KR20110069569A - 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템에 관한 것으로서 본 발명은 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기와 생석회를 전반응조에서 1차 혼합한 후 두드림과 교반이 동시에 이루어져 생석회의 크기를 잘게 깨트려 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기의 수분과 1차로 반응시킨 후 주반응조에서 수화반응을 2차로 다시 일으켜 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기의 수화반응 속도가 빠르게 일어나도록 하여 무기물인 생석회의 사용량을 현저히 저감되도록 하여 비료 생산의 생산성을 극대화하도록 함과, 악취가 함유된 가스를 자외선 영역에서 활성화되는 광촉매를 사용하는 여과수단을 이용하여 가스를 정화/여과하여 일부는 대기중으로 배출시키고 일부는 다시 주반응기로 환원시켜 반응물의 건조 및 주반응조의 내부환경(온도/압력)을 조절하여 비료제조시스템의 안정화를 유도할 수 있도록 한 것에 그 특징이 있다.

Description

열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템{Fertilizer manufacturing system from food waste and organic waste using thermal stabilization method}

본 발명은 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기와 생석회를 1차 혼합한 후 두드림과 교반을 동시에 이루어지도록 함으로서 생석회의 크기를 잘게 깨트려 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기의 수분과의 수화반응속도가 빠르게 일어나도록 하여 무기물인 생석회의 사용량을 현저히 저감되도록 하여 비료 생산의 생산성을 극대화하도록 한 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템에 관한 것이다.

통상적으로, 음식물쓰레기는 수분 함량이 80~85%로서 쉽게 부패되어 악취와 오수가 발생하므로 분리 수거 및 운반이 어려우며, 매립시 다량의 침출수가 흘러나와 토양 및 지하수를 오염시키는 등 2차적인 환경 오염을 유발한다. 이와 같은 음식물쓰레기를 처리하기 위한 다양한 방법이 시도되어 왔는데 그중 대표적인 것이 호기성 미생물을 이용한 퇴비화 방법이다.

이 방법은 호기성 미생물에 의해 유기물질을 분해하여 무기물질과 같은 부산물과 CO2와 NH3 등으로 변환시켜 안정화시키는 방법으로서, 호기성 상태의 발효기 내에서 투입된 미생물 발효제에 의해 음식물쓰레기 내의 유기물질이 안정된 부식토로 전환되며, 병원균은 지속적인 발효열에 의해 사멸되고 최종적으로 흙냄새가 나는 짙은 갈색의 퇴비가 되는 것이다.

그러나, 상술한 바와 같은 호기성 미생물을 이용한 음식물쓰레기 처리 방법은 퇴비가 완성되기 전까지 몇 개월 정도의 기간이 소요되는 등 시간 소요가 많으며, 선별 시설, 혼합 및 발효 시설, 불순물 제거 시설, 숙성 시설 등 많은 종류의 시설이 요구되어 경제성이 떨어진다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 짧은 기간 내에 간단한 시설만으로 음식물쓰레기를 비료화 할 수 있는 생석회를 이용한 음식물쓰레기 처리 방법이 제안된바 있다.

상기한 생석회를 교반 스크류를 구비한 반응조 내 투입하여 생석회와 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등에서 생성되는 수분간의 수화 반응 및 가수분해에 의해 음식물쓰레기 내의 수분과 염분을 제거하고 이때 만들어진 악취가 나는 가스는 여과기를 통해 외부로 배출함으로써 비료를 제조하였다.

생석회를 교반 스크류가 구비된 반응조에 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등과 같이 투입하여 반응시키는 종래 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조장치는 다음과 같은 문제가 있다.

첫째, 생석회의 크기가 크거나 작게 형성된 생석회를 그대로 반응조 내부로 공급함으로 너무 비대한 생석회는 표면에서만 반응이 발생 되어 생석회를 과대하게 사용하는 문제점이 있으며,

둘째, 이로 인해 유기물보다 무기물의 함유량이 과다하여 비료로서의 효과 및 효능이 저감되는 문제점이 있으며, 따라서 토지의 형질이 변화되는 문제점도 있다.

셋째, 생석회를 교반 스크류가 구비된 반응조에 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등과 같이 투입하여 반응시킴으로서 교반 스크류를 중심으로 보았을 때 외측 부분은 너무 반응속도가 빨라 유기물이 너무 건조하게 되고, 교반 스크류와 가까운 내측 부분은 반응속도가 늦어 마치 진흙과 같은 상태가 발생하데 되는 문제점으로 비료의 생산성 저하를 가져오게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 본 발명의 목적은 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기와 생석회를 전반응조에서 1차 혼합한 후 두드림과 교반을 동시에 이루어지도록 함으로서 생석회의 크기를 잘게 깨트려 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기의 수분과 1차로 반응시킨 후 주반응조에서 수화반응을 2차로 일으켜 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기의 수화반응 속도가 빠르게 일어나도록 하여 무기물인 생석회의 사용량을 현저히 저감되도록 하여 비료 생산의 생산성을 극대화 하도록 함과, 악취가 함유된 가스를 자외선 영역에서 활성화되는 광촉매를 사용하는 여과수단을 이용하여 가스를 정화/여과하여 일부는 대기중으로 배출시키고 일부는 다시 주반응기로 환원시켜 반응물의 건조 및 안정화를 유도하도록 한 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템을 제공하도록 함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은 생석회를 교반 스크류가 구비된 반응조에 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등과 같이 투입하여 반응시키고 반응시 발생되는 가스를 여과하도록 한 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템에 있어서, 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등과 생석회를 투입할 수 있는 도어가 구비된 하우징 내측에 구동모터와 연결되어 회전하는 회전자에는 상기 회전자에 매달려 자유로이 요동할 수 있는 자유운동절단부재가 설치되어 있으며 배출구를 구비하는 전반응조와; 상기 전반응조에서 1차 수화 반응한 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기, 생석회가 하우징에서 배출되면 이를 이송시키는 이송수단과; 상기 이송수단에 의해 이송되어온 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기, 생석회를 투입할 수 있는 도어가 구비된 하우징 내측에 구동모터와 연결되어 회전하는 교반 스크류가 설치되어 있으며 배출구를 구비한 주반응조와; 상기 주반응조에서 발생된 악취 및 오염된 가스를 자외선 영역에서 활성화되는 광촉매를 사용하는 정화/여과하는 여과수단과; 상기 여과수단에 의해 정화/여과한 가스의 일부는 대기중으로 배출시키고 일부는 다시 주 반응기로 환원시켜 반응물의 건조 및 안정화를 유도하는 재순환파이프수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템에 의하여 달성된다.

한편, 상기 주반응조에는 반응된 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기와 생석회를 일정한 형태가 되도록 성형하는 펠렛수단을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템에 의하여 달성된다.

한편, 상기 주반응조의 내측으로 입설되도록 연결되는 재순환파이프수단에는 노즐이 설치된 것을 특징으로 하는 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템에 의하여 달성된다.

한편, 상기 재순환파이프수단을 통해 주반응조 내측에 공급되는 가스가 Co₂인 것을 특징으로 하는 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템에 의하여 달성된다.

이와 같은 본 발명은 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기와 생석회를 전반응조에서 1차 혼합한 후 두드림과 교반이 동시에 이루어져 생석회의 크기를 잘게 깨트려 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기의 수분과 1차로 반응시킨 후 주반응조에서 수화반응을 2차로 다시 일으켜 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기의 수화반응 속도가 빠르게 일어나도록 하여 무기물인 생석회의 사용량을 현저히 저감되도록 하여 비료 생산의 생산성을 극대화하도록 함과, 악취가 함유된 가스를 자외선 영역에서 활성화되는 광촉매를 사용하는 여과수단을 이용하여 가스를 정화/여과하여 일부는 대기중으로 배출시키고 일부는 다시 주반응기로 환원시켜 반응물의 건조 및 주반응조의 내부환경(온도/압력)을 조절하여 비료제조시스템의 안정화를 유도할 수 있는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 기술이 적용된 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템의 구조를 보여주는 개략도로써 본 발명은 생석회를 교반 스크류가 구비된 반응조에 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등과 같이 투입하여 반응시키고 반응시 발생되는 가스를 여과하는 구조이다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등과 생석회를 투입할 수 있는 도어가 구비된 하우징 내측에 구동모터와 연결되어 회전하는 회전자에는 상기 회전자에 매달려 자유로이 요동할 수 있는 자유운동절단부재가 설치되어 있으며 배출구를 구비하는 전반응조(100)에는 상기 전반응조(100)에서 1차 수화 반응한 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기, 생석회가 하우징에서 배출되면 이를 이 송시키는 이송수단(200)이 연결 설치된다.

상기 이송수단(200)에 의해 이송되어온 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기, 생석회를 투입할 수 있는 도어가 구비된 하우징 내측에 구동모터와 연결되어 회전하는 교반 스크류가 설치되어 있으며 배출구를 구비한 주반응조(300)와 연결된다.

즉, 상기 전반응조(100)와 주반응조(300)의 사이에 이송수단(200)이 설치되는 것이며 상기 이송수단(200)은 벨트 콘베이어, 스크류 콘베어 등을 사용할 수 있다.

상기 전반응조(100)에서 발생된 악취 및 오염된 가스는 자외선 영역에서 활성화되는 광촉매를 사용하는 여과수단(400)에 의해 정화/여과되며, 상기 여과수단(400)에 의해 정화/여과한 가스의 일부는 대기중으로 배출시키고 일부는 다시 주반응기(300)로 환원시켜 반응물의 건조 및 안정화를 유도하는 재순환파이프수단(500)이 설치되어 있다.

상기 주반응조(300)의 내측으로 입설되도록 연결되는 재순환파이프수단(500)에는 노즐이 설치되어 있으며, 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 상기 주반응조(300)에서 여과수단(400)으로 가스를 강제로 이송시키는 송풍장치(600)를 더 설치하여 사용하면 여과수단(400)으로의 가스 이동을 용이하게 하여 정화/여과 효율을 극대화할 수 있으며, 노즐에 의해 분사되는 자연 압의 압력을 형성시킬 수도 있다.

한편 상기 주반응조(300)에는 반응된 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기와 생석회를 일정한 형태가 되도록 성형하는 펠렛수단(700)을 더 설치하여 사용할 수도 있 다.

한편 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이 건조수단(800)을 더 설치하여 주반응조(300)에서 배출되는 반응물을 건조시켜 보관이 용이하게 할 수도 있다. 이때 도면에는 표시되어 있지는 않으나 상기 건조수단(800)의 후단에 펠렛수단(700)을 연결 설치하여 사용할 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템의 작동을 설명하면 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기와 생석회를 전반응조(100)에 투입한다.

예컨데 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등과 생석회를 투입할 수 있는 도어를 사용하여 하우징 내측에 공급한 후 구동모터를 작동시키면 상기 구동모터와 연결되어 회전하는 회전자도 동시에 회전됨과 상기 회전자에 매달려 자유로이 요동할 수 있는 자유운동절단부재가 회전하면서 자유로이 요동치게 되면서 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등을 두드려 잘게 부수면서 교반을 하게 된다.

이때 상기 부피가 비대한 생석회는 자유운동절단부재와 부딪히는 횟수가 많게 됨으로 붙딛혀서 그 충격으로 잘게 부수어지게 되며 부수워진 생석회와 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기가 자유운동절단부재가 부착 설치된 회전자의 회전에 의해 교반이 이루어진다.

따라서 상기 전반응조(100)에 투입된 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등과 생석회는 수화반응을 1차로 일으키게 되며 소정시간 수화반응을 일으킨 생석회와 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기는 배출구를 통해 외부로 배출되어 이송수단(200)의 작동으로 주반응조에 투입하면 상기 주반응조(300)에는 구동모터와 연결되어 회전하는 교반 스크류가 설치되어 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등과 생석회는 수화반응을 촉진시켜며 골고루 교반이 이루어지도록 한다.

이때 상기 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기와 생석회의 반응시 가스가 발생되는데 상기 반응시 발생되는 가스는 여과수단(400)으로 이송되어 정화 및 여과된다.

상기 주반응조(300) 내부에서 발생된 가스가 여과수단(400)으로 빠르게 이동될 수 있도록 주반응조(300)와 여과수단(400) 사이에 송풍장치(600)를 설치하면 가스를 강제로 여과수단(400) 쪽으로 이동시킬 수 있게 된다.

한편 상기 여과수단(400)은 주반응조(300)에서 발생된 악취 및 오염된 가스를 정화/여과하게 된다. 또한 자외선 영역에서 활성화되는 광촉매재에 의하여 Co₂ 가스가 생성된다.

상기 여과수단(400)에 의해 정화/여과한 가스의 일부는 대기중으로 배출시키고 일부는 다시 재순환파이프수단(500)에 의해 주반응기(300)로 재순환 공급되어 반응물의 건조 및 안정화를 유도하게 된다.

이때 상기 주반응조의 내측으로 입설되도록 연결되는 재순환파이프수단(500)에는 노즐(510)이 설치되어 있어 자연압에 의해 Co₂ 가스가 분무되며, 상기 Co₂ 가스가 재순환파이프수단(500)에 의해 주반응조(300)로 재순환 공급되면 주반응조(300) 내부에서는 Ca(OH)₂ + Co₂ → CaCo3 ≒ 17.23kcal/mol의 반응열을 발생하게 됨으로 주반응조 내부 온도를 상승시키게 되어 보다 빠르게 반응이 일어나도록 환 경을 조성하게 된다. 또한 상기 반응이 일어날 때 여기서 생성된 H₂O는 Co₂ 가스와 반응하여 H⁺를 생성시켜 pH를 감소시키는 순환반응을 일으킨다.

따라서 상기 주반응조(300)에서 수화반응을 2차로 다시 일으켜 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기의 수화반응 속도가 빠르게 일어나도록 하여 무기물인 생석회의 사용량을 현저히 저감되도록 하여 비료 생산의 생산성을 극대화하도록 함과, 악취가 함유된 가스를 자외선 영역에서 활성화되는 광촉매를 사용하는 여과수단(400)을 이용하여 가스를 정화/여과하여 일부는 대기중으로 배출시키고 일부는 다시 주반응기(300)로 환원시켜 반응물의 건조 및 주반응조(300)의 내부환경(온도/압력)을 조절하여 비료제조시스템의 안정화를 유도할 수 있는 등의 효과를 얻게 된다.

상기에서와 같이 주반응조(300)에서 반응이 완료된 상태로 배출시켜 흙과 같은 상태의 분말형태로 사용할 수도 있으나

일정한 형태가 되도록 성형하는 펠렛수단(700)을 더 연결 설치하여 과립상태로 제조하여 사용할 수도 있다. 상기 펠렛수단(700)을 이용하여 반응물을 펠렛형태로 제조하면 사용 및 보관과 이동 등에서 용이한 이점이 있기 때문이다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템의 구조를 보여주는 개략도.

도 2는 본 발명의 실시예를 보여주는 개략도.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 개략도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 전반응조 200 : 이송수단

300 : 주반응조 400 : 여과수단

500 : 재순환파이프수단 600 : 송풍장치

700 : 펠렛수단 800 : 건조수단

Claims (6)

1. 생석회를 교반 스크류가 구비된 반응조에 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등과 같이 투입하여 반응시키고 반응시 발생되는 가스를 여과하도록 한 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템에 있어서,

   음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기 등과 생석회를 투입할 수 있는 도어가 구비된 하우징 내측에 구동모터와 연결되어 회전하는 회전자에는 상기 회전자에 매달려 자유로이 요동할 수 있는 자유운동절단부재가 설치되어 있으며 배출구를 구비하는 전반응조와;

   상기 전반응조에서 1차 수화 반응한 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기, 생석회가 하우징에서 배출되면 이를 이송시키는 이송수단과;

   상기 이송수단에 의해 이송되어온 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기, 생석회를 투입할 수 있는 도어가 구비된 하우징 내측에 구동모터와 연결되어 회전하는 교반 스크류가 설치되어 있으며 배출구를 구비한 주반응조와;

   상기 주반응조에서 발생된 악취 및 오염된 가스를 자외선 영역에서 활성화되는 광촉매를 사용하는 정화/여과하는 여과수단과;

   상기 여과수단에 의해 정화/여과한 가스의 일부는 대기중으로 배출시키고 일부는 다시 주반응기로 환원시켜 반응물의 건조 및 안정화를 유도하는 재순환파이프수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 주반응조에는 반응된 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기와 생석회를 일정한 형태가 되도록 성형하는 펠렛수단을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 주반응조의 내측으로 입설되도록 연결되는 재순환파이프수단에는 노즐이 설치된 것을 특징으로 하는 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 재순환파이프수단을 통해 주반응조 내측에 공급되는 가스가 Co₂인 것을 특징으로 하는 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 주반응조와 여과수단 사이에 송풍장치를 더 설치한 것을 특징으로 하는 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 주반응조에 건조수단을 더 설치한 것을 특징으로 하는 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템.

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