KR19990001724A - 음식물분해기의 개스처리장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 분해기의 개스처리에 관한 것으로 특히, 분해과정중 생기는 개스를 순환시켜 처리함으로서 음식물 처리 과정중 생기는 악취 탈취 능력과 음식물의 분해 처리 능력을 향상 시키는 것이다.

본 발명의 처리장치 및 그 방법은 내함과 외함으로 분활되고 리본스크류 및 스틱스크류 타입을 혼용한 교반장치를 동력장치에 축설한 분해처리장치와, 상기 내함측에 생성된 분해 개스를 흡입하기 위해 내함측과 배기파이프로 연결시켜 정압의 흡입력을 발생시키는 링블로어와, 상기 링블로어에 의해 내함측 공기를 배기파이프를 통해 흡입하고, 다시 일정한 경로로 유도하는 배기 및 순환을 위한 유도관과, 상기 유도관을 통해 흐르는 공기를 일정압으로 수집하여 공기중에 분포된 먼지 및 수분을 포집하고 그 과정에서 공기를 냉각시키는 사이클론과, 상기 사이클론을 경유한 공기를 열교환을 통해 응축시켜 수분을 재 회수시켜 주기 위해 사이클론과 연결된 수분응축장치와, 상기 수분응축장치를 통해 응축된 액상의 수분을 집수하고 개스의 방출을 억제하는 개스용해탈취조와, 상기 개스용해집탈취조를 통과한 정화된 공기를 다시 내함으로 건조시켜 인도하여 개스를 순환시키는 분기파이프로 구성된 음식물분해기의 개스처리장치와, 음식물 쓰레기의 분해 과정에서 발생된 기체, 수분, 분진 등을 링블로어의 흡입력으로 흡입하는 단계; 상기 단계에서 흡입되는 유체를 유도관을 통해 싸이클론측으로 보내 냉각시키고 분진을 포집하는 단계; 상기 단계를 경유한 유체중 수분을 열교환을 통해 응축시켜 응축수를 형성하고, 이를 통해 수용성 개스의 악취를 응축수 또는 물에 분해시켜 탈취시키는 단계; 상기 단계를 거쳐 수분이 제거된 개스를 다시 분해장치측으로 순환시키는 단계로 음식물 분해기의 개스를 처리하는 것이다.

Description

음식물분해기의 개스처리장치 및 방법

본 발명은 음식물 분해기의 개스처리에 관한 것으로 특히, 분해과정중 생기는 개스를 순환시켜 처리함으로서 음식물 처리 과정중 생기는 악취 탈취 능력과 음식물의 분해 처리 능력을 향상시키는 것이다.

자연계 유기물의 분해는 미생물에 의한 기계적 분해에 의해 이루어지고 있다.

이러한 유기물의 분해 능력은 자연계 스스로 생산과 분해의 교환작용을 통해 지속적으로 유지하고 그 촉매로서 미생물의 활동에 의존하고 있다.

최근 외식산업의 발단은 음식물의 잔류 폐기물을 대량으로 양산하는 원인을 제공하게 되었고, 이를 처리하기 위하여 다양한 처리 방법이 제시 되었다.

무/유기물을 막론하고 단순한 소각방법, 생화학적인 분해 능력에 의존하는 매립 등이 음식물의 처리 방법으로 이용되고 있다.

폐음식물의 처리에 있어서 소각을 제외한 대부분의 음식물의 처리는 생화학적 분해에 의해 처리되고 있어 자연계의 기계적 분해에 의존하는 비중이 크다.

그러나 폐음식물의 처리는 어느 것이나 수질 대기오염 등에 환경오염 부작용이 따르고 더욱이 요식업소에서 발생되는 폐음식물의 처리에 있어서는 일단 단위별로 분산 처리대상 음식물을 일정한 장소에 수집하고, 일괄적으로 처리하는 방법을 적용 함으로써 수송과 처리에 대규모의 장비가 투입되고 그 처리에 많은 비용이 소요되면서도 주변 환경을 오염시키는 문제점이 있었다.

이를 고려하여 미생물을 일정한 공간에 수용한 후 유기물에 해당하는 음식물을 투입시켜 생화학적 분해를 촉진하여 음식물을 분해시키는 처리 방법이 제시되었다.

미생물 제재의 개발은 이러한 일괄 처리 방법을 대신하는 단위별 처리를 가능케 하여 음식물을 대규모로 야적시키고, 매립시키는데 따른 환경 오염과 처리 비용을 절감시킬 수 있는 중요한 토대를 제공하게 된다.

미생물 재재로 개발된 상품명 아나자임(UNIZYME)은 유기물의 분해를 촉진시키는 정도가 음식물 분해 처리에 적당한 것으로 알려진 고형분의 미생물이다.

상기 제재외에 몇가지의 미생물들은 이미 상용화되어 있고, 이를 활용하여 음식물을 분해하는 장치 또한 제공되어 있다.

미생물 제재를 사용하는 음식물의 분해 과정은 기계적 분해, 생화학적 분해, 미생물 작용으로 진행 되는데, 처리 대상물의 미세화 과정에서 미세물로서 탄수화물, 섬유질, 지질 등으로 분해되는 기계적 분해를 거치고, 가용화 효소로서 당류, 지방으로 분해되는 생물학적 분해를 거치며, 그 후 분해효소의 미생물 작용을 통해 최종 분해 산물로서 이산화탄소와 미량의 물(수증기)이 생성되는데, 이산화탄소는 공기중으로 날아가고 증기만 잔류한다.

한편, 미생물을 활용하여 음식물을 분해하는 처리장치는 음식물을 투입시키는 용기, 용기내에 투입된 음식물을 고르게 섞어주기 위한 믹서, 믹서를 구동시키고 외부 공기를 용기 내부로 주입시켜 주기 위한 구동장치 등을 구성하여 미생물에 의한 음식물의 분해 작용을 촉진시켜 폐음식물을 처리하도록 되어 있다.

상기 장치에 의한 폐음식물의 처리결과는 활발한 미생물의 분해 작용을 통해 미량의 물이 잔류하는 것으로 나타나 이러한 제재와 장치를 활용하는 음식물 처리방법은 일률적인 수집 처리에 비해 환경친화적인 처리방법이 될 수 있고, 또한 처리 비용을 절감시킬 수 있었다.

그러나 미생물 제재를 활용하는 종래의 음식물 분해 장치는 용기내에 설치된 혼합장치인 믹서의 형태가 회전축에 다수의 걸이대를 부설하여 낱개를 설치한 형태로서 미생물 제재와 폐음식물의 혼합이 고르게 진행되지 못하는 단점과, 미생물의 분해 작용을 활성화시켜 주기 위한 환경 조성에 있어서 용기내 온도는 40~45℃에 맞추는 것이 요구되는데 이러한 온도대를 유지시키는 수단 및 음식물 분해후 증기화되어 배출되는 냄새를 탈취한 후 그대로 흘려보내 분해 과정에서 발생되는 유독개스의 유출이 우려되는 문제점이 있었다.

이에 대하여 1996년 국내 특허출원 제 96-31731호의 음식물 분해 처리장치 및 방법은 도 1 및 도 2와 같이 외기 흡입구 및 배출구가 개설된 분해장치(1)와, 상기 분해장치본체 내부에 설치되어 미생물 제재와 폐음식물을 수용하고 분해된 물질을 배출하는 배출구가 설치되는 한편, 분해 촉진을 위해 분해박스의 온도를 적정 온도로 가열시키는 히터 및 미생물 제재의 수거를 위한 출구가 설치된 분해박스(2)와, 분해박스에 길이방향으로 설치되어 구동모터(3)에 의해 회전하는 샤프트(4)에 축설되어 미생물과 음식물을 교반시키는 회전 스크류(5)와, 상기 분해박스(2)측에서 분해된 음식물의 분해과정에서 생성된 증기를 팬(6)을 통해 흡입하여 여과시키고 건조시켜 배출하는 필터링 수단으로 구성된 음식물 분해장치를 제공하여 음식물과 미생물의 교반 상태를 양호한 상태로 유지시켜 음식물의 분해 촉진을 활성화시키고, 분해 촉진에 필요한 환경을 일정하게 유지시킬 수 있으며, 분해 과정에서 생성되는 분해 물질을 건조시키고 탈취시켜 여과된 공기를 배출 함으로써 환경 친화적인 음식물 분해장치로 제공될 수 있었다.

그러나 음식물 쓰레기에는 자체 함유 수분이 80~85%이상이 되므로 분해 소멸되는 과정에서 많은 수증기와 개스가 발생하여 드럼내 습도를 높혀 음식물 소멸 능력을 떨어뜨리고 동시에 다량의 악취가 그대로 방출되는 문제점이 있었다.

본 발명은 교반장치내에서 발생되는 기체상태의 수증기를 액체 상태로 급속히 전환시켜 건조상태를 지속시켜 주고, 수분 배출량을 증가시켜 주면서, 개스 탈취 능력을 향상시키는 음식물분해기의 개스처리장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 음식물 분해 처리장치 사시도

도 2는 도 1의 일측면도

도 3은 본 발명에 따른 음식물분해기의 구성을 보인 것으로 (가)는 사시도 (나)는 주요 부분 배치도

도 4는 본 발명에 따른 교반기의 사시도

도 5는 본 발명의 싸이클론 구조를 보인 것으로 (가)는 연결부 사시도 (나)는 (가)의 단면도

도 6은 본 발명의 수분응축장치부의 사시도

도 7은 도 6의 A부 상세도로서 개스용해탈취조의 상세도

도 8은 도 7의 다른 실시예를 보인 도면

도 9는 본 발명에 의한 개스 처리 흐름도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 내함11 : 외함

12 : 분해장치13 : 배기파이프

14 : 링블로어15 : 유도관

16 : 사이클론17 : 연결파이프

18 : 수분응축장치19, 19a, 19b : 개스용해탈취조

20 : 분기파이프21 : 개스배출관

22 : 전동장치23 : 교반장치

26 : 중공공간27 : 원추형공간

28 : 결합홈29 : 냉강파이프

30 : 열교환기31, 32 : 상, 하부응축박스

34 : 집수조36 : 플로터

37 : 마개

분해장치본체 내부에 설치되어 매생물제재외 폐음식물을 수용하고 내용물 분해를 촉진시키기 위해 미생물과 음식물을 교반시키는 회전스크류를 설치하는 임식물분해처리장치에 있어서, 본 발명은 도 3과 같이 내함(10)과 외함(11)으로 분활되고 교반장치를 동력장치에 축설한 분해처리장치(12)와, 상기 내함(10)측 공기를 흡입하기 위해 내함(10)측과 배기파이프(13)로 연결시켜 정압의 흡입력을 발생시키는 링블로어(14)와, 상기 링블로어(14)에 의해 내함(10)측 공기를 배기파이프(13)를 통해 흡입하고, 다시 일정한 경로로 유도하는 배기 및 순환을 위한 유도관(15)과, 상기 유도관(15)을 통해 흐르는 공기를 일정압으로 수집하여 공기중에 분포된 먼지 및 수분을 포집하고, 그 과정에서 공기를 냉각시키는 사이클론(16)과, 상기 사이클론(16)을 경유한 공기를 열교환을 통해 응축시켜 수분을 재 회수시켜 주기 위해 연결파이프(17)를 통해 사이클론(16)과 연결된 수분응축장치(18)와, 상기 수분응축장치(18)를 통해 응축된 액상의 수분을 집수하고 개스의 방출을 억제하는 개스용해탈취조(19)와, 상기 개스용해집탈취조(19)를 통과한 정화된 공기를 다시 내함(10)으로 건조시켜 인도하고, 이 과정에서 공기를 분기시켜 건조하는 분기파이프(20)와, 상기 분기파이프(20)의 적소의 위치에서 내함(10)측으로 유동되는 개스를 탈취시켜 내보내는 개스배출관(21)을 더 포함하는 음식물 분해 처리장치로 구성된다.

상기 내함(10)에 장착되어 전동장치(22)의 동력을 받아 회전하는 교반장치(23)는 도 4와 같이 리본스크류(24) 타입과 일반스틱스크류(25) 타입을 병행하여 내용물의 교반에 알맞도록 구성되었다.

상기 유도관(15) 및 사이클론(16)은 도 5와 같이 유도관(15)을 사이클론(16)에 대하여 측방향 결합으로 연결한다.

상기 사이클론(16)은 중공공간(26)으로 처리된 본체와, 본체 상부쪽은 아래로 갈수록 좁아지면서 흡입되는 외기의 영향없이 기체의 이동을 유도하기 위한 원주형 공간(27)과, 중공공간(26)내 기체를 수분응축장치(18)측으로 송출하기 위한 연결파이프(17)의 결합홈(28)을 형성한다.

상기 사이클론(16)을 경유한 유체를 응축시켜 수분을 수집하는 수분응축장치(18)는 도 6과 같이 연결파이프(17)를 통해 유입되는 공기를 한개이상의 냉각파이프(29)의 열교환을 통해 응축시키는 열교환기(30)와, 열교환기(30)에서 응축된 수분을 집수하는 상부응축박스(31)와, 냉강파이프(29)를 통해 응축된 수분을 수집하고 개스용해탈취조(19)를 구비하는 하부응축박스(32) 로 구성된다.

상기 개스용해탈취조(19)는 도 7과 같이 하부응축박스(32)를 통과한 개스 및 수분을 받아들여 저장하거나 사이클론(16)측에서 수집된 물을 공급받아 저장하여 하부응축박스(32)를 지난 수용성 개스를 액상으로 용해시키는 집수통(34)과, 상기 집수통(34)내 수위에 따라 반응하여 부상력으로 물의 배출구(35)를 개도시키는 플로터(36), 상기 플로터(36)에 연결되어 부상력으로 배출구(35)를 개폐하기 위해 배출구(35)에 원추형 마개(37)를 설치하여 구성된다.

다른 실시예로서 도 8과 같이 상기 개스용해탈쥐조(33a)에 수집된 물의 배출은 집수통(34a)내에 배출파이프(38)를 설치하여 물의 부피 증가에 의한 집수통내 개스 압력 상승을 통한 물의 배출이 가능하다.

한편, 분기파이프(20)는 하부응축박스(32), 개스용해탈쥐조(19)를 지난 개스를 내함(10)측으로 분기시켜 순환시키기 위해 내함(10)의 양 방향에 장착하고, 분기 지점에는 개스 건조히터(39)를 설치하며, 상기 분기파이프(20)의 일단에는 히터(40)가 설치된 개스배출관(21)을 연결시키고, 그 종단에는 개스용해탈취조(19)(19a)를 설치한다.

본 발명에 의한 수분 및 개스 처리 순서를 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

분해장치측 구동모터가 설정된 구동 조건에서 회전하면 교반장치를 회전시켜 음식물의 분해가 시작된다.

미생물에 의한 내용물 분해가 진행되는 동안 다량의 수증기 및 분해 개스가 내함(10)을 채우게 되면 링블로어(14)를 가동시킨다.

링블로어(14)의 운전이 시작되면 내함(10)내 기체 및 증기류는 배기파이프(13)를 따라 링블로어(14)에 흡입되고 동시에 배기 및 순환을 위한 유도관(15)을 통해 사이클론(16)쪽으로 유입된다.

상기 유도관(15)과 사이클론(16)의 결합부분은 도 5와 같이 측방향 결합 구조를 갖고 있어 유도관(15)을 따라 토출되는 증기 및 개스가 싸이클론본체 중공공간(26)내 벽면을 따라 맴돌이 현상을 나타내면서 아래로 내려가 다시 연결파이프(17)를 통해 열교환기(30)측인 수분응축장치(18)측으로 이동한다. 이때 미세한 분진이나 미량의 수분이 싸이클론본체의 아랫부분에 포집되는데, 수분은 다시 수분응축장치(18)측 개스용해탈취조(19)로 보내고 분진은 수거한다.

한편, 사이클론(16)을 경유하여 수분응축장치(18)측으로 이동된 기체 및 수분은 냉강파이프(29)가 설치된 열교환기(30)측 유로를 따라 흐르고 이 과정에서 팬(41)에 의한 열교환을 시작하여 전체 순환계통의 상당부분의 수분을 액상의 응축수로 형성시키면서 액상의 응축수는 상부응축박스(31)와 하부응축박스(32)에 수집되면서 개스용해탈취조(19)측 집수조(34)에 저장된다.

집수조(34)에 저장된 응축수는 개스+물의 흐름으로 이어지는 유체의 이후흐름에 대하여 특히 개수를 물에 의해 용해시키는 방법으로 악취를 탈취한다.

즉, 도 7과 같이 개스용해탈취조(19)는 집수조(34)측에 응축수 및 물을 저장하고, 그 상부측으로 기체의 흐름을 있게 함으로써 기체가 물의 수중에서 용해되어 개스의 성분중 악취를 탈취하는 작용을 나타낸다. 집수조(34)측에 잔류하는 물의 양은 열교환을 통한 응축수의 양이나 사이클론(16)측을 통해 유입된 물의 양에 따라 저장량의 증감이 있을 수 있는데, 물의 양을 플로터(36)를 통한 부상력으로 마개(37)를 들어올려 주거나 내려주어 배출구(35)를 수위에 따라 조절한다.

도 8과 같이 집수조(34a)내 물의 양이 증가함에 따라 집수조(34)내 공간이 줄어들어 기체의 압력 상승에 의한 물의 배출 구조도 가능하다.

한편, 링블로어(14)를 통해 유도관(15)을 거쳐 사이클론(16)을 경유하고, 수분응축장치(18) 그리고 개스용해탈취조(19)를 통과한 기체, 수분, 분진 등은 각 장치들을 지나는 과정에서 분진은 포집되고, 수분은 응축수로 변화하며, 기체는 물에 용해되어 악취가 소멸되어 건조하고 정회된 기체만을 분기파이프(20)을 통해 다시 내함(10)측으로 순환시킨다.

이때 내함(10)측으로 유입되는 기체는 최종적으로 건조히터(39)를 거쳐 건조되며 상기와 같이 사이클론(16), 수분응축장치(18), 개스용해탈취조(19)를 거쳐 충분히 정화된 기체를 내보내기 위해 밸브(42)에 의해 개폐되는 개스배출관(21)을 분기파이프(20)에 부설하였고, 역시 기체에 포함된 악취를 용해시키기 위하여 개스용해탈취조(19b)를 개스배출관(21)의 출구측에 설치하여 기체의 인위적인 배출이 가능하다.

한편, 링블로어(14)는 도 9와 같은 유체의 사이클을 조성하는데 필요한 정압을 유지하는 특징이 있어 어느 한 부분에 집중되는 흡입력이나 부압이 생기는 것을 방지하며 전체적으로 일정한 압력을 조성하여 유체의 이동 사이클을 원활하게 유지하는데 도움을 준다.

또한 음식물 쓰레기 발효, 분해, 소멸과정에서 발생되는 각종 개스는 암모니아, 초산, 이산화탄소 등등이고, 물분자와 섞이면 물에 용해되는 수용성반응물로서 개스의 성분에 포함된 악취가 물에 쉽게 분해되어 탈취된다.

본 발명에 의한 개스 처리방법은 도 9의 흐름도와 같이 음식물 쓰레기의 분해 과정에서 발생된 기체, 수분, 분진 등을 링블로어(14)의 흡입력으로 흡입하는 단계; 상기 단계에서 흡입되는 유체를 유도관(15)을 통해 사이클론(16)측으로 보내 냉각시키고 분진을 포함하는 단계; 상기 단계를 경유한 유체중 수분을 열교환을 통해 응축시켜 응축수를 형성하고, 이를 통해 수용성 개스의 악취를 응축수 또는 물에 분해시켜 탈취시키는 단계; 상기 단계를 거쳐 수분이 제거된 개스를 다시 분해장치측으로 순환시키는 단계로 음식물 분해기에서 발생된 개스를 순환시켜 처리한다.

본 발명은 생쓰레기를 분해, 소멸시키는 과정에서 발생하는 암모니아 개스 등을 순환시키는 과정에서 완전 연소시켜 배출하므로 잔존물이 없어 환경 오염을 예방하고 분해과정중 발생되는 악취 방출을 억제하고, 분해 과정에서 발생되는 수분을 액상의 응축수로 변화시켜 수분의 상당량을 기체 순환중 소멸시켜 미생물 효소재의 활동 조건을 이상적인 상태로 유지시켜 생쓰레기 분해 능력을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 내함과 외함으로 분활되고 리본스크류 및 스틱스크류 타입을 혼용한 교반장치를 동력장치에 축설한 분해처리장치와,

   상기 내함측에 생성된 분해 개스를 흡입하기 위해 내함측과 배기파이프로 연결시켜 정압의 흡입력을 발생시키는 링블로어와,

   상기 링블로어에 의해 내함측 공기를 배기파이프를 통해 흡입하고, 다시 일정한 경로로 유도하는 배기 및 순환을 위한 유도관과,

   상기 유도관을 통해 흐르는 공기를 일정압으로 수집하여 공기중에 분포된 먼지 및 수분을 포집하고 그 과정에서 공기를 냉각시키는 사이클론과,

   상기 사이클론을 경유한 공기를 열교환을 통해 응축시켜 수분을 재 회수시켜 주기 위해 사이클론과 연결된 수분응축장치와,

   상기 수분응축장치를 통해 응축된 액상의 수분을 집수하고 개스의 방출을 억제하는 개스용해탈취조와,

   상기 개스용해집탈취조를 통과한 정화된 공기를 다시 내함으로 건조시켜 인도하여 개스를 순환시키는 분기파이프로 구성된 것을 특징으로 하는 음식물분해기의 개스처리장치.
2. 내용없음
3. 내용없음
4. 내용없음
5. 내용없음
6. 제 4항에 있어서, 상기 개스용해탈취조에 수집된 물의 배출은 집수통내 배출파이프를 설치하여 물의 부피 증가에 의한 집수통내 개스 압력 상승을 통해 배출파이프로 직접 배출시키는 것을 특징으로 하는 음식물분해기의 개스처리장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 분기파이프는 개스를 내함측으로 분기시켜 순환시키기 위해 내함의 양 방향에 장착하고, 분기 지점에는 개스 건조히터를 설치하며, 상기 유도관의 일단에는 히터가 설치된 개스배출관을 연결시키고, 그 종단에는 개스용해탈취조를 설치한 것을 특징으로 하는 음식물분해기의 개스처리장치.
8. 음식물 쓰레기의 분해 과정에서 발생된 기체, 수분, 분진 등을 링블로어의 흡입력으로 흡입하는 단계;

   상기 단계에서 흡입되는 유체를 유도관을 통해 싸이클론측으로 보내 냉각시키고 분진을 포집하는 단계;

   상기 단계를 경유한 유체중 수분을 열교환을 통해 응축시켜 응축수를 형성하고, 이를 통해 수용성 개스의 악취를 응축수 또는 물에 분해시켜 탈취시키는 단계;

   상기 단계를 거쳐 수분이 제거된 개스를 다시 분해장치측으로 순환시키는 단계로 이루어지는 음식물 분해기의 개스처리방법.