KR20020093736A

KR20020093736A - 유기성 폐기물의 처리 시스템

Info

Publication number: KR20020093736A
Application number: KR1020020073000A
Authority: KR
Inventors: 심범석
Original assignee: 주식회사 풍전
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2002-12-16

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기, 축분, 하수슬러지등의 유기성 폐기물을 혐기성 소화시켜 바이오가스와 슬러지로 배출하는 바이오리엑터(100)를 구비한 유기성 폐기물의 처리시스템에 관한 것으로, 바이오리엑터(100)로부터 배출된 슬러지가 저장되며 하부에 설치된 펌프(210)에 의하여 저장된 슬러지를 다음 과정으로 배출하는 저장탱크(200)와, 상기 저장탱크(200)로부터 배출되는 슬러지 및 발효되지 않은 유기성 폐기물이 투입되면 이를 고형분과 액비로 사용되는 여액으로 분리하는 스크류 필터(300)와, 상기 스크류필터(300)로부터 배출된 여액 중 액비로 사용되지 않는 여액을 공급받아 응집시키는 응집조(400)와, 응집조(400)의 내용물을 공급받아 고형분과 여액으로 분리시키는 세퍼레이터(500)와, 상기 응집조(400)와 연결되어 세퍼레이터(500)를 통과한 여액을 정화시켜 배출하는 멤브란 시스템(600)과, 상기 스크류필터(300) 및 세퍼레이터(500)로부터 배출된 고형분을 유기질비료로 사용될 수 있도록 형상화하는 필렛머신(700) 및, 이를 발효 및 건조하여 배출하는 발효 및 건조호퍼(750)로 구성되는 유기성 폐기물의 처리시스템을 제공함으로써 별도의 연료소모없이 유기질비료나 액비 및 청수를 생산할 수 있도록 한 것이다.

Description

유기성 폐기물의 처리 시스템{Processing of organic dust system}

본 발명은 유기성 폐기물의 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기성 폐기물을 바이오리엑터에서 혐기성 소화하여 바이오가스와 슬러지를 생산하고, 슬러지는 스크류필터와 응집조, 세퍼레이터, 멤브란시스템 및 필렛머신을 통과시켜 유기질비료와 액비 및 청수를 생산함으로써 별도의 연료소모없이 유기질비료나 액비 및 청수를 생산할 수 있도록 하는 유기성 폐기물의 처리 시스템에 관한 것이다.

유기성 폐기물(음식물 쓰레기, 축분, 하수슬러지)은 필연적으로 발생되는 폐기물로써, 인구증가와 생활의 고급화와 함께 최근 그 발생량이 증가추세이며, 이러한 유기성 폐기물을 처리하기 위한 방법으로써는 소각, 매립, 퇴비화, 사료화등의 방법이 있었다.

그러나, 상기한 방법중에서 소각의 경우에는 처리에 막대한 연료비용이 소요되는 문제점이 있으며 또한 소각잔재물 예를 들면, 분진이나 다이옥신등이 발생되어 2차적인 환경오염을 야기시키고 있으며, 상기 다이옥신등이 인체에 유입될 경우 악영향을 미치는 문제점이 있었다. 또한, 매립의 경우에는 쓰레기로부터 발생되는 침출수에 의하여 주변 토양 및 하천을 오염시키게 되는 문제점이 발생되고, 퇴비화 및 사료화의 방법은 발생되는 음식물 쓰레기의 경우 대부분 가열건조하여 사용하고 있으나, 이와 같이 건조를 하기위해서는 많은 연료의 소모가 요구되는 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 축분과 같이 수분 함유량이 많은 경우에는 수분량을 조절하기 위하여 왕겨, 톱밥등이 필요로 하였으므로, 부가적인 재료의 소모와 함께 작업이 번거로운 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 음식물 쓰레기, 축분, 하수슬러지등의 유기성 폐기물을 바이오리엑터에서 혐기성 소화하여 바이오가스와 슬러지를 생산하고, 슬러지는 저장탱크에 모은 후 스크류필터로 고형분과 여액을 분리하여, 고형분은 필렛(pellet)머신으로 투입하여 유기질비료를 생산하고, 여액은 액비로 사용하거나 응집조에서 응집시킨 후 세퍼레이터를 사용하여 고형분과 여액으로 다시 분리시킨 뒤, 세퍼레이터를 통과한 고형분은 필렛머신으로 투입하여 유기질비료를 생산하고 세퍼레이터를 통과한 여액은 멤브란(membrane)시스템을 통해 정화시켜 배출함으로써, 별도의 연료소모없이 유기질비료나 액비 및 정화수를 생산할 수 있도록 하는 유기성 폐기물의 처리 시스템을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 처리 시스템을 나타내는 도면

도 2a는 스크류 필터를 나타내는 사시도

도 2b는 스크류 필터를 나타내는 단면도

도 2c는 스크류 필터의 필터를 나타내는 사시도

도 3은 세퍼레이터를 나타내는 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 바이오 리엑터 200 : 저장탱크

210 : 펌프 300 : 스크류 필터

400 : 응집조 500 : 세퍼레이터

600 : 멤브란 시스템 700 : 필렛머신

750 : 발효 및 건조 호퍼

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 하기에서 첨부한 도면을 참조하여 살펴본다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 처리 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2a내지 도 2c는 스크류 필터를 나타내는 도면이며, 도 3은 세퍼레이터를 나타내는 단면도이다.

본 발명에 따른 유기성 폐기물의 처리 시스템은 도 1에 나타내는 바와 같이 투입구(110)와 가스배출구(120) 및 슬러지 배출구(130)가 형성되고 내부에 교반날개(미도시)가 설치되어 음식물 쓰레기, 축분, 하수슬러지등의 유기성 폐기물을 혐기성 소화시켜 바이오가스와 슬러지로 배출하는 바이오리엑터(100)와, 상기 바이오리엑터(100)로부터 배출된 슬러지가 저장되며 하부에 설치된 펌프(210)에 의하여 저장된 슬러지를 다음 과정으로 배출하는 저장탱크(200)와, 상기 저장탱크(200)로부터 배출되는 슬러지 및 발효되지 않은 유기성 폐기물이 투입되면 이를 고형분과 액비로 사용되는 여액으로 분리하는 스크류 필터(300)와, 상기 스크류필터(300)로부터 배출된 여액 중 액비로 사용되지 않는 여액을 공급받아 응집시키는 응집조(400)와, 응집조(400)의 내용물을 공급받아 입경 1㎛크기의 고형분을 여액과 분리시키는 세퍼레이터(500)와, 상기 응집조(400)와 연결되어 세퍼레이터(500)를 통과한 여액을 정화시켜 배출함과 아울러 농축수는 응집조(400)로 재투입하는 멤브란(membrane)시스템(600)과, 상기 스크류필터(300) 및 세퍼레이터(또는 멤브란필터프레스)(500)로부터 배출된 고형분을 유기질비료로 사용될 수 있도록 형상화하는 필렛(pellet)머신(700)과, 내부에 송풍팬(752)과 연결된 산기관(754)이 설치되고 하부에 발효된 필렛을 배출시키는 피더(756)가 설치되어 상기 필렛머신(700)을 통과한 비료를 발효 및 건조시켜 배출하는 발효 및 건조 호퍼(750)로 구성된다.

한편, 상기한 구성에서 바이오리엑터(100)의 상부에는 호기성 황산화균(Beggiatoa, Thiothrix)이 분포되며 상부에 가스돔(140)이 구비되고 산소가 주입되어 바이오리엑터(100) 내부에서 발효된 유기성 폐기물로부터 발생되는 바이오가스를 탈황시켜 가스배출구(120)로 배출하며, 가스돔 상부의 투명창(142)을 통해 자연광이 조사되며, 상기에서 탈황이 이루어지는 과정을 살펴보면, 바이오리엑터(100) 내부에서 발효된 유기성 폐기물로부터 발생된 바이오가스는 가스돔(140)을 통과하면서 호기성 황산화균(Beggiatoa, Thiothrix)에 의하여 화학적으로 산화하여 탈황이 이루어지게 되며, 또한 투명창(142)을 통해서 가스돔(140)내부로 자연광이 조사되므로 바이오리엑터내부의 발효물속에 포함되어 있는 혐기성 광합성세균(Chromaticeae, chlorobiaceae)들에 의해 황화수소(H2S)가 S(황)으로 산화하여 CO2(이산화탄소)를 환원시키므로 탈황된다.

그리고, 상기 스크류필터(300)의 구성을 도 2a내지 도 2c를 참조하여 살펴보면, 일측상부에 투입호퍼(320)와 연결된 투입구(332)가 형성되고 타측종단으로는 고형분 배출구(334)가 형성되며 저부에는 여액 배출구(336)가 형성된 케이스(330)와, 상기 케이스(330)내부에 설치되며 감속기(346)를 통해서 전달되는 모터(342)의 동력으로 회전하면서 투입구(332)로 투입된 생활쓰레기를 고형분 배출구(334)측으로 가압하면서 이동시키는 스크류(344)와, 상기 케이스(330)의 내부에 투입구(332)와 고형분 배출구(334)사이로 설치되며 양단부가 삼각형을 갖는 다수개의 삼각형바(352)를 고형분(382)과 여액(384)을 분리하기 위한 간격(W)으로 이격시켜 원통형으로 배열설치하되 일측면이 원통형 내주면을 이루도록 하여 내부에서 외측으로 갈수록 간격(W)이 넓어지게 형성된 필터(350)와, 상기 케이스(330)의 외주에 설치된 바이브레이터(360)와, 종단이 원뿔형으로 형성된 누름판(372)을 케이스(330)의 고형분 배출구(334)방향으로 실린더(374)로 밀어주는 가압부재(370)로 구성되며, 도면중 미설명부호 322는 저장탱크(200)로부터 배출된 슬러지가 투입되는 투입구이고 324는 발효되지 않은 유기성 폐기물이 투입되는 투입구이고, 326은 여분의 슬러지가 배출되는 배출구로써 이와 같이 배출된 슬러지는 상기 투입구(324)(326)를 통해서 다시 투입된다.

또한, 상기 세퍼레이터의 구성을 도 3을 참조하여 살펴보면, 폴리비닐알콜(PVA)재의 중공(512)을 갖는 연속기공다공질 필터(510)를 원액탱크(520)에 일부가 침적되도록 함과 아울러 회전되도록 설치하고, 상기 필터(510)의 회전방향 상측부에는 필터(510)외부의 고형분을 제거한기 위한 칼날(530)을 필터(510)와 밀접시켜 설치하며, 상기 필터(510)는 진공펌프(540)도록 설치한 것이다.

그리고, 상기 발효 및 건조 호퍼(750)는 발효되지않은 슬러지가 필렛머신(700)을 통과하면서 필렛(pellet)으로 성형된 후 급속 호기성 발효 및 건조되어 배출되는데, 내부에는 송풍팬(752)과 연결된 산기관(754)이 설치되어 필렛으로 공기를 주입하고, 하부에는 턴테이블형 피더(feeder)(756)가 설치되어 발효 및 건조된 필렛형 유기질비료를 배출한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 처리시스템 동작을 하기에서 살펴본다.

우선, 바이오리엑터(100) 내부로 투입된 음식물 쓰레기, 축분, 하수슬러지등의 유기성 폐기물은 38-40℃에서 15-21일간 혐기성 소화되어 유해물질 및 병원체가 분해되어 바이오가스와 슬러지로 배출되고, 바이오리엑터(100)로부터 배출된 바이오가스는 가스 저장탱크(800)에 저장된 후 열병합발전기(900)를 거치면서 전기 및 열에너지로 변환된다.

그리고, 상기 바이오리엑터(100)로부터 배출되는 슬러지는 저장탱크(200)에저장된 후 펌프(210)에 의하여 스크류필터(300)로 투입되는데, 상기 스크류필터(300)에는 저장탱크(200)로부터 배출되는 슬러지 외에 발효되지 않은 고농도 유기성폐기물이 직접 투입될 수도 있다.

상기한 바와 같이 스크류필터(300)로 유기성 폐기물이 투입되면, 모터(342)가 구동되어 그 회전력이 감속기(346)를 통해서 스크류(344)로 전달되므로 스크류(344)의 회전속도가 느려지게 되고, 이와 동시에 실린더(374)가 구동되어 누름판(372)을 고형분 배출구(334)측으로 전진시켜 고형분 배출구(334)와 누름판(372)사이에 적정한 간격(유기성 폐기물이 고형분(382)과 여액(384)으로 완전히 분리될 수 있는 압력을 가할 수 있는 간격)을 유지하도록 한다.

이에 따라, 투입호퍼(320)로 투입된 유기성 폐기물들은 스크류(344)에 의하여 가압되면서 서서히 전진되고, 이과정에서 여액(384)은 필터(350)의 삼각형바(352)사이 간격(W)으로 배출되어 여액 배출구(336)로 배출되고 고형분(382)은 스크류(344)에 의하여 전진하면서 고형분 배출구(334)로 배출된다.

이와 같이 스크류필터(300)로부터 배출되는 여액은 액비로 사용되거나, 응집조(400)를 거친 후, 세퍼레이터(500)로 투입된다.

세퍼레이터(500)로 투입된 여액은 원액탱크(520)내로 주입되고, 이와 같이 여액이 주입되면 진공펌프(540)를 구동시켜 필터(510)내부를 진공상태로 함으로써, 여액은 필터(510)의 기공을 통과해서 진공펌프(540)를 통하여 배출되고 필터(510)의 기공을 통과하지 못하는 고형분은 필터(510)에 묻은채로 회전되다가 칼날(530)에 의하여 배출된다.

그리고, 상기 세퍼레이터(500)를 통과한 여액은 멤브란 시스템(600)을 거치면서 정화되어 배출되고, 상기 멤브란 시스템(600)에 잔존하는 농축수는 응집조(400)로 재투입되어 다시 고형분과 여액으로 분리된다.

또한, 상기 스크류필터(300) 및 세퍼레이터(500)로부터 배출된 고형분은 펠렛머신(700)을 통과하여 유기질비료로 사용될 수 있도록 펠렛으로 형상화된 후 상기 발효 및 건조 호퍼(750)로 투입되어 급속호기성 발효를 하게되는데, 이 과정에서 상기 발효 및 건조 호퍼(750) 내부에는 여러개의 산기관(754)이 설치되어 외부의 송풍팬(752)으로부터 공기가 주입되고, 상기 공기의 량은 발효 및 건조 호퍼(750)내부의 호기성발효온도에 자동조정되며, 호기성발효온도는 별도의 장치없이 발효열에 의해 자동조정되고, 상기 발효 및 건조 호퍼(750)하부에는 턴테이블형 피더(feeder)(756)에 의하여 배출된 후 별도의 포장라인을 거치거나 덤프트럭등에 상차하여 출하된다.

따라서, 본 발명의 유기성폐기물의 처리 시스템은 별도의 에너지소모없이 유기성 폐기물을 이용하여 액비와 유기질비료를 생산할 뿐 아니라 유기성폐기물로부터 발생되는 여액을 정화하여 배출하고, 그 처리율 및 품질이 매우 우수한 효과가 있다.

또한, 다량으로 발생되는 유기성 폐기물을 유기성비료와 액비로 효과적으로 재활용할 수 있으므로, 종래의 매립, 소각등에 의한 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

투입구(110)와 가스배출구(120) 및 슬러지 배출구(130)가 형성되고 내부에 교반날개(미도시)가 설치되어 음식물 쓰레기, 축분, 하수슬러지등의 유기성 폐기물을 혐기성 소화시켜 바이오가스와 슬러지로 배출하는 바이오리엑터(100)를 구비한 유기성 폐기물의 처리시스템에 있어서,

상기 바이오리엑터(100)로부터 배출된 슬러지가 저장되며 하부에 설치된 펌프(210)에 의하여 저장된 슬러지를 다음 과정으로 배출하는 저장탱크(200)와, 상기 저장탱크(200)로부터 배출되는 슬러지 및 발효되지 않은 유기성 폐기물이 투입되면 이를 고형분과 액비로 사용되는 여액으로 분리하는 스크류 필터(300)와, 상기 스크류필터(300)로부터 배출된 여액 중 액비로 사용되지 않는 여액을 공급받아 응집시키는 응집조(400)와, 응집조(400)의 내용물을 공급받아 고형분과 여액으로 분리시키는 세퍼레이터(500)와, 상기 응집조(400)와 연결되어 세퍼레이터(500)를 통과한 여액을 정화시켜 배출하는 멤브란 시스템(600)과, 상기 스크류필터(300) 및 세퍼레이터(500)로부터 배출된 고형분을 유기질비료로 사용될 수 있도록 형상화하는 필렛머신(700)과, 내부에 송풍팬(752)과 연결된 산기관(754)이 설치되고 하부에 발효된 펠렛을 배출시키는 피더(756)가 설치되어 상기 펠렛머신(700)을 통과한 비료를 발효 및 건조시켜 배출하는 발효 및 건조 호퍼(750)로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 처리시스템.