KR20120021496A - 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 수거된 음식물 쓰레기가 저장되는 호퍼와; 상기 호퍼로부터 음식물 쓰레기를 공급받아 분쇄함과 동시에 각종 이물질을 선별하는 1차 선별분쇄기와; 상기 1차 선별분쇄기로부터 배출되는 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 탈수하여 탈리액과 슬러지를 각각 배출하는 탈수기와; 상기 탈수기로부터 탈수되어 배출되는 탈리액을 미세하게 분쇄하는 미세분쇄기와; 상기 미세분쇄기로부터 배출되는 탈리액이 저장되고, 일정 시간 및 온도로 탈리액을 가열하여 가용화시키는 가용조와; 상기 가용조로부터 가용화되어 배출되는 탈리액이 저장되고, 외부로부터 공급되는 발효액이 저장되어 혐기성 조건하에서 일정 시간과, 일정 온도 및 일정 산도를 유지하며 탈리액을 메탄세균으로 발효하여 메탄가스를 생산하는 1차 메탄발효조와; 상기 1차 메탄발효조로부터 발효되어 배출되는 탈리액이 저장되고, 혐기성 조건하에서 일정 시간과, 일정 온도 및 일정 산도를 유지하며 탈리액을 메탄세균으로 발효하여 메탄가스를 생산하는 2차 메탄발효조와; 상기 2차 메탄발효조로부터 발효되어 배출되는 탈리액을 고액분리시켜 고형물과 액체비료인 여과액을 각각 분리 배출하는 고액분리기와; 상기 고액분리기로부터 배출되는 고형물이 저장되고, 고형물을 상기 1차 메탄발효조로 반송시키는 고형물 저장탱크와; 상기 고액분리기로부터 배출되는 여과액을 저장하는 여과액 저장탱크와; 상기 2차 메탄발효조로부터 배출되는 메탄가스를 탈황시키는 탈황기; 및 상기 탈황기로부터 배출되는 메탄가스를 저장하는 가스 홀더로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 음식물 쓰레기를 탈수하는 과정에서 분리되는 슬러지로 고품질의 발효사료로 생산하고, 음식물 쓰레기를 탈수하는 과정에서 분리되는 탈리액으로 메탄가스를 생산하며, 탈리액을 탈수하는 과정에서 분리되는 여과액으로 고품질의 액체비료를 생산함으로써 자원낭비를 줄이고, 환경오염을 방지할 뿐만 아니라 축산농가에 양질의 발효사료를 제공하고, 농가에 액체비료를 제공할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 음식물 쓰레기를 탈수하는 과정에서 분리되는 슬러지로 고품질의 발효사료로 생산하고, 음식물 쓰레기를 탈수하는 과정에서 분리되는 탈리액으로 메탄가스를 생산하며, 탈리액을 탈수하는 과정에서 분리되는 여과액으로 고품질의 액체비료를 생산함으로써 자원낭비를 줄이고, 환경오염을 방지할 뿐만 아니라 축산농가에 양질의 발효사료를 제공하고, 농가에 액체비료를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 음식물 쓰레기를 탈수하는 과정에서 분리되는 슬러지로 고품질의 발효사료로 생산하고, 음식물 쓰레기를 탈수하는 과정에서 분리되는 탈리액으로 메탄가스를 생산하며, 탈리액을 탈수하는 과정에서 분리되는 여과액으로 고품질의 액체비료를 생산함으로써 자원낭비를 줄이고, 환경오염을 방지할 뿐만 아니라 축산농가에 양질의 발효사료를 제공하고, 농가에 발효사료 및 액체비료를 제공하도록 하는 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가정이나 식당 등에서 발생하는 음식물 쓰레기는 대부분 여러 가지 혼합물이 뒤섞여 있고, 다량의 수분을 함유하고 있으므로 기온이 높을 경우 쉽게 부패될 뿐만 아니라 이러한 음식물 쓰레기를 그대로 땅속에 매립할 경우 심한 악취 및 가스와 함께 침출수가 발생하여 토양과 지하수를 오염시키는 심각한 환경오염을 초래하게 된다.
이러한 음식물 쓰레기를 폐기물로 매립할 경우 자원낭비를 초래함은 물론 폐기처리에 따른 비용과 환경오염 즉, 음식물 쓰레기에서 발생하는 침출수로 인하여 토양오염과 수질오염을 초래하고, 음식물의 부패에 따른 악취와 가스 및 병해충으로 인하여 각종 피부질환 및 전염성 질병을 야기하는 등 환경오염의 주요 원인이 되고 있다.
따라서, 최근에는 가정이나 식당 등에서 발생하는 음식물 쓰레기의 문제점을 개선하고 환경오염과 자원낭비를 줄이고자 수분이 함유된 음식물 쓰레기를 일반 쓰레기와 분리 수거하여 가축의 사료나 또는 농업용 퇴비로 생산하여 음식물 쓰레기를 재활용하는 추세이다.
음식물 쓰레기를 가축의 사료나 또는 농업용 퇴비로 생산하여 재활용하기 위해서는 음식물 쓰레기에 혼합되어 있는 비닐류?젓가락?병마개 등 각종 이물질과 금속류를 선별 제거하고, 음식물 쓰레기를 적당한 크기로 분쇄한 다음, 함유된 수분을 탈수하여 어느 정도 제거한 후, 탈수된 음식물 찌꺼기를 살균 처리하는 한편 발효 건조하여 가축의 사료나 또는 농업용 퇴비로 생산하게 된다.
종래 음식물 쓰레기를 가축의 사료로 생산하는 선행기술로서, 국내 등록특허 제10-0615582호(음식물 쓰레기의 사료화 시스템)가 제안된 바 있으며, 이를 개략적으로 살펴보면 반입된 음식물 쓰레기를 이송장치에서 교반하면서 파쇄 및 선별장치로 공급하여 음식물을 소정크기로 파쇄하고 각종 이물질을 선별한 다음, 음식물에 함유된 염분을 증자기에서 최소한으로 줄이고, 탈수장치에서 음식물에 함유된 수분을 탈수하여 제거한 후, 진공쿠커에서 탈수된 음식물을 가열하여 수분과 염분을 다시 제거한 다음, 건조기와 배출기에서 건조공정과 분쇄공정을 거쳐 가축용 사료로 생산된다.
상기의 선행기술은 진공쿠커에서 음식물의 가열로 인하여 발생한 수증기와 악취를 악취포집기에서 냉각 액화시켜 물로 생성하므로 대기오염을 줄이는 효과가 있으나, 탈수장치에서 음식물 쓰레기의 탈수로 발생한 탈리액을 폐수처리장으로 운반하여 정화처리함에 따라 폐수처리 비용이 소요될 뿐만 아니라 환경오염이 야기되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 음식물 쓰레기를 탈수하는 과정에서 분리되는 슬러지로 고품질의 발효사료로 생산하고, 음식물 쓰레기를 탈수하는 과정에서 분리되는 탈리액으로 메탄가스를 생산하며, 탈리액을 탈수하는 과정에서 분리되는 여과액으로 고품질의 액체비료를 생산함으로써 자원낭비를 줄이고, 환경오염을 방지할 뿐만 아니라 축산농가에 양질의 발효사료를 제공하고, 농가에 액체비료를 제공하도록 하는 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 탈리액을 정밀 분쇄하여 가용조에 투입 후 가용화시킨 다음 1차 발효조로 투입하고, 2차 발효조 내부에 담체를 채워 넣어 메탄세균을 고밀도화시키며, 탈리액을 탈수하는 과정에서 분리되는 고형물을 1차 발효조로 재투입함으로써 메탄가스의 생산성을 증대시켜 메탄가스를 생산하도록 하는 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
수거된 음식물 쓰레기가 저장되는 호퍼와; 상기 호퍼로부터 음식물 쓰레기를 공급받아 분쇄함과 동시에 각종 이물질을 선별하는 1차 선별분쇄기와; 상기 1차 선별분쇄기로부터 배출되는 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 탈수하여 탈리액과 슬러지를 각각 배출하는 탈수기와; 상기 탈수기로부터 탈수되어 배출되는 탈리액을 미세하게 분쇄하는 미세분쇄기와; 상기 미세분쇄기로부터 배출되는 탈리액과, 외부로부터 공급되는 고형물이 저장되고, 일정 시간 및 온도로 탈리액을 가열하여 가용화시키는 가용조와; 상기 가용조로부터 가용화되어 배출되는 탈리액이 저장되어 혐기성 조건하에서 일정 시간과, 일정 온도 및 일정 산도를 유지하며 탈리액을 메탄세균으로 발효하여 메탄가스를 생산하는 1차 메탄발효조와; 상기 1차 메탄발효조로부터 발효되어 배출되는 탈리액이 저장되고, 혐기성 조건하에서 일정 시간과, 일정 온도 및 일정 산도를 유지하며 탈리액을 메탄세균으로 발효하여 메탄가스를 생산하는 2차 메탄발효조와; 상기 2차 메탄발효조로부터 발효되어 배출되는 탈리액을 고액분리시켜 고형물과 액체비료인 여과액을 각각 분리 배출하는 고액분리기와; 상기 고액분리기로부터 배출되는 고형물이 저장되고, 고형물을 상기 가용조로 반송시키는 고형물 저장탱크와; 상기 고액분리기로부터 배출되는 여과액을 저장하는 여과액 저장탱크와; 상기 2차 메탄발효조로부터 배출되는 메탄가스를 탈황시키는 탈황기; 및 상기 탈황기로부터 배출되는 메탄가스를 저장하는 가스 홀더로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템은 상기 탈수기에서 배출되는 슬러지를 공급받아 감압 진공상태에서 열을 가하여 슬러지를 1차 발효 건조시키는 1차 발효기와; 상기 1차 발효기로부터 1차 발효되어 배출되는 슬러지를 공급받아 감압 진공상태에서 열을 가하여 슬러지를 발효 건조하여 발효사료를 생산하는 2차 발효기와; 상기 2차 발효기로부터 배출되는 발효사료를 분쇄함과 동시에 각종 이물질을 선별하는 2차 선별분쇄기; 및 상기 2차 선별분쇄기로부터 배출되는 발효사료를 규격 포장 단위로 포장하는 포장기를 더 포함한다.
여기에서 또한, 상기 2차 메탄발효조는 내부에 메탄세균을 고밀도화시키도록 담체가 더 구비된다.
여기에서 또, 상기 1차 메탄발효조의 일정 시간은 240~288시간이고, 상기 1차 메탄발효조의 일정 온도는 33~39℃이며, 상기 1차 메탄발효조의 일정 산도는 pH 6.8~8이다.
여기에서 또, 상기 2차 메탄발효조의 일정 시간은 70~74시간이고, 상기 2차 메탄발효조의 일정 온도는 33~39℃이며, 상기 2차 메탄발효조의 일정 산도는 pH 6.8~8이다.
본 발명의 다른 특징은,
호퍼로부터 음식물 쓰레기를 공급받아 분쇄함과 동시에 각종 이물질을 선별하는 선별분쇄공정과; 상기 1차 선별분쇄기로부터 배출되는 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 탈수기로 탈수하여 탈리액과 슬러지를 각각 배출하는 1차 탈수공정과; 상기 탈수기로부터 탈수되어 배출되는 탈리액을 미세분쇄기로 미세하게 분쇄하는 정밀분쇄공정과; 상기 미세분쇄기로부터 배출되는 탈리액과, 고형물 저장탱크로부터 반송되는 고형물이 저장되고, 일정 시간 및 온도로 탈리액을 가열하여 가용화시키는 가용화공정과; 상기 가용조로부터 가용화되어 배출되는 탈리액이 저장되고, 외부로부터 공급되는 발효액이 1차 메탄발효조에 저장되고, 1차 메탄발효조가 혐기성 조건하에서 일정 시간과, 일정 온도 및 일정 산도를 유지하며 탈리액을 메탄세균으로 발효시켜 메탄가스를 생산하는 1차 발효공정과; 상기 1차 메탄발효조로부터 발효되어 배출되는 탈리액이 2차 메탄발효조에 저장되고, 2차 메탄발효조가 혐기성 조건하에서 일정 시간과, 일정 온도 및 일정 산도를 유지하며 탈리액을 메탄세균으로 발효시켜 메탄가스를 생산하는 2차 발효공정과; 상기 2차 메탄발효조로부터 발효되어 배출되는 탈리액을 고액분리기로 고액분리시켜 고형물과 액체비료인 여과액을 각각 배출하는 2차 탈수공정과; 상기 고액분리기로부터 배출되는 고형물이 고형물 저장탱크에 저장되고, 고형물을 상기 가용조로 반송시키는 고형물 반송공정과; 상기 고액분리기로부터 배출되는 여과액이 여과액 저장탱크에 저장되는 여과액 저장공정과; 상기 1차 메탄발효조 및 2차 메탄발효조로부터 배출되는 메탄가스를 탈황시키는 탈황공정; 및 상기 탈황기로부터 배출되는 메탄가스를 가스 홀더에 저장하는 저장공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리방법은, 상기 탈수기로부터 탈수되어 배출되는 슬러지를 1차 발효기로 공급하여 감압 진공상태에서 열을 가하여 슬러지를 1차 발효 건조시키는 1차 사료발효공정과; 상기 1차 발효기로부터 1차 발효되어 배출되는 슬러지를 2차 발효기로 공급하여 감압 진공상태에서 열을 가하여 발효 건조하여 발효사료를 생산하는 2차 사료발효공정과; 상기 2차 발효기로부터 배출되는 발효사료를 분쇄함과 동시에 각종 이물질을 선별하는 발효사료 선별분쇄공정; 및 상기 2차 선별분쇄기로부터 배출되는 발효사료를 포장기로 규격 포장 단위로 포장하는 포장공정을 더 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템 및 방법에 따르면, 음식물 쓰레기를 탈수하는 과정에서 분리되는 슬러지로 고품질의 발효사료로 생산하고, 음식물 쓰레기를 탈수하는 과정에서 분리되는 탈리액으로 메탄가스를 생산하며, 탈리액을 탈수하는 과정에서 분리되는 여과액으로 고품질의 액체비료를 생산함으로써 자원낭비를 줄이고, 환경오염을 방지할 뿐만 아니라 축산농가에 양질의 발효사료를 제공하고, 농가에 액체비료를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 탈리액을 정밀 분쇄하여 가용조에 투입 후 가용화시킨 다음 1차 발효조로 투입하고, 2차 발효조 내부에 담체를 채워 넣어 메탄세균을 고밀도화시키며, 탈리액을 탈수하는 과정에서 분리되는 고형물을 1차 발효조로 재투입함으로써 메탄가스의 생산성을 증대시켜 메탄가스를 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템을 구성을 나타낸 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리방법을 설명하기 위한 공정도이다.
이하, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템을 구성을 나타낸 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템(100)은 호퍼(110)와, 1차 선별분쇄기(120)와, 탈수기(130)와, 미세분쇄기(140)와, 가용조(150)와, 1차 메탄발효조(160)와, 2차 메탄발효조(170)와, 고액분리기(180)와, 고형물 저장탱크(190)와, 여과액 저장탱크(200)와, 탈황기(210)와, 가스 홀더(220)와, 1차 발효기(230)와, 2차 발효기(240)와, 2차 선별분쇄기(250) 및 포장기(260)로 구성된다.
먼저, 호퍼(110)는 음식물 쓰레기 수거차량(1)으로부터 수거된 음식물 쓰레기가 저장된다. 한편 본 발명의 실시예에서는 호퍼(110)에서 발생하는 저농도 취기를 진공펌프로 흡입하여 쿨링타워(cooling tower)로 공급하며, 쿨링타워에서 수증기를 냉각 액화시켜 응축수로 생성하므로 대기오염을 효과적으로 방지한다.
그리고, 1차 선별분쇄기(120)는 모터의 구동으로 다수개의 분쇄날이 고속으로 회전하여 공급되는 음식물 쓰레기를 적당한 크기로 잘게 분쇄하고, 분쇄시 음식물 쓰레기에 혼합된 각종 이물질(비닐류?젓가락?병마개 등)이 분쇄실의 상부 공간으로 부양되거나 또는 튕겨져 올라가 흡입팬의 강한 흡입력으로 흡입 배출되므로 음식물 쓰레기에 혼합된 각종 이물질과 고형물을 선별 분리하게 된다.
또한, 탈수기(130)는 모터의 구동으로 회전하는 드럼 내에 음식물 쓰레기가 투입되어 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 탈수하여 탈리액과 슬러지를 각각 배출한다. 이때, 1차 선별분쇄기(120)에서 적당한 크기로 잘게 분쇄된 음식물 쓰레기는 타공망을 통과하여 호퍼에 모아진 다음, 스크류컨베이어를 통해 이송 공급된다. 이때, 탈리액은 90%정도의 함수율을 가지고, pH 3.5정도이고, 슬러지는 80%정도의 함수율을 가지고, pH 3.5정도이다.
또, 미세분쇄기(140)는 탈수기(130)에서 컨베이어를 통해 공급되는 탈리액을 1차 선별분쇄기(120)의 분쇄 입자보다 더욱 미세하게 분쇄한다.
한편, 가용조(150)는 미세분쇄기(140)로부터 배출되는 탈리액과 하기에서 설명할 고형물 저장탱크(190)로부터 반송되는 고형물이 저장되고, 일정 시간 및 온도로 탈리액을 가열?교반하여 가용화시킨다. 여기에서, 일정 시간은 44~52시간이고, 일정 온도는 35~40℃정도이다. 한편, 본 발명의 실시예에서는 가용조(150)에서 발생하는 중농도 취기를 진공펌프로 흡입하여 쿨링타워(cooling tower)로 공급하며, 쿨링타워에서 수증기를 냉각 액화시켜 응축수로 생성하므로 대기오염을 효과적으로 방지한다.
그리고, 1차 메탄발효조(160)는 가용조(150)로부터 가용화되어 배출되는 탈리액이 저장되고, 일정 시간 및 온도의 혐기성 조건하에서 탈리액을 교반하며 메탄세균으로 발효하여 메탄가스를 생산한다. 여기에서, 일정 시간은 240~288시간이고, 일정 온도는 33~39℃인 데, 240시간 미만, 33℃ 미만으로 가열하면 유기물의 분해가 더딘 단점이 있고, 288시간 초과, 39℃ 초과로 가열하면 암모니아가 발생하는 단점이 있으며, pH 6.8 미만 pH 8를 초과하면 메탄균이 사멸할 단점이 있다. 한편 본 발명의 실시예에서는 1차 메탄발효조(160)에서 발생하는 중?고농도 취기를 진공펌프로 흡입하여 쿨링타워(cooling tower)로 공급하며, 쿨링타워에서 수증기를 냉각 액화시켜 응축수로 생성하므로 대기오염을 효과적으로 방지한다.
또한, 2차 메탄발효조(170)는 1차 메탄발효조(160)로부터 발효되어 배출되는 탈리액이 저장되고, 일정 시간 및 온도의 혐기성 조건하에서 탈리액을 교반하며 메탄세균으로 발효하여 메탄가스를 생산한다. 여기에서, 일정 시간은 70~74시간이고, 일정 온도는 33~39℃, 일정 산도는 pH 6.8~8인 데, 70시간 미만, 33℃ 미만으로 가열하면 유기물의 분해가 더딘 단점이 있고, 74일 초과, 39℃ 초과로 가열하면 암모니아가 발생하는 단점이 있으며, pH 6.8 미만, pH 8를 초과하면 메탄균이 사멸할 단점이 있다. 여기에서 또한, 2차 메탄발효조(170)는 내부에 메탄세균을 고밀도화시키도록 담체(171)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 한편 본 발명의 실시예에서는 2차 메탄발효조(170)에서 발생하는 중?고농도 취기를 진공펌프로 흡입하여 쿨링타워(cooling tower)로 공급하며, 쿨링타워에서 수증기를 냉각 액화시켜 응축수로 생성하므로 대기오염을 효과적으로 방지한다.
또, 고액분리기(180)는 2차 메탄발효조(170)로부터 발효되어 배출되는 탈리액을 고액 분리시켜 여과액과 고형물을 각각 배출한다.
한편, 고형물 저장탱크(190)는 고액분리기(180)로부터 배출되는 고형물이 저장되고, 고형물을 반송 펌프(191)를 통해 가용조(150)로 반송시킨다.
그리고, 여과액 저장탱크(200)는 고액분리기(180)로부터 배출되는 여과액을 저장한다. 여기에서, 여과액은 그대로 액체 비료로 사용되고, 별도의 정수 과정을 거쳐 방류시킬 수도 있다.
또한, 탈황기(210)는 2차 메탄발효조(170)로부터 배출되는 메탄가스를 탈황시킨다.
또, 가스 홀더(220)는 탈황기(210)로부터 배출되는 메탄가스를 저장한다.
한편, 1차 발효기(230)는 탈수기(130)에서 배출되는 슬러지를 공급받아 감압 진공상태에서 열을 가하여 슬러지를 1차 발효 건조시킨다. 여기에서, 1차 발효기(230)는 내부 압력이 0.5~0.7 기압의 감압 진공상태에서 보일러의 스팀 가열로 내부온도를 초기 80℃ 이상으로 30분 이상 유지하여 살균 후, 음식물 쓰레기의 발효 건조시간을 단축하는 한편 미생물의 증식 배양을 촉진하도록 50~70℃로 유지하여 탈수된 음식물 쓰레기를 수분함유량이 50% 이하로 발효 건조한다. 여기에서 또한, 1차 발효기(230)는 음식물 쓰레기의 발효 건조시간을 단축하고 사료의 영양분을 높이고자 증식 배양된 미생물(KB균)을 음식물 쓰레기와 혼합 공급한다.
그리고, 2차 발효기(240)는 1차 발효기(230)로부터 1차 발효되어 배출되는 슬러지를 공급받아 감압 진공상태에서 열을 가하여 슬러지를 발효 건조하여 발효사료를 생산한다. 여기에서, 2차 발효기(240)는 보일러의 스팀 가열로 내부온도를 70~80℃로 유지하여 음식물 쓰레기를 수분함유량이 13~17% 이하로 발효 건조한다. 여기에서 또한, 2차 발효기(240)는 음식물 쓰레기의 발효 건조시간을 단축하고 사료의 영양분을 높이고자 증식 배양된 미생물(KB균)을 음식물 쓰레기와 혼합 공급한다.
또한, 2차 선별분쇄기(250)는 2차 발효기(240)로부터 배출되는 발효사료를 분쇄한다.
또, 포장기(260)는 2차 선별분쇄기(250)로부터 배출되는 발효사료를 규격 포장 단위로 포장한다.
이하, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리방법을 설명하기 위한 공정도이다.
《선별분쇄공정-S100》
먼저, 음식물 쓰레기 수거차량(1)으로부터 수거된 음식물 쓰레기가 호퍼(110)에 저장된 후 1차 선별분쇄기(120)로 공급되면 1차 선별분쇄기(120)가 음식물 쓰레기를 분쇄함과 동시에 각종 이물질을 선별한다.
《1차 탈수공정-S110》
그리고, 1차 선별분쇄기(110)로부터 음식물 쓰레기가 탈수기(130)로 투입되면, 탈수기(130)는 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 탈수하여 탈리액과 슬러지를 각각 배출한다.
《정밀분쇄공정-S120》
그러면, 탈수기(130)로부터 탈수되어 배출되는 탈리액이 미세분쇄기(140)로 공급되어 다시한번 미세하게 분쇄되어 배출된다.
《가용화공정-S130》
이어서, 가용조(150)에 미세분쇄기(140)로부터 배출되는 탈리액이 저장되고, 탈리액과, 고형물 저장탱크(190)로부터 반송되는 고형물이 저장되면 이를 가열하여 가용화시킨다.
《1차 발효공정-S140》
탈리액의 가용화가 완료되어 가용조(150)로부터 탈리액이 1차 메탄발효조(160)로 공급되어 저장되고, 혐기성 조건하에서 탈리액을 메탄세균으로 발효시켜 메탄가스를 생산한다.
《2차 발효공정-S150》
이어서, 1차 메탄발효조(160)로부터 탈리액이 탈리액이 2차 메탄발효조(170)로 배출되어 저장되고, 2차 메탄발효조(170)가 혐기성 조건하에서 탈리액을 메탄세균으로 발효시켜 메탄가스를 생산한다.
《2차 탈수공정-S160》
계속해서, 2차 메탄발효조(170)로부터 탈리액이 고액분리기(180)로 배출되면, 고액분리기(180)가 이를 고액분리시켜 고형물과 액체비료인 여과액을 각각 배출한다.
《고형물 반송공정-S170》
그리고, 고액분리기(180)로부터 고형물이 배출되어 고형물 저장탱크(190)에 저장되고, 고형물 저장탱크(190)는 고형물을 가용조(150)로 반송시킨다. 이때, 고형물 저장탱크(190)는 고형물이 일정량 이상 모이는 경우 가용조(150)로 반송시키는 것이 바람직하다.
《여과액 저장공정-S180》
이와 동시에 고액분리기(180)로부터 여과액이 배출되어 여과액 저장탱크(200)에 저장된다. 이때, 여과액 저장탱크(200)에 저장된 여과액은 그대로 액체 비료로 사용된다.
《탈황 공정-S190》
한편, 1차 메탄발효조(160) 및 2차 메탄발효조(170)로부터 배출되는 메탄가스는 탈황기(210)를 통해 이물질이 제거된다.
《저장 공정-S200》
그런 다음, 탈황기(210)로부터 배출되는 메탄가스가 가스 홀더(220)에 저장된다. 이후, 가스 홀더(220)에 저장된 메탄가스는 사용처에 공급되어 연소된다.
《1차 사료발효공정-S210》
한편, 탈수기(130)로부터 탈수되어 배출되는 슬러지가 1차 발효기(230)로 공급되면, 1차 발효기(230)가 감압 진공상태에서 슬러지에 열을 가하여 1차 발효 건조시킨다.
《2차 사료발효공정-S220》
그리고, 1차 발효기(230)로부터 1차 발효된 슬러지가 2차 발효기(240)로 공급되면, 1차 발효기(230)가 감압 진공상태에서 슬러지에 열을 가해 발효 건조하여 발효사료를 생산한다.
《발효사료 선별분쇄공정-S230》
이어서, 2차 발효기(240)로부터 발효사료가 2차 선별분쇄기(250)로 배출되면, 2차 선별분쇄기(250)가 발효사료를 분쇄함과 동시에 각종 이물질을 선별한다.
《포장공정-S240》
그리고, 2차 선별분쇄기(250)로부터 배출되는 발효사료가 포장기(260)를 통해 규격 포장 단위로 포장되어 출하된다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
110 : 호퍼 120 : 1차 선별분쇄기
130 : 탈수기 140 : 미세분쇄기
150 : 가용조 160 : 1차 메탄발효조
170 : 2차 메탄발효조 180 : 고액분리기
190 : 고형물 저장탱크 200 : 여과액 저장탱크
210 : 탈황기 220 : 가스 홀더
230 : 1차 발효기 240 : 2차 발효기
250 : 2차 선별분쇄기 260 : 포장기
130 : 탈수기 140 : 미세분쇄기
150 : 가용조 160 : 1차 메탄발효조
170 : 2차 메탄발효조 180 : 고액분리기
190 : 고형물 저장탱크 200 : 여과액 저장탱크
210 : 탈황기 220 : 가스 홀더
230 : 1차 발효기 240 : 2차 발효기
250 : 2차 선별분쇄기 260 : 포장기
Claims (7)
- 수거된 음식물 쓰레기가 저장되는 호퍼와;
상기 호퍼로부터 음식물 쓰레기를 공급받아 분쇄함과 동시에 각종 이물질을 선별하는 1차 선별분쇄기와;
상기 1차 선별분쇄기로부터 배출되는 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 탈수하여 탈리액과 슬러지를 각각 배출하는 탈수기와;
상기 탈수기로부터 탈수되어 배출되는 탈리액을 미세하게 분쇄하는 미세분쇄기와;
상기 미세분쇄기로부터 배출되는 탈리액과, 외부로부터 공급되는 고형물이 저장되고, 일정 시간 및 온도로 탈리액을 가열하여 가용화시키는 가용조와;
상기 가용조로부터 가용화되어 배출되는 탈리액이 저장되어 혐기성 조건하에서 일정 시간과, 일정 온도 및 일정 산도를 유지하며 탈리액을 메탄세균으로 발효하여 메탄가스를 생산하는 1차 메탄발효조와;
상기 1차 메탄발효조로부터 발효되어 배출되는 탈리액이 저장되고, 혐기성 조건하에서 일정 시간과, 일정 온도 및 일정 산도를 유지하며 탈리액을 메탄세균으로 발효하여 메탄가스를 생산하는 2차 메탄발효조와;
상기 2차 메탄발효조로부터 발효되어 배출되는 탈리액을 고액분리시켜 고형물과 액체비료인 여과액을 각각 분리 배출하는 고액분리기와;
상기 고액분리기로부터 배출되는 고형물이 저장되고, 고형물을 상기 가용조로 반송시키는 고형물 저장탱크와;
상기 고액분리기로부터 배출되는 여과액을 저장하는 여과액 저장탱크와;
상기 2차 메탄발효조로부터 배출되는 메탄가스를 탈황시키는 탈황기; 및
상기 탈황기로부터 배출되는 메탄가스를 저장하는 가스 홀더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템은,
상기 탈수기에서 배출되는 슬러지를 공급받아 감압 진공상태에서 열을 가하여 슬러지를 1차 발효 건조시키는 1차 발효기와;
상기 1차 발효기로부터 1차 발효되어 배출되는 슬러지를 공급받아 감압 진공상태에서 열을 가하여 슬러지를 발효 건조하여 발효사료를 생산하는 2차 발효기와;
상기 2차 발효기로부터 배출되는 발효사료를 분쇄함과 동시에 각종 이물질을 선별하는 2차 선별분쇄기; 및
상기 2차 선별분쇄기로부터 배출되는 발효사료를 규격 포장 단위로 포장하는 포장기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 2차 메탄발효조는,
내부에 메탄세균을 고밀도화시키도록 담체가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 1차 메탄발효조의 일정 시간은,
240~288시간이고,
상기 1차 메탄발효조의 일정 온도는,
33~39℃이며,
상기 1차 메탄발효조의 일정 산도는,
pH 6.8~8인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 2차 메탄발효조의 일정 시간은,
70~74시간이고,
상기 2차 메탄발효조의 일정 온도는,
33~39℃이며,
상기 2차 메탄발효조의 일정 산도는,
pH 6.8~8인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템. - 호퍼로부터 음식물 쓰레기를 공급받아 분쇄함과 동시에 각종 이물질을 선별하는 선별분쇄공정과;
상기 1차 선별분쇄기로부터 배출되는 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 탈수기로 탈수하여 탈리액과 슬러지를 각각 배출하는 1차 탈수공정과;
상기 탈수기로부터 탈수되어 배출되는 탈리액을 미세분쇄기로 미세하게 분쇄하는 정밀분쇄공정과;
상기 미세분쇄기로부터 배출되는 탈리액과, 고형물 저장탱크로부터 반송되는 고형물이 저장되고, 일정 시간 및 온도로 탈리액을 가열하여 가용화시키는 가용화공정과;
상기 가용조로부터 가용화되어 배출되는 탈리액이 저장되고, 1차 메탄발효조가 혐기성 조건하에서 일정 시간과, 일정 온도 및 일정 산도를 유지하며 탈리액을 메탄세균으로 발효시켜 메탄가스를 생산하는 1차 발효공정과;
상기 1차 메탄발효조로부터 발효되어 배출되는 탈리액이 2차 메탄발효조에 저장되고, 2차 메탄발효조가 혐기성 조건하에서 일정 시간과, 일정 온도 및 일정 산도를 유지하며 탈리액을 메탄세균으로 발효시켜 메탄가스를 생산하는 2차 발효공정과;
상기 2차 메탄발효조로부터 발효되어 배출되는 탈리액을 고액분리기로 고액분리시켜 고형물과 액체비료인 여과액을 각각 배출하는 2차 탈수공정과;
상기 고액분리기로부터 배출되는 고형물이 고형물 저장탱크에 저장되고, 고형물을 상기 가용조로 반송시키는 고형물 반송공정과;
상기 고액분리기로부터 배출되는 여과액이 여과액 저장탱크에 저장되는 여과액 저장공정과;
상기 1차 메탄발효조 및 2차 메탄발효조로부터 배출되는 메탄가스를 탈황시키는 탈황공정; 및
상기 탈황기로부터 배출되는 메탄가스를 가스 홀더에 저장하는 저장공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리방법은,
상기 탈수기로부터 탈수되어 배출되는 슬러지를 1차 발효기로 공급하여 감압 진공상태에서 열을 가하여 슬러지를 1차 발효 건조시키는 1차 사료발효공정과;
상기 1차 발효기로부터 1차 발효되어 배출되는 슬러지를 2차 발효기로 공급하여 감압 진공상태에서 열을 가하여 발효 건조하여 발효사료를 생산하는 2차 사료발효공정과;
상기 2차 발효기로부터 배출되는 발효사료를 분쇄함과 동시에 각종 이물질을 선별하는 발효사료 선별분쇄공정; 및
상기 2차 선별분쇄기로부터 배출되는 발효사료를 포장기로 규격 포장 단위로 포장하는 포장공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20100075240A KR20120021496A (ko) | 2010-08-04 | 2010-08-04 | 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템 및 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR20100075240A KR20120021496A (ko) | 2010-08-04 | 2010-08-04 | 음식물 쓰레기를 이용하여 메탄가스와 발효사료 및 액체비료를 제조하기 위한 처리시스템 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120021496A true KR20120021496A (ko) | 2012-03-09 |
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ID=46129772
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Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR20120021496A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160097551A (ko) * | 2015-02-09 | 2016-08-18 | 주식회사 엠오에이 | 음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치 및 이를 이용한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 방법 |
| KR20230156530A (ko) * | 2022-05-06 | 2023-11-14 | 서울대학교산학협력단 | 열가수분해 공정과 다단 혐기성 소화 공정을 결합한 유기성 폐기물 처리장치 및 처리방법 |
-
2010
- 2010-08-04 KR KR20100075240A patent/KR20120021496A/ko active IP Right Grant
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