KR100427669B1 - 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템 및 이를 이용한갈탄의 제조방법 - Google Patents
음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템 및 이를 이용한갈탄의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 음식물 쓰레기를 완전 분해 소멸시키는 음식물 쓰레기 처리 및 갈탄 제조 시스템 및 이를 이용하여 분해 소멸된 음식물 잔존물을 부자재와 혼합하여 갈탄을 제조하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템 및 이를 이용한 갈탄의 제조방법에 관한 것으로, 음식물 쓰레기를 투입, 이송, 1차 분쇄, 입자 크기별 선별 및 금속 선별, 2차 분쇄, 탈수, 압축, 이송 및 탈취를 포함하는 전처리를 수행하는 전처리부와; 상기 전처리부로부터 전처리되어 나오는 음식물 쓰레기가 이송되어 살포되는 음식액상물 살포장치와; 상기 음식액상물 살포장치로부터 살포되는 음식물 쓰레기와 미생물 칩을 내부에 수용하여 음식물 쓰레기 중 유기물질을 발효 소멸시키고, 하부에 노즐과 강제 송풍팬을 설치하여 가스를 공급받을 수 있는 소멸조와; 상기 음식액상물 살포장치와 소멸조에서 발생되는 가스의 악취를 제거하여 탈취된 가스를 소멸조로 다시 보내는 악취제거부와; 상기 소멸조에 설치된 왕복레일 위에서 궤도 왕복 이동함과 동시에 상기 소멸조 내부에 채워진 음식물 쓰레기와 미생물 칩을 상부로 견인하여 자유 낙하시키는 궤도 교반기와; 상기 음식물 쓰레기 중 소멸조 내에서 소멸되지 않은 무기물질과 미생물 칩 및 갈탄 제조를 위한 부자재를 혼합하는 혼합기와; 상기 혼합기에서 혼합된 물질을 압축 성형하여 갈탄을 제조하기 위한 갈탄 제조기를 포함한다.
Description
본 발명은 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템 및 이를 이용한 갈탄의 제조방법에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 음식물 쓰레기를 완전 분해 소멸시키는 음식물 쓰레기 처리 및 갈탄 제조 시스템 및 이를 이용하여 분해 소멸된 음식물 잔존물을 부자재와 혼합하여 갈탄을 제조하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템 및 이를 이용한 갈탄의 제조방법에 관한 것이다.
음식물 쓰레기는 매년 증가하고 있으며 이러한 음식물 쓰레기를 처리함에 따른 경제적인 손실과 환경 오염이 사회적인 문제로 대두되고 있다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 최선의 방법은 음식물 쓰레기가 배출되지 않게 하는 것이나 우리의 전통적인 음식 문화상 배출되는 음식물 쓰레기가 좀처럼 줄어들지 않고 있다.
이와 같은 음식물 쓰레기를 처리하는 데에도 사회적인 제약이 따르게 되는데, 배출되는 음식물 쓰레기는 그 자체의 염도가 높아 토양을 산성화시킬 수 있기 때문에 그대로 매립하는 것은 법으로 금지되어 있다.
최근에는 음식물 쓰레기를 사료화하여 재활용하는 방안도 제기되었어나, 이러한 사료를 먹는 가축들이 각종 질병에 시달린다는 이유로 대부분의 농가에서는 이를 기피하고 있는 실정이다. 따라서, 음식물 쓰레기를 효율적으로 처리하는 방법들이 다각도로 연구되고 있으며 음식물 쓰레기를 분쇄하여 발효시키거나 건조시켜서 가축 사료로 만드는 방법 등은 널리 알려져 있다.
이 방법들 중에서 가축의 사료화는, 과다한 염분과 음식물 쓰레기에 함유된 각종 세제류와 플라스틱류 및 금속류와 조개류 그리고 비닐 등은 분해되지 않아 가축 사료로 사용하는데 어려움이 있고, 이들 이물질들을 분류해내는 것도 현실적으로 어려움이 따른다.
이와 같은 점들을 감안하여 제안된 기술들 중에서, 대한민국 공개특허공보 제10-2001-0027616호에는 호퍼, 이물질 선별기, 분쇄기, 탈수기, 분배기, 저장조,발효 및 건조기, 분류기 포장기 등을 구비하여 식당 등에서 배출되는 잔반 등을 포함하는 음식물 쓰레기를 축산 사료로서 재활용할 수 있도록 하는 음식물 쓰레기 처리장치가 개시되어 있다.
그러나, 상기 음식물 쓰레기 처리장치는 음식물 쓰레기를 처리하여 축산 사료로 한다는 점에서는 소정의 목적을 달성할 수 있을지 모르나 분쇄기를 하나만 구비하고 있어 음식물 쓰레기의 분쇄시 그 입자를 발효 소멸에 적당한 크기로 작게 하는데 한계가 있었고, 이물질 선별기를 구비하고 있지만 수작업으로 이물질을 선별한다는 문제점과 함께, 음식물 쓰레기의 발효시에 발생되는 악취를 제거하기 위한 구체적인 구성이 없어 악취로 인한 제2의 환경 오염이 발생되는 결점이 있었다.
또한, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0166104호에는 호퍼, 파쇄기, 스크류 프레스, 진공건조기, 냉각장치, 탈취장치 등을 구비하여 수분이 다량 포함된 음식물 쓰레기를 파쇄 및 탈수한 후 동일 건조기 내에서 진공건조 또는 발효건조 처리함으로 인해 양질의 사료 원료를 생산하는 음식물 쓰레기 처리장치가 개시되어 있다.
그러나, 이 음식물 쓰레기 처리장치 역시 분쇄기를 하나만 구비하고 있어 음식물 쓰레기의 분쇄시 그 입자를 발효 소멸에 적당한 크기로 작게 하는데 한계가 있었고, 이물질 선별기를 구비하고 있지 않아 음식물 쓰레기에 포함된 이물질을 선별하지 못한다는 문제점과 함께, 음식물 쓰레기의 발효시에 발생되는 악취를 제거하기 위한 탈취장치를 구비하고는 있으나 분쇄, 선별 및 투입 단계에서 미생물 살포로 악취를 제거하는데 대한 구체적인 구성은 결여되어 악취를 충분히 제거하는데는 한계가 있었다.
또한, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0242257호에는 음식물 쓰레기를 탄화소성하거나 음식물의 수분을 제거하기 위해 필요한 열원을 얻기 위한 연소장치와, 이 연소장치의 일측에 설치되어 연소장치로부터 유입된 고온의 연소열을 이용하여 건조된 음식물 쓰레기를 탄화소성하는 탄화소성 장치를 포함하는 장치와 음식물 쓰레기를 700-900℃의 온도에서 3 내지 5시간 동안 탄화 소성하는 단계를 포함하는 음식물 쓰레기를 이용한 활성탄 제조장치 및 제조방법이 개시되어 있다.
그러나, 이 음식물 쓰레기를 이용한 활성탄 제조장치 및 제조방법은, 버려지는 음식물 쓰레기 자체를 탄화 소성하거나 음식물의 수분을 제거하여 건조시켜 탄화 소성함으로써 활성탄을 제조하는 것에 대해서는 개시하고 있으나 음식물 쓰레기를 발효 소멸시키는 시스템에 관한 구성을 결여하고 있을 뿐만 아니라 이물질 선별에 관한 구체적인 구성도 결여하고 있어 활성탄 제조시 이물질이 혼합될 우려가 있으며 대부분의 구성 물질이 탄소로 이루어지는 활성탄 제조에 관한 장치와 방법만을 개시하고 있어 갈탄을 제조할 수는 없다는 문제점이 있었다.
이에 따라 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 음식물 쓰레기를 발효 소멸에 적당한 크기로 작게 분쇄하고, 이물질 선별을 자동으로 수행하며, 음식물 쓰레기의 발효 시에 발생되는 악취를 충분히 제거함과 동시에, 음식물 쓰레기를 발효 소멸시켜 남은 음식물 쓰레기 잔존물과 부자재를 혼합하여 갈탄을 제조하는 음식물 쓰레기 처리 및 갈탄 제조 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기한 음식물 쓰레기 처리 및 갈탄 제조 시스템을 이용한 갈탄의 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리 및 갈탄 제조 시스템의 전처리부와 악취제거부를 도시한 구성도이고;
도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리 및 갈탄 제조 시스템의 취입후드와 음식액상물 살포장치 및 소멸조를 도시한 구성도이며;
도 3은 도 2의 E부를 확대하여 도시한 요부확대 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 투입 호퍼 11, 11', 11" : 피드 스크류 콘베이어
12 : 미생물 살포기 13 : 1차 분쇄기
20 : 드럼 선별기 21 : 마그네트 선별기
23 : 2차 분쇄기 30 : 스크류 압축기
31 : 저장탱크 40 : 음식액상물 살포장치
41 : 이송 콘베이어 43 : 음식물 저장탱크
44 : 피드백 콘베이어 45, 45' : 실린더 밸브
46 : 이송관 47 : 살포 구멍
48 : 이송 스크류 50 : 궤도 교반기
51 : 정역 모터 52 : 왕복레일
53 : 회전모터 54 : 송풍기
55 : 칩 분쇄기 모터 56 : 테이블
57 : 위치조정실린더 58 : 프레임
59 : 견인 콘베이어 60 : 소멸조
61 : 미생물 칩 71 : 분진제거 싸이클론
72 : 드레인 탱크 73 : 강제 송풍팬
74 : 정화조 75 : 냉각장치
76 : 응축기 80 : 혼합기
81 : 부자재 82 : 갈탄 제조기
83 : 갈탄 90 : 전처리부
100 : 악취제거부 W : 수처리기
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템은 음식물 쓰레기를 투입, 이송, 1차 분쇄, 입자 크기별 선별 및 금속 선별, 2차 분쇄, 탈수, 압축, 이송 및 탈취를 포함하는 전처리를 수행하는 전처리부와; 상기 전처리부로부터 전처리되어 나오는 음식물 쓰레기가 이송되어 살포되는 음식액상물 살포장치와; 상기 음식액상물 살포장치로부터 살포되는 음식물 쓰레기와 미생물 칩을 내부에 수용하여 음식물 쓰레기 중 유기물질을 발효 소멸시키고, 하부에 노즐과 강제 송풍팬을 설치하여 가스를 공급받을 수 있는 소멸조와; 상기 음식액상물 살포장치와 소멸조에서 발생되는 가스의 악취를 제거하여 탈취된 가스를 소멸조로 다시 보내는 악취제거부와; 상기 소멸조에 설치된 왕복레일 위에서 궤도 왕복 이동함과 동시에 상기 소멸조 내부에 채워진 음식물 쓰레기와 미생물 칩을 상부로 견인하여 자유 낙하시키는 궤도 교반기와; 상기 음식물 쓰레기 중 소멸조 내에서 소멸되지 않은 무기물질과 미생물 칩 및 갈탄 제조를 위한 부자재를 혼합하는 혼합기와; 상기 혼합기에서 혼합된 물질을 압축 성형하여 갈탄을 제조하기 위한 갈탄 제조기를 포함한다.
그리고 본 발명의 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템을 이용한 갈탄의 제조방법은 전처리부와 악취제거부와 음식액상물 살포장치와 소멸조와 궤도 교반기를 이용하여 음식물 쓰레기를 발효 소멸시키고 혼합기와 부자재 및 갈탄 제조기를 이용하여 소멸되지 않고 남은 음식물 쓰레기와 미생물 칩을 부자재와 혼합하여 갈탄을 제조하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템을 이용한 갈탄의 제조방법에 있어서, 음식물 쓰레기를 투입, 분쇄, 선별, 탈수, 및 탈취하는 것을 포함하는 전처리를 수행하는 전처리 단계와; 상기 전처리 단계를 거쳐 나오는 음식물 쓰레기를 이송하여 살포하는 음식액상물 살포단계와; 상기 음식액상물 살포단계를 거쳐 상기 소멸조에 살포되는 음식물 쓰레기 중 유기물질을 발효 소멸시키는 발효 소멸 단계와; 상기 소멸조 내의 음식물 쓰레기에서 발생되는 가스의 악취를 악취제거부에서 제거하는 탈취 단계와; 상기 탈취 단계를 거쳐 탈취된 가스를 발효 소멸을 위해 상기 소멸조로 다시 공급하는 탈취 가스 재공급 단계와; 상기 소멸조 내의 음식물 쓰레기와 미생물 칩을 궤도 교반기로 교반하는 교반 단계와; 상기 소멸조 내의 음식물 쓰레기 중 발효 소멸되지 않은 무기물질과 미생물 칩 및 부자재를 혼합하는 혼합 단계와; 상기 혼합 단계에서 혼합된 물질을 압축 성형하여 갈탄을 제조하는 압축 성형 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리 및 갈탄 제조 시스템의 전처리부와 악취제거부를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리 및 갈탄 제조 시스템의 취입후드와 음식액상물 살포장치 및 소멸조를 도시한 구성도이며, 도 3은 도 2의 E부를 확대하여 도시한 요부확대 단면도를 나타내고 있다.
본 발명의 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템은, 음식물 쓰레기를 투입, 이송, 1차 분쇄, 입자 크기별 선별 및 금속 선별, 2차 분쇄, 탈수, 압축, 이송 및 탈취를 포함하는 전처리를 수행하는 전처리부(90)와; 상기 전처리부(90)로부터 전처리되어 나오는 음식물 쓰레기가 이송되어 살포되는 음식액상물 살포장치(40)와; 상기 음식액상물 살포장치(40)로부터 살포되는 음식물 쓰레기와 미생물 칩(61)을 내부에 수용하여 음식물 쓰레기 중 유기물질을 발효 소멸시키고, 하부에 노즐(62)과 강제 송풍팬(63)을 설치하여 가스를 공급받을 수 있는 소멸조(60)와; 상기 음식액상물 살포장치(40)와 소멸조(60)에서 발생되는 가스의 악취를 제거하여 탈취된 가스를 소멸조(60)로 다시 보내는 악취제거부(100)와; 상기 소멸조(60)에 설치된 왕복레일(52) 위에서 궤도 왕복 이동함과 동시에 상기 소멸조(60) 내부에 채워진 음식물 쓰레기와 미생물 칩(61)을 상부로 견인하여 자유 낙하시키는 궤도 교반기(50)와; 상기 음식물 쓰레기 중 소멸조(60) 내에서 소멸되지 않은 무기물질과 미생물 칩(61) 및 갈탄 제조를 위한 부자재(81)를 혼합하는 혼합기(80)와; 상기 혼합기(80)에서 혼합된 물질을 압축 성형하여 갈탄을 제조하기 위한 갈탄 제조기(82)를 포함한다.
여기서, 전처리부(90)는 음식물 쓰레기를 투입할 수 있는 투입 호퍼(hopper)(10)와, 이 투입 호퍼(10)에서 나오는 음식물 쓰레기를 이송하는 피드 스크류 콘베이어(feed screw conveyor)(11)와, 상기 피드 스크류 콘베이어(11)에 의해 이송된 음식물 쓰레기 중 크기가 큰 것을 분쇄하는 1차 분쇄기(13)와, 이 1차 분쇄기(13)를 거친 음식물 쓰레기를 이송하는 피드 스크류 콘베이어(11')와, 입구와 출구를 가지고 원통에 다수의 구멍을 가지며 상기 피드 스크류 콘베이어(11')에서 이송된 음식물 쓰레기를 크기별로 선별할 수 있는 중공의 드럼 선별기(20)와, 상기 드럼 선별기(20)를 거친 음식물 쓰레기에 포함된 금속을 선별할 수 있는 마그네트 선별기(21)와, 상기 마그네트 선별기(21)를 거친 음식물 쓰레기를 더욱 작은 크기로 분쇄할 수 있는 2차 분쇄기(23)와, 이 2차 분쇄기(23)를 거친 음식물 쓰레기의 탈수와 압축을 수행하는 스크류 압축기(30)와, 상기 스크류 압축기(30)에서 나온 음식물 쓰레기를 이송하는 피드 스크류 콘베이어(11')와, 탈취를 위해 상기 1, 2차 분쇄기(13, 23)에 이송된 음식물 쓰레기의 상부에 각각 설치된 미생물 살포기(12)로 구성된다.
상기 1차 분쇄기(13)는 햄머(hammer) 등으로 봉지, 수박, 쇠붙이 등 부피가 큰 음식물 쓰레기를 비교적 큰 크기로 1차 분쇄하는데 이 분쇄기의 하부에는 메쉬(mesh)망은 설치되어 있지 않다.
드럼 선별기(20)는 내부가 중공으로 되어 있고 원통형의 드럼에 다수개의 구멍(직경 30 내지 50 mm)이 천공되어 있어 1차 분쇄기에서 분쇄된 음식물 쓰레기를 크기에 따라 대소로 구분하였을 때 큰 것, 예컨대 비닐 봉지, 수저 깡통 등은 입구 쪽으로 투입되어 출구 쪽으로 나오게 되어 이를 수집하여 소각하게 되고 크기가 작은 것은 드럼에 형성된 다수개의 구멍을 통해 마그네트 선별기(21)로 낙하하게 된다.
마그네트 선별기(21)는 드럼 선별기(20)의 다수개의 구멍을 통해 빠져나온 크기가 작은 음식물 쓰레기를 콘베이어 벨트에 실어서 이송할 때 도시되어 있지는않으나 상부에 설치된 마그네트(자석)가 음식물 쓰레기에 포함되어 있는 금속제의 물건을 끌어 당겨 음식물 쓰레기에서 금속을 선별해 낼 수 있게 되어 있다.
2차 분쇄기(23)는 마그네트 선별기(21)를 거친 음식물 쓰레기가 음식물 투입구를 통해 들어오면 도시되지는 않았으나 내부에 설치된 회전 칼(예컨대, 가정용 믹서기에 설치된 회전 칼과 유사한 모양의 회전 칼)에 의해 더욱 작은 크기로 분쇄하고 분쇄된 음식물 쓰레기는 하부에 설치된 메쉬망을 통해 아래로 떨어질 수 있다.
스크류 압축기(30)는 2차 분쇄기(23)에서 나오는 음식물 쓰레기를 소형의 투입 호퍼를 통해 공급받아 압축, 탈수하여 탈수하면서 나오는 폐수는 저장탱크(31)에 저장하였다가 수처리기(W)로 보내고 탈수된 음식물 쓰레기는 피드 스크류 콘베이어(12)로 보내진다.
한편, 음식액상물 살포장치(40)는 상기 전처리부(90)에서 전처리되어 이송된 음식물 쓰레기를 한쪽 방향으로 이송하고 하부에 다수개의 실린더 밸브(45)를 설치하고 있는 이송 콘베이어(41)와, 상기 실린더 밸브(45)를 통해 아래로 떨어지는 음식물 쓰레기를 저장하는 음식물 저장탱크(43)와, 상기 음식물 저장탱크(43)의 하부에 설치되어 음식물 저장탱크(43)에 저장된 음식물 쓰레기를 한쪽 방향으로 이송하는 이송 스크류(48)와, 상기 음식물 저장탱크(43)의 양측단 하부에 설치되어 상기 이송 스크류(48)에 의해 이송되어 상부에 설치된 실린더 밸브(45')를 통해 자유 낙하하는 음식물 쓰레기를 수용하여 하부에 설치된 살포 구멍(47)을 통해소멸조(60) 안으로 살포할 수 있는 이송관(46)으로 구성된다.
여기서, 이송 콘베이어(41)는 상기 스크류 압축기(30)를 통해 피드 스크류 콘베이어(11")로 이송된 음식물 쓰레기를 받아서 도 1에서 보았을 때 오른쪽에서 왼쪽으로 이송하지만 이와는 반대 방향으로 이송할 수도 있고, 하부에는 다수개의 실린더 밸브(45)를 일정 간격 떨어지게 설치하여 이 실린더 밸브(45)를 통해 음식물 쓰레기를 아래로 배출할 수 있게 되어 있으며 필요시에는 실린더 밸브(45)를 폐쇄하여 음식물 쓰레기의 배출을 차단할 수 있게 되어 있다.
음식물 저장탱크(43)는 상기 실린더 밸브(45)를 통해 배출되는 음식물 쓰레기를 받아 저장할 수 있도록 상부면이 개방된 통의 형태로 되어 있다.
이송 스크류(48)는 모터(49)에 의해 구동되어 음식물 저장탱크(43)에 저장된 음식물 쓰레기를 좌우측 방향 중 한쪽 방향으로 이송하게 된다.
이송관(46)은 음식물 저장탱크(43)의 양측단 하부에 음식물 저장탱크(43)의 길이 방향과 수직하게 설치되어 이송 스크류(48)에 의해 이송되어 자유 낙하하는 음식물 쓰레기를 수용하고 하부에 설치된 살포 구멍(47)을 통해 소멸조(60) 안으로 살포하게 되는데 상부의 일측에는 실린더 밸브(45')가 설치되어 이송 스크류(48)에 의해 이송되어 자유 낙하하는 음식물 쓰레기의 낙하를 가능하게 하거나 차단할 수 있게 되어 있다.
음식액상물 살포장치(40)의 이송 콘베이어(41)는 일측에 경사진 피드백 콘베이어(44)를 더 설치하여 한쪽 방향으로 이송되어 위로 쌓이는 음식물 쓰레기를 상부로 견인하여 자유 낙하시킬 수 있도록 되어 있다.
한편, 상기 소멸조(60)는 내측 저부에 미생물 칩이 채워진다. 미생물 칩(61)은 미생물이 생존할 수 있는 톱밥, 톱밥보다 굵기가 굵은 우두칩, 코코피트, 왕겨, 세라믹 돌 등으로 구성된 것으로, 음식액상물 살포장치(40)로부터 소멸조(60) 내로 살포되는 음식물 쓰레기 중 유기물질을 완전 분해 소멸시키게 된다. 소멸조(60)의 하부에는 노즐(62)과 강제 송풍팬(63)을 설치하여 후술하는 악취제거부(100)에서 탈취된 가스를 공급받을 수 있도록 되어 있다.
악취제거부(100)는 음식액상물(60)의 위에 설치되어 소멸조(60)와 음식액상물 살포장치(40)에서 발생하는 가스를 취입하는 취입 후드(70)에 연결되어 가스의 내부에 포함된 미세 분진을 제거하는 분진제거 사이클론(71)과, 이 분진제거 사이클론(71)과 연결되어 미세 분진의 제거시 발생되는 수분을 외부로 방출시키는 수처리기(W)와, 이 분진제거 사이클론(71)을 거친 가스를 냉각시키는 응축기(76)와, 상기 응축기(76)에 의한 냉각시 발생된 수분을 저장하였다가 수처리기(W)로 보내는 드레인 탱크(72)와, 이 드레인 탱크(72)에 연결되어 수분이 제거된 가스를 강제로 송풍하는 강제 송풍팬(73)과, 펌프(77)에 의해 수처리기(W)로부터 탈취용 미생물을 공급받고 강제 송풍팬(73)에 의해 송풍되는 가스의 악취를 내부에 설치된 다수의 매트필터를 통해 제거하여 탈취된 가스를 소멸조(60)의 강제 송풍팬(63)과 노즐(62)로 보내는 정화조(74)로 구성된다.
여기에서, 악취제거부(100)는 가스를 취입하기 위한 취입 후드(70)에 분진제거 사이클론(71)을 연결하여 가스의 내부에 포함된 미세 분진을 제거한다. 이 때생성되는 수분은 수처리기(W)를 통해 외부로 방출시키거나 다른 곳에서 재활용하게 된다.
사이클론(71)을 거친 가스는 냉각장치(75)의 응축기(76)를 거치면서 응축되어 제거되지 않은 수분을 마저 제거하여 드레인 탱크(72)를 거쳐 수처리기(W)로 유입되도록 한다.
그리고 수분과 함께 드레인 탱크(72)로 유입된 가스는 강제 송풍팬(73)에 의해 정화조(74)의 내부로 유입되는데, 정화조(74)는 내측 상부에 가스를 공급하는 가스공급노즐이 설치되고, 이 가스공급노즐의 하부에는 다수의 매트 필터(도 1의 정화조(74)의 안에 점선으로 도시된 부분)가 수직되는 방향으로 배치되어 있다.
다수의 매트 필터에는 호기성, 호열성 복합 미생물이 담지되어 있어 가스가 매트 필터를 통과하는 과정에서 미생물에 의해 악취가 제거된다.
매트필터는 활성탄과 같이 미세 공간의 부피가 큰 담체를 짚으로 엮은 매트에 충진한 구조로서, 담체의 내부에는 미생물이 담지되어 있다.
이러한 정화조(74)를 거쳐 악취가 제거된 가스는 강제 송풍팬(63)과 노즐(62)을 통해 소멸조(60)의 하부로 공급된다.
한편, 상기 수처리기(W)는 앞서 설명한 드레인 탱크(72)와 펌프(77)의 흡입측 외에 1, 2차 분쇄기(13, 23)와 소멸조(60)에 각각 미생물을 살포하기 위한 미생물 살포기(12)에도 연결될 수 있는데 수처리기(W)로부터 미생물을 각각 공급받아 상기 미생물 살포기(12)에 의해 전처리부(90)의 1, 2차 분쇄기(13, 23) 및 소멸조(60)에서 탈취가 이루어질 수 있다.
궤도 교반기(50)는 소멸조(60)의 위에 설치된 왕복레일(52)에서 구름되는 다수의 롤러가 하부에 설치된 프레임(58)과, 이 프레임(58)의 위에 설치되어 회전할 수 있는 테이블(56)과, 이 테이블(56)의 일측에 설치되어 상기 테이블(56)을 회전시킬 수 있는 회전모터(53)와, 상기 테이블(56)의 중앙의 하부에 설치되어 궤도 교반기(50)의 프레임(58)이 상기 왕복레일(52)에서 왕복이동 할 수 있게 하는 정역모터(51)와, 상기 테이블(56)에 설치되고 공기가 송풍되는 공기 입구와 이 공기 입구와 연결되어 공기가 배출되는 공기 출구를 가지는 견인 콘베이어(59)와, 상기 견인 콘베이어(59)의 공기 입구에 연결되어 공기를 송풍할 수 있는 송풍기(54)와, 상기 테이블(56)에 설치되어 상기 견인 콘베이어(59)에서 견인되어 자유 낙하하는 음식물 쓰레기와 미생물 칩(61)을 분쇄할 수 있는 칩 분쇄기 모터(55)와, 상기 견인 콘베이어(59)의 배치 각도를 조정할 수 있는 위치조정실린더(57)로 구성된다.
이와 같은 구성에 의한 궤도 교반기(50)는 상기 왕복 레일(52) 위에서 정역 모터(51)의 구동에 의해서 왕복 이동하고 회전모터(53)의 구동에 의해 테이블(56)이 회전할 수 있어 소멸조(60) 내부에 채워진 음식물 쓰레기와 미생물 칩(61)을 교반시킬 수 있게 되며, 테이블에 설치되어 별도의 모터(도면 부호 미부여)에 의해 구동되는 견인 콘베이어(59)에 의해 소멸조(60) 내의 음식물 쓰레기와 미생물 칩(61)을 상부로 견인하여 자유 낙하되도록 하며 이 때 자유 낙하하는 음식물 쓰레기와 미생물 칩(61)은 칩 분쇄기 모터(55)에 의해 분쇄되게 된다. 또한, 견인 콘베이어(59)에 형성된 공기 입구에 연결된 송풍기(54)에 의해 공기가 송풍되고 상기 공기 출구를 통해 공기가 위로 배출되어 소멸조(60) 내의 음식물 쓰레기를 교반하면서 발생하는 가스에 포함된 수분을 증발시키게 된다.
한편, 혼합기(80)는 상기 음식물 쓰레기 중 소멸조(60) 내에서 소멸되지 않은 무기물질과 소멸조(60) 내의 미생물 칩(61) 및 갈탄 제조를 위한 부자재(81)를 혼합할 수 있도록 되어 있다.
상기 부자재(81)는 가성소다, 생석회, 황토, 숯가루, 석탄가루, 톱밥, 왕겨, 짚단, 코코피트, 폐지, 폐목, 폐곡물, 발효퇴비 중에서 선택된 한가지 이상으로 구성된다.
여기서 가성소다는 선택되는 하나 이상의 부자재들을 접착하고 코팅하며, 생석회는 소독과 수분을 조절하고, 황토 흙은 혼합되는 부자재들의 냄새를 제거하고 고 칼로리를 부여하여 갈탄으로 제조 되었을 때 연소시간을 연장하며, 나머지 숯가루, 석탄가루, 톱밥, 왕겨, 짚단, 코코피트, 폐지, 폐목, 폐곡물, 발효퇴비 등은 갈탄으로 제조되었을 때 고칼로리를 부여하여 연소시 열량을 높여주는 역할을 한다.
부자재의 혼합 비율은 선택되는 부자재의 개수에 따라 변화될 수 있으나, 가성소다와 생석회 및 황토흙을 선택하였을 경우 그 혼합 비율은 가성소다 5 내지 10 중량%, 생석회 10 내지 20 중량%, 황토흙 20 내지 30 중량%인 것이 바람직하다.
갈탄 제조기(82)는 혼합기(80)에서 혼합된 물질을 압축 성형하여 갈탄을 제조할 수 있도록 되어 있다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템 및 이를 이용한 갈탄의 제조방법은 다음과 같은 작용을 나타낸다.
먼저, 투입 호퍼(10)에 음식물 쓰레기를 공급하면 음식물 쓰레기는 피드 스크류 콘베이어(11)를 통해 1차 분쇄기(13)로 이동하고, 다시 피드 스크류 콘베이어(11')를 통해 이동하여 드럼 선별기(20)에서 크기가 큰 것은 입구를 통해 들어간 후 출구로 나와 수집 소각되고 크기가 작은 것은 드럼선별기(20)의 다수개의 구멍을 통해 아래로 떨어지게 되며, 아래로 떨어진 음식물 쓰레기는 마그네트 선별기(21)를 통해 내부에 포함된 금속성 물질이 제거되어 2차 분쇄기(23)로 보내지고, 이 2차 분쇄개(23)에서 더욱 작은 크기로 분쇄된 음식물 쓰레기는 스크류 압축기(30)로 보내어져서 압축 탈수되고 나서 피드 스크류 콘베이어(11")로 이송되고 탈수되면서 나오는 폐수는 저장탱크(31)에서 일시 저장되었다가 수처리기(W)로 보내어진다.
피드 스크류 콘베이어(11")로 이송된 음식물 쓰레기는 음식액상물 살포장치(40)의 이송 콘베이어(41)로 공급되어 피드백 콘베이어(44)가 위치하는 쪽의 방향으로 이송되고 하부에 설치된 실린더 밸브(45)를 통해 음식물 저장탱크(43)로 음식물 쓰레기를 배출하게 된다. 이때 이송 콘베이어(41)의 이송으로 음식물 쓰레기는 피드백 콘베이어(44)가 위치하는 쪽의 단부에서 위로 쌓일 수 있는데 이 경우 경사진 피드백 콘베이어(44)를 모터로 구동하여 음식물 쓰레기를 상부로 견인하여 다시 이송 콘베이어(41)의 안쪽으로 자유 낙하시킬 수 있다. 그리고 실린더 밸브(45)를 폐쇄하면 저장탱크(43)로의 음식물 쓰레기 배출이 차단되게 된다.
이어서, 저장탱크(43)로 공급된 음식물 쓰레기는 하부에 설치된 이송 스크류(48)의 작동에 의해 이송관(46)의 안으로 자유 낙하하게 되고 저면에 형성된 살포 구멍(47)을 통해 소멸조(60)의 안으로 살포되게 된다.
소멸조(60)에 음식물 쓰레기가 공급되면 궤도 교반기(50)가 작동하게 되는데, 궤도 교반기(50)는 왕복 레일(52) 위에서 정역 모터(51)의 구동에 의해서 왕복 이동함과 동시에 소멸조(60) 내부에 채워진 음식물 쓰레기와 미생물 칩(61)을 교반시키게 되며, 별도의 모터(미도시)에 의해 구동되는 견인 콘베이어에 의해 소멸조(60) 내의 음식물 쓰레기와 미생물 칩(61)을 상부로 견인하여 자유 낙하시킨다.
소멸조(60)에서 교반과 발효를 반복해서 수행하면 가스가 발생하게 되는데, 취입 후드(70)를 통해 취입된 가스는 악취제거부로 유입되며, 강제 송풍팬(63)과 노즐(62)을 통해서는 정화된 공기가 공급된다.
취입 후드(70)를 통해 분진제거 사이클론(71)으로 유입된 가스는 분진제거 사이클론(70)을 거치면서 미세 분진이 제거되고, 이 때 생성되는 수분은 수처리기(W)를 통해 외부로 방출시키거나 다른 곳에서 재활용한다.
사이클론(71)을 거친 가스는 냉각장치(75)의 응축기(76)를 거치면서 응축되어 제거되지 않은 수분을 마저 제거하여 드레인 탱크(72)를 거쳐 수처리기(W)로 유입된다.
그리고 수분과 함께 드레인 탱크(72)로 유입된 가스는 강제 송풍팬(73)에 의해 정화조(74)의 내부로 유입되어 내부에 설치된 매트 필터를 통과하는 과정에서미생물에 의해 악취가 제거된다.
이러한 정화조(74)를 거쳐 악취가 제거된 가스는 강제 송풍팬(63)과 노즐(62)을 통해 소멸조(60)의 하부로 공급된다.
한편, 장기간, 예컨대 6 내지 12개월 정도로 충분한 기간 동안 발효시키면 소멸조(60) 내의 음식물 쓰레기 중 유기 물질은 완전히 발효되어 소멸된다.
다음으로, 음식물 쓰레기 중 소멸조(60) 내에서 소멸되지 않은 무기물질과 소멸조(60) 내의 미생물 칩(61) 및 갈탄 제조를 위한 부자재(81)를 선택하여 혼합기(80)에서 혼합한다.
이어서, 혼합기(80)에서 혼합된 물질을 갈탄 제조기(82)로 압축 성형하여 갈탄을 제조한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 음식물 쓰레기를 발효 소멸에 적당한 크기로 작게 분쇄하고, 이물질 선별을 자동으로 수행하며, 음식물 쓰레기의 발효시에 발생되는 악취를 충분히 제거함과 동시에, 음식물 쓰레기를 발효 소멸시켜 남은 음식물 쓰레기 잔존물과 부자재를 혼합하여 갈탄을 제조할 수 있다.
Claims (13)
- 음식물 쓰레기를 투입, 이송, 1차 분쇄, 입자 크기별 선별 및 금속 선별, 2차 분쇄, 탈수, 압축, 이송 및 탈취를 포함하는 전처리를 수행하는 전처리부(90)와;상기 전처리부(90)로부터 전처리되어 나오는 음식물 쓰레기가 이송되어 살포되는 음식액상물 살포장치(40)와;상기 음식액상물 살포장치(40)로부터 살포되는 음식물 쓰레기와 미생물 칩(61)을 내부에 수용하여 음식물 쓰레기 중 유기물질을 발효 소멸시키고, 하부에 노즐(62)과 강제 송풍팬(63)을 설치하여 가스를 공급받을 수 있는 소멸조(60)와;상기 음식액상물 살포장치(40)와 소멸조(60)에서 발생되는 가스의 악취를 제거하여 탈취된 가스를 소멸조(60)로 다시 보내는 악취제거부(100)와;상기 소멸조(60)에 설치된 왕복레일(52) 위에서 궤도 왕복 이동함과 동시에 상기 소멸조(60) 내부에 채워진 음식물 쓰레기와 미생물 칩(61)을 상부로 견인하여 자유 낙하시키는 궤도 교반기(50)와;상기 음식물 쓰레기 중 소멸조(60) 내에서 소멸되지 않은 무기물질과 미생물 칩(61) 및 갈탄 제조를 위한 부자재(81)를 혼합하는 혼합기(80)와;상기 혼합기(80)에서 혼합된 물질을 압축 성형하여 갈탄을 제조하기 위한 갈탄 제조기(82)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 전처리부(90)는 음식물 쓰레기를 투입할 수 있는 투입 호퍼(10)와, 이 투입 호퍼(10)에서 나오는 음식물 쓰레기를 이송하는 피드 스크류 콘베이어(11)와, 상기 피드 스크류 콘베이어(11)에 의해 이송된 음식물 쓰레기 중 크기가 큰 것을 분쇄하는 1차 분쇄기(13)와, 이 1차 분쇄기(13)를 거친 음식물 쓰레기를 이송하는 피드 스크류 콘베이어(11')와, 입구와 출구를 가지고 원통에 다수의 구멍을 가지며 상기 피드 스크류 콘베이어(11')에서 이송된 음식물 쓰레기를 크기별로 선별할 수 있는 중공의 드럼 선별기(20)와, 상기 드럼 선별기(20)를 거친 음식물 쓰레기에 포함된 금속을 선별할 수 있는 마그네트 선별기(21)와, 상기 마그네트 선별기(21)를 거친 음식물 쓰레기를 더욱 작은 크기로 분쇄할 수 있는 2차 분쇄기(23)와, 이 2차 분쇄기(23)를 거친 음식물 쓰레기의 탈수와 압축을 수행하는 스크류 압축기(30)와, 상기 스크류 압축기(30)에서 나온 음식물 쓰레기를 이송하는 피드 스크류 콘베이어(11')와, 탈취를 위해 상기 1, 2차 분쇄기(13, 23)에 이송된 음식물 쓰레기의 상부에 각각 설치된 미생물 살포기(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 탈취는 수처리기(W)로부터 미생물을 공급받아 상기 미생물 살포기(12)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 음식액상물 살포장치(40)는 상기 전처리부(90)에서 전처리되어 이송된 음식물 쓰레기를 한쪽 방향으로 이송하고 하부에 다수개의 실린더 밸브(45)를 설치하고 있는 이송 콘베이어(41)와, 상기 실린더 밸브(45)를 통해 아래로 떨어지는 음식물 쓰레기를 저장하는 음식물 저장탱크(43)와, 상기 음식물 저장탱크(43)의 하부에 설치되어 저장탱크(43)에 저장된 음식물 쓰레기를 한쪽 방향으로 이송하는 이송 스크류(48)와, 상기 음식물 저장탱크(43)의 양측단 하부에 설치되어 상기 이송 스크류(48)에 의해 이송되어 상부에 설치된 실린더 밸브(45')를 통해 자유 낙하하는 음식물 쓰레기를 수용하여 하부에 설치된 살포 구멍(47)을 통해 소멸조(60) 안으로 살포할 수 있는 이송관(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 실린더 밸브(45, 45')는 각각 개폐가 가능하게 되어 음식물 쓰레기의 자유 낙하를 가능하게 하거나 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 음식액상물 살포장치(40)의 이송 콘베이어(41)는 일측에 경사진 피드백 콘베이어(44)를 더 설치하여 한쪽 방향으로 이송되어 위로 쌓이는 음식물 쓰레기를 상부로 견인하여 자유 낙하시키는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 악취제거부(100)는 음식액상물(60)의 위에 설치되어 소멸조(60)와 음식액상물 살포장치(40)에서 발생하는 가스를 취입하는 취입 후드(70)에 연결되어 가스의 내부에 포함된 미세 분진을 제거하는 분진제거 사이클론(71)과, 상기 분진제거 사이클론(71)과 연결되어 미세 분진의 제거시 발생되는 수분을 외부로 방출시키는 수처리기(W)와, 상기 분진제거 사이클론(71)을 거친 가스를 냉각시키는 응축기(76)와, 상기 응축기(76)에 의한 냉각시 발생된 수분을 저장하였다가 상기 수처리기(W)로 보내는 드레인 탱크(72)와, 상기 드레인 탱크(72)에 연결되어 수분이 제거된 가스를 강제로 송풍하는 강제 송풍팬(73)과, 펌프(77)에 의해 수처리기(W)로부터 탈취용 미생물을 공급받고 상기 강제 송풍팬(73)에 의해 송풍되는 가스의 악취를 내부에 설치된 다수의 매트필터를 통해 제거하여 탈취된 가스를 상기 소멸조(60)의 강제 송풍팬(63)과 노즐(62)로 보내는 정화조(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템.
- 제1항에 있어서, 궤도 교반기(50)는 소멸조(60)의 위에 설치된 왕복레일(52)에서 구름되는 다수의 롤러가 하부에 설치된 프레임(58)과, 이 프레임(58)의 위에 설치되어 회전할 수 있는 테이블(56)과, 이 테이블(56)의 일측에 설치되어 상기 테이블(56)을 회전시킬 수 있는 회전모터(53)와, 상기 테이블(56)의 중앙의 하부에 설치되어 궤도 교반기(50)의 프레임(58)이 상기 왕복레일(52)에서 왕복이동 할 수 있게 하는 정역모터(51)와, 상기 테이블(56)에 설치되고 공기가 송풍되는 공기 입구와 이 공기 입구와 연결되어 공기가 배출되는 공기 출구를 가지는 견인콘베이어(59)와, 상기 견인 콘베이어(59)의 공기 입구에 연결되어 공기를 송풍할 수 있는 송풍기(54)와, 상기 테이블(56)에 설치되어 상기 견인 콘베이어(59)에서 견인되어 자유 낙하하는 음식물 쓰레기와 미생물 칩(61)을 분쇄할 수 있는 칩 분쇄기 모터(55)와, 상기 견인 콘베이어(59)의 배치 각도를 조정할 수 있는 위치조정실린더(57)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 부자재(81)는 가성소다, 생석회, 황토, 숯가루, 석탄가루, 톱밥, 왕겨, 짚단, 코코피트, 폐지, 폐목, 폐곡물, 발효퇴비 중에서 선택된 한가지 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템.
- 전처리부와 악취제거부와 음식액상물 살포장치와 소멸조와 궤도 교반기를 이용하여 음식물 쓰레기를 발효 소멸시키고 혼합기와 부자재 및 갈탄 제조기를 이용하여 소멸되지 않고 남은 음식물 쓰레기와 미생물 칩을 부자재와 혼합하여 갈탄을 제조하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템을 이용한 갈탄의 제조방법에 있어서,음식물 쓰레기를 투입, 분쇄, 선별, 탈수, 및 탈취하는 것을 포함하는 전처리를 수행하는 전처리 단계와;상기 전처리 단계를 거쳐 나오는 음식물 쓰레기를 이송하여 살포하는 음식액상물 살포단계와;상기 음식액상물 살포단계를 거쳐 상기 소멸조에 살포되는 음식물 쓰레기 중 유기물질을 발효 소멸시키는 발효 소멸 단계와;상기 소멸조 내의 음식물 쓰레기에서 발생되는 가스의 악취를 악취제거부에서 제거하는 탈취 단계와;상기 탈취 단계를 거쳐 탈취된 가스를 발효 소멸을 위해 상기 소멸조로 다시 공급하는 탈취 가스 재공급 단계와;상기 소멸조 내의 음식물 쓰레기와 미생물 칩을 궤도 교반기로 교반하는 교반 단계와;상기 소멸조 내의 음식물 쓰레기 중 발효 소멸되지 않은 무기물질과 미생물 칩 및 부자재를 혼합하는 혼합 단계와;상기 혼합 단계에서 혼합된 물질을 압축 성형하여 갈탄을 제조하는 압축 성형 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템을 이용한 갈탄의 제조방법.
- 제10항에 있어서, 상기 전처리 단계에서의 탈취는 수처리기(W)로부터 미생물을 공급받아 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템을 이용한 갈탄의 제조방법.
- 제10항에 있어서, 상기 전처리 단계의 분쇄는 음식물 쓰레기 중 크기가 큰것을 분쇄하는 1차 분쇄와, 이 1차 분쇄를 거친 음식물 쓰레기를 더욱 작은 크기로 분쇄할 수 있는 2차 분쇄를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템을 이용한 갈탄의 제조방법.
- 제10항에 있어서, 상기 전처리 단계의 선별은 음식물 쓰레기를 크기별로 선별하는 것과 음식물 쓰레기에 포함된 금속을 선별하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리와 갈탄 제조용 시스템을 이용한 갈탄의 제조방법.
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