KR101129331B1 - 음식물쓰레기 비료화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기를 양질의 유기질비료 및 퇴비로 만드는 과정에서 함수율의 조절이 용이하고, 아울러 환경에 미치는 악영향을 최소화할 수 있는 음식물쓰레기 비료화 시스템을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 음식물쓰레기를 저장하는 저장탱크와, 반응성 첨가제를 저장하는 첨가제탱크와, 음식물쓰레기 및 첨가제를 공급받아 교반하는 반응조와, 반응조 내의 유해가스 및 먼지를 흡수하여 용해 및 제거하는 스크러버와, 유기성 가스 및 악취를 흡수 및 흡착하여 제거하는 흡착탑과, 이물질을 분류하는 1차 및 2차 선별기와, 음식물쓰레기를 파쇄 및 분쇄하는 분쇄기와, 함수율을 조절하는 함수율조절기와, 음식물쓰레기를 소정의 크기와 형태로 압착 성형하는 펠릿기와, 음식물쓰레기를 일정 단위로 포장하는 포장기와, 반응조, 스크러버, 흡착탑, 1차 및 2차 선별기, 분쇄기가 설치된 공간을 폐쇄하는 밀폐실과, 밀폐실에서 방출되는 배기가스로부터 분진을 분리 및 여과하는 분진집진기와, 분진집진기 및 저장탱크에서 배출되는 악취 및 유해가스를 분해 제거하는 바이오필터를 포함하는 음식물쓰레기 비료화 시스템이 개시된다.

Description

음식물쓰레기 비료화 시스템{Fertilizer manufacturing system from food waste}

본 발명은 음식물쓰레기 비료화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음식물쓰레기를 유기질비료 및 퇴비로 만드는 과정에서 음식물쓰레기의 함수율을 최적의 상태로 신속하고 용이하게 조절할 수 있고, 아울러 환경에 미치는 악영향을 최소화할 수 있는 설비에 대한 것이다.

일반적으로 가정 및 식당 등에서 배출되는 음식물쓰레기는 함수율이 높아 소각의 경우 높은 연료비 등으로 비효율적일 뿐만 아니라 연소가스와 다이옥신 등의 공해물질을 배출하는 2차 환경오염을 유발하며, 매립의 경우 악취와 침출수가 다량 발생하여 토양 및 지하수를 오염시키는 데다 이른바 님비 현상(nimby)에 따른 매립부지 확보에 사회적인 어려움이 있다.

최근 들어 음식물쓰레기를 단순 소각이나 매립하기보다는 비료 등으로 자원화하는 방법으로 연구가 진행되고 있다. 그 중에서 대표적인 예로 호기성 미생물을 이용하여 음식물쓰레기 내의 유기물질을 분해하고 안정된 부식토로 전환시키는 방법이 있지만, 이는 발효에 시간이 많이 소요되는 데다 탈수, 세척, 발효 처리 과정에서 오폐수가 발생하며, 혼합 및 발효시설, 숙성시설 등과 같은 시설투자가 요구되어 경제성이 떨어지는 한계가 있다.

한편, 음식물쓰레기 중에 함유된 수분의 함량은 약 72.1~89.9% 정도이므로 이를 비료화하기 위해서는 함수율을 미생물의 성장에 적합한 50~60%로 조정할 필요가 있다.

즉, 음식물쓰레기의 함수율이 50% 이하이면 지나치게 건조하여 호기성 미생물의 신진대사를 유지시킬 수 없게 되고, 이와 반대로 60% 이상이면 음식물쓰레기 중의 공간이 수분으로 채워지게 되어 산소공급이 차단되고, 이로 인해 혐기성 상태로 전환되어 호기성 미생물이 증식할 수 없기 때문에 비료화가 곤란할 수밖에 없다.

따라서 음식물쓰레기의 비료화를 위해서는 그 함수율을 20~30% 정도 감소시킬 필요가 있는데, 종래에는 음식물쓰레기의 수분함량을 조절하기 위하여 음식물쓰레기를 선별, 파쇄 및 탈수한 후 톱밥이나 왕겨, 버섯폐재, 밀기울, 야자박 및 두부비지 등의 수분조절제를 혼합하여 희석시키는 방법을 주로 사용하였다.

그러나 이와 같은 수분조절제를 첨가할 경우 음식물쓰레기의 함수율은 쉽게 조절 가능하지만 그 수분조절제의 첨가 후부터 7일간은 퇴비 발효 적정온도에 이르지 못하고 8일 이후부터 발효가 시작되기 때문에 70℃ 내외의 발효에 적정한 온도를 유지시키는 환경을 조성해야 할 뿐만 아니라 탈수 과정에서 폐수가 발생하므로 수처리장치를 별도로 설치해야 하며, 특히 음식물쓰레기에 함유된 염분 성분들은 제거되지 않아 식물성장용 비료로는 부적합한 한계가 있다.

이에 물과 반응하면 발열하는 특성의 생석회를 이용하여 음식물쓰레기 내의 수분 및 염분 성분의 함량을 조절함으로써 무기질비료로 제조하는 방법 및 장치가 다양하게 제안된 바 있다.

예컨대, 대한민국 등록특허공보 제10-0555628호, 대한민국 등록특허공보 제10-0594937호, 대한민국 등록특허공보 제10-0637017호, 대한민국 등록특허공보 제10-0731762호, 대한민국 등록특허공보 제10-0669920호, 대한민국 등록특허공보 제10-1042624호, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0069569호 등에 음식물쓰레기를 비료화하는 장치가 개시되어 있다.

그런데 이러한 종래의 음식물쓰레기 비료화 장치들은 히터 등의 가열수단으로 음식물쓰레기를 일정시간 동안 단순 건조시켜 그 함수율을 조절하는 방식이기 때문에 음식물쓰레기의 양과 종류 혹은 특성 및 수분함유 상태에 따른 건조 시간을 제대로 반영하지 못하게 되고, 이로 인해 음식물쓰레기가 비료화에 적정한 상태로 건조되지 않은 경우에는 가열수단의 타이머를 일일이 재설정하여 추가적인 건조과정을 번거롭게 수행해야만 하는 문제점이 있다.

또한, 음식물쓰레기가 비료화에 적정한 상태로 건조된 경우에도 가열수단이 한번 설정된 시간까지는 작동을 지속하게 되고, 결과적으로 음식물쓰레기가 과다하게 건조됨은 물론 그에 따른 에너지 낭비를 초래하는 문제점이 있다.

한편, 대한민국 등록특허공보 제10-0637017호의 음식물쓰레기를 이용한 유기질비료 제조장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 음식물쓰레기를 처리하는 과정에서 발생되는 악취를 세정탑(1)에서 포집파이프(2)를 통해 포집한 후 그 출구에 결합된 흡착탑(3)에서 탈취시킴으로써 주변에 악취가 발생하는 것을 방지하고 있다.

그러나 이는 건조된 음식물쓰레기가 컨베이어를 따라 이송되는 과정에서 분진 등의 유해물질을 그대로 방출해 작업장 및 작업환경에 악영향을 미치는 문제점이 있다.

그뿐만 아니라 분진이 흡착탑(3)으로 유입됨으로 인해 흡착제의 표면적이 줄어들고 흡착제 내의 미세한 모세관이 폐쇄되면서 흡착탑(3)의 흡착효율을 극히 저하시키는 문제점이 있다.

더욱이 이와 같은 종래의 유기물비료 제조장치는 건조냉각부(4)를 통해 음식물쓰레기를 건조 및 냉각시키는 단순한 구조이므로 음식물쓰레기의 함수율이 낮은 경우 등 다양하고 불특정한 상황에 적절히 대처할 수 없는 한계가 있게 마련이다.

즉, 컨베이어 등의 이송수단을 통해 음식물쓰레기가 이송되는 과정에서 음식물쓰레기의 상태나 기온 및 습도 등과 같은 외부환경의 영향으로 인해 그 함수율이 너무 높거나 낮은 상태로 공급되는데 이를 최적의 상태로 조절하지 않으면, 이후 음식물쓰레기를 펠릿화하는 공정에서 쉽게 응집되지 않아 압축이 곤란할 뿐만 아니라 궁극적인 목적인 비료화가 어려울 수밖에 없는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0555628호(2006. 03. 03.) 대한민국 등록특허공보 제10-0594937호(2006. 06. 30.) 대한민국 등록특허공보 제10-0637017호(2006. 10. 23.) 대한민국 등록특허공보 제10-0731762호(2007. 06. 22.) 대한민국 등록특허공보 제10-0669920호(2007. 01. 16.) 대한민국 등록특허공보 제10-1042624호(2011. 06. 20.) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0069569호(2011. 06. 23.)

이에 본 발명자는 상술한 제반 사항 및 문제점의 해결에 역점을 두어 음식물쓰레기의 함수율을 신속하고 용이하게 조절할 수 있으면서 작업장에서 발생하는 음식물쓰레기의 분진을 안전하게 제거할 수 있는 음식물쓰레기 비료화 시스템을 개발하고자 예의 연구하던 중 본 발명을 창안하여 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 음식물쓰레기의 함수율을 신속하고 용이하게 조절할 수 있도록 하는 음식물쓰레기 비료화 시스템을 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 작업장 내의 음식물쓰레기 분진을 안전하고 원활하게 제거할 수 있도록 하는 음식물쓰레기 비료화 시스템을 제공하는 데 있는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 양태는, 쓰레기투입구를 통해 음식물쓰레기를 공급받아 저장하는 저장탱크와, 반응성 첨가제를 저장하는 첨가제탱크와, 상기 저장탱크와 첨가제탱크로부터 소정량의 음식물쓰레기 및 첨가제를 공급받아 교반하며, 내부의 압력이 일정압력을 초과할 경우 감압하는 압력조정밸브가 구비된 적어도 하나 이상의 반응조와, 상기 반응조와 연통되어 반응조 내의 유해가스 및 먼지를 흡수하여 용해 및 제거하는 스크러버와, 상기 스크러버와 연통되어 스크러버에서 배출되는 유기성 가스 및 악취를 흡수 및 흡착하여 제거하는 흡착탑과, 상기 반응조에서 배출되는 음식물쓰레기를 공급받아 이물질을 분류하는 1차 선별기와, 상기 1차 선별기를 거친 음식물쓰레기를 공급받아 파쇄 및 분쇄하는 분쇄기와, 상기 분쇄기를 거친 음식물쓰레기를 공급받아 이물질을 분류하는 2차 선별기와, 상기 2차 선별기를 거친 음식물쓰레기를 공급받아 함수율을 조절하며, 음식물쓰레기의 함수율을 측정하는 함수율측정기와 상기 함수율측정기의 측정값에 따라 음식물쓰레기에 스팀을 분사하여 함수율을 높이는 스팀분사기 및 선택적으로 열풍을 발생시켜 함수율을 낮추는 열풍기를 포함하는 함수율조절기와, 상기 함수율조절기를 거친 음식물쓰레기를 소정의 크기와 형태로 압착 성형하는 펠릿기와, 상기 펠릿기에 의해 알갱이 형태로 성형된 음식물쓰레기를 일정 단위로 포장하는 포장기와, 상기 반응조, 스크러버, 흡착탑, 1차 및 2차 선별기, 분쇄기가 설치된 공간을 폐쇄하는 밀폐실과, 상기 밀폐실과 연통되어 밀폐실에서 방출되는 배기가스로부터 분진을 분리 및 여과하는 분진집진기와, 상기 분진집진기 및 저장탱크와 연통되어 분진집진기 및 저장탱크에서 배출되는 악취 및 유해가스를 분해 제거하는 바이오필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 비료화 시스템을 제공한다.

이로써 본 발명은 음식물쓰레기의 함수율을 신속하고 용이하게 조절하여 비료화가 한층 용이할 수 있으며, 아울러 작업장에서 발생하는 음식물쓰레기의 분진을 안전하게 제거하여 작업환경을 개선할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 양태로, 상기 반응조는 상기 저장탱크로부터 투입되는 음식물쓰레기의 양을 감지하여 상기 첨가제탱크의 배출밸브를 작동시키기 위한 스위치 신호를 출력하는 양감지센서가 더 구비된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 비료화 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시 양태로, 상기 밀폐실과 분진집진기 사이에는 밀폐실의 대기를 분진집진기로 강제 배출시키는 송풍팬이 구비된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 비료화 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시 양태로, 상기 함수율조절기는 상기 함수율측정기에 의해 측정된 음식물쓰레기의 함수율과 미리 설정된 기준치 간의 차이를 비교 연산하고, 그 값에 따라 상기 스팀분사기 또는 열풍기의 작동시간을 선택적으로 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 비료화 시스템을 제공한다.

상기와 같은 해결 수단 및 구성을 갖춘 본 발명은 음식물쓰레기가 함수율조절기를 통과하면서 펠릿 성형 및 비료화에 적합한 함수율로 신속하고 용이하게 조절되고, 이로 인해 음식물쓰레기에 함유된 수분의 함량이 최적의 상태를 유지하기 때문에 함수율이 많거나 적을 경우 발생하는 각종 폐단을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 양질의 비료 및 퇴비를 한층 수월하게 생산할 수 있다.

또한, 본 발명은 분진집진기 및 바이오필터가 음식물쓰레기를 비료화하는 처리 과정에서 발생하는 분진 등의 유해물질을 안전하고 원활하게 제거하기 때문에 기계설비의 성능이나 작업환경이 개선되어 여러 가지 부작용 및 악영향을 최소화함은 물론 생산성의 향상을 도모할 수 있다.

게다가 본 발명은 종래와 달리 음식물쓰레기를 탈수하지 않으며, 건조기나 수처리 장치 등을 가동하지 않고 음식물쓰레기를 비료로 만들기 때문에 폐수의 발생을 최소화할 뿐만 아니라 에너지 소비를 크게 절감할 수 있다.

도 1의 종래의 기술에 따른 음식물쓰레기 비료화 장치의 일례를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 비료화 시스템을 개략적으로 나타낸 평면 구성도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 비료화 시스템의 반응조를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 비료화 시스템의 함수율조절기를 개략적으로 나타낸 구성도,

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작동에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로서, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 비료화 시스템을 개략적으로 나타낸 평면 구성도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 비료화 시스템의 반응조를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 비료화 시스템의 함수율조절기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 비료화 시스템은 저장탱크(10), 첨가제탱크(20), 반응조(30), 스크러버(40), 흡착탑(50), 1차 및 2차 선별기(60/80), 분쇄기(70), 함수율조절기(90), 펠릿기(100), 포장기(110), 밀폐실(120), 분진집진기(130) 및 바이오필터(140)로 대별되며, 이를 포함하여 구성된다.

저장탱크(10)는 가정이나 식당 등에서 수거된 음식물쓰레기를 밀폐실(120)의 외부에 배치되는 쓰레기투입구(11)를 통해 공급받아 임시로 저장하며, 버킷 컨베이어, 스크루 컨베이어 등의 이송수단을 통해 소정량의 음식물쓰레기를 반응조(30)에 공급한다.

여기서 저장탱크(10)의 하부에는 음식물쓰레기에서 자중에 의해 분리되어 나오는 음폐수가 고일 수 있고, 이러한 음폐수는 별도의 이송펌프 등을 이용하여 반응조(30)에 직접 공급할 수도 있다.

첨가제탱크(20)는 반응성 첨가제를 공급받아 저장하며, 이송관 및 펌프 또는 버킷 컨베이어, 스크루 컨베이어 등의 이송수단을 통해 반응조(30)와 연통되어 소정량의 첨가제를 반응조(30)에 공급한다.

그리고 첨가제탱크(20)와 반응조(30) 사이의 이송관에는 선택적으로 첨가제를 배출하거나 그 배출을 차단하는 배출밸브(21)가 구비된다.

여기서 배출밸브(21)는 반응조(30)에 투입되는 음식물쓰레기의 양을 감지하는 양감지센서(35)의 감지신호에 따라 그 개폐 작동이 이루어지게 된다.

이러한 첨가제탱크(20)에는 음식물쓰레기의 발열, 살균 및 알카리화 반응을 위한 반응성 첨가제를 저장할 수 있다.

또한, 첨가제로는 생석회, 가성소다, 황산마그네슘, 클로르칼크 중 어느 하나이거나 적어도 둘 이상을 혼합한 혼합물로 이루어질 수 있으며, 첨가제의 투입량은 음식물쓰레기의 종류 및 상태에 따라 가감될 수 있으나, 생석회의 경우 음식물쓰레기 중량대비 약 1/5의 비율로 투입하는 것이 바람직하다.

반응조(30)는 저장탱크(10)로부터 소정량의 음식물쓰레기를 공급받고, 이와 동시에 첨가제탱크(20)로부터 소정량의 첨가제를 공급받아 혼합 교반하면서 발열 및 수화반응이 안정적으로 일어나도록 한다.

이러한 반응조(30)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 밀폐실(110)에 병렬로 적어도 하나 이상이 설치되며, 그 각각은 내부에 소정량의 음식물쓰레기를 담을 수 있는 소정공간을 갖는 교반탱크(31)와, 이 교반탱크(31)의 상부에 연결 설치된 투입호퍼(32)를 통해 공급되는 음식물쓰레기와 반응제를 혼합하는 교반스크루(33)와, 이 교반탱크(31) 내부의 압력이 일정압력을 초과할 경우 감압하는 압력조정밸브(34)를 포함한다.

그리고 교반탱크(31)의 내부에는 투입호퍼(32)를 통해 투입되는 음식물쓰레기의 양을 감지하여 첨가제탱크(20) 배출밸브(21)의 개폐작동을 스위칭 작용으로 제어하는 양감지센서(35)가 장착되어 있다.

또한, 교반탱크(31)의 상부와 투입호퍼(32)의 하부 사이에는 액추에이터의 작동에 따라 저장탱크(10)에서 공급되는 음식물쓰레기를 교반탱크(31)로 투입하거나 투입을 차단함은 물론 교반탱크(31)를 밀폐하여 교반 과정에서 음식물쓰레기로부터 발생하는 악취 및 유해가스가 누출되는 것을 방지하는 제1개폐기(36)가 설치되어 있으며, 교반탱크(31)의 하부에는 액추에이터의 작동에 따라 교반탱크(31) 내의 음식물쓰레기를 외부로 배출하거나 배출을 차단함은 물론 교반탱크(31)를 밀폐하여 교반 과정에서 음식물쓰레기로부터 발생하는 악취 및 유해가스가 누출되는 것을 방지하는 제2개폐기(37)가 설치되어 있다.

여기서 양감지센서(35)는 대상물에 투사된 적외선이 부딪혀 반사되어 오는 것을 토대로 대상물의 양에 대한 정보를 얻을 수 있는 광센서로 이루어질 수 있고, 이를 통해 음식물쓰레기의 투입량을 감지하여 제어부(미도시)로 감지신호를 출력하고, 이에 따라 제어부는 교반스크루(33)에 구동력을 제공하는 전동기(M)의 회전속도 및 작동은 물론 첨가제탱크(20)의 배출구에 구비된 배출밸브(21)의 개폐를 자동으로 제어하여 정확한 양의 첨가제를 교반탱크(31)로 투입할 수 있다.

아울러 양감지센서(35)가 교반탱크(31)에 투입된 음식물쓰레기의 양을 감지하여 제어부(미도시)로 해당 감지신호를 전달하고, 이에 따라 제어부는 저장탱크(10)의 음식물쓰레기를 반응조의 교반탱크(31)로 이송하는 이송유닛의 회전속도 및 작동을 제어하여 서로 유기적으로 동작함으로써 음식물쓰레기의 이송 적체를 최소화하며 음식물쓰레기의 연속적인 투입 및 과투입으로 인한 오작동을 방지하게 된다.

그리고 교반스크루(33)는 교반탱크(31)의 외부에 장착되어 있는 전동기(M)에 의해 구동하며, 그 전동기(M)의 회전속도는 감속기 등을 통해서 혹은 입력전압이나 전류의 특성을 변경하여 조절할 수 있음은 물론이다.

또한, 교반스크루(33)는 그 회전축에 서로 다른 지름을 갖는 하나 이상의 교반날개가 설치되어 투입된 음식물쓰레기와 첨가제의 교반이 더욱 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

여기서 교반스크루(33)의 작동을 위한 동력을 제공하는 구동부는 하나 이상의 동력전달부를 통해 교반스크루(33)의 회전축으로 동력을 전달하도록 구성할 수도 있다. 이 경우 동력전달부는 전동기(M) 및 교반스크루(33)의 회전축에 각각 구비되는 풀리 또는 스프로킷과, 풀리들 또는 스프로킷들을 연결하는 벨트 또는 체인으로 구성될 수 있다.

그리고 압력조정밸브(34)는 반응조(30) 내의 압력이 기설정된 기준치보다 높을 경우 자동으로 개방되어 교반탱크(31) 내부를 감압시킨다.

이러한 반응조(30)에 소정량의 음식물쓰레기를 투입한 후 첨가제탱크(20)에 저장된 반응성 첨가제(예를 들어 0.5~5cm 입자크기의 생석회)를 투입하고 교반스크루(33)을 저속으로 약 20~30분 동안 가동하여 음식물쓰레기와 첨가제를 교반시키면 음식물쓰레기에 함유된 수분과 첨가제가 수화 및 중화반응을 일으키게 된다.

이때, 반응열로 수증기가 발생하며 온도가 약 120~180℃ 정도로 상승하여 그 범위에서 약 1~3시간 동안 반응이 유지되다가 음식물쓰레기 내부에 잔존하는 유해균을 사멸시키고, 수증기와 메탄가스 및 염화암모늄을 제거한 후 서서히 온도가 하강하게 된다. 이 과정을 거쳐 반응조에서 배출되는 음식물쓰레기의 함수율은 약 40~60% 정도이며, 염분의 함량은 약 1% 정도를 나타낸다.

한편, 반응조(30)의 교반탱크(31) 외측에는 음식물쓰레기와 첨가제의 반응이 촉진될 수 있도록 하는 가열기(미도시)가 더 구비될 수도 있다. 이러한 가열기는 음식물쓰레기와 첨가제를 교반하기 전에 가열 작동할 수 있고, 또는 교반 도중이나 교반 후에 부가적인 반응의 촉진을 위해 가열 작동할 수도 있다.

또한, 반응조(30)의 교반탱크(31)에는 음식물쓰레기와 첨가제의 반응이 원활하게 이루어지고 있는지 여부를 보다 용이하게 확인할 수 있도록 온도계(미도시)가 구비될 수 있다.

스크러버(40)는 반응조(30) 내에서 음식물쓰레기와 첨가제의 반응에 의해 발생하는 휘발성유기화합물 등과 같은 유해가스나 먼지, 액적을 흡수하여 용해, 중화 및 제거한다.

여기서 스크러버(40)로는 배출가스 등의 기체를 물, 수용액 등의 액체에 접촉 흡수시켜 기체 중 가용성 성분을 액상 중에 용해시키는 방식을 채용하는 것이 바람직하다.

즉, 스크러버(40)는 액적(mist), 가스 상태 및 미세 분진 등의 오염물질이 송풍기를 통하여 충전층(유해가스와 흡수액이 접촉하는 부분)에 의한 액적, 액막, 기포 등에 의해 세정되며, 스프레이 노즐에 의해 공급된 흡수액이 오염물질의 입자에 부착, 입자 상호간의 응집을 촉진시키며, 이는 다시 데미스터(demister)에 의해 입자를 분리시켜 청정 공기는 배출구를 통하여 배출시키는 방식을 적용할 수 있다.

이러한 스크러버(40)와 반응조(30)는 유해가스 등이 원활하고 안정적으로 이동 가능하도록 덕트 등의 유로에 의해 연결된다.

흡착탑(50)은 스크러버(40)에서 배출되는 유기성 가스나 악취, 먼지를 물리?화학적 방법으로 흡수 및 흡착하여 제거한다.

여기서 흡착탑(50)은 활성탄과 같은 흡착제를 내장하여 유입가스를 연속적으로 처리할 수 있는 방식을 채용하는 것이 바람직하다.

이러한 흡착탑(50)과 스크러버(40)는 가스 등이 원활하고 안정적으로 이동 가능하도록 덕트 등의 유로에 의해 연결된다.

1차 선별기(60)는 반응조(20)에서 벨트 컨베이어 등의 이송수단을 통해 이송 공급되는 소정량의 음식물쓰레기 중 예를 들면 동물의 뼈, 비닐, 금속, 목재 등과 같이 분쇄 및 비료화가 곤란한 이물질 또는 협잡물을 선별 분류하여 제거한다.

여기서 1차 선별기(60)로는 구멍의 크기가 다른 다수의 단위 스크린보드가 회전과 함께 각각 전후, 좌우, 상하로 진동운동을 하면서 음식물쓰레기에 포함된 이물질을 효율적으로 선별하는 이른바 트롬멜을 채용할 수 있다.

또한, 반응조(20)에서 음식물쓰레기를 1차 선별기(60)로 이송 공급하는 이송수단의 상부에는 금속탐지기 혹은 전자석이 구비될 수도 있다. 즉, 금속탐지기와 이송수단 그리고 전자석은 전기적으로 서로 연결되어 금속탐지기가 이송수단을 통해 이송되는 음식물쓰레기에서 금속물을 감지하면 그 이송수단의 작동을 정지시키도록 구성하거나 전자석에 전류를 공급하여 자화되도록 구성함으로써 음식물쓰레기에 섞여 있는 금속물을 제거할 수 있다.

분쇄기(70)는 1차 선별기(60)에서 벨트 컨베이어 등의 이송수단을 통해 이송 공급되는 소정량의 음식물쓰레기를 1~3cm 정도의 크기로 잘게 파쇄 및 분쇄한 후 2차 선별기로 공급한다.

2차 선별기(80)는 분쇄기(70)를 거쳐 벨트 컨베이어 등의 이송수단을 통해 이송 공급되는 소정량의 음식물쓰레기에 포함된 이물질 또는 협잡물을 다시 한번 선별 및 분류하여 제거한다.

함수율조절기(90)는 2차 선별기(80)를 거친 음식물쓰레기를 공급받아 그 함수율을 조절한다.

여기서 함수율조절기는(90)는 도 5에 도시된 바와 같이, 벨트 컨베이어 등의 이송수단을 통해 이송 공급되는 음식물쓰레기의 함수율을 측정하는 함수율측정기(91)와, 이 함수율측정기(91)의 측정값에 따라 선택적으로 음식물쓰레기를 향해 소정량의 스팀을 소정의 시간 동안 분사하여 함수율을 높이는 스팀분사기(92)와, 선택적으로 음식물쓰레기를 향해 소정의 시간 동안 열풍을 발생시켜 음식물쓰레기의 함수율을 낮추는 열풍기(93)를 포함한다.

그리고 함수율조절기(90)는 함수율측정기(91)에 의해 측정된 음식물쓰레기의 함수율과 미리 설정된 기준치 간의 차이를 비교 연산한 후, 그 값이 기준치보다 낮으면 스팀분사기(92)의 작동시간을 제어하여 음식물쓰레기의 함수율을 조정하고, 기준치보다 높으면 열풍기(93)의 작동시간을 제어하여 음식물쓰레기의 함수율을 조정하는 제어부(95)를 포함한다.

여기서 함수율측정기(91)로는 측정 대상물의 유전특성을 이용하여 측정 대상물을 분쇄하지 않고도 많은 양과 넓은 범위를 단시간에 측정할 수 있는 비파괴 함수율 측정센서를 이용함이 바람직하다.

또한, 스팀분사기(92)로는 히터 등의 열원에 의해 물을 스팀으로 변화시켜 펌프의 작동에 따라 노즐을 통해 스팀을 분사하는 방식을 채용할 수 있으며, 열풍기(93)로는 히터 등의 열원으로 공기를 가열하여 팬의 작동에 따라 가열된 공기를 배출하는 방식을 채용할 수 있다.

펠릿기(100)는 함수율조절기(90)를 거친 음식물쓰레기를 소정의 크기와 형태로 압착 성형한다.

여기서 음식물쓰레기는 접착성이 있는 밀가루풀 등과 혼합된 상태로 펠릿기(100)에서 가해지는 압력에 의해 일정크기의 펠릿 입자로 압착 성형될 수도 있다.

이러한 펠릿기(100)로는 함수율조절기(90)에 의해 수분의 함량이 적절히 조절된 소정량의 음식물쓰레기를 벨트 컨베이어 등의 이송수단을 통해 이송 공급받아 압출을 위한 금형으로 이송시키는 회전스크루(미도시)와, 이 회전스크루의 회전력에 의해 금형을 통해 배출되는 음식물쓰레기를 펠릿 형태로 절단하는 커터(미도시)로 이루어진 통상의 펠릿기를 채용할 수 있다.

포장기(110)는 펠릿기(100)에 의해 알갱이 형태로 성형된 음식물쓰레기를 일정 단위로 포장한다.

이러한 포장기(110)로는 통상의 음식물부산물 등을 포대에 포장하는 비료 자동포장기를 채용할 수 있다.

밀폐실(120)은 반응조(30), 스크러버(40), 흡착탑(50), 1차 및 2차 선별기(60,80), 분쇄기(70)가 설치된 공간을 폐쇄하여 음식물쓰레기의 비료화 처리 과정에서 발생하는 배기가스나 분진 등이 분진집진기(130)로 한층 수월하게 이동되도록 한다.

그리고 밀폐실(120)에는 밀폐실 내부의 대기 중에 부유하는 배기가스나 분진을 분진집진기(130)로 강제 배출시키는 송풍팬(121)이 구비될 수 있다.

분진집진기(130)는 밀폐실(120)에서 방출되는 배기가스로부터 분진을 분리 및 여과한다.

여기서 분진집진기(130)로는 먼지 및 악취가 함유된 배출가스를 나란히 설치된 여러 개의 여과재에 통과시켜 여과 처리할 수 있는 방식이나 목초액 등이 희석된 세정수에 의해 흡착되는 방식을 채용하는 것이 바람직하다.

이러한 분진집진기(130)와 밀폐실(120)은 배기가스나 분진 등이 원활하게 이동 가능하도록 덕트 등의 유로에 의해 연결된다.

바이오필터(140)는 분진집진기(130) 및 저장탱크(10)에서 배출되는 잔여 악취 및 유해가스를 분해 제거한다.

그리고 바이오필터(140)의 가스 배출구는 저장탱크의 쓰레기투입구(11)와 연결 접속함으로써 바이오필터(140)에서 깨끗이 정화된 상태로 배출되는 공기도 외부로 방출시킴 없이 시스템 내로 재순환시켜 다시 한번 더 정화킬 수 있다.

여기서 바이오필터(140)로는 미생물을 이용한 생물학적 탈취 공정을 거쳐 무해한 물질로 산화 분해 및 제거하는 방식을 채용하는 것이 바람직하다.

즉, 바이오필터(140)는 악취 가스의 온도와 수분을 조절하는 장치와 미생물이 고정화된 MEDIA층, 순환수 저장탱크, 순환 펌프, 스프레이 노즐 등으로 구성될 수 있다.

이러한 바이오필터(140)는 분진집진기(130) 및 저장탱크(10)와 각각 가스나 분진 등이 원활하게 이동 가능하도록 덕트 등의 유로에 의해 연결된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 비료화 시스템에 의하면, 음식물쓰레기의 함수율이 함수율조절기(90)에 의해 자동으로 조정되기 때문에 음식물쓰레기에 함유되어 있는 수분의 함량이 많거나 적을 경우 발생하는 각종 폐단을 방지할 수 있다.

그뿐만 아니라 분진집진기(130) 및 바이오필터(140)가 음식물쓰레기의 비료화를 위한 처리과정에서 발생하는 배기가스나 분진 등의 유해물질을 안전하고 원활하게 제거하므로 환경에 미치는 부작용이나 영향을 최소화할 수 있다.

또한, 종래와 달리 음식물쓰레기를 비료화 하는 과정에서 발생하는 음폐수를 처리하기 위한 수처리 장치가 필요 없음은 물론 탈수기나 건조기와 같은 에너지를 많이 소모하는 장치가 필요하지 않으므로 설치공간의 효율성을 확보함은 물론 경제성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백하다. 따라서 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 저장탱크 11: 쓰레기투입구
20: 첨가제탱크 21: 배출밸브
30: 반응조 31: 교반탱크
32: 투입호퍼 33: 교반스크루
34: 압력조정밸브 35: 양감지센서
36: 제1개폐기 37: 제2개폐기
40: 스크러버 50: 흡착탑
60: 1차 선별기 70: 분쇄기
80: 2차 선별기 90: 함수율조절기
91: 함수율측정기 92: 스팀분사기
93: 열풍기 95: 제어부
100: 펠릿기 110: 포장기
120: 밀폐실 121: 송풍팬
130: 분진집진기 140: 바이오필터

Claims (4)

1. 쓰레기투입구를 통해 음식물쓰레기를 공급받아 저장하는 저장탱크;
   반응성 첨가제를 저장하는 첨가제탱크;
   상기 저장탱크와 첨가제탱크로부터 소정량의 음식물쓰레기 및 첨가제를 공급받아 교반하며, 내부의 압력이 일정압력을 초과할 경우 감압하는 압력조정밸브가 구비된 적어도 하나 이상의 반응조;
   상기 반응조와 연통되어 반응조 내의 유해가스 및 먼지를 흡수하여 용해 및 제거하는 스크러버;
   상기 스크러버와 연통되어 스크러버에서 배출되는 유기성 가스 및 악취를 흡수 및 흡착하여 제거하는 흡착탑;
   상기 반응조에서 배출되는 음식물쓰레기를 공급받아 이물질을 분류하는 1차 선별기;
   상기 1차 선별기를 거친 음식물쓰레기를 공급받아 파쇄 및 분쇄하는 분쇄기;
   상기 분쇄기를 거친 음식물쓰레기를 공급받아 이물질을 분류하는 2차 선별기;
   상기 2차 선별기를 거친 음식물쓰레기를 공급받아 함수율을 조절하며, 음식물쓰레기의 함수율을 측정하는 함수율측정기와, 상기 함수율측정기의 측정값에 따라 음식물쓰레기에 스팀을 분사하여 함수율을 높이는 스팀분사기 및 선택적으로 열풍을 발생시켜 함수율을 낮추는 열풍기를 포함하는 함수율조절기;
   상기 함수율조절기를 거친 음식물쓰레기를 소정의 크기와 형태로 압착 성형하는 펠릿기;
   상기 펠릿기에 의해 알갱이 형태로 성형된 음식물쓰레기를 일정 단위로 포장하는 포장기;
   상기 반응조, 스크러버, 흡착탑, 1차 및 2차 선별기, 분쇄기가 설치된 공간을 폐쇄하는 밀폐실;
   상기 밀폐실과 연통되어 밀폐실에서 방출되는 배기가스로부터 분진을 분리 및 여과하는 분진집진기;
   상기 분진집진기 및 저장탱크와 연통되어 분진집진기 및 저장탱크에서 배출되는 악취 및 유해가스를 분해 제거하는 바이오필터;
   를 포함하는 음식물쓰레기 비료화 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 반응조는 상기 저장탱크로부터 투입되는 음식물쓰레기의 양을 감지하여 상기 첨가제탱크의 배출밸브를 작동시키기 위한 스위치 신호를 출력하는 양감지센서가 더 구비된 음식물쓰레기 비료화 시스템.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 밀폐실과 분진집진기 사이에는 밀폐실의 대기를 분진집진기로 강제 배출시키는 송풍팬이 구비된 음식물쓰레기 비료화 시스템.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 함수율조절기는 상기 함수율측정기에 의해 측정된 음식물쓰레기의 함수율과 미리 설정된 기준치 간의 차이를 비교 연산하고, 그 값에 따라 상기 스팀분사기 또는 열풍기의 작동시간을 선택적으로 조절하는 제어부를 더 포함하는 음식물쓰레기 비료화 시스템.

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