KR101734153B1 - 디스크 건조기를 이용하는 음식물류폐기물 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음식물류폐기물이 건조기에서 신속하게 건조 및 분쇄되므로 음식물류폐기물의 오염시간을 최소화하여 사료의 품질을 향상시키고, 분쇄, 탈수, 건조가 일괄 처리되도록 하여 비용과 시간을 절감시켜 사료 생산성을 향상시킨다. 또한, 본 발명은 일괄 처리 시, 고온 고압의 스팀을 이용하여 음식물류폐기물을 건조시키므로 기존에 음식물류폐기물을 가열하는 방식 대비 건조기에 잔유물을 남기지 않는다. 이러한 특징은 한번 설치 후, 장시간 안정적으로 운용해야 하는 음식물류폐기물 처리 시스템의 안정적 운용을 지원할 수 있다. 이를 위해 본 발명은, 음식물류폐기물을 투입 및 저장하는 저장탱크(10); 상기 음식물류폐기물을 수납하는 비닐봉지를 파봉하여 음식물류폐기물과 비닐봉지를 분리하는 파봉기(20); 상기 파봉기(20)에서 파봉된 비닐봉지를 선별 분리하는 파쇄 선별기(30); 스크류 프레스(screw press) 및 메쉬를 구비하며, 상기 스크류 프레스에 의해 상기 음식물류폐기물을 상기 메쉬로 강제 이송하고, 상기 메쉬를 통과하는 액상은 자연 배수하여 탈수 처리하는 탈수기(40); 상기 탈수기(40)에서 탈수 공정을 거친 음식물류폐기물에서 이물질을 선별하고, 수분을 제거하는 고형물 선별기(50); 상기 고형물 선별기(50)에서 수분이 제거된 음식물류폐기물을 저장하며, 디스크 건조기(100)로 음식물류폐기물을 분배 및 이송하는 저장 호퍼(70);를 포함하여 이루어지되, 상기 디스크 건조기(100)는, 길이방향 양측 종단에 음식물류폐기물이 투입되는 원료 투입구(102)와, 파쇄 및 건조된 음식물류폐기물이 토출되는 원료 배출구(103)가 마련되고, 외주연에 관리자가 음식물류폐기물 건조기(100) 내부를 관찰할 수 있도록 투명 또는 반투명 창(104)이 마련되는 하우징(101); 상기 하우징(101)의 길이방향 중심부에 설치되어 모터(106)에 의해 연결회전되며, 내주연(113a)은 로터리 조인트(116)를 통해 보일러에서 가열된 스팀을 공급받아 유동되고, 상기 내주연(113a)에서 외주연을 향해 스팀이 배출되게 하여 상기 스팀에 의해 상기 원료 투입구(102)를 통해 투입되어 원료 배출구(103) 방향으로 이송되는 음식물류폐기물을 건조하는 스팀 분사구(115a∼115d)가 돌출 형성되는 샤프트(113); 상기 샤프트(113) 상에서 일정거리 이격되는 형태의 등간격으로 설치되어 상기 원료 투입구(102)를 통해 투입되는 음식물류폐기물을 상기 원료 배출구(103) 방향으로 이송하면서 파쇄하는 디스크 유닛(110);으로 구성되며, 상기 디스크 유닛(110)은 하우징(101) 내부에 설치된 샤프트(113) 상에서 원료 투입구(102) 방향으로 배치되는 디스크(111)와, 상기 샤프트(113) 상에서 원료 배출구(103) 방향으로 배치되는 파이프(112)로 구성되어지되, 상기 디스크(111)는 샤프트(113)를 회전축으로 하여 회전하면서 음식물류폐기물을 파쇄함과 아울러 스팀 분사구(115a∼115d)를 통해 배출되는 스팀이 균일하게 분사되도록 다수의 블레이드(111b)가 중심부(111a)에서 균일한 각도를 가지고 방사상으로 전개되는 형태를 갖고, 상기 블레이드(111b)의 종단은 원료 배출구(103) 방향으로 이동하는 음식물류폐기물이 회전하는 블레이드(111b)의 종단과 충돌하여 파쇄되도록 원료 투입구(102) 방향으로 돌출 형성되며, 상기 샤프트(113)의 외주연에 체결되는 중심부(111a)에 스팀 분사구(115a∼115d)가 노출되도록 구성하고, 상기 파이프(112)는 샤프트(113)를 회전축으로 하는 원판 형상이며, 상기 디스크(111)에 의해 파쇄된 음식물류폐기물이 지나갈 수 있도록 단면에 중심부에서 서로 상이한 지름을 갖는 복수의 장홀(112a∼112g)이 구비되고, 상기 각 장홀(112a∼112g)에 의해 음식물류폐기물이 이동되도록 비어있는 공간이 형성되도록 하여, 상기 하우징(101) 내에서 이동중인 음식물류폐기물이 각 장홀(112a∼112g)에 이동이 저지되면서 압력을 받으며, 각 장홀(112a∼112g) 사이의 공간을 통해 배출되도록 구성하여, 상기 음식물류폐기물이 디스크(111)에서 파쇄되는 시점, 디스크(111)에서 파이프(112)로 이동하는 시점 및 파이프(112)를 통과하는 시점에 스팀을 받도록 함으로써 음식물류폐기물의 건조와 파쇄가 동시에 수행되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

Description

디스크 건조기를 이용하는 음식물류폐기물 처리 시스템{Waste treatment system using steam disk dryer}
본 발명은 음식물류폐기물 처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 디스크 건조기를 이용하여 음식물류폐기물을 빠르고 효율적으로 분쇄, 및 건조 처리하면서 사료화를 진행 가능한 디스크 건조기를 이용하는 음식물류폐기물 처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 각 가정 및 음식점, 단체급식소 등에서 배출되는 음식물류폐기물은 매립시 침출수로 인한 공해를 유발하기에 현재는 동물 사료로 활용하는 추세에 있다.
음식물류폐기물에 적용되는 재처리기술들을 살펴보면 자연건조방식, 탈수감량방식, 열풍건조방식, 혐기성 발효방식 및 액상사료화 방식 등이 있다.
자연건조방식은 남은 음식물에 수분조절제(예컨대 톱밥)를 혼합하여 자연적으로 건조시킨 후, 퇴비로 활용하는 방식으로서 이 방법은 처리기간이 많이 소요되고 악취 및 각종 잡균의 번식으로 인해 또 따른 환경오염을 유발하는 측면이 있고,
열풍건조방식은 수분함량이 많은 음식물을 고온 열풍으로 건조 시키므로 음식물류폐기물이 보유한 영양소가 파괴되며 또 탄화현상 등으로 퇴비는 가능하나 사료로 사용하기에는 거의 용이치 못한 측면이 있고,
혐기성 발효방식은 대용량의 탱크에 남은 음식물과 발효제나 미생물을 투입하여 퇴비화하는 방식으로 악취로 인한 2차 오염과 미생물이나 발효제의 양생에는 고도의 기술이 필요하며 전문가가 아니면 운용하기 힘든 측면이 있으며,
액상사료화 방식은 큰 용기에 남은 음식물을 넣어 높은 온도로 끓여 사료화 하는 방식으로서 음식물에 포함된 이물질 선별이 어렵고, 특히 여름철 각종 유해성 미생물의 오염에 의해 생산 즉시 소비하지 않으면 변질될 우려가 있다.
이에 대해, 한국 등록특허 제0478007호는 마그네트 폴리를 이용하여 음식물류폐기물에서 금속재질을 분리 후, 이물질을 제거하고, 금속재질을 분리 후, 기타 이물질을 제거하는 공정을 통해 음식물류폐기물을 사료화하는 남은 음식물을 이용한 사료 제조장치를 제안한 바 있다. 그러나, 한국 등록특허 제0478007호에 따른 사료 제조장치는 음식물류폐기물로 사료화 작업을 수행하기 전, 수작업으로 컨베이어 벨트를 이동하는 음식물류폐기물에서 금속재질을 분리하여야 하므로, 이물질 제거 효율이 떨어지며, 부패하기 쉬운 음식물류폐기물이 외부에 장시간 노출되므로 살균처리에 애로점이 있다.
본 발명의 목적은 음식물류폐기물의 살균, 건조 및 파쇄를 일괄 처리함으로써 음식물류폐기물을 이용한 사료화가 용이하고 생산되는 사료의 품질 및 안정성을 확보하는 디스크 건조기를 포함하는 음식물 처리 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명은 음식물류폐기물의 신속한 건조와 분쇄를 일괄 처리하여 사료 생산성을 향상시키고 사료의 품질을 향상시키는 것은 물론 일괄 처리를 통해 비용 절감을 기대할 수 있도록 하기 위해, 음식물류폐기물을 투입 및 저장하는 저장탱크(10); 상기 음식물류폐기물을 수납하는 비닐봉지를 파봉하여 음식물류폐기물과 비닐봉지를 분리하는 파봉기(20); 상기 파봉기(20)에서 파봉된 비닐봉지를 선별 분리하는 파쇄 선별기(30); 스크류 프레스(screw press) 및 메쉬를 구비하며, 상기 스크류 프레스에 의해 상기 음식물류폐기물을 상기 메쉬로 강제 이송하고, 상기 메쉬를 통과하는 액상은 자연 배수하여 탈수 처리하는 탈수기(40); 상기 탈수기(40)에서 탈수 공정을 거친 음식물류폐기물에서 이물질을 선별하고, 수분을 제거하는 고형물 선별기(50); 상기 고형물 선별기(50)에서 수분이 제거된 음식물류폐기물을 저장하며, 디스크 건조기(100)로 음식물류폐기물을 분배 및 이송하는 저장 호퍼(70);를 포함하여 이루어지되, 상기 디스크 건조기(100)는, 길이방향 양측 종단에 음식물류폐기물이 투입되는 원료 투입구(102)와, 파쇄 및 건조된 음식물류폐기물이 토출되는 원료 배출구(103)가 마련되고, 외주연에 관리자가 음식물류폐기물 건조기(100) 내부를 관찰할 수 있도록 투명 또는 반투명 창(104)이 마련되는 하우징(101); 상기 하우징(101)의 길이방향 중심부에 설치되어 모터(106)에 의해 연결회전되며, 내주연(113a)은 로터리 조인트(116)를 통해 보일러에서 가열된 스팀을 공급받아 유동되고, 상기 내주연(113a)에서 외주연을 향해 스팀이 배출되게 하여 상기 스팀에 의해 상기 원료 투입구(102)를 통해 투입되어 원료 배출구(103) 방향으로 이송되는 음식물류폐기물을 건조하는 스팀 분사구(115a∼115d)가 돌출 형성되는 샤프트(113); 상기 샤프트(113) 상에서 일정거리 이격되는 형태의 등간격으로 설치되어 상기 원료 투입구(102)를 통해 투입되는 음식물류폐기물을 상기 원료 배출구(103) 방향으로 이송하면서 파쇄하는 디스크 유닛(110);으로 구성되며, 상기 디스크 유닛(110)은 하우징(101) 내부에 설치된 샤프트(113) 상에서 원료 투입구(102) 방향으로 배치되는 디스크(111)와, 상기 샤프트(113) 상에서 원료 배출구(103) 방향으로 배치되는 파이프(112)로 구성되어지되, 상기 디스크(111)는 샤프트(113)를 회전축으로 하여 회전하면서 음식물류폐기물을 파쇄함과 아울러 스팀 분사구(115a∼115d)를 통해 배출되는 스팀이 균일하게 분사되도록 다수의 블레이드(111b)가 중심부(111a)에서 균일한 각도를 가지고 방사상으로 전개되는 형태를 갖고, 상기 블레이드(111b)의 종단은 원료 배출구(103) 방향으로 이동하는 음식물류폐기물이 회전하는 블레이드(111b)의 종단과 충돌하여 파쇄되도록 원료 투입구(102) 방향으로 돌출 형성되며, 상기 샤프트(113)의 외주연에 체결되는 중심부(111a)에 스팀 분사구(115a∼115d)가 노출되도록 구성하고, 상기 파이프(112)는 샤프트(113)를 회전축으로 하는 원판 형상이며, 상기 디스크(111)에 의해 파쇄된 음식물류폐기물이 지나갈 수 있도록 단면에 중심부에서 서로 상이한 지름을 갖는 복수의 장홀(112a∼112g)이 구비되고, 상기 각 장홀(112a∼112g)에 의해 음식물류폐기물이 이동되도록 비어있는 공간이 형성되도록 하여, 상기 하우징(101) 내에서 이동중인 음식물류폐기물이 각 장홀(112a∼112g)에 이동이 저지되면서 압력을 받으며, 각 장홀(112a∼112g) 사이의 공간을 통해 배출되도록 구성하여, 상기 음식물류폐기물이 디스크(111)에서 파쇄되는 시점, 디스크(111)에서 파이프(112)로 이동하는 시점 및 파이프(112)를 통과하는 시점에 스팀을 받도록 함으로써 음식물류폐기물의 건조와 파쇄가 동시에 수행되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물 처리 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면 음식물류폐기물이 건조기에서 신속하게 건조 및 분쇄되므로 음식물류폐기물의 오염시간을 최소화하여 사료의 품질을 향상시키고, 분쇄, 탈수, 건조가 일괄 처리되도록 하여 비용과 시간을 절감시켜 사료 생산성을 향상시킨다. 또한, 본 발명은 일괄 처리 시, 고온 고압의 스팀을 이용하여 음식물류폐기물을 건조시키므로 기존에 음식물류폐기물을 가열하는 방식 대비 건조기에 잔유물을 남기지 않는다. 이러한 특징은 한번 설치 후, 장시간 안정적으로 운용해야 하는 음식물류폐기물 처리 시스템의 안정적 운용을 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물류폐기물 사료화 시스템의 전체 공정도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물류폐기물 건조기의 외형도를 도시한다.
도 3은 실시예에 따른 음식물류폐기물 건조기의 배면도를 도시한다.
도 4는 도 1을 D1 방향에서 바라본 측면도를 도시한다.
도 5는 디스크 유닛의 구조를 나타낸다.
도 6는 디스크에 대한 구조도를 나타낸다.
도 7은 디스크의 블레이드 구조를 설명하기 위한 참조도면을 도시한다.
도 8은 샤프트의 단면도를 도시한다.
도 9는 파이프의 일 예에 따른 단면도를 도시한다.
도 10은 디스크의 일 예에 따른 단면도를 도시한다.
도 11은 스크래퍼의 일 예에 따른 단면도를 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물류폐기물 사료화 시스템의 전체 공정도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 디스크 건조기를 포함하는 음식물 처리 시스템은, 음식물류폐기물을 저장탱크(10)에 투입 및 저장하고, 저장탱크(10)에 저장된 음식물류폐기물을 컨베이어 벨트를 이용하여 파봉기(20)로 이송한다.
통상 음식물류폐기물은 수거 차량이 별도의 비닐봉지에 넣어 운송하므로, 파봉기(20)는 음식물류폐기물을 파쇄하기 전, 비닐봉지를 파봉하여 음식물류폐기물과 비닐봉지를 분리한다.
파쇄 선별기(30)는 파봉기(20)에서 파봉된 비닐봉지를 선별 분리한다. 실시예에 따른 음식물류폐기물 사료화 시스템은 파봉된 비닐봉지와 음식물류폐기물이 혼합된 혼합체 속에서 나선형 스크류를 회전시켜 파봉된 비닐봉지를 분리할 수 있다. 또한, 파쇄 선별기(30)는 파봉되어 분리된 음식물류폐기물에 자력(Magnetic)을 가하여 금속재질을 분리하고, 금속재질이 분리된 음식물류폐기물을 잘게 부수어 파쇄할 수 있다.
파봉된 비닐봉지가 분리된 후, 잘게 파쇄된 음식물류폐기물은 탈수기(40)로 제공된다. 탈수기(40)는 1mm 내지 2mm 홀(사각 또는 원형 홀)의 메쉬(mesh) 및 메쉬를 향해 액상의 음식물류폐기물을 밀어넣는 스크류 프레스(Screw press)로 구성된다.
탈수기(40)로 유입된 음식물류폐기물은, 수분, 음식 자재, 그리고, 파쇄된 고형물이 혼합된 액상이며, 스크류 프레스에 의해 메쉬를 향해 강제로 이송된다. 이 과정에서, 입자의 크기가 메쉬의 크기(예컨대 1mm)를 넘는 것은 고형물로서 선별되어 고형물 선별기(50)로 이송되고, 그렇지 않은 것은 수분으로 분류되어 자연 배수될 수 있다. 즉, 메쉬를 통과하지 못한 고형체는 사료용으로 이용되는 반면, 메쉬를 통과한 액상은 별도의 오수 탱크로 배출된다.
오수 탱크로 배출된 액상은 바실러스 박테리아, 광합성 박테리아를 비롯 유기물 분해 효율이 높은 다양한 호기성 미생물을 이용하여 정화될 수 있다. 물론, 호기성 미생물 이외에도 혐기성 미생물을 이용하여 액상을 정화할 수도 있다. 오수 탱크에 산소 공급이 어려운 경우, 혐기성 질화 박테리아를 이용할 수도 있다. 다만 한정하지는 않는다.
고형물 선별기(50)는 탈수기(40)에서 탈수 공정을 거친 음식물류폐기물에서 이물질을 선별하여 액상의 침출수 처리 효율을 증가시킬 수 있다. 고형물 선별기(50)는 탈수기(40)에서 1차 탈수 처리된 음식물류폐기물을 0.5mm 내지 1mm 홀(사각 또는 원형 홀)의 메쉬(mesh)를 통과시켜 수분을 머금고 있는 음식물류폐기물에서 추가로 수분을 제거 후, 저장 호퍼(70)로 이송할 수 있다.
저장 호퍼(70)는 고형물 선별기(50)에서 수분이 제거된 음식물류폐기물을 저장하며, 디스크 건조기(100)로 음식물류폐기물을 분배 및 이송한다. 디스크 건조기(100)는 복수 개가 하나의 모듈을 이루며, 저장 호퍼(70)와는 병렬 연결되어 처리 가능한 음식물류폐기물을 공급받을 수 있다.
디스크 건조기(100)는 음식물류폐기물을 더욱 잘게 파쇄하면서 고온 고압의 스팀을 가하여 음식물류폐기물을 급속히 건조시킨다. 디스크 건조기(100)는 하우징 (101)내부에 다수의 디스크로 구성되는 회전형 디스크 유닛을 구비하며, 회전형 디스크 유닛이 회전하면서 음식물류폐기물을 잘게 분쇄하고, 이때, 분쇄된 음식물류폐기물에 고온-고압의 스팀을 가하도록 구성된다. 이를 위해, 디스크 유닛은 음식물류폐기물 분쇄를 위한 복수의 디스크, 디스크의 회전축에 해당하는 샤프트에서 주변에 스팀을 분사하도록 구성된다. 이는 도 2 내지 도 10을 함께 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 건조기의 전면도를 나타내고, 도 3는 실시예에 따른 디스크 건조기의 배면도를 도시한다.
도 2와 도 3을 함께 참조하면, 실시예에 따른 디스크 건조기(100)는 하우징(101)의 길이방향 양측 종단에 원료 투입구(102)와 원료 배출구(103)가 마련되며, 원료 투입구(102)에는 음식물류폐기물이 투입되고, 원료 배출구(103)는 파쇄 및 건조된 음식물류폐기물(이하, 건조 폐기물이라 한다)이 토출된다. 하우징(101) 외주연에는 관리자가 디스크 건조기(100) 내부를 관찰할 수 있도록 투명 또는 반투명 창(104)이 마련된다.
실시예에 따른 디스크 건조기(100)는 모터(106)의 회전력을 이용하여 하우징(101) 내부에 수납되는 음식물류폐기물을 파쇄 또는 교반할 수 있다. 모터(106)의 회전력을 이용하여 샤프트(113)를 회전시키기 위해서, 실시예에 따른 디스크 건조기(100)는 샤프트(113)의 회전속도를 제어하면서 전달하기 위해 기억박스, V-벨트 및 체인을 이용하여 구성될 수 있다. 이는 도 4를 함께 참조하여 설명하도록 한다.
도 4를 함께 참조하면, 모터(106)는 V-벨트(107a)를 통해 기어박스(107) 측 폴리(107b)에 회전 동력을 전달하고, 기어 박스(107)는 체인(108)을 통해 회전 동력을 체인-스프라켓(105)으로 전달하도록 구성된다. 체인-스프라켓(105)은 하우징(101) 내부에 마련되는 샤프트(113)를 회전시키고, 샤프트(113)를 회전축으로 하는 디스크 유닛(110)이 회전하면서 하우징(101) 내부를 유동하는 음식물류폐기물을 파쇄한다. 디스크 유닛(110)은 도 5 내지 도 7을 함께 참조하여 설명하도록 한다.
도 5는 디스크 유닛의 구조를 나타내고, 도 6은 디스크에 대한 구조도를 나타내며, 도 7은 디스크의 블레이드 구조를 설명하기 위한 참조도면을 도시한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 하우징(101) 내부에는 샤프트(113) 중심으로 회동하는 디스크 유닛(110)이 수납될 수 있다. 디스크 유닛(110)은 디스크(111)와 파이프(112)로 구성된 것을 지칭할 수 있으며, 도 5에서, D3 방향, 즉 원료 배출구(103) 방향으로는 파이프(112)가 배치되고, D2 방향, 즉 원료 투입구(102) 방향으로는 디스크(111)가 배치된다. 디스크(111)는 샤프트(113)를 회전축으로 하여 회전하면서 음식물류폐기물을 파쇄하는데, 그 단면의 형태는 도 5에 도시된 바와 같이 블레이드(111b)가 중심부(111a)에서 균일한 각도를 가지고 방사상으로 전개되는 형태를 갖는다. 블레이드(111b)의 종단은 음식물류폐기물이 유입되는 방향, 즉 음식물류폐기물의 이송 방향 대비 역방향(D3 방향)으로 돌출될 수 있다.
음식물류폐기물이 유입되는 방향으로 블레이드(111b)의 종단이 돌출 형성됨에 따라, D2 방향으로 이동하는 음식물류폐기물은 회전하는 블레이드(111b)의 종단과 충돌하여 쉽게 파쇄될 수 있다. 도 5에서는 디스크(111)의 블레이드(111b)가 3개인 것이 예시되어 있으나, 블레이드(111b)의 개수는 2개, 3개, 4개 또는 그 이상일 수 있음은 물론이다. 다만 한정하지는 않는다.
파이프(112)는 샤프트(113)를 회전축으로 하는 원판 형상이며, 상기 디스크(111)에 의해 파쇄된 음식물류폐기물이 지나갈 수 있도록 단면에 복수의 장홀을 구비할 수 있다.
또한, 파이프(112)는 하우징(101) 내부로 스팀을 분사하여 음식물류폐기물을 스팀 건조시킬 수 있다. 파이프(112)와 디스크(111)의 외주연에는 스팀 분사구가 형성되며, 스팀 분사구는 샤프트(1113) 내부를 유동하는 고압 스팀의 배출구로 이용될 수 있다. 이는 도 8을 함께 참조하여 설명하도록 한다.
도 8은 샤프트의 단면도를 도시한다.
도 8을 참조하면, 샤프트(113)의 외주연은 디스크(111) 또는 파이프(112)와 결합되고, 샤프트의 내주연(113a)에서 외주연을 향해 스팀 분사구(115a 내지 115d)가 돌출 형성된다. 샤프트(113)의 내주연(113a)은 도 2에 도시된 로터리 조인트(116)를 통해 보일러에서 가열된 스팀을 공급받고, 공급된 스팀이 유동하는 통로로서 사용될 수 있다. 샤프트(113)의 내주연(113a)에서 유동하는 고온 고압의 스팀은 스팀 분사구(115a 내지 115d)를 통해 배출되는데, 스팀 분사구(115a 내지 115d)는 디스크(111)와 파이프(112) 양자에 모두 마련되므로 음식물류폐기물은 디스크(111)에서 파쇄되는 시점, 디스크(111)에서 파이프(112)로 이동하는 시점 및 파이프(112)를 통과하는 시점에 고온 고압의 스팀을 받게 된다.
통상 음식물류폐기물은 건조한 상태인 경우가 적고 대부분 다량의 수분을 포함한다. 특히, 국과 찌게 종류를 즐기는 한국인의 식단에서 음식물류폐기물은 다량의 수분과 염분이 포함되는 경우가 대부분이다. 디스크(111), 파이프(112) 및 블레이드(111a)와 같이 음식물류폐기물과 직접 충돌하는 부품은 염분이나 수분에 의해 쉽게 부식될 수 있음은 물론이다.
그러나, 수분이 제거되어 건조되면 수분에 의해 부식의 위험성이 감소되고, 염분 또한, 수분과 결합되어 있을 때, 금속에 대한 부식성이 더 높은 점을 감안할 때, 디스크(111)와 파이프(112)에서 분사되는 고온고압의 스팀은 디스크(111)와 파이프(112)의 부식과 손상을 감소시킬 수 있음은 물론이다.
또한, 고온 고압의 스팀은 디스크(111), 파이프(112) 및 블레이드(111a)에 음식물류폐기물이 고형화되어 부착되지 않도록 예방할 수 있다.
종래의 음식물류폐기물 건조기는 음식물류폐기물에 열풍을 가하거나 가열하여 수분을 제거하는 방법을 적용하였으나, 열풍을 가하거나 가열하는 경우, 수분이 제거된 음식물류폐기물이 기계 내부에 눌러 붙어 제거되지 않는 경우가 있다.
이는 음식물류폐기물이 수분을 급속히 잃을 때, 음식물류폐기물의 부파가 급속히 수축되면서 기계류 표면에 부착되는 것으로서, 쉽게 제거되지 않아 장비 분해 후, 직접적인 제거가 요구되는 경우가 많다. 반면, 실시예에 따른 디스크 건조기(100)는 고온고압의 스팀이 음식물류폐기물을 가열하여 수분을 감소시키므로, 음식물류폐기물이 블레이드(111a)에 쉽게 눌어붙지 않고, 디스크(111)나 파이프(112)의 표면에도 쉽게 눌러 붙이않아, 유지 보수가 양호한 장점이 있다.
디스크(111)나 파이프(112)에서 고온 고압의 스팀이 균일하게 분사되도록 하기 위해, 샤프트(113)에서 방사형으로 전개되는 것이 바람직하다. 도 5에서, 샤프트(113)을 D3 방향에서 바라볼 때, 샤프트(113)는 90도 각도를 가지고 방사상으로 전개되는 4개의 스팀 분사구(115a 내지 115d)가 예시되어 있음을 볼 수 있다. 물론, 스팀 분사구(115a 내지 115d)의 개수는 예시된 개수로 한정되지 않고 그 수가 더 많거나 적을 수 있음은 물론이다.
한편, 본 출원인은 고온 고압의 스팀으로 음식물류폐기물을 가열하면서 파쇄된 음식물류폐기물을 원료 배출구(103)로 파이프(112)가 유도할 때, 음식물류폐기물의 수분을 저감하는 구조를 고안하였다.
전술한 바와 같이, 실시예에 따른 디스크 건조기(100)는 원료 투입구(102)에서 원료 배출구(103)를 향해 음식물류폐기물이 이동하며, 음식물류폐기물이 하우징(101) 내에서 이동할 때, 파쇄 및 스팀 건조됨을 설명하였다.
고온 고압의 스팀으로 음식물류폐기물의 수분을 저감할 때, 순수한 스팀만으로 음식물류폐기물을 건조할 경우, 음식물류폐기물 건조를 위해 다량의 스팀이 필요한데, 이는 디스크 건조기(100)의 연료 효율을 떨어뜨릴 우려가 있다. 음식물류폐기물이 원료 투입구(102)에서 원료 배출구(103)로 이동되는 점에 착안하여 본 출원인은 파이프(112)에 다수의 장홀을 형성하되, 각 장홀의 지름이 서로 상이하게 형성되도록 함으로써, 하우징(101) 내에서 이동중인 음식물류폐기물이 장홀에서 가압되어 수분이 탈수되도록 고안하였다.
이는 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.
도 9는 파이프의 일 예에 따른 단면도를 도시한다.
도 9를 참조하면, 파이프(112)는 중심부에서 서로 상이한 지름을 갖는 장홀(112a 내지 112g)을 구비하며, 각 장홀(112a 내지 112g) 사이에는 비어있는 공간이 형성된다.
음식물류폐기물은 각 장홀(112a 내지 112g) 사이의 빈 공간을 통해 이동한다. 따라서, 하우징 내에서 이동중인 음식물류폐기물은 각 장홀(112a 내지 112g)에 이동이 저지되면서 압력을 받으며, 각 장홀(112a 내지 112g) 사이의 공간을 통해 배출될 때, 가해지는 압력만큼 수분이 제거될 수 있다. 이 상태에서, 샤프트(113)의 외주연을 따라 배열되는 중심부에서 고온 고압의 스팀이 분사되므로, 장홀(112a 내지 112g) 사이의 공간을 따라 이동하는 음식물류폐기물의 수분은 더욱 감소된다. 이에 따라, 실시예에 따른 파이프(112)는 고온 고압의 스팀을 다량으로 생성하지 않고도 음식물류폐기물의 수분을 저감할 수 있으며, 이를 통해 디스크 건조기(100)의 연료 효율을 향상시킬 수 있다.
도 10은 디스크의 일 예에 따른 단면도를 도시한다.
도 10을 참조하면, 실시예에 따른 디스크(111)는 샤프트(113)의 외주연에 체결되는 중심부(111a)에 스팀 분사구(115a 내지 115d)가 노출된다. 스팀 분사구(115a 내지 115d)는 샤프트(113)의 내주연(113a)에서 유동하는 고온 고압의 스팀을 토출하는데, 디스크(111)는 회전하면서 음식물류폐기물을 파쇄하므로, 실시예에 따른 디스크(111)는 음식을 파쇄함과 동시에 파쇄된 음식물류폐기물에 스팀을 가하는 구조를 갖는다.
여기서, 디스크 유닛(110)에 포함되는 복수의 디스크(111) 사이마다 스크래퍼가(scrapper)(133)를 교번되게 배치할 수 있다. 디스크(111)는 음식물류폐기물을 파쇄하는데 주 역할이 있고, 음식물류폐기물을 파쇄할 때, 파쇄된 일부는 디스크(111)에 부착될 우려가 있다. 이에 대해, 본 출원인은 도 11에 도시된 바와 같이 디스크(111) 사이마다 스크래퍼(133)를 배치하여 음식물류폐기물의 부착을 억제하고, 아울러 음식물류폐기물을 원료 투입구(102)에서 원료 배출구 방향으로 이동시킬 수 있도록 한다.
통상적으로, 음식물류폐기물을 파쇄하는 공정과 건조하는 공정이 별도의 개별 장비에 의해 분리되어 운용되는 점을 살펴볼 때, 도 10에 도시된 디스크(111)는 두 공정을 하나의 공정으로 통합하여 설치 비용과 부지 활용성을 높이는 것을 알 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 디스크(111)는 단순히 두 장비를 하나로 통합하는데 있지 않다. 디스크(111)의 중심부(111a)에서 외주연을 향해 건조한 열이 가해지는 것이 아니라, 고온 고압의 스팀이 분사되므로, 파쇄되는 음식물류폐기물이 디스크(111)에 눌어 붙거나 잔류물을 남기지 않는 장점이 언급되어야 한다.
한편, 디스크 건조기(100)에서 스팀으로 음식물류폐기물을 건조할 때, 음식물류폐기물이 건조되면서 발생하는 수증기는 하우징(101)의 상부로 향하는데, 수증기는 음식물류폐기물에서 발생되는 특성상 악취가 발생한다. 하우징(101) 상부로 향하는 수증기는 수집된 후, 탈취 공정을 통해 악취가 제거될 수 있으며, 악취 제거를 위해, 수증기가 활성탄 필터를 통과하도록 하여 처리하거나, 폐열 보일러를 이용하여 직접 연소시켜 처리할 수도 있다. 다만 한정하지는 않는다.
디스크 건조기(100)에서 건조 및 분쇄된 음식물류폐기물은 냉각 선별기(100a)로 이송되며, 냉각 선별기(100a)는 디스크 건조기(100)에서 스팀 건조된 음식물폐기물을 자연 송풍방식으로 냉각하여 음식물류폐기물의 온도를 안정적으로 낮추면서 음식물류폐기물의 수분함량을 사료 제작에 적합한 13% 이하로 낮출 수 있다. 또한, 냉각 선별기(100a)는 자선기(Magnetic separator)를 이용하여 분쇄된 음식물류폐기물에서 자성을 갖는 이물질을 추가로 제거할 수도 있다.
냉각 선별기(100a)에서 냉각 및 건조된 음식물류폐기물은 분쇄기(100b)로 이송된다. 분쇄기(100b)는 복수의 칼날을 구비하며, 칼날의 회전력을 이용하여 건조되면서 불규칙한 크기와 형태를 갖는 음식물류폐기물을 잘게 분쇄하여 사료 저장조(100c)로 이송한다. 사료 저장조(100c)에 저장된 음식물류폐기물은 이후, 팰릿 생산기(100d)로 이송되며, 팰릿 생산기(100d)는 사전에 정해진 크기와 형태로 건조한 팰릿을 생성할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 저장탱크 20 : 파봉기
30 : 파쇄 선별기 40 : 탈수기
50 : 고형물 선별기 70 : 저장 호퍼
100 : 디스크 건조기 100a : 냉각 선별기
100b : 분쇄기 100c : 사료 저장조
100d : 팰릿 생산기

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 음식물류폐기물을 투입 및 저장하는 저장탱크(10); 상기 음식물류폐기물을 수납하는 비닐봉지를 파봉하여 음식물류폐기물과 비닐봉지를 분리하는 파봉기(20); 상기 파봉기(20)에서 파봉된 비닐봉지를 선별 분리하는 파쇄 선별기(30); 스크류 프레스(screw press) 및 메쉬를 구비하며, 상기 스크류 프레스에 의해 상기 음식물류폐기물을 상기 메쉬로 강제 이송하고, 상기 메쉬를 통과하는 액상은 자연 배수하여 탈수 처리하는 탈수기(40); 상기 탈수기(40)에서 탈수 공정을 거친 음식물류폐기물에서 이물질을 선별하고, 수분을 제거하는 고형물 선별기(50); 상기 고형물 선별기(50)에서 수분이 제거된 음식물류폐기물을 저장하며, 디스크 건조기(100)로 음식물류폐기물을 분배 및 이송하는 저장 호퍼(70);를 포함하여 이루어지되,
    상기 디스크 건조기(100)는,
    길이방향 양측 종단에 음식물류폐기물이 투입되는 원료 투입구(102)와, 파쇄 및 건조된 음식물류폐기물이 토출되는 원료 배출구(103)가 마련되고, 외주연에 관리자가 음식물류폐기물 건조기(100) 내부를 관찰할 수 있도록 투명 또는 반투명 창(104)이 마련되는 하우징(101);
    상기 하우징(101)의 길이방향 중심부에 설치되어 모터(106)에 의해 연결회전되며, 내주연(113a)은 로터리 조인트(116)를 통해 보일러에서 가열된 스팀을 공급받아 유동되고, 상기 내주연(113a)에서 외주연을 향해 스팀이 배출되게 하여 상기 스팀에 의해 상기 원료 투입구(102)를 통해 투입되어 원료 배출구(103) 방향으로 이송되는 음식물류폐기물을 건조하는 스팀 분사구(115a∼115d)가 돌출 형성되는 샤프트(113);
    상기 샤프트(113) 상에서 일정거리 이격되는 형태의 등간격으로 설치되어 상기 원료 투입구(102)를 통해 투입되는 음식물류폐기물을 상기 원료 배출구(103) 방향으로 이송하면서 파쇄하는 디스크 유닛(110);으로 구성되며,
    상기 디스크 유닛(110)은 하우징(101) 내부에 설치된 샤프트(113) 상에서 원료 투입구(102) 방향으로 배치되는 디스크(111)와, 상기 샤프트(113) 상에서 원료 배출구(103) 방향으로 배치되는 파이프(112)로 구성되어지되,
    상기 디스크(111)는 샤프트(113)를 회전축으로 하여 회전하면서 음식물류폐기물을 파쇄함과 아울러 스팀 분사구(115a∼115d)를 통해 배출되는 스팀이 균일하게 분사되도록 다수의 블레이드(111b)가 중심부(111a)에서 균일한 각도를 가지고 방사상으로 전개되는 형태를 갖고, 상기 블레이드(111b)의 종단은 원료 배출구(103) 방향으로 이동하는 음식물류폐기물이 회전하는 블레이드(111b)의 종단과 충돌하여 파쇄되도록 원료 투입구(102) 방향으로 돌출 형성되며, 상기 샤프트(113)의 외주연에 체결되는 중심부(111a)에 스팀 분사구(115a∼115d)가 노출되도록 구성하고,
    상기 파이프(112)는 샤프트(113)를 회전축으로 하는 원판 형상이며, 상기 디스크(111)에 의해 파쇄된 음식물류폐기물이 지나갈 수 있도록 단면에 중심부에서 서로 상이한 지름을 갖는 복수의 장홀(112a∼112g)이 구비되고, 상기 각 장홀(112a∼112g)에 의해 음식물류폐기물이 이동되도록 비어있는 공간이 형성되도록 하여, 상기 하우징(101) 내에서 이동중인 음식물류폐기물이 각 장홀(112a∼112g)에 이동이 저지되면서 압력을 받으며, 각 장홀(112a∼112g) 사이의 공간을 통해 배출되도록 구성하여,
    상기 음식물류폐기물이 디스크(111)에서 파쇄되는 시점, 디스크(111)에서 파이프(112)로 이동하는 시점 및 파이프(112)를 통과하는 시점에 스팀을 받도록 함으로써 음식물류폐기물의 건조와 파쇄가 동시에 수행되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물 처리 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제4항에 있어서,
    상기 디스크(111) 사이마다 스크래퍼(133)를 교번되게 배치하여 디스크(111) 상에 음식물류폐기물의 부착을 억제하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물 처리 시스템.
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