KR101649735B1 - 유기성 폐기물 자원화 시스템 - Google Patents

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KR101649735B1 KR1020160013345A KR20160013345A KR101649735B1 KR 101649735 B1 KR101649735 B1 KR 101649735B1 KR 1020160013345 A KR1020160013345 A KR 1020160013345A KR 20160013345 A KR20160013345 A KR 20160013345A KR 101649735 B1 KR101649735 B1 KR 101649735B1
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Abstract

본 발명은 유기성 폐기물을 이용한 자원화 시스템에 관한 것으로, 유기성 폐기물에 포함된 이물질을 파쇄 및 선별하는 파쇄선별부; 상기 파쇄선별부로부터 유입된 상기 유기성 폐기물에 포함된 적어도 일부의 수분을 배출하도록 간접 가열처리하여 건조시키는 건조처리부 ― 상기 건조처리부는, 상기 유기성 폐기물을 수용할 수 있는 공간이 형성되어 개폐 및 밀폐 가능하도록 구성된 쟈켓, 상기 쟈켓 내부의 양측 중앙에 횡측으로 인장되도록 형성되어 스팀이 유입될 수 있는 하나 이상의 통관을 포함하는 스팀케이싱 및 상기 스팀케이싱 외주면의 적어도 일부분을 감싸는 형태로 돌출되어 형성되고, 그리고 상기 스팀케이싱에 포함된 상기 하나 이상의 통관으로부터 상기 스팀이 유입될 수 있도록 내통된 하나 이상의 발열디스크를 포함함 ―; 및 상기 건조처리부에서 배출된 상기 적어도 일부의 수분을 정화하는 폐수처리부;를 포함할 수 있다.

Description

유기성 폐기물 자원화 시스템{System for recycling of organic waste}
본 발명은 유기성 폐기물을 이용한 자원화 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 유기성 폐기물을 건조화하여 고형 연료, 고품질 사료 및 유기질 비료의 원료로 자원화하고, 자원화 공정에서 발생할 수 있는 폐수 및 폐증기를 정화하여 재사용할 수 있는 유기성 폐기물 자원화 시스템에 관한 것이다.
인류 문명의 발달과 함께 소비하는 물질도 점진적으로 증가해 왔으며, 이와 비례하여 유기성 폐기물의 발생도 점차 늘어나고 있다. 아울러, 점차 심각해지는 기후 변화의 위협과 자원의 고갈이 지구환경에 위협적인 요소로 대두되기 시작한 이 시점에서 자원 순환의 중요성은 더욱 부각되고 있다. 이 같은 시대적 상황은 폐기물에 대한 처리방식, 관리주체 및 자원화 방법 등 폐기물과 관련된 모든 부문에 대한 사고의 전면적 전환을 요구한다.
일반적으로, 유기성 폐기물이라 함은 미생물에 의해 분해 가능한 유기물을 다량 포함하는 물질 중 폐기가 필요한 물질을 일컫는 것으로, 대표적으로 하수슬러지, 공장폐수슬러지, 식품공장슬러지, 축분슬러지, 인분슬러지, 음식물쓰레기 등이 있다. 이러한 유기성 폐기물은 다량의 폐수와 분해가능한 유기물 함유로 부패성이 강해 처리과정에서 많은 문제점이 발생하고 있다. 때문에 최근 환경오염 방지를 위한 세계적인 규제 강화의 영향으로 각국에서는 배출량 감소, 재활용 및 에너지화 등 다양한 해결책을 모색하고 있다.
우리나라는 국민소득 증가, 도시화 및 산업화 등의 영향으로 국내 유기성 폐기물의 발생량이 나날이 증가하고 있는 실정이다. 국내에서는 폐기물관리법에 따라 환경부가 주로 관리하고 있으며, 폐기물 종류별로 농림부, 수자원공사 및 각 지자체 등이 관여하고 있다. 현재 국내 유기성 폐기물 처리 및 규제 현황을 살펴보면, 상당량을 매립, 소각 및 해양투기로 처리하고 있으며, 가축분뇨를 제외한 타 폐기물은 20% 미만으로 매우 낮은 재활용 비율을 보이고 있다. 구체적으로 하수슬러지는 60%이상을 매립으로 처리하고 있으며, 음식물 폐기물은 90% 이상을 매립과 소각으로 처리하고 있다. 가축분뇨는 90%이상의 재활용 비율을 보이고 있으나 하수슬러지와 음식물 폐기물은 10~20% 내외의 재활용 비율을 보이고 있다.
또한, 축분슬러지·인분슬러지 등은 정화과정에서 과도한 고분자 응집제를 다량 사용함으로써 기존 퇴비사용에 한계가 있어 심각한 환경문제를 야기시키고 있다. 특히 공장폐수 슬러지는 대부분 사설 매립지에서 직매립에 의존하게 되는데 고농도 침출수 발생과 악취가 발생하여 민원의 대상이 되고 있으며, 또한 매립지의 면적이 한정되어 있고, 지역님비현상으로 그 입지가 점점 줄어들고 있으므로 대책이 시급한 실정이다. 음식물쓰레기 역시 발생한 폐수를 처리하는데 많은 경비가 소요되고, 처리하는데 한계가 있어 사회적으로 큰 문제로 대두되고 있다.
국내에서는 2016년부터 환경오염을 방지하기 위해 유기성 폐기물 중 하나인 공장폐수슬러지에 대한 해양투기가 전면 금지되어 기존 방식대로 처리가 불가능하게 되어, 사회적으로 큰 문제점이 대두되고 있다.
또한, 전술한 바에 따라 육상 매립의 확대는 필수적으로 이루어질 것으로 예상되고 있으며, 기존 매립장의 경우에는 유기성 폐기물 처리 시간의 확대 및 시설의 노후로 인해 수명을 단축시킬 가능성이 높고 신규 매립지는 인근 주민들의 반대로 추진에 어려움을 야기하고 있다. 게다가 유기성 폐기물 소각 처리는 다이옥신 배출 등 대기오염에 대한 문제를 발생시키며, 다른 처리 방법에 비해 10~20% 정도의 높은 처리비용이 발생함으로 확대 적용에 한계가 발생하고 있다. 또한 해양 투기, 육상 매립 및 소각 처리 등의 기존 유기성 폐기물 처리 시스템은 경제적으로 비효율적(즉, 설치 비용, 처리 비용 대비 효율성 부족)이며, 완벽한 폐기 처리가 불가능하다는 고질적인 단점을 해소하기 어려운 실정이다.
전술한 바와 같이 종래의 유기성폐기물 자원화시스템은 공정의 불합리, 비효율, 설치 및 운영을 위한 고비용의 문제가 있고, 유기성폐기물 종류에 따라 공정의 다각화가 요구되어 결과적으로 건설 비용의 상승을 야기하고 있기 때문에, 이를 해결해야할 필요성이 대두되고 있다.
세계적으로 효과적인 폐기물 처리 대안으로 에너지화가 부각되고 있으며, 폐기물 관리에 대한 정책목표가 ‘쾌적한 생활환경 조성’에서 ‘지속가능 발전을 위한 자원순환형 사회 구축’으로 이동하고 있다. 이에 따라 환경 파괴 최소화를 위한 자원 순환형 폐기물 관리 방향을 수립하고, 유기성 폐기물 재활용 및 자원화할 수 있는 시스템을 개발할 필요성이 당업계에 존재하고 있다.
한국출원특허 KR2000-0016716(2000.06.13.)
본 발명은 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 유기성 폐기물의 건조 공정에서 발생할 수 있는 응집제 농축에 대한 문제점을 해결하고, 건조 공정을 통해 배출된 결과물은 고형 연료, 고품질 사료 및 유기질 비료의 원료로 자원화할 수 있으며, 이로 인해 배출될 수 있는 폐수, 즉, 유해 물질을 정화 처리하여 보일러 보충수 및 냉각수 등으로 재사용할 수 있는 유기성 폐기물 자원화 및 순환자원 시스템을 제공하기 위함이다.
본 발명은 건조처리부 내부의 전열 면적을 확장함으로써 유기성 폐기물의 건조 공정 시간을 단축하고, 효율적인 유기성 폐기물 처리 공정을 수행하기 위함이다.
본 발명은 건조처리부의 전열 면적을 확장함으로써, 전처리 및 후처리 공정 중 일부의 공정을 간소화하여 건조 공정에 대한 효율성을 향상시키기 위함이다.
본 발명은 건조 공정의 개선을 통해 건조 설비 비용 및 건조 처리 비용을 감소시킴으로써 경제성을 증대시키기 위함이다.
본 발명은 유기성 폐기물의 건조 시 발생할 수 있는 응집제 농축에 따른 건조 시설에 대한 유지 및 보수 시간을 대폭 감소시킴으로써, 건조 공정 시간의 지속성을 향상시키기 위함이다.
본 발명은 건조처리부를 통해 유기성 폐기물의 폐수를 기체화하여 정화함으로써, 정화 시설의 기능 및 구조의 간소화를 이루기 위함이다.
본 발명은 생활계 유기성 폐기물과 사업장 유기성 폐기물을 나누어 처리 및 관리하던 방식에서 벗어나 이를 통합 및 병합 처리할 수 있는 건조 시스템을 제공함으로써, 공정 구조의 단순화를 통해 작업 능률을 향상시키기 위함이다.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라 유기성 폐기물 자원화 시스템이 개시된다. 상기 유기성 폐기물 자원화 시스템은, 유기성 폐기물에 포함된 이물질을 파쇄 및 선별하는 파쇄선별부; 상기 파쇄선별부로부터 유입된 상기 유기성 폐기물에 포함된 적어도 일부의 폐수를 배출하도록 간접 가열처리하여 건조시키는 건조처리부 및 상기 건조처리부에서 배출된 상기 적어도 일부의 폐수를 정화하는 폐수처리부를 포함하며, 상기 건조처리부는, 상기 유기성 폐기물을 수용할 수 있는 공간이 형성되어 개폐 및 밀폐 가능하도록 구성된 쟈켓, 상기 쟈켓 내부의 양측 중앙에 횡측으로 인장되도록 형성되어 스팀이 유입될 수 있는 하나 이상의 통관을 포함하는 스팀케이싱 및 상기 스팀케이싱 외주면의 적어도 일부분을 감싸는 형태로 돌출되어 형성되고, 그리고 상기 스팀케이싱에 포함된 상기 하나 이상의 통관으로부터 상기 스팀이 유입될 수 있도록 내통된 하나 이상의 발열디스크를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 유기성 폐기물의 건조 공정에서 발생할 수 있는 응집제 농축에 대한 문제점을 해결하고, 건조 공정을 통해 배출된 결과물은 고형 연료, 고품질 사료 및 유기질 비료의 원료로 자원화할 수 있으며, 이로 인해 배출될 수 있는 폐수 등의 유해 물질에 대한 정화 처리하여 보일러 보충수 및 냉각수 등으로 재사용할 수 있는 유기성 폐기물 자원화 및 순환자원 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 건조처리부 내부의 전열 면적을 확장함으로써 유기성 폐기물의 건조 공정 시간을 단축하고, 효율적인 유기성 폐기물 처리 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 건조처리부의 전열 면적을 확장함으로써, 전처리 및 후처리 공정 중 일부의 공정을 간소화하여 건조 공정에 대한 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 건조 공정의 개선을 통해 건조 설비 비용 및 건조 처리 비용을 감소시킴으로써 경제성을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 유기성 폐기물의 건조 시 발생할 수 있는 응집제 농축에 따른 건조 시설에 대한 유지 및 보수 시간을 대폭 감소시킴으로써, 건조 공정 시간의 지속성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 건조처리부를 통해 유기성 폐기물의 폐수를 기체화하여 정화함으로써, 정화 시설의 기능 및 구조의 간소화를 이룰 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 생활계 유기성 폐기물과 사업장 유기성 폐기물을 나누어 처리 및 관리하던 방식에서 벗어나 이를 통합 및 병합 처리할 수 있는 건조 시스템을 제공함으로써, 공정 구조의 단순화를 통해 작업 능률을 향상시킬 수 있다.
도1 및 도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템의 공정도이다.
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템에 구비되는 진공쿠커를 설명하기 위한 도면이다.
도4는 도3의 B부분 확대 단면도이다.
도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템의 응축처리부에 대한 블럭도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도1 및 도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템의 공정도이고, 도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템에 구비되는 진공쿠커를 설명하기 위한 도면이며, 도4는 도3의 B부분 확대 단면도이다. 또한, 도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템의 응축처리부에 대한 블럭도이다.
이하, 도1 내지 도5을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템(10)을 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템(10)은 각종 유기성슬러지와 같은 유기성 폐기물의 건조화 과정에서 발생되는 수분 및 폐수의 처리를 용이하게 한 것을 주요 특징으로 한다. 여기서 설명하는 각종 유기성슬러지는 하수 슬러지, 공장폐수 슬러지, 식품공장 슬러지, 축분 슬러지, 인분 슬러지 및 음식물 쓰레기 등의 폐기물을 지칭하며, 전술한 내용에 한정되지 않을 수 있다.
다시 말해 본 발명은 악취 및 심한 오염도의 문제로 종래에는 처리과정이 복잡하고 어려웠던 유기성 폐기물의 건조 및 폐수처리 공정을 간소화함으로써 유기성 폐기물의 전체적인 건조화 공정을 단축시키고 이에 따라 소요되는 에너지 및 비용을 절감한 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 유기성 폐기물을 선별 파쇄하여 입자를 균등하게 하는 전처리 과정, 응집제 농축의 문제점을 해결하기위하여 1차 진공건조, 2차 건조효율을 극대화 하기 위하여 디스크로 건조시키는 건조처리부, 폐수를 정화하는 폐수처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 시스템을 제공한다.
이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템(10)은 유기성 폐기물의 수분 함량을 조절하여 분말 또는 펠렛 형태로 만드는 건조처리부(100)와, 건조처리부(100)에서의 처리과정에서 유기성 폐기물로부터 배출되는 액체성분 또는 폐수를 정화시키는 폐수처리부(200)를 포함한다.
구체적으로 건조처리부(100)는 도1에 도시된 바와 같이 유기성 폐기물을 파쇄, 선별, 건조하기 위한 다양한 수단을 구비한다.
먼저, 수거된 유기성 폐기물은 반입저장탱크(112)로 반입된다. 반입저장탱크(112)는 유기성 폐기물이 일시 저장되는 곳으로 내부가 밀폐되는 구조를 가지며 유기성 폐기물의 투입구 및 배출구가 자동으로 개폐됨으로써 85% 가량의 높은 함수율을 갖는 유기성 폐기물에서 임의로 오폐수가 누출되는 것을 방지한다.
유기성 폐기물에서 발생되는 스팀은 반입저장탱크(112)에서 포집되어 탈취탑(114)으로 공급되고, 스팀 내에 포함된 저농도의 악취성분은 탈취탑(114)에서 탈취된 후 유해성분이 제거된 스팀은 대기로 방출된다.
반입저장탱크(112)에 반입된 유기성 폐기물은 후단의 파쇄선별부(118)로 이송된다. 파쇄선별부(118)는 이송된 유기성 폐기물을 미세하게 파쇄하고 유기성 폐기물에 혼입된 이물질을 선별하여 제거하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 파쇄선별부(118)는 유기성 폐기물에 포함된 비닐, 플라스틱, 쇠조각, 목재 등의 이물질을 선별하여 유기성 폐기물로부터 제거 및 1차 분리할 수 있다.
파쇄선별부(118)의 후단에는 파쇄된 유기성 폐기물을 저장하는 파쇄저장탱크(120) 및 중간저장탱크(122)가 배치될 수 있으나, 경우에 따라서 이러한 저장탱크(120,122)는 생략될 수 있다.
여기서 유기성 폐기물은 교반 탱크, 원심 분리기 및 스크류프레스 등과 같은 전처리 공정을 수행하는 공정 기기에 유입되지 않을 수 있다. 이는 본 발명에서 제시하는 건조처리부의 구조(예컨대, 발열디스크의 구조) 및 기능(예컨대, 열면적 증가로 인한 건조 성능 강화)이 향상되었으므로, 전처리 공정이 생략될 수 있는 것이다. 그러므로, 전처리 공정을 수행함으로써, 1차적 수분제거 기능이 불필요하므로 건조화 공정이 간소화 되고, 이에 대한 설비, 유지 및 처리 등의 비용이 절감될 수 있다. 나아가 본 발명은 전술한 건조처리부의 기술적 특징에 따라 전처리 공정(즉, 유기성 폐기물의 탈수 공정)이 제거되었으므로, 고농도 폐수의 발생을 억제시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따라 유기성 폐기물 자원화 시스템(10)을 통해 환경오염의 근간이 되는 요인(즉, 고농도 폐수)을 제거할 수 있으며, 효율적인 방법으로 유기성 폐기물을 자원화 및 재활용할 수 있다.
파쇄선별부(118)에서 파쇄된 유기성 폐기물은 진공쿠커(130)로 이송되고, 진공쿠커(130)는 파쇄선별부(118)를 거쳐 내부에 투입된 유기성 폐기물을 간접 가열 방식을 이용하여 건조시킨다.
이때, 진공쿠커(130)는 완전 밀폐된 상태에 120∼130℃의 고온 및 5㎏/㎠의 고압으로 작동되며, 이와 같은 조건에서 유기성 폐기물을 적어도 1시간 이상 처리함으로써 유기성 폐기물을 완전 멸균시키고 건조화 공정을 마친 후 사료일 경우는 출하되는 원료의 펩신 소화율을 향상시킬 수 있게 된다. 여기서 진공쿠커(130)는 완전 배치식으로 유기성 폐기물의 함수율을 획기적 건조방식(즉, 열면적을 향상시킴으로써 85% 이상의 함수율을 40%~60%까지 감소시킴)을 통해 건조하므로, 단순 건조시스템에서 발생가능한 유기물 응집현상을 제거할 수 있다. 이에 따라 진공쿠커(130)는 응집 현상이 없어짐으로서 자연스럽게 디스크 건조기에서 연속작업이 이루어지면서 대량처리가 가능하게 된다. 더불어 진공쿠커(103) 내에 구성된 발열디스크의 마모 역시 대폭 저감(약, 3배~4배 이상)됨으로써 건조기 사용수명이 연장되므로 보수비용 절감에 획기적으로 기여할 수 있다.
또한, 진공쿠커(130)는 후술하는 진공펌프(166)에 의해 내부압력이 감압된 진공상태를 유지함으로써 유기성 폐기물을 더욱 효율적으로 건조시킨다.
구체적으로 진공쿠커(130)는 도3에 도시된 바와 같이 양측이 밀폐된 원통형으로 형성되고 내부에 유기성 폐기물이 수용되어 밀폐되는 쟈켓(132)을 구비한다. 여기서 진공쿠커(130)는 완전 밀폐가 가능하며, 유기성 폐기물에서 배출되는 적어도 일부의 수증기(즉, 오염된 수증기)는 배관을 통하여 응축처리부(160)를 통해 액화되어 배출되므로 악취를 예방할 수 있다. 나아가 진공쿠커(130)는 진공 상태로 유기성 폐기물의 폐수를 배출시키기 때문에, 건조 효율을 증대시킬 수 있다.
쟈켓(132)의 일측 상부에는 유기성 폐기물이 투입되는 투입구(134)와 유압을 이용하여 투입구(134)를 개폐시키는 개폐수단(136)이 형성되고, 쟈켓(132)의 타측에는 스팀주입구(137)가 구비된다.
또한, 스팀주입구(137)를 통해 주입된 고온의 스팀에 의해 쟈켓(132)이 가열될 수 있도록 쟈켓(132)의 몸체 자체에 스팀이 흐르는 유로가 형성될 수 있다. 이러한 경우 쟈켓(132)의 몸체 자체가 발열될 수 있다.
쟈켓(132)의 내부에는 쟈켓(132)의 양측 중앙을 가로지르며 쟈켓(132)의 일측에 배치되는 구동수단으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 샤프트(138)가 설치될 수 있다. 그러나 본 발명의 다른 실시예에 따라 전술한 샤프트(138)는 구동수단이 배치되지 않을 수 있으며, 이에 따라 회전 기능을 수행하지 않을 수 있다. 샤프트(138) 주위에는 관형구조로 형성되어 내부에 샤프트(138)가 관통되도록 설치되는 스팀케이싱(140)이 연결된다.
스팀케이싱(140)의 외주면에는 스팀케이싱(140)의 원주방향을 따라 돌출되는 복수의 발열디스크(142)가 구비되는데, 도4에 도시된 바와 같이 발열디스크(142)의 내부에는 스팀케이싱(140)의 내부 공간과 연통되는 공간이 구비된다.
스팀주입구(137)를 통해 주입된 고온의 스팀은 스팀케이싱(140)의 내부와 발열디스크(142)의 내부 공간으로 유입되고, 이에 의해 유기성 폐기물에 접하는 가열면적이 증가하게 된다.
다시 말해 진공쿠커(130)에서 유기성 폐기물에 접하여 열을 전달하는 부분은 쟈켓(132), 스팀케이싱(140) 및 발열디스크(142)로 이루어지며, 발열디스크(142)에 의해 유기성 폐기물에 대한 가열면적이 극대화됨으로써 유기성 폐기물의 건조 효율이 크게 향상되는 것이다.
이전의 진공쿠커는 외부 케이싱에 한정적으로 스팀을 주입하는 간접 가열방식을 통해 내부 온도를 상승시켰기 때문에, 결정적으로 전열 면적이 적어 효율성이 떨어졌다. 나아가 기존 진공쿠커는 밀폐식이기 때문에 응집현상이 발생하여, 페들식 구조를 통해 내부 물질의 뭉침 현상을 제거하여야만 했다. 따라서 본 발명은 전술한 바와 같이 기존 진공쿠커의 단점을 보완하기 위해 페들식 구조를 개편하고, 열 면적을 상승시키기 위해 발열디스크를 구성함으로써 건조 효율을 극대화시킬 수 있으며, 건조 효율의 상승으로 인해 응집 현상을 제거하였다.
본 발명의 일 실시예에 따라 상기 건조처리부(100)는 쟈켓(132)의 양측단 중 적어도 일측에 배치되는 제1배출구를 포함할 수 있다. 또한 제1배출구(145)는 쟈켓(132)에 구성된 투입구(132) 위치의 반대측에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1배출구(145)는 쟈켓(132)에 투입구(132)가 양측단 중 좌측 상단에 배치되는 경우, 우측 하단에 배치될 수 있다. 나아가 제1배출구(145)는 양측단의 적어도 일부의 영역에 배치될 수 있으며, 전술한 내용에 한정되지 않을 수 있다. 또한 제1배출구(145)는 투입구(132)의 위치와 동일한 위치에 형성될 수도 있다. 예컨대, 쟈켓(132)의 좌측 상단에는 투입구(132)가 형성될 수 있으며, 좌측 하단에는 제1배출구(145)가 형성될 수도 있다. 추가적으로 쟈켓(132) 중앙의 적어도 일부의 영역에 제2배출구(146)가 형성될 수 있다. 여기서 제2배출구(146)은 제1배출구(145)와 동일한 크기로 형성될 수 있다. 또한 제2배출구(146)은 제1배출구(145)와 상이한 구조 및 크기로 형성될 수도 있으며, 제2배출구(146)은 쟈켓(132)의 중앙 하단에 위치할 수 있다. 구체적으로 진공쿠커(130)에는 쟈켓(132)의 투입구(134) 반대편에 배치되는 제1배출구(145)와 제1배출구(145)보다 상대적으로 투입구(134)에 더 가까운 쟈켓(132)의 가운데 부분에 배치되는 제2배출구(146)가 구비될 수 있다.
기존 진공쿠커는 유기성 폐기물에 과다한 응집제를 사용하여 점차 건조시킬 경우 점성이 높아져 배출시간이 지연되고, 원활하지 못하다는 단점을 보완하기 위하여, 본 발명은 진공쿠커 중간 하단 1개, 끝부분에 배출구 1개를 배치함으로써 전술한 문제를 해결하였다.
상기와 같은 진공쿠커(130)는 건조효율이 매우 높아 초기 함수율이 약 83%에 달하는 유기성 폐기물의 수분을 약 55% 정도 또는 그 이하로 낮출 수 있는데, 미세입자인 상태에서 응집제가 첨가된 유기성 폐기물은 응집을 위해 응집제를 첨가한 경우 건조될 수 있도록 점성이 높아져 배출 시 부하가 매우 커지게 된다.
따라서, 종래와 같이 배출구가 하나만 설치된 경우 건조된 유기성 폐기물의 배출에는 상당한 시간이 소요되며, 배출시간을 단축시키기 위해 진공쿠커(130)에는 기본적으로 구비되는 제1배출구(145)에 더하여 쟈켓(132)의 가운데 부분에 제2배출구(146)를 설치한 것이다.
바람직하게 제2배출구(146)는 건조된 유기성 폐기물의 배출을 용이하게 하기 위해 측·하방을 향하여 개구되도록 하며, 개방된 출구는 유압에 의해 작동하는 개폐수단(148)에 의해 개폐될 수 있도록 한다.
쟈켓(132)의 상부에는 유기성 폐기물의 건조 시 발생되는 스팀을 배출시키는 스팀배출구(149)가 구비되고, 스팀배출구(149)를 통해 배출되는 스팀은 응축처리부(160)를 거쳐 폐수처리부로 공급된다.
상기한 바와 같이 진공쿠커(130)는 쟈켓(132)과 스팀케이싱(140)에 스팀을 공급하여 간접열로 유기성 폐기물을 증숙함으로써 유기성 폐기물의 탄화 및 갈변현상을 방지할 수 있고, 높은 건조효율에 의해 투입된 유기성 폐기물의 함수율을 후속공정인 디스크건조기(170)에서의 처리에 적절한 수준인 40~60%, 바람직하게는 50% 대로 건조하는 것이 가능하게 된다.
여기서 디스크건조기(170)는 진공쿠커 후단에 설치하여 건조효율을 극대화하는 것을 특징으로 한다. 기존방법은 건조기에서만 건조하므로 연속작업이 불가능하여 기존 건조물 70%이상을 리싸이클하여 응집 현상을 없애므로 실질적으로 처리량이 30%에 불과하여 같은양의 폐기물을 처리할 경우 기계의 마모가 약 3배 정도 상승되었다.
본 발명에서는 디스크건조기(170)를 사용하지 않고도 진공쿠커(130)만을 이용하여 유기성 폐기물의 함수율을 건조화 공정을 마친 후 출하되는 원료의 적정 함수율 7~9%로 낮추는 것이 가능하기는 하지만, 전체적인 유기성 폐기물의 처리속도를 향상시키기 위해 진공쿠커(130)의 후단에는 디스크건조기(170)를 배치하는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명의 일 양상에서, 진공쿠커(130)의 효율성이 대폭 향상되었기 때문에, 디스크건조기(170)의 배치 없이 진공쿠커(130)만으로 유기성 폐기물의 건조 공정을 수행할 수도 있다.
디스크건조기(170)에 투입되는 유기성 폐기물의 함수율은 상기한 바와 같이 40~60%, 바람직하게는 50% 정도인 것이 좋은데, 유기성 폐기물의 함수율이 40% 미만인 경우 유기성 폐기물의 점도 및 굳기가 디스크건조기(170)의 초기 가동에 적절하지 않아 원활한 작동이 어렵게 될 우려가 있으며, 유기성 폐기물의 함수율이 60%를 초과할 경우 과도한 수분에 의해 디스크건조기(170)에서의 건조시간이 크게 증가하게 되어 전체적인 시스템의 순차적 운영에 차질을 초래하게 되는 문제가 있다.
이와 같이 디스크건조기(170)에 투입되는 유기성 폐기물의 함수율은 약 50%인 것이 좋은데, 진공쿠커(130)가 구비되지 않은 종래 기술을 이용하여 유기성 폐기물의 함수율이 50% 정도가 되도록 건조시키기 위해서는 유기성 폐기물의 수분을 제거하기 위해 음식물쓰레기의 경우 파쇄선별부(118)와 디스크건조기(170)의 사이에 교반탱크, 원심분리기, 스크류프레스와 같은 별도의 수분제거수단을 설치하여야 했으며, 종래에는 디스크건조기(170)의 후단에 건조되어 배출되는 유기성 폐기물의 균일한 건조상태를 확보하기 위해 냉각건조기를 추가로 설치하여야 했으며, 유기성 폐기물의 건조과정에서 발생하는 폐수처리를 위해 후술하는 폐수처리부(200)에는 탈수처리시설과 폐수에 함유된 유분을 별도로 처리하기 위한 가열교반기, 삼상분리기 및 유류탱크와 같은 설비를 설치할 필요가 있었다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템(10)은 유기성 폐기물의 건조효율을 현저하게 향상시키고 건조상태의 균질성을 확보할 수 있는 진공쿠커(130)를 구비함으로써, 종래 유기성 폐기물의 폐수를 제거 및 정화하기 위해 요구되었던 상기와 같은 장치 및 공정을 생략할 수 있게 된 것이다.
한편, 스팀생성부(150)는 진공쿠커(130)의 스팀배출구(149)를 통해 배출된 스팀을 가열하여 유해성분을 제거한다. 여기서 설명하는 스팀생성부(150)는 보일러 등의 가열 장치를 포함할 수 있다.
이때, 진공쿠커(130)와 스팀생성부(150) 사이에는 응축처리부(160)가 설치되며, 진공쿠커(130)에서 배출된 수증기는 응축처리부(160)를 거치면서 액화되고 나머지 수증기는 스팀생성부(150)로 공급될 수 있다. 또한 액화된 폐수는 폐수처리부로 이동하여 정화될 수 있으며, 정화된 폐수는 스팀생성부(150)로 전달되어 건조처리부로 유입될 스팀으로 전환될 수 있다.
상기한 유기성 폐기물의 건조과정에서 발생되는 수증기의 재순환은 진공쿠커(130) 후단의 디스크건조기(170)에서도 동일하게 이루어질 수 있다. 즉, 디스크건조기(170)에서 유기성 폐기물 건조 시 발생되는 수증기는 응축처리부(160)를 거쳐 액화된 수분으로 폐수처리장에 공급되고, 잔여 수증기는 스팀생성부(150)로 공급되어 처리된다. 또는 진공쿠커(130)의 경우와 동일한 공정(즉, 폐수처리부 -> 스팀생성부 -> 건조처리부)을 수행할 수 있다.
한편, 응축처리부(160)는 도5에 도시된 바와 같이 진공쿠커(130) 또는 디스크건조기(170)에서 배출된 수증기를 공급받고, 공급된 수증기로부터 이물질을 제거하는 싸이클론(162)과, 싸이클론(162)을 거쳐 공급된 수증기를 액화시키는 응축기(164)와, 진공쿠커(130) 또는 디스크건조기(170)를 감압시켜 진공쿠커(130) 또는 디스크건조기(170)에서 발생된 수증기를 배출시키는 진공펌프(166)와, 응축기(164)에서 액화되어 생성된 수분을 저장하는 응축수탱크(168)를 구비한다.
이때, 응축수탱크(168)에 저장된 폐수는 후술하는 폐수처리부(200)의 폐수저장탱크(210)로 공급된다. 여기서 설명하는 수분은 유기성 폐기물로부터 배출된 수증기를 액화시킨 폐수일 수 있다.
유기성 폐기물의 건조화 과정에서 발생된 수증기는 상기한 바와 같이 응축처리부(160)를 통해 액화된 상태로 이송됨으로써 고농도의 악취가 대기 중으로 누출되는 것이 방지된다.
음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물에는 수분의 제거에 오랜 시간이 소요되는 슬러지가 다량 함유된 경우가 많은데, 유기성 폐기물의 자원화 공정 효율을 향상시키기 위해서는 유기성 폐기물에 포함된 수분의 처리를 원활하게 수행하는 것이 매우 중요하다.
본 발명의 일 실시예에 따라 건조화처리부(100)는 디스크건조기(170)의 후단에 건조된 유기성 폐기물을 저장하는 건조저장탱크(180), 유기성 폐기물 중 음식물류는 쇠조각 등의 금속류의 이물질을 제거하는 자력선별기(182), 뼈나 미세 조각과 같은 이물질을 제거하는 미분진동선별기(184), 유기성 폐기물의 건조 및 이물질 제거가 완료되어 사료 및 비료 등으로 자원화된 원료를 저장하는 원료저장탱크(186) 등이 추가적으로 구비될 수 있다.
한편, 응축처리부(160)의 응축수탱크(168)로부터 폐수처리부(200)로 공급된 폐수는 폐수저장탱크(210)에 저장된다.
폐수저장탱크(210)에 저장된 폐수는 Ph조정기(212)로 공급되고, Ph조정기(212)는 순환형 유체폭기 노즐을 통해 폐수와 공기를 함께 주입하여 미세 기포를 함유하는 액체제트를 형성함으로써 산소를 폐수에 용해시킨다.
추가적으로 상기 폐수처리부(200)는 산소와 미생물응 이용해 수질 Ph를 조정하는 Ph조정기(212)를 구비할 수 있다. Ph조정기(212)는 미생물로 Ph를 중성 농도 7로 조정함으로서 화학적 응집제를 미량 투입하는 장치를 말한다. 본 발명은 전술한 내용에 따라 유기성 폐기물에 포함된 수분(즉, 폐수)을 수증기로 추출함으로써 배출되는 폐수의 오염도를 최하로 낮출 수 있기 때문에, 폐수를 획기적으로 처리할 수 있는 공정을 제공할 수 있다.
Ph조정기(212) 후단에는 ph조정기(212)에서 처리된 폐수를 공급받아 발효시키는 미생물반응기(214)가 배치된다.
미생물반응기(214)의 후단에는 탈수기(216), 폭기조(218), 필터부(220)가 배치되며, 필터부(220)에서 최종적으로 정화처리된 물은 공정수, 농업용수, 청소수로 사용한다.
이때, 필터부(220)는 멤브레인 필터로 구현하는 것이 가능하며, 필터부(220)를 거쳐 정화된 상태로 배출되는 물은 본 발명의 유기성 폐기물 자원화 시스템(10)에 구비되는 공정수, 농업용수, 청소수 등에 활용될 수 있다.
이러한 폐수처리부(200)는 상술한 바와 같이 종래에 폐수처리를 위해 필요로 했던 탈수처리시설 및 유류처리시설의 설치를 생략할 수 있으며, 이와 같은 시설들을 생략할 수 있는 이유는 진공쿠커(130)를 통해 유기성 폐기물의 수분 함량을 현저하게 줄일 수 있고, 이 과정에서 폐수에 포함된 유분을 별도로 처리할 필요가 없게 되기 때문이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템(10)은 유기성 폐기물 내의 함수율을 적정 수준으로 유지시키면서도 유기물의 건조 및 폐수 처리공정을 단축시키는 것이 가능하고 시스템의 설치 및 유지관리가 용이하다는 장점이 있어 매우 유용한 것이다. 또한 본 발명은 각종 유기성 폐기물을 동시에 처리할 수 있으며, 생산물은 재생에너지로 전량 사용 가능하며, 발생 폐수는 재이용수로 전량 재활용할 수 있는 획기적 장점을 가지고 있으며, 운영비 대폭 저감, 건설비 대폭 저감하는 장점을 가진 친환경공법으로 CO2 저감·지구온난화 방지를 위한 거시적 효과를 기대할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 유기성 폐기물 자원화 시스템
100: 건조처리부 112: 반입저장탱크
114: 탈취탑 116: 바이오필터
118: 파쇄선별부 120: 파쇄저장탱크
122: 중간저장탱크 130: 진공쿠커
132: 쟈켓 134: 투입구
136,148: 개폐수단 137: 스팀주입구
138: 샤프트 140: 스팀케이싱
142: 발열디스크 145: 제1배출구
146: 제2배출구 149: 스팀배출구
150: 스팀생성부 160: 응축처리부
162: 싸이클론 164: 응축기
166: 진공펌프 168: 응축수탱크
170: 디스크건조기 180: 건조저장탱크
182: 자력선별기 184: 미분진동선별기
186: 원료저장탱크 200: 폐수처리부
210: 폐수저장탱크 212: Ph조정기
214: 미생물반응기 216: 탈수기
218: 폭기조 220: 필터부

Claims (9)

  1. 유기성 폐기물 자원화 시스템으로서,
    유기성 폐기물에 포함된 이물질을 파쇄 및 선별하는 파쇄선별부;
    상기 파쇄선별부로부터 유입된 상기 유기성 폐기물에 포함된 적어도 일부의 폐수를 배출하도록 간접 가열처리하여 건조시키는 건조처리부;
    상기 건조처리부에서 배출된 상기 적어도 일부의 폐수를 정화하는 폐수처리부; 및
    상기 폐수처리부에서 상기 폐수가 정화되어 배출된 수분을 공급받아 스팀을 생성하고, 생성된 스팀을 상기 건조처리부로 공급하는 스팀생성부를 포함하되,
    상기 건조처리부는 진공 상태에서 상기 유기성 폐기물에 포함된 상기 적어도 일부의 폐수를 배출하도록 간접 가열처리하여 상기 유기성 폐기물의 함수율이 40%~60%가 되도록 1차 건조시키는 진공쿠커를 구비하고,
    상기 진공쿠커는 상기 유기성 폐기물을 수용할 수 있는 공간이 형성되어 개폐 및 밀폐 가능하도록 구성된 쟈켓, 상기 쟈켓 내부의 양측 중앙에 횡측으로 인장되도록 형성되어 스팀이 유입될 수 있는 하나 이상의 통관을 포함하는 스팀케이싱 및 상기 스팀케이싱 외주면의 적어도 일부분을 감싸는 형태로 돌출형성되는 발열디스크를 구비하며,
    상기 스팀생성부는 상기 쟈켓의 몸체 내부면 및 외부면 사이 적어도 일부의 공간 및 상기 스팀케이싱에 포함된 상기 하나 이상의 통관으로 상기 생성된 스팀을 유입시키고,
    상기 발열디스크의 내부에는 상기 스팀케이싱에 포함된 상기 하나 이상의 통관으로부터 상기 스팀이 유입될 수 있도록 상기 스팀케이싱과 연통되는 공간이 형성되는 것을 특징으로하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 건조처리부는,
    상기 진공쿠커와 연결되어 후단에 배치됨으로써 상기 진공쿠커로부터 유입된 상기 유기성 폐기물에 포함된 상기 적어도 일부의 폐수를 배출하도록 간접 가열처리하여 2차 건조시키는 디스크건조기를 더 포함하고,
    상기 디스크건조기는 상기 유기성 폐기물의 함수율이 5%~15%가 되도록 건조시키는 것을 특징으로하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진공쿠커는,
    상기 쟈켓의 양측단 중 적어도 일측에 배치되는 제 1 배출구; 및
    상기 쟈켓 중앙의 적어도 일부의 영역에 배치되는 제 2 배출구;를 포함하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 건조처리부는,
    상기 유기성 폐기물을 간접 가열하여 상기 적어도 일부의 폐수를 폐증기로 배출하고, 그리고 상기 배출된 폐증기를 응축함으로써 수분으로 액화시키는 응축처리부를 더 포함하고,
    상기 폐수처리부는, 상기 응축처리부를 통해 액화된 상기 수분을 공급받아 정화하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 응축처리부는,
    상기 유기성 폐기물로부터 배출되는 상기 폐증기를 상기 건조처리부의 내부에서 외부로 배출시키는 진공펌프;
    상기 배출된 폐증기에 포함된 이물질을 제거하는 싸이클론;
    상기 싸이클론으로부터 공급받은 상기 폐증기를 상기 수분으로 액화시키는 응축기; 및
    상기 응축기로부터 상기 액화된 수분을 저장하는 응축수탱크;를 포함하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 폐수처리부는,
    상기 건조처리부에서 배출된 상기 수분에 포함된 산소를 용해시키는 ph조정기; 및
    상기 ph조정기로부터 용해된 상기 수분을 공급받아 발효시키는 미생물반응기를 포함하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 진공쿠커는,
    상기 쟈켓의 몸체 내부면 및 외부면 사이 적어도 일부의 공간에 상기 스팀이 유입되도록 하는 유로가 형성되는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  9. 삭제
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