KR20020012884A - 음식쓰레기의 퇴비화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 음식쓰레기 및 가축분을 발효시켜 퇴비화하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 대형 원형발효조의 내부에 그 중심축을 기준으로 공전하는 혼합기와 혼합기 자체의 자전작용에 의해 다량의 음식쓰레기를 혼합 및 발효하며, 전량을 일시에 발효 및 퇴비화 하는 것이 아니라 외측으로부터 내측 중심부에 이르기까지 점진적으로 발효과정이 진행되게 하므로서 고른 혼합은 물론 연속적으로 균일한 발효가 이루어진 퇴비를 대량으로 생산 및 처리할 수 있는 음식쓰레기의 퇴비화 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

음식쓰레기의 퇴비화 방법 및 장치 {method and device to fertilize foods waste}

본 발명은 각종 음식쓰레기 및 가축분을 발효시켜 퇴비화하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다량의 음식쓰레기 등을 공급과정 및 혼합과정, 발효과정, 배출과정을 거처 대량으로 이를 퇴비화할 수 있는 음식쓰레기의 퇴비화 방법 및 장치에 관한 것이다.

근자에 들어 환경오염문제에 대한 관심의 증가와 함께, 일반 가정이나 음식점 등에서 발생하는 음식쓰레기에 의한 오염문제에 대해서도 많은 관심이 있었으며, 이를 처리하는 방법에 대해서도 많은 노력이 있었다.

음식쓰레기는 수분 함유율이 높아 수집, 운반, 매립과정에서 오수흘림, 부패로 인한 악취, 침출수 발생으로 인한 토양 및 지하수 등의 2차 오염을 일으키며 매립지 안정화를 지연시킬 뿐만 아니라 사용기간을 단축시키고 소각시에도 발열량이 낮아 보조 연료의 사용으로 인한 경제적 손실이 크며 불완전 연소를 일으켜 다이옥신 및 인체에 유해한 대기오염 물질의 생성을 촉진하는 등 심각한 환경오염을 유발하게 된다.

따라서, 일부에서는 일반 가정용으로 소규모의 음식쓰레기를 처리하기 위한 소규모의 음식쓰레기를 처리하는 기기가 보급된바 있으며, 음식점과 같이 비교적 다량의 음식쓰레기가 배출되는 곳에서는 그 음식쓰레기를 처리하기 위한 대규모의 쓰레기 처리 방법 및 시설이 개발되고 있다.

또한, 전기한 음식쓰레기 이외에도 각종 가축분이나 농축잔재물, 가공식품의 찌꺼기, 하수처리장에서 발생되는 슬러지, 분뇨등 수질 및 환경오염에 절대적인 영향을 미치면서도 발생량이 대단히 많은, 생활쓰레기에 대한 관심이 고조되며 각종 시설 및 장비가 안출되고 있는 실정이다.

그러나, 전기한 바와 같은 각종 생활쓰레기를 처리키 위한 각종 장비 및 시설은 대부분 수분제거 방식에 의한 중량감소를 그 목적으로 하거나, 건조 및 소각등의 방법으로 처리하였으나 이는 처리결과가 그다지 만족스럽지 못하고, 소각에 의한 경우는 2차적인 에너지의 소모는 물론, 소각시 발생하는 각종 매연 및 환경유해물질에 의해 2차오염 물질이 발생하는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 근래에 들어서는 가축분이나 다량의 음식쓰레기를 원형발효조 또는 매몰조에 충전하고 그 내부에 미생물을 투입하여 그 미생물에 의해 발효되게 하므로서 발효된 상태로 각종 비료 및 퇴비로 활용하는 방법이 제안되고 있다.

그러나, 전기한 비료 및 퇴비화 방법은 한정된 발효조내에서 일정시간동안 퇴비화 과정을 거쳐야 하므로 그 처리용량이 한정되어 있으며, 한번에 대량의 쓰레기를 누적하여 퇴비화하는 경우 상층부터 하부 바닥에 이르기까지 고르게 발효되지 못하므로 최대한 고른 발효효과를 갖게 하기 위해 퇴적층 비교적 얇게 형성하여 퇴비화 하므로 일일 처리량이 매우 적은 문제점이 있는 것이다.

즉, 누적된 쓰레기에 미생물을 투입하는 경우 그 미생물에 의해 열이 발산되는 것인데, 발열에너지가 누적된 쓰레기의 상층은 쉽게 대기와 교류되어 온도가 낮고, 하부 바닥면은 공기의 순환이 거의 없어 보다 고열이 발생하므로 고른 상태의 퇴비화 작업이 불가능한 것이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 제거코저 안출된 것으로서, 대형 원형발효조의 내부에 그 중심축을 기준으로 공전하는 혼합기와 혼합기 자체의 자전작용에 의해 다량의 음식쓰레기를 혼합 및 발효하며, 전량을 일시에 발효 및 퇴비화 하는 것이 아니라 외측으로부터 내측 중심부에 이르기까지 점진적으로 발효과정이 진행되게 하므로서 고른 혼합은 물론 연속적으로 균일한 발효가 이루어진 퇴비를 대량으로 생산 및 처리할 수 있는 음식쓰레기의 퇴비화 방법 및 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이상과 같은 목적을 이루기 위한 기술적 수단은 원형발효조의 내부에 음식쓰레기를 투입하기 위한 투입수단과, 투입된 음식쓰레기에 발효균을 투입하여 이를 혼합하는 혼합수단, 혼합발효된 퇴비를 배출하는 배출수단, 원형발효조 내부의 가스 및 악취를 제거하는 포집수단으로 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 퇴비화 장치의 전체시스템도

도 2는 본 발명에 의한 퇴비화 장치의 측면설치상태도

도 3은 본 발명에 의한 혼합기의 설치상태도

도 4는 본 발명에 의한 혼합기의 정면설명도

도 5는 본 발명에 의한 혼합기의 작용상태를 보인 평면설명도

도 6은 본 발명에 의한 작용상태를 보인 블럭설명도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 공급수단 11 : 이송 콘베이어밸트

12 : 배급 콘베이어밸트 13 : 지지축

20 : 혼합수단 21 : 원형발효조

22,22' : 교반날개 23 : 혼합기

24 : 회전밸트 25 : 모터

26,26' : 롤러 27 : 모터

30 : 정화수단 31 : 관체

32 : 흡기펌프 33 : 탈취장치

34 : 제진기

40 : 배출수단 41 : 배출 콘베이어밸트

42 : 압송 스크류

50 : 공기관 51 : 자갈층

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의해 설명한다.

도 1은 본 발명 음식쓰레기의 퇴비화 장치를 설치상태를 보인 전체사시도이고, 도 2는 측면 설명도이다.

먼저, 본 발명 음식쓰레기의 퇴비화 방법을 살펴보면,

음식쓰레기를 파쇄하는 파쇄공정과,

파쇄된 음식쓰레기에 미생물을 투입하는 혼합공정과,

미생물이 혼합된 상태의 음식쓰레기를 원형발효조의 내부에 투입하는 투입공정과,

투입된 음식쓰레기를 원형발효조의 테두리부로 분산공급하는 회전투입공정과,

투입된 음식쓰레기를 교반혼합기에 점진적으로 내측으로 이동되게 혼합하는 혼합공정과,

내측으로 이동되며 혼합하는 음식쓰레기를 배출수단에 의해 배출하는 배출공정으로 되는 것이다.

이러한 방법에 의한 본 발명 음식쓰레기의 퇴비화 장치의 구성을 살펴보면,

이송 콘베이어밸트(11)와 배급 콘베이어밸트(12)로 된 공급수단(10)과,

원형발효조(21)의 내부에 형성된 다수의 교반날개(22)(22')가 회전되며 자전 및 공전하는 혼합기(23)로 된 혼합수단(20)과,

원형발효조의 상부와 관체(31) 연결되어 제진기(34)와 흡기펌프(32) 및 탈취장치(33)를 갖는 정화수단(30)과,

원형발효조의 하부 위치하여 배출 콘베이어밸트(41) 및 압송 스크류(42)로 된 배출수단(40)으로 구성 된 것이다.

전기한 공급수단(10)에 있어서, 배급 콘베이어밸트(12)는 일측이 원형발효조(21)의 중심부에서 회전되는 지지축(13)에 고정 설치되게 한 것이다.

또한, 혼합수단(20)은 그 혼합기(23)를 전기한 배급 콘베이어밸트(12)와 연동되게 하고, 혼합기(23)는 역삼각형상의 3점지지방식 회전밸트(24) 및 그 회전밸트(24)의 외주면에 부착된 경사상의 교반날개(22)(22')로 되는 것이며,

혼합기(23)의 회전작용을,

혼합기(23)의 일측에 장착된 모터(25)에 의해 회전밸트(24)가 자전되게 하고, 혼합기(23)의 일측에 장착된 롤러(26)(26')를 원형발효조(21)의 외측벽에 위치되게 하여 또다른 모터(27)에 의해 그 롤러(26)(26')가 회전되게 하여 혼합기(23)가 공전되게 하는 것이다.

이러한 원형발효조(21)의 하부에는 공기관(50) 및 자갈층(51)이 형성되어 있어 원형발효조의 하부로부터 지속적으로 공기를 공급하게 된 것이다.

이상과 같은 방법 및 장치에 의한 본 발명 음식쓰레기의 퇴비화 과정을 첨부된 도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2의 도시와 같이 수거된 각종 음식쓰레기 및 농축산 부산물 및 축분등을 혼합 및 분쇄하여 잘게 만들고, 여기에 미생물을 투입한 상태로 원형발효조(21) 내부에 투입하는 것이다.

이때, 투입되는 미생물로는 통성혐기성균인 바이오포스트를 투여하는 것인데, 이는 1970년 프랑스의 학자가 개발한 것으로서, 음식쓰레기는 물론 공해를 유발시키는 다량의 버려진 동식물 부산물(사과, 배, 포도 등을 제품화하면서 발생되는 찌꺼기 등과 토마토, 깻묵 및 각종 채소류 등)과 여러가지 축분류(소, 닭, 돼지 등) 및 축산폐기물(뼈, 뿔, 가죽, 털 등)과 혼합하면 짧은 기간 내에 양질의 유기질 비료로 변환시켜 주는 작용을 하는 것이다.

이렇게 미생물이 투입된 각종 음식쓰레기를 이송 콘베이어밸트(11)에 의해 원형발효조(21)의 중앙으로 이동시키고, 이동과 동시에 음식쓰레기를 투입시키면, 그 이송 콘베이어밸트(11)의 하부에 위치한 배급 콘베이어밸트(12)의 일단에 떨어지게 되며, 음식스레기를 받은 배급 콘베이어밸트(12)는 그 회전작용에 의해 원형발효조(21)의 테두리부에 음식쓰레기를 투입하는 것이다.

이러한 배급 콘베이어밸트(12)는 그 원형발효조(21)의 중심을 축점으로 회전하며 원형발효조(21)의 테두리부에 고루 음식쓰레기를 공급하는 것이다.

이렇게 일정시간 투입작업이 완료되면 그 혼합수단(20)에 의해 투입된 음식쓰레기를 혼합하게 되는 것인데, 이러한 혼합작용은 투입된 음식쓰레기 전체를 교반하여 섞는 것이 아니라, 하부의 음식쓰레기를 상부로 퍼올리면서 원형발효조(21)의 반지름을 일정량씩 가상으로 분할하여 일정구간씩 그 내측으로 이동되며 혼합되게 하는 것이다.

즉, 일예로서, 최초 투입된 음식쓰레기를 투입일로부터 12일간 발효과정을 거친 후, 배출되게 한다면 원형발효조(21)의 반지름은 가상으로 12등분하여 혼합기(23)가 통과하며 혼합되는 음식쓰레기는 한번의 혼합공정에 의해 원형발효조 반지름의 1/12만큼 내측으로 이동되게 하는 것이다.

따라서, 12일 후에는 최초투입된 음식쓰레기가 원형발효조의 중심까지 도달하게 되므로 중심에 도달한 음식쓰레기(이때에는 발효가 완료되어 유기질 비료의 상태임)를 외부로 배출하면 되는 것이다.

이러한 가상 구간별 이동량을 제어하는 것은, 하부에서 상부로 퍼올리는 혼합기(23)의 교반날개(22)(22')에 의해 가능한 것이며, 교반날개(22)(22')는 회전밸트(24)에 일정각도 경사지게 부착되어 있으므로, 하부에서 상부로 퍼올려 그 이면으로 넘기는 작용을 하는 과정에서 경사상의 교반날개(22)(22')에 의해 보다 내측으로 낙하되는 것이다.

이러한 혼합기(23)의 혼합과정을 1일 1회로 한정하고, 그 혼합기(23)가 원형발효조의 내부에서 1회전하는 시간을 24시간으로 설정하면, 최초 투입된 음식쓰레기는 12번의 혼합과정과 12일간의 발효시간을 거쳐 유기질 비료로 완성되어 배출되는 것이다.

따라서, 1일 1회 음식쓰레기의 회전투입이 이루어지고 혼합기(23)의 혼합회전 위치에 따라 그 원형발효조(21)의 중심부로 밀려들어오는 발효된 음식쓰레기를 연속하여 배출하는 것이므로, 그 처리량이 매우 증대되는 것이며, 종래와 같이 일정시간동안 투입 및 숙성, 발효, 배출과정을 각각 갖는 것이 아니라, 투입공정과 혼합, 숙성, 발효, 배출이 동시에 이루어지므로 대량의 유기질 비료를 연속하여 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 1일처리 가능한 음식쓰레기의 량도 매우 증가하게 되는 것이다.

전기한 바와 같은 혼합기의 회전작용을 보다 상세히 살펴보면, 혼합기(23)의 일측에 장착된 모터(27)에 의해 3점지지방식의 회전밸트(24)를 회전시키게 되고, 회전밸트(24)의 회전작용에 의해 그 회전밸트(24)의 외주면에 다수 부착된 교반날개(22)(22')가 음식쓰레기를 퍼올리면서 혼합시키는 것으로 자전작용을 하는 것이다.

또한, 전기한 모터(27)의 하부에 장착된 다수의 롤러(26)(26')는 원형발효조(21)의 벽체에 고정 거치되어 별도의 모터(25)가 회전하며 그 롤러(26)(26')를 회전시키므로 원형발효조(21)의 중심점을 축점으로 하여 공전하게 되는 것이다.

따라서, 전기한 모터(25)의 구동에 의한 혼합기(23)의 회전은 전기한바와 같이 1일 1회 회전됨과 동시에 다수의 자전회전작용을 하게 되는 것이다.

이렇게 혼합 및 배출되는 원형발효조의 하부에는 다수의 공기관(50)이 배치되어 있고 그 공기관(50)을 통해 외부의 공급펌프(도면에는 미도시함)로부터 외부 공기를 유입하므로서 미생물의 번식이 보다 용이하게 하는 것이다.

또한, 공기관(50)의 상부에는 자갈층(51)을 형성하여 하부로부터 토출되는 공기가 보다 용이하게 그 음식쓰레기에 흡수되도록 하는 것이다.

이러한 음식쓰레기는 그 투입과정에서부터 배출과정까지 제3단계의 단계별 특징을 갖으며 유기질화되는 것인데, 이러한 단계별 특징을 살펴보면,

제1단계에서는 투입된 호기성 박테리아가 생육하며 음식쓰레기의 내부 온도가 49℃정도로 상승하며, 음식쓰레기의 부피에는 거의 변화가 없으며 각종 단백질, 지질, 탄수화물의 분해가 일어나기 시작한다.

제2단계에서는 호열성 박테리아가 생육하는 시기이며, 퇴비화의 중간단계로 온도는 55℃~65℃까지 상승하는 것이며, 음식쓰레기의 부피가 60%정도로 줄어들면서 고열이 발생한다.

제3단계에서는 퇴비화의 최종단계로 온도는 30℃정도로 유지되며, 목질부가 분해되는 시기로 백색부후균과 같은 균류 및 버섯류가 생장하는 시기이고, 퇴비더미는 초기에 비해 최고 40%까지 줄어드는 상태이다.

이상과 같은 제1 내지 3단계를 거치는 시간은 대략 12일정도 소요되며, 하나의 원형발효조에는 각각의 단계를 그 외측으로부터 내측 중심에 이르기까지 각 단계별로 혼합 및 이동과정을 거치면서 음식쓰레기가 유기질 비료로 변화하는 것이다.

이렇게 생산되는 유기질 비료 및 그 처리장치는 아래의 표와 같이 다양한 효과를 거둘 수 있는 것이다.

	소각방법	매립방법	혐기성발효	본원발명
수처리	증발	별도처리	별도처리시설	분해열증발
고형물처리	연소반응처리	토양자연분해	슬러지별도처리	생물학적 분해
2차 오염물질	대기오염발생	침출수발생	침출수발생	-
처리속도	빠름	매우느림	보통	보통
누출가능성	거의없음	개연성 있음	거의없음	거의없음
누출시 위해성	큼	큼	거의없음	거의없음
누출오염 지속시간	짧음	상당히 김	짧음	짧음
악취발생량	-	-	상대적 많음	상대적많음
악취물질 강도	-	-	강함	약함
초기 투자비용	-	-	상대적 큼	적음
유지관리 비용	-	-	상대적 큼	적음
부지 소요면적	-	-	적음(수처리면적 제외)	적음

또한, 전기한 원형발효조(21)의 상부에는 관체(31)를 연결형성하여 미생물에 의한 발효과정에서 발생하는 악취를 흡수케 하므로, 관체(31)와 연결된 제진기(34)에 의해 먼지등을 1차 흡수하고, 제진기(34)를 통과한 악취는 다시 흡기펌프(32)에 의해 탈취장치(33)로 공급되어 각종 생물학적 또는 화학적인 공지의 방법에 의해 악취를 제거하여 대기중으로 토출하는 것이다.

이상과 같은 본 발명 음식쓰레기의 퇴비화 방법 및 장치는 종래와 같이 톱밥이나 목편등의 수분조절재가 필요없으므로 원가감소가 가능하며, 공정의 단순화로운영경비가 절감됨은 물론, 각종 악취의 발생 및 누출을 완전 제거하므로 쾌적한 환경을 조성하며, 미생물에 의한 발효에 의하므로 안정적인 발효가 이루어지고 고품질의 미생물 비료를 생산할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

1. 음식쓰레기를 파쇄하는 파쇄공정과,

   파쇄된 음식쓰레기에 미생물을 투입하는 혼합공정과,

   미생물이 혼합된 상태의 음식쓰레기를 원형발효조의 내부에 투입하는 투입공정과,

   투입된 음식쓰레기를 원형발효조의 테두리부로 분산공급하는 회전투입공정과,

   투입된 음식쓰레기를 교반혼합기에 점진적으로 내측으로 이동되게 혼합하는 혼합공정과,

   내측으로 이동되며 혼합하는 음식쓰레기를 배출수단에 의해 배출하는 배출공정으로 됨을 특징으로 하는 음식쓰레기의 퇴비화 방법.
2. 이송 콘베이어밸트(11)와 배급 콘베이어밸트(12)로 된 공급수단(10)과,

   원형발효조(21)의 내부에 형성된 다수의 교반날개(22)(22')가 회전되며 자전 및 공전하는 혼합기(23)로 된 혼합수단(20)과,

   원형발효조의 상부와 관체(31) 연결되어 제진기(34)와 흡기펌프(32) 및 탈취장치(33)를 갖는 정화수단(30)과,

   원형발효조의 하부 위치하여 배출 콘베이어밸트(41) 및 압송 스크류(42)로된 배출수단(40)으로 구성됨을 특징으로 하는 음식쓰레기의 퇴비화 장치.
3. 제 1항에 있어서, 공급수단(10)의 배급 콘베이어밸트(12)는 일측이 원형발효조(21)의 중심부에서 회전되는 지지축(13)에 고정 설치되게 함을 특징으로 하는 음식쓰레기의 퇴비화 장치.
4. 제 1항에 있어서, 혼합수단(20)은 그 혼합기(23)를 전기한 배급 콘베이어밸트(12)와 연동되게 하고, 혼합기(23)는 역삼각형상의 3점지지방식 회전밸트(24) 및 그 회전밸트(24)의 외주면에 부착된 다수의 경사상 교반날개(22)(22')로 구성되어짐을 특징으로 하는 음식쓰레기의 퇴비화 장치.
5. 제 1항에 있어서, 혼합기(23)의 일측에 장착된 모터(25)에 의해 회전밸트(24)가 자전되게 하고, 혼합기(23)의 일측에 장착된 롤러(26)(26')를 원형발효조(21)의 외측벽에 위치되게 하여또다른 모터(27)에 의해 그 롤러(26)(26')가 회전되게 하여 혼합기(23)가 공전되게 함을 특징으로 하는 음식쓰레기의 퇴비화 장치.