KR102597101B1 - 친환경 유기성 폐기물 처리장치 및 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 친환경 유기성 폐기물 처리장치는 배양장에서 바실러스 서브틸리스 (Bacillus subtilis) KCTC 15303BP 미생물을 접종하여 배양기 내부 온도 50℃ 내에서 48시간 배양한 배양액을 담체에 배양액을 첨가하여 온도 50℃로 48시간 교반하고; 상기 반응용기에 미생물 균주 및 담체를 투입하고; 상기 반응용기 내의 교반날개로 50℃ 온도에서 교반하고; 상기 몸체부의 상부에 일정한 공간을 갖는 내부공간부을 갖는 상판과; 상기 반응용기에서 발생한 유증기와 수증기가 분리되고, 수증기는 자연대류로 상승하여 상기 상판의 내부공간부에 모이고; 상기 내부공간부에 모인 수증기를 배출되는 배기관과; 상기 배기관에서 배출되는 수증기가 흐르는 파이프와; 상기 파이프에 결합한 응축기; 상기 응측기에서 수증기가 물로 변환되고, 배수관을 통해서 물을 배출시켜 목적물을 감량시키는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 친환경 유기성 폐기물 처리장치 및 및 처리방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명의 상판은 기준면에서 40° 각도로 설계하여 일정한 공간을 갖는 내부공간부를 구비한 친환경 유기성 폐기물 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
음식물 쓰레기와 가축분뇨 같은 유기성 폐기물을 소각하거나 메우지 않고 효율적으로 활용하는 방안들이 연구되고 있으며, 특히 미생물을 활용하여 퇴비화함으로써 농업 등의 분야에서 유용하게 활용할 수 있도록 하고 환경오염의 문제를 줄이는 일거양득의 효과를 기대하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 유기성 폐기물 처리장치는 유기성 폐기물을 건조하여 처리하는 건조 처리 방식과 미생물을 이용하여 발효 처리하는 방식으로 구분된다.
본 발명의 배경기술로 대한민국 등록특허공보 제10-0619143호(공고일: 2006. 08. 31)“유기성 폐기물의 소멸 처리장치”가 공개되어 있다.
상기 발명은 리액터의 하단에 축 방향으로 스크루컨베이어를 마련하여 청소 시 내부 충전물질과 장시간 정지 시 발생하는 침출수를 쉽게 배출할 수 있으며, 상기 스크루컨베이어의 양쪽에 다수의 구멍이 형성된 이중구조의 에어 재킷을 마련함으로써 리액터내의 내부 충전물질과 20~30° 각도를 이루게 되어 수분 유입을 피할 수 있고 이중재킷 내부로 미생물 조절제와 찌꺼기의 유입으로부터 안전하게 한 것이다.
상기 발명은 상부에 투입구를 갖는 원통형의 리액터; 이 리액터의 중앙에 그 길이 방향으로 설치되며 교반날개를 갖는 교반회전축; 이 교반회전축을 구동시킬 수 있도록 동력전달부재를 통해 연결 설치되는 구동모터; 상기 리액터의 하부에는 그 내부 충전물질로 공기를 공급할 수 있도록 연결된 에어 공급기; 상기 리액터의 상부에는 그 내부의 내부 충전물질로부터 발생하는 다습가스를 흡입하여 처리 배출할 수 있도록 연결된 다습가스 처리기가 구비되어 있는 유기성폐기물의 처리장치에서, 상기 리액터의 하단에 그 길이 방향으로 바닥보다 낮은 스크루컨베이어 케이싱이 마련되고, 이 스크루컨베이어 케이싱에는 별도의 구동모터에 의해 구동되는 스크루컨베이어가 설치되며, 상기 스크루컨베이어 케이싱의 양쪽에는 상면에 다수의 에어공급 구멍을 형성시킨 에어 재킷으로 구성된다.
종래의 유기성 폐기물 처리장치는 미생물 발효를 위해 처리조의 외벽에 히터를 장착하여 처리조를 가열함과 동시에 처리조의 상부 측에서 공기를 내부로 유입시키고 있다. 유기성 폐기물 처리장치에서 미생물로 유기성 폐기물을 발효 처리하는 경우 처리조 내에서 이산화탄소(CO2), 수증기(H2O) 등의 발효 가스가 발생한다.
유기성 폐기물 처리장치는 처리조 내에서 발생한 발효 가스를 가열하여 건조한 후 탈취필터를 통해 외부로 배출하고 있다. 그러나, 종래의 유기성 폐기물 처리장치는 외부의 공기를 바로 처리조의 내로 공급하고 있어 공기 내 포함된 수분이 그대로 처리조 내로 유입되고 있다. 종래의 유기성 폐기물 처리장치는 교반기에서 발생하는 수증기와 유증기가 섞이므로 배출되는 수질이 좋지 않다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 미생물이 유기성폐기물을 분해하는 과정에서 발생하는 수증기와 유증기가 혼합되어 배출되는 응축수의 수질이 좋지 않다는 문제점을 해결하기 위하여 유기성 폐기물 상판 구조를 개선하여 유증기와 수증기를 분리해서, 수증기만 배출하고, 유증기는 충분히 미생물이 분해하여 맑은 수증기로 배출할 수 있는 친환경 유기성 폐기물 처리장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 수증기와 유증기를 분리하고 맑은 물이 배출되는 공정을 포함하는 친환경 유기성 폐기물 처리방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 친환경 유기성 폐기물 처리장치는 반원통형의 몸체부(11)와, 상기 몸체부(11)의 상부에는 내부로 유기성 폐기물을 투입하기 위한 투입구(14)가 형성되고, 잔재물을 배출하는 배출구(17)와, 투입된 유기성 폐기물을 미생물에 의해 분해하여 처리하는 반응용기(20)와; 상기 반응용기(20)의 내용물을 교반시키는 교반부(23)와; 상기 반응용기(20) 내로 외부 공기를 공급하는 공기 공급부(4) 및 상기 반응용기(20) 내의 수증기를 배출하기 위한 수증기 배출구(9)와; 상기 몸체부(11) 양단의 폐쇄를 위해 상기 몸체부(11) 양단에 각각 결합한 반구형의 캡부(12,13)를 구비하며; 상기 반응용기(20)의 내면 쪽에 위치하는 혼합물이 상기 교반부(23)의 교반날개(22)에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 고르게 교반하며;
상기 공기 공급부(4)는 본체의 내부에 위치되어 상기 반응용기(20)의 내부로 산소를 공급하는 공기 공급관부재와, 상기 공기 공급관부재로 외부 공기를 공급하는 공기 공급용 송풍팬(5)을 포함하며, 상기 공기 공급부(4)는 상기 공기 공급용 송풍팬(5)의 입구 측에 위치되며; 상기 반응용기(20) 내로 공급된 산소가 건조된 차가운 공기로 대류 현상에 의해 아래로 이동하게 되어 교반기(23)의 하부층에 위치되어 미생물에 의해 분해되고 있는 유기성폐기물 안으로 신속하게 공급되는 공지의 유기성 폐기물 처리장치에 있어서,
배양장에서 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) KCTC 15303BP 미생물을 접종하여 배양기 내부 온도 50℃ 내에서 48시간 배양한 배양액을 상기 반응용기(20)에 담긴 담체에 배양액을 첨가하여 상기 반응용기(20) 내의 상기 교반날개(22)로 온도 50℃로 48시간 교반하고; 상기 몸체부(11)의 상부에 일정한 공간을 갖는 내부공간부(110)을 갖는 상판(100)과; 상기 반응용기(20)에서 발생하는 유증기와 수증기가 분리되고, 수증기는 상승하여 상기 상판(100)의 내부공간부(110)에 모이고;
상기 내부공간부(110)에 모인 수증기를 배출하는 배기관(115)과;
상기 배기관(115)에서 배출되는 수증기가 흐르는 파이프(116)와;
상기 파이프(116)에 결합한 응축기(120)와; 상기 응축기(120)에서 미생물 분해로 생성된 물을 수증기로 변환되고, 배수관(141)을 통해서 나온 수증기가 응축기를 통해서 물로 배출되는 유기성폐기물을 감량시키며; 상기 상판(100)은 내부공간부(110)을 갖는 삼각면체 또는 직사각면체이며; 상기 삼각면체의 경사각은 35° ~ 45°이며; 상기 담체는 톱밥, 왕겨 및 대나무 조각으로 구성되고,
상기 담체는 총부피 기준으로 상기 톱밥 60 부피%, 상기 왕겨 20 부피% 및 상기 대나무 조각 20 부피%로 이루어지며; 상기 대나무 조각의 크기는 가로 5~10㎝, 세로 10~15㎝이며; 상기 대나무 조각은 반응용기(20) 내에서 교반날개(22)가 회전할 때, 다수개의 상기 대나무 조각들이 교반기 내에서 교반을 도와 빠른 시간 내에 공극을 확보함으로써 더 많은 수증기를 배출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 친환경 유기성 폐기물 처리방법은 담체를 톱밥, 왕겨 및 대나무 조각으로 제조하되, 상기 담체는 총부피 기준으로 상기 톱밥 60 부피%, 상기 왕겨 20 부피% 및 상기 대나무 조각 20 부피%로 이루어지며, 상기 대나무 조각의 크기는 가로 5~10㎝, 세로 10~15㎝ 크기로 담체를 제조하는 단계; 배양장에서 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) KCTC 15303BP 미생물을 접종하여 배양기 내부 온도 50℃ 내에서 48시간 배양한 배양액을 반응용기(20)에 담긴 담체에 배양액을 첨가하여 상기 반응용기(20) 내의 교반날개(22)로 온도 50℃로 48시간 교반하는 단계; 상기 반응용기(20) 내로 공급된 산소가 건조된 차가운 공기로 대류 현상에 의해 아래로 이동하게 되어 교반기(23)의 하부층에 위치되어 미생물에 의해 분해되고 있는 유기성폐기물 안으로 신속하게 공급되는 단계; 유기성 폐기물은 소멸되고, 열에 의해 수분은 수증기로 증발하는 단계; 반응용기에서 수증기와 유증기가 분리되고, 자연대류로 수증기가 상승해서 상판의 내부공간부에 모이는 단계; 상기 내부공간부에 모인 수증기는 배수관과 파이프를 통해서 응축기로 흐르는 단계; 상기 응축기에서 수증기가 물로 변환되는 단계 및 응축기에 배출된 물은 배출관을 통해서 물탱크에 저장되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공기 공급부(4)는 본체의 내부에 위치되어 상기 반응용기(20)의 내부로 산소를 공급하는 공기 공급관부재와, 상기 공기 공급관부재로 외부 공기를 공급하는 공기 공급용 송풍팬(5)을 포함하며, 상기 공기 공급부(4)는 상기 공기 공급용 송풍팬(5)의 입구 측에 위치되며; 상기 반응용기(20) 내로 공급된 산소가 건조된 차가운 공기로 대류 현상에 의해 아래로 이동하게 되어 교반기(23)의 하부층에 위치되어 미생물에 의해 분해되고 있는 유기성폐기물 안으로 신속하게 공급되는 공지의 유기성 폐기물 처리장치에 있어서,
배양장에서 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) KCTC 15303BP 미생물을 접종하여 배양기 내부 온도 50℃ 내에서 48시간 배양한 배양액을 상기 반응용기(20)에 담긴 담체에 배양액을 첨가하여 상기 반응용기(20) 내의 상기 교반날개(22)로 온도 50℃로 48시간 교반하고; 상기 몸체부(11)의 상부에 일정한 공간을 갖는 내부공간부(110)을 갖는 상판(100)과; 상기 반응용기(20)에서 발생하는 유증기와 수증기가 분리되고, 수증기는 상승하여 상기 상판(100)의 내부공간부(110)에 모이고;
상기 내부공간부(110)에 모인 수증기를 배출하는 배기관(115)과;
상기 배기관(115)에서 배출되는 수증기가 흐르는 파이프(116)와;
상기 파이프(116)에 결합한 응축기(120)와; 상기 응축기(120)에서 미생물 분해로 생성된 물을 수증기로 변환되고, 배수관(141)을 통해서 나온 수증기가 응축기를 통해서 물로 배출되는 유기성폐기물을 감량시키며; 상기 상판(100)은 내부공간부(110)을 갖는 삼각면체 또는 직사각면체이며; 상기 삼각면체의 경사각은 35° ~ 45°이며; 상기 담체는 톱밥, 왕겨 및 대나무 조각으로 구성되고,
상기 담체는 총부피 기준으로 상기 톱밥 60 부피%, 상기 왕겨 20 부피% 및 상기 대나무 조각 20 부피%로 이루어지며; 상기 대나무 조각의 크기는 가로 5~10㎝, 세로 10~15㎝이며; 상기 대나무 조각은 반응용기(20) 내에서 교반날개(22)가 회전할 때, 다수개의 상기 대나무 조각들이 교반기 내에서 교반을 도와 빠른 시간 내에 공극을 확보함으로써 더 많은 수증기를 배출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 친환경 유기성 폐기물 처리방법은 담체를 톱밥, 왕겨 및 대나무 조각으로 제조하되, 상기 담체는 총부피 기준으로 상기 톱밥 60 부피%, 상기 왕겨 20 부피% 및 상기 대나무 조각 20 부피%로 이루어지며, 상기 대나무 조각의 크기는 가로 5~10㎝, 세로 10~15㎝ 크기로 담체를 제조하는 단계; 배양장에서 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) KCTC 15303BP 미생물을 접종하여 배양기 내부 온도 50℃ 내에서 48시간 배양한 배양액을 반응용기(20)에 담긴 담체에 배양액을 첨가하여 상기 반응용기(20) 내의 교반날개(22)로 온도 50℃로 48시간 교반하는 단계; 상기 반응용기(20) 내로 공급된 산소가 건조된 차가운 공기로 대류 현상에 의해 아래로 이동하게 되어 교반기(23)의 하부층에 위치되어 미생물에 의해 분해되고 있는 유기성폐기물 안으로 신속하게 공급되는 단계; 유기성 폐기물은 소멸되고, 열에 의해 수분은 수증기로 증발하는 단계; 반응용기에서 수증기와 유증기가 분리되고, 자연대류로 수증기가 상승해서 상판의 내부공간부에 모이는 단계; 상기 내부공간부에 모인 수증기는 배수관과 파이프를 통해서 응축기로 흐르는 단계; 상기 응축기에서 수증기가 물로 변환되는 단계 및 응축기에 배출된 물은 배출관을 통해서 물탱크에 저장되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 친환경 유기성 폐기물 처리장치에 의하면, 상판 구조물의 각도를 40°로 하여 공간을 확보하고, 유증기와 수증기를 분리해서, 수증기는 상판의 내부공간부에 모이고, 유증기는 충분히 미생물이 분해하여 맑은 수증기로 배출할 수 있는 친환경 유기성 폐기물 처리장치를 제공하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 응축기에서 배출되는 물은 맑은 물로 수질이 개선되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치의 반응용기
내부의 구성을 나타낸 단면도.
도 2는 친환경 유기성 폐기물 처리장치 도면.
도 3은 본 발명의 유기성 폐기물 처리방법의 흐름도.
내부의 구성을 나타낸 단면도.
도 2는 친환경 유기성 폐기물 처리장치 도면.
도 3은 본 발명의 유기성 폐기물 처리방법의 흐름도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치의 반응용기 내부의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 2는 친환경 유기성 폐기물 처리장치 도면이고, 도 3은 본 발명의 유기성 폐기물 처리방법의 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치의 반응용기 내부의 구성을 나타낸 단면도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 반원통형의 몸체부(11)와 상기 몸체부(11) 양단의 폐쇄를 위해 몸체부(11) 양단에 각각 결합한 반구형의 캡부(12,13)를 구비한다.
상기 몸체부(11)의 상부에는 내부로 유기성 폐기물 미생물 균주 및 담체(이하, “혼합물” 이라 한다)를 투입하기 위한 투입구(14)가 형성된다.
상기 투입구(14)에는 투입구(14)를 밀봉할 수 있는 투입 덮개가 설치된다. 그리고 한쪽 캡부(12)의 하측에는 반응용기(20) 내부에서 처리가 완료된 퇴비규격에 맞는 잔재물을 배출하는 배출구(17)가 구비된다.
상기 반응용기(20)에서 처리하는 유기성 폐기물은 도축부산물, 슬러지케익, 탈리액, 가축사체 또는 음식물쓰레기일 수 있다. 상기 배출구(17)에 밀봉할 수 있는 배출 덮개가 설치된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 교반부(23)는 반응용기(20) 내측 중심부를 횡으로 관통하며 양단이 양측 캡부(12,13)의 중심에 회전할 수 있게 지지가 된 회전축(21), 이 회전축(21)에 구비된 교반날개(23), 반응용기(20)의 바깥쪽에 설치되어 회전축(21)을 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 구동모터(24)를 구비한다.
상기 반응용기(20)의 내면 쪽에 위치하는 혼합물이 교반부(23)의 교반날개(22)에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 고르게 교반된다. 반응용기(20) 내면에 구비된 교반부(23)의 교반날개(22)가 반응용기(20) 안에 있는 혼합물을 교반하면서 유기성 폐기물이 분해된다.
상기 공기 공급부(4)는 반응용기(20) 내부로 외부 공기를 유입시켜 산소를 공급한다. 공기 공급부(4)는 응축기와 증발기를 순차적으로 통과시켜 반응용기(20) 내로 산소를 공급한다. 상기 공기 공급부(4)는 본체의 내부에 위치되어 반응용기(20)의 내부로 산소를 공급하는 공기 공급관부재, 상기 공기 공급관부재로 외부 공기를 공급하는 공기 공급용 송풍팬(5)을 포함한다. 또한, 공기 공급부(4)는 상기 공기 공급용 송풍팬(5)의 입구 측에 위치된다.
상기 반응용기(20) 내로 공급된 산소는 건조된 차가운 공기로 대류 현상에 의해 아래로 이동하게 되어 교반기(23)의 하부층에 위치되어 미생물에 의해 분해되고 있는 유기성폐기물 안으로 더 빠르고 신속하게 공급된다. 또한, 반응용기(20) 내에서 유기성 폐기물이 분해되면 수증기와 기름증기가 발생한다. 본 발명의 설명에서 기름증기를 "유증기"라고 정의한다.
외부에 공급된 산소는 상기 반응용기(20) 내에서 미생물 대사작용을 도와주고 데워진 공기와 충돌함으로써 맑은 수증기를 상승시키는 역할을 하고, 덜 분해 된 유증기는 미생물이 충분히 분해시킬 수 있도록 도와준다.
상기 수증기 배출구(9)는 상기 반응용기(20) 내에서 배출되는 수증기를 외부로 배출하는 수증기 배출관부재, 상기 수증기 배출관부재에 구비되어 수증기를 배출시키는 배출용 송풍팬, 상기 반응용기(20)의 수증기 배출구(9)와 상기 수증기 배출용 송풍팬의 사이에 응축기를 포함한다.
도 2는 친환경 유기성 폐기물 처리장치 도면이다.
반응용기(20)의 내부 공기는 온도가 높은 저기압이고, 상기 반응용기(20)에 공급되는 산소는 온도 낮은 고기압이 된다. 저기압은 고기압을 당기는 자연현상에 의하여, 자연적으로 상승기류 발생하고, 상기 상승기류에 수증기가 편승하면서 상승하게 된다. 본 발명은 이러한 자연대류 현상인 자연법칙을 이용한다.
도 2에 도시된 상판(100)은 몸체부(11)의 상부에 삼각면체를 설치한다. 상기 몸체부(11)의 상부에 설치하는 구조물은 삼각면체 또는 직사각면체일 수 있다. 상기 삼각면체의 경사각(β)은 상기 몸체부(11) 평면 기준에서 40°의 각도이다.
상기 경사각 40°는 유증기와 수증기 분리를 위한 최선의 각도이다.
상기 삼각면체의 경사각(β)의 범위는 35°~45°이다.
상기 몸체부(11)에 상판(100)을 결합한다. 본 발명의 일실시예의 최선의 실시예는 내부공간부(110)를 구비한 상판(100)의 경사각(β)은 기준면에서 40° 각도로 설계하여 반응용기 내부의 충분한 공간을 확보하는 것이 특징이다.
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반응용기(20)에서 발생한 유증기와 수증기는 자연대류 현상에 의하여 분리되고, 상승한 수증기는 상기 상판(100)의 내부공간부(110)에 모이게 된다. 즉, 상기 상판(100)의 일정한 공간을 갖는 내부공간부(110)이 구비되므로, 상기 내부공간부(110)에 반응용기(20)에서 발생한 수증기가 자연대류로 상승하게 된다.
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반면에 남아있는 미생물이 충분히 분해하여 맑은 수증기로 배출하여 응축기에서 수증기를 물로 변환시키고 맑은 물을 배출한다.
도 2에서 도면부호 130은 공기 공급부, 150은 구동모터, 160은 흡기팬, 170은 베이스, 180은 로드셀이다.
<실시예 1> 유기성 폐기물 처리장치
기성 폐기물 처리장치는 양단이 개방된 반원통형의 몸체부(11)와, 상기 몸체부(11)의 상부에는 내부로 유기성 폐기물을 투입하기 위한 투입구(14)가 형성되고, 잔재물이 배출되는 배출구(17), 내부에 유기성 폐기물 및 혼합물이 투입되고, 투입된 유기성 폐기물을 미생물에 의해 분해하여 처리하는 반응용기(20)와; 상기 반응용기(20)의 혼합물을 교반시키는 교반부(23)와; 상기 반응용기(20) 내로 외부 공기를 공급하는 공기 공급부(4) 및 상기 반응용기(20) 내의 수증기를 배출하기 위한 수증기 배출구(9)를 포함한다.
상기 공기 공급부(4)는 본체의 내부에 위치되어 반응용기(20)의 내부로 산소를 공급하는 공기 공급관부재, 상기 공기 공급관부재로 외부 공기를 공급하는 공기 공급용 송풍팬(5)을 포함한다. 또한, 공기 공급부(4)는 상기 공기 공급용 송풍팬(5)의 입구 측에 위치된다. 상기 반응용기(20) 내로 공급된 산소는 건조된 차가운 공기로 대류 현상에 의해 아래로 이동하게 되어 교반기(23)의 하부층에 위치되어 미생물에 의해 분해되고 있는 유기성폐기물 안으로 더 빠르고 신속하게 공급된다. 또한, 반응용기(20) 내에서 유기성 폐기물이 분해되면 수증기와 덜 분해된 유증기가 발생한다.
본 발명의 일실시예에 따른 친환경 유기성 폐기물 처리장치는 도 2에 도시된 몸체부(11)의 상부에 상기 몸체부(11) 평면 기준으로 일정한 경사각과 일정한 공간을 갖는 내부공간부(110)을 갖는 상판(100)과; 상기 반응용기(20)에서 상승한 수증기는 내부공간부(110)에 모인다. 상기 내부공간부(110)의 수증기는 배수관(115)으로 배출된다. 상기 배수관(115)에서 배출되는 수증기는 파이프(116)로 흐른다. 상기 파이프(116)에 연결되는 응축기(120)에서 수증기는 물로 변환되어 배수관(141)을 통해서 물로 배출된다.
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<실시예 2> 미생물 균주 기탁
본 출원인은 본 발명의 실시예에 적용되는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 한국생명공학연구원 생물자원센터(Korean Collection for Type Cultures, KCTC)에 2023년 1월 27일 자로 기탁하였다.
기탁번호는 KCTC 15303BP를 부여받았다. 바실러스 속 미생물로 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)는 통상 호기성 미생물이다. 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 미생물을 포함한 미생물 균주는 탄소복합물인 유기성폐기물을 미생물이 배출하는 효소로 분해하여 물(H2O)로 변환시키는 기능을 가지고 있다.
<실시예 3> 담체 제조 및 미생물 배양체 접종
배양장에서 기탁한 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) KCTC 15303BP 미생물을 접종하여 배양기 내부 온도 50℃에서 48시간 배양한다. 담체는 톱밥, 왕겨 및 대나무로 구성된다. 담체는 총부피기준으로 톱밥 60 부피 %, 왕겨 20 부피 %, 대나무 20 부피%을 혼합한다. 위와 같이 조성된 담체에 미생물 소멸균 10%를 흡착시킨다. 본 발명의 일시예에서 폐기물: 조성물은 1:1이다.
도 3은 본 발명의 유기성 폐기물 처리방법의 흐름도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 친환경 유기성 폐기물 방법은 반원통형의 몸체부(11)와, 상기 몸체부(11)의 상부에는 내부로 유기성 폐기물을 투입하기 위한 투입구(14)가 형성되고, 퇴비규격에 갖춘 잔재물이 배출되는 배출구(17)와, 내부에 유기성 폐기물이 투입되고, 투입된 유기성 폐기물을 미생물에 의해 분해하여 처리하는 반응용기(20)와; 상기 반응용기(20)의 혼합물을 교반시키는 교반부(23)와; 상기 반응용기(20) 내로 외부 공기를 공급하는 공기 공급부(4) 및 상기 반응용기(20) 내의 수증기 배출하기 위한 수증기 배출구(9)를 포함한다.
배양장에서 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) KCTC 15303BP 미생물을 접종하여 배양기 내부 온도 50℃ 내에서 48시간 배양한 배양액을 반응용기(20)에 담긴 담체에 첨가하여 온도 50℃로 48시간 상기 반응용기(20)내의 교반날개(22)로 교반한다.
상기 반응용기(20)에서 발생하는 유증기와 수증기를 분리해서 수증기만 상승해서 상기 내부공간부(110) 공간에 모인다. 반면에 덜 분해된 유증기는 상기 반응용기(20)내에서 충분히 미생물이 분해하여 맑은 수증기로 배출한다.
<실시예 4> 유기성 폐기물 분해 소멸 원리
본 발명의 유기성 폐기물의 분해 소멸 원리는 다음과 같다.
(가) 미생물 배양 및 흡착 : 미생물 배양은 확보된 원균을 48시간 혐기배양하여 배양액을 만들고 그 배양액을 유기성폐기물처리기 내에 담체를 확보한 뒤 배양액을 투입하여 50℃ 온도에서 48시간 교반하여 담체에 골고루 흡착시킨다.
(나) 유기성 폐기물을 처리기기에 투입한다.
(다) 유기성 폐기물은 적정온도와 적정산소를 제공하여 미생물의 대사작용을 통하여 생성되는 효소에 의하여 유기성폐기물이 물(H2O)로 변환된다.
(라) 유기성 폐기물은 3~4시간 내에 물로 분해되고 반응조 내에서 새로 공급되는 고기압 성질의 산소와 저기압 성질의 내부 수증기가 충돌 하면서 유증기와 수증기가 분리되어 수증기만 배출된다.
(마) 배출된 수증기는 응축기를 통하여 맑은 물로 배출되고 잔여 마른 공기는 반응용기 내부로 공급됨으로써 악취를 방지할 수 있다.
<실시예 5>
본 발명의 유기성 폐기물 처리방법은 다음과 같은 공정으로 진행된다.
(1) 1단계: 배양장에서 기탁한 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) KCTC 15303BP 미생물을 접종하여 배양기 내부 온도 50℃ 내에서 48시간 액체 배양한다.
(2) 2단계: 담체에 배양액을 첨가하여 온도 50℃로 48시간 교반한다. 담체는 통밥, 왕겨, 및 대나무 조각으로 구성된다. 상기 담체는 총부피기준으로 톱밥 60 부피 %, 왕겨 20 부피 %, 대나무 20 부피 %을 혼합하고; 물은 50 부피 %을 담체, 배양액에 추가로 혼합하여 내부온도 50℃ 유지된 상태에서 48시간 교반하고 흡착시킨다.
상기 대나무 조각은 반응용기 내에서 교반기가 회전할 때, 다수개의 대나무 조각들이 교반기 교반날개에 붙어서 함께 회전하면서 교반을 도와 공극을 빠르게 확보하는 효과가 있다. 대나무 조각의 크기는 가로 5㎝ ~10㎝, 세로 10㎝ ~15㎝이다.
(3) 3단계: 반응용기에 미생물 균주 및 담체를 투입한다. 미생물 균주는 일명 미생물 소멸균이라 할 수 있다.
(4) 4단계: 반응용기 내 교반기로 50℃ 온도에서 교반한다. 공기 공급부(4)는 반응용기(20)의 내부로 공기를 공급한다. 수증기 배출부(9)는 반응용기(20) 내의 수증기를 배출시키고, 응축기를 통한 마른 폐공기는 다시 반응용기 내로 유입되어 수증기 운반을 도와주고 악취를 방지한다.
(5) 5단계: 반응용기에서 3~4시간 내에 투입된 유기성폐기물을 물로 분해하고, 24시간 내 분해된 물을 수증기로 배출하여 감량시키는 공법이다. 잔재물은 2~3개월마다 배출한다.
본 발명의 일시예에 따른 미생물 균주는 유기성 폐기물과 조성물의 비율 1:1의 혁신적인 축소와 함께 24시간 소멸 및 부숙완료를 확보 할 수 있고, 공간 및 시간절약형, 저비용 및 친환경공법인 것을 특징으로 한다.
<실험예 1> 슬러지 5톤 처리
본 발명의 유기성 폐기물 처리장치에 부경양돈농협(주소: 경남 김해시 김해대로 2355번길 34)(이하,"부경양돈" 이라 한다)도축공장에서 부경양돈에서 수집한 슬러지(폐기물) 5톤을 투입하고, 22시간이 지난 후 슬러지 처리 결과 맑은 응축수가 배출되었다. 부경양돈에서 발생하는 유기성 폐기물은 불순물이 없고 무기물 함량이 낮아 완벽한 소멸로 잔재물은 없다. 처리과정은 반응용기에 폐기물 투입, 미생물 균주 대 폐기물 비율은 1:1이고, 24시간 이내에 폐기물이 물(H2O)로 분해된다. 미생물이 배출한 가수분해효소 작용으로 맑은 응축수가 배출된다. 온도 50℃ 또는 70℃에서 미생물 대사 작용으로 수증기가 발생되고, 수증기는 응축기를 통과하여 응축수를 배출하여 목적물 감량을 95%~98% 이상 소멸 시켰다.
<실험예 2> 슬러지 케익 2,500㎏ + 탈리액 2,500㎏ 처리
본 발명의 유기성 폐기물 처리장치에 부경양돈 도축공장에서 수집한 슬러지 케익 2,500㎏과 탈리액 2,500㎏을 투입하고, 23시간이 지난 후 슬러지 및 탈리액 처리 결과 맑은 응축수가 배출되었다. 부경양돈에서 발생하는 유기성 폐기물은 불순물이 없고 무기물 함량이 낮아 완벽한 소멸로 잔재물은 없었다.
<실험예 3> 도축부산물 5톤 처리
본 발명의 유기성 폐기물 처리장치에 부경양돈 도축공장에서 수집한 도축부산물 5톤 투입하고, 22시간이 지난 후 도축부산물 처리 결과 응축수가 배출되었다. 부경양돈에서 발생하는 유기성 폐기물은 불순물이 없고 무기물 함량이 낮아 완벽한 소멸로 잔재물은 없었다.
<실험예 4> 탈리액 5톤 처리
본 발명의 유기성 폐기물 처리장치에 부경양돈 도축공장에서 수집한 탈리액 5톤 투입, 23시간 30분이 지난 후 탈리액 처리 결과 응축수가 배출되었다. 부경양돈에서 발생하는 유기성 폐기물은 불순물이 없고 무기물 함량이 낮아 완벽한 소멸로 잔재물은 없었다.
<실험예 5> 도축부산물 2,500㎏ + 탈리액 2,500㎏ 처리
본 발명의 유기성 폐기물 처리장치에 부경양돈 도축공장에서 수집한 도축부산물 2,500㎏과 탈리액 2,500㎏을 투입, 24시간 지난 후 도축부산물과 탈리액 처리 결과 맑은 응축수가 배출되었다. 부경양돈에서 발생하는 유기성 폐기물은 불순물이 없고 무기물 함량이 낮아 완벽한 소멸로 잔재물은 없었다.
실험예 1 내지 5에서 처리과정은 본 발명의 유기성 폐기물 처리장치의 반응용기에 폐기물 투입하고, 미생물 균주 대 폐기물 비율은 1:1이고, 4시간 이내에 폐기물이 물(H2O)로 분해되었다. 미생물이 배출한 가수분해효소 작용으로 응축수가 배출된다. 응축수는 하수처리 가능한 맑은 물이다. 온도 50℃ 또는 70℃에서 미생물 대사 작용으로 수증기 발생하고 수증기는 배출된다. 수냉각 장치를 통과하여 응축수만 배출된다. 24시간 내 95%~98% 이상 소멸된다.
본 발명의 보호범위는 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 균등 개념으로부터 도출되는 설계변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 보호범위는 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 균등 개념으로부터 도출되는 설계변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
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본 발명의 친환경 유기성 폐기물 처리장치는 현재 과잉배출되는 음식물쓰레기, 가축분뇨, 도축부산물, 가축사체, 슬러지 등을 친환경적으로 감량시키며 물을 생성하여 자연을 순환시키는 공법으로써 향후 적용할 범위가 대단히 넓고 크며 국내뿐만 아니라 해외에서도 필요로 하는 새로운 기술이므로 산업상 이용가능성이 있다.
4: 공기 공급부 6: 배관
9, 130: 수증기 배출구 11: 몸체부
16: 구동모터 17: 배출구
20: 반응용기 21: 회전축
22: 교반날개 23: 교반부
25, 150: 구동모터 100: 상판
110: 내부공간부 115: 배기관
116: 파이프 120: 응축기
140: 물탱크 141: 배수관
9, 130: 수증기 배출구 11: 몸체부
16: 구동모터 17: 배출구
20: 반응용기 21: 회전축
22: 교반날개 23: 교반부
25, 150: 구동모터 100: 상판
110: 내부공간부 115: 배기관
116: 파이프 120: 응축기
140: 물탱크 141: 배수관
Claims (6)
- 반원통형의 몸체부(11)와, 상기 몸체부(11)의 상부에는 내부로 유기성 폐기물을 투입하기 위한 투입구(14)가 형성되고, 잔재물을 배출하는 배출구(17)와, 투입된 유기성 폐기물을 미생물에 의해 분해하여 처리하는 반응용기(20)와;
상기 반응용기(20)의 내용물을 교반시키는 교반부(23)와; 상기 반응용기(20) 내로 외부 공기를 공급하는 공기 공급부(4) 및 상기 반응용기(20) 내의 수증기를 배출하기 위한 수증기 배출구(9)와; 상기 몸체부(11) 양단의 폐쇄를 위해 상기 몸체부(11) 양단에 각각 결합한 반구형의 캡부(12,13)를 구비하며;
상기 반응용기(20)의 내면 쪽에 위치하는 혼합물이 상기 교반부(23)의 교반날개(22)에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 고르게 교반하며;
상기 공기 공급부(4)는 본체의 내부에 위치되어 상기 반응용기(20)의 내부로 산소를 공급하는 공기 공급관부재와, 상기 공기 공급관부재로 외부 공기를 공급하는 공기 공급용 송풍팬(5)을 포함하며, 상기 공기 공급부(4)는 상기 공기 공급용 송풍팬(5)의 입구 측에 위치되며; 상기 반응용기(20) 내로 공급된 산소가 건조된 차가운 공기로 대류 현상에 의해 아래로 이동하게 되어 교반기(23)의 하부층에 위치되어 미생물에 의해 분해되고 있는 유기성폐기물 안으로 신속하게 공급되는 공지의 유기성 폐기물 처리장치에 있어서,
배양장에서 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) KCTC 15303BP 미생물을 접종하여 배양기 내부 온도 50℃ 내에서 48시간 배양한 배양액을 상기 반응용기(20)에 담긴 담체에 배양액을 첨가하여 상기 반응용기(20) 내의 상기 교반날개(22)로 온도 50℃로 48시간 교반하고; 상기 몸체부(11)의 상부에 일정한 공간을 갖는 내부공간부(110)을 갖는 상판(100)과; 상기 반응용기(20)에서 발생하는 유증기와 수증기가 분리되고, 수증기는 상승하여 상기 상판(100)의 내부공간부(110)에 모이고;
상기 내부공간부(110)에 모인 수증기를 배출하는 배기관(115)과;
상기 배기관(115)에서 배출되는 수증기가 흐르는 파이프(116)와;
상기 파이프(116)에 결합한 응축기(120)와; 상기 응축기(120)에서 미생물 분해로 생성된 물을 수증기로 변환되고, 배수관(141)을 통해서 나온 수증기가 응축기를 통해서 물로 배출되는 유기성폐기물을 감량시키며; 상기 상판(100)은 내부공간부(110)을 갖는 삼각면체 또는 직사각면체이며; 상기 삼각면체의 경사각은 35° ~ 45°이며; 상기 담체는 톱밥, 왕겨 및 대나무 조각으로 구성되고,
상기 담체는 총부피 기준으로 상기 톱밥 60 부피%, 상기 왕겨 20 부피% 및 상기 대나무 조각 20 부피%로 이루어지며; 상기 대나무 조각의 크기는 가로 5~10㎝, 세로 10~15㎝이며; 상기 대나무 조각은 반응용기(20) 내에서 교반날개(22)가 회전할 때, 다수개의 상기 대나무 조각들이 교반기 내에서 교반을 도와 빠른 시간 내에 공극을 확보함으로써 더 많은 수증기를 배출할 수 있는 것을 특징으로 하는 친환경 유기성 폐기물 처리장치.
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- 유기성 폐기물 처리방법에 있어서,
담체를 톱밥, 왕겨 및 대나무 조각으로 제조하되, 상기 담체는 총부피 기준으로 상기 톱밥 60 부피%, 상기 왕겨 20 부피% 및 상기 대나무 조각 20 부피%로 이루어지며, 상기 대나무 조각의 크기는 가로 5~10㎝, 세로 10~15㎝ 크기로 담체를 제조하는 단계; 배양장에서 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) KCTC 15303BP 미생물을 접종하여 배양기 내부 온도 50℃ 내에서 48시간 배양한 배양액을 반응용기(20)에 담긴 담체에 배양액을 첨가하여 상기 반응용기(20) 내의 교반날개(22)로 온도 50℃로 48시간 교반하는 단계;
상기 반응용기(20) 내로 공급된 산소가 건조된 차가운 공기로 대류 현상에 의해 아래로 이동하게 되어 교반기(23)의 하부층에 위치되어 미생물에 의해 분해되고 있는 유기성폐기물 안으로 신속하게 공급되는 단계;
유기성 폐기물은 소멸되고, 열에 의해 수분은 수증기로 증발하는 단계;
반응용기에서 수증기와 유증기가 분리되고, 자연대류로 수증기가 상승해서 상판의 내부공간부에 모이는 단계; 상기 내부공간부에 모인 수증기는 배수관과 파이프를 통해서 응축기로 흐르는 단계;
상기 응축기에서 수증기가 물로 변환되는 단계 및 응축기에 배출된 물은 배출관을 통해서 물탱크에 저장되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 유기성 폐기물 처리방법.
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Citations (7)
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2023
- 2023-05-29 KR KR1020230068779A patent/KR102597101B1/ko active IP Right Grant
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