KR20240079018A - 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 시스템 - Google Patents

음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기성 폐기물인 음식물류폐기물을 이용한 바이오가스 에너지화의 전처리 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 시스템에 관한 것이다. 이를 위해, 산발효조(320)와 혐기성소화조에서 음식물류폐기물이 처리되는 처리장치에 앞서 협잡물을 제거하기 위한 전처리장치로서, 음식물류폐기물을 파쇄하고 중량협잡물과 경량협잡물을 선별하여 제거하는 중량및경량협잡물 제거부(100); 중량및경량협잡물 제거부(100)와 연결되고, 음식물류폐기물 중 지방성분의 가수분해를 위한 효소가 투입되는 가수분해조(200); 가수분해조(200)에 효소를 투입하기 위한 효소투입부(160); 가수분해조(200)와 연결되고, 하부에 미세협잡물(280)이 침적되는 콘형 베이스(290)를 갖는 침사조(240); 콘형 베이스(290)에 침적된 미세협잡물(280)을 배출하기 위한 배출수단; 침사조(240)의 상부에 설치되고 부유하기 유기물(270)을 선별하여 산발효조(320)로 투입하는 부유물 선별장치(260);를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리장치가 제공된다.

Description

음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 시스템{Pre-treatment system for the removal of micro-contaminants using hydrolysis of fat components in food waste}
본 발명은 유기성 폐기물인 음식물류폐기물을 이용한 바이오가스 에너지화의 전처리 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 산업발전과 함께 소득증대와 소비성향의 변화 및 유통구조의 발달로 인하여 생활 폐기물은 급격히 증가되는 추세이다. 생활 폐기물의 처리 방안으로 선택될 수 있는 것으로는 매립지를 확보하여 매립처리하는 방법, 소각하여 처리하는 소각방법, 재가공하여 새로운 자원으로 활용하는 방법 등이 있다.
근래에는 유기성 폐기물에서 메탄가스가 추출되고, 기타 유독 가스 및 슬러지가 제거되며, 메탄발효액이 정화되어 방류되는 재활용 방법이 제시되고 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 시스템은 다음과 같은 문제점이 있었다. 투입되는 유기성 폐기물에는 많은 협잡물(플라스틱, 돌, 모래, 비닐, 나무, 금속, 뼈, 조개껍질 등)이 포함되어 있는데 이러한 협잡물은 다양한 크기와 비중으로 혼재된 상태이다. 이러한 협잡물은 유기성 폐기물의 산발효조 및 메탄발효조의 투입 전 분쇄과정을 거쳐도 그대로 잔존하게 된다. 이로 인해, 탈수기의 탈수 과정이 원활하지 않으며, 슬러지의 함수율이 높아져서 케이크 형태로 배출되기 어려웠다. 이러한 단점을 응집제 투입으로 극복하고 있으나, 응집제의 투입량이 증대하여 처리 비용이 증가되고, 다량의 응집제로 인한 2차 오염의 문제가 발생하였다.
그리고, 막여과장치에서도 협잡물이 분리막 표면에 축적되어 여과 작용을 방해함으로써 농축 효율을 저하시키고, 분리막 세척 빈도수를 증가시켜 막여과장치의 운전 중단 및 유지보수 비용을 증가시키는 문제를 야기하였다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하고자 사전에 협잡물을 제거하는 전처리 과정이 제시되었다.
도 1은 종래의 음식물류폐기물에서 협잡물을 제거하는 전처리 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 음식물류폐기물과 같은 유기성 폐기물은 중량및경량협잡물 제거부(50)에서 1차 전처리되고, 사이클론부(40)에서 2차 전처리된다. 특히 중량및경량협잡물 제거부(50)에서의 1차 전처리 과정은 압밀파쇄부(10), 펄퍼부(20) 및 다중선별부(30)에서 처리 과정으로 구성된다. 그러나, 도 1과 같은 종래의 전처리 장치와 과정은 다음과 같은 문제점이 있었다.
먼저, 압밀파쇄부(10)에서는 반입된 음식물류폐기물의 성상에 따라 후단 공정 으로의 이송 시간이 지연되는 문제가 있었다. 그리고, 펄퍼부(20)는 가동 시간의 불충분으로 인해 비액상화 음식물류폐기물이 증가하고 이에 따라 중량협잡물의 선별 효율이 감소하는 현상이 발생하였다. 아울러, 음식물류폐기물의 파쇄 크기와 성상에 따라 펄퍼부(20)에서의 투입되는 공정수가 과다해지는 사례가 빈번하였다.
다중선별부(30)에서는 비닐에 의한 타공망 막힘과 경량협잡물의 과대 발생이 문제시되었다.
미세협잡물을 선별하기 위한 사이클론부(40)에서는 선별 효율이 저조하였고, 비교적 비중이 큰 미세협잡물(모래, 달걀 및 조개껍데기 조각 등)에 의한 사이클론 부(40)의 마모 및 손상이 유발되었다. 그리고, 미처 선별되지 못한 미세협잡물에 의해 배관 막힘 현상이 빈번하였다. 아울러, 후단 이송설비(펌프)의 마모 및 고장도 빈번히 유발되었다.
또한, 본 처리공정 중 혐기성 소화조내에서는 미세협잡물이 침적됨으로써 유효체적 감소가 발생하고, 이로 인해 공정 효율 저하되었다.
그리고, 중량및경량협잡물 제거부(50)(압밀파쇄부(10)~다중선별부(30))의 공정지연에 따라 사이클론부(40)의 설계 대비 사이클 횟수 감소로 미세협잡물의 제거효율이 감소되곤 하였다.
그리고, 파쇄선별된 파쇄음식물 중에는 모래, 달걀껍떼기 등의 무기성 협잡물(Grit), 유기물 및 지방성분(Fat, Oil, Grease, 이하 “FOG”라 함)이 포함되어 있다. 그런데, FOG와 같은 지방성분으로 인해 파쇄음식물의 비중이 감소하고, 침전성이 저하되는 문제가 있었다. 그리고, 지방성분(FOG)은 혐기성 미생물에 흡착되어 물질대사를 방해함으로서 미생물의 활성을 저하시키고 메탄 발생량을 감소시키는 원인으로 지목되었다.
또한, 지방성분(FOG)의 낮은 비중이 혐기성 미생물을 부상시킴으로서 스컴(Scum)의 발생 및 혐기성 미생물의 유실, 협잡물(GRIT)의 침전 효율 감소라는 부작용도 있었다.
종래에는 이러한 지방성분(FOG)을 제거하기 위해 NaOH를 투입하여 비누화반응을 이용하였으나 파쇄음식물 중 질소의 용존으로 질소 및 NH3가 증가하는 단점이 있었다.
1. 대한민국 특허등록 제 10-1988174호(음식물쓰레기의 액상화와 이물질 선택분리를 위한 전처리 시스템 및 방법), 2. 대한민국 특허등록 제 10-0969501호(막결합형 혐기성 소화조의 여과시스템 및 운전방법), 3. 대한민국 특허등록 제 10-1085270호(완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물의 처리 시스템 및 처리방법), 4. 대한민국 특허등록 제 10-1289941호(혐기성 소화공정을 위한 농축여과 장치, 시스템 및 그 장치의 작동방법).
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 파쇄음식물에 가수분해 효소를 투입하여 지방성분(FOG)을 제거할 수 있는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 시스템을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 산발효조(320)와 혐기성소화조에서 음식물류폐기물이 처리되는 처리장치에 앞서 협잡물을 제거하기 위한 전처리장치로서, 음식물류폐기물을 파쇄하고 중량협잡물과 경량협잡물을 선별하여 제거하는 중량및경량협잡물 제거부(100); 중량및경량협잡물 제거부(100)와 연결되고, 음식물류폐기물 중 지방성분의 가수분해를 위한 효소가 투입되는 가수분해조(200); 가수분해조(200)에 효소를 투입하기 위한 효소투입부(160); 가수분해조(200)와 연결되고, 하부에 미세협잡물(280)이 침적되는 콘형 베이스(290)를 갖는 침사조(240); 콘형 베이스(290)에 침적된 미세협잡물(280)을 배출하기 위한 배출수단; 침사조(240)의 상부에 설치되고 부유하기 유기물(270)을 선별하여 산발효조(320)로 투입하는 부유물 선별장치(260);를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리장치가 제공된다.
또한, 가수분해조(200)에는 제 1 교반기(210)가 더 설치되어 있고, 그리고/또는 침사조(240)에는 제 2 교반기(250)가 더 설치되어 있다.
또한, 침사조(240)에 물을 공급하기 위한 가수부(180)를 더 포함한다.
효소는 리파아제(Lipase)이다.
또한, 음식물류폐기물 중 지방성분은 동물성 지방, 식물성 지방, 동물성 기름, 식물성 기름, 광물성 오일, 그리스 중 적어도 하나이다.
또한, 배출수단은 콘형 베이스(290)의 경사면에 접하도록 설치되어 미세협잡물(280)을 상부로 이송하는 스크류 컨베이어(300);이다.
또한, 스크류 컨베이어(300)의 상부에서 낙하하는 미세협잡물을 수용하고 처리하기 위한 미세협잡물 처리부(310)가 더 포함된다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 또 다른 카테고리로써, 전술한 전처리 장치를 이용하여 음식물류폐기물 중 지방성분을 가수분해함으로서 미세협잡물을 제거하는 전처리 방법에 있어서, 중량및경량 협잡물 제거부(100)가 투입된 음식물류폐기물을 파쇄하여 중량협잡물 및 경량협잡물을 선별 및 제거하는 단계(S120); 효소투입부(160)가 가수분해조(200)에 가수분해 효소를 투입하는 단계(S140); 가수분해조(200)에서 파쇄음식물의 지방성분이 효소에 의해 가수분해되는 단계(S160); 침사조(240)에서 미세협잡물(280)이 콘형 베이스(290)에 침적되며, 스크류 컨베이어(300)가 침적된 미세협잡물(290)을 외부로 배출하여 제거하는 단계(S180); 및 부유물 선별장치(260)가 침사조(240)에서 부유하는 유기물(270)을 산발효조(320)로 투입하는 단계(S200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 방법에 의해서도 달성될 수 있다.
또한, 효소투입단계(S140)에서 효소는 지방성분 1kg에 대해 5 ~ 20 g의 비율로 투입된다.
또한, 가수분해단계(S160)에서 파쇄음식물은 24시간 이내로 체류한다.
또한, 가수분해조(200)는 35℃ ~ 45℃의 온도를 유지한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 파쇄음식물에 가수분해 효소를 투입하여 지방성분(FOG)을 제거함으로서, 있다. 파쇄음식물의 침전성을 유지하고, 혐기성 미생물의 활성을 유지할 수 있다.
또한, 지방성분을 제거함으로서 스컴(Scum)의 발생 억제, 혐기성 미생물의 유실 방지 및 협잡물(GRIT)의 침전 효율 증가라는 효과를 얻을 수 있다. 이를 통해 최종적으로는 바이오가스의 생산 증대 효과를 얻을 수 있다.
또한, 효소투입부와 가수분해조를 추가함으로서 기존의 시설에 안정적으로 적용할 수 있는 특징이 있다.
또한, 미세협잡물의 침전성을 높여서 선별효율의 향상 및 본 처리 공정에서의 협잡물 침적과 준설횟수를 최소화할 수 있다. 그리고, 설비 운영 중에는 후속 펌프의 소손과 배관 막힘 현상을 방지할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 음식물류폐기물에서 협잡물을 제거하는 전처리 시스템의 개략적인 블록도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 시스템의 개략적인 블록도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 미세협잡물을 제거하는 개략적인 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
실시예의 구성
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 먼저 본 발명에서 음식물류폐기물은 유기성 폐기물의 일종으로 음식물 쓰레기, 축산 분뇨, 어촌의 수산 폐기물 및 공장(예 : 식품가공 공장 등)에서 발생하는 유기성 폐기물 등을 포괄한다. 그리고, 협잡물이란 이러한 음식물류폐기물 속에 포함된 플라스틱, 돌, 모래, 비닐, 나무, 금속, 뼈, 계란껍질, 조개껍질 등을 의미하나 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 그리고, 지방성분(Fat, Oil, Grease, 이하 “FOG”라 함)이란 소, 돼지, 닭, 오리, 거위, 생선, 고래, 말, 양, 염소, 간유, 우유, 버터, 치즈 등의 동물성 지방이나 기름, 대두유, 땅콩유, 면실유, 옥수수기름, 올리브유, 유채씨 기름, 카놀라유, 코코넛 기름, 팜유, 해바라기씨유, 참기름, 들기름 등의 식물성 지방이나 기름, 광물성 오일(석유, 디젤, 파라핀, 바셀린 등), 그리스 등을 포괄한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전처리 시스템은 일련으로 연결된 중량및경량 협잡물 제거부(100), 가수분해조(200) 및 침사조(240)를 포함한다. 중량및경량 협잡물 제거부(100)는 압밀파쇄부(10), 펄퍼부(20) 및 다중선별부(30)로 구성된다. 압밀파쇄부(10)는 믹서, 분쇄기, 압착기 등을 통해 투입되는 음식물류폐기물을 작은 크기로 파쇄한다. 펄퍼부(20)는 파쇄된 음식물류폐기물을 액상화한다. 다중선별부(30)는 자석, 타공망을 가진 드럼 스크린 등을 이용하여 중량협잡물과 경량협잡물을 제거한다.
중량협잡물은 큰 플라스틱, 돌, 금속, 뼈, 조개껍질 등이며 일정 크기(예 : 2 cm) 이상이다. 경량협작물은 작은 플라스틱, 모래, 비닐, 나무, 작은 생선 뼈, 섬유질, 비중이 작아서 가볍지만 크기가 큰 비닐 조각 등을 포함한다.
가수분해조(200)는 중량및경량 협잡물 제거부(100)와 침사조(240) 사이에 위치하며, 중량및경량 협잡물 제거부(100)에서 파쇄음식물(170)이 투입되고, 효소투입부(160)에서 효소가 투입되도록 구성된다.
제 1 교반기(210)는 가수분해조(200)에 설치되어 가수분해조(200)의 침전을 방지하고 효소와 파쇄음식물(170) 및 물의 균일한 교반이 이루어지도록 한다. 이를 위해, 제 1 교반기(210)는 교반모터와 모터축 및 다수의 교반 날개를 포함한다.
가수분해조(200)는 히터(미도시)를 더 포함하여, 음식물류폐기물이 35℃ ~ 45℃로 유지될 수 있도록 가온하고, 바람직하게는 40℃이다. 이로써, 동절기에 음식물류폐기물의 점도가 올라가는 것을 방지하고, 가수분해 반응을 촉진할 수 있다. 45℃ 초과의 온도에서는 효소가 활성을 상실할 수 있다. 이러한 히터는 전열히터, 보일러, 히트펌프 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
가수분해조(200)는 최적의 pH(동물성 리파아제는 pH 7∼9, 식물성 리파아제는 pH 4.5∼5.0)를 유지하기 위해 공지의 pH 조절제 투입장치를 더 포함할 수 있다.
효소투입부(160)는 가수분해조(200)로 가수분해 효소를 투입한다. 가수분해 효소는 지방 분해를 위한 동물성 또는 식물성 리파아제(라이페이스, Lipase)가 될 수 있다. 효소는 액상이거나 가루 형태일 수 있다. 이를 위해 효소투입부(160)는 정량투입장치가 설치된다.
가수부(180)는 침사조(240)에 물을 공급한다. 침사조(240)에 공급되는 물은 유동층을 형성하여 부유를 촉진하고, 미세협잡물의 침전을 촉진한다. 이를 위해, 가수부(180)는 외부의 수원과 연결되고, 유량조절 밸브가 포함될 수 있다.
도 2와 같이 침사조(240)는 원형 평면을 가지며, 하부에는 미세협잡물(280)이 침적되는 콘형 베이스(290)가 일체로 마감되어 있다. 콘형 베이스(290)는 미세협잡물(280)이 중심으로 모이도록 하여 배출을 원활하게 한다.
제 2 교반기(250)는 침사조(240)에 설치되어 음식물류폐기물을 교반한다.
배출수단은 콘형 베이스(290)에 침적된 미세협잡물(280)을 배출하는 기능을 갖는다. 배출수단은, 콘형 베이스(290)의 경사면에 접하도록 경사지게 설치되어 미세협잡물(280)을 상부로 이송하는 스크류 컨베이어(300)이다. 스크류 컨베이어(300)는 주기적으로 가동된다. 배출수단은 스크류 컨베이어 이외에 스크래퍼, 컨베이어, 흡입펌프, 하단의 밸브와 배출펌프 등의 구성으로도 구현될 수 있다.
미세협작물 처리부(310)는 스크류 컨베이어(300)의 상부에서 낙하하는 미세협잡물을 수집하고, 외부로 보내서 별도로 처리한다.
부유물 선별장치(260)는 침사조(240)의 상부에 설치되고, 부유하는 유기물(270)을 수거하여 본 처리과정으로 투입한다. 부유물 선별장치(260)는 스크래퍼, 흡입펌프, 흡입구 등이 될 수 있다.
부유물 선별장치(260)와 연결되는 본 처리과정은 혐기성 소화조를 포함하며 구체적으로는 공지의 산발효조(320) 및/또는 메탄발효조(미도시)가 된다. 산발효조(320)는 유기성 폐기물을 산발효 처리하여 고분자 유기화합물을 저분자 유기화합물로 전환하도록 한다. 메탄발효조는 산발효조(320)에서 유입된 저분자 유기화합물을 혐기성 미생물과 반응시켜 메탄발효액과 메탄가스를 생성시키도록 구성된다.
실시예의 동작
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 미세협잡물을 제거하는 개략적인 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 음식물류폐기물가 중량및경량 협잡물 제거부(100)에 투입(S100)되면, 중량및경량 협잡물 제거부(100)가 파쇄하여 중량협잡물과 경량협잡물을 제거한다(S120). 구체적으로는 음식물류폐기물에 대해 분쇄과정, 자석에 의한 금속 분리과정, 중량협잡물과 경량협잡물의 제거, 예열과정 등이 선행될 수 있다.
그 다음, 파쇄된 음식물(170)이 가수분해조(200)로 투입되고, 효소투입부(160)에서 리파아제가 투입된다(S140). 리파아제는 지방성분 1kg에 대해 5 ~ 20 g의 비율로 투입된다. 5g 미만에서는 지방분해의 효과가 미미하여 지방성분의 악영향이 잔존하고, 20g을 초과하면 경제성 저하의 문제가 있다.
그 다음, 가수분해조(200)에서 파쇄음식물(170)은 35 ~ 45℃로 유지되면서 제 1 교반기(210)에 의해 교반되면서 24시간 이내로 머물게 된다(S160). 이는 지방성분에 대한 충분한 가수분해 반응이 이루어지도록 하기 위함이다.
지방성분은 주로 중성지방을 포함하고 1분자의 글리세롤(Glycero)과 3분자의 지방산(Fatty acid)으로 구성된다. 가수분해 반응에서는 리파아제로 인해 지질은 1분자의 글리세롤과 3분자의 장쇄지방산(Long Chain Fatty Acid, LCFAs)으로 분해된다. 그 다음, 글리세롤은 쉽게 VFA(Volatile Fatty Acids)로 전환되고, 장쇄지방산은 아세트산과 수소로 분해된다.
그 다음, 가수분해된 파쇄음식물(220)은 침사조(240)로 투입된다. 동시에 가수부(180)에서 물이 투입된다. 투입된 물로 인해 협잡물(GRIT)은 유동층(Fluidized Bed)을 형성하고, 제 2 교반기(250)의 저속 교반을 이용하여 가벼운 유기물(270)은 상부로 올라간다.
그리고, 침사조(240)에서 미세협잡물(280)은 침적되어 하부의 콘형 베이스(290)에 모인다. 일정 주기마다 스크류 컨베이어(300)가 동작하여 침전된 미세협잡물(280)을 분리하여 미세협잡물 제거부(310)로 배출한다(S180). 그리고, 침사조(240) 상부의 부유 유기물(270)들은 부유물 선별장치(260)를 통해 산발효조(320)로 투입된다(S200).
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10 : 압밀파쇄부,
20 : 펄퍼부,
30 : 다중선별부,
40 : 사이클론부,
50 : 중량및경량 협잡물 제거부,
60 : 미세협잡물 제거부,
100 : 중량및경량 협잡물 제거부,
110 : 압밀파쇄부,
130 : 펄퍼부,
150 : 다중선별부,
160 : 효소투입부,
170 : 파쇄음식물,
180 : 가수부,
200 : 가수분해조,
210 : 제 1 교반기,
220 : 가수분해된 파쇄음식물,
240 : 침사조,
250 : 제 2 교반기,
260 : 부유물 선별장치,
270 : 부유 유기물,
280 : 미세협잡물,
290 : 콘형 베이스,
300 : 스크류 컨베이어,
310 : 미세협잡물 처리부,
320 : 산발효조.

Claims (12)

  1. 산발효조(320)와 혐기성소화조에서 음식물류폐기물이 처리되는 처리장치에 앞서 협잡물을 제거하기 위한 전처리장치로서,
    상기 음식물류폐기물을 파쇄하고 중량협잡물과 경량협잡물을 선별하여 제거하는 중량및경량협잡물 제거부(100);
    상기 중량및경량협잡물 제거부(100)와 연결되고, 상기 음식물류폐기물 중 지방성분의 가수분해를 위한 효소가 투입되는 가수분해조(200);
    상기 가수분해조(200)에 상기 효소를 투입하기 위한 효소투입부(160);
    상기 가수분해조(200)와 연결되고, 하부에 미세협잡물(280)이 침적되는 콘형 베이스(290)를 갖는 침사조(240);
    상기 콘형 베이스(290)에 침적된 상기 미세협잡물(280)을 배출하기 위한 배출수단;
    상기 침사조(240)의 상부에 설치되고 부유하기 유기물(270)을 선별하여 산발효조(320)로 투입하는 부유물 선별장치(260);를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가수분해조(200)에는 제 1 교반기(210)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 침사조(240)에는 제 2 교반기(250)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 침사조(240)에 물을 공급하기 위한 가수부(180)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 효소는 리파아제(Lipase)인 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 음식물류폐기물 중 지방성분은 동물성 지방, 식물성 지방, 동물성 기름, 식물성 기름, 광물성 오일, 그리스 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출수단은 상기 콘형 베이스(290)의 경사면에 접하도록 설치되어 상기 미세협잡물(280)을 상부로 이송하는 스크류 컨베이어(300);인 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스크류 컨베이어(300)의 상부에서 낙하하는 미세협잡물을 수용하고 처리하기 위한 미세협잡물 처리부(310)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 의한 전처리 장치를 이용하여 음식물류폐기물 중 지방성분을 가수분해함으로서 미세협잡물을 제거하는 전처리 방법에 있어서,
    중량및경량 협잡물 제거부(100)가 투입된 상기 음식물류폐기물을 파쇄하여 중량협잡물 및 경량협잡물을 선별 및 제거하는 단계(S120);
    효소투입부(160)가 가수분해조(200)에 가수분해 효소를 투입하는 단계(S140);
    상기 가수분해조(200)에서 파쇄음식물의 지방성분이 상기 효소에 의해 가수분해되는 단계(S160);
    침사조(240)에서 미세협잡물(280)이 콘형 베이스(290)에 침적되며, 스크류 컨베이어(300)가 침적된 상기 미세협잡물(290)을 외부로 배출하여 제거하는 단계(S180); 및
    부유물 선별장치(260)가 상기 침사조(240)에서 부유하는 유기물(270)을 산발효조(320)로 투입하는 단계(S200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 효소투입단계(S140)에서 상기 효소는 상기 지방성분 1kg에 대해 5 ~ 20 g의 비율로 투입되는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 가수분해단계(S160)에서 상기 파쇄음식물은 24시간 이내로 체류하는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 가수분해조(200)는 35℃ ~ 45℃의 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 음식물류폐기물의 지방성분 가수분해를 이용하여 미세협잡물을 제거하는 전처리 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100969501B1 (ko) 2010-03-11 2010-07-14 현대건설주식회사 막결합형 혐기성 소화조의 여과시스템 및 운전방법
KR101085270B1 (ko) 2011-07-15 2011-11-22 현대건설주식회사 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물의 처리시스템 및 처리방법
KR101289941B1 (ko) 2012-12-12 2013-07-26 (주)이에이그룹건축사사무소 혐기성 소화공정을 위한 농축여과 장치, 시스템 및 그 장치의 작동방법
KR101988174B1 (ko) 2018-06-12 2019-06-11 현대건설주식회사 음식물쓰레기의 액상화와 이물질 선택분리를 위한 전처리 시스템 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100969501B1 (ko) 2010-03-11 2010-07-14 현대건설주식회사 막결합형 혐기성 소화조의 여과시스템 및 운전방법
KR101085270B1 (ko) 2011-07-15 2011-11-22 현대건설주식회사 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물의 처리시스템 및 처리방법
KR101289941B1 (ko) 2012-12-12 2013-07-26 (주)이에이그룹건축사사무소 혐기성 소화공정을 위한 농축여과 장치, 시스템 및 그 장치의 작동방법
KR101988174B1 (ko) 2018-06-12 2019-06-11 현대건설주식회사 음식물쓰레기의 액상화와 이물질 선택분리를 위한 전처리 시스템 및 방법

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