KR102130085B1 - 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리방법에 관한 것으로서, 수거한 음식물쓰레기를 저장호퍼에 투입하는 투입단계와, 상기 투입된 음식물쓰레기를 파봉기에서 파봉한 후, 파쇄기에서 파쇄하는 파쇄단계와, 상기 파쇄된 음식물쓰레기를 습식건조기에서 건조하는 1차 건조단계와, 상기 습식건조된 건조물을 건식건조기에서 건조하는 2차 건조단계와, 상기 건식건조된 건조물을 열분해 탄화로에서 탄화시키는 탄화단계 및 상기 1차 건조단계와 상기 2차 건조단계의 건조과정에서 발생한 악취 및 습가스, 상기 탄화단계의 탄화과정에서 발생한 연소가스를 악취탈취로에서 연소시켜 제거하는 악취제거단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리방법은 음식물쓰레기의 처리과정에서 협잡물, 음폐수, 응축수 등의 중간 폐기물을 별도 분리하여 처리하는 대신, 함께 건조 및 탄화시키는 과정을 통해 공정이 단순화되어 설비비 및 운영비 등의 비용절감 효과가 있으며, 별도 분리과정에서 의도치 않게 발생될 수 있는 악취의 누출을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 처리과정 중 발생된 폐열 및 스팀이 에너지로 재순환되어 음식물쓰레기의 처리과정에 필요한 외부공급 에너지를 절감시키는 효과가 있다.

Description

에너지순환형 무배출 음식물쓰레기 처리방법{The processing method for food waste energy circulation zero emissions}

본 발명은 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 음식물쓰레기의 처리과정에서 협잡물, 음폐수, 응축수 등의 중간 폐기물을 별도 분리하여 처리하는 대신, 함께 건조 및 탄화시키는 과정을 통해 공정이 단순화됨과 동시에, 별도 분리과정에서 의도치 않게 발생될 수 있는 악취의 누출을 방지하며, 처리과정 중 발생된 폐열 및 스팀이 에너지로 재순환되어 음식물쓰레기의 처리과정에 필요한 외부공급 에너지를 절감시키는 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기 처리방법에 관한 것이다.

음식물쓰레기는 생활쓰레기의 50% 이상을 차지하고 있고, 수분을 포함하는 특성상 부패되기 쉽기 때문에 매립 또는 소각처리에 많은 문제점이 있다. 2005년 이후에는 음식물쓰레기의 매립이 전면 금지됨으로써 소각처리를 해야 하는 실정이며, 소각을 위해서는 수분과 염분을 제거해야 하는 등 처리비용이 적지 않게 소요되는 문제가 있다.

또한, 음식물쓰레기를 이용한 습식, 건식사료는 각종 가축질병의 원인으로 지목되고 있고, 염분 및 낮은 영양원으로 인하여 가치가 떨어지며, 퇴비화 역시 고염분 농도로 토양산성화 및 오염원이 되고 있다.

특히, 처리과정에서 발생하는 악취를 제거하기 위해서는 여러 단계를 거쳐야 하는데, 이로 인해 설비 및 유지비용이 증가될 수 있다. 이러한 처리방법의 종래기술로는 국내등록특허공보 제10-0527041호의 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조방법 및 장치(이하 '특허문헌'이라 한다)가 개시되어 있다.

상기 특허문헌에 개시된 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조방법은 음식물쓰레기를 연료화하기 위해 세분화된 과정을 거치도록 하는 것을 특징으로 하고 있으나, 지나치게 많은 처리 과정을 거쳐야 하고, 처리과정마다 별도의 세부설비를 갖춰야 하는 등으로 설비비용 및 유지비용이 적지않게 소모될 수 있으며, 세부 처리과정을 거칠 때마다 발생하는 악취를 차단하기 어려운 문제가 있다.

따라서, 음식물쓰레기의 처리과정에서 발생되는 에너지를 절감하고, 음식물쓰레기의 악취를 최소화할 수 있는 처리방법의 개발이 요구된다.

KR 10-0527041 B1 (2005. 11. 01.) KR 10-1374528 B1 (2014. 03. 10.)

본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 음식물쓰레기의 처리과정에서 발생되는 에너지를 절감하고, 음식물쓰레기의 악취를 최소화할 수 있는 처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또 다른 목적으로는, 음식물쓰레기 처리과정에서 부형제, 천연섬유 및 탄화품 등을 혼합하여 함수율을 낮추고, 악취를 저감시키는 에너지순환형 무배출 음식물 쓰레기의 처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리방법은 수거한 음식물쓰레기를 저장호퍼에 투입하는 투입단계와, 상기 투입된 음식물쓰레기를 파봉기에서 파봉한 후, 파쇄기에서 파쇄하는 파쇄단계와, 상기 파쇄된 음식물쓰레기를 습식건조기에서 건조하는 1차 건조단계와, 상기 습식건조된 건조물을 건식건조기에서 건조하는 2차 건조단계와, 상기 건식건조된 건조물을 열분해 탄화로에서 탄화시키는 탄화단계 및 상기 1차 건조단계와 상기 2차 건조단계의 건조과정에서 발생한 악취 및 습가스, 상기 탄화단계의 탄화과정에서 발생한 연소가스를 악취탈취로에서 연소시켜 제거하는 악취제거단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 상기 1차 건조단계는 상기 파쇄된 음식물쓰레기를 일정량씩 습식건조기로 이송하되, 상기 습식건조기(40a, 40b, 40c)의 스팀온도를 145~150℃, 내부온도를 100~120℃가 되도록 유지시키면서 2~3시간 동안 건조하여 함수율이 40~50%가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 2차 건조단계는 상기 습식건조된 함수율 40~50%인 건조물을 일정량씩 건식건조기(50)로 이송하되, 상기 건식건조기(50)의 스팀온도를 135~140℃, 내부온도를 100~120℃가 되도록 유지시키면서 2~3시간 동안 건조하여 함수율이 10% 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 악취제거단계에서 상기 1차 건조단계와 상기 2차 건조단계의 건조과정에서 발생한 악취 및 습가스, 상기 탄화단계의 탄화과정에서 발생한 연소가스를 750~850℃의 온도로 악취탈취로에서 연소시킨 후, 550~600℃의 폐열과 스팀을 발생시키되, 상기 발생된 550~600℃의 폐열은 열분해 탄화로로, 상기 스팀은 습식건조기 및 건식건조기로 공급되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리방법은 음식물쓰레기의 처리과정에서 협잡물, 음폐수, 응축수 등의 중간 폐기물을 별도 분리하여 처리하는 대신, 함께 건조 및 탄화시키는 과정을 통해 공정이 단순화되어 설비비 및 운영비 등의 비용절감 효과가 있으며, 별도 분리과정에서 의도치 않게 발생될 수 있는 악취의 누출을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 음식물쓰레기 처리과정 중 발생된 폐열 및 스팀이 에너지로 재순환되어 음식물쓰레기의 처리과정에 필요한 외부공급 에너지를 절감시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리방법을 개략적으로 도시한 단계흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리장치를 나타낸 구성도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명의 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리방법을 개략적으로 도시한 단계흐름도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리장치를 나타낸 구성도이다.

본 발명에 따른 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리방법은 투입단계(S10), 파쇄단계(S20), 1차 건조단계(S30), 2차 건조단계(S40), 탄화단계(S50) 및 악취제거단계(S60)를 포함하여 이루어진다.

1. 투입단계(S10)

투입단계(S10)는 수거한 음식물쓰레기를 저장호퍼(10a, 10b)에 투입하는 단계이다.

상기 음식물쓰레기는 함수율이 80~85%이며, 비닐, 나무조각, 종이류 등의 가연성 협잡물이 소량 포함되어 있다.

본 발명의 음식물쓰레기 처리방법의 적용대상으로는 음식물쓰레기 이외에 하수슬러지, 가축분뇨 등 다양한 유기성 폐기물이 포함될 수 있다.

2. 파쇄단계(S20)

파쇄단계(S20)는 상기 투입된 음식물쓰레기를 파봉기(20a, 20b)에서 파봉한 후, 파쇄기(30a, 30b)에서 파쇄하는 단계이다.

이때, 상기 파봉기(20a, 20b)에서 파봉된 비닐봉투는 따로 선별하지 않고 음식물쓰레기와 함께 파쇄기(30a, 30b)에서 파쇄된다.

또한, 상기 파봉된 음식물쓰레기와 비닐봉투는 파쇄기(30a, 30b)에서 입자크기 5~20mm가 되도록 파쇄하되, 따로 협잡물을 분리하지 않고 하기의 건조공정을 수행한다.

상기 파봉된 음식물쓰레기와 비닐봉투를 입자크기 5~20mm가 되도록 파쇄하는 것은 건조과정에서 공기와의 마찰을 높이도록 표면적을 증가시키기 위함이다.

만약, 상기 파봉된 음식물쓰레기와 비닐봉투를 입자크기 5mm 미만의 크기로 파쇄할 경우에는 공기와의 마찰을 높이기에 필요 이상으로 파쇄하게 되어 비경제적이며, 20mm를 초과한 크기로 파쇄할 경우에는 하기의 건조단계에서 공기와의 마찰을 충분히 높일 수 없게 된다.

본 발명은 음식물쓰레기를 수분흡착제, pH조절제 등의 탄화품으로 재활용하기 위한 처리방법으로 파쇄과정에서 협착물을 따로 분리해서 처리하거나, 탈수과정을 거쳐 음폐수를 따로 분리해서 정화처리하지 않고, 파쇄 후 건조공정을 바로 수행하는 것이다.

만약, 파쇄과정에서 협착물을 따로 분리할 경우에는 매립하거나 소각하여 처리해야 하므로 추가공정에 따른 설비비 및 운영비에 대한 비용이 따르게 된다.

또한, 분리된 협잡물에는 수분이 다량 함유되어 있으므로 처리과정에서 부패로 인한 악취발생의 원인이 될 뿐 아니라, 분리된 협잡물을 매립할 경우에는 토양을 오염시키게 되고, 소각할 경우에는 많은 에너지비용이 소요되는 문제가 생긴다.

따라서, 협잡물은 따로 분리하지 않고 하기의 과정에 따라 파쇄, 건조, 탄화시켜 탄화품으로 재활용하는 것이다.

그리고, 파쇄과정 이후에 탈수과정을 통해 음폐수를 따로 분리할 경우에는 분리된 음폐수는 자체 처리장을 설치하여 처리하거나, 하수종말처리장 등으로 위탁하여 처리해야하므로 추가공정에 따른 많은 비용이 발생되게 된다.

3. 1차 건조단계(S30)

1차 건조단계(S30)는 상기 파쇄된 음식물쓰레기를 습식건조기(40a, 40b, 40c)에서 건조하는 단계이다.

더 상세하게는, 상기 파쇄된 음식물쓰레기를 일정량씩 습식건조기(40a, 40b, 40c)로 이송하되, 상기 습식건조기(40a, 40b, 40c)의 스팀온도를 145~150℃, 내부온도를 100~120℃가 되도록 유지시키면서 2~3시간 동안 건조하는 것이다.

상기 습식건조된 건조물의 함수율은 40~50%가 된다.

먼저, 상기 습식건조기(40a, 40b, 40c)는 전열면적이 넓은 디스크판을 이용하여 드럼의 내부에서 회전하여 내용물을 교반시킴과 동시에 스팀을 공급하여 건조하는 디스크 건조기이다.

음식물쓰레기는 계절별 성상이 크게 다르기 때문에 특히, 여름과 겨울에는 탈수공정을 시행할 경우 음폐수 발생량 및 음식물쓰레기의 함수율이 크게 달라지게된다. 그러나, 본 발명은 탈수공정 없이 건조공정을 시행함에 따라 계절과 상관없이 일정한 함수율을 갖는 음식물쓰레기를 습식 건조기(40a, 40b, 40c)에 투입할 수 있는 장점이 있다.

특히, 디스크 건조기의 건조구조를 보면 크게 투입구간-점성구간-건조구간으로 나뉘는데, 수분함수율에 따라 점성구간이 변함으로써 건조효율이 달라진다. 상기 점성구간을 조절하기 위해 디스크 판에 패들 및 스크래퍼가 고정되어 있어서 건조되기 전의 함수율이 일정해야만 건조효율을 높일 수 있는 것으로, 본 발명과 같이 탈수공정 없이 항상 일정한 함수율을 갖는 음식물쓰레기를 공급하여 건조시 점성구간을 계절에 상관없이 일정하게 유지시켜 효율을 극대화할 수 있다.

여기서, 일반적으로 음식물쓰레기의 점성이 커져 덩어리 현상을 갖추게 되는 함수율 40~60%를 갖는 구간을 점성구간(Glue Zone)이라고 한다.

상기 파쇄된 음식물쓰레기를 일정량씩 습식건조기(40a, 40b, 40c)로 이송하여 상기 습식건조기(40a, 40b, 40c)의 내부온도를 100~120℃가 되도록 유지시키면서 2~3시간 동안 건조함으로써 건조과정에서 습식건조기(40a, 40b, 40c) 내부에서 분진이 전혀 발생하지 않으며, 함수율이 40~50%인 건조물이 발생된다.

또한, 상기 파쇄된 음식물쓰레기에 함유된 악취, 유기물 등이 습식건조기(40a, 40b, 40c)에서 건조되면서 1차적으로 발생된 악취 및 습가스는 악취탈취로(80)로 포집되어 연소되며, 함수율이 40~50%인 건조물만 남게 된다.

그리고, 상기 파쇄된 음식물쓰레기에 부형제를 중량대비 1 : 0.1~0.3의 비율로 포함하여 습식건조기(40a, 40b, 40c)에서 건조할 수 있다.

상기 부형제는 톱밥, 왕겨, 낙엽, 밀짚, 커피 찌꺼기, 버섯폐배지 및 폐목재 중 선택되는 1종 이상의 부산물로 이루어질 수 있으며, 입자크기를 0.5~2mm의 크기로 분쇄한 것이다.

상기 파쇄된 음식물쓰레기에 부형제가 더 포함되어 하기의 단계를 통해 최종적으로 수분흡착제, pH조절제 등의 탄화품으로 재활용된다.

상기 부형제는 5~10%의 함수율을 갖도록 건조된 것을 사용하고, 통상적으로 생활폐기물로 버려지고 있는 것들로 구성된다. 예를 들면, 톱밥은 목재소, 왕겨나 밀짚은 농가, 커피 찌꺼기는 커피 전문점 등에서 버려지는 것을 사용하도록 한다.

상기 부형제는 상기 파쇄된 음식물쓰레기와 혼합하여 부족한 발열량을 부가할 뿐 아니라, 상기 음식물쓰레기의 수분을 흡착하여 함수율을 낮춤과 동시에 악취를 저감시킬 수 있다.

만약, 상기 파쇄된 음식물쓰레기에 부형제를 중량대비 1 : 0.1 미만의 비율로 포함할 경우에는 상기에서 언급한 발열량증가, 악취저감 및 함수율을 낮추기 어려울 수 있으며, 0.3을 초과한 비율로 포함할 경우에는 상기 파쇄된 음식물쓰레기의 혼합비율이 낮아지게 되어 비경제적이다.

4. 2차 건조단계(S40)

2차 건조단계(S40)는 상기 습식건조된 건조물을 건식건조기(50)에서 건조하는 단계이다.

더 상세하게는, 상기 습식건조된 함수율 40~50%인 건조물을 일정량씩 건식건조기(50)로 이송하되, 상기 건식건조기(50)의 스팀온도를 135~140℃, 내부온도를 100~120℃가 되도록 유지시키면서 2~3시간 동안 건조하여 함수율이 10% 이하가 되도록 하는 것이다.

상기 건식건조기(50)는 상기 습식건조기(40a, 40b, 40c)와 동일하게 전열면적이 넓은 디스크판을 이용하여 드럼의 내부에서 회전하여 음식물쓰레기를 교반시킴과 동시에 스팀을 공급하여 건조하는 디스크 건조기이며, 온도, 압력, 시간조건을 다르게 조절하여 건조하는 것이다.

만약, 상기 습식건조된 건조물을 일정량씩 건식건조기(50)로 이송하여 상기 건식건조기(50)의 내부온도가 100℃ 미만의 온도에서 건조할 경우에는 상기 습식건조된 건조물이 원하는 함수율로 건조되지 않을 수 있으며, 120℃를 초과한 온도에서 건조할 경우에는 필요 이상의 고온건조로 인하여 비경제적이다.

또한, 상기 습식건조된 건조물이 상기 건식건조기(50)에서 건조되는 과정에서 발생된 악취 및 습가스가 악취탈취로(70a, 70b)로 포집되어 연소되며, 결국 함수율이 10% 이하인 건조물만 남게 된다.

그리고, 상기 습식건조된 건조물과 함께, 하기의 탄화단계(S50)에서 탄화과정을 통해 생성된 탄화품을 포함시켜 건식건조기(50)에서 건조할 수 있다.

더 상세하게는, 상기 습식건조된 건조물에 대해 하기의 탄화단계(S50)에서 탄화과정을 통해 생성된 탄화품을 중량대비 1 : 0.1~0.2의 비율로 포함하여 건식건조기(50)에서 건조하는 것이다.

이때, 상기 탄화품은 상기 습식건조된 건조물과 원활한 혼합을 위하여 입자크기를 0.5~2mm의 크기로 분쇄한 것을 사용한다.

상기 습식건조된 건조물에 하기의 탄화단계(S50)에서 탄화과정을 통해 생성된 탄화품을 중량대비 1 : 0.1~0.2의 비율로 포함하는 것은 상기 탄화품으로 하여금 상기 습식건조된 건조물의 수분을 흡착하여 함수율은 낮추고 악취를 저감시키는 용도로 재활용되도록 하기 위함이다.

만약, 상기 습식건조된 건조물에 탄화과정을 통해 생성된 탄화품을 중량대비 1 : 0.1 미만의 비율로 포함할 경우에는 악취저감 및 함수율을 낮추기 어려울 수 있으며 0.2를 초과한 비율로 포함할 경우에는 상기 습식건조된 건조물의 혼합비율이 낮아지게 되어 비경제적이다.

그리고, 상기 습식건조된 건조물에 천연섬유를 중량대비 1 : 0.1~0.2의 비율로 더 포함하여 건식건조기(50)에서 건조할 수 있다.

상기 습식건조된 건조물에 천연섬유를 중량대비 1 : 0.1~0.2의 비율로 혼합하는 것은 친환경적이며 흡착성능이 우수한 특징과 더불어 악취를 저감시키기 위함이다.

상기 천연섬유는 볏짚, 옥수수대, 수수대, 커피껍질, 야자수잎, 사탕수수찌꺼기 및 녹차찌꺼기 중 하나 또는 둘 이상을 혼합한 것이다.

상기 천연섬유는 볏짚, 옥수수대, 수수대, 커피껍질, 야자수잎, 사탕수수찌꺼기 및 녹차찌꺼기 중 하나 또는 둘 이상을 혼합한 후 함수율이 3중량% 미만이 되도록 건조하여 입자크기가 0.5~2mm가 되도록 분쇄한 분말을 사용한다.

만약, 상기 습식건조된 건조물에 천연섬유를 중량대비 1 : 0.1 미만의 비율로 포함할 경우에는 악취저감 및 함수율을 낮추기 어려울 수 있으며 0.2를 초과한 비율로 포함할 경우에는 상기 습식건조된 건조물의 혼합비율이 낮아지게 되어 비경제적이다.

따라서, 본 발명의 건조과정은 기존 디스크 건조기 건조방식을 습식구간과 건식구간으로 나누어 3대는 습식구간(함수율 80~85%에서 40~50%로 건조하는 구간), 1대는 건식구간(함수율 40~50%에서 10% 이하로 건조하는 구간)으로 연계 건조하는 공법이다.

5. 탄화단계(S50)

탄화단계(S50)는 상기 건식건조된 건조물을 열분해 탄화로(60a, 60b)에서 탄화시키는 단계이다.

더 상세하게는, 상기 건식건조된 건조물을 500~550℃ 온도의 열분해 탄화로(60a, 60b)에서 탄화시켜 탄화품을 생성하게되며, 상기 열분해 탄화로의 탄화과정에서 발생된 악취 및 연소가스는 악취탈취로(70a, 70b)로 포집되어 연소된다.

상기 열분해 탄화로(60a, 60b)는 밀폐된 이중구조의 로타리 킬룬 방식으로 이루어져 악취가 외부로 유출되지 않는다.

여기서, 상기 건식건조된 건조물의 발열량은 4100kcal/kg으로, 열분해 탄화로(60a, 60b)에서 3000kcal/kg는 열분해하여 에너지로 사용하고, 고정탄소 8%를 포함한 나머지는 탄화품으로 생성된다. 상기 에너지로 습증기 및 악취를 악취탈취로(70a, 70b)에서 태우고 남는 열은 폐열보일러(80)로 스팀을 발생시켜 건조열로 사용하는 에너지순환형 공법이다.

그리고, 상기 건식건조된 건조물에 대해 악취저감제를 포함하여 열분해 탄화로(60a, 60b)에서 탄화시킬 수 있다.

좀 더 상세하게는, 상기 건식건조된 건조물에 악취저감제를 중량대비 1 : 0.1~0.5의 비율로 포함하여 열분해 탄화로(60a, 60b)에서 탄화시키는 것이다.

상기 악취저감제는 유기산, 천연식물성 소취제, 식물유지 지방산, 계면활성제, 경화제를 포함하여 제조된 것이다.

좀 더 상세하게는, 유기산 100중량부에 대하여, 천연식물성 소취제 20~50중량부, 식물유지 지방산 300~500중량부, 계면활성제 5~20중량부, 경화제 20~50중량부, 산화방지제 0.5~2중량부를 혼합한 후, 균질기에서 30~50℃의 온도, 120~150kg/㎤의 압력으로 균질화하고, 25℃ 이하로 냉각 교반하면서 초음파 스크린을 통과시켜 입자크기 50~150nm의 졸 상태의 조성물로 제조하는 것이다.

여기서, 상기 유기산은 시트르산, 글루코산, 개미산, 젖산, 사과산, 주석산, 구연산, 인산, 살리실산 및 푸말산 중 선택되는 어느 1종 이상의 물질로 이루어진 것이다.

그리고, 상기 천연 식물성 소취제는 은행잎 추출물, 녹차 추출물, 감잎 추출물, 쑥 추출물 중 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어진 것이다.

그리고, 상기 식물유지 지방산은 코코넛유, 팜유, 목화씨유, 올리브유, 포도씨유, 면실유, 대두유, 옥배유를 동일 비율로 혼합하여 유기용매에 용해시킨 후, 오존발생기를 사용하여 오존산화 처리한 것이다.

그리고, 상기 계면활성제는 레시틴이나 붕사를 사용할 수 있다.

그리고, 상기 경화제는 과산화물계 경화제로, 벤조일퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤조에이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 쿠멘히드로퍼옥사이드 및 2,5-디메틸헥실-2,5-디퍼옥시벤조에이트 중에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.

상기 건식건조된 건조물에 악취저감제를 중량대비 1 : 0.1~0.5의 비율로 포함함으로써 탄화과정에서 상기 건식건조된 건조물에 잔존하는 악취를 저감시킬 수 있다.

상기 생성된 탄화품은 원물(함수율 80~85%인 음식물쓰레기) 250톤당 5톤이 발생되어 수분흡착제, pH조절제 등으로 재활용되며, 상기 2차 건조단계(S40)의 건식건조과정에서 건조물과 혼합하여 사용될 수 있다.

6. 악취제거단계(S60)

악취제거단계(S60)는 상기 1차 건조단계와 상기 2차 건조단계의 건조과정에서 발생한 악취 및 습가스, 상기 탄화단계의 탄화과정에서 발생한 악취 및 연소가스를 악취탈취로(70a, 70b)에서 연소시켜 제거하는 단계이다.

더 상세하게는, 상기 1차 건조단계와 상기 2차 건조단계의 건조과정에서 발생한 악취가스, 상기 탄화단계의 탄화과정에서 발생한 악취 및 연소가스를 750~850℃의 온도에서 2~3초 동안 악취탈취로(70a, 70b)에서 연소시킴으로써, 냄새분자가 고온산화되어 대기로 방출되도록 한다.

여기서, 상기 악취 및 연소가스를 750~850℃의 온도에서 연소시키게 되면, 연소시키는 과정에서 발생된 열은 폐열보일러(80)로 이동되어 550~600℃의 폐열과 스팀을 발생하게 되며, 상기 발생된 550~600℃의 폐열은 상기 열분해 탄화로(60a, 60b)로 이동되며, 상기 스팀은 습식건조기(40a, 40b, 40c) 및 건식건조기(50)로 이동되어 재활용된다. 따라서, 폐열에 의해 에너지가 재순환되어 음식물쓰레기의 처리과정에 필요한 에너지가 절감되는 효과가 있다.

일반적으로 음식물쓰레기 처리과정 중 건조에 필요한 에너지를 위해 화석연료(LNG, 경유 등)를 사용하는 경우 높은 에너지값이 소요되지만, 본 발명에서는 악취탈취로(70a, 70b)에서 발생된 폐열로 스팀을 공급하여 건조기를 구동하기 때문에 에너지를 절감할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 음식물쓰레기의 처리방법은 음식물쓰레기의 처리과정에서 협잡물, 음폐수, 응축수 등의 중간 폐기물을 별도 분리하여 처리하는 대신, 함께 건조 및 탄화시키는 과정을 통해 공정이 단순화되어 설비비 및 운영비 등의 비용절감 효과가 있으며, 별도 분리과정에서 의도치 않게 발생될 수 있는 악취의 누출을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 처리과정 중 발생된 폐열 및 스팀이 에너지로 재순환되어 음식물쓰레기의 처리과정에 필요한 외부공급 에너지를 절감시키는 효과가 있다.

비교예 : 일반적인 음식물쓰레기 처리방법(도식화)

실시예 : 본 발명의 음식물쓰레기 처리방법(도식화)

실험 1 : 경제성 비교실험

일반적인 음식물쓰레기 처리방법(비교예)과 본 발명의 음식물쓰레기 처리방법(실시예)에 따른 경제성을 비교하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.

	비교예	실시예
음폐수 처리비용	8만원/톤	없음
건조비용	5만원/톤	2만원/톤
응축수 처리비용	3만원/톤	없음
협잡물 처리비용	20만원/톤	없음
가공비 및 관리비용	2만원/톤	1만원/톤

표 1에 나타난 바와 같이, 일반적인 음식물쓰레기 처리방법(비교예)에서 탈수공정에서 발생된 음폐수 처리비용, 건조공정에서 발생된 응축수 처리비용, 협잡물 분리에 따른 처리비용이 발생되는 반면, 본 발명의 음식물쓰레기 처리방법(실시예)은 탈수공정을 수행하지 않고 건조공정에서도 응축수를 따로 분리하지 않으며 협잡물도 따로 분리하지 않아, 해당 처리비용이 발생되지 않는 효과가 있다.

그리고, 건조비용면에서도 일반적인 음식물쓰레기 처리방법(비교예)에서는 많은 건조비용이 발생되지만, 본 발명의 음식물쓰레기 처리방법(실시예)에서는 열분해 탄화로에서 연소가스가 발생되어, 발생된 연소가스를 악취탈취로에서 악취 및 습증기를 태우고 나오는 폐열로 스팀을 발생하여 건조기열원(건조비용의 60% 이상)으로 사용하기 때문에 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

10a, 10b : 저장호퍼
20a, 20b : 파봉기
30a, 30b : 파쇄기
40a, 40b, 40c : 습식건조기
50 : 건식건조기
60a, 60b : 열분해 탄화로
70a, 70b : 악취탈취로
80 : 폐열보일러

Claims (4)

1. 수거한 음식물쓰레기를 저장호퍼에 투입하는 투입단계(S10);
   상기 투입된 음식물쓰레기를 파봉기에서 파봉한 후, 파쇄기에서 파쇄하는 파쇄단계(S20);
   상기 파쇄된 음식물쓰레기를 일정량씩 습식건조기로 이송하되, 상기 습식건조기의 스팀온도를 145~150℃, 내부온도를 100~120℃가 되도록 유지시키면서 2~3시간 동안 건조하여 함수율이 40~50%가 되도록 하는 1차 건조단계(S30);
   상기 습식건조된 함수율 40~50%인 건조물을 일정량씩 건식건조기로 이송하되, 상기 건식건조기의 스팀온도를 135~140℃, 내부온도를 100~120℃가 되도록 유지시키면서 2~3시간 동안 건조하여 함수율이 10% 이하가 되도록 하는 2차 건조단계(S40);
   상기 건식건조된 건조물을 열분해 탄화로에서 탄화시키는 탄화단계(S50); 및
   상기 1차 건조단계와 상기 2차 건조단계의 건조과정에서 발생한 악취 및 습가스, 상기 탄화단계의 탄화과정에서 발생한 연소가스를 악취탈취로에서 연소시켜 제거하는 악취제거단계(S60);
   로 이루어지되,
   상기 1차 건조단계(S30)는,
   상기 파쇄된 음식물쓰레기에 부형제를 중량대비 1 : 0.1~0.3의 비율로 더 포함하고,
   상기 부형제는 톱밥, 왕겨, 낙엽, 밀짚, 커피 찌꺼기, 버섯폐배지 및 폐목재 중 선택되는 1종 이상의 부산물로 이루어지고, 입자크기를 0.5~2mm의 크기로 분쇄한 것이며,
   상기 2차 건조단계(S40)는,
   상기 습식건조된 건조물에 대해 탄화단계(S50)에서 탄화과정을 통해 생성된 입자크기 0.5~2mm의 크기로 분쇄한 탄화품을 중량대비 1 : 0.1~0.2의 비율로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 악취제거단계(S60)는,
   상기 1차 건조단계와 상기 2차 건조단계의 건조과정에서 발생한 악취 및 습가스, 상기 탄화단계의 탄화과정에서 발생한 연소가스를 750~850℃의 온도로 악취탈취로에서 연소시킨 후, 550~600℃의 폐열과 스팀을 발생시키되,
   상기 발생된 550~600℃의 폐열은 열분해 탄화로로, 상기 스팀은 습식건조기 및 건식건조기로 공급되는 것을 특징으로 하는 에너지순환형 무배출 음식물쓰레기의 처리방법.

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