KR101663082B1 - 음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치 및 이를 이용한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 방법 - Google Patents

음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치 및 이를 이용한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치 및 이를 이용한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 음식물 쓰레기 처리과정에서 발생하는 음폐수에 의한 2차 오염을 방지할 수 있으면서, 염분이 제거된 양질의 유기질 비료 및 발효 액상 비료를 제조할 수 있는 기술에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 수거된 음식물이 투입되고 저장되는 음식물 저장부와; 상기 저장부와 연결되어 상기 음식물 저장부에서 이송된 음식물에서 이물질을 선별하여 제거한 후, 음식물을 분쇄 및 탈수하는 음식물 가공 처리부와; 상기 음식물 가공 처리부와 연결되어 탈수 과정에서 나오는 음폐수를 받아서 음폐수를 발효시켜 액상 비료를 제조하는 액상 비료 제조부와; 상기 음식물 가공 처리부와 연결되어 분쇄 및 탈수 완료된 음식물 덩어리를 받아서 저장하고, 하수 슬러지 및 부영제를 이용하여 음식물 덩어리를 발효시켜 유기질 비료를 제조하는 비료 발효부와; 비료 발효부와 연결되어 비료 발효부에서 나오는 비료를 숙성시키는 비료 숙성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치 및 이를 이용한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 방법을 제공한다.

Description

음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치 및 이를 이용한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 방법{ A manufacturing apparatus for organic ferilizer and fermentation liquefied fertilizer using food garbage and sludge in sewage and a manufacturing method thereof}
본 발명은 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치 및 이를 이용한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 음식물 쓰레기 처리과정에서 발생하는 음폐수에 의한 2차 오염을 방지할 수 있으면서, 염분이 제거된 양질의 유기질 비료 및 발효 액상 비료를 제조할 수 있는 기술에 관한 것이다.
최근 산업화 및 생활과정에서 발생되는 각종 폐기물의 종류는 매우 다양하며 다양한 폐기물로 인한 대기, 수질 및 토양의 환경오염은 날이 갈수록 심각해지고, 그 피해가 현실화되면서 그에 대응하기 위한 다양한 폐기물 처리, 재활용, 감량화 기술 및 오염방지 기술과 정책 뿐만 아니라 오염된 대기, 수질 및 토양의 정화에 대한 해결 방안이 제시되고 있다.
특히 우리나라인 경우 음식물쓰레기의 처리문제가 매우 심각한 실정이다. 2013년 이전 까지는 음식물쓰레기를 대부분 해양투기하는 방법으로 처리하였으나 2009년 런던 협약에 의하여 해양투기가 금지되었기 때문에 현재로서는 일부는 사료로 재활용되고 있으며 대부분 발효시켜 비료(유기질비료)로 재활용되고 있으나 염분 때문에 농민들이 사용하기를 꺼려할 뿐만 아니라 발효시키는 시간 때문에 발생량에 비해 처리량은 훨씬 못미친다.
이에 정부에서는 음식물쓰레기의 감량화와 처리를 위한 음식물쓰레기 종량제 실시와 음식물쓰레기를 이용하여 바이오가스를 생산하는 신재생에너지 사업화 등의 각종 정책을 유도하고 있다.
이에 본 발명에서는 음식물쓰레기를 감량화하고 발효속도를 증가시키므로서 음식물쓰레기를 대량으로 보다 쉽게 처리하여 염분이 거의 없는 양질의 유기질비료와 액비를 개발하는 것이다.
현재 음식물쓰레기의 재활용에 대해서는 많은 연구자들이 광범위하게 연구를 하고 있으며 여러 가지 기술들이 특허 등록된 바가 있다.
예를 들면 특허 등록번호(10-0311987)에 의하면 분쇄된 음식물쓰레기를 하수처리장에서의 슬러지 처리과정의 농축조 또는 혐기소화조에 투입하여 병합처리하거나, 특허 등록번호(10-0215585)에 의하면 분쇄된 음식물쓰레기 가운데 슬러지는 비료화하고 음폐수는 폐수정화장치를 이용하여 정화처리하여 방류하는 방법으로 처리하는 기술을 기재하고 있다.
그러나 기존의 기술 내용들은 음식물쓰레기를 비료화 함에 있어서 발효속도가 느리고 음폐수 등으로 인하여 배출량에 비해 처리량이 문제이며 뿐만 아니라 재활용 과정에서 발생되는 2차 오염문제와 잔류염분 등의 문제로 재활용에 어려움이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 음식물쓰레기를 대량으로 처리할 수 있고 염분이 없는 양질의 유기질비료와 발효액비를 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 하수 슬러지를 이용하여 하수 슬러지에 포함된 유기물 성분과 발효 미생물을 활성화하여 음식물쓰레기의 발효속도를 증가시키고 악취를 제거할 수 있는 음식물쓰레기의 처리방법을 제공하는데 있다.
그리고, 본 발명은 음식물 쓰레기를 탈수하여 발생하는 두 가지의 산물, 즉, 탈수가 완료된 음식물 덩어리와, 탈수에 의하여 발생하는 음폐수 모두를 이용하여 각각의 특성에 맞는 비료를 생산함으로써, 2차 환경 오염을 방지하는 것은 물론, 오히려 바람직한 자원 재활용을 도모하는데 또 다른 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수거된 음식물이 투입되고 저장되는 음식물 저장부와; 상기 저장부와 연결되어 상기 음식물 저장부에서 이송된 음식물에서 이물질을 선별하여 제거한 후, 음식물을 분쇄 및 탈수하는 음식물 가공 처리부와; 상기 음식물 가공 처리부와 연결되어 탈수 과정에서 나오는 음폐수를 받아서 음폐수를 발효시켜 액상 비료를 제조하는 액상 비료 제조부와; 상기 음식물 가공 처리부와 연결되어 분쇄 및 탈수 완료된 음식물 덩어리를 받아서 저장하고, 하수 슬러지 및 부영제를 이용하여 음식물 덩어리를 발효시켜 유기질 비료를 제조하는 비료 발효부와; 비료 발효부와 연결되어 비료 발효부에서 나오는 비료를 숙성시키는 비료 숙성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 음식물을 제공하는 단계와; 음식물에 포함된 이물질을 제거하는 단계와; 이물질이 제거된 음식물을 분쇄하고, 탈수하여 음식물 슬러지를 생성하는 단계와; 음식물 슬러지를 하수 슬러지 및 부영제와 혼합하여 유기질 비료를 제조하는 단계와; 제조된 유기질 비료를 별도의 공간으로 이송시켜서 숙성하는 단계와; 음식물에서 탈수된 음폐수에 미생물 투입하고 가열하는 반응 과정을 이용하여 액상 비료를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 방법을 제공한다.
이러한 본 발명에 의해서 음식물 쓰레기를 이용해 유기질 비료 및 발효 액상 비료를 동시에 제조할 수 있다.
음식물 쓰레기를 이용해서 유기질 비료를 제조하는 경우, 염분 농도가 높아서 농토에 사용하기 어려웠으나, 본 발명을 통해서 염분을 제거할 수 있어서 사용처가 늘어날 수 있다는 장점이 있다.
한편, 미생물에 의하여 활성화된 하수 슬러지를 활용함으로써, 유기질 비료 생성시 악취를 저감하거나 제거할 수 있고, 코코피트나 톱밥과 같은 부영제를 하수슬러지와 함께 이용하여 발효 속도를 높일 수 있다.
유기질 비료의 발효 과정에서 공기 및 수분을 선택적으로 공급하여 발효 속도 및 유기질 함량을 높일 수 있으며, 로터리식 교반기를 활용하여 혼합상태를 개선할 수 있다.
그리고, 유기질 비료가 발효된 상태에서 숙성 과정을 거칠 수 있는 별도의 비료 숙성부를 둠으로써 유기질 비료의 품질을 높일 수 있다.
종래에는 버려져 2차 환경 오염을 유발하였던 음폐수의 경우, 미생물과의 반응 및 가열 과정을 거쳐서 염분 농도를 낮추는 한편, 발효된 액상 비료로 활용함으로써, 2차 오염을 방지하고, 폐자원을 재활용할 수 있는 기회를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명에 의한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치의 전체 구조를 도시한 평면도이다
도2는 본 발명에 의한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치를 구성하는 음식물 저장부의 평면도 및 측면도이다.
도3은 본 발명에 의한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치를 구성하는 음식물 가공 처리부의 부분 측단면도이다.
도4는 본 발명에 의한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치를 구성하는 액상 비료 제조부의 평면도이다.
도5는 본 발명에 의한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치를 구성하는 유기질 비료 제조부의 도면이다.
도6은 본 발명에 의한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치를 이용하여 유기질 비료 및 발효 액상 비료를 제조하는 공정을 도시한 플로우 챠트이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치는 수거된 음식물 쓰레기가 투입되고 저장되는 음식물 저장부(100)와, 음식물 저장부(100)와 연결되어 음식물 저장부(100)에서 이송된 음식물에서 이물질을 선별하여 제거한 후, 음식물을 분쇄 및 탈수하는 음식물 가공 처리부(200)를 포함한다.
그리고, 음식물 가공 처리부(200)와 연결되어 탈수 과정에서 나오는 음폐수를 받아서 음폐수를 발효시켜 액상 비료를 제조하는 액상 비료 제조부(300) 및 음식물 가공 처리부(300)와 연결되어 분쇄 및 탈수 완료된 음식물 덩어리를 받아서 저장하고, 하수 슬러지 및 부영제를 이용하여 음식물 덩어리를 발효시켜 유기질 비료를 제조하는 비료 발효부(400)와, 비료 발효부(400)와 연결되어 비료 발효부(400)에서 나오는 비료를 숙성시키는 비료 숙성부(500)를 더 포함한다.
음식물 저장부(100)는 커다란 통 형태로 마련되며, 음식물 저장부(100)와 음식물 가공 처리부(200) 사이에는 여러 단계의 이송 스크류로 구성되는 제1이송부가 배치된다(610).
그리고, 음식물 저장부(100) 옆에는 음식물 가공 처리부(200)가 마련된다.
음식물 가공 처리부(200)는 음식물 저장부(100)에서 이송된 음식물을 받아서 음식물에 포함된 이물질(예, 금속물질, 또는 폐비닐 등)을 선별한다.
이물질이 제거된 음식물은 음식물 가공 처리부(200) 내부에서 잘게 분쇄된다. 여기서 음식물은 입경 1~2mm 로 잘게 분쇄되는 것이 바람직하다.
분쇄된 음식물은 이송 과정 및 탈수 과정을 거친다.
탈수된 음식물은 수분이 빠진 상태가 되어 음식물 슬러지 상태가 된다.
그리고, 수분 탈수 과정에서 수분에 포함된 염분도 상당히 빠져나가 상태가 된다.
탈수된 음식물 슬러지는 비료 발효부(400)로 이동하는데, 비료 발효부(400)와 음식물 가공 처리부(200) 사이에는 제2 이송부(620)가 마련된다. 제2 이송부(620)는 하우징과, 이송 스크류로 구성된다.
비료 발효부(400)에는 하수 슬러지와 부영제가 공급될 수 있다.
이를 위해서 하수 슬러지 공급부(700)와, 부영제 공급부(800)가 마련된다.
하수 슬러지는 하수 처리장에서 수거된 하수 슬러지를 미생물을 이용하여 발효 또는 활성화 시켜 완성된 것이다.
하수 슬러지 공급부(700)와 비료 발효부(400) 사이에는 제3 이송부(630)가 마련된다. 제3이송부(630)에 의하여 하수 슬러지 공급부(700) 내부의 하수 슬러지가 비료 발효부로 공급된다.
제3이송부(630)도 이송 통로가 되는 하우징과, 이송 스크류로 구성될 수 있다.
부영제 공급부(800)는 코코피트나 톱밥과 같이 비료의 유기질화 발효를 돕는 부영제를 공급하는 것으로서, 부영제 공급부(800)와 비료 발효부(400) 사이에는 제4 이송부(640)가 마련된다.
제4이송부(640)도 이송 통로가 되는 하우징과, 이송 스크류로 구성될 수 있다.
제4 이송부(640)에 의해서 부영제 공급부(800)의 톱밥 또는 코코피트와 같은 부영제가 비료 발효부(400)로 공급된다.
비료 발효부(400)는 탈수된 음식물 슬러지와, 미생물에 의하여 활성화된 하수 슬러지와, 부영제를 혼합하고, 발효시켜 유기질 비료를 생산한다.
비료 발효부(400) 옆에는 비료 숙성부(500)가 마련된다.
비료 숙성부(500)는 비료 발효부(400)에 의하여 완성된 유기질 비료를 숙성시키는 장치로서, 발효된 유기질 비료를 수용하는 숙성부 하우징(510)과, 그 내부에서 교반작용을 하는 교반부(520)를 포함한다.
여기서 교반부(520)는 숙성부 하우징(510) 내부를 회전하는 스크류식 교반 장치로 구현되는 것이 바람직하다.
한편, 음식물 가공 처리부(200) 옆에는 액상 비료 제조부(300)가 마련된다.
액상 비료 제조부(300)는 음식물 가공 처리부(200)에서 음식물을 탈수하는 과정에서 나온 음폐수를 이용하여 액상 비료를 만들어 내는 부분이다.
액상 비료 제조부(300)는 음폐수를 저장하는 음폐수 저장 탱크(310)와, 음폐수 저장 탱크(310)에서 나오는 음폐수를 미생물과 반응시키고 가열하여 액상 비료를 만드는 반응기(320)와, 반응기(320)에 열을 공급하는 보일러(330)와, 반응기(330)에서 제조 완료된 액상 비료를 저장하는 액상 비료 저장 탱크(340)를 포함한다.
도2는 음식물 저장부(100)를 도시한 것이다.
음식물 저장부(100)는 저장함(110)과, 저장함(110)의 상부에 마련되는 투입구(120)와, 투입구(120)를 둘러싸면서 일부가 개방되는 가이드 벽(130)과, 저장함(110)의 하부에 마련되어 저장함(110)에서 나오는 음식물을 음식물 처리 가공부(200)로 이동시키는 제1이송부(610)를 포함한다.
음식물 수거한 차량이 수거한 음식물을 저장함으로 투입할 수 있도록 투입구(120)가 마련되는데, 투입시 투입 대상 음식물이 밖으로 튀지 않게 하기 위해서 가이드 벽(130)이 투입구를 둘러싸도록 마련된다.
가이드 벽(130)의 일측은 개방되는데, 이 개방되는 영역은 차량이 드나들수 있는 통로이다.
제1이송부(610)는 하우징(611)과, 이송 스크류(612), 이송 스크류를 구동시키는 구동 모터(613)를 포함한다.
하우징(611)의 단면은 저장함(110)에서 나오는 음식물을 원활하게 포집할 수 있도록 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 용기 형태가 된다.
제1이송부(610)는 저장함(110)의 크기에 따라서 한 열로 구성되거나, 복수의 열로 구성될 수 있다. 원활한 이송을 위해서 제1이송부(610)는 하향 경사지게 마련될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도3은 음식물 가공 처리부(200)를 도시한 것이다.
음식물 가공 처리부(200)의 상부에는 음식물 저장부(100)에서 이송된 음식물이 투입되는 투입부(210)가 마련된다.
투입부(210)의 일측에는 제1 이송부(610)가 마련되어 음식물 저장부(100)에서 이송되는 음식물을 음식물 투입부(200)에 낙하시킨다.
음식물에는 금속물질이나 비닐과 같은 유해물질이 섞여있을 수 있기 때문에 이를 분리하는 작업이 필요하다. 종래에는 이러한 분리 작업을 수작업으로 했으나, 정확성이 떨어지기 때문에 별도의 분리장치가 필요하다.
따라서, 본 발명에서는 투입부 옆에 자력 발생부(220) 및 송풍부(230)를 설치하였다.
자력 발생부(220)는 전자석이나 영구자석을 이용하여 음식물에 섞인 금속물질이 분리되도록 자력을 발생시킨다.
이를 위해서 자력 발생부(220)는 많은 금속물질이 붙을 수 있도록 넓은 플레이트부(221) 및 플레이트부(221)에 자성을 제공하는 자력 발생 장치(222)를 구비하는 것이 바람직하다.
송풍부(230)는 송풍팬(231)과, 송풍팬(231)을 회전시키는 송풍 모터(232)를 포함한다.
송풍부(230)의 동작에 의하여 가벼운 비닐조각이나, 기타 가벼운 이물질이 날리면서 제거될 수 있다.
투입부(210) 상부에 별도의 흡입덕트(241) 및 그 내부에 흡입팬(242)을 구비하는 흡입부(240)가 마련되어 송풍부(230)에 의하여 날리는 이물질을 포집할 수 있다.
투입부(210) 아래에는 이물질과 분리된 음식물을 잘게 분쇄하는 분쇄부(250)가 마련된다.
분쇄부(250)는 복수의 분쇄 날(251)이 연이어져 배치되며, 분쇄 날(251)은 회전축(252)에 장착되고, 회전축(252)은 분쇄부 구동모터(253)와 연결된다.
회전축(252)과, 분쇄부 구동모터(253)은 벨트로 연결되는 것이 바람직하다.
따라서, 분쇄부 구동모터(253)의 동작에 의하여 회전축(252) 및 분쇄날(251)이 회전하면서 투입부(210)에 투입된 음식물을 분쇄한다. 이에 의하여 입경 1~2mm 이하로 잘게 분쇄된다.
분쇄부(250)의 아래에는 분쇄된 음식물을 이송시키는 동시에 탈수하는 탈수부(260)가 마련된다.
탈수부(260)는 외주면에 타공이 형성되는 타공 하우징(261)과, 하우징 내부에 마련되는 이송 스크류(262)와, 이송 스크류(262)를 회전시키는 구동 모터(263)를 포함한다.
한편, 타공 하우징(261)은 그 직경이 일정하게 형성되게 연장되는 제1타공 하우징(261a)과, 그 직경이 순차적으로 작아지게 형성되는 테이퍼진 부분을 포함하는 제2타공 하우징(261b)을 포함한다.
그리고, 이송 스크류(262)도 제1타공 하우징(261a)의 형상에 맞게 그 외경이 일정하게 형성되는 제1 이송 스크류(262a)와, 제2타공 하우징(261b)의 형상에 맞게 그 외경이 줄어드는 테이퍼진 부분이 있는 제2 이송 스크류(262b)를 포함한다.
분쇄된 음식물은 이송스크류(262)에 의하여 토출 방향으로 이송되면서, 이송 스크류(262)와 타공 하우징(261)의 내면 사이에서 압축된다.
특히, 테이퍼진 부분이 있는 곳에서 집중적으로 압축이 될 수 있다.
이러한 압축작용에 의해서 음식물에 포함된 수분이 탈수되고, 이 수분은 타공 하우징(261)의 타공을 타고 하부로 낙하한다.
타공 하우징(261) 아래에는 포집부(270)가 마련된다.
포집부(270)는 그 폭이 하부로 갈수록 좁아지는 용기 형태로 마련되는 것이 바람직하고, 그 최하단은 뚫려 있다.
포집부(270)의 아래에는 음폐수 이송부(280)가 마련된다.
음폐수 이송부(280)는 하우징(281)과, 하우징(281) 내부에 마련되는 이송 스크류(282)와, 이송 스크류(282)를 회전시키는 구동 모터를 포함한다.
음폐수 이송부(280)는 이송 방향으로 상향 경사지게 형성되는 것이 바람직한데, 이는 음폐수가 한꺼번에 쏟아지지 않고, 일정한 유량만큼 이송될 수 있도록 하기 위함이다.
음폐수 이송부(280)는 액상 비료 제조부로 음폐수를 이송한다.
도3에서 도시한 바와 같이, 음폐수 이송부(280)는 우선 음폐수를 임시 저장하는 임시 저장 탱크(301)와 연결되고 임시 저장 탱크(301) 옆에는 펌프부(302)가 마련된다.
그리고, 음폐수 저장 탱크(310) 내부에는 펌프부(311)가 마련되어, 음폐수 저장 탱크(310) 내의 음폐수를 반응기(320)로 공급한다.
반응기(320)에는 음폐수를 발효시킬 미생물과, 열이 공급되어 음폐수를 액상 비료로 변환한다. 반응기(320) 옆에는 열 에너지를 공급하는 보일러(330)가 구비된다.
반응기(320)에 투입되는 미생물은 호기성 미생물인 것이 바람직하며, 구체적으로는 호기성 미생물이 포함된 담체를 반응기에 넣어서 발효를 유발한다.
일정 시간 동안 발효되면, 발효된 액상비료는 그 옆에 있는 액상 비료 저장 탱크(340)로 이동하여 저장될 수 있다.
액상 비료 저장 탱크(340)에는 액상 비료를 인출할 수 있는 펌프부(341)가 마련된다.
한편, 탈수된 음식물 슬러지가 투입되어 하수 슬러지 및 부영제와 함께 발효되어 비료로 만들어지는 비료 발효부(400)의 구성은 도5에서 도시된다.
도5에서 도시한 바와 같이, 비료 발효부(400)는 박스 형태로 형성되는 발효부 하우징(410)과, 발효부 하우징(410)의 옆에 마련되어 발효부 하우징(410) 내부로 공기를 공급하는 공기공급부(420)와, 발효부 하우징(410) 내부로 선택적으로 수분을 공급하는 수분 공급부(430)를 포함한다.
발효를 위해서는 산소가 필요한데, 지속적인 발효 작용에 의해서 발효부 하우징(410) 내의 산소만으로는 원활한 발효가 될 수 없기 때문에, 공기를 공급하여 외부에서 산소를 조달할 수 있도록 하기 위함이다.
여기서 공기 공급기(420)는 발효부 하우징(410)의 옆에 여러개가 달려 있어서, 한번에 많은 공기를 공급할 수 있도록 한다.
공기 공급기(420)는 발효부 하우징(410)에 공기를 공급하는 에어 펌프나 팬 유닛으로 구성될 수 있다.
한편, 발효부 하우징(410) 내부가 너무 건조한 경우, 발효 과정이 원활하지 않을 수 있다. 따라서, 발효 최적화를 위한 수분을 공급하기 위해서 수분 공급부(430)를 마련하였다.
이를 위해서 발효부 하우징(410) 내부에는 습도 센서(440)가 장착될 수 있으며, 습도 센서(440)에 의하여 발효부 하우징(410) 내부의 습도가 일정 이하인 경우, 수분 공급부(430)에 의해서 수분이 발효부 하우징(410) 내로 공급될 수 있다.
발효부 하우징(410) 내부 공간에는 로터리식 교반부(450)가 마련된다.
교반부(450)는 교반부 구동모터(451)와, 구동 모터(451)와 연결되는 회전축(452)과, 회전축(452)에서 외주 방향으로 연장되는 제1연장부(453)와, 제1연장부(453)에서 상부 및 하부 방향으로 다시 연장되는 복수의 제2연장부(454)를 포함한다.
교반부 구동모터(451)가 동작하는 경우, 회전축(452) 및 제1연장부(453)가 발효부 하우징(410) 내부에서 수평 회전한다.
그리고 제2연장부(454)들이 발효부 하우징(410) 내부에 있는 음식물 슬러지와, 하수 슬러지, 부영제 사이를 움직이면서, 이들이 잘 혼합되도록 교반한다.
적정한 수분과, 산소가 공급된 상태에서, 발효부 하우징 내에 음식물 슬러지와, 부영제와, 하수 슬러지가 혼합되는 경우, 하수 슬러지 내부의 미생물에 의하여 음식물 슬러지에서 악취를 발생시키는 물질이 분해되어 악취를 제거할 수 있다.
또한, 코코피트나 톱밥과 같은 부영제에 의하여 음식물 슬러지의 발효 속도가 증가하고, 그 발효 정도도 높아져서 우수한 양질의 유기질 비료를 얻을 수 있는 것이다.
그리고 이러한 악취 제거 및 발효 속도 증가를 이루려면 교반부(450)에 의하여 위 혼합물들이 잘 섞어야 함은 물론이다.
이와 같은 악취 제거 및 발효 과정이 수행되어 생산된 유기질 비료는 별도의 숙성과정을 거쳐야 한다.
이를 위해서 발효부 하우징(410) 하부에는 비료 이송부(460)가 마려된다.
비료 이송부(460)는 이송 스크류(461)과 구동 모터(462)로 구성되며, 상술한 비료 숙성부(도1참조, 500) 까지 연결된다.
비료 숙성부(500)는 상술한 바와 같이, 숙성부 하우징(510)과, 그 내부에 마련되는 교반부(520)가 마련된다.
교반부(520)는 교반 스크류와, 스크류를 회전시키는 구동부로 마련된다.
따라서, 비료 숙성부(500)로 이동한 유기질 비료는 교반부(520)의 교반 동작에 의해서 교반되면서, 시간의 경과에 따라서 숙성 과정을 거친다.
이에 의해서 유기물질이 보다 풍부해진 유기질 비료로 숙성될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 유기질 비료 및 발효 액상 비료의 제조 순서에 대해서 설명한다.
도6에서 도시한 바와 같이, 음식물 저장부에 음식물 쓰레기가 저장되고, 이후, 음식물 가공 처리부로 이송된다(S1).
음식물 가공 처리부에서는 자력 발생부에 의해서 금속성 이물질을 제거하는 한편, 송풍부에 의해서 비닐과 같이 가벼운 이물질을 음식물로부터 제거한다. 이물질이 제거된 음식물은 입경 1~2mm 이하의 미세한 입자로 분쇄된다.
이 때, 분쇄된 음식물의 함수율은 보통 70% 이상이어서 수분이 많이 포함되어, 또한 수분에 포함된 염분이 많기 때문에 이를 그대로 발효하여 비료로 사용하기는 어렵다.
따라서, 탈수하여 함수율과 염분 함유율을 낮춘다(S2).
이와 같이, 분쇄된 음식물은 탈수 과정을 거쳐서 음식물 슬러지가 되어 비료 발효부로 이송된다(S3).
비료 발효부에 이송된 음식물 슬러지는 미생물에 의해서 활성화된 하수 슬러지 및 톱밥이나 코코피트와 같은 부영제와 교반되어 발효 과정을 거친다(S4).
이 과정에서 수분이나 공기가 공급되어 발효 속도를 높이고 유기물질의 함유량을 높일 수 있다.
이 과정을 거쳐서 유기질 비료가 생성되고(S5), 생성된 유기질 비료는 비료 숙성부로 이동하여 숙성 과정을 거친다(S6).
그리고, 숙성 과정이 완료되면, 유기질 비료는 포장 과정을 거쳐서 외부로 출하된다(S7).
한편, 탈수과정을 거쳐 음식물에서 탈수된 음폐수는 포집되어, 액상 비료 제조부로 이송된다(S8).
액상 비료 제조부로 이송된 음폐수는 음폐수 저장 탱크를 거쳐 반응기로 유입되고, 반응기 내부에서 미생물과 반응하고, 가열되어 액상 비료로 발효된다(S9).
이 과정에서 음폐수에 포함된 염분이 저감될 수 있다.
반응 및 가열을 통한 발효 과정을 거친 발효 액상 비료가 완성되면(S10), 액상 비료 저장 탱크로 이송되어 출하 대기된다(S11).
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.
100: 음식물 저장부 200: 음식물 가공 처리부
300: 액상 비료 제조부 400: 비료 발효부
500: 비료 숙성부

Claims (10)

  1. 수거된 음식물이 투입되고 저장되는 음식물 저장부와;
    상기 저장부와 연결되어 상기 음식물 저장부에서 이송된 음식물에서 이물질을 선별하여 제거한 후, 음식물을 분쇄 및 탈수하는 음식물 가공 처리부와;
    상기 음식물 가공 처리부와 연결되어 탈수 과정에서 나오는 음폐수를 받아서 음폐수를 발효시켜 액상 비료를 제조하는 액상 비료 제조부와;
    상기 음식물 가공 처리부와 연결되어 분쇄 및 탈수 완료된 음식물 덩어리를 받아서 저장하고, 하수 슬러지 및 부영제를 이용하여 음식물 덩어리를 발효시켜 유기질 비료를 제조하는 비료 발효부와;
    비료 발효부와 연결되어 비료 발효부에서 나오는 비료를 숙성시키는 비료 숙성부를 포함하되,
    상기 음식물 가공 처리부는;
    음식물 저장부에서 이송된 음식물이 투입되는 투입부와;
    상기 투입부에 인접하게 마련되어 음식물에 섞인 금속물질을 제거할 수 있도록 자력을 제공하는 자력 발생부와;
    상기 투입부에 인접하게 마련되어 음식물에 섞인 가벼운 이물질을 날려보낼 수 있는 바람을 생성하는 송풍부와;
    상기 투입부 아래에 형성되어 회전하는 복수의 분쇄날로 형성되어 음식물을 분쇄하는 분쇄부와;
    상기 분쇄부의 아래에 배치되고, 이송 스크류 및 이송 스크류를 둘러싸는 타공 하우징으로 형성되어 음식물을 이송시키면서 탈수하는 탈수부와;
    상기 탈수부의 하부에 마련되어 탈수된 음폐수를 포집하는 포집부를 포함하고,
    상기 비료 발효부는;
    탈수된 음식물 및 하수 슬러지, 부영제가 수용되어 혼합되는 발효부 하우징과; 상기 발효부 하우징 내에 공기를 공급하는 공기 공급부와;
    상기 발효부 하우징 내에 수분을 공급하는 수분 공급부와;
    상기발효부 하우징 내의 음식물 및 하수 슬러지, 부영제를 혼합하고 교반하도록 구동모터 및 이와 연결되어 상기 발효부 하우징 내에서 움직이면서 혼합 및 교반작용을 하는 연장부를 포함하는 교반부와; 제조가 완료된 비료를 비료 숙성부로 이동시키는 비료 이송부를 포함하며,
    상기 포집부는 위에서 아래로 갈수록 그 폭이 좁아지는 용기 형태로 마련되고, 상기 포집부 최하단에는 포집된 음폐수를 상기 액상 비료 제조부로 이동시키는 음폐수 이송부가 마련되되,
    상기 음폐수 이송부는 토출방향으로 상향 경사지게 마련되는 하우징 및 이송 스크류로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타공 하우징은 그 직경이 일정하게 형성되는 제1하우징과;
    제1하우징과 연결되며 그 직경이 토출방향으로 갈수록 작아지도록 테이퍼진 형상을 구비하는 영역을 갖는 제2하우징을 포함하고,
    상기 이송 스크류는 제1하우징의 형상에 대응되도록 그 외경이 일정한 제1 이송스크류와; 제2 하우징의 테이퍼진 영역에 대응되는 영역을 구비하는 제2 이송스크류를 포함하는 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액상 비료 제조부는;
    상기 음식물 가공 처리부에서 탈수된 음폐수가 저장되는 음폐수 저장 탱크와;
    상기 음폐수 저장 탱크와 연결되며 음폐수와 발효를 위한 미생물이 투입되어 반응작용을 유발하여 액상비료를 생성하는 반응기와;
    상기 반응기와 연결되어 반응기에 발효를 위한 열에너지를 공급하는 보일러와;
    상기 반응기와 연결되어 상기 반응기에서 제조 완료된 액상 비료를 저장하는 액상 비료 저장 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비료 발효부와 연결되어, 하수 처리장에서 수거한 하수 슬러지를 저장하고, 상기 비료 발효부에 공급하는 하수 슬러지 공급부와;
    상기 비료 발효부와 연결되어 톱밥 또는 코코피트 중 적어도 어느 하나로 구성되는 부영제를 상기 비료 발효부에 공급하는 부영제 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기질 비료 및 발효 액상 비료 제조 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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