KR20150050084A

KR20150050084A - 유기성 폐기물 처리장치 및 방법

Info

Publication number: KR20150050084A
Application number: KR1020130131477A
Authority: KR
Inventors: 정연경
Original assignee: 정연경
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-08
Also published as: KR101564335B1

Abstract

본 발명에 의하면, 유기성 폐기물과 다공성 원형물체가 유입되며 유기성 폐기물의 혐기성 반응 후 원형물체와 혐기성 반응이 완료된 고형물이 외부로 유출되도록 하는 혐기성 반응조; 상기 혐기성 반응조의 내부 하측부에 구성되어 혐기성 반응조를 혐기성 반응공간과 침출수 저장공간을 구획하며 유기성 폐기물로부터 침출수가 침출수 저장공간으로 침출되도록 하는 침출수구조물; 상기 혐기성 반응조의 내부 상측부에 구성되어 혐기성 반응조 내부로 유입되는 유기성 폐기물, 다공성 원형물체 및 침출수가 혐기성 반응조에 내부 공간에 고르게 분산되도록 하는 분산구조장치; 상기 분산구조장치의 상측부에 구성되어 분산구조장치에 의해 분산되는 유기성 폐기물이 혐기성 반응조의 내부 상측에 부착되는 것을 방지하는 내부구조물; 상기 혐기성 반응조의 일측에 위치되며 유기성 폐기물의 최적의 혐기성 반응이 유지되도록 혐기성 반응조의 침출수 저장공간에 침출된 침출수를 침출수 수집수단을 통해 수집하여 저장하며 선택적으로 혐기성 반응조의 상측부에 상기 침출수가 침출수 공급수단을 통해 공급되도록 하는 침출수 저장조; 상기 혐기성 반응조의 일측에 위치되며 혐기성 반응조 내부로부터 유기성 폐기물의 혐기성 반응시 발생되는 메탄가스를 메탄가스 수집수단을 통해 수집하여 저장하는 메탄가스 저장조; 상기 혐기성 반응조의 일측에 위치되며 혐기성 반응조 내부로부터 원형물체와 혐기성 반응이 완료된 고형물이 유출되는 안정화 반응조; 상기 안정화 반응조의 내부에 구성되어 원형물체와 고형물이 안정화 반응조 내부에서 진동 이송되도록 하는 진동이송장치; 및 상기 안정화 반응조의 내부에 구성된 분사수단을 통하여 고형물에 과산화수소를 분사시켜 악취를 제거하는 과산화수소 분사장치를 포함하는 유기성 폐기물 처리장치가 제공된다.

Description

유기성 폐기물 처리장치 및 방법{Apparatus and method for organic waste materials}

본 발명은 유기성 폐기물 처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물을 건식과 습식이 혼합된 하이브리드식 혐기성 반응 수행을 통하여 가수분해, 산 생성 및 메탄 생성이 안정적으로 이루어지도록 하고 혐기성 반응이 수행된 유기성 폐기물의 부산물을 신속한 산화처리를 통해 안정화된 최종 처분물로 생산하도록 할 수 있는 유기성 폐기물 처리장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 가축 분뇨 등의 유기성 폐기물의 혐기성 소화에 따른 메탄화 기술은 유기성 폐기물이 많은 유럽에서 오랫동안 연구되어 왔으며, 탄소 순환의 개념상으로 온실가스 저감 효과가 커서 일본을 비롯한 미국과 EU 등에서 적극 추진하고 있다.

상기와 같은 유기성 폐기물의 혐기성 소화에 따른 메탄화 기술은, 단일 반응조나 복수개의 반응조가 결합되도록 한 후, 혐기성 반응 즉, 가수분해, 산 생성 및 메탄 생성이 단일 반응조나 복수개의 반응조에서 각각 수행되도록 하는 것이다.

여기서, 상기 단일 반응조를 사용하는 경우에는 혐기성 반응을 구성하는 3단계 반응이 순차적으로 발생하는 조건을 갖추어야 하는데, 산 생성 반응이 과다한 경우에는 메탄 생성 반응이 수행되지 않아 혐기성 반응이 수행되지 못하는 문제점이 있고, 복수개의 반응조를 사용하는 경우에는 각 반응조에서 특정 단계의 반응이 수행되어 혐기성 반응 효율이 극대화되지만 복수개의 반응조 설치에 따른 경제적인 문제점이 있다.

한편, 상기 혐기성 소화는, 일반적으로 고형물함량 15%를 기준으로 건식 소화와 습식 소화로 구분된다.

여기서, 상기 건식 소화 방식은, 등록 특허 10-0983608호 등에 개시된 바와 같이, 수분 함유량이 적어 부피가 작은 반응조에 높은 유기물 농도를 유지할 수 있고 대량의 메탄 생성이 가능하고 반응조의 형태가 단순하여 고장이 없는 등의 장점이 있다. 그러나 가수분해에 필요한 수분을 추가로 공급해 주어야 하고 이때, 단일 반응조에서 가수분해가 진행됨에 따라 가수분해에 필요한 수분이 추가로 공급되어야 하기 때문에 가수분해에 필요한 적정량의 수분 공급과 필요한 영양물질 공급에 의해 가수분해 반응의 성패가 결정되고, 메탄 생성에 소모되는 양보다 과하게 생성되는 산이나 수소는 메탄 생성 반응을 저해하기 때문에 과다한 산 생성에 의한 pH 저하, 그리고 프로피온 산이나 수소 가스 농도가 효과적으로 제어되어야 성공적인 혐기성 반응이 수행되는 등 운전 방식의 번거로움이 있다.

또한, 습식 소화 방식은, 공개 특허 10-2010-13803호 등에 개시된 바와 같이, 단일 또는 복수개의 반응조를 이용하여 혐기성 반응을 통한 메탄 생성 반응이 수행되도록 하는데, 상기 건식 소화 방식과 동일하게 산 생성 반응으로 인한 pH 저하, 산 생성 과정에서 만들어지는 프로피온 산 및 수소 가스가 메탄 생성 반응에 영향을 주어 이에 대응된 운전 방식의 번거로움이 있다.

따라서 건식 소화 방식을 적용하기에는 수분 함량이 많고 습식 소화 방식을 적용하기에는 수분 함량이 적은 경우에 해당되는 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물은, 상기와 같은 방식을 이용하여 그 반응을 수행하기에는 큰 어려움이 있다.

즉, 음식물 쓰레기 등과 같이, 건식 및 습식 소화 방식의 중간 정도의 수분을 함유한 유기성 폐기물의 경우, 음식물 쓰레기에 포함된 소금 성분, 가수분해 과정에서 배출되는 암모니아성 질소, 산 생성 반응으로 인한 낮은 pH 및 높은 프로피온 산 농도와 과도하게 농축된 수소에 의해 전체적인 혐기성 반응이 저해되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물을 건식과 습식이 혼합된 하이브리드식 혐기성 반응 수행을 통하여 가수분해, 산 생성 및 메탄 생성이 안정적으로 이루어지도록 하고 혐기성 반응이 수행된 유기성 폐기물의 부산물을 신속한 산화처리를 통해 안정화된 최종 처분물로 생산하도록 할 수 있는 유기성 폐기물 처리장치 및 방법을 제공하는 것이다.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이를 위하여, 본 발명에 의하면, 유기성 폐기물과 다공성 원형물체가 유입되며 유기성 폐기물의 혐기성 반응 후 원형물체와 혐기성 반응이 완료된 고형물이 외부로 유출되도록 하는 혐기성 반응조; 상기 혐기성 반응조의 내부 하측부에 구성되어 혐기성 반응조를 혐기성 반응공간과 침출수 저장공간을 구획하며 유기성 폐기물로부터 침출수가 침출수 저장공간으로 침출되도록 하는 침출수구조물; 상기 혐기성 반응조의 내부 상측부에 구성되어 혐기성 반응조 내부로 유입되는 유기성 폐기물, 다공성 원형물체 및 침출수가 혐기성 반응조에 내부 공간에 고르게 분산되도록 하는 분산구조장치; 상기 분산구조장치의 상측부에 구성되어 분산구조장치에 의해 분산되는 유기성 폐기물이 혐기성 반응조의 내부 상측에 부착되는 것을 방지하는 내부구조물; 상기 혐기성 반응조의 일측에 위치되며 유기성 폐기물의 최적의 혐기성 반응이 유지되도록 혐기성 반응조의 침출수 저장공간에 침출된 침출수를 침출수 수집수단을 통해 수집하여 저장하며 선택적으로 혐기성 반응조의 상측부에 상기 침출수가 침출수 공급수단을 통해 공급되도록 하는 침출수 저장조; 상기 혐기성 반응조의 일측에 위치되며 혐기성 반응조 내부로부터 유기성 폐기물의 혐기성 반응시 발생되는 메탄가스를 메탄가스 수집수단을 통해 수집하여 저장하는 메탄가스 저장조; 상기 혐기성 반응조의 일측에 위치되며 혐기성 반응조 내부로부터 원형물체와 혐기성 반응이 완료된 고형물이 유출되는 안정화 반응조; 상기 안정화 반응조의 내부에 구성되어 원형물체와 고형물이 안정화 반응조 내부에서 진동 이송되도록 하는 진동이송장치; 및 상기 안정화 반응조의 내부에 구성된 분사수단을 통하여 고형물에 과산화수소를 분사시켜 악취를 제거하는 과산화수소 분사장치를 포함하는 유기성 폐기물 처리장치가 제공된다.

여기서, 상기 유기성 폐기물 처리장치는, 상기 안정화 혐기성 반응조의 내부에 구성되어 진동이송장치에 의해 이송되는 원형물체를 고형물로부터 분리 수거하는 원형물체 수거장치와; 상기 안정화 혐기성 반응조 일측에 위치되어 원형물체 수거장치로부터 수거된 원형물체를 세척하는 세척장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 유기성 폐기물 처리장치를 포함하며, 혐기성 반응조에 유기성 폐기물과 원형물체가 투입되는 제1단계; 상기 유기성 폐기물과 원형물체가 혐기성 반응조의 내부에 구성된 분산구조장치의 회전속도에 따라 혐기성 반응조의 내부 혐기성 반응공간에 고르게 분산되는 제2단계; 상기 혐기성 상기 유기성 폐기물에 함유된 침출수가 상기 원형물체의 다공과 혐기성 반응조의 하측부에 구성된 침출수구조물의 다공에 의해 혐기성 반응조의 하측 공간인 침출수 저장공간으로 침출되어 유기성 폐기물로부터 격리되는 제3단계; 상기 침출수 저장공간에 격리 저장된 침출수가 침출수 수집수단에 의해 침출수 저장조에 저장되고, 선택적으로 침출수 저장조에 저장된 침출수가 침출수 공급수단에 의해 혐기성 반응조에 공급되는 제4단계; 상기 침출수가 혐기성 반응조의 내부에 구성된 분산구조장치의 회전속도에 따라 혐기성 반응조의 내부 혐기성 반응공간에 고르게 분산되는 제5단계; 상기 혐기성 반응조와 침출수 저장조에 유기성 폐기물의 혐기성 반응시 생성되는 메탄가스가 메탄가스 수집수단에 의해 메탄가스 저장조에 수집 저장되는 제6단계; 및 유기성 폐기물의 혐기성 반응이 완료되면, 혐기성 반응조 내부의 원형물체와 혐기성 반응이 완료된 고형물이 진동이송장치에 의해 안정화 반응조로 이송되고, 과산화수소 분사장치에 의해 과산화수소가 고형물에 분사되면서 고형물의 악취가 제거되는 제7단계를 포함하며, 작업자 또는 제어수단에 의해 운전방법에 대응되도록 상기 제1단계 내지 제7단계가 주기적 또는 제1단계 내지 제7단계가 선택적으로 진행되는 유기성 폐기물 처리방법이 제공된다.

여기서, 상기 유기성 폐기물 처리방법은, 상기 안정화 반응조의 내부에 구성된 원형물체 수거장치의 자력에 의해 상기 원형물체가 고형물로부터 분리 수거되고 세척장치에 의해 세척되는 제8단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명에 의하면, 단일 반응조에 유기성 폐기물을 투입시킨 후 혐기성 반응시 1단계의 가수분해 반응시 유기성 폐기물에 함유된 침출수를 반응조로부터 일시 격리시켜 2단계에서 발생되는 유기산, 프로피온 산 및 수소에 의한 저해를 일시적으로 억제한 후, 3단계에 해당되는 메탄가스 생성 반응이 저해되지 않도록 선택적으로 침출수를 유기성 폐기물에 공급하는 건식 소화 방식과 습식 소화 방식이 혼합된 하이브리드식 혐기성 반응 수행을 통하여 혐기성 반응이 안정적으로 이루어지도록 하고 혐기성 반응이 수행된 유기성 폐기물의 부산물을 신속한 산화처리를 통해 안정화된 최종 처분물로 생산함과 동시에 메탄가스를 신재생 에너지로 사용하도록 할 수 있다.

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치를 개략적으로 나타낸 도면;
도 2는 도 1의 유기성 폐기물 처리장치에 있어서 반응조에 유기성 폐기물과 함께 투입되는 다공성 원형물체를 나타낸 도면; 및
도 3은 도 1의 유기성 폐기물 처리장치에 있어서 반응조의 바닥부위에 구성되는 다공판 구조물을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 유기성 폐기물 처리장치에 있어서 반응조에 유기성 폐기물과 함께 투입되는 다공성 원형물체를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 유기성 폐기물 처리장치에 있어서 반응조의 바닥부위에 구성되는 다공판 구조물을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리장치는, 유기성 폐기물(10)과 다공성 원형물체(20)가 유입되며 유기성 폐기물(10)의 혐기성 반응이 이루어지도록 하는 혐기성 반응조(110), 상기 혐기성 반응조(110)의 내부 하측부에 구성되어 혐기성 반응조(110)를 혐기성 반응공간과 침출수 저장공간을 구획하며 유기성 폐기물(10)로부터 침출수(40)가 침출수 저장공간으로 용이하게 침출되도록 하는 침출수구조물(120), 상기 혐기성 반응조(110)의 내부 상측부에 구성되어 혐기성 반응조(110) 내부로 유입되는 유기성 폐기물(10), 다공성 원형물체(20) 및 침출수(40)가 혐기성 반응조(110)에 내부 공간에 고르게 분산되도록 하는 분산구조장치(130), 상기 분산구조장치(130)의 상측부에 구성되어 분산구조장치(130)에 의해 분산되는 유기성 폐기물(10)이 혐기성 반응조(110)의 내부 상측에 부착되는 것을 방지하는 내부구조물(140), 상기 혐기성 반응조(110)의 일측에 위치되며 유기성 폐기물(10)의 최적의 혐기성 반응이 유지되도록 혐기성 반응조(110)의 침출수 저장공간에 침출된 침출수(40)를 침출수 수집수단(151)을 통해 수집하여 저장하며 선택적으로 혐기성 반응조(110)의 상측부에 상기 침출수(40)가 침출수 공급수단(152)을 통해 공급되도록 하는 침출수 저장조(150), 상기 혐기성 반응조(110)의 일측에 위치되며 혐기성 반응조(110) 내부로부터 유기성 폐기물(10)의 혐기성 반응시 발생되는 메탄가스(50)를 메탄가스 수집수단(151)을 통해 수집하여 저장하는 메탄가스 저장조(150), 상기 혐기성 반응조(110)의 일측에 위치되며 혐기성 반응조(110) 내부로부터 원형물체(20)와 혐기성 반응이 완료된 고형물(30)이 유출되는 안정화 반응조(160), 상기 안정화 반응조(160)의 내부에 구성되어 원형물체(20)와 고형물(30)이 안정화 반응조(160) 내부에서 진동 이송되도록 하는 진동이송장치(170), 상기 안정화 반응조(160)의 내부에 구성된 분사수단을 통하여 고형물(30)에 과산화수소를 분사시켜 악취를 제거하는 과산화수소 분사장치(180), 상기 안정화 혐기성 반응조(110)의 내부에 구성되어 진동이송장치(170)에 의해 이송되는 원형물체(20)를 고형물(30)로부터 분리 수거하는 원형물체 수거장치(190) 및 상기 안정화 혐기성 반응조(110) 일측에 위치되어 원형물체 수거장치(190)로부터 수거된 원형물체(20)를 세척하는 세척장치(S) 등을 포함한다.

상기 혐기성 반응조(110)는, 유기성 폐기물(10)과 다공성 원형물체(20)가 유입되며 유기성 폐기물(10)의 혐기성 반응이 이루어지도록 하는 반응수단으로, 사각형 또는 원통형의 타워형 구조로 유기성 폐기물(10)의 유입량에 따라 용량이 결정되어 제작되며, 상측부에 구성되어 각각 유기성 폐기물(10)과 원형물체(20)가 유입되도록 하는 제1유입구(111)와 침출수(40)가 유입되도록 하는 제2유입구(112) 및 하측부에 구성되어 각각 침출수가 유출되도록 하는 제1유출구(113)와 원형물체(20)와 고형물(30)이 유출되도록 하는 제2유출구(114)를 포함한다.

여기서, 상기 혐기성 반응조(110)는, 후술된 내부구조물(140)과 침출수구조물(120)에 의해 상측부의 혐기성 반응공간과 하측부의 침출수 저장공간으로 구획된다.

이때, 상기 혐기성 반응공간에서는, 상기 유기성 폐기물(10)이 가수분해되어 고분자의 유기물이 단분자 형태의 고형물(30)로 분해되는 단계와, 상기 단분자 형태의 고형물(30)이 유기산 및 수소가스로 전환되어 산 및 수소가 생성되는 단계와, 상기 유기산 및 수소를 메탄가스(50)로 전환시켜 메탄가스(50)가 생성되는 단계를 포함하는 혐기성 반응이 진행된다. 또한, 상기 침출수 저장공간에서는, 상기 유기성 폐기물(10)에 포함된 침출수(40)가 다공성 원형물체(20)에 의해 확보된 공간을 통하여 용이하게 하측부로 이동되면서 상기 유기성 폐기물(10)이 건식 소화 방식으로 혐기성 반응되도록 할 수 있다.

상기 침출수구조물(120)은, 상기 혐기성 반응조(110)의 내부 하측부에 구성되어 혐기성 반응조(110)를 혐기성 반응공간과 침출수 저장공간을 구획하며 유기성 폐기물(10)로부터 침출수(40)가 침출수 저장공간으로 용이하게 침출되도록 하는 침출수구조체로, 다공(121)이 형성된 골판지 형상의 판넬(122)이 상기 혐기성 반응조(110)의 내부 하측부에 제2유출구(114)를 향해 경사지도록 구성되어 원형물체(20)와 고형물(30)이 중력에 의해 제2유출구(114)로 용이하게 유출되도록 함과 동시에, 침출수(40)가 침출수 저장공간으로 용이하게 유출되도록 한다.

한편, 상기 원형물체(20)는, 다공(21)을 가지는 속이 빈 구 형상을 가지고 몸체 또는 몸체 내측에 후술된 원형물체 수거장치(190)에 자력을 통해 부착되는 금속체(22)가 구성되는 것으로, 혐기성 반응조(110) 내부에 유기성 폐기물(10)과 함께 투입되어 유기성 폐기물(10)에 함유된 침출수(40)가 혐기성 반응조(110)의 하부 공간에 구획된 침출수 저장공간으로 용이하게 이동되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 원형물체(20)는, 상기 다공(21)을 통해서는 유기성 폐기물(10) 또는 고형물(30)이 유입되지 않고 침출수(40)만 유동되도록 하며 비중이 유기성 폐기물(110) 보다 크게 구성되어, 상기 고형물(30)이 제2유출구(114)로 이동 유출시 비중에 의해 상기 침출수구조물(120)을 향해 위치가 이동되도록 하여 침출수가 침출수 저장공간으로 보다 용이하게 유출되도록 함과 동시에, 고형물(30)이 혐기성 반응조(110)의 내벽 또는 침출수구조물(120)에 부착되는 것을 방지하여 침출수(40)와 고형물(30)의 유동이 원활히 이루어지도록 할 수 있다.

따라서 상기 침출수구조물(120)과 원형물체(20)에 의하면, 상기 유기성 폐기물(10)에 포함된 침출수(40)가 혐기성 반응조(110)의 하측부로 침출 격리되도록 하여 상기 유기성 폐기물(10)이 건식 소화 방식으로 혐기성 반응되도록 할 수 있고, 또한, 상기 침출수(40)에 함유된 메탄생성 반응 저해 요소들인 유기산, 프로피온산 및 수소 등이 혐기성 반응공간으로부터 격리될 수 있어 메탄가스 생성 효율이 극대화 될 수 있다.

상기 분산구조장치(130)는, 상기 혐기성 반응조(110)의 내부 상측부에 구성되어 혐기성 반응조(110) 내부로 유입되는 유기성 폐기물(10), 다공성 원형물체(20) 및 침출수(40)가 혐기성 반응조(110)에 내부 공간에 고르게 분산되도록 하는 분산구조수단으로, 혐기성 반응조(110)의 외측에 구성된 구동모터(131)와 상기 구동모터(131)의 구동속도에 따라 회전속도가 결정되고 회전속도에 따라 펼침각도가 결정되며 상기 펼침각도에 따라 유기성 폐기물(10), 다공성 원형물체(20) 및 침출수(40)가 고르게 분산 투입되도록 하는 우산 형상의 회전구조체(132)를 포함한다.

즉, 상기 구동모터(131)의 구동속도가 고속인 경우에는 회전구조체(132)의 회전속도가 고속이므로 펼침각도가 커지게 되어 투입물이 혐기성 반응조(110)의 내부 가장자리에 분산된다. 또한, 상기 구동모터(131)의 구동속도가 저속인 경우에는 회전구조체(132)의 회전속도가 저속이므로 펼침각도가 작아지게 되어 투입물이 혐기성 반응조(110)의 내부 중심부에 분산된다. 또한, 상기 구동모터(131)의 구동속도가 중속인 경우에는 회전구조체(132)의 회전속도가 중속이므로 펼침각도가 상기 고속과 저속의 중간 정도를 가지게 되어 투입물이 혐기성 반응조(110)의 내부 가장자리와 중심부 사이의 공간에 분산된다.

따라서 상기 분산구조장치(130)에 의하면, 혐기성 반응조(110) 내부 공간에 투입물 즉, 유기성 폐기물(10), 다공성 원형물체(20) 및 침출수(40)가 고르게 분산 투입되도록 하여 유기성 폐기물(10)의 가수분해 반응에 저해를 주지 않으면서도 혐기성 반응조(110)의 산성도가 저하되는 것을 방지하여 메탄가스 생성 효율을 극대화 할 수 있다.

상기 내부구조물(140)은, 상기 분산구조장치(130)의 상측부에 구성되어 분산구조장치(130)에 의해 분산되는 유기성 폐기물(10)이 혐기성 반응조(110)의 내부 상측에 부착되는 것을 방지하는 내부구조체로, 상기 분산구조장치(130)의 상측부에 형성되는 콘 형상을 가지는 구조체(141)를 포함하며, 상기 분산구조장치(130)의 회전에 의한 유기성 폐기물(10)이 혐기성 반응조(110)의 내부 상측부에 부착되는 것을 방지하고, 구조체(141)에 부착되더라도 중력에 의해 혐기성 반응공간으로 용이하게 분리되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 구조체(140)는, 상기 제1유입구(111)와 제2유입구(112)에 연통되어 해당 투입물의 투입을 가능하게 하는 투입공과 상기 구동모터(131)와 회전구조체(132)의 연결을 위한 연결공을 가지는 것이 바람직하다.

상기 침출수 저장조(150)는, 상기 혐기성 반응조(110)의 일측에 위치되며 유기성 폐기물(10)의 최적의 혐기성 반응이 유지되도록 혐기성 반응조(110)의 침출수 저장공간에 침출된 침출수(40)를 침출수 수집수단(151)을 통해 수집하여 저장함과 동시에 선택적으로 혐기성 반응조(110)의 상측부에 침출수(40)를 침출수 공급수단(152)을 통해 공급하는 침출수 저장수단으로, 소정 형상과 크기를 가진다.

여기서, 상기 침출수 수집수단(151)은 제1유출구(113)에 수집펌프(151a)와 유출관(151b)을 통해 연결되어 혐기성 반응조(110)의 침출수 저장공간에 침출된 침출수(40)가 침출수 저장조(150)로 수집 및 저장되도록 한다. 또한, 상기 침출수 공급수단(152)은 제2유입구(112)에 공급펌프(152a)와 유입관(152b)을 통해 연결되어 상기 유입관(152b)에 구성된 배출밸브(152c)를 통해 침출수 저장조(150)의 침출수(40)를 외부 즉, 생물학적 고도처리 하/폐수처리장으로 배출시키거나 상기 유입관(152b)에 구성된 공급밸브(152d)를 통해 침출수 저장조(150)의 침출수(40)를 제2유입구(112)를 통해 혐기성 반응조(110) 내부에 선택적으로 공급되도록 한다. 이때, 상기 수집펌프(151a)와 공급펌프(152a)는, 상시 운전되지 않고 혐기성 반응조(110)의 최적의 혐기성 반응이 유지되도록 선택적으로 상시 또는 단속 운전된다.

따라서 상기 침출수 수집수단(151)과 침출수 공급수단(152)에 의하면, 혐기성 반응조(110)의 유기성 폐기물(10)로부터 격리된 침출수(40)가 선택적으로 혐기성 반응조(110)로 재공급되도록 하여 유기성 폐기물(10)의 가수분해 반응에 저해를 주지 않으면서도 혐기성 반응조(110)의 산성도가 저하되는 것을 방지하여 메탄가스 생성 효율을 극대화 할 수 있다.

상기 메탄가스 저장조(150)는, 상기 혐기성 반응조(110)의 일측에 위치되며 혐기성 반응조(110) 내부로부터 유기성 폐기물(10)의 혐기성 반응시 발생되는 메탄가스(50)를 메탄가스 수집수단(151)을 통해 수집하여 저장하는 메탄가스 저장수단으로, 소정 형상과 크기를 가진다.

여기서, 상기 메탄가스 수집수단(151)은, 혐기성 반응조(110)의 내부 상측과 침출수 저장조(150)의 내부 상측에 가스이송관(151a)을 통해 연결되어, 유기성 폐기물(10)과 침출수(40)로부터 발생되는 배출 가스 즉, 메탄가스(50)가 수집 저장되도록 하여 신재생에너지로 사용되도록 한다.

상기 안정화 반응조(160)는, 상기 혐기성 반응조(110)의 일측에 위치되며 혐기성 반응조(110) 내부로부터 원형물체(20)와 혐기성 반응이 완료된 고형물(30)이 유출되는 안정화 반응수단으로, 소정 형상과 크기를 가진다.

상기 진동이송장치(170)는, 상기 안정화 반응조(160)의 내부에 구성되어 원형물체(20)와 고형물(30)이 안정화 반응조(160) 내부에서 진동 이송되도록 하는 진동이송수단으로, 상기 제1유출구(113)를 통하여 유출되는 원형물체(20)와 고형물(30)이 이동되도록 하는 궤도 또는 벨트 등의 이송수단(171)과 상기 이송수단(171)에 진동을 발생시켜 후술된 과산화수소가 고형물(30)에 고르게 분사되어 악취가 제거되도록 하는 진동발생수단(미도시)을 포함한다.

또한, 상기 과산화수소 분사장치(180)는, 상기 안정화 반응조(160)의 내부에 구성된 분사수단을 통하여 고형물(30)에 과산화수소를 분사시켜 악취를 제거하는 과산화수소 분사수단으로, 상기 이송수단(171)의 상측부에 위치되어 과산화수소를 분사하는 분사산기수단(181)과 상기 안정화 반응조(160)의 외부로부터 상기 분사산기수단(181)에 과산화수소를 정량 공급하는 공급수단(182)을 포함한다.

따라서 상기 안정화 반응조(160), 진동이송장치(170) 및 과산화수소 분사장치(180)에 의하면, 상기 혐기성 반응조(110)의 혐기성 반응이 완료된 고형물(30)의 유출시 고형물(30)의 악취가 제거되도록 하는 고형물(30)의 안정화 반응을 가능하게 할 수 있다.

상기 원형물체 수거장치(190)는, 상기 안정화 혐기성 반응조(110)의 내부에 구성되어 진동이송장치(170)에 의해 이송되는 원형물체(20)를 고형물(30)로부터 분리 수거하는 원형물체 수거수단으로, 상기 이송수단(171)의 후단부 상측부에 위치된 상태에서 회전되면서 원형물체(20)의 금속체(22)에 자력을 발생시켜 자력 결합시 고형물(30)로부터 원형물체(20)가 분리되도록 하는 원통회전자력체(191)를 포함한다.

상기 세척장치(S)는, 상기 안정화 혐기성 반응조(110) 일측에 위치되어 원형물체 수거장치(190)로부터 수거된 원형물체(20)를 세척하는 세척수단으로, 원형물체(20)가 다시 혐기성 반응조(110)로 투입될 수 있도록 원형물체(20)의 표면 또는 다공면에 유착된 이물질을 제거하여 다공 형태를 확보한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 혐기성 반응조(110)에 유기성 폐기물(10)과 원형물체(20)가 투입된다.

이때, 상기 유기성 폐기물(10)과 원형물체(20)는, 혐기성 반응조(110)의 내부에 구성된 분산구조장치(130)의 회전속도에 따라 혐기성 반응조(110)의 내부 혐기성 반응공간에 고르게 분산된다.

이후, 상기 혐기성 상기 유기성 폐기물(10)에 함유된 침출수(40:수분)는 상기 원형물체(20)의 다공과 혐기성 반응조(110)의 하측부에 구성된 침출수구조물(120)의 다공에 의해 혐기성 반응조(110)의 하측 공간인 침출수 저장공간으로 침출되어 유기성 폐기물(10)로부터 격리된다.

이후, 상기 침출수 저장공간에 격리 저장된 침출수(40)가 침출수 수집수단(151)에 의해 침출수 저장조(150)에 저장되고, 선택적으로 침출수 저장조(150)에 저장된 침출수(40)가 침출수 공급수단(152)에 의해 혐기성 반응조(110)에 공급된다.

이때, 상기 침출수(40)는, 혐기성 반응조(110)의 내부에 구성된 분산구조장치(130)의 회전속도에 따라 혐기성 반응조(110)의 내부 혐기성 반응공간에 고르게 분산된다.

이후, 상기 혐기성 반응조(110)와 침출수 저장조(150)에 유기성 폐기물(10)의 혐기성 반응시 생성되는 메탄가스(50)가 메탄가스 수집수단(151)에 의해 메탄가스 저장조(150)에 수집 저장된다.

이후, 유기성 폐기물(10)의 혐기성 반응이 완료되면, 혐기성 반응조(110) 내부의 원형물체(20)와 혐기성 반응이 완료된 고형물(30)이 진동이송장치(170)에 의해 안정화 반응조(160)로 이송되고, 이때, 과산화수소 분사장치(180)에 의해 과산화수소가 고형물(30)에 분사되면서 고형물(30)의 악취가 제거된다.

이후, 상기 안정화 반응조(160)의 내부에 구성된 원형물체 수거장치(190)의 자력에 의해 상기 원형물체(20)가 고형물(30)로부터 분리 수거되고, 세척장치(S)에 의해 세척된다.

이후, 작업자 또는 제어수단의 제어에 의해, 상기 유기성 폐기물(10)의 혐기성 반응을 위한 최적의 운전방식에 대응되도록, 상기 과정들이 반복되면서, 유기성 폐기물(10)의 혐기성 반응이 소정 시간과 압력 및 온도 조건하에서 이루어진다.

따라서 본 발명에 의하면, 단일 반응조에 유기성 폐기물을 투입시킨 후 혐기성 반응시 1단계의 가수분해 반응시 유기성 폐기물에 함유된 침출수를 반응조로부터 일시 격리시켜 2단계에서 발생되는 유기산, 프로피온 산 및 수소에 의한 저해를 일시적으로 억제한 후, 3단계에 해당되는 메탄가스 생성 반응이 저해되지 않도록 선택적으로 침출수를 유기성 폐기물에 공급하여 유기성 폐기물의 혐기성 반응이 극대화되도록 할 수 있다.

즉, 종래의 건식 소화 방식과 습식 소화 방식이 혼합된 하이브리드식 혐기성 반응 수행을 통하여 가수분해, 산 생성 및 메탄 생성이 안정적으로 이루어지도록 하고 혐기성 반응이 수행된 유기성 폐기물의 부산물을 신속한 산화처리를 통해 안정화된 최종 처분물로 생산함과 동시에 메탄가스를 신재생 에너지로 사용하도록 할 수 있다.

또한, 음식물 쓰레기 즉, 유기성 폐기물이 유입되지 않는 경우에는 침출수가 혐기성 반응조로 공급되는 양을 줄여 장기간에 걸쳐 혐기성 미생물이 혐기성 반응조의 내부에 유지되도록 할 수 있고, 음식물 쓰레기가 과도하게 유입되는 경우에는 침출수가 생물학적 고도처리 하/폐수처리장으로 배출되도록 하여 하/폐수처리장에서의 생물학적 질소 및 인 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기와 같이 하/폐수처리장과 연계시 하/폐수처리장에서 발생되는 슬러지의 인 함유량을 높일 수 있고 슬러지에 포함된 인을 추출하여 결정(Struvite) 형태로 회수 처리하여 비료 대용으로 사용하도록 할 수 있다.

또한, 상기 하/폐수처리장에서 발생하는 슬러지와 음식물 쓰레기를 혼합시켜 상기와 같은 방법을 적용하는 경우 메탄가스 생성 효율을 향상시킬 수 있고 하/폐수처리장의 슬러지 처분량을 감소시킬 수도 있다.

상술한 본 발명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구 범위와 청구 범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

Claims

유기성 폐기물(10)과 다공성 원형물체(20)가 유입되며 유기성 폐기물(10)의 혐기성 반응 후 원형물체(20)와 혐기성 반응이 완료된 고형물(30)이 외부로 유출되도록 하는 혐기성 반응조(110);
상기 혐기성 반응조(110)의 내부 하측부에 구성되어 혐기성 반응조(110)를 혐기성 반응공간과 침출수 저장공간을 구획하며 유기성 폐기물(10)로부터 침출수(40)가 침출수 저장공간으로 침출되도록 하는 침출수구조물(120);
상기 혐기성 반응조(110)의 내부 상측부에 구성되어 혐기성 반응조(110) 내부로 유입되는 유기성 폐기물(10), 다공성 원형물체(20) 및 침출수(40)가 혐기성 반응조(110)에 내부 공간에 고르게 분산되도록 하는 분산구조장치(130);
상기 분산구조장치(130)의 상측부에 구성되어 분산구조장치(130)에 의해 분산되는 유기성 폐기물(10)이 혐기성 반응조(110)의 내부 상측에 부착되는 것을 방지하는 내부구조물(140);
상기 혐기성 반응조(110)의 일측에 위치되며 유기성 폐기물(10)의 최적의 혐기성 반응이 유지되도록 혐기성 반응조(110)의 침출수 저장공간에 침출된 침출수(40)를 침출수 수집수단(151)을 통해 수집하여 저장하며 선택적으로 혐기성 반응조(110)의 상측부에 상기 침출수(40)가 침출수 공급수단(152)을 통해 공급되도록 하는 침출수 저장조(150);
상기 혐기성 반응조(110)의 일측에 위치되며 혐기성 반응조(110) 내부로부터 유기성 폐기물(10)의 혐기성 반응시 발생되는 메탄가스(50)를 메탄가스 수집수단(151)을 통해 수집하여 저장하는 메탄가스 저장조(150);
상기 혐기성 반응조(110)의 일측에 위치되며 혐기성 반응조(110) 내부로부터 원형물체(20)와 혐기성 반응이 완료된 고형물(30)이 유출되는 안정화 반응조(160);
상기 안정화 반응조(160)의 내부에 구성되어 원형물체(20)와 고형물(30)이 안정화 반응조(160) 내부에서 진동 이송되도록 하는 진동이송장치(170); 및
상기 안정화 반응조(160)의 내부에 구성된 분사수단을 통하여 고형물(30)에 과산화수소를 분사시켜 악취를 제거하는 과산화수소 분사장치(180)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 안정화 혐기성 반응조(110)의 내부에 구성되어 진동이송장치(170)에 의해 이송되는 원형물체(20)를 고형물(30)로부터 분리 수거하는 원형물체 수거장치(190)와;
상기 안정화 혐기성 반응조(110) 일측에 위치되어 원형물체 수거장치(190)로부터 수거된 원형물체(20)를 세척하는 세척장치(S)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 침출수구조물(120)은,
다공(121)이 형성된 골판지 형상의 판넬(122)이 상기 혐기성 반응조(110)의 내부 하측부에 경사지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 원형물체(20)는,
다공(21)을 가지는 속이 빈 구 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
제2항에 있어서, 상기 원형물체(20)는,
몸체 또는 몸체 내측에 상기 원형물체 수거장치(190)에 자력을 통해 부착되는 금속체(22)가 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 분산구조장치(130)는,
상기 혐기성 반응조(110)의 외측에 구성된 구동모터(131)와;
상기 구동모터(131)의 구동속도에 따라 회전속도가 결정되고 회전속도에 따라 펼침각도가 결정되는 회전구조체(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 내부구조물(140)은,
상기 분산구조장치(130)의 상측부에 형성되는 콘 형상을 가지는 구조체(141)인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 진동이송장치(170)는,
상기 안정화 반응조(160)의 내부로부터 유출되는 원형물체(20)와 고형물(30)이 이동되도록 하는 이송수단(171)과;
상기 이송수단(171)에 진동을 발생시키는 진동발생수단(미도시)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 과산화수소 분사장치(180)는,
상기 이송수단(171)의 상측부에 위치되어 과산화수소를 분사하는 분사산기수단(181)과;
상기 안정화 반응조(160)의 외부로부터 상기 분사산기수단(181)에 과산화수소를 정량 공급하는 공급수단(182)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
제2항에 있어서, 상기 원형물체 수거장치(190)는,
상기 진동이송장치(170)의 상측부에 위치된 상태에서 회전되면서 원형물체(20)에 자력을 발생시켜 원형물체(120)가 자력 결합되도록 하는 원통회전자력체(191)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
제1항의 유기성 폐기물 처리장치를 포함하며,
혐기성 반응조(110)에 유기성 폐기물(10)과 원형물체(20)가 투입되는 제1단계;
상기 유기성 폐기물(10)과 원형물체(20)가 혐기성 반응조(110)의 내부에 구성된 분산구조장치(130)의 회전속도에 따라 혐기성 반응조(110)의 내부 혐기성 반응공간에 고르게 분산되는 제2단계;
상기 혐기성 상기 유기성 폐기물(10)에 함유된 침출수(40)가 상기 원형물체(20)의 다공과 혐기성 반응조(110)의 하측부에 구성된 침출수구조물(120)의 다공에 의해 혐기성 반응조(110)의 하측 공간인 침출수 저장공간으로 침출되어 유기성 폐기물(10)로부터 격리되는 제3단계;
상기 침출수 저장공간에 격리 저장된 침출수(40)가 침출수 수집수단(151)에 의해 침출수 저장조(150)에 저장되고, 선택적으로 침출수 저장조(150)에 저장된 침출수(40)가 침출수 공급수단(152)에 의해 혐기성 반응조(110)에 공급되는 제4단계;
상기 침출수(40)가 혐기성 반응조(110)의 내부에 구성된 분산구조장치(130)의 회전속도에 따라 혐기성 반응조(110)의 내부 혐기성 반응공간에 고르게 분산되는 제5단계;
상기 혐기성 반응조(110)와 침출수 저장조(150)에 유기성 폐기물(10)의 혐기성 반응시 생성되는 메탄가스(50)가 메탄가스 수집수단(151)에 의해 메탄가스 저장조(150)에 수집 저장되는 제6단계; 및
유기성 폐기물(10)의 혐기성 반응이 완료되면, 혐기성 반응조(110) 내부의 원형물체(20)와 혐기성 반응이 완료된 고형물(30)이 진동이송장치(170)에 의해 안정화 반응조(160)로 이송되고, 과산화수소 분사장치(180)에 의해 과산화수소가 고형물(30)에 분사되면서 고형물(30)의 악취가 제거되는 제7단계를 포함하며,
작업자 또는 제어수단에 의해 운전방법에 대응되도록 상기 제1단계 내지 제7단계가 주기적 또는 제1단계 내지 제7단계가 선택적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리방법.
제11항에 있어서,
제2항의 유기성 폐기물 처리장치를 포함하며,
상기 안정화 반응조(160)의 내부에 구성된 원형물체 수거장치(190)의 자력에 의해 상기 원형물체(20)가 고형물(30)로부터 분리 수거되고 세척장치(S)에 의해 세척되는 제8단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리방법.