KR101142928B1 - 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치 - Google Patents

음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는, 음식물 쓰레기를 탈수하여 음식물 쓰레기 탈리액을 얻는 음식물 쓰레기 탈수기(1); 상기 음식물 쓰레기 탈수기(1)로부터 배출된 음식물 쓰레기 탈리액을 유입받아, 고상의 부유 고형분 및 액상의 여액을 1차로 분리하는 고액분리장치(2); 상기 고액분리장치(2)로부터 배출된 여액을 유입받고, 별도로 연결된 유기용제 추출액 저장조(11)로부터 유기용제 추출액을 유입받아, 유기용제 추출액이 가해진 여액을 가열 및 교반하는 가열교반기(10); 상기 가열교반기(10)에서 증발한 유기용제 추출액을 응축하여 가열교반기(10)로 재순환시키는 응축기(13); 상기 가열교반기(10)에서 배출된 여액을 고형분 형태의 슬러지, 유분, 수분의 삼상으로 분리하는 삼상분리기(20); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치 {System for separation of oil and sludge from food waste leachate}
본 발명은 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치에 관한 것이다.
음식물 쓰레기 탈수과정에서 배출되는 탈리액은 수분, 부유 고형분, 유분으로 구성되어 있다. 유분은 에멀젼 상태로 안정되게 수층에 존재하며 부유 고형분은 미세한 입자로 분산되어 있으므로 통상적인 방법으로 탈리액으로부터 유분 및 부유 고형분을 분리하기가 어렵다.
일반적으로 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분을 분리하는 방법은 다음과 같다. 먼저 음식물 쓰레기 탈리액을 가열하고, 스크류의 회전에 의한 압력을 가함으로써 고형 슬러지를 2단계에 걸쳐 분리하고, 정제액을 다시 가열한 후 삼상분리기 구조의 분리기를 이용하여 유분과 유분을 함유하지 않은 폐수와 잔여 미세입자의 고형 슬러지로 분리한다. 이후 분리된 유분으로부터 가열하고 침전조작을 하여 유분을 부유시키고 잔여 폐원수를 침전하여 분리하게 된다.
그런데 이러한 종래의 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다. 탈리액을 가열하면 점도를 낮출 수 있어 원심분리 방법을 이용하여 탈리액으로부터 고형분 및 유분을 분리함에 있어 유리하지만, 반면 유분은 에멀젼 상태로 수층에 안정되게 존재하고 고형분의 입자가 매우 미세하기 때문에 유기용제 추출액이 없는 상태에서는 유분의 분리 효율이 낮다. 또한 삼상분리기에서 분리된 유분, 폐수, 부유 고형분의 경계면이 확실하게 구분되지 않고 일부가 섞여 있으므로 각각의 성분에는 타성분 물질이 상당량 포함되어 있게 된다. 이와 같이 각 성분별 분리도가 낮으면 활용성이 저하되는 문제점 또한 있다.
한편, 기존에는 고농도 오폐수처리를 위해서 다음과 같은 방법을 사용한다. 먼저 고액분리장치를 사용하여 고체인 부유 고형분과 액체인 오폐수를 서로 분리하고, 부유 고형분이 분리된 오폐수에 공기를 주입하여 상부에 부상하는 미세 부유 고형분 및 유분을 걷어내는 스컴제거장치를 거치도록 한다. 이와 같이 처리된 오폐수에 공기를 주입하여 용존산소량이 증가하도록 폭기 처리하는 폭기조를 거치게 한 후, 방류 수질로 정화하는 후처리장치를 거쳐 방류한다.
상기 기술을 탈리액에 적용할 수도 있겠으나, 이 역시 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 먼저, 상온에서는 탈리액의 고액 분리 효율이 낮으며, 또한 미세 기포를 주입하여 미세 부유 고형분 및 유분을 상부로 부상하는 방법에서 미세 기포에 에멀젼 상태의 유분이 잘 부착되지 않기 때문에 분리 효율이 매우 낮다.
이와 같이 기존에 사용되어 오던 방법들은, 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 효과적으로 분리할 수 없는 문제점들이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 부유 고형분을 효과적으로 분리하여 폐수의 부하를 낮춤으로 가장 경제적인 처리방법인 일반 폐수처리장에서 폐수를 처리하고, 분리된 고형분인 슬러지는 건조하여 고형 연료로 활용하며, 분리된 유분으로부터 첨가제인 유기용제 추출액을 분리하여 재순환시키고 남은 유분으로부터 소량 함유된 미세입자를 오일 필터로 걸러낸 후 오일의 주성분이 동식물성 유지류이므로 이를 바이오디젤 원료로 사용하도록 하는, 요약하자면 난분해성 유기물질이 포함된 음식물 쓰레기 탈리액을 처리하여 가장 경제적인 처리수단인 일반 폐수처리장에서 처리하여 방류하는 한편 분리된 난분해성 물질은 바이오디젤 원료와 고형 연료 원료로 사용할 수 있도록 하는, 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는, 음식물 쓰레기를 탈수하여 음식물 쓰레기 탈리액을 얻는 음식물 쓰레기 탈수기(1); 상기 음식물 쓰레기 탈수기(1)로부터 배출된 음식물 쓰레기 탈리액을 유입받아, 고상의 부유 고형분 및 액상의 여액을 1차로 분리하는 고액분리장치(2); 상기 고액분리장치(2)로부터 배출된 여액을 유입받고, 별도로 연결된 유기용제 추출액 저장조(11)로부터 유기용제 추출액을 유입받아, 유기용제 추출액이 가해진 여액을 가열 및 교반하는 가열교반기(10); 상기 가열교반기(10)에서 증발한 유기용제 추출액을 응축하여 가열교반기(10)로 재순환시키는 응축기(13); 상기 가열교반기(10)에서 배출된 여액을 고형분 형태의 슬러지, 유분, 수분의 삼상으로 분리하는 삼상분리기(20); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는 상기 삼상분리기(20)의 유분배출구(24)로부터 배출된 유분을 유입받아 유기용제 추출액을 증발시켜 분리하는 감압증발기(40); 상기 감압증발기(40)에서 증발된 유기용제 추출액을 응축하여 상기 유기용제 추출액 저장조(11)로 재순환시키는 응축기(41); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 이 때, 상기 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는 상기 감압증발기(40)에서 배출한 유분으로부터 미세 입자를 분리하는 위한 오일 필터(50); 상기 오일 필터(50)에서 분리된 미세 입자에 잔류하는 유분을 분리하도록, 유분이 잔류된 미세 입자에 유기용제 추출액을 가하여 교반시키는 교반기(51); 상기 교반기(51)로부터 배출된 액상의 유분이 포함된 유기용제 추출액 및 고상의 미세 입자를 걸러 분리하는 필터(53); 를 더 포함하여 이루어지며, 상기 필터(53)에서 분리된 유기용제 추출액에 포함된 유분을 상기 감압증발기(40)로 보내어 유분과 유기용제 추출액을 분리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는 상기 고액분리장치(2)에서 분리된 부유 고형분 및 상기 삼상분리기(20)에서 분리된 슬러지를 유입받아 고형 연료로 활용 가능하도록 건조하는 건조기(30); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는 상기 고액분리장치(2)에서 분리된 부유 고형분, 상기 삼상분리기(20)에서 분리된 슬러지 및 상기 필터(53)에서 분리된 미세 입자를 유입받아 고형 연료로 활용 가능하도록 건조하는 건조기(30); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는 바이오디젤 제조 원료로 사용 가능하도록 상기 오일 필터(50)로부터 분리된 유분을 유입받아 저장하는 유분저장조(52); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
음식물 쓰레기 탈리액은 난분해성 물질인 다량의 부유물 및 유분이 포함되어 있어 폐기물처리 시 부하가 매우 높은 특징을 가지고 있다. 본 발명은 탈리액의 삼성분인 수분, 고형분, 유분을 분리하여 탈리액을 친환경적으로 처리하는 기술이다. 유분은 주성분이 동식물성 유지류이므로 바이오디젤의 원료가 되며, 고형분은 발열량이 높고 중금속 등에 오염이 되어 있지 않아 고형 연료로 활용하기에 좋은 특성을 가지고 있다. 이와 같이 본 발명에 의하면 음식물 쓰레기 처리 시 가장 문제점이 많아 처리하기가 어려운 대표적인 공해 물질인 탈리액을 효과적으로 분리함으로써 환경 보전에 기여함은 물론 유분 및 고형분을 신재생 에너지 원료로 사용함으로써 녹색 기술을 실현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 데칸타와 같은 고액분리장치를 사용하여 비교적 큰 입자를 분리하고, 이로부터 얻은 여액으로부터 삼성분을 분리 시 분리 효율을 높이기 위하여 유기용제 추출액을 사용한다. 사용한 유기용제 추출액을 삼상분리 후 유분에 잔류하는 유기용제 추출액을 온도차에 의하여 분리하고 재순환함으로써 분리공정을 운전하면서 발생되는 소량의 손실분만을 보충하므로 유기용제 추출액 비용을 최소화할 수 있는 효과 또한 있다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치의 공정 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치의 한 실시예.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 공정 흐름도이다. 음식물 쓰레기 탈리액에는 슬러지(고형분), 유분, 수분 세 가지 상태가 혼합되어 있으며, 본 발명의 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는 이를 효과적으로 분리하여 각각을 활용도 높은 결과물로 배출하도록 하고자 하는 것이 목적이다. 도 1을 참조하여, 본 발명의 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치에 대해 보다 상세히 설명한다.
먼저 음식물 쓰레기 탈수기(1)에 의해 음식물 쓰레기로부터 탈수케이크와 탈리액이 분리된다. 이 때 상기 음식물 쓰레기 탈수기(1)로부터 배출되는 탈리액에는 다량의 부유 고형분과 유분이 포함되어 있다. 따라서 고액분리장치(2, 예: 데칸타)를 사용하여 탈리액을 1차로 비교적 큰 입자상의 부유 고형분과 여액으로 분리한다. 여기에서 분리된 비교적 큰 입자상의 부유 고형분은 건조기(30)로 공급되어 고형 연료의 재료가 된다.
상기 고액분리장치(2)로부터 분리되어 나온 여액에는 작은 입자상의 부유 고형분, 유분 및 수분이 혼합되어 있다. 이 중 여액으로부터 부유 고형분과 유분을 분리하기 위하여 유기용제 추출액 저장조(11, 예: 노말헥산)로부터 공급되는 유기용제 추출액을 여액에 가하고 가열교반기(10)에 유입시켜 교반과 동시에 가열한다. 이 때, 상기 가열교반기(10)에는 응축기(13)가 연결 구비되어 있도록 하여 상기 가열교반기(10)로부터의 증발액을 다시 응축하여 회수되도록 함으로써, 유기용제의 손실을 최소화하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 가열교반기(10)에서 가열 교반된 여액은 삼상분리기(20)로 이송되며, 상기 삼상분리기(20)에서 고속 회전에 의하여 발생하는 원심력에 의하여 슬러지(고형분), 유분, 수분(폐수)의 세 성분이 서로 분리된다. 이 중 폐수는 유분과 부유 고형분의 대부분이 제거된 상태이므로 폐수처리장(25)에서 처리 후 방류됨으로써, 수분의 분리가 완전히 이루어지게 된다. 또한, 상기 삼상분리기(20)에서 분리되어 나온 슬러지는 상기 고액분리장치(2)에서 분리된 비교적 큰 입자상의 고형분과 마찬가지로 상기 건조기(30)로 공급되어, 역시 고형 연료의 재료가 된다.
상기 삼상분리기(20)에서 분리되어 나온 유분에는 유기용제 추출액 및 미세 입자가 혼합되어 있어, 아직 유분이 완전히 분리된 상태가 아니다. 이에 따라, 상기 삼상분리기(20)에서 분리되어 나온 유분으로부터 유기용제 추출액 및 미세 입자를 분리하기 위하여, 이를 감압증발기(40) 및 오일 필터(50)로 통과시키게 된다. 먼저 (유기용제 추출액 및 미세 입자가 혼합되어 있는) 유분이 상기 감압증발기(40)를 통과하는 과정에서, 유기용제 추출액이 증발된 후 응축기(41)에 의해 응축되어 회수된다. 이와 같이 응축되어 회수된 유기용제 추출액은 응축 유기용제 추출액 저장조(44)에 수용되며, 이는 상기 유기용제 추출액 저장조(11)와 연결되어 상기 가열교반기(10)로 공급되는 여액에 유기용제 추출액이 효율적으로 공급될 수 있도록 한다. 도 1에서는 상기 유기용제 추출액 저장조(11)와 상기 응축 유기용제 추출액 저장조(44)가 별도의 부품인 것으로 도시되어 있으나, 물론 이들은 일체화되어 구현되도록 하여도 무방하다.
다음으로 잔류되어 있는 유분과 미세 입자 고형분을 분리하기 위하여, 상기 감압증발기(40)를 통과해 나온 유분 및 미세 입자의 혼합액은 상기 오일 필터(50)를 통과하게 된다. 이로써 상기 오일 필터(50)에서 걸러져 나온 유분은 바이오디젤 원료로 사용될 수 있게 되며, 이로써 유분의 분리가 완전히 이루어진다.
마지막으로 상기 오일 필터(50)에서 걸러진 미세 입자는, 미세 입자에 잔류하는 유분을 추출하기 위하여 교반기(51)로 공급되며, 상기 교반기(51)에 유기용제 추출액이 가해져 교반된다. 이 때 유기용제 추출액은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상기 응축 유기용제 추출액 저장조(44)로부터 공급될 수도 있고, 또는 상기 유기용제 추출액 저장조(11)로부터 공급될 수도 있으며, 또는 상기 두 저장조가 일체화되어 있도록 하고 일체화된 저장조로부터 공급되도록 할 수도 있다.
상술한 바와 같이 상기 교반기(51)로 공급된 (유분이 잔류된) 미세 입자는, 유기용제 추출액이 가해져 교반된 후 필터(53)를 통과함으로써 액상과 고상으로 분리가 이루어지는데, 이 중 액상 성분은 유기용제 추출액 및 이에 추출되어 나온 유분(미세 입자에 잔류되어 있던 유분)이며, 이는 상기 감압증발기(40)로 회수됨으로써 (바이오디젤 연료의 재료로서의) 유분 및 유기용제 추출액의 손실을 최소화한다. 또한, 상기 필터(53)를 통과함으로써 분리된 고상 성분은 잔류 유분이 제거된 미세 입자로서, 이는 상기 고액분리장치(2)에서 분리된 고형분 및 상기 삼상분리기(20)에서 분리된 슬러지와 함께 상기 건조기(30)로 보내어져 건조 후 고형 연료화된다.
고형분, 유분, 수분의 분리 단계를 각각 간략히 정리하면 다음과 같다. 먼저 수분의 경우, 음식물 쓰레기가 상기 음식물 쓰레기 탈수기(1)를 통과하여 탈수케이크가 제거된 탈리액(부유 고형분+유분+수분)이 얻어지고, 이 탈리액이 상기 고액분리장치(2)를 통과하여 비교적 큰 입자상의 부유 고형분이 제거된 여액(작은 입자상 부유 고형분+유분+수분)이 얻어지고, 이 여액이 상기 삼상분리기(20)를 통과하여 폐수 형태의 수분이 분리되며, 이 수분이 상기 폐수처리장(25)을 통과함으로써 방류 가능한 수분으로써 완전히 처리되어 배출되게 된다.
다음으로 유분의 경우, 역시 음식물 쓰레기가 상기 음식물 쓰레기 탈수기(1)를 통과하여 탈수케이크가 제거된 탈리액(부유 고형분+유분+수분)이 얻어지고, 이 탈리액이 상기 고액분리장치(2)를 통과하여 비교적 큰 입자상의 부유 고형분이 제거된 여액(작은 입자상 부유 고형분+유분+수분)이 얻어진 후, 이 여액에 먼저 유기용제 추출액이 가해져 상기 가열교반기(10)를 거침으로써 유분의 분리효율이 향상되도록 처리된다. 이후 상기 삼상분리기(20)에서 유분이 분리되어 나온 후, 이 유분이 상기 감압증발기(40)를 통과함으로써 유기용제 추출액이 제거되어 잔류액(미세 입자+유분)이 얻어진다. 이 잔류액이 상기 오일 필터(50)를 통과함으로써 깨끗한 유분이 얻어지며, 이렇게 얻어진 유분은 바이오디젤 원료로 사용될 수 있게 된다.
마지막으로 고형분의 경우, 거의 모든 단계에서 고형분이 얻어지게 된다. 즉 상기 고액분리장치(2)에서 탈리액으로부터 비교적 큰 입자상의 고형분이 얻어지고, 상기 삼상분리기(20)에서 (유기용제 추출액이 가해져 가열 교반된) 여액으로부터 슬러지가 얻어지고, 상기 오일 필터(50)에서 유분이 일부 잔류된 미세 입자가 얻어진 후 이 미세 입자에 유기용제 추출액이 가해져 교반되고 상기 필터(53)를 거침으로써 유분이 제거된 미세 입자가 얻어진다. 이와 같이 각 단계에서 얻어진 고형분들은 모두 상기 건조기(30)로 모아지며, 상기 건조기(30)에서 건조 처리되어 고형 연료로 만들어지게 된다.
도 2는 상술한 바와 같은 본 발명의 장치를 구체적으로 구현한 한 실시예이다. 이에 대하여 설명하면 다음과 같다. 음식물 쓰레기는 함수율이 약 80-85%로 높으므로 이물질을 제거한 후 탈수기(1)에서 수분의 일부룰 제거하게 된다. 탈수기(1)는 음식물 쓰레기에 압력을 가하여 탈수하므로 이 과정에서 배출되는 탈리액에는 수분과 더불어 다량의 고형분, 유분이 포함된다. 탈리액으로부터 고형분을 1차로 분리하기 위하여 고액분리장치(2)를 사용한다. 고액분리장치는 고속 회전시 발생하는 원심력에 의하여 고액이 분리되며 입경이 비교적 큰 고형분은 탈리액으로부터 분리되어 슬러지배출구(3)를 통하여 배출되어 슬러지 저장조(4)로 이송되고 나머지 여액은 여액배출구(5)를 통하여 배출된다.
여액은 여액이송펌프(12)에 의하여 가열교반기(10)로 이송되며 이송 도중 유기용제 추출액 저장조(11)로부터 유기용제 추출액을 여액에 첨가한다. 유기용제 추출액은 삼상분리기(20)에서 여액으로부터 수분, 고형분, 유분 분리를 용이하게 하기 위하여 가해지는 첨가물이며 대표적인 물질은 노말헥산이다. 여액은 가열교반기(10)에서 교반과 동시에 섭씨 70에서 80도 사이로 가열한다. 가열을 하면 여액의 점도가 떨어져 분리가 용이하게 된다. 노말헥산의 상압하에서 끓는점이 섭씨 69도이므로 가열과정에서 일부 노말헥산이 수증기와 함께 증발하게 된다. 노말헥산의 손실을 막기 위하여 가열교반기(10)에서의 증발된 노말헥산 및 수증기를 응축기(13)에서 응축하여 가열교반기(10)로 회수한다. 응축기의 냉각수는 냉각탑(14)에서 공급하며 냉각수순환펌프(15)에 의하여 순환한다. 가열된 여액은 여액이송펌프(16)에 의하여 삼상분리기(20)로 이송한다.
삼상분리기(20)는 고속으로 회전하는 스크류에 의하여 고형분과 액상이 분리되고 액상에서 비중차에 의하여 수분과 유분이 연속적으로 분리되는 장치이다. 분리된 고형분은 슬러지배출구(21)를 통하여 배출되어 슬러지 저장조(22)에 저장한다. 슬러지 저장조(4)와 슬러지 저장조(22)에 있는 슬러지는 건조기(30)로 이송되어 열에 의하여 수분이 제거되며 고형 연료저장조(31)에 저장한다. 고형 연료의 함수율이 높으면 연소시 지장을 초래하고 너무 낮게 처리하면 필요이상으로 건조기에서의 에너지사용량이 증가한다. 자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률 시행규칙에서는 비성형 생활폐기물 고형 연료제품의 수분 함유량을 고형 연료제품 무게의 25%이하로 규제하고 있다. 액상성분중 가벼운 유분은 유분배출구(24)를 통하여 배출되고 유분이송펌프(26)에 의하여 감압증발기(40)로 이송된다. 액상성분증 비교적 무거운 수분은 폐수배출구(23)를 통하여 배출되고 폐수처리장(25)으로 이송되어 최종 처리 후 방류한다.
삼상분리기(20)에서 분리된 유분에는 미세입자와 유기용제 추출액이 포함되어 있다. 유기용제 추출액을 유분으로부터 분리하기 위하여 감압증발기(40)에서 유분을 감압하에서 가열한다. 대표적인 유기용제 추출액인 노말 헥산의 상압하에서의 끓는점은 섭씨 69도이며 유분의 끓는점은 약 350도 이므로 유기용제 추출액과 유분을 끊은점에 의하여 분리할 수 있다. 감압증발기(40)에서 증발한 유기용제 추출액은 응축기(41)에서 응축되어 응축유기용제 추출액 저장조(44)를 거쳐 유기용제 추출액이송펌프(45)에 의하여 유기용제 추출액 저장조(11)로 이송되어 재사용한다. 따라서 유기용제 추출액은 재순환하게 되며 실제 운전시 약간의 손실이 발생할 수 있으므로 손실분 만을 보충하면 된다. 응축기에 소요되는 냉각수는 냉각탑(42)에 의하여 공급되며 냉각수는 냉각수순환펌프(43)에 의하여 순환한다.
삼상분리기에서 유기용체추출액이 분리된 유분은 오일 필터(50)로 이송되어 미세입자가 걸러진다. 미세입자가 분리된 유분은 유분저장조(52)에 저장되며 바이오디젤을 생산하기 위한 원료로 사용한다. 분리된 미세입자에는 일부 유분이 포함되어 있으므로 유분을 추출조작에 의하여 회수하기 위하여 교반기(51)로 이송하며 교반기(51)에 유기용제 추출액 저장조(44)로부터 유기용제 추출액을 이송하여 첨가한다. 혼합된 유기용제 추출액과 미세입자를 필터(53)로 이송하고 필터(53)에서 분리된 유기용제 추출액과 유분은 감압증발기(40)로 보내어져 유분과 유기용제 추출액이 분리된다. 필터(53)에서 분리된 미세입자는 슬러지와 함께 건조기(30)에서 건조 한 후 고형 연료저장조(31)로 보내어져 고형 연료로 사용한다.
[실시예]
음식물 쓰레기 탈리액을 고액분리장치(2)에서 고액분리하여 여액을 얻었다. 부피기준으로 여액 30에 유기용제 추출액인 노말헥산 1을 넣고 섭씨 80도로 가열하였다. 상기 과정에서 응축에 의한 노말헥산 회수장치를 설치하지 않아 노말헥산 일부가 증발에 의하여 손실되었다. 원심분리기에서 여액을 3500RPM으로 10분간 회전시켜 유분, 고형분, 폐수로 삼상분리하였으며 삼상분리하여 얻은 폐수와 여액의 부유물질 및 탁도를 비교한 결과는 <표 1>과 같다.
Figure 112010036614522-pat00001
부유물질 분석은 유리섬유 거름종이법을 이용하였으며 탁도는 NTU (Nephelometric Turbidity Units)단위로 나타내었다. <표 1>에서 보는바와 같이 유기용제 추출액을 여액에 넣고 가열 후 원심분리기로 여액을 삼상분리 한 결과 수층에 존재하는 부유물질 대부분이 슬러지층으로 이동하여 수층에서의 탁도가 대폭 개선되었다.
상기와 같이 원심분리기에서 삼상분리하여 탈리액으로부터 분리한 유분의 특성은 <표 2>와 같다. 삼상분리하여 얻은 유분에는 미세입자들이 포함되어 있으며 미세입자들에는 유분이 잔류한다. <표 2>의 유분분리 효율에는 미세입자들으로부터 분리한 유분이 포함되어 있다.
Figure 112010036614522-pat00002
삼상분리하여 얻은 고형분, 폐수 중에 유분이 육안으로 관찰되지 않았으며 다만 용기 벽면에서 유분이 관찰되었다. 유분의 주성분은 동식물성 유지류로 바이오디젤의 원료가 된다.
본 발명에 의한 상기 삼상분리 방법을 적용하여 여액으로부터 분리한 고형분의 특성은 <표 3>과 같다.
Figure 112010036614522-pat00003
고형분은 슬러지 형태로 존재하며 분석을 위하여 섭씨 105도로 유지되는 건조기에서 건조하였다. 공업분석은 도착시료 기준이며 원소분석, 발열량은 건조시료 기준이다. 고정 탄소에 비하여 휘발분의 함량이 높은 것이 특징이다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1: 음식물 쓰레기 탈수기 2: 고액분리장치 (데칸타)
3: 슬러지 배출구 4: 슬러지 저장조
5: 여액 배출구
10: 가열교반기
11: 유기용제 추출액 저장조 12: 여액 이송펌프
13: 응축기 14: 냉각탑
15: 냉각수 순환펌프 16: 여액 이송펌프
20: 삼상분리기
21: 슬러지 배출구 22: 슬러지 저장조
23: 폐수 배출구 24: 유분 배출구
25: 폐수처리장 26: 유분 이송펌프
30: 건조기 31: 고형 연료 저장조
40: 감압 증발기 41: 응축기
42: 냉각탑 43: 냉각수 순환펌프
44: 응축 유기용제 추출액 저장조 45: 응축 유기용제 추출액 이송펌프
50: 오일 필터 51: 교반기
52: 유분 저장조 53: 필터

Claims (6)

  1. 음식물 쓰레기를 탈수하여 음식물 쓰레기 탈리액을 얻는 음식물 쓰레기 탈수기(1);
    상기 음식물 쓰레기 탈수기(1)로부터 배출된 음식물 쓰레기 탈리액을 유입받아, 고상의 부유 고형분 및 액상의 여액을 1차로 분리하는 고액분리장치(2);
    상기 고액분리장치(2)로부터 배출된 여액을 유입받고, 별도로 연결된 유기용제 추출액 저장조(11)로부터 유기용제 추출액을 유입받아, 유기용제 추출액이 가해진 여액을 가열 및 교반하는 가열교반기(10);
    상기 가열교반기(10)에서 증발한 유기용제 추출액을 응축하여 가열교반기(10)로 재순환시키는 응축기(13);
    상기 가열교반기(10)에서 배출된 여액을 고형분 형태의 슬러지, 유분, 수분의 삼상으로 분리하는 삼상분리기(20);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는
    상기 삼상분리기(20)의 유분배출구(24)로부터 배출된 유분을 유입받아 유기용제 추출액을 증발시켜 분리하는 감압증발기(40);
    상기 감압증발기(40)에서 증발된 유기용제 추출액을 응축하여 상기 유기용제 추출액 저장조(11)로 재순환시키는 응축기(41);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는
    상기 감압증발기(40)에서 배출한 유분으로부터 미세 입자를 분리하기 위한 오일 필터(50);
    상기 오일 필터(50)에서 분리된 미세 입자에 잔류하는 유분을 분리하도록, 유분이 잔류된 미세 입자에 유기용제 추출액을 가하여 교반시키는 교반기(51);
    상기 교반기(51)로부터 배출된 액상의 유분이 포함된 유기용제 추출액 및 고상의 미세 입자를 걸러 분리하는 필터(53);
    를 더 포함하여 이루어지며,
    상기 필터(53)에서 분리된 유기용제 추출액에 포함된 유분을 상기 감압증발기(40)로 보내어 유분과 유기용제 추출액을 분리하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는
    상기 고액분리장치(2)에서 분리된 부유 고형분 및 상기 삼상분리기(20)에서 분리된 슬러지를 유입받아 고형 연료로 활용 가능하도록 건조하는 건조기(30);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는
    상기 고액분리장치(2)에서 분리된 부유 고형분, 상기 삼상분리기(20)에서 분리된 슬러지 및 상기 필터(53)에서 분리된 미세 입자를 유입받아 고형 연료로 활용 가능하도록 건조하는 건조기(30);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 유분 및 슬러지를 분리하는 장치는
    바이오디젤 제조 원료로 사용 가능하도록 상기 오일 필터(50)로부터 분리된 유분을 유입받아 저장하는 유분저장조(52);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 유분 및 슬러지를 분리하는 장치.
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