KR100734092B1 - 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기에서 생성되는 수분 및 악취를 정화시켜 배출하여 악취 및 수질 오염을 방지하고, 소각 에너지를 회수하여 폐열 보일러를 통해 스팀으로 생성하여 이를 다시 건조 열원으로 이용하여 자체 에너지원만을 이용함으로써 보조 연료를 사용하지 않도록 하는 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템에 관한 것이다

이를 위한 본 발명의 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템은, 파쇄되어 이송되는 음식물 쓰레기를 건조시키는 건조기와, 상기 건조기를 가열시키기 위한 스팀을 발생하여 상기 건조기로 공급 및 회수하고 배기가스의 일부를 상기 건조기로 공급하는 폐열 보일러와, 상기 건조기에서 발생한 수증기를 공급받아 응축하는 응축 수단과, 상기 건조기에서 배출되는 음식물 쓰레기에 함유된 가연 성분 에너지를 이용하여 음식물 쓰레기를 소각하고 소각시 발생한 소각열을 상기 폐열 보일러로 공급하는 소각로를 포함하여 구성된다.

음식물 쓰레기, 응축수, 건조, 소각, 폐열 보일러

Description

자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템{FOOD WASTE TREATMENT SYSTEM USING SELF-ENERGY}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템의 구성을 나타낸 블록도.

도 2는 도 1의 건조기의 구성을 나타낸 단면도.

도 3은 도 1의 응축 수단의 구성을 나타낸 구성 블록도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템 구성 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 건조기

11 : 본체, 111 : 음식물 유입부, 112 : 건조 음식물 배출부

12 : 스팀 공급관, 13 : 배기가스 공급관, 14 : 배출관

15 : 회전축, 16 : 날개

2 : 응축 수단

21 : 냉각탑, 22 : 응축기, 23 : 진공 펌프

3 : 폐열 보일러, 31 : 배기가스 처리 장치, 32 : 집진 장치

4 : 소각로

5 : 저장부

6 : 저장조

7 : 파쇄 장치

8 : 이송 수단

9 : 폐수 처리장

10 : 사이크론

본 발명은 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음식물 쓰레기에서 생성되는 악취 및 오염된 수분을 정화시켜 배출하여 악취 및 수질 오염을 방지하고, 소각 에너지를 회수하여 이를 다시 건조 열원으로 이용하여 자체 에너지원만을 이용함으로써 보조 연료를 사용하지 않도록 하는 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물은 소각, 매립, 사료화, 퇴비화 건조후 시멘트나 고형화 원료 등의 재활용 방식을 통해 처리해오고 있다.

이때, 소각을 통해 처리하는 경우에는 다이옥신과 같은 유해 물질과 악취는 물론 먼지와 비산재 등 발생의 우려가 있으며, 매립을 하는 경우 악취 발생 뿐만 아니라 탈수액에 의한 토양과 수질 오염이 발생하는 문제점이 있다. 이러한 많은 문제점으로 인해 소각장이나 매립장을 설치시 해당 주민에 의해 반대되어 소각장이 나 매립장 확보가 어려운 실정이다.

한편, 유기성 폐기물을 발효시켜 퇴비로 이용하거나, 멸균 및 건조처리 하여 사료로 재활용하는 방식이 있는데, 이 방식을 이용하는 경우에는 음식물쓰레기에서 협잡물을 제거하고 압착 탈수 방법을 이용하여 탈수한다.

그런데, 음식물 쓰레기를 압착 탈수하는 경우에는 공정상 다소 차이가 있으나, 탈수액에 다량의 부유 물질이 리터당 약80,000 ㎎ 정도 미세한 입자로 분산되어 있으며, 물을 함유한 일종의 풀처럼 되어 있어 필터에 의해 분리가 거의 불가능하다.

또한, 음식물 쓰레기 탈수액에는 통상 화학적 산소 요구량이 리터당 70,000㎎ 정도 함유되어 있다.

이와 같이, 종래 기술에 따라 음식물 쓰레기를 압착 탈수하는 경우 탈수액에 다량의 오염 물질이 함유되어 있어 일반 폐수처리장에서 처리하기에 부하가 매우 높아 해양 투기를 하고 있으나, 해양 투기 이용이 폐수 처리장에서의 처리 비용보다 약5-6배 높아 처리 비용이 증가하는 단점이 있으며, 해양 오염을 야기하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래 기술에 따른 상기 문제점을 해소하기 위한 것으로 본 발명의 목적은, 음식물 쓰레기를 건조시킨 후 가연 성분을 소각하고 소각 에너지를 회수하여 폐열 보일러에 공급하여 스팀으로 생성한 후 스팀을 다시 건조기의 건조 열원으로 이용함으로써, 자체 에너지원만을 이용하여 음식물 쓰레기를 처리함으로 써 보조 연료 사용을 하지 않아 에너지 이용 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 음식물 쓰레기를 조대 파쇄하고 파쇄된 음식물 쓰레기를 탈수 과정 없이 건조처리하고, 수질을 오염시키는 물질을 건조 음식물 쓰레기에 잔류시켜 이를 소각을 통해 무해화하며, 건조 과정에서 발생하는 수증기에 포함되는 오염 물질은 응축시킴으로써 음식물 쓰레기에 의한 악취 및 수질 오염을 방지할 수 있도록 하는 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템은 파쇄되어 이송되는 음식물 쓰레기를 건조시키는 건조기와, 상기 건조기를 가열시키기 위한 스팀을 발생하여 상기 건조기로 공급 및 회수하고 배기가스의 일부를 상기 건조기로 공급하는 폐열 보일러와, 상기 건조기에서 발생한 수증기를 공급받아 응축하는 응축 수단과, 상기 건조기에서 배출되는 음식물 쓰레기에 함유된 가연 성분을 이용하여 음식물 쓰레기를 소각하고 소각시 발생한 소각열을 상기 폐열 보일러로 공급하는 소각로를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 건조기와 응축 수단 사이에는 상기 건조기를 통과한 수증기 중의 큰 입자 먼지를 제거하기 위한 싸이크론이 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 응축 수단은 상기 건조기에서 배출되는 수증기를 응축기킨 후 응축수를 폐수 처리장으로 배출하고 비응축 가스를 상기 진공 펌프를 이용하여 상기 소각로로 배출하도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 폐열 보일러의 배출구에는 배기가스에 함유된 오염 물질을 정화시키기 위한 배기가스 처리 장치 및 상기 배기가스 처리 장치에서 정화되어 배출되는 배기가스에 함유된 분진을 제거하기 위한 집진 장치가 더 구비될 수 있다.

또, 상기 건조기는 내부 공간부가 형성되고 후방에 음식물 유입부가 형성되며 전방에 건조 음식물 배출부가 형성되는 본체와, 상기 본체 둘레와 본체 내부 공간부에 구비되는 회전축 및 날개에 형성되어 상기 본체 내부 공간부를 간접열에 의해 가열되도록 하기 위한 스팀 공급관과, 상기 폐열 보일러로부터 공급되는 배기가스의 직접 열에 의해 상기 본체 내부 공간부를 가열시키도록 본체 전방 둘레 일측을 관통하게 구비되는 배기가스 공급관 및 상기 본체 내부 공간부에서 증발하는 수증기와 직접열로 이용된 배기 가스를 배출시키도록 상기 본체 중간부 및 후방부 둘레 일측을 관통하게 구비되는 배출관을 포함하여 이루어진다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.

도면을 참조하면, 본 발명 일실시예는 건조기(1)와, 폐열 보일러(3)와 응축 수단(2) 및 소각로(4)를 포함하여 구성된다.

상기 건조기(1)는 파쇄되어 이송되는 음식물 쓰레기를 건조시키는 것으로, 상기 건조기(1)에 공급되기 이전에는, 저장조(6)에 저장된 음식물 쓰레기를 파쇄 장치(7)로 이송하고 상기 파쇄 장치(7)를 통해 파쇄한 후 이송 수단(8)을 이용하여 상기 건조기(1)로 이송하는 과정이 선행되어야 한다.

그리고, 상기 폐열 보일러(3)는 상기 건조기(1)를 가열시키기 위한 스팀을 생성하여 상기 건조기(1)로 공급 및 회수하고, 배기가스의 일부를 상기 건조기(1)로 공급하도록 구성되는 것으로, 상기 폐열 보일러(3)는 스팀 생성을 위한 열원을 상기 소각로(4)로부터 공급 받는다.

상기 건조기(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부 공간부가 형성된 본체(11)와, 스팀 공급관(12)과 배기 가스 공급관(13) 및 배출관(14)으로 이루어진다.

상기 본체(11)의 후방에는 상기 이송 수단(8)을 통해 이송되어지는 음식물 유입부(111)가 형성되며, 상기 본체(11)의 전방에는 내부 공간부에서 건조된 음식물 쓰레기가 배출되는 건조 음식물 배출부(112)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 스팀 공급관(12)은 상기 본체(11)의 둘레에 형성되며, 본체(11) 내부 공간부에 구비되는 회전축(15) 및 날개(16)에도 스팀 공급관을 형성함으로써, 건조 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 스팀 공급관(12)은 상기 폐열 보일러(3)에서 공급되는 스팀의 이동 통로로서, 상기 폐열 보일러(3)에서 공급되는 스팀을 이용하여 상기 내부 공간부를 간접열에 의해 가열시켜 음식물 쓰레기를 건조시키도록 구비되는 것이다.

상기 스팀 공급관(12)에 공급된 스팀은 음식물 쓰레기를 건조시키는 간접열로 이용된 다음 응축된 후 다시 상기 폐열 보일러(3)로 배출된다.

상기 배기가스 공급관(13)은 상기 폐열 보일러(3)로부터 공급되는 배기가스의 직접 열에 의해 상기 본체 내부 공간부를 가열시키도록 본체 둘레 일측을 관통하게 구비된다.

그리고, 상기 배기가스 공급관(13)은 상기 폐열 보일러(3)에서 공급되는 배기가스의 이동 통로로서, 상기 폐열 보일러(3)에서 공급되는 배기가스는 건조기 내부에서 음식물 쓰레기와 직접 접촉하면서 전방에서 후방으로 이동하면서 직접열에 의해 음식물 쓰레기를 건조시키도록 구비되는 것이다.

이때, 상기 음식물 쓰레기는 본체(11)의 후방에서 전방으로 이동하면서 건조되어 함수율이 점차 낮아지게 되므로, 상기 배기 가스 공급관(13)을 통해 공급되는 배기가스는 함수율이 낮은 본체 전방에서 후방으로 이동하도록 하여 건조 효율을 높이도록 함이 바람직하다.

다시 말해, 상기 배기가스는 음식물 쓰레기 건조 효율을 높이기 위해 음식물 쓰레기 흐름의 반대 방향으로 흐르도록 함이 바람직하다.

상기 배출관(14)은 상기 본체(11) 내부 공간부에서 증발하는 수증기와 직접열로 이용된 배기가스를 배출시키도록 상기 본체(11) 중간부 및 후방부 둘레 일측을 관통하게 구비된다.

이에 따라, 상기 배기가스 공급관(13)으로 공급되는 배기가스는 본체 내부 공간부 가열을 위한 직접열로 이용된 후 상기 건조기(1)에서 배출되는 수증기와 함께 배출관(14)을 통해 응축 수단(2)으로 배출된다.

한편, 상기 응축 수단(2)은 상기 건조기(1)에서 음식물 쓰레기를 건조시키면 서 발생하는 수증기를 공급받아 응축시키는 것으로, 도 3과 같이 구성된다.

즉, 상기 응축 수단(2)은 상기 건조기(1)에서 배출되는 수증기를 냉각탑(21)에서 냉각된 냉각수를 이용하여 응축하는 응축기(22)를 포함하며, 응축기(22)에 의해 생성된 응축수를 폐수 처리장(9)으로 배출하며, 비응축 가스는 진공 펌프(23)를 이용하여 상기 소각로(4)로 배출하도록 구성된다.

이에 부가적으로, 상기 건조기(1)와 응축 수단(2) 사이에는 상기 건조기(1)에서 배출되는 수증기 중의 큰 입자 먼지를 제거하기 위한 싸이크론(10)이 더 구비될 수 있다.

상기 소각로(4)는 상기 건조기(1)에서 배출되는 음식물 쓰레기에 함유된 가연 성분을 이용하여 음식물 쓰레기를 소각하고, 소각시 발생한 소각열을 포함하는 배기가스를 상기 폐열 보일러(3)로 공급하도록 구성되는 것으로, 상기 건조기(1)에서 배출되는 음식물 쓰레기는 저장부(5)에 저장되었다가 상기 소각로(4)로 공급될 수 있다.

그리고, 상기 소각로(4)는 상기 응축 수단(2)에서 발생한 비응축된 가스 및 저장조(6)에서 흡인한 공기를 완전히 소각하여 무해화한 후 외부로 배출하는 것으로, 음식물 쓰레기 자체에서 발생한 악취와 음식물 쓰레기 건조 및 소각시 발생하는 유해 가스를 정화시킴으로써, 환경 오염 및 악취 발생을 방지하는 것이다.

또한, 상기 소각로(4)에서 건조 음식물 쓰레기를 소각한 후 발생하는 회재는 배출하여 일반 매립장에 매립하며, 상기 소각로(4)에서 배출되는 고온의 배기가스는 상기 폐열 보일러(3)로 공급하여 폐열 보일러(3)의 스팀 생성 열원으로 이용되 도록 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템 구성 블록도로, 본 발명의 일실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다.

도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템은 상기 본 발명의 일실시예와 비교하여 상기 폐열 보일러(3)의 배출구에 구비되는 배기가스 처리 장치(31)와 집진 장치(32)를 더 포함하여 구성된다.

상기 배기가스 처리 장치(31)는 상기 폐열 보일러(3)에서 배출되는 배기가스에 함유된 오염 물질을 정화시키기는 것이고, 상기 집진 장치(32)는 상기 배기가스 처리 장치에서 정화되어 배출되는 배기가스에 함유된 분진을 제거하는 것이다.

이하, 이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기 처리 시스템의 작용을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 저장조(6)에 저장된 음식물 쓰레기는 이송 수단을 통해 파쇄 장치(7)로 이송하여 파쇄한다.

상기 파쇄된 음식물 쓰레기는 약 85% 정도의 함수율을 포함하는데 이 파쇄된 음식물 쓰레기는 이송 수단(8)에 의해 건조기(1)의 음식물 유입부(111)를 통해 건조기(1)의 내부 공간부로 공급된다.

그리고, 상기 건조기(1)는 폐열 보일러(3)에서 공급되는 스팀에 의한 간접열 과 배기가스에 의한 직접열에 의해 가열되며, 상기 건조기(1)가 가열됨에 따라 상기 내부 공간부로 유입된 음식물 쓰레기는 본체(11)의 후방에서 전방으로 이동하면서 점차 낮은 함수율을 갖게 건조된 후 건조 음식물 배출부(112)를 통해 배출되어 저장부(5)에 저장된다.

이때, 상기 음식물 쓰레기 건조 과정에서 발생하는 수증기는 응축 수단으로 배출되며, 배기가스는 수증기와 함께 배출되는데, 이때 수증기 중의 큰 입자 먼지는 싸이크론(10)을 통과하면서 제거된다.

상기 응축 수단(2)으로 배출되는 수증기는 냉각수를 이용한 응축기(22) 작동에 의해 응축된 후 폐수 처리장으로 배출되며, 비응축 가스는 진공 펌프(23) 작동에 의해 소각로(4)로 배출되어 소각로에서 완전 연소된다.

이때, 상기 응축수는 종래의 음식물 쓰레기 탈수 과정에서 발생하는 탈수액에 비하여 부유물질 및 화학적 산소 요구량이 현저하게 낮으므로 일반 폐수 처리장에서 처리할 수 있는 것이다.

따라서, 음식물 쓰레기에서 발생하는 악취나 오염 성분을 외부 설비나 첨가제 주입 없이 자체 정화 및 소각할 수 있게 됨에 따라 정화를 위한 추가 비용 증가 및 환경 오염을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 소각로(4)로 공급된 건조 음식물 쓰레기에 함유된 가연 성분은 연소되면서 고온의 배기가스를 생성하게 되는데, 이 고온의 배기가스는 폐열 보일러(3)의 열원으로 공급된다.

그리고, 상기 음식물 쓰레기 소각시 음식물 쓰레기에 포함되어 있는 소량의 황은 연소하면서 아황산 가스로 전환되고, 음식물 쓰레기에 포함되어 있는 염분 성분은 고온에 의해 일부가 휘발된다.

상기 폐열 보일러(3)는 상기 배기가스를 통해 공급되는 배기가스의 소각열을 이용하여 스팀을 생성하고, 생성된 스팀을 상기 건조기로 공급하여 건조기를 가열시키며, 상기 건조기를 건조시킨 후 배출되는 스팀을 응축시켜 회수한다.

그리고, 상기 폐열 보일러(3)는 상기 배기가스의 일부를 상기 건조기(1)로 공급하여 건조기를 직접 가열시키기 위한 열원으로 이용하고, 일부는 배기가스 처리 장치(31) 및 집진 장치(32)를 거쳐 정화시킨 후 외부로 배출한다.

이와 같이 본 발명은 종래 음식물 처리 과정에서 진행되는 음식물 쓰레기의 탈수 공정 및 협잡물 제거 공정을 진행하지 않고 바로 건조 공정을 진행하기 때문에 탈수기를 구비하지 않아도 될 뿐만 아니라, 음식물 쓰레기 건조 과정에서 발생하는 수증기를 응축시켜 배출함으로써, 기존의 탈수액에 비해 수질 개선 효과가 매우 높다.

상술한 바와 같이 본 발명은 음식물 쓰레기를 건조시킨 후 가연 성분을 소각하고 소각 에너지를 회수하여 폐열 보일러에 공급하여 스팀으로 생성한 후 스팀을 다시 건조기의 건조 열원으로 이용하여 음식물 쓰레기를 건조시키는 것으로, 자체 에너지원만을 이용하여 음식물 쓰레기를 건조 및 소각하여 회재만을 배출 처리함으로써, 보조 연료 사용을 하지 않음으로써 에너지 이용 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 음식물 쓰레기를 조대 파쇄하고 파쇄된 음식물 쓰레기를 탈수 과정 없이 건조처리하고, 오염 물질을 건조 음식물 쓰레기에 잔류시켜 이를 소각을 통해 무해화하며, 건조 과정에서 발생하는 수증기에 포함되는 오염 물질은 응축시킴으로써 음식물 쓰레기에 의한 악취 및 수질 오염을 방지하여, 별도의 정화 장치 설치에 따른 비용 증가를 방지하고 악취 및 수질 오염을 방지할 수 있는 이점이 있다.

첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형 예들을 포함하도록 기술된 특허 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (3)

1. 파쇄되어 이송되는 음식물 쓰레기를 건조시키는 건조기(1)와,

   상기 건조기(1)를 가열시키기 위한 스팀을 발생하여 상기 건조기(1)로 공급 및 회수하고 배기가스의 일부를 상기 건조기(1)로 공급하는 폐열 보일러(3)와,

   상기 건조기(1)에서 발생한 수증기를 공급받아 응축하는 응축 수단(2)과,

   상기 건조기(1)에서 배출되는 음식물 쓰레기에 함유된 가연 성분 에너지를 이용하여 음식물 쓰레기를 소각하고 소각시 발생한 고온의 배기가스를 상기 폐열 보일러(3)로 공급하는 소각로(4)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기처리 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 응축 수단(2)은;

   상기 건조기(1)에서 배출되는 수증기를 응축시킨 후 응축수를 폐수 처리장(9)으로 배출하도록 구성되고,

   비응축 가스를 상기 소각로(4)에 배출하기 위한 진공 펌프(23)를 더 구비함을 특징으로 하는 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기처리 시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 건조기(1)는;

   내부 공간부가 형성되고 후방에 음식물 유입부(111)가 형성되며 전방에 건조 음식물 배출부 (112)가 형성되는 본체(11)와,

   상기 본체(11) 둘레와 본체 내부 공간부에 구비되는 회전축(15) 및 날개(16)에 형성되어 상기 본체(11) 내부 공간부를 간접열에 의해 가열되도록 하기 위한 스팀 공급관(12)과,

   상기 폐열 보일러(3)로부터 공급되는 배기가스의 직접 열에 의해 상기 본체(11) 내부 공간부를 가열시키도록 본체(11) 전방 둘레 일측을 관통하게 구비되는 배기가스 공급관(13), 및

   상기 본체(11) 내부 공간부에서 증발하는 수증기와 직접열로 이용된 배기 가스를 배출시키도록 상기 본체(11) 중간부 및 후방부 둘레 일측을 관통하게 구비되는 배출관(14)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자체 에너지를 이용한 음식물 쓰레기처리 시스템.

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