KR20090107130A

KR20090107130A - 음식물 쓰레기로부터 분체연료와 건식사료를 제조하는 장치및 이의 방법

Info

Publication number: KR20090107130A
Application number: KR1020080032464A
Authority: KR
Inventors: 김상국
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2009-10-13
Also published as: KR100951083B1

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기로부터 협잡물제거, 파쇄, 탈수와 염분제거, 건조와 분쇄과정을 거쳐 분말형태로 제조된 분체를 기능별특성화 하기 위한 수단으로 비중분리하여 분체연료와 건식사료로 제조하는 장치 및 이의 방법에 관한 것으로서, 비중분리장치와 상기 비중분리장치의 원통부의 접선방향을 따라 연통되게 형성되는 덕트와, 상기 덕트의 일측 단부에 형성된 공기유입구와, 상기 덕트에 분체를 공급하기 위한 공급장치와, 비중분리장치의 원추부 내부로 외부공기가 유입되도록 하는 보조공기 유입부와, 상대적으로 무거워 상기 원추부의 하부로 낙하하는 분체를 저장하는 건식사료수집부와, 비중분리장치 상부에 상대적으로 가벼운 분체가 상승류를 따라 배출되는 선회류 출구관과, 공기에 실려 배출되는 분체를 포집하기 위한 필터부와, 상기 필터부에 포집된 분체를 저장하는 분체연료 저장조와, 공기를 외부로 배출되도록 강제 송풍하는 I,D팬을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

음식물 쓰레기, 분말, 분체, 분체연료, 건식사료, 비중분리

Description

음식물 쓰레기로부터 분체연료와 건식사료를 제조하는 장치 및 이의 방법{The apparatus and method for production of the pulverized fuel and dry livestock feed from the food waste}

본 발명은 음식물 쓰레기로부터 협잡물을 제거하여 파쇄하고, 탈수와 염분제거 및 건조와 분쇄과정을 거쳐 분말형태로 제조된 분체를 상대적으로 휘발분 함량이 높아 가연성분이 많은 분체와, 상대적으로 회분 함량이 높아 사료로써 적합한 분체를 비중분리하여 보다 고품질화된 분체연료 및 배합사료의 원료가 되는 건식사료를 제조하는 장치 및 이의 방법에 관한 것이다.

최근 우리나라를 비롯한 전 세계적으로 인구가 증가하고 있는 추세이며, 이로 인해 음식물쓰레기의 배출량 또한 증가하고 있는 추세이다.

이에 따라 음식물 쓰레기의 적절한 처리 및 관리의 필요성이 대두되고 있는데, 현재는 처리의 용이성 및 비용의 절감을 위해 대부분 매립처리하고 있는 실정이다.

그러나 음식물 쓰레기는 특성상 함수율이 70%~90% 가량이며, 다량의 염분을 포함하고 있는바, 매립처리 시 침출수와 염분에 의해 토양이 오염됨은 물론 세균의 증식이 용이하고 악취가 발생하는 등 위생상의 문제가 발생되고 있다.

이러한 문제점을 극복하고자 최근들어 음식물쓰레기의 연료화 방안이 추진되고 있다.

음식물 쓰레기의 연료화는 음식물 쓰레기로부터 수분을 제거하고 거기에 가연성 물질을 혼합, 성형하여 고형의 연료를 제조하는 것이다.

상기 연료화 처리는 폐기물인 음식물 쓰레기를 연료화하여 재활용한다는 점에서 우리나라와 같이 자원이 부족한 국가에서 주목받고 있는 처리방안이나, 성형연료는 성형 후 형태를 유지하기 위하여 단단하게 다져져야 하고, 연소 시 표면으로부터 연소가 시작되어 성형연료 내부로 연소가 진행된다.

이과정에서 연소가 성형연료 내부로 진행되면서 산화제인 공기가 단단하게 다져진 성형연료 내부로 공급되어야 하기 때문에 점점 더 저항을 받게되어 산소공급이 원활하지 못함에 따라 연소조건이 나빠지게되며, 국부적으로 열분해가 일어날 수 있고, 일산화탄소와 같이 연소중간생성물이 발생한다는 문제점이 있다.

또한 음식물쓰레기에는 유기물뿐 아니라 불연성분인 무기물이 포함되어 있어 연소후 회재로 전환되어 보일러를 비롯한 후처리설비에서 파울링을 발생하는 원인을 제공한다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 음식물 쓰레기로부터 협잡물을 제거하여 파쇄하고, 탈수 및 염분을 제거한 다음, 건조 및 분쇄과정을 거쳐 분말형태로 제조된 분체를 상대적으로 가연성 물질인 휘발분이 다량 포함된 분체와 회분이 다량 포함되어 배합사료의 원료로써 적합한 건식사료로 사용되는 분체를 비중분리하여, 상기 음식물 쓰레기로부터 고품질의 분체연료와 건식사료를 제조하는 장치 및 이의 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 음식물 쓰레기로부터 분체연료와 건식사료를 제조하는 장치는 소정의 직경을 갖고 내면을 따라 음식물쓰레기로부터 제조된 분체가 혼합된 공기가 선회하는 원통부와, 상기 원통부의 내부로 유입되는 분체가 혼합된 공기가 선회하도록 상기 원통부의 접선방향을 따라 연통되게 형성되는 덕트와, 상기 원통부의 하부에 직경이 점진적으로 작아지도록 형성되는 원추부와, 상기 원추부 내부로 외부공기가 유입되도록 하는 보조 공기유입부와, 상기 원통부의 상부에 축방향 중심을 따라 형성되어 상대적으로 가벼운 분체가 상승류를 따라 배출되는 선회류 출구관과, 상대적으로 무거워 상기 원추부의 하부로 낙하하는 분체를 저장하는 건식사료 수집부로 구성된 비중분리장치; 및 상기 비중분리장치 내부에 음압을 발생시켜, 상기 비중분리장치 내부에 분체가 혼합된 공기가 외부 로 배출되도록 상기 선회류 출구관에 연결되는 I.D팬과; 상기 비중분리장치 내부로 유입되는 외부공기의 유입량을 조절하도록 상기 덕트에 설치되는 댐퍼를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 선회류 출구관과 I.D 팬 사이에는 공기로부터 분체를 분리하는 필터부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 선회류 출구관은 상·하로 이동이 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 선회류 출구관의 하측 단부는 상기 덕트의 하측 단부의 연장선보다 아래측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조 공기유입부에는 공기유입량을 조절하는 밸브가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 덕트에는 내부로 분체가 유입되는 분체 유입관이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 덕트의 내부에는 공기유통방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 콘형상의 인젝터가 구비되되, 상기 인젝터는 분체 유입관의 공기유통방향 상류측 연장선상에 단부가 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 음식물 쓰레기로부터 분체연료와 건식사료를 제조하는 방법은 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 장치를 이용하여 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 방법에 있어서, (a) 음식물 쓰레기에 혼합된 이물질을 선별 제거하는 이물질 제거단계; (b) 이물질이 제거된 음식물 쓰레기를 파쇄하는 음식물 쓰레기 파쇄단계; (c) 파쇄된 음식물 쓰레기로부터 수분을 제거하는 탈수단계; (d) 탈수된 음식물 쓰레기를 건조하는 건조단계; (e) 건조된 음식물 쓰레기를 분쇄하여 분체로 제조하는 분쇄단계; (f) 제 1항 내지 제 7항 중 선택되는 어느 한 항의 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 장치를 이용하여 상기 분체를 경(輕) 분말의 분체연료와 중(重) 분말의 건식사료로 분리하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 (c)단계는 음식물 쓰레기를 1차 탈수하는 1차 탈수단계(c-1)와, 1차 탈수된 음식물 쓰레기에 수분을 보충하는 수분보충단계(c-2)와, 수분이 보충된 음식물쓰레기를 2차 탈수하는 2차 탈수단계(c-3)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (c)단계는 벨트프레스, 필터프레스, 스크류프레스, 경사스크린, 드럼스크린, 진동스크린, 고속스크류데칸다, 원심분리기, 저속스크류데칸다 중 어느 하나에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 음식물 쓰레기로부터 휘발분이 다량 포함됨에 따라 고품질의 연료로 이용 가능한 분체연료와, 회분등 가축에게 필수적으로 필요한 무기질이 포함됨에 따라 사료로 이용 가능한 건식사료를 제조하여 폐기물을 재활용한다는 특유의 작용효과가 있다.

음식물 쓰레기는 다른 폐기물과 달리 중금속등의 오염이 거의 없으며 비닐등 협잡물을 제거, 탈수와 동시에 염분제거, 건조공정을 거치면 약간의 염분 및 약 0.2%정도의 황이 포함된 청정유기성폐자원이 된다.

음식물 쓰레기로부터 협잡물을 제거하여 파쇄하고, 탈수 및 염분제거, 건조 와 분쇄공정을 거쳐 분체연료로 제조하면 성형연료와 비교하여 연소성이 우수한 연료가 되며, 회분이 다량 함유된 것은 사료화 된다.

건조 및 분쇄과정을 거쳐 제조된 분체 중 상대적으로 가벼운 분체는 가연분 함량이 높고 입자크기가 작으며, 상대적으로 무거운 분체는 회분함량이 높고 입자크기가 커 비중분리장치등을 이용하여 비중차에 의한 분리를 하면 상대적으로 무게가 가벼운 분체와 무게운 분체로 쉽게 분리가 되어 분체의 용도에 맞게 제품의 품질을 고급화 할 수 있다.

상대적으로 가벼운 분체는 가연분 함량이 높아 저회분 분체연료로 사용하고 상대적으로 무거운 분체는 단미사료인 건식사료로 활용한다.

저회분 분체연료는 휘발분 함량이 많고 발열량이 높으며 회분함량이 낮아 연료로서 이상적인 조건을 갖추고 있으며 건식사료는 칼슘 및 단백질 함량이 높아 혼합사료의 원료로 좋은 조건을 갖추고 있고 건조물이기 때문에 저장성도 양호하다.

종래에 처리에 문제가 되었던 음식물 쓰레기를 신재생에너지원 및 외국에서의 수입에 의존하는 사료의 원료로 전환되어 종래의 폐기물에서 자원으로 활용할 수 있게 된다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 첨부 도면을 참조하여 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

종래 기술과 다르지 않은 부분으로서 필요하지 않은 사항은 설명에서 제외하나, 본 발명의 기술적 사상과 그 보호범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 음식물 쓰레기를 분체연료및 건식사료로 제조하는 장치에 대해서 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 음식물 쓰레기 처리장치의 공정 흐름을 나타낸 순서도이며, 도 2는 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치를 나타낸 개략도이고, 도 3은 비중분리장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 비중분리장치의 일부면이 제거된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 5는 비중분리장치를 나타낸 단면도이다.

음식물 쓰레기를 구성하는 구성요소 중 가장 큰 비중을 차지하는 것은 휘발분과, 고정탄소, 회분 그리고 수분이다.

이러한 구성을 갖는 음식물 쓰레기로부터 협잡물을 제거하여 파쇄하고, 탈수 및 염분제거, 건조와 분쇄과정을 거쳐 제조된 분체는 단위중량당 비표면적이 높아 연소 시 산화제인 공기의 공급이 원활하여 좋은 연소조건을 갖춘 연료로 인정되고 있다.

이하, 음식물쓰레기로부터 협잡물을 제거하여 파쇄하고, 건조 및 분쇄과정을 거쳐 분말로 제조된 것은 분체라로 하고, 상기 분체로부터 비중분리되어 연료로 이용되는 것은 분체연료로 하며, 상기 분체로부터 비중분리되어 사료로 이용되는 것은 건식사료라 지칭한다.

분체로부터 가연성 물질인 휘발분과 고정탄소가 다량함유된 것은 연료로써 사용함이 바람직하며, 회분이 다량 함유된 것은 사료로써 사용함이 바람직하다.

상기 연료로써 사용되는 분체는 그렇지 아니한 분체에 비해 가벼움에 따라 비중분리 방식에 의해 용이하게 분리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 음식물 쓰레기로부터 분체연료와 건식사료를 제조하는 공정흐름을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치를 나타낸 개략도으로서, 도면에서와 같이 음식물 쓰레기는 분체연료와 건식사료로써 적합하지 않은 비닐종류 및 각종 금속, 비금속류의 협잡물이 분리되고(a), 일정크기를 갖도록 파쇄된다(b).

상기 음식물 쓰레기로부터 이물질을 제거하는 이물질제거단계(a)에서 음식물 쓰레기로부터 분리된 각종 협잡물은 소각장에서 소각하여 처리된다.

상기 이물질제거단계(a)를 거쳐 협잡물이 제거된 음식물 쓰레기는 파쇄단 계(b)를 거쳐 일정크기 이하로 파쇄된다.

상기 이물질제거단계(a)와 파쇄단계(b)를 거쳐 잘게 파쇄된 음식물 쓰레기는 탈수단계(c)를 거쳐 수분 및 수분에 포함된 염분이 제거된다.

상기 탈수단계(c)는 음식물 쓰레기에 포함된 수분 및 염분을 제거하는 과정으로서, 파쇄된 음식물 쓰레기를 1차 탈수하는 1차 탈수단계(c-1)와, 1차 탈수된 음식물 쓰레기에 수분을 보충하는 수분보충단계(c-2), 및 수분이 보충된 음식물 쓰레기를 2차 탈수하는 2차 탈수단계(c-3)를 거쳐 탈수된다.

상기 음식물 쓰레기가 1차 탈수단계(c-1)를 거쳐 탈수됨에 따라 상기 음식물 쓰레기는 수분과 염분 및 슬러지로 이루어진 여액이 제거된 고형분이 되고, 이렇게 고형분이 된 음식물 쓰레기는 수분보충단계(c-2)에서 수분이 보충 된 후 2차 탈수단계(c-3)를 거쳐 재 탈수된다.

상기 음식물 쓰레기가 두 번에 걸쳐 탈수됨과 아울러 1차 탈수 후 2차 탈수 전 수분이 보충됨에 따라 염분이 거의 대부분 제거되어 이후 제조될 분체연료와 건식사료의 품질이 우수해진다는 장점이 있다.

상기 탈수단계(c)를 거쳐 음식물 쓰레기로부터 분리된 여액은 고액분리장치인 데칸다를 통해 상기 여액속에 포함된 고형분이 분리되고, 이렇게 걸러진 고형분은 상기 탈수단계(c)를 거쳐 수분과 염분이 제거된 음식물 쓰레기에 혼합된다.

상기 탈수단계(c)에서 음식물 쓰레기는 기계압착을 통해 수분을 탈수하는 벨트프레스, 필터프레스, 스크류프레스 또는 중력에 의해 탈수하는 경사스크린, 드 럼스크린, 진동스크린 또는 원심력에 의한 비중차를 이용하여 탈수하는 고속스크류데칸다, 원심분리기 또는 원심력과 스크린을 이용하여 탈수하는 저속스크류데칸다 중 적어도 어느 하나에 의해 탈수된다.

상기 탈수단계(c)를 통해 수분과 염분이 제거된 음식물 쓰레기는 건조단계(d)를 거쳐 수분함량이 15% 이내로 조절된다.

상기 건조단계(d)는 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 건조시키는 것으로, 직접 또는 간접식 방법이 모두 사용되어 짐은 당연하다.

상기 건조단계(d)를 통해 수분함량이 15% 이내로 건조된 고형분은 분쇄단계(e)에서 분말형태로 파쇄되어 분체로 제조된다.

상기 분쇄단계(e)를 통해 분말로 파쇄된 분체는 고유한 입도 분포를 갖는데, 이때 휘발분 함량이 높은 분체는 상대적으로 입도가 작고 무게 또한 가벼운 반면, 회분 함량이 높은 분체는 상대적으로 입도가 크고 무겁다.

이에 따라 분체는 비중분리단계(f)를 통해 휘발분 함량이 높아 연료로서 사용되는 분체연료와 회분 함량이 높아 가축의 사료로 사용되는 건식사료로 분리된다.

상기 분체를 가벼운 경(經) 분체와 무거운 중(重) 분체로 비중분리하는 비중분리장치(20)는 도 3 내지 도 5에 참조되는 바와 같이, 소정의 직경을 갖고 내면을 따라 분체가 혼합된 공기가 선회하는 원통부(21)와, 상기 원통부(21)의 내부로 유입되는 음식물 쓰레기가 혼합된 공기가 선회하도록 상기 원통부(21)의 접선방향을 따라 연통되게 형성되어 일측 단부에 공기유입구(31)가 형성된 덕트(26)와, 상기 원통부(21)의 하부에 직경이 점진적으로 작아지도록 형성되는 원추부(22)와, 상기 원추부(22) 내부로 외부공기가 유입되도록 하는 보조 공기유입부(23)와, 상기 원통부(21)의 상부에 축방향 중심을 따라 형성되어 상대적으로 가벼운 분체가 상승류를 따라 배출되는 선회류 출구관(25)과, 상대적으로 무거워 상기 원추부(22)의 하부로 낙하하는 분체를 저장하는 건식사료 수집부(30)로 이루어져 상기 덕트(26)를 통해 유입되는 분체를 휘발분이 다량 함유된 분체연료와 회분이 다량 함유된 건식사료로 분리한다.

본 발명의 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 장치에 대해 보다 상세히 설명하면, 상기 분쇄단계(e)를 거쳐 분말형태로 분쇄된 분체는 분체 저장조(10)로 이동되어 피더(11)를 통해 호퍼(52)로 공급된다.

여기서 상기 피더(11)는 인버터(12)를 통해 회전속도가 제어되는데, 이에 따라 상기 분체 저장조(10)에 충전된 분체의 이송량이 결정된다.

상기 호퍼(52)에 공급된 분체는 비중분리장치(20)의 선회류 출구관(25)에 연결되어 상기 비중분리장치(20) 내부에 음압이 발생되도록 하여 내부공기가 외부로 배출되도록 하는 유인송풍기인 I.D 팬(45)에 의하여 상기 비중분리장치(20) 내부로 공기에 실려 이송되는데, 빨려 들어가는 공기량은 덕트(24)에 형성된 댐퍼(28)에 의하여 조절된다.

상기 비중분리장치(20)로 일반적인 집진설비에 사용되는 싸이클론을 이용할 경우, 싸이클론의 특성상 상기 싸이클론 내부로 이동된 분체는 거의 대부분 하부로 낙하하여 포집됨에 따라 비중분리가 이루어지지 못하나, 본 발명을 구성하는 상기 비중분리장치(20)는 집진설비의 싸이클론과 달리 원추부(22)의 하부에 외부공기를 도입시켜 상기 원추부에서 역류로 상승하는 나선흐름을 강화함으로써, 상대적으로 무거운 분체는 아래측으로 낙하하여 포집되고, 상대적으로 가벼운 분체는 상승류를 따라 외부로 배출된다.

이로써 분체의 비중분리가 가능하다는 특징이 있다.

이에 따라 상기 댐퍼(28)의 개방폭이 커질 경우 상기 덕트(26)를 통하여 유입되는 공기량이 증가하여 비중분리장치(20) 내부에 음압이 발생되지 않거나 또는 발생폭이 작아 상기 원추부(22)에 형성된 보조 공기유입부(23)를 통해 외부공기가 유입되지 않거나 유입량이 적어짐에 따라 역류로 상승하는 나선흐름이 강화되기는 커녕 도리어 약화되어 비중분리가 정상적으로 이루어지지 못한다.

따라서, 상기 댐퍼(28)는 상기 비중분리장치(20) 내부에 적절한 음압이 발생되도록 개방량이 결정되어야 할 것이다.

상기 덕트(26)에는 상기 호퍼(52)로부터 상기 덕트(26) 내부로 분말상의 음식물 쓰레기가 빨려 들어가는 흡인력을 증가시키기 위하여 인젝터(27)가 형성된다.

상기 인젝터(27)는 상기 호퍼(52)로부터 분체가 상기 덕트(26) 내부로 빨려 들어오는 흡인력이 커지도록 하는 것으로서, 공기유통방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 콘형상으로 이루어져 작은 단면적을 갖는 단부가 상기 호퍼(52)로부터 연결된 분체 유입관(29)의 공기유통방향 상류측의 단부 연장선상에 위치되도록 배치됨이 바람직하다.

상기 인젝터(27)를 통과하는 공기는 흐르는 단면적이 감소하므로 유속(V)이 증가하게 되고 따라서 압력(P)이 저하되어 호퍼(52)내 분체가 상기 덕트(26) 내부로 빨려 들어가게된다.

상기 덕트(26)를 통해 상기 비중분리장치(20)의 내부에 유입된 분체는 비중분리장치(20)의 내벽면을 따라 선회하는 과정에서, 상대적으로 무거운 분체는 원심력과 관성력에 의해 아래로 이동함과 동시에 상기 비중분리장치(20) 내벽과 충돌하여 하단으로 하강하여 상기 비중분리장치(20)의 아래측에 형성된 건식사료 수집부(30)로 떨어진다.

상기 비중분리장치(20) 하단부에서 하향하던 선회류는 역류하여 상승하는 나선형 흐름으로 전환되어 작고 가벼운 입자와 공기는 선회류 출구관(25)을 통하여 필터부(40)로 배출된다.

여기서, 상기 선회류 출구관(25)측으로 역류되어 상승하는 나선형상의 공기흐름의 상승류가 보다 향상되도록 상기 원추부(22)의 아래측에는 외부공기가 유입되는 보조 공기유입부(23)가 형성되고 상기 보조 공기유입부(23)에는 공기유입량을 제한 하는 밸브(24)가 형성된다.

상기 원추부(22)에 형성된 보조 공기유입부구(23)를 통해 음압이 형성된 비중분리장치(20) 내부에 외부공기가 유입됨에 따라 상기 선회류 출구관(25)측으로 역류되어 상승하는 기류의 상승이 보다 커지고 이로 인해 상기 선회류 출구관(25)을 거쳐 배출되는 분체의 양을 조절할 수 있다.

또 선회류 출구관(25)이 상·하로 움직이도록 형성되어 상기 선회류 출구관(25)이 상부로 이동하면 덕트(26)을 통하여 들어오는 분체 중 일부가 상기 선회류 출구관(25)으로 빨려 들어가는 비율이 증가하게 되며, 상기 선회류 출구관(25)이 하부로 이동하면 상기 덕트(26)에서 직접 빨려 들어가는 양이 급격히 감소하고 오직 비중분리장치(20) 하단에서 발생하는 역류에 의하여 가벼운 분체가 선회류 출구관(25)으로 이동한다.

따라서 건식사료와 분체연료의 비율은 상기 댐퍼(28)의 개방정도와, 상기 선회류 출구관(25)의 상하이동, 및 상기 밸브(24)의 개방에 따른 외부공기의 유입량에 의해 조절할 수 있다.

이때 상기 선회류 출구관(25)의 단부가 상기 덕트(26)의 아래측 단부보다 상부에 위치하게 되면, 상기 덕트(26)를 통헤 유입된 분체가 대부분 상기 선회류 출구관(25)을 통해 외부로 배출되는 바, 상기 선회류 출구관(25)의 단부는 상기 덕 트(26)의 아래측 단부의 연장선 보다 아래측에 위치됨이 바람직하다.

상기 건식사료 수집부(30)에는 상기 비중분리장치(20)으로부터 건식사료 저장조(60)로 배출하는 동시에 이에 수반된 공기흐름을 차단하기 위하여 로타리 밸브(61)가 설치된다.

상기 선회류 출구관(25)을 통하여 공기에 실린 음식물 쓰레기는 내부에 백필터가 장착된 필터부(40)로 이동된다.

상기 필터부(40)는 내부에 백필터(41)가 내장되어 상기 백필터(41)로 하여금 공기로부터 분체를 분리하는 것으로서, 상기 필터부로 유입된 분체는 백필터(41)내 여과포에 들러붙고 공기는 여과포를 통과하여 상기 I.D 팬(45)을 통하여 외부로 배출된다.

상기 백필터(41)의 여과포에 붙은 분체는 공기압축기(46)에서 생산된 압축공기를 일정 시간 간격으로 솔레노이드 밸브(47)가 열리게 하여 노즐을 통하여 여과포내로 분사하여 분체를 털어버리며, 털어진 분체는 스크류 피더(42)를 통하여 이송되어 분체연료 저장조(66)로 떨어지게 하고 이를 분체연료로 사용한다.

이때 상기 스크류 피더(42)와 분체연료 저장조(66) 사이에는 상기 필터부(40)로부터 분체연료 저장조(66)로 분체를 배출하는 동시에 이에 수반되는 공기흐름을 차단하기 위해 로타리 밸브(67)가 설치된다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 실시 예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

(실시 예)

본 발명의 구현을 위하여 음식물 쓰레기를 협잡물제거, 탈수, 건조, 분쇄과정을 거쳐 함수율이 11%인 분체를 제조하였다.

시료인 분체를 비중분리장치를 이용하여 건조사료와 분체연료로 분리하였으며 <표 1>에 분체, 분체연료, 건식사료 각각 50g을 취하여 입도분포를 측정한 결과를 나타내었으며, <표 2>에 분체, 분체연료, 건식사료의 회분, 가연분, 수분, 생산비율, 고위발열량을 나타내었다.

<표 1> 음식물쓰레기로부터 제조한 분체의 분리실험 결과

분체크기 분포	분체	분체연료	건식사료
분체 > 0.6mm	2.45g (4.9%)	0.29g (0.6%)	3.75g (7.5%)
0.355mm < 분체 < 0.6mm	21.77g (43.8%)	18g (36.3%)	40g (80.3%)
0.25mm <분체 < 0.355mm	7.12g (14.3%)	8.55g (17.2%)	4.37g (8.8%)
0.25mm < 분체	18.31g (36.9%)	22.75g (45.9%)	1.67g (3.4%)
합계	49.65g	49.59g	49.79g

<표 2> 분체, 분체연료, 건식사료의 회분, 가연분, 수분, 생산비율, 고위발열량

구분	회분 wt%	가연분 wt%	수분 wt%	생산비율 wt%	고위발열량 Kcal/kg
분체	11.73	77.01	11.26	100.0	4,340
분체연료	6.99	81.90	11.11	65.8	4,600
건식사료	21.07	67.32	11.61	34.2	3,710

분체를 비중분리장치를 이용하여 분리한 결과 <표 1>에서 보는 바와 같이 건식사료는 입경이 주로 0.355mm와 0.6mm사이에 존재하여 입경이 상대적으로 크고 분체연료는 입경이 0.25mm이하인 분체의 비율이 높았다.

<표 2>에서 참조되는 바와 같이 분체로부터 비중분리된 분체연료에는 가연분 함량이 분체에 비하여 높고 회분함량이 낮으며, 고위발열량이 4,600[Kcal/kg]으로 연료로써 좋은 물성을 가지며, 건식사료에는 회분의 함량이 분체에 비하여 훨씬 높으며 건식사료로써 적합하다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 음식물 쓰레기 처리장치의 공정 흐름을 나타낸 순서도이다.

도 2는 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치를 나타낸 개략도이다.

도 3은 비중분리장치를 나타낸 사시도이다.

도 4는 비중분리장치의 일부면이 제거된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 5는 비중분리장치를 나타낸 단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 분체저장조 11: 피더

12: 인버터 20: 비중분리장치

21: 원통부 22: 원추부

23: 보조 공기유입부 24: 밸브

25: 선회류 출구관 26: 덕트

27: 인젝터 28: 댐퍼

29: 분체 유입관 30: 건식사료 수집부

31: 공기 유입구 40: 필터부

41: 백필터 42: 스크류 피더

45: I.D팬 46: 공기압축기

47: 솔레노이드 밸브 52: 호퍼

60: 건식사료 저장조 61: 로타리 밸브

66: 분체연료 저장조 67: 로타리 밸브

Claims

소정의 직경을 갖고 내면을 따라 음식물쓰레기로부터 제조된 분체가 혼합된 공기가 선회하는 원통부(21)와, 상기 원통부(21)의 내부로 유입되는 분체가 혼합된 공기가 선회하도록 상기 원통부(21)의 접선방향을 따라 연통되게 형성되는 덕트(26)와, 상기 원통부(21)의 하부에 직경이 점진적으로 작아지도록 형성되는 원추부(22)와, 상기 원추부(22) 내부로 외부공기가 유입되도록 하는 보조 공기유입부(23)와, 상기 원통부(21)의 상부에 축방향 중심을 따라 형성되어 상대적으로 가벼운 분체가 상승류를 따라 배출되는 선회류 출구관(25)과, 상대적으로 무거워 상기 원추부(22)의 하부로 낙하하는 분체를 저장하는 건식사료 수집부(30)로 구성된 비중분리장치(20); 및

상기 비중분리장치(20) 내부에 음압을 발생시켜, 상기 비중분리장치(20) 내부에 분체가 혼합된 공기가 외부로 배출되도록 상기 선회류 출구관에 연결되는 I.D팬과;

상기 비중분리장치(20) 내부로 유입되는 외부공기의 유입량을 조절하도록 상기 덕트(26)에 설치되는 댐퍼(28)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 선회류 출구관(25)과 I.D 팬(45) 사이에는 공기로부터 분체를 분리하는 필터부(40)가 형성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 선회류 출구관(25)은 상·하로 이동이 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 장치.
제 3항에 있어서,

상기 선회류 출구관(25)의 하측 단부는 상기 덕트(26)의 하측 단부의 연장선보다 아래측에 위치하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 보조 공기유입부(23)에는 공기유입량을 조절하는 밸브(24)가 형성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 덕트(26)에는 내부로 분체가 유입되는 분체 유입관(29)이 형성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 장치.
제 6항에 있어서,

상기 덕트(26)의 내부에는 공기유통방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 콘형상의 인젝터(27)가 구비되되, 상기 인젝터(27)는 분체 유입관(29)의 공기유통방향 상류측 연장선상에 단부가 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 장치.
제 1항 내지 제 7항 중 선택되는 어느 한 항의 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 장치를 이용하여 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 방법에 있어서,

(a) 음식물 쓰레기에 혼합된 이물질을 선별 제거하는 이물질 제거단계;

(b) 이물질이 제거된 음식물 쓰레기를 파쇄하는 음식물 쓰레기 파쇄단계;

(c) 파쇄된 음식물 쓰레기로부터 수분을 제거하는 탈수단계;

(d) 탈수된 음식물 쓰레기를 건조하는 건조단계;

(e) 건조된 음식물 쓰레기를 분쇄하여 분체로 제조하는 분쇄단계;

(f) 제 1항 내지 제 7항 중 선택되는 어느 한 항의 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 장치를 이용하여 상기 분체를 경(輕) 분말의 분체연료와 중(重) 분말의 건식사료로 분리하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 방법.
제 8항에 있어서,

상기 (c)단계는 음식물 쓰레기를 1차 탈수하는 1차 탈수단계(c-1)와, 1차 탈수된 음식물 쓰레기에 수분을 보충하는 수분보충단계(c-2)와, 수분이 보충된 음식물쓰레기를 2차 탈수하는 2차 탈수단계(c-3)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 방법.
제 8항에 있어서,

상기 (c)단계는 벨트프레스, 필터프레스, 스크류프레스, 경사스크린, 드럼스크린, 진동스크린, 고속스크류데칸다, 원심분리기, 저속스크류데칸다 중 어느 하나에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 분체연료 및 건식사료를 제조하는 방법.