KR101423872B1

KR101423872B1 - 음식물 쓰레기의 처리 방법

Info

Publication number: KR101423872B1
Application number: KR1020130024948A
Authority: KR
Inventors: 최상철
Original assignee: 최상철
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2014-08-01

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기 처리 방법에 관한 것으로, 음식물쓰레기를 살균 탈수 선별하고 건조 분쇄한 후 일부 탄화시키고 다시 미분화시켜서 되는 연료만으로 연소기를 가동시킬 수 있게 하고, 위의 연소기의 열기로 음식물쓰레기를 건조시키고 또 위의 연소기의 열기로 음식물쓰레기로부터 나오는 오수 또한 처리할 수 있게 함으로서, 별도의 화석연료의 필요 없이 음식물쓰레기를 경제적으로 또 친환경적으로 처리할 수 있게 하는 방법을 제공하는 것임.

Description

음식물 쓰레기의 처리 방법{Method for treating food garbage}

본 발명은, 음식물 쓰레기의 처리 방법에 관한 것으로, 특히, 음식물쓰레기를 효과적으로 건조시켜 사료나 비료로 사용할 수 있게 하고, 또 이에서 나아가 일부를 탄화시켜 연소효율이 향상된 연료를 제공하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리 방법에 관한 것이다.

국내에서 발생되는 음식물 쓰레기양은 약17,100 T/일 (2012년 기준-환경일보11월29)으로, 이를 처리하기 위해서는 많은 화석 연료들을 사용하여 건조시켜 사료나 퇴비로 사용하거나, 해양 투기, 매립 등의 방법으로 처리함으로서 환경을 오염시켜 왔다.

화석 연료를 이용한 음식물 쓰레기 처리 방법에는 처리시간이 많이 걸리고, 공정 과정에서의 오수 처리 문제를 별도로 해결 하여야 하며, 오수 처리 공정에서 악취가 발생하는 결점이 있었다. 그리고, 해양 투기는 해양을 오염시키는 중대한 결점이 있다.

그리하여 음식물쓰레기를 건조시켜 연료로 사용케 하는 발명이 특허등록번호 제10-0517485호(등록일자 2005.11.01; 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조 방법)로 제공된 바 있다. 이는 가연성 폐기물을 1차 건조기와; 2차 건조기로 건조시키고, 상기 1차 건조기에서 발생된 가스와 수증기가 2차 연소가 되도록 투입구가 형성된 1차 연소기와; 상기 2차 건조기에서 발생된 가스와 수증기가 2차 연소가 되도록 형성된 2차 연소기와; 상기 연소기 내부의 배기가스를 연결관을 통하여 1차 연소기의 배기가스 투입구로 보내는 열교환기와; 상기 1, 2차 건조기와 팬과 배출관과 연소기와 열교환기의 작동을 제어하는 제어부의 구성으로 이루어진 것으로, 유기물 및 폐기물에서 발생되는 가스 및 수증기를 적정한 온도에서 2차 연소를 하기 때문에 백연 및 악취를 제거는 효과가 있다고 하는 바, 이는1, 2차 건조기에 열을 공급하기 위해서는 별도의 화석 연료가 소요되지 않을 수 없는 결점이 있다.

이에 본 발명은 연료화된 음식물 쓰레기를 연소하여 얻는 열에너지만으로 음식물쓰레기를 가열시켜 부패의 진행을 차단하며 나아가 음식물 쓰레기를 건조시켜 연료화하여 상기 열에너지원으로 하며, 또한 위의 에너지만으로 음식물쓰레기에서 발생하는 오수의 처리까지 가능하게 하는 음식물 쓰레기의 순환 처리(recycling) 방법을 제공하여야 한다는 과제를 해결하고자 한다.

위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
고온 고압으로 음식물쓰레기를 살균 처리하는 살균단계와, 살균된 음식물쓰레기를 탈수기로 탈수시키는 탈수단계와, 탈수단계에서 탈수된 오수를 처리하는 오수처리단계와, 탈수된 음식물쓰레기로부터 금속 등 불연 쓰레기를 선별하는 선별 단계와, 상기 선별단계에 의하여 선별된 음식물쓰레기를 건조시키는 건조단계와, 상기 건조단계에서 기화된 기체를 처리하는 기체처리단계와, 상기 건조단계에서 건조된 음식물쓰레기를 일부 탄화시키는 탄화단계와, 상기 탄화단계에 의해 일부 탄화된 음식물쓰레기를 분쇄시키는 분쇄단계로 구성되고, 상기 오수처리단계는 유수분리단계와 분리된 오일을 상기 음식물쓰레기 건조단계의 음식물쓰레기로 보내어 혼합시키는 오일송출단계와 오일이 분리 제거된 오수를 가열 기화시켜 상기 기체처리단계에 송출하는 오수기화처리단계를 포함하며, 상기 오수기화처리단계는 오수예열단계와 오수예열단계를 거친 오수를 재가열 기화시키는 오수기화단계와 오수가 기화된 기체를 상기 기체처리단계로 송출하는 기체송출단계를 포함하며, 상기 기체처리단계는 고온의 기체를 응축시켜 기수를 분리하는 기수분리단계와, 응축수를 보일러로 송출하는 보일러수공급단계와, 응축수가 제거된 기체를 필터링하여 기체에 함유된 고형물질과 냄새물질을 1차 제거한 후 연소기에 보내 냄새물질을 완전연소 및 열분해시켜 탈취 공정을 수행하는 탈취단계를 포함하며, 일부가 탄화되고 상기 분쇄단계에서 분쇄된 연료를 연소시키는 연소기에서 발생하는 열기를, 상기의 음식물 건조단계, 탄화단계, 상기 오수기화단계 및 상기 보일러에 송출하는 음식물쓰레기연소단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 처리 방법을 제공한다.

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위와 같은 본 발명은, 음식물 쓰레기를 건조하고 일부 탄화시켜 음식물쓰레기의 연소효율을 높여 열량이 높은 분체형 가연성 연료로 만들며, 이러한 연료만으로 음식물쓰레기를 처리할 수 있어 음식물 쓰레기 처리를 위한 연료비를 크게 절감할 수 있게 하며, 음식물 쓰레기로부터 오수를 탈리시켜 음식물 쓰레기의 건조를 용이하게 할 뿐 아니라, 탈리된 오수를 기화한 후 수증기만을 응축시켜 오수로부터 냄새물질을 추출하여 열분해시킴으로서 냄새물질의 처리를 용이하게 하며 응축수를 보일러수로 활용하게 하여 에너지를 절감하게 할 뿐 아니라 별도의 용수를 필요로 하지 아니하게 하여 자원의 알뜰한 이용을 가능하게 하는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 각 단계를 보여 주는 블록도

고온 고압으로 음식물쓰레기를 살균 처리하는 살균단계(100)와, 살균된 음식물쓰레기를 탈수기로 탈수시키는 탈수단계(200)와, 탈수단계에서 탈수된 오수를 처리하는 오수처리단계(300) 및 탈수된 음식물쓰레기로부터 금속 등 불연 쓰레기를 선별하는 선별 단계(400)와, 상기 선별단계(400)에 의하여 선별된 음식물쓰레기를 건조시키는 건조단계(500)와, 상기 건조단계(500)에서 기화된 기체를 처리하는 기체처리단계(600)와, 상기 건조단계(500)에서 건조된 음식물쓰레기를 분쇄시키어 일부 탄화시키는 탄화단계(700)를 포함하며, 상기 탄화단계(700)에 의해 일부 탄화된 음식물쓰레기를 분쇄시키는 분쇄단계(701)로 구성되고, 상기 오수처리단계(300)는 유수분리단계(301)와 분리된 오일을 상기 음식물쓰레기 건조단계(500)의 음식물쓰레기로 보내어 혼합시키는 오일송출단계(302)와 오일이 분리 제거된 오수를 가열 기화시켜 상기 기체처리단계(600)에 송출하는 오수기화처리단계(303)를 포함하며, 상기 오수 기화처리단계(303)는, 오수예열단계(3031)와 오수예열단계(3031)를 거친 오수를 여러 노즐로 분사시켜 재 가열 기화시키는 오수 기화단계(3032)와, 오수가 기화된 기체를 상기 기체처리단계(600)로 송출하는 기체송출단계(3033)를 포함하며, 상기 기체처리단계(600)는 고온의 기체를 응축시켜 기수를 분리하는 기수분리단계(601)와, 응축수를 보일러(2)로 송출하는 보일러 수 공급단계(602)와, 응축수가 제거된 기체를 필터링하여 기체에 함유된 고형물질을 제거한 후, 연소기(1)에 보내 냄새물질을 열분해시켜 탈취 공정을 수행하는 탈취단계(603)를 포함하며, 일부가 탄화되고 상기 분쇄단계(701)에서 분쇄된 연료를 연소시키는 연소기(1)에서 발생하는 열기를, 상기의 음식물 건조단계(500), 탄화단계(700), 상기 오수 기화단계(3032) 및 상기 보일러(2)에 송출하는 음식물쓰레기연소단계(800)로 구성되는 것과 특히 음식부산물로 한정된 폐기물로부터 연료화 한 "분체상태의 가연성 연료" 만을 사용하여 열을 발생시켜 음식물 쓰레기를 처리하는 방법을 특징으로 한다.

음식물 쓰레기가 수거되어 반입되면 일반적으로 수거차량에 적재되어 지체되거나 저장탱크에 저장되어 부패 되는 것이 보통이다. 이러한 부패는 음식물쓰레기의 가용 연소물질을 감소시키며 악취의 방산으로 생활 환경을 오염시킨다. 그리하여 본 발명은 음식물쓰레기수거차량으로부터 수거되는 음식물쓰레기는 곧 살균단계(100)를 거치게 하여 부패의 진행을 차단한다. 살균단계(100)는 음식물쓰레기의 반입 즉시 저장탱크에서 고온(130℃이상) 고압( 1.5∼5㎏/㎠)의 열처리 공정으로 구성된다.

살균단계(100)에서의 열처리로 찐 상태로 된 음식물쓰레기는 무게 계량기가 장치된 탈수기로 정량만큼 반입되어 탈수 처리되는 탈수단계(200)를 거친다.

이때 발생되는 오수는 오수처리단계(300)에서 유수 분리기를 통과하며 기름기와 오염수를 분리 처리한다. 여기서 얻은 기름 성분은 건조단계(500)로 진입하는 음식물쓰레기에 혼합(분무)하여 음식물쓰레기의 연소 열량을 높이는데 사용한다.

유수 분리기를 통과하여 기름이 제거된 오수는 오수 저장 탱크로 모여지고 모여진 오수는 보일러(2)로부터 공급되는 스팀에 의하여 예열되는 오수예열단계(3031)를 거치게 되며, 고열 오수 증발기 외부케이스는 제올라이트를 주원료로 하는 타일불럭을 내벽재로 함으로서 악취를 방지하게 하는 것이 바람직하다. 오수예열단계(3031)를 거친 오수는 오수 기화단계(3032)에서 기화된다. 오수 기화단계(3032)의 기화기는 경사진 빨래판 모양의 판 체 오수 증발 통을 다수 적층시켜서 구성되게 하여, 상기 예열 오수와 함께 연소기(1)로부터 공급되는 열기를 증발기 판체 통에 공급하면 계단식 판 몸체를 차례로 통과하는 동안 오수가 기화되도록 구성되는 것이 바람직하다.

오수 기화단계(3032)에서 기화된 수증기는 건조단계(500)에서 기화된 수증기와 합쳐지면서 기체처리단계(600)에서, 응축기에 의한 액화공정과 액화공정 이후의 기수분리 공정으로 되는 기수분리단계(601)에서 순수한 물로 재생 처리되어 보일러(2)에 공급수로 공급되며 이러한 보일러 수는 순수성으로 인해 보일러 내부에 스케일이 발생하는 요인을 줄여 보일러 수명을 연장 하고 수자원의 재사용을 통해 수자원 낭비를 막는 두 가지 효과를 얻게 된다.

또한 기수분리단계(601)에서 발생된 기체는 악취를 발하는 냄새물질과 분진이 함유될 수 있는 바 이는 제올라이트 혹은 카본 등으로 구성된 필터를 통과시켜 분진과 악취를 1차 필터링하고 다시 연소기(1)에 연소공기로 사용토록 유도함으로서 냄새물질이 고열(850~1100)에 의해 열분해되어 완전 처리되게 한다.

탈수단계(200)에 의하여 탈수된 음식물쓰레기는 선별단계(400)에서 비닐, 철, 비철, 유리 등을 제거한 후, 건조단계(500)로 보내지는데, 건조단계(500)에서는 건조되는 음식물쓰레기의 용도, 즉, 발효시켜 비료나 사료로 사용한다든지, 또는 연료로 사용한다든지 하는 용도에 따라 수분 함량을 달리하여 음식물쓰레기를 건조시킨다. 특히 음식물쓰레기를 연료로 사용하는 경우에는 상기 건조단계(500)에서 수분 함량이 12% 미만이 되게 건조시키고, 더욱 가열하여 음식물쓰레기가 5~30%정도의 탄화 상태를 갖도록 하는 탄화단계(700)를 수행하는 것이 바람직하다. 음식물쓰레기는 이를 탄화시킬 경우 발화와 연소가 용이하다. 탄화되지 아니한 음식물쓰레기를 연소시키면 불완전 연소율이 커져 연소 시 청색의 연무가 발생할 염려가 있다. 탄화단계(700)에서는 오수처리단계(300)에서 보내온 기름 성분과 음식물쓰레기가 함유하고 있는 유분이 증발하게 되며, 이러한 기름 성분의 증발은 열량과 착화점을 낮추게 된다. 따라서 과도한 탄화는 열량과 착화점을 감소시킴에 따라서 탄화 정도는 5~30%인 것이 바람직하다. 탄화단계(700)에서는 탄화를 위한 가열 열기에 의하여 발화되는 현상이 방지되어야 한다. 그리하여 본 발명은 가열로 내에 질소 가스를 주입하여 탄화공정을 수행함으로서 탄화단계(700)에서 음식물쓰레기가 자연발화 및 유분증발 현상을 방지하는 것이 바람직하다.

탄화단계를 거친 음식물쓰레기는 분쇄단계(701)에서 40~100메쉬의 크기로 분쇄시키는 것이 화염형성과 연소 효율을 높이는데 바람직하다.

열을 이용하는 : 건조단계(500)를 수행하기 위한 건조기에 필요한 열에너지와 탄화단계(700), 상기 오수기화단계(3032) 및 상기 보일러(2)에 필요한 열 에너지는 음식물쓰레기연소단계(800)의 연소기(1)로부터 발생하는 열기를 에너지원으로 하며 가스등의 화석 연료와 같은 별도의 에너지원을 필요로 하지 아니한다.

건조단계(500)에 의하여 필요에 따라 소기의 수분함유량을 가지도록 건조된 음식물쓰레기는 1차 분쇄기를 통과시켜 분쇄한 후 발효시켜 비료나 사료로 사용하게 한다.음식물쓰레기를 사료나 비료로 사용하는 경우 제올라이트를 첨가하므로서 비료의 경우는 비료의 질을 높이고 식물의 연작 피해 방지하며 약 30~40%의 농작물 생산량 증가 효과를 기대할 수 있게 하며, 사료의 경우에는 동물들의 설사병을 완화시켜 주고 질병예방 효과를 갖게 한다.

건조단계(500)에 의하여 소기의 수분함유량을 가지도록 건조된 음식물쓰레기를 1차 분쇄기를 통과시켜 분쇄한 후 연료화시킴에 있어서는, 연소기(1)로부터 공급되는 열기로 5~30% 탄화시키고 다시 분쇄단계(701)에 의하여 40~100mesh의 크기로 미분하여 연료화하고 이를 연소기(1)의 연료로 사용케 하는 과정을 연속적으로 리사이클링(re cycling) 한다.

1. 연소기
2. 보일러

Claims

고온 고압으로 음식물쓰레기를 살균 처리하는 살균단계(100)와, 살균된 음식물쓰레기를 탈수기로 탈수시키는 탈수단계(200)와, 탈수단계에서 탈수된 오수를 처리하는 오수처리단계(300) 및 탈수된 음식물쓰레기로부터 금속 등 불연 쓰레기를 선별하는 선별 단계(400)와, 상기 선별단계(400)에 의하여 선별된 음식물쓰레기를 건조시키는 건조단계(500)와, 상기 건조단계(500)에서 기화된 기체를 처리하는 기체처리단계(600)와, 상기 건조단계(500)에서 건조된 음식물쓰레기를 분쇄한 후 일부 탄화시키는 탄화단계(700)와, 상기 탄화단계(700)에 의해 일부 탄화된 음식물쓰레기를 분쇄시키는 분쇄단계(701)로 구성되고, 상기 오수처리단계(300)는 유수분리단계(301)와 분리된 오일을 상기 음식물쓰레기 건조단계(500)의 음식물쓰레기로 보내어 혼합시키는 오일송출단계(302)와 오일이 분리 제거된 오수를 가열 기화시켜 상기 기체처리단계(600)에 송출하는 오수기화처리단계(303)를 포함하며, 상기 오수기화처리단계(303)는 오수예열단계(3031)와 오수예열단계(3031)를 거친 오수를 재가열 기화시키는 오수기화단계(3032)와 오수가 기화된 기체를 상기 기체처리단계(600)로 송출하는 기체송출단계(3033)를 포함하며, 상기 기체처리단계(600)는 고온의 기체를 응축시켜 기수를 분리하는 기수분리단계(601)와, 응축수를 후술하는 보일러(2)로 송출하는 보일러수공급단계(602)와, 응축수가 제거된 기체를 필터링하여 기체에 함유된 고형물질을 제거한 후, 연소기(1)에 보내 냄새물질을 연소시켜 탈취 공정을 수행하는 탈취단계(603)를 포함하며, 일부가 탄화되고 상기 분쇄단계(701)에서 분쇄된 연료를 연소시키는 연소기(1)에서 발생하는 열기를, 상기의 음식물 건조단계(500), 탄화단계(700), 상기 오수기화단계(3032) 및 상기 보일러(2)에 송출하는 음식물쓰레기연소단계(800)로 구성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 처리 방법.