KR101864404B1 - 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법 - Google Patents

간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기와 오수를 각각 다른 처리과정을 통해 정화함으로써 음식물 쓰레기는 건조사료로 변환하고 오수는 여러 단계의 정화공정에 의해 방류할 수 있도록 한 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법에 관한 것으로, 다수의 장소에서 획득된 음식물 쓰레기는 취합공정(S10)과 공장설비로의 이송공정(S20)을 통해 건조로(100)에서 수분을 증발시켜 악취를 1차 제거하는 건조공정)을 거쳐 건조사료로 변환된 후 사료공장(S40)으로 이송됨으로써 가축의 사료로 이용되고, 상기 건조로(100)에서 증기상태로 변환된 폐수는 응축공정(S50)에서 냉각되어 집수조로 이송(S60)되고, 혐기성처리(S70)와 호기성처리(S80) 및 침전(S90)의 정화공정을 차례로 거친 후 하층부의 고형체는 건조공정(S30)으로 리턴되고, 상층부의 폐수만 방류되되, 상기 혐기성처리(S70)는 혐기성소화조에 비중이 큰 입자화된 혐기성세균액에 투입하고, 그 상층에 응축(S50)공정에서 증기가 변환된 폐수를 투입하여, 탄수화물이 전환된 유기산 COD를 제거하며, 발생된 메탄가스는 건조공정(S30)의 보조연료로 공급되고, 상기 호기성처리(S80)는 호기성소화조에서 호기성세균액과 혼합하여 잔존하는 탄수화물 COD를 제거하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 음식물 쓰레기와 오수를 각각 다른 공정에 의해 정화함으로써 처리효율을 극대화할 수 있으며, 음식물 쓰레기를 건조사료로 변환하여 사용함으로써 쓰레기를 재활용하여 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 건조공정을 통해 음식물 쓰레기 및 오수에 첨가된 수분을 증발시켜 악취를 제거하며, 응축공정에 의해 오수를 냉각하여 정화처리하고, 음식물 쓰레기를 정화하는 전 과정이 환경친화적이라는 장점이 있다.

Description

간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법{Food waste treatment method}
본 발명은 음식물 쓰레기를 정화하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음식물 쓰레기를 건조공정을 통해 악취가스와 증기상태의 폐수 및 건조사료로 구분생성하고, 별도의 후처리과정을 통해 악취가스는 연소시키며, 폐수는 정화공정을 통해 방류하며, 고형체의 건조사료를 생성할수 있도록 구성된 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 음식물 쓰레기는 악취가 심하고 그 처리가 곤란하여 그대로 버려지는 경우 환경에 심각한 악영향을 미치게 된다. 그래서 환경오염을 예방하고 경제적인 부가가치를 고려한 음식물 쓰레기의 재활용 방안으로 음식물 쓰레기를 사료화하는 방법이 사용되고 있다.
이러한 종래기술에 따른 음식물 쓰레기 건조사료화 방법은 크게 두가지로 분류할 수 있는데, 하나는 파쇄·탈수·건조공정에 의한 방법으로 도 1에서 나타낸 바와 같이 투입호퍼에 저장된 음식물 쓰레기를 수동으로 선별하는 수동선별단계(S10)와, 상기 수동선별 후 파쇄기를 통해 음식물 쓰레기를 파쇄하는 파쇄단계(S20)와, 상기 파쇄된 음식물 쓰레기를 탈수기를 통해 탈수하는 탈수단계(S30)와, 상기 탈수된 반제품을 건조기를 통해 건조시키는 건조단계(S40)와, 상기 건조된 반제품의 사료에서 이물질선별기를 통해 이물질을 선별하는 이물질선별단계(S50)와, 상기 이물질 선별된 완제품을 사료호퍼에 저장하는 사료저장단계(S60)로 이루어진다.
다른 하나는 증자·건조에 의한 방법으로 도 2에서 나타낸 바와 같이 투입호퍼에 저장된 음식물 쓰레기를 증자기(蒸煮機)를 통해 삶아 숙성시키는 증자단계(S100)와, 상기 증자된 음식물 쓰레기를 건조기를 통해 건조하는 건조단계(S110)와, 상기 건조된 반제품을 선별냉각기를 통해 냉각시키면서 선별하는 냉각선별(S120)단계와, 상기 냉각선별된 완제품을 사료호퍼에 저장하는 저장단계(S130)로 이루어진다.
그런데 상기와 같은 종래기술에 따른 음식물 쓰레기의 사료화 방법에 있어서, 파쇄·탈수·건조방법은 기계적인 파쇄로 인한 음식물 외 유리 및 사기 그릇의 파쇄로 사료에 유해이물질 함유량이 증대됨은 물론 음식물의 섬유질이 완전하게 분해되지 않아 사료의 저장 및 반출시 막힘 등의 문제가 발생되고, 완벽한 살균이 이루어지지 않아 사료의 안전성이 낮은문제점이 있었다.
또한, 증자·건조방법은 부패 및 독성물질에 대한 대책 및 유리 등 미세 유해물질의 선별방안이 없어 사료의 안정성에 문제가 있으며, 음식물 쓰레기의 인입상태에 따라 사료의 성분변화가 크게 되어 사료의 품질이 균질하지 않게 되므로 복합사료의 원료로 사용하는 것이 불가하며, 지방분에 의한 사료의 뭉침 현상으로 입자가 균일하지 못하고 지방분의 산화로 인한 사료의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
특히, 종래 음식물 쓰레기 처리 방법에서는 필수적으로 탈수공정후 건조공정을 거치게 되는데, 상기 탈수공정에서 셀룰로오스 성분이 상실되면서, 혐기성처리 공정의 효율이 50%이하로 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건조공정을 통해 수분을 증발시킴으로써 음식물 쓰레기기 및 오수에 첨가된 악취를 제거할 수 있는 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 건조공정을 통해 응축에 의해 증기상태의 폐수를 냉각하여 정화처리한 후, 혐기성처리와 호기성처리를 통해 폐수를 정화하는 전 과정이 환경친화적인 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 음식물 쓰레기를 사료로 변환하여 사용함으로써 쓰레기를 재활용할 수 있도록 개선한 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 의한 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법은 다수의 장소에서 획득된 음식물 쓰레기는 취합공정(S10)과 공장설비로의 이송공정(S20)을 통해 건조로(100)서 수분을 증발시켜 악취를 1차 제거하는 건조공정)을 거쳐 건조사료로 변환된 후 사료공장(S40)으로 이송됨으로써 가축의 사료로 이용되고, 상기 건조로(100)에서 증기상태로 변환된 폐수는 응축공정(S50)에서 냉각되어 집수조로 이송(S60)되고, 혐기성처리(S70)와 호기성처리(S80) 및 침전(S90)의 정화공정을 차례로 거친 후 하층부의 고형체는 건조공정(S30)으로 리턴되고, 상층부의 폐수만 방류되되, 상기 혐기성처리(S70)는 혐기성소화조에 비중이 큰 입자화된 혐기성세균액에 투입하고, 그 상층에 응축(S50)공정에서 증기가 변환된 폐수를 투입하여, 탄수화물이 전환된 유기산 COD를 제거하며, 발생된 메탄가스는 건조공정(S30)의 보조연료로 공급되고, 상기 호기성처리(S80)는 호기성소화조에서 호기성세균액과 혼합하여 잔존하는 탄수화물 COD를 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리방법에 의하면, 음식물 쓰레기와 오수를 각각 다른 공정에 의해 정화함으로써 처리효율을 극대화할 수 있으며, 음식물 쓰레기를 사료로 변환하여 사용함으로써 쓰레기를 재활용하여 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 건조공정을 통해 음식물 쓰레기 및 오수에 첨가된 수분을 증발시켜 악취를 제거하고, 응축공정에 의해 오수를 냉각한 후, 혐기성처리와 호기성처리를 통해 폐수를 정화하는 전 공정이 환경친화적이라는 장점이 있으며, 탈수공정을 거치지 않게 되어 음식물쓰레기에 셀룰로오스 성분이 그대로 남아있게 되므로 종래 탈수후 건조하는 종래방식에 비해 혐기성 처리공정의 효율이 90% 정도로 현저하게 상승되는 장점이 있다.
도 1은 종래의 음식물 쓰레기 처리과정을 나타낸 블록도,
도 2는 종래의 다른 음식물 쓰레기 처리과정을 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 음식물 쓰레기 처리방법을 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 음식물 쓰레기 처리 과정을 나타낸 공정도,
도 5는 본 발명의 오수 처리 과정을 나타낸 공정도,
도 6은 본 발명의 처리방법에 사용되는 건조로의 단면도.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
본 발명의 음식물 쓰레기 처리방법은 음식물 음식물 쓰레기를 취합이송하고, 건조공정을 거쳐 고형체는 건조사료로 변환되고, 건조공정을 통해 일부 악취가 제거된 남은 오수는 별도의 후처리공정을 거쳐 방류하는 방식으로 구성되어 있다.
일반적으로 음식물 쓰레기는 수분함량이 약 88% 정도 되며, 탈수공정을 거쳐도 약 74%의 수분함량과 COD(Chemical Oxygen Demand)이 150,000을 넘게 된다.
상기 COD는 물의 오염정도를 나타내는 기준으로서, 유기물 등의 오염물질을 산화제로 산화 분해시켜 정화하는 데 소비되는 산소량을 ppm(part per million 백만분율)또는 mg/ℓ로 나타낸 것이다.
물속에 들어 있는 유기물, 아질산염, 제1철염, 황화물 등은 물 속에 녹아 있는 산소를 소비하는데, 이런 물질이 많이 들어 있으면 물 속의 산소가 없어져 물고기와 미생물이 살 수 없게 되고 물이 썩어 고약한 냄새가 나고 물 색깔이 검게 변하여 물이 죽게 된다. 이런 유기 물질이 들어 있는 물에 과망간산 칼륨이나 중크롬산 칼륨 등의 수용액을 산화제로 넣으면 유기 물질이 산화된다. 이때 쓰여진 산화제의 양에 상당하는 산소의 양을 COD값이라고 한다.
물이 많이 오염될수록 유기물이 많으므로 그만큼 산화 분해에 필요한 산소량도 증가한다. 따라서 COD가 클수록 그 하천 등의 물은 오염이 심하며, 수질 환경 기준에서는 상수원수 1급수는 1ppm 이하, 상수원수 2급수에는 3ppm 이하를 유지하도록 규정하고 있다.
이와 같이 종래의 일반적인 폐수처리방식에서는 음식물 찌거기의 수분함유량을 50% 이하로 낮추기 어려우며, 특히 염분함유량이 높아 하수처리장에서 원활한 처리가 어려웠다.
이러한 문제점을 보완하기 위해 본 발명에서는 건조사료 변환과 오수 처리 과정에서 증발되는 수분에 의한 악취를 제거하기 위해 특정한 프로세서를 거치는 건조공정을 수행함에 그 기술적 특징이 있다.
본 발명의 음식물 쓰레기 처리방법은 도 3의 블록도에서 나타난 바와 같이 다수의 장소에서 획득된 음식물 쓰레기는 취합(S10)공정과 공장설비로의 이송(S20)공정을 통해 건조로에서 수분을 증발시켜 악취를 1차 제거하는 건조(S30)공정을 거치게 된다.
특히, 본 발명은 종래 직접가열 건조방식에서 음식물 쓰레기가 타는 것을 방지하기 위해 이중벽 구조의 간접가열 건조방식을 채택하였다.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 건조(S30)공정에서는 건조로(100)의 외벽(120)에 형성된 스팀유입구(121)를 통해 외벽(120)과 내벽(110) 사이에 형성된 공간부(111)에 스팀을 공급하고, 모터(130)에 연결된 구동축(140)이 수직방향으로 상·하 적층된 복수의 교반날개(150)를 회전시켜 내벽(110) 내측에 유입된 음식물 쓰레기를 건조하되, 고온의 직접건조시 음식물 쓰레기가 타는 것을 방지하기 위해, 140℃ 에서 1시간동안 간접식 스팀건조로 이루어진다.
이때, 상기 건조로(100)에서 고체상태로 변환된 건조사료는 건조사료배출구(171)를 통해 이송하고, 증기상태로 변환된 폐수는 하부의 폐수배출구(123)를 통해 응축(S50)공정으로 이송하며, 증기상태로 변환된 악취가스는 상부의 가스배출구(122)를 통해 연소로로 이송하는 것이다.
이와 같이, 이때 건조(S30)공정에서 발생한 악취가스, 폐수, 건조사료는 각각 분류되어 서로 다른 처리과정을 거치게 된다.
상기 건조로(100)는 이송(S20)공정에서 음식물 쓰레기를 유입하기 위해 음식물 쓰레기유입구(161)가 구비된 유입컨베이어(160)와, 건조된 건조사료를 배출하기 위해 건조사료배출구(171)가 구비된 배출컨베이어(170)가 더 구비된다.
또한, 보다 효율적인 건조를 위해 상기 건조로(100)에는 상·하측의 음식물 쓰레기가 원활하게 혼합건조될 수 있도록 순환배출컨베이어(180)를 통해 배출된 상측의 음식물 쓰레기가 순환유입컨베이어(190)를 통해 하측으로 순환이송하게 되며, 건조(S30)공정을 통해 변환된 건조사료는 사료공장(S40)으로 이송됨으로써 가축의 사료로 이용된다.
이때, 가스배출구(122)를 통해 배출된 증기상태의 악취가스는 싸이클론(122a)로 이송되어 상층의 가스성분만 연소로로 이송되고, 하층에 침전되는 이물질은 다시 순환배출컨베이어(180)로 순환이송된다.
한편, 남은 오수는 응축(S50)공정을 거쳐 집수조(S60)으로 이송되어, 혐기성처리(S70) 및 호기성처리(S80), 침전(S90)의 정화공정을 차례로 거친 후 방류되는 것이다.
상기 음식물 쓰레기의 처리과정 및 오수 처리과정은 도 4 및 도 5의 공정도에서 각각 개략적으로 나타내었으며, 취합(S10)된 음식물 쓰레기 및 오수는 도 4에서 나타낸 바와 같이 컨베이어벨트에 의해 이송(S20)되어 공급펌프를 통해 호퍼 및 혼합기로 이송되고, 건조기(100)를 통해 건조(S30)된다.
이때 건조공정을 거친 음식물 쓰레기 및 오수는 각각 분류되어 서로 다른 처리공정을 거치게 되는데, 음식물 쓰레기는 건조공정에서 증발되는 수분에 의해 악취가 제거되어 건조사료로 변환됨으로써 사료공장(S40)으로 이송되어 가축의 사료로 사용하게 된다.
한편, 오수는 건조(S30) 공정을 거치며 증발되는 수분에 의해 악취성분이 제거되고, 악취가 제거된 오수는 응축기로 이송되어 응축(S50) 공정을 거치게 되며, 응축(S50)을 거친 오수는 도 5에서 나타낸 바와 같이 집수조(S60)으로 이송된다.
상기 집수조의 폐수는 원수이송펌프를 통해 혐기성소화조 및 호기성소화조로 차례로 이송되어 각각 혐기성처리(S70) 및 호기성처리(S80)의 공정을 거치며 오염성분이 정화된다.
상기 혐기성처리(S70)공정은 혐기성소화조에 비중이 큰 입자화된 혐기성세균액에 투입하고, 그 상층에 응축(S50)공정에서 증기가 변환된 폐수를 투입하여, 탄수화물이 전환된 유기산 COD를 제거하는 것이다.
이때, 혐기성처리(S70) 공정에서 화학반응에 의해 메탄가스가 발생하며, 본 발명은 상기 메탄가스를 별도로 추출(S71)하여 상기 건조(S30)공정의 보조원료로 이용한다.
특히, 본 발명은 탈수공정을 거치지 않게 되어, 음식물 쓰레기에 셀룰로오스 성분이 그대로 남아있게 되므로, 종래 탈수후 건조하는 종래방식에 비해 혐기성 처리공정의 효율이 90% 정도로 현저하게 상승된다.
또한, 상기 호기성처리(S80)공정은 호기성소화조에서 호기성세균액과 혼합하여 잔존하는 탄수화물 COD를 제거하는 것이다.
상기 혐기성처리(S70)공정 및 호기성처리(S80)공정을 통해 정화된 폐수는 침전조로 이송되어 침전(S90)에 의해 하층부의 고형체는 건조(S30)공정으로 리턴되고, 상층부의 폐수만 방류조 및 방류펌프를 통해 외부로 방류하는 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법은 음식물 쓰레기와 폐수를 각각 다른 공정에 의해 정화함으로써 처리효율을 극대화할 수 있으며, 음식물 쓰레기를 건조사료로 사용함으로써 폐기물을 재활용하여 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 건조공정을 통해 음식물 쓰레기에 포함된 악취를 제거하며, 응축공정에 의해 폐수를 냉각하고 혐기성처리 및 호기성처리를 통해 정화처리하여 방류함으로써 환경오염을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
100 : 건조로 110 : 내벽
111 : 공간부 120 : 외벽
121 : 스팀유입구 122 : 가스배출구
122a: 싸이클론 123 : 폐수폐출구
130 : 모터 140 : 구동축
150 : 교반날개 160 : 유입컨베이어
161 : 음식물 쓰레기 유입구 170 : 배출컨베이어
171 : 건조사료 배출구 180 : 순환배출컨베이어
190 : 순환유입컨베이어

Claims (5)

  1. 다수의 장소에서 획득된 음식물 쓰레기는 취합공정(S10)과 공장설비로의 이송공정(S20)을 통해 건조로(100)에서 수분을 증발시켜 악취를 1차 제거하는 건조공정)을 거쳐 건조사료로 변환된 후 사료공장(S40)으로 이송됨으로써 가축의 사료로 이용되고, 상기 건조로(100)에서 증기상태로 변환된 폐수는 응축공정(S50)에서 냉각되어 집수조로 이송(S60)되고, 혐기성처리(S70)와 호기성처리(S80) 및 침전(S90)의 정화공정을 차례로 거친 후 하층부의 고형체는 건조공정(S30)으로 리턴되고, 상층부의 폐수만 방류되되,
    상기 혐기성처리(S70)는 혐기성소화조에 비중이 큰 입자화된 혐기성세균액에 투입하고, 그 상층에 응축(S50)공정에서 증기가 변환된 폐수를 투입하여, 탄수화물이 전환된 유기산 COD를 제거하며, 발생된 메탄가스는 건조공정(S30)의 보조연료로 공급되고,
    상기 호기성처리(S80)는 호기성소화조에서 호기성세균액과 혼합하여 잔존하는 탄수화물 COD를 제거하는 것을 특징으로 하는 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 건조공정(S30)에서는 건조로(100)의 외벽(120)에 형성된 스팀유입구(121)를 통해 외벽(120)과 내벽(110) 사이에 형성된 공간부(111)에 스팀을 공급하고, 모터(130)에 연결된 구동축(140)이 수직방향으로 상·하 적층된 복수의 교반날개(150)를 회전시켜 내벽(110) 내측에 유입된 음식물 쓰레기를 건조하되,
    고온의 직접건조시 음식물 쓰레기가 타는 것을 방지하기 위해 140℃ 에서 1시간동안 간접식 스팀건조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    증기상태로 변환된 폐수는 하부의 폐수배출구(123)를 통해 응축공정(S90)으로 이송하며,
    증기상태로 변환된 악취가스는 상부의 가스배출구(122)를 통해 연소로로 이송하는 것을 특징으로 하는 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 건조로(100)는 이송공정(S20)에서 음식물 쓰레기를 유입하기 위해 음식물 쓰레기유입구(161)가 구비된 유입컨베이어(160)와, 건조된 건조사료를 성형(S60)공정으로 배출하기 위해 건조사료배출구(171)가 구비된 배출컨베이어(170)가 더 구비되고,
    상·하측의 음식물 쓰레기가 원활하게 혼합건조될 수 있도록 순환배출컨베이어(180)를 통해 배출된 상측의 음식물 쓰레기가 순환유입컨베이어(190)를 통해 하측으로 순환이송되는 것을 특징으로 하는 간접가열식 건조공정으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법.
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