KR20110080866A - 음식물쓰레기의 재활용시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물쓰레기처리공정에서 음식물쓰레기를 탈수공정을 거친 후 발효, 후숙처리하여 퇴비로 사용할 수 있는 동시에, 발효 및 후숙조의 발효협잡물 등이 에어컨베이어에 의하여 이송가능하도록 함으로써, 좁은 공간에서 설치하여 설비비용을 최소화할 수 있고, 또한 이송라인이 밀폐된 상태에서 이송되어 악취 등의 방출을 방지할 수 있으며, 또한 음식물쓰레기처리공정에서 발생하는 악취 또는 가스는 축열식고온산화 처리하여 대기로 방출하고, 또한 음폐수는 혐기소화시켜 혐기소화에 의하여 발생되는 바이오가스를 가스발전기 등의 연료로 재활용하여 사용할 수 있도록 하여 시설내의 전기로 사용할 수 있는 음식물쓰레기의 재활용시스템에 관한 것으로, 본 발명은 음식물쓰레기가 음식물반입호퍼(100)에 연이어서 파쇄선별기(110), 탈수기(120), 혼합기(130), 발효조, 후숙조 및 미세선별기를 거쳐 퇴비 또는 사료로 반출되도록 하는 음식물쓰레기의 재활용시스템에 있어서, 상기 혼합기(130)에 연이어서 발효조(140), 제1후숙조(150)와 미세선별기(160) 및 제2후숙조(170)가 형성되고, 상기 음식물반입호퍼(100), 발효조(140), 제1후숙조(150)와 미세선별기(160) 및 제2후숙조(170)에서 발생하는 악취가스가 배기라인(300)을 통하여 스크러버(40)와 축열식고온산화탑(50)을 거쳐 대기로 방출되도록 됨을 기본 특징으로 하며, 또한 본 발명의 상기 음식물반입호퍼(100), 파쇄선별기(110), 탈수기(120)에서 발생하는 음폐수는 음폐수저장조(200), 혐기성소화조(210), 탈수기(220) 및 아질산화반응조(230)를 거쳐 방류되도록 되어 있고, 또한 본 발생의 상기 혐기성소화조(210)에서 발생하는 바이오가스는 가스발전기(30)에 공급되어 시설내의 전기에너지로 사용하거나 별도의 정제설비를 통하여 도시가스 연료로 사용할 수 있다.
Description
본 발명은 음식물쓰레기처리에서 발생하는 에너지를 재활용할 수 있는 음식물쓰레기의 재활용시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음식물쓰레기처리공정에서 음식물쓰레기를 탈수공정을 거친 후 발효, 후숙처리하여 퇴비로 사용할 수 있는 동시에, 발효 및 후숙조의 발효협잡물 등이 에어컨베이어에 의하여 이송가능하도록 함으로써, 좁은 공간에서 설치하여 설비비용을 최소화할 수 있고, 또한 이송라인이 밀폐된 상태에서 이송되어 악취 등의 방출을 방지할 수 있으며, 또한 음식물쓰레기처리공정에서 발생하는 악취가스는 축열식고온산화 처리하여 대기로 방출하고, 또한 음폐수는 혐기소화시켜 혐기소화에 의하여 발생되는 바이오가스를 가스발전기 등의 연료로 재활용하여 사용할 수 있도록 하여 시설내의 전기로 사용하거나 별도의 정제설비를 통하여 도시가스 연료로 사용할 수 있도록 하는 음식물쓰레기의 재활용시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 음식물쓰레기는 매년 늘고 있는 추세로 음식물 처리에 따른 경제적인 손실과 환경오염이 사회적인 문제이다. 특히 현재 음식물쓰레기의 직매립 금지와 2013년부터 음폐수의 해양투기 금지에 따라 처리단가의 상승이 불가피하게 된다. 음식물쓰레기의 처리방법으로 퇴비화, 사료화와 같은 재활용 방안과 소각과 같은 처분 방안이 있으나 소각의 경우 다이옥신 및 악취와 같은 유해물질의 배출과 같은 2차 오염물질을 생산하고 처리비용 또한 고가이다.
한편, 음식물쓰레기를 처리하는 방법 중에는 음식물쓰레기를 발효과정을 거쳐 퇴비화하는 재활용 방법이 있다. 이와 같이 음식물쓰레기를 퇴비로 재활용하는 경우에는 음식물쓰레기를 발효조건을 맞추기 위한 전처리단계와 전처리된 음식물쓰레기를 발효시켜 퇴비로 생산된다.
즉, 음식물쓰레기를 퇴비로 재활용하기 위하여 음식물쓰레기 저장호퍼로부터 파봉, 파쇄, 탈수등의 일련의 전처리과정이 필요하며 이때 음식물쓰레기 저장호퍼 및 탈수과정에서 음폐수가 발생하게 되는데, 이 음폐수의 BOD, COD, SS, T-N의 함량이 매우 높아 별도의 폐수처리시설에서 처리하여야 한다.
또한, 음식물쓰레기 처리과정에서 발생되는 악취를 포집하여 처리하는 과정에는 많은 비용이 소요되며, 퇴비생산시스템은 발효공정에서 수분 및 온도가 적정하게 유지되어야만 양질의 퇴비를 생산할 수 있어 대부분 톱밥등과 같은 부자재를 사용하고 있으나 과도한 톱밥의 사용으로 생산비용이 고가로 되는 문제가 제시되고 있다.
또한, 음식물쓰레기는 퇴비화를 거쳐 재활용되나 발생되는 음폐수는 고농도의 오염물질을 함유하고 있어 고비용의 폐수시스템이 필요하게 된다.
본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위한 것으로, 음식물쓰레기의 고형분은 발효시켜 퇴비로 재활용할 뿐만 아니라 음식물쓰레기처리과정에서 발생되는 음폐수까지 직방류 수준으로 처리하며, 폐수처리과정에서 발생되는 바이로가스를 연료로 활용하는 음식물쓰레기의 재활용시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 음식물쓰레기가 파쇄기, 탈수기 및 부자재와 혼합되는 혼합기에서 에어컨베이어에 의해 발효조, 후숙조, 미세선별기로 이송하며, 이 에어컨베이어는 압축공기에 의해 이송물을 이송하기 때문에 컴프레셔 외의 다른 구동장치는 필요치 않으며, 또한 이송라인이 배관으로 구성되어 있어 외부로의 악취 배출이 없는 친환경적, 안정적인 이송이 될 수 있도록 함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 음식물쓰레기 처리과정에서 발생되는 음폐수를 고효율 교반 방식을 채택한 혐기성소화공정에 의해 고농도 유기물을 바이오가스화시켜, 유기물 농도는 감소시키고 생산된 바이오가스는 가스발전기의 원료로 사용하여 시설내의 전기에너지로 사용하거나 별도의 정제설비를 통하여 도시가스 연료로 사용할 수 있도록 됨을 목적으로 한다.
또한, 상기 혐기성소화를 거친 소화액은 탈수기를 거쳐 그 상징액은 질소 농도는 높은 반면 유기물 농도는 낮아 저C/N비 특성을 가진 폐수로 생물학적 질소제거가 상당히 까다롭다. 생물학적 질소 제거 과정은 폐수내의 유기질소 또는 암모니아성 질소를 아질산성 질소를 거쳐 질산성 질소로 전환후 탈질이 이루어진다. 그러나 본 발명에서는 아질산화반응조를 적용하여 탈질 단계를 한 단계 줄여 저 비용, 저에너지로 질소를 제거함을 목적으로 한다.
본 발명은 음식물쓰레기가 음식물반입호퍼에 연이어서 파쇄선별기, 탈수기, 혼합기, 발효조, 후숙조 및 미세선별기를 거쳐 퇴비 또는 사료로 반출되도록 하는 음식물쓰레기의 재활용시스템에 있어서, 상기 혼합기에 연이어서 발효조, 제1후숙조와 미세선별기 및 제2후숙조가 형성되고, 상기 음식물반입호퍼, 발효조, 제1후숙조, 미세선별기 및 제2후숙조에서 발생하는 악취가스가 배기라인을 통하여 상기 스크러버와 축열식고온산화탑을 거쳐 대기로 방출되도록 됨을 기본 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 음식물반입호퍼, 파쇄선별기 및 탈수기에서 발생하는 음폐수는 음폐수저장조, 혐기성소화조, 탈수기 및 아질산화반응조를 거쳐 방류되도록 되어 있다.
또한, 본 발명의 상기 혐기성소화조에서 발생하는 바이오가스는 가스발전기의 원료로 사용하여 시설내의 전기에너지로 사용하거나 별도의 정제설비를 통하여 도시가스 연료로 사용되도록 되어 있다.
이상과 같이, 음식물쓰레기처리공정에서 음식물쓰레기를 탈수공정을 거친 후 발효, 후숙처리하여 퇴비로 사용할 수 있는 동시에, 발효 및 후숙조의 발효협잡물 등이 에어컨베이어에 의하여 이송가능하도록 함으로써, 좁은 공간에서 설치하여 설비비용을 최소화할 수 있고, 또한 이송라인이 밀폐된 상태에서 이송되어 악취 등의 방출을 방지할 수 있으며, 또한 음식물쓰레기처리공정에서 발생하는 악취가스는 축열식고온산화 처리하여 대기로 방출하고, 또한 음폐수는 혐기소화시켜 혐기소화에 의하여 발생되는 바이오가스를 가스발전기 등의 연료로 재활용하여 사용할 수 있도록 하여 시설내의 전기로 사용하거나 별도의 정제설비를 통하여 도시가스 연료로 사용할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 음식물쓰레기의 재활용시스템의 구성도,
도 2 는 본 발명의 음식물쓰레기의 재활용시스템의 블록도.
도 2 는 본 발명의 음식물쓰레기의 재활용시스템의 블록도.
본 발명의 구체적인 예를 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 아래와 같다.
도 1 은 본 발명의 음식물쓰레기의 재활용시스템의 구성도이고, 또한 도2 는 본 발명의 음식물쓰레기의 재활용시스템의 블록도이다.
본 발명의 음식물쓰레기의 재활용시스템은, 음식물쓰레기의 퇴비생산공정(10)과, 음폐수처리공정(20)과 연결되는 가스발전기(30)와, 또한 상기 퇴비생산공정(10)과 연결되는 축열식고온산화탑(50)으로 구성된다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 음식물쓰레기는 음식물반입호퍼(100), 파쇄선별기(110), 탈수기(120), 혼합기(130), 발효조(140), 제1후숙조(150), 미세선별기(160) 및 제2후숙조(170)를 통하여 반출되게 된다.
상기 음식물반입호퍼(100), 발효조(140), 제1후숙조(150), 미세선별기(160) 및 제2후숙조(170)에서 발생하는 악취가스가 배기라인(300)을 통하여 상기 스크러버(40)와 축열식고온산화탑(50)을 거쳐 대기로 방출된다.
또한 음식물반입호퍼(100), 파쇄선별기(110), 탈수기(120)로부터 발생하는 음폐수는 음폐수저장조(200), 혐기성소화조(210), 탈수기(220) 및 아질산화반응조(230)를 거쳐 방류하게 된다.
상기 혐기성소화조(210)에서 발생하는 바이오가스는 가스발전기(30)에 공급되어 시설내의 전기에너지로 사용된다.
트럭 등의 운송수단에 의하여 운송되어온 음식물쓰레기는 음식물반입호퍼(100)에 투입되며 파쇄선별기(110)로 이송하기 전까지 저장하는 역할을 하게 되며, 호퍼에서 저장중 발생하는 음폐수는 음폐수저장조(200)로 이송된다.
음식물반입호퍼(100)의 음식물쓰레기는 이송스크류컨베이어(번호생략)에 의해 파쇄선별기(110)로 투입되며, 상기 이송스크류컨베이어에서는 음식물쓰레기의 이송중 자연탈수되어 함수율이 감소될 수 있게 된다. 파쇄선별기(110)에 투입된 음식물쓰레기에는 공동주택에서 전용용기에 수거된 이물질(비닐등)이 적은 음식물쓰레기와 종량제비닐봉투에 담겨져 수거 운반된 음식물쓰레기가 혼합되어 있기 때문에 파쇄선별기(110)는 이러한 종량제 비닐봉투를 파봉하고 음식물쓰레기를 파쇄하고 선별하는 역할을 한다.
파쇄되는 과정에서 발생되는 음폐수는 별도 이송배관(도시생략)을 통하여 음폐수저장조(200)로 이송된다. 또한, 파쇄선별기(110)에서 탈수기(120)로 이송되는 음식물쓰레기는 적정 함수율을 지닐 수 있도록 탈수되며, 탈수된 음식물쓰레기는 혼합기(130)에서 톱밥과 혼합되며, 에어컨베이어(400)에 의하여 발효조(140), 제1후숙조(150), 미세선별기(160) 및 제2후숙조(170)로 투입되게 된다.
상기 탈수기(120)로부터 이송되는 음식물쓰레기는 부자재호펴(180) 및 반송재호퍼(190)에서 제공하는 톱밥 등의 수분조절제와 함께 혼합기(130)로 이송된다. 또한, 상기 부자재는 톱밥 및 우드칩이 팽화재(공극형성), 수분조절제로 이용된다.
상기 에어컨베이어(400)는 음식물쓰레기와 수분조절제가 혼합된 혼합물 등을 이송하는 것으로 좁은 면적만 확보되면 설치가 가능하고 이송라인은 배관을 통하기 때문에 협소하고 설치 위치의 거리에 구애받지 않고 유연하게 설치 가능하므로 설치비용이 타기종의 이송방법에 비하여 저렴하다.
또한, 이송방법 및 이송물질이 컴프레셔를 부대설비로 하여 다중선회공기 주입방식인 멀티이제터 방법을 이용하여 압축공기를 발생시켜 이 와류현상으로 인하여 하부 배출 가속관을 지나 이송관을 통해 이송물질을 장거리 이송시키며 함수율의 영향을 적게 받으며 이송이 가능하다.
또한, 상기 이송방법은 압축공기에 의해 이송물을 이송하기 때문에 컴프레셔 외의 다른 구동장치는 필요치 않다.
상기 탈수기(120)를 거친 음식물쓰레기와 부자재호퍼(180) 및 반송재호퍼(190)로부터 제공되는 톱밥 등의 수분조절제는 에어컨베이어(400)를 통하여 발효조(140)에 투입되어 발효처리된다.
상기와 같이 발효조(140)에서 호기성미생물 발효공정을 거치게 되고, 발효조(140)에서 충분히 발효된 퇴비는 후숙조(150) 등으로 투입되어 충분히 숙성되게 되며 숙성공정을 마친 퇴비는 미세선별기(160)로 투입된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 발효조(140), 제1후숙조(150)는 원형의 둘레벽(141,151)에 연장하여 둥근 지붕(142,152)이 형성되고, 교반부(143,153)와 공간부(144,154)가 밀폐되도록 되어 있다. 또한, 중앙의 중심축(145,155)을 중심으로 무한괘도의 교반기(146,156)가 둘레벽(141,151)의 레일에 안내되어 회전가능하도록 설치되어 있다. 상기 제1후숙조(150)를 거친 퇴비 및 사료는 미세선별기(160)에서 이물질을 선별하게 된다. 상기 미세선별기(160)를 거친 퇴비 및 사료는 제2후숙조(170)에 투입되어 후숙 처리되게 된다.
또한, 본 발명의 발효조(140), 제1후숙조(150) 및 제2후숙조(170)는 배기라인(300)이 설치되고, 상기 배기라인(300)은 스크러버(40)와 축열식고온산화탑(50)이 연결되어, 발효조(140), 제1후숙조(150) 및 제2후숙조(170)에서 발생하는 악취를 포함한 공기가 집진 및 클리닝되어 대기로 방출된다.
상기 후숙조(150,170)들에서는 함수율이 적절하게 조절되며, 또한 후숙시간은 21일 이상 하는 것이 바람직하다. 상기 발효의 원리는 유기물에 일정한 산소를 공급하여 호기성미생물이 활동하기 적정한 조건을 만들어 유기물의 분해가 이루어지게 된다. 이 분해과정에서 유기물은 유기물, 이산화탄소, 물로 전환되면서 이산화탄소는 공기중으로 배출되고 물은 수증기로 증발하면서 감량화가 이루어지게 된다. 또한 이 과정 중에서 유기물내에 내재되어있는 병원균들도 고온에 의해 사멸되면서 양질의 퇴비가 생산된다.
본 발명은 상기 혼합조(130)로부터 발효조(140), 제1후숙조(150), 미세선별기(160) 및 제2후숙조(170)로의 음식물쓰레기, 퇴비는 에어컨베이어(400)에 의하여 행하게 되고, 또한 상기 제2후숙조(170)를 거친 퇴비는 이동식포장기(500)에서 포장되어 출하되게 된다.
다음, 음식물반입호퍼(100), 파쇄선별기(110) 및 탈수기(120) 등에서 발생하는 음폐수는 음폐수저장조(200)에 저장되게 되고, 상기 음폐수저장조(200)의 음폐수는 혐기성소화조(210)로 공급되게 된다. 이때 음폐수저장조(200)와 혐기성소화조(210) 사이에 산발효조를 추가적으로 구성할 수 있다.
상기 혐기성소화조(210)에서는 바이오가스가 생성하게 되며, 상기 바이오가스는 음식물쓰레기의 재활용시스템에 설치된 가스발전기(30)의 가스에너지로 공급되게 된다. 상기 가스발전기(30)의 가동은 음식물쓰레기의 재활용시스템 시설내의 전기를 공급하게 된다. 협기성소화조에서발생되는바이오가스를일정시간저장하는가스저장조를 설치할 수 있다.
상기 혐기성소화조(210)에서 탈수기(220)를 거친 음폐수는 아질산화반응조(230)로 공급되게 된다. 상기 아질산화반응조(230)에서는 상기 혐기성소화를 거친 소화액은 탈수기를 거쳐 그 상징액은 질소 농도는 높은 반면 유기물 농도는 낮아 저C/N비 특성을 가진 폐수로 생물학적 질소제거가 상당히 까다롭다. 생물학적 질소 제거 과정은 폐수내의 유기질소 또는 암모니아성 질소를 아질산성 질소를 거쳐 질산성 질소로 전환후 탈질이 이루어진다. 그러나 본 발명에서는 아질산화반응조를 적용하여 탈질 단계를 한 단계 줄여 저 비용, 저에너지로 질소를 제거할 수 있다.
10 : 퇴비 및 사료생산공정 20 : 음폐수처리공정
30 : 가스발전기 40 : 스크러버
50 : 축열식고온산화탑 100 : 음식물반입호퍼
110 : 파쇄선별조 120 : 탈수기
130 : 혼합조 140 : 발효조
150 : 제1후숙조 160 : 미세선별기
170 : 제2후숙조 180 : 부자재호퍼
190 : 반송재호퍼 200 : 음폐수저장조
210 : 혐기성소화조 220 : 탈수기
230 : 아질산화반응조 300 : 배기라인
400 : 에어컨베이어 500 : 이동식포장기
30 : 가스발전기 40 : 스크러버
50 : 축열식고온산화탑 100 : 음식물반입호퍼
110 : 파쇄선별조 120 : 탈수기
130 : 혼합조 140 : 발효조
150 : 제1후숙조 160 : 미세선별기
170 : 제2후숙조 180 : 부자재호퍼
190 : 반송재호퍼 200 : 음폐수저장조
210 : 혐기성소화조 220 : 탈수기
230 : 아질산화반응조 300 : 배기라인
400 : 에어컨베이어 500 : 이동식포장기
Claims (4)
- 음식물쓰레기가 음식물반입호퍼(100)에 연이어서 파쇄선별기(110), 탈수기(120), 혼합기(130), 발효조, 후숙조 및 미세선별기를 거쳐 퇴비로 반출되도록 하는 음식물쓰레기의 재활용시스템에 있어서,
상기 혼합조(130)에 연이어서 에어컨베이어(400)로 이송되고 발효조(140), 제1후숙조(150)와 미세선별기(160) 및 제2후숙조(170)가 형성되며, 상기 음식물반입호퍼(100), 발효조(140), 제1후숙조(150), 미세선별기(160) 및 제2후숙조(170)에서 발생하는 가스가 배기라인(300)을 통하여 상기 스크러버(40)와 축열식고온산화탑(50)을 거쳐 대기로 방출되도록 됨을 특징으로 하는 음식물쓰레기의 재활용시스템. - 청구항 1에 있어서, 상기 음식물반입호퍼(100), 파쇄선별기(110) 및 탈수기(120)에서 발생하는 음폐수는 음폐수저장조(200), 혐기성소화조(210), 탈수기(220) 및 아질산화반응조(230)를 거쳐 방류되도록 됨을 특징으로 하는 음식물쓰레기의 재활용시스템.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 혐기성소화조(210)에서 발생하는 바이오가스는 가스발전기(30)에 공급되어 시설내의 전기에너지로 사용됨을 특징으로 하는 음식물쓰레기의 재활용시스템.
- 청구항 1에 있어서, 발효조(140), 후숙조(150)는 원형의 편심형 교반을 실시함으로 발효 또는 후숙 효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기의 재활용시스템.
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| WO2014088138A1 (ko) | 2012-12-06 | 2014-06-12 | 한국건설기술연구원 | 하수처리시설과 연계된 폐기물 처리시스템 |
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2010
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