KR100294550B1 - 음식물쓰레기처리기악취가스처리시스템제조및그운전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기 처리기의 악취가스처리시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음식물쓰레기를 건조하거나 발효하는 과정에서 발생되는 수분과 유분을 열교환하면서 수분제습기로 응축 제습하고, 비말동반되는 수분과 유분을 사이클론으로 원심분리, 이러한 장치들을 통과한 수분에 대해서는 열교환에 의한 응축처리 그리고 최종적으로 수분흡착층에서 수분을 제거하여 악취가스를 제거할 수 있는 첨착활성탄흡착층의 효율을 증가시키고, 또한 상온의 첨착활성탄층 또는 폐열을 이용하여 온도가 상승된 첨착활성탄층으로 악취가스의 제거성능을 향상시킴은 물론, 폐열과 필요한 경우 전기히터를 사용하여 온도가 상승된 유입공기를 음식물쓰레기 처리기의 항온용자켓으로 공급하여 항온을 유지하도록 하고 음식물쓰레기 처리기에서 필요로 하는 일정한 온도의 공기를 공급할 수 있어 에너지도 절약할 수 있는 음식물쓰레기 처리기의 악취가스처리시스템에 관한 것이다.

즉, 음식물쓰레기 처리기에서 발생된 수분은 외부공기로 냉각하는 수분제습기를 통해 응축수로 배출되고, 앞서의 단계에서 제거되지 않는 수분과 비말동반된 수분과 유분을 제거하기 위해 사이클론 장치를 이용하고, 이후 외부공기를 유입하여 냉각하는 열교환기로서 수분을 제거하고 그리고 제올라이트 또는 실리카겔과 같은 물질이 충전된 수분흡착층으로 미량 잔류하는 수분을 제거하고, 그리고 수분흡착층은 전기히터가 장착된 2조로 구성되어 교대로 제 1 수분흡착층이 수분을 흡착 운전하는 동안 제 2 수분흡착층은 전기히터를 가열하여 흡착된 수분을 탈착하는 방식으로 운전하고, 탈착된 수분은 열교환기로 유입되어 처리하고, 이후 첨착활성탄흡착층과 유입되는 악취가스의 온도를 상승시켜 악취가스의 흡착효율을 증가함으로써 대기환경오염을 방지하는 동시에, 수분을 제거하기 위해 사용되는 수분제습기와 열교환기의 공랭식 열교환 방법을 통해 유입된 외부공기는 열교환되어 온도가 상승되고, 전기히터를 이용하여 유입공기온도의 온도를 요구하는 정도로 상승시킨 다음 음식물쓰레기 처리기의 항온용자켓으로 주입되어 음식물쓰레기 처리기의 온도를 일정하게 유지하도록 하고 이후 음식물쓰레기 처리기 내부로 공급되도록 하여 악취가스를 제거함과 동시에 에너지를 절감할 수 있는 장치로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

음식물쓰레기 처리기 악취가스처리시스템 제조 및 그 운전방법

본 발명은 음식물쓰레기 처리기의 악취가스처리시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음식물쓰레기를 건조하거나 발효하는 과정에서 발생되는 수분을 열교환 제습처리, 사이클론 처리, 열교환 응축처리, 그리고 수분흡착층으로서 제거하고, 악취가스를 제거하기 위해 첨착활성탄을 사용하는데 효율적으로 흡착처리하기 위해 음식물쓰레기 처리기로부터 배출되는 더운 공기로 열교환하여 첨착활성탄흡착층과 유입되는 악취가스의 온도를 상승시켜서 흡착효율을 향상시킴은 물론, 악취가스중의 수분은 외부공기를 이용한 열교환 방식에 응축되고, 외부공기는 열교환에 의해 온도를 상승시키고, 온도가 상승된 유입공기를 음식물쓰레기 처리기의 항온용자켓의 온도를 항온으로 유지하도록 열교환하면서 유입공기의 온도를 일정하게 유지하도록 하고, 이와 같이 열교환된 일정한 온도의 공기가 음식물쓰레기 처리기의 내부로 공급되도록 하여 에너지를 절약할 수 있는 음식물쓰레기 처리기의 악취가스처리시스템에 관한 것이다.

일상 생활에 의해서 필수적으로 발생되는 음식물쓰레기는 우리 나라 전체 폐기물의 17% 정도를 차지하고 과거에 음식물쓰레기를 처리하는 매립 방법은 매립지에서 침출수의 지하수 오염 문제와 악취로 인해 매립지 주민들의 반대가 심해 매립지를 확보하는 것이 매우 어려운 현실이다. 이러한 현실에 비추어 음식물쓰레기를 효과적으로 처리하기 위해 발효에 의한 소멸처리, 사료화, 퇴비화 그리고 건조 방법 등 여러 가지 기술이 개발되었고, 일부 기술은 상용화하여 시판 단계에 있다. 그러나 음식물쓰레기의 수분함량이 80% 정도로 높기 때문에 부패가 빨리 일어나 악취가 심하게 발생하여 대기환경오염을 유발하고 있어 악취가스를 처리하기 위해 먼저 악취가스를 제거하기 전에 수분을 필수적으로 제거하는 것이 필요하므로 수분을 제거하기 위한 냉동응축법, 가열법 등은 에너지를 크게 증가하게 되고, 또한 악취가스를 처리하게 위해 열분해, 촉매처리 등의 방법은 가열하는 특성에 의해서 에너지 소비가 과다하고, 일반활성탄흡착법은 저온을 유지하기 위해 냉동기술을 적용하므로 또한 에너지 소비가 많게 되므로 이러한 문제 즉, 수분을 제거하고 악취가스를 효과적으로 제거하면서 에너지를 절약할 수 있는 음식물쓰레기 악취가스처리시스템 기술의 개발이 시급히 요망되고 있다.

일반적으로 수분 함량이 80% 이상 함유되어 있는 음식물 쓰레기를 처리하는 방법으로는 수분함량을 감소하기 위해 건조하는 방법 또는 미생물 발효제를 사용하여 소멸하는 방법 또는 음식물쓰레기를 재활용하기 위해 사료화 또는 퇴비화하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 음식물쓰레기를 처리하는 방법 중에서 가장 문제가 되고 있는 것은 악취가스의 처리와 에너지 절약 문제이다. 일반적으로 음식물쓰레기를 처리하는 과정에서 발생되는 악취가스를 제거하기 위하여 수분을 함유하는 악취가스로부터 먼저 수분을 응축 제거하고 이후 악취가스를 제거하는 것이 필요하다. 그러나 수분을 효과적으로 제거하는 기술이 아직까지 개발되지 않고 있다. 악취가스를 제거하기 위해서는 백금촉매 분해, 열분해, 활성탄흡착법이 이용되고 있으나 효과적으로 악취를 제거하지 못하는 실정이다. 또한 음식물쓰레기 처리기의 본체를 항온으로 유지하기 위해 열매체유를 사용하여 항온을 유지하는 방법은 온도를 조절하는 응답이 늦고 열매체유를 사용하여 전력 손실이 크고 열매체유의 폐기물이 발생되는 단점이 있다. 백금촉매분해방법과 활성탄흡착법에 의해서 악취가스를 제거하기 위해서는 필수적으로 악취가스중에 포함된 수분을 제거하는 것이 필요하고 이와 같은 수분을 미리 제거하기 위해 냉동응축법, 응축법, 가열방법 등이 이용되고 있으나 에너지를 다량 요구하고 악취가스를 제거하기 위해 요구되는 정도로 수분을 제거하기 어려워 악취가스 제거효율이 저하되고 열분해 방법과 백금촉매 방법은 온도를 고온으로 유지해야 하는 특성 때문에 에너지 소모가 많게되고, 일반활성탄을 사용할 경우 저온에서 흡착해야하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 악취가스중에 함유된 수분과 유분을 외부 유입공기로 냉각하여 응축수로 제거하기 위한 수분제습기, 비말동반되는 수분과 유분을 제거하는 사이클론, 그리고 수분을 응축하기 위한 열교환기를 연결하여 통과하고 최종적으로는 수분흡착층을 설치함으로써 수분을 제거하고, 수분이 제거된 악취가스는 흡착효율을 증가하기 위하여 첨착활성탄흡착층과 유입되는 악취가스를 폐열로 열교환하는 방법으로 온도를 상승시켜 흡착효율을 증가시킴으로서 음식물쓰레기 처리기 악취가스 제거 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 에너지 절약효과가 우수하며 온도조절 응답이 빠르고 제어가 간단한 방법으로서 에너지를 절약할 수 있도록 수분을 응축하기 위해 사용된 열교환기로부터 열교환된 외부유입공기와 수분흡착제로부터 탈착시 가열된 수분으로부터 폐열을 이용하고 전기히터를 사용하여 요구하는 온도로 조절하여 음식물쓰레기 처리기의 본체를 항온으로 유지하고, 이와 같이 폐열을 이용해 열교환된 외부 유입공기를 음식물쓰레기 본체로 공급함과 더불어 일반적인 백금촉매 또는 열분해 방식으로 악취가스를 처리하는 것보다는 온도가 증가할수록 효율이 증가하는 첨착활성탄의 특성을 이용하여 상온 또는 그 이상의 온도에서 운전이 가능한 첨착활성탄을 이용함으로서 전력등과 같은 에너지의 소모를 최소화 한 음식물쓰레기 처리기 악취가스처리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리기 악취가스처리시스템 계통도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 음식물쓰레기 처리기 (2) : 수분제습기

(3) : 응축수저장조 (4) : 코일형냉각관

(5) : 공기유입관 (6) : 사이클론

(7) : 열교환기 (8) : 입구

(9) : 흡입구 (10) : 방해판

(11) : 배출구 (12) : 출구

(13) : 배수발브 (14) : 수처리 정화장치

(15, 16, 19, 20, 21, 23) : 밸브 (17) : 제 1 수분흡착층

(18) : 제 2 수분흡착층 (22, 24, 27) : 전기히터

(25) : 첨착활성탄흡착층 (26) : 항온용자켓

(28) : 코일형전열관

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외부공기를 유입하여 수분을 냉각시켜 응축수로 제거하는 수분과 유분을 제거하기 위한 금속 와이어메쉬(wire mesh) 또는 유리섬유를 충전한 제습장치, 비말동반되는 수분과 유분을 제거하기 위한 사이클론, 그리고 수분을 제거하기 위한 공랭식 열교환기, 악취가스중의 잔류 수분을 제거하기 위한 수분흡착층과 악취가스를 제거하는 성능이 일반활성탄에 비해 7 배에서 100 배정도 우수한 첨착활성탄을 사용하여 음식물쓰레기로부터 악취가스를 제거하는 수단과, 열교환에 의해서 수분을 제거하는 과정에서 폐열을 회수하여 에너지를 절약하는 수단, 그리고 악취가스처리시스템의 적소에 설치된 다수의 스위치와 전자기적 수단들이 내장된 컨트롤박스 등으로 구성된 특징이 있다.

또한, 본 발명은 외부유입공기로서 열교환에 의해서 수분을 제거하는 과정에서 폐열을 회수하고 온도가 상승된 외부유입공기를 이용하여 음식물쓰레기 처리기의 항온을 유지하고 동시에 열교환이 일어나도록 하고, 이후 음식물쓰레기 처리기 본체로 유입되도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또, 내부에 제올라이트 또는 실리카겔이 충전되어 있는 수분흡착층이 2조로 구성되어 있고, 제 1 수분흡착층에서 수분을 흡착하는 동안 제 2 수분흡착층에서 수분이 탈착되도록 수분흡착층의 외부 또는 내부에 전기히터를 설치하여 흡착이 종료된 후 수분을 탈착하기 위해 가열하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또, 제습장치, 사이클론 그리고 열교환장치로부터 배출되는 응축수중의 악취물질을 정화하기 위해 제올라이트와 활성탄을 충전한 수처리정화장치를 이용하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리기의 악취가스처리시스템의 구성도이다.

음식물쓰레기 처리기(1)에서 발생되는 악취가스를 효율적으로 제거하기 의해서는 수분 및 유분을 미리 제거하는 것이 필요하므로 수분 및 유분과 악취가스를 포함한 공기는 수분과 유분을 제거하기 위해서, 내부에 금속 와이어메쉬 또는 유리섬유가 충전된 수분제습기(2)를 통과하도록 하여 수분과 유분이 응축되고, 여기서 응축수는 중력에 의해 침강되어 수분제습기(2)의 응축수배출관을 통해 응축수저장조(3)로 유입되도록 한다. 수분제습기(2)의 제습 효과를 향상시키기 위해 수분제습기(2) 내부 또는 외부로 코일형냉각관(4)을 설치하고 외부 공기가 유입되도록 공기유입관(5)을 설치하여 외부 공기가 유입되어 열교환에 의해 수분제습기(2)에서 응축이 쉽게 일어나도록 한다.

그리고 수분제습기(2)를 통과한 악취가스에 비말동반되는 수분 미스트(mist)와 유분을 제거하기 위해 사이클론(6)을 설치하여 비말동반되는 수분과 유분을 분리하여 사이클론(6) 하부에 설치된 응축수 배출관을 통해 응축수 저장조(3)에 유입되도록 한다.

이후 공랭식 열교환기(7)의 입구(8)를 통해 공급되고, 열교환기(7)에서 냉각을 위한 매체로서 외부공기는 흡입구(9)를 통해 유입되고, 열교환기(7)의 효율을 향상시키기 위해 열교환기(7) 내부에 방해판(10)을 설치하여 열교환이 효율적으로 일어나도록 하고, 열교환되어 수분이 제거된 악취가스는 배출구(11)를 통해 배출되고, 열교환되어 온도가 상승된 유입공기는 출구(12)를 통해 수분제습기(2)로 공급되도록 하고, 수분이 열교환되어 발생된 응축수는 열교환기(7)로부터 배출되어 열교환기(7)의 응축수배출관을 통해 응축수저장조(3)로 유입된다.

그리고 이와 같이 수분제습기(2), 사이클론(6), 열교환기(7)으로부터 배출되어 저장된 응축수 저장조(3)에 저장된 응축수를 정화하고 악취를 제거한 후 배출되도록 하기 위해서 응축수 저장조(3) 배수발브(13)를 개방하여 응축수가 중력에 의해서 제올라이트와 활성탄이 충전된 수처리 정화장치(14)를 통과하도록 한다.

또한 수분제습기(2), 사이클론(6) 그리고 열교환기(7)를 통과한 악취가스중에서 미량의 수분을 제거하기 위해 밸브(15)를 개방한 상태와 밸브(16)는 닫힌 상태에서 제 1 수분흡착층(17)을 통과시켜 잔류하는 미량의 수분을 흡착제거하고, 일정 시간이 경과한 후 제 1 수분흡착층(17)의 수분 흡착능이 파과점에 도달하면 밸브(15)를 닫고 밸브(16)를 개방하고, 제 2 수분흡착층(18)을 통과하도록 하여 수분을 제거하는 동시에 밸브(19)와 밸브(20)를 개방하고 밸브(21)를 닫은 상태에서 제 1 수분흡착층(17)에 설치된 전기히터(22)를 가동하여 제 1 수분흡착층(17)에 흡착되어 있는 수분을 탈착하고, 이때 수분의 탈착을 용이하도록 운전하기 위해 밸브(19)를 통해 외부 공기를 공급하거나 밸브(19)를 닫고서 제 1 수분흡착층(17) 내부가 약간 감압 상태로 유지하면서 흡착된 수분을 탈착하고, 탈착된 수분은 개방된 밸브(20)를 통해서 배출되고 열교환기(7)로 유입되도록 한다. 그리고 제 2 수분흡착층(18)의 수분 흡착능이 파과점에 도달하면 밸브(16)를 닫고 밸브(15)를 개방하고 제 1 수분흡착층(17)을 통과하도록 하여 수분을 제거하는 동시에 밸브(21)와 밸브(23)를 개방하고 밸브(19)를 닫은 상태에서 제 2 수분흡착층(18)에 설치된 전기히터(24)를 가동하여 제 2 수분흡착층(18)에 흡착되어 있는 수분을 탈착하고, 이때 수분의 탈착을 용이하도록 운전하기 위해 밸브(21)를 통해 외부 공기를 공급하거나 밸브(21)를 닫고서 제 2 수분흡착층(18) 내부가 약간 감압 상태로 유지하면서 흡착된 수분을 탈착하며 나머지 부분은 상기에서 기술한 바와 같은 방법으로 배출된 수분이 열교환기(7)로 유입되도록 한다. 이러한 운전은 전원 스위치를 통하여 타이머(timer)에 의해서 솔레노이드(solenoid) 밸브의 개폐 및 전기히터의 전원이 공급되도록 컨트롤한다.

이후 수분흡착층(17, 18)을 통과한 악취가스를 보다 효과적으로 제거하기 위하여 음식물쓰레기 처리기(1)로부터 배출되는 폐열과 열교환이 되도록 하여서 첨착활성탄흡착층(25)과 유입되는 악취가스의 온도를 상승시켜 악취가스를 흡착제거하여 정화된 공기가 대기로 배출되도록 하여 쾌적하고 안전한 음식물쓰레기 처리기(1)를 사용하여 대기환경을 보호할 수 있다.

그리고 음식물쓰레기 처리기(1)로부터 발생된 수분을 응축하기 위해 열교환기(7)에서 약간 온도가 상승되어 수분제습기(2)로 배출되고, 수분제습기(2)의 코일형냉각관(4)을 통해서 유입되는 외부공기는 수분제습기(2)로 공급되어 폐열과 열교환되어 온도가 상승되어서 음식물쓰레기 처리기(1)로 공급되고, 음식물쓰레기 처리기(1)의 항온을 위해 항온용자켓(26)의 요구하는 온도를 유지하기 위해서는 전기히터(27)를 사용하여 공급되는 외부공기의 온도를 상승시키고, 코일형전열관(28)으로 구성된 항온용자켓(26)을 통해 가열된 외부공기가 통과하면서 음식물쓰레기 처리기(1)의 온도를 항온으로 유지하고, 이와 같이 폐열과 열교환되고 항온을 위해 사용된 외부 유입공기는 음식물쓰레기 처리기(1) 내부로 공급되도록 하여 음식물쓰레기 처리기(1) 내부의 온도를 유지하기 위해 필요한 에너지를 절약할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 음식물쓰레기 처리기로부터 악취가스를 첨착활성탄흡착층을 이용하여 효과적으로 제거하기 위해 미리 수분을 응축하고, 비말동반되는 수분 미스트와 유분을 제거하고, 최종적으로 수분흡착제를 이용하여 수분을 거의 제거함으로써, 이와 같이 수분이 제거된 악취가스는 첨착활성탄으로 흡착제거하므로 기존의 악취가스를 처리하는 방법에 비해 악취가스의 환경오염을 유발하지 않을 뿐 아니라 음식물쓰레기로 인한 응축수를 처리함으로써 환경을 보호할 수 있다.

또한, 첨착활성탄흡착층과 유입되는 악취가스의 온도를 폐열을 이용하여 온도를 상승함으로써 첨착활성탄의 악취가스 흡착성능을 증진시킬 수 있어 악취가스로부터 대기오염문제를 보다 효과적으로 해결할 수 있다.

또한, 음식물쓰레기 처리기로부터 발생되는 폐열과 수분흡착제에서 탈착하는 과정에서 발생된 폐열은 회수하여 음식물쓰레기 처리기의 항온을 유지하는데 필요한 열량을 보완하여 공급함으로써 에너지를 절약할 수 있어 음식물쓰레기 처리기의 제조원가 및 음식물쓰레기 처리기의 운전에 소요되는 전력비를 절감하는 경제적인 잇점이 있고 또한 에너지를 절약함으로 인해 환경파괴를 억제할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (4)

1. 음식물쓰레기로부터 악취가스를 제거하기 전에 수분을 제거하기 위해 외부 공기를 이용한 금속 와이어메쉬 또는 유리섬유가 충전된 수분제습기(2), 사이클론(6)과 열교환방법에 의해 악취가스중의 수분과 유분을 응축수로 제거하고,

   잔여 수분은 수분흡착층(17,18)을 이용하여 수분을 제거한 후,

   수분의 응축을 위한 수분제습기(2), 열교환방법과 수분흡착층(17,18)으로부터 수분을 탈착하기 위해 발생된 폐열을 회수하여 음식물쓰레기 처리기(1)의 항온용자켓(26)으로 공급 순환시켜 음식물쓰레기 처리기(1)의 외부 온도를 항온으로 조절하고, 이러한 과정을 거쳐서 온도가 상승된 외부유입공기를 음식물쓰레기 처리기(1) 내부로 공급시키고,

   첨착활성탄흡착층(25)을 사용하여 악취가스를 제거하고, 보다 효율적으로 악취가스를 제거하기 위해서는 첨착활성탄층(25)으로 유입되는 악취가스의 온도를 음식물쓰레기 처리기(1)로부터 배출되는 폐열과 열교환하여 첨착활성탄흡착층(25)과 악취가스의 온도를 상승하여 통과시켜 악취가스의 흡착제거효율을 증가시키고,

   상기 본체의 적소에 설치되어 다수의 스위치와 전자기적 수단들이 내장된 컨트롤 박스 등으로 구성된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리기의 악취가스처리시스템
2. 제 1 항에 있어서 ;

   수분흡착층을 2조로 운전하여 제 1 수분흡착층(17)에서 수분을 흡착하는 동안 제 2 수분흡착층(18)에서는 전기히터(24)를 이용하여 흡착된 수분을 탈착하고, 수분을 탈착하는 과정에서 수분의 탈착을 용이하도록 수분흡착층(17,18)의 내부 또는 외부에 전기히터(22,24)를 설치하고 공기를 외부로부터 유입하거나 감압상태로 운전하고, 수분흡착층(17,18)으로부터 수분을 탈착하는 과정에서 발생된 가열된 수분을 음식물쓰레기 처리기(1)의 열교환기(7)로 연결하여 일부 악취가스와 수분으로부터 열을 회수하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리기의 악취가스처리시스템
3. 수분을 제거하고 에너지를 절약하기 위해 수분제습기(2), 사이클론(6)과 열교환기(7)를 거쳐 응축수저장조(3)에서 배출되는 응축수로부터 악취가스를 제거하기 위해 제올라이트와 활성탄이 충전된 흡착층(25)을 통과하도록 하여 응축수중의 악취가스를 제거하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리기의 악취가스처리시스템
4. 음식물쓰레기로부터 발생되는 악취가스중의 수분을 제거하는 동시에 열회수를 위해 외부공기로 열교환하여 외부 공기의 온도를 상승하고 음식물쓰레기 처리기(1)의 항온을 위해 음식물쓰레기 처리기의 이중 항온용자켓(26)의 내부로 열교환된 공기를 공급하고 이때 필요한 경우 전기히터(27)를 이용하여 온도를 상승시키고 최종적으로는 음식물쓰레기 처리기(1)의 내부로 열교환된 공기를 공급하여 필요한 공기를 공급하고 소요되는 에너지를 절감하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리기의 악취가스처리시스템