KR101555883B1

KR101555883B1 - 유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법

Info

Publication number: KR101555883B1
Application number: KR1020140075445A
Authority: KR
Inventors: 권영광
Original assignee: 주식회사 새솔
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2015-10-01

Abstract

본 발명은 유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법에 관한 것으로, 유기성 폐기물의 퇴비화 공정 중에서 발효 후 선별할 때 발생되는 찌꺼기를 수거하여 한 군데로 모으는 잔여분 수거단계; 잔여분 수거가 완료되면, 수거된 잔여분을 분쇄기에 넣고 분쇄하는 잔여분 분쇄단계; 분쇄된 분쇄물에 유기성 폐기물 처리시 발생된 음폐수를 첨가하여 유분들끼리 뭉쳐 동글 동글한 구형상이 되도록 하는 잔여분 구형화단계; 구형화가 완료되면, 구형화 된 분쇄물을 펠릿가공기에 투입하고 압출하여 펠릿형태의 고형 연료로 가공하는 잔여분 고형화단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 유기성 폐기물을 사료화할 때 불가피하게 파생되는 찌꺼기 등의 잔여분을 비용증대 없이 효과적으로 처리할 수 있으므로 환경오염을 막고, 에너지 절감에 기여하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법{METHOD FOR PROCESSING REST OF ORGANIC WASTE DURING SOLID COMPOSTING}

본 발명은 유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음식물 쓰레기를 포함한 유기성 폐기물을 처리하여 퇴비화할 때 발생되는 잔류분(찌꺼기, 우거리)을 회수하여 고형 연료로 재활용할 수 있도록 함으로써 에너지 회수효율을 높이고 폐기물 처리시 발생되는 비용과 환경문제를 해소할 수 있도록 한 유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법에 관한 것이다.

급속한 산업화 및 물질문명의 발달로 식생활이 풍요로워지면서 다량의 유기성 폐기물과 농축산 부산물의 발생은 기하급수적으로 늘어나고 있다.

대표적인 예로, 도시 폐기물인 음식물 쓰레기, 하수 오니, 펄프 공장 오니, 식품 산업 폐기물 등을 예시할 수 있는데, 그 중에서도 음식물 쓰레기는 현대 사회의 심각한 문제로 대두되고 있다.

예컨대, 가정에서 발생되는 음식물 쓰레기는 수분함량이 80% 이상일 뿐만 아니라, 대부분 유기성 물질로 구성되어 있기 때문에 매립하여 폐기할 경우, 기온이 높은 실내나 하절기 등에는 부패로 인한 악취가 심하게 발생되고, 폐기처리 과정에서 누출되는 침출수는 토양 및 지하수, 인근 지표수를 오염시키는 등 매우 비위생적이고 심각한 문제가 아닐 수 없다.

그리고, 처리 방법에 있어서도 매립의 경우에는 양이 많기 때문에 감량화가 필수적으로 수반되어야 하는데 현실적으로 단순 건조방식 외에 감량화는 어려운 실정이다.

또한, 소각처리할 경우에는 음식물 쓰레기에 함유된 높은 수분함량과 낮은 발열량 때문에 소각로의 운전 및 에너지 회수에 악영향을 미치므로 바람직하지 않다.

이에, 정부의 적극적인 지원 하에 많은 민간 기업들이 이를 처리하기 위한 기술 개발을 다각도로 추진하였는 바, 그 일예로 특허공고 제1996-0016786호, 등록특허 제0282014호, 등록특허 제0360561호, 등록특허 제0359014호, 등록특허 제0403864호, 등록특허 제0607524호를 비롯한 다수의 개시된 특허 기술들을 예시할 수 있다.

상술한 선행기술들을 포함한 종래 유기성 폐기물의 처리방법은 주로 발효를 통해 수분함량을 줄이면서 감량화를 이루어 퇴비화하는 방법이 주종을 이룬다.

그런데, 이와 같은 퇴비화 과정에서 필수적으로 발생되는 찌꺼기, 즉 잔여분(현장에서는 '우거리'라 함)의 처리에 있어 심각한 문제가 있지만, 지금까지 그 누구도 이 부분에 대해서는 이렇다할 처리 방안을 제시하지 못하고 있는 실정이다.

때문에, 현재는 유기성 폐기물의 퇴비화 과정 중 선별에 의해 분리된 잔여분(주로 비닐, 마늘대, 양파껍질, 옥수수대, 나일론 끈, 씨앗 등)을 수거하여 소각장이나 매립장으로 모은 다음 소각하거나 매립하는 형태로 폐기처리하고 있다.

그런데, 이러한 잔여분은 중량이 나가지 않기 때문에 통상 톤당 처리비용을 받은 수거업체에서는 처리용량 대비 수익율이 현저히 낮기 때문에 수거를 기피하고 있는 실정이며, 수거하여 소각한다고 하더라도 소각처리에 따른 비용이 증대되고, 소각시 환경오염물질이 대기중으로 배출될 뿐만 아니라, 매립은 매립장의 포화에 따라 비용이 증대되며, 궁극적으로는 매립은 규제되고 있는 추세이므로 이에 대한 시급한 개선책이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 음식물 쓰레기를 포함한 유기성 폐기물을 처리하여 퇴비화할 때 발생되는 잔류분을 회수하여 고형 연료로 재활용할 수 있도록 함으로써 에너지 회수효율을 높이고 폐기물 처리시 발생되는 비용과 환경문제를 해소할 수 있도록 한 유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 유기성 폐기물의 퇴비화 공정 중에서 발효 후 선별할 때 발생되는 찌꺼기를 수거하여 한 군데로 모으는 잔여분 수거단계; 잔여분 수거가 완료되면, 수거된 잔여분을 분쇄기에 넣고 분쇄하는 잔여분 분쇄단계; 분쇄된 분쇄물에 유기성 폐기물 처리시 발생된 음폐수를 첨가하여 유분들끼리 뭉쳐 동글 동글한 구형상이 되도록 하는 잔여분 구형화단계; 구형화가 완료되면, 구형화 된 분쇄물을 펠릿가공기에 투입하고 압출하여 펠릿형태의 고형 연료로 가공하는 잔여분 고형화단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법을 제공한다.

이때, 상기 잔여분 분쇄단계에서, 분쇄방식은 표면에 요철이 형성된 한 쌍의 분쇄물을 맞물려 회전시키면서 그 사이로 수거된 잔여분을 통과시키되, 한 쌍의 분쇄롤이 2:1의 서로 다른 회전속도로 회전되게 하여 잔여분이 완전히 찢어지면서 분쇄되게 하는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 잔여분 구형화단계에서, 구형화는 음폐수를 투입한 다음 1시간 동안 정치시키는 방식으로 이루어지는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 유기성 폐기물을 사료화할 때 불가피하게 파생되는 찌꺼기 등의 잔여분을 비용증대 없이 효과적으로 처리할 수 있으므로 환경오염을 막고, 에너지 절감에 기여하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법을 보인 플로우챠트이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법은 유기성 폐기물의 퇴비화 공정 중 불가피하게 파생되는 찌꺼기 등의 잔여분을 효율적으로 처리할 수 있도록 개선된 방법이다.

보통, 유기성 폐기물의 퇴비화 공정은 다음과 같이 진행된다.

수거된 유기성 폐기물이 케이크 형태로 입고되고, 입고된 유기성 폐기물 케이크는 발효장에 적재된다.

그런 다음, 호기성 미생물을 이용한 발효과정이 수행되면서 수분함량을 30% 이하로 낮추게 된다.

이렇게 하여, 수분함량이 낮아진 발효 케이크는 작업장 마다 다를 수 있지만, 통상적으로 3mm 체로 체질되어 통과되는 것들은 모아 퇴비화하고, 체의 상부에 잔류되는 잔여분, 즉 찌꺼기(여기에는 비닐을 포함하여 주로 파쇄가 잘 안되는 마늘대, 쿠션재, 양파껍질, 옥수수대, 나일론 끈, 씨앗 등이 포함된다)는 수거하여 모은 다음 소각하거나 매립하는 형태로 폐기처분한다.

때문에, 잔여분의 폐기처분을 위한 물류비, 연료비 등 불필요한 비용이 추가되고, 그에 따른 국가적 에너지 낭비를 초래한다.

본 발명에서는 이러한 잔여분을 매립하거나 혹은 소각하지 않고, 선별된 상태에서 후가공하여 고형연료로 재활용토록 함으로써 화력발전소나 혹은 소각로 등의 연료로 사용하여 에너지 절감에 기여하고 비용을 줄일 수 있도록 하여 전체적으로 국가 경쟁력을 높일 수 있도록 하는데에 그 주된 특징이 있다.

이를 위해, 본 발명에서는 잔여분 수거단계(S100)-잔여분 분쇄단계(S110)-잔여분 구형화단계(S120)-잔여분 고형화단계(S130)를 포함함으로써 폐기되던 것을 에너지로 전환할 수 있도록 구성된다.

보다 구체적으로, 상기 잔여분 수거단계(S100)는 퇴비화 공정 중에서 발효 후 선별할 때 발생되는 잔여분, 즉 찌꺼기를 수거하여 한 군데로 모으는 단계이다.

이렇게 모아진 잔여분에는 앞서 설명한 바와 같이, 각종 비닐류(늘어나는 것), 마늘대, 쿠션부재, 양파껍질, 옥수수대, 나일론 끈, 씨앗 등이 포함되어 있다.

때문에, 이들은 유분이 많은 유기성 폐기물이기 때문에 화력발전소 연료로 재활용하는데 손색이 없다. 다만, 지금까지는 이를 활용하기 위한 처리 방안이 부재하였기 때문에 본 발명에서 이를 구현하고자 하는 것이다.

이렇게 하여, 잔여분 수거가 완료되면 분쇄기에 넣고 분쇄하는 잔여분 분쇄단계(S110)가 수행된다.

잔여분 분쇄는 단순히 회전하는 한 쌍의 칼날 사이로 잔여분을 통과시킨다고 해서 분쇄되지는 않는다. 이는 퇴비화 공정 중 발생된 잔여분(퇴비화 초기 공정에서도 유기성 폐기물을 스크류피더로 분쇄하는 단계가 통상 수행된다)의 특성상 잘 찢기지 않고 칼질을 한다고 해도 신축성이 있어 일부 쪼개지기는 하지만 결코 쉽게 파쇄 혹은 분쇄되지 않기 때문이다.

이에, 본 발명에서는 표면에 요철이 형성된 한 쌍의 분쇄롤을 포함하되, 이 한 쌍의 분쇄롤이 각각 서로 다른 회전속도로 회전되게 함으로써 신축성을 갖는 상기 잔여분을 완전히 찢어 분쇄할 수 있도록 구성된다.

본 발명을 완성하기 위한 다수회의 실험결과, 상기 한 쌍의 분쇄롤이 서로 2:1의 회전속도비를 갖고 회전할 때 찢어 분쇄하는 효율이 가장 높았다.

이는 한 쪽 분쇄롤이 잔여분을 잡아줄 때 다른 쪽 분쇄롤이 당겨가면서 끊어내는 특성이 좋기 때문으로 분석된다.

그러나, 한 쌍의 분쇄롤이 동일 속도로 회전할 경우에는 분쇄가 거의 일으나지 않고 표면에 요철자국만 남기고 그냥 통과되었으며, 회전속도 차이가 3:1, 4:1과 같이 2:1을 초과할 경우에는 잠깐 늘어 났다가 바로 통과되어 버렸다. 때문에, 이 경우에도 분쇄효과가 없었다.

따라서, 본 발명에서는 반드시 2:1의 회전속도 차이를 갖는 표면 요철형 분쇄롤 사이로 잔여분을 통과시키면서 분쇄하여야 한다.

이러한 단계를 통해 분쇄가 일어나면, 분쇄물은 상당히 작은 크기로 조각나게 되는데, 이 상태에서 잔여분 구형화단계(S120)가 수행된다.

상기 잔여분 구형화단계(S120)는 분쇄물에 유기성 폐기물 처리시 발생된 음폐수를 첨가하여 유분들끼리 뭉치면서 동글 동글한 구형상이 되도록 하는 단계이다.

이때, 음폐수는 음식물쓰레기 처리장에서 생성되는 폐수, 즉 침출폐수를 말하는 것으로, 여기에는 전분, 당분 등 유기물, 즉 유분이 매우 풍부한 상태이므로, 이를 가미하여 분쇄물에 잔류된 유분들이 하나로 뭉쳐 연료 효율을 높이도록 하기 위해 첨가된다.

특히, 상기 음폐수 첨가에 따라 분쇄물에 유분함량이 높아지게 되면 이를 고형 연료화 했을 때 고형 연료가 타면서 내는 열량이 4500-5000kcal에 다다르기 때문에 충분히 화력발전소 연료나 소각로의 연료로 활용할 수 있음도 확인하였다.

이를 위해, 음폐수를 첨가한 후 약 1시간 동안 방치시키는 과정을 포함한다.

물론, 이 단계에서 구형화가 안되는 물질들도 있다. 때문에, 단계를 구형화 단계라고 표현하는 것에 표현상 정확하지 않을 수도 있지만, 고형연료의 주된 구성이 되는 유분을 기준으로 볼 때 유분을 구형화시키기 위한 것이므로 결코 틀린 표현은 아니다.

또한, 이렇게 구형화시켜야 하는 이유는 후속되는 고형화 단계에서 고형연료로 압축할 때 유분의 밀도를 높이기 위함이며, 유분의 밀도를 높임으로써 더욱 더 효율적이고 우수한 잠재 열량을 갖는 펠릿형 고형연료를 만들 수 있기 때문이다.

이렇게 하여, 잔여분 구형화단계(S120)가 완료되면 이후 잔여분 고형화단계(S130)가 수행된다.

상기 잔여분 고형화단계(S130)는 연료화 단계로서, 구형화 된 분쇄물을 펠릿가공기에 통과시켜 압출함으로써 펠릿형태의 고형 연료로 가공하는 단계이다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 기존에는 순전히 버려져 폐기되던 찌꺼기들을 회수하여 재 가공함으로써 고형 연료로 만들 수 있어 에너지 절감, 비용절감에 기여할 수 있고, 국가적인 차원에서는 에너지 재생산에 투입할 수 있으므로 경쟁력 강화에 기여한다고 생각된다.

Claims

유기성 폐기물의 퇴비화 공정 중에서 발효 후 선별할 때 발생되는 찌꺼기를 수거하여 한 군데로 모으는 잔여분 수거단계;
잔여분 수거가 완료되면, 수거된 잔여분을 분쇄기에 넣고 분쇄하는 잔여분 분쇄단계;
분쇄된 분쇄물에 유기성 폐기물 처리시 발생된 음폐수를 첨가하여 유분들끼리 뭉쳐 동글 동글한 구형상이 되도록 하는 잔여분 구형화단계;
구형화가 완료되면, 구형화 된 분쇄물을 펠릿가공기에 투입하고 압출하여 펠릿형태의 고형 연료로 가공하는 잔여분 고형화단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법.
청구항 1에 있어서;
상기 잔여분 분쇄단계에서, 분쇄방식은 표면에 요철이 형성된 한 쌍의 분쇄물을 맞물려 회전시키면서 그 사이로 수거된 잔여분을 통과시키되, 한 쌍의 분쇄롤이 2:1의 서로 다른 회전속도로 회전되게 하여 잔여분이 완전히 찢어지면서 분쇄되게 하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법.
청구항 1에 있어서;
상기 잔여분 구형화단계에서, 구형화는 음폐수를 투입한 다음 1시간 동안 정치시키는 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 퇴비화 공정중 발생하는 잔여분 처리방법.