KR20050046666A - 음식물쓰레기 비료화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기 비료화방법에 관한 것이다. 이는 음식물쓰레기를 처리탱크의 내부에 투입하는 음식물쓰레기투입단계와; 처리탱크 내부에 수용된 음식물쓰레기를 가열하는 단계로서, 가열된 오일을 순환시켜 처리탱크 내부의 음식물쓰레기를 가열하는 1차가열단계와; 상기 1차가열단계를 통해 음식물쓰레기 내부의 함수율이 30% 내지 60% 이하가 되었을 때, 상기 처리탱크에 생석회를 투입하여 생석회의 수분과의 화학적 발열반응을 통해 음식물쓰레기를 가열함으로써 음식물쓰레기의 함수율을 15% 내지 25% 이하로 낮추는 2차가열단계와; 상기 2차가열단계의 종료 후 처리탱크로부터 처리물을 배출하는 배출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 처리탱크의 내부에 처리할 음식물 쓰레기를 투입한 후 가열된 오일(oil)로 처리탱크를 가열하여 오일로 하여금 음식물 쓰레기를 1차 건조하게 하고, 또한 상기 1차 건조와 더불어 처리탱크내에 생석회를 투입하여 생석회의 발열반응으로 2차 건조를 수행함으로써 습기제거의 효율이 좋고 결과물의 품질이 좋으며 또한 처리탱크에서 발생한 수증기를 응축시켜 액체비료로 활용할 수 있는 이점이 있다. 또한 오일을 가열 매체로 사용하므로 가열매체의 순환경로에서의 압력이 스팀가열방식에 비하여 낮아 그만큼 안전하고 순환경로에서의 부식이 발생하지 않는다.

Description

음식물쓰레기 비료화방법{Method of fertilizing garbage}

본 발명은 음식물쓰레기 비료화방법에 관한 것이다.

음식물쓰레기는 유기물의 함량이 풍부하고 중금속이나 농약 등의 인공 독성물질이나 자연독성을 함유하지 않기 때문에 농업용 퇴비나 가축의 사료 등으로 재활용할 수 있다. 따라서 음식물 쓰레기를 효율적으로 처리하여 재활용하는 기술은 막대한 양의 음식물 쓰레기가 버려지는 현대 산업사회에 매우 중요한 의미를 갖는 것이다.

그럼에도 불구하고 음식물 쓰레기는 별도로 수거하기가 어렵고 특히 악취로 인한 장시간의 방치나 보관이 어렵기 때문에 실제로는 재활용되지 못하고 대부분 매립이나 소각처리 되고 있다. 그런데 매립한다 하더라도 매립지의 수용능력에는 어느 정도의 한계가 있는 것이며 특히 매립지에서 흘러나오는 침출수는 지하수나 토양을 크게 오염시킬 수 있다. 소각의 경우에는 소각 과정에서 다이옥신과 같은 환경호르몬이 발생한다는 문제가 있다.

한편, 음식물 쓰레기를 비료나 가축의 사료로 재활용할 수 있기 위해서는 무엇보다 음식물 쓰레기를 건조시켜 함수율이 대략 20% 내지 25% 정도가 되도록 하여야 한다.

함수율을 낮추기 위한 건조 방법에는 자연건조방법과 가열건조방법이 있다. 상기 자연건조방법은 음식물 쓰레기에 톱밥이나 계분(鷄糞) 등을 혼합하여 자연 발효시키는 것이다. 이는 별도의 시설이나 연료 등이 필요 없어 경제적이기는 하지만 건조시간이 길어 악취의 문제가 있고 또한 톱밥이나 계분을 따로 구입하여야 한다.

상기 가열건조방법에는 직접가열방식과 간접가열방식이 있다.

상기 직접가열방식은 음식물쓰레기를 교반하면서 화염을 직접 가하여 건조를 수행하는 방법이다. 이는 건조자체는 빠르지만 화염이 직접 음식물쓰레기에 닿으므로 유기성(有機性) 쓰레기가 무기성(無機性) 쓰레기로 변형되어 비료나 사료로서의 상품성이 거의 없게 되므로 현재 거의 사용하지 않는 방식이다.

상기 간접가열방식은, 생석회(生石灰)의 발열 반응을 이용하여 대상물을 가열하는 것이다. 즉 음식물 쓰레기의 내부에 생석회를 투입한 후 교반하면 생석회가 음식물쓰레기 내부의 수분과 반응하여 약 100℃ 내지 150℃ 정도의 열을 발생하는데 이러한 생석회 자체의 반응열을 이용하여 수분을 제거하는 것이다.

그러나 상기한 간접가열방식은, 생석회의 반응 지속시간이 대략 40분 정도에 불과하고 반응열(react heat)도 100℃ 내지 150℃ 밖에 되지 않으므로 음식물 쓰레기가 충분히 건조되지 않는다는 문제가 있다. 그나마 생석회의 발열반응 시간이 음식물 쓰레기의 건조에 필요한 시간(약 2시간)에 비해 짧으므로, 가열을 지속시키기 위해서는 예컨대 1시간 20분 동안 생석회를 계속적으로 투입하여야 한다. 이와같이 계속적으로 투입되는 생석회의 음식물 쓰레기에 대한 체적비율은 10(음식물쓰레기):4(생석회) 정도에 다다른다.

그런데 공지의 사실과 같이 음식물쓰레기에 대한 생석회의 체적비율이 5%를 넘으면 유기성(有機性)이 감소하여 비료로서의 가치가 별로 없다. 즉 다량의 생석회를 넣어 처리한 음식물 쓰레기는 비료로서의 성능이 낮은 것이다.

또한 상기한 바와같이 생석회의 발열온도가 충분히 높지 않으므로, 상기한 시간동안 건조를 수행하더라도 모든 공정을 마친 처리물의 함수율은 대략 45% 내지 50%에 달한다. 따라서 적정 함수율 (20% 내지 25%)을 얻기 위해서는 다시 일주일 정도(물론 기후에 따라 달라지지만)의 자연 건조과정을 거쳐야 하는 불편이 있다. 자연건조는 무엇보다 악취를 수반하므로 특히 장마철에는 현실적으로 자연건조가 불가능하다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 처리탱크의 내부에 처리할 음식물 쓰레기를 투입한 후 가열된 오일(oil)로 처리탱크를 가열하여 오일로 하여금 음식물 쓰레기를 1차 건조하게 하고, 또한 상기 1차 건조와 더불어 처리탱크내에 생석회를 투입하여 생석회의 발열반응으로 2차 건조를 수행함으로써 습기제거의 효율이 좋고 결과물의 품질이 좋으며 또한 처리탱크에서 발생한 수증기를 응축시켜 액체비료로 활용할 수 있고, 또한 오일을 가열 매체로 사용하므로 가열매체의 순환경로에서의 압력이 스팀가열방식에 비하여 낮아 그만큼 안전하고 순환경로에서의 부식이 발생하지 않는 음식물쓰레기 비료화방법을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 비료화(肥料化) 할 음식물쓰레기를 처리탱크의 내부에 투입하는 음식물쓰레기투입단계와; 상기 투입단계를 통해 처리탱크 내부에 수용된 음식물쓰레기를 가열하는 단계로서, 소정온도로 가열된 오일을 순환시켜 상기 처리탱크를 가열함으로써 처리탱크 내부의 음식물쓰레기를 가열하는 1차가열단계와; 상기 1차가열단계를 통해 음식물쓰레기 내부의 함수율이 30% 내지 60% 이하가 되었을 때, 상기 처리탱크에 생석회를 투입하여 생석회의 수분과의 화학적 발열반응을 통해 음식물쓰레기를 가열함으로써 음식물쓰레기의 함수율을 15% 내지 25% 이하로 낮추는 2차가열단계와; 상기 2차가열단계의 종료 후 처리탱크로부터 처리물을 배출하는 배출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1차가열단계와 더불어 수행하는 단계로서, 상기 1차가열시 처리탱크로부터 발생하는 증기를 응축시키는 응축단계와; 상기 응축단계를 통해 얻은 응축수를 저장조 내에 저장하는 저장단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 2차가열단계시 생석회는 음식물쓰레기에 대해 8:1 내지 12:1의 체적비로 투입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1차가열단계에 의해 가열되는 처리탱크의 내부온도는 250℃ 내지 350℃인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물쓰레기 비료화방법을 구현할 수 있는 비료화장치를 예를 들어 도시한 도면이다.

도면에 도시되어 있는 비료화장치는, 콘베이어(19)를 거쳐 이송된 음식물쓰레기를 그 내부에 받아들이는 처리탱크(11)와, 상기 처리탱크(11)의 저면에 밀착 설치되며 외부로부터 공급된 가열된 오일이 그 내부를 통과하는 오일쟈켓(23)과, 상기 오일을 가열하며 오일쟈켓(23)을 통과시키는 오일순환부와, 상기 가열과정 중 처리탱크(11) 내부에서 발생하는 증기를 그 내부로 통과시키며 응축하는 콘덴서(35) 및 냉각탑(37)과, 상기 콘덴서(35)에 의해 응축된 응축수(액체비료(B))를 받아들여 저장하는 액비저장조(39)를 포함하여 구성된다.

상기 처리탱크(11)의 상부에는 음식물쓰레기를 받아들이는 투입구(11a)가 마련되어 있다. 상기 투입구(11a)는 뚜껑(11b)에 의해 개폐가 가능하다. 또한 상기 투입구(11a)의 연직 하부에는 비산기(飛散機,13)가 설치된다. 상기 비산기(13)는 외부의 전력을 공급받아 고속 회전하는 것으로서 마치 믹서기의 커터 형태를 취한다. 따라서 상기 투입구(11a)로 투입된 음식물쓰레기는 낙하하면서 상기 비산기(13)에 부딪혀 잘게 쪼개짐과 동시에 사방으로 흩어진다.

상기 비산기(13)의 하부에는 교반기(15)가 설치된다. 상기 교반기(15)는 처리탱크(11) 내부에 투입된 음식물쓰레기를 고르게 뒤섞는 것으로서 그 형식은 음식물쓰레기를 뒤섞을 수 있는 한 얼마든지 변경할 수 있음은 물론이다.

아울러 상기 처리탱크(11)의 일측면에는 두 개의 배출도어(17)가 설치된다. 상기 배출도어(17)는 처리탱크(11) 내부에서 열처리를 거쳐 비료화된 결과물(A)(비료)을 그 하부의 콘베이어(20)로 배출하는 것이다. 상기 배출도어(17)로부터 콘베이어(20)로 공급된 비료는 필요에 따라 다른 콘베이어(21)를 거쳐 수거된다.

한편, 상기 오일순환부는, 연료탱크(29)로부터 넘겨받은 연료를 연소하여 열을 발생하여 오일을 가열하는 보일러(27)와, 상기 보일러(27)에 의해 가열된 오일에 유동압력을 제공하여 순환시키는 오일펌프(25)를 포함한다.

상기 보일러(27)에 의해 가열된 오일은 보일러(27)를 출발하여 오일공급라인(31)을 통해 오일쟈켓(23)으로 이동하여 오일쟈켓(23)을 가열한다. 아울러 상기 오일쟈켓(23)을 통과한 오일은 오일리턴라인(33a)과, 오일펌프(25)와, 오일리턴라인(33b)을 차례로 거쳐 보일러(27)로 귀환하여 다시 가열된다. 상기 보일러(27)에 의해 가열된 오일의 온도는 대략 250℃ 내지 350℃ 정도가 바람직하다.

특히 경우에 따라 상기 보일러(27)를 대신하는 다른 가열장치(예컨대 태양열에너지를 가열원으로 하는 가열장치)를 적용할 수 도 있는 것이다.

결국 상기 오일은 보일러(27) 및 오일펌프(25)에 의해 상기 온도를 유지한 상태로 순환하며 처리탱크(11)를 상기 온도 즉 250℃ 내지 350℃로 가열한다. 상기와 같은 오일의 순환에 따라 처리탱크(11)의 내부온도는 250℃ 내지 350℃로 유지된다. 이와같이 음식물쓰레기가 오일에 의해 간접적으로 가열되므로 음식물쓰레기가 상기한 무기성 쓰레기로 변질될 염려가 없다.

한편 상기한 바와같이 오일을 가열 매체로 사용하므로, 가열매체의 순환경로에서의 압력이 스팀가열방식에 비하여 낮아 그만큼 안전하고 순환경로에서의 부식이 발생하지 않는다.

또한 상기 콘덴서(35)는 처리탱크(11)에서 발생한 증기를 통과시키며 응축시킨다. 상기 콘덴서(35)에 의해 응축된 응축수 즉 액체비료는 액비저장조(39)로 이동하여 저장된다. 상기 액비저장조(39)에 모여 저장된 액체비료(B)는 필요할 때마다 조금씩 따라 사용한다.

도면부호 37은 냉각탑이다. 상기 냉각탑(37)은 콘덴서를 통과하는 냉매(물)를 냉각시키기 위한 일반적인 장치이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물쓰레기 비료화방법을 정리하여 나타낸 블록도이다.

도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 음식물쓰레기 비료화방법은, 음식물쓰레기투입단계(100)와, 투입된 음식물쓰레기를 오일로 가열하는 1차가열단계(102)와, 상기 1차가열단계(102)에 연속되는 2차가열단계(104)와, 2차가열을 통해 비료화가 완료된 결과물을 배출하는 배출단계(106)를 포함하여 구성된다.

또한 상기 1차가열단계(102)와 2차가열단계(104)와 동시에 수행되는 것으로서 1,2차가열중 발생하는 수증기를 응축시키는 증기응축단계(108)와, 응축된 증기 즉 액체비료를 별도의 저장조에 모아 저장하는 액체비료저장단계(110)를 더 포함한다.

상기 음식물쓰레기투입단계(100)는, 콘베이어(19) 등을 이용하여 상기한 처리탱크(11) 내부에 처리할 음식물쓰레기를 투입하는 단계이다. 처리탱크(11) 내부에 음식물쓰레기를 투입 후 처리탱크를 밀폐하여야 함은 물론이다.

상기 음식물쓰레기투입단계(100)에 이어지는 1차가열단계는, 상기한 보일러(27) 및 오일펌프(25)를 작동시켜 처리탱크(11)를 가열하는 단계이다. 상기 오일은 오일펌프(25)에 의해 상기 오일공급라인(31)과 오일리턴라인(33a,33b)을 순환하며 오일쟈켓(23)을 가열하고 오일쟈켓(23)으로 하여금 처리탱크(11)를 가열하게 한다. 그 동안 상기 교반기(15)가 음식물쓰레기를 계속적으로 교반함은 물론이다. 상기 오일쟈켓(23)에 의해 조성되는 처리탱크(11) 내부의 온도는 250℃ 내지 350℃이다.

상기 1차가열을 통해 음식물쓰레기의 함수율이 점차 낮아진다. 상기 1차가열과정은 음식물쓰레기의 함수율이 대략 30% 내지 60%가 될 때까지 계속된다.

상기 1차가열을 통해 음식물쓰레기의 함수율이 30% 내지 60%를 만족하면 2차가열단계(104)가 이어진다. 2차가열단계(104)는 처리탱크(11)의 내부에 생석회를 투입하는 단계이다. 상기한 바와같이 생석회는 음식물쓰레기 내의 수분과 화학 발열반응을 하여 약 100℃ 내지 150℃의 열을 발생한다. 생석회의 발열반응에 의해 음식물쓰레기의 악취와 염분 및 세균 등이 제거될 수 있다. 상기 2차가열단계시 생석회는 음식물쓰레기에 대해 8:1 내지 12:1의 체적비로 투입된다.

상기 2차가열단계를 통해 음식물쓰레기 내부의 함수율이 15% 내지 25%에 도달하면 상기 배출도어(17)를 개방하고 처리된 결과물을 배출하는 배출단계(106)를 수행한다.

한편, 상기 1차가열단계(102) 및 2차가열단계(104)를 수행하는 동안 음식물쓰레기에서 발생하는 증기는 증기응축단계(108)를 거쳐 응축된다. 즉 처리탱크(11)에서 발생하는 증기가 콘덴서(35)를 통과하면서 냉각되어 응축되는 것이다. 이와같이 응축된 응축수는 액체비료로서 액체비료저장단계(110)를 통해 상기 액비저장조(39)에 저장된다.

결국 본 실시예에 따른 음식물쓰레기 비료화방법은, 처리탱크(11)의 내부에 공급된 음식물쓰레기를 오일의 간접열 및 생석회의 발열반응으로 가열 처리하므로 가공시간이 짧고 습기제거의 효율이 높아 결과물의 품질이 좋다. 또한 상기 증기응축단계(108) 및 액체비료저장단계(110)를 통해 액체비료를 추가적으로 얻을 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 음식물쓰레기 비료화방법은, 처리탱크의 내부에 처리할 음식물 쓰레기를 투입한 후 가열된 오일(oil)로 처리탱크를 가열하여 오일로 하여금 음식물 쓰레기를 1차 건조하게 하고, 또한 상기 1차 건조와 더불어 처리탱크내에 생석회를 투입하여 생석회의 발열반응으로 2차 건조를 수행함으로써 습기제거의 효율이 좋고 결과물의 품질이 좋으며 또한 처리탱크에서 발생한 수증기를 응축시켜 액체비료로 활용할 수 있는 이점이 있다. 아울러 오일을 가열 매체로 사용하므로 가열매체의 순환경로에서의 압력이 스팀가열방식에 비하여 낮아 그만큼 안전하고 순환경로에서의 부식이 발생하지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물쓰레기 비료화방법을 설명하기 위하여 도시한 비료화장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물쓰레기 비료화방법을 정리하여 나타낸 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11:처리탱크 11a:투입구

11b:뚜껑 13:비산기(飛散機)

15:교반기 17:배출도어

19,20,21:콘베이어 23:오일쟈켓

25:오일펌프 27:보일러

29:연료탱크 31:오일공급라인

33a,33b:오일리턴라인 35:콘덴서

37:냉각탑 39:액비저장조

Claims (4)

1. 비료화(肥料化) 할 음식물쓰레기를 처리탱크의 내부에 투입하는 음식물쓰레기투입단계와;

   상기 투입단계를 통해 처리탱크 내부에 수용된 음식물쓰레기를 가열하는 단계로서, 소정온도로 가열된 오일을 순환시켜 상기 처리탱크를 가열함으로써 처리탱크 내부의 음식물쓰레기를 가열하는 1차가열단계와;

   상기 1차가열단계를 통해 음식물쓰레기 내부의 함수율이 30% 내지 60% 이하가 되었을 때, 상기 처리탱크에 생석회를 투입하여 생석회의 수분과의 화학적 발열반응을 통해 음식물쓰레기를 가열함으로써 음식물쓰레기의 함수율을 15% 내지 25% 이하로 낮추는 2차가열단계와;

   상기 2차가열단계의 종료 후 처리탱크로부터 처리물을 배출하는 배출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 비료화방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 1차가열단계와 더불어 수행하는 단계로서,

   상기 1차가열시 처리탱크로부터 발생하는 증기를 응축시키는 응축단계와;

   상기 응축단계를 통해 얻은 응축수를 저장조 내에 저장하는 저장단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 비료화방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 2차가열단계시 생석회는 음식물쓰레기에 대해 8:1 내지 12:1의 체적비로 투입되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 비료화방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 1차가열단계에 의해 가열되는 처리탱크의 내부온도는 250℃ 내지 350℃인 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 비료화방법.