KR102350304B1 - 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 음식물 쓰레기를 파쇄하고 코코피드와 생석회를 혼합하여 퇴비를 생산할 수 있는 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치에 관한 것이다.
음식물 쓰레기를 저장하여, 하부의 배출구를 통해 일정량씩의 음식물 쓰레기를 공급하는 저장호퍼(1); 장형으로 구비되며, 일측이 상기 저장호퍼(1)의 배출구 하부에 위치하도록 배치되어 음식물 쓰레기를 이송시키는 컨베이어(2); 상기 컨베이어(2)의 타측 상부에 구비되어, 컨베이어(2)를 따라 이송되는 음식물 쓰레기 내의 금속물질을 분리시키는 전자석; 상기 컨베이어(2)로부터 음식물 쓰레기를 공급받아 파쇄하는 제1파쇄장치(3); 코코피드를 공급받아 파쇄하는 제2파쇄장치(4); 상기 파쇄된 음식물 쓰레기 및 파쇄된 코코피드를 공급받아 교반하며, 내부의 온도를 소정의 범위 내로 유지시키는 가온탱크(5); 생석회를 저장하며, 생석회를 일정량씩 공급하는 배출구가 구비되는 석회탱크(6); 및 상기 가온탱크(5)로부터 공급받은 음식물 쓰레기-코코피드 혼합물과, 석회탱크(6)로부터 공급받은 생석회를 교반하는 화학반응기(7);를 포함하여, 음식물 쓰레기로부터 반응퇴비를 생산하는, 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치를 제공한다.
음식물 쓰레기를 저장하여, 하부의 배출구를 통해 일정량씩의 음식물 쓰레기를 공급하는 저장호퍼(1); 장형으로 구비되며, 일측이 상기 저장호퍼(1)의 배출구 하부에 위치하도록 배치되어 음식물 쓰레기를 이송시키는 컨베이어(2); 상기 컨베이어(2)의 타측 상부에 구비되어, 컨베이어(2)를 따라 이송되는 음식물 쓰레기 내의 금속물질을 분리시키는 전자석; 상기 컨베이어(2)로부터 음식물 쓰레기를 공급받아 파쇄하는 제1파쇄장치(3); 코코피드를 공급받아 파쇄하는 제2파쇄장치(4); 상기 파쇄된 음식물 쓰레기 및 파쇄된 코코피드를 공급받아 교반하며, 내부의 온도를 소정의 범위 내로 유지시키는 가온탱크(5); 생석회를 저장하며, 생석회를 일정량씩 공급하는 배출구가 구비되는 석회탱크(6); 및 상기 가온탱크(5)로부터 공급받은 음식물 쓰레기-코코피드 혼합물과, 석회탱크(6)로부터 공급받은 생석회를 교반하는 화학반응기(7);를 포함하여, 음식물 쓰레기로부터 반응퇴비를 생산하는, 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치를 제공한다.
Description
본 발명은 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 음식물 쓰레기를 파쇄하고 코코피드와 생석회를 혼합하여 퇴비를 생산할 수 있는 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치에 관한 것이다.
음식물 쓰레기는 국가 정책적으로 단순 소각이나 매립이 아닌 비료(퇴비)나 토지개량제, 사료 등으로 자원화하는 방식으로 처리되고 있다.
대표적인 음식물 쓰레기 자원화 방식은 비료화/사료화로, 이 중 비료화는 크게 호기성 비료화와 혐기성 비료화로 구분된다.
호기성 비료화는 호기성 미생물을 이용하여 음식물 쓰레기 내의 유기물질을 분해하고 안정된 부식토로 전환시키는 방법 등이 사용되고 있으나, 발효에 많은 시간이 소모되고, 오폐수가 발생하며, 시설투자비가 커 경제성이 떨어지는 등의 한계가 있다.
국내공개특허공보 제10-2017-0129487호에는 "교반기"가 개시되어 있으며, 상기 교반기에는 두 종류의 교반스크류가 구비되는 교반기가 개시되어 있으나, 섬유질 등이 엮여 잘 풀어지지 않는 음식물 쓰레기 등에 대해서는 교반/풀림 작용 등이 원활하게 일어나지 않는 한계가 있었으며, 특히 스크류의 중심 부분에 일부 음식물 쓰레기 등이 정체되어 반응이 완전히 일어나지 않는 등의 문제가 발생하는 경우가 있었다.
또한, 국내공개특허공보 제10-2015-0142263호에는 "유기성폐기물 퇴비화 시스템"이 개시되어 있으며, 상기 특허문헌에서는 파쇄블레이드 등의 구성을 통해 유기성폐기물을 파쇄하고 있다. 그러나, 음식물 쓰레기에 서로 엮이기 쉬운 섬유질 성분 등이 많이 포함되어 있는 경우, 파쇄블레이드만으로는 온전한 파쇄가 이루어지지 않는 한계점이 있었으며, 파쇄된 유기성폐기물이 서로 응집된 상태로 교반되어 응집물 내부는 반응/교반이 원활하게 일어나지 않는다는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 종래 음식물 쓰레기 퇴비화 장치/방법의 한계점을 해결하기 위하여, 음식물 쓰레기를 더 잘게 파쇄하며 서로 응집되지 않도록 분리시킨 상태로 교반시킴으로써 교반 효율을 향상시킬 수 있는(반응 시간을 단축하는) 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치 및 음식물 쓰레기 퇴비화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 한계점을 개선하기 위하여, 음식물 쓰레기를 저장하여, 하부의 배출구를 통해 일정량씩의 음식물 쓰레기를 공급하는 저장호퍼(1); 장형으로 구비되며, 일측이 상기 저장호퍼(1)의 배출구 하부에 위치하도록 배치되어 음식물 쓰레기를 이송시키는 컨베이어(2); 상기 컨베이어(2)의 타측 상부에 구비되어, 컨베이어(2)를 따라 이송되는 음식물 쓰레기 내의 금속물질을 분리시키는 전자석; 상기 컨베이어(2)로부터 음식물 쓰레기를 공급받아 파쇄하는 제1파쇄장치(3); 코코피드를 공급받아 파쇄하는 제2파쇄장치(4); 상기 파쇄된 음식물 쓰레기 및 파쇄된 코코피드를 공급받아 교반하며, 내부의 온도를 소정의 범위 내로 유지시키는 가온탱크(5); 생석회를 저장하며, 생석회를 일정량씩 공급하는 배출구가 구비되는 석회탱크(6); 및 상기 가온탱크(5)로부터 공급받은 음식물 쓰레기-코코피드 혼합물과, 석회탱크(6)로부터 공급받은 생석회를 교반하는 화학반응기(7);를 포함하여, 음식물 쓰레기로부터 반응퇴비를 생산하는, 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치를 제공한다.
또한, 상기 저장호퍼(1)는: 상부에 연결되는 가스배출관(8); 내부에 수용된 음식물 쓰레기를 교반하며, 금속 소재로 구성되는 저장호퍼블레이드; 및 상기 저장호퍼블레이드의 축 내부에 구비되는 열선(10);을 포함하여, 열선(10)에 의해 가열된 저장호퍼블레이드에 음식물 쓰레기가 접촉하도록 구성되며, 상기 음식물 쓰레기가 저장호퍼블레이드에 의해 소정의 온도로 가열됨으로써 발생하는 가연성가스를 상기 가스배출관(8)을 통해 이송받아 저장하는 가연성가스탱크(11);를 더 포함하여, 상기 가연성가스를 에너지원으로 사용할 수 있다.
그리고, 유기화합물을 연소시켜 물을 가열시키는 스팀보일러(12); 및 상기 스팀보일러(12)에서 기화된 스팀을 가온탱크(5) 내부로 공급하는 스팀공급관(13);을 더 포함하고, 상기 스팀보일러(12)는, 화석연료와 상기 가연성가스를 소정의 중량비로 배합하여 연소시킬 수 있다.
아울러, 상기 제1파쇄장치(3)는: 파쇄드럼; 및 가스충격파쇄장치;를 포함하고, 상기 파쇄드럼은: 외주면에 다수개의 파쇄 날(14)이 형성되며, 한 쌍이 같은 회전축을 가지되 각 외주면 사이가 소정의 간격만큼 이격되도록 배치되는 파쇄롤러(15); 및 상기 한 쌍의 파쇄롤러(15)를 서로 반대방향으로 회전시키는 파쇄롤러모터;를 포함하는 구성이 둘 이상의 열로 배치되되, 각 열을 구성하는 파쇄롤러(15)들은 서로 수직한 회전축을 가지도록 형성되고, 상기 가스충격파쇄장치는: 상기 가연성가스탱크(11)로부터 가연성가스를 공급받는 충격실린더(16); 상기 충격실린더(16) 내에 가연성가스를 미스트 형태로 분무하는 분무노즐(17); 상기 충격실린더(16)의 내측에 구비되는 충격피스톤(18); 상기 충격피스톤(18)을 기준으로 분무노즐(17)의 반대 위치에서 충격실린더(16)의 일측에 연결되는 충격전달배관(19); 상기 충격전달배관(19)의 단부에 형성되는 충격노즐(20); 상기 음식물 쓰레기를 수용하는 공간이 형성되며, 음식물 쓰레기가 축적되는 위치에 충격노즐(20)이 배치되도록 구성되는 파쇄실(21); 상기 파쇄실(21)의 일측에 연결되는 감쇠전달배관(22); 상기 감쇠전달배관(22)의 단부에 형성되는 감쇠실린더(23); 상기 감쇠실린더(23)의 내부에 구비되는 감쇠피스톤(24); 및 상기 감쇠피스톤(24)의 일측에 결합되는 탄성체(25);를 포함하여, 상기 가연성가스를 연소시켜 발생한 폭발력에 의해 충격피스톤(18)으로 공기를 압축시켜 충격노즐(20)을 통해 파쇄실(21)에 압축공기를 분사하고, 상기 파쇄실(21)에 분사된 압축공기의 일부는 감쇠피스톤(24)에 의해 감쇠될 수 있다.
또한, 상기 화학반응기(7)는: 중심축이 수평하게 누운 원통 형태로 구성되는 반응케이싱(26); 상기 반응케이싱(26)의 중앙 상부를 통해 상기 가온탱크(5)로부터 음식물 쓰레기-코코피드 혼합물을 및 석회탱크(6)로부터 생석회를 공급받도록 구비되는 (27); 상기 반응케이싱(26)의 중앙 하부를 통해 발효가 완료된 반응퇴비를 배출하는 퇴비배출구(28); 상기 원통 형태의 중심축 위치에 구비되는 반응블레이드축(29); 및 상기 반응블레이드축(29)에 형성되는 블레이드;를 포함하고, 상기 블레이드는: 상기 공급장치(27) 하부의 반응블레이드축(29) 중심에서, 공급장치(27) 직경의 2분의 1 내지 4분의 3 길이만큼 형성되는 블레이드이격부(30); 상기 블레이드이격부(30)의 양쪽에서 좌우 대칭으로 형성되며, 각각 시계방향 및 반시계방향의 나선구조를 가지도록 형성되고, 소정의 간격마다 통공(31)이 형성되는 내측블레이드(32); 및 상기 블레이드이격부(30)의 양쪽에서 좌우 대칭으로 형성되며, 각각 시계방향 및 반시계방향의 나선구조를 가지도록 형성되고, 지지대(33)를 통해 반응블레이드축(29)에 연결되어 내측블레이드(32)의 외측에 배치되는 외측블레이드(34);를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 음식물 쓰레기의 퇴비화 과정에서 음식물 쓰레기를 잘게 파쇄 및 흐트러뜨림으로써 반응시간을 현저하게 단축시킬 수 있다.
또한, 잘게 파쇄된 음식물 쓰레기를 발효시킴으로써 음식물 쓰레기의 겉과 속이 모두 함께 발효되도록 유도하고 수분 제거율을 높일 수 있다.
그리고, 음식물 쓰레기에서 발생한 가연성가스를 연료로 재활용함으로써 에너지효율을 향상시킬 수 있다.
아울러, 화학반응기 내부에서의 음식물 쓰레기 정체현상을 방지하여, 화학반응기에 투입된 음식물 쓰레기의 대부분을 반응시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 개요도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 저장호퍼를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 파쇄드럼을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 가스충격파쇄장치를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 화학반응기를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 저장호퍼, 컨베이어 및 파쇄장치를 나타낸 측면도이다.
도 7 은 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 저장호퍼, 컨베이어 및 파쇄장치를 나타낸 평면도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 저장호퍼를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 파쇄드럼을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 가스충격파쇄장치를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 화학반응기를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 저장호퍼, 컨베이어 및 파쇄장치를 나타낸 측면도이다.
도 7 은 본 발명의 실시 예에 따른 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 저장호퍼, 컨베이어 및 파쇄장치를 나타낸 평면도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
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본 발명의 실시 예에 따르면, 음식물 쓰레기를 저장하여, 하부의 배출구를 통해 일정량씩의 음식물 쓰레기를 공급하는 저장호퍼(1); 장형으로 구비되며, 일측이 상기 저장호퍼(1)의 배출구 하부에 위치하도록 배치되어 음식물 쓰레기를 이송시키는 컨베이어(2); 상기 컨베이어(2)의 타측 상부에 구비되어, 컨베이어(2)를 따라 이송되는 음식물 쓰레기 내의 금속물질을 분리시키는 전자석; 상기 컨베이어(2)로부터 음식물 쓰레기를 공급받아 파쇄하는 제1파쇄장치(3); 코코피드를 공급받아 파쇄하는 제2파쇄장치(4); 상기 파쇄된 음식물 쓰레기 및 파쇄된 코코피드를 공급받아 교반하며, 내부의 온도를 소정의 범위 내로 유지시키는 가온탱크(5); 생석회를 저장하며, 생석회를 일정량씩 공급하는 배출구가 구비되는 석회탱크(6); 및 상기 가온탱크(5)로부터 공급받은 음식물 쓰레기-코코피드 혼합물과, 석회탱크(6)로부터 공급받은 생석회를 교반하는 화학반응기(7);를 포함하여, 음식물 쓰레기로부터 반응퇴비를 생산하는, 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치를 제공한다.
상기 저장호퍼에는 새로운 음식물 쓰레기를 투입할 수 있도록, 자동으로 개폐가능한 뚜껑이 구비될 수 있다. 저장호퍼는 소정의 밀폐구조를 가지도록 형성되어, 음식물 쓰레기에서 발생하는 냄새 및 가스가 외부로 확산되지 않도록 차단할 수 있다. 저장호퍼의 하부는 하단으로 갈수록 좁하지는 V자 형태의 고깔 형상으로 형성될 수 있으며, 고깔 형상을 통해 음식물 쓰레기들이 소정의 양씩 하부의 배출구를 통해 배출될 수 있다.
저장호퍼의 배출구를 통해 빠져나온 음식물 쓰레기는 컨베이어의 벨트 위에 안착되어 소정의 양씩 이송될 수 있으며, 컨베이어의 상부에 위치한 전자석이 On/Off되어 음식물 쓰레기로부터 필요시에만 금속 물질 등을 분리시킬 수 있다.
제2파쇄장치에서 코코피드를 파쇄하여 공급함으로써, 코코피드와 음식물 쓰레기의 혼합 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 가온탱크에서 유지시키는 내부의 온도(음식물 쓰레기의 온도)는 섭씨 40도 내지 50도 범위 내인 것이 바람직하다.
상기 화학반응기에서 반응된 퇴비는, 소정의 내부공간을 구비하고 내측으로 공기를 분사 가능하도록 구성되는 통풍발효기에 투입되어, 공기와 접촉에 의해 추가 발효가 진행될 수 있다.
상기 통풍발효기에서 발효된 퇴비는 다시 건조기에 투입되어, 수분이 제거된 퇴비로 제조될 수 있다. 건조를 통해 퇴비 전체의 중량을 크게 감소시킬 수 있으므로, 운송비(운송에 소모되는 유류) 등을 절감시킬 수 있다.
상기 컨베이어로는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 스크류 컨베이어가 사용될 수 있다.
또한, 상기 저장호퍼(1)는: 상부에 연결되는 가스배출관(8); 내부에 수용된 음식물 쓰레기를 교반하며, 금속 소재로 구성되는 저장호퍼블레이드; 및 상기 저장호퍼블레이드의 축 내부에 구비되는 열선(10);을 포함하여, 열선(10)에 의해 가열된 저장호퍼블레이드에 음식물 쓰레기가 접촉하도록 구성되며, 상기 음식물 쓰레기가 저장호퍼블레이드에 의해 소정의 온도로 가열됨으로써 발생하는 가연성가스를 상기 가스배출관(8)을 통해 이송받아 저장하는 가연성가스탱크(11);를 더 포함하여, 상기 가연성가스를 에너지원으로 사용할 수 있다.
상기 저장호퍼블레이드를 열전도율이 높은 금속 소재로 구성하고, 저장호퍼블레이드의 축 내부에 열선 등 가열수단을 구비하여 가열시킴으로써 저장호퍼블레이드를 가열시키고, 가열된 저장호퍼블레이드의 넓은 면적에 음식물 쓰레기가 접촉하며 열전도에 의해 가열될 수 있다.
상기 에너지원이란, 본 발명의 실시 예에 따른 장치(스팀보일러, 모터 등)에 동력을 제공하기 위하여, 발전기, 엔진 등에서 연소되는 연료로써 사용될 수 있다는 의미이다.
그리고, 유기화합물을 연소시켜 물을 가열시키는 스팀보일러(12); 및 상기 스팀보일러(12)에서 기화된 스팀을 가온탱크(5) 내부로 공급하는 스팀공급관(13);을 더 포함하고, 상기 스팀보일러(12)는, 화석연료와 상기 가연성가스를 소정의 중량비로 배합하여 연소시킬 수 있다.
화석연료 및 상기 가연성가스를 9대 1 또는 8대 2 가량의 중량비로 배합하여 연소시킬 수 있다. 음식물 쓰레기로부터 발생한 가연성가스만으로는 스팀보일러에서 물을 스팀으로 증발시킬만한 열에너지를 충당하지 못할 수 있으므로, 상기와 같은 중량비로 화석연료(LPG, LNG 등)를 배합하여 연소시킬 수 있다.
상기와 같이 스팀과 음식물 쓰레기가 혼합되면서 음식물 쓰레기의 발효가 촉진될 수 있다.
아울러, 상기 제1파쇄장치(3)는: 파쇄드럼; 및 가스충격파쇄장치;를 포함하고, 상기 파쇄드럼은: 외주면에 다수개의 파쇄 날(14)이 형성되며, 한 쌍이 같은 회전축을 가지되 각 외주면 사이가 소정의 간격만큼 이격되도록 배치되는 파쇄롤러(15); 및 상기 한 쌍의 파쇄롤러(15)를 서로 반대방향으로 회전시키는 파쇄롤러모터;를 포함하는 구성이 둘 이상의 열로 배치되되, 각 열을 구성하는 파쇄롤러(15)들은 서로 수직한 회전축을 가지도록 형성되고, 상기 가스충격파쇄장치는: 상기 가연성가스탱크(11)로부터 가연성가스를 공급받는 충격실린더(16); 상기 충격실린더(16) 내에 가연성가스를 미스트 형태로 분무하는 분무노즐(17); 상기 충격실린더(16)의 내측에 구비되는 충격피스톤(18); 상기 충격피스톤(18)을 기준으로 분무노즐(17)의 반대 위치에서 충격실린더(16)의 일측에 연결되는 충격전달배관(19); 상기 충격전달배관(19)의 단부에 형성되는 충격노즐(20); 상기 음식물 쓰레기를 수용하는 공간이 형성되며, 음식물 쓰레기가 축적되는 위치에 충격노즐(20)이 배치되도록 구성되는 파쇄실(21); 상기 파쇄실(21)의 일측에 연결되는 감쇠전달배관(22); 상기 감쇠전달배관(22)의 단부에 형성되는 감쇠실린더(23); 상기 감쇠실린더(23)의 내부에 구비되는 감쇠피스톤(24); 및 상기 감쇠피스톤(24)의 일측에 결합되는 탄성체(25);를 포함하여, 상기 가연성가스를 연소시켜 발생한 폭발력에 의해 충격피스톤(18)으로 공기를 압축시켜 충격노즐(20)을 통해 파쇄실(21)에 압축공기를 분사하고, 상기 파쇄실(21)에 분사된 압축공기의 일부는 감쇠피스톤(24)에 의해 감쇠될 수 있다.
상기 한 쌍(한 열)의 파쇄롤러에 의해, 음식물 쓰레기가 압착 및 파쇄될 수 있으며, 상기 한 쌍의 파쇄롤러와 수직한 회전축을 가지고 상기 한 쌍의 파쇄롤러의 하부에 배치되는 다른 한 쌍의 파쇄롤러에 의해, 음식물 쓰레기가 다른 방향으로 압착 및 파쇄될 수 있다.
상기 감쇠실린더의 일측에는 스파크를 발생시키기 위한 점화플러그가 구비될 수 있다. 상기 가스충격파쇄장치는, 가연성가스의 폭발에 의해 급격하게 압축된 실린더의 일측 공기(또는 질소, 불활성가스 등)가 충격노즐을 통해 가속되면서 파쇄실 내부에 공급되어있던 음식물 쓰레기에 분사되며, 고압으로 분사된 공기에 의해 음식물 쓰레기가 파쇄되며 덩어리졌던 음식물 쓰레기들이 흐트러져 퍼질 수 있다.
또한, 상기 화학반응기(7)는: 중심축이 수평하게 누운 원통 형태로 구성되는 반응케이싱(26); 상기 반응케이싱(26)의 중앙 상부를 통해 상기 가온탱크(5)로부터 음식물 쓰레기-코코피드 혼합물을 및 석회탱크(6)로부터 생석회를 공급받도록 구비되는 공급장치(27); 상기 반응케이싱(26)의 중앙 하부를 통해 발효가 완료된 반응퇴비를 배출하는 퇴비배출구(28); 상기 원통 형태의 중심축 위치에 구비되는 반응블레이드축(29); 및 상기 반응블레이드축(29)에 형성되는 블레이드;를 포함하고, 상기 블레이드는: 상기 공급장치(27) 하부의 반응블레이드축(29) 중심에서, 공급장치(27) 직경의 2분의 1 내지 4분의 3 길이만큼 형성되는 블레이드이격부(30); 상기 블레이드이격부(30)의 양쪽에서 좌우 대칭으로 형성되며, 각각 시계방향 및 반시계방향의 나선구조를 가지도록 형성되고, 소정의 간격마다 통공(31)이 형성되는 내측블레이드(32); 및 상기 블레이드이격부(30)의 양쪽에서 좌우 대칭으로 형성되며, 각각 시계방향 및 반시계방향의 나선구조를 가지도록 형성되고, 지지대(33)를 통해 반응블레이드축(29)에 연결되어 내측블레이드(32)의 외측에 배치되는 외측블레이드(34);를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 블레이드이격부를 통해 엉켜있는 음식물 쓰레기들이 좌측 또는 우측 어느 한 방향으로 이송될 확률을 향상시킬 수 있다. 종래 화학반응기의 형태와 같이, 블레이드간에 이격된 부분이 존재하지 않는 경우에는 엉켜있는 음식물 쓰레기가 축의 중심으로부터 양쪽으로 퍼지지 않고 축의 중심 부분에 정체되어 있을 수 있으나, 본 발명의 실시 예에 따르면 그러한 정체 현상이 발생할 확률이 매우 낮다.
상기 반응블레이드축의 회전에 의해 음식물 쓰레기가 교반되면서 발효가 발생하며, 일부 음식물 쓰레기는 내측스크류에 형성된 통공을 통과하며 재차 교반이 발생할 수 있고, 이에 따라 음식물 쓰레기의 발효가 촉진된다. 아울러, 외측블레이드를 지지하는 지지대 사이의 공간을 통해서도 음식물 쓰레기가 통과하며 음식물 쓰레기의 발효가 촉진될 수 있다.
후술하는 음식물 쓰레기 퇴비화 방법은, 상기 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치의 구성을 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 음식물 쓰레기 퇴비화 방법에 있어서, 저장호퍼에 저장된 음식물 쓰레기를 저장호퍼 하부의 배출구를 통해 컨베이어로 일정량씩 공급하는 제1공급단계; 상기 컨베이어를 통해 이송되는 음식물 쓰레기에 있는 금속물질을 전자석으로 제거하는 금속분리단계; 상기 제1공급단계에서 공급된 음식물 쓰레기를 10mm 이하의 크기로 파쇄시키는 파쇄단계; 상기 파쇄단계에서 파쇄된 음식물 쓰레기를 코코피드와 교반하며, 섭씨 40도 내지 50도 사이의 온도로 가열 및 온도 유지시키는 가온단계; 상기 가온단계에서 소정의 시간동안 가온된 음식물 쓰레기에 생석회를 투입하여 교반하여 발효시키는 화학반응단계; 상기 화학반응단계에서 발효된 음식물 쓰레기에 소정의 공기를 통풍시켜 발효시키는 통풍발효단계; 및 상기 통풍발효단계를 거친 음식물 쓰레기를 건조시켜 퇴비화하는 후숙보관단계;를 포함하는, 음식물 쓰레기 퇴비화 방법을 제공한다.
상기 제1공급단계 전, 저장호퍼에 음식물 쓰레기를 투입하는 단계는, 음식물 쓰레기가 담겨져 있는 비닐을 파봉하여 깔때기 등을 통해 저장호퍼의 투입구로 투입하는 단계이다.
제1공급단계에서는, 저장호퍼의 리드스크류를 통해 배출구로 음식물 쓰레기를 소정의 양씩 배출할 수 있다.
저장호퍼에는 축을 작동시키기 위한 모터 등의 구성이 포함될 수 있다.
상기 제1공급단계에서는 음식물 쓰레기에 포함된 금속 기타 각종 협잡물이 저장호퍼블레이드에 형성된 타공에 의해 걸러질 수 있다. 음식물 쓰레기는 타공을 통과하도록 소정의 크기를 가지는 타공을 형성하는 것이 바람직하다.
제1공급단계에서 열선을 통해 음식물 쓰레기를 예열한 상태로 화학반응기에 투입하도록 구성함으로써, 화학반응기 내에서의 반응시간을 단축시킬 수 있다.
음식물 쓰레기에 코코피드 및 생석회가 투입되어 교반됨에 따라, 섭씨 90도 이상의 온도로 발열반응이 일어나며 음식물 쓰레기의 발열 반응이 일어나게 된다.
생석회가 음식물 쓰레기에 포함된 수분을 흡수하는 과정에서 발열반응이 발생하며, 이 과정에서 생석회가 소석회로 변환될 수 있다.
상기 코코피드(Coco peat)는 열대지방에서 많이 생산되는 코코넛 열매의 껍질(husk)에서 코이어 섬유를 제거한 잔류 물질로써, 음식물 쓰레기에 포함되어 있는 수분을 흡수하게 된다.
코코피드는 일정한 크기의 칩 형쇄로 파쇄되어 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1공급단계는: 상기 저장된 음식물 쓰레기를 소정의 온도로 교반하여, 음식물 쓰레기로부터 가연성가스를 발생시켜 가연성가스탱크(11)에 저장시키는 가연성가스제거단계;를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
아래 표 1은 화학반응기에서의 음식물 쓰레기 수분 증발량을 산출한 표이다.
| 구분 | 1 | 2 | In-1 | In-2 | ||||
| 음식물류폐기물 | 투입호퍼출구 | 코코피트투입 | 석회투입 | |||||
| ton/day | % | ton/day | % | ton/day | % | ton/day | % | |
| 총량 | 100 | - | 100 | - | 10 | - | 5 | - |
| 수분 | 75 | 0.75 | 75 | 0.75 | 3 | 0.3 | 0.1 | 0.02 |
| 고형물 | 25 | 0.25 | 25 | 0.25 | 7 | 0.7 | 4.9 | 0.98 |
| 비중 | 0.9 | - | 0.9 | - | 0.3 | - | 3.2 | - |
| 부피 | 111.11 | ㎥ | 111.11 | ㎥ | 33.33 | ㎥ | 1.56 | ㎥ |
| 구분 | 3 | Out-1 | 4 | |||||
| 화학반응기내부 | 화학반응기증발량 | 화학반응기출구 | ||||||
| ton/day | % | ton/day | % | ton/day | % | |||
| 총량 | 115 | - | 17.25 | - | 97.75 | - | ||
| 수분 | 78.1 | 0.67913 | 17.22 | 0.998261 | 60.88 | 0.622813 | ||
| 고형물 | 36.9 | 0.32087 | 0.03 | 0.001739 | 36.87 | 0.377187 | ||
| 비중 | 0.9 | - | 0.99 | - | 0.8 | - | ||
| 부피 | 127.78 | ㎥ | 17.42 | ㎥ | 122.19 | ㎥ | ||
상기 표 1에서와 같이 화학반응기에 음식물 쓰레기 100톤을 투입한 후, 코코피트 10톤, 생석회 5톤을 각각 투입하고 하루동안 교반시키게 되면, 화학반응기 내부에서는 수분 17.22톤이 증발하고 고형물 0.03톤이 걸러지게 된다.결과적으로 화학반응기에서는 수분과 고형물이 제외된 97.75톤의 음식물 쓰레기가 배출된다.
아래 표 2는 통풍발효단계에서의 음식물 쓰레기 수분 증발량을 산출한 표이다.
| 구분 | 5 | Out-2 | 6 | |||
| 통풍발효투입 | 통풍발효감량 | 통풍발효배출 | ||||
| ton/day | % | ton/day | % | ton/day | % | |
| 총량 | 97.75 | - | 43.01 | - | 54.74 | - |
| 수분 | 60.88 | 0.622813 | 42.92 | 0.997907 | 27.37 | 0.5 |
| 고형물 | 36.9 | 0.377494 | 0.09 | 0.002093 | 27.37 | 0.5 |
| 비중 | 0.65 | - | 0.99 | - | 0.6 | - |
| 부피 | 150.38 | ㎥ | 43.44 | ㎥ | 91.23 | ㎥ |
상기 표 2에서와 같이 화학반응기에서 배출된 97.75톤의 음식물 쓰레기를 타공판에 쌓은 다음, 하루 동안 통풍 발효시키게 되면 수분 42.92톤이 증발하고, 여기에 고형물 0.09톤이 더 걸러지게 되어 통풍발효단계에서는 54.74톤의 발효된 음식물 쓰레기가 배출된다.
아래 표 3은 후숙보관단계에서의 음식물 쓰레기 수분 증발량을 산출한 표이다.
| 구분 | 7 | Out-3 | 8 | |||
| 후숙보관투입 | 후숙보관감량 | 최종생산량 | ||||
| ton/day | % | ton/day | % | ton/day | % | |
| 총량 | 54.74 | - | 13.69 | - | 41.06 | - |
| 수분 | 27.37 | 0.5 | 13.66 | 0.997809 | 16.42 | 0.399903 |
| 고형물 | 27.37 | 0.5 | 0.03 | 0.002191 | 24.63 | 0.599854 |
| 비중 | 0.6 | - | 0.99 | - | 0.6 | - |
| 부피 | 91.23 | ㎥ | 13.82 | ㎥ | 68.43 | ㎥ |
상기 표 3에서와 같이 통풍발효단계에서 배출된 54.74톤의 음식물 쓰레기를 후숙보관하면 수분 13.66톤이 증발하고, 고형물 0.03톤이 걸러져 최종 생산량은 41.06톤이 된다.
그리고, 상기 가연성가스제거단계에서 저장된 가연성가스를 화석연료와 소정의 중량비로 배합하여 스팀보일러(12)에 공급하는 스팀발생단계;를 더 포함하고, 상기 가온단계는: 스팀보일러(12)에서 공급되는 스팀을 가온탱크(5) 내부의 음식물 쓰레기에 분사하여 수행될 수 있다.
아울러, 상기 파쇄단계는: 2열 이상의 파쇄드럼으로 음식물 쓰레기를 압착 및 파쇄하는 제1파쇄단계; 및 상기 제1파쇄단계에서 파쇄된 음식물 쓰레기를 가스충격파쇄장치에 공급하여, 가스충격에 의해 음식물 쓰레기를 파쇄 및 분산시켜 음식물 쓰레기의 표면적을 증가시키는 제2파쇄단계;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 화학반응단계는: 화학반응기(7)에 음식물 쓰레기를 공급하는 제2공급단계; 반응블레이드축(29)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜 음식물 쓰레기를 반응블레이드축(29)의 양단 방향으로 이송시키며 교반하는 제1회전단계; 반응블레이드축(29)을 제1회전단계와 반대방향으로 회전시켜 음식물 쓰레기를 반응블레이드축(29)의 중심 방향으로 이송시키며 교반하는 제2회전단계; 상기 제1회전단계 및 제2회전단계를 복수회 수행하는 반복교반단계; 및 상기 반복교반단계 후, 반응블레이드축(29)의 중심부분에 모인 음식물 쓰레기를 퇴비배출구(28)로 배출시키는 배출단계;를 포함하고, 상기 제1회전단계 및 제2회전단계에서, 화학반응기의 내측블레이드에 형성된 통공 및 외측블레이드를 지지하는 지지대 사이 공간을 통해 음식물 쓰레기의 일부가 유동하고, 블레이드이격부에 의해 음식물 쓰레기의 정체가 방지되도록 구성될 수 있다.
1 : 저장호퍼 2 : 컨베이어
3 : 제1파쇄장치 4 : 제2파쇄장치
5 : 가온탱크 6 : 석회탱크
7 : 화학반응기 8 : 가스배출관
9 : 호퍼블레이드 10 : 열선
11 : 가연성가스탱크 12 : 스팀보일러
13 : 스팀공급관 14 : 파쇄 날
15 : 파쇄롤러 16 : 충격실린더
17 : 분무노즐 18 : 충격피스톤
19 : 충격전달배관 20 : 충격노즐
21 : 파쇄실 22 : 감쇠전달배관
23 : 감쇠실린더 24 : 감쇠피스톤
25 : 탄성체 26 : 반응케이싱
27 : 공급장치 28 : 퇴비배출구
29 : 반응블레이드축 30 : 블레이드이격부
31 : 통공 32 : 내측블레이드
33 : 지지대 34 : 외측블레이드
35 : 음식물 쓰레기 투입구
W : 음식물 쓰레기
S1 : 제1공급단계 S11 : 가연성가스제거단계
S2 : 제1파쇄단계 S3 : 제2파쇄단계
S4 : 가온단계 S41 : 스팀발생단계
S5 : 화학반응단계 S51 : 제2공급단계
S52 : 제1회전단계 S53 : 제2회전단계
S54 : 반복교반단계 S55 : 배출단계
S6 : 통풍발효단계 S7 : 후숙보관단계
3 : 제1파쇄장치 4 : 제2파쇄장치
5 : 가온탱크 6 : 석회탱크
7 : 화학반응기 8 : 가스배출관
9 : 호퍼블레이드 10 : 열선
11 : 가연성가스탱크 12 : 스팀보일러
13 : 스팀공급관 14 : 파쇄 날
15 : 파쇄롤러 16 : 충격실린더
17 : 분무노즐 18 : 충격피스톤
19 : 충격전달배관 20 : 충격노즐
21 : 파쇄실 22 : 감쇠전달배관
23 : 감쇠실린더 24 : 감쇠피스톤
25 : 탄성체 26 : 반응케이싱
27 : 공급장치 28 : 퇴비배출구
29 : 반응블레이드축 30 : 블레이드이격부
31 : 통공 32 : 내측블레이드
33 : 지지대 34 : 외측블레이드
35 : 음식물 쓰레기 투입구
W : 음식물 쓰레기
S1 : 제1공급단계 S11 : 가연성가스제거단계
S2 : 제1파쇄단계 S3 : 제2파쇄단계
S4 : 가온단계 S41 : 스팀발생단계
S5 : 화학반응단계 S51 : 제2공급단계
S52 : 제1회전단계 S53 : 제2회전단계
S54 : 반복교반단계 S55 : 배출단계
S6 : 통풍발효단계 S7 : 후숙보관단계
Claims (5)
- 음식물 쓰레기를 저장하여, 하부의 배출구를 통해 일정량씩의 음식물 쓰레기를 공급하는 저장호퍼;
장형으로 구비되며, 일측이 상기 저장호퍼의 배출구 하부에 위치하도록 배치되어 음식물 쓰레기를 이송시키는 컨베이어;
상기 컨베이어로부터 음식물 쓰레기를 공급받아 파쇄하는 제1파쇄장치;
코코피드를 공급받아 파쇄하는 제2파쇄장치;
상기 파쇄된 음식물 쓰레기 및 파쇄된 코코피드를 공급받아 교반하며, 내부의 온도를 소정의 범위 내로 유지시키는 가온탱크;
생석회를 저장하며, 생석회를 일정량씩 공급하는 배출구가 구비되는 석회탱크; 및
상기 가온탱크로부터 공급받은 음식물 쓰레기-코코피드 혼합물과, 석회탱크로부터 공급받은 생석회를 교반하는 화학반응기;를 포함하여, 음식물 쓰레기로부터 반응퇴비를 생산하고,
상기 화학반응기는:
중심축이 수평하게 누운 원통 형태로 구성되는 반응케이싱;
상기 반응케이싱의 중앙 상부를 통해 상기 가온탱크로부터 음식물 쓰레기-코코피드 혼합물 및 석회탱크로부터 생석회를 공급받도록 구비되는 공급장치;
상기 반응케이싱의 중앙 하부를 통해 발효가 완료된 반응퇴비를 배출하는 퇴비배출구;
상기 원통 형태의 중심축 위치에 구비되는 반응블레이드축; 및
상기 반응블레이드축에 형성되는 블레이드;를 포함하고,
상기 블레이드는:
상기 공급장치 하부의 반응블레이드축 중심으로부터 반응블레이드축의 축방향으로 소정의 범위 내에서, 내측블레이드 및 외측블레이드가 형성되지 않는 영역인 블레이드이격부;
상기 블레이드이격부의 양쪽에서 좌우 대칭으로 형성되며, 각각 시계방향 및 반시계방향의 나선구조를 가지도록 형성되고, 소정의 간격마다 통공이 형성되는 내측블레이드; 및
상기 블레이드이격부의 양쪽에서 좌우 대칭으로 형성되며, 각각 시계방향 및 반시계방향의 나선구조를 가지도록 형성되고, 지지대를 통해 반응블레이드축에 연결되어 내측블레이드의 외측에 배치되는 외측블레이드;를 포함하여,
상기 음식물 쓰레기가 블레이드이격부에 의해 블레이드이격부를 기준으로 좌측 또는 우측으로 유도되는, 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치 - 삭제
- 청구항 1항에 있어서,
상기 저장호퍼는:
상부에 연결되는 가스배출관;
내부에 수용된 음식물 쓰레기를 교반하며, 금속 소재로 구성되는 저장호퍼블레이드; 및
상기 저장호퍼블레이드의 축 내부에 구비되는 열선;을 포함하여, 열선에 의해 가열된 저장호퍼블레이드에 음식물 쓰레기가 접촉하도록 구성되며,
상기 음식물 쓰레기가 저장호퍼블레이드에 의해 소정의 온도로 가열됨으로써 발생하는 가연성가스를 상기 가스배출관을 통해 이송받아 저장하는 가연성가스탱크;를 더 포함하여,
상기 가연성가스를 에너지원으로 사용하는, 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치 - 청구항 3항에 있어서,
상기 제1파쇄장치는:
파쇄드럼; 및
가스충격파쇄장치;를 포함하고,
상기 파쇄드럼은:
외주면에 다수개의 파쇄 날이 형성되며, 한 쌍이 같은 회전축을 가지되 각 외주면 사이가 소정의 간격만큼 이격되도록 배치되는 파쇄롤러; 및
상기 한 쌍의 파쇄롤러를 서로 반대방향으로 회전시키는 파쇄롤러모터;를 포함하는 구성이 둘 이상의 열로 배치되되, 각 열을 구성하는 파쇄롤러들은 서로 수직한 회전축을 가지도록 형성되고,
상기 가스충격파쇄장치는:
상기 가연성가스탱크로부터 가연성가스를 공급받는 충격실린더;
상기 충격실린더 내에 가연성가스를 미스트 형태로 분무하는 분무노즐;
상기 충격실린더의 내측에 구비되는 충격피스톤;
상기 충격피스톤을 기준으로 분무노즐의 반대 위치에서 충격실린더의 일측에 연결되는 충격전달배관;
상기 충격전달배관의 단부에 형성되는 충격노즐;
상기 음식물 쓰레기를 수용하는 공간이 형성되며, 음식물 쓰레기가 축적되는 위치에 충격노즐이 배치되도록 구성되는 파쇄실;
상기 파쇄실의 일측에 연결되는 감쇠전달배관;
상기 감쇠전달배관의 단부에 형성되는 감쇠실린더;
상기 감쇠실린더의 내부에 구비되는 감쇠피스톤; 및
상기 감쇠피스톤의 일측에 결합되는 탄성체;를 포함하여,
상기 가연성가스를 연소시켜 발생한 폭발력에 의해 충격피스톤으로 공기를 압축시켜 충격노즐을 통해 파쇄실에 압축공기를 분사하고,
상기 파쇄실에 분사된 압축공기의 일부는 감쇠피스톤에 의해 감쇠되는, 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치 - 청구항 3항에 있어서,
유기화합물을 연소시켜 물을 가열시키는 스팀보일러; 및
상기 스팀보일러에서 기화된 스팀을 가온탱크 내부로 공급하는 스팀공급관;을 더 포함하고,
상기 스팀보일러는, 화석연료와 상기 가연성가스를 소정의 중량비로 배합하여 연소시키는, 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210095278A KR102350304B1 (ko) | 2021-07-21 | 2021-07-21 | 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210095278A KR102350304B1 (ko) | 2021-07-21 | 2021-07-21 | 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102350304B1 true KR102350304B1 (ko) | 2022-01-11 |
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ID=79355614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210095278A KR102350304B1 (ko) | 2021-07-21 | 2021-07-21 | 음식물 쓰레기 처리를 위한 반응장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102350304B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040033837A (ko) * | 2002-10-16 | 2004-04-28 | 유용숙 | 유기성 쓰레기를 포함하는 각종 폐기물의 대량 안전처리방법 |
| KR20100122622A (ko) * | 2009-05-13 | 2010-11-23 | 박영근 | 석회처리 비료 제조장치 및 방법 |
| KR20170050743A (ko) * | 2015-10-30 | 2017-05-11 | 천호산업(주) | 음식물 쓰레기를 이용하여 토양개량재를 제조하는 시스템 |
| KR200486945Y1 (ko) * | 2017-08-15 | 2018-07-16 | 김주식 | 축분 비료 조성물 혼합기 |
| KR20210023378A (ko) * | 2019-08-23 | 2021-03-04 | 농업회사법인 주식회사 한국 바이오차 | 유기성 폐기물 처리를 위한 연속식 석회반응기 및 이를 포함하는 시스템 |
-
2021
- 2021-07-21 KR KR1020210095278A patent/KR102350304B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040033837A (ko) * | 2002-10-16 | 2004-04-28 | 유용숙 | 유기성 쓰레기를 포함하는 각종 폐기물의 대량 안전처리방법 |
| KR20100122622A (ko) * | 2009-05-13 | 2010-11-23 | 박영근 | 석회처리 비료 제조장치 및 방법 |
| KR20170050743A (ko) * | 2015-10-30 | 2017-05-11 | 천호산업(주) | 음식물 쓰레기를 이용하여 토양개량재를 제조하는 시스템 |
| KR200486945Y1 (ko) * | 2017-08-15 | 2018-07-16 | 김주식 | 축분 비료 조성물 혼합기 |
| KR20210023378A (ko) * | 2019-08-23 | 2021-03-04 | 농업회사법인 주식회사 한국 바이오차 | 유기성 폐기물 처리를 위한 연속식 석회반응기 및 이를 포함하는 시스템 |
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