KR20150017496A - 음식물쓰레기 진공건조처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기 진공건조처리시스템에 관한 것으로서, 특히 장치구성이 간단하여 음식물쓰레기 수거차량에 탑재할 수도 있어, 수거이동 중에도 음식물쓰레기를 진공건조 처리할 수 있는 음식물쓰레기 진공건조처리시스템에 관한 것이다. 본 발명의 음식물쓰레기 진공건조처리시스템은 투입된 음식물쓰레기를 진공상태탱크 내 발열체에서 방출된 빛이 열로 변환되어 음식물쓰레기를 멸균 및 건조시키고, 건조되는 과정에서 발생하는 기화 및 승화된 기체를 응축하여 응축수로 배출하며 비응축된 기체를 대기방출 하도록 구성되어 있어 음폐수도 동시에 처리할 수 있는 장치이다. 따라서, 본 발명은 진공상태 탱크내에서 열파장이 음식물쓰레기 표면에 직접 닿으면 열로 변환되어 건조가 빠르게 진행됨으로써 악취를 내지 않고 운반 및 대기 중 발생하는 침출수나 부패로 인한 병해충, 균 증식 등을 현저히 감쇄시킬 수 있어 위생적인 처리 및 재활용이 가능해지게 된다.

Description

음식물쓰레기 진공건조처리시스템{System for drying/treating food waste in vacuum}

본 발명은 음식물쓰레기 진공건조처리시스템에 관한 것으로서, 특히 음식물 쓰레기와 음폐수를 동시에 진공건조 처리하여 악취와 부패, 침출수에 의한 오염, 세균 등의 번식을 확산 방지할 뿐 아니라, 컴팩트한 구성으로 운반차량에 탑재하여 수거과정에서 실시간으로 처리할 수도 있도록 한 음식물쓰레기 진공건조처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 상가에서 방출되는 음식물쓰레기는 별도의 분리수거를 통해 소각 또는 매립하거나 사료나 퇴비로 재활용되고 있음은 주지된 사실이다.

즉, 각지에서 방출되는 음식물쓰레기를 차량으로 수거하여 집하장에 모은 상태에서 음폐수는 탈수 후 해양투기(2012년 말 이후 투기 금지) 또는 지자체에서 환경 오염도를 낮춘 다음 하수종말처리장으로 보내어지고 있고, 쓰레기는 분쇄 및 건조처리 후 소각 또는 매립시키거나 이와는 별도로 가축용 사료나 농작용 퇴비 등의 상품으로 재활용하기도 한다.

이 경우 음식물쓰레기를 수거하는 차량은 이동 중에 부패로 인한 심한 악취가 발생할 뿐만 아니라, 이렇게 음식물쓰레기가 모인 집하장에서는 부패와 악취가 더 심하게 발생하므로 집결된 음식물쓰레기의 분쇄 및 건조에 각별한 관리가 필요하게 된다.

또한 음식물쓰레기가 부패되면서 해충이 발생되고 병원체가 확산되어 악취가 발생하며 함유된 수분이 오염물질로 변하여 더욱 더 오염을 부추기게 되어 운송도중과 처리될 때까지의 소요시간이 오염물질을 극대화시키는 요인이 되고 있다.

이 오염되어지는 물질은 모든 구간에서 모르게 외부로 방출되어 우리가 모르는 질병을 발생하게 하는 요인이 된다. 급기야 현대에 발생하는 미지의 병원체들은 매개체로써 또한 숙주로써 해충이 매개하므로 더욱 더 질병이 확대되어 지고 있는 것을 알 수 있다.

그러므로 배출되어지는 음식물쓰레기는 시간이 지체되지 않고 안전하게 처리되는 것이 바람직하다.

따라서 최근에는 상기 음식물쓰레기를 수거하는 과정에서부터 직접 멸균과 살충을 하면서 음폐수도 처리하고 건조하며 분쇄할 수 있도록 하는 처리장치가 요구되어 지고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 점을 감안하여 안출된 것으로, 진공 밀폐된 상태에서 열 파장 방출을 통해 복사열로 음식물쓰레기를 가열 건조하고, 이때 기화되는 가스를 응축시켜 배출하여 위생적인 처리 및 재활용이 가능하도록 하며, 컴팩트한 구성으로 운반차량에 탑재하여 수거과정에서도 실시간으로 처리할 수 있도록 한 음식물쓰레기 진공건조처리시스템을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음식물쓰레기 진공건조처리시스템은, 음식물쓰레기 투입구와, 투입된 음식물쓰레기에 대한 진공건조공정이 진행되는 처리장치와, 처리장치에서 발생한 증기를 응축시켜 응축수와 비응축수로 분리하는 응축분리기와, 진공배관을 통해 상기 응축분리기와 연결되며, 응축분리기에서 배출된 비응축성 기체를 대기로 배출하는 진공펌프, 및 상기 응축분리기에서 분리된 응축수를 배출하는 자동배수장치를 포함하며, 상기 처리장치는 진공건조탱크와, 상기 진공건조탱크 내의 상부에 설치되어, 열 방출을 통해 음식물쓰레기를 복사열로써 가열 건조시키는 발열체, 상기 진공건조탱크 내주에 설치되어, 진공건조탱크 내부에 투입된 음식물쓰레기를 골고루 펼쳐주기 위한 패덜식 에지테이터, 및 상기 에지테이터를 일정속도로 회전시키기 위한 진공회전체를 구비함을 특징으로 한다.

본 발명의 음식물쓰레기 진공건조처리시스템은, 진공을 이용함으로써 별도의 외부단열 및 보온이 필요 없게 된다. 이로써 발열체에서 나온 열은 손실이 적으며 사용하고자 하는 곳에 최대의 효과를 갖는 열전도도를 저해하는 물질이 없이 효율이 극대화되게 된다. 이렇게 진공건조 된 음식물쓰레기는 멸균이 되어 배출시 오염이 없고, 건조되어 있으므로 이물질을 분리파쇄 하는 데 편리하며, 배출 후에 진행되는 부패나 악취가 없게 된다.

또한 현재 음식물쓰레기를 처리 및 운반하는 중에 발생하는 악취, 침출수와 부패에 의한 오염 및 세균의 확산을 방지할 수 있고, 음폐수도 동시에 처리하여 비용절감은 물론 환경에 상당한 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 장치는 구성이 매우 간단하여 운반차량에 탑재할 수도 있어 음식물쓰레기 수거와 동시에 처리가 가능하여 이동 중 발생하는 침출수 및 부패와 악취를 제거할 수 있다.

또한 음식물쓰레기를 진공건조처리한 후 이물질을 제거하고 나온 부산물은 멸균되어 있으므로 사료로 자원화 할 수 있으며, 함수량이 적어 쉽게 분쇄되며 이는 소각이 용이하여 열을 이용하는데도 효율적이어서 대기오염 및 폐기물 처리에 대한 사회적 문제를 해소할 수 있다. 특히 젖은 쓰레기를 강제 소각 시 고열이 요구되거나 오염물질이 극대화하게 되는 것이 적다.

도 1은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 진공건조처리시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 도 1 시스템의 음식물쓰레기 진공건조처리공정을 설명하기 위한 순서도,
도 3은 도 1 시스템을 차량에 탑재한 상태를 보여주는 도면.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 기술하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 진공건조처리시스템의 구성도를 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 음식물쓰레기 진공건조처리시스템(100)은 음식물쓰레기를 투입하는 안내판인 호퍼(10)와, 음식물쓰레기가 연속 투입될 수 있도록 호퍼(10)를 통해 음식물쓰레기 투입이 감지되면 투입되는 음식물쓰레기를 진공처리장치(30) 내부로 투입하는 휘더(Rotary Feeder)(20)가 설치되게 된다.

진공처리장치(30)는 진공밀폐상태로 설계된 진공건조탱크(31), 진공건조탱크(31) 내에 설치되어 휘더(20)를 통해 투입된 음식물쓰레기를 일정하게 펼쳐주는 패덜식 에지테이터(33), 음식물쓰레기를 진공환경 속에서 가열건조시키기 위한 발열체(35), 그리고 에지테이터(33)를 회전 구동시키기 위한 진공회전체(37)로 구성된다. 진공건조탱크(31)에는 진공배기 할 수 있는 관로가 접속되며, 내부청소 및 배출을 하기 위해 후렌지를 갖추고 있다.

진공건조탱크(31)에서 나오는 기체는 비응축성기체와 응축성기체가 혼합된 상태이므로 이를 진공펌프(70)로 펌핑하기에는 부피가 크게 된다. 따라서 응축성 기체를 최대한 응축시켜 응축수로 배출하도록 응축기를 갖춘 분리기(40)가 설치된다.

분리기(40)에는 진공으로 증류된 응축성기체를 냉각시켜 응축수를 추출하도록 냉매순환관로(50)가 배설되게 된다. 분리기(40)에서 응축수는 증류된 기체를 응축시켜 액체화된 것이므로 청결한 상태(증류수 수준)로 자동 배출되게 되며, 비응축성기체와 응축되지 못한 일부기체는 진공펌프(70)를 통해 대기로 배출되도록 구성된다.

분리기(40)와 진공펌프(70) 사이에는 진공배관(60)이 배설되고, 분리기(40)의 하부에는 응축수 배출을 위한 자동배수장치(80)가 연결 설치되게 된다.

분리기(40)와 자동배수장치(80) 사이에는 배출되는 응축수의 역류를 방지하기 위한 진공역류방지장치(90)가 개재되게 된다.

이러한 구성을 갖는 도 1 시스템의 음식물쓰레기 진공건조처리과정에 대해 도 2를 통해 구체적으로 설명한다.

도 2에서, 음식물쓰레기 봉투나 모음통을 수거하여 호퍼(10)에 음식물쓰레기를 투입한다(단계 210).

호퍼(10)에서는 음식물쓰레기 투입을 감지하고 중량을 계량하게 된다(단계 220).

휘더(20)에서는 진공밀폐상태를 유지하면서 투입된 음식물쓰레기를 적정량씩 적재하여 진공처리장치(30)측으로 공급한다(단계 230). 여기서, 휘더(20)는 음식물쓰레기를 진공처리장치(30)의 진공건조탱크(31) 내부로 투입하는 기구로써 진공건조탱크(31)의 진공상태를 최대한 유지시키며 음식물쓰레기를 투입하여야 하므로 음식물쓰레기를 담아 놓으면 이를 감지하여 회전하며 투입하는데 각 부분에 진공을 유지토록 격실과 고정부와 회전부에 진공 씰이 장착되어 있다.

진공처리장치(30)의 진공건조탱크(31)는 외부에 대기압이 작용하므로 내압을 받는 구조물로 제작되며, 상부에 발열체(35)로써 세라믹히터가 적외선파장을 방출하는 구조이다. 이때, 음식물쓰레기에 있는 수분과 휘발성물질이 기화와 승화가 되어 최대한 급속히 확산되어지도록 하는 구조를 갖추고 있으며, 이를 돕기 위해 패덜식 에지테이터(33)를 장착하고 있는 구조이다.

진공건조탱크(31) 내에 설치된 패널식 에지테이터(33)에 의해 공급되는 음식물쓰레기를 고루 펼쳐 표면적을 넓혀주며, 발열체(35)의 열방출로 음식물쓰레기를 가열 건조시킨다(단계 240). 즉, 대기에서 섭씨 100도에 끓던 물은 진공 내에서는 섭씨 0도에서도 끓는 비등점이 낮아져 기화가 쉽게 되는 원리이다.

진공건조탱크(31)에는 음식물쓰레기가 골고루 열을 받아야 하며, 증기가 많이 발생할 수 있도록 표면적을 넓혀야 한다. 따라서, 진공건조탱크(31) 내부에 패덜식 에지테이터(33)를 설치하여 진공회전체(37)를 통해 진공건조탱크(31) 내에서 일정한 저속으로 회전하면서 투입된 음식물쓰레기를 골고루 펼쳐주게 된다. 진공건조탱크(31) 내의 음식물쓰레기는 진공 밀폐된 상태에서 발열체(35) 복사열방출로 건조되게 된다.

진공내부에서의 열전달 방식은 복사 및 전도로만 이루어진다. 즉, 진공환경에서는 대기물질이 없어 대류의 열전달이 없는 상태(열소모가 없는 상태<진공단열상태>)이어서 빛, 파장(예로써 고주파, 전자, 마이크로파 등)을 이용하여 가열한다. 그러므로, 진공내부는 열의 대류 전달을 차단시켜 단열효과를 얻으며, 가열시 본 발명에서와 같이 복사열파장 혹은 빛이 음식물쓰레기 표면에 닿으면 거의 모두 열로 변환되게 된다. 따라서, 외벽에서 가열할 때보다 열손실이 없고 열전달도 빨라 급속도로 가열된다.

진공환경에서의 해충이나 해충의 란 및 유충, 성충 모두가 파멸되며, 진공 조건 하에서는 대기에서 섭씨100도에서 끓는 점이 섭씨0도에서도 끓는 비등점이 낮아지게 되어 괴멸하게 되어진다.

이때의 진공내부에서는 액체나 고체가 기화 및 승화가 일어나는데 온도가 높아질수록 유출물(effusion)에서의 증발속도는 높아지며 확산에 의해 증기이동이 급속히 행해지게 된다.

본 발명에서는 이러한 원리를 이용한 진공조건과 열에 의해 음식물쓰레기를 급속히 진공건조처리하게 된다.

진공건조탱크(31)에서 추출된 기화와 승화된 기체는 분리기(40)로 이송되고 건조된 음식물쓰레기는 배출된다(단계 250).

분리기(40)는 진공상태의 내부로 냉매순환관로(50)가 설치되어 있어 진공건조탱크(31)로부터 이송되어 온 기체에서 열을 빼앗아 응축시켜 기체보다 무거운 응축수를 추출하여 응축수와 비응축수로 분리한다(단계 260). 이때, 추출된 응축수는 열에 의해 기체 즉, 수증기로 증류되어 나오는 기체를 응축시킨 결과물이므로 오염되지 않은 깨끗한 상태로 그 무게에 의해 하부로 모이게 된다. 따라서, 분리기(40) 하부에 모인 응축수는 자동배수장치(80)를 통해 배출되게 된다(단계 270).

즉, 진공 P토르(torr)에서 온도 T℃의 물 1g의 체적은 22.4/18×(273+t)/273×760/P×1g이므로, 0℃ 1토르(torr)에서 물의 부피는 946L가 된다. 이렇게 큰 부피를 펌프로 배기할 수 없으므로 이를 응축시키게 하는 것이다.

한편, 응축되지 않은 가스는 진공배관(60)을 따라 대기로 배출되게 되며(단계 280), 이때 진공건조탱크(31) 내부의 진공을 유지하기 위하여 진공펌프(70)가 설치되어진다.

진공펌프(70)에는 여러 종류가 있지만, 본 실시 예에서는 다단식건식펌프를 사용한다. 다단식건식펌프는 날개가 2개의 치형을 갖고 2축이 평행하게 배치되어 맞물려 돌아가는 루츠식 다단펌프이다. 이 펌프는 씰링을 하기 위한 유체 즉, 액봉식 진공펌프의 액과 유회전식 진공펌프의 오일이 필요없으므로 2차 오염물질이 배출되지 않는 특성을 갖고 있어 가장 바람직하다.

그러므로, 본 발명에서는 운반도중이나 처리대기 및 처리 중 지체되는 시간에 발생되는 모든 것을 방지하며 병해충의 괴멸까지 하여지고 증발되는 응축수는 바로 배출하여 음식물쓰레기의 중량이 가볍게 되어지게 된다.

또한, 처리된 음식물 쓰레기는 수분이 적으므로 2차오염이 적고 음식물쓰레기가 아닌 이물질을 분리하는데도 장점을 갖으며 처리된 음식물쓰레기는 소각도 잘 되어지고, 사료용으로 이용될 경우 분쇄가 매우 용이하고 오염되지 않은 청정재료가 된다.

도 3은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치를 나타내는 사시도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치는 소형경량이며 콤팩트하게 제작되어 차량에 탑재하여 이동할 수도 있고 차량으로 견인되어지도록 하여 투입되는 음식물쓰레기를 바로바로 처리하여 적치된 음식물쓰레기에서의 발생 요인을 제거할 수 있다.

더욱이, 음식물쓰레기 운반차량(300)에는 유압설비가 장착되어 있어 에지테이터(33) 구동은 차량(300)에 장착된 유압모터로 이용할 수 있으며, 차량(300) 엔진의 동력을 전달받아 진공펌프(70)를 구동시킬 수 있다.

또한, 진공에서 열을 사용하여 열 구배의 차이가 현저히 작고 열 전달이 빠르고 장기간 사용할 수 있으며, 콤팩트하므로써 소요면적 등이 작고 고효율적이다.

100 : 음식물쓰레기 진공건조처리시스템
10 : 호퍼 20 : 휘더
30 : 진공건조처리장치 31 : 진공건조탱크
33 : 에지테이터 35 : 발열체
37 : 진공회전체 40 : 분리기
50 : 냉매순환관로 60 : 진공배관
70 : 진공펌프 80 : 자동배수장치
90 : 진공역류방지장치 300 : 운반 차량

Claims (6)

1. 음식물쓰레기 투입구;
   투입된 음식물쓰레기에 대한 진공건조공정이 진행되는 처리장치;
   처리장치에서 발생한 증기를 응축시켜 응축수와 비응축수로 분리하는 응축분리기;
   진공배관을 통해 상기 응축분리기와 연결되며, 응축분리기에서 배출된 비응축성 기체를 대기로 배출하는 진공펌프; 및
   상기 응축분리기에서 분리된 응축수를 배출하는 자동배수장치를 포함하며,
   상기 처리장치는
   진공건조탱크;
   상기 진공건조탱크 내의 상부에 설치되어, 열 방출을 통해 음식물쓰레기를 가열 건조시키는 발열체;
   상기 진공건조탱크 내주에 설치되어, 진공건조탱크 내부에 투입된 음식물쓰레기를 골고루 펼쳐주기 위한 패덜식 에지테이터; 및
   상기 에지테이터를 일정속도로 회전시키기 위한 진공회전체를 구비함을 특징으로 하는 음식물쓰레기 진공건조처리시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 처리장치는 차량에 탑재하여 이동하면서 음식물쓰레기를 수거함과 동시에 수거된 음식물쓰레기를 건조 처리함을 특징으로 하는 음식물쓰레기 진공건조처리시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 음식물쓰레기 투입구는 상기 처리장치의 진공상태가 유지되도록 격실로 된 휘더인 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 진공건조처리시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 응축분리기 내에는 상기 진공건조탱크와 연결되며, 진공건조탱크에서 기화와 승화된 기체를 냉각시키는 냉매순환관로가 배설됨을 특징으로 하는 음식물쓰레기 진공건조처리시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 진공펌프는 건식진공펌프인 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 진공건조처리시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 응축분리기와 자동배수장치 사이에는 응축수의 역류를 방지하기 위한 진공역류방지장치가 개재됨을 특징으로 하는 음식물쓰레기 진공건조처리시스템.

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