KR100915405B1 - 음식물 쓰레기 사료화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가정이나 식당 등에서 발생하는 음식물 쓰레기를 가축의 사료로 생산하는 음식물 쓰레기 사료화 시스템에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 반입되는 음식물 쓰레기를 선별분쇄기와 탈수기 및 발효기에서 선별분쇄공정ㆍ탈수공정ㆍ발효건조공정을 효율적으로 실시하여 고품질의 발효사료로 생산하고, 특히 탈수공정에서 음식물 찌꺼기와 분리된 고농도의 슬러지 탈수액을 살균 처리하여 영양분이 풍부한 양돈용 액상사료(죽)로 생산함으로써, 음식물 쓰레기를 가축의 사료로 생산함에 따라 자원낭비를 줄이고, 환경오염을 방지할 뿐만 아니라 축산농가에 양질의 사료를 제공하여 생산성을 높이는 것이다.

Description

음식물 쓰레기 사료화 시스템{The system for feeding of food waste}

본 발명은 가정이나 식당 등에서 발생하는 음식물 쓰레기를 가축의 사료나 또는 농업용 퇴비로 생산하는 음식물 쓰레기 처리 시스템에 관한 기술로서, 보다 구체적으로 설명하면 반입되는 음식물 쓰레기를 선별분쇄기와 탈수기 및 발효기에서 선별분쇄공정ㆍ탈수공정ㆍ발효건조공정을 효율적으로 실시하여 고품질의 발효사료로 생산하고, 특히 탈수공정에서 음식물 찌꺼기와 분리된 고농도의 슬러지 탈수액을 살균 처리하여 영양분이 풍부한 양돈용 액상사료(죽)로 생산함으로써, 음식물 쓰레기를 가축의 사료로 생산함에 따라 자원낭비를 줄이고, 환경오염을 방지할 뿐만 아니라 축산농가에 양질의 사료를 제공하여 생산성을 높이는 음식물 쓰레기 사료화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 식당 등에서 발생하는 음식물 쓰레기는 대부분 여러 가지 혼합물이 뒤섞여 있고, 다량의 수분을 함유하고 있으므로 기온이 높을 경우 쉽게 부패될 뿐만 아니라 이러한 음식물 쓰레기를 그대로 땅속에 매립할 경우 심한 악취 및 가스와 함께 침출수가 발생하여 토양과 지하수를 오염시키는 심각한 환경오염을 초래하게 된다.

이러한 음식물 쓰레기를 폐기물로 매립할 경우 자원낭비를 초래함은 물론 폐기처리에 따른 비용과 환경오염 즉, 음식물 쓰레기에서 발생하는 침출수로 인하여 토양오염과 수질오염을 초래하고, 음식물의 부패에 따른 악취와 가스 및 병해충으로 인하여 각종 피부질환 및 전염성 질병을 야기하는 등 환경오염의 주요 원인이 되고 있다.

따라서, 최근에는 가정이나 식당 등에서 발생하는 음식물 쓰레기의 문제점을 개선하고 환경오염과 자원낭비를 줄이고자 수분이 함유된 음식물 쓰레기를 일반 쓰레기와 분리 수거하여 가축의 사료나 또는 농업용 퇴비로 생산하여 음식물 쓰레기를 재활용하는 추세이다.

음식물 쓰레기를 가축의 사료나 또는 농업용 퇴비로 생산하여 재활용 하기 위해서는 음식물 쓰레기에 혼합되어 있는 비닐류ㆍ젖가락ㆍ병마개 등 각종 이물질과 금속류를 선별 제거하고, 음식물 쓰레기를 적당한 크기로 분쇄한 다음, 함유된 수분을 탈수하여 어느정도 제거한 후, 탈수된 음식물 찌꺼기를 살균 처리하는 한편 발효 건조하여 가축의 사료나 또는 농업용 퇴비로 생산하게 된다.

종래 음식물 쓰레기를 가축의 사료로 생산하는 선행기술로서, 국내 등록특허 제10-0615582호(음식물 쓰레기의 사료화 시스템)가 제안된 바 있으며, 이를 개략적으로 살펴보면 반입된 음식물 쓰레기를 이송장치에서 교반하면서 파쇄 및 선별장치로 공급하여 음식물을 소정크기로 파쇄하고 각종 이물질을 선별한 다음, 음식물에 함유된 염분을 증자기에서 최소한으로 줄이고, 탈수장치에서 음식물에 함유된 수분을 탈수하여 제거한 후, 진공쿠커에서 탈수된 음식물을 가열하여 수분과 염분을 다시 제거한 다음, 건조기와 배출기에서 건조공정과 분쇄공정을 거쳐 가축용 사료로 생산된다.

상기의 선행기술은 진공쿠커에서 음식물의 가열로 인하여 발생한 수증기와 악취를 악취포집기에서 냉각 액화시켜 물로 생성하므로 대기오염을 줄이는 효과가 있으나, 탈수장치에서 음식물 쓰레기의 탈수공정으로 발생한 탈수액을 폐수처리장으로 운반하여 정화처리함에 따라 폐수처리 비용이 소요될 뿐만 아니라 환경오염이 야기되는 문제점이 있었다.

즉, 음식물 쓰레기의 탈수공정으로 발생한 탈수액을 폐수처리장에서 정화처리할 경우 운반과정에서 악취가 발생하고, 누출의 위험성이 야기되는 한편 외부로 누출될 경우 지하수 및 하천을 오염시키는 심각한 환경오염을 초래하고, 폐수처리에 고비용이 소요되는 문제점들이 있었다.

본 발명은 종래 음식물 쓰레기의 사료화 시스템에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 음식물 쓰레기를 가축의 사료로 생산함에 따라 자원낭비를 줄이고, 환경오염을 방지할 뿐만 아니라 축산농가에 양질의 사료를 제공하여 생산성을 높이고자 선별분쇄기와 탈수기 및 발효기에서 선별분쇄공정ㆍ탈수공정ㆍ발효건조공정을 효율적으로 실시하여 반입되는 음식물 쓰레기를 고품질의 발효사료로 생산하고, 탈수공정에서 음식물 찌꺼기와 분리된 고농도의 슬러지 탈수액을 살균 처리하여 영양분이 풍부한 양돈용 액상사료(죽)로 생산하는 음식물 쓰레기 사료화 시스템을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,

수거된 음식물 쓰레기가 반입되어 저장되는 반입탱크와; 상기 반입탱크에 저장된 음식물 쓰레기가 공급되어 잘게 분쇄되면서 각종 이물질이 선별되는 선별분쇄기와; 상기 선별분쇄기로부터 공급되는 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 탈수하는 탈수기와; 상기 탈수기로부터 탈수된 음식물 쓰레기가 공급되고 감압 진공상태에서 열을 가하여 음식물 쓰레기를 발효 건조하는 1차발효기와; 상기 1차발효기에서 공급되는 음식물 쓰레기에 열을 가하여 발효 건조하는 2차발효기와; 상기 2차발효기에서 발효 건조된 음식물 쓰레기가 수용되는 발효저장탱크와; 상기 발효저장탱크에서 공급되는 발효 건조된 음식물 쓰레기를 분쇄하고 이물질을 선별하는 선별분쇄기와; 상기 선별분쇄기에서 공급되는 분쇄된 음식물 쓰레기를 포장하는 포장기;를 포함하고,

상기 탈수기에서 음식물 쓰레기와 분리된 탈수액이 공급되어 건더기 입자를 선별하는 선별스크린과; 상기 선별스크린에서 공급되는 탈수액을 살균 처리하는 살균교반기와; 상기 살균교반기에서 살균 처리된 탈수액이 공급되어 저장되는 살균저장조;를 포함하여 이루어진다.

한편 본 발명의 바람직한 실시예로서, 살균교반기는 수용된 탈수액을 교반하면서 100℃ 이상으로 30분~1시간 정도 가열하여 탈수액을 살균 처리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 반입되는 음식물 쓰레기를 선별분쇄기와 탈수기 및 발효기에서 선별분쇄공정ㆍ탈수공정ㆍ발효건조공정을 효율적으로 실시하여 고품질의 발효사료로 생산하고, 탈수공정에서 음식물 찌꺼기와 분리된 고농도의 슬러지 탈수액을 살균 처리하여 영양분이 풍부한 양돈용 액상사료(죽)로 생산함으로써, 음식물 쓰레기를 가축의 사료로 생산함에 따라 자원낭비를 줄이고, 환경오염을 방지할 뿐만 아니라 축산농가에 양질의 사료를 제공하여 생산성을 높이는 효과가 있다.

특히, 본 발명의 실시예는 음식물 쓰레기의 탈수공정으로 발생한 고농도의 탈수액을 폐수처리장으로 운반하여 정화처리 하는 종래 선행기술과 달리 고농도의 슬러지 탈수액을 살균 처리하여 영양분이 풍부한 액상사료로 생산하므로 환경오염을 방지하고, 폐수처리 비용을 절감하는 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음식물 쓰레기 사료화 시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 사료화 시스템의 주요 공정을 나타낸 블록도.

{도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명}

10: 반입탱크 20: 선별분쇄기

30: 탈수기 31: 선별스크린

32: 살균교반기 33: 살균저장조

40: 1차발효기 40a(40b): 저장탱크

50: 2차발효기 60: 발효저장탱크

70: 선별분쇄기 80: 포장기

본 발명의 실시예에 따른 주요 구성을 도면에 도시한 도 1 및 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명의 실시예에서 주된 요지는 선별분쇄기와 탈수기 및 발효기에서 선별분쇄공정ㆍ탈수공정ㆍ발효건조공정을 효율적으로 실시하여 반입되는 음식물 쓰레기를 고품질의 발효사료로 생산하고, 탈수공정에서 음식물 찌꺼기와 분리된 고농도의 슬러지 탈수액을 살균 처리하여 영양분이 풍부한 양돈용 액상사료(죽)로 생산하여 축산농가에 양질의 사료를 제공하고자 하는 것이다.

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 음식물 쓰레기 사료화 시스템의 주요 구성을 살펴보면, 수거된 음식물 쓰레기가 저장되는 반입탱크(10)와; 상기 반입탱크(10)에서 음식물 쓰레기가 공급되어 잘게 분쇄되면서 각종 이물질이 선별되는 선별분쇄기(20)와; 상기 선별분쇄기(20)에서 공급되는 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 탈수하는 탈수기(30)와; 상기 탈수기(30)에서 탈수된 음식물 쓰레기가 공급되고 감압 진공상태에서 열을 가하여 음식물 쓰레기를 발효 건조하는 1차발효기(40)와; 상기 1차발효기(40)에서 공급되는 음식물 쓰레기에 열을 가하여 발효 건조하는 2차발효기(50)와; 상기 2차발효기(50)에서 발효 건조된 음식물 쓰레기가 수용되는 발효저장탱크(60)와; 상기 발효저장탱크(60)에서 공급되는 발효 건조된 음식물 쓰레기를 분쇄하고 이물질을 선별하는 선별분쇄기(70)와; 상기 선별분쇄기(70)에서 공급되는 분쇄된 음식물 쓰레기를 포장하는 포장기(80);를 포함하고,

상기 탈수기(30)에서 음식물 쓰레기와 분리된 탈수액이 공급되어 건더기 입자를 선별하는 선별스크린(31)과; 상기 선별스크린(31)에서 공급되는 탈수액을 살균 처리하는 살균교반기(32)와; 상기 살균교반기(32)에서 살균 처리된 탈수액이 공급되어 저장되는 살균저장조(33);를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 실시예에서 가정이나 식당 등에서 수거된 음식물 쓰레기는 차량으로 운반되어 우선 대용량의 반입탱크(10)에 저장 수용되고, 상기 반입탱크(10)에서 스크류컨베이어를 통하여 선별분쇄기(20)로 이송 공급되며, 선별분쇄기(20)에서 적당한 크기로 분쇄된 다음, 다시 스크류컨베이어를 통해 수분을 제거하는 탈수기(30)로 이송 공급된다.

상기에서 선별분쇄기(20)는 모터의 구동으로 다수개의 분쇄날이 고속으로 회전하여 공급되는 음식물 쓰레기를 적당한 크기로 잘게 분쇄하고, 상기 분쇄과정에서 음식물 쓰레기에 혼합된 각종 이물질(비닐류ㆍ젖가락ㆍ병마개 등)과 고형물이 분쇄실의 상부 공간으로 부양되거나 또는 튕겨져 올라가 흡입팬의 강한 흡입력으로 흡입 배출되므로 분쇄과정에서 음식물 쓰레기에 혼합된 각종 이물질과 고형물을 선별 분리하게 된다.

선별분쇄기(20)에서 적당한 크기로 잘게 분쇄된 음식물 쓰레기는 타공망을 통과하여 호퍼에 모아진 다음, 스크류컨베이어를 통해 탈수기(30)로 이송 공급되고, 탈수기(30)는 모터의 구동으로 회전하는 스크류가 음식물 쓰레기를 가압하여 함유된 수분을 짜서 탈수하게 된다.

한편 본 발명의 실시예에서 탈수기(30)로부터 수분이 어느정도 제거된 음식물 쓰레기(건더기)는 스크류컨베이어를 통해 저장탱크(40a)에 수용되어 일시적으로 저장된 다음, 1차발효기(40)로 공급되어 발효 건조과정을 거친 후, 다시 저장탱크(40b)에 수용되어 일시적으로 저장된다.

상기에서 저장탱크(40a)에 일시적으로 저장된 음식물 쓰레기는 1차발효기(40)의 처리 용량에 따라 저장탱크(40a)에서 일정량이 스크류컨베이어를 통해 1차발효기(40)로 이송 공급되고, 1차발효기(40)에서 수분함유량이 40% 이하로 발효 건조된 다음, 스크류컨베이어를 통해 저장탱크(40b)에 수용된다.

1차발효기(40)는 내부 압력이 0.5~0.7 기압의 감압 진공상태에서 보일러의 스팀 가열로 내부온도를 초기 80℃ 이상으로 30분 이상 유지하여 살균 후, 50~70℃로 유지하여 탈수된 음식물 쓰레기를 수분함유량이 40% 이하로 발효 건조하며, 본 발명의 실시예는 0.5 기압 상태에서 70℃를 유지하여 15톤의 음식물 쓰레기를 8시간에 처리하게 된다.

상기에서 1차발효기(40)는 내부 압력을 0.5~0.7 기압의 감압 진공상태를 유지하여 증자(蒸煮) 온도를 50~70℃로 낮추므로 음식물 쓰레기의 발효 건조시간을 단축하는 한편 미생물의 증식 배양을 촉진하게 된다.

또한 1차발효기(40)에서 수분함유량이 40% 이하로 발효 건조된 음식물 쓰레기는 저장탱크(40b)에 일시적으로 저장된 후, 2차발효기(50)로 이송 공급되어 수분함유량이 13~17% 이하로 발효 건조된 다음, 발효저장탱크(60)로 이송되어 일시적으로 저장된다.

저장탱크(40b)에서 2차발효기(50)의 처리 용량에 따라 일정량의 음식물 쓰레기가 스크류컨베이어를 통해 2차발효기(50)로 이송 공급되고, 상기 2차발효기(50)는 보일러의 스팀 가열로 내부온도를 70~80℃로 유지하여 음식물 쓰레기를 수분함유량이 13~17% 이하로 발효 건조하게 된다.

본 발명의 실시예는 2차발효기(50)의 내부온도를 70℃로 유지하여 15톤의 음식물 쓰레기를 36시간에 처리하며, 1차발효기(40)의 처리 용량을 감안할 때 2차발효기(50)를 2~3대 설치함이 바람직하다.

상기에서 2차발효기(50)는 음식물 쓰레기의 발효 건조시간을 단축하고 사료의 영양분을 높이고자 증식 배양된 미생물과 비지ㆍ미강ㆍ사료첨가제 등을 음식물 쓰레기와 혼합 공급하여 발효 건조하며, 2차발효기(50)에서 발효 건조과정이 완료된 음식물 쓰레기는 수분함유량이 13~17% 이하로 가축의 사료로서 적합하고, 스크류컨베이어를 통해 발효저장탱크(60)로 공급되어 일시적으로 저장된다.

발효저장탱크(60)에 일시적으로 저장된 발효 건조된 음식물 쓰레기는 스크류컨베이어를 통해 선별분쇄기(70)로 공급되어 잘게 분쇄된 다음, 비닐류와 금속류 등의 각종 이물질이 선별 제거된 후, 포장기(80)로 공급되어 출하를 위해 일정한 무게로 포장된다.

상기에서 선별분쇄기(70)는 모터의 구동으로 다수개의 분쇄날이 회전하여 발효 건조된 음식물 쓰레기를 잘게 분쇄하고, 분쇄된 음식물 쓰레기에서 비중이 작은 비닐류는 부양시켜 선별 제거하며, 비중이 큰 금속류는 전자석을 적용하여 선별 제거하게 된다.

선별분쇄기(70)에서 각종 이물질이 선별 제거된 음식물 쓰레기(사료)는 스크류컨베이어를 통해 포장기(80)로 공급되고, 여기서 출하를 위하여 일정한 무게로 포장된 다음, 축산농가로 운반되어 사료로 사용된다.

한편 본 발명의 실시예는 대기오염을 방지하고자 1차발효기(40)와 2차발효기(50)에서 발효 건조과정으로 발생하는 수증기는 진공펌프로 흡입하여 쿨링타워(cooling tower)로 공급하며, 상기 쿨링타워에서 수증기를 냉각 액화시켜 응축수로 생성하므로 대기오염을 효과적으로 방지하는 것으로서, 이미 알려진 선행기술을 적용하여 설치할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예는 탈수기(30)로부터 음식물 쓰레기와 분리된 고농도의 슬러지 탈수액을 살균 처리하여 영양분이 풍부한 양돈용 액상사료(죽)로 생산하는 것으로서, 음식물 쓰레기에서 분리된 탈수액을 선별스크린(31)으로 공급하여 탈수액에서 건더기 입자를 선별한 다음, 탈수액을 살균교반기(32)로 공급하여 살균 처리한 후, 살균된 탈수액을 살균저장조(33)에 공급하여 사료로 저장하게 된다.

상기에서 선별스크린(31)은 1~1.5mm 메쉬로 탈수액에서 건더기 입자를 선별 분리하는 기능으로서, 탈수기(30)에서 분리된 탈수액을 펌프로 펌핑하여 선별스크린(31)에 공급하며, 여기서 선별된 건더기 입자는 모아서 1차발효기(40)로 공급하여 발효 건조과정을 수행하고, 선별스크린(31)을 통과한 탈수액은 살균교반기(32)로 공급된다.

살균교반기(32)는 탈수액을 가열하여 각종 병원성 세균을 살균하는 기능으로, 선별스크린(31)을 통과한 고농도의 탈수액을 펌프로 펌핑하여 일정량이 수용되고, 수용된 탈수액을 교반하면서 보일러의 스팀 가열로 100℃ 이상으로 30분~1시간 정도 가열하여 탈수액을 살균 처리하게 된다.

상기 살균교반기(32)에서 살균 처리가 완료된 탈수액은 펌프로 펌핑하여 살균저장조(33)로 공급되어 일시적으로 냉각하여 저장한 다음, 축산농가에 양돈용 액상사료(죽)로 제공된다.

이러한 본 발명의 실시예는 탈수과정에서 음식물 찌꺼기와 분리된 고농도의 슬러지 탈수액을 살균 처리하여 영양분이 풍부한 양돈용 액상사료로 생산함에 따라 자원낭비를 줄이는 한편 환경오염을 방지할 뿐만 아니라 축산농가에 양질의 사료를 제공하여 생산성을 높이게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예는 반입된 음식물 쓰레기를 선별분쇄기와 탈수기 및 발효기에서 선별분쇄공정ㆍ탈수공정ㆍ발효건조공정을 효율적으로 실시하여 고품질의 발효사료로 생산하고, 특히 음식물 쓰레기의 탈수공정으로 발생한 고농도의 탈수액을 폐수처리장으로 운반하여 정화처리 하는 종래 선행기술과 달리 고농도의 슬러지 탈수액을 살균 처리하여 영양분이 풍부한 액상사료로 생산하므로 환경오염을 방지하고, 폐수처리 비용을 절감하는 것이다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 수거된 음식물 쓰레기가 저장되는 반입탱크(10)와; 상기 반입탱크(10)에 저장된 음식물 쓰레기가 공급되어 잘게 분쇄되면서 각종 이물질이 선별되는 선별분쇄기(20)와; 상기 선별분쇄기(20)로부터 공급되는 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 탈수하는 탈수기(30)와; 상기 탈수기(30)로부터 탈수된 음식물 쓰레기가 공급되고 감압 진공상태에서 열을 가하여 음식물 쓰레기를 발효 건조하는 1차발효기(40)와; 상기 1차발효기(40)에서 공급되는 음식물 쓰레기에 열을 가하여 발효 건조하는 2차발효기(50)와; 상기 2차발효기(50)에서 발효 건조된 음식물 쓰레기가 수용되는 발효저장탱크(60)와; 상기 발효저장탱크(60)에서 공급되는 발효 건조된 음식물 쓰레기를 분쇄하고 이물질을 선별하는 선별분쇄기(70)와; 상기 선별분쇄기(70)에서 공급되는 분쇄된 음식물 쓰레기를 포장하는 포장기(80);를 포함하고,

   상기 탈수기(30)에서 음식물 쓰레기와 분리된 탈수액이 공급되어 건더기 입자를 선별하는 선별스크린(31)과; 상기 선별스크린(31)에서 공급되는 탈수액을 살균 처리하는 살균교반기(32)와; 상기 살균교반기(32)에서 살균 처리된 탈수액이 공급되어 저장되는 살균저장조(33);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 사료화 시스템.
2. 제1항에 있어서;

   1차발효기(40)는 내부 압력이 0.5~0.7 기압의 감압 진공상태에서 보일러의 스팀 가열로 내부온도를 초기 80℃ 이상으로 30분 이상 유지하여 살균 후, 50~70℃로 유지하여 탈수된 음식물 쓰레기를 수분함유량이 40% 이하로 발효 건조하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 사료화 시스템.
3. 제1항에 있어서;

   살균교반기(32)는 수용된 탈수액을 교반하면서 100℃ 이상으로 30분~1시간 가열하여 탈수액을 살균 처리하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 사료화 시스템.