KR100409230B1

KR100409230B1 - 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치

Info

Publication number: KR100409230B1
Application number: KR10-2001-0044251A
Authority: KR
Inventors: 안상길
Original assignee: 안상길
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2003-12-18
Also published as: KR20030009689A

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치에 관한 것으로서, 전처리된 음식물쓰레기를 신속하고 효율적으로 건조 및 발효시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 장치는, 수거된 음식물쓰레기를 투입, 선별, 파쇄, 압축, 탈수 및 분쇄하는 전처리장치(100)에 연결되어 전처리된 음식물쓰레기를 열풍건조하여 배출하는 열풍건조기(330)와; 건조 음식물쓰레기를 공급받아 발효배출하는 고속발효기(450)와; 상기 열풍건조기로부터 발생하는 고온의 습증기를 포집하여 고형물질은 열풍건조기로부터 배출되는 음식물쓰레기와 함께 배출되도록 하고 1차정화된 습증기는 별도로 배출되도록 하는 중력선별기(370)와; 상기 중력선별기로부터 배출되는 습증기와 열풍건조기로 송풍되는 공기를 서로 열교환시켜 송풍공기를 예열하는 폐열회수기(380)와; 그리고, 상기 폐열회수기를 거친 습증기를 2차적으로 미세분진제거 및 탈취정화처리하여 배출하는 습식산화탈취장치(390)를 포함하여 이루어진다. 전처리장치(100)와 열풍건조기(330)와의 사이에 음식물쓰레기를 1차발효시키기 위한 1차발효기(310)가 더 설치될 수 있다.

Description

음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치{DEVICE FOR DRYING AND FERMENTING GARBAGE SPEEDILY}

본 발명은 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치에 관한 것으로서, 특히 수거된 음식물쓰레기를 투입, 선별, 파쇄, 압축, 탈수 및 분쇄하는 전처리장치에 연결되어 전처리된 음식물쓰레기를 신속하고 효율적으로 건조 및 발효시켜 사료 또는 퇴비화함과 아울러 그 과정에서 발생하는 오염물질을 정화하여 배출시킬 수 있는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치에 관한 것이다.

일반가정, 음식점 등에서는 유기성 폐기물인 음식물쓰레기가 다량으로 배출되고 있다. 이러한 음식물쓰레기는 대략 80% 정도의 함수율을 가지고 있기 때문에 쉽게 부패되고 악취가 심하게 난다. 또한 음식물쓰레기는 부피가 커 매립지의 사용년수를 급격하게 줄어들게 할 뿐만 아니라 매립되면 다량의 침출수가 발생함으로써 지하수 오염과 같은 수질오염을 야기한다. 또한, 함수율이 높은 관계로 음식물쓰레기를 소각처리할 경우에는 많은 연료가 소모되어 경제성이 없고, 완전연소가 어려워 인체에 치명적인 영향을 주는 것으로 알려진 다이옥신과 같은 오염물질이 다량 배출된다.

상기한 문제점들을 고려하여 유기성 폐기물인 음식물쓰레기를 매립하지 않고 효과적으로 처리함은 물론 처리된 음식물쓰레기를 사료나 퇴비 등 다른 용도로 재활용할 수 있도록 하기 위하여 다양한 방법 및 장치들이 제안되고 있다. 종래 사용되고 있는 음식물쓰레기 처리장치들 대부분은 전용 수거차량에 의해 수거된 음식물쓰레기나 음식물쓰레기를 대량으로 배출하는 장소에 설치되어 여기에서 발생하는 음식물쓰레기를 모아 처리하는 대형 배치(batch) 형태로 이루어져 있다.

그러나, 이러한 배치 형태의 음식물쓰레기 처리장치에 있어서는 음식물쓰레기를 처리하는데 많은 시간이 소요된다. 또한, 음식물쓰레기를 처리할 수 있는 허용부피에 한계가 있어 음식물쓰레기의 발생량에 맞추어 탄력적으로 장치를 가동할 수 없다. 또한, 장치의 열효율이 낮은 관계로 연료의 소모량이 많다. 더욱이 처리도중 발생하는 수증기에 포함된 냄새나 오염물질을 열분해 방식, 즉 수증기를 응축시켜 냄새를 제거하는 방식을 적용하여 제거하도록 이루어져 있기 때문에 탈취효율이 떨어짐은 물론 수증기에 포함된 오염물질을 정화시킬 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 음식물쓰레기를 신속하고 효율적으로 건조 및 발효시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 음식물쓰레기의 건조에 필요한 연료의 소비량을 줄일 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 음식물쓰레기를 발효 및 건조하여 양질의 사료 또는 퇴비로 공급할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 음식물쓰레기 건조 및 발효 과정에서 발생하는 습증기를 정화 및 탈취처리하여 무해한 상태로 배출시킬 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치에 음식물쓰레기가 투입되기 전에 전처리하는 전처리장치를 나타내는 구성도이다.

도 2는 도 1의 전처리장치에 의하여 전처리된 음식물쓰레기를 건조 및 발효시키기 위한 본 발명에 따른 장치를 나타내는 구성도이다.

도 3은 도 1의 전처리장치를 구성하는 탈수기를 나타내는 종단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 장치를 구성하는 1차발효기의 내부를 일부 투시하여 나타내는 종단면도이다.

도 5a는 본 발명에 따른 장치를 구성하는 열풍건조기의 일부 측면도이다.

도 5b는 도 5a의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 장치를 구성하는 중력선별기의 작용상태를 나타내는 단면도이다.

도 7a는 본 발명에 따른 장치를 구성하는 열풍건조기 및 중력선별기의 연결상태를 나타내는 정면도이다.

도 7b는 도 7a의 좌측면도이다.

도 7c는 도 7b의 평면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 장치를 구성하는 폐열회수기를 나타내는 단면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 장치를 구성하는 습식산화탈취장치의 내부를 일부 투시하여 나타내는 정면도이다.

도 10a는 본 발명에 따른 장치를 구성하는 고속발효기를 나타내는 정면도이다.

도 10b는 도 10a의 좌측면도로서 내부를 일부 투시하여 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 전처리장치, 310 : 1차 발효기,

330 : 열풍건조기, 331 : 건조로,

341 : 임펠러, 345 : 열풍공급장치,

347 : 열풍로, 355 : 정량배출장치,

370 : 중력선별기, 371 : 집진통,

374 : 분리관, 380 : 폐열회수기,

381 : 열교환하우징, 386 : 열교환파이프,

390 : 습식산화탈취장치, 391 : 입구스택,

396 : 출구스택, 400 : 노즐,

410 : 선별이송컨베이어, 430 : 저장탱크,

450 : 고속발효기

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치는, 수거된 음식물쓰레기를 투입, 선별, 파쇄, 압축, 탈수 및 분쇄하는 전처리장치에 연결되어 상기 전처리장치로부터 공급되는 음식물쓰레기를 정량공급받아 열풍건조하여 배출하는 열풍건조기와; 상기 열풍건조기에 의하여 건조처리된 후 이송되는 음식물쓰레기를 공급받아 발효시킨 후 배출하는 고속발효기와; 상기 열풍건조기로부터 발생하는 수증기, 분진 및 연소가스가 포함된 고온의 습증기를 포집하여 상기 습증기에 포함된 고형물질을 중력에 의하여 선별하고, 선별된 고형물질을 열풍건조기로부터 배출되는 음식물쓰레기와 함께 배출함과 아울러 1차정화된 습증기는 별도로 배출하는 중력선별기와; 상기 중력선별기로부터 배출되는 습증기와 열풍건조기로 송풍되는 공기를 열교환시켜 열풍건조기에 대한 송풍공기를 예열함과 아울러 습증기의 온도를 낮추는 폐열회수기와; 그리고, 상기 폐열회수기를 거친 습증기를 2차적으로 미세분진제거 및 탈취정화처리하여 배출하는 습식산화탈취장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 열풍건조기는, 투입되는 음식물쓰레기를 열풍에 의하여 건조하여 배출하기 위한 건조로와, 상기 건조로에 열풍을 공급하기 위한 열풍공급장치를 가진다.

상기 열풍건조기로부터 배출되는 음식물쓰레기는 정량공급장치에 의하여 정량적으로 이송되며, 이 정량공급장치에 중력선별기가 연결되어 선별된 고형물질들이 유입되어 음식물쓰레기와 함께 이송될 수 있다.

상기 폐열회수기는, 중력선별기로부터 공급되는 습증기가 유동하는 열교환하우징과, 상기 열교환하우징에 설치되어 송풍공기를 상기 습증기와 열교환시킴과 아울러 이 열교환된 공기를 열풍공급장치에 공급하는 열교환파이프들을 가진다.

상기 습식산화탈취장치는, 입구스택과, 상기 입구스택과 나란하게 설치되는 출구스택과, 상기 출구스택 상부에 설치되는 노즐들과, 상기 노즐들에 입구스택 및 출구스택에 저류하는 탈취액을 공급하기 위한 펌프를 가진다.

상기 고속발효기는, 투입되는 음식물쓰레기를 고속발효시켜 배출하기 위한 하우징과, 상기 하우징에 투입되는 음식물쓰레기를 교반하는 교반기를 가진다. 고속발효기에 대한 발효조건을 맞추기 위한 열원은 내통과 외통 구조의 하우징에 형성된 재킷에 충전되는 열매유를 히터에 의하여 공급된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 전처리장치와 열풍건조기와의 사이에 전처리된 음식물쓰레기를 저장함과 아울러 1차발효시키기 위한 1차발효기가 더 설치되는 것이 바람직하다. 1차발효기의 발효조건을 맞추기 위한 열원은 열풍건조기로부터 배출되는 습증기에 의하여 공급된다.

또한, 상기 열풍건조기와 고속발효기와의 사이에 발효처리전 음식물쓰레기를 저장하여 고속발효기에 공급하기 위한 저장탱크가 더 설치된다.

또한, 상기 정량배출장치와 저장탱크 사이에 건조되어 이송되는 음식물쓰레기에 포함된 이물질을 선별하기 위한 선별이송컨베이어가 더 설치된다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 참조부호 100은 수거된 음식물쓰레기를 투입, 선별, 파쇄, 압축, 탈수 및 분쇄하는 전처리장치이고, 도 2에 도시된 바와 같이 참조부호 300은 상기 전처리장치(100)에 연결되어 상기 전처리된 음식물쓰레기를 건조 및 발효시키기 위한 본 발명의 장치를 나타낸다.

전처리장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 수거된 음식물쓰레기를 투입하기 위한 호퍼(120)와, 상기 호퍼(120)로부터 공급되는 음식물쓰레기를 이물질과 순수한 음식물쓰레기로 선별하기 위한 선별기(140)와, 선별된 음식물쓰레기를 압축, 파쇄 및 탈수하기 위한 탈수기(160)와, 그리고 탈수된 음식물쓰레기를 분쇄하기 위한 분쇄기(180)를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 장치(300)는 상기 전처리장치(100)를 통하여 전처리된 음식물쓰레기를 건조 및 발효시키기 위한 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 전처리장치(100)를 거쳐 공급되는 음식물쓰레기를 열풍건조하는 열풍건조기(330)와, 상기 열풍건조기(330)를 거치면서 건조된 음식물쓰레기를 발효시키기 위한 고속발효기(450)와, 상기 열풍건조기(330)로부터 발생하는 수증기, 분진 및 연소가스가 혼합된 고온의 습증기를 포집하여 이 습증기에 포함된 고형물질을 중력에 의하여 선별하는 중력선별기(370)와, 상기 중력선별기(370)로부터 1차정화되어 배출되는 습증기와 열풍건조기(330)로 송풍되는 공기를 열교환시켜 송풍공기를 예열함과 아울러 습증기의 온도를 낮추는 폐열회수기(380)와, 그리고 상기 폐열회수기(380)를 거친 습증기를 2차적으로 미세분진제거 및 탈취정화처리하여 배출하는 습식산화탈취장치(390)를 포함하여 이루어진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전처리장치(100)중 상기 호퍼(120)는 전용수거차량(110)에 의해 수거되어 운반되거나 당해 사업장에서 발생하는 음식물쓰레기를 용이하게 투입할 수 있도록 적당한 높이 및 크기를 가진다. 상기 호퍼(120)의 하단부에는 호퍼(120)에 투입된 음식물쓰레기를 파쇄하면서 일정량씩 배출할 수 있도록 한 쌍의 스크류가 내장된 스크류 컨베이어(122)가 설치된다. 상기 스크류 컨베이어(122)에 의하여 일정량씩 이송되는 음식물쓰레기는 스크류 컨베이어(122)의 출구와 선별기(140)의 입구에 걸쳐 설치되는 이송컨베이어(130)에 의하여 선별기(140)로 이송된다.

선별기(140)는 여기서는 상세히 도시되지는 않았으나 망체와 진동발생부가 구비되어 상기 진동발생부의 구동에 따른 진동에 의하여 음식물쓰레기에 포함된 이물질을 선별하도록 이루어져 있다. 선별된 이물질과 음식물쓰레기를 별도로 배출되는데, 이물질은 이물질출구(142)에 이어 설치되는 2단선별컨베이어(146)를 거치는 과정에서 더 선별되어 전처리장치(100) 외부로 배출되어 추후 별도로 매립되거나 소각처리되고, 순수 음식물쓰레기는 선별기(140)의 하부에 설치되는 배출구(144)를 통하여 배출된다. 이 음식물쓰레기는 상기 선별기(140)의 배출구(144) 및 탈수기(160)의 입구에 걸쳐 설치되는 이송컨베이어(150)를 통해 탈수기(160)로 투입된다.

참고로, 도 3에 도시된 바와 같이, 탈수기(160)는 선별된 음식물쓰레기를 압축, 파쇄 및 탈수하기 위한 것으로서, 일단부 상부에 음식물쓰레기 투입구(162)가 형성되고 타단에 음식물쓰레기 배출구(163)가 형성되며 타단부 저면에 탈수공(164)들이 형성된 하우징(161)과, 상기 하우징(161)에 설치되고 모터(165)에 의하여 구동되는 한 쌍의 스크류(166,166)와, 그리고 상기 하우징(161)중 탈수공(164)들이 형성된 부분의 둘레를 감싸고 저면에 탈수액 배출구(168)가 형성된 고액분리하우징(167)을 가진다. 효과적인 탈수를 위하여 하우징(161)의 끝단과 음식물쓰레기 배출구(163)는 음식물쓰레기 배출구(163) 쪽으로 곡선으로 축소되는 가이드부(169)에 의하여 연결되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 음식물쓰레기 배출구(163)는 개폐가능한 조절판(170)에 의하여 그 개도가 조절되는 것이 바람직하며, 상기 조절판(170)의 개도조절에 의하여 음식물쓰레기의 함수율을 일정하게 조절할 수 있다. 따라서, 탈수기(160)의 호퍼(162)를 통하여 하우징(161) 내부로 공급되는 음식물쓰레기는 한 쌍의 스크류(166.166)에 의하여 압축 및 파쇄되면서 이송되고, 이 과정에서 음식물쓰레기에 함유된 수분이 탈수되어 탈수공(164)들을 통하여 고액분리하우징(167)으로 유입된다. 이 고액분리하우징(167)에 유입된 탈수액은 탈수액 배출구(168)를 통하여 배출될 수 있다. 이 탈수액은 탈수액 배출구(168)와 관로를 통하여 연결되는 탈수액 저장조(174)에 저장되어 별도로 처리될 수 있으며, 탈수액의 이송을 위하여 상기 관로에 펌프(172)가 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 탈수기(160)에 의하여 수분이 제거된 후 소정의 함수율을 가진 고형 음식물쓰레기는 음식물쓰레기 배출구(163)를 통하여 배출되어 이송컨베이어(176)에 의하여 분쇄기(180)로 이송된다.

분쇄기(180)는 음식물쓰레기의 효과적인 건조 및 발효를 위하여 대략 4∼5mm의 입자 크기로 분쇄하기 위한 것으로서, 여기서는 자세히 도시되지는 않았으나 회전분쇄날에 의하여 피분쇄물을 분쇄하는 햄머 밀(hammer mill) 형태의 것으로 채용되는 것이 바람직하다. 또한 소정 크기 이하로 음식물쓰레기가 분쇄되어야만 분쇄기(180)로부터 배출될 수 있도록 회전분쇄날 하부에 배출공들이 형성된 쉘(shell)을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 분쇄된 음식물쓰레기가 고액분리되지 않도록 음식물쓰레기를 교반하는 교반기가 내장된 저장조(182)가 쉘의 하부에 더 설치될 수 있고, 이 저장조(182)에 들어 있는 음식물쓰레기는 저장조(182) 하부에 설치되는 이송펌프에 의하여 배출되며, 이와 같이 배출되는 음식물쓰레기는 이송컨베이어(190)에 의하여 이송된다.

상기한 바와 같이 전처리과정을 거친 음식물쓰레기는 본 발명에 따른 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치를 구성하는 열풍건조기(330)에 공급되어 건조된다.

본 발명에 따르면, 전처리장치(100)에 의하여 전처리되어 이송컨베이어(190)에 의하여 이송되는 음식물쓰레기를 열풍건조기(330)에 공급하기 전에 일단 저장하여 1차적으로 발효시킨 다음 열풍건조기(330)에 정량공급하기 위하여 분쇄기(180)와 열풍건조기(330)와의 사이에 도 2에 도시된 바와 같이 1차발효기(310)가 설치될 수 있다. 또한, 이 1차발효기(310)와 열풍건조기(330)와의 사이에 열풍건조기(330)에 1차발효된 음식물쓰레기를 정량적으로 공급하기 위한 정량공급장치(327)가 더 설치되는 것이 바람직하다.

1차발효기(310)는 균 증식에 의한 발효방식의 것이 채용될 수 있으며, 이 경우 음식물쓰레기 투입시 발효균(미생물로서 바실러스, 하이나(hina) 미생물, 복합토양미생물 등)도 함께 투입되어 교반스크류축에 의하여 교반됨으로써 발효균이 음식물쓰레기에 고르게 섞인다. 따라서 투입된 발효균에 의하여 음식물쓰레기가 발효되는 한편 발효균도 증식할 수 있는 분위기가 조성되고 또 병원균, 부패균 등의 활성이 억제됨으로써 단미사료나 퇴비로서의 가치를 높일 수 있다.

구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 1차발효기(310)는, 투입되는 음식물쓰레기를 1차발효처리하여 배출하기 위한 하우징(311), 상기 하우징(311)의 내부 중앙을 관통하여 모터(323)의 구동에 의하여 회전하는 교반스크류축(324) 및 상기 하우징(311) 내부에 투입되는 발효균에 공기를 공급하기 위한 급기송풍기(321)를 가진다. 하우징(311)은 내통(312)과 외통(313) 사이에 가이드 배플(314a)에 의하여 형성되는 나선형의 유로를 가진 재킷(314)이 형성된 형태의 것으로서, 외주면을 따라 아래로 설치된 다수의 지지대(315)에 의하여 지지된다. 상기 재킷(314)중 하부쪽에는 습증기유입구(316)가 설치됨과 아울러 상부쪽에는 습증기배출구(317)가 설치된다. 습증기유입구(316)는 후술하겠지만 열풍건조기(330)로부터 배출되는 고온의 습증기를 유입하기 위하여 설치되며, 이 습증기유입구(316)로 유입되는 고온의 습증기는 재킷(314)을 따라 나선형으로 유동하면서 하우징(311) 내부를 발효 및 균증식 조건에 알맞게 고르게 가열하게 된다. 또한, 습증기배출구(317)는 재킷(314) 내부를 나선형으로 유동하는 습증기를 배출하기 위하여 설치되며, 이 습증기배출구(317)는 후술하겠지만 관로를 통하여 습식산화탈취장치(390)와 연결된다. 또한, 이 습증기배출구(317)에는 발효과정중 하우징 내부에서 발생하는 습증기를 배출하기 위한 배기관(318)이 연결된다. 따라서, 재킷(314)을 거친 습증기와 하우징(311) 내부에서 발생하는 습증기는 모두 습증기배출구(317)를 통하여 습식산화탈취장치(390)로 공급되어 무해한 상태로 탈취처리될 수 있다. 또한, 상기 하우징(311)의 상부에는 음식물쓰레기를 하우징(311) 내부로 투입하는 한편 하우징(311) 내부로 발효균을 투입하거나 하우징(311) 내부를 청소하기 위하여 맨홀(319)이 개폐가능하게 설치된다. 그리고 하우징(311)의 하단은 1차발효된 음식물쓰레기가 압축되면서 배출될 수 있도록 축소되어 있고, 이 축소부의 중앙부에 음식물쓰레기 배출구(320)가 형성된다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 음식물쓰레기 배출구(320)의 하부 및 열풍건조기(330)의 입구에 걸쳐 정량공급장치(327)가 설치됨으로써 1차발효된 음식물쓰레기가 열풍건조기(330)로 정량공급될 수 있다. 그리고, 급기송풍기(321)는 하우징(311)의 상부에 설치되며, 이 급기송풍기(321)의 출구에는 하우징(311) 내부에 공기를 고르게 공급하기 위하여 급기송풍파이프(322)가 연결되어 하우징(311) 내부로 연장된다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 1차발효기(310)의 하우징(311)에는 레벨 게이지(325)가 더 설치될 수 있다. 그리고, 이 레벨 게이지(325)의 값이 설정치보다 낮을 때에는 열풍건조기(330)로 음식물쓰레기를 이송하는 것을 중지하고, 레벨 게이지(325)의 값이 설정치보다 높을 때에는 1차발효 이전의 처리과정을 일시 중지하도록 제어되는 것이 바람직하다. 또한, 어느 경우든 전처리장치의 분쇄기(180)의 회전분쇄날은 초기가동시 높은 토오크를 요하기 때문에 정지없이 계속 회전하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 열풍건조기(330)는 1차발효기(310)으로부터 공급되는 음식물쓰레기를 발효되기 좋은 상태인 30∼40% 함수율 정도로 열풍에 의하여 건조하여 배출하기 위한 것으로서, 도 5a, 도 5b, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 투입되는 음식물쓰레기를 열풍에 의하여 건조하여 배출하기 위한 건조로(331)와, 상기 건조로(331)에 열풍을 공급하기 위한 열풍공급장치(345)를 가진다.

상기 건조로(331)는, 하우징(332), 상기 하우징(332)을 관통하여 설치되어 모터(339)에 의하여 구동되는 축(340) 및 이 축(340)을 따라 스크류형으로 배열되는 다수의 임펠러(341)를 가진다.

상기 하우징(332)은 내통(332a)과 외통(332b) 사이에 단열재(332c)가 설치되어 횡방향으로 배치된 것으로서, 그 일측 상부에 음식물쓰레기 투입구(333) 및 열풍공급구(334)가 형성되고, 그 타측 상부에 습증기배출구(335)가 형성됨과 아울러 그 타측 하부에 건조된 음식물쓰레기를 배출하기 위한 배출구(336)가 형성되어 있다. 상기 하우징(332)은 그 하부에 설치되는 지지대(337)에 의하여 지지된다. 이 하우징(332)의 외주면에는 그 내부를 청소하기 위하여 개폐될 수 있는 청소구(338)가 다수 개 설치되는 것이 바람직하다.

상기 축을 따라 스크류형으로 배열되는 임펠러(341)들은 축(340)에 반경방향으로 결합되는 아암(342)과, 상기 아암(342)의 자유단에 설치되는 교반깃(343)을 각각 가진다. 아암(342)들은 축(340)을 중심으로 90°간격으로 설치됨으로써 스크류 궤적을 그리면서 배열된다. 상기 아암(342)의 축(340)에 대한 결합방식은 아암(342)을 축(340)으로부터 분리할 수 있는 결합방식, 예컨대 나사결합방식이 고려될 수 있다. 이 경우 축(340)에는 암나사가 형성되고 아암(342)의 일단에 수나사가 형성되면 아암(342)을 분리가능한 상태로 축(340)에 손쉽게 결합할 수 있다. 부가적으로 축(340)에 대한 아암(342)의 조립각도를 조절할 수 있는 결합방식도 고려될 수 있다. 또한, 도 5b에 점선으로 도시된 바와 같이 교반깃(343)들은 음식물쓰레기를 고르게 교반시킬 수 있도록 서로 다른 각도로 배치되는 것이 바람직하다. 예컨대 4개의 교반깃(343)들이 5°, 8°, 10°, 12°로 배치될 수 있다. 상기한 바와 같은 임펠러(341)들의 배열에 의하여 음식물쓰레기는 임펠러(341)의 교반깃(343)에 부딪혀 분산되면서 스크류 궤적을 따라 이송되므로 열풍에 노출되는 음식물쓰레기의 면적을 크게 할 수 있다.

상기한 건조로(331)에 있어서, 스크류 궤적을 형성하면서 배열되는 임펠러(341)들중 소정의 위치(건조로(331)에 투입되기 시작하는 음식물쓰레기는 하류측 음식물쓰레기 보다 수분이 많으므로 몇 개의 임펠러(341)들(예컨대, 음식물쓰레기 투입구(333)에 근접한 위치의 임펠러(341)들이 바람직하며 도 5b에 점선 박스(B)로 표시된 영역의 임펠러(341)들)은 축(340)에 대한 동일직경방향에 설치되도록 함으로써 음식물쓰레기의 이송속도가 다른 지역에서보다는 느리게 하도록 할 수 있다. 이 정체구간에서는 음식물쓰레기의 열풍에 노출되는 시간이 길어지므로 음식물쓰레기의 건조가 활발히 진행될 수 있다.

열풍건조기(330)를 구성하는 열풍공급장치(345)는 버너(346), 이 버너(346)와 건조로(331)의 열풍공급구(334)를 연결하는 열풍로(347)와, 그리고 상기 열풍로(347)로 공기를 송풍하기 위한 급기송풍기(351)를 가진다. 버너(346)는 연료저장탱크(352)(도 2 참조)로부터 연료를 공급받는다. 또한, 상기 열풍로(347)의 외부는 단열재로 덮인다. 또한, 열풍로(347)의 내부에는 버너(346)로부터 소정의 길이만큼 버너(346)의 화기를 보호하는 원통형 쉘(348)이 설치되고 이 쉘(348) 둘레로 송풍공기가 난류를 일으키도록 안내하는 스크류 가이드(349)가 설치되는 것이 바람직하다. 또한 쉘(348)의 외주면에는 다수의 화염전파공(350)이 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 급기송풍기(351)에 의하여 송풍되는 공기는 쉘(348)과 스크류 가이드(349) 사이를 유동하면서 난류로 바뀌고, 이 송풍공기가 화염전파공(350)들 및 쉘(348)의 출구로 전파되는 버너(346)의 화기와 잘 혼합되어 열풍공급구(334)를 통하여 건조로(331) 내부로 공급될 수 있다. 이 열풍에 의하여 축(340)의 회전에 따라 이와 함께 회전하는 임펠러(341)들에 의하여 음식물쓰레기가 교반이송되면서 건조될 수 있다.

한편, 건조된 음식물쓰레기는 배출구(336)의 하부에 설치되는 정량배출장치(355)로 배출되어 이송되고, 음식물쓰레기가 건조되는 과정에서 발생하는 수증기, 분진 및 연소가스 등 유해물질이 포함된 고온의 습증기가 습증기배출구(335)를 통하여 배출되며, 이 습증기를 그대로 대기로 배출하면 대기오염 및 악취발생의 원인이 되므로 이를 정화처리하여 배출할 필요가 있다. 본 발명에서는 습증기를 중력선별기(370)로 공급하여 습증기에 포함된 고형물질을 1차적으로 선별하여 건조된 음식물쓰레기를 배출하는 정량배출장치(355)로 공급하고, 1차정화된 습증기는 폐열회수기(380)로 공급하여 열풍공급장치(345)로 송풍되는 공기와 열교환시킴으로써 폐열원을 재활용하도록 하고 있다.

즉, 도 6 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 중력선별기(370)는 건조로(331)로부터 배출되는 습증기를 내부로 유입하도록 상단의 입구(372)가 건조로(331)의 습증기배출구(335)와 연결되고, 습증기로부터 큰 비중에 의하여 분리되어 낙하하는 고형물질들을 정량배출장치(355)로 공급하도록 하단의 출구(373)가 정량배출장치(355)에 연결되는 집진통(371)과, 입구는 상기 집진통(371) 내부에 놓임과 아울러 출구는 집진통(371) 상부 밖으로 놓여 고형물질들이 제거된 습증기만을 배출하도록 상기 집진통(371)의 상부에서 집진통(371)의 상단부 속으로 관통하여 설치되는 분리관(374)을 가진다. 상기 분리관(374)의 출구는 후술하는 폐열회수기(380)와 관로로 연결되며, 분리관(374)과 폐열회수기(380)를 연결하는 관로에 배기송풍기(376)가 더 설치되는 것이 바람직하며, 이 배기송풍기(376)는 폐열회수기(380)로 습증기를 송풍함은 물론 1차발효기(310) 쪽으로도 습증기를 송풍하는 기능을 하게 된다. 또한, 분리관(374)의 내부(구체적으로는 집진통(371)의 내부에 놓인 부분의 내부)에는 습증기에 포함된 비교적 큰 입자의 분진이 분리관(374)을 통하여 집진통(371) 외부로 배출되지 않도록 차단하는 거름망이나 스크린 필터와 같은 여과수단(375)이 설치되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 중력선별기(370)를 거치면서 1차정화처리된 고온의 습증기는 배기송풍기(376)에 의하여 폐열회수기(380)로 공급된다.

폐열회수기(380)는 도 8에 도시된 바와 같이, 외주면 일측에 형성되어 중력선별기(370)와 연결되는 폐열유입구(382), 외주면 타측에 형성되어 습식산화탈취장치(390)와 연결되는 폐열배출구(383), 상기 폐열배출구(383)쪽 단부에 설치된 공기유입구(384) 및 상기 폐열유입구(382)쪽 단부에 형성되고 열풍공급장치(345)와 연결되는 송풍공기출구(385)를 가진 열교환하우징(381)과, 그리고 상기 공기유입구(384) 및 송풍공기출구(385)에 걸쳐 설치되는 다수의 열교환파이프(386)들을 포함하여 이루어진다. 그리고 열풍공급장치(345)를 구성하는 급기송풍기(351)에 의하여 상기 공기유입구(384)로부터 열교환파이프(386)들을 통하여 송풍공기출구(385)쪽으로 공기가 송풍되도록 되어 있다. 열교환효율을 높이기 위하여 상기 열교환하우징(381) 내부에 배플(387)들이 지그재그 배열로 더 설치될 수 있다. 즉, 열교환하우징(381)에 유입된 고온의 습증기가 배플(387)들에 의하여 형성되는 지그재그유로를 따라 유동하면 열교환파이프(386)들과 접촉하는 시간이 길어질 뿐만 아니라 난류를 일으키며 유동하므로 열교환효율이 높아진다.

또한, 열교환과정에서 습증기의 온도가 낮아지고, 이에 따라 습증기에 포함된 수증기가 응축되어 발생하는 응축수를 배출하기 위하여 열교환하우징(381)의 하부에 응축수배출구(388)가 더 설치된다. 따라서, 외기인 저온의 송풍공기가 급기송풍기(351)에 의하여 열교환파이프(386)들 내부로 송풍되면 송풍공기가 열교환파이프(386)들 외부를 거치면서 유동하는 고온의 습증기와 열교환됨으로써 송풍공기는 고온으로 바뀌어 열풍공급장치(345)에 공급될 수 있다. 열을 빼앗긴 습증기는 온도가 낮아진 채 폐열배출구(383)를 통하여 폐열회수기(380) 밖으로 배출되어 습식산화탈취장치(390)로 공급된다.

본 발명에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 열풍건조기(330), 중력선별기(370) 및 폐열회수기(380)는 병렬로 더 설치될 수 있다.

그리고, 습식산화탈취장치(390)로 공급된 습증기는 2차적으로 미세한 분진이 제거됨과 아울러 탈취정화처리된다. 습증기의 온도가 폐열회수기(380)에서의 열교환에 의하여 온도가 낮아진 상태이기 때문에 고온일 때보다 탈취처리하기가 용이하다. 상기 폐열회수기(380) 및 습식산화탈취장치(390)를 연결하는 관로중에 배기송풍기(389)가 더 설치될 수 있다.

상기 습식산화탈취장치(390)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 습증기가 유입되는 입구(392)가 상단에 형성되고 미세분진을 제거하기 위한 제1디미스터(demister)(393)가 적어도 하나 이상 내장되며 저부에는 탈취액이 저류하는 입구스택(391)과, 상기 입구스택(391)과 통하는 연결통로(397)가 하단부에 형성되어 상기 입구스택(391)과 나란하게 설치되고 저부에는 탈취액이 저류하며 미세분진을 2차적으로 제거하기 위한 제2디미스터(398)가 적어도 하나 이상 내장되고 상단에는 미세분진제거 및 탈취정화처리된 공기만을 배출시키기 위한 출구(399)가 형성된 출구스택(396)과, 상기 출구스택(396)의 출구(399) 하부에 다수 열 설치되는 노즐(400)들과, 상기 노즐(400)들에 입구스택(391) 및 출구스택(396)에 저류하는 탈취액을 공급하기 위한 펌프(401)를 가진다. 따라서, 폐열회수기(380)로부터 입구스택(391)에 공급된 습증기는 제1디미스터(393)를 거치면서 1차적으로 미세분진이 제거됨과 아울러 입구스택(391)에 저류하는 탈취액과 접촉함으로써 탈취처리된 다음 연결통로(397)를 통하여 출구스택(396)으로 유입된다. 습증기가 출구스택(396)으로 유입되면서 출구스택(396)에 저류하는 탈취액과 접촉하므로 습증기는 2차적으로 탈취처리되고, 그 후 제2디미스터(398)를 거치면서 2차적으로 미세분진이 제거되며, 최종적으로 노즐(400)로부터 분사되는 탈취액에 의하여 2차적으로 탈취처리된 다음 무해한 상태로 출구를 통하여 습식산화탈취장치(390) 밖으로 배출된다.

상기 습식산화탈취장치(390)에 있어서, 디미스터(393,398)들은 망체나 필터 등으로 이루어질 수 있고, 디미스터(393,398)들의 교환이나 세척을 편리하게 하기 위하여 디미스터(393,398)들은 습식산화탈취장치(390) 외부에서 손쉽게 슬라이딩 착탈할 수 있는 카트리지 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 오염된 탈취액의 배출을 위하여 입구스택(391) 및 출구스택(396)의 하단에는 각각 탈취액배출구(394,402)가 개폐가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 열풍건조기(330)에 의하여 건조되어 배출되는 음식물쓰레기 및 중력선별기(370)에 의하여 습증기로부터 선별된 고형물질을 이송시키기 위한 정량배출장치(355)는, 도 6 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 건조로(331)의 음식물쓰레기 배출구(336) 및 집진통(371)의 하단 출구(373)와 내부가 통하도록 연결되고 말단에 배출구(357)가 설치된 하우징(356)과, 상기 하우징(356)의 내부 중앙을 관통하여 설치되는 스크류축(358)과, 상기 스크류축(358)을 회동시키는 모터(359)를 가진다. 따라서, 건조로(331)의 배출구(336)를 통해 배출되는 음식물쓰레기와 집진통(371)에 낙하하는 고형물질은 정량배출장치(355)의 하우징(356)으로 유입되고, 상기 하우징(356)에 유입된 음식물쓰레기는 스크류축(358)의 회동에 따라 배출구(357)쪽으로 압축이송되면서 배출구(357)를 통하여 정량적으로 배출될 수 있다.

이 건조된 음식물쓰레기는 고속발효기(450)에 공급되어 고속발효되지만, 본발명에 따르면 음식물쓰레기가 고속발효기(450)에 공급되기 전에 음식물쓰레기를 일단 저장하였다가 고속발효기(450)에 발효조건에 따라 정량공급하도록 할 수 있다. 또한, 건조된 음식물쓰레기를 저장하기 전에 건조된 음식물쓰레기로부터 이물질을 더 선별제거하도록 할 수 있다.

즉, 선별공정을 더 추가할 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 정량배출장치(355)의 배출구(357)에 이어 선별이송컨베이어(410)가 설치될 수 있다. 따라서 음식물쓰레기가 선별이송컨베이어(410)를 타고 이송되는 과정에서 음식물쓰레기에 포함된 이물질을 제거할 수 있다. 이 선별이송컨베이어(410)에 이어 이송컨베이어(420)에 의하여 이송되는 음식물쓰레기를 저장하기 위한 저장탱크(430)가 설치될 수 있다.

상기 저장탱크(430)는 도 2에는 자세히 도시되어 있지는 않으나 음식물쓰레기 투입구가 상부에 형성되고 하부에 배출구가 형성된 하우징(431)과, 상기 하우징(431)의 하부에 설치되어 하우징(431)으로부터 배출되는 음식물쓰레기를 정량배출하기 위한 정량배출장치(433)를 가진다. 상기 저장탱크(430)의 정량배출장치(433)로부터 배출되는 음식물쓰레기는 이송컨베이어(440)에 의하여 고속발효기(450)에 투입될 수 있다.

상기 저장탱크(430)의 하우징(431)에는 레벨 게이지(435)가 설치되고, 이 레벨 게이지(435)의 값이 설정치에 도달하면 저장공정 이전의 공정이 소정 시간 정지되도록 제어되는 것이 바람직하다.

고속발효기(450)는, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 투입되는 음식물쓰레기를 고속발효시켜 배출하기 위한 하우징(451)과, 상기 하우징(451)에 투입되는 음식물쓰레기를 교반하는 교반기(465)를 가진다.

상기 하우징(451)은 내통과 외통 사이에 재킷(452)이 형성된 대략 U자형 단면을 하고 있고, 지지대(453)에 의하여 지지된다. 상기 재킷(452)에는 열매유가 충전되며, 이 열매유는 하우징(451) 하부에 설치되는 히터(454)에 의하여 가열됨으로써 하우징(451) 내부가 발효조건으로 유지될 수 있다. 또한, 하우징(451)의 외주면 상단에는 음식물쓰레기 투입구(455)가 설치되고, 하우징(451)의 외주면 하단에는 음식물쓰레기 배출구(456)가 형성된다. 하우징(451) 상부에는 하우징(451) 내부의 청소 또는 발효균의 투입을 위한 맨홀(457)이 적어도 하나 이상 설치된다. 하우징(451)의 일측에는 하우징(451) 내부에 발효를 위한 공기를 공급하는 급기구(458)가 설치되고, 이 급기구(458)에 급기송풍기(459)가 설치되어 하우징(451) 내부로 공기가 공급될 수 있다. 하우징(451)의 타측에는 발효과정에서 발생되는 습증기를 배출하기 위한 습증기배출구(460)가 설치되고, 이 습증기배출구(460)에 배기송풍기(461)가 설치되어 하우징(451) 내부의 습증기가 배출될 수 있다. 이 습증기는 배기송풍기(461)와 습식산화탈취장치(390)를 연결하는 관로를 통하여 습식산화탈취장치(390)에 공급됨으로써 무해한 탈취처리될 수 있다.

상기 습증기배출구(460)에 온도센서(462)가 설치되는 것이 바람직하며, 온도센서(462)에 의하여 감지되는 온도가 설정치 이상이면 히터(454)의 가동이 중단되고 설정치보다 낮으면 히터(454)를 가동하도록 제어될 수 있다. 또한, 습증기배출구(460)에 습도센서(463)가 더 설치될 수 있으며, 이 경우 습도센서(463)에 의하여감지되는 습도가 설정치 이하일 때 교반기(465)의 가동을 중단하도록 제어되는 것이 바람직하다.

교반기(465)는 하우징(451)의 중앙을 관통하여 설치되어 모터(466)에 의해 구동되는 축(467), 상기 축(467)을 따라 소정의 배열로 이탈가능하게 결합되는 다수의 아암(468) 및 이 아암(468)들의 각 자유단에 설치되는 다수의 교반 패들(paddle)(469)을 가진다. 예컨대 아암(468)의 일단에 수나사가 형성되고 축(467)에 암나사가 형성되면 아암(468)을 축(467)에 간단하게 결합시키거나 축(467)으로부터 아암(468)을 간단하게 분리할 수 있을 뿐만 아니라 교반패들(469)의 각도를 조절하는 것도 용이하다. 또한, 교반효율을 높이기 위하여 아암(468)들중 축(467)의 반경선상에 같이 놓이는 두 아암(468,468)은 서로 다른 길이를 가질 수 있고, 이와 같은 아암쌍(468,468)들의 배열은 축(467)을 따라 지그재그 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기한 고속발효기(450)에 의하여 고속발효되어 배출되는 음식물쓰레기는 배출컨베이어(470)에 의하여 이송되어 사료나 퇴비로 재활용될 수 있다.

다음에 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치의 작용을 설명한다.

음식물쓰레기가 수거되면 먼저 전처리장치(100)에 의하여 전처리과정을 거치게 된다. 즉, 수거된 음식물쓰레기는 호퍼(120)에 투입되어 그 하부에 설치된 스크류 컨베이어(122)에 의하여 음식물쓰레기가 파쇄되면서 일정량씩 배출되어 이송컨베이어(130)에 의하여 선별기(140)로 공급된다.

선별기(140)에서는 진동발생부의 구동에 따른 진동에 의하여 음식물쓰레기에 포함된 이물질이 자동적으로 선별된다. 선별된 이물질은 이물질출구(142)를 통하여 배출되어 2단선별컨베이어(146)로 이송된다. 이 이송과정에서 이물질이 더 선별된 다음 전처리장치(100) 외부로 배출되어 추후 별도로 매립되거나 소각처리된다.

선별기(140)에 의하여 선별된 음식물쓰레기는 선별기(140) 하부로 배출되어 이송컨베이어에 의하여 탈수기(160)로 공급된다. 탈수기(160)에 공급된 음식물쓰레기는 한 쌍의 스크류(166,166)에 의하여 이송되면서 파쇄, 압축 및 탈수된다. 탈수과정에서 발생하는 탈수액은 고액분리하우징(167)으로 유입되고, 이 고액분리하우징(167)에 저장된 탈수액은 탈수액 저장조(174)에 이송되어 별도로 처리된다.

한편, 탈수기(160)에 의하여 소정의 함수율로 탈수처리된 음식물쓰레기는 이송컨베이어(176)에 의하여 분쇄기(180)에 공급된다. 분쇄기(180)에 음식물쓰레기가 투입되면 회전분쇄날에 의하여 음식물쓰레기가 분쇄되어 교반기가 내장된 저장조(182)로 유입되어 이송펌프에 의해 배출된다.

상기한 바와 같이 전처리된 음식물쓰레기는 이송컨베이어(190)에 의하여 1차발효기(310)로 공급된다. 1차발효기(310)에 음식물쓰레기가 투입될 때 발효균도 함께 투입되어 교반스크류축(324)에 의하여 교반됨으로써 음식물쓰레기에 발효균이 고르게 섞인다. 이 1차발효기(310)의 하우징(311)의 재킷(314)에 열풍건조기(330)로부터 배출되는 고온의 습증기가 통과하면서 하우징(311) 내부는 가열되고 또 급기송풍기(321)에 의하여 하우징(311) 내부에 공기가 송풍되므로 발효균이 잘 증식될 수 있다. 상기 습증기와 1차발효과정에서 하우징(311) 내부에서 발생하는 습증기는 습식산화탈취장치(390)로 공급되어 탈취액에 의하여 탈취된 다음 외기로 배출되므로 환경오염 및 악취발생이 방지된다.

1차발효된 음식물쓰레기는 열풍건조기(330)의 건조로(331)에 투입된다. 건조로(331)에 투입된 음식물쓰레기는 축(340)에 의하여 회동하는 다수의 임펠러(341)들에 의하여 교반이송되면서 열풍공급장치(345)에 의하여 송풍되는 열풍에 의하여 소정의 함유율(대략 30∼40%의 함수율)을 가지도록 건조된다. 본 발명자가 시험한 결과 본 발명에 따른 장치를 이용하여 건조를 하면 대략 40-60초 범위의 아주 짧은 시간에 음식물쓰레기를 고속건조할 수 있음을 알 수 있었다. 건조과정에서 발생하는 수증기, 분진 및 연소가스 등 유해물질이 포함된 고온의 습증기는 중력선별기(370)의 집진통(371)으로 공급된다.

집진통(371) 내부에서 습증기가 유동하는 과정에서 비중이 큰 고형물질은 집진통(371) 하부로 낙하하여 정량배출장치(355)의 하우징(356)으로 유입되어 건조로(331)로부터 배출되는 건조 음식물쓰레기와 함께 정량적으로 선별이송컨베이어(410)쪽으로 이송된다. 그리고, 집진통(371)에서 고형물질이 제거되어 1차정화된 습증기는 고온을 유지하고 있고, 분리관(374)을 통하여 폐열회수기(380)로 공급된다. 또한 이 습증기중 일부는 1차발효기(310)로 공급되어 발효조건을 맞추는데 사용된다.

폐열회수기(380)에 공급된 고온의 습증기는 열교환파이프(386)들 외부를 거치면서 열풍공급장치(345)를 구성하는 급기송풍기(351)에 의하여 송풍되어 열교환파이프(386)들 내부를 유동하는 송풍공기와 열교환되고, 따라서 송풍공기는 고온으로 바뀌어 열풍공급장치(345)로 공급될 수 있으므로 열풍공급장치(345)의 효율을 높일 수 있고 열풍공급에 필요한 연료를 절약할 수 있다. 송풍공기와 열교환되어 온도가 낮아진 습증기는 습식산화탈취장치(390)로 공급된다. 폐열회수기(380)에서의 열교환과정에서 발생되는 응축수는 폐수처리시설로 보내져 정화처리될 수 있다.

습식산화탈취장치(390)에는 폐열회수기(380)로부터 뿐만 아니라 1차발효기(310) 및 고속발효기(450)로부터도 습증기가 공급된다. 이 습증기는 입구스택(391)의 제1디미스터(393)를 거치면서 미세분진제거처리되고 입구스택(391) 저부의 탈취액에 접촉하여 탈취처리된 다음 출구스택(396)으로 유동하여 출구스택(396) 저부의 탈취액에 접촉하여 다시 탈취처리된 후 위로 상승유동한다. 습증기가 위로 상승유동하는 과정에서 제2디미스터(398)에 의하여 습증기는 미세분진제거처리되고, 그 후 노즐(400)로부터 분사되는 탈취액에 의하여 수세되어 탈취처리된 다음 외기로 배출된다. 이 배출되는 공기는 주위환경에 영향을 줄 정도로 높은 온도를 가지고 있지 않을 뿐만 아니라 분진이 포함되어 있지 않고 또 탈취처리되어 있으므로 환경오염이 발생하지 않을 뿐만 아니라 악취도 나지 않는다.

한편, 열풍건조기(330)로부터 배출되어 정량배출장치(355)에 의하여 이송되는 음식물쓰레기는 선별이송컨베이어(410)를 거치면서 이물질이 다시 제거된다. 따라서, 음식물쓰레기에는 거의 이물질이 포함되지 않으므로 양질의 퇴비 또는 사료로 활용할 수 있게 된다. 이 음식물쓰레기는 이송컨베이어(420)에 의하여 저장탱크(430)에 투입되어 저정된다. 저장탱크(430)에 저장된 음식물쓰레기는 정량배출장치(433)에 의하여 정량적으로 이송되고 이송컨베이어(440)를 따라 고속발효기(450)에 공급된다. 음식물쓰레기가 저장탱크(430)에 저장되는 과정에서 저장탱크(430)의 레벨 게이지(435)의 값이 설정치에 도달하면 저장공정 이전의 공정이 설정치 이하로 바뀔 때까지 정지하도록 제어된다.

고속발효기(450)에 투입된 음식물쓰레기는 1차발효기(310)에 의하여 균증식상태로 처리되어 있기 때문에 별도의 발효균 투입이 없더라도 히터(454)에 의하여 가열되는 열매유 및 급기송풍기(459)에 의하여 송풍되는 공기에 의하여 이루어지는 발효분위기하에서 교반기(465)에 의하여 교반되면서 고속발효될 수 있다. 이 고속발효과정에서 발생하는 습증기는 습식산화탈취장치(390)에 공급되어 탈취되어 무해한 상태로 외기로 배출되므로 고속발효과정에서 악취가 발생하지 않는다. 또한, 고속발효과정에서 배출되는 습증기의 온도가 설정치 이상이면 히터(454)의 가동이 중단되고 설정치보다 낮으면 히터(454)가 가동되므로 고속발효분위기를 일정하게 조절할 수 있다. 또한, 고속발효과정에서 배출되는 습증기의 습도가 설정치 이하일 때 교반기(465)의 가동이 중단됨으로써 발효 음식물쓰레기의 함수율을 일정하게 조절할 수 있다.

이와 같이 고속발효된 음식물쓰레기는 배출컨베이어(470)에 의하여 이송되어 저장되거나, 차량에 적재되거나 포장되어 양질의 사료 또는 퇴비로 활용된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치에 있어서는, 건조과정에서 발생하는 고온의 습증기가 가지고 있는 폐열원을 폐열회수기(380)에 의하여 회수하여 열풍공급장치(345)에 공급할 수 있다. 따라서,건조로(331)에 공급하기 위한 열풍의 발생효율이 높아지고 건조로(331)의 임펠러(341)들이 가장 이상적으로 배열되어 있으므로 음식물쓰레기를 신속하게 건조할 수 있을 뿐만 아니라 음식물쓰레기의 건조에 필요한 연료의 소비량을 줄일 수 있다.

또한, 1차발효기(310)에 의하여 음식물쓰레기가 균증식상태를 유지한 채 건조후 발효되도록 이루어져 있으므로 음식물쓰레기를 고속으로 발효시킬 수 있다. 따라서, 음식물쓰레기를 사료화 또는 퇴비화하는데 경제적일 뿐만 아니라 대량 생산으로 사료 또는 퇴비화 비용을 줄일 수 있다.

또한, 선별이송컨베이어(410)에 의하여 건조 음식물쓰레기를 이송하는 과정에서 이물질을 더 선별하여 제거함으로써 이물질 또는 불순물이 없는 양질의 사료 또는 퇴비를 공급할 수 있으므로 이물질 또는 불순물에 의하여 가축이 해를 입거나 경작지가 오염되는 일을 방지할 수 있다.

또한, 1차발효과정에서 발생하는 악취가 심하게 나는 습증기, 건조과정에서 발생하는 유해물질이 포함되고 악취가 심하게 나는 습증기 및 고속발효과정에서 발생하는 악취가 심하게 나는 습증기가 모두 습식산화탈취장치(390)에 의하여 탈취처리되어 배출되고, 유해물질은 중력선별기(370)에 의하여 1차로 선별됨과 아울러 습식산화탈취장치(390)에서 2차로 제거되므로, 환경오염이나 악취발생을 방지할 수 있다. 따라서, 혐오시설의 대상에서 배제될 수 있어 시설입지조건의 범위를 넓일 수 있다.

Claims

수거된 음식물쓰레기를 투입, 선별, 파쇄, 압축, 탈수 및 분쇄하는 전처리장치에 연결되어 전처리된 음식물쓰레기를 정량공급받아 열풍건조하여 배출하는 열풍건조기와;

상기 열풍건조기로부터 이송되는 건조 음식물쓰레기를 공급받아 발효시킨 후 배출하는 고속발효기와;

상기 열풍건조기로부터 발생하는 수증기, 분진 및 연소가스가 포함된 고온의 습증기를 포집하여 상기 습증기에 포함된 고형물질을 중력에 의하여 선별하고, 선별된 고형물질을 열풍건조기로부터 배출되는 음식물쓰레기와 함께 배출함과 아울러 1차정화된 습증기는 별도로 배출하는 중력선별기와;

상기 중력선별기로부터 배출되는 습증기와 열풍건조기로 송풍되는 공기를 서로 열교환시켜 송풍공기를 예열하여 열풍건조기로 공급함과 아울러 습증기의 온도를 낮추는 폐열회수기와; 그리고,

상기 폐열회수기를 거친 습증기를 2차적으로 미세분진제거 및 탈취정화처리하여 배출하는 습식산화탈취장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 1 항에 있어서,

상기 열풍건조기는, 투입되는 음식물쓰레기를 열풍에 의하여 건조하여 배출하는 건조로와, 상기 건조로에 열풍을 공급하기 위한 열풍공급장치를 가지고;

상기 건조로는, 음식물쓰레기 투입구, 음식물쓰레기 배출구, 열풍공급구 및 습증기배출구가 설치된 하우징과, 상기 하우징을 관통하여 설치되어 모터에 의하여 회전하는 축과, 그리고 상기 축을 따라 스크류형으로 배열되어 음식물쓰레기를 교반이송하는 다수의 임펠러를 가지며;

상기 열풍공급장치는 버너, 이 버너와 건조로를 연결하는 열풍로 및 상기 폐열회수기에 의하여 습증기와 열교환되는 송풍공기를 열풍로로 송풍하는 급기송풍기를 가지는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 2 항에 있어서,

상기 각 임펠러는 축에 반경방향으로 결합되는 아암과, 상기 아암의 자유단에 설치되는 교반깃을 가지고;

상기 아암들은 축을 중심으로 90°간격으로 스크류 궤적을 그리면서 배열됨과 아울러 축으로부터 분리가능하게 축에 결합되며;

상기 교반깃들은 음식물쓰레기를 고르게 교반시킬 수 있도록 서로 다른 각도로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 3 항에 있어서,

스크류 궤적으로 배열되는 상기 임펠러들중 소정의 위치에 배열되는 다수 개의 임펠러들은 축에 대한 동일직경방향에 설치되어 음식물쓰레기의 이송속도가 다른 지역에서보다는 느린 정체구간을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 2 항에 있어서,

상기 열풍로의 내부에는 버너로부터 소정의 길이만큼 버너의 화기를 보호함과 아울러 화기를 전파하는 원통형 쉘이 설치되고, 이 쉘 둘레로 급기송풍기에 의하여 송풍되는 공기 유동을 난류로 안내하는 스크류 가이드가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 1 항에 있어서,

상기 열풍건조기로부터 배출되는 음식물쓰레기를 유입하도록 열풍건조기와 연결되고 말단에 배출구가 설치된 하우징과, 상기 하우징의 내부 중앙을 관통하여 설치되어 모터의 구동에 따라 회동함으로써 하우징에 유입된 음식물쓰레기를 압축이송하면서 상기 배출구를 통하여 정량적으로 배출하는 스크류축을 가진 정량배출장치가 더 설치되고,

상기 중력선별기는, 건조로로부터 배출되는 습증기를 내부로 유입하도록 상단의 입구가 건조로의 내부와 통하도록 연결되고, 습증기로부터 큰 비중에 의하여 분리되어 낙하하는 고형물질들을 정량배출장치로 공급하도록 하단의 출구가 정량배출장치에 연결되는 집진통과, 입구는 상기 집진통 내부에 놓임과 아울러 출구는 집진통 상부 밖으로 놓여 고형물질들이 제거된 습증기만을 폐열회수기쪽으로 배출하도록 상기 집진통의 상부에서 집진통의 상단부 속으로 관통하여 설치되고 내부에 여과수단이 설치된 분리관을 가진 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 1 항에 있어서,

상기 폐열회수기는, 상기 중력선별기와 연결되어 중력선별기로부터 배출되는 고온의 습증기를 유입하도록 외주면 일측에 형성되는 폐열유입구, 외주면 타측에 형성되어 습식산화탈취장치와 연결되는 폐열배출구, 상기 폐열배출구쪽 단부에 설치된 공기유입구 및 상기 폐열유입구쪽 단부에 형성되고 열풍공급장치와 연결되는 송풍공기출구를 가진 열교환하우징과; 상기 공기유입구 및 송풍공기출구에 걸쳐 설치되고 상기 열풍공급장치의 급기송풍기에 의하여 공기유입구를 통하여 내부로 송풍되는 공기를 상기 하우징 내부로 유입되는 습증기와 서로 열교환시켜 열풍공급장치로 공급하는 다수의 열교환파이프와; 그리고, 상기 열교환하우징 내부중 열교환파이프 외부의 유로에 지그재그 배열로 설치되어 유입되는 습증기가 지그재그유동하여 배출되도록 하는 다수의 배플을 가지는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 1 항에 있어서,

상기 습식산화탈취장치는, 폐열회수로부터 배출되는 습증기가 유입되는 입구가 상단에 형성되고 미세분진을 제거하기 위한 제1디미스터가 적어도 하나 이상 내장되며 저부에는 탈취액이 저류하는 입구스택과, 상기 입구스택과 통하는 연결통로가 하단부에 형성되어 상기 입구스택과 나란하게 설치되고 저부에는 탈취액이 저류하며 미세분진을 2차적으로 제거하기 위한 제2디미스터가 적어도 하나 이상 내장되고 상단에는 미세분진제거 및 탈취정화처리된 공기만을 배출시키기 위한 출구가 형성된 출구스택과, 상기 출구스택의 출구 하부에 다수 열 설치되는 노즐들과, 상기 노즐들에 입구스택 및 출구스택에 저류하는 탈취액을 공급하기 위한 펌프를 가진 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 1 항에 있어서,

상기 고속발효기는, 투입되는 음식물쓰레기를 고속발효시켜 배출하기 위한 하우징과, 상기 하우징에 투입되는 음식물쓰레기를 교반하는 교반기를 가지고;

상기 하우징은 내통과 외통 사이에 재킷이 형성되고 이 재킷에 열매유가 충전되는 U자형 단면형상으로 이루어짐과 아울러, 음식물쓰레기 투입구, 음식물쓰레기 배출구, 내부의 청소 또는 발효균의 투입을 위한 적어도 하나 이상의 맨홀, 내부에 발효를 위한 공기를 공급하는 급기구 및 발효과정에서 발생되는 습증기를 습식산화탈취장치 쪽으로 배출하기 위한 습증기배출구를 가지며;

상기 하우징의 하부에는 재킷에 충전되는 열매유를 가열하는 히터가 설치되고;

상기 교반기는 하우징의 중앙을 관통하여 설치되어 모터에 의해 구동되는축, 상기 축을 따라 소정의 배열로 이탈가능하게 결합됨과 아울러 축에 대하여 같은 반경상에 놓이는 서로 대응하는 쌍들은 서로 길이가 다른 다수의 아암 및 이 아암들의 각 자유단에 설치되는 다수의 교반패들을 가지는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 9 항에 있어서,

상기 습증기배출구에 온도센서가 설치되고, 상기 온도센서에 의하여 감지되는 온도가 설정치 이상이면 히터의 가동이 중단되고 설정치보다 낮으면 히터가 가동되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 습증기배출구에 습도센서가 설치되고, 상기 습도센서에 의하여 감지되는 습도가 설정치 이하일 때 교반기의 가동을 중단되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전처리장치와 열풍건조기와의 사이에 전처리된 음식물쓰레기를 저장함과 아울러 1차발효시키기 위한 1차발효기가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 12 항에 있어서,

상기 1차발효기는, 내통과 외통 사이에 열풍건조기로부터 배출되는 습증기를 통과시키는 나선형 재킷을 가지고, 상기 재킷의 습증기배출구는 습식산화탈취장치와 연결됨과 아울러 1차발효과정에서 발생하는 습증기를 배출하기 위한 배기관과 연결되며, 내부에 음식물쓰레기 및 발효균을 투입하거나 내부를 청소할 수 있도록 맨홀이 상부에 개폐가능하게 설치되고, 하단에는 음식물쓰레기를 배출하는 배출구가 형성된 하우징과; 상기 하우징의 내부 중앙을 관통하여 모터의 구동에 의하여 회전하는 교반스크류축과; 그리고, 상기 하우징 내부에 투입되는 발효균에 공기를 공급하기 위한 급기송풍기를 가지는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

상기 1차발효기의 하우징에는 레벨 게이지가 설치되고, 이 레벨 게이지의 값이 설정치보다 낮을 때에는 열풍건조기로 음식물쓰레기를 이송하는 것을 중지함과 아울러 레벨 게이지의 값이 설정치보다 높을 때에는 1차발효 이전의 처리과정이 일시 중지하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.
재 1 항에 있어서,

상기 열풍건조기와 고속발효기와의 사이에 발효처리전 음식물쓰레기를 저장하여 고속발효기에 공급하기 위한 저장탱크가 더 설치되고;

상기 저장탱크는 음식물쓰레기 투입구가 상부에 형성되고 하부에 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 하부에 설치되어 하우징으로부터 배출되는 음식물쓰레기를 정량배출하기 위한 정량배출장치를 가지며;

상기 저장탱크의 하우징에는 레벨 게이지가 설치되고, 이 레벨 게이지의 값이 설정치에 도달하면 저장공정 이전의 공정이 소정 시간 정지되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 초고속 유동 건조 및 발효장치.