KR102465299B1 - 음식물쓰레기 처리장치 - Google Patents

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stirring
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김석찬
이강호
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크리미크몬 주식회사
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Abstract

음식물쓰레기 처리장치가 제공된다. 음식물쓰레기 처리장치는, 파쇄된 음식물쓰레기를 제공받아 하수관으로 직접배출이 가능하게 처리하는 음식물쓰레기 처리장치에 있어서, 바닥이 다공구조로 되어있는 교반조와, 축에 결합되어 교반조 내부에서 회전하는 교반날과, 교반조의 내부에 교반날 사이에서 유동할 수 있게 채워져 있는 다수의 충돌입자를 포함하는 상부분쇄부, 교반조의 하방에 배치되고 물이 수용된 침전조와, 침전조 내부에 삽입된 침전판과, 침전판 위에 배치되고 발효미생물이 담지된 다수의 미생물담지입자를 포함하는 하부분해부, 및 침전조에 침전판보다 높은 위치에 연결되어 물보다 비중이 큰 슬러지 유입을 차단하는 처리수배출관을 포함하여, 교반조에서 충돌입자와의 마찰로 생성된 음식물쓰레기의 분쇄물이, 침전판에 낙하하여 미생물발효에 의해 물보다 비중이 작은 분해물로 분해된 후, 분해물 중 적어도 일부가 부상(浮上)하여 처리수배출관을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.

Description

음식물쓰레기 처리장치{Food waste disposing apparatus}
본 발명은 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 음식물쓰레기를 하수관으로 직접배출이 가능하게 처리하는 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다.
음식물쓰레기의 발생은 계속 증가하고 있다. 가정뿐만 아니라 업소 등에서 배출하는 음식물쓰레기도 증가하여 적절한 처리에 어려움을 겪고 있다. 음식물쓰레기는 소각, 매립되지 않은 대부분이 비료 등으로 재활용된다.
음식물쓰레기의 적절한 처리는 환경오염도 개선시킨다. 음식물쓰레기의 배출증가, 부패로 인한 악취, 그로 인한 악취물질 증가 등은 환경오염을 악화시키는 원인이 된다. 이러한 이유들로 인해 음식물쓰레기의 처리방식이 다각화되고 있다.
예를 들어, 처리장 등으로 이송하기 전에 음식물쓰레기를 파쇄, 분쇄하여 부피를 줄이고 건조하는 등의 선처리 방식이 많이 연구되어 왔다. 이러한 처리를 통해 음식믈쓰레기의 양을 감소시킬 수 있다(예, 대한민국특허 10-1838915 등).
그러나, 최근에는 음식물쓰레기를 보다 미세하게 분해하여 기준치 이내의 고형물을 함유한 처리수 등은 하수관에 직접 배출하려는 시도도 이루어지고 있다. 그러나 대부분 분해효율이 낮고, 과도하게 생성된 슬러지 등이 과량 배출되는 등 문제가 산재하여 개선의 여지가 많은 상황이다.
대한민국등록특허공보 제10-1838915호, (2018. 03. 15)
본 발명의 기술적 과제는, 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 음식물쓰레기의 분해효율을 높여, 음식물쓰레기를 하수관으로 직접배출이 가능하게 처리하는 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치는, 파쇄된 음식물쓰레기를 제공받아 하수관으로 직접배출이 가능하게 처리하는 음식물쓰레기 처리장치에 있어서, 바닥이 다공구조로 되어있는 교반조와, 축에 결합되어 상기 교반조 내부에서 회전하는 교반날과, 상기 교반조의 내부에 상기 교반날 사이에서 유동할 수 있게 채워져 있는 다수의 충돌입자를 포함하는 상부분쇄부; 상기 교반조의 하방에 배치되고 물이 수용된 침전조와, 상기 침전조 내부에 삽입된 침전판과, 상기 침전판 위에 배치되고 발효미생물이 담지된 다수의 미생물담지입자를 포함하는 하부분해부; 및 상기 침전조에 상기 침전판보다 높은 위치에 연결되어 물보다 비중이 큰 슬러지 유입을 차단하는 처리수배출관을 포함하여, 상기 교반조에서 상기 충돌입자와의 마찰로 생성된 상기 음식물쓰레기의 분쇄물이, 상기 침전판에 낙하하여 미생물발효에 의해 물보다 비중이 작은 분해물로 분해된 후, 분해물 중 적어도 일부가 부상(浮上)하여 상기 처리수배출관을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기 미생물담지입자는 물보다 비중이 큰 제1입자형담체를 포함하여 형성되고, 상기 충돌입자는 상기 제1입자형담체보다 비중이 작은 제2입자형담체를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 충돌입자는, 상기 제2입자형담체에 담지된 발효미생물을 더 포함할 수 있다.
상기 제1입자형담체는 세라믹 재질의 다공성 구체이며, 상기 제2입자형담체는 플라스틱 재질의 다공성 구체일 수 있다.
상기 교반조는 바닥이 비대칭구조로 이루어져 상기 충돌입자가 내부공간에 비대칭적으로 수용되어 있을 수 있다.
상기 교반조의 바닥은 일 측이 타 측보다 더 낮게 치우친 비대칭 오목면으로 이루어질 수 있다.
상기 교반날의 적어도 일부에, 상기 충돌입자와의 접촉에 의해 탄성적으로 변형 가능한 탄성표면이 형성될 수 있다.
상기 침전판은 일 측으로 경사지게 배치되어 상기 미생물담지입자가 경사방향으로 쏠려있을 수 있다.
상기 침전판은 상기 미생물담지입자보다 직경이 작은 통공이 타공된 타공판으로 형성될 수 있다.
상기 음식물쓰레기 처리장치는, 상기 교반조 내부로 물을 공급하는 급수노즐을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 음식물쓰레기를 일련의 공정을 거쳐 매우 효과적으로 분해할 수 있다. 최종 분해된 음식물쓰레기는 처리수에 혼합된 형태로 하수관에 직접 배출이 가능하므로 음식물쓰레기 처리는 더욱 편리해진다. 본 발명은 파쇄된 음식물쓰레기를 투입하기만 하면 자동으로 분해하여 배출까지 완료하는 기술이므로 음식물쓰레기의 처리공정을 자동화하는 데 기여한다. 또한 악취를 줄이고 음식물쓰레기의 분해율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 음식물쓰레기 처리장치의 부분절개 사시도이다.
도 2는 도 1의 음식물쓰레기 처리장치의 종단면도이다.
도 3은 도 2의 음식물쓰레기 처리장치의 B-B'단면도이다.
도 4는 도 1의 음식물쓰레기 처리장치의 교반조의 동작을 도시한 작동도이다.
도 5는 도 1의 음식물쓰레기 처리장치의 침전조의 동작을 도시한 작동도이다.
이하 본 발명의 실시예를 통해 본 발명의 내용을 설명하지만, 본 발명이 이하의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 이하 실시예들에 한정될 필요 없이 본 발명은 여러 형태로 구현될 수 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명을 뒷받침하여 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명의 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지시한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 음식물쓰레기 처리장치의 부분절개 사시도이다. 도 1은 하우징 일부가 절개된 상태로 도시된 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치(1)는 상부분쇄부(100)와 하부분해부(200)가 상하로 연속하여 배치된다. 상부분쇄부(100)에서 미세하게 분쇄된 음식물쓰레기는 하부분해부(200)로 낙하된다.
하부분해부(200)에서는 음식물쓰레기 분쇄물의 침전 및 침전 후 미생물발효에 의한 미생물 분해가 진행된다. 이를 통해 음식물쓰레기는 물보다 비중이 작아 스스로 떠오를 수 있는 분해물로 최종 분해된다.
이로 인해 최종 분해된 음식물쓰레기 분해물은 침전위치보다 높게 배치되어 있는 처리수배출관(230)으로 부상(浮上)하여 배출이 가능하다. 따라서 물보다 비중이 큰 슬러지 배출은 원천적으로 차단하고, 미량의 완전 분해된 분해물만 하수관으로 배출할 수 있다.
이러한 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치(1)는 다음과 같이 구성된다. 음식물쓰레기 처리장치(1)는, 파쇄된 음식물쓰레기를 제공받아 하수관으로 직접배출이 가능하게 처리하는 음식물쓰레기 처리장치에 있어서, 바닥이 다공구조로 되어있는 교반조(110)와, 축(122)에 결합되어 교반조(110) 내부에서 회전하는 교반날(120)과, 교반조(110)의 내부에 교반날(120) 사이에서 유동할 수 있게 채워져 있는 다수의 충돌입자(10)를 포함하는 상부분쇄부(100), 교반조(110)의 하방에 배치되고 물이 수용된 침전조(210)와, 침전조(210) 내부에 삽입된 침전판(220)과, 침전판(220) 위에 배치되고 발효미생물이 담지된 다수의 미생물담지입자(20)를 포함하는 하부분해부(200), 및 침전조(210)에 침전판(220)보다 높은 위치에 연결되어 물보다 비중이 큰 슬러지 유입을 차단하는 처리수배출관(230)을 포함하여, 교반조(110)에서 충돌입자(10)와의 마찰로 생성된 음식물쓰레기의 분쇄물이, 침전판(220)에 낙하하여 미생물발효에 의해 물보다 비중이 작은 분해물로 분해된 후, 분해물 중 적어도 일부가 부상(浮上)하여 처리수배출관(230)을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명의 일 실시예에서는 충돌입자(10)에도 발효미생물이 담지된다. 즉 미생물담지입자(20)는 물보다 비중이 큰 제1입자형담체(도 2의 20a참조)를 포함하여 형성되고, 충돌입자(10)는 제1입자형담체(20a)보다 비중이 작은 제2입자형담체(도 2의 10a참조)를 포함하여 형성되며, 충돌입자(10)는 제2입자형담체(10a)에 담지된 발효미생물을 더 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 기초하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 보다 상세히 설명한다.
먼저 장치의 전체구조를 간단히 설명하고, 상부분쇄부(100)와 하부분해부(200)의 각부 구성을 차례로 설명한다. 도 1에 도시된 것처럼, 음식물쓰레기 처리장치(1)는 하우징(300) 내부에 상부분쇄부(100) 및 하부분해부(200)가 수용된 구조일 수 있다.
도 1에는 음식물쓰레기 처리장치(1)의 내부를 보여주기 위해 하우징(300)의 일부가 부분 절개되어 있다. 하우징(300)은 내부공간에 후술하는 구성들을 내장할 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 따라서 본 실시예의 형태로 한정될 필요는 없다.
하우징(300)의 상부에는 음식물쓰레기가 투입되는 투입구(310)와 그와 연결된 투입관(311)이 배치된다. 투입구(310)는 교반조(110)와 연통되어 교반조(110) 내부로 음식물쓰레기를 공급할 수 있는 구조이면 어느 것이든 가능하다. 예를 들어, 본 실시예처럼 교반조(110)의 상부가 개방되어 있는 경우, 투입구(310)는 교반조(110)로 음식물쓰레기를 낙하시킬 수 있는 개구나 호퍼 등의 구조로 형성될 수 있다.
투입구(310)는 반드시 관로 등으로 연결될 필요는 없으며 개폐식 도어 등으로 형성되는 것도 가능하다. 파쇄된 음식물쓰레기를 제공받을 수 있는 다양한 형태의 투입구조를 형성할 수 있다.
투입구(310)는 투입관(311)과 같은 관로를 통해서 음식물쓰레기 전처리장치(미도시)와 연결되어 있을 수 있다. 전처리장치는 예를 들어, 칼날 등으로 음식물쓰레기를 파쇄하는 음식물쓰레기 파쇄장치(예, 디스포저)일 수 있다. 음식물쓰레기 처리장치(1)에는 이러한 전처리장치에서 파쇄된 음식물쓰레기가 제공된다.
하우징(300)의 일 측에는 교반조(110) 내부로 물을 공급하는 급수노즐(320)이 배치된다. 도면에 하우징(300) 상단에 급수노즐(320)이 도시되었지만, 그로써 한정될 필요는 없으며 교반조(110) 내 물을 공급할 수 있는 다양한 위치에 급수장비를 배치할 수 있다. 급수노즐(320)의 형상, 구조, 및 위치는 필요에 따라 바꾸어 줄 수 있다.
하우징(300) 내부에는 교반날(120)의 축(122)을 구동하는 구동부(330)도 형성될 수 있다. 구동부(330)는 예를 들어, 모터와 감속장치 등으로 구성되어 축(122)과 연결될 수 있다. 구동부(330)는 일반적인 것이므로 세부구조는 생략하였다.
도 2는 도 1의 음식물쓰레기 처리장치의 종단면도이고, 도 3은 도 2의 음식물쓰레기 처리장치의 B-B'단면도이다.
이하, 도 1과 함께 도 2 및 도 3을 참조하여 장치의 내부구조를 보다 상세히 설명한다. 도 2 및 도 3를 참조하면, 상부분쇄부(100)와 하부분해부(200)는 하우징(300) 내부공간을 통해 서로 연통된다. 상부분쇄부(100)와 하부분해부(200)가 상하로 배치됨으로써 별다른 동력 없이 낙하를 통해 음식물쓰레기를 공정 사이로 이동시키고 분쇄공정과 분해공정을 연계할 수 있다.
상부분쇄부(100)는 교반조(110), 교반날(120), 및 충돌입자(10)를 포함한다. 충돌입자(10)는 교반조(110) 내부에 교반날(120) 사이에서 유동할 수 있게 채워져 있다. 특히 충돌입자(10)와의 충돌, 마찰 등의 과정을 통해 투입된 음식물쓰레기(디스포저 등에 의해 파쇄된 후 투입구로 투입된 것)를 다시 미세하게 분쇄할 수 있다.
교반조(110)는 상부가 개방되어 있고 바닥이 다공구조로 형성된다. 도 2에 도시된 것처럼, 교반조(110)의 바닥(110a)에는 다수의 미세한 통공(111)이 배치된다. 따라서 통공(111)에 의해 교반조(110)하방으로 낙하는 분쇄물의 크기가 제한될 수 있다. 예를 들어, 통공(111)은 수 밀리미터 이하(바람직하게는, 1.5mm이하)의 직경을 갖는 것일 수 있다.
통공(111)은 바닥(110a)에 다수 형성된다. 통공(111)의 개수는 수천개 이상일 수 있다. 따라서 도면에 도시된 통공(111)의 개수는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 통공(111)의 개수 외에도 형상, 위치, 직경 등도 필요에 따라 조정할 수 있다.
교반조(110)는 바닥(110a)이 도 2와 같이 비대칭구조로 이루어질 수 있다. 따라서 충돌입자(10)도 내부공간에 비대칭적으로 수용되어 있을 수 있다. 예를 들면, 교반조(110)의 바닥(110a)은 일 측이 타 측보다 더 낮게 치우친 비대칭 오목면(오목한 곡면)으로 이루어질 수 있다.
바닥(110a)은 교반날(120)이 달려있는 축(122)에 대해 오목하게 형성될 수 있으며 일 측이 타 측보다 낮아 낮은 쪽으로 음식물쓰레기 분쇄물을 더 잘 배출할 수 있다. 도 2에는 도면에 대해 교반날(120) 바닥(110a)의 좌측보다 우측이 더 낮게 치우친 형태가 예시되었다. 필요에 따라 치우친 정도를 더 크게 하는 것도 가능하다.
이러한 비대칭 구조는 분쇄된 음식물쓰레기가 한 쪽으로 더 쉽게 배출되도록 유도할 뿐만 아니라 내부에 충돌입자(10)의 유동이 상대적으로 적은 부분(바닥과 축간 간격이 증가하는 부분)을 형성하여 충돌입자(10)에 담지된 미생물과 음식물쓰레기 분쇄물의 접촉이 부분적으로 안정되게 유도할 수도 있다.
충돌입자(10)는 교반조(110) 내부에 다수가 채워진다. 충돌입자(10)는 교반조(110)를 완전히 채우지는 않으며, 교반조(110)의 일부에만 채워져 있기 때문에 교반조(110) 내부에서 쉽게 유동할 수 있다(도 4참조).
충돌입자(10)는 교반날(120)의 회전에 의해 음식믈쓰레기와 섞이면서, 음식물쓰레기를 교반조(110) 내부에서 분쇄한다. 충돌입자(10)와 음식물쓰레기간 충돌, 충돌에 의한 마찰 등의 과정이 반복되면서 음식물쓰레기는 교반조(110)안에서 매우 미세하게 분쇄된다. 구체적인 처리과정은 후술한다.
본 실시예에서 충돌입자(10)는 미생물을 담지할 수 있다. 예를 들어, 충돌입자(10)는 침전조(210)에 배치된 미생물담지입자(20)보다 가벼운 입자형담체를 포함하는 형태로 형성될 수 있다.
즉 후술하는 미생물담지입자(20)는 물보다 비중이 큰 제1입자형담체(20a)를 포함하여 형성되고, 충돌입자(10)는 제1입자형담체(20a)보다 비중이 작은 제2입자형담체(10a)를 포함하여 형성될 수 있다. 충돌입자(10)는 제2입자형담체(10a)에 담지된 발효미생물을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 충돌입자(10)는 제2입자형담체(10a)에 발효미생물이 담지된 상태로 교반조(110) 내 채워져 있는 것일 수 있다. 따라서 충돌입자(10)는, 교반조(110) 내에서 유동하면서 투입된 음식물쓰레기를 마찰에 의해 분쇄하는 동시에 발효미생물과도 접촉시킬 수 있다. 이로 인해 미생물에 의한 분해가 더 촉진될 수 있다.
예를 들어, 제2입자형담체(10a)는 플라스틱 재질의 다공성 구체일 수 있다. 플라스틱 재질은 폴리프로필렌 등을 포함할 수 있다. 도 2에 표면 등이 자세히 도시되지 않았지만, 제2입자형담체(10a)는 표면이나 내부 등에 공극이 있는 다양한 형태의 다공성 구조로 형성될 수 있다. 다공성 구조는 발효미생물을 담지할 수 있는 한도 내에서 제한되지 않는다.
충돌입자(10)가 플라스틱과 같은 가벼운 재질로 형성되어 있기 때문에, 교반조(110) 내부에서 쉽게 유동할 수 있고, 다수의 충돌입자(10)를 교반조(110)에 수용하여도 무리가 없다. 또한 교반날(120)에 충돌입자(10)가 충돌하여도 교반날(120)을 손상시키지 않게 된다. 또한 충돌입자(10)가 상대적으로 가벼우므로 축(122)을 구동할 때에도 상대적으로 적은 부하로 구동할 수 있는 이점을 얻게 된다.
교반날(120)은 축(122)에 결합되어 교반조(110) 내에서 회전할 수 있게 형성된다. 교반날(120)과 축(122)은 연결바(121) 등으로 연결되어 있을 수 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 축(122)은 교반조(110)를 관통하여 배치될 수 있고, 일단부가 전술한 구동부(330)에 연결되어 있을 수 있다.
교반날(120)과 축(122)의 연결구조, 교반날(120)의 형태, 교반날(120)의 개수 등은 예시적인 것이므로, 도 3과 같은 형태로 한정될 필요는 없다. 교반날(120)은 축(122)에 결합되어 회전하면서, 교반조(110) 내부에 수용된 대상을 효과적으로 교반할 수 있는 다양한 형태로 변형될 수 있다.
예를 들면, 교반날(120)에는 적어도 일부에 충돌입자(10)와의 접촉에 의해 탄성적으로 변형 가능한 탄성표면(미도시)이 형성되어 있을 수도 있다. 교반날(120)과 축(122), 연결바(121) 등은 금속재로 형성될 수 있으나 필요에 따라 다른 재질로 형성되어도 무방하다.
하부분해부(200)는 상부분쇄부(100)의 하방에 배치된다. 하부분해부(200)는 침전조(210), 침전판(220) 및 다수의 미생물담지입자(20)를 포함한다. 미생물담지입자(20)는 침전판(220)위에 배치되고 발효미생물을 담지한다. 미생물담지입자(20)는 실질적인 유동없이 침전판(220)위에 가라앉아 있을 수 있으며 교반조(110)에서 낙하한 분쇄물은 미생물담지입자(20)에 담지된 발효미생물과 접촉되어 발효과정을 통해 분해될 수 있다.
침전조(210)는 상부가 개방되어 교반조(110)에서 낙하하는 분쇄물을 하부에서 수집할 수 있게 형성된다. 침전조(210)에는 물(D)이 수용되어 있으며 따라서 수집된 분쇄물은 수중으로 침전되어 미생물에 의해 분해된다. 침전조(210) 역시 도시된 형태로 한정될 필요는 없으며 물(D)과 침전판(220)을 내부에 수용할 수 있고 낙하하는 분쇄물을 공급받을 수 있는 다양한 형태로 변형될 수 있다.
침전조(210) 내부의 물(D)은 급수노즐(320)로부터 공급받을 수 있으나 그 외 침전조(210)에 물을 공급할 수 있는 별도의 급수장치 등을 형성하고 다른 경로 물을 공급받는 것도 얼마든지 가능하다.
침전조(210) 내부에는 침전판(220)이 삽입된다. 침전판(220)은 미생물담지입자(20)를 안정적으로 배치하기 위한 일종의 배치판과 같은 역할을 한다. 침전판(220)은 미생물담지입자(20)보다 직경이 작은 통공(221)이 타공된 타공판으로 형성될 수 있으며 너비는 침전조(210)의 너비에 대응하여 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼, 침전판(220) 위에는 발효미생물이 담지된 다수의 미생물담지입자(20)가 배치된다. 전술한 바와 같이 미생물담지입자(20)는 물보다 비중이 큰 제1입자형담체(20a)를 포함하여 형성된다. 미생물담지입자(20)는 제1입자형담체(20a)에 발효미생물이 담지되어 있는 것일 수 있다.
제1입자형담체(20a)는 물보다 비중이 크기 때문에 침전판(220)위에 가라앉아 쌓여있게 된다. 즉 전술한 충돌입자(10)를 구성하는 제2입자형담체(10a)는 교반조(110) 내에서 유동하며 음식물쓰레기와 접촉하며, 미생물담지입자(20)를 구성하는 제1입자형담체(20a)는 침전조(210) 내에서 정적인 상태로 음식물쓰레기와 접촉한다.
제1입자형담체(20a)는 예를 들면, 세라믹 재질의 다공성 구체일 수 있다. 도 2에 표면구조 등이 자세하게 도시되지는 않았지만, 제1입자형담체(20a)는 표면에 다수의 공극이 형성된 세라믹 재질의 구체로 형성될 수 있다. 필요에 따라 제1입자형담체(20a)에 황토성분, 마그네슘성분 등 미네랄성분이 포함되는 것도 가능하다.
제1입자형담체(20a)에 담지된 발효미생물은, 음식물쓰레기를 분해할 수 있는 것일 수 있으며 발효 소멸 등에 의한 방식으로 음식물쓰레기를 분해하는 것일 수 있다. 그러한 발효미생물은 예를 들면, 바실러스 속 균을 포함할 수 있다.
전술한 충돌입자(10)를 구성하는 제2입자형담체(10a)에도 제1입자형담체(20a)와 동일한 발효미생물이 담지될 수 있다. 그러나 그와 같이 한정될 필요는 없으며 서로 다른 미생물이 담지되는 것도 가능하다. 서로 상승효과를 일으킬 수 있는 미생물이 담지되는 것이 바람직하다.
침전판(220)은 도 2처럼 일 측으로 경사지게 배치될 수 있으며 이로인해 미생물담지입자(20)는 경사방향으로 쏠려있을 수 있다. 경사에 의해 미생물담지입자(20)가 적층된 깊이가 경사 측으로 증가되므로, 해당 위치로 낙하된 분쇄물은 미생물담지입자(20)에 담지된 미생물과 충분히 접촉하여 더 효과적으로 분해될 수 있다.
이를 위해 교반조(110)에서 분쇄물이 더 쉽게 배출되는 측(전술한 교반조의 바닥이 더 낮게 치우친 측)과 침전판(220)의 경사진 측을 서로 일치시켜 배치할 수 있다.
처리수배출관(230)은 침전조(210)와 연결된다. 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 처리수배출관(230)은 침전판(220)보다 상승되어 있으며 따라서 물보다 비중이 큰 슬러지 유입을 차단할 수 있다. 즉 침전조(210)의 바닥이 아닌, 침전판(220)보다 높은 위치(바람직하게는, 미생물담지입자의 최상층보다 높게)에 연결된 처리수배출관(230)을 형성하여 불필요한 슬러지(또는 고형물)유입도 막을 수 있다.
처리수배출관(230)의 침전조(210)에 연결되지 않는 타측은 하수관(미도시)에 연결된다. 처리수배출관(230)은 침전조(210)와 하수관을 연결하는 다양한 방식으로 구현할 수 있다. 예를 들면, 고정형 관체, 또는 주름관과 같은 유동형 관체 등으로 다양한 형태의 처리수배출관(230)을 형성할 수 있으므로 처리수배출관(230) 역시 도시된 형태로 한정될 필요는 없다.
이러한 구조로 인해 본 발명은, 교반조(110)에서 충돌입자(10)와의 마찰로 생성된 음식물쓰레기의 분쇄물이, 침전판(220)에 낙하하여 미생물발호에 의해 물보다 비중이 작은 분해물로 분해된 후, 분해물 중 적어도 일부가 부상하여 처리수배출관(230)을 통해 배출되는 특징을 갖게 된다. 이하, 음식믈쓰레기 처리장치(1)의 동작을 보다 상세히 설명한다.
도 4는 도 1의 음식물쓰레기 처리장치의 교반조의 동작을 도시한 작동도이고, 도 5는 도 1의 음식물쓰레기 처리장치의 침전조의 동작을 도시한 작동도이다. 도 4 및 도 5에서 하우징은 제거되어 있다.
도 4를 참조하면, 음식물쓰레기 처리장치로 투입된 음식물쓰레기(A)는 상부분쇄부(100)에서 먼저 분쇄된다. 음식물쓰레기(A)는 전술한 것처럼, 전처리장치로부터 제공된 것일 수 있고, 파쇄되어 부피가 줄어든 것일 수 있다. 파쇄된 음식물쓰레기(A)가 투입구(310)를 통해 교반조(110)로 투입되고, 교반조(110) 내에서 반복적으로 교반되면서 더 미세하게 분쇄된다.
음식물쓰레기(A)는 교반조(110)에서 교반되면서 지속적으로 더 작게 분쇄된다. 특히 교반날(120)의 회전에 의해 충돌입자(10)가 유동되며, 유동하는 충돌입자(10)와의 충돌, 충돌에 의한 마찰에 의해 매우 미세한 음식물쓰레기 분쇄물(B)이 형성된다. 분쇄물(B)은 적어도 바닥(110a)의 통공(111)으로 빠져나갈 수 있는 크기로 미세하게 분쇄된 후에야 교반조(110) 밖으로 배출된다.
교반이 진행되는 동안, 교반조(110) 내에는 급수노즐(320)로부터 물(D)이 제공된다. 급수노즐(320)은 연속적 또는 간헐적으로 동작할 수 있으며 음식물쓰레기 분쇄물(B)은 물(D)과 섞여 교반될 수 있다. 급수노즐(320)이 제공한 물(D)은 교반조(110) 하부로 낙하하여 침전조(210)에 수용될 수도 있다.
이러한 분쇄과정에서 분쇄물(B)은 충돌입자(10)에 담지된 발효미생물과도 접촉될 수 있다. 즉 본 실시예처럼 충돌입자(10)가 제2입자형담체(10a)와 그에 담지된 발효미생물을 포함하는 경우 충돌입자(10)를 이용한 분쇄과정을 진행하는 동시에, 분쇄물(B)과 발효미생물을 접촉시킬 수 있다.
이로 인해 교반조(110) 내부에서도 부분적으로 미생물 발효에 의한 분해가 진행될 수 있다. 예를 들어, 교반조(110) 바닥(110a)이 축(122)과 더 멀어지는 측(충돌입자가 상대적으로 덜 유동하는 측일 수 있다)에서 그러한 분해작용이 더 활발하게 진행될 수 있다. 이와 같이 교반조(110)에서 미세하게 분쇄된 음식물쓰레기 분쇄물(B)은 바닥(110a)의 통공(111)을 통해 배출된다.
도 5를 참조하면, 배출된 분쇄물(B)은 바로 침전조(210)안으로 낙하된다. 침전조(210)에 낙하된 분쇄물(B)들은 침전판(220)에 배치된 미생물담지입자(20)의 표면에 침전되며 미생물담지입자(20) 사이의 공간으로도 침투된다. 그러한 방식으로 침전판(220) 위의 다양한 지점에서 미생물담지입자(20)와 접촉할 수 있다.
침전되어 미생물담지입자(20)에 접촉된 상태로, 미생물담지입자(20)에 담지된 발효미생물에 의해 음식물쓰레기 분쇄물(B)들은 발효되어 분해된다. 예를 들면 전술한 바실러스 균등의 발효미생물에 의해 분쇄물(B)이 침전조(210)안에서 분해될 수 있다. 충분히 분해되어 생성된 분해물(C)들은 물(D)보다 비중이 작아질 수 있다.
따라서 도 5의 확대도에 도시된 것처럼, 분해물(C) 중 적어도 일부는 자연적으로 부상(浮上)하여 처리수배출관(230)에 도달하게 된다. 처리수배출관(230)은 전술한 것처럼 침전조(210)에 연결되지 않은 타측이 하수관에 연결되고, 침전조(210)에 연결된 측은 침전판(220)보다 높게 배치되어 있기 때문에 부상하지 못하는 슬러지 등의 유입은 차단된다.
이로 인해, 실질적으로 물(D)보다 비중이 작은 뜰 수 있는 분해물(C)들만 처리수배출관(230)에 도달되며 처리수의 형태로 물(D)과 섞여 배출된다. 따라서 허용기준치 미만으로 음식물쓰레기 고형물(배출되는 처리수 중 물이 아닌 성분을 의미하는 것일 수 있다)의 농도를 조절하여 하수관으로 배출할 수 있다. (예를 들어, 허용기준치가 투입된 고형물의 20%미만만 하수구로 배출 가능한 조건인 경우, 본 발명은 그보다 낮은 7%미만으로 고형물 농도의 조절이 가능하다).
이와 같은 방식으로 파쇄된 음식물쓰레기를 제공받아 더 미세한 분쇄물(B)로 분쇄하고, 분쇄물(B)을 미생물발효에 의해 분해물(C)로 분해하여, 농도 조절된 처리수만 배출할 수 있다. 이러한 처리과정 전체는 통합되어 자동화되어 있고 연속적으로 이루어지는 것이므로, 음식물쓰레기를 보다 편리하게 처리할 수 있을 뿐만 아니라 음식물쓰레기를 대량 처리하는 데에도 유리하다. 이러한 방식으로 음식물쓰레기를 처리할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 음식물쓰레기 처리장치 10: 충돌입자
10a: 제2입자형담체 20: 미생물담지입자
20a: 제1입자형담체 100: 상부분쇄부
110: 교반조 110a: 교반조의 바닥
111, 221: 통공 120: 교반날
121: 연결바 122: 축
200: 하부분해부 210: 침전조
220: 침전판 230: 처리수배출관
300: 하우징 310: 투입구
311: 투입관 320: 급수노즐
330: 구동부
A: 파쇄된 음식물쓰레기 B: 분쇄물
C: 분해물 D: 물

Claims (10)

  1. 파쇄된 음식물쓰레기를 제공받아 하수관으로 직접배출이 가능하게 처리하는 음식물쓰레기 처리장치에 있어서,
    바닥(110a)이 다공구조로 되어있는 교반조(110)와, 축에 결합되어 상기 교반조(110) 내부에서 회전하는 교반날(120)과, 상기 교반조(110)의 내부에 상기 교반날(120) 사이에서 유동할 수 있게 채워져 있는 다수의 충돌입자(10)를 포함하는 상부분쇄부(100);
    상기 교반조(110)의 하방에 배치되고 물이 수용된 침전조(210)와, 상기 침전조(210) 내부에 삽입된 침전판(220)과, 상기 침전판(220) 위에 배치되고 발효미생물이 담지된 다수의 미생물담지입자(20)를 포함하는 하부분해부(200); 및
    상기 침전조(210)에 상기 침전판(220)보다 높은 위치에 연결되어 물보다 비중이 큰 슬러지 유입을 차단하는 처리수배출관(230)을 포함하되,
    상기 충돌입자(10)는,
    플라스틱 재질의 다공성 구체인 제2입자형담체(10a)에 발효미생물이 담지된 상태로 상기 교반조(110)내 채워져, 상기 교반날(120)에 충돌입자(10)가 충돌하여도 교반날(120)을 손상시키지 않고 축(122)을 구동할 때에도 상대적으로 적은 부하로 구동할 수 있게 형성되고,
    상기 교반조(110)의 바닥(110a)은,
    일 측이 타 측보다 더 낮게 치우친 비대칭 오목면으로 이루어져, 상기 교반조(110) 내부에 바닥(110a)과 축(122)간 간격이 증가하고 상기 충돌입자(10)의 유동이 상대적으로 적은 부분을 형성하여, 상기 충돌입자(10)에 담지된 미생물과 음식물쓰레기 분쇄물의 접촉이 안정되게 유도하며,
    상기 미생물담지입자(20)는,
    물보다 비중이 큰 제1입자형담체(20a)를 포함하고,
    상기 처리수배출관(230)은,
    상기 미생물담지입자(20)의 최상층보다 높게 상기 침전조(210)에 연결되어, 상기 제1입자형담체(20a)는 상기 침전조(210) 내에서 정적인 상태로 음식물쓰레기와 접촉하여,
    상기 교반조(110)에서 상기 충돌입자(10)와의 마찰로 생성된 상기 음식물쓰레기의 분쇄물이, 상기 침전판(220)에 낙하하여 미생물발효에 의해 물보다 비중이 작은 분해물로 분해된 후, 분해물 중 적어도 일부가 부상(浮上)하여 상기 처리수배출관(230)을 통해 배출됨으로써,
    물보다 비중이 작은 뜰 수 있는 분해물들만 상기 처리수배출관(230)에 도달시켜 허용기준치 미만으로 음식물쓰레기 고형물의 농도를 조절하여 하수관으로 배출하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1입자형담체(20a)는 세라믹 재질의 다공성 구체인 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 교반날(120)의 적어도 일부에, 상기 충돌입자(10)와의 접촉에 의해 탄성적으로 변형 가능한 탄성표면이 형성된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 침전판(220)은 일 측으로 경사지게 배치되어 상기 미생물담지입자(20)가 경사방향으로 쏠려있는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 침전판(220)은 상기 미생물담지입자(20)보다 직경이 작은 통공이 타공된 타공판으로 형성된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 교반조(110) 내부로 물을 공급하는 급수노즐(320)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
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