KR20010035375A - 음식물쓰레기의 비닐봉지 및 협잡물제거장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물쓰레기를 퇴비화 또는 혐기화 시스템에서 음식물쓰레기에 포함된 비닐봉지를 용이하게 선별하여 분리하는 비닐봉지제거장치와 음식물쓰레기에 포함된 협잡물제거장치와 돌과 철로된 수은 건전지 등의 협잡물을 침전시켜 분리하는 침전물제거장치와, 이를 탈수하여 수분을 조절하기 위한 첨가제 사용없이 발효할 수 있는 함수율로 건조하는 장치들을 제공함과 동시에 도시의 건설용지문제를 해결하기 위한 발명으로 전처리시설과 퇴비발효장을 분리건설하는 발명에 관한 것이다.
Description
음식물쓰레기를 재활용하거나 소멸화하기 위해서는 먼저 음식물쓰레기를 저장하는 호퍼와, 수거하기 위한 비닐봉지를 제거해야 하고 협잡물을 용이하게 분리해야 하며, 배추나 사과 뼈종류 등 부피가 큰 쓰레기가 협잡물로 분리되지 않고 재활용되어야 한다. 그러나 현재 대부분의 음식물쓰레기를 퇴비화하는 시스템에서 다량의 음식물쓰레기가 비닐봉지로 인하여 협잡물로 분류되어 매립되거나 소각되고 있는 실정이다. 또한 음식물쓰레기에는 다양한 협잡물이 존재한다. 예컨데 부엌에서 발생하는 쓰레기로 화학성 걸래와 수저, 못, 병마개, 깨진병과 요구르트병, 프라스틱류는 물론 신발과 옷가지 등이 내포해 있으므로 이를 효율적으로 분리할 수 있어야 한다.
현재 기존 음식물쓰레기를 퇴비화하거나 사료화하는 처리시설에서 배출되는 협잡물 발생량을 살펴보면 25∼35%가 협잡물로 분리되어 매립되거나 소각되어 제2환경오염원이 되고 있다. 음식물쓰레기를 분석해 보면 함수율 92%의 채소류가 75%로 가장 많고 각종 음식물쓰레기 5%, 골각류 10%, 비닐봉지 및 협잡물 10%로 농업과학기술원이 조사발표한 사실이 있다. 75%의 채소는 파쇄기를 통과하면 대부분 폐수로 변하여 찌꺼기는 20∼30%에 불과하다. 그러므로 협잡물발생량 25∼35%는 음식물쓰레기를 환경적으로 처리하지 못하고 폐수를 만들고 찌거기를 땅에 묻는 결과와 같은 것이다. 그러므로 본 발명은 상기한 문제점을 해결하는 방안으로 비닐봉지로 인하여 음식물쓰레기가 협잡물로 분류되지 않도록 더욱 효율적인 비닐봉지만을 별도로 제거하는 발명과, 상기한 협잡물들을 깨끗하게 제거하고 따라서 못과 같은 철 종류의 협잡물을 용이하고 효율적으로 제거하는 발명을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명자가 발명한 발명의 명칭 ″음식물쓰레기의 비닐봉지와 협잡물 제거장치″ 특허 제0214880호 제0263364호 및 발명의 명칭 ″음식물쓰레기 및 분뇨를 퇴비화시키는 시스템″ 특허제0215585호 및 발명의 명칭 ″ 특허제 0258431호에 발명된 음식물쓰레기 퇴비화 시스템의 구성을 살펴보면 호퍼하단부에 정량공급장치를 구성하고 정량공급장치 하단에 파봉 파쇄기를 구성하였다. 이 같은 구성을 경기도 시흥시 시설에 적용하여 사용한바, 호퍼에 음식물쓰레기가 정량공급장치로 투입되지 않고 정량공급장치 상단에 지붕을 이루는 문제점이 발견되었다. 또한 정량공급장치에서도 원활하게 정량공급되지 않은 문제점이 발견되었으며 직하방에 구성된 파봉기에서도 작은 비닐봉지들이 가끔 파봉되지 않는 문제점과 무와 사과 등이 파쇄되지 않아 협잡물로 분리되는 문제점이 있었다. 또한 비닐봉지제거장치의 문제점을 살펴보면 이송컨베어 상단부에 이송되는 비닐봉지를 벨트에 구성된 갈고리의 회전에 의하여 비닐봉지나 비닐조각 끈 등이 걸려 상단부로 이송되어 부러쉬에 의하여 이탈되어 낙하되도록 구성되었다. 그러나 실용화과정에 부러쉬에 의하여 다량의 비닐조각이 분리되지 않고 회전하는 문제점이 있었다.
또한 기존 음식물쓰레기와 함께 파쇄된 비닐봉지를 드럼스크린 (원통에 다수의 구멍을 구성하여 회전시키는 방식)의 문제점을 살펴보면 음식물쓰레기와 비닐봉지가 동시에 파쇄되어 낙하되는 것을 드럼스크린에 투입시켜 회전시킴으로 비닐봉지가 드럼스크린의 구멍을 막을뿐 아니라 비닐봉지가 음식물을 김밥처럼 말아 토출됨으로 퇴비화해야할 다량의 음식물쓰레기가 협잡물로 분리되어 매립장으로 이송되고 있는 실정이다.
또한 기존 상기한 구성의 호퍼에서는 음식물쓰레기에서 발생하는 악취를 해결하지 못해 대기오염이 심각하였다.
본 발명은 이 같은 문제점을 개선한 진보된 발명에 관한 것이다.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로 도1에 제시된 바와 같이 호퍼(1)에서 파봉파쇄기(3)로 원활하게 정량공급되는 버켓컨베어(2)를 구성하여 상단부로 이송하고 파봉 파쇄기(3)를 통과한 음식물쓰레기와 비닐봉투가 방수컨베어(4) 위로 이송되는 비닐조각을 회전되는 비닐제거장치(8)에 고정된 갈고리(9)에 걸린 비닐조각이 용이하게 분리되도록 하는 비닐봉지제거장치와, 상기한 비닐봉지제거장치에서 비닐이 제거된 음식물쓰레기를 드럼스크린(11)을 통하여 협잡물을 제거하여 수분을 제거하는 탈수장치를 통하여 컨테이너에 분리하고 상기한 구성을 통하여 선별된 음식물쓰레기 중에 돌과 유리조각, 수은건전지 등을 용이하게 침전분리하는 동시에 악취를 제거하는 기술적 과제를 구현하는데 있다.
도1은 본 발명의 양호한 실시예를 보인 구성도
도2은 본 발명의 주요 부분에 대한 실시예를 보인 구성도
도3는 본 발명 도2의 주요 부분에 대한 실시예를 보인 구성도
도4는 본 발명의 주요부분에 대한 실시예를 보인 구성도
도5은 본 발명의 도4의 주요부분에 대한 실시예를 보인 구성도
〈도면의 주요 부분에 대한 부호〉
A. 용수공급장치 B. 분수 M. 모터
1. 호퍼 2. 버켓컨베어 2a. 버켓 2b. 파봉날 3. 파봉파쇄기
3a. 좌회전체 3b. 우회전체 4. 파봉기 4a. 좌회전체 4b. 우회전체
4c. 버켓홈 4d. 파봉날 5. 파봉기 5a. 좌회전체 5b. 우회전체
5c. 고정벽 5d. 회전파봉날 5e. 고정파봉날 6. 압착파쇄기
6a. 좌회전체 6b. 우회전체 6c. 가압체 6d. 돌출부 6e. 요부
7. 방수컨베어 8. 비닐제거장치 9. 갈고리 10. 세목컨베어
11. 드럼스크린 12. 침전조 13. 교반날개 14. 컨베어
15. 탈수장치 16. 컨테이너 17. 파쇄기 18. 분쇄기
19. 세목스크린 20. 희석조 21. 이송컨베어
상기한 발명의 구성을 살펴보면 음식물쓰레기를 수송하는 자동차 등으로 수거된 음식물쓰레기를 호퍼(1)에 투입하면 다량의 악취가 발생한다.
이 같은 악취를 제거하기 위한 발명으로 호퍼상단부에 구성된 용수공급장치(A)를 구성하였다. 용수공급장치는 분수로 음식물쓰레기를 덮어 악취를 제거할 수도 있으며 음식물쓰레기를 용수에 잠겨 악취를 소멸할 수 있다. 이는 마치 인분이 물속에서 악취가 발생하지 못하는 이치와 같은 것이다. 또한 호퍼(1)에 투입된 음식물쓰레기와 비닐봉투가 호퍼(1)하단부에서 호퍼상단부로 버켓컨베어(2)를 통하여 정량으로 이송되어 호퍼 상단부에 구성된 파봉 파쇄기(3)로 투입된다. 상기한 버켓컨베어(2)는 정량으로 이송하면서 호퍼에 담긴 비닐봉지를 파봉하기 위하여 버켓(2a)전면부에 삼각형의 파봉날(2b)를 구성하였다. 상기한 버켓에 다수로 구성된 파봉날(2b)의 구성은 호퍼 하단부로부터 음식물쓰레기와 비닐봉지를 버켓(2a)에 가득 담아 이송됨으로 파봉날에 닿는 비닐봉지는 파봉날에 의하여 자동적으로 비닐봉지가 파봉된다. 호퍼에서 파쇄된 비닐봉지는 자연적으로 하단부로 하강하여 버켓에 담겨지게 된다. 이때 비교적 큰 비닐봉지는 대부분 파괴되어 버켓(2a)에 담길때는 비닐봉지 내부에 있던 음식물쓰레기가 외부로 분리된다. 속이 빈 비닐봉지는 유연성이 높아 파봉 파쇄기(3)에서 파쇄되지 않는 특색이 있어 비닐제거장치에서 용이하게 분리되는 효과가 발생하게 된다. 파봉날(2b)의 구성은 각각의 버켓(2a)에 간격을 달리하여 비교적 작은 비닐봉지까지 절단및 파쇄되도록 하였다. 상기한 구성을 통하여 파봉 파쇄된 비닐봉지와 음식물쓰레기는 파봉 파쇄기(3)의 파쇄봉에 의하여 속이 찬 비닐봉지는 파봉되고 무와 골각류의 음식물쓰레기는 잘게 파쇄된다.
상기한 파봉 파쇄기(3)의 구성을 살펴보면 좌우 회전체(3a. 3b)가 맞물려 회전되고 회전체에 파쇄날이 구성된 양 회전체의 회전속도를 3:1의 비율로 회전되어 비닐봉지는 파괴하고 골각류는 파쇄가 된다.
상기한 호퍼 하단에 버켓컨베어를 구성하지 않고 정량공급 겸용으로 후술하는 파봉기(4. 5)를 구성할 수도 있다. 본 발명의 파봉기(4. 5)는 죄우 회전체의 회전 수에 의하여 음식물쓰레기 공급량이 조절될 수 있기 때문이다. 따라서 파봉기 하단에 별도의 이송컨베어를 구성하여 별도의 파쇄기 또는 후술하는 본 고안의 밀착파쇄기(6)를 구성하여 파쇄한 후 드럼스크린에 투입시켜 비닐봉지와 협잡물을 분리하면 된다. 이와 같이 협잡물이 분리된 음식물쓰레기는 후술하는 침전조(12)에 쇠붙와 유리조각 등의 침전물이 분리되며, 또 다시 파쇄와 분쇄과정을 거쳐 퇴비화 또는 혐기성시설에서 메탄가스를 생산할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구성으로 도2 내지 도4와 같이 파봉기의 기능과 파쇄기의 기능을 별도로 구성하였다. 도2의 파봉기(4)의 구성을 설명하면 좌우 회전체(5a. 5b) 외주연에 삼각형의 파쇄날(4b)를 다수로 구성하고 좌우 회전체 4분지 1의 내주연을 버켓홈(4c)으로 구성하였다. 이 같은 구성의 좌우회전체가 맞물려 회전되면 4분지 3의 외주연에 구성된 파봉날에 의하여 파봉기 상단부의 음식물이 담긴 비닐봉지가 파봉되어 4분지 1의 내주연에 해당하는 버켓홈(4c)에 자동으로 음식물이 투입되어 직하방으로 낙하된다.
또 다른 파봉기의 구성으로 도5에 도시된 파봉기(4)의 구성을 설명하면 좌우 회전체(5a. 5b)에 삼각형의 파봉날(5d)를 구성하였으며 좌우 회전체 사이에 고정벽(5c)을 구성하고, 상기 고정벽과 외부면에 삼각형의 고정파봉날(5e)를 구성하였다. 상기 구성의 좌우 회전체(5a. 5b)가 맞물려 회전하거나 또는 역방향 회전에 비닐봉지가 파괴되어 직하방으로 낙하된다. 이때 고정파쇄날(5e)과 회전파쇄날개(5b)가 삼각형으로 구성되었으므로 비닐봉지가 걸려 회전되지 않고 직하방으로 용이하게 낙하되는 것이다. 특히 고정벽(5c)에 구성된 고정파쇄날의 역할을 살펴보면 좌우 회전체가 맞불려 회전하면서 안고 회전되는 비닐봉지를 파봉하는 효과가 있다. 또한 좌우회전체 양면 고정파봉날(5e)은 파봉날에 의하여 이미 회전된 비닐봉지가 파봉날에 걸려 파봉기 위로 안고 회전하는 것을 방지하게 된다. 따라서 역회전시에는 상술한 이론에 역순으로 파봉된 비닐봉지가 용이하게 방수콘베어로 악하된다.
상기한 구성과 또 다른 구성으로 파봉기(4. 5) 직하방에 압착파쇄기(6)의 구성을 설명하면 좌우 회전체(6a. 6b)가 압착방법에 의하여 후술하는 드럼스크린(11)의 천공된 스크린을 통과할 수 있는 규격이하로 과일과 골각류가 분쇄되고 비닐봉지는 분쇄되지 않도록 하는 구성이다. 상기한 압착파쇄기의 구성을 설명하면 좌우 회전체(6a. 6b)가 기어와 같이 맞물려 회전하는 방식과 같은 원로 구성되였다. 본 발명자의 실험에 의하면 요철부의 높낮이가 작은 경우, 음식물쓰레기와 비닐봉지가 미끄러워 압착파쇄기(6) 좌우 회전체에 물려 내려오지 않고 압착파쇄기 상단에 적체되는 문제점이 있었다. 그러므로 본 발명에서는 좌우 회전체에 기어와 같은 돌출부(6d)와 요부(6e)를 구성하여 기어가 맞물려 회전하듯 돌출부(6d)와 요부(6e)가 맞물려 회전되도록 하였다.
본 발명자가 발명하고 설계하여 시공한 경기도 시흥시 음식물쓰레기퇴비화 시스템에 투입되는 음식물쓰레기의 성상을 소개하면 비닐봉지속에 망치와 같은 쇠붙이도 숨겨져 투입되고 심지어 1L용 페인트통과 옷보따리도 수거되어 투입된다. 이 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 압착파쇄기(6)는 쇠붙이나 돌 등의 협잡물이 투입되면 가압체(6c)의 유동성에 의하여 직하방으로 낙하된다. 이는 음식물쓰레기에 함유된 쇠붙이 협잡물에 의한 기계고장을 방지하기 위하여 스프링 또는 유압장치, 쇼바장치 등의 가압장치를 통하여 신축작용이 가능하도록 구성한 것이다.
상기한 구성의 파봉 파쇄기(3) 또는 파봉기(4. 5)와 압착파쇄기(6)를 통과한 음식물쓰레기와 비닐봉지가 방수컨베어(7)에 낙하되어 회전된다. 상기한 방수컨베어 상단에 이송되는 비닐봉지와 라면봉지 등의 비닐조각은 비리봉지제거장치(8)의 구성인 갈고리(9)에 걸려 상단부로 이송된다. 이송되는 비닐봉지를 분수(B)의 수압에 의하여 분리되고 세척되는 동시에 세목컨베어(10)에 낙하되어 탈수되어 컨베어(14)로 컨테이너(16)로 이송된다. 이때 분수에 의하여 공급된 물은 집하조(13)로 투입되어 쇠붙이 등 협잡물을 침전시키는 역할을 하게된다.
또한 방수컨베어(7)에서 비닐봉지가 제거된 음식물쓰레기와 협잡물은 회전하는 드럼스크린(11)에서 요구르트병, 각종 음식물용기 등의 협잡물과 음식물이 분리된다. 분리된 음식물은 침전조(13)로 낙하되고 분리된 협잡물은 컨베어(14)로 컨테이너로 이송된다. 이때 침전조(13)에 낙하된 음식물쓰레기 중에는 깨진병조각과 쇠붙이, 못, 수저 등이 침전되고 기타 골각류 등의 음식물은 교반장치(13)의 회전력에 의하여 부상비중을 조절할 수 있으므로 골각류는 음식물쓰레기와 함께 슈트를 타고 파쇄기(17)에서 3cm 이내로 파쇄되고 다시 분쇄기(18)에서 5mm 이내로 분쇄된다.
상기한 구성에서 분리되어 분쇄된 음식물쓰레기는 집하조(20)로 낙하되어 악취제거를 위한 용수공급장치(A)와 비닐봉지분리를 위한 분수(B)로 공급된 물이 일석이조로 염분을 제거하게 된다. 상기한 희석조(20)에 음식물쓰레기의 성상을 살펴보면 죽과 같이 교반되어 세목스크린(19)에서 다시 한번 미세한 협잡물이 분리되어 이송컨베어(21)를 통하여 컨베어(14)로 이송된다. 상기한 비닐봉지제거장치(8)와 드럼스크린(11)에서 분리된 협잡물과 세목스크린(19)에서 분리된 협잡물의 수분을 탈수하기 위한 탈수장치(15)에서 수분이 탈수됨으로 제2환경오염원인 협잡물발생량이 최소화된다.
상기한 희석조(20)에서 협잡물이 제거된 음식물쓰레기는 후처리 시설인 탈수장치 또는 혐기성시설인 산발효조로 투입되어 자원화되거나 하수처리장소화조로 투입되어 하수처리장 유기탄소원으로 미생물에 먹이로 사용될 수 있도록 다양하게 사용할 수 있도록 하였다.
또한 침전된 침전물은 별도의 침전물제거장치에 의하여 제거하거나 인위적으로 필요시에 제거하도록 하였다.
본 발명은 상기한 본 발자가 발명한 특허 제 0214880호, 제0263364호, 특허제0215585호, 특허제0258431호를 적용하여 경기도 시흥시 1일 100톤규모를 직접 설계하고 시공하여 2000년 7월 15일부터 가동 현재까지 가동하면서 발생한 문제점을 연구개발한 발명에 관한 것이다.
상기한 발명의 실용적 효과를 살펴보면 기존의 본 발명자가 발명한 상기한 음식물쓰레기의 협잡물제거장치와 음식물쓰레기와 분뇨를 퇴비화시키는 시스템, 그리고 드럼스크린을 사용하는 기존의 기술에서 발생되는 다수의 문제점이 모두 해결된 발명으로 음식물쓰레기 처리과정에 비닐봉지에 대한 문제로 소각이나 매립되는 협잡물이 현저하게 축소됨에 따라 양질의 퇴비생산은 물론 매립이나 소각에 따른 환경문제를 해결할 수 있는 실용적 효과가 있다.
본 발명은 다각도의 연구와 실험을 통하여 완성된 발명으로 앞으로 음식물쓰레기로 인한 환경문제가 완전히 해결될 것으로 예상된다.
Claims (11)
- 음식물쓰레기를 저장하는 호퍼(1)에 악취를 제거하는 용수공급장치(A)와; 호퍼 하단부에서 호퍼 상단부로 정량공급 겸용 버켓컨베어(2)와;상기한 버켓컨베어로 이송된 음식물쓰레기와 비닐봉지를 파쇄하는 파봉 파쇄기(3)와; 상기한 파봉파쇄기에서 파봉된 비닐봉지를 제거하는 비닐제거장치(8)와; 상기한 파봉 파쇄기(3)에서 파쇄된 협잡물을 제거하는 드럼스크린(11)과;상기한 비닐봉지제거장치(8)와; 드럼스크린(11)에서 분리된 협잡물의 수분을 탈수하는 탈수장치(15)와; 상기한 드럼스크린에서 걸러진 음식물쓰레기에 쇠붙이 등 침전물을 제거하는 침전조(12)와; 상기한 침전조에서 침전분리된 음식물쓰레기를 분쇄하는 분쇄기(18)로 구성된 것이 특징인 음식물쓰레기의 비닐봉지 및 협잡물제거장치.
- 음식물쓰레기를 저장하는 호퍼(1)와; 상기한 호퍼에 음식물쓰레기를 정량공급하면서 파봉기(4. 5)와; 상기한 파봉기에서 파봉된 음식물쓰레기를 파쇄하는 밀착파쇄기(6)와; 상기한 밀착파쇄기를 통과한 음식물쓰레기와 비닐봉지 및 협잡물을 제거하는 드럼스크린(11)과;상기한 드럼스크린에서 분리된 음식물쓰레기에 쇠붙이 등 침전물을 제거하는 침전조(12)와; 상기한 침전조에서 침전분리된 음식물쓰레기를 분쇄하는 분쇄기(18)로 구성된 것이 특징인 음식물쓰레기의 비닐봉지 및 협잡물제거장치.
- 음식물쓰레기의 비닐봉지를 파봉하는 파봉기(4)와; 상기한 파봉기 직하방에 음식물쓰레기 중 무, 통배추, 골각류 등을 파쇄하는 압착 파쇄기(6)의 구성이 특징인 음식물쓰레기의 비닐봉지 및 협잡물제거장치.
- 제1항에 있어서상기한 호퍼(1) 상단부에 악취를 제거하는 용수공급장치(A)의 구성이 특징인 음식물쓰레기의 비닐봉지 및 협잡물 제거장치.
- 제1항내지 제2항에 있어서상기한 드럼스크린(11)에서 분리된 음식물쓰레기에 쇠붙이 등 협잡물을 분리하는 침전조(12)의 구성이 특징인 음식물쓰레기의 비닐봉지 및 협잡물 제거장치.
- 제1항내지 제2항에 있어서상기한 버켓컨베어(2)에 부착된 각각의 버켓(2a) 전면부에 파봉날(2b)구성이 특징인 음식물쓰레기의 비닐봉지 및 협잡물 제거장치.
- 제1항에 있어서상기한 호퍼(1) 하단부로부터 호퍼 상단부로 정량공급 겸용으로 구성된 버켓컨베어(2)의 구성이 특징인 음식물쓰레기의 비닐봉지 및 협잡물제거장치.
- 제1항에 있어서상기한 비닐봉지제거장치(8)와; 드럼스크린(11)에서 분리된 협잡물의 수분을 제거하기 위한 탈수장치(15)의 구성이 특징인 음식물쓰레기의 비닐봉지 및 협잡물제거장치.
- 제3항에 있어서상기한 파봉기(4)는 좌우 회전체(4a. 4b) 외주연에 파봉날(4d)구성과; 상기한 좌우 회전체(4a. 4b) 내주연에 버켓홈(4c)구성이 특징인 음식물쓰레기의 비닐봉지 및 협잡물제거장치.
- 제3항에 있어서상기한 파봉기(5)는 좌우 회전체(5a. 5b) 외주연에 다수의 회전파봉날(5d)구성과; 상기한 좌우 회전체(5a. 5b) 양면에는 고정파봉날(5e)의 구성과; 상기한 좌우 회전체(5a. 5b) 중간에 고정벽(5c)을 구성과; 상기한 고정벽 양면에는 삼각형의 고정피봉날(5e) 구성이 특징인 음식물쓰레기의 비닐봉지 및 협잡물제거장치.
- 제3항에 있어서상기한 압착파쇄기(6)의 좌우 회전체(6a. 6b) 외주연에 돌출부(6d)와 요부(6e)의 구성과; 상기한 좌우 회전체(6a. 6b)의 유연성을 주는 가압체(6c) 구성이 특징인 음식물쓰레기의 비닐봉지 및 협잡물제거장치.
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