KR102131373B1 - 바이오차 제조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기를 취합하는 취합부; 상기 음식물 쓰레기에 포함된 함수율을 일정하게 조절하기 위한 건조공정을 수행하는 전처리부; 상기 전처리부를 거친 음식물 쓰레기를 반응조로 투입하여 열분해시켜 탄화물을 생성하는 탄화부; 및 상기 탄화물의 알칼리성 물질을 제거하기 위하여 세척수를 살포하는 세척부;를 포함하고, 상기 세척부는 산소, 오존, 이산화탄소 및 일산화질소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스를 세척조 내 투입하는 것을 특징으로 하는 바이오차 제조 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 음식물 쓰레기 내 포함된 미세먼지 전구물질인 알칼리성 물질(Na₂SO₄, CaSO₄, Na₂O, K₂O, Ca-Al-Si, 슬래그 등)의 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 하여, 음식물쓰레기 자원화 시 연소장치의 파울링 및 슬래깅, 유해가스 발생 문제를 해결할 수 있는 바이오차 제조 장치 및 방법을 제공하는데 효과가 있다.

Description

바이오차 제조 장치 및 방법{MANUFACTURING ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD OF BIOCHAR}

본 발명은 바이오차 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음식물 쓰레기 내 포함된 미세먼지 유발물질인 알칼리성 물질(Na₂SO₄, CaSO₄, Na₂O, K₂O, Ca-Al-Si, 슬래그 등)의 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 하여, 대기오염물질의 발생을 저감시키고, 자원화 시 연소장치의 파울링 및 슬래깅, 유해가스 발생 문제를 해결할 수 있는 바이오차 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

바이오차(Biochar)는 바이오매스(biomass)를 이용하여 산소가 없는 환경에서 열분해할 때 만들어지는 탄소 함량이 높은 고체 물질로, 탄소 격리, 재생 에너지, 폐기물 관리, 농업 생산성 개선, 환경 복원 등 중요한 기능으로 최근에 크게 주목을 받고 있다.

바이오차를 생산하기 위해서는 산소가 없는 환경에서 약 300~1,000℃로 가열하는 열분해 기술을 이용하는데, 열분해 방식에 따라서 저속 열분해(5~7K/min), 고속 열분해(300K/min 이상) 및 고온고압의 플래쉬 열분해(수초 이내)로 구분할 수 있다. 이러한 열분해 방법 중 가열 속도가 느리고, 온도가 낮을수록 생성되는 고형물의 비율은 증가하므로, 바이오차의 생산량을 올리기 위해 주로 저속 열분해를 사용하고, 바이오-오일의 생산량을 늘리기 위해서는 고속 열분해를 사용한다.

한편, 가정이나 식당 등에서 발생하는 많은 양의 음식물 쓰레기를 효과적으로 처리하는 수단이 미흡하여, 매립 혹은 해양투기 등으로 처리되고 있어 심각한 환경오염 중 하나로 분류되고 있다.

이에, 음식물 쓰레기를 재활용, 자원화하는 방법으로써, 바이오차 제조를 위한 바이오매스로서 이용하고자 하는 노력이 있으나, 아직까지는 미비한 실정이다.

또한, 음식물 쓰레기를 이용하여 생산된 바이오차를 발전소 연료로 사용하기 위해서는 음식물 쓰레기에 포함된 염분 및 미세먼지 전구물질인 알칼리성 물질 제거가 필요한데, 이를 제거하지 않으면 연소장치의 파울링 및 슬래깅, 유해가스 발생이 문제되기 때문이다.

그러나, 현재까지는 음식물 쓰레기를 이용한 바이오차를 활용한 자원화 방법은 현실적으로 널리 상용화되고 있지 못할 뿐만 아니라 처리과정에서 발생되는 오폐수의 처리와, 나아가 환경오염 개선을 수행할 수 있는 방안이 미흡하여, 관련기술 개발이 절실한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-0561023호 (2006.03.08.일자 등록)

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 음식물 쓰레기 내 포함된 미세먼지 유발물질인 알칼리성 물질(Na₂SO₄, CaSO₄, Na₂O, K₂O, Ca-Al-Si, 슬래그 등)의 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 하여, 대기오염물질의 발생을 저감시키고, 음식물쓰레기 자원화 시 연소장치의 파울링 및 슬래깅, 유해가스 발생 문제를 해결할 수 있는 바이오차 제조 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 음식물 쓰레기를 취합하는 취합부; 상기 음식물 쓰레기에 포함된 함수율을 일정하게 조절하기 위한 건조공정을 수행하는 전처리부; 상기 전처리부를 거친 음식물 쓰레기를 반응조로 투입하여 열분해시켜 탄화물을 생성하는 탄화부; 및 상기 탄화물의 알칼리성 물질을 제거하기 위하여 세척수를 살포하는 세척부;를 포함하고, 상기 세척부는 산소, 오존, 이산화탄소 및 일산화질소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 가스를 세척조 내 투입하는 것을 특징으로 하는 바이오차 제조 장치를 제공한다.

상기 전처리부를 거친 음식물 쓰레기의 함수율이 15%이하인 것을 특징으로 한다.

상기 탄화부는 음식물쓰레기가 수용된 반응조 내부에 질소 및 이산화탄소를 투입하여, 혐기성 상태가 유지되도록 할 수 있다.

상기 세척부는 세척조 내 투입되는 가스를 미세 버블화시키기 위한 기포생성 장치를 포함할 수 있다.

상기 바이오차 제조 장치는 세척부를 거쳐 생성된 바이오차를 건조시키는 건조부를 더 포함할 수 있다.

상기 건조부를 거친 바이오차는 알칼리성 물질의 함유량이 20% 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 음식물 쓰레기를 취합하는 취합단계; 상기 음식물 쓰레기에 포함된 함수율을 일정하게 조절하기 위한 건조공정을 수행하는 전처리단계; 상기 전처리부를 거친 음식물 쓰레기를 반응조로 투입하여 열분해시켜 탄화물을 생성하는 탄화단계; 및 상기 탄화물의 알칼리성 물질을 제거하기 위하여 세척수를 살포하는 세척단계;를 포함하고, 상기 세척단계는 산소, 오존, 이산화탄소 및 일산화질소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 가스를 세척조 내 투입하는 것을 특징으로 하는 바이오차 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 음식물 쓰레기 내 포함된 미세먼지 전구물질인 알칼리성 물질(Na₂SO₄, CaSO₄, Na₂O, K₂O, Ca-Al-Si, 슬래그 등)의 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 하여, 대기오염물질의 발생을 저감시키고, 음식물쓰레기 자원화 시 연소장치의 파울링 및 슬래깅, 유해가스 발생 문제를 해결할 수 있는 바이오차 제조 장치 및 방법을 제공하는데 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오차 제조 장치를 설명하기 위한 개략도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오차 제조 장치 및 방법을 설명하기 위한 개념도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오차 제조 장치를 이용한 경우와, 세척부에서 단순 물세척을 거치는 종래 바이오차 제조 장치를 이용한 경우의 Na과 k의 제거효율을 비교한 그래프이다.

이하, 본 기재의 바이오차 제조 장치 및 방법을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 음식물 쓰레기를 이용한 바이오차 제조시, 음식물 쓰레기 내 포함된 알칼리성물질을 효과적으로 제거할 수 있는 방법에 대해 연구를 거듭한 결과, 바이오차 제조시 탄화반응을 거쳐 생성된 생성물을 세척시, 산소, 오존, 이산화탄소 등의 가스를 미세버블화하여 세척조에 투입하는 경우에 음식물 쓰레기 내에 포함된 알칼리성 물질을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 음식물 쓰레기를 취합하는 취합부; 상기 음식물 쓰레기에 포함된 함수율을 일정하게 조절하기 위한 건조공정을 수행하는 전처리부; 상기 전처리부를 거친 음식물 쓰레기를 반응조로 투입하여 열분해시켜 탄화물을 생성하는 탄화부; 및 상기 탄화물의 알칼리성 물질을 제거하기 위하여 세척수를 살포하는 세척부;를 포함하고, 상기 세척부는 산소, 오존, 이산화탄소 및 일산화질소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스를 세척조 내 투입하는 것을 특징으로 한다.

취합부

취합부는 자치구 내 각 지역에서 발생하는 음식물 쓰레기를 취합하는 대규모의 음식물 처리 시스템에 적용되는 구성일 수도 있고, 또한 매일 각 가정에서 발생하는 음식물 쓰레기를 취합하는 소규모의 음식물 처리 시스템에 적용되는 구성일 수도 있다.

본 발명의 취합부는 음식물 쓰레기를 취합하기 위한 구성으로서, 음식물 쓰레기 내부 이물질의 분리 및 분쇄 작업을 수행할 수 있는 기능을 구비한 수조 형태의 통상적인 음식물 쓰레기 취합 구조 및 기술을 사용할 수 있다.

전처리부

본 발명에 따른 바이오차 제조 장치는 탄화부로 음식물 쓰레기를 이송하기 전에 음식물 쓰레기를 탈수 및 건조하는 전처리부를 포함한다.

종래 음식물 쓰레기 내에 포함된 염분을 제거하기 위해 세척, 또는 전기분해 및 진공압, 또는 초음파 세척 등을 사용하였으나, 본 발명에서는 음식물 쓰레기의 전처리로 발효건조 감량조를 이용함으로써, 세척수 발생을 저감하고, 전처리를 단순화하면서도 바이오차 제조에 적합한 바이오 매스를 제공할 수 있도록 하였다.

전처리부는 상기 취합부의 후단에 구비되어 탄화부로 이송되기 전의 음식물 쓰레기에 포함된 함수율을 일정하게 조절하기 위해 음식물 쓰레기를 탈수 및 건조할 수 있다. 이를 통해, 탄화부로 유입되는 음식물 쓰레기의 형태가 유사하여 탄화 공정을 수행함에 있어서 보다 일괄적이고, 효율적인 작업을 수행할 수 있게 된다.

일례로, 발효건조 감량조는 음식물 쓰레기를 내부로 투입시켜 발효 및 건조시킬 수 있는 구성으로, 발효건조 감량조에서 발효 및 건조가 완료된 음식물 쓰레기의 부피는 최초 음식물 쓰레기의 양에 비하여 1/10 정도로 줄어들게 되고, 수분이 15%이하로 남아있게 된다.

상기 감량조 내부에는 호기성 미생물 등이 존재할 수 있으며, 실질적으로 감량조에는 호기성 미생물과 이 미생물이 활발히 번식할 수 있는 첨가제가 투입될 수도 있다.

또한, 전처리부는 탈수 및 건조에 앞서, 음식물 쓰레기 내 포함된 뼈, 길이가 긴 배추잎, 무 등의 크기가 크거나 견고한 물질들을 잘게 파쇄할 수 있도록 기어식 파쇄날 또는 분쇄날을 구성하여 음식물 쓰레기를 압착 및 파쇄하는 과정을 포함할 수 있다.

구체적으로, 분쇄기에 의해 원료에 포함되어 있는 이물질을 선별하고 10mm ~ 100mm의 크기로 분쇄하여 발효건조 감량조로 공급할 수 있다.

일례로 분쇄기는 통상 시판되고 있는 커터 밀, 분쇄용 볼 또는 숯 분쇄 분별기 등이 사용 가능하다.

전처리부를 거친 음식물 쓰레기는 배송관을 통해, 탄화부로 이송된다. 이때, 전처리부를 거친 음식물 쓰레기의 함수율이 15%이하일 수 있다.

탄화부

탄화부는 취합부에서 취합된 음식물 쓰레기를 300℃~500℃의 온도에서 저온 탄화하기 위한 구성이다. 탄화부는 취합부를 거쳐 내부로 유입되는 음식물 쓰레기의 내부에 포함된 수분(H₂O) 성분을 제거하고, 음식물 쓰레기에 포함된 유기물을 비롯한 오염물질과 유해가스 등을 모두 열분해하여 제거하며, 발열 효율이 향상된 탄화물을 생성하는 역할을 한다.

본 기재의 탄화란 공기나 산소의 흐름을 차단하고 유기물질을 가열할 때 탄소를 많이 함유하는 검은색 물질로 변화하는 과정을 의미한다. 본 기재의 탄화 공정은 탄소질 원료를 약 300℃~500℃의 온도로 가열하면 탈수·탈산 현상 등의 분해작용으로 휘발분이 거의 가연성가스로 제거되고 최종 고정탄소가 남게 되는 공정을 의미한다.

본 발명의 탄화부는 외열 탄화로나 전기식 탄화로 등의 밀폐식 탄화로(爐)를 이용하여 탄화물 생성시 분진이 비산되는 것을 방지할 수 있고, 상대적으로 높은 착화력과 발열량을 얻을 수 있도록 구성될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용 가능한 외열 탄화로의 예로는 외열 킬른형 탄화로가 있고, 전기식 탄화로의 예로는 전기로가 있으며, 바람직하게는 간접 가열방식의 스크류형 및 로타리킬른형 반응기를 사용할 수 있다.

일례로, 간접 가열방식의 열분해 장치는 크게 가열수단이 형성된 가열로와, 상기 가열로의 내측에 설치된 폐기물을 고온 및 진공상태에서 열분해 시키는 열분해로를 포함하고, 상기 열분해로에서 음식물 쓰레기는 가스와 오일, 차(Char)등으로 분해되며, 분해된 가스와 오일은 가스배출구를 통해 배출되어 가스/오일 포집장치로 안내되어 가스와 오일이 분리되어 포집되고, 나머지 차(Char)은 차 배출구를 통하여 배출된다.

또한, 상기 반응기는 최대한 밀폐가 유지되어야 하며, 외부로부터 공기 유입이 차단되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 탄화부는 저온탄화 과정을 거침에 따라, 생성되는 탄화물의 양(부피)을 감소시킬 수 있어 세척부에서 수행하는 탄화물에 포함된 염분을 제거하는 세척수의 사용량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 저온탄화는 유기물에 제한된 공기를 공급하고 300℃~600℃, 바람직하게는 300℃~600℃의 온도에서 일정시간 동안 열에 의해 분해되도록 하여, 유기물 내의 휘발성 물질을 제거하고 유기물에 다량의 탄소가 포함되도록 하는 반응을 의미한다.

본 발명에 따른 탄화부는 음식물 쓰레기를 반응조 내에서 300℃~600℃의 온도에서 30~60분을 유지하여 반응기 내에서 열분해가 완료되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 탄화 반응기의 온도가 300℃미만인 경우, 원료의 탄화반응이 저하되어 탄화 반응시간이 증가할 수 있으며, 온도가 600℃초과인 경우에는 탄화 반응기의 열부식이 진행되어 탄화 반응기의 수명이 저하될 수 있고, 탄화물의 발열량을 저하시킬 수 있다.

바람직하게는, 저온탄화 반응은 5℃/min 내지 10℃/min의 속도로 승온하여 300℃ 내지 500℃ 범위에서 30 내지 60분 동안 열분해를 진행할 수 있다.

한편, 탄화반응을 위해서는 환원 상태를 유지하여야 하는데, 본 발명에서는 상기 반응조 내부에 질소를 공급하기 위한 질소공급부 또는 상기 반응조 내부를 진공처리하기 위한 진공펌프부를 구비할 수 있다.

이때, 상기 질소공급부와 진공펌프부는 어느 하나가 설치될 수도 있고, 바람직하게는 2개 모두 설치될 수도 있다.

또한, 질소공급부와 진공펌프부 2개 모두 설치된 경우 상기 진공펌프부를 이용하여 반응조 내부를 먼저 진공시킨 후 질소공급부에 의하여 질소를 공급할 수도 있으며, 필요에 따라서는 진공펌프부를 동작시키면서 반응조 내부에 질소를 공급할 수도 있다.

이러한 질소는 반응기 내부에 질소의 농도가 약 95% 이상의 부피비로 유지될 수 있도록 하는 것이 음식물쓰레기의 특성상 가장 효율적인 탄화반응이 일어날 수 있도록 하는 효과가 있다.

상기 탄화부는 음식물쓰레기가 수용된 반응기 내부에 질소 및 이산화탄소를 투입하여, 산소를 제거하고 환원 상태가 유지되도록 할 수 있다.

이 경우, 상기 질소공급부와는 별도로 이산화탄소 공급부를 추가적으로 구비하여 반응기 내부에 이산화탄소 가스를 별도로 투입하거나, 질소 및 이산화탄소가 혼합된 혼합가스를 반응조 내부에 투입할 수 있다.

본 발명에 따른 탄화부에 투입되는 질소 가스 및 이산화 탄소 가스는 99%의 순도가 요구될 수 있다.

또한, 저온탄화 반응 후 30분 후에 반응기로부터 생산되는 생산가스의 성분은 반응조 내부 상태에 따라 계속 변화하므로 특정 지울수는 없다.

본 발명의 간접가열방식을 이용하여 저온탄화 과정을 수행하는 탄화 반응기는 일례로, 간접가열 장치로부터 유입된 열매체유를 열원으로 사용한다. 이때 상기 열매체유는 간접가열 장치의 열원인 가스버너에 의해 300℃~500℃로 가열될 수 있다. 이러한 열매체유(0.4~0.6cal/g)는 물(1cal/g)보다 비열이 낮아 열에 의해 빠른 속도로 온도 상승이 일어나고, 스팀보다 압력을 1/10이하로 낮출 수 있어 압력부하가 감소되는 것을 사용할 수 있다.

또한, 상기 탄화 반응기는 수분 함유 유기성 원료의 함수율을 측정하는 함수율 측정 장치 및 수분 공급기를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 함수율 측정 장치로부터의 측정된 함수율이 기준값 이하인 경우, 상기 탄화 반응기 내에 추가로 물을 공급하여, 탄화 반응의 효율성을 향상 시킬 수 있다.

또한, 상기 탄화 반응기는 그 내부의 압력을 측정하는 압력 측정기; 및 상기 압력 측정기로부터 측정된 압력이 기준 압력 이상인 경우, 상기 탄화 반응기의 압력을 조절하는 압력 조절부를 더 포함할 수 있고, 이 경우 탄화 반응 중의 작업 안정성 및 생산효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 탄화 반응기는 원료의 발열량을 높이기 위해 pH를 조절하는 pH 조정조를 추가로 구비할 수 있으며, 이때 당해 분야에서 사용되는 pH 조정조를 용이하게 적용할 수 있다.

세척부

본 발명의 바이오차 생산 장치는 탄화부를 거친 탄화물의 알카리성 물질을 제거하기 위하여 세척수를 살포하는 세척부를 포함한다.

또한, 세척부는 탄화물에 세척수를 살포하여 탄화물에 포함된 염분 및 오염물질 제거와 동시에 탄화물의 냉각을 도모할 수 있다.

일 실시예에서, 세척부는 일정 방향으로 회동하는 날개 부재를 구비하고 있어, 날개 부재를 통해 탄화물을 교반하면서 세척수를 살포함에 따라 탄화물에 세척수가 골고루 접촉되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 세척부는 산소, 오존, 이산화탄소 및 일산화질소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스를 세척조 내 투입하는 것을 특징으로 한다.

이를 통해 바이오차 내 알칼리성물질(Na₂SO₄, CaSO₄, Na₂O, K₂O Ca-Al-Si slags)을 효과적으로 제거할 있고, 이를 통해 바이오차를 발전소 연료로 사용시, 연소 장치의 파울링 및 슬래깅의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 세척부는 세척조 내 투입되는 가스를 미세 버블화시키기 위한 기포생성 장치를 포함할 수 있다.

“미세버블”은 마이크로미터 크기의 마이크로버블 및/또는 나노미터 크기의 나노버블을 포함하는 것이며, 상기 미세버블의 크기는 약 1㎚ 내지 약 1,000 ㎛의 평균 직경을 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

예를 들어, 상기 마이크로버블의 크기는 약 1㎛ 내지 약 1,000㎛의 평균 직경을 갖는 것일 수 있고, 상기 나노버블의 크기는 약 1㎚ 내지 약 1,000 ㎚의 평균 직경을 갖는 것일 수 있다.

일례로, 세척조 측에 버블을 발생시키기 위한 산기관이 배치될 수 있다. 이러한 상기 산기관은 적절한 사이즈의 버블이 발생할 수 있도록 토출공의 직경이 0.1~10mm일 수 있다.

산기관에서 생성되는 기포를 세척조의 하단 또는 상단부로 이송하여 분사시켜, 생성된 바이오차의 기공 내에 부착된 알칼리성 물질 및 분순물을 효과적으로 제거할 수 있다.

다른 일례로, CO₂를 포함하는 가스 기질은 액체 중에 용해된 채 제공될 수 있고, 이 경우 마이크로버블 분산 생성기를 사용할 수 있다.

건조부

본 발명에 따른 바이오차 제조 장치는 세척부를 거쳐 생성된 바이오차를 건조시키는 건조부를 더 포함할 수 있다.

상기 세척부를 거친 바이오차는 건조부로 이동하여 고온의 건공기에 의해 함수율이 5 내지 10%가 되도록 수분이 제거된다. 상기 건조부는 상기 탄화부에서 열분해로 나온 배가스로부터 고온의 건조 기체를 공급 받아서, 바이오차를 건조시키게 된다.

여기서, 함수율이 5% 미만인 경우에는 고형 연료의 펠릿 성형시 잘 부서지기 쉬워 성형이 어려울 수 있으며, 함수율이 10% 초과인 경우에는 보관 중에 물이 배어나오고, 곰팡이가 발생하여 고형 연료의 품질이 저하될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 바이오차 제조 장치는 탄화시 원료의 함수율을 조절하고 건조 과정을 통해 최종 생성물의 함수율을 최소화함으로써 발열량이 높은 고형 연료를 제조할 수 있다

본 발명의 건조부는 상기 탄화부에서 열분해로 나온 배가스를 이용하여 열풍건조 방식으로 수행될 수 있다.

상기 건조부를 거친 바이오차는 알칼리성 물질의 함유량이 1중량% 이하, 또는 0.5중량% 내외인 것을 특징으로 한다. 특히, 탄화부의 투입원료로 사용되는 건조사료화와 퇴비화시설에서 생산된 제품에서의 미세먼지 유발물질들의 함유량은 Ca함량으로 15% 내외, 기타 알칼리성 물질인 Na, K의 경우 1.5% 내외인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 염분함유 음식물 쓰레기 처리장치는 세척부를 통해 살포된 세척수로 인해 탄화물로부터 분리되는 탄화물 찌꺼기를 수거하기 위한 탄화물찌꺼기 수거부 및 탄화물찌꺼기 수거부를 통해 수거된 탄화물 찌꺼기를 취합하는 재활용부를 더 포함할 수 있다.

탄화물찌꺼기 수거부는 그물망과 같은 매쉬 부재를 통해 탄화물로부터 분리되는 탄화물 찌꺼기를 필터링하여 수거할 수 있으며, 일 실시예로, 일정 시간마다 매쉬 부재에 진동을 가하여 탄화물 찌꺼기에 흡착된 세척수를 분리시킬 수 있다.

재활용부는 탄화물 찌꺼기를 취합하여 재활용 연료 또는 흡착성 여재를 생성할 수 있다. 재활용부에서 생성되는 재활용 연료는 특정 물질의 연소를 위해 사용될 수 있고, 흡착성 여재는 탄화물을 세척한 후 배출되는 배출수에 포함된 오염물질을 흡착하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 염분함유 음식물 쓰레기 처리장치는 탄화물의 발열량을 더욱 높이기 위한 압축부를 더 포함할 수 있다.

압축부는 세척부에서 세척된 탄화물을 압축하여 탄화물의 밀도를 높여줄 수 있으며, 탄화물의 단위 체적당 연소시간을 늘릴 수 있다. 일 실시예에서, 압축부는 보다 안정적인 압축 성형을 위해 탄화물을 분쇄하고 접착제를 혼합하여 압축 건조시킬 수 있다.

본 발명에 다른 바이오차 제조 방법은 음식물 쓰레기를 취합하는 취합단계; 상기 음식물 쓰레기에 포함된 함수율을 일정하게 조절하기 위한 건조공정을 수행하는 전처리단계; 상기 전처리부를 거친 음식물 쓰레기를 반응조로 투입하여 열분해시켜 탄화물을 생성하는 탄화단계; 및 상기 탄화물의 알칼리성 물질을 제거하기 위하여 세척수를 살포하는 세척단계;를 포함하고, 상기 세척단계는 산소, 오존, 이산화탄소 및 일산화질소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스를 세척조 내 투입하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 바이오차 제조 방법의 알칼리성 물질의 제거효율을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 400 ℃ 45분, 400 ℃ 60분, 500℃ 45분 및 500 ℃ 60분 각각의 환경에서 본 발명에 따라 CO₂ 스트리핑 공정을 실시한 경우 Na, K 제거효율이 물세척만을 실시한 경우보다 월등히 높은 것을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 바이오차 제조 장치 및 제조방법은 음식물 쓰레기를 저온탄화한 후 세척하는 일련의 작업을 통하여, 음식물 쓰레기 내 포함된 알칼리성 물질 및 유해가스를 효과적으로 감소시킬 수 있고, 생성된 탄화물은 열량이 높은 연료 및 기타의 용도로 재활용 가능하게 할 수 있다.

Claims (7)

1. 음식물 쓰레기를 취합하는 취합부;
   상기 음식물 쓰레기에 포함된 함수율을 일정하게 조절하기 위한 건조공정을 수행하는 전처리부;
   상기 전처리부를 거친 음식물 쓰레기를 반응조로 투입하여 열분해시켜 탄화물을 생성하는 탄화부; 및
   상기 탄화물의 알칼리성 물질을 제거하기 위하여 세척수를 살포하는 세척부;
   를 포함하고,
   상기 세척부는 일산화질소를 세척조 내 투입하며, 상기 일산화질소를 미세버블화시키기 위한 기포생성 장치를 포함하는 것
   을 특징으로 하는 바이오차 제조 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전처리부를 거친 음식물 쓰레기의 함수율이 15%이하인 것을 특징으로 하는 바이오차 제조 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 탄화부는 음식물쓰레기가 수용된 반응조 내부에 질소 및 이산화탄소를 투입하여, 혐기성 상태가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 바이오차 제조 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 바이오차 생산 장치는 세척부를 거쳐 생성된 바이오차를 건조시키는 건조부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오차 제조 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 건조부를 거친 바이오차는 알칼리성 물질의 함유량이 1중량% 이하인 것을 특징으로 하는 바이오차 제조 장치.
7. 음식물 쓰레기를 취합하는 취합단계;
   상기 음식물 쓰레기에 포함된 함수율을 일정하게 조절하기 위한 건조공정을 수행하는 전처리단계;
   상기 전처리단계를 거친 음식물 쓰레기를 반응조로 투입하여 열분해시켜 탄화물을 생성하는 탄화단계; 및
   상기 탄화물의 알칼리성 물질을 제거하기 위하여 세척수를 살포하는 세척단계;
   를 포함하고,
   상기 세척단계는 일산화질소를 세척조 내 투입하며, 상기 일산화질소는 기포생성 장치를 통해 미세버블화 되어 세척조 내 투입되는 것
   을 특징으로 하는 바이오차 제조 방법.

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