KR20010011531A - 음식물 쓰레기 처리기의 탈취 및 유해가스 분해장치 - Google Patents
음식물 쓰레기 처리기의 탈취 및 유해가스 분해장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 다량의 독성과 수분이 함유된 음식물 쓰레기를 미생물이 배양되는 톱밥과 함께 고온의 처리조내에서 교반시키면서 발효·소멸시킬 때 미생물 작용으로 생화학적 분해 소멸과정에서 발생되는 습증기를 포함한 배기가스를 여러 단계의 반응장치를 거치게 함으로써 배기가스중의 유독성분 및 악취를 제거함과 아울러 탈취효율을 향상시킬 수 있게한 음식물 쓰레기 처리기의 탈취 및 유해가스 분해장치에 관한 것으로,
즉, 음식물 쓰레기를 미생물이 생식되는 균상에서 교반시키면서 발효·소멸시킬 때 유해성분 및 악취를 제거하기 위해 배기 습가스 중의 유독가스를 고온의 직연에서 연소시켜 분해하는 열반응기와, 상기 열반응 과정을 통과한 습가스를 제거하는 수분반응기와, 상기 1, 2단계의 반응과정을 거친 배기가스 중의 악취성분을 제거하게 적어도 2개의 촉매재를 구비한 저온반응기로 구성된 탈취장치의 여러 단계를 거침으로써 탈취효율을 향상시키게 된 것이다.
Description
본 발명은 음식물 쓰레기 처리기의 탈취 및 유해가스 분해장치, 더욱 상세하게는 다량의 독성과 수분이 함유된 음식물 쓰레기를 미생물이 배양되는 톱밥과 함께 최적온도의 처리조내에서 교반시키면서 발효·소멸시킬 때 습증기를 포함한 배기가스를 여러 단계의 반응장치를 거치게 함으로써 배기가스중의 유독성분 및 악취를 제거함과 아울러 탈취효율을 향상시킬 수 있게한 분해장치에 관한 것이다.
일반적으로, 식생활로 인하여 파생되는 음식물 쓰레기는 감량화 상태로 매립하거나 사료 및 비료 등으로 재활용하는 방법이 보편화되어 있으나, 매립의 경우에는 2차적인 환경오염을 유발하게 되었으며, 재활용의 경우에는 그 처리과정에 많은 경제적 부담을 가중케 하는 한편, 폐음식물을 주원료로 하는 사료는 그 위생적인 측면이 제대로 검증되어있지 않으므로 동물 사육시 집단폐사의 위험부담이 상존하는 문제점이 있었다.
근래에 미생물을 이용하여 음식물 쓰레기를 퇴비화 한 후 땅으로 되돌려 보내는 소위 리싸이클(Recycle) 방법도 등장하였으나, 이 경우 도시지역에서는 퇴비를 신속히 처리할 수 없게 되어 또다른 형태의 쓰레기를 양산하는 결과를 초래하게 되었고, 퇴비화에 따른 미생물이 호기성균에 국한됨으로써 쓰레기의 분해 시간이 지연되었음은 물론 난분해성 물질이 잔류되는 등 완전한 분해가 불가능한 문제점이 있었다.
특히, 음식물 쓰레기를 미생물이 배양되는 균상과 함께 고온에서 교반시켜 소멸처리하게 된 종래의 설비는 처리과정에서 발생되는 높은 습도를 가진 배기가스를 직연법 또는 기존 촉매법 등으로 탈취하게 됨으로써, 그 탈취공정에서 배기가스중의 악취성분 및 유독성분이 제대로 제거되지 않은채 대기중으로 방출되어 대기오염을 가중시킴은 물론 탈취효율이 저조한 문제점이 있었다.
또한 상기 종래의 설비는 교반 처리조에서 발생된 배기가스를 강제순환시키기 위한 순환장치가 상기 교반 처리조의 내부에 설치됨으로 인하여 배기가스중에 함유된 높은 습증기가 순환장치의 회전팬 구동부를 취약하게 하면서 빈번한 보수유지를 유발 하였고, 배기가스를 열분해 시키는 연소탈취장치가 고온을 유지하기 위해서는 전기히터의 동작에 많은 전력이 소모되는 결점도 있었다.
본 발명은 위와 같은 종래의 배기가스 탈취장치의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 그 목적은 음식물 쓰레기를 교반 처리조에서 발효·소멸시킬 때 발생되는 배기습가스를 여러 단계의 반응조를 통과시켜 탈취효율을 향상시킬 수 있는 음식물 쓰레기 처리기의 탈취 및 유해가스 분해장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 탈취장치의 가동에 따른 운전비용을 절감함과 아울러 기기의 사용수명을 연장할 수 있는 음식물 쓰레기 처리기의 탈취 및 유해가스 분해장치를 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 음식물 쓰레기를 미생물이 생식되는 균상에서 교반시키면서 발효·소멸시킬 때 발생되는 배기습가스의 유해성분 및 악취를 제거하기 위해 배기가스중의 유독가스를 고온의 직열에서 연소시켜 분해하는 열반응기와, 상기 열반응 과정을 통과한 습가스를 제거하는 수분반응기와, 상기 1, 2단계의 반응과정을 거친 배기가스중의 악취성분을 제거한 후 다시 저온촉매의 2단 과정을 구비한 저온반응기로 구성된 탈취장치의 여러 단계를 거침으로써 탈취효율을 향상시킴을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예의 분해장치가 적용된 음식물 쓰레기 처리기의 전체 구성을 나타낸 사시도,
도 2a 및 2b는 본 발명의 음식물 쓰레기 처리기의 분해장치를 나타낸 정면과 그 측면 단면도,
도 3은 본 발명의 분해장치를 발췌한 단면구성도,
도 4는 본 발명의 분해장치의 작동상태 단면도이다.
〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉
10 : 본체 20 : 처리조
21: 교반날개 22, 84 : 모터
23 : 배기구 30 : 탈취장치
40 : 열반응기 41 : 전기히터
42 : 가열부재 50 : 수분반응기
51 : 볼 52 : 열교환실
60 : 저온반응기 61 : 촉매재
70 : 펌프 71 : 호스
80 : 순환팬 81 : 구획벽
82 : 토출구 83 : 유입구
85 : 냉각팬 86 : 냉각파이프
이하, 본 발명의 음식물 쓰레기 처리기의 탈취 및 유해가스 분해장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예의 분해장치가 적용된 음식물 쓰레기 처리기의 전체 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2a 및 2b는 상기 장치의 정면과 그 측면 단면도로서, 본체(10)의 내부에 도어(11)를 통해 투입된 음식물 쓰레기와 적어도 한 종류 이상의 미생물이 생식되는 톱밥으로 된 균상(C)이 수용되어 고온에서 발효·소멸되게 하는 처리조(20)가 설치되고, 이 처리조(20)의 내부에는 각종 투입물을 교반되도록 모터(22)에 의해 구동되는 교반날개(21)가 설치되어 있다.
상기 처리조(20)의 내주면에는 그 내부의 투입물에 고열을 전도시키는 다수의 전기히터(도시하지 않음)가 설치되며, 이때 상기 교반날개(21)는 약 5분 정도 구동된 후 30분간 정지되게 하는 것이 호기성균은 물론 혐기성균의 분해력을 높이는데 바람직하다.
상기 처리조(20)의 상부 일측에 본체(10)의 외부로 연통되는 배기구(23)가 형성되고, 이 배기구(23)의 배출구에는 음식물 쓰레기의 발효·소멸과정에서 발생된 배기가스의 유해성분 및 악취를 여러 단계를 거쳐 제거하는 탈취장치(30)가 설치되어 있다.
탈취장치(30)는 배기가스중의 유독가스를 고온의 직열에서 연소시켜 분해하는 열반응기(40)와 열반응 과정을 통과한 습가스를 제거하는 수분반응기(50)와 상기 2단계의 반응과정을 거친 배기가스중의 악취성분을 제거한 후 열이 식은 가스를 다시 2단의 촉매재를 구비한 저온반응기(60)로 구성되어 있다.
상기 열반응기(40)는 제오라이트, 황토, 백토 및 세라믹 등이 적정비율로 혼합되어 반사열로 고열효과가 있으며 고열에 견딜 수 있도록 도가니 형태로 제작되어 있되 그 도가니의 안에는 전기히터(41)가 매장 설치되고, 열반응기(40)의 내부공간에는 연소효율을 향상되게 하는 가열부재(42)가 개입되어 있다.
수분반응기(50)는 황토 등 4가지 이상의 세라믹재로 된 다수의 볼(51)을 적층되게 내장한 구조로 되어 상기 열반응기(40)에 의해 1단계의 탈취과정을 거친 고온의 배기가스가 통과될 때 암모니아, 메탄가스 및 악취 등 유독가스가 함유된 습가스를 포집 흡수시키는 한편, 습가스의 H2O 성분중 산소(O)는 연소를 촉진시키는 작용으로 유해가스 및 악취를 연소시키면서 통과되는 배기가스를 건조가스로 전환되게 한다.
저온반응기(60)에는 2종류의 촉매재(61)가 설치되어 상기 1,2단계의 탈취과정을 거친 건조한 기체가 각 온도별로 여과반응을 거치게 됨으로써 배기가스중의 악취를 재차 제거하게 된다(1단계는 350。 이상, 2단계는 350。 미만).
상기 수분반응기(50)의 외주면에는 펌프(70)에 의해 강제로 공급된 외기를 열교환시켜 고온으로 변환되게 하는 열교환실(52)이 구비되고, 이 열교환실의 일측에는 고온의 공기를 처리조(20)의 내부로 공급하게 호스(71)가 연결되어 있다.
상기 처리조(20)의 상측에는 그 내부의 공기를 순환되게 구획벽(81)을 기점으로 토출구(82)를 통해 처리조(20)로부터 공기를 흡입한 후 유입구(83)를 통해 냉각공기를 다시 처리조(20)로 유입되게 하는 순환팬(80)이 장착되고, 이 순환팬(80)을 구동되게 하는 모터(84)의 동일축상에는 순환팬(80)을 냉각되게 하는 냉각팬(85)이 설치되어 있다.
한편, 처리조(20)에 투입되는 미생물은, 산소를 필요로 하면서 유기물을 산화분해시켜 암모니아와 탄산가스 및 물을 생성시키는 호기성균과, 산소의 유무에 구애됨이 없이 주어진 환경에 친화적으로 대응하여 유기물을 산화 또는 혐기적으로 분해시키는 통성혐기성균과, 산소가 없는 조건하에서도 신속히 가용화되면서 분해작용을 하여 알코올 또는 유기산을 생성시키는 혐기성균 등 세종류롤 혼합하는 것이 바람직하다.
이러한 다수 종의 미생물군은 각각의 특성이 조합되면서 상호 보완적으로 상승작용을 일으키게 되어 음식물 쓰레기의 분해력을 높이게 됨에 따라, 신속하고 완전하게 분해 및 소멸시킬 수 있는 것이다.
그러므로 음식물 쓰레기의 주성분이 되는 탄수화물, 지방질, 단백질 등은 미생물 자체에서 생성되는 효소에 의해 당질, 글리세린 및 아미노산 등 미생물이 포식하기 쉬운 저분자 물질로 분해된 후 미생물이 포식함에 따라, 균이 신속히 증가되면서 무기물인 물과 탄산가스 및 암모니아로 변화되고, 이러한 물질은 미생물이 증식되는 균상(C)의 발효열에 의해 습기를 포함한 기체로 증발 및 배출됨으로써 소멸이 이루어지는 것이다.
처리조(20)에 투입되어 미생물 균군이 배양되는 균상(C)은 미생물에 산소공급을 충분하게 함과 아울러 음식물 쓰레기의 수분이나 영양분의 이동을 원활히 하여 미생물의 성숙에 적합한 환경을 제공하게 되는데, 이상적인 균상(C)으로는 수분 보유력이 높고 통기성이 좋으며 내마모성과 증발되지 않도록 한 것이 좋다.
또한, 균상의 함수율은 음식물 쓰레기의 분해속도와 악취발생에 영향을 주게되고, 효율적으로 음식물 쓰레기를 처리하기 위해서는 최적의 함수율을 유지되게 하는 것이 바람직하다.
이때, 가장 바람직한 균상의 함수율은 20 - 40(w/w%)이며, 이러한 함수율을 유지되게 하기 위해서 균상에 물을 가하여 수분을 조정되게 한다.
균상의 함수율이 20%보다 낮은 경우에는 음식물 쓰레기로부터 균상으로 수분이동이 원활하여 처리속도가 빠른 것처럼 보여지나, 균상 자체와 음식물 쓰레기가 건조하게 되는 결과가 초래되면서 미생물의 활성이 약해지게 되어 분해가 불충분해 진다.
만약, 함수율이 40%를 초과하는 경우에는 음식물 쓰레기의 수분과 함께 과잉상태가 되면서 균상속으로 산소공급이 불충분 해지고, 이에 따라 호기성균의 생식이 저하되는 반면 혐기성균이 활성화되어 분해력이 떨어지게 될 뿐만 아니라 산화수소와 메르카프탄 및 유기산 등의 악취물질이 잔류되어 처리효율이 떨어지게 됨을 거듭된 실험을 통하여 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 처리조(20)에 적정함수율을 갖춘 균상(C)을 약 60% 정도 투입하여 이에 미생물을 배양되게 한 상태에서 적량의 음식물 쓰레기를 투입하여 모터(22)를 구동(30분 정지-4분 가동)시켜 교반날개(21)를 회전시킴에 따라 균상중에 음식물 쓰레기가 혼합되면서 각종 미생물의 포식이 시작된다.
상기 처리과정에 있어, 처리에 따른 최적온도는 45 - 55℃이며 이러한 온도를 유지되게 하기 위해 처리조(20)에 내장된 전열히터가 동작되어 처리재의 자체적인 발효열과 함께 온도를 상승 및 안정적인 상태를 유지되게 한다.
또한, 상기 처리동작시 수분반응기(50)의 외주면에 구비된 열교환실(52)을 경유하여 호스(71)를 통해 처리조(20)의 내부로 고온의 공기가 공급됨과 아울러 처리조(20)의 상측에 장착된 순환팬(80)이 가동되면서 구획벽(81)을 기점으로 토출구(82)를 통해 처리조(20)로부터 공기를 흡입한 후 유입구(83)를 통해 냉각공기를 다시 처리조(20)로 유입되게 함에 따라, 균상(C)에서 생식되는 미생물에 산소를 공급하여 호기성균을 증가되게 하면서 음식물 쓰레기의 분해력을 높임과 동시에 생성된 물이나 탄산가스 등의 무기물의 배출을 촉진시키는 역할을 수행하며, 처리재의 교반에 의해 통기성이 양호해지면서 음식물 쓰레기와 균상(C)에 생식되는 미생물의 접촉을 좋게함과 아울러 혐기성균의 분해력을 높일 수 있다.
상기와 같이 공기를 공급 및 순환되게 할 때 상온의 외기가 열교환에 의해 고온으로 변화된채 처리조(20)에 공급되어 열손실을 최소화시킬 수 있고, 공기를 순환시키는 순환팬(80)은 그 구동 모터(84)의 동일축상에 설치된 냉각파이프(86)에서 들어오는 찬공기가 냉각팬(85)에 의해 지속적으로 냉각되어 고열로 인한 순환팬의 소손이 방지됨으로써 사용수명을 연장할 수 있게 된다.
음식물 쓰레기를 장기간에 걸쳐 처리하는 과정에서 균상(C)의 성질이 변화될 때 새로운 균상으로 교체하게 되는데, 그 교체시기는 약 2개월 정도가 바람직하며, 폐기되는 균상은 별도의 공정을 통해 부가가치가 높은 활성탄(발효조연제)으로 제작하여 지금까지의 방법보다 최고의 재활용이 가능하다.
한편, 상기와 같은 과정을 통하여 음식물 쓰레기를 처리할 때 발생되는 배기가스는 본체(10)의 외부로 연통되게 처리조(20)의 상부 일측에 형성된 배기구(23)를 통해 배기가스중의 유독가스를 고온의 직열에서 연소시켜 분해하는 열반응기(40)와, 열반응 과정을 통과한 습가스를 제거하는 수분반응기(50)와, 상기 2단계의 반응과정을 거친 배기가스중의 악취성분을 제거하게 적어도 하나 이상의 촉매재를 구비한 저온반응기(60)로 구성된 탈취장치(30)를 거치게 된다.
그러므로, 제오라이트, 황토, 백토 및 세라믹 등을 적정비율로 혼합하여 고열에 견딜 수 있도록 도가니 형태로 제작하되 그 도가니의 측벽에 전기히터(41)가 매립 설치된 열반응기(40)와 내부공간에 개입된 가열부재(42)에 의해 배기가스가 연소되어 악취성분이 제거되며, 이어서 세라믹재로 된 다수의 볼(51)을 적층되게 내장한 수분반응기(50)를 상기 열반응기(40)에 의해 1단계의 탈취과정을 거친 배기가스가 통과되는 과정에서 암모니아, 메탄가스 및 악취 등 유독가스가 함유된 습가스를 포집 흡수시키는 한편 습가스의 H2O 성분중 산소(O)는 연소를 촉진시키는 작용을 하면서 통과되는 배기가스를 건조가스로 전환되게 한다.
또한, 상기 1,2단계의 탈취과정을 거친 건조한 기체가스가 2단으로 짜여진 촉매재(61)를 구비한 저온반응기(60)에 의해 여과반응을 거치게 됨으로써 배기가스중의 악취를 재차 제거하게 된다.
이와 같은 본 발명의 음식물 쓰레기 처리기의 탈취 및 유해가스 분해장치는 인체에 무해한 미생물 제제를 적정 함수율이 구비된 균상(Chip)에서 성숙시켜 이에 음식물 쓰레기를 투입하되 최적의 온도와 적량의 산소를 유지한 상태하에서 교반시킴에 따라 음식물 쓰레기를 완전히 분해 및 소멸시키게 되고 이 과정에서 발생되는 배기가스의 유독성분 및 악취성분을 여러 단계의 탈취장치를 통하여 완전하게 제거하여 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있어 도심의 옥내 어디에서도 안전하게 사용이 가능하다.
또한 음식물 쓰레기의 소멸처리 후 발생되는 잔존물을 활성탄(발효조연제) 등으로 재활용하여 부가가치를 향상시키는 한편 탈취장치의 운전비용을 종래의 어떠한 방법에 비해 50% 이상을 절감하여 경제성을 향상시킬 수 있는 등의 장점도 있다.
Claims (4)
- 본체(10)의 내부에 도어(11)를 통해 투입된 음식물 쓰레기를 미생물이 생식되는 균상(C)과 함께 고온에서 발효·소멸되게 모터(22)에 의해 구동되는 교반날개(21)가 처리조(20)가 설치되어 있되 이 처리조(20)의 상부 일측에 본체(10)의 외부로 연통되는 배기구(23)를 형성하여 음식물 쓰레기의 발효·소멸과정에서 발생된 배기가스의 유해성분 및 악취를 여러 단계를 거쳐 제거하는 탈취장치(30)가 설치된 것에 있어서,상기 탈취장치(30)는 배기가스중의 유독가스를 고온의 직열에서 연소시켜 분해하는 열반응기(40)와, 상기 열반응 과정을 통과한 습가스를 제거하는 수분반응기(50)와, 상기 2단계의 반응과정을 거친 배기가스중의 악취성분을 제거하게 2단의 촉매재를 구비한 저온반응기(60)를 포함한 구성으로 된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리기의 탈취 및 유해가스 분해장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 열반응기(40)는 제오라이트, 황토, 백토 및 세라믹 등이 적정비율로 혼합되어 반사열의 효율과 고열에 견딜 수 있도록 도가니 형태로 제작되어 있되 그 도가니의 측벽에는 전기히터(41)가 매립 설치되고, 열반응기(40)의 내부공간에는 연소효율을 향상되게 하는 가열부재(42)가 개입된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리기의 탈취 및 유해가스 분해장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 수분반응기(50)는 세라믹재로 된 다수의 볼(51)을 적층되게 내장한 구조로 되고, 수분반응기(50)의 외주면에는 펌프(70)에 의해 강제로 공급된 외기를 열교환시켜 고온으로 변환되게 하는 열교환실(52)이 구비되며, 이 열교환실의 일측에는 고온의 공기를 처리조(20)의 내부로 공급하게 호스(71)가 연결된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리기의 탈취 및 유해가스 분해장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 처리조(20)의 상측에 그 내부의 공기를 순환되게 구획벽(81)을 기점으로 토출구(82)를 통해 처리조(20)로부터 공기를 흡입한 후 유입구(83)를 통해 냉각공기를 다시 처리조(20)로 유입되게 하는 순환팬(80)이 장착되고, 이 순환팬(80)을 구동되게 하는 모터(84)의 동일축상에 순환팬(80)을 냉각되게 하는 냉각팬(85)과 냉각파이프(86)가 설치된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리기의 탈취 및 유해가스 분해장치.
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