KR20020014426A - 음식물 쓰레기를 이용한 사료 및 퇴비의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기 내에 함유된 유해세균과 수분의 제거가 효율적으로 이루어지면서도, 비교적 저가인 열원을 사용함으로써 음식물 쓰레기 처리비용을 대폭 절감할 수 있도록 한, 저비용 고효율의 환경친화적 음식물 쓰레기 재활용방법에 관한 것이다.

종래의 음식물 쓰레기를 이용한 사료제조공정은, 음식물 쓰레기 수거차량에 의하여 수거된 음식물 쓰레기를 호퍼에 투입하여(A1) 금속성 물질이나 비닐 등의 이물질을 분리하는 단계와(A2), 이를 잘게 부수는 파쇄 단계(A3), 보일러를 이용하여 고온·고압의 스팀자켓 내에서 살균하는 멸균 단계(A4), 고형물과 폐액을 분리하는 분리단계(A5), 분리된 고형물을 건조시키는 단계(A6), 건조된 고형물에 미생물을 첨가하여 발효시키는 단계(A7), 발효된 고형물에 곡물을 배합하는 단계(A8), 마지막으로 이를 펠릿(pellet)으로 성형하고 건조하여(A9) 일정 단위별로 포장 및 출하하는 단계(A10)로 이루어져 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 처리방법에 있어서는, 멸균을 성공적으로 달성하기 위해서 일정하게 고온을 유지해 주면서 상당 시간 동안 계속 가열하여야 하므로 일정한 온도 유지에 따른 기술적인 어려움은 물론 저효율, 고비용의 경제적 부담에 따라 사업의 경제성이 거의 없는 문제점이 있었다.

반면, 종래 방법에 따를 경우에는 상기와 같은 과다한 운영비용에도 불구하고, 멸균이나 수분의 제거가 만족할 만한 수준으로 이루어지지 못하고 따라서 완제품 사료의 수분함량이 과다하여 궁극적으로는 완제품 사료의 상품가치가 하락하고 제품의 변질로 인하여 보관기간이 짧아지는 단점이 있었다.

아울러, 단위 시간 내에 처리할 수 있는 음식물 쓰레기의 양이 제한되고, 작업자가 화상이나 폭발 등의 재해 위험에 상시 노출되는 안전상의 문제가 내재하고 있었으며, 나아가 음식물 쓰레기를 재활용한다는 점에만 주안점을 둔 나머지, 음식물 쓰레기의 처리시에 발생하는 폐액에 대해서는 별다른 처리공정 없이 방류하거나 해양에 투기함으로써 토양이나 수자원을 오염시켜 온 것이 동업계의 현실이었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고난도의 기술로서 가능한 비교적 염가인 열원을 사용함으로써 2차 환경오염 없이 비용이 저렴하면서도 멸균이나 건조 및 발효가 완벽하게 이루어지는 저비용, 고효율의 음식물 쓰레기를 이용한 사료 또는 퇴비의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 음식물 쓰레기를 재활용함에 있어서 부수적으로 발생하는 폐액을 환경관련법 기준에 맞게 적절히 처리함으로써 환경보호 차원에서 완벽한 음식물 쓰레기의 재활용 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 음식물 쓰레기의 처리 단계에 소요되는 열원(熱源)으로서 대용량의 고주파를 사용함을 특징으로 한다.

아울러, 열원으로서 고주파를 사용함에 따라 고형물의 멸균, 건조공정이 하나의 단계로 이루어질 수 있는 점을 특징으로 한다.

본 발명은 또한, 음식물 쓰레기 수거차량에 의하여 수거된 음식물 쓰레기를 처리하고 재활용함에 있어서, 고형물과 폐액을 분리하는 분리단계와 분리된 고형물을 멸균·건조시키는 단계가 순차적으로 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

음식물 쓰레기를 이용한 사료 및 퇴비의 제조방법 {The manufacturing method of feed by using food waste}

본 발명은 농·축·수산 폐기물 등의 음식물 쓰레기를 동물의 사료 및 퇴비로 재활용하기 위한 처리공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음식물 쓰레기 내에 함유된 수분의 제거 및 유해 세균의 멸균이 효율적으로 이루어지면서도, 비교적 염가인 열원을 사용함으로써 음식물 쓰레기 처리비용을 획기적으로 절감할 수 있도록 한, 저비용 고효율의 환경친화적 음식물 쓰레기 재활용방법에 관한 것이다.

일반적으로, 우리나라의 연간 쓰레기 발생량은 약 2천만 톤에 달하는 것으로알려져 있으며, 이 중 음식물 쓰레기가 차지하는 양은 20% 내지 30%로서 이를 돈으로 환산하면 8조원에 달하며, 매립비용과 환경복구비용, 매립장 유지관리 비용까지 합하면 10조원을 훨씬 상회할 것으로 추정되고 있다.

매일 같이 대량(약 2만톤)으로 쏟아져 나오는 음식물 쓰레기와 농, 축, 수산 폐기물은, 이를 그대로 방치할 경우 침출수로 인한 2차 환경오염, 즉, 토양의 산성화(과농도의 염분으로 인한 토양의 황폐화)와 악취 등을 유발하므로 그 처리는 환경적으로도 중대한 문제로 대두되어 있다. 또한 이로 인한 집단 민원이 끊임없이 제기되어 사회문제화되고 있다.

이를 방지하기 위해 음식물 쓰레기를 처리하는 몇 가지의 방법이 시행되어 왔으며 그 예로 소각로에서 소각처리하는 방법과, 일정 부지에 매립시키는 방법, 및 사료나 퇴비 등으로 재활용하는 방법이 있다.

그러나 음식물 쓰레기를 소각하는 방법의 경우에는, 소각에 드는 비용문제와 소각시 발생하는 다이옥신(dioxin) 등 환경유해물질 및 악취 발생으로 심각한 환경문제를 수반한다는 단점이 있다.

또한, 음식물 쓰레기를 매립하는 경우에도, 매립된 음식물 쓰레기로부터 침출수가 발생하여 토양이나 지하수가 오염될 뿐 아니라, 쓰레기 매립을 위해서는 넓은 매립지를 확보해야만 하므로 국토가 좁고 인구밀도가 높은 우리나라와 같은 환경에서는 바람직한 방법이 아니라고 할 수 있다.

따라서 상기와 같은 불이익을 제거하기 위하여 음식물 쓰레기를 사료나 퇴비로 재활용하는 방법이 연구되고 있는데, 이 방법은 음식물 쓰레기로부터 유발되는환경오염을 방지하고, 각종 화학비료의 과다사용으로 인해 빚어지는 농토의 산성화나 쓰레기 처리장 설치에 따른 2차 오염을 방지할 수 있으며, 나아가 자원을 재활용한다는 측면에서 가장 바람직한 방법으로 인정되고 있다.

다만, 사료 등으로의 재활용 처리에 있어서는, 이물질 제거는 물론이고 철저한 멸균처리, 장기간의 신선도 유지 등의 문제를 해결함으로써 상품의 가치성이 충분히 확보되어야만 한다.

도 1은 음식물 쓰레기를 사료로 사용하는 방법으로서 종래의 것 중 가장 최근의 방법을 도시한 것이다.

위 공정은, 음식물 쓰레기 수거차량에 의하여 수거된 음식물 쓰레기를 투입호퍼에 투입하여(A1) 금속성 물질이나 비닐 등의 이물질을 분리하는 단계와(A2), 이를 잘게 부수는 파쇄 단계(A3), 보일러를 이용하여 고온·고압의 스팀자켓 내에서 살균하는 멸균 단계(A4), 고형물과 폐액을 분리하는 분리단계(A5), 분리된 고형물을 건조시키는 단계(A6), 고형물을 발효시키는 단계(A7), 발효된 고형물에 곡물을 적절한 비율로서 배합하는 단계(A8), 마지막으로 이를 펠릿(pellet)으로 성형하여 건조시킨 후(A9) 일정 단위별로 포장 및 출하하는 단계(A10)로 이루어져 있다. 그리고 경우에 따라서는 분리된 고형물을 건조시키는 단계(A6)와 고형물을 발효시키는 단계(A7)가 동시에 이루어지기도 한다.

종래의 방법에 있어서 상기 복수의 단계 중 멸균 단계(A4)는 스팀자켓 내에서 고온·고압으로 살균을 하는 방식을 택하고 있으며, 이때 에너지원으로서 경유보일러, 가스보일러, 또는 전기보일러를 사용하는 것이 일반적이다.

또한 분리된 고형물을 건조시키는 단계(A6)에서는 고온열풍건조 방식을 사용하며, 그 원료로서 경유나 전기가 사용된다.

한편, 음식물 쓰레기로부터 퇴비를 제조하는 종래의 방법도 위 사료제조방법과 유사한 단계를 포함하는 바, 구체적으로 음식물 쓰레기 수거 및 호퍼에 투입하는 단계(A1), 금속성 물질이나 비닐 등의 이물질을 분리하는 단계(A2), 이를 잘게 부수는 파쇄 단계(A3)까지는 동일하며, 이 세 개의 단계를 거친 음식물 쓰레기에 수분조절제로서 톱밥이나 왕겨를 섞은 다음 미생물에 의해 숙성시키는 부숙처리단계로 퇴비가 완성되게 되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 사료 제조방법에 있어서는, 멸균을 성공적으로 달성하기 위해서 일정하게 고온을 유지해 주면서 상당 시간 동안 계속 가열하여야 하므로 저효율, 고비용의 경제적 부담에 따라 사업의 경제성이 거의 없는 문제점이 있었다.

즉, 멸균 단계(A4)에서 소기의 목적을 달성하기 위해서는 스팀자켓을 최소 100℃ 이상의 온도로 상당 시간 계속 유지시켜 주어야 하는데(보통 1톤 기준으로 총처리시간은 30분 이상 소요), 경유 등 연료비, 설비비, 유지보수비, 운영비 등 멸균처리비용의 과다지출로 인해서 많은 처리업체가 재정적자와 도산에 이르기까지 하고 있는 실정이다. 또한 일정한 온도를 계속 유지시켜 주어야 하는데 따른 기술적인 어려움이나 관리운영상의 어려움이 있었다.

반면, 종래 방법에 따를 경우에는 상기와 같은 과다한 유지비용에도 불구하고, 멸균이나 수분의 제거가 만족할 만한 수준까지 이루어지지 못하고 따라서 완제품 사료의 수분함량이 과다하여 궁극적으로는 완제품 사료의 상품가치가 하락하고 제품의 변질로 인하여 보관기간이 짧아지는 단점이 있었다.

더욱이, 사료제조에 있어서 고형물과 폐액의 분리 단계(A5)를 통하여 분리된 고형물은 멸균 단계(A4)와는 별도로 다시 고온열풍 건조 단계(A6)를 거쳐야 하므로 공정이 다단계로 이루어지게 되고, 건조 단계(A6)를 거친 후에도 고형물이 수분을 과다하게 함유하게 됨으로써 이를 상쇄하기 위해 곡물배합 단계(A8)에서 과다하게 많은 양의 곡물을 섞게 되고, 이는 결국 하루에 처리할 수 있는 음식물 쓰레기의 양을 제한하는 문제점이 있었다.

종래의 사료 제조 방법은, 또한, 고온·고압 스팀 설비를 사용함으로써, 작업자가 화상이나 폭발 등의 재해 위험에 상시 노출되는 안전상의 문제가 내재하고 있었으며, 음식물 쓰레기를 재활용한다는 점에만 주안점을 둔 나머지, 음식물 쓰레기의 처리시에 발생하는 폐액에 대해서는 별다른 처리공정 없이 방류하거나 또는 해양에 투기함으로써 또다시 부차적으로 토양이나 수자원을 오염시켜 온 것이 동업계의 현실이었다.

아울러 종래의 퇴비제조방법에 있어서도 톱밥이나 왕겨의 배합만으로 수분을 조절하도록 되어 있어 부숙기간이 통상 30일 이상 소요되는 등 퇴비의 제조효율이 떨어지고 단위 시간에 처리할 수 있는 음식물 쓰레기의 양이 제한되며, 음식물 쓰레기 처리시에 발생하는 폐액에 따른 오염문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 비교적 염가인 열원을 사용함으로써 2차 환경오염의 유발 없이 비용이 저렴하면서도 멸균이나 건조 및 발효가 완벽하게 이루어지는 저비용, 고효율의 음식물 쓰레기를 이용한 사료 및 퇴비 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 음식물 쓰레기를 재활용함에 있어서 부수적으로 발생하는 폐액을 적절히 처리함으로써 환경보호 차원에서 완벽한 음식물 쓰레기 재처리 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 방법에 따른 음식물 쓰레기 사료화 처리방법을 도시한 순서도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 음식물 쓰레기 사료화 처리방법을 도시한 순서도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 음식물 쓰레기 사료화 또는 퇴비화 공정에서 발생한 폐액의 처리방법을 나타낸 도면.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 음식물 쓰레기의 재처리 단계에 소요되는 열원(熱源)으로서 대용량의 고주파(High frequency)를 사용함을 특징으로 한다. 종래에 4,500MHz 정도의 주파수를 사용하는 마이크로웨이브에 의한 가열방식이 존재하기는 하였으나, 음식물 쓰레기를 사료화하거나 퇴비화하는데 적용된 일은 없을뿐더러 그와 같은 방식에 의해서는 0.5kw 내지 1kw를 넘지 못하여 본 발명에서와 같은 대용량의 음식물 쓰레기 처리에는 적합하지 못하다는 문제점이 있다.

아울러, 본 발명에서는 열원으로서 고주파를 사용함에 따라 고형물의 멸균, 건조수단이 하나의 단계로 이루어질 수 있는 점을 특징으로 한다.

본 발명은 또한, 음식물 쓰레기 수거차량에 의하여 수거된 음식물 쓰레기를 재활용함에 있어서, 고형물과 폐액을 분리하는 고·액 분리단계와 분리된 고형물을 멸균·건조시키는 단계가 순차적으로 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한, 음식물 쓰레기를 사료화하거나 퇴비화하는 과정에서 발생하는 폐액을 정수하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 음식물 쓰레기 사료화 처리방법을 도시한 순서도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 음식물 쓰레기 사료화 또는 퇴비화 공정에서 발생한 폐액의 처리방법을 나타낸 도면이다.

먼저 도 2의 처리공정을 설명한다.

상기 실시예에서는, 음식물 쓰레기 수거차량에 의하여 수거된 음식물 쓰레기를 스크류가 달린 투입호퍼에 투입한 다음(B1) 이를 콘베이어 벨트를 따라 이동시키면서 사료나 퇴비의 원료로 사용할 수 없는 금속성 물질이나 비닐 등의 이물질을 분리해내는 단계와(B2), 이를 잘게 부수는 파쇄 및 마쇄단계(B3), 고·액 분리기에 의해 고형물과 폐액을 분리하는 분리단계(B4), 분리된 고형물을 대용량의 고주파를 이용하여 유해균을 멸균하고 수분을 제거하는 단계(B5), 멸균·건조된 고형물을 발효시키는 단계(B6), 발효된 고형물에 곡물을 배합하는 단계(B7), 마지막으로 이를 펠릿(pellet)으로 성형하여 대용량의 고주파로 건조시킨 후(B8) 포장하여 출하하는 단계(B9)로 이루어져 있다.

이를 쓰레기 처리량이 대량일 때를 가정하여 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.

먼저 음식물 쓰레기 수거용 차에 의해 음식물 쓰레기를 수거하여 스크류가 달린 투입호퍼(약 20㎥)에 투입하고(B1), 투입호퍼로부터 배출되는 쓰레기를 벨트 컨베이어(길이 600㎝, 폭 60㎝)를 이용하여 이동시키면서 수작업과 자석을 이용한금속분리기(5000kaus 이상의 마그네틱 풀리) 등을 사용하여 비닐, 금속 등의 이물질을 분리하도록 한다(B2).

이물질이 분리되면 순수한 음식물 쓰레기만 남게 되는데 이를 파쇄기와 마쇄기를 사용하여 대체로 10mm 내지 2mm 이하의 크기로 잘게 파쇄 및 마쇄한다(B3).

마쇄된 음식물 쓰레기는 죽과 같이 되고, 이 죽을 1차로 경사진 스크린망을 통과시키고, 2차로 압착로울러를 통과시킴으로써 함수율이 70% 이하가 되도록 수분을 제거함으로써 고형물과 폐액을 분리하는 분리단계(B4)를 거치며, 이때 수분과 함께 그 수분에 용해되어 있는 대부분의 염분도 같이 분리되게 된다. 위 분리단계(B4)를 거친 후, 분리된 고형물과 폐액의 비율은 대체로 15~20% : 80~85%가 되게 된다.

이때 경우에 따라서는 순서를 바꾸어 고형물과 액체를 분리하는 분리단계(B4)를 시행한 후에 파쇄 및 마쇄 단계(B3)를 거치도록 할 수도 있다. 또한, 파쇄 및 마쇄단계(B3)로부터 고·액 분리단계(B4)에 들어가기 전에 후술하는 대용량의 고주파에 의한 멸균단계를 추가하는 것도 가능하다.

그 다음에는 고주파를 이용하여 분리된 고형물에 포함된 세균을 멸균하면서 동시에 건조하는 단계(B5)를 바로 연이어 거치게 되는데, 이 때 처리시간은 수 분으로 한다. 아울러 건조효율을 높이기 위해서 별도의 수분 배출구를 형성하는 것이 바람직하다.

음식물 쓰레기와 같은 유전체를 고주파에 노출시키게 되면, 유전체 내부의 자체 마찰열에 의한 건조를 할 수 있게 되어 일반 원료에 의한 외부로부터의 가열건조방식에 비하여 훨씬 높은 효과를 얻을 수 있으며, 고주파를 열원으로 사용할 경우 일반 스팀자켓을 이용할 경우에 비하여 구조가 간단하면서도 에너지 이용효율을 높일 수 있게 된다.

고주파에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 고주파를 열원으로서 사용하는 방법에는 유도와 유전 두 가지 방식이 있다. 유도는 100kHz 내지 800kHz, 바람직하게는 200kHz ±10% 범위 내의 주파수를 사용하는 방식으로서 최고 1700℃까지 온도를 올리는 것이 가능하나, 다만 이는 대용량의 음식물 쓰레기 처리의 경우에 적합하지 않다는 단점이 있다. 또한 유전은 10MHz 내지 40MHz, 바람직하게는 27.5MHz ±10% 범위 내의 주파수를 이용하는 것으로서 대용량에는 적합하나 온도가 최대 150℃까지 밖에 확보될 수 없는 단점이 있다.

또한 본 발명에서의 멸균·건조 단계를 수행하기 위해서는 유도방식만을 사용할 수도 있고 유전방식만을 사용할 수도 있으며, 유전방식과 유도방식을 결합하여 사용하는 것도 가능하겠으나, 상기 성질에 따라 유도방식과 유전방식을 결합 사용하는 것이 가장 바람직하다. 즉, 유도방식에 의해 고온의 살균을 행한 다음, 바로 이어서 유전방식에 의해 건조를 행하도록 하는 것이다. 물론, 유도방식에 의해 고온의 살균을 행할 때에도 부수적으로 건조가 수행되며, 유전방식에 의해 건조를 행할 때에도 부수적으로 살균이 수행되게 된다.

아래 표는 본 발명에 따른 실시예 중 가장 바람직하다고 생각되는 멸균·건조단계(B5)의 실시조건을 나타낸 것이다. 그리고 아래 표와 같이 처리할 경우 시간당 4톤의 물량을 처리할 수 있는 것으로 확인되었다.

	멸균(부수적으로 건조 수행)	건조(부수적으로 멸균 수행)
고주파방식	1차 유도	2차 유전
Hz	200kHz ±10%	27.5MHz ±10%
온도	200℃	130℃
처리시간	5분	10분

멸균·건조 단계 이후에는, 이를 급속히 냉각시킨 다음 미생물을 이용하여 발효시키는 단계(B6)를 거치고, 발효된 다음에는 믹서기를 이용하여 고형물에 옥수수, 쌀겨, 소맥피, 대두박, 기초약품 등을 전체량의 약 50%가 되도록 혼합하는 배합단계(B7)가 이어진다. 이때 곡물의 각 성분간의 배합비율은 사료를 소비하는 동물에 따라 조금씩 달라지게 된다.

다음으로 배합된 고형물을 펠릿(pellet)성형기를 이용하여 지름 7㎜ 내지 12㎜의 펠릿으로 제조한다. 이와 같이 제조된 펠릿은 약 20% 내외의 수분을 함유하고 있다. 적절한 사료는 수분 함수율이 적어도 15% 이하여야 하므로 이를 고주파를 이용하여 10분간 건조시킨다(B8). 고주파에 의해서 건조시키게 되면, 전술한 바와 같이 내부에서부터 건조작용이 시작되어 외부건조로 전이하게 되므로 건조상태와 효율이 매우 양호(13% 이하)하여 최종 상품의 가치도 높아지게 된다.

마지막으로 건조된 펠릿을 단위 kg단위로 포장하여 출하하는 단계(B9)가 수행된다.

한편, 도 2의 처리공정 중 일부는 퇴비의 제조공정에도 응용할 수 있는 것으로서, 음식물 쓰레기 수거단계(B1), 이물질 분리단계와(B2), 파쇄 및 마쇄단계(B3)를 거친 후, 고형물과 폐액을 분리하는 분리단계(B4), 고주파를 이용한 멸균 및 건조 단계(B5)를 추가적 공정으로 하고, 여기에 비로소 톱밥이나 왕겨 등의 수분조절제를 투입하여 숙성시킴으로써 퇴비를 효율적으로 만들 수 있는 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명은, 음식물 쓰레기의 재처리 단계에 소요되는 열원(熱源)으로서 대용량의 고주파를 사용함을 특징으로 한다. 현재까지 음식물 쓰레기를 사료나 퇴비로 재활용함에 있어서는, 고주파를 열원으로 사용한 예가 없었으나 본 발명자가 이를 채택하여 사용한 결과 다음과 같은 몇 가지 잇점을 명확히 확인할 수 있었다.

먼저, 사료제조시 열원으로서 고주파를 사용함에 따라 고형물의 멸균, 건조수단이 하나의 단계로 이루어져 공정이 단순해진다는 잇점이 있다. 다만, 이와 같이 멸균, 건조를 하나의 공정으로 할 수 있기 위해서는, 고형물과 액체를 분리하는 분리공정(B4)이 멸균·건조시키는 단계(B5) 이전에 선행되어야 하며, 이와 같이 하는 것이 최종적으로 사료의 원료로서 사용될 고형물만을 선택하여 멸균·건조시키게 되므로 낭비가 없고 훨씬 효율적이다.

물론 어느 경우에 있어서건 고형물과 폐액을 분리하는 분리단계(B4)와 고형물의 파쇄 및 마쇄 단계(B3)는 그 순서를 바꾸어 실시하는 것이 가능하다. 다만, 파쇄 및 마쇄 단계(B3)를 거치지 않은 상태에서 고형물과 액체를 분리(B4)하게 되면 음식물 쓰레기에 함유된 폐액의 분리에 한계가 있을 수밖에 없으므로, 파쇄 및 마쇄 단계(B3)를 거친 후 고형물과 액체를 분리(B4)하는 것이 더 효율적인 분리공정이 된다고 할 수 있다.

아울러 고주파를 사용할 경우 그 처리시간은 수분간이면 족하므로 높은 효율과 함께 공정시간이 많이 단축된다.

그리고 이와 같이 공정의 단순화와 공정시간의 단축 등으로 인하여 처리비용이 대폭 감소되는데, 후술하는 폐액처리비용까지 감안하였을 때 본 발명에 따르면 종래의 방법을 사용할 때에 비하여 대략 1/5 내지 1/10의 비용만이 소요되는 것으로 확인되었다. 아래 표는 종래의 방법과 본 발명에 따른 처리시의 소요비용을 비교한 것이다.

	종래의 사료제조공정	본 발명의 일실시예에 따른 공정
살균비용	10,000~15,000원/ton	1,000원/ton
건조비용	15,000원/ton	500원/ton
폐액처리비용	20,000~25,000원/ton(해양 투기시)	5,000원/ton

또한, 본 발명의 처리공법에 의하여 생산된 사료는 멸균이 완벽하게 이루어지고 수분함량도 매우 낮아지므로(적어도 13% 미만) 생산된 사료는 양질의 품질을 유지할 수 있게 됨은 물론 보관기간도 길어지게 되는 것이다. 즉, 종래의 방법에 따라 생산된 사료는 15일 정도의 보존기간을 가지나, 본 발명에 따를 경우 50일 내지 60일 정도의 보관기간을 가지는 것으로 확인되었다.

나아가, 종래의 고온, 고압의 보일러 및 스팀자켓을 사용하는 경우에 비하여 작업자의 안전성이 높아지고, 위험률은 거의 제로에 가깝게 된다.

또한, 퇴비제조시에도 고형물과 액체를 분리하는 분리단계(B4)와 고주파를 이용한 멸균 및 건조 단계(B5)를 추가로 수행함으로써, 종래 톱밥이나 왕겨만으로 수분을 조절할 때에 비하여 음식물 쓰레기의 처리물량이나 효율이 훨씬 높아질 수 있다. 그 예로 종래의 방법에 따를 경우 부숙기간이 통상 30일 이상 소요되나 본 발명에 따를 때는 1주일 밖에 소요되지 않으며 수분조절제의 양도 종래보다 약 2/3정도가 절약될 수 있는 것으로 나타났다.

다음으로, 사료나 퇴비 제조시 분리단계(B4)에서 분리된 폐액을 처리하는 방법에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따라서 분리된 폐액은 고농도의 슬러지 액체로서 20,000ppm(때로는 100,000ppm) 이상의 농도(BOD)를 가지게 되는데 이를 집수조(응집조 역할을 병행하는 탱크)에 담은 다음, 가성소다 등의 중화제를 투입하여 페어(ph)가 중성이 되도록 하고 아울러 응집제를 투입하여 응집시킨다(C1). 이때, 응집이 잘 되도록 황산반토와 같은 응집보조제를 투입하거나 교반기를 설치하여 천천히 교반시켜 줄 수도 있고 대형 블로우어(blower)를 사용할 수도 있다.

그 다음 응집된 폐액을 필터 프레스, 벨트 프레스, 원심분리기, 테칸트 등과 같이 여과포 망이 있는 기계에 통과시켜 슬러지를 1차로 걸러내어(C2) 폐수를 침전조에 받아낸다. 이때 C2 단계를 거친 폐수는 1000ppm ±10%의 농도를 가지게 된다.

또한 C2 단계나 아래 C3 단계에서 걸러진 슬러지는 전술한 사료나 퇴비의 제조공정에 있어서 사료나 퇴비의 원료로서 재투입될 수도 있다.

상기 단계를 거친 후 깔때기 모양의 침전조 밑 부분에는 걸러지지 않고 남은 슬러지가 침전되어 분리되고(C3), 상층부에 있는 폐수는 오버플로우(overflow)되어 미생물에 의한 처리탱크로 집수되어 유기물을 분해하는 미생물에 의해 슬러지를 포함한 잔류 유기물질이 완전히 제거된다(C4). 이때 호기성 미생물의 왕성한 활동을 위하여 산소를 공급하는 수단(blower)을 추가할 수 있으며, 온도를 맞추어 주기 위해서 고주파를 이용하여 만든 약 40℃ 내지 50℃의 열풍을 불어넣어 주면 훨씬 효과적이다.

그리고, 상기 공정에서 침전조에 받아진 폐액에 남겨진 슬러지를 더욱 제거하기 위해서는 침전조 단계(C3)에서 바로 미생물에 의한 처리단계(C4)로 가는 대신에, 응집단계(C1)와 여과포 망에 의한 걸름 단계(C2)를 필요한 만큼 수회 반복하거나 여과포 망에 의한 걸름 단계(C2)만을 수회 반복하는 등 일정 공정이나 전체 공정을 되풀이할 수 있다.

그 예로 C1에서부터 C4까지의 전체 단계를 2~3회 반복하게 되면 최종 방류수는 BOD 20ppm이하, COD 50ppm 이하로 완전히 정화됨으로서 환경오염을 방지할 수 있다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 비교적 염가인 열원을 사용함으로써 비용은 저렴하고 멸균과 건조는 완벽하게 이루어지는 저비용, 고효율의 음식물 쓰레기를 이용한 사료나 퇴비의 제조방법을 제공받을 수 있다.

둘째, 음식물 처리공정이 더욱 단순해지며 공정시간이 획기적으로 단축됨으로써, 단위 시간 내에 처리할 수 음식물 쓰레기의 양이 현저히 증가한다는 점이다.

세째, 음식물 쓰레기를 재활용함에 있어서 부수적으로 발생하는 폐액을 환경관련법령의 기준에 부합하게 적절히 처리함으로써 2차 환경오염의 유발이 없는 완벽한 음식물 쓰레기 재활용 방법을 제공하는 것이다.

넷째, 종래의 고온, 고압의 보일러 및 스팀자켓을 사용하는 경우에 비하여작업자의 안전성이 획기적으로 높아지게 된다.

Claims (15)

1. 음식물 쓰레기를 사료로 재활용함에 있어서,

   사료제조공정에 필요한 멸균 단계와 건조 단계의 열원으로서 고주파(High frequency)를 사용하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료 제조방법.
2. 음식물 쓰레기를 퇴비로 재활용함에 있어서,

   퇴비제조공정에 필요한 멸균 단계와 건조 단계의 열원으로서 고주파(High frequency)를 사용하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 퇴비 제조방법.
3. 음식물 쓰레기를 사료로 재활용함에 있어서,

   음식물 쓰레기를 수거하여 호퍼에 투입하는 단계(B1)와;

   호퍼에 수거된 음식물 쓰레기를 콘베이어 벨트를 따라 이동시키면서 수작업과 자석을 이용한 금속분리기를 이용하여 금속성 물질이나 비닐과 같은 이물질을 분리하는 단계(B2)와;

   이물질이 분리된 음식물 쓰레기를 잘게 부수는 파쇄 및 마쇄단계(B3)와;

   파쇄 및 마쇄된 음식물 쓰레기를 고·액 분리기에 통과시킴으로써 함수율이 70% 이하까지 되도록 수분을 분리하여 고형물과 폐액을 분리하는 단계(B4)와;

   분리된 고형물을 고주파를 이용하여 유해균을 멸균하고 수분을 제거하는 단계(B5)와;

   멸균·건조된 고형물을 급속히 냉각시킨 후 미생물을 이용하여 고형물을 발효시키는 단계(B6)와;

   믹서기를 이용하여 발효된 고형물에 곡물과 기초약품을 배합하는 단계(B7)와;

   배합된 고형물을 펠릿(pellet)으로 성형하여 고주파로 건조하는 단계(B8); 및

   성형·건조된 펠릿을 포장 및 출하하는 단계(B9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 파쇄 및 마쇄단계(B3)와 고형물과 폐액의 분리단계(B4) 사이에 고주파에 의한 멸균단계가 추가적으로 더 포함된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료 제조방법.
5. 음식물 쓰레기를 사료로 재활용함에 있어서,

   음식물 쓰레기를 수거하여 호퍼에 투입하는 단계(B1)와;

   호퍼에 수거된 음식물 쓰레기를 콘베이어 벨트를 따라 이동시키면서 수작업과 자석을 이용한 금속분리기를 이용하여 금속성 물질이나 비닐과 같은 이물질을 분리하는 단계(B2)와;

   이물질이 분리된 음식물 쓰레기를 고·액 분리기에 통과시킴으로써 함수율이 70% 이하까지 되도록 수분을 분리하여 고형물과 폐액을 분리하는 단계(B4)와;

   분리된 고형물을 잘게 부수는 파쇄 및 마쇄단계(B3)와;

   파쇄 및 마쇄된 고형물을 고주파를 이용하여 유해균을 멸균하고 수분을 제거하는 단계(B5)와;

   멸균·건조된 고형물을 급속히 냉각시킨 후 미생물을 이용하여 고형물을 발효시키는 단계(B6)와;

   믹서기를 이용하여 발효된 고형물에 곡물과 기초약품을 배합하는 단계(B7)와;

   배합된 고형물을 펠릿(pellet)으로 성형하여 고주파로 건조하는 단계(B8); 및

   성형·건조된 펠릿을 포장 및 출하하는 단계(B9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료 제조방법.
6. 음식물 쓰레기를 퇴비로 재활용함에 있어서,

   음식물 쓰레기를 수거하여 호퍼에 투입하는 단계(B1)와;

   호퍼에 수거된 음식물 쓰레기를 콘베이어 벨트를 따라 이동시키면서 수작업과 자석을 이용한 금속분리기를 이용하여 금속성 물질이나 비닐과 같은 이물질을 분리하는 단계(B2)와;

   이물질이 분리된 음식물 쓰레기를 잘게 부수는 파쇄 및 마쇄단계(B3)와;

   파쇄 및 마쇄된 음식물 쓰레기를 고·액 분리기에 통과시킴으로써 함수율이 70% 이하까지 되도록 수분을 분리하여 고형물과 폐액을 분리하는 단계(B4)와;

   분리된 고형물을 고주파를 이용하여 유해균을 멸균하고 수분을 제거하는 단계(B5); 및

   멸균·건조된 고형물에 톱밥과 왕겨와 같은 수분조절제를 섞어 부숙시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 퇴비 제조방법.
7. 음식물 쓰레기를 퇴비로 재활용함에 있어서,

   음식물 쓰레기를 수거하여 호퍼에 투입하는 단계(B1)와;

   호퍼에 수거된 음식물 쓰레기를 콘베이어 벨트를 따라 이동시키면서 수작업과 자석을 이용한 금속분리기를 이용하여 금속성 물질이나 비닐과 같은 이물질을 분리하는 단계(B2)와;

   이물질이 분리된 음식물 쓰레기를 고·액 분리기에 통과시킴으로써 함수율이 70% 이하까지 되도록 수분을 분리하여 고형물과 폐액을 분리하는 단계(B4)와;

   분리된 고형물을 잘게 부수는 파쇄 및 마쇄단계(B3)와;

   파쇄 및 마쇄된 고형물을 고주파를 이용하여 유해균을 멸균하고 수분을 제거하는 단계(B5); 및

   멸균·건조된 고형물에 톱밥과 왕겨와 같은 수분조절제를 섞어 부숙시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 퇴비 제조방법.
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 멸균을 주목적으로 하여 사용되는 고주파의 주파수는 100kHz 내지 800kHz이고 건조를 주목적으로 하여 사용되는 고주파의 주파수는 10MHz 내지 40MHz인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료 또는 퇴비의 제조방법.
9. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 멸균을 주목적으로 하여 사용되는 고주파의 주파수는 200kHz ±10%의 범위 내에 있고 건조를 주목적으로 하여 사용되는 고주파의 주파수는 27.5MHz ±10%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료 또는 퇴비의 제조방법.
10. 제3항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,

    음식물 쓰레기로부터 고형물과 폐액을 분리하는 분리단계(B4)에 의하여 분리된 폐액을 응집조 역할을 병행하는 집수조에 담은 다음 중화제를 투입하여 페어(ph)가 중성이 되도록 함과 동시에 응집제를 투입하여 응집시키는 단계(C1)와;

    응집된 폐액을 필터 프레스, 벨트 프레스, 원심분리기, 데칸트와 같이 여과포 망이 있는 기계에 통과시켜 슬러지를 1차로 걸러내고(C2) 폐수를 깔때기 모양의 침전조에 받아내는 단계(C3); 및

    침전조 상층부에 있는 폐수(상등수)를 미생물에 의한 처리탱크로 집수하여 유기물을 분해하는 미생물에 의해 슬러지를 포함한 잔류 유기물질을 완전히 제거하는 단계(C4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료 또는 퇴비의 제조방법.
11. 제10항에 있어서,

    침전조에 받아진 폐액에 남겨진 슬러지를 더욱 완전하게 제거하기 위하여 응집단계(C1)와 여과포 망에 의한 걸름 단계(C2)를 반복실시하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료 또는 퇴비의 제조방법.
12. 제10항에 있어서,

    응집단계(C1) 중에는 응집제를 투입하고 황산반토와 같은 응집보조제를 투입하여 응집이 더욱 잘 되도록 한 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료 또는 퇴비의 제조방법.
13. 제11항에 있어서,

    응집단계(C1) 중에는 응집제를 투입하고 황산반토와 같은 응집보조제를 투입하여 응집이 더욱 잘 되도록 한 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료 또는 퇴비의 제조방법.
14. 제10항의 미생물에 의해 슬러지를 포함한 잔류 유기물질을 완전히 제거하는 단계(C4)에 있어서,

    고주파를 이용하여 만든 40℃ 내지 50℃의 열풍을 불어넣어 줌으로써 미생물의 왕성한 활동이 가능하게 한 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료 또는 퇴비의 제조방법.
15. 제11항의 미생물에 의해 슬러지를 포함한 잔류 유기물질을 완전히 제거하는 단계(C4)에 있어서,

    고주파를 이용하여 만든 40℃ 내지 50℃의 열풍을 불어넣어 줌으로써 미생물의 왕성한 활동이 가능하게 한 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 사료 또는 퇴비의 제조방법.