KR20150142263A

KR20150142263A - 유기성폐기물 퇴비화 시스템

Info

Publication number: KR20150142263A
Application number: KR1020140070738A
Authority: KR
Inventors: 김미선
Original assignee: 김미선
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2015-12-22

Abstract

본 발명은 유기성 폐기물 퇴비화 시스템에 관한 것으로서, 유기성폐기물이 투입되는 폐기물투입호퍼와; 상기 폐기물투입호퍼로부터 투입된 상기 유기성폐기물을 1차로 파쇄하며, 이물질을 1차로 분리하는 1차파쇄부와; 상기 1차파쇄부를 경유한 상기 유기성폐기물을 2차로 파쇄하며, 이물질을 2차로 분리하는 2차파쇄부와; 상기 2차파쇄부를 경유한 상기 유기성폐기물에 생석회와 코코피트를 투입하여 1차생화학반응으로 악취와 수분을 제거하는 혼합반응조와; 상기 혼합반응조에서 생성된 1차반응물에 공기를 공급하여 2차생화학반응으로 악취와 수분를 제거하여 비료로 생성하는 교반식 건조발효조와; 상기 비료를 선별하여 포장하는 선별포장부를 포함하며, 상기 폐기물투입호퍼는, 상부에 개폐가능하게 구비되는 도어와; 상기 유기성폐기물의 악취농도를 감지하는 악취농도감지부와; 상기 도어의 개방시 악취의 외부 확산을 방지하도록 상기 폐기물투입호퍼 내부에 음압을 형성하는 악취흡입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기성폐기물 퇴비화 시스템{COMPOSTING SYSTEM OF ORGANIC WASTES}

본 발명은 유기성폐기물 퇴비화 시스템에 관한 것으로, 보다 자세히는 유기성폐기물의 침출수를 외부로 전혀 배출하지 않고 모두 퇴비화할 수 있는 유기성폐기물 퇴비화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가축분뇨나 음식물쓰레기, 도축폐기물, 초지쓰레기, 오폐수, 슬러지 등은 토양오염 및 수질오염을 비롯하여 악취로 인한 대기오염까지 유발시켜 생태계 파괴의 원인으로 작용한다. 따라서, 이를 예방하면서 자원재활용을 유도하기 위해 이를 비료화시키는 작업을 하게 된다.

이와 관련하여 등록실용신안 제20-228901호의 "생석회를 이용한 토지개량제 제조장치"에 폐기물의 비료화 방법의 일례가 개시된 바 있다.

개시된 바와 같은 종래 생석회를 이용한 폐기물 퇴비화장치는 폐기물과 생석회의 혼합과 반응시에 악취가 발생되어 주변에 민원을 불러일으키는 원인이 된다. 또한, 종래 폐기물 퇴비화 장치는 수분이 많은 음식물쓰레기의 경우 생석회와 반응한 반응물의 수분을 제거하기 위해 별도로 가열을 하거나, 건조시키는 과정이 요구된다. 별도로 가열을 하거나 팬에 의해 수분을 건조시키는 경우 전력소모가 커 퇴비화장치의 관리에 많은 비용이 소요되는 문제가 있다.

또한, 경우에 따라 자연건조시키는 경우도 있으나, 자연건조시키는 경우 폐기물에 포함된 수분을 완전히 제거하는데 30-40일이 소요되어 전체 퇴비화 과정이 장기화되는 문제가 있다.

또한, 유기성폐기물은 가축분뇨나 음식물쓰레기, 도축폐기물, 초지쓰레기, 오폐수, 슬러지 등 다양한 종류가 있다. 그러나, 종래 폐기물 퇴비화장치는 어느 한 종류에 특화된 것으로 모든 종류의 유기성폐기물에 호환되어 사용하기 어려운 점이 있었다.

또한, 음식물쓰레기의 경우 포장비닐을 포함하여, 금속, 돌, 플라스틱 등 다양한 이물질이 포함되어 배출된다. 이에 음식물쓰레기를 퇴비화할 때 이러한 이물질을 완벽하게 제거하기 어려운 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 유기성 폐기물의 침출수를 외부로 전혀 배출하지 않고 100% 비료화할 수 있는 유기성 폐기물 퇴비화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 비료화과정에서 발생되는 악취의 외부 배출을 완전히 차단할 수 있는 유기성 폐기물 퇴비화시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 2차에 걸친 생화학반응에 의해 악취의 배출없이 단시간 안에 비료 제조를 완료할 수 있는 유기성 폐기물 퇴비화시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다양한 종류의 유기성 폐기물을 호한하여 사용할 수 있으며, 유기성 폐기물의 종류에 따라 선택적으로 구동하여 전력소비를 최소화할 수 있는 유기성 폐기물 퇴비화시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 유기성 폐기물에 포함된 금속, 플라스틱, 돌 등 다양한 이물질을 완전하게 분리하여 양질의 비료를 생산할 수 있는 유기성 폐기물 퇴비화시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 유기성폐기물 퇴비화 시스템에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 유기성 폐기물 퇴비화 시스템은, 유기성폐기물이 투입되는 폐기물투입호퍼와; 상기 폐기물투입호퍼로부터 투입된 상기 유기성폐기물을 1차로 파쇄하며, 이물질을 1차로 분리하는 1차파쇄부와; 상기 1차파쇄부를 경유한 상기 유기성폐기물을 2차로 파쇄하며, 이물질을 2차로 분리하는 2차파쇄부와; 상기 2차파쇄부를 경유한 상기 유기성폐기물에 생석회와 코코피트를 투입하여 1차생화학반응으로 악취와 수분을 제거하는 혼합반응조와; 상기 혼합반응조에서 생성된 1차반응물에 공기를 공급하여 2차생화학반응으로 악취와 수분를 제거하여 비료로 생성하는 교반식 건조발효조와; 상기 비료를 선별하여 포장하는 선별포장부를 포함하며, 상기 폐기물투입호퍼는, 상부에 개폐가능하게 구비되는 도어와; 상기 유기성폐기물의 악취농도를 감지하는 악취농도감지부와; 상기 도어의 개방시 악취의 외부 확산을 방지하도록 상기 폐기물투입호퍼 내부에 음압을 형성하는 악취흡입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 폐기물투입호퍼는 상기 유기성폐기물의 종류를 감지하는 폐기물감지부를 더 포함하며, 상기 악취농도감지부의 감지결과에 따라 상기 악취흡입부의 음압 크기를 제어하고, 상기 폐기물감지부의 감지결과에 따라 상기 1차파쇄부와 상기 2차파쇄부의 선택적 구동여부를 결정하고, 상기 생석회와 상기 코코피트의 공급량을 결정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 1차파쇄부와 상기 2차파쇄부는 각각, 상기 유기성폐기물을 파쇄하는 파쇄블레이드와; 상기 파쇄블레이드에 의해 파쇄된 유기성폐기물로부터 이물질을 분리하는 이물질분리부를 포함하며, 상기 이물질분리부는, 진공압에 의해 비닐을 분리하는 비닐분리부와, 자력에 의해 금속물질을 분리하는 금속분리부를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 혼합반응조는 상기 유기성폐기물에 포함된 수분과 상기 생석회가 반응하여 소석회와 열을 발생시킨다.

일 실시예에 따르면, 상기 교반식 건조발효조는 수분의 증발에 의해 칼슘염을 생성하고, 상기 칼슘염이 이산화탄소와 수산화칼슘, 중탄산칼슘과의 화학반응에 의해 탄산칼슘을 형성하며 속효성 비료를 완효성 비료로 변환된다.

일 실시예에 따르면, 상기 혼합반응조는, 상기 유기성폐기물 중량에 대해 상기 생석회 10~20%와 상기 코코피트 10~20%를 투입한다.

일 실시예에 따르면, 상기 유기성폐기물이 음식물폐기물인 경우, 상기 선별포장부에서는 질소, 인산, 가리를 보충한다.

본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템은 유기성 폐기물의 침출수를 외부로 전혀 배출하지 않고 100% 비료화할 수 있다. 즉, 폐기물에 포함된 물과 슬러지를 별도로 분리하지 않고 퇴비화시킴으로서 처리수와 슬러지를 처리하기 위해 발생되는 비용을 없앨 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템은 수분의 건조를 위해 히터나 팬과 같은 별도의 장비를 사용하지 않고 화학반응에서 수반되는 열과 자연적인 증발만을 사용하므로 전력소비를 최소화해 유지관리 비용을 줄일 수 있다.

또한, 2차에 걸친 화학반응에 의해 수분을 건조시켜 비료화하므로 폐기물로부터 최종비료화까지 10일의 짧은 처리기간만 소요된다.

또한, 폐기물의 공급시 호퍼 내부에 음압을 형성시켜 호퍼 내부의 악취와 폐기물에서 발생되는 악취가 외부로 확산되는 것을 차단할 수 있다. 이에 의해 청결한 환경을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템은 다양한 종류의 유기성 폐기물을 호환하여 사용할 수 있으므로 가동효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 폐기물에 포함된 금속, 플라스틱, 돌 등 다양한 이물질을 완전하게 분리하여 장비의 손상을 방지하고 양질의 비료를 생산할 수 있다.

또한, 유기성폐기물 퇴비화 시스템에 의해 제조된 비료는 칼슘이온전자에 의해 구성된 입상구조를 가지므로 처리물 본래 함유했던 영양분을 대부분 보존시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템은 제어부에 의해 자동으로 공정이 제어되므로 최소의 인력으로 운영되어 운영비를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템의 전체 구성을 도시한 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템의 동작과정을 개략적으로 도시한 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템에 의해 생산된 비료의 물질 구조를 도시한 예시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화시스템(1)의 전체 구성을 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 유기기성폐기물 퇴비화 시스템(1)의 전체 평면 구성을 도시한 평면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템(1)은 폐기물(A)이 투입되는 폐기물투입호퍼(100)와, 폐기물투입호퍼(100)로부터 공급된 폐기물(A)을 1차로 파쇄하며 이물질을 선별하는 1차파쇄부(200)와, 1차파쇄부(200)를 경유한 폐기물(A)을 2차로 파쇄하며 이물질을 선별하는 2차파쇄부(300)와, 이물질이 선별된 폐기물(A)에 생석회(C)와 코코피트(D)를 투입하여 화학반응을 일으키는 혼합반응조(400)와, 혼합반응조(400)에서 생성된 반응물에 공기를 혼합하여 발효시키는 바로크발효조(500)와, 반응물을 2차로 화학반응을 시켜 수분을 완전히 건조시키는 교반식 건조발효조(600)와, 교반식 건조발효조(600)에서 생성된 비료를 선별하여 포장하는 선별포장부(700)와, 각 구성들을 제어하는 제어부(800)를 포함한다.

여기서 본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템(1)을 통해 비료로 생성될 수 있는 폐기물(A)은 음식물쓰레기, 도축폐기물, 초지쓰레기, 오폐수, 슬러지 등일 수 있다.

본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 유기성폐기물 퇴비화 시스템(1)은 하역차(20)가 이동하는 하역장(10)과, 기계실(30), 반응조창고(40), 포장실(50)로 구분되어 배치된다. 기계실(30)에는 제어부(800)의 제어에 의해 자동으로 구동되는 폐기물투입호퍼(100), 1차파쇄부(200), 2차파쇄부(300) 및 혼합반응조(400)가 배치된다. 반응조창고(40)에는 바로크발효조(500)가 복수개 배치되고, 반응조창고(40)와 이웃하게 교반식 건조발효조(600)가 배치된다.

건조발효조(600)와 포장실(50)이 배치되고, 그 내부에 선별포장부(700)가 구비된다. 이렇게 유기성폐기물 퇴비화 시스템(1)은 독립된 공간으로 구획되어 배치되어, 악취가 외부로 배출되는 것을 차단하고 이물질의 내부 유입을 차단한다.

도 3은 기계실(30)에 배치된 구성들의 동작과정을 개략적으로 도시한 예시도이다. 폐기물투입호퍼(100)는 하역차(20)로부터 폐기물(A)을 공급받는다. 폐기물투입호퍼(100)는 폐기물(A)이 수용되는 수용공간을 가지며, 하부에는 폐기물(A)을 1차파쇄부(200)로 공급하는 호퍼이송벨트(170)가 배치된다.

폐기물투입호퍼(100)의 상부에는 폐기물투입호퍼(100)를 개폐하는 도어(110)가 구비된다. 도어(110)는 도어개폐부(120)에 개폐된다. 도어개폐부(120)는 제어부(800)의 제어에 의해 자동으로 개폐되거나, 작업자가 입력부(미도시)를 통해 입력신호를 인가하면 개방된다.

도어(110)는 내부의 악취가 외부로 발산되지 않도록 닫혀진 상태에서 밀폐력이 유지되도록 형성된다. 하역차(20)가 진입하고 도어(110)가 개방된 후 폐기물(A)이 공급되는 동안에만 도어(110)의 개방상태가 유지된다.

한편, 도어(110)의 일측에는 도어(110)를 통해 유입되는 폐기물(A)의 종류를 감지하는 폐기물감지부(130)와, 폐기물(A)의 악취를 감지하는 악취농도감지부(140)가 구비된다. 폐기물감지부(130)는 폐기물(A)의 수분함유량을 측정하는 수분센서, 악취 종류를 감지하는 가스센서 등으로 구현될 수 있다. 일례로, 폐기물(A)이 음식물쓰레기일 경우 수분함유량이 높고, 슬러지의 경우 수분함유량이 적고, 축산분뇨의 경우 악취, 특히 암모니아의 함유가 높다. 제어부(800)는 이러한 각 폐기물(A)의 종류에 따른 특성을 미리 저장하고, 폐기물감지부(130)에서 감지된 감지결과를 기준으로 투입된 폐기물(A)의 종류를 판단한다. 제어부(800)는 투입된 폐기물(A)의 종류에 따라 1차파쇄부(200)와 2차파쇄부(300)의 사용여부를 제어한다.

악취농도감지부(140)는 폐기물감지부(130)와 연동하여 투입되는 폐기물(A)의 악취를 감지한다. 악취농도감지부(140)는 악취 가스의 전기적 성분에 따라 저항값이 변하는 반도체 센서, 악취가스의 화학적 성분에 따라 특성값이 변하는 화학반응 센서, 악취 가스의 흡광 특성에 의한 광센서 등이 사용될 수 있다.

악취농도감지부(140)에서 감지된 악취의 농도에 따라 제어부(800)는 악취흡입부(150)의 구동세기와 생석회(C)와 코코피트(D)의 투입량을 결정한다.

폐기물투입호퍼(100)의 내부에는 도어(110)가 개방될 때, 폐기물투입호퍼(100) 내부의 악취와 하역차(20)로부터 투입되는 폐기물(A)로부터 발생되는 악취가 외부로 확산되는 것을 차단하는 악취흡입부(150)가 구비된다. 악취흡입부(150)는 폐기물투입호퍼(100) 내부를 음압(P1)으로 형성시켜, 악취가 폐기물투입호퍼(100) 내부로 유입되도록 한다.

악취흡입부(150)는 폐기물투입호퍼(100)의 측벽에 배치된 흡입팬(151)으로 구현될 수 있다. 흡입팬(151)의 구동세기에 의해 음압(P1)의 크기가 조절될 수 있다. 제어부(800)는 악취농도감지부(140)에서 감지된 악취의 농도에 따라 흡입팬(151)의 구동세기를 조절한다. 악취흡입부(150)는 도어(110)의 개방시에만 구동되고, 도어(110)가 닫힌 상태에서는 구동되지 않는다.

폐기물투입호퍼(100)의 하부에는 폐기물투입호퍼(100)와 1차파쇄부(200)를 연결하는 호퍼연결관(160)이 구비된다. 호퍼연결관(160)을 따라 호퍼이송벨트(170)가 배치되고, 폐기물(A)이 호퍼이송벨트(170)를 따라 1차파쇄부(200) 측으로 이송된다. 도면에는 도시되지 않았으나 호퍼연결관(160)의 상부에는 카메라(미도시)가 배치되어 폐기물(A)의 이송상태를 관리자가 확인할 수 있게 한다.

호퍼연결관(160)은 폐기물투입호퍼(100)의 하부로부터 1차파쇄부(200)의 상부로 연결된다. 이에 의해 폐기물(A)이 1차파쇄부(200)의 상부에서 하부로 낙하되며 공급된다.

1차파쇄부(200)는 폐기물투입호퍼(100)로부터 공급받은 폐기물(A)을 분쇄하고, 폐기물(A)에 포함된 이물질을 분리한다. 도 3에 도시된 유기성폐기물 퇴비화 시스템(1)은 폐기물(A)이 음식물쓰레기인 것으로 예시하였다. 음식물쓰레기(A)는 음식물수거비닐(B)에 담겨진 상태로 수거된 후 폐기물투입호퍼(100)로 투입된다.

1차파쇄부(200)는 음식물수거비닐(B)을 찢어 내부의 음식물쓰레기(A)를 파쇄하고, 음식물수거비닐(B)과 이물질을 외부로 분리한다. 이물질은 돌, 플라스틱, 나무, 비닐, 스티로폴, 종이 등일 수 있다. 이물질은 숟가락, 냄비, 솥뚜껑, 젓가락 등 다양한 형태로 포함될 수 있다.

1차파쇄부(200)는 폐기물(A)을 파쇄하는 1차파쇄블레이드(210)와, 이물질을 분리하는 1차이물질분리부(220)와, 음식물수거비닐(B)을 분리하는 비닐분리부(230)와, 1차파쇄부(200)의 하부와 2차파쇄부(300)의 상부를 연결하는 1차연결관(240)을 포함한다.

1차파쇄블레이드(210)는 제어부(800)의 제어에 의해 회전구동된다. 1차파쇄블레이드(210)는 제어부(800)의 제어에 의해 전원을 공급받아 회전구동된다. 도면에 도시되지 않았으나 1차파쇄부구동원(미도시)의 회전력에 의해 1차파쇄블레이드(210)가 회전된다. 1차파쇄블레이드(210)의 축방향을 분쇄날(211)이 구비되어 상부에서 하부로 낙하되는 폐기물(A)을 분쇄한다.

분쇄날(211)과 접촉하며 음식물수거비닐(B)은 찢어지고, 내부에 수용된 음식물쓰레기(A)도 작은 조각으로 분쇄된다. 분쇄날(211)은 섬유질이 많은 배추나 무청과 같은 부분도 원활하게 분쇄될 수 있도록 다양한 방향으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 음식물수거비닐(B)의 원활한 분쇄를 위해 분쇄날(211) 외에 갈고리 형태의 보조날(미도시)이 더 결합될 수도 있다.

1차이물질분리부(220)는 1차파쇄블레이드(210)의 하부에 배치되어 1차파쇄된 폐기물(A)에 포함된 이물질을 분리한다. 1차이물질분리부(220)는 표면에 일정크기(ℓ1) 크기의 통공이 형성된 메쉬망의 형태로 형성된다. 통공의 크기는 폐기물이 통과할 수 있는 크기로 형성되며, 나무, 플라스틱, 돌 등의 크기가 크거나 비중이 큰 물체는 통과할 수 없게 구비된다.

1차이물질분리부(220)는 도시된 바와 같이 상하로 복수개가 구비되어, 복수회에 걸쳐 이물질을 분리한다. 이 때, 상하로 배치된 1차이물질분리부(220)는 서로 메쉬망의 크기가 상이하게 형성되는 것이 바람직하다.

이 때, 1차이물질분리부(220) 상에 적재되는 이물질은 일정 주기별로 수거함(미도시)으로 수거된다. 수거를 위해 1차이물질분리부(220)가 수평상태에서 일정 각도로 경사지게 기울어지며 1차파쇄부(200) 측벽에 형성된 수거함(미도시)으로 이동되도록 할 수 있다. 이 외에도 다양한 방식으로 이물질을 수거할 수 있다.

비닐분리부(230)는 음식물수거비닐(B)과, 폐기물(A)에 포함된 비닐(B)을 분리하여 외부로 배출시킨다. 비닐분리부(230)는 폐기물(A)과 여타 이물질에 비해 비닐(B)의 비중이 가벼운 것을 이용하여 비닐(B)을 분리한다.

비닐분리부(230)는 기류를 형성하는 분리팬(231)과, 분리팬(231)에 의해 비산하는 비닐조각을 진공압에 의해 흡입하는 흡입관(233)을 포함한다. 분리팬(231)은 회전하며 상부방향으로 기류를 형성한다. 분리팬(231)은 1차파쇄부(200)의 측벽에 복수개가 배치되어 기류를 형성한다. 기류에 의해 1차파쇄블레이드(210)에서 잘게 쪼개진 비닐조각(B1)은 1차파쇄부(200) 상부 상공을 비산하게 된다. 이 때, 흡입관(233)을 통해 진공압을 걸어주면 비닐조각(B1)이 흡입관(233)으로 배출되게 된다. 이러한 과정에 의해 폐기물(A)에 포함된 비닐조각(B1)들을 완전하게 분리하여 배출시킬 수 있다.

이물질과 비닐이 분리된 폐기물(A)은 1차연결관(240)에 구비된 1차이송벨트(250)를 통해 2차파쇄부(300)로 공급된다. 1차연결관(240)의 내부에도 카메라(미도시)가 배치되어 폐기물(A)의 이송상태를 감시하게 된다.

2차파쇄부(300)는 1차파쇄부(200)를 통해 파쇄된 폐기물(A)을 다시 한번 더 파쇄한다. 2차파쇄부(300)는 1차파쇄부(200)와 동일한 구조를 갖지만, 2차파쇄블레이드(310)의 파쇄날의 간격이 보다 좁게 형성되어 1차파쇄부(200) 보다 더 작은 크기로 폐기물(A)을 파쇄한다.

여기서, 2차파쇄부(300)의 내부에는 폐기물(A)에 포함된 금속을 분리하는 금속분리부(330)가 구비된다. 금속분리부(330)는 자석(331)의 자력에 의해 금속을 분리한다. 자석(331)은 영구자석 또는 전자석을 포함한다.

금속분리부(330)는 2차파쇄블레이드(310)를 경유한 폐기물(A)로 강한 자력을 부여하여 금속물질이 표면에 부착되도록 한다. 금속분리부(330)는 1차파쇄부(200)와 2차파쇄부(300)에 함께 구비되거나, 어느 한 곳에만 구비될 수 있다.

2차파쇄부(300)에서 파쇄된 폐기물(A)은 2차연결관(340)을 통해 혼합반응조(400)로 이동된다.

혼합반응조(400)는 작은 크기로 파쇄된 폐기물(A)에 생석회(C)와 코코피트(D)를 투입하여 화학반응을 유도하고, 이러한 화학반응을 통해 악취를 제거하고 비료화한다.

혼합반응조(400)의 상부는 2차연결관(340)과 연결되어 2차파쇄부(300)로부터 폐기물(A)을 공급받는다. 또한, 혼합반응조(400)의 상부는 생석회공급부(410)와 코코피트공급부(420)와 연결된다. 생석회공급부(410)는 투입되는 폐기물(A)의 양에 대응되는 생석회(C)를 생석회공급관(411)을 통해 혼합반응조(400)로 투입한다. 코코피트공급부(420)도 일정량의 코코피트(D)를 코코피트공급관(420)을 통해 혼합반응조(400)로 투입한다.

코코피트공급부(420)는 딱딱하게 압축된 코코피트블록을 자동 파쇄하여 계량에 의해 정해진 량을 공급한다. 생석회공급부(410)와 코코피트공급부(420)를 통해 공급되는 생석회 량과 코코피트 량은 제어부(800)의 제어에 의해 결정된다.

혼합반응조(400)의 내부에는 교반날개(431)가 교반축(430)에 결합되어 회전하며 폐기물(A)과 생석회(C) 및 코코피트(D)가 혼합되어 화학반응이 일어나도록 한다. 혼합반응조(400)에서 일어나는 화학반응은 아래 식과 같다.

화학반응 과정에서 폐기물에 포함된 수분(H₂O)은 생석회(CaO)와 결합하여 가수분해 반응에 의해 소석회(Ca(OH)₂) 1kg 당 15.2Kcal의 열을 발생시킨다. 이 때, 발생되는 열은 약 150~180℃ 정도의 고온이므로 폐기물에 포함된 각종 균이나 미생물이 사멸된다. 폐기물에 포함된 수분(H₂O)이 생석회(CaO)와 반응하여 소석회(Ca(OH)₂)를 형성한다. 생석회가 수분과 반응하여 소석회로 변환되는 과정에서 수분이 소모되는 분자량은 18이다. 따라서, 이 화학반응에 의해 혼합반응조(400) 내부의 폐기물에 포함된 수분이 50% 정도 감소하게 된다.

또한, 상술한 화학반응을 통해 폐기물, 특히 음식물쓰레기 속에 포함된 염분은 가수분해 작용에 의해 나트륨(Na⁴⁺)과 염소(Cl^-)로 분리된다. 이와 같이 음식물쓰레기로부터 염분이 제거되면 비료나 토양개량제로 사용할 수 있게 된다.

여기서, 혼합반응조(400)로 함께 투입되는 코코피트(D)는 수분조절재 역할을 하여 폐기물에 포함된 수분이 더 빨리 감소되게 한다. 코코피트(D)는 100% 천연야자 유기섬유질 용토로 무공해 재료이다. 코코피트(D)는 통기성, 보수력, 보비력이 좋아 뿌리 성장이 우수하다. 또한, 가격이 기존의 수분조절재로 사용되는 톱밥에 비해 저렴하고 취급이 간편하다. 코코피트(D)는 토양을 암갈색이나 흑색으로 변화시켜 태양열의 흡수율을 높인다. 또한, 토양 산도 5.5~6.5 사이에 고정시키는 중화물질로 구성된다. 또한, 코코피트(D)는 토양 미생물의 활동을 촉진하여 토양에 유용한 화학반응을 촉진하고, 토양속에서 장기간 부패하지 않아 물리성을 개선할 수 있다.

혼합반응조(400)에서의 화학반응을 위해 폐기물 중량비에 대해 생석회는 대략 10~20%, 코코피트 10~20%가 투입되는 것이 바람직하다. 상술한 화학반응에 의해 모든 종류의 폐기물을 외부로 침출수의 방출 없이 10톤의 폐기물을 1시간 내에 비료 원료화가 가능해진다. 또한, 상술한 화학반응에 의해 혼합반응조(400) 내부가 알칼리로 유지되기 때문에 산화부식이 적어 장비 가동 수명을 연장할 수 있다.

바로크발효조(500)는 혼합반응조(400)에서 화학반응에 의해 비료원료화된 반응물을 공기와 접촉시켜 2차 화학반응을 유도한다. 바로크발효조(500)는 밀폐된 상태로 일정기간 반응물을 저장하면서 호기성 발효를 행하게 된다.

바로크발효조(500)에서 2차 화학반응이 진행된 반응물은 교반식 건조발효조(600)에서 야적된 상태로 교반이 이루어지며 수분이 완전히 제거되고 비료화된다. 바로크발효조(500)와 교반식 건조발효조(600)에서 70∼80℃의 온도를 유지하며 후숙발효가 일어난다.

바로크발효조(500)와 교반식 건조발효조(600)에서 진행되는 2차 화학반응은 아래 화학식과 같다.

교반식 건조발효조(600)에서 반응물을 넓게 펼쳐놓고 교반기로 회전하며 건조를 하게 된다. 이러한 교반작업이나 야적과 반응물의 뒤집기에 의해 수분이 증발되면서 당도를 높이는 주요원소인 칼슘염을 생성하고, 공기중의 이산화탄소와 수산화칼슘, 중탄산칼슘과의 화학반응에 의해 탄산칼슘을 생성한다. 이에 의해 7일에서 10일간의 교반작업을 거치면 완효성 친환경 미생물비료로 완성된다.

바로크발효조(500)와 교반식 건조발효조(600)에서 진행되는 화학반응에 의해 폐기물의 악취가 완전히 제거될 수 있다. 폐기물의 악취가 제거되는 이론적 근거는 첫 번째로 화학반응에 의해 발생되는 열 에너지이다. 열 에너지에 의해 유기물활성도를 진작시켜 칼슘 등 금속이온과 착 화합물을 형성시키고, 악취물질의 근원이 되는 성분을 분해한다. 또한, 온도상승에 의해 수분을 증발시킨다. 반응종료 직후의 처리물은 유기물과 Ca-유기화합물에 수산화칼슘 입자를 균일하게 분산 흡착시켰기 때문에 강알칼리성(pH11-pH12)으로 상승함에 따라 해충란과 병원균 등이 사멸된다.

두번째는 물리적 탈취로, 농축분뇨 등의 폐기물이 고형화가 진행디면서 입상구조를 형성한다. 따라서, 폐기물에 잔류한 악취물질이 입상구조물에 흡착되고, 수산화칼슘, 중탄산칼슘, 탄산칼슘 등의 미세 공극에도 흡착함으로서 악취를 제어하게 된다.

세 번째는 화학적 탈취이다. 악취를 유발하는 물질을 화학적으로 분해한다. 분해된 악취 성분의 일부도 칼슘과 화합물을 생성한다. 화학적 탈취를 위한 화학반응은 아래 화학식과 같다.

도 4는 교반식 건조발효조(600)를 거쳐 생성된 비료완제품의 물질 구조를 확대하여 도시한 개략도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 유기성폐기물 퇴비화 시스템(1)에 의해 제조된 비료완제품은 칼슘-이온과 전자가 형성한 처리물의 구조를 갖는다. 내부에 유기물 유기수산화염이 배치되고, 그 외부를 중탄산칼슘과 탄산칼슘이 감싸는 형태로 형성된다. 테르라피롤은 4개의 피롤핵이 3 또는 4개의 탄소원자로 결합한 화합물을 총칭한다. 폐기물에 포함된 유기물질은 유기수산화염, 중탄산칼슘, 탄산칼슘의 내핵에 포함되었다가 지하수분에 의하여 서서히 분해되기 때문에 작물에 폐해를 주지 않고 유효하게 작용할 수 있다.

본 발명에 의해 생성된 비료완제품은 퇴비, 조경용토, 복토제, 녹생토, 토양개량제, 고형연료 등으로 사용될 수 있다.

교반식 건조발효조(600)를 거쳐 생성된 비료완제품은 선별포장부(700)를 거쳐 외부로 배출된다. 선별포장부(700)는 비료완제품의 크기를 선별하거나, 작은 크기로 분쇄한 후, 포장하여 외부로 배출한다.

이 때, 비료완제품에 이물질이 포함되어 있는지 한번 더 이물질분리 작업을 거쳐 외부로 배출된다.

제어부(800)는 각 구성들이 자동으로 동작하며 폐기물이 비료화될 수 있도록 각 구성을 제어한다. 제어부(800)는 폐기물감지부(130)의 감지결과에 따라 1차파쇄부(200)와 2차파쇄부(300)의 1차파쇄블레이드(210)와 2차파쇄블레이드(310)의 구동여부를 결정한다. 폐기물감지부(130)의 감지결과 폐기물이 부피가 큰 슬러지인 경우 1차파쇄블레이드(210)와 2차파쇄블레이드(310)를 모두 구동시킨다. 반면, 폐기물이 음식물쓰레기이나 오폐수, 축산분뇨인 경우 1차파쇄블레이드(210)는 구동시키지 않고 2차파쇄블레이드(310)만 구동시킨다.

이러한 제어부(800)의 선택적인 구동에 의해 전력소모를 최소화할 수 있다.

또한, 제어부(800)는 악취농도감지부(140)의 감지결과에 따라 악취흡입부(150)의 구동세기를 제어한다. 악취흡입부(150)를 통해 형성되는 음압(P1)의 크기를 조절하여 악취가 외부로 배출되는 것을 원천적으로 봉쇄한다.

또한, 제어부(800)는 호퍼이송벨트(170), 1차이송벨트(250), 2차이송벨트(350)가 원활하게 동작되도록 구동하여, 폐기물과 반응물이 연속하여 이동되어 빠른 시간안에 처리가 완료되도록 한다.

또한, 제어부(800)는 폐기물투입호퍼(100)로 투입되는 폐기물의 투입량과 폐기물의 종류에 따라 적절한 양의 생석회와 코코피트가 투입되도록 생석회공급부(410)와 코코피트공급부(420)를 제어한다.

그리고, 제어부(800)는 비료완제품이 적절한 크기로 일정한 품질 상태로 포장되어 배출되도록 선별포장부(700)를 제어한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템(1)의 폐기물 처리과정을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

하역장(10)으로 하역차(20)가 들어오면 폐기물투입호퍼(100)의 도어(110)가 개방된다. 도어(110)가 개방되고 하역차(20)가 폐기물(A)을 폐기물투입호퍼(100)로 투입한다. 이 때, 폐기물감지부(130)와 악취농도감지부(140)가 폐기물의 종류와 악취농도를 감지한다.

제어부(800)는 폐기물의 종류와 악취농도, 투입량에 따라 1차파쇄블레이드(210)의 동작여부와 악취흡입부(150)의 음압세기, 생석회와 코코피트의 투입량을 결정한다.

제어부(800)의 제어에 의해 폐기물은 호퍼연결관(160)을 통해 1차파쇄부(200)로 공급된다. 1차파쇄부(200)에서 폐기물은 1차이물질분리부(220)와 비닐분리부(230)를 거쳐 이물질이 분리된다. 2차파쇄부(300)로 이동된 폐기물은 다시 2차이물질분리부(320)와 금속분리부(330)를 거쳐 이물질이 분리되고, 작은 크기로 파쇄된다.

작은 크기로 파쇄된 폐기물은 2차연결관(340)을 통해 혼합반응조(400)로 이동된다. 혼합반응조(400)에서 생석회(C)와 코코피트(D) 및 폐기물이 화학반응을 일으켜 1시간여 만에 악취가 제거된 비료원료가 생성된다.

비료원료는 이송벨트(미도시)에 의해 바로크발효조(500)로 이동되고, 공기와 반응하며 후숙발효 과정을 겪는다. 후숙발효 후 교반식 건조발효조(600)로 이동된 후 2차 화학반응에 의해 비료완제품으로 제조된다.

여기서, 혼합반응조(400)와 바로크발효조(500) 및 교반식 건조발효조(600)를 거치는 동안 폐기물에 포함된 침출수를 전혀 외부로 배출시키지 않고 화학반응과, 화학반응에 의해 수반되는 열에 의해 수분을 건조시킨다.

비료완제품은 선별포장부(700)에서 선별되어 포장된 후 외부로 배출된다. 여기서, 폐기물이 음식물쓰레기인 경우, 부족한 N, P, K(질소, 인산, 가리)를 보출하기 위해 계분퇴비를 10~20% 혼합하여 포장할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 유기성폐기물 퇴비화 시스템은 유기성 폐기물의 침출수를 외부로 전혀 배출하지 않고 100% 비료화할 수 있다. 즉, 폐기물에 포함된 물과 슬러지를 별도로 분리하지 않고 퇴비화시킴으로서 처리수와 슬러지를 처리하기 위해 발생되는 비용을 없앨 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 유기성 폐기물 퇴비화 시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 유기성폐기물 퇴비화 시스템 10 : 하역장
20 : 하역차 30 : 기계실
40 : 반응조창고 50 : 포장실
100 : 폐기물투입호퍼 110 : 도어
120 : 도어개폐부 130 : 폐기물감지부
140 : 악취농도감지부 150 : 악취흡입부
151 : 흡입팬 160 : 호퍼연결관
170 : 호퍼이송벨트 200 : 1차파쇄부
210 : 1차파쇄블레이드 220 : 1차이물질분리부
230 : 비닐분리부 231 : 분리팬
233 : 흡입관 240 : 1차연결관
250 : 1차이송벨트 300 : 2차파쇄부
310 : 2차파쇄블레이드 320 : 2차이물질분리부
330 : 금속분리부 340 : 2차연결관
400 : 혼합반응조 410 : 생석회공급부
411 : 생석회공급관 420 : 코코피트공급부
421 : 코코피트공급관 430 : 교반축
431 : 교반날개 500 : 바로크발효조
600 : 교반식 건조발효조 700 : 선별포장부
800 : 제어부

Claims

유기성폐기물이 투입되는 폐기물투입호퍼와;
상기 폐기물투입호퍼로부터 투입된 상기 유기성폐기물을 1차로 파쇄하며, 이물질을 1차로 분리하는 1차파쇄부와;
상기 1차파쇄부를 경유한 상기 유기성폐기물을 2차로 파쇄하며, 이물질을 2차로 분리하는 2차파쇄부와;
상기 2차파쇄부를 경유한 상기 유기성폐기물에 생석회와 코코피트를 투입하여 1차생화학반응으로 악취와 수분을 제거하는 혼합반응조와;
상기 혼합반응조에서 생성된 1차반응물에 공기를 공급하여 2차생화학반응으로 악취와 수분를 제거하여 비료로 생성하는 교반식 건조발효조와;
상기 비료를 선별하여 포장하는 선별포장부를 포함하며,
상기 폐기물투입호퍼는,
상부에 개폐가능하게 구비되는 도어와;
상기 유기성폐기물의 악취농도를 감지하는 악취농도감지부와;
상기 도어의 개방시 악취의 외부 확산을 방지하도록 상기 폐기물투입호퍼 내부에 음압을 형성하는 악취흡입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 퇴비화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폐기물투입호퍼는 상기 유기성폐기물의 종류를 감지하는 폐기물감지부를 더 포함하며,
상기 악취농도감지부의 감지결과에 따라 상기 악취흡입부의 음압 크기를 제어하고, 상기 폐기물감지부의 감지결과에 따라 상기 1차파쇄부와 상기 2차파쇄부의 선택적 구동여부를 결정하고, 상기 생석회와 상기 코코피트의 공급량을 결정하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 퇴비화 시스템.
제2항에 있어서,
상기 1차파쇄부와 상기 2차파쇄부는 각각,
상기 유기성폐기물을 파쇄하는 파쇄블레이드와;
상기 파쇄블레이드에 의해 파쇄된 유기성폐기물로부터 이물질을 분리하는 이물질분리부를 포함하며,
상기 이물질분리부는,
진공압에 의해 비닐을 분리하는 비닐분리부와, 자력에 의해 금속물질을 분리하는 금속분리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 퇴비화 시스템.
제3항에 있어서,
상기 혼합반응조는 상기 유기성폐기물에 포함된 수분과 상기 생석회가 반응하여 소석회와 열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 퇴비화 시스템.
제4항에 있어서,
상기 교반식 건조발효조는 수분의 증발에 의해 칼슘염을 생성하고, 상기 칼슘염이 이산화탄소와 수산화칼슘, 중탄산칼슘과의 화학반응에 의해 탄산칼슘을 형성하며 속효성 비료를 완효성 비료로 변환하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 퇴비화 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합반응조는,
상기 유기성폐기물 중량에 대해 상기 색석회 10~20%와 상기 코코피트 10~20%를 투입하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 퇴비화 시스템.
제6항에 있어서,
상기 유기성폐기물이 음식물폐기물인 경우, 상기 선별포장부에서는 질소, 인산, 가리를 보충하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 퇴비화 시스템.