KR102660446B1 - 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치 및 그 장치를 이용하는 고형물 자원화방법 - Google Patents

고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치 및 그 장치를 이용하는 고형물 자원화방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치 및 그 장치를 이용하는 고형물 자원화방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음식쓰레기를 미생물과 담체볼을 이용하여 고형물이 포함된 현탁액으로 빠르게 발효 분해시킨 후, 다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 최종적으로 맑은 정수가 자연배출하도록 하고, 고형물이 포함된 현탁액을 음식물발효부로 반복적인 재순환 및 다단계 여과 과정을 수행하여 오수관 또는 하수관으로 배출되는 처리수의 고형물 유출율을 현저히 낮춰 맑은 정수만을 배출하면서 비료로 사용, 충분한 발효와 수분이 제거된 고형물 자원화가 가능하도록 하는 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치 및 그 장치를 이용하는 고형물 자원화방법를 개시한다.

Description

고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치 및 그 장치를 이용하는 고형물 자원화방법{Solid material recycling method using food garbage disposal apparatus and apparatus thereof having solid material recycling means}
본 발명은 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치 및 그 장치를 이용하는 고형물 자원화방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음식쓰레기를 미생물과 담체볼을 이용하여 고형물이 포함된 현탁액으로 빠르게 발효 분해시킨 후, 다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 최종적으로 맑은 정수가 자연배출하도록 하고, 고형물이 포함된 현탁액을 음식물발효부로 반복적인 재순환 및 다단계 여과 과정을 수행하여 오수관 또는 하수관으로 배출되는 처리수의 고형물 유출율을 현저히 낮춰 맑은 정수만을 배출하면서 비료로 사용, 충분한 발효와 수분이 제거된 고형물 자원화가 가능하도록 하는 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치 및 그 장치를 이용하는 고형물 자원화방법에 관한 것이다.
일반적으로, 최근, 다양한 요식산업이 발달함에 따라 음식물류 폐기물, Food Waste 등의 음식물쓰레기양이 기하급수적으로 증가하고 있다.
이러한 음식물 쓰레기는 전체 쓰레기양의 1/3을 차지할 정도로 그 양이 많으며, 부패속도가 매우 빨라 악취가 심할 뿐만 아니라, 처리비용이 높고 수분함량이 높아 심각한 사회문제로 대두되고 있다.
현재 음식물쓰레기 처리 방법으로는, 매립 방법과 종량제 봉투 활용 방법이 사용되고 있다. 매립 방법은 음식물쓰레기 매립에 따른 부지확보가 어렵고 단백질, 탄수화물, 지방, 섬유소와 함께 수분함량이 많아 여러 가지 오염물질 방출은 물론, 침출수로 인한 지하수 오염과 유해가스 발생으로 인한 대기오염 등 심각한 환경오염을 유발시키고 있다. 종량제 봉투 활용 방법은 봉투 속에 담긴 음식물쓰레기의 빠른 부패속도로 인한 악취로 처리 및 수거 작업에 따른 전담인력 확보가 용이하지 않은 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 가정과 음식점 등에서는 음식물쓰레기를 자체적으로 처리하기 위한 건조식, 분쇄식, 미생물 활용 방식 등이 사용되고 있다. 건조식은 함수율을 낮추기 위하여 가열수단을 이용하여 음식물 쓰레기를 건조시키기 때문에 잦은 전력소모로 유지비용이 높고 악취가 심하며 감전사고 위험률이 있다.
분쇄식은 회전 날을 이용하여 음식물쓰레기를 분쇄 및 파쇄 시킨 후 하수도를 통해 배출하기 때문에 공간 확보 및 설치비용이 높고 분쇄 후 음식물 쓰레기의 80% 정도를 회수하여 별도로 처리해야 한다. 미생물 활용 방식은 음식물쓰레기와 미생물을 교반시켜 발효처리하기 때문에 처리 효율이 매우 높고 종래 방식의 여러 가지 문제점을 동시에 해소할 수 있어 이 방식에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
한편, 종래에는 고형물의 재처리 및 수거 없이 하수관로로 배출하기 때문에 폐기물관리법 시행규칙 제10조 제4호(폐기물관리법 시행규칙 제10조 제4호에 규정된 음식물류 폐기물의 경우에는 해당 시설의 재활용과정을 거쳐 배출수와 함께 배출되는 고형물의 무게가 유입되는 고형물 무게의 100분의 20 미만인 경우로 한정한다.) 라는 규정 요건을 충족하기에 한계가 있으며, 시간경과에 따라 하수관로에 고형물이 퇴적되어 하수관로의 기능을 마비시킬 수 있는 문제점을 안고 있다.
또한 음식물쓰레기의 액상발효가 완전하지 않아 악취가 잔존하는 고형물과 배출수가 함께 배출될 우려가 있는 문제점도 있다.
또한, 폐기물관리법에 따른 음식물폐기물을 다량으로 배출하는 업소는 음식물폐기물을 폐기물처리업에 위탁처리 또는 자원화장치를 통해 자원화하여야 하며 이때 자원화 과정에서 고형물과 함께 배출되는 고형물의 양은 유입되는 고형물의 량의 100분의 20 미만으로 한정함에 따른 효율적인 음식물 처리장치를 필요로 하였다.
대한민국 공개특허공보 10-2279935호 대한민국 등록특허공보 10-2009-0060789호
따라서 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 음식물발효부로 유입된 음식쓰레기를 미생물과 담체볼을 이용하여 고형물이 포함된 현탁액으로 빠르게 발효 분해시킨 후, 다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 최종적으로 맑은 정수가 자연배출되도록 하는 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치를 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은, 미생물이 서식하는 다공성 스펀지를 이용하여 발효탱크를 구성하고, 또한 발효탱크의 내부에 담체볼을 일정 높이로 저장하여 음식쓰레기와 함께 교반함으로써 담체볼의 유동에 의한 교반 사각지대를 없애면서 동시에 음식쓰레기의 생분해를 촉진시킬 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 미생물에 액상 발효된 고형물이 포함된 현탁액을 음식물발효부로 반복적인 재순환과 더불어, 다단계 여과 과정을 수행함으로써, 오수관 또는 하수관으로 배출되는 처리수는 고형물의 유출율이 현저히 낮춰 맑은 정수만이 배출되도록 하여 음식쓰레기 처리에 따른 환경오염 방지할 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 고형물 회수통에 펌핑, 담체 및 필터기능이 있는 스펀지 박스체에서 고형물을 필터링하는 처리수를 하부 온수통으로 다시 순환 배출시킴으로서, 온수 가열에 따른 에너지를 절감함은 물론, 배출수를 재사용함으로써, 상수도 낭비를 방지할 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 고형물을 스펀지 박스체에서 2차로 충분한 발효와 수분을 제거한 후, 건조 분말형태로 배출하여 비료로 사용, 충분한 발효와 수분이 제거된 건조분말 상태이므로 장기간 보관이 가능하여 사용자가 필요시 사용이 용이하도록 하여 회수 횟수 및 회수양을 사용자의 필용에 따라 임의로 조정이 가능하여 회수주기 조정이 가능하도록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 발효탱크와 여과수단은 다공성 스펀지를 이용하여 제작되기 때문에 교체가 용이하고, 또한 미생물을 이용한 음식물쓰레기 처리장치를 저가로 생산하여 효과적으로 보급할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 반복적인 온수 순환 재사용으로 온수가열에 따른 전기에너지 절약과 더불어 미세 고형물의 여과처리가 반복됨으로, 유출되는 미세 고형물을 최소화시키며 최종 배출되는 배출수는 맑게 정수된 처리수를 배출하는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 음식쓰레기를 미생물과 담체볼을 이용하여 고형물이 포함된 현탁액으로 빠르게 발효 분해시킨 후, 다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 최종적으로 맑은 정수가 자연배출하도록 하고, 고형물이 포함된 현탁액을 음식물발효부로 반복적인 재순환 및 다단계 여과 과정을 수행하여 처리수의 고형물 유출율을 현저히 낮춰 맑은 정수만을 배출함과 동시에 비료로 사용, 충분한 발효와 수분이 제거된 고형물 자원화가 가능하도록 하는 음식쓰레기 처리장치를 이용하는 고형물 자원화방법을 제공함에 있다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 투입구가 형성되는 하우징과; 상기 투입구가 연설되는 내통과; 상기 내통의 상부에 내장되어 투입구를 통해 낙하되는 음식쓰레기를 교반하면서 미생물에 의해 생분해시켜 현탁액으로 액상 발효시키는 음식물발효부와; 상기 내통의 바닥면으로 낙하되는 고형물이 포함된 현탁액을 음식물발효부로 재분사시켜 순환시키는 펌핑수단과; 상기 음식물발효부에서 낙하되어 저장되는 고형물 및 현탁액을 1이상 n차 필터링시켜 맑은 정수로 정화하는 여과수단; 및, 미생물에 의한 액상 발효 및 분해를 촉진하기 위해 상기 내통의 저면에 결합되는 히팅수단을; 포함하여 이루어지며, 상기 내통의 일측 상부에 설치되어 상기 음식물발효부에서 배출된 고형물이 함유된 혼탁수를 펌핑, 담체 및 필터 기능으로 발효 및 건조하는 고형물 자원화수단을; 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치를 개시한다.
또한, 상기 음식물발효부는 음식물쓰레기를 미생물에 의해 생분해시켜 액상 발효시키는 발효탱크와; 상기 발효탱크의 하부을 떠받치도록 상기 내통에 고정되는 지지프레임과; 상기 발효탱크 내에 설치되어 음식물쓰레기를 교반하는 교반수단과; 상기 발효탱크의 내부에서 일정 높이로 저장되고, 음식쓰레기를 미세화 하면서 유동에 의해 음식쓰레기의 교반 사각지대를 없애 발효탱크 전체에 음식물쓰레기를 분산될 수 있도록 서로 다른 사이즈로 구성되는 담체볼을 포함하여 이루어지되, 상기 발효탱크는 미생물의 서식과 액상 발효된 현탁액이 낙하되도록 다공성 스펀지로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 교반수단은 발효탱크의 내부에서 일정 간격을 두고 배치되는 다수의 교반축과; 상기 각 교반축의 좌우 방사상 방향으로 다수 결합되는 교반대를 매개로 연결되는 제1교반날과; 상기 각 교반축의 상하 방사상 방향으로 다수 결합되는 교반대를 매개로 연결되는 제2교반날로 이루어지되, 상기 제1교반날의 회전반경은 상기 제2교반날의 회전반경 보다 상대적으로 크게 하여 교반 사각지대를 최소화시키고, 상기 각 교반축은 하우징의 외부로 노출되게 결합되고, 노출된 교반축에는 스프로켓이 결합되고, 상기 각 스프로켓은 구동수단에 의해 회전하는 체인 또는 벨트에 맞물려 동시 회전되고, 상기 각 교반축의 높이와 간격은 제1교반날이 발효탱크의 바닥면에 접촉되지 않도록 회전반경에 대응하는 높이와 간격으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 펌핑수단은 내통에 저장된 현탁액에 수장되는 수중펌프와; 상기 수중펌프와 연결되고 분사노즐이 발효탱크의 내부로 노출되게 결합되는 분사관을; 포함하고, 상기 내통은 바닥면에 수중펌프의 가동 여부를 제어하는 수위센서를 갖고, 천정에는 상기 분사노즐로 분사되는 고형물이 포함된 현탁액을 충돌에 의해 내통 전체로 확산되도록 간섭판이 더 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 여과수단은 상기 음식물발효부에서 낙하되는 고형물과 현탁액을 내통의 바닥면으로 안내할 수 있도록 일측은 상기 배출구 보다 더 높은 지점에 고정되고, 타측은 내통의 바닥면에 밀착되게 고정되어 직삼각형의 빗면 형태로 경사지게 배치되는 제1경사필터와; 상기 제1경사필터의 저면에 직교되게 결합되는 1이상 n개의 제2경사필터와; 상기 배출구를 삼각 구조로 감싸 필터링되도록 상기 제1경사필터와 동일 각도로 경사진 빗면을 갖게 감싸는 캡필터;를 포함하여 이루어지되, 상기 제1경사필터 및 상기 제2경사필터의 하단은 내통의 바닥면에서 이격되어 침전된 고형물이 펌핑수단에 의해 재순환이 용이하도록 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 발효탱크 또는 내통에는 염도를 측정하는 염도센서가 더 설치되고, 천정에는 염도조절을 위한 상수도분사노즐이 더 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고형물 자원화수단은 상기 내통의 다른 상측으로 연장 형성되어 고형물이 포함된 현탁액을 펌핑하기 위한 수중펌프와; 상기 수중펌프에서 수용되는 고형물이 포함된 현탁액을 1차 발효와 수분을 제거하여 필터링 한 후, 고형물을 배출하기 위한 스펀지 박스체와; 상기 스펀지 박스체에 관통 설치되어 수분이 제거된 고형물을 배출하도록 작동하는 작동 스크류와; 상기 스펀지 박스체와 연계 설치되어 상기 작동 스크류로부터 이동되는 고형물을 받아 2차 발효와 건조 분말 형태로 배출시키는 고형물 회수통을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고형물 자원화수단에서 고형물이 포함된 현탁액을 펌핑, 담체 및 필터기능이 있는 스펀지 박스체에서 고형물을 필터링하는 처리수를 하부 온수통으로 다시 순환 배출시키도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 스펀지 박스체는 개방된 상측으로 내부 수용 공간을 갖으며, 하측으로 처리수를 배출하는 처리수 배출관으로 형성되는 메인 케이스와; 상기 메인 케이스의 내측으로 수용 설치되어 고형물이 포함된 현탁액의 1차 발효와 수분을 제거하도록 필터링하는 담체 필터와; 상기 담체 필터의 내측으로 설치되어 처리수를 배출하도록 설치되는 다공통을 포함하여 구성하되, 상기 작동 스크류는 메인케이스와 담체 필터 및 다공통을 모두 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고형물 회수통은 상측이 개방 형성되며 바닥면이 일정 경사면으로 형성되어 고형물을 수거하도록 설치되는 회수 통체와; 상기 회수 통체의 내측에 마련되어 고형물에 잔존하는 미생물의 2차 발효 및 건조가 이루어지도록 설치되는 여과 필터막과; 상기 회수 통체의 내측에 결합되어 미생물의 담체 및 공기통로 역할을 하도록 설치되는 스펀지 담체와; 상기 회수 통체와 스펀지 담체에 모두 관통 결합되어 발효 건조된 고형물 분말을 배출하는 고형물 배출관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 투입구가 형성된 하우징과; 상기 투입구와 연설되는 내통과; 상기 내통의 상부에 내장되어 투입구를 통해 낙하되는 음식쓰레기를 교반하면서 미생물에 의해 생분해시켜 현탁액으로 액상 발효시키는 음식물발효부와; 상기 내통의 바닥면으로 낙하되는 고형물이 포함된 현탁액을 음식물발효부로 재분사시켜 순환시키는 펌핑수단과; 상기 음식물발효부에서 낙하되어 저장되는 고형물 및 현탁액을 1이상 n차 필터링시켜 맑은 정수로 정화하는 여과수단과; 미생물에 의한 액상 발효 및 분해를 촉진하기 위해 상기 내통의 저면에 결합되는 히팅수단; 및, 상기 내통의 일측 상부에 설치되어 상기 음식물발효부에서 배출된 고형물이 함유된 혼탁수를 펌핑, 담체 및 필터 기능으로 발효 및 건조하는 고형물 자원화수단을 더 포함하는 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치를 이용하는 고형물 자원화방법으로서, 유입된 음식쓰레기를 교반하면서 미생물과 담체볼을 이용하여 고형물이 포함된 현탁액으로 발효 분해시키는 단계; 상기 발효 분해단계에서 내통으로 유입되는 고형물이 포함된 현탁액을 다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 최종적으로 맑은 정수를 자연배출시키는 단계; 상기 다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 걸러지는 고형물이 포함된 현탁액을 내통의 바닥에서 펌핑수단으로 펌핑하여 상기 음식물발효부로 반복적인 재순환하는 단계; 상기 다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 걸러지는 고형물이 포함된 현탁액을 내통의 바닥에서 다른 펌핑수단으로 펌핑하여 상기 고형물 자원화수단으로 순환 바이패스하는 단계; 상기 고형물 자원화수단에 의해 펌핑, 담체 및 필터 기능으로 발효 및 건조된 고형물을 저장 및 수거하는 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 미생물을 이용한 음식물쓰레기 처리장치에 따르면, 미생물이 배양된 담체와 다공성 스펀지를 통해 음식물쓰레기를 효과적으로 생분해시켜 액상발효시킨 후 반복적인 재순환 및 다단계 여과 과정을 수행하여 맑은 정수로 배출시킴으로써, 하수종말처리장의 정화처리 간소화로 정부기관의 재정손실을 크게 줄이고 음식쓰레기 발생지에서 이동 없이 소멸처리가 가능한 효과가 있다.
또한, 발효통에서 배출된 고형물이 함유된 혼탁수를 고형물 회수통에 펌핑, 담체 및 필터기능이 있는 스펀지 박스체에서 고형물을 필터링하는 처리수를 하부 온수통으로 다시 순환 배출시킴으로서, 온수 가열에 따른 에너지를 절감함은 물론, 배출수를 재사용함으로써, 상수도 낭비를 방지할 수 있다.
또한, 고형물을 스펀지 박스체에서 2차로 충분한 발효와 수분을 제거한 후, 건조 분말형태로 배출하여 비료로 사용, 충분한 발효와 수분이 제거된 건조분말 상태이므로 장기간 보관이 가능하여 사용자가 필요시 사용이 용이하도록 하여 회수 횟수 및 회수량을 사용자의 필요에 따라 임의로 조정이 가능하여 회수주기 조정이 가능하게 할 수 있다.
또한, 미생물이 서식하는 다공성 스펀지를 이용하여 발효탱크를 구성하고, 또한 발효탱크의 내부에 담체볼을 일정 높이로 저장하여 음식물쓰레기와 함께 교반함으로써 담체볼의 유동에 의한 교반 사각지대를 없애면서 동시에 음식물쓰레기의 생분해를 촉진시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 발효탱크와 여과수단은 다공성 스펀지를 이용하여 제작되기 때문에 교체가 용이하고, 또한 미생물을 이용한 음식물쓰레기 처리장치를 저가로 생산하여 효과적으로 보급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 반복적인 온수 순환 재사용으로 온수가열에 따른 전기에너지 절약과 더불어 미세고형물의 여과처리가 반복됨으로, 유출되는 미세고형물을 최소화시키며 최종 배출되는 배출수는 맑게 정수된 처리수를 배출하는 효과가 있다
또한, 고형물 회수통에 펌핑, 담체 및 필터기능이 있는 스펀지 박스체에서 고형물을 필터링하는 처리수를 하부 온수통으로 다시 순환 배출시킴으로서, 온수 가열에 따른 에너지를 절감함은 물론, 배출수를 재사용함으로써, 상수도 낭비를 방지할 수 있다.
또 본 발명은, 미생물에 액상 발효된 고형물이 포함된 현탁액을 음식물발효부로 반복적인 재순환과 더불어, 다단계 여과 과정을 수행함으로써, 오수관 또는 하수관으로 배출되는 처리수는 고형물의 유출율이 현저히 낮춰 맑은 정수만이 배출되도록 하여 음식쓰레기 처리에 따른 환경오염 방지할 수 있도록 함에 있다.
또 본 발명은, 고형물 회수통에 펌핑, 담체 및 필터기능이 있는 스펀지 박스체에서 고형물을 필터링하는 처리수를 하부 온수통으로 다시 순환 배출시킴으로서, 온수 가열에 따른 에너지를 절감함은 물론, 배출수를 재사용함으로써, 상수도 낭비를 방지할 수 있도록 함에 있다.
도 1 내지 도 9는 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치를 보인 실시 예로서,
도 1은 본 발명의 의한 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치를 나타내는 단면 구성 예시도,
도 2는 도 1에서 내통에 결합된 발효탱크를 도시한 사시도,
도 3은 도 1에서 발췌된 교반수단을 나타내는 사시도,
도 4는 도 1에서 교반수단을 나타내는 횡단면도,
도 5는 도 1에서 간섭판으로 분사되는 현탁액을 나타내는 확대도,
도 6은 도 1에서 여과수단을 확대한 확대도,
도 7은 도 1에서 체크밸브의 작동을 나타내는 작동도,
도 8은 도 1에서 여과수단의 작용을 보인 예시도,
도 9는 본 발명의 의한 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치에 따른 고형물 자원화수단을 보인 요부 구성 예시도이다.
도 10은 본 발명의 의한 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치를 이용한 고형물 자원화방법을 보인 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 9는 본 발명에 의한 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치를 보인 실시 예이다.
본 발명은 음식물발효부로 유입된 음식쓰레기를 미생물과 담체볼을 이용하여 고형물이 포함된 현탁액으로 빠르게 발효 분해시킨 후, 다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 최종적으로 맑은 정수가 자연배출되도록 함과 아울러, 2차로 고형물이 포함된 현탁액에서 비료로 사용, 충분한 발효와 수분이 제거된 고형물을 자원화가 가능하도록 하는 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치를 제공하는 것이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 의한 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 정화장치(100)는 투입구(11)가 형성되는 하우징(10); 상기 투입구(11)가 연설되는 내통(20); 상기 내통(20)의 상부에 내장되어 투입구(11)를 통해 낙하되는 음식쓰레기를 교반하면서 미생물에 의해 생분해시켜 현탁액으로 액상 발효시키는 음식물발효부(30); 상기 내통(20)의 바닥면으로 낙하되는 고형물이 포함된 현탁액을 음식물발효부(30)로 재분사시켜 순환시키는 펌핑수단(40); 상기 음식물발효부(30)에서 낙하되어 저장되는 고형물 및 현탁액을 1이상 n차 필터링시켜 맑은 정수로 정화하는 여과수단(50); 및, 미생물에 의한 액상 발효 및 분해를 촉진하기 위해 상기 내통(20)의 저면에 결합되는 히팅수단(60);을 포함하고 상기 내통(20)의 일측 상부에 설치되어 상기 음식물 발효부(30)에서 배출된 고형물이 함유된 혼탁수를 펌핑, 담체 및 필터 기능으로 발효 및 건조하는 고형물 자원화수단(70)을 더 포함하여 구성하게 된다.
상기 하우징(10)은 내통(20)의 보온 유지는 물론, 악취의 유출을 방지하는 기능과 더불어 기계적 소음을 차폐하는 기능을 겸하도록 형성할 수 있다.
또한, 이러한 하우징(10)은 실시예로 SUS계열로 하되, 2개의 금속판 사이에 글라스울과 같은 방음과 보온을 위한 단열재(미도시)가 개재될 수 있다.
또한, 상기 하우징(10)은 음식쓰레기를 투입할 수 있는 투입구(11)가 형성되고, 상기 투입구(11)는 상기 내통(20)에 연설되어 구성될 수 있다.
또한, 상기 내통(20)은 하우징(10)과 같은 재질로 이루어질 수 있고, 다만 하우징(10)과의 사이에 배수관(122)과, 분사관(42)이 설치될 수 있는 공간을 확보할 수 있는 사이즈로 구성됨이 바람직하다.
상기 음식물발효부(30)는 상기 내통(20)의 상부에 내장되어 투입구(11)를 통해 낙하되는 음식쓰레기를 교반하면서 미생물에 의해 생분해시켜 현탁액으로 액상 발효시키는 기능을 가지도록 구성할 수 있다.
이러한 음식물발효부(30)는 발효탱크(32)와, 지지프레임(31)과 교반수단(33) 및 담체볼(34)을 포함하여 구성된다.
상기 발효탱크(32)는 상기 지지프레임(31)에 의해 지지되고, 미생물의 서식지를 제공하고, 더불어 액상 발효된 현탁액을 필터링하는 기능을 겸한다.
이러한 발효탱크(32)의 상부는 개방된 상태로 투입구(11)를 통해 낙하되는 음식쓰레기를 저장할 수 있도록 구성된다. 여기서 상기 발효탱크(32)는 다공성 스펀지로 이루어짐으로써, 보온과 함께 소음을 차폐할 수 있는 부가적인 기능을 겸할 수 있다.
바람직하게는, 내통 4개 측면을 스펀지 박스체로 구성, 스펀지는 다공성으로 미생물
또한, 상기 발효탱크(32)는 다공성 스펀지 이외에, PU, PP와 같은 합성수지 계열의 발포체로 이루어질 수 있다.
아울러 상기 지지프레임(31)은 발효탱크(32)를 떠받쳐 지지하기 위한 것으로, 상기 내통(20)의 고정되는 구조가 바람직하다.
한편 도 2와 같이, 상기 발효탱크(32)는 다공성 스펀지로 이루어지는 바, 이를 지지하기 위한 틀프레임(321)이 발효탱크(32)의 4측면과 바닥면에 더 결합되어 구성된다. 이때 발효탱크(32)의 바닥면에 위치되는 틀프레임(321)에는 격자프레임(322)을 결합시켜 음식쓰레기에 의해 발효탱크(32)의 처짐을 방지할 수 있도록 이루어진다.
그리고 후술되는 펌핑수단(40)의 분사관(42)이 연결되는 좌측면의 틀프레임(321) 역시 내부에 격자프레임(322)을 결합시켜 지지력을 더욱 확보할 수 있도록 구성할 수 있다.
상기 담체볼(34)은 발효탱크(32)의 내부에서 일정 높이로 저장되고, 음식물쓰레기를 미세화 하면서 유동에 의해 음식쓰레기의 교반 사각지대를 없애 발효탱크(32) 전체에 음식쓰레기를 분산될 수 있도록 서로 다른 사이즈로 구성할 수 있다.
이러한 담체볼(34)은 5 내지 10mm 범위의 서로 다른 크기를 갖는 것으로, 불규칙한 표면을 갖는 다공성물질로 제공될 수 있다.
한편, 다공성 스펀지로 이루어지는 발효탱크(32)와, 담체볼(34)은 미생물의 증식과 생장을 촉진하기 위해 부착 표면을 제공하는 일종의 매체(medis)로써, 유기물이나 영양물질은 담체에 부착된 미생물의 생물 막에서 생흡착되기도 하고 미생물에 의해 산화 분해되거나 섭취된다.
따라서 담체볼(34)의 재료는 음식쓰레기의 액상 발효 및 분해에 특화된 PP, 세라믹, 목재, 활성탄, 목탄 등이 사용될 수 있다. 이러한 상기 담체볼(34)은 다공성 물질로 미생물이 서식할 수 있는 공간을 마련하기 때문에 발효탱크(32)의 내부에 저장될 경우 음식물쓰레기의 미생물 발효 효과를 증대시킬 수 있다,
또한, 상기 담체볼(34)과 담체볼(34) 사이에 형성된 공극으로 음식쓰레기를 위치시킴으로써, 음식쓰레기를 발효탱크(32) 전체에 걸쳐 균일하게 분산시킬 수 있고, 더불어 교반수단(33)에 의해 유동되어 교반 사각지대를 없애는 부가적인 기능을 할 수 있다.
또한, 상기 교반수단(33)은 상기 발효탱크(32) 내측에 설치되어 음식쓰레기를 교반하면서 담체볼(34)을 유동시키는 기능을 한다.
이러한 교반수단(33)은 도 3과 같이, 발효탱크의 내부에서 일정 간격을 두고 배치되는 다수의 교반축(331)과, 상기 각 교반축(331)의 좌우 방사상 방향으로 다수 결합되는 교반대(334)를 매개로 연결되는 제1교반날(332)과, 상기 각 교반축(331)의 상하 방사상 방향으로 다수 결합되는 교반대(334)를 매개로 연결되는 제2교반날(333)로 이루어진다. 이때 상기 제1교반날(332)의 회전반경은 상기 제2교반날(333)의 회전반경 보다 상대적으로 크게 하여 교반 사각지대를 최소화시켜 발효탱크(32) 전체에 음식물쓰레기를 균일하게 교반시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 각 교반축(331)의 높이와 간격은 회전반경이 큰 제1교반날(332)이 발효탱크(32)의 바닥면에 접촉되지 않도록 회전반경에 대응하는 높이와 간격으로 구성하는 것이 바람직하다.
한편, 도 4와 참조하면, 상기 각 교반축(331)은 하우징(10)의 외부로 노출되게 결합되고, 노출된 교반축(331)에는 스프로켓(331a)이 결합되고, 상기 각 스프로켓(331a)은 구동수단(335)에 의해 회전하는 체인(336) 또는 벨트에 맞물려 동시 회전함으로써 에너지를 절감할 수 있도록 구성할 수 있다.
여기서 구동수단(335)은 전기모터일 수 있으며, 이러한 전기모터의 정/역회전과, 휴지시간을 통해 교반기능을 충분히 수행하도록 함으로써, 미생물에 의한 액상 발효 및 분해가 용이하게 이루어지도록 기능할 수 있다.
상기 펌핑수단(40)은 상기 내통(20)의 바닥면으로 낙하되는 고형물이 포함된 현탁액을 음식물발효부(30)로 재분사시켜 순환시키는 기능을 한다.
이러한 상기 펌핑수단(40)은 내통(20)에 저장된 현탁액에 수장되는 수중펌프(41)와, 상기 수중펌프(41)와 연결되고 분사노즐(421)이 발효탱크(32)의 내부로 노출되게 결합되는 분사관(42)을 포함하여 구성된다. 이때 상기 내통(20)에는 수중펌프(41)의 가동 여부를 제어하는 수위센서(21)가 구비되어 구성될 수 있다.
여기서 상기 분사노즐(421)은 도 5와 같이, 분사관(42)의 단부에 방사상으로 다수 배치되어 어느 하나의 분사노즐(421)이 막힌다 하더라도 다른 하나의 분사노즐(421)이 고형물과 현탁액을 분사시킬 수 있게 구성될 수 있다. 이때 상기 내통(20)은 천정에 상기 분사노즐(421)로 분사되는 고형물이 포함된 현탁액을 충돌시켜 비산시키는 간섭판(24)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 상기 간섭판(24)은 SUS304 재질로 이루어지는 것으로, 이를 통해 간섭판(24)에 부딪힌 고형물은 미세하게 분해되고, 또한 현탁액은 주변으로 비산되어 넓게 분사되는 효과가 있다.
따라서 상기 펌핑수단(40)을 통해 펌핑된 고형물 및 현탁액은 발효탱크(32) 전체에 균형있게 공급될 수 있는 구조이다.
또한, 상기 분사노즐(421)로 분사되어 재투입되는 고형물 및 현탁액은 세척기능과 미발효된 고형물을 재발효시키기 위함이다.
여기서 발효통에서 배수된 혼탄액을 재순환기능 반복으로 미 발효 미세 고형물을 재처리하는 효과로 고형물 발효 효율성 증대, 세척수 온수 재사용으로 상수도 절약, 온수가열에 필요한 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다.
또한, 재투입되는 고형물과 현탁액은 히팅수단(60)을 통해 열이 가해진 온수 상태이므로 발효 효율을 더욱 극대화할 수 있게 된다.
한편, 상기 내통(20)의 천정에는 염도조절을 위한 상수도분사노즐(13)이 설치되어 구성될 수 있다.
이러한 상기 상수도분사노즐(13)은 미생물에 의해 음식물쓰레기의 생분해와 발효 효과가 떨어지기 때문에 현탁액의 염도가 높아질 경우, 상수도분사노즐(13)을 통해 수돗물을 공급하여 염도를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해 상기 발효탱크(32) 또는 내통(20)의 바닥면에는 현탁액의 염도를 측정하는 염도센서(23)가 더 구비될 수 있다.
상기 여과수단(50)은 상기 음식물발효부(30)에서 낙하되어 저장되는 고형물 및 현탁액을 1이상 n차 필터링시켜 맑은 정수로 정화시키는 기능을 한다.
이러한 상기 여과수단(50)은 도 6 내지 도 8을 참조하면, 제1경사필터(51)와, 제2경사필터(52) 및 캡필터(53)로 구성될 수 있는 데, 모두 다공성 스폰지필터로서, 제1경사필터(51)와, 제2경사필터(52) 및 캡필터(53)의 층별 겹치는 스폰지필터 구성으로 미생물을 담아놓는 담체기능 강화로 고형물 액상화 기능을 효율적으로 높일 수 있다.
또한, 상기 제1경사필터(51)는 상기 음식물발효부(30)에서 낙하되는 고형물과 현탁액을 내통(20)의 바닥면으로 안내할 수 있도록 일측은 상기 배출구(12) 보다 더 높은 지점에 고정되고, 타측은 내통의 바닥면에 밀착되게 고정되어 직삼각형의 빗면 형태로 경사지게 배치되는 구조가 바람직하다.
여기서 제1경사필터(51)의 기능 및 효과로는 타공판을 통과한 혼탁액에서 고형물을 필터링하여 맑은 처리수는 하부로 내려 보냄과 아울러 고형물은 펌핑수단 방향으로 내려 보내는 기능을 할 수 있다.
또한, 상기 제2경사필터(52)는 제1경사필터(51)의 저면에 직교되게 1이상 n개가 결합되는 구조이다.
여기서 상기 제2경사필터(52) 역시 제1경사필터(51)의 경사도에 의해 경사지게 배치되기 때문에 상기 제1경사필터(51)에서 필터링되어 낙하되는 일부의 현탁액과 고형물이 접촉되도록 하여 여과효율을 증대시킬 수 있게 구성된다.
또한 상기 제2경사필터(52)는 경사도에 의해 수위의 고저(高低)에 의해서도 고형물과 현탁액을 필터링시킬 수 있고, 1이상 n개의 배치에 의해 좌우방향에서도 고형물과 현탁액을 필터링시킬 수 있게 때문에 오수관 또는 하수관으로 배출되는 고형물의 유출율을 현저히 낮춰 맑은 정수만이 배출될 수 있는 구조를 마련할 수 있게 된다.
여기서 제1경사필터(51)의 기능 및 효과로는 다공성 스펀지필터로 미생물 담체 기능을 하게 되므로 고형물을 차단하는 효과와 서식하는 미생물에 의해 미세 고형물을 분해하는 효과를 높일 수 있다.
한편, 상기 제1경사필터(51) 및 상기 제2경사필터(52)의 하단은 내통(20)의 바닥면에서 이격되어 내통(20)의 바닥면에 침전된 입자가 큰 고형물을 수중펌프로 효과적으로 이동될 수 있도록 구성된다.
따라서 내통의 바닥면에 침전된 고형물은 펌핑수단(40)에 의해 발효탱크(32)로 재순환시켜 재발효될 수 있는 구조를 마련할 수 있게 된다.
또한, 상기 캡필터(53)는 상기 배출구(12)를 삼각 구조로 감싸 필터링되도록 상기 제1경사필터(51)와 동일 각도로 경사진 빗면을 갖게 감싸는 구조이다.
이러한 상기 캡필터(53)는 틀프레임(미도시)에 결합된 다공성 스펀지로 이루어지는 것으로, 이러한 캡필터(53)는 상부면이 제1경사필터(51)와 동일한 빗변을 갖게 구성됨으로 발효탱크(32)에서 낙하되는 고형물이나 현탁액을 배출구(12)로 직접적으로 유입되지 않게 구성된다.
또한 상기 캡필터(53)는 면적이 비교적 협소하고, 하부면 역시 상부면과 역삼각형 형태로 배치되기 때문에 캡필터(53)의 상부면을 통과한 일부의 현탁액은 미미하게 유입되고, 유입된 현탁액 역시 배출구(12)로 직접적으로 배출되지 않고 여과되어 낙하된다.
따라서 내통(20)의 수위가 캡필터(53)를 수장시킬 만큼 수위에서만 현탁액이 배출구(12)로 배출되기 때문에 이는 결국, 현탁액과 고형물을 다단계의 여과 과정을 거쳐 맑은 정수만이 배출될 수 있게 된다.
한편, 상기 히팅수단(60)은 미생물에 의한 액상 발효를 촉진하기 위해 상기 내통(20)의 저면에 결합되는 구조이다.
이때 상기 내통(20)에는 수온을 측정하는 온도감지센서(23)가 더 구비되어 구성될 수 있다.
여기서 상기 히팅수단(60)은 상기 내통(20)의 크기에 따라 다수개로 설치될 수 있으며, 열전달 효율과 소비전력이 코일타입에 비해 비교적 낮은 면상발열체가 사용될 수 있다.
한편 상기 내통(20)에는 일정수위에서 최종적으로 캡필터(53)를 거쳐 1이상 n차 필터링된 정수가 자연배출되도록 체크밸브(121)가 마련된 배출구(12)가 형성된다.
이러한 상기 배출구(12)에 형성된 체크밸브(121)는 부식에 강한 가벼운 소재로 이루어지고, 도 7과 같이, 수압에 의해 밀려 열리면서 배수가 되고, 배수가 끝나면 자동으로 닫히면서 온기 유실을 방지함과 더불어, 오수관과 연결되는 배수관(122)에 통해 발효탱크(32)으로 역류하는 악취를 차단하는 효과를 제공할 수 있다.
상기 고형물 자원화수단(70)은 상기 내통(20)의 일측 상부에 설치되어 상기 음식물 발효부(30)에서 배출된 고형물이 함유된 혼탁수를 펌핑, 담체 및 필터 기능으로 발효 및 건조하는 기능을 하는 장치 구조로서, 상기 내통(20)의 다른 상측으로 연장 형성되어 고형물이 포함된 현탁액을 펌핑하기 위한 펌프(710)와; 상기 펌프(710)에서 수용되는 고형물이 포함된 현탁액을 1차 발효와 수분을 제거하여 필터링 한 후, 고형물을 배출하기 위한 스펀지 박스체(720)와; 상기 스펀지 박스체(720)에 관통 설치되어 수분이 제거된 고형물을 배출하도록 작동하는 작동 스크류(730)와; 상기 스펀지 박스체(720)와 연계 설치되어 상기 작동 스크류(730)로부터 이동되는 고형물을 받아 2차 발효와 건조 분말 형태로 배출시키는 고형물 회수통(740)을 포함하여 구성하게 된다.
여기서, 상기 고형물 자원화수단(70)에서 고형물이 포함된 현탁액을 펌핑, 담체 및 필터기능이 있는 스펀지 박스체에서 고형물을 필터링하는 처리수를 하부 온수통으로 다시 순환 배출시키도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 펌프(710)는 상측으로 내통을 관통하여 상기 스펀지 박스체(720)의 상측까지 연결되어 고형물이 포함된 현탁액을 분사하는 분사관(711)으로 구성하게 된다.
또한, 상기 스펀지 박스체(720)는 개방된 상측으로 내부 수용 공간(721a)을 갖으며, 하측으로 처리수를 배출하는 처리수 배출관(721b)으로 형성되는 메인 케이스(721)와; 상기 메인 케이스(721)의 내측으로 수용 설치되어 고형물이 포함된 현탁액의 1차 발효와 수분을 제거하도록 필터링하는 담체 필터(723)와; 상기 담체 필터(723)의 내측으로 설치되어 처리수를 배출하도록 설치되는 다공통(725)을 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 담체 필터(723) 및 다공통(725)은 그 바닥면이 원추형태로 하부 중심으로 갈수록 경사지는 형태로 제공되어 고형물이 포함된 현탁액의 배수 흐름을 유도하도록 형성할 수 있다.
또한, 다공통(725)은 스테인레스 재질의 통체로서, 통체의 둘레와 바닥에는 다수의 관공(725a)이 형성되어 배수 및 공기 흐름을 유도하도록 형성할 수 있다.
또한, 상기 작동 스크류(730)는 모터(M)로 구동되는 스크류 형태로 수분이 제거된 고형물을 스크류방식으로 이동시키도록 설치할 수 있다. 이때 상기 작동 스크류(730)는 메인케이스(721)와 담체 필터(723) 및 다공통(725)을 모두 관통하도록 설치되어 수분이 제거된 고형물을 스크류 구조로 신속하게 상기 고형물 회수통(740)으로 배출할 수 있도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 고형물 회수통(740)은 작동 스크류(730)로부터 이동되는 고형물을 받아 2차 발효와 건조 분말 형태로 배출시키는 것으로서, 상측이 개방 형성되며 바닥에는 일정 경사의 바닥 경사면(741a)으로 형성되어 고형물을 수거하도록 설치되는 회수 통체(741)와; 상기 회수 통체(741)의 내측에 마련되어 고형물에 잔존하는 미생물의 2차 발효 및 건조가 이루어지도록 설치되는 여과 필터막(743)과; 상기 회수 통체(741)의 내측에 결합되어 미생물의 담체 및 공기통로 역할을 하도록 설치되는 스펀지 담체(745)와; 상기 회수 통체(741)와 스펀지 담체(745)에 모두 관통 결합되어 발효 건조된 고형물 분말을 배출하는 고형물 배출관(747)을 포함하여 구성하게 된다.
여기서, 상기 회수 통체(741)의 바닥 경사면(741a)에 의해 건조 분말된 고형분을 하측으로 포집하여 충분히 발효 배출을 유도하도록 하고, 보관시에는 여과 필터막에 잔존한 미생물에 스펀지 담체를 통해 공기 흐름을 유도하여 발효와 건조 기능을 신속하게 유도하도록 할 수 있다.
이로써, 음식물발효부에서 배출된 고형물이 함유된 혼탁수를 고형물 회수통에 펌핑, 담체 및 필터기능이 있는 스펀지 박스체에서 고형물을 필터링하는 처리수를 하부 온수통으로 다시 순환 배출시킴으로서, 온수 가열에 따른 에너지를 절감함은 물론, 배출수를 재사용함으로써, 상수도 낭비를 방지할 수 있게 되는 것이다.
또한, 고형물을 스펀지 박스체에서 2차로 충분한 발효와 수분을 제거한 후, 건조 분말형태로 배출하여 비료로 사용, 충분한 발효와 수분이 제거된 건조분말 상태이므로, 장기간 보관이 가능하여 사용자가 필요시 사용이 용이하고, 회수 횟수 및 회수양을 사용자의 필요에 따라 임의로 조정이 가능하여, 회수주기 조정 또한 가능하다.
한편, 본 발명의 하우징(10) 내부에 설치되어 공기의 흐름을 유도하는 송풍기(80)가 설치되고, 하우징(10)에는 스펀지 필터가 구비된 통풍구(81)가 위치를 달리하여 구성됨으로서, 처리장치 내의 공기압과 통풍구 외부의 공기 환경에 따라 어느 일측의 통풍구로 공기가 유입되면 다른 일측의 통풍구는 공기의 배출로가 됨으로서, 처리장치의 내통과 하우징 사이의 전체 공간의 공기의 흐름을 원활히 하여 공기 유입시에는 외부의 산소 공급을 가능하게 할 수 있다.
이는 고형물 자원화장치내의 스펀지 박스체에서 서식하는 호기성 미생물에 산소를 공급하여 번식력과 발효력을 향상시키며 다른 일측의 통풍구는 고형물이 발효 건조되면서 발생되는 수증기를 외부로 배출함으로 처리기 내의 습기를 제거하는 역할도 가능하게 할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 음식쓰레기 처리장치를 이용하는 고형물 자원화방법을 제시할 수 있다.
<미생물 발효 분해 단계>
유입된 음식쓰레기를 교반하면서 미생물과 담체볼을 이용하여 고형물이 포함된 현탁액으로 발효 분해시키는 단계를 구성할 수 있다(S100).
여기서는 다공성 스펀지로 이루어지는 발효탱크 내에 설치되어 음식물쓰레기를 교반하는 교반수단에 의해 발효탱크 전체에 음식쓰레기를 분산하면서 담체볼을 이용하여 미생물의 서식과 액상 발효된 현탁액이 낙하되도록 하는 과정인 것이다
<필터링 정수 배출단계>
상기 발효 분해단계에서 내통으로 유입되는 고형물이 포함된 현탁액을 다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 최종적으로 맑은 정수를 자연배출시키는 단계를 공성할 수 있다(S200).
여기서는 여과수단으로 상기 음식물발효부에서 낙하되는 고형물과 현탁액을 내통의 바닥면으로 안내할 수 있도록 한 쪽은 상기 배출구 보다 더 높게 다른 한 쪽으로 갈수록 빗면 형태로 경사지게 배치되는 제1경사필터와, 상기 제1경사필터의 저면에 직교되게 결합되는 1이상 n개의 제2경사필터와, 상기 배출구를 삼각 구조로 감싸 필터링되도록 상기 제1경사필터와 동일 각도로 경사진 빗면을 갖게 감싸는 캡필터를 통하여 고형물과 현탁액을 낙하시키면서 필터 내부에서 미생물을 증식시키는 과정으로 내통 바닥으로 낙하되는 침전된 고형물은 펌핑수단에 의해 재순환으로 연결되는 과정으로 다단계 여과 과정을 수행함으로써, 오수관 또는 하수관으로 배출되는 처리수는 고형물의 유출율이 현저히 낮춰 맑은 정수만이 배출되도록 하는 과정이다.
<발효, 분해 및 필터링의 재순환 단계>
상기 다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 걸러지는 고형물이 포함된 현탁액을 내통의 바닥에서 펌핑수단으로 펌핑하여 상기 음식물발효부로 반복적인 재순환하는 단계를 구성할 수 있다(S300).
여기서는 내통 바닥에서 설치된 수중펌프를 통해 분사노즐이 발효탱크의 내부로 노출되게 결합되는 분사관을 경유하여 분사노즐에서 천정에서 상기 분사노즐로 분사되는 고형물이 포함된 현탁액을 충돌에 의해 내통 전체로 확산되도록 간섭판이 영향을 받으며 넓제 확산시켜 재순환하는 과정이다.
<고형물 자원화수단으로 바이패스 단계>
상기 다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 걸러지는 고형물이 포함된 현탁액을 내통의 바닥에서 다른 펌핑수단으로 펌핑하여 상기 고형물 자원화수단으로 순환 바이패스하는 단계를 구성할 수 있다(S400).
여기서는 발효통에서 배출된 고형물이 함유된 혼탁수를 고형물 회수통에 펌핑, 담체 및 필터기능이 있는 스펀지 박스체에서 고형물을 필터링하는 처리수를 하부 온수통으로 다시 순환 배출시킴으로서, 온수 가열에 따른 에너지를 절감함은 물론, 배출수를 재사용함으로써, 상수도 낭비를 방지할 수 있도록 하는 과정이다.
<고형물 저장 및 수거 단계>
상기 고형물 자원화수단에 의해 펌핑, 담체 및 필터 기능으로 발효 및 건조된 고형물을 저장 및 수거하는 단계를 구성할 수 있다(S500).
여기서는 고형물을 스펀지 박스체에서 2차로 충분한 발효와 수분을 제거한 후, 건조 분말형태로 배출하여 비료로 사용, 충분한 발효와 수분이 제거된 건조분말 상태이므로 장기간 보관이 가능하여 사용자가 필요시 사용이 용이하도록 하여 회수 횟수 및 회수양을 사용자의 필용에 따라 임의로 조정이 가능하여 회수주기 조정이 가능하도록 하는 과정이다.
바람직하게는, 통풍구로 부터 외부 건공기를 유입하고 히팅수단에 의한 내부 온공기를 공기의 흐름을 유도하는 송풍기에 통해 혼합하여 스펀지 필터체에 불어줌으로써, 산소는 미생물에 공급하고 건공기는 장치내의 수분을 건조시키는 역할을 하여 냄새를 제거할 수 있다. 더불어 공기의 흐름 공급은 산소를 필요로 하는 호기성 미생물의 번식, 생장능력을 활성화하는데 기여할 수 있다. 이러한 반복적인 온수 순환 재사용으로 온수가열에 따른 전기에너지 절약과 더불어 미세고형물의 여과처리가 반복됨으로, 유출되는 미세고형물을 최소화시키며 최종 배출되는 배출수는 맑게 정수된 처리수를 배출함과 동시에 고형물에는 활성화된 미생물이 성장된 비료료 배출하여 사용할 수 있게 되는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의한 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치에 의해 음식쓰레기를 미생물과 담체볼을 이용하여 고형물이 포함된 현탁액으로 빠르게 발효 분해시킨 후, 다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 최종적으로 맑은 정수가 자연배출하도록 하고, 고형물이 포함된 현탁액을 음식물발효부로 반복적인 재순환 및 다단계 여과 과정을 수행하여 오수관 또는 하수관으로 배출되는 처리수의 고형물 유출율을 현저히 낮춰 맑은 정수만을 배출하도록 함과 아울러, 고형물 자원화ㅜ단을 제공하여 비료로 사용, 충분한 발효와 수분이 제거된 고형물 자원화가 가능하다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 음식쓰레기 처리장치
10 : 하우징 11: 투입구
12: 배출구 121: 체크밸브
122: 배수관 20 : 내통
21: 수위센서 22: 염도센서
23: 온도감지센서 24: 간섭판
30: 음식물발효부 31: 지지프레임
32: 발효탱크 321: 틀프레임
322: 격자프레임 33: 교반수단
331: 교반축 331a: 스프로켓
332: 제1교반날 333: 제2교반날
334: 교반대 335: 구동수단
336: 체인 34: 담체볼
40: 펌핑수단 41: 수중펌프
42: 분사관 421: 분사노즐
50: 여과수단 51: 제1경사필터
52: 제2경사필터 53: 캡필터
60: 히팅수단 70 : 고형물 자원화수단
80 : 송풍기

Claims (11)

  1. 투입구가 형성되는 하우징과; 상기 투입구가 연설되는 내통과; 상기 내통의 상부에 내장되어 투입구를 통해 낙하되는 음식쓰레기를 교반하면서 미생물에 의해 생분해시켜 현탁액으로 액상 발효시키는 음식물발효부와; 상기 내통의 바닥면으로 낙하되는 고형물이 포함된 현탁액을 음식물발효부로 재분사시켜 순환시키는 펌핑수단과; 상기 음식물발효부에서 낙하되어 저장되는 고형물 및 현탁액을 1이상 n차 필터링시켜 맑은 정수로 정화하는 여과수단; 및 미생물에 의한 액상 발효 및 분해를 촉진하기 위해 상기 내통의 저면에 결합되는 히팅수단; 및, 상기 내통의 일측 상부에 설치되어 상기 음식물발효부에서 배출된 고형물이 함유된 혼탁수를 펌핑, 담체 및 필터 기능으로 발효 및 건조하는 고형물 자원화수단을; 더 포함하는 고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치에 있어서,
    상기 고형물 자원화수단은
    상기 내통의 다른 상측으로 연장 형성되어 고형물이 포함된 현탁액을 펌핑하기 위한 수중펌프와; 상기 수중펌프에서 수용되는 고형물이 포함된 현탁액을 1차 발효와 수분을 제거하여 필터링 한 후, 고형물을 배출하기 위한 스펀지 박스체와; 상기 스펀지 박스체에 관통 설치되어 수분이 제거된 고형물을 배출하도록 작동하는 작동 스크류와; 상기 스펀지 박스체와 연계 설치되어 상기 작동 스크류로부터 이동되는 고형물을 받아 2차 발효와 건조 분말 형태로 배출시키는 고형물 회수통을 포함하여 이루어지고,
    다공성 스펀지의 1이상 n차 필터링을 통해 걸러지는 고형물이 포함된 현탁액을 내통의 바닥에서 다른 펌핑수단으로 펌핑하여 상기 고형물 자원화수단으로 순환 바이패스하도록 이루어지 것을 특징으로 하는
    고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 여과수단은
    상기 음식물발효부에서 낙하되는 고형물과 현탁액을 내통의 바닥면으로 안내할 수 있도록 일측은 배출구 보다 높은 지점에 고정되고, 타측은 내통의 바닥면에 밀착되게 고정되어 직삼각형의 빗면 형태로 경사지게 배치되는 제1경사필터와;
    상기 제1경사필터의 저면에 직교되게 결합되는 1이상 n개의 제2경사필터와;
    상기 배출구를 삼각 구조로 감싸 필터링되도록 상기 제1경사필터와 동일 각도로 경사진 빗면을 갖게 감싸는 캡필터;를 포함하여 구성하되,
    상기 제1경사필터 및 상기 제2경사필터의 하단은 내통의 바닥면에서 이격되어 침전된 고형물이 펌핑수단에 의해 재순환이 용이하도록 이루어지며,
    상기 제2경사필터 역시 제1경사필터의 경사도에 의해 경사지게 배치되어 상기 제1경사필터에서 필터링되어 낙하되는 일부의 현탁액과 고형물이 접촉되도록 하여 여과효율을 증대시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 고형물 자원화수단에서 고형물이 포함된 현탁액을 펌핑, 담체 및 필터기능이 있는 스펀지 박스체에서 고형물을 필터링하는 처리수를 하부 온수통으로 다시 순환 배출시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 스펀지 박스체는
    개방된 상측으로 내부 수용 공간을 갖으며, 하측으로 처리수를 배출하는 처리수 배출관으로 형성되는 메인 케이스와;
    상기 메인 케이스의 내측으로 수용 설치되어 고형물이 포함된 현탁액의 1차 발효와 수분을 제거하도록 필터링하는 담체 필터와;
    상기 담체 필터의 내측으로 설치되어 처리수를 배출하도록 설치되는 다공통을 포함하여 구성하되,
    상기 작동 스크류는 메인케이스와 담체 필터 및 다공통을 모두 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 하는
    고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 고형물 회수통은
    상측이 개방 형성되며 바닥면이 일정 경사면으로 형성되어 고형물을 수거하도록 설치되는 회수 통체와;
    상기 회수 통체의 내측에 마련되어 고형물에 잔존하는 미생물의 2차 발효 및 건조가 이루어지도록 설치되는 여과 필터막과;
    상기 회수 통체의 내측에 결합되어 미생물의 담체 및 공기통로 역할을 하도록 설치되는 스펀지 담체와;
    상기 회수 통체와 스펀지 담체에 모두 관통 결합되어 발효 건조된 고형물 분말을 배출하는 고형물 배출관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는
    고형물 자원화수단을 갖는 음식쓰레기 처리장치.
  11. 삭제
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