KR20070001260U - 파리 목 유충을 이용하는 유기성 폐기물 처리 시스템 및그 방법 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유기성 폐기물 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서 집파리, 꽃등에 및 동애등에 등과 같은 유충 시기에 유기성 폐기물을 섭식하여 성장하는 파리 목에 속하는 곤충의 유충을 이용한 유기성 폐기물의 처리과정을 자동화 기계화하여 협소한 장소에서도 다량의 유기성 폐기물을 처리할 수 있도록 하며 작업자의 인력을 성력화하여 작업 성과를 향상시키면서 최종적으로 양질의 부숙 퇴비를 획득할 수 있도록 한 유기성 폐기물 처리 시스템 및 그 방법을 제공한다.

본 처리 시스템은 유기성 폐기물, 특히 음식물 쓰레기를 전처리 공정으로서 멸균, 탈수 및 파쇄하는 공정과 위 전처리 공정에서 배출된 함수율 60% 내외의 음식물 쓰레기를 파리 목 곤충의 2-3령 유충과 함께 투입하여 벨트 컨베이어 형태의 연속 사육상에 이송시켜 5-6일 동안 자동 이송하면서 처리하는 공정과 위 공정을 통해 처리된 배출물을 자동으로 선별하여 포장하는 구조와 위 파리 목 곤충의 유충 사육 과정에 따라 용화된 번데기는 자동으로 별도의 수거박스로 수거하여 처리 시스템의 내부 및 외부로 성충의 확산을 방지하는 구조로 구성된다.

파리 목, 유기성 폐기물, 음식폐기물, 다층 컨베이어 벨트 사육상, 수거함

Description

파리 목 유충을 이용하는 유기성 폐기물 처리 시스템 및 그 방법{The organic wastes disposal system that used Diptera larva, and the method}

본 고안은 유기성 폐기물 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서 보다 더 상세하게는 각종 유기성 폐기물, 특히 음식물쓰레기를 파리 목(집파리, 꽃등에 및 동애등에 등) 유충 사육 과정을 자동화 설비를 이용하여 단계별로 구현하여 유기성 폐기물의 효율적인 처리와 더불어 최종적으로는 생물 분해에 의한 양질의 부숙 퇴비를 생산할 수 있도록 하는 유기성 폐기물 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가정 혹은 식당 등에서 배출되는 음식물 쓰레기, 각종 산업현장 발생 유기성 폐기물, 축사 발생 축분 및 인분 등과 같은 유기성 폐기물은 자연에 그대로 배출되는 경우에는 토양과 하천 등을 오염시켜 심각한 환경문제 및 사회문제를 야기시킬 수 있다. 그런데도 종래에는 상기의 각종 유기성 폐기물을 처리하는데 있어서 각종 처리 과정을 거쳐서 가축의 사료 및 퇴비 등으로 재활용하거나 일정 지역에 매립하거나 해양 투기하는 방법과 기술이 주로 많이 이용하였다. 위와 같은 방법으로 각종 유기성 폐기물을 처리하는 경우 중에 가축의 사료로 재활용하는 경우는 처리 장치의 설치비용 및 유지비용이 과다하게 발생되어 경제성이 크게 떨어지며 생산된 배출물을 사료로 사용하는 경우는 괴질 발생 등 부작용이 커서 최근에는 채택하는 사례가 거의 없으며 퇴비화의 경우도 최종 산물을 퇴비로 사용할 때 재발열 및 비효성 불균형 등 심각한 문제가 있으며 퇴비화 처리시설은 악취와 폐수 문제를 안고 있어 설비 자체가 혐오시설로서 심각한 민원의 대상이 되고 있으며, 다르게는 매립지에 매립하는 경우는 넓은 면적의 토지가 소요되며 많은 침출수 발생으로 지하수 오염 등 2차 환경오염 등 심각한 문제점이 있다. 따라서, 근래에는 상기와 같이 유기성 폐기물을 사료 혹은 퇴비 등으로 이용하거나 매립하는데 따르는 문제점을 근본적으로 해소하고 환경적으로 재활용을 구현하기 위하여 유기성 폐기물을 처리하는데 생물인 파리 목 유충을 이용하여 처리하는 생분해 시스템과 방안을 고안하게 된 것이다.

파리 목 유충은 유기성 폐기물을 여타 다른 어느 생물체보다 빠르며 왕성하게 처리하며 40℃ 정도의 상대적으로 높은 온도와 높은 염분 상태에서도 생육 활성도를 잃지 않으며 생분해 처리가 까다로운 탄수화물과 육류 등도 문제없이 처리하지만 곤충의 속성상 환태를 하며 유충으로서 왕성하게 유기성 폐기물을 처리하는 기간도 3-4령, 4-5일에 불과하다. 그리고 왕성한 처리기간 이후에는 번데기가 되었다가 우 화하여 성충으로 되기 때문에 번데기가 되면 이를 즉시 수거하여 처리 시스템 내에서 성충을 우화하지 않도록 하는 게 중요하다.

그리고, 생물의 속성상 투입먹이의 조건에 따라 처리 효율이 크게 달라지며 제대로 소화과정을 거치지 않은 경우에는 생산되는 부산물의 품질에 영향을 미치기 쉽다. 또한, 상기와 같은 유기성 폐기물의 처리과정의 대부분에 있어서는 유기물의 장기간의 저장으로 인한 부패로 인한 악취가 발생하여 주위의 공기를 오염시키는 문제점이 발생하기도 하며 상기 유기성 폐기물의 공급 및 부산물의 수거와 같은 일련의 작업 과정의 관리가 대부분 수작업에 의하여 이루어지기 때문에 운용자의 능력에 따라 작업능률의 편차가 심하게 나타나는 한편 인건비도 과다 발생되어 경제성이 저하되는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서 각종 유기성 폐기물의 처리 과정을 자동화하여 협소한 장소에서도 다량의 유기성 폐기물을 단기간 처리할 수 있도록 하고 운용의 단순화와 인력의 성력화를 달성하여 작업효율 제고와 비용 절감효과로 우월한 경제성을 확보할 수 있다.

본 고안은 전처리 단계로서 멸균 및 탈수 파쇄하여 적정한 먹이 조건이 되도록 함수율 및 입도 등을 조정하여 투입된 유기성 폐기물, 특히 음식물 쓰레기를 파리 목 유충을 이용하여 4-5일 신속하게 연속적으로 처리한 후에 발생되는 부숙 퇴비와 용화된 번데기를 각 분리 선별하여 포장처리 하는 시스템이다. 미섭취 투입물은 유충의 배설물과 선별하여 먹이로서 피드백한다.

이를 상세하게 기술하면 우선 전처리 공정으로서 투입된 높은 함수율을 가진 유기성 폐기물, 특히 함수율 80%이상의 음식물 쓰레기를 탈수기에서 원심형 탈수기 등을 이용하여 함수율 60% 정도로 탈수를 한 후에 파쇄기로 투입하여 대략 10 밀리미터 내지 20 밀리미터 정도의 크기로 파리 목 유충이 먹이 활동에 하기에 알맞도록 파쇄하는 공정인데 위와 같은 탈수 및 파쇄의 공정에서는 기존의 탈수 및 파쇄의 기술과 방법을 그대로 사용하여도 무관한 데 이 단계에서 투입된 음식물 쓰레기는 무게와 부피면에서 40%에서 60% 정도를 저감하도록 한다. 이와 같은 공정은 일반화되어 있어 해당 분야 보통의 기술자이면 누구나 구현할 수 있는 처리 기술이다.

그리고, 위 소정의 크기 이하로 파쇄되고 함수율 등이 조정된 유기성 폐기물과 함께 2령 정도의 미리 대량 증식한 파리 목 유충을 혼합하여 다층식 연속 컨베이어벨트 사육상에 투입하여 처리 1 단계로서 투입 5일내 투입된 유기성 폐기물의 부피는 30-60%, 무게는 30-50% 정도 저감할 수 있다. 파리 목 유충의 투입비율은 투입 음식물쓰레기 10kg당 파리 목 유충 5,000마리 정도이다.

위와 같은 다층식 연속 벨트 컨베이어에 전처리된 음식물 쓰레기를 투입한 후에 연속식으로 자동으로 소정 기간 동안 이송시키면 파리 목 유충이 자라면서 왕성하게 먹이활동을 하여 상기 음식물쓰레기를 분해 처리하고 배설물을 발생시키는데 처리 기간 중 5일 내지 6 일차에는 벨트 컨베이어 양 측면에 파리 목 유충이 번데기가 되기 전에 경사진 높은 곳으로 이동하는 습성을 이용하여 별도로 고안한 번데기 수거장치를 부착하여 번데기를 수거한다. 위와 같이 고안된 번데기 수거율은 70%가 넘어 효율성을 이미 실증적으로 입증한 바 있다. 그런데 상기의 번데기 수거 장치에 수거된 번데기는 별도로 분리 포집하여 가축 사료의 원료로 이용하고, 파리 목 유충의 배설물은 선별하여 부숙 퇴비로 이용하거나 처리 2단계로 지렁이사육 처리장치로 이송하여 지렁이 분변토를 생산할 수도 있다. 미섭취 음식물 쓰레기는 분리 선별하여 먹이로 재투입시켜 재처리하여 배출물은 파리 목 곤충의 번데기와 배설물뿐인 것을 특징으로 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 고안에 따른 유기성 폐기물 처리 시스템 및 그 방법에 따르면 좁은 면적의 장소에서도 대량으로 유기성 폐기물을 6일간의 비교적 단기간 처리할 수 있는 효과가 있음과 더불어 각각의 처리 단계가 연속적으로 이루어지고 있으며 처리되지 않은 미섭취 유기성 폐기물은 모두 피드백되어 다시 재처리하기 때문에 궁극적으로는 최종 산물은 양계용 사료 등 이용 가치가 많은 파리 목 곤충의 번데기와 양질의 안정적인 부숙 퇴비인 파리목 유충의 배설물만을 얻을 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한 본 고안에 따른 파리 목 유충을 이용하여 유기성 폐기물을 처리하는 시스템 및 그 방법에 따르면 유기성 폐기물의 처리과정에 발생되는 악취 및 그로 인한 환경오염을 단기간 이루어 지기 때문에 발생부터 매우 적으며 유충이 왕성한 먹이 활동을 하면서 배출하는 배설물에 포함된 미생물의 활동으로 자체적으로 제어하고 저감하는 효과가 있으며 유기성 폐기물 처리 및 퇴비 수거 등의 모든 작업 과정을 자동화하여 그에 따른 인건비 및 관리비용을 절감할 수 있는 등 경제성을 향상시키는 효과가 있는 것이다.

이하 상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 도 1은 본 고안에 따른 유기성 폐기물 처리 시스템을 나타내는 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 고안에 따른 파리 목 유충의 사육 및 유기성 폐기물 처리를 위한 벨트 컨베이어 평면도 및 정면도이며, 도 3은 본 고안에 따른 파리 목 유충의 번데기 분리 및 선별을 기능을 가진 벨트 컨베이어 평면도 및 정면도이다.

그리고 본 고안에 따른 유기성 폐기물 처리 시스템을 이용한 유기성 폐기물의 처리과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제 1감량 단계에서는 외부로부터 반입되어 투입되는 유기성 폐기물은 상기 파쇄 탈수부(100)에 의해 파쇄 및 탈수되고 중량과 부피에서 40% 내지 60% 정도의 저감 효과를 얻을 수 있게 된다.

상기의 파쇄 탈수 공정을 거친 유기성 폐기물은 상기 저장 호퍼(200)에 저장되고 파리 목 유충을 이용한 유기성 폐기물 처리 장치(300)에서 일정 기간 거치고 난 후 발생되는 미섭취 유기성 폐기물을 전량 피드백, 반송하여 혼합하는 공정을 포함하고 있다. 피드백된 미섭취 유기성 폐기물은 함수율이 55%내외로 파쇄 탈수 후 투입되는 신규 유기성 폐기물의 함수율을 조정하는 조절제로서 역할을 수행하여 파리 목 유충의 섭식 효율을 증가시키는 효과를 갖게 된다.

저장 호퍼(200)에서 혼합된 유기성 폐기물은 유기성 폐기물 처리 장치(300)는 컨테이너박스 구조물 안에 다층의 벨트 컨베이어가 설치되어있는 파리 목 유충 사육처리 장치인 유기성 폐기물 처리 장치(300)의 상단부로 이송 투입되어 5-6일 동안 유기성 폐기물을 분해 처리하는 단계를 거친다.

저장 호퍼(200)에서 투입된 유기성 폐기물은 하단부로 이송하기 위해 일단이 지그재그 형태로 노출된 상태에서 제 1,3,5 벨트 컨베이어(301)(303)(305)는 우측방향 이송하고, 제 2,4,6 벨트 컨베이어(302)(304)(306)은 좌측방향 이송되도록 하여 투입에서 배출까지 연속적으로 이송이 가능하도록 구성한다.

각각의 벨트 컨베이어의 길이는 10m이상으로 구성하는 것이 바람직한데 이를 24시간 이송시키는 속도로 조절하여 투입된 유충은 5-6일간 벨트 컨베이어에 체류하면서 먹이활동을 통하여 유기성 폐기물을 분해 처리하게 된다.

제 1,2,3,4의 벨트 컨베이어의 벨트는 옆면에 높이 500mm의 가드(311)가 부착되어 있는 구조로 파리 목 유충의 탈출을 방지하고 컨베이어 이송시 유기성 폐기물의 이탈을 방지하는 효과를 갖고 있다.

그리고, 제 5, 6의 벨트 컨베이어는 벨트의 옆면의 가드(311)이외에 벨트와 경사각 45도의 받침판(321)을 여러 개 설치하여 종령 단계에서 용화를 위해 높은 곳으로 이동하는 파리 목 유충의 습성을 이용하여 수거장치(331)로서 번데기를 수거 하기 위해 쉽게 이동할 수 있도록 하기 위한 장치를 구비한다.

상기와 같은 유기성 폐기물 처리 장치(300)에는 파리 목 유충의 생육 상태를 안정적으로 유지하기 위해 온도를 조정하는 냉난방 송풍장치(307)를 설치하여 계절에 상관없이 일정한 처리 효율을 확보하도록 고안하였는데 더 나아가 유기성 폐기물 분해에 따른 악취제거를 위해 지렁이 분변토와 폴리우레탄을 이용한 바이오 필터(308)를 설치하여 악취를 제거하도록 할 수도 있다.

상기의 유기성 폐기물 처리 장치(300)의 다음 처리 단계로서는 유기성 폐기물의 투입일 후 6일 경과하면 벨트 컨베이어의 운전에 의해 내부에 0.5mm 타공망이 설치된 선별기(400)로 이송되면 유충의 섭식활동이 완료된 부숙 퇴비와 미섭취된 유기성 폐기물로 분리 선별하여 섭식이 완료된 부숙 퇴비는 별도의 포장기에서 포장하여 외부 반출하여 이용하며 미섭취된 유기성 폐기물은 피드백시켜 저장 호퍼(200)에 투입되어 전처리 혼합장치에서 신규로 투입되는 유기성 폐기물과 혼합 처리하는 공정을 거쳐서 먹이로 재투입되도록 하는 구조를 갖는다.

도 1은 본 고안에 따른 유기성 폐기물 처리 시스템을 나타내는 개략적인 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 파리 목 유충의 사육 및 유기성 폐기물 처리를 위한 벨트 컨베이어 평면도 및 정면도,

도 3은 본 고안에 따른 파리 목 번데기 분리 및 선별을 위한 벨트 컨베이어 평면도 및 정면도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 파쇄 탈수부, 200: 저장 호퍼, 300: 유기성 폐기물 처리 장치

301: 제 1 컨베이어벨트, 302: 제 2 컨베이어벨트, 303: 제 3 컨베이어벨트, 304: 제 4 컨베이어벨트, 305: 제 5 컨베이어벨트, 306: 제 6 컨베이어벨트,

311: 가드, 321: 받침판, 331: 수거장치,

307: 냉난방송풍장치, 308: 바이오 필터 400: 선별기

Claims (3)

1. 각종 하수슬러지, 유기성 폐기물, 인분 및 축분 등 각종 유기성 폐기물, 그 중에서 특히 음식물 쓰레기가 투입되도록 소정 공간에 형성하되, 탈수 파쇄부(100)를 통하여 대략 40% 내지 60% 정도 중량 혹은 부피를 감량시키고, 6계층의 벨트 컨베이어(301-306)가 포함된 파리 목 유충 사육 장치에 유충과 함께 상부에 투입되어 5-6일 동안의 처리 공정을 거쳐 선별기(400)에 의해 부숙 퇴비를 별도로 분리 선별하고 번데기는 별도로 분리 수거할 수 있는 장치를 구비하는 것을 특징으로 하
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1,2,3,4 벨트 컨베이어(301-304)는 옆면에 높이 500mm의 가드(311)가 부착되어 있는 구조로서 파리 목 유충의 탈출을 방지하고 이송중에 투입된 유기성 폐기물의 이탈을 방지하는 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 5, 6 벨트 컨베이어(305)(306)는 가드(311)이외에 벨트에 경사각 45도의 받침판(321)을 설치하여, 종령 단계에서 용화를 위해 높은 곳으로 이동하는 파리 목 유충의 습성을 이용하여 번데기를 별도의 장치에 수거할 수 있도록 하기 위한 장치와 번데기 수거장치(331) 부착한 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리 시스템.

   는 유기성 폐기물 처리 시스템.

Images