KR20020095360A - 음식물 쓰레기 처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
음식물 쓰레기 처리 시스템에 관한 것으로, 특히 처리 효율이 높은 시스템을 개시한다. 이러한 시스템은, 음식물 쓰레기에 포함되어 있는 이물질을 선별하여 선별된 음식물 쓰레기를 분쇄하는 선별 분쇄기, 선별 분쇄기를 통하여 유입되는 음식물 쓰레기를 골고루 섞어주는 교반기, 교반된 음식물 쓰레기를 산에 의하여 발효시키는 산 발효조, 발효된 음식물 쓰레기를 혐기성 미생물에 의하여 분해하는 메탄조, 분해되지 않은 음식물 쓰레기를 호기성 미생물에 의하여 처리하는 산기조를 포함한다. 상기 산기조의 내부에는 호기성 미생물의 서식처 역할을 할 수 있는 미생물 접촉여재 등이 제공된다. 이와 같은 음식물 쓰레기 처리 시스템은, 음식물 쓰레기를 투입할 때 이물질의 선별 및 음식물 쓰레기의 분쇄가 동시에 이루어지는 선별 분쇄기가 제공되어 음식물 쓰레기 처리 시스템을 유지 관리하는데 효과가 있다. 그리고 산기조 내부에 호기성 미생물 접촉여재를 설치하여 미생물의 생육을 증대시킴으로서 유기물의 산화, 분해가 촉진되어 정화된 침출수를 배출할 수 있다. 또한, 산 발효조, 메탄조 그리고 산기조 등에서 발생하는 가스를 외부로 배출할 때 활성탄에 의하여 탈취되도록 구성하여 대기 오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 음식물 쓰레기 처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전분, 셀룰로우즈, 단백질, 지방 등 다양하고 복잡한 유기물로 구성된 음식물 찌꺼기를 미생물을 통하여 산화, 분해 처리하므로서 대기 및 지질 오염을 줄일 수 있는 음식물 쓰레기 처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 음식물 쓰레기 처리 시스템는, 음식물 찌꺼기를 수집하여 매립하거나 혐기성 미생물을 이용하여 메탄가스나 탄산가스로 분해하여 처리한다.
이러한 혐기성 미생물을 이용하여 음식물 쓰레기를 처리하는 시스템는, 대한민국 등록특허공보 제10-212821호에 개시되어 있다. 상기 공보에 개시되어 있는 기술은, 음식물 쓰레기 또는 분뇨를 통 형상의 몸체에 투입하고, 상기 몸체에 연결되어 가수분해가 이루어지는 발효조, 혐기성 분해가 이루어지는 완충처리조 그리고호기성 분해가 이루어지는 또 다른 발효조를 포함하여 구성을 통하여 음식물 쓰레기 또는 분뇨를 처리한다.
그러나, 이러한 선행기술은 몸체에 투입되는 음식물 쓰레기에 병뚜껑, 수저, 비닐류 등이 포함된 상태로 투입되어 이들이 쌓이면 음식물 쓰레기 처리 시스템을 멈추어 별도의 제거 작업을 해주어야하는 불편함 때문에 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 미생물이 단지 발효조 또는 완충 처리조 내에 머물러 있는 상태로 존재하여 경우에 따라 사멸할 가능성이 있고, 따라서 이러한 경우 미생물에 의한 분해 효율이 떨어져 유기물이 그대로 남아 있거나, 유기물이 부패하여 지질 또는 수질 오염을 야기시킨다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 음식물 쓰레기가 몸체로 투입되는 과정에서 이물질을 분리함과 아울러 음식물 쓰레기를 분쇄하여 분해 가능한 음식물 쓰레기만을 분해조에 투입하여 처리 효율을 증대시키는 음식물 쓰레기 처리 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 분해조 내에 미생물이 서식할 수 있는 서식처를 마련하여 미생물의 사멸을 최소화시키고 음식물 쓰레기의 분해 효율을 증대시키는 음식물 쓰레기 처리 시스템을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 음식물 쓰레기 내에 포함되어 있는 이물질을 선별하여 선별된 음식물 쓰레기를 분쇄하는 선별 분쇄기; 상기 선별분쇄기를 통하여 유입되는 선별 분쇄된 음식물 쓰레기를 섞어주는 교반기; 상기 교반된 음식물 쓰레기를 산에 의하여 발효시킬 수 있도록 교반기가 설치되는 공간과 연결되는 산 발효조; 상기 산 발효조와 통로로 연결되어 산 발효조에서 발효된 음식물 쓰레기를 혐기성 미생물의 증식을 통해 기체로 분해되는 메탄조; 상기 메탄조와 통로로 연결되어 상기 메탄조에서 분해되지 않은 음식물 쓰레기 및 오수를 호기성 미생물에 의하여 정화하는 산기조; 그리고 상기 산기조의 내벽에 결합되며, 미생물의 서식을 증대시키기 위하여 다공질로 이루어지는 미생물 접촉여재를 포함하는 음식물 쓰레기 처리 시스템을 제공한다.
이와 같이 이루어지는 음식물 쓰레기 처리 시스템는, 처리조에 음식물 쓰레기를 투입할 때 선별 분쇄기를 통하여 이물질을 선별함과 동시에 음식물 쓰레기를 분쇄하고, 분쇄된 음식물 쓰레기는 교반기가 배치되는 공간으로 투입되어 교반기에 의하여 골고루 섞이며, 산 발효조에 포름산, 초산, 프로피온산 그리고 뷰트릭산 등에 의하여 발효가 되고, 이렇게 발효된 음식물 쓰레기는 메탄조로 이동된다. 메탄조에서 혐기성 미생물에 의하여 유기물이의 대부분이 기체로 전환되고, 산기조에서 잔여 유기물이 호기성 미생물에 의하여 분해된다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예를 설명하고 있는 음식물 쓰레기 처리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 관련하는 산기조의 사시도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 음식물 쓰레기 처리 시스템의 구성도로서, 선별 분쇄기(1), 교반기(3), 산발효조(5), 메탄조(7) 그리고 산기조(9)들이 순차적으로 음식물 쓰레기를 처리할 수 있는 위치에 배치되어 있음을 보여준다.
상술한 선별 분쇄기(1)는, 음식물 쓰레기를 투입할 수 있는 호퍼 내에 설치되며, 음식물 쓰레기에 포함되어 있는 이물질, 예를 들면, 병뚜껑, 수저, 비닐 등을 선별하고, 순수한 음식물 쓰레기만을 분쇄하는 것이다. 이러한 선별 분쇄기(1)는 통상의 것을 사용한다.
그리고, 상기 선별 분쇄기(1)를 통하여 선별되고 동시에 이물질이 제거된 음식물 쓰레기는 잘게 분쇄되어 슈트(2)를 통하여 교반기(3)가 설치된 공간으로 투입된다. 상기 교반기(3)는 전분, 단백질, 지방, 섬유소 등을 혼합, 믹스해 줌으로써 미생물들이 고르게 생장할 수 있도록 도와주는 역할을 하는 것이다. 물론 이러한 교반기(3)는 모터 축에 복수의 교반날개(4)가 부착되어, 이 교반날개(4)가 회전하면서 음식물 쓰레기를 섞을 수 있는 구조를 가진다. 이러한 교반기(3)는 통상적으로 사용되고 있는 것이면 어느 것이나 사용할 수 있다.
상기 산 발효조(5)는, 포름산, 초산, 프로피온산, 뷰티산 등에 의하여 상기 음식물 쓰레기를 발효시킬 수 있도록 지하에 매설될 수 있으며, 상기 교반기(3)와 인접하여 설치되고 격벽(6)에 의해 구획된다. 이 격벽(6)의 아래측 으로부터 상측으로 통로(8)가 개설되어 교반된 음식물 쓰레기가 이동할 수 있게 된다.
상기 메탄조(7)는 상기 산발효조(5)에서 발효된 유기물이 이동할 수 있도록 통로(10)로 연결되며, 이 통로(10)를 통하여 유입된 유기물을 혐기성 미생물이 산화 분해하여 무기성 화합물(CH4, CO2, H2O, NH3, H2S)을 방출하게 된다.
상기 메탄조(7)에서 유기물의 산화 분해는 혐기성 세균과 같은 미생물이 다량 번식하여 생육하면 그 효율이 상승되므로 본 실시예에서는 미생물이 체류할 수 있는 체류 구조물(12)을 설치한 것을 보여주고 있다. 이 체류 구조물(12)은 망상으로 제작된다.
상기 산기조(9)는 메탄조(7)의 잔여 유기물이 유통할 수 있도록 상기 메탄조(7)에 관로 또는 통로로 연결되며, 메탄조에서 처리하지 못한 리그린 등 잔여 유기물을 호기성 미생물에 산화 분해하여 보다 정수된 물을 생성하기 위해 제공된다.
상기 산기조(9)는, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 복수의 격벽으로 공간이 나누어져 있으며, 격벽에는 산기조(9)에 수용되는 유체가 이동할 수 있도록 통로가 설치될 수 있으며, 그 내부에 미생물 접촉여재(11)가 일정한 높이로 다수가 고정된다. 미생물 접촉여재(11)는 다공질로 이루어지며, 미생물이 붙어 생존에 유리한 환경을 제공한다. 이러한 미생물 접촉여재(11)는 통상의 것이 사용될 수 있다.
상기 산기조(9) 역시 지하에 매설되는 것이 바람직하며, 호기성 미생물의 양에 따라 다르지만 메탄조(7)에서 발생된 오수의 생물학적 산소요구량(BOD)을 대략 20ppm 이하로 낮출 수 있다.
그리고, 상기 산기조(9)에는 호기성 미생물의 증식을 위하여 산소를 공급하게 되는데, 이러한 산소의 공급은, 도 1에 나타난 바와 같이, 공기를 발생시키는 에어펌프(13)를 통하여 이루어진다. 즉, 에어펌프(13)에 에어공급관로(15)를 연결시켜 에어펌프(13)에서 발생된 에어가 산기조(9)로 유입될 수 있도록 상기 에어공급관로(15) 선단이 산기조(9)내에 배치된다.
한편, 상기 산발효조(5), 메탄조(7) 그리고 산기조(9)에서 발생하는 가스를 외부로 배출하기 위한 배출관로(17)가 상기 각각의 산발효조(5), 메탄조(7) 그리고 산기조(9)에 연결될 수 있다.
상기 배출관로(17)는, 중간부에 배출되는 가스를 정화하기 위하여 활성탄을 배치할 수 있다. 이 활성탄은 배출되는 가스를 정화하여 대기 오염이 줄이는 기능을 한다.
또한, 상기 배출 관로(17)의 선단부에는 포집시스템(21)를 연결하여 배출되는 가스를 포집하여 발전을 위한 연료로 사용할 수 있다. 이러한 포집시스템(21)의 통상의 것이 사용될 수 있다.
이와 같이 이루어지는 음식물 쓰레기 처리 시스템은, 이물질이 포함되어 있는 음식물 쓰레기를 선별 분쇄기(1)가 제공되는 호퍼에 투입하면, 선별 분쇄기(1)에 의하여 병뚜껑, 수저, 비닐류 등의 이물질을 선별한다. 이와 동시에 선별되는 음식물 쓰레기는 입자가작은 크기로 분쇄되어 교반기(3)가 설치되는 공간으로 투입된다. 이때 교반기(3)가 설치되는 공간 내에는 일정량이 물이 수용되어 있고, 교반기에 의하여 전분, 단백질, 지방, 섬유소 등을 물과 함께 혼합하여 섞는다. 따라서 여러 종류의 미생물이 용이하게 번식하거나 생장할 수 있도록 도와준다. 이때 교반과정에서 미생물이 분비하는 세포외 효소에 의해서 탄수화물, 단백질, 지방 등 고분자 유기물이 분해되어 분자량이 작은 단당류, 아미노산, 지방산 및 글리세롤 등으로 액화되는 가수분해가 일어나게 된다. 계속해서 교반된 음식물 쓰레기는통로(8)을 통하여 산 발효조(5)로 이동된다. 이때 산 발효조(5)에서는 포름산, 초산, 프로피온산, 뷰티릭산 등에 의하여 발효가 이루어진다.
상기 산 발효조(5)에서 발효된 음식물 쓰레기는 통로(10)를 통하여 메탄조(7)로 이동되어 미생물의 양에 따라 다르지만 혐기성 미생물의 증식을 통해 산화 분해되어 무기성 화합물(CH4, CO2, H2O, NH3, H2S)등의 기체로 전환되어 배출관로(17)를 통하여 배출된다. 물론 배출되는 가스는 활성탄에 의하여 탈취가 된 상태로 대기로 방출되어 대기 오염을 줄일 수 있다.
메탄조(7)에서 미처 분해되지 않은 음식물 쓰레기가 통로(14)를 통하여 산기조(9)로 이동되어 호기성 미생물에 의하여 분해된다. 이때 발생된 오수는 미생물의 양에 따라 다르지만 대략 생물학적 산소요구량(BOD)이 20ppm 이하로 정화가 가능하다. 이러한 오수의 정화는 다공질의 미생물 접촉여재(11)가 미생물의 서식처를 제공함으로써 더욱 극대화된다. 그리고 산 발효조(5)에서 생장하는 호기성 미생물의 생장 및 번식을 증대시키기 위하여 에어 펌프(13)를 가동하면 산소를 포함하는 공기가 상기 산기조(9) 내로 인입되어 미생물의 생장에 도움을 준다.
물론, 상기 메탄조(7) 또는 산기조(9)에서 발생하는 가스는 배출관로(17)를 통하여 외부로 배출될 수 있으며, 이 과정에서 활성탄을 거치면서 탈취되어 대기오염을 줄일 수 있다.
한편, 상기 배출관로를 통하여 배출되는 가스를 별도의 포집 시스템(21)로 포집하여 발전에 사용할 수 있다. 이와 같이 배출되는 가스를 포집하여 발전에 사용하는 경우에는 환경오염을 더욱 줄일 수 있음은 물론 버리는 가스를 이용하므로 에너지를 절약할 수 있는 부수적인 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이 본 발명은 음식물 쓰레기를 투입할 때 이물질의 선별 및 음식물 쓰레기의 분쇄하는 선별 분쇄기가 제공되어 음식물 쓰레기 처리 시스템을 유지 관리하는데 효과가 있다. 그리고 산기조 내부에 미생물 접촉여재를 설치하여 미생물의 생육을 증대시켜 유기물을 효과적으로 정화하여 침출수 배출을 억제할 수 있는 효과가 있다. 또한, 산 발효조, 메탄조 그리고 산기조 등에서 발생하는 가스를 외부로 배출할 때 활성탄에 의하여 탈취되도록 구성하여 대기 오염을 줄일 수 있는 효과가 있다. 특히, 미생물에 의하여 분해, 산화되는 시스템을 제공하여 음식물 쓰레기의 처리효율이 높은 효과가 있다.
Claims (5)
- 음식물 쓰레기 내에 포함되어 있는 이물질을 선별하여 선별된 음식물 쓰레기를 분쇄하는 선별 분쇄기;상기 선별 분쇄기를 통하여 유입되는 선별 분쇄된 음식물 쓰레기를 섞어주는 교반기;상기 교반된 음식물 쓰레기를 산에 의하여 발효시킬 수 있도록 교반기가 설치되는 공간과 연결되는 산 발효조;상기 산 발효조와 통로로 연결되어 산 발효조에서 발효된 음식물 쓰레기를 혐기성 미생물의 증식을 통해 기체로 분해되는 메탄조;상기 메탄조와 통로로 연결되어 상기 메탄조에서 분해되지 않은 음식물 쓰레기 및 오수를 호기성 미생물에 의하여 정화하는 산기조; 그리고상기 산기조의 내벽에 결합되며, 미생물의 서식을 증대시키기 위하여 다공질로 이루어지는 미생물 접촉여재;를 포함하는 음식물 쓰레기 처리 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 산발효조, 메탄조 그리고 산기조는내부에서 발생하는 가스를 외부로 배출할 수 있도록 배출 관로를 통하여 외부에 연결되며, 이 배출 관로의 중간부에 배출되는 가스를 탈취하기 위한 활성탄이 배치되는 음식물 쓰레기 처리 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 배출관로는 배출구측에 외부로 배출되는 가스를 포집하기 위한 포집 시스템이 제공되는 음식물 쓰레기 처리 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 음식물 쓰레기 처리 시스템은호기성 미생물의 생육을 증대시키기 위하여 상기 산기조에 산소를 공급하는 하나 이상의 에어 펌프를 더 포함하는 음식물 쓰레기 처리 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 산기조는내부에 수용되는 담수의 체류 시간을 증대시키기 위하여 다수의 칸막이가 배치되는 음식물 쓰레기 처리 시스템.
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