KR20120056958A - 음식물쓰레기 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음식물쓰레기를 처리하는 장치에 관한 것으로서, 음식물쓰레기를 초미세입자로 분쇄하고 발생한 오수와 함께 처리할 수 있게 구성한 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치는 배수구와 연결된 하우징과, 상기 하우징의 하단부에 장착되며 회전축은 상기 하우징의 내부로 연장된 모터와, 상기 모터의 회전축에 장착되며 상기 하우징으로 투입된 음식물쓰레기를 단계별로 절단할 수 있게 상하로 배치된 직경이 다른 복수의 절단날들과, 상기 복수의 절단날을 감싸며 상기 배수구와 연통되도록 상기 하우징의 내부에 장착된 망과, 상기 하우징의 하단에 연장되는 배수관 및, 상기 배수관을 개폐하는 밸브를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

음식물쓰레기 처리장치{Food Waste Treatment Apparatus}
본 발명은 음식물쓰레기를 처리하는 장치에 관한 것으로서, 특히 음식물쓰레기를 초미세입자로 분쇄하고 발생한 오수와 함께 처리할 수 있게 구성한 것이다.
개수대에는 큰 입자의 음식물쓰레기를 거를 수 있게 거름망이 안착되며, 거름망을 통과한 작은 입자의 고형물은 오수와 함께 하수도로 배수된다. 배수된 작은 입자의 고형물은 오수처리장으로 유입되며, 작은 입자의 고형물로 인해 공공수역의 오염을 가중(BOD, SS 4~17배 증가)시키게 된다.
특히, 현재 운영 중인 오수처리장을 계획할 때는 분쇄된 음식물쓰레기의 유입이 없는 것을 전제로 설계수질을 결정하여 왔기 때문에 음식물쓰레기가 오수종말처리시설로 유입될 경우에는 구조물, 처리공정 및 운영방법의 변경은 물론 기계설비 및 전기설비 등의 교체도 요구된다. 뿐만 아니라, 분쇄과정에서 발생되는 고형물질의 퇴적 등으로 오수의 흐름 방해, 퇴적물의 부패로 인한 악취 발생과 오수관거가 파손된 경우 지오수오염을 증가시키게 된다.
따라서 오수ㆍ분뇨 및 축산폐수의 처리에 관한 법률 제17조 및 동법시행령 제10조 및 환경부고시 제1995-69(‘95. 6.30)호의 규정에 의하여 주방에서 발생하는 음식물 찌꺼기 등을 분쇄하여 오수와 함께 배출하는 기기인 주방용 오물분쇄기는 제조ㆍ수입ㆍ판매나 사용을 금지하고 있다.
일부 국가에서는 디스포저의 상용화가 이루어졌는데, 그 중 일본의 경우에는 디스포저 단독설치를 금지하고 하수도에 대한 부하를 높이지 않도록 하기 위해 정화조와 접속하여야 하며, 이 경우 방류수질은 BOD 10mg/L 이하, T-N 10mg/L 이하, T-P 1mg/L 이하를 보장하는 조건 하에서 디스포저 폐수처리시스템의 인가가 이루어지고 있다.
이 밖에 여러 업체에서 개발한 소형 음식물쓰레기 처리장치는 건조기와 소멸식 발효기가 있으며, 건조기는 음식물쓰레기의 수분함량을 15~20%로 유지하기 위해 열풍 및 히터로 건조하여 일반쓰레기로 버리는 것으로서 건조에너지가 많이 소요되는 단점이 있다. 건조기보다 좀 더 진보된 것으로서 음식물쓰레기를 파쇄하고 탈수하여 수분함량 75~80%의 탈수케이크를 열풍 및 히터로 건조하여 수분함량을 15~20%로 건조하는 분쇄건조기가 있으나, 단순 건조보다는 에너지 비용이 적게 들지만 탈수 케이크의 수분함량이 75~80%나 되어 이 또한 과다한 수분을 건조하는 많은 건조에너지 비용이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 고속발효를 이용한 소멸기가 있으나, 이는 발효 중의 악취가 많이 발생하고 수분 조절제 및 발효미생물의 계속적인 투입이 필요하다는 번거로움이 있다.
본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 개수대에서 배출되는 고형물을 초미세입자로 분쇄함으로써 오수처리장에 유입되기 이전에 미생물 등에 의해 분해될 수 있게 구성한 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치는 배수구와 연결된 하우징과, 상기 하우징의 하단부에 장착되며 회전축은 상기 하우징의 내부로 연장된 모터와, 상기 모터의 회전축에 장착되며 상기 하우징으로 투입된 음식물쓰레기를 단계별로 절단할 수 있게 상하로 배치된 직경이 다른 복수의 절단날들과, 상기 복수의 절단날들을 감싸며 상기 배수구와 연통되도록 상기 하우징의 내부에 장착된 망과, 상기 하우징의 하단에 연장되는 배수관 및, 상기 배수관을 개폐하는 밸브를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 하우징의 상부 쪽에는 오버플로우관이 연장된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 회전축의 상단에는 스크루가 장착되어 투입된 음식물쓰레기를 하부로 강제 이동시킨다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 복수의 절단날들은 상부에 위치한 절단날의 직경이 하부에 위치한 절단날의 직경보다 작은 배치구조로 회전축에 장착된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 배수관은 오수처리조로 연결되고, 상기 오수처리조에서 연장된 오수관은 하수도로 연장된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 오버플로우관과 상기 배수관은 오수처리조로 연결되고, 상기 오수처리조에서 연장된 오수관은 하수도로 연장된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 망은 양단이 개방된 원통형 구조로서, 상기 망의 양단은 하우징 내측 상면과 하면에 고정된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 망은 10~100㎛의 크기로 분쇄된 음식물쓰레기의 입자가 통과할 수 있는 200~300메쉬 구조이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 오수처리조 하부에는 상기 오존발생기로부터 오존을 오수처리조에 공급하는 블로워(Blower)가 연결된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 오수처리조는, 내부 바닥에 산기관이 설치되고, 산기관은 블로워(Blower)와 연결된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 오수처리조의 내부에는 활성판들이 간격을 두고 상하로 배치되며, 상기 활성판은 상부로 볼록하도록 저면에 홈들이 형성된 판구조로서, 홈과 홈의 경계부위에는 구멍이 형성된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 활성판들은 하부에 위치한 활성판의 구멍과 상부에 위치한 활성판의 홈이 대응하도록 배치된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 오수처리조의 상부에는 자외선램프가 장착되어 오수로 자외선을 조사하며, 상기 활성판들 중에서 최상층의 활성판 상면에는 광촉매가 위치한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 광촉매의 직경은 상기 홈의 직경보다 크다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 하우징의 내측면에는 돌기가 형성된다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치는 다단의 절단날을 이용하여 음식물쓰레기를 초미세입자 형태로 분쇄함으로써 오수와 함께 배출되는 음식물쓰레기가 오수처리장에 도착하기 이전에 이미 미생물에 의해 용이하게 분해될 수 있다는 장점이 있다. 따라서 오수처리장에서 오수처리과정을 감축시킬 수 있으며 또한 정화에 필요한 화학물질의 첨가를 줄일 수 있어 친환경적이라는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치는 오수에 포함된 초미세입자의 음식물쓰레기를 다양한 방식으로 분해 및 정화할 수 있도록 구성하여 별도의 정화과정이 필요하지 않다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치의 개념도이고,
도 2는 도 1에 도시된 분쇄부의 평단면도이며,
도 3은 도 1에 도시된 오수처리조를 나타낸 상세도이고,
도 4는 도 3에 도시된 활성판의 효과를 나타낸 상세도이며,
도 5는 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치에 슬러지 처리부가 추가된 상태의 개념도이다.
아래에서는 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도면에서, 도 1은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치의 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 분쇄부의 평단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 오수처리조를 나타낸 상세도이고, 도 4는 도 3에 도시된 활성판의 효과를 나타낸 상세도이다. 그리고 도 5는 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치에 슬러지 처리부가 추가된 상태의 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 음식물쓰레기 처리장치(100)는 음식물쓰레기가 투입되는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 하단에 장착되며 회전축(121)이 하단부를 관통해 내부로 연장된 모터(120)와, 상기 모터(120)의 회전축(121)에 장착되어 하우징(110) 내부로 투입된 음식물쓰레기를 초미세입자로 분쇄하는 다단의 절단날(123)과, 상기 다단의 절단날(123)을 감싸는 미세망(111)을 포함하며, 상기 하우징(110)에는 오버플로우관(113)이 연장되고 하단에는 배수관(115)이 연장되며 오버플로우관(113)과 배수관(115)은 오수처리조(130)로 연장된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 오수처리조(130)는 오존발생기(160)에서 발생한 오존이 오수처리조(130)의 내부로 유입되도록 블로워(Blower)(150)가 형성되어 오수에 오존을 공급한다.
아래에서는 이와 같이 구성된 음식물쓰레기 처리장치에 대해 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치(100)는 오수와 함께 음식물쓰레기를 처리하기 때문에 개수대에 장착할 경우, 개수대의 배수구(10)에 거름망을 설치하지 않더라도 무방하나, 사용자의 필요에 따라 배수구(10)에 거름망을 설치할 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 개수대에 투입된 음식물쓰레기는 오수와 함께 배수구(10)를 통해 음식물쓰레기 처리장치(100)로 유입된다.
개수대의 배수구(10)에는 양단이 폐쇄된 원통형 구조의 하우징(110)이 연결된다. 원통 구조의 하우징(110)의 상면이 개수대의 배수구(10)와 연결되며, 하우징(110)의 하면에는 모터(120)가 장착된다.
모터(120)는 그 회전축(121)이 하우징(110)의 하면 중심을 관통해 하우징(110)의 안쪽에 수직하게 위치한다. 하우징(110)의 하면에는 하우징(110)에 담긴 오수가 누수되지 않도록 패킹부재(127)가 장착되며, 패킹부재(127)에 회전축(121)이 삽입되어 회전한다. 따라서 오수 및 음식물쓰레기가 하우징(110) 내로 투입되더라도 누수가 발생하지 않는다.
도 2에 보이듯이, 모터(120)의 회전축(121)에는 다단의 절단날(123)이 상하로 배치되는데, 상부에 위치한 절단날(123)의 직경은 작고, 상대적으로 하부에 위치한 절단날(123)의 직경은 크다. 따라서 회전축(121)에 장착된 다단의 절단날(123)들은 마치 원추형 구조로 배치된다. 그리고 회전축(121)의 상단에는 스크루(125)가 장착된다.
이와 같이 회전축(121)에는 다단의 절단날(123)과 스크루(125)가 장착되며, 절단날(123)을 원통 구조의 미세망(111)으로 감싼다. 미세망(111)은 10~100㎛의 초미세입자의 음식물쓰레기가 통과할 수 있도록 200~300메쉬의 개방형 원통형 구조이다.
미세망(111)의 직경은 하우징(110)의 상면에 연결된 배수구(10)의 직경보다 크며, 미세망(111)은 하우징(110) 내부에서 상면과 하면에 고정되어 위치한다. 따라서 하우징(110)의 내부는 미세망(111)에 의해 안쪽과 바깥쪽으로 구분되며 미세망(111)의 안쪽에 모터(120)의 회전축(121)이 위치한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 미세망(111)의 안쪽에 위치한 다단의 절단날(123)들은 원추형 형태로서 상부에 위치한 절단날(123)은 미세망(111)과의 간격이 넓고, 상대적으로 하부에 위치한 절단날(123)은 미세망(111)과의 간격이 좁다. 따라서 하우징(110)으로 투입된 입자 큰 음식물쓰레기는 상부에 위치한 절단날(123)과 접하여 작은 입자의 음식물쓰레기로 절단되고, 그 아래에 위치한 직경이 큰 절단날(123)에 의해 더욱 미세한 입자로 절단된다. 따라서 음식물쓰레기는 다단의 절단날(123)에 의해 10~100㎛의 초미세입자로 절단된다. 특히 회전축(121)의 상단에는 스크루(125)가 장착되어 투입된 음식물쓰레기를 하부로 강제 이동시킨다.
한편, 하우징(110)에 음식물쓰레기와 오수가 투입되면 투입된 음식물쓰레기는 미세망(111)의 안쪽에 위치하고 오수는 미세망(111)을 통과해 하우징(110) 내부에 소정의 높이까지 채워진다. 이때, 모터(120)가 작동하면, 하우징(110) 내부의 오수는 유동하게 되고, 유동에 의해 밀도가 낮은 음식물쓰레기 또한 오수의 흐름을 따라 유동하게 되는데, 유동 중에 음식물쓰레기가 스크루(125)와 접할 경우 스크루(125)에 의해 하부로 강제 이동하게 되면서 절단날(123)에 의해 초미세입자 형태로 절단된다. 또한 하우징(110)의 내측면에는 돌기(112)가 하우징(110)의 수직방향으로 형성된다. 돌기(112)는 모터(120)에 의해 오수가 회전할 때에 와류를 형성하여 원심력에 의해 미세망(111)의 안쪽에 부착된 음식물쓰레기가 미세망(111)에서 떨어져 스크루(125) 및 절단날(123)로 진입되도록 한다. 또한, 하우징(110)의 내부를 청소하기 위해 맑은 물을 투입하였을 때에도 청소의 효과를 증대시킨다.
이와 같이 구성된 하우징(110)의 측부에는 오버플로우관(113)이 연결되고 하우징(110)의 하면에는 배수관(115)이 연결된다. 하우징(110)에서 연장된 오버플로우관(113) 및 배수관(115)은 오수처리조(130)에 연결되며, 배수관(115)에는 전자밸브(117)가 장착되어 입력된 전기적신호에 의해 배수관(115)을 개방하거나 폐쇄한다.
다단의 절단날(123)에 의해 초미세입자로 절단된 음식물쓰레기는 미세망(111)을 통과하게 된다. 만약 입자가 큰 음식물쓰레기의 경우에는 미세망(111)을 통과하지 못하고, 스크루에 의해 하강하면서 절단날(123)에 의해 초미세입자로 절단된다. 한편 초미세입자로 절단된 음식물쓰레기는 오수와 함께 유동하면서 미세망(111)을 통과하게 되고 전자밸브(117)가 개방되면 배수관(115)을 통해 오수처리조(130)로 흘러간다. 만약 하우징(110)에 투입된 오수가 많아 오수의 수위가 오버플로우관(113)의 레벨보다 높을 경우 오수는 바로 오버플로우관(113)을 통해 오수처리조(130)로 유입된다. 오버플로우관(113)을 통해 오수처리조(130)로 흘러가는 오수 또한 미세망(111)을 통과한 오수로서 오수에 포함된 음식물쓰레기는 초미세입자인 상태로 오수처리조(130)로 배수된다.
오수처리조(130)의 내부 하단에는 산기관(133)이 설치되고, 산기관(133)을 통해 0.1~10㎛ 크기의 초미세오존기포가 오수처리조(130)의 내부로 투입되는데, 산기관(133)은 초미세오존기포를 공급하는 오존발생기(160)와 블로워(Blower)(150)에 연결된다. 따라서 오존발생기(160)와 블로워(Blower)(150)에서 발생한 오존기포는 산기관(133)을 통해 초미세오존기포로 오수처리조(130)의 내부로 투입되며, 투입된 오존기포는 상부로 부유하면서 오수처리조(130)로 유입된 유기물인 초미세입자의 음식물쓰레기와 오수를 정화한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 오수처리조(130)의 일측 하단에 배수관(115) 및 오버플로우관(113)이 합류하여 연결되고, 오수처리조(130)의 타측 상부에 오수관(119)이 연결되며 오수관(119)을 통해 정화된 오수가 하수도로 흘러간다.
한편, 오수처리조(130)의 내부에는 유기물인 초미세입자 상태의 음식물쓰레기가 오존이 포함된 미세버블에 의해 정화되는 효율을 증대시키기 위해 활성판(170)들이 간격을 두고 상하로 배치된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 활성판(170)은 평판에 상부로 볼록하게 저면에 홈(171)이 형성된 구조이며, 홈(171)과 홈(171)의 경계부위에는 버블이 통과할 수 있도록 구멍(173)이 형성된다. 그리고 하부에 위치한 활성판(170)과 상부에 위치한 활성판(170)의 배치구조에 있어서 하부에 위치한 활성판(170)의 구멍(173)을 통해 부유한 버블이 상부에 위치한 활성판(170)의 홈(171) 안쪽으로 유입될 수 있게 배치된다. 즉 상부에 위치한 활성판(170)은 하부에 위치한 활성판(170)에 대해 홈(171)의 직경에 대해 1/2 거리만큼 엇갈리게 배치되어 오존기포가 유기물미립자와 접촉하는 시간을 증가시켜 음식물쓰레기 미립자의 정화의 효율을 증가시키게 된다.
아래에서는 이와 같이 구성된 음식물쓰레기 처리장치의 작동관계에 대해 설명한다.
개수대의 배수구(10)를 통해 투입된 오수와 음식물쓰레기는 배수구(10)와 연통된 미세망(111)을 따라 하우징(110) 내부로 투입된다.
오수는 미세망(111)을 통과하여 하우징(110) 내부에 오버플로우관(113)의 높이까지 저장되지만, 미세망(111)을 통과하지 못한 음식물쓰레기는 미세망(111)의 내부에 위치한다. 이 상태에서 음식물쓰레기 처리장치(100)의 모터(120)를 작동시키면 모터(120)의 회전축(121)이 회전하면서 미세망(111) 안쪽에 위치한 음식물쓰레기를 초미세입자로 분쇄한다. 분쇄과정에 대해서는 앞에서 구체적으로 설명하였기에, 여기에서는 간략하게 설명한다. 회전축(121)이 회전하면서 스크루(125)는 음식물쓰레기를 하부로 강제 이동시키며 다단으로 배치된 절단날(123)은 스크루(125)에 의해 강제 진입된 음식물쓰레기 또는 오수의 유동에 의해 유동하는 음식물쓰레기를 초미세입자의 음식물쓰레기로 단계적으로 절단한다.
초미세입자의 음식물쓰레기는 오수와 함께 하우징(110)에 저장되며, 모터(120)의 작동이 정지되고 전자밸브(117)가 개방되면 하우징(110)의 오수는 배수관(115)을 통해 오수처리조(130)로 유입된다. 만약, 하우징(110)으로 투입된 오수의 양이 많을 경우 오수는 오버플로우관(113)을 통해 오수처리조(130)로 유입된다.
배수관(115) 및 오버플로우관(113)을 통해 오수처리조(130)로 유입된 오수는 오수처리조(130)의 일측 하단부로 유입되며, 오수는 산기관(133)에서 배출된 미세오존버블과 함께 상부로 올라간다. 미세버블에는 오존발생기(160)에서 발생한 오존이 포함되어 있으며, 미세버블은 상승하면서 맨 하단에 위치한 활성판(170)과 접하게 되는데, 대부분의 미세버블은 활성판(170)의 홈(171)에 포집되고, 나머지 일부의 미세버블은 활성판(170)의 구멍(173)을 통해 상부로 올라간다. 한편 홈(171)에 포집된 미세버블은 그 양이 증가하면서 홈(171) 내에 가득 채워지고 홈(171)을 가득 채운 버블은 홈(171)의 외측으로 나와 구멍(173)을 통해 상부로 올라간다.
이와 같이 오존이 포함된 미세버블이 활성판(170)의 홈(171)에 정체됨에 따라 오수처리조(130)의 하단부로 유입된 오수는 버블과의 접속시간이 길어지면서 오수의 정화효율을 증대된다.
오수의 정화효율을 증대시키는 활성판(170)은 오수처리조(130)의 내부에 다층으로 간격을 두고 배치된다. 한편 하부에서 올라온 버블은 상부에 위치한 활성판(170)의 홈(171)에 유입되며 홈(171)으로 유입된 버블의 양이 증가하면 앞에서 설명한 바와 같이 구멍(173)을 통해 상부로 올라간다. 이와 같이 오수처리조에 장착된 복수의 활성판(170)을 모두 통과한 오수는 오수관(119)을 통해 하수도로 배출된다.
그리고 오수처리조(130)의 상부에 위치한 오수는 정화과정을 거친 오수이며, 정화과정을 거친 오수는 오수관(119)을 통해 하수도로 배출된다.
한편, 오수처리조(130)의 상부에는 자외선램프(141)가 설치되고, 오수처리조(130)의 내부에는 광촉매가 도포되며, 또한 최상부에 위치한 활성판(170)의 상면에는 볼 형태의 광촉매(143)를 위치한다. 광촉매(143)는 자외선램프(141)에서 발생하는 자외선을 받아 오수처리조(130)에서 유동하면서 수용된 유기물과 접촉면을 늘려 산화분해과정을 효율적으로 하여 환경정화(유기물분해, 항균, 악취제거)하는 기능을 촉진한다. 여기에서 광촉매(143)의 직경은 활성판(170)의 홈(171) 직경보다 커야 한다. 만약 볼 형태의 광촉매(143) 직경이 홈(171)의 직경보다 작으면 활성판(170)의 볼록부 사이에 위치하여 구멍(173)을 폐쇄할 수 있기 때문에 활성판(170)의 구멍(173)을 폐쇄하지 않도록 광촉매(143)의 직경은 홈(171)의 직경보다 큰 것이 바람직하다.
또한 정화처리 중에 발생하는 냄새는 오존, 자외선을 이용하여 분해함과 동시에 음식물쓰레기에 서식하는 각종 세균을 살균하여 음식물쓰레기 처리과정 중에 발생하는 여러 가지 환경적인 문제를 해결한다.
자외선램프(141)는 200 ~ 300nm의 파장의 빛을 발생시켜 오수처리조(130)로 투입된 오존의 산화력을 상승시킬 수 있다. 자외선은 단 수 초 만에 미생물의 유전자를 변화시켜 비활성화시키는 자외선살균 효과 및 용존 오존이 자외선에 의하여 광분해 되는 초기 반응의 결과로 과산화수소가 중간물질로 생성되고, 생성된 과산화수소는 OH라디칼을 생성하며, OH라디칼의 강력한 산화력은 유기물을 분해하여 정수한다.
아래에서는 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치에 대한 예를 상세하게 설명한다. 그러나 아래에서 설명한 예는 예시적인 목적일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
미국 등 일부 국가에서 사용하고 있는 음식물쓰레기 처리장치는 개수대에 부착되어 음식물쓰레기를 분쇄한 후 오수로 직접 방류하는 구조로서, 오수처리장의 부하를 높여 오수처리장 건설 및 운전에 많은 비용이 들고 운전방법의 변경이 불가피하다. 따라서 일부 국가를 제외하고는 현재 환경단체로부터 많은 반대에 부딪혀 채택하고 있지 않으며, 특히 법적 규제를 통해 금지하고 있다.
본 발명은 음식물쓰레기 처리장치에 오수처리장치를 부가하여 음식물쓰레기를 초미세입자로 분쇄한 후 초미세입자가 포함된 오수를 정화한 상태로 방출하는 것으로서, 종래의 음식물쓰레기 처리장치인 디스포저와 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치를 비교한다.
분쇄 입도 및 방류수질 변화
구분 디스포저 하수 본 발명 하수 주방싱크하수
입도 ND 10~50㎛ ND
BOD 2,380 ㎎/ℓ 100~150 ㎎/ℓ 260 ㎎/ℓ
COD 500~600 ㎎/ℓ 200~300 ㎎/ℓ 500~600 ㎎/ℓ
T-N 79 ㎎/ℓ 50~60 ㎎/ℓ 63 ㎎/ℓ
T-P 13 ㎎/ℓ 8~10 ㎎/ℓ 23 ㎎/ℓ
SS 3,500 ㎎/ℓ 180~200 ㎎/ℓ 400 ㎎/ℓ
대장균(MPN/㎖) 7×107 - 7×107
※ 가정에서의 디스포저 하수 및 주방싱크하수 자료는 2009년 2월 금오공과대학 환경공학과 김동욱의 박사학위논문에서 발췌하였음.
※ ND는 No Data로서, 제시된 기준치 데이터가 없다는 의미이다.
※ -는 검출된 데이터가 없다는 의미이다.
[표 1]에 보이듯이, 종래의 디스포저는 매우 높은 오염농도를 보임으로서 오수ㆍ분뇨 및 축산폐수의 처리에 관한 법률 제17조 및 동법시행령 제10조 및 환경부고시 제1995-69('95. 6.30)호의 규정에 의하여 주방에서 발생하는 음식물 찌꺼기 등을 분쇄하여 오수와 함께 배출하는 기기인 주방용오물분쇄기는 제조ㆍ수입ㆍ판매나 사용을 금지하고 있으며, 음식물 찌꺼기 등을 분쇄하여 오수와 함께 배출하는 기기인 경우에는 주방용오물분쇄기에 해당되어 제조ㆍ수입ㆍ판매나 사용을 금지하고 있다.
이에 반해 본 발명은 음식물쓰레기를 초미세입자로 분쇄한 후 오수처리함으로써, 방류되는 오수의 오염도가 일반 가정의 주방에서 나오는 하수의 수질보다 양호하다. 따라서 오수종말처리시설의 정상적인 처리에 지장을 초래하지 않는다.
특히 기존에 설계된 오수처리장은 설계 시에 음식물쓰레기가 유입되지 않은 것을 전제로 설계되었기 때문에, 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치를 사용할 경우 오수종말처리시설의 추가적인 구성이 필요치 않고 종래의 오수처리종말시설을 그대로 유지할 수 있다.
또한, 음식물쓰레기에서 발생하는 악취는 오존 및 광촉매를 이용하여 제거할 수 있다.
악취제거의 메커니즘을 살펴보면, 트리메틸아민(Trimethylamine:TMA)은 디메틸아민(Dimethylamine: DMA)으로 분해되고, 다시 메틸아민(Methylamine : MA)으로 분해되며, 이는 다시 암모니아(ammonia)로 분해되고, 암모니아(Ammonia)는 아질산염(nitrite) 또는 질산염(nitrate)으로 되어 악취가 없는 물질로 변하게 된다.
또한 황화수소(Hydrogen sulfide)는 유황(element sulfur) 또는 황산염(sulfate)으로 되어 악취가 없는 물질로 변하게 되며 메틸머캅탄(Methyl mercaptan)도 유황(element sulfur) 또는 황산염(sulfate)으로 되어 악취가 없는 물질로 변하게 된다.
따라서 본 발명에서는 음식물쓰레기를 처리하는 과정 중에 발생하는 악취를 제거하고자, 오수처리조의 내부를 광촉매(TiO2)로 도포하고, 380nm의 자외선램프를 설치하여 자외선의 빛에너지에 의해 생성된 전자와 정공이 활성산소종을 생성하여 음식물쓰레기인 초미세입자 중에 서식하는 세균을 살균하고, 악취를 제거한다.
아래의 [표 2]는 본 발명 및 종래의 음식물쓰레기 처리장치에서 발생하는 악취를 비교한 것으로서, 악취는 가스텍 검지관으로 측정하고, 대장균은 음식물쓰레기 침출수의 리터당 수를 계산한 것이다.
악취 및 세균의 변화
구 분 대조구 본 발명
암모니아(Ammonia) 100 ppmv 0 ppmv
트리메틸아민(Trimethylamine : TMA) 30 ppmv 0 ppmv
메틸머캅탄(Methyl mercaptan) 50 ppmv 0 ppmv
황화수소(Hydrogen sulfide) 50 ppmv 0 ppmv
대장균 4,500마리/L -
[표 2]에 기재된 바와 같이, 본 발명에서는 암모니아, 트리메틸아민, 메틸머캅탄, 황화수소, 대장균 등이 검출되지 않아 종래의 음식물쓰레기 처리기 보다 그 효능면에서 월등함을 알 수 있다.
한편, 물은 통상 분자(H2O) 단독으로 존재하지 않으며, 실상은 포도송이처럼 덩이형태로 존재하는데, 이것을 물의 클러스터(Cluster)라 칭한다. 대체로 물은 36~37개의 클러스터로 존재하는데, 오염된 물은 클러스트의 개수가 200~300개 정도이고, 심하게 부패된 폐수의 경우에는 클러스트의 개수가 무려 1,000개 이상으로 뭉치기도 한다.
본 발명에서 오수처리조로 투입되는 미세오존기포는 분쇄된 음식물쓰레기와 접촉하면서 물의 클러스터(Cluster)를 작게 부스고 오존의 강한 산화력으로 초미세유기물입자의 음식물쓰레기를 산화시켜 정수한다.
한편 국내 환경부 고시에 따르면, 표 3과 같이 규정하고 있다.
건축물의 용도별 오수발생량 산정방법(환경부고시 제1999-128호)
분류
번호		 용 도 1일 오수발생량 BOD농도
mg/L		 비 고
3


 주택
시설
단독주택
 200ℓ / 인 200 연면적이 100㎡이하인 경우에는 5인으로 하고, 100㎡을 넘는 부분의 면적에 대하여는 30㎡마다 1인을 가산함. 다만, 연면적 220㎡를 넘는 경우에는 10인으로 함.

공동주택
 200ℓ / 인 200 1가구는 3.5인으로 하고, 거실 수가 2를 초과할 경우에는 1거실마다 0.5인을 가산함. 다만, 1가구가 1거실만으로 구성되어 있는 경우에는 2인으로 할수 있음.
하숙, 합숙소 200ℓ / 인 200 거실바닥면적 1㎡당 0.2인으로 함. 다만, 고정침대 등으로 정원이 명확한 경우 기숙사에 따름.
기숙사, 군대숙소, 노유자시설 200ℓ / 인 200 인원은 정원으로 함.
본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치는 환경부에서 고시한 BOD수치를 만족하여 적합하지만, 종래의 음식물쓰레기 처리장치는 BOD수치를 만족하지 못하여 건축물에 시공하기에 어려움이 있다.
한편, 앞에서 설명한 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치에 있어서, 아래와 같은 구성을 추가하여 정수기능을 더욱 향상시킬 수 있다.
미분해된 유기물은 분해된 유기물에 비해 극히 작은 양으로서 슬러지를 처리하는 구성요소가 필요하지 않으나, 음식물쓰레기의 양이 급격이 증가하는 경우와 같이 비정상적인 경우를 대비하여 슬러지 처리부를 추가 설치할 수 있다.
슬러지 처리부(180)는 도 5에 도시된 바와 같이, 오수처리조(130)의 내부에 설치되어 부유하는 슬러지를 모으는 슬러지 포집통(181)과, 슬러지 포집통(181)에 연결되어 오수처리조(130) 밖으로 연장된 덕트(183) 및, 덕트(183)를 통해 배출된 슬러지를 건조하는 건조실(185)을 포함한다.
오수처리조의 상부에 위치한 정화된 오수 중에 분해되지 않은 유기물 즉 음식물쓰레기가 존재할 경우 오수면에 장착된 슬러지 포집통(181)으로 유입되는데, 슬러지 포집통(181)으로 유입된 버블들은 슬러지 상태가 되고, 슬러지 포집통(181)에 모인 슬러지는 덕트(183)를 통해 오수처리조(130) 밖으로 흘러간다.
덕트(183)를 따라 흘러간 슬러지는 슬러지 건조실(185)로 유입되며, 건조실(185)에서 슬러지가 건조된 후, 사용자에 의해 건조된 슬러지가 배출되어 제거된다.
10 : 배수구
100 : 음식물쓰레기 처리장치
110 : 하우징
111 : 미세망
112 : 돌기
113 : 오버플로우관
115 : 배수관
117 : 전자밸브
119 : 오수관
120 : 모터
121 : 회전축
123 : 절단날
125 : 스크루
127 : 패킹부재
130 : 오수처리조
133 : 산기관
141 : 자외선램프
143 : 광촉매
150 : 블로워
160 : 오존발생기
161 : 오존관
170 : 활성판
171 : 홈
173 : 구멍
180 : 슬러지 처리부
181 : 슬러지 포집통
183 : 덕트
185 : 건조실

Claims (15)

  1. 배수구와 연결된 하우징과,
    상기 하우징의 하단부에 장착되며 회전축은 상기 하우징의 내부로 연장된 모터와,
    상기 모터의 회전축에 장착되며 상기 하우징으로 투입된 음식물쓰레기를 단계별로 절단할 수 있게 상하로 배치된 직경이 다른 복수의 절단날들과,
    상기 복수의 절단날들을 감싸며 상기 배수구와 연통되도록 상기 하우징의 내부에 장착된 망과,
    상기 하우징의 하단에 연장되는 배수관 및,
    상기 배수관을 개폐하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 상부 쪽에는 오버플로우관이 연장된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전축의 상단에는 스크루가 장착되어 투입된 음식물쓰레기를 하부로 강제 이동시키는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 절단날들은 상부에 위치한 절단날의 직경이 하부에 위치한 절단날의 직경보다 작은 배치구조로 회전축에 장착된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배수관은 오수처리조로 연결되고, 상기 오수처리조에서 연장된 오수관은 하수도로 연장된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 오버플로우관과 상기 배수관은 오수처리조로 연결되고, 상기 오수처리조에서 연장된 오수관은 하수도로 연장된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 망은 양단이 개방된 원통형 구조로서, 상기 망의 양단은 하우징 내측 상면과 하면에 고정된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 망은 10~100㎛의 크기로 분쇄된 음식물쓰레기의 입자가 통과할 수 있는 200~300메쉬 구조인 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 오존발생기는 블로워에서 공급되는 공기에 의해 발생한 오존을 오수처리조의 하부에 설치된 산기관으로 공급되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 오수처리조는, 내부 바닥에 산기관이 설치되고, 산기관은 블로워와 오존발생기에 연결된 것을 음식물쓰레기 처리장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 오수처리조의 내부에는 활성판들이 간격을 두고 상하로 배치되며,
    상기 활성판은 상부로 볼록하도록 저면에 홈들이 형성된 판구조로서, 홈과 홈의 경계부위에는 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 활성판들은 하부에 위치한 활성판의 구멍과 상부에 위치한 활성판의 홈이 대응하도록 배치된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 오수처리조의 상부에는 자외선램프가 장착되어 오수로 자외선을 조사하며, 상기 활성판들 중에서 최상층의 활성판 상면에는 광촉매가 위치하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 광촉매의 직경은 상기 홈의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 내측면에는 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
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