KR100426976B1 - 음식물쓰레기 전처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기를 퇴비화 또는 혐기화 시스템에서 음식물쓰레기에 포함된 비닐봉지를 용이하게 선별하여 분리하는 비닐봉지제거장치와 음식물쓰레기에 포함된 협잡물제거장치와 돌과 철로된 수은 건전지 등의 협잡물을 침전시켜 분리하는 침전물제거장치와, 이를 탈수하여 수분을 조절하기 위한 첨가제 사용없이 발효할 수 있는 함수율로 건조하는 장치들을 제공함과 동시에 도시의 건설용지문제를 해결하기 위한 발명으로 전처리시설과 퇴비발효장을 분리건설하는 발명에 관한 것이다.

Description

음식물쓰레기 전처리시스템 {the food garbage Pre-disposal system}

음식물쓰레기를 재활용하거나 소멸하하기 위해서는 먼저 음식물쓰레기를 저장하는 호퍼와, 음식물쓰레기를 수거하기 위한 비닐봉지를 제거해야 하고 다양한 협잡물을 용이하게 분리해야 하며, 배추나 사과, 무, 골각류 등 부피가 큰 음식물쓰레기가 협잡물로 분리되지 않고 재활용되어야 한다. 그러나 현재 대부분의 음식물쓰레기를 퇴비화하는 시스템에서는 골각류와 무, 배추 등의 음식물쓰레기가 다량으로 비닐봉지로 인하여 협잡물로 분류되어 매립되거나 소각되고 있는 실정이다. 또한 음식물쓰레기에는 다양한 협잡물이 존재한다. 예컨데 부엌에서 발생하는 쓰레기로 화학성 걸레와 수저, 못, 병마개, 깨진병과 요구르트병, 프라스틱류는 물론 신발과 옷가지 등이 내포해 있으므로 이를 효율적으로 분리할 수 있어야 한다.

현재 기존 음식물쓰레기를 퇴비화하거나 사료화하는 처리시설에서 배출되는 협잡물 발생량을 살펴보면 25~35%가 협잡물로 분리되어 매립되거나 소각되어 제2환경오염원이 되고 있다. 음식물쓰레기를 분석해 보면 함수율 92%의 채소류가 75%로 가장 많고 각종 음식물 5%, 골각류 10%, 비닐봉지 및 협잡물 10%로 농업과학기술원이 조사발표한 사실이 있다. 75%의 채소는 파쇄기를 통과하면 대부분 폐수로 변하여 찌꺼기는 20~30%에 불과하다. 그러므로 협잡물발생량 25~35%는 음식물쓰레기를 환경적으로 처리하지 못하고 폐수를 만들고 찌거기를 땅에 묻는 결과와 같은 것이다.

본 발명자는 상기한 문제점을 획기적으로 개선하는 발명으로 비닐봉지로 인하여 음식물쓰레기가 협잡물로 분류되지 않도록 더욱 효율적인 비닐봉지만을 별도로 제거하는 발명과, 상기한 협잡물들을 깨끗하게 제거하고 따라서 못과 같은 철 종류의 협잡물을 용이하고 효율적으로 제거하는 동시에 톱밥 등 수분조절제를 사용하지 않고 발효할 수 있는 경제성효율을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본발명은 지방자치단체의 시설을 목적으로 발명된 기술로서 지방자치 단체의 사정과 환경에 따라 다양하게 사용될 수 있도록 기술을 제공하고자 한다.

본 발명자가 발명한 발명의 명칭 "음식물쓰레기의 비닐봉지와 협잡물제거장치" 특허 제 0214880호 제0263364호 및 발명의 명칭 "음식물쓰레기 및 분뇨를 퇴비화시키는 시스템" 특허제0215585호 및 발명의 명칭 " 특허제0258431호에 발명된 음식물쓰레기 퇴비화 시스템의 구성을 살펴보면 호퍼 하단부에 정량공급장치를 구성하고 정량공급장치 하단에 파봉 파쇄기를 구성하였다. 이 같은 구성을 경기도 시흥시 시설에 적용하여 사용한바, 호퍼에 음식물쓰레기가 정량공급장치로 투입되지 않고 정량공급장치 상단에 지붕을 이루는 문제점이 발견되었다. 또한 정량공급장치에서도 원활하게 정량공급되지 않은 문제점이 발견되었으며 직하방에 구성된 파봉기에서도 작은 비닐봉지들이 가끔 파봉되지 않는 문제점과 무, 사과 등이 파쇄되지 않아 협잡물로 분리되는 문제점이 있었다. 또한 비닐봉투제거장치의 문제점을 살펴보면 이송컨베어 상단부에 이송되는 비닐봉지를 벨트에 구성된 갈고리의 회전에 의하여 비닐봉지나 비닐조각 끈 등이 걸려 상단부로 이송되어 부러쉬에 의하여 이탈되어 낙하되도록 구성되었다. 그러나 실용화과정에 부러쉬에 의하여 다량의 비닐조각이 분리되지 않고 회전하는 문제점이 있었다.

또한 기존 음식물쓰레기와 함께 파쇄된 비닐봉지를 드럼스크린 (원통에 다수의 구멍을 구성하여 회전시키는 방식)의 문제점을 살펴보면 음식물쓰레기와 비닐봉지가 동시에 파쇄되어 낙하되는 것을 드럼스크린에 투입시켜 회전시킴으로 비닐봉지가 드럼스크린의 구멍을 막을뿐 아니라 비닐봉지가 음식물을 김밥처럼 말아 토출 됨으로 퇴비화 해야할 다량의 음식물쓰레기들이 협잡물로 분리되어 매립장으로 이송되거나 소각되어 제2환경오염원이 되고 있는 실정이다.

또한 기존 상기한 구성의 호퍼에서는 음식물쓰레기에서 발생하는 악취를 해결하지 못해 대기오염이 심각하였다.

본 발명은 이 같은 문제점을 개선한 진보된 발명에 관한 것이다.

본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로 도1에 제시된 바와 같이 호퍼(1)에서 파봉파쇄기(3)로 원활하게 정량공급되고 상단부에는 파봉 파쇄기(3)를 통과한 음식물쓰레기와 비닐봉투가 방수컨베어(4) 위로 이송되는 비닐조각을 회전되는 비닐제거장치(8)에 고정된 갈고리(9)에 걸린 비닐조각이 용이하게 분리되도록 하는 비닐봉지제거장치와, 상기한 비닐봉지제거장치에서 비닐이 제거된 음식물쓰레기를 드럼스크린(11)을 통하여 협잡물을 제거하여 수분을 제거하는 탈수장치를 통하여 컨테이너에 분리하고 상기한 구성을 통하여 선별된 음식물쓰레기를 탈수하여 퇴비화시킴에 있어 톱밥 등을 사용하지 않고도 발효될 수 있는 수분건조시스템을 제공하는 동시에 기존 하수처리장 소화조에 투입시켜 하수처리장 미생물 영양소로 사용하거나 혐기성 산발효조에 투입시키는 기술적 과제에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 양호한 실시예를 보인 구성도

도2는 본 발명의 또 다른 실시예를 보인 구성도

도3는 본 발명의 주요 부분에 대한 실시예를 보인 구성도

도4은 본 발명 도3의 주요 부분에 대한 실시예를 보인 구성도

도5는 본 발명의 주요부분에 대한 실시예를 보인 구성도

도6는 본 발명의 도5의 주요부분에 대한 실시예를 보인 구성도

도7은 본발명의 주요부분에 대한 양호한 실시예를 보인 구성도

＜도면의 주요 부분에 대한 부호＞

A. 분수 B. 분수 M. 모터

1. 호퍼 2. 정량공급기 2a. 버켓 2b. 파봉날 3. 파봉 파쇄기

3a. 좌회전체 3b. 우회전체 4. 파봉기 4a. 좌회전체 4b.우회전체

4c. 버켓홈 4d. 파봉날 5. 파봉기 5a. 좌회전체 5b. 우회전체

5c. 고정벽 5d. 회전파봉날 5e. 고정파봉날 6. 파쇄기

6a. 좌회전체 6b. 우회전체 6c. 가압체 6d. 돌출부 6e. 요부

7. 방수컨베어 8. 비닐제거장치 9. 갈고리 10. 세목컨베어

11. 드럼스크린 12. 침전조 13. 교반날개 14. 컨베어

15. 탈수장치 16. 컨테이너 17. 파쇄기 18. 분쇄기

19. 세목스크린 20. 희석조 21. 이송컨베어 22. 혼합조

23. 탈수장치 24. 건풍컨베어 25. 건풍장치 25a. 건풍구

25b. 송풍도 25c. 열선 25d. 집열판 25e. 이송벨트 25f. 롤러

25g. 케익 25h. 키익유입구 25k. 열풍구 25n. 배출구

25m. 보온장치 26. 이송컨테이너 27. 폐수처리장치

28. 슬러지 침전조 29. 잉여슬러지 배출구 30. 산발효조(소화조)

31. 메탄발효조

본 발명에 구성을 살펴보면 호퍼상담에 용수공급장치(A)를 구성하였다. 음식물쓰레기를 수거용자동차가 수거하여 호퍼(1)에 투입하면 다량의 악취가 발생하게 된다. 이 같은 악취를 제거하기 위한 방법으로 용수공급장치를 구성한 것이다. 분수는 공기중에 악취를 용해시키는 작용과 음식물쓰레기에서 악취발생을 억제하는 효과가 있기 때문이다. 이는 마치 인분이 물속에서 악취가 발생하지 못하는 이치와 같은 것이다.또한 호퍼(1)하단부 벤추리에서 호퍼상단부로 파봉날(2b)이 구성된 버켓컨베어(2)가 구성되어 있다. 상기한 구성의 실용적효과는 회전하는 파봉날에 의해 호피에 저장된 음식물이 담긴 비닐봉지가 파봉피고 회전하는 버켓에 음식물쓰레기가 담겨져서 컨베어에 의해 파봉 파쇄기(3)에 정량이송하게 된다. 상기한 버켓컨베어(2)는 정량으로 이송하면서 호퍼에 담긴 비닐봉지를 파봉하기 위하여 버켓(2a)전면부에 삼각형의 파봉날(2b)을 다수개 부착하였다.

상기한 파봉날의 실용적효과를 살펴보면 버켓이 회전되면서 호퍼에 담긴 비닐봉지를 훼손시킴으로 비닐봉지에 담긴 음식물쓰레기가 외부로 토출된다. 상기한 파봉날의 구성을 다시 설명하면 버켓에 다수로 구성된 파봉날(2b)이 연속적으로 구성되어서 호퍼에 저장된 음식물쓰레기와 비닐봉지가 파봉날에 의하여 자동적으로 파봉 파쇄된다. 이때 비교적 큰 비닐봉지는 대부분 파괴되어 버켓(2a)에 담기면서 비릴봉지 내부에 있던 음식물쓰레기가 외부로 분리된다. 속이 빈 비닐봉지는 유연성이 높아 파봉 파쇄기(3)에서 파쇄되지 않는 특색이 있어 비닐제거장치에서 용이하게 분리되는 효과가 발생하게 된다. 파봉날(2b)의 구성을 다시한번 설명하면 각각의 버켓(2a)에 간격을 달리하여 비교적 작은 비닐봉지까지 절단및 파쇄되도록 하였다. 상기한 구성을 통하여 파봉 파쇄된 비닐봉지와 음식물쓰레기는 파봉파쇄기(3)의 파쇄날에 의하여 비닐봉지는 파봉되고 호박과 같은 음식물쓰레기는 파괴된다. 상기한 파봉 파쇄기(3)의 구성을 살펴보면 좌우 회전체(3a. 3b)가 맞물려 회전되고 회전체에 삼각형태의 파쇄날이 다수개 형성된 양 회전체가 맞물려서 3:1의 비율로 회전되어 비닐봉지는 파봉되고 규모가 큰 음식물쓰레기는 파괴 된다.

또 다른 구성의 파봉 및 정량공급방법으로 상기한 버켓컨베어를 구성하지 않고 도2와 도3 같은 형태의 파봉 파쇄 겸용 정량공급장치를 구성하였다. 상기한 파봉기(4)의 구성을 도2내지 도3을 근간으로 설명하면 좌우 회전체(4a 4b)외주연에 다수개의 파봉날(4d)을 구성하고 버켓홈(4c)을 단수 또는 양면에 복수로 구성되어서 맞물려 회전되거나 역회전되도록 구성되었다. 도2 내지 도3에 도시된 파봉기(4)의 구성을 다시 설명하면 설명하면 좌우 회전체(4a. 4b) 외주연에 삼각형으로 형성된 파쇄날(4d)을 다수로 구성하였으며 좌우 회전체 4분지 1 또는 양측의 내측을 도2와 같이 음식물쓰레가 담길 수 있는 홈을 형성한 버켓홈(4c)을 구성하고 좌 우회전체 중간과 외부 양면 하우징에 고정파쇄날을 구성하였으며 상기 회전체는 복수 내지는 4축으로도 가능하다.

상기한 파봉기(4)의 실용적효과를 설명하면 호퍼에 담긴 음식물쓰레기와 비닐봉지가 회전하는 파봉날에 의하여 파봉되어 버켓홈에 담겨 회전함으로 정량공급이 가능한 것이다. 정량공급량의 조절은 버켓홈의 회전 수에 따라 음식물쓰레기 이송량이 조절될 수 있기 때문에 사용자에 의도에 따라 회전수를 조절하면 된다. 상기한 구성의 실용적 효과를 다시 한번 살펴보면 좌 우회전체가 도2. 3에 도시된 화살표방향 또는 반대방향으로 맞물려 회전된다. 상기한 구성의 회전에 따라 호퍼에 쌓인 음식물쓰레기 중 비닐봉지와 버켓홈의 규격보다 큰 음식물쓰레기를 파괴하게 되고 호퍼에 담긴 음식물쓰레기의 중량에 의하여 자연적으로 버켓홈에 음식물쓰레기가 투입하게 된다. 상기한 구성의 좌 우회전체에 구성된 회전 파봉날의 회전과 고정된 고정파쇄날(4e)이 서로 맞물려 회전됨으로 비닐봉지가 더욱 용이하게 파괴되는 것이다.

본 발명에서는 도4와 도5에 도시된 바와 같이 또 다른 방법의 파봉 및 정량공급장치의 기능을 가진 파봉기(5)를 구성하였다. 상기한 파봉기(5)의 구성을 도3, 4를 근거로 설명하면 좌 우회전체(5a 5b)외주연에 다수개의 회전파봉날(5d)을 부착하였고 좌우 회전체 중간에는 고정파쇄날(5e)이 부착된 고정벽(5c)과 좌 우회전체 양면 하우징에도 고정파쇄날(5e)을 구성하여서 회전되는 구성이다.상기한 파봉기(5)의 실용적효과를 살펴보면 호퍼에 담긴 음식물쓰레기가 담긴 비닐봉지나 호박, 야채쓰레기를 훼손시키는 동시에 끌어당기는 효과가 발생하여 비닐봉지가 파봉되는 동시에 상단에 있는 음식물쓰레기를 직하방으로 정량공급이 가능하게 된다. 파봉기(4)의 구성을 다시한번 설명하면 좌우 회전체(5a. 5b) 외주연에 삼각형의 파쇄날(4b)를 다수로 구성하고 좌우 회전체 4분지 1 또는 양쪽의 내주연에 버켓홈(4c)을 구성하였다. 이 같은 구성의 좌우회전체가 맞물려 회전되면 4분지 3의 외주연에 구성된 파봉날에 의해 호퍼에 저장된 음식물이 담긴 비닐봉지가 파봉되어 4분지 1의 내주연에 해당하는 버켓홈(4c)에 자연적으로 음식물쓰레기가 낙하되어 투입된다.상기한 구성의 실용적 다시한번 효과를 살펴보면 좌 우회전에가 도4에 도시한 화살표방향 또는 역방향으로 맞물려 회전됨으로 좌 우회전에 외주연에 구성된 회전 파쇄날에 의하여 호퍼에 음식물이 담긴 비닐봉지가 효과적으로 파봉되어 하우징 또는 고정벽에 구성된 고정 파쇄날에 의하여 비닐봉지가 파괴된다. 상기한 구성에서 또 한가지 실용적효과를 설명하면 도4에 도시된 화살표방향으로 회전할 경우 회전 파쇄날(5d)에 걸린 비닐조각이나 천 조각이 하우징에 구성된 고정파쇄날에 의하여 제거되고 역방으로 회전되는 경우 고정벽에 구성된 고정파쇄날에 의하여 제거된다.

상기한 구성의 파봉기(4. 5)상단에 호퍼에는 많은 량의 음식물쓰레기가 쌓여있게 된다. 이와 같은 음식물쓰레기에 비닐봉지가 파괴됨으로 음식물스레기 하중에 의하여 버켓홈(4c) 또는 회전파봉날(5d)에 의하여 자동으로 음식물이 파괴와 투입되어서 좌 우회전체의 회전에 따라 버켓흠의 투입구가 하단으로 회전되면 음식물쓰레기는 하중에 의하여 직하방으로 낙하된다.상기한 파봉기(4, 5) 직하방에 파쇄기(6)를 구성하였다. 상기한 파쇄기의 구성을 도4에 도시된 도면을 근거로 설명하면 좌 우회전체(6a 6b)외주연에 요부와 철부를 형성하고 좌 우회전체 구동축에는 스프링 또는 쇼바. 유압장치를 이용한 가압체(6c)가 형성되어서 좌회전체 철부와 우회전체 요부가 맞물려 회전되도록 하였다.상기한 파쇄기의 실용적효과를 설명하면 정량공급장치에서 낙하되는 음식물쓰레기 중 수박껍질 감, 야채, 등을 믹싱하게 됨으로 후술하는 드럼스크린 또는 진동스크린의 규격화된 스크린 구멍을 통과하여 협잡물로 분리되지 않도록 하는 효과가 발생한다.상기한 압착파쇄기(6)의 실용효과를 다시한번 설명하면 좌우 회전체(6a. 6b)를 구성하고 회전체 외부연에 다수개의 요부(6e)와 돌출부(6d)(이하 철부 통칭)을 구성하였으며 좌우 회전체가 회전되면서 돌과 같은 이물질이 투입될 경우 벌어져서 무난히 통과할 수 있으며 사과등은 압착되어 깨질 수 있도록 하기 위하여 유압이나 스프링을 이용한 가압체(6c)로 도4와 같이 구성하였다.

본 발명자의 실험에 의하면 요부와 철부를 구성하지 않은 경우, 음식물쓰레기와 비닐봉지가 압착파쇄기를 통과하지 못하는 문제가 있었다. 그러므로 본 발명에서는 좌우 회전체에 기어모양으로 철부 요부를 구성하여 기어가 맞물려 회전하듯 회전되도록 한 것이다. 본 발명자가 발명하고 설계하여 시공한 경기도 시흥시 음식물쓰레기퇴비화 시스템에 투입되는 음식물쓰레기의 성상을 소개하면 비닐봉지속에 망치와 같은 쇠붙이도 숨겨져 투입되고 심지어 페인트통과 옷보따리도 수거되어 투입된다. 이 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 압착파쇄기(6)는 쇠붙이나 돌 등의 협잡물이 투입되면 가압체(6c)의 유동성에 의하여 직하방으로 낙하된다. 이는 음식물쓰레기에 함유된 쇠붙이 협잡물에 의한 기계고장을 방지하기 위하여 스프링 또는 유압장치, 쇼바장치 등의 가압장치를 통하여 신축가능하도록 구성한 것이다.상기한 구성의 파봉파쇄기(3) 또는 파봉기(4. 5)와 압착파쇄기(6)를 통해 음식물쓰레기와 비닐봉지가 압착파쇄기 직하방에 회전되는 방수컨베어(7)에 낙하되어 이송된다. 상기한 방수컨베어 상단에 이송되는 비닐봉지와 라면봉지 등을 제거하는 비닐봉지제거장치(8)를 구성하였다.

상기한 비닐제거장치(8)의 구성을 설명하면 회전되는 벨트에 갈고리(9)를 종 횡으로 구성하였으며 벨트는 철망과 같은 구성으로 분수가 통과할 수 있도록 하였으며 베트상단에 분수를 구성하였다.

상기한 비닐제거장치의 실용효과를 설명하면 방수컨베어 상단에서 갈고리가 회전되면서 비닐봉지와 유사한 이물질들이 갈고리(9)에 걸려 상단부로 이송된다. 상단부 분수가 구성된 위치에 이송된 비닐봉지는 분수(B)의 수압에 의하여 분리된다. 분리된 이물질이 분수에 의해 세척되는 동시에 세목컨베어(10)에 낙하되어 탈수되고 후술하는 드럼스크린에서 발생하는 협잡물과 함께 협잡물이송컨베어(14)에 의해 이송되다가 협잡물탈수장치(15)에 의해 다시한번 탈수되어 매립장 또는 소각장으로 이송하기 위한 컨테이너(16)로 이송된다.이때 분수에 의하여 공급된 물은 침전조(13)로 투입된다. 상기한 침전조의 구성을 살펴보면 원형조 내부에 수직으로 회전에 의한 교반장치와 하단에는 침전물을 제거하는 침전물제거구 또는 스크류이송장치로 구성되어 있다. 상기한 침전조의 실용효과는 쇠붙이 등 비중물을 침전시키는 역할을 하게된다. 상기한 침전조의 역할을 다시한번 설명하면 비닐제거장치에서 비닐봉지와 걸래 등이 제거된 음식물쓰레기가 다시 회전하는 드럼스크린(11)에서 요구르트병, 각종 음식물용기 등의 협잡물과 음식물이 분리된다. 분리된 음식물은 침전조(13)로 낙하되어 음식물쓰레기 중 깨진병조각과 쇠붙이, 못, 수저 등이 침전되고 기타 골각류등의 음식물은 교반장치(13)의 회전력에 의하여 부상비중을 조절할 수 있으므로 분쇄가 가능한 골각류는 음식물쓰레기와 함께 슈트를 타고 파쇄기(17)에서 3cm 이내로 파쇄되고 다시 분쇄기(18)에서 5mm 이내로 분쇄된다.상기한 분쇄기에서 분쇄된 음식물쓰레기는 희석조(20)로 낙하되어 악취제거를 위한 용수공급장치(A)와 비닐봉지분리를 위한 분수(B)로 공급된 물이 일석이조로 염분을 제거하게 된다. 상기한 희석조(20)에 음식물쓰레기의 성상을 살펴보면 죽과 같이 교반되어 세목스크린(19)에서 다시 한번 미세한 협잡물이 분리되어 이송컨베어(21)를 통하여 컨베어(14)로 이송된다. 상기한 비닐봉지제거장치(8)와 드럼스크린(11)에서 분리된 협잡물과 세목스크린(19)에서 분리된 협잡물의 수분을 탈수하기 위한 탈수장치(15)에서 수분이 탈수됨으로 제2환경오염원인 협잡물발생량이 처리량 대비 5% 이내로 획기적으로 선별된다.상기한 희석조(20)에서 협잡물이 제거된 음식물쓰레기는 후처리 시설인 탈수장치 또는 혐기성시설인 산발효조로 투입되어 자원화되거나 하수처리장소화조로 투입되어 하수처리가 유용하게 사용되는 유기탄소원으로 미생물에 먹이로 사용된다.기존의 선행기술에서 "정량공급되지 않는 문제", "비닐봉지가 가끔 파봉되지 않는 문제" "사과 등이 협잡물로 분리되는 문제", "브러시에 다량의 비닐조각이 분리되지 않고 회전되는 문제", "비닐봉지가 드럼스크린의 구멍을 막을 뿐 아니라 음식물을 김밥처럼 말아 토출되는 문제"등이 어떻게 해결되는지를 다시한번 설명하고자 한다.음식물쓰레기를 자원화하는데 가장 큰 문제점은 음식물쓰레기에 포함된 비닐봉지와 라면봉지, 걸래, 요구르트병, 프라스틱용기, 수은전지 등의 이물질을 용이하게 분리하는 기술이 무엇보다 중요하다. 본 발명에서는 파봉 파쇄된 음식물쓰레기를 방수컨베어로 이송시키는 동시에 방수콘베어 상단에서 회전되는 갈고리(9)에 의해 비닐조각과 라면봉지 걸래와 같은 이물질은 걸려 상단부로 이송된다.상기한 갈고리의 구성은 상하에서 구동하는 원통형의 회전체에 의해 벨트가 회전되고 벨트에 종횡으로 다수개의 갈고리가 견고하게 부착된 것이다. 상기한 갈고리에 비닐봉지나 옷가지, 걸래, 넓은 잎을 가진 미파쇄된 야체쓰레기가 갈고리에 걸려 상산부로 회전하게 된다. 이때 기존 특허0214880호구성에서는 부러쉬에 의해 상기한 비닐봉지 등이 갈고리에서 탈리되도록 구성되어 있다. 그러나 본 발명자가 실제로 실용화시켜 가동해 본 결과 부러쉬에 걸린 비닐봉지가 탈리되지 않고 부러쉬 외주연을 감고 회전하는 문제점을 발견하게 되었다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 부러쉬의 재질과 규격 등을 다각도로 구성하여 부러쉬를 제작하여 실험해 보았으나 갈고리에 걸린 비닐봉지 탈리가 불가능함을 인식하게 되었다. 고민끝에 생각해낸 고안이 갈고리가 부탁된 벨트를 철망과 같이 제작하여 고압분수가 통과하도록 구성하고 벨트내부에 고압분수를 설치하여 물의 힘으로 갈고리에 걸린 비닐 등을 탈리시킨바 깨끗하게 분리되는 동시에 비닐봉지 등이 깨끗이 세척되는 효과도 있었다. 상기한 방법으로 비닐봉지를 분수(B)의 수압에 의하여 분리된다.또한 갈고리를 통해 비닐봉지가 제거된 음식물쓰레기에 포함된 골각류, 요구트르병, 식기 등의 협잡물은 회전하는 드럼스크린(11)을 통과하면서 분리된다.상기한 드럼스크린의 구성을 살펴보면 드럼통과 같은 형태의 원통에 일정한 규격이하의 음식물쓰레기가 빠져나갈 수 있는 구멍을 천공하여 회전되는 구성으로 제작되었다. 상기한 구성의 드럼스크린이 회전됨으로 투입된 음식물쓰레기가 굴러가며 회전하여 스크린내부를 통과하게 되는 것이다. 그럼으로 만약 비닐봉지와 같은 협잡물을 분리하지 않고 투입시키면 음식물쓰레기와 비닐봉지가 함께 굴러감으로 비닐봉지가 음식물을 김처럼 말아서 드럼 스크린내부를 통과하게 된다. 그래서 기존의 기술들은 협잡물분리량이 처리총량대비 25%이상이었다.비닐봉지, 걸래 등이 분리된 음식물쓰레기는 천공된 드럼스크린 내부를 통과하며 요구르트병, 각종 음식물용기 등의 협잡물이 분리되어 토출된다. 따라서 상기한 갈고리에서 분리된 비닐봉지와 함께 협잡물탈수장치에 의해 탈수되어 이송컨베어(14)로 컨테이너로 이송된다.상기한 드럼스크린의 스크린 구멍을 통해 분리된 음식물쓰레기는 침전조(12)에 낙하되어 비중물인 깨진병조각과 쇠붙이 못, 수저 등이 침전되고 기타 골각류 등의 음식물은 교반장치(13)의 회전력에 가감에 의하여 부상물과 침전물을 비중을 조작할 수 있으므로 파쇄나 분쇄에 지장을 주지 않는 범위내에 골각류는 음식물쓰레기와 함께 슈트를 타고 파쇄기(17)에서 3cm 이내로 파쇄되고 다시 분쇄기(18)에서 5mm 이내로 분쇄된다.상기한 구성을 다시 설명하면 드럼스크린에서 음식물쓰레기는 침전조(12)로 낙하되어 악취 제거를 위한 분수(A)와 비닐봉지분리를 위한 분수(B)로 공급된 물이 일석이조로 염분을 제거하게 된다. 상기한 희석조(20)에 음식물쓰레기의 성상을 살펴보면 죽과 같이 교반되어 세목스크린(19)에서 다시 한번 미세한 협잡물이 분리되어 이송컨베어(21)를 통하여 콘베어(14)로 이송된다. 상기한 비닐봉지제거장치(8)와 드럼스크린(11)에서 분리된 협잡물과 세목스크린(19)에서 분리된 협잡물의 수분을 탈수하기 위한 협잡물탈수장치(15)에서 수분이 탈수됨으로 제2환경오염원인 협잡물발생량이 처리량 대비 5%로 기존 25%이상에 비교하여 그 효율을 대지함을 알 수 있다.도2에 도시된 파봉기와 압착파쇄기의 실용적효과를 다시 설명하면 상기한 피봉기를 호퍼하단부에 설치한 경우 정량공급이 가능하면서도 파봉 파쇄하여 비닐봉지 등의 협잡물을 용이하게 선별할 수 있다. 상기한 파봉기 좌우 회전체 외주연에 다수개 부착된 파봉날(4d) 회전과 고정파쇄날에 의해 호퍼에 적체된 음식물쓰레기와 비닐봉지가 파봉 파쇄되는 동시에 버켓홈(4c)에 파봉 파쇄된 음식물쓰레기가 담겨 하단으로 낙하된다. 상기한 파봉기는 맞물려 회전시킬 경우에는 회전에 1:2 이상 차등을 주어야 하고 역회전을 시킬 경우에는 회전수를 동일하게 해도 무방하다. 다만 맞물려 회전하는 경우에 회전에 1:2이상 차등을 주는 이유는 비닐봉지가 찢어지지 않는 문제가 있기 때문이다.상기한 파봉기에서 낙하된 음식물쓰레기 형태를 살펴보면 비닐봉지가 파봉되고 동물뼈, 수박, 참외와 같이 큰 음식물쓰레기는 깨진 상태이나 복숭아 모가 등은 그대로 낙하된 상태다. 특히 사람이 먹고 버린 수박껍질은 투입전 상태와 같다, 종전 기술에서는 이런 것들이 파쇄기를 통과해도 그대로 있기 때문에 드럼스크린에 투입되어 스크린되지 않고 그대로 토출되어 협잡물발생량이 25%가 넘었다.그러나 본 발명의 압착파쇄기는 수박껍질, 감 등 대부분의 음식물쓰레기는 압착되어 분쇄된 상태이거나 잘개 쪼개저서 드럼스크린 또는 진동스크린에서 구멍을 통과함으로 협잡물 발생량이 현격하게 감소되는 것이다.또한 그동안 개발된 기술들을 상세히 살펴보면 파쇄 분쇄된 음식물쓰레기를 자원화하기 위한 탈수방법으로 원심탈수장치 스크류탈수장치들을 이용해 왔다. 그러나 협잡물발생량을 감소하기 위한 수단으로 탈수장치를 사용하지 않았다. 본 발명자는 협잡물발생은 곧 제2의 환경오염원으로 생각하여 협잡물을 획기적으로 감소시키는데 역점을 두고 개발하였다. 그 같은 생각에서 고안된 것이 협잡물 탈수장치(15)를 구성하여 비닐제거장치와 드럼스크린에서 토출되는 협잡물을 이송하는 이송컨베어 어느 한 위치에 구성하여 탈수함으로서 협잡물 발생량을 획기적으로 감소시키는데 성공하였다.상기한 발명에 의하여 그동안 누구도 예측할 수 없는 협잡물발생량이 처리량대비 5% 이내로 확인되었다. 이는 우리나라 환경에 오염을 획기적으로 줄일 것으로 평가되고 있다.상기한 구성을 다시 설명하면 드럼스크린에서 스크린된 음식물쓰레기는 침전조(12)로 낙하되어 악취제거를 위한 분수(A)와 비닐봉지분리를 위한 분수(B)로 공급된 물을 이용하여 침전물을 침전분리하여 후속처리에 파쇄기와 분쇄기의 고장을 방지하는 효과도 얻게 된다.뿐만 아니라 염분을 제거하게 되어 일석 삼조에 효과를 얻을 수 있다. 침전물이 분리된 음식물쓰레기는 상술한 바와 같이 파쇄기와 분쇄기에서 분쇄되어 희석조(20)에 낙하된다. 희석조에 존재한 음식물쓰레기의 성상을 살펴보면 죽과 같이 교반되어 세목스크린(19)에서 다시 한번 미세한 협잡물이 분리된다.상기한 희석조(20)를 통과한 음식물쓰레기는 후처리 시설인 탈수장치(23)에서 탈수되어 도7에 도시된 건풍장치(25)가 내장된 건풍컨베어(24)를 통하여 퇴비발효장으로 이송되거나 퇴비발효장으로 이송하기 위한 이송컨테이너(26)에 탈수케익 또는 건조된 케익을 적재하는 구성에 관한 것이다.본 발명의 동기를 소개하면 발명자가 시흥시 1일 100톤 규모시설을 운영하면서 겨울철에는 탈수된 케익에 함수율이 높다는 사실과 퇴비발효장 외부 기온이 낮음으로 퇴비발효장에 습도가 자연이 상승된다는 사실을 발견하게 되었다. 따라서 케익에 함수율이 높은데다 자연적인 실내 습도증가로 발효에 악영향이 됨을 발견하고 문제해결을 위하여 안출된 발명이다.상기한 건풍장치의 상세한 구성을 살펴보면 건풍컨베어(24) 일측 상단에 건풍을 송풍할 수 있는 건풍구(25a)를 구성하고 내측 상단부는 송풍구를 통하여 송풍된 공기가 송풍도(25b)와, 송풍도 하단부에는 열선(25c) 또는 가열배관을 구성하였으며 상기한 열선하단부는 지열판(25d)과 집열판 중간에는 열풍구(25k)를 구성하고 따라서 열풍구 하단 정면에는 케익(25g)이 이송되도록 이송벨트(25e)가 회전되고 이송벨트 하단에는 이송벨트를 지지하는 롤러(25f)로 구성하였다.상기한 구성의 실용적 효과를 상세히 설명하면, 건풍컨베어(24)의 길이는 대부분 전처리동에서 외부로 이송해야 함으로 그 길이가 길다. 또한 탈수장치(23)에서 케익이 생산되어 이송되는 부분은 낮은 위치에서 시작하여 이송콘테이너나 퇴비발효장은 높은 위치로 이송함으로 건풍구를 낮은 일측에서 송풍하여 높은 위치로 흐르도록 구성하였다. 상기한 구성은 마치 연통과 같은 효과가 있다. 그러므로 열풍에 수분이 증발되어 외부로 사라지거나 탈취장치로 흡입시켜 악취를 소멸시키면 된다. 상기한 건풍구(25a)를 통하여 송풍된 공기는 송풍도(25b)를 따라 위로 상승하면서, 송풍도 하단부에 구성된 열선(25c) 또는 가열배관에서 발산하는 열원에 의하여 열풍으로 변하고 열풍이 상기한 열선 하단부에 구성된 집열판(25d)에 구성된 열풍구(25k)를 통하여 열풍이 가해지게 된다. 이때 케익유입구(25h)에 유입된 케익이 이송벨트(25e)에 실려 외부로 이송되는데 이와 같은 이송되는 케익(25g)을 건조시키면서 이송벨트(25f)를 따라 배출구(25n)를 통하여 외부로 토출되고 열풍은 온도가 낮아져 별도의 탈취관을 통하여 탈취장치로 이송하게 된다.

상기한 건풍장치의 구성은 열선(25c)를 내장하지 않고 건풍만으로도 가능하다. 이때의 구성을 설명하면 건풍구를 건풍컨베어(24) 상단에 다수개를 구성하고 열선 등을 구성하지 않은 상태에서 별도의 송풍장치를 통하여 건풍을 흡입시키면 집열판에 구성된 열풍구를 통하여 케익을 건조시켜 목적하는 함수율로 건조시킬 수가 있다.

상기한 구성의 건풍장치를 통과한 케익은 겨울에도 톱밥과 같은 값비싼 수분조절제 없이 발효됨으로 음식물쓰레기 처리에 대단히 경제적으로 처리할 수 있는 장점이 된다.

또한 음식물쓰레기 전처리시설과 퇴비발효장을 각각 다른 장소에 분리 건설하는 발명에 관하여 설명하고자 한다.

서울시나 부산시 등 도심에서는 음식물쓰레기처리장을 건설할만한 부지가 없다는 문제점과 부지가 있다해도 부지가 작아 시설이 불가능한 경우가 허다한 실정이다. 또한 음식물쓰레기 처리장의 가장 문제점이 퇴비발효시 악취가 많아 악취에 의한 민원발생으로 처리장 건설에 많은 애로를 겪고 있는 실정이다. 그러나 음식물쓰레기를 수거한 차량이 도심을 통과하면 악취는 물론, 음식물쓰레기가 부폐되는 문제점이 있어 발생지역 인근에서 처리해야 하는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하는 발명으로 전처리시설과 퇴비발효장을 분리건설하는 발명이다. 상기 발명의 전처리시설은 도심에 작은 공간을 활용할 수 있고 넓은 면적을 요구하는 퇴비화동은 원거리에 시설함으로서 상기한 문제점을 일거에 해결하는 발명인 것이다.

또는 상기한 전처리시설에서 비닐봉지와 각종 협잡물이 깨끗이 분쇄된 음식물쓰레기를 탈수하지 않은 상태에서 혐기성시설인 산발효조로 투입하여 산발효한 후 소화조에서 메탄가스를 생산하여 자원화할 수 있도록 하였다.상기한 혐기성시설의 주요공정을 살펴보면 1차적으로 산발효조(30)를 외부와 밀폐된 탱크 내부에 교반장치와 가열장치, 이송장치들로 구성되어 있다. 상기한 구성에 음식물쓰레기에서 비닐봉지 등 협잡물을 드럼스크린 등을 통해 선별한 후 파쇄 민 분쇄시켜 마치 죽과 같이 만들어 산발효조(30)에 투입하고 가열장치에 의해 30∼38℃로 가열시켜 약 5일동안 산발효 과정을 거치게 된다.2차적으로 상기한 산발효조에저 일차 소화된 유기물을 밀폐된 탱크내부에 교반장치와 토출장치들로 구성된 메탄발효조(31)에 이동시켜 36∼38℃의 중온 상태에서 15일간 체류시키면서 메탄발효되어 생성된 메탄가스는 별도로 포집하여 발전으로 전기를 생산하거나 가스자체를 이용할 수 있다. 후속단계로 상기한 메탄발효조에서 토출된 폐수에 잔존물을 탈수하여 퇴비발효장에 이송하여 퇴비교반장치를 이용하여 산소공급하면 잔존물이 호기성미생물에 의해 발효되어 퇴비가 된다.상기 산발효조와 메탄발효조로 구성된 혐기성소화시설에 유기물이 혐기성 미생물의 분해작용인 혐기성소화에 의해 유기산이나 알콜류로 전환되고 이것이 다시 메탄형성 미생물에 의해서 메탄가스로 전환된다.

또한 한국의 하수처리장 설계 및 현재 가동실상을 살펴보면 호기성미생물에 의한 생물학적처리방식을 채택하고 있으며 하수처리장 유입수 기준치 BOD 150ppm으로 설계되있다. 그러나 목욕수와 생활하수가 많이 발생하고 하천에 건설된 하수관거가 대부분 낡아 객수 유입이 많아 실제 하수처리장유입수의 수질오염도는 70~90ppm에 불과하여 설계기준치에 미달하고, 화학물질과 총질소(T-N)와 같은 난분해성 오염물질은 기준치 이상으로 유입되고 있어, 호기성미생물이 활성화할 수 없는 문제점으로 하수처리에 많은 애로를 겪고 있는 실정이다.

본 발명의 구성에서 발생하는 탈리액에는 단백질 등 영양소가 많아 하수처리장에 유입시키면 미생물 유기탄소원이 되어 하수처리에 효율을 높이는 것으로 판명되었다. 그러므로 하수처리장 산발효조(소화조)에 투입시켜 처리할 수 있도록 구성한 것이다.상기한 하수처리장 소화조의 구성을 살펴보면 기 설명한 산발효조(30)의 구성과 동일한 구성으로 밀폐된 탱크내부에 가열장치와 교반장치, 토출장치로 구성되어서 각종 유기물을 일정시간 혐기성미생물에 의해 산발효시켜 하수정화장치로 배출하는 구성이다.

본 발명은 상기한 본 발자가 발명한 특허 제 0214880호, 제0263364호, 특허제0215585호, 특허제0258431호를 적용하여 경기도 시흥시 1일 100톤규모를 직접 설계하고 시공하여 2000년 7월 15일부터 가동 현재까지 가동하면서 발생한 문제점을 연구개발한 발명에 관한 것이다.

상기한 발명의 실용적 효과를 살펴보면 기존의 본 발명자가 발명한 상기한 음식물쓰레기의 협잡물제거장치와 음식물쓰레기와 분뇨를 퇴비화시키는 시스템, 그리고 드럼스크린을 사용하는 기존의 기술에서 발생되는 다수의 문제점이 모두 해결된 발명으로 음식물쓰레기 처리과정에 비닐봉지에 대한 문제로 소각이나 매립되는 협잡물이 현저하게 축소됨에 따라 양질의 퇴비생산은 물론 매립이나 소각에 따른 환경문제를 해결할 수 있는 실용적 효과가 있다.

또한 도심에서 부지난에 어려움을 해결하고 하수처리장에 유기탄소원으로 재활용함은 물론, 혐기성시설에서 메탄가스 생산에 일익이 될 것으로 예상된다.

본 발명은 다각도의 연구와 실험을 통하여 완성된 발명으로 앞으로 음식물쓰레기로 인한 환경문제가 완전히 해결될 것으로 예상된다.

Claims (6)

1. 음식물쓰레기를 저장하는 호퍼와; 상기한 호퍼 하단부에 파봉 겸용 정량공급장치와;

   상기한 정량공급장치에서 정량공급된 음식물쓰레기를 믹싱하는 철부와 요부가 구성된 좌우회전체가 맞물려 회전하는 동시에 믹싱불가능한 쇠붙이가 통과할 수 있도록 좌우회전체에 유격을 주는 가압체로 구성된 압착파쇄기와; 상기한 압착기파쇄기를 통과한 음식물쓰레기를 이송하는 방수콤베어와; 상기한 방수컨베어를 통해 이송되는 음식물쓰레기에서 비닐봉지 등을 분리하는 갈고리와 분수, 드럼스크린으로 구성된 협잡물분리장치와; 상기한 협잡물분리장치에서 분리된 협잡물에서 수분을 탈수하는 협잡물 탈수장치와; 상기한 탈수장치에서 탈수된 협잡물을 매립장으로 이송하는 컨테이너와;

   상기한 드럼스크린 직하방에 쇠붙이 등 침전물을 제거하는 침전조와; 상기한 침전조를 통과한 음식물쓰레기를 파쇄하는 파쇄기와; 상기한 파쇄기에서 파쇄된 음식물쓰레기를 분쇄하는 분쇄기와; 상기한 분쇄기에서 분쇄된 음식물쓰레기를 탈수하는 탈수장치와; 상기한 탈수장치에서 탈수된 케익을 건조시키는 건조장치와; 상기한 건조장치에서 건조된 음식물쓰레기를 별도로 설치된 퇴비발효장으로 이송하는 이송컨테이너로 구성된 것이 특징인 음식물쓰레기 전처리장치.
2. 삭제
3. 음식물쓰레기를 저장하는 호퍼와; 상기한 호퍼 하단부에 파봉날이 구성된 정량공급장치와; 상기한 정량공급장치에서 정량공급된 음식물쓰레기를 파쇄하는 파쇄기와; 상기한 파쇄기를 통과한 음식물쓰레기를 이송하는 방수콤베어와; 상기한 방수컨베어를 통해 이송되는 음식물쓰레기에서 비닐봉지를 분리하는 갈고리와 분수, 드럼스크린으로 구성된 협잡물분리장치와; 상기한 협잡물 분리장치에서 분리된 협잡물에서 수분을 탈수하는 협잡물 탈수장치와; 상기한 탈수장치에서 탈수된 협잡물을 이송하는 컨테이너와;

   상기한 드럼스크린에서 스크린된 음식물쓰레기에서 쇠붙이 등 침전물을 제거하는 침전조와; 상기한 침전조를 통과한 음식물쓰레기를 파쇄하는 파쇄기와; 상기한 파쇄기에서 파쇄된 음식물쓰레기를 분쇄하는 분쇄기와; 상기한 분쇄기에서 분쇄된 음식물쓰레기를 혐기성미생물에 의해 산발효시키는 산발효조와; 상기한 산발효조에서 산발효된 음식물쓰레기를 메탄 발효하는 메탄발효조로 구성된 것이 특징인 음식물쓰레기 전처리장치.
4. 음식물쓰레기를 저장하는 호퍼와; 상기한 호퍼 하단부에 파봉날이 구성된 정량공급장치와; 상기한 정량공급장치에서 정량공급된 음식물쓰레기를 파쇄하는 파쇄기와; 상기한 파쇄기를 통과한 음식물쓰레기를 이송하는 방수콤베어와; 상기한 방수컨베어를 통해 이송되는 음식물쓰레기에서 비닐봉지를 분리하는 갈고리와 분수, 드럼스크린으로 구성된 협잡물분리장치와; 상기한 협잡물 분리장치에서 분리된 협잡물에서 수분을 탈수하는 협잡물 탈수장치와; 상기한 탈수장치에서 탈수된 협잡물을 이송하는 컨테이너와;

   상기한 드럼스크린에서 스크린된 음식물쓰레기에서 쇠붙이 등 침전물을 제거하는 침전조와; 상기한 침전조를 통과한 음식물쓰레기를 파쇄하는 파쇄기와; 상기한 파쇄기에서 파쇄된 음식물쓰레기를 분쇄하는 분쇄기와; 상기한 분쇄기에서 분쇄된 음식물쓰레기를 기존의 하수처리장 혐기성미생물에 의해 소화시키는 소화조로 배관연결한 것이 특징인 음식물쓰레기 전처리장치.
5. 삭제
6. 삭제