KR102125221B1 - 음식물 쓰레기 처리장치의 악취 및 에너지 저감 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기 처리 장치에 있어서 악취 및 에너지 저감 방법에 관한 것으로 음식물 쓰레기를 발효 소멸시키기 위한 음식물 처리기, 배 가스와 재생공기와의 열교환을 위한 열 교환기, 상기 열 교환기에서 배출되는 상기 배 가스를 응축하기 위한 응축기, 상기 응축기에서 배출되는 공기의 수분을 제거하기 위한 제습기, 및 배출되는 공기의 악취 성분을 제거하기 위한 악취 처리장치가 제공되며, 배 가스에 함유된 악취 용량을 대폭으로 줄여 이후 처리를 통해 악취를 완벽하게 제거할 수 있는 효과가 있다

Description

음식물 쓰레기 처리장치의 악취 및 에너지 저감 방법{Reduction method of odor emission and energy consumption in food waste treatment apparatus}

본 발명은 음식물 쓰레기 처리 장치에 있어서 악취 및 에너지 저감 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 음식물 쓰레기 장치에서 배출되는 배 가스에 포함되어 있는 악취를 효과적으로 처리하고 에너지를 회수하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 음식물 쓰레기는 수분함량이 약 80-85 %로 높고, 유기물 함량이 높으며, 미생물에 의하여 쉽게 분해되는 특성을 가지고 있다. 이러한 음식물 쓰레기를 처리한다는 것은 처리된 음식물 쓰레기 부산물이 미생물에 의한 분해가 더 이상 일어나지 않게 끔 안정화시키는 과정을 말한다. 그래서 음식물 쓰레기 처리의 궁극적인 의미는 음식물 쓰레기 부산물의 수분함량이 낮아 미생물이 활동하지 못하게 하는 건조된 상태를 만들거나 미생물의 먹이가 되는 유기물이 더 이상 분해가 되지 않는 안정한 상태로 만드는 것을 의미한다.

기존의 음식물 쓰레기 처리 방법은 현재 3가지로 건조, 건조 발효, 발효 소멸 방식으로 분류할 수 있다.

우선, 건조 방식은 외부에서 공급되는 열에너지를 이용하여 수분을 증발시켜 건조 시키는 방식이다. 그리고 발효 건조는 미생물에 의한 유기물의 생물학적 분해 열만을 이용하거나 미생물에 의한 생물학적 분해 열과 외부 열원으로부터 가열된 열을 혼합하여 열을 이용하여 수분의 건조에 초점을 맞춘 방식이다. 마지막으로 발효 소멸은 미생물에 의한 유기물의 안정화에 초점을 맞추면서 수분을 일정 수준 이하로 건조시키는 방식이다.

이와 같이 모든 음식물 쓰레기 처리 방식은 열을 이용하여 수분을 증발시키고, 증발된 수분을 공기에 실어 외부에 배출하게 되지만 함수율이 높으므로 이를 제거하기 위해서는 많은 양의 에너지와 공기를 필요로 한다. 이와 관련하여 음식물 쓰레기 처리시 발생하는 배 가스는 고온이면서 수증기 및 악취 성분을 다량 포함하고 있기 때문에 그대로 외부로 배출할 경우에 수증기 및 악취 휘산에 따른 불쾌감을 야기하게 되며, 악취 성분을 제거하기 위해서는 악취 처리를 위한 대규모 처리 시설 및 많은 에너지를 요구한다.

만약, 매일 80 %의 함수율의 음식물 쓰레기 100 ㎏을 온도 50 ℃에서 처리하고자 하는 경우, 80 ㎏의 수분을 증발시켜야 하는데 포화수증기량이 약 80 g/㎥이므로 1,000 ㎥의 공기량을 필요로 하고 그에 상응하는 엄청난 양의 배 가스가 발생된다. 이 많은 양의 배 가스는 수증기, 고온 에너지 및 악취 성분을 포함하고 있으므로 이를 처리하여 배출하기 위한 각고의 노력이 요구되는 실정이다.

한편, 배 가스 중의 악취 성분은 활성탄 흡착, 열적 산화, 생물학적 탈취 등 다양한 방법을 처리할 수 있다. 소형의 음식물 쓰레기 장치에서는 체류시간이 짧아 장치 크기를 작게 할 수 있는 물리화학적 방법인 활성탄 흡착 및 열적 산화 방법이 사용되고, 대형의 음식물 쓰레기 장치에서는 규모는 크지만 처리단가가 상대적으로 저렴한 생물학적 방법이 주로 사용된다.

활성탄 흡착 방법은 악취 성분을 활성탄의 미세 기공에 물리적 포착과 표면의 화학적 흡착에 의하여 제거하게 되며, 일정량을 흡착하게 되면 파괴됨으로 교체해 주어야 한다.

열적 산화 방법은 악취 성분을 열적으로 산화시켜 제거해야 하지만 열을 공급해야 함으로 에너지를 사용해 한다. 열적 산화 방법 중 고온 산화법은 600 ℃ 이상의 온도에서 악취 성분을 소각시키는 방식이며, 저온 산화법은 촉매를 사용하여 300 ℃ 내외의 온도에서 산화시키는 방식이다. 저온 산화법은 고온 산화법에 비하여 에너지를 적게 사용하지만 고가의 촉매를 사용해야 하고, 촉매의 성능이 저하되면 탈취 성능도 저하된다.

생물학적 탈취 방법은 미생물의 먹이로 악취 성분을 사용하므로 처리비용은 적게 들지만 처리속도가 느려 장치의 크기가 커진다. 또한, 음식물 쓰레기 처리시 발생하는 배 가스 중의 수분은 생물학적 탈취 방법에 있어서 악영향을 미치게 된다.

다시 말하면, 활성탄 흡착 방법은 미세 기공을 막기도 하고 미생물막인 슬라임에 의하여 활성탄의 악취 흡착력을 떨어뜨리게 한다. 열적 산화 방법은 악취 성분 및 공기뿐만 아니라 수분까지도 일정 온도까지 올려야 하기 때문에 에너지 사용량이 상당히 많아 진다. 생물학적 탈취 방법은 미생물 메디아 층을 통과시켜 악취를 제거하도록 해야 하는데 수분이 공극을 폐쇄시켜 탈취성능을 저하시키게 된다.

따라서, 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 대량의 배 가스를 순환하여 악취를 제거할 수 있는 음식물 쓰레기 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 응축기 후단의 제습기를 통해 공기의 수분수송능력을 향상시켜주는 다른 목적이 있다.

또한, 열교환기를 이용하여 배 가스에 포함된 에너지를 회수하고 이를 다시 쓰레기 처리 장치 내에서 재활용할 수 있는 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 취합된 음식물 쓰레기를 교반하며 내부에 투입된 미생물에 의하여 상기 음식물 쓰레기를 발효 건조/소멸시키기 위한 음식물 처리기; 상기 음식물 처리기에서 배출되는 배 가스와 상기 음식물 처리기에 유입되는 재생공기와의 열교환을 위한 열 교환기; 상기 열 교환기에서 배출되는 상기 배 가스를 하수나 상수를 통해 냉각하여 응축하기 위한 응축기; 상기 응축기에서 배출되는 공기의 수분을 제거하여 상기 재생공기로서 상기 열 교환기로 배출하기 위한 제습기; 및 상기 미생물의 산소공급 및 악취발생으로 증가된 순환 공기만큼을 외부로 배출하되 배출되는 공기의 악취 성분을 제거하기 위한 악취 처리장치를 포함하는 음식물 쓰레기 처리장치가 제공된다.

본 발명에 있어서, 상기 음식물 처리기는 상기 음식물 쓰레기와 상기 미생물이 혼합되는 내부공간이 마련되고, 상기 내부공간 상부에는 상기 재생공기가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 내부공간 하부에는 상기 배 가스가 배출되는 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 열 교환기와 상기 음식물 처리기 사이에 배치되며 상기 음식물 쓰레기의 양에 따라 구동 정도를 조절하기 위한 블로어를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 응축기는, 상기 하수나 상수가 충전되는 내부접촉공간이 형성되는 몸체; 상기 몸체의 상부측에 연결되는 냉매 공급부; 상기 내부접촉공간을 세로방향으로 구획하기 위한 적어도 하나의 세로판; 상기 몸체의 내측 및 상기 세로판에 가로 방향으로 지그재그 결합되며, 상기 배 가스의 체류시간을 조절하기 위한 적어도 하나의 배플; 상기 몸체의 하부측에 형성되며 상기 배 가스를 상기 내부접촉공간으로 주입시키기 위한 산기관; 상기 몸체의 상부측에 형성되며 상기 하수나 상수와 직접접촉된 배 가스를 상기 제습기로 배출하기 위한 가스 배출부; 및 상기 하수나 상수를 외부로 배출하기 위한 응축수 배출부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 세로판은 서로 다른 길이 및 간격을 가지는 다수의 배플이 연결되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 열 교환기는, 상기 음식물 처리기와 상기 응축기 사이에 배치되어 상기 배 가스를 유입받는 제1 열 교환기; 및 상기 제1 열 교환기의 일면에 접하여 연결되고 상기 제습기와 상기 음식물 처리기 사이에 배치되어 상기 배 가스와 열 교환된 상기 재생공기를 배출하기 위한 제2 열 교환기를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명은 음식물 쓰레기 처리시 발생하는 대량의 배 가스를 순환함으로써 배 가스에 함유된 악취 용량을 대폭으로 줄여줄 수 있으며, 이후 처리를 통해 악취를 완벽하게 제거할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 쓰레기 처리 장치 내부의 공기의 수분수송능력을 향상시켜 줌으로써 악취 성분의 처리 효율을 높여주고 배 가스에 포함된 에너지를 회수하여 재활용 함으로써 에너지 효율을 높여줄 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치를 설명하기 위한 블록도.
도 2 는 도 1 의 음식물 쓰레기 처리장치의 각 구성에 대한 실시예를 설명하기 위하여 도식화한 도면.
도 3 은 도 2 의 응축기를 보다 상세하게 설명하기 위한 도면.
도 4a 내지 4c 는 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치에 대한 오염 저감 효과를 설명하기 위한 그래프.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 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 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

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 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 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.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

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 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리 장치에 대하여 도 1 내지 도 4 를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치를 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명의 음식물 쓰레기 장치는 취합된 음식물 쓰레기를 교반하며 내부에 투입된 미생물에 의하여 상기 음식물 쓰레기를 발효 건조/소멸시키기 위한 음식물 처리기(100); 상기 음식물 처리기(100)에서 배출되는 배 가스와 상기 음식물 처리기(100)에 유입되는 재생공기와의 열교환을 위한 열 교환기(200); 상기 열 교환기(200)에서 배출되는 상기 배 가스를 하수나 상수를 통해 냉각하여 응축하기 위한 응축기(300); 상기 응축기(300)에서 배출되는 공기의 수분을 제거하여 상기 재생공기로서 상기 열 교환기(200)로 배출하기 위한 제습기(400); 및 상기 미생물의 산소공급 및 악취발생으로 증가된 순환 공기만큼을 외부로 배출하되 배출되는 공기의 악취 성분을 제거하기 위한 악취 처리장치(500)를 포함한다.

도 2 는 도 1 의 음식물 쓰레기 처리장치의 각 구성에 대한 실시예를 설명하기 위하여 도식화한 도면이다.

도 2 를 참조하면, 음식물 처리기(100)는 장방형 구조체를 가지며 음식물 쓰레기를 취합할 수 있는 내부공간이 마련된다. 음식물 처리기(100) 내부에는 모터(M)가 장착되어 있으며 모터(M)에 의하여 축(C)이 회전하면 축(C)에 연결된 교반날개(F)가 축(C)과 함께 회전한다. 교반날개(F)의 회전동작은 음식물 쓰레기를 교반함과 동시에 미생물이 음식물 쓰레기를 발효 건조/소멸 시키는데 필요한 공기 환경을 형성한다.

우선, 음식물 처리기(100)의 내부공간 상부에는 이후 설명될 재생공기가 유입되는 유입구(IN)가 형성되며, 음식물 처리기(100)의 하부에는 음식물 쓰레기의 발효 건조/소멸로 인하여 발생하는 배 가스가 배출되는 배출구(OUT)가 형성된다. 유입구(IN)가 상부에 배치되고 배출구(OUT)가 하부에 배치되는 구조는 재생공기를 상부측으로 유입받아 미생물의 발효 소멸 활동을 위한 공기 흐름을 조성하고 발효 소멸 활동으로 발생하는 배 가스를 하부측으로 배출하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치의 공기 공급 및 흐름에 대한 특징적 구성이다.

다음으로, 열 교환기(200)는 음식물 처리기(100)의 배출구(OUT)를 통해 배출되는 배 가스와 제습기(400)에서 배출되는 재생공기와의 열교환을 위한 구성이다.

열 교환기(200)는 음식물 처리기(100)와 응축기(300) 사이에 배치되는 제1 열 교환기(210)와, 제1 열 교환기(210)의 일면에 접하여 연결되고 제습기(400)와 음식물 처리기(100) 사이에 배치되는 제2 열 교환기(220)로 구성된다. 그래서 제1 열 교환기(210)는 배 가스를 유입받아 제2 열 교환기(220)로 전달하고 제2 열 교환기(220)는 고온의 재생공기를 배출한다.

설명에 앞서, 음식물 처리기(100)에서 배출되는 배 가스는 배출 직후 수분과 악취 성분이 최대로 포함되어 있으며 열 용량이 크므로 열 교환기(200)에서 재생공기와 열교환이 가능하다. 이때 재생공기는 제습기(400)에서 제습이 완료된 상태이므로 수분을 거의 함유하고 있지 않아 열 용량이 작기 때문에 열 교환기(200)에서 배 가스와 빠른 시간 내에 열 전달이 이루어질 수 있다.

그리고, 이후 다시 설명하겠지만 음식물 처리기(100)로 유입되는 재생공기는 열 교환기(200)를 통해 높은 온도를 가지며 제습기(400)를 통해 낮은 습도를 가진다. 다시 말하면, 재생공기는 고온저습 상태가 되며 즉, 많은 양의 수분을 수송할 수 있는 상태가 된다. 그리고 이는 재생공기의 수분수송능력이 높아짐을 의미하며 결과적으로 적은 에너지로 많은 수분을 건조시킬 수 있음을 의미한다.

다음으로, 응축기(300)는 하수나 상수를 이용하여 배 가스에 함유된 수분과 악취 성분의 대부분을 1차로 제거하기 위한 구성이다.

여기서는 상수를 냉매로 이용하는 것을 일례로 하였으며, 상수는 냉매 공급부(310)를 통해 응축기(300)로 유입된다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 상수나 하수의 경우 4계절의 온도 변화에도 배 가수를 응축 및 탈취하여 재생공기를 안정적으로 생산하는 것이 가능하다.

열 교환기(200)에서 배출된 배 가스는 응축기(300)로 유입되어 응축수와 직접 접촉하며, 응축수의 용해도에 따라 악취 성분이 제거되어 응축수 배출부(330)로 배출된다. 응축기(300)에 대한 설명은 도 3 에서 다시 하기로 한다.

다음으로, 제습기(400)는 응축기(300)에서 배출되는 공기에 함유된 수분을 제거하기 위한 구성이다. 위에서 설명하였듯이, 응축기(300)에서 응축수와 직접 접촉한 배 가스는 수분과 악취가 거의 제거된 상태이지만 물과 접촉하면서 해당하는 포화수증기량이 함유되므로 이를 제거하기 위한 역할을 한다.

제습기(400)에서의 수분 제거는 열 교환기(200)에서 재생공기의 열 교환 효율을 높일 뿐만 아니라 악취 처리장치(500)의 처리용량을 줄이고 처리효율을 높여주는 역할을 한다.

다음으로, 악취 처리장치(500)는 미생물에 산소공급 및 악취발생으로 증가된 공기만큼을 외부로 배출하면서 악취 성분을 제거하기 위한 구성이다. 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치는 위에서 설명하였듯이 고온저습의 재생공기를 생성하는 구조를 가지고 있으며 이러한 재생공기는 미생물의 생존에 적합하다. 따라서, 음식물 쓰레기 처리장치에서 음식물 쓰레기를 처리하는데 있어서 필요로 하는 공기는 미생물이 생존하는데 있어서 필요로 하는 정도만이 요구된다. 그리고 이는 기존의 음식물 쓰레기 처리장치에서 요구하는 공기 양과 비교할 수 없을 정도로 매우 적다.

다음으로, 제습기(400)와 악취 처리장치(500) 사이에는 제1 블로어(B1)가 배치되며, 제1 블로어(B1)에 의하여 제습기(400)에서 배출되는 공기 중 미생물에 산소공급 및 악취발생으로 증가된 공기만큼이 악취 처리장치(500)로 전달된다. 악취 처리장치(500)는 이렇게 전달되는 공기만큼만을 처리하면 되기 때문에 그 규모를 최소화하는 것이 가능하며, 또한 악취 처리장치(500)에서 소모되는 전력을 최소화하는 것이 가능하다.

한편, 열 교환기(200)는 제습기(400)에서 배출되는 재생공기와 위에서 설명한 배 가스와의 열교환을 위한 구성이다. 즉, 열 교환기(200)를 거쳐 음식물 처리기(100)로 유입되는 재생공기는 열 교환기(200)를 통해 높은 온도를 가지며 제습기(400)를 통해 낮은 습도를 가지는 것이 가능하다.

마지막으로, 열 교환기(200)와 음식물 처리기(100) 사이에는 전체 시스템의 공기 순환을 위한 제2 블로어(B2)가 배치된다. 제2 블로어(B2)는 음식물 쓰레기 양에 따라 구동 정도가 조절되는 것을 특징으로 하며, 이를 통해 음식물 쓰레기를 발효 소멸시키는데 있어서 최적화된 환경 및 소모되는 전력을 줄여주는 것이 가능하다.

도 3 은 도 2 의 응축기(300)를 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

도 3 을 참조하면, 응축기(300)는 장방형의 몸체를 가지며 몸체 내부에 냉매가 충전되는 내부접촉공간이 형성된다. 냉매로 사용되는 상수 또는 하수는 응축기(300) 상부측에 연결되는 냉매 공급부(310)를 통해 내부접촉공간으로 유입되며, 냉매 공급부(310)는 냉매 주입부(311)와 냉매 유량 조절부(312)를 포함한다. 여기서, 냉매 주입부(311)는 상수 또는 하수가 제공되는 구성이며, 냉매 유량 조절부(312)는 상수 또는 하수의 유량을 조절하기 위한 구성이다.

내부접촉공간 내부에는 내부접촉공간을 세로방향으로 구획하기 위한 제1 세로판(V1)과 제2 세로판(V2)이 형성된다. 여기서는 내부접촉공간을 세로방향으로 3개로 구획하였지만, 그 개수가 한정되는 것은 아니다.

내부접촉공간의 내측 벽면과 제1 및 제2 세로판(V1, V2)에는 가로방향으로 결합되는 적어도 하나의 배플이 결합된다. 설명의 편의를 위하여 제1 세로판(V1)으로 구획된 구역에 결합되는 제1 내지 제3 배플(H1, H2, H3)에 대하여 설명하기로 한다.

제1 배플(H1)과 제3 배플(H3)은 내부접촉공간의 내측 벽면에 일측이 결합되어 해당 구역 내측으로 연장되는 형태를 가지며, 제2 배플(H2)은 제1 세로판(V1)에 일측이 결합되어 해당 구역 내측으로 연장되는 형태를 가진다. 즉, 제1 내지 제3 배플(H1, H2, H3)은 서로 대항하여 지그재그에 해당하는 위치에 결합된다.

이와 관련하여 제1 내지 제3 배플(H1, H2, H3)을 지그재그로 결합하는 이유는 이후 설명될 산기관(B)에서 배출되는 배 가스의 체류시간을 조절하기 위함이다. 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치는 제1 세로판(V1) 내지 제3 세로판(V3)에 연결되는 배플에 대하여 그 길이 및 간격을 서로 달리하는 것이 가능하며 그에 따라 배 가스의 체류시간을 조절하는 것이 가능하다.

이어서, 응축기(300)의 몸체 하부측에는 배 가스를 내부접촉공간으로 주입시키기 위한 산기관(B)이 형성된다. 도면에는 도시되지 않았지만, 산기관(B)은 열 교환기(200)에서 배출되는 공기를 전달하기 위한 이송관(320)과 연결되어 있으며 따라서 열 교환기(200)에서 배출되는 공기는 응축기(300)의 내부접촉공간으로 주입되는 것이 가능하다.

이어서, 응축기(300)의 몸체 상부측에는 내부접촉공간에서 하수나 상수와 직접접촉된 배 가스를 제습기(400)로 배출하기 위한 가스 배출부(330)가 형성되며, 응축기(300)의 몸체 하부측에는 내부접촉공간에 충전된 하수나 상수를 외부로 배출하기 위한 응축수 배출부(340)가 형성된다. 그리고 응축수 배출부(340)의 일단에는 배출되는 응축수의 양을 조절하기 위한 응축수 조절밸브(350)가 형성된다.

정리하면, 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치는 상기 구성을 통해 배 가수를 산기관(B)을 통해 응축수인 하수나 상수에 주입한다. 따라서 배 가스는 미세한 공기 방울로써 응축수와 대향류로 접촉이 가능하고 이에 따라 접촉면적을 향상시켜 수처리 효율을 높여줄 수 있다. 또한, 응축기(300)에서 수증기의 응축은 수증기의 온도에 대응하고 악취 성분의 용해도와 관계가 있으므로 제1 내지 제3 배플(H1, H2, H3)을 통해 충분한 체류시간을 확보 및 조절하여 응축 및 용해도를 극대화할 수 있다. 또한, 유입수와 유출수의 유량은 냉매 유량 조절부(312) 및 응축수 조절밸브(350)를 통해 그 양을 조절함으로써 응축기(300)의 구동 환경을 최적화할 수 있다.

도 4a 내지 4c 는 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치에 대한 오염 저감 효과를 설명하기 위한 그래프이다.

우선, 도 4a 는 순환 시간에 따른 암모니아의 저감 효과를 나타낸 그래프이다. 해당 실험은 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치에 1,000 ppm의 고농도의 암모니아를 순환시키고 응축기(300)에서의 제거능을 검출한 것이다.

도 4a 에서 볼 수 있듯이, 재생공기 순환 회수가 증가할수록 빠른 시간 내에 제거됨을 알 수 있으며, 암모니아의 악취농도가 높기 때문에 약 100-200 초 사이에서 급격히 그 농도가 떨어져 약 600-700 초가 지나면서 거의 제거됨을 알 수 있었다.

다음으로, 도 4b 는 순환 시간에 따른 황화수소의 저감 효과를 나타낸 그래프이다. 해당 실험을 위하여 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치에 비교적 저농도인 20-30 ppm의 황화수소를 순환시켰다.

도 4b 에서 볼 수 있듯이, 재생공기 순환 회수가 높을 경우 50 초 이내에 거의 제거되었으며, 낮은 재생공기 순환 회수의 경우도 250 초 이내에 대부분 제거되었다.

마지막으로, 도 4c 는 순환 시간에 따른 VOC의 저감 효과를 나타낸 그래프이다. 해당 실험을 위하여 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치에 50~60 ppm의 VOC를 순환시켰다.

도 4c 에서 볼 수 있듯이, 비교적 용해도가 낮은 VOC 성분도 약 300 초 이내에 대부분 제거됨을 나타내고 있다.

정리하면, 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치는 열 교환기(200)와 응축기(300)를 포함하고 있다. 응축기(300)는 배가스 중의 수증기와 악취 부하를 저감시키고, 최종적으로 제습기(400) 및 악취 처리장치(500)에서 적은 용량으로 수증기와 악취를 완벽하게 제거할 수 있다. 또한, 열 교환기(200)는 별도의 냉동사이클을 사용하지 않으면서 열 교환 효율을 높일 수 있어 에너지 저감 효과가 크다. 또한, 배 가스 순환에 따라 악취 발생량이 적으며, 처리대상 악취의 양은 적고 악취의 강도는 낮기 때문에 대형 및 소형 음식물 쓰레기 처리장치에 모두 적용이 가능하며 그 처리 효율 역시 높다.

보다 자세히 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치는 악취 저감을 위하여 배 가스를 재생시켜 순환 반복사용함으로써 최종 처리대상에 해당하는 악취 배출량을 적게 하여 악취 처리장치(500)에서 완벽하게 악취 성분을 처리할 수 있게 하였다.

그리고 배 가스의 재생을 위하여 음식물 처리장치 인근에서 용이하게 활용할 수 있으며 계절에 관계없이 20도 내외로 온도편차가 적은 상수 및 하수를 이용하는 직접접촉식 응축기(300)를 사용하여 배 가스 중의 수분과 수용성 악취를 제거하도록 하였다.

그리고 직접접촉식 응축기(300)를 통해 생성된 공기는 낮은 온도에서 응축되었을지라도 그 온도의 포화 수증기량을 함유하고 있으므로 수분의 수송능력 향상, 배 가스와 열교환시에 불필요한 수분에 의한 열 전달에 따른 열회수 효율 저하 방지, 그리고 최종 악취 처리시 수분에 의한 악영향 방지를 위하여 2차로 제습기(400)에 의하여 수분을 제거하도록 하였다.

그리고 제습기(400)를 통과한 재생공기는 열 교환기(200)에서 배 가스와 열교환하여 음식물 처리기(100)로 순환하도록 하였고, 이렇게 순환하는 공기의 일부는 악취 처리장치(500)에서 처리하도록 하여 대기로 방출하도록 하였다.

결론적으로, 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치는 배 가스를 재생하고 순환하여 사용함으로써 악취 발생량을 대폭 줄일 수 있다.

또한, 음식물 쓰레기는 함수율이 높고 수분을 배출하기 위하여 많은 공기량을 사용해야 하며 이에 상응하여 악취가 함유한 배 가스량도 많기 때문에 악취처리 장치를 설비하지 못하거나 설치하더라도 음식물 쓰레기 처리 용량 대비 크기가 너무 커지게 된다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치는 배 가스의 재생순환을 통해 대부분의 배 가스를 재생하여 순환하기 때문에 소량의 악취만을 발생하며 악취 용량이 대폭 줄어들어 작은 규모의 악취 처리장치(500)를 설비하고 완벽하게 악취를 처리 할 수 있다.

또한, 상수 및 하수를 사용한 배 가스의 응축은 냉각에너지를 별도로 사용하지 않아 에너지를 절감할 수 있으며, 상수 또는 하수의 온도가 계절적 편차가 적으므로 재생공기의 온도 및 습도를 일정하게 유지할 수 있어 안정적으로 미생물의 생존 및 음식물 쓰레기 처리장치를 운전할 수 있다. 또한, 상수 및 하수와 배 가스의 접촉은 배 가스 중에 포함된 수용성 악취를 제거하여 재생 공기의 악취 강도를 낮추게 된다.

이어서, 응축기(300) 후단의 제습기(400)는 재생공기의 수분수송능력을 향상시켜 에너지를 절감하고, 악취 처리장치(500)의 악취 처리 효율을 높이게 되며, 열 교환기(200)에서 열 회수시 수분에 의한 불필요한 에너지 회수를 방지하여 에너지 회수 효율을 높일 수 있다.

기존의 음식물 쓰레기 처리장치는 함수율이 높아 수분을 증발시켜 제거하기 위하여 많은 에너지가 소요되고, 단위 공기량이 최대 수송 능력인 포화 수증기양 만큼씩만 수분을 제거할 수 있으므로 많은 공기량이 소요되며 이에 상응하여 악취 및 수분이 포함된 많은 양의 배 가스가 배출된다. 그리고 배 가스 중의 수분을 응축하기 위해서는 수분 증발에 많은 에너지가 소요된 만큼 그에 상응한 냉각에너지를 필요로 하여 에너지가 많이 소요된다. 그리고 배 가스 중의 악취 성분을 제거하기 위하여 배 가스량 및 악취강도에 상응하는 용량과 처리방법을 선택되어야 하지만, 배 가스는 그 양이 너무 많아 처리 용량이 커져 악취처리 부담이 커지게 되며, 높은 수분함량이 악취처리장치에 악영향을 미치게 된다.

이에 따라 에너지를 절감하기 위해서는 배 가스의 에너지를 최대한 회수되어 재사용되어야 하며, 냉각 에너지는 전기에너지가 사용되는 냉동사이클의 사용을 절제하여야 한다. 또한, 효과적으로 악취를 처리하기 위해서는 악취처리 용량을 줄이면서 수분이 적은 악취 강도가 낮은 악취성분이 악취처리장치에서 처리되도록 해야 한다.

이에 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리장치는 악취발생량이 대폭 줄어들고, 악취강도 및 악취처리 저해 성분인 수분함량이 낮아지므로 효과적이며 완벽하게 악취를 처리할 수 있다. 또한, 냉각에너지가 사용되지 않고, 에너지 회수 효율을 높이고, 계절에 따른 공기의 온도 및 습도 변화에 따라 에너지의 낭비를 방지함으로써 에너지 사용량을 절감할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 음식물 처리기 200 : 열 교환기
300 : 응축기 400 : 제습기
500 : 악취 처리장치

Claims (6)

1. 취합된 음식물 쓰레기를 교반하며 내부에 투입된 미생물에 의하여 상기 음식물 쓰레기를 발효 건조/소멸시키기 위한 음식물 처리기;
   상기 음식물 처리기에서 배출되는 배 가스와 상기 음식물 처리기에 유입되는 재생공기와 열교환하여 에너지를 회수하고 배 가스를 1차 냉각시키기 위한 열 교환기;
   상기 열 교환기에서 배출되는 상기 배 가스를 하수나 상수를 통해 2차 냉각하여 응축하고 수용성 악취 성분을 제거시키기 위한 응축기;
   상기 응축기에서 배출되는 1차 및 2차 냉각, 응축시킨 공기의 잔존 수분을 제거하여 상기 재생공기로서 상기 열 교환기 및 악취 처리장치로 배출하기 위한 제습기; 및
   상기 미생물의 산소공급 및 악취발생으로 증가된 순환 공기만큼을 외부로 배출하되, 배 가스 순환 및 응축기에서의 수용성 악취 성분의 제거에 따라 처리대상 악취의 양 및 강도가 낮은 악취 성분을 제거할 수 있는 악취 처리장치를 포함하며,
   상기 열 교환기는,
   상기 음식물 처리기와 상기 응축기 사이에 배치되어 상기 배 가스를 유입받는 제1 열 교환기; 및
   상기 제1 열 교환기의 일면에 접하여 연결되고 상기 제습기와 상기 음식물 처리기 사이에 배치되어 상기 배 가스와 열 교환된 상기 재생공기를 배출하기 위한 제2 열 교환기를 포함하는
   음식물 쓰레기 처리장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 음식물 처리기는
   상기 음식물 쓰레기와 상기 미생물이 혼합되는 내부공간이 마련되고, 상기 내부공간 상부에는 상기 재생공기가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 내부공간 하부에는 상기 배 가스가 배출되는 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 열 교환기와 상기 음식물 처리기 사이에 배치되며 상기 음식물 쓰레기의 양에 따라 구동 정도를 조절하기 위한 블로어를 더 포함하는 음식물 쓰레기 처리장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 응축기는,
   상기 하수나 상수가 충전되는 내부접촉공간이 형성되는 몸체;
   상기 몸체의 상부측에 연결되는 냉매 공급부;
   상기 내부접촉공간을 세로방향으로 구획하기 위한 적어도 하나의 세로판;
   상기 몸체의 내측 및 상기 세로판에 가로 방향으로 지그재그 결합되며, 상기 배 가스의 체류시간을 조절하기 위한 적어도 하나의 배플;
   상기 몸체의 하부측에 형성되며 상기 배 가스를 상기 내부접촉공간으로 주입시키기 위한 산기관;
   상기 몸체의 상부측에 형성되며 상기 하수나 상수와 직접접촉된 배 가스를 상기 제습기로 배출하기 위한 가스 배출부; 및
   상기 하수나 상수를 외부로 배출하기 위한 응축수 배출부를 포함하는
   음식물 쓰레기 처리장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 세로판은 서로 다른 길이 및 간격을 가지는 다수의 배플이 연결되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리장치.
   
6. 삭제

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