KR101911524B1 - 음식물 쓰레기 처리시스템 - Google Patents
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Abstract
음식물 쓰레기 처리시스템에 관한 발명이다. 본 발명의 음식물 쓰레기 처리시스템은, 폐기되는 음식물 쓰레기에서 각종 이물질을 선별하는 선별기; 선별된 음식물 쓰레기를 분쇄하는 분쇄기; 분쇄된 음식물 쓰레기를 함수율 75% 정도로 탈수시켜 고형분과 탄리액으로 분리시키는 제1 탈수기; 상기 제1 탈수기를 거친 탈리액이 이송관을 거쳐 이송되는 탈리액 저장탱크; 상기 탈리액 저장탱크의 탈리액이 이송되되 원심 분리 방식으로 유분이 분리되는 유수 분리기; 유분이 분리되고 남은 탈리액이 이송되어 탈수되는 제2 탈수기; 상기 제1 탈수기를 거친 고형분과 상기 제2 탈수기에서 배출되는 찌꺼기가 이송되어 건조되는 건조기; 상기 건조기와 연결되어 상호작용하는 무산소 탄화기; 및 상기 건조기와 상기 무산소 탄화기를 연결하는 라인 상에 배치되는 발전용 터빈을 포함하며, 탈리액을 건조 포화증기로 만들어 상기 발전용 터빈을 통해 발전에 사용하는 한편, 상기 건조기에 의한 건조 작용 시, 그리고 상기 무산소 탄화기에 의한 탄화 작용 시 발생되는 증기, 냄새, 건류가스를 전량 포집해서 자체 열원으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 음식물 쓰레기 처리시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 폐기되는 음식물 쓰레기의 고형분은 연료화하는 한편 나머지 탈리액은 증기로 만들어 전기를 생산할 수 있도록 한 음식물 쓰레기 처리시스템에 관한 것이다.
가정과 요식 업계에서는 많은 음식물 쓰레기가 발생된다. 음식물 쓰레기의 대부분은 분쇄, 탈수 후 사료나 퇴비로 자원화되는 실정이다. 하지만, 이러한 통상의 방법은 아래와 같은 문제점을 야기한다.
사료는 수집운반 과정에서 부패하기 때문에 살균 처리하여 가축사료로 사용되기는 하지만 영양의 불균형 및 살균 처리 비용에 많은 연료비가 발생되고 있는 실정이다.
실제, 최근에는 100도에서도 살균되지 않는 병원균도 발견되어 사료의 사용이 사실상 중단된 상태라 보고되고 있다.
퇴비의 경우도 사실상 염분제거 기술이 부족하여 퇴비로 사용 시 토양에 염분의 과다 축척으로 인해 식물이 고사하는 현상이 발생되는 실정이라 농가에서 사용을 기피하는 추세이며, 이로 인해 대부분은 매립 처분하는 경우가 늘어나고 있는 실정이다.
위의 방식 외에도 음식물 쓰레기 혐기성 분해에 의한 연료화 기술이 적용 중에 있다. 이 기술은 음식물 쓰레기 전처리 과정을 거친 후, 산발효조로 이송 중온(30~38℃) 상태에서 약 5일정도 체류하면서 무산소성균에 의해서 주로 탄화수소가 분해 유기산을 생산 후, 메탄발효조로 이송, 중온(36~38℃)의 ph 5 에서 ph 6상태에서 메탄균을 투입, 약 15일정도 체류하면 유기산이 분해되면서 메탄가스를 생산하는 방식이다.
하지만, 이 기술은 ph가 너무 많거나 낮아지면 메탄생성 미생물의 활동이 저해됨으로 조절제를 첨가하여 ph을 향상 일정하도록 유지해야 하고 온도를 정확히 유지해야 함으로 운영에 어려움이 따른다.
또한 이 기술의 적용 시 생성되는 가스는 별도 포집하여 연료로 사용하고 발효가 끝난 슬러지는 탈수한 후 호기성미생물 발효제를 혼합, 부속시켜 퇴비로 이용하는 방법으로 시설이 복잡하며, 민감한 운전 방식으로 이때 발생된 메탄가스 속에는 각종의 화학성분이 포함, 연료로서 정재 후 사용이 가능한 방식이다.
한편, 최근에는 음식물 쓰레기를 전처리 후, 건조, 탄화하여 연료화하는 기술이 개발되고 있으나 대부분이 폐타이어, 고무, 나무 , 석탄 등을 건류화하는 기술을 응용한 것에 불과하다.
다시 말해, 탄화물의 생산과정에서 발생하는 건류 가스를 전량포집, 탄화기의 화로에 투입, 자체 열원으로 사용, 탄화물을 생성하는 기술로, 음식물 쓰레기는 함수율이 높은 가연성 유기 폐기물로, 건조, 탄화 과정에서 발생되는 건류가스 속에는 다량의 증기와 냄새 등이 존재하여, 사실상 열원으로 사용이 어려운 상태로, 이 증기와 냄새, 건류가스를 직접연소하기 위해서는, 건류가스 속에 포함된 다량의 증기를 완전 제거하여야 완전 연소가 가능하다.
고온 속에 증기가 포함된 건류가스를 다량 투입 연소 시 불완전 연소 및 수분 속에 포함된 각종 음식물속의 유기화합물이 연소과정에서 화학 반응을 일으켜 다이옥신 등을 배출, 환경을 오염시키는 문제가 발생되고 있어, 최근에는 음식물 쓰레기 건조 탄화 과정에서 발생된 증기, 냄새 건류가스를 냉각탑을 통과시켜 수분을 응축수로 분리, 응축수는 별도 처리하고 나머지는 별도로 설치한 연소기 내에 투입, 화석연료로 건류가스와 냄새를 직접 연소시키면서 발생하는 폐열풍을 건조 탄화기의 열원으로 사용하고 있다.
하지만, 이와 같은 방법은 추가로 많은 연료가 사용됨으로 경제성이 떨어지며, 연소과정에서 각종 유기화합물이 열과 반응하면서 다이옥신 등 환경오염물질이 다량 발생되고 있어 바람직하지 않다.
이러한 음식물 쓰레기의 사료, 퇴비 건조, 탄화 기술은 전처리 과정이 필수 조건으로, 함수율을 약 75~80% 정도 탈수 후 사료, 퇴비, 건조, 탄화 하는 방법으로, 발생된 탈리액은 2015년 이후 해양투기 금지로 인하여 현재 대부분의 하수종말처리장과 연계, 병합 처리 중으로 배출 수 허용 기준에 따라 약3,500배의 많은 양의 물을 투입, 희석 처리 중이며, 부패된 탈리액에서 CO₂와 암모니아 등이 방출 되며, 처리과정에서 음식물 찌꺼기로 인해서 심한 악취가 발생, 관계부처가 처리방법에 고심 중에 있다는 점을 두루 감안해볼 때, 기존에 알려지지 않은 신개념의 음식물 쓰레기 처리시스템에 대한 기술개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 폐기되는 음식물 쓰레기의 고형분은 연료화하는 한편 나머지 탈리액은 증기로 만들어 전기를 생산할 수 있도록 한 음식물 쓰레기 처리시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 폐기되는 음식물 쓰레기에서 각종 이물질을 선별하는 선별기; 선별된 음식물 쓰레기를 분쇄하는 분쇄기; 분쇄된 음식물 쓰레기를 함수율 75% 정도로 탈수시켜 고형분과 탄리액으로 분리시키는 제1 탈수기; 상기 제1 탈수기를 거친 탈리액이 이송관을 거쳐 이송되는 탈리액 저장탱크; 상기 탈리액 저장탱크의 탈리액이 이송되되 원심 분리 방식으로 유분이 분리되는 유수 분리기; 유분이 분리되고 남은 탈리액이 이송되어 탈수되는 제2 탈수기; 상기 제1 탈수기를 거친 고형분과 상기 제2 탈수기에서 배출되는 찌꺼기가 이송되어 건조되는 건조기; 상기 건조기와 연결되어 상호작용하는 무산소 탄화기; 및 상기 건조기와 상기 무산소 탄화기를 연결하는 라인 상에 배치되는 발전용 터빈을 포함하며, 탈리액을 건조 포화증기로 만들어 상기 발전용 터빈을 통해 발전에 사용하는 한편, 상기 건조기에 의한 건조 작용 시, 그리고 상기 무산소 탄화기에 의한 탄화 작용 시 발생되는 증기, 냄새, 건류가스를 전량 포집해서 자체 열원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리시스템에 의해 달성된다.
상기 음식물 쓰레기의 고형분은 연료화하는 한편 나머지 탈리액은 증기로 만들어 전기를 생산할 수 있도록 상기 건조기와 상기 무산소 탄화기의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 건조기는, 건조기 화실; 및 원통형 파이프로 제작되되 상기 건조기 화실 내에 수평 상으로 배치되어 회전되고, 내부에 제1 나선형 날개가 마련되는 회전 건조실을 포함할 수 있다.
상기 건조기 화실의 외벽은 단열 내화벽돌 구조로 단열 처리되며, 상기 건조기 화실의 내부에는 다수의 제1 화실용 격벽이 마련되며, 상기 회전 건조실은 스테인리스 스틸 파이프로 적용되며, 상기 회전 건조실은 상기 건조기 화실의 입구에서 출구까지 관통되게 설치되며, 상기 회전 건조실의 일측에는 건조실 회전 구동부가 마련되어 상기 회전 건조실을 회전 구동시키며, 상기 회전 건조실의 끝부분에는 건조기 T형 배출부가 결합되되 증기, 냄새, 건류가스는 상기 건조기 T형 배출부의 상부 쪽으로 배출되고, 반건조 고형분은 상기 건조기 T형 배출부의 하부 쪽으로 배출될 수 있다.
상기 무산소 탄화기는, 탄화기 화실; 원통형 파이프로 제작되되 상기 탄화기 화실 내에 수평 상으로 배치되어 회전되고, 내부에 제2 나선형 날개가 마련되는 회전 탄화실; 상기 회전 탄화실과 연결되고 상기 회전 탄화실을 회전 구동시키는 탄화실 회전 구동부; 상기 회전 탄화실의 끝부분에 설치되는 탄화기 E형 배출부; 원통형 관으로서 상기 탄화기 화실 내의 상부에 수평으로 배치되되 상기 탄화기 화실에 의해 고정되는 건류 가스관; 및 상기 탄화기 화실 내의 하부에 수평으로 배치되되 수분이 증기로 변화되는 과정에서 수분 속에 녹아있던 염분이 저장되는 염분 저장고가 연결되고, 상기 탄화기 화실에 의해 고정되는 증기관을 포함할 수 있다.
상기 탄화기 화실의 외벽은 단열 내화벽돌 구조로 단열 처리되며, 상기 탄화기 화실의 내부에는 다수의 제2 화실용 격벽이 마련되며, 상기 회전 탄화실은 스테인리스 스틸 파이프로 적용되며, 상기 탄화기 E형 배출부는 영문자 E자형 구조로서 탄화실 연결부와, 증기, 냄새, 건류가스 등의 기체가 배출되는 기체 배출구와, 탄화물이 배출되는 탄화물 배출구를 포함하며, 상기 건류 가스관은 상기 회전 건조실에서 나오는 증기, 냄새, 건류가스를 처리하여 상기 건조기 화실에 공급하는 제1 건류 가스관과, 상기 회전 탄화실에서 나온 증기, 냄새, 건류가스를 처리하여 상기 탄화기 화실에 공급하는 제2 건류 가스관을 포함하며, 수분이 전혀 없는 기체 상태의 과열증기는 자체 포화 압력에 의해서 상기 발전용 터빈으로 이송되며, 배출되는 과열증기로 상기 발전용 터빈을 돌려 전기를 생산하되 남은 기체 상태의 폐열풍을 상기 건조기의 건조기 화실 속으로 이송해서 보조 열원으로 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 2차 환경오염 없이 안정적으로 음식물 쓰레기를 처리할 수 있음은 물론 탈수 후 발생되는 탈리액을 기체상태의 건조증기로 변환하여 전기를 생산하는 동시에 최종 부산물인 숯을 생산하며, 건조, 탄화 과정에서 발생한 건류가스를 정화하여 자체 열원으로 사용함으로써 음식물 쓰레기를 안정적으로 처리하면서도 대체 에너지 및 전기를 생산할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리시스템의 구성도이다.
도 2는 건조기의 세구 구성도이다.
도 3은 무산소 탄화기의 세구 구성도이다.
도 4는 건조기의 개략적인 단면 구조도들이다.
도 5는 무산소 탄화기의 개략적인 단면 구조도들이다.
도 6은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리시스템의 제어블록도이다.
도 7은 건조기 자체 성능시험 표이다.
도 8은 무산소탄화기 자체 성능시험 표이다.
도 9는 탄화물(탄화 숯)의 원소분석 표이다.
도 10은 탄화물(탄화 숯)의 중금속 및 공업 분석 표이다.
도 11은 음식물 쓰레기의 변환 과정을 나타낸 표이다.
도 12는 음식물 쓰레기의 탄화물의 분석 결과 평균치(wt%) 표이다.
도 2는 건조기의 세구 구성도이다.
도 3은 무산소 탄화기의 세구 구성도이다.
도 4는 건조기의 개략적인 단면 구조도들이다.
도 5는 무산소 탄화기의 개략적인 단면 구조도들이다.
도 6은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리시스템의 제어블록도이다.
도 7은 건조기 자체 성능시험 표이다.
도 8은 무산소탄화기 자체 성능시험 표이다.
도 9는 탄화물(탄화 숯)의 원소분석 표이다.
도 10은 탄화물(탄화 숯)의 중금속 및 공업 분석 표이다.
도 11은 음식물 쓰레기의 변환 과정을 나타낸 표이다.
도 12는 음식물 쓰레기의 탄화물의 분석 결과 평균치(wt%) 표이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
예컨대, 실시예들은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있기 때문에 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니기 때문에 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하며, 경우에 따라 동일한 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리시스템의 구성도, 도 2는 건조기의 세구 구성도, 도 3은 무산소 탄화기의 세구 구성도, 도 4는 건조기의 개략적인 단면 구조도들, 도 5는 무산소 탄화기의 개략적인 단면 구조도들, 도 6은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리시스템의 제어블록도, 도 7은 건조기 자체 성능시험 표, 도 8은 무산소탄화기 자체 성능시험 표, 도 9는 탄화물(탄화 숯)의 원소분석 표, 도 10은 탄화물(탄화 숯)의 중금속 및 공업 분석 표, 도 11은 음식물 쓰레기의 변환 과정을 나타낸 표, 그리고 도 12는 음식물 쓰레기의 탄화물의 분석 결과 평균치(wt%) 표이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명은 폐기되는 음식물 쓰레기의 고형분은 연료화하는 한편 나머지 탈리액은 증기로 만들어 전기를 생산할 수 있도록 한 것이다.
다시 말해, 본 발명은 폐기되는 음식물 쓰레기를 자원화하기 위한 것으로서, 더욱 상세하게는 음식물 쓰레기를 선별, 파쇄 후 탈수하여, 함수율을 낮춘 상태에서 고형분과 탈리액을 분리, 배출시키는 것을 요지로 하고 있다.
즉 고형분은 건조, 탄화하여 숯을 생산, 연료화한다. 탈리액은 증기로 만든 후, 다시 기체 상태의 건조증기로 변환시켜 발전용 터빈(170)을 돌려 전기를 생산한다. 발전용 터빈(170)에서 배출되는 폐건조증기를 건조기(300)의 건조기 화실(310)로 이송함으로써 탈수 후 발생한 고형분 건조에 필요한 보조 열원으로 사용한다.
한편, 건조 및 탄화 과정에서 발생되는 수증기 상태의 건류가스와 냄새를 전량 포집해서 무산소 탄화기(400)의 탄화기 화실(410) 내에 설치되는 건류 가스관(450)의 내부로 통과시켜 건류가스 속에 포함되었던 수분을 기화시킴으로써 기체상태의 건조 건류가스화하고, 냄새는 완전 연소하여 발생된 연소열과 건류가스를 건조기(300) 및 무산소 탄화기(400)의 건조기 화실(310) 및 탄화기 화실(410)에 분산 공급, 열원으로 사용한다.
그리고 탄화과정에서 발생된 숯(혹은 숯가루)과, 유수 분리기(150)에서 배출되는 유분을 탄화기 화실(410)의 연료로 사용할 수 있다.
이에, 대해 좀 부연한다. 음식물 쓰레기는 여러 가지 성분들이 혼합된, 고함수율의 유기성 폐기물로, 수분의 구성은 자유수, 표면수, 결합수, 층간수로 등으로 구성된다. 수분 중 대부분이 음식물류 표면에 부착된 자유수이고, 음식물류 사이사이에 존재하는 수분이 표면수이며, 음식물류 분자와 화학적으로 결합된 것이 결합수이다.
자유수와 표면수는 기계적인 방법으로는 어느 정도 탈수가 가능하나. 100±5℃에 열을 가하여야 수분이 완전 증발 건조되며, 결합수와 층간수는 음식물류 분자 구조가 파괴되어야 수분이 증발, 건조되기 때문에 약 400℃정도의 열을 가해야 수분이 완전 증발 건조된다.
수분(H₂O)의 분자 구조는 V자 모양으로 수소 2개가 V자 위쪽 양끝부분에 위치하고, 산소는 V자 아래 꼭짓점에 1개가 위치하여, 수소 원자는 양전기를, 산소원자는 음전기를 형성, 산소가 수소전자를 강한 힘으로 끌어당기고 있는 상태가 수분(물)이며, 물에 높은 열을 가하면, 물 분자끼리 충돌하여 공기 중으로 튀어나가는 현상이 수증기로, 이수증기에 약 400℃ 이상의 열을 추가로 가열하면, 양전하의 수소와 음전하의 산소가 충돌하여 수소와 산소가 분리, 수소가 열에 의해서 연소되고, 산소는 연소의 활성화 역할을 하여, 높은 연소열이 발생되며, 이때 수분이 사라진 기체상태의 건조 포화증기로 변화된다.
이와 같은 원리를 이용한 것이 본 발명의 시스템이다. 즉 본 발명의 시스템은 탈리액을 건조 포화증기로 만들어 발전에 사용하고, 건조, 탄화 시 발생하는 증기, 냄새, 건류가스를 전량 포집해서 자체 열원으로 사용하는 방법인 것이다.
음식물 쓰레기를 분쇄, 탈수 후 발생한 침출수는 수분 이외, 찌꺼기, 염분, 유분, 냄새를 포함하고 있다.
1차 찌꺼기 제거 및 2차 유분을 제거한 후 나머지 수분과 염분, 냄새를 포함한 탈리액을 무산소 탄화기(400)의 탄화기 화실(410) 속에 별도 설치된 산소가 차단된 증기관에 탈리액을 강제 분사하면, 탄화기 화실(410)의 900~930℃의 온도에 의해서 증기관속의 탈리액의 수분이 수증기가 되면서, 염분과 분리, 염분은 소금 결정체로 형성되고(별도 수거) 증기는 포화압력에 의해서 증기관(460) 출구로 이동하면서 건조증기로 변화하며, 습증기 속에 포함된 각종 냄새는 900~930℃의 온도에서 연소되면서 습기가 제거된 기체 상태의 건조증기가 만들어진다.
이러한 건조증기를 전량 포집, 발전용 터빈(170)에 사용하고, 남은 폐증기를 회수하여 건조기(300)의 보조 열원으로 사용하며, 건조. 탄화 시 발생하는 증기, 냄새, 건류가스도 탄화기 화실(410) 속에 별도 설치, 산소가 차단된 건류가스관으로 강제 주입시키면, 탄화기 화실(410) 속의 900~930℃의 온도에 의해서 증기는 습기가 제거된 기체 상태의 건조증기로 변화되고, 건조증기 속에 포함된 각종의 냄새는 증기관(460)을 통과하면서 탄화기 화실(410)의 900~930℃의 온도에 의해서 연소되고, 최종 기체상태의 건조증기와 건류가스만 남게 된다.
이 기체상태의 건조증기와 건류가스를 전량 회수하여 건조기(300)와 무산소 탄화기(400)의 화실(310,410)에 나누어 공급, 보조열원으로 사용한다.
음식물 쓰레기는 고형분과 수분으로 구별되며, 고형분은 유기물 성분이 약 12%, 무기물성분이 약 3%에 불과하다. 이 유기물의 탄소 함량은 대략 49% 정도이다.
음식물 쓰레기를 건조, 탄화 과정을 거쳐 생성된 최종탄화물을 분석해보면 여름철 발열량은 2,500~3,000 kcal/kg, 겨울철 발열량은3,000~4,000kcal/kg의 발열량의 탄화물을 얻을 수 있다.
여름철과 겨울철에 발열량 차이는 식재료 사용에 따라 발생되고 있으며, 전체의 감량율은 약 7,8%이다. 이때의 수분은 4,31%, 회분발생량은 21,68%, 휘발분은 23,08%, 고정탄소는 50,93% 로 나타난다.
건조, 탄화기술로 최종 부산물(숯)을 생산하면서 동시에 탈수 후 발생하는 침출수는 건조 증기화하여 발전하면서 동시에 건조 ,탄화 시 발생하는 증기는 기체상태의 건조증기로 만들며, 냄새는 연소시킨 후 남은 건류가스로 건조, 탄화기의 보조열원으로 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에 대해 도 1의 시스템을 참조하여 설명한다. 우선, 선별기(110)는 폐기되는 음식물 쓰레기에서 각종 이물질을 선별한다. 선별된 음식물 쓰레기는 분쇄기(120)로 보내져 곤죽처럼 분쇄된다. 분쇄된 상태의 음식물 쓰레기 역시, 고형분이다.
분쇄된 음식물 쓰레기는 제1 탈수기(130)에서 함수율 75%로 탈수되며, 이로 인해 고형분과 탄리액이 분리된다.
고형분은 제1 이송 스크루(301)에 의해서 건조기(300)의 건조기 호퍼(302)를 통해 회전 건조실(320)로 투입되고, 탈리액은 별도의 이송관(미도시)을 통해 탈리액 저장탱크(140)로 이송된다. 이하의 설명에서 이송관에 대해서는 편의상 별도의 참조부호를 부여하지 않도록 한다.
탈리액 저장탱크(140)로 이송되는 탈리액은 수분, 유분, 찌꺼기, 염분 및 냄새가 포함된 것이다. 즉 탈리액 저장탱크(140)로 이송되는 탈리액은 음식물 찌꺼기(고형분) 6~8%, 염분 3~4%, 식물성 및 동물성 기름인 유분 0,3~5% 와 냄새를 유발하는 각종 유기 화합물로 구성된다.
탈리액 저장탱크(140)의 탈리액은 이송관을 통해 유수 분리기(150)로 이송된다. 유수 분리기(150)에서 원심 분리 방식으로 유분을 분리한다. 유분이 분리되고 남은 수분, 찌꺼기, 염분, 냄새가 포함된 탈리액은 이송관을 통해 제2 탈수기(160)로 이송된다.
이송되는 탈리액 속에는 음식물 쓰레기의 고형분 중 제1 탈수기(130)에서 제거되지 않은 아주 작은 알갱이까지 완전히 제거하는 녹즙기 방식의 제2 탈수기(160)로서, 탈리액을 투입하면 내부에 설치된 압착 스크루의 가동으로 탈리액 속에 남은 고형분은 탈수되면서 찌꺼기는 제2 탈수기(160)의 출구로 분리되어 배출되며, 탈리액에 포함된 수분, 염분, 냄새는 압착 스크루를 감싸고 있는 1mm 이하의 스크린 망을 통과하여 배출되는 구조를 갖는다.
제2 탈수기(160)에서 배출되는 찌꺼기는 이송용 스크루에 의해 건조기(300)의 회전 건조실(320)로 이송되며, 제1 탈수기(130)에서 배출되는 고형분과 섞여 건조 및 탄화 과정을 진행하게 된다.
배출되는 탈리액은 별도의 이송관과 이송 펌프를 통해 증기관 입구에 연결되는 스프레이 건으로 이송된다. 참고로, 스프레이건은 컴프레서의 공기압으로 작동되는 구조일 수 있다.
건조기(300)는 건조기 화실(310)과, 원통형 파이프로 제작되되 건조기 화실(310) 내에 수평 상으로 배치되어 회전되는 회전 건조실(320)을 포함한다.
건조기 화실(310)의 외벽은 단열 내화벽돌 구조로 단열 처리된다. 건조기 화실(310)의 내부에는 다수의 제1 화실용 격벽(311)이 설치된다. 제1 화실용 격벽(311)들에 의해 도 2와 같은 플로(flow)가 형성될 수 있다.
건조기 화실(310)의 일측에는 건조기 호퍼(302)가 연결된다. 그리고 건조기 호퍼(302)에는 제1 이송 스크루(301)가 마련된다. 제1 이송 스크루(301)의 작용으로 건조기 호퍼(302)로 투입되는 고형분이 회전 건조실(320)로 들어간다.
회전 건조실(320)은 건조기 화실(310)의 입구에서 출구까지 관통되게 설치된다. 회전 건조실(320)의 일측에는 건조실 회전 구동부(330)가 마련된다. 건조실 회전 구동부(330)에 의해 회전 건조실(320)은 5~10rpm으로 회전되면서 작동된다.
건조실 회전 구동부(330)는 제1 구동부(330a)와, 제1 구동부(330a)와 상호작용하는 다수의 제1 종동부(330b)를 포함할 수 있다. 제1 구동부(330a) 측에 모터와 기어가 연결된다.
회전 건조실(320)은 녹슬지 않는 스테인리스 스틸 파이프로 적용된다. 회전 건조실(320) 내에 제1 나선형 날개(321)가 마련된다. 제1 나선형 날개(321)들 사이에 칸막이가 설치될 수 있다.
초기 가동 시 가스나 석유류를 이용해서 건조기(300)의 건조기 화실(310)을 400~450도로 미리 가열 한 후, 점차 회전 건조실(320) 및 발전용 터빈(170)에서 유입되는 폐건조증기 및 폐열풍의 열량에 따라 투입 연료를 조절할 수 있게끔 하며, 이로 인해 건조기 화실(310)의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
한편, 1차 탈수된 고형분과 2차 탈수된 찌꺼기가 회전 건조실(320)의 입구에 마련되는 건조기 호퍼(302) 속으로 투입된다. 이러한 고형분 및 찌꺼기는 함수율 75%로서 회전 건조실(320)의 입구에서 출구까지 배치되는 제1 나선형 날개(321) 상에서 위아래로 섞이는 과정을 반복하게 되면서 출구 쪽으로 이송된다. 이때, 회전 건조실(320)의 외측에 배치되는 건조기 화실(310)의 400~450도의 열에 의해 고형분 표면에 부착된 자유수(수분)와 고형분 사이사이에 존재하던 표면수(수분)가 열에 의해서 물 분자와 물 분자가 상호 충돌하여 분리, 독립된 물 분자(증기)가 발생되면서 건조가 진행된다.
냄새와 건류가스를 함께 배출하면서, 함수율 30~40%로 거의 반건조된 고형분과 함께 동시에 회전 건조실(320)의 출구 쪽으로 이송된다.
증기, 냄새, 건류가스는 자체 포화압력에 의해서 회전 건조실(320)의 출구로 배출되며, 반건조 고형분은 제1 나선형 날개(321)에 의해서 회전 건조실(320)의 출구로 배출된다.
증기, 냄새, 건류가스는 회전 건조실(320)의 끝부분에 설치되는 건조기 T형 배출부(340)의 상부 쪽으로 배출되고, 반건조 고형분은 자체 하중에 의해서 회전 건조실(320)의 끝부분에 설치되는 건조기 T형 배출부(340)의 하부 쪽으로 배출된다. 건조기 T형 배출부(340)는 회전 건조실(320)과는 다른 별개의 제품으로서 회전 건조실(320)의 끝부분에 T자 형태로 고정될 수 있다.
건조기 T형 배출부(340)의 하부 쪽으로 배출되는 반건조 고형분은 외부 이송 스크루에 의해 무산소 탄화기(400)의 회전 탄화실 입구 쪽에 마련되는 고정형 투입 호퍼로 이송된다. 그리고 건조기 T형 배출부(340)의 상부 쪽으로 배출되는 증기, 냄새, 건류가스는 자체 포화압력에 의해 외부에 설치된 이송관을 타고 전량 탄화기 내부에 설치되는 건류가스관으로 이송된다.
무산소 탄화기(400)는 탄화기 화실(410)과, 원통형 파이프로 제작되되 탄화기 화실(410) 내에 수평 상으로 배치되어 회전되는 회전 탄화실(420)을 포함한다.
탄화기 화실(410)의 외벽은 단열 내화벽돌 구조로 단열 처리된다. 탄화기 화실(410)의 내부에는 다수의 제2 화실용 격벽(411)이 설치된다. 제2 화실용 격벽(411)들에 의해 도 3과 같은 플로(flow)가 형성될 수 있다. 탄화기 화실(410)의 일측에는 연료주입구(412)가 형성된다. 초기에는 연료주입구(412)로 많은 연료가 주입되지만 아래의 작용으로 점차 연료의 주입이 줄어든다.
회전 탄화실(420)은 무산소 탄화기(400)의 입구에서 출구까지 관통되게 설치된다. 회전 탄화실(420)에는 탄화실 회전 구동부(430)가 마련된다. 탄화실 회전 구동부(430)에 의해 회전 탄화실(420)은 5~10rpm으로 회전되면서 작동된다.
탄화실 회전 구동부(430)는 제2 구동부(430a)와, 제2 구동부(430a)와 상호작용하는 다수의 제2 종동부(430b)를 포함할 수 있다. 제2 구동부(430a) 측에 모터와 기어가 연결된다.
회전 탄화실(420)은 녹슬지 않는 스테인리스 스틸 파이프로 적용된다. 회전 탄화실(420) 내에 제2 나선형 날개(421)가 마련된다. 제2 나선형 날개(421)들 사이에 칸막이가 설치될 수 있다.
회전 탄화실(420)의 일측에는 탄화기 호퍼(402)가 연결된다. 그리고 탄화기 호퍼(402)에는 제2 이송 스크루(401)가 마련된다. 제2 이송 스크루(401)의 작용으로 탄화기 호퍼(402)로 투입되는 반건조 고형분이 회전 탄화실(420)로 들어간다.
회전 탄화실(420)의 일측에 마련되는 탄화기 호퍼(402)에 반건조 고형분이 투입되기 전에 탄화기 화실(410)이 가스나 석유류에 의해 900~930도로 미리 예열된다. 이후에는 회전 탄화실(420)에서 나오는 열량에 따라 투입 연료를 조절할 수 있다.
동작을 살펴본다. 탄화기 호퍼(402)로 반건조 혼합 고형분이 이송되는 한편, 회전 탄화실(420)은 산소 공급이 차단된 상태로 탄화실 회전 구동부(430)에 의해 회전 탄화실(420)이 회전된다. 반건조 혼합 고형분은 회전 탄화실(420) 내의 제2 나선형 날개(421) 상에서 회전 및 이송되는데, 이때, 탄화기 화실(410)의 900~930도의 열을 전달 받으면서 위로 올라가고 아래로 떨어지는 연속적 교반 과정을 통해 출구 쪽으로 이송된다. 그러면서 화학적으로 결합 된 유기성 폐기물인 반건조 혼합 고형분의 분자 구조가 열에 의해서 파괴가 시작되며, 그 속에 존재하던 결합수(수분)가 서서히 열에 의해서 증발, 건조가 이루어지게 되고, 유기물이 분해되면서 건조와 탄화가 이루어지면서 증기, 냄새, 노란색의 건류가스를 배출하게 된다. 이후, 최종 남는 것은 함수율 4~5%의 탄화물(도 1 참조)인 숯이 된다.
탄화물인 숯은 회전 탄화실(420)의 출구로 배출된다. 회전 탄화실(420)의 출구에는 탄화기 E형 배출부(440)가 마련된다.
증기, 냄새, 건류가스는 회전 탄화실(420)의 끝부분에 설치되는 탄화기 E형 배출부(440)의 상부 쪽으로 배출되며, 탄화물인 숯(혹은 숯가루)은 자체 하중에 의해서 탄화기 E형 배출부(440)의 하부 쪽으로 배출된다.
여기서, 탄화기 E형 배출부(440)는 영문자 E자형 구조로서 탄화실 연결부(440a)와, 증기, 냄새, 건류가스 등의 기체가 배출되는 기체 배출구(440b)와, 탄화물이 배출되는 탄화물 배출구(440c)로 구성된다. 기체 배출구(440b)를 통해 배출되는 증기, 냄새, 건류가스 등의 기체는 별도로 구비되는 외부 이송관을 타고 자체 포화압력에 의해서 다시 무산소 탄화기(400) 내부에 설치되는 건류 가스관(450)을 따라 이송된다.
건류 가스관(450)은 원통형 관으로서 탄화기 화실(410) 내의 상부에 수평으로 배치된다. 건류 가스관(450)은 탄화기 화실(410)의 입구에서 출구까지 수평으로 탄화기 화실(410)을 관통하게 설치되며, 탄화기 화실(410) 내에 설치되는 다수의 제2 화실용 격벽(411) 및 탄화기 화실(410)의 외벽체에 고정된다.
건류 가스관(450)은 상황에 따라 다수의 관으로 나뉘어 설치될 수 있다. 즉 건류 가스관(450)은 제1 및 제2 건류 가스관(450a,450b)을 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 건류 가스관(450a,450b)은 수평으로 나란하게 설치될 수 있다. 제1 건류 가스관(450a)은 회전 건조실(320)에서 나오는 증기, 냄새, 건류가스를 처리하여 건조기 화실(310)에 공급할 수 있고, 제2 건류 가스관(450b)은 회전 탄화실(420)에서 나온 증기, 냄새, 건류가스를 처리하여 탄화기 화실(410)에 공급하는 구조로 각각의 이송관을 설치하여 열원을 공급하는 구조로 적용할 수 있다.
건류 가스관(450)은 건조기(300)와 무산소 탄화기(400)에서 나오는 증기, 냄새, 건류가스를 처리한 후 외부 이송관을 타고 자체 압력에 의해 회전 건조실(320) 및 회전 탄화실(420)에 필요한 열량을 분리하여 공급할 수 있다. 외부 이송관은 하나의 관이 건류 가스관(450)에서 나와 두 개로 분리될 수 있으며, 한 쪽은 건조기(300)의 건조기 화실(310)에, 그리고 또 하나는 무산소 탄화기(400)의 탄화기 화실(410)에 연결될 수 있다. 각 관에는 조절용 밸브가 설치되어 열량을 조절할 수 있는 것이 바람직하다.
한편, 음식물 쓰레기의 구성은 15%가 고형분이고 85%가 수분으로서 수분이 완전히 증발하면 약1,800배 부피의 수증기가 발생된다. 이러한 혼합 고형분의 건조 과정에서 발생되는 수증기 속에는 건류가스가 포함되어 있으며, 메탄성분이 약 40%로, 발열량은 2,500~3,000 Kcal/Nm3 정도로 추정하고 있다. 이때 외부의 이송관은 단열재로 충분한 보온하여 증기가 열을 빼앗아 수분으로 변하지 않는 구조인 것이 바람직하다.
건조기(300)의 회전 건조실(320), 그리고 무산소 탄화기(400)의 회전 탄화실(420)에서 건류 가스관(450)으로 이송되는 증기, 냄새, 건류가스는 건류 가스관(450) 내에 산소 공급이 차단된 상태에서 탄화기 화실(410)에서 발생되는 900~930도의 열을 전달 받는다.
이렇게 전달 받는 고온의 열에 의해 독립된 물 분자, 즉 증기의 수소원자와 산소원자의 공유 결합이 분리되며, 이로써 기체상태의 건조 포화증기로 변화된다. 이때 증기 속에 포함된 각종 냄새를 유발하던 유기화합물은 열에 의해 완전 분해되고, 메탄가스와 일부 일산화탄소, 수소 등이 섞여 있는 기체 상태의 고온의 건류가스만 발생 된다. 최종 기체 상태의 건류가스는 포화 압력으로 건류 가스관(450)의 입구에서 출구로 이동되며, 건조기 화실(310)과 탄화기 화실(410)로 나누어 공급 열원으로 사용될 수 있다.
증기관(460)은 탄화기 화실(410) 내의 하부에 수평으로 배치된다. 이러한 증기관(460)은 원통형 관으로 적용되며, 탄화기 화실(410) 내의 하부에 그 입구에서 출구까지 수평으로 관통하여 설치된다. 증기관(460)은 탄화기 화실(410) 내에 설치되는 다수의 제2 화실용 격벽(411) 및 탄화기 화실(410)의 외벽체에 고정된다. 증기관(460)에는 건조기(300)의 증기, 냄새, 건류가스가 투입되는 투입부(462)가 연결된다.
한편, 남은 수분, 염분, 냄새를 포함하고 있는 탈리액은 이송관과 이송펌프로 컴프레사에 연결된 스프레이건을 통해서 증기관(460) 내부로 강제 살포된다. 이때는 이미 산소가 차단된 증기관(460) 속에 탄화기 화실(410) 측 900~950도의 높은 열이 전도, 대류, 복사 방식에 의해서 이미 공급되고 있는 상태이다. 따라서 수분(H₂O)의 분자 구조는 V자 모양으로 수소 2개가 V자 위쪽 양 끝부분에 위치하고, 산소는 V자 아래 꼭짓점에 1개가 위치하여, 수소 원자는 양전기를, 산소원자는 음전기를 형성, 산소가 수소전자를 강한 힘으로 끌어당기고 있는 상태가 수분(물)으로, 물 분자가 서로 결합된 상태가 수분(물)이라서 이 수분(물)에 열을 가하면, 물 분자끼리 충돌하여 공기 중으로 튀어나가 단독으로 존재하는 현상이 수증기로 변화된다. 이 수증기에 약 400℃이상의 열을 추가로 가열하면 양전하의 수소와 음전하의 산소의 공유결합이 끊기며, 수소와 산소가 분리된다. 이때, 수소가 열에 의해서 연소되고, 산소는 연소의 활성화 역할을 하여 높은 연소열이 발생되며, 이때 수분이 사라진 완전 기체상태의 건조 포화증기로 변화된다.
수분이 증기로 변화되는 과정에서 수분 속에 녹아있던 염분은 수분 증발 과정에서 소금 결정체로 형성되고, 자중에 의해서 증기관(460) 입구에 연결 설치되는 염분 저장고(461)의 아래쪽으로 떨어져 쌓인다. 이때, 증기 속에 포함, 각종 냄새를 유발하던 유기 화합물은 증기가 기체상태의 건조증기로 변화하는 과정에서 열에 의해서 완전 분해되고, 자체 포화 압력에 의해서 증기관(460)의 출구 쪽으로 서서히 이동하면서 건조증기는 과열증기로 변화 되고 증기관(460)의 출구로 배출된다. 참고로, 도면에는 염분 저장고(461)가 개략적으로 도시되었으나 염분 저장고(461)에는 청소 및 소금의 회수가 가능토록 개폐문이 부착되는 것이 바람직하다.
수분이 전혀 없는 기체 상태의 건조 포화증기는 자체 포화 압력에 의해서 관을 타고 발전용 터빈(170)으로 이송된다. 이 과열증기는 열이 손실되어도 포화 압력의 기체 상태는 유지된다.
증기관(460)의 출구로 배출되는 건조 포화증기로 발전용 터빈(170)을 돌려 전기를 생산한다. 그리고 다시 남은 기체 상태의 폐열풍을 회수하되 전량 이송관을 통해 건조기(300)의 건조기 화실(310) 속으로 이송해서 보조 열원으로 사용한다. 다시 말해, 음식물 쓰레기에서 발생되는 침출수 전량을 증기, 건조증기, 과열증기로 변환하여 발전용 터빈(170)에 사용할 수 있다.
물론, 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 방법으로 침출수 만 별도로 수집 후 대형 소각장의 소각로에서 발생되는 폐열을 산소공급이 차단된 원형관 외벽에 공급하고, 고온의 열이 원형관 내부에 전달된 상태에서 원형관 내부로 탈리액을 분사하여, 증기를 발생시킨 후, 건조증기로 변환하면서 염분 및 냄새를 제거하면서 발생된 과열증기로 발전용 터빈(170)을 돌려서 전기를 생산하고, 기체 상태의 폐건조증기열은 소각로 자체의 정화 시스템과 연계하여 처리한 다음, 대기로 방출시켜 처리할 수도 있을 것이다.
무산소 탄화기(400)의 탄화기 화실(410)에서 발생되는 폐열풍은 연도를 통해서 건조기(300)로 이송, 투입된 후, 발전용 터빈(170)을 통과한 후 나오는 기체 상태의 고온의 폐건조열풍과 건류 가스관(450)에서 나온 메탄성분이 포함된 기체 상태의 건류가스를 혼합, 2차 연소를 통해서 불완전 연소물질을 완전히 분해한 다음, 건조기(300)의 연도를 통해 대기로 방출할 수 있다.
한편, 컨트롤러(500)는 폐기되는 음식물 쓰레기의 고형분은 연료화하는 한편 나머지 탈리액은 증기로 만들어 전기를 생산할 수 있도록 건조기(300)와 무산소 탄화기(400)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤한다. 이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(500)는 중앙처리장치(510, CPU), 메모리(520, MEMORY), 그리고 서포트 회로(530, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(510)는 본 실시예에서 폐기되는 음식물 쓰레기의 고형분은 연료화하는 한편 나머지 탈리액은 증기로 만들어 전기를 생산할 수 있도록 건조기(300)와 무산소 탄화기(400)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(520, MEMORY)는 중앙처리장치(510)와 연결된다. 메모리(520)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.
서포트 회로(530, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(510)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(530)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(500)는 폐기되는 음식물 쓰레기의 고형분은 연료화하는 한편 나머지 탈리액은 증기로 만들어 전기를 생산할 수 있도록 건조기(300)와 무산소 탄화기(400)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는데, 이러한 일련의 프로세스 등은 메모리(520)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(520)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 2차 환경오염 없이 안정적으로 음식물 쓰레기를 처리할 수 있음은 물론 탈수 후 발생되는 탈리액을 기체상태의 건조증기로 변환하여 전기를 생산하는 동시에 최종 부산물인 숯을 생산하며, 건조, 탄화 과정에서 발생한 건류가스를 정화하여 자체 열원으로 사용함으로써 음식물 쓰레기를 안정적으로 처리하면서도 대체 에너지 및 전기를 생산할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 선별기 120 : 분쇄기
130 : 제1 탈수기 140 : 탈리액 저장탱크
150 : 유수 분리기 160 : 제2 탈수기
170 : 발전용 터빈 180 : 탈리액 분사장치
300 : 건조기 301 : 제1 이송 스크루
302 : 건조기 호퍼 310 : 건조기 화실
311 : 제1 화실용 격벽 320 : 회전 건조실
321 : 제1 나선형 날개 330 : 건조실 회전 구동부
340 : 건조기 T형 배출부 400 : 무산소 탄화기
401 : 제2 이송 스크루 402 : 탄화기 호퍼
410 : 탄화기 화실 411 : 제2 화실용 격벽
420 : 회전 탄화실 421 : 제2 나선형 날개
430 : 탄화실 회전 구동부 440 : 탄화기 E형 배출부
450 : 건류 가스관 460 : 증기관
461 : 염분 저장고 500 : 컨트롤러
130 : 제1 탈수기 140 : 탈리액 저장탱크
150 : 유수 분리기 160 : 제2 탈수기
170 : 발전용 터빈 180 : 탈리액 분사장치
300 : 건조기 301 : 제1 이송 스크루
302 : 건조기 호퍼 310 : 건조기 화실
311 : 제1 화실용 격벽 320 : 회전 건조실
321 : 제1 나선형 날개 330 : 건조실 회전 구동부
340 : 건조기 T형 배출부 400 : 무산소 탄화기
401 : 제2 이송 스크루 402 : 탄화기 호퍼
410 : 탄화기 화실 411 : 제2 화실용 격벽
420 : 회전 탄화실 421 : 제2 나선형 날개
430 : 탄화실 회전 구동부 440 : 탄화기 E형 배출부
450 : 건류 가스관 460 : 증기관
461 : 염분 저장고 500 : 컨트롤러
Claims (6)
- 폐기되는 음식물 쓰레기에서 각종 이물질을 선별하는 선별기;
선별된 음식물 쓰레기를 분쇄하는 분쇄기;
분쇄된 음식물 쓰레기를 함수율 75%로 탈수시켜 고형분과 탈리액으로 분리시키는 제1 탈수기;
상기 제1 탈수기에 의해 분리되면서 수분,유분,찌꺼기,염분,냄새를 포함하는 탈리액이 이송관을 거쳐 이송되는 탈리액 저장탱크;
상기 탈리액 저장탱크의 탈리액이 이송되어 원심 분리 방식으로 유분이 분리되도록 하는 유수 분리기;
유분이 제거된 탈리액이 투입되도록 하여 탈수에 의해 고형분 찌꺼기와 수분, 염분, 냄새가 포함된 탈리액이 분리되게 하는 제2 탈수기;
상기 제1 탈수기에서 배출되는 고형분과 상기 제2 탈수기에서 배출되는 찌꺼기가 건조기 화실을 수평통과하면서 회전하는 회전 건조실을 통해 이송되도록 하여 함수율 30~40%의 반건조 고형분과 함께 냄새와 증기, 건류가스가 배출되도록 하는 건조기;
상기 건조기로부터 배출되는 반건조 고형분이 탄화기 화실을 수평통과하면서 회전하는 회전 탄화실을 통해 이송되도록 하여 탄화물과 함께 건류가스가 배출되도록 하는 무산소 탄화기; 및
상기 건조기와 상기 무산소 탄화기를 연결하는 라인 상에 배치되는 발전용 터빈을 포함하며,
탈리액을 건조 포화증기로 만들어 상기 발전용 터빈을 통해 발전에 사용하는 한편, 상기 건조기에 의한 건조 작용 시, 그리고 상기 무산소 탄화기에 의한 탄화 작용 시 발생되는 증기, 냄새, 건류가스를 전량 포집해서 상기 무산소 탄화기의 탄화기 화실내에 설치된 건류가스관의 내부로 통과시켜 발생된 연소열과 기체상태의 건조 건류가스를 자체 열원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 건조기는,
내부에는 복수의 제1 화실용 격벽이 마련되는 건조기 화실; 및
원통형 파이프로 제작되되 상기 건조기 화실 내에 수평 상으로 배치되어 회전되고, 내부에는 제1 나선형 날개가 구비되어 고형분과 찌꺼기가 이송되면서 건조되도록 하는 회전 건조실을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 건조기 화실의 외벽은 단열 내화벽돌 구조로 단열 처리되며,
상기 회전 건조실은 스테인리스 스틸 파이프로 적용되고,
상기 회전 건조실은 상기 건조기 화실의 입구에서 출구까지 관통되게 설치되며,
상기 회전 건조실은 일측에서 건조실 회전 구동부에 의해 회전 구동되도록 하고,
상기 회전 건조실의 끝부분에는 건조기 T형 배출부가 결합되되 증기, 냄새, 건류가스는 상기 건조기 T형 배출부의 상부 쪽으로 배출되고, 반건조 고형분은 상기 건조기 T형 배출부의 하부 쪽으로 배출되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 무산소 탄화기는,
내부에는 복수의 제2 화실용 격벽이 마련되는 탄화기 화실;
원통형 파이프로 제작되되 상기 탄화기 화실 내에 수평 상으로 배치되어 회전되고, 내부에는 제2 나선형 날개가 구비되어 반건조 고형분이 이송되면서 건조 및 탄화되도록 하는 회전 탄화실;
상기 회전 탄화실과 연결되어 상기 회전 탄화실을 회전 구동시키는 탄화실 회전 구동부;
상기 회전 탄화실의 끝부분에 설치되는 탄화기 E형 배출부;
원통형 관으로서 상기 탄화기 화실 내의 상부에 수평으로 관통 배치되되 상기 탄화기 화실에 의해 고정되는 건류 가스관; 및
상기 탄화기 화실 내의 하부에 입구에서 출구까지 수평으로 배치되되 수분이 증기로 변화되는 과정에서 수분 속에 녹아있던 염분이 저장되는 염분 저장고가 연결되고, 상기 탄화기 화실에 의해 고정되는 증기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 탄화기 화실의 외벽은 단열 내화벽돌 구조로 단열 처리되며,
상기 회전 탄화실은 스테인리스 스틸 파이프로 적용되고,
상기 탄화기 E형 배출부는 영문자 E자형 구조로서 탄화실 연결부와, 증기, 냄새, 건류가스 등의 기체가 배출되는 기체 배출구와, 탄화물이 배출되는 탄화물 배출구를 포함하며,
상기 건류 가스관은 회전 건조실에서 나오는 증기, 냄새, 건류가스를 처리하여 건조기 화실에 공급하는 제1 건류 가스관과, 상기 회전 탄화실에서 나온 증기, 냄새, 건류가스를 처리하여 상기 탄화기 화실에 공급하는 제2 건류 가스관을 포함하며,
수분이 전혀 없는 기체 상태의 건조 포화증기는 자체 포화 압력에 의해서 상기 발전용 터빈으로 이송되며,
상기 증기관의 출구로 배출되는 건조 포화증기로 상기 발전용 터빈을 돌려 전기를 생산하되 남은 기체 상태의 폐열풍을 건조기의 건조기 화실 속으로 이송해서 보조 열원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리시스템.
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| KR1020170149955A KR101911524B1 (ko) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | 음식물 쓰레기 처리시스템 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102186057B1 (ko) | 2019-12-16 | 2020-12-03 | 한국건설기술연구원 | 염분함유 유기성 폐기물의 처리방법 및 그 처리장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100632239B1 (ko) * | 2004-08-27 | 2006-10-09 | 자연과학산업(주) | 음식물 쓰레기 연속 탄화장치 |
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2017
- 2017-11-10 KR KR1020170149955A patent/KR101911524B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100632239B1 (ko) * | 2004-08-27 | 2006-10-09 | 자연과학산업(주) | 음식물 쓰레기 연속 탄화장치 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102186057B1 (ko) | 2019-12-16 | 2020-12-03 | 한국건설기술연구원 | 염분함유 유기성 폐기물의 처리방법 및 그 처리장치 |
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