정조 73: 혐기조
74: 무산소조 75: 호기조 76: 생물침전조
77: 여과조 78: 폐수재활용부 79: 폐수배출부
80: 사료멸균부 81: 자동계량기 90: 사료발효부
100: 사료건조부 110: 사료포장부 1101: 하역대
1102: 사료포장기 1103: 배송차량 1104: 사료저장탱크
120: 악취제거부 121: 바이오필터 122: 제1 후드
123: 제2 후드 124: 토양탈취부 131: 액상비료저장부
S100: 수거 및 운반과정 S110: 계량과정
S111: 식별과정 S112: 총중량입력과정
S113: 투입량확인과정 S120: 투입과정
S130: 선별·파쇄과정 S140: 공급과정
S150: 액상발효분해처리과정 S160: 고형분분리과정
S170: 정화처리과정 S171: 화학침전조 정화과정
S172: 유량조정조 저장과정 S173: 혐기조 탈인처리과정
S174: 무산소조 탈질처리과정 S175: 호기조 미생물배양과정
S176: 미생물고형분 분리과정 S177: 여과과정
S178: 폐수재활용 및 배출과정 S180: 사료멸균과정
S190: 사료발효과정 S200: 사료건조과정
S210: 사료포장과정 S220: 액상비료저장과정
S230: 액상비료공급과정 S240: 악취제거과정
Claims (13)
- 음식물쓰레기 수거차량(13)으로부터 음식물쓰레기(A)의 실중량을 산출하고 정보를 기록, 감시, 출력하는 계량과정(S110)과;
상기 음식물쓰레기 수거차량(13)의 음식물쓰레기(A)를 안전하고 용이하며 악취 유출을 방지하면서 투입받는 투입과정(S120)과;
상기 투입된 음식물쓰레기(A)로부터 비닐, 뼈다귀, 주방용품 등의 협잡물을 선별제거하고 음식물쓰레기만 파쇄하는 선별·파쇄과정(S130)과;
상기 선별·파쇄된 음식물쓰레기(A)를 저장하였다가 정량을 공급하는 공급과정(S140)과;
상기 정량공급되는 음식물쓰레기(A)를 음식물 액상발효분해처리부(50)에 공급하고 살수·교반→교반→휴지·분해→세척을 반복하는 과정에서 살수되어 분해시 생성되는 무기질이 포함된 액체를 세척하는 세척수(B)를 분사하면서 액상발효분해처리하는 액상발효분해처리과정(S150)과;
상기 액상발효분해처리과정(S150)에서 얻어진 배출수(C)를 침전탱크(61) 또는 원심분리기(62)에 투입하여 폐수(D)와 고형분(E)으로 분리수집하는 고형분분리과정(S160)과;
상기 고형분(E)이 1차 분리된 폐수(D)를 화학적, 생물학적, 물리적 처리로 정화하여 고형분(E)과 미생물고형분(E1)과 질소(N) 및 인(P)을 폐수(D)로부터 분리하여 정화하는 정화처리과정(S170)과;
상기 고형분분리과정(S160)과 정화처리과정(S170)에서 분리수집된 고형분(E) 및 미생물고형분(E1)에 영양분 균형을 위한 육,어,곡류 부형재(F)를 첨가후 혼합하여 90~120℃에서 20~60분간 멸균하는 사료멸균과정(S180)과;
상기 혼합·멸균된 수분이 함유된 혼합사료를 2~5일간 발효하여 기능성 사료(G)를 제조하는 사료발효과정(S190)과;
상기 발효된 기능성 사료(G)를 장기간 보관을 위해 건조하는 사료건조과정(S200)과;
상기 건조된 기능성 사료(G)를 저장하고 단위중량 단위로 포장하는 사료포장과정(S210);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 계량과정(S110)은 상기 음식물쓰레기 수거차량(13)이 계량대(12)에 진입하면 수거차량(13)을 식별하고 총중량을 계량하여, 미리 입력된 정보를 이용하여 음식물쓰레기(A)의 실중량을 산출하고, 총중량, 공차중량, 실중량, 일자, 시간, 차량번호, 소속 등의 정보를 기록, 감시, 출력하는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 고형분분리과정(S160)에서 분리된 폐수(D)는 일부를 액상비료로 사용하기 위해 분리시켜 임시저장하는 액상비료저장과정(S220)과;
상기 액상비료저장과정(S220)에서 저장된 액상비료를 차량에 실어 농가에 공급하는 액상비료공급과정(S230);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 정화처리과정(S170)은,
상기 폐수(D)를 공급받아 화학침전조(71)에서 응집제, 응집보조제, PH조정제와 같은 화학물질을 첨가하여 유기물들이 잘 엉겨붙게 되어 고형분(E) 침전을 보다 용이하게 하여 분리하는 화학침전조 정화과정(S171)과;
상기 폐수(D)의 농도를 균질화하고 유량을 일정하게 하도록 유량조정조(72)에 저장하는 유량조정조 저장과정(S172)과;
상기 저장된 폐수(D)를 공급받아 혐기조(73)에서 인(P)을 제거하는 혐기조 탈인처리과정(S173)과;
상기 탈인처리된 폐수(D)를 공급받아 무산소조(74)에서 질소(N)를 제거하는 무산소조 탈질처리과정(S174)과;
상기 탈질처리된 폐수(D)를 공급받아 호기조(75)에서 미생물을 배양하는 호기조 미생물배양과정(S175)과;
상기 미생물배양된 폐수(D)를 공급받아 생물침전조(76)에서 미생물고형분(E1)을 제거하는 미생물고형분 분리과정(S176)과;
상기 미생물고형분(E1)이 제거된 폐수(D)를 공급받아 여과조(77)에서 필터를 이용하여 물리적으로 잔류 고형분(E)과 미생물고형분(E1)을 여과하는 여과과정(S177)과;
상기 여과된 폐수(D)는 일부를 상기 액상발효분해처리과정(S150)에서 살수되는 세척수(B)로 재활용되고 나머지는 하수종말처리장으로 유입처리 또는 방류시키는 폐수재활용및배출과정(S178);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 투입과정(S120) 및 공급과정(S140)에서 발생되는 악취를 포집하여 미생물이 자라고 있는 톱밥층 즉 바이오필터(Bio-filter) 내에 투입시켜 제거하거나 특수 토양내에 흡수시켜 토양내 미생물 분해, 토양 흡착 및 중화, 수분 용해로 토양탈취하는 악취제거과정(S240);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 방법. - 제 2 항에 있어서, 상기 계량과정(S110)은,
상기 수거차량(13)의 운전자가 식별카드(111)를 카드리더기(112)에 통과시키거나, 수거차량(13)에 부착된 식별칩(113)을 스캐너(114)에 의해 자동으로 스캔하여 입력되는 차량관리정보로 관리수단(14)에서 수거차량(13)을 식별하는 식별과정(S111)과;
상기 수거차량(13)이 계량대(12)에 진입하면 차량의 총중량을 측정하여 관리수단(14)에 입력되는 총중량입력과정(S112)과;
상기 식별과정(S111)에서 식별된 수거차량(13)의 차량관리정보를 이용하여 미리 입력된 공차중량, 차량번호, 소속 등의 차량고유정보를 추출하고, 상기 총중량입력과정(S112)에서 얻어진 총중량 정보를 이용하여 실제 투입되는 음식물쓰레기(A)의 실중량을 계산, 기록, 출력하는 투입량확인과정(S113);을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 방법. - 삭제
- 음식물쓰레기 수거차량(13)이 진입하면 수거차량(13)을 식별하는 식별수단(11)과, 수거차량(13)의 총중량을 계량하는 계량대(12)와, 미리 입력된 정보와 계량된 총중량을 이용하여 음식물쓰레기(A)의 실중량을 산출하고, 총중량, 공차중량, 실중량, 일자, 시간, 차량번호, 소속 등의 정보를 기록, 감시, 출력하는 관리수단(14)을 갖는 계량부(10)와;
상기 음식물쓰레기 수거차량(13)의 음식물쓰레기(A)를 안전하고 용이하게 투입받아 저장하면서 일정량을 지속적으로 이송하는 저장호퍼(21)와, 악취 유출방지를 위하여 저장호퍼(21)의 상측에 설치되어 바이오필터(121, Bio-filter) 또는 토양탈취법을 이용하고자 악취를 포집하는 제1 후드(122)를 갖는 투입부(20)와;
입출구가 형성된 케이싱(311)의 내측에 상기 이송 투입된 음식물쓰레기(A)로부터 비닐, 뼈다귀, 주방용품 등의 협잡물을 선택하여 제거하면서 회전해머(312)를 구비한 선별파쇄기(31)로 파쇄하는 선별·파쇄부(30)와;
상기 선별·파쇄된 음식물쓰레기(A)를 저장하면서 일정량을 지속적으로 정량 공급하는 저장탱크(41)와, 악취 유출방지를 위하여 저장탱크(41)의 상측에 설치되어 악취를 포집하는 제2 후드(72)를 갖는 공급부(40)와;
상기 고르게 공급되는 음식물쓰레기(A)를 발효분해처리하기 위하여 투입하고 미생물과 목재칩(512)과 함께 교반날(511)로 교반되는 교반조(51)와, 상기 미생물이 유기물 분해소멸과정에서 생성되는 당 효소, 미생물 및 사체 등으로 인해 혐기성으로 진행되는 것을 방지하고 호기성 조건을 제공하기 위한 세척을 위하여 소정온도의 세척수(B)를 분사하는 노즐(52)과, 상기 교반조(51)내 온도유지 및 산소공급을 위한 산소발생기(53)와, 목재칩 상기 교반날(511)을 회전시키는 구동모터(54)와, 상기 교반날(511)과 노즐(52)과 산소발생기(53) 및 구동모터(54)와 전기적으로 연결되어 제어하는 제어부(55)를 포함하는 액상발효분해처리부(50)와;
상기 액상발효분해처리하여 얻어진 배출수(C)를 폐수(D)와 고형분(E)으로 분리수집하기 위하여 침전시켜 분리하는 침전탱크(61) 또는 회전시켜 분리시키는 원심분리기(62)를 갖는 고형분분리부(60)와;
상기 분리수집된 폐수(D)를 화학적, 생물학적, 물리적 처리로 정화하여 고형분(E)과 미생물고형분(E1)과 질소(N)와 인(P)을 분리하기 위하여, 화학침전조(71)와 유량조정조(72)와 혐기조(73)와 무산소조(74)와 호기조(75)와 생물침전조(76)와 여과조(77)를 갖는 정화처리부(70)와;
상기 분리수집된 고형분(E) 및 미생물고형분(E1)과 부족한 영양분 균형을 위한 육,어,곡류 부형재(F)를 계량하면서 투입하는 자동계량호퍼(81)를 통하여 첨가후 혼합하여 90~120℃에서 20~60분간 멸균하는 사료멸균부(80)와;
상기 멸균된 습도가 있는 혼합사료를 투입받아 발효기(91)에서 2~5일간 발효하여 기능성 사료(G)로 만드는 사료발효부(90)와;
상기 기능성 사료(G)를 투입받아 건조기(101)에서 건조하는 사료건조부(100)와;
상기 건조된 기능성 사료(G)를 보관하는 사료저장탱크(1104)와, 사료회사에 비포장상태 또는 포장상태로 공급하기 위하여 배송차량(1103)이 진입하여 사료를 적재하는 하역대(1101)와, 사료를 단위중량 단위로 공급하기 위해 포장하는 사료포장기(1102)를 갖는 사료포장부(110);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하기 위한 시설. - 제 8 항에 있어서, 상기 식별수단(11)은,
상기 수거차량(13)의 운전자가 소지하는 식별카드(111)와;
상기 식별카드(111)를 통과시켜 차량관리정보를 입력받는 카드리더기(112);를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하기 위한 시설. - 제 8 항에 있어서, 상기 식별수단(11)은,
상기 수거차량(13)에 부착되고 차량관리정보가 입력된 식별칩(113)과;
상기 식별칩(113)을 스캔하여 차량관리정보를 입력받는 스캐너(114);를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하기 위한 시설. - 제 8 항에 있어서,
상기 투입부(20) 및 공급부(40)에서 발생되는 악취를 포집하여 제거하도록 미생물이 배양된 톱밥층 즉 바이오필터(121), 또는 미생물이 배양되어 흡착,분해,용해하여 탈취하는 특수 토양층으로 이루어진 토양탈취부(124)를 갖는 악취제거부(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하기 위한 시설. - 제 8 항에 있어서,
상기 고형분분리부(60)에서 분리된 폐수(D)의 일부를 액상비료로 사용하기 위해 분리시켜 임시저장하는 액상비료저장부(131);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 시설. - 제 8 항에 있어서,
상기 정화처리부(70)는 상기 폐수(D)로부터 고형분(E)을 2차로 분리시키기 위해 응집제, 응집보조제, PH조정제와 같은 화학물질을 첨가하여 고형분(E) 침전을 보다 용이하게 만들어 분리하는 화학침전조(71)와;
상기 폐수(D)의 농도를 균질화하고 저장하여 유량을 일정하게 정량공급하는 유량조정조(72)와;
상기 저장된 폐수(D)를 공급받아 인(P)을 제거하는 혐기조(73)와;
상기 탈인처리된 폐수(D)를 공급받아 질소(N)를 제거하는 무산소조(74)와;
상기 탈질처리된 폐수(D)를 공급받아 미생물을 배양하는 호기조(75)와;
상기 미생물배양된 폐수(D)를 공급받아 미생물고형분(E1)을 제거하는 생물침전조(76)와;
상기 미생물고형분(E1)이 제거된 폐수(D)를 공급받아 필터를 이용하여 물리적으로 여과하는 여과조(77)와;
상기 여과된 폐수(D)는 일부를 세척수(B)로 재활용하기 위해 상기 액상발효분해처리부(50)에 공급하는 폐수재활용부(78)와;
나머지 폐수(D)는 하수종말처리장으로 유입처리 또는 방류시키는 폐수배출부(79);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상발효분해처리장치를 이용하여 음식물쓰레기로 기능성 사료와 액상비료를 제조하는 시설.
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