KR200298229Y1 - 음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 음식물쓰레기 처리공정 중 건조기에서 발생하는 악취를 포함한 증발수증기를 컨덴싱하여 응축수와 배가스로 분리하고 응축수는 증발농축기로 이송하여 처리하고, 배가스는 이송배관을 통해 퇴비발효조 하부에 공기로 공급되어 발효과정에 필요한 공기를 공급하면서 발효조의 미생물을 통해 악취를 제거할 수 있으며, 이 배가스는 온도가 40∼60℃ 정도로 발효조에 공급되므로 퇴비발효조의 온도상실을 방지하고 발효조의 발효조건을 양호하게 유지할 수 있도록 한 음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치에 관한 것으로 음식물쓰레기처리공정(100)의 건조기(400)에 컨덴서(900)와, 증발농축기(800)가 연결되어, 컨덴서(900)의 배가스는 퇴비생산공정(4000)의 발효조(3)에 공급하고, 응축수는 증발농축기(800)로 공급되도록 되어 있고, 또한 상기 컨덴서(900)는, 상기 발효조(3)와 배가스이송배관(910)으로 연결되고, 이 배가스이송배관(910)은 발효조(3)에 다단으로 형성한 배가스공급파이프(9)들과 연결되어 있다.

Description

음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치{Food garbage water extort and gas supply construct}

본 고안은 음식물쓰레기를 처리하는 공정 중에서, 건조기에서 발생하는 증발수증기의 악취제거 및 발효조에 외부공기 공급시 온도 저하를 개선할 수 있는 오염물질을 함유한 증발수증기의 응축수 및 배가스를 처리하는 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음식물쓰레기 처리공정 중 건조기에서 발생하는 악취를 포함한 증발수증기를 컨덴싱하여 응축수와 배가스로 분리하고 응축수는 증발농축기로 이송하여 처리하고, 배가스는 이송배관을 통해 퇴비발효조 하부에 공기로 공급되어 발효과정에 필요한 공기를 공급하면서 발효조의 미생물을 통해 악취를 제거할 수 있으며, 이 배가스는 온도가 40∼60℃ 정도로 발효조에 공급되므로 퇴비발효조의 온도상실을 방지하고 발효조의 발효조건을 양호하게 유지할 수 있도록 한 음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 음식물쓰레기를 적정하게 처리하는 처리시스템에는 저장공정, 파봉파쇄공정, 탈수공정, 건조공정, 선별공정등을 거치게 되는데, 건조공정에서 음식물쓰레기를 건조하면서 다량의 증발수증기가 발생하고 이 증발수증기에는 악취물질이 다량 포함되어 있어 이 악취물질을 처리하기 위하여 별도의 악취방지설비를 구비하고 있다.

악취를 방지하는 설비로는 세정집진방법, 흡착방법 등을 이용하여 제거하고 있는데, 세정집진 방법은 세정집진시설에서 다시 다량의 폐수가 발생하여 폐수처리설비를 추가 설치하거나 폐수를 위탁처리하기 위하여 별도 위탁처리비용을 감수하여 고비용구조의 원인이 되며 폐수를 리사이클링하여 사용하더라도 악취제거 효율이 저하되면서 염이 형성되는 것을 방지하기가 어렵다는 문제가 제기되고 있으며 흡착방법 역시 효율이 떨어져 악취를 근본적으로 방지하기는 어렵고 일부 저감하는데 의의를 두고 있는 상황이며 악취제거에 탁월한 흡착제는 매우 고가이며 교체주기 역시 짧다는 문제가 제기되고 있다.

또한, 퇴비 생산 시스템에서는 발효조의 온도를 일정하게 유지하고 발효과정에서 발생하는 열을 최대한 이용하여 발효조건을 양호하게 유지하여야 하는데 호기성 발효의 경우 발효에 산소의 공급이 필요하여 외부의 공기를 발효조에 공급하게 된다.

이때, 발효조의 온도는 60℃를 전후하여 유지하는 상황에서 계절별로 차이는 나지만 0∼30℃의 외부공기가 공급되기에 발효조의 온도유지 및 제어가 어렵다는 문제가 제기되고 있다.

본 고안은 상기 문제를 해소하기 위한 것으로, 본 고안의 음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치는 음식물쓰레기를 건조시 발생되는 악취를 포함한 증발수증기를 컨덴서로 이송하고 컨덴서에서 열교환을 통해 증발수증기를 응축수와 배가스로 분리한 다음, 응축수는 증발농축기로 이송하여 증발농축처리하고 악취를 포함한 배가스는 송풍기를 통하여 퇴비발효조의 하부에 발효공기로 공급하여 발효조의 미생물을 이용하여 악취를 분해 소멸시키게 되는데, 이때 공기 공급구조를 퇴비 발효조 하부에 집중시키고 발효조 중간부위(약 하부에서 60∼80cm)높이에 외부공기를 공급받는 구조를 설치하며, 발효조 하부의 온도는 약70∼90℃정도이고 공급된 배가스의 온도는 약40∼60℃이므로 공급된 배가스의 온도는 점차 상승하면서 중간 부위에서 다시 외부공기와 혼합되게되며 약40∼60℃의 온도로 발효미생물이 가장 왕성하게 활동할 수 있는 조건에서 퇴비를 발효시키며 악취를 제거할 수 있는 음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치를 제공하고자 한다.

본 고안은 음식물쓰레기처리공정의 건조기에 컨덴서와, 증발농축기가 연결되어, 컨덴서의 배가스는 퇴비생산공정의 발효조에 공급하고, 응축수는 증발농축기로 공급함을 기본특징으로 한다.

본 고안의 상기 컨덴서는, 상기 발효조와 배가스이송배관으로 연결되고, 이 배가스이송배관은 발효조에 다단으로 형성한 배가스공급파이프들과 연결되어 있다.

따라서, 상기 음식물쓰레기처리공정에서 발생하는 탈수여액(침출수포함)은 증발농축기로 이송되어, 상기 가연성폐기물처리공정에서 소각로의 폐열보일러에서 생산된 스팀(열)을 이용 탈수여액을 증발 농축처리하게 되며, 또한 음식물쓰레기처리공정의 건조기에서 필요한 열원은 가연성폐기물처리공정의 소각공정에서 발생한 열원을 사용하게 됨으로서 음식물쓰레기 처리공정에서 발생되는 문제들 열원의 획득, 탈수여액처리 및 이물질처리가 가능하게 된다.

도 1 은 본 고안의 음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치의 설치예시 평면 개략도,

도 2 는 본 고안의 음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치에서 응축 및 배가스처리 부분의 개략도,

도 3 은 본 고안의 음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치에서 발효조의 개략 단면도,

도 4 는 본 고안의 음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치의 발효조내의 배가스와 침출수의 배관연결 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

7 : 침출수상부분사파이프 9 : 배가스공급파이프

700 : 여액저장조 800 : 증발농축기

900 : 컨덴서 910 : 배가스이송배관

1000 : 음식물쓰레기처리공정 2000 : 가연성폐기물처리공정

3000 : 상호보완공정 4000 : 퇴비생산공정

본 고안의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 나타낸 바와 같이 본 고안의 음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치는, 음식물쓰레기처리공정(1000), 가연성폐기물처리공정(2000) 및 퇴비생산공정(4000)이 서로 연결되어 설치되어 있으며, 그리고 상기 음식물쓰레기처리공정(1000), 가연성폐기물처리공정(2000) 및 퇴비생산공정(4000)들은 상호보완공정(3000)으로 연결되어 있다.

우선, 음식물쓰레기처리공정(1000)은 도 1에 나타낸 바와 같이 음식물쓰레기저장호퍼(100), 파봉파쇄기(200), 탈수기(300), 건조기(400), 선별기(500), 건조물저장조(600) 및 이물질보관조(510) 등으로 이루어져 있다.

그리고, 상기 가연성폐기물처리공정(2000)은 폐기물 및 폐목저장조(10, 11), 파쇄기(20), 파쇄폐기물보관조(21), 톱밥보관조(22), 폐기물투입기(30), 소각로(40), 폐열보일러(50), 원심력집진시설(60), 반건식세정집진시설(70), 여과집진시설(80), 연도(90) 등으로 이루어져 있다.

또한, 상기 퇴비생산공정(4000)은 축분 혼합조(1), 교반기(2), 발효조(3), 숙성조(4), 선별기(5), 퇴비보관조(6), 침출수상부분사장치(7) 및 이물질보관조(8) 등으로 이루어져 있다.

그리고, 상기 상호보완공정(3000)은 여액저장조(700), 증발농축기(800) 및 컨덴서(900)로 구성되어 상기 음식물쓰레기처리공정(1000), 가연성폐기물처리공정(2000) 및 퇴비생산공정(4000)들과 서로 연결배관(51, 52, 53) 및 이송배관(120, 130, 220, 230, 320, 430)들로 연결되어 있다.

상기 음식물쓰레기 저장호퍼(100)는 도 2에 나타낸 바와 같이 트럭등의 운송수단에 의하여 운송되어온 음식물쓰레기를 호퍼에 투입하여 파봉파쇄기(200)로 이송하기전까지 저장하는 역할을 하게되며, 저장호퍼(100)에 이송배관(120)이 연결되어 호퍼에서 저장 중 발생되는 침출수를 여액저장조(700)로 이송하게 된다.

저장호퍼(100)의 음식물쓰레기는 이송스크류컨베이어(110)에 의해 파봉파쇄기(200)로 투입되게 되는데, 상기 이송스크류컨베이어(110)에서는 음식물쓰레기의 이송중 자연탈수되어 함수율이 감소될 수 있게 되었고, 이렇게 자연탈수된 여액은 하부이송배관(130)을 통하여 여액보관조(700)로 이송되게 된다.

파봉파쇄기(200)에 투입된 음식물쓰레기에는 공동주택에서 전용용기에 수거된 이물질(비닐등)이 적은 음식물쓰레기와 종량제비닐봉투에 담겨져 수거 운반된 음식물쓰레기가 혼합되어 있기에 파봉파쇄기(200)는 이러한 종량제 비닐봉투(종량제비닐봉투내에는 평균5∼8개의 일반비닐봉투가 포함되어 있음)를 파봉하고 음식물쓰레기와 종량제비닐봉투를 파쇄하는 역할을 하게된다.

파봉파쇄되는 과정에서 발생되는 침출수는 별도 이송배관(220)을 통하여 여액저장조(700)로 이송된다.

또한, 파봉파쇄된 음식물쓰레기는 이송스크류컨베이어(210)를 통하여 탈수기(300)로 투입되게 되는데 이 과정에서도 스크류이송컨베이어(210) 내부망에 타공이 되어있어 이송중 자연탈수가 가능하게 되어 있고 집수된 자연탈수여액은 별도 이송배관(230)을 통하여 여액보관조(700)로 이송된다.

탈수기(300)에 투입된 음식물쓰레기는 스크류프레스에 의하여 약75%내외의 함수율을 지닐 수 있도록 탈수되며, 탈수여액은 별도 이송배관(320)을 통하여 여액저장조(700)로 이송되며 탈수된 음식물쓰레기는 이송스크류컨베이어(310)를 통하여 건조기(400)로 투입되게 된다.

건조기(400)에 투입된 음식물쓰레기는 함수율15∼70%까지 사용용도에 맞도록 건조되게 된다.

사용용도는 15∼30%함수율 건조물은 소각로 열원으로 40∼50%함수율건조물은 수분조절제로 50∼70%함수율 건조물은 퇴비원료로 사용하게 된다.

상기 건조기(400)는 상기 가연성폐기물처리공정(2000)의 폐열보일러(50)로부터 스팀을 공급받는 연결배관(52)이 연결되고, 또한 음식물쓰레기에서 증발된 수증기를 컨덴서(900)로 이송하는 이송배관(430)이 연결되어 있고, 또한 건조기(400)에서 선별기(500)로 건조음식물쓰레기를 이송하는 이송스크류컨베이어(410)가 연결되어 있다.

선별기(500)에 투입된 건조음식물쓰레기는, 비닐등의 이물질과 음식건조물로 선별되어 이물질은 이물질보관조(510)에 보관되고, 또한 선별된 음식건조물은 건조물보관조(600)에 저장되게 된다.

상기 음식건조물은 상기 가연성폐기물처리공정(2000)에서 소각원료가 부족할 시에는 폐기물보관조(21)로 이송되어 소각로(40)에서 열원으로 회수되고, 또한 톱밥이 부족할 때에는 톱밥보관조(22)로 이송되어 수분조절제로 사용하게되며, 또한 퇴비생산공정(4000)에서의 퇴비원료가 부족할 시에는 건조물 축분혼합조(1)로 이송되어 퇴비원료로 사용되게 된다.

또한, 상호보완공정(3000)에서 여액보관조(700)에 저장된 탈수여액(침출수포함)은 별도의 이송배관(710)을 통하여 증발농축기(800)로 이송 투입되게 된다.

상기 증발농축기(800)는 이송배관(710)으로 이송된 탈수여액과 컨덴서(900)에서 발생한 응축수를 별도 연결배관(53)으로 투입받고, 또한 가연성폐기물처리공정(2000)의 폐열보일러(50)에서 발생한 스팀을 연결배관(51)으로 공급받아서, 이 열을 이용하여 탈수여액과 응축수를 처리하게 된다.

또한, 컨덴서(900)는 건조기(400)에서 발생한 증발수증기를 이송배관(430)으로 투입받아 컨덴싱하고, 발생된 응축수는 연결배관(53)을 통해 증발농축기(800)로 공급하고, 또한 배가스는 퇴비생산공정(4000)의 발효조(3)에 이송배관(910)으로 공급하게 된다.

다음, 가연성폐기물처리공정(2000)에서 폐기물 및 폐목보관조(10,11)는 트럭 등의 운송수단에 의하여 운송되어온 일반 가연성폐기물과 톱밥의 원료가 되는 폐목을 보관하는 보관조들이며, 파쇄기(20)는 상기 일반가연성폐기물 및 폐목을 파쇄할 수 있는 파쇄기로써, 톱밥생산겸용파쇄기이며 이 공정에서 폐기물은300mm이하로 파쇄되고 폐목은 톱밥으로 배출되는데, 토출구가 분배구조로 되어 있어서 폐기물을 파쇄할 때에는 파쇄폐기물보관조(21)로 토출되고, 폐목을 파쇄시는 톱밥보관조(22)로 토출되게 된다.

톱밥보관조(22)로 투입된 톱밥은 톱밥 건조물 축분 혼합조(1)로 이송되어 퇴비의 수분조절제로 재활용되게 된다.

폐기물보관조(21)에 보관된 폐기물은 투입기(30)에 의하여 소각로(40)에 투입되어 소각처리된다.

폐기물은 소각로(40)의 연소실에서 연소되면서 배가스가 발생되는데 이 배가스는 온도가 약850∼900℃상태로 폐열보일러(50)를 통과하면서 온도가 약180∼230℃로 떨어지면서 스팀(열원)을 생산하게 되고 이 스팀은 연결배관(51, 52)을 통하여 증발농축기(800)와 건조기(400)에 열원으로 사용하게 된다.

폐열보일러(50)를 통과한 배가스는 먼지,유해물질을 함유한 상태에서 원심력집진시설(60)을 거쳐 반건식세정집진시설(70)로 투입된다. 원심력집진시설(60)은 배가스에서 비교적 입자가 큰 먼지를 집진하게 된다.

반건식세정집진시설(70)은 물탱크(71), 소석회보관조(73), 혼합조(72)와 반응조로 구성되는데, 소석회혼합조(72)에서 물과 소석회가 일정비율로 혼합되어 반응조(70)에서 노즐로 분사되어 투입된 배가스와 반응하도록 하여 배가스내에 있는 유해물질을 집진하게 된다.

반건식세정집진시설(70)에서 유해물질이 제거된 배가스는 여과집진시설(80)로 투입되어 대부분의 미세먼지와 제거되지 않은 유해물질을 마지막으로 포집한후 연도(90)를 통하여 대기 확산되게 된다.

다음, 퇴비생산공정(4000)에서 톱밥 건조물 축분 혼합조(1)는 운송수단에 의하여 운송되어온 축분, 돈분, 계분과 톱밥보관조(22)의 톱밥, 건조물저장조(600)의 음식건조물을 혼합하여 퇴비의 원료를 만들게 되며 이 퇴비의 원료는 발효조(3)에 투입되어 호기성미생물 발효공정을 거치게 된다.

발효조(3)에는 공기공급시설과 수분공급시설이 있는데 공기공급시설은 컨덴서(900)에서 발생된 배가스를 이송배관(910)에 의하여 공급받아 공급하게된다.

또한, 수분은 숙성조(4)에서 발생된 침출수와 발효조(3) 자체에서 발생된 침출수를 집수하여 침출수상부분사장치(7)를 통하여 분사하여 공기공급, 온도조절, 수분조절을 하게된다.

교반기(2)는 발효조(3)내의 퇴비원료를 골고루 교반하여 수분, 온도, 공기가 퇴비원료에 골고루 접촉할 수 있게 하면서 발효가 잘될 수 있게 하여 퇴비원료가 썩지 않도록 하게 된다.

발효조(3)에서 충분히 발효된 퇴비원료는 숙성조(4)로 투입되어 충분히 숙성되게 되며 숙성공정을 마친 퇴비는 선별기(5)로 투입되어 이물질을 선별하게 된다. 선별된 이물질(비닐등)은 이물질보관조(8)에 보관후 폐기물보관조(21)로 이송되어 소각되고, 선별된 퇴비는 포장라인에서 포장되어 출하되게 된다.

특히, 본 고안은 도 2에 나타낸 바와 같이 음식물쓰레기처리공정(100)의 건조기(400)에 컨덴서(900)와, 증발농축기(800)가 연결되어, 컨덴서(900)의 배가스는 퇴비생산공정(4000)의 발효조(3)에 공급하고, 응축수는 증발농축기(800)로 공급된다.

이때, 상기 컨덴서(900)는, 상기 발효조(900)와 배가스이송배관(910)으로 연결되고, 이 배가스이송배관(910)은 발효조(3)에 다단으로 형성한 배가스공급파이프(9)들과 연결되어 배가스가 공급되게 된다.

본 고안은 컨덴서(900)에서 발생된 배가스의 퇴비 발효조(3)의 공기공급구조를 개선하여 배가스의 악취가 미생물에 의하여 최대한 소멸되고 퇴비발효조(3)에 별도의 에너지를 사용하지 않은 비교적 온도가 높은 배가스를 외부공기 대신에 공급함으로서 퇴비발효조(3)의 온도저하를 방지하고 발효효율성은 향상시킬 수 있게된 구조이다.

앞서 설명한 바와 같이 음식물쓰레기 건조기(400)에서 발생된 증발수증기는 악취를 다량포함하고 있으며, 이 증발수증기는 이송배관(430)을 통해 컨덴서(900)에 투입되게 되고 컨덴서(900)에 투입된 증발수증기는 열교환기에 의하여 응축수와 배가스로 분리되게 된다.

분리된 응축수는 연결배관(53)을 통하여 증발농축기(1000)로 이송되어 증발 농축처리되게 되며, 배가스는 송풍기를 이용하여 배가스이송배관(910)을 통하여 퇴비발효조(3) 하부에 공급된다.

배가스는 퇴비발효조(3)하부에 배가스공급파이프(9)에 의하여 공급되며 발효조(3)하부에 70∼90℃정도의 공기와 혼합되고 이 배가스는 상부로 점차 이동하게되는데, 이 과정에서발효조(3) 중간부위(60∼80cm)에서 외부공기와 다시 접촉 혼합되면서 약40∼60℃의 온도를 상부까지 유지할 수 있게 된다.

퇴비발효조(3)에 공급되는 배가스는 약40∼60℃를 유지하고 있기에 퇴비발효조(3) 하부에 공급되더라도 발효조(3) 하부 온도를 크게 저하시키지 않게되나, 발효조(3)에 외부공기를 그대로 공급하게 되면 외부공기는 계절별로 편차가 심하여 0∼30℃까지 다양하며 이러한 다양한 온도의 공기가 발효조 하부에 공급되기 위해서는 별도 가열장치가 필요하던가, 계절별로 발효조의 공기공급구조나 발효조건을 달리 적용하여 최상의 발효조건을 조정하여야 하나 이러한 문제도 배가스가 발효조(3)에 공급되면서 해소될 수 있으며 부족한 공기는 발효조 중간부위에 일부공급하여 배가스에 부족한 산소를 공급할 수 있다.

또한 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 발효조(3)에는 침출수상부분사파이프(7)가 설치되는데, 이는 발효조건에 필요한 함수율을 유지시키면서 퇴비의 발효와 숙성과정에서 발생되는 침출수를 처리하는 구조이다.

퇴비의 발효와 숙성과정에서는 침출수가 발생되며 이 침출수를 하부에서 집수하여 저장조에 저장하고 수분 필요시 발효조 상부에서 분사하여 수분을 공급하여 주게된다.

발효조(3)와 숙성조(4)에서는 발효와 숙성과정에서 침출수도 발생하지만 발효와 숙성과정에서 발생하는 열에 의하여 다량의 자연 건조가 진행된다. 따라서 적정한(40∼50%) 수분의 유지가 필요하고 적절한 수분을 적시에 공급하여야 한다. 이러한 수분을 발효조(3)와 숙성조(4)에서 발생한 침출수로 공급하여 주는 장치가 침출수상부분사파이프(7)를 통하여 발효조(3)에 공급되게 된다.

이상과 같이 본 고안은 음식물쓰레기 건조기에서 발생하는 증발수증기의 악취를 컨덴서와 퇴비발효조의 공기공급구조를 이용하여 퇴비발효조에 투입하고 악취를 미생물을 이용 제거하면서 퇴비발효 시의 온도 저하 방지 및 온도제어를 용이하게 처리할 수 있게된다.

Claims (2)

1. 음식물쓰레기처리공정(100)의 건조기(400)에 컨덴서(900)와, 증발농축기(800)가 연결되어, 컨덴서(900)의 배가스는 퇴비생산공정(4000)의 발효조(3)에 공급하고, 응축수는 증발농축기(800)로 공급함을 특징으로 하는 음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 컨덴서(900)는, 상기 발효조(3)와 배가스이송배관(910)으로 연결되고, 이 배가스이송배관(910)은 발효조(3)에 다단으로 형성한 배가스공급파이프(9)들과 연결됨을 특징으로 하는 음식물쓰레기의 응축수처리 및 배가스의 발효조 공급장치.