KR101137758B1 - 음식물쓰레기 처리 및 바이오오일 추출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음식물쓰레기 처리 및 바이오오일 추출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음식물쓰레기를 미생물이 투입되어 있는 발효건조기 및 발효장(발효건조기로 칭함)내에 투입하여 24시간 동안 발효 건조 및 분해시켜 감량하고, 건조 및 분해된 유기물을 분쇄기를 이용하여 작은 입자로 분쇄하며, 분쇄된 입자를 증류탱크 내에서 낮은 압력 환경에서 저온 가열시켜 저온 열분해에의해 수증기, 오일이 기화되어 분리배출되고, 배출된 기체는 증류탑에서 냉각시켜 액화되면서 수분(카본액비)과 오일이 분리되도록 하며, 분리된 오일은 진공저장탱크로 수집된 후 원심분리기로 공급되어 정제되도록 구성하므로서, 음식물쓰레기, 부산물퇴비등과 같은 유기물을 처리하면서 액비(카본액비), 바이오오일, 활성탄(카본)을 추출할 수 있도록 한 음식물쓰레기 처리 및 바이오오일 추출장치에 관한 것이다.

Description

음식물쓰레기 처리 및 바이오오일 추출장치{Bio-oil extraction device}
본 발명은 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물 처리 및 바이오오일 추출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음식물쓰레기를 미생물이 투입되어 있는 발효건조기 및 발효장(발효건조기로 칭함)내에 투입하여 24시간 동안 발효 건조 및 분해시켜 감량하고, 건조 및 분해된 유기물을 분쇄기를 이용하여 작은 입자로 분쇄하며, 분쇄된 입자를 증류탱크 내에서 낮은 압력 환경에서 저온 가열시켜 저온 열분해에의해 수증기, 오일이 기화되어 분리배출되고, 배출된 기체는 증류탑에서 냉각시켜 액화되면서 수분(카본액비)과 오일이 분리되도록 하며, 분리된 오일은 진공저장탱크로 수집된 후 원심분리기로 공급되어 정제되도록 구성하므로서, 음식물쓰레기, 부산물퇴비등과 같은 유기물을 처리하면서 액비(카본액비), 바이오오일, 활성탄(카본)을 추출할 수 있도록 한 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물 처리 및 바이오오일 추출장치에 관한 것이다.
종래에는 음식물 처리에 있어서 퇴비화, 건조화, 사료화, 발효건조, 탄화 등 여러방법과 기술이 개발되어 보급되고 있으며, 또한, 지금도 각 분야에서 연구되고 있다.
그러나, 종래의 음식물 처리방법은 대부분이 음식물을 장시간 발효 및 건조시켜 사료화하거나 태워 탄화시키는 것이 대부분이었으며, 본 발명과 같이 음식물쓰레기로 부터 오일을 추출하는 방법은 제공되지 못하였다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 음식물쓰레기를 미생물이 투입되어 있는 발효건조기 내에 투입하여 24시간 동안 발효 건조 및 분해시켜 감량하고, 건조 및 분해된 유기물을 분쇄기를 이용하여 작은 입자로 분쇄하며, 분쇄된 입자를 증류탱크 내에서 낮은 압력 환경에서 저온 가열시켜 저온 열분해에의해 수증기, 오일이 기화되어 분리배출되고, 배출된 기체는 증류탑에서 냉각시켜 액화되면서 수분(카본액비)과 오일이 분리되도록 하며, 분리된 오일은 진공저장탱크로 수집된 후 원심분리기로 공급되어 정제되도록 구성하므로서, 음식물쓰레기, 부산물퇴비등과 같은 유기물을 처리하면서 액비(카본액비), 바이오오일, 활성탄(카본)을 추출할 수 있도록 한 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물 처리 및 바이오오일 추출장치를 제공함을 목적으로 한다.
수분조절제와 미생물이 투입되어 있는 혼합실에 음식물쓰레기를 저속으로 혼합하는 혼합날개가 설치되고, 산소공급장치와 탈취기가 구비되어 있으며, 투입되는 음식물쓰레기를 24시간동안 혼합하면서 발효 분해시켜 수분이 40~50% 남아있는 상태로 감량시키는 발효건조기와;
발효건조기에서 수분 감량된 음식물쓰레기와 유기물을 작은 입자로 분쇄하여 스크류콘베어를 통해 증류탱크로 공급하는 분쇄기와;
하부에 버너가 설치된 가열실이 구비되고, 탱크 내부에 모터의 동력으로 회전하면서 유기물입자를 교반시키는 교반기가 설치되며, 탱크 상부에는 증류탑과 연결된 배출구가 형성되어 분쇄기로 부터 공급된 유기물입자를 저압 환경하에서 저온가열하여 저온열분해시켜 수증기와 오일이 순차적으로 기화되어 배출되도록 하는 증류탱크와;
콤프레서에 의해 순환되는 냉각수가 흐르는 제 1 내지 제 3 냉각수관이 내부에 설치되고, 증류탱크로 부터 공급되는 수증기와 오일가스가 냉각수관과 접하면서 냉각되면서 액화되며, 하부에 액비를 배출시키기 위한 액비밸브가 형성되어 있는 증류탑과;
증류탑에 저장되는 오일의 배출을 위해 증류탑의 서로다른 높이에 설치되는 다수의 오일밸브와;
각각의 오일밸브 개방시 액화된 오일을 유리관을 통해 오일탱크로 이송시키는 복수의 오일이송관과;
오일을 일시 저장하는 오일탱크와;
각각의 오일탱크로 부터 오일을 공급받아 저장하는 진공저장탱크와;
진공저장탱크에 진공압을 공급하여 증류탱크 내부가 저압환경이 이루어지도록 하는 진공펌프와;
진공저장탱크에 저장된 오일을 공급받아 원심분리하여 정제하는 원심분리기; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 음식물쓰레기를 발효건조 및 발효장 에서 나온 혼합물을 분쇄, 감압증류하여 양질의 카본액비, 바이오오일, 활성탄(카본)을 추출할 수 있으므로 환경오염을 줄여줄 수 있는 효과를 기대할 수 있고, 또한 추출과정에서 발생하는 악취 및 가스를 완전히 제거하여 배출하므로 이또한 환경오염을 줄이는데 기여할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 음식물쓰레기 처리 및 바이오오일 추출장치를 보인 도면.
도 2 는 본 발명의 바이오오일 추출과정을 보인 순서도.
이하, 첨부된 도면 도 1 과 도 2 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
상기 도면에 의하면, 본 발명은,
수분조절제와 미생물이 투입되어 있는 혼합실에 음식물쓰레기를 저속으로 혼합하는 혼합날개가 설치되고, 산소공급장치와 탈취기가 구비되어 있으며, 투입되는 음식물쓰레기를 24시간동안 혼합하면서 발효 분해시켜 수분이 40~50% 남아있는 상태로 감량시키는 발효건조기(1)와;
발효건조기(1)에서 수분 감량된 음식물쓰레기와 유기물을 작은 입자로 분쇄하여 스크류콘베어(21)를 통해 증류탱크(3)로 공급하는 분쇄기(2)와;
하부에 버너(31)가 설치된 가열실(35)이 구비되고, 탱크 내부에 모터(33)의 동력으로 회전하면서 유기물입자를 교반시키는 교반기(32)가 설치되며, 탱크 상부에는 증류탑(4)과 연결된 배출구(34)가 형성되어 분쇄기(2)로 부터 공급된 유기물입자를 저압 환경하에서 저온가열하여 저온열분해시켜 수증기와 오일이 순차적으로 기화되어 배출되도록 하는 증류탱크(3)와;
콤프레서(47)에 의해 순환되는 냉각수가 흐르는 제 1 내지 제 3 냉각수관(41~43)이 내부에 설치되고, 증류탱크(3)로 부터 공급되는 수증기와 오일가스가 냉각수관(41~43)과 접하면서 냉각되면서 액화되며, 하부에 액비를 배출시키기 위한 액비밸브(46)가 형성되어 있는 증류탑(4)과;
증류탑(4)에 저장되는 오일의 배출을 위해 증류탑(4)의 서로다른 높이에 설치되는 다수의 오일밸브(44a~44c)와;
각각의 오일밸브(44a~44c) 개방시 액화된 오일을 유리관(8)을 통해 오일탱크(5~7)로 이송시키는 복수의 오일이송관(41a~43a)과;
오일을 일시 저장하는 오일탱크(5~7)와;
각각의 오일탱크(5~7)로 부터 오일을 공급받아 저장하는 진공저장탱크(8)와;
진공저장탱크(8)에 진공압을 공급하여 증류탱크(3) 내부가 저압환경이 이루어지도록 하는 진공펌프(81,82)와;
진공저장탱크(8)에 저장된 오일을 공급받아 원심분리하여 정제하는 원심분리기(9); 로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 진공저장탱크(8)의 상부에 오일에 포함되어 있는 불순물 및 가스를 펌핑하여 증류탱크(3)의 가열실(35)로 공급하는 공급펌프(82)를 더 구성하여 진공저장탱크(8)에 부유되어 있는 오일 불순물을 버너(31)의 화력으로 태워 제거하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 발효건조기(1)는 음식물쓰레기 및 퇴비를 발효 분해시켜 수분이 40~50% 남아있는 상태로 감량시키는 것으로서,
발효건조기(1)의 혼합실 내부에는 수분조절제와 음식물을 발효시키기 위한 미생물이 투입되어 있고, 혼합실에는 모터의 동력으로 회전하면서 음식물쓰레기를 혼합하는 혼합날개가 설치되어 있으며, 또한 발효에 필요한 산소를 지속적으로 공급하는 산소공급장치가 내장되고, 발효시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취기가 구비되어 있다.
이러한 발효건조기(1)의 혼합실에 음식물쓰레기 및 미생물, 수분조절제를 투입하여 24시간동안 발효 건조시키게 되면 폐 음식물은 분해되고, 분해되지 않는 물질(전분, 씨앗, 뼈 등)은 약 40~50%의 수분을 포함한 상태로 남게 된다.
즉, 발효건조기(1) 내에서 음식물쓰레기가 발효되면서 건조되어 전체적인 중량이 감량되고, 미생물에 의해 분해되지 않는 유기물(전분, 씨앗, 뼈 등)이 남게 되는 것이다.
이러한 발효건조기(1)는 아파트단지, 주택단지, 단체급식소, 요식업소 등에 설치하여 사용할 수 있다.
상기 분쇄기(2)는 발효건조기(1)에서 발효 건조된 음식물쓰레기를 작은입자로 분쇄하는 것이다.
즉, 상기 분쇄기(2)에 음식물쓰레기를 투입하여 분쇄되도록 하는 것이며, 분쇄된 입자는 스크류콘베어(21)를 통해 증류탱크(3)로 공급된다.
한편, 상기 증류탱크(3)는 분쇄기(2)로 부터 공급되는 작은 유기물입자를 낮은 압력 환경에서 저온 가열하여 열분해시켜 수증기(카본액비)와 오일이 순차적으로 증발되도록 하며, 최종적으로 활성탄(카본)을 얻을 수 있도록 하는 장치이다.
증류탱크(3)는 하부에 버너(31)가 설치된 가열실(35)이 구비되고, 증류탱크(3) 내부에 모터(33)의 동력으로 회전하면서 유기물입자를 교반시키는 교반기(32)가 설치되며, 탱크 상부에는 증류탑(4)과 연결된 배출구(34)가 형성되어 분쇄기(2)로 부터 공급된 유기물입자를 저압 환경하에서 저온가열하여 저온열분해시켜 온도에 따라 수증기와 오일이 순차적으로 기화되어 배출되도록 구성된다.
증류탱크(3)는 진공펌프(81,82)의 진공압이 가해진 상태여서 낮은 압력하에서 가열 분해동작이 이루어지게 된다.
즉, 버너(31)의 열에 의해 증류탱크(3) 내부가 가열되면 증류탱크(3) 내부로 투입된 유기물가루가 열분해되기 시작하고, 수분과 오일의 기화온도 차이에 따라서 먼저 수분이 수증기로 기화되어 배출구(34)를 통해 배출되어 증류탑(4)으로 공급되고, 수분이 거의 기화된 이후부터 유기물가루에 포함되어 있는 오일성분이 기화되어 배출구(34)를 통해 증류탑(4)으로 공급되는 것이며, 수분과 오일성분이 모두 증발된 후에는 증류탱크(3) 내부에 활성탄(카본)이 남아있게 되므로 활성탄(카본)을 얻을 수 있게된다.
상기 증류탑(4)은 증류탱크(3)에서 공급된 수증기 또는 오일이 액화되는 곳으로서, 콤프레서(47)에 의해 순환되는 냉각수가 순환하는 제 1 내지 제 3 냉각수관(41~43)이 증류탑(4) 내부를 순환하도록 구성된다.
따라서, 증류탱크(3)에서 증발된 수증기 및 오일기체가 증류탑(4) 내부로 유입되면 제 1 내지 제 3 냉각수관(41~43)과 접촉하면서 온도가 하강하면서 액화되어 증류탑(4) 내부에 모이게 된다.
이때, 상기 증류탱크(3)에서 공급되는 기체는 초반에 액비성분의 수증기가 공급된 후 액화되어 증류탱크(3)에 저장되고, 후반에는 오일성분의 기체가 공급되어 액화된다.
따라서, 초반에 액화되는 카본액비는 증류탑(4) 하부에 설치된 액비밸브(46)를 개방시키는 것에 의해 얻을 수 있으며, 이후 증류탑(4)에 저장되는 액화된 오일은 증류탑(4)의 측면부에 서로다른 높이로 설치된 오일밸브(44a~44c)를 개폐시키는 것으로 오일이송관(41a~43a)을 통해 배출시킬 수 있게된다.
증류탑(4) 내부에 액비와 오일이 혼재된다 하더라도 액비와 오일의 비중이 달라서 액비 위에 오일이 떠있는 형태가 되므로 액비와 오일을 분리 추출할 수 있게되는 것이다.
한편, 상기 오일이송관(41a~43a)의 후단에는 유리관(45)이 연결되어 있어서 작업자가 유리관(45)으로 이송되는 오일상태를 확인할 수 있어서 장치의 관리 및 정비가 용이해지는 효과를 기대할 수 있다.
상기 유리관(45)을 통해 이송된 오일은 각각의 오일탱크(5~7)에 저장되고, 오일탱크(5~7)에 저장된 오일은 밸브의 개폐동작으로 진공저장탱크(8)로 이송시킬 수 있다.
진공저장탱크(8)로 이송된 오일은 원심분리기(9)로 공급되어져 원심분리되어 정제된 후 저장조(91)로 배출되어 양질의 오일을 얻을 수 있게되는 것이다.
한편 도면부호 11은 저장조(91)에 저장된 오일을 원료로 발전하는 발전기를 나타내는 것으로 음식물쓰레기로 부터 추출한 오일을 이용하여 전기를 생산할 수 있게된다.
그리고, 진공저장탱크(8)에 저장되는 오일에 포함되어 있는 불순물은 진공저장탱크(8)의 상부로 뜨게되고, 이 뜨는 불순물은 공급펌프(81,82)의 연속적인 동작으로 증류탱크(3)의 가열실(35)로 공급되어져 버너(31)에 의해 태워져 처리된다.
또한, 도면부호 10은 탈황제거장치를 나타내는 것으로서, 이 탈황제거장치(10)는 가열실(35)과 연결된 굴뚝(36)을 통해 배출되는 폐가스를 수냉식으로 탈황을 제거하는 것이다.
1: 발효건조기, 2: 분쇄기,
3: 증류탱크, 4: 증류탑,
5,6,7: 오일탱크, 8: 진공저장탱크,
9: 원심분리기, 10: 탈황제거장치,
11: 발전기, 21: 스크류콘베어,
31: 버너, 32: 교반기,
33: 모터, 34: 배출구,
35: 가열실, 36: 굴뚝,
41~43: 냉각수관, 44: 오일밸브,
41a~43a: 오일이송관, 45: 유리관,
46: 액비밸브, 47: 콤프레서,
81: 진공펌프, 82: 공급펌프,
91: 저장조,

Claims (2)

  1. 수분조절제와 미생물이 투입되어 있는 혼합실에 음식물쓰레기를 저속으로 혼합하는 혼합날개가 설치되고, 산소공급장치와 탈취기가 구비되어 있으며, 투입되는 음식물쓰레기를 24시간동안 혼합하면서 발효 분해시켜 수분이 40~50% 남아있는 상태로 감량시키는 발효건조기(1)와;
    발효건조기(1)에서 수분 감량된 음식물쓰레기와 수분조절제를 작은 입자로 분쇄하여 스크류콘베어(21)를 통해 증류탱크(3)로 공급하는 분쇄기(2)와;
    하부에 버너(31)가 설치된 가열실(35)이 구비되고, 탱크 내부에 모터(33)의 동력으로 회전하면서 유기물입자를 교반시키는 교반기(32)가 설치되며, 탱크 상부에는 증류탑(4)과 연결된 배출구(34)가 형성되어 분쇄기(2)로 부터 공급된 유기물입자를 저압 환경하에서 저온가열하여 저온열분해시켜 수증기와 오일이 순차적으로 기화되어 배출되도록 하는 증류탱크(3)와;
    콤프레서(47)에 의해 순환되는 냉각수가 흐르는 제 1 내지 제 3 냉각수관(41~43)이 내부에 설치되고, 증류탱크(3)로 부터 공급되는 수증기와 오일가스가 냉각수관(41~43)과 접하면서 냉각되면서 액화되며, 하부에 액비를 배출시키기 위한 액비밸브(46)가 형성되어 있는 증류탑(4)과;
    증류탑(4)에 저장되는 오일의 배출을 위해 증류탑(4)의 서로다른 높이에 설치되는 다수의 오일밸브(44a~44c)와;
    각각의 오일밸브(44a~44c) 개방시 액화된 오일을 유리관(8)을 통해 오일탱크(5~7)로 이송시키는 복수의 오일이송관(41a~43a)과;
    오일을 일시 저장하는 오일탱크(5~7)와;
    각각의 오일탱크(5~7)로 부터 오일을 공급받아 저장하는 진공저장탱크(8)와;
    진공저장탱크(8)에 진공압을 공급하여 증류탱크(3) 내부가 저압환경이 이루어지도록 하는 진공펌프(81)와;
    진공저장탱크(8)에 저장된 오일을 공급받아 원심분리하여 정제하는 원심분리기(9); 로 구성된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리 및 바이오오일 추출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공저장탱크(8)의 상부에 오일에 포함되어 있는 불순물 또는 가스를 펌핑하여 증류탱크(3)의 가열실(35)로 공급하는 공급펌프(81,82)를 더 구성하여 진공저장탱크(8)에 부유되어 있는 오일 불순물 또는 가스를 버너(31)의 화력으로 태워 제거하도록 구성한 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리 및 바이오오일 추출장치.
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