음식물쓰레기 자원화 장치용 반응조

음식물쓰레기 자원화 장치용 반응조{Reactor for fertilizer manufacturing apparatus from food waste}

본 발명은 음식물쓰레기를 유기질 비료나 복토제, 토지개량제로 자원화하는 과정에서 발생하는 잉여슬러지를 감량하고 그로부터 분리되는 오폐수를 정화하여 배출하는 기능을 갖는 음식물쓰레기 자원화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음식물쓰레기 자원화 장치 중 음식물쓰레기에 수화반응이 일어나는 반응조의 내부 압력을 안정적으로 조절할 수 있도록 그 쓰레기배출구를 기밀하게 밀폐시키는 구조를 갖는 음식물쓰레기 자원화 장치용 반응조에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 식당 등에서 배출되는 음식물쓰레기는 함수율이 높아 소각의 경우 높은 연료비 등으로 비효율적일 뿐만 아니라 연소가스와 다이옥신 등의 공해물질을 배출하는 2차 환경오염을 유발하며, 매립의 경우 악취와 침출수가 다량 발생하여 토양 및 지하수를 오염시키는 데다 이른바 님비 현상(nimby)에 따른 매립부지 확보에 사회적인 어려움이 있다.

이에 따라 국가 정책적으로 음식물쓰레기를 단순 소각하거나 매립하기보다는 비료(퇴비)나 복토제 및 토지개량제 또는 사료 등으로 자원화하고 있는 추세이다.

즉, 음식물쓰레기의 자원화방법은 대표적으로 비료화와 사료화로 나눌 수 있다. 특히 비료화는 크게 호기성 비료화와 혐기성 비료화로 나눠지며 이 중에서 호기성 비료화로는 호기성 미생물을 이용하여 음식물쓰레기 내의 유기물질을 분해하고 안정된 부식토로 전환시키는 방법이 있지만, 이는 발효에 시간이 많이 소요되는 데다 탈수, 세척, 발효 처리 과정에서 오폐수가 발생하며, 혼합 및 발효시설, 숙성시설 등과 같은 시설투자가 요구되어 경제성이 떨어지는 한계가 있다.

한편, 음식물쓰레기 중의 수분 함량은 약 72.1~89.9% 정도로 높아 호기성 미생물이 증식할 수 없으므로 비료화가 곤란하기 때문에 이를 낮추기 위해서 선별, 파쇄 및 탈수한 후 주로 톱밥이나 왕겨, 버섯폐재, 밀기울, 야자박 및 두부비지 등의 수분조절제를 혼합하여 희석시키는 방법으로 그 함수율을 미생물의 성장에 적합한 50~60%로 조정하고 있는 실정이다.

그러나 이와 같은 수분조절제를 첨가할 경우 음식물쓰레기의 함수율은 쉽게 조절 가능하지만 그 수분조절제의 첨가 후부터 7일간은 퇴비 발효 적정온도에 이르지 못하고 8일 이후부터 발효가 시작되기 때문에 70℃ 내외의 발효에 적정한 온도를 유지시키는 환경을 조성해야 할 뿐만 아니라 탈수 과정에서 폐수가 발생하므로 수처리장치를 별도로 설치해야 하며, 특히 음식물쓰레기에 함유된 염분 성분들은 제거되지 않아 식물성장용 비료로는 부적합한 한계가 있다.

즉, 음식물쓰레기를 비료화하는 데 있어서 가장 큰 문제가 되는 것은 염분으로서 이는 소금, 간장, 된장, 고추장 등과 같은 각종 장류 및 각종 젓갈류의 사용이 빈번한 한국인의 독특한 음식 문화 때문이다. 국내에서 발생하는 음식물쓰레기에 함유된 평균 염분농도는 건조 중량비로 약 3%에 이른다.

이러한 음식물쓰레기를 비료로 제조하여 사용할 경우 삼투압 현상으로 인한 식물의 성장 장애와 Na가 토양 중의 Ca, Mg와 치환되어 토양의 입단 구조가 파괴되면서 통기성 및 배수성의 불량으로 농작물의 성장에 영향을 주기 때문에 최종 비료의 염분 함량을 1％ 이하로 규제하고 있다.

최근에는 물과 반응하면 발열하는 특성의 생석회 등의 반응성 첨가제를 이용하여 음식물쓰레기 내의 수분 및 염분 성분의 함량을 조절함으로써 무기질 비료로 제조하는 이른바 솔베이공법 혹은 석회안정화 공법 등을 적용한 장치가 다양하게 제안된 바 있다.

예컨대, 대한민국 등록특허공보 제10-1129331호에 개시된 음식물쓰레기 비료화 시스템과 대한민국 등록특허공보 제10-0594937호에 개시된 음식물쓰레기 비료화 장치 및 대한민국 등록특허공보 제10-0637017호에 개시된 음식물쓰레기를 이용한 유기질 비료제조 장치 등을 들 수 있다.

그런데 종래의 다양한 음식물쓰레기 비료화 시스템에서 동일하게 발생하는 문제점은 다량의 오폐수 발생으로 인한 2차 환경오염을 초래하는 것이며, 아울러 비료화 처리 과정 중 반응조에서 발생하는 수증기나 유해가스 등에 함유된 생석회 등의 이물질이나 알칼리성 협잡물 등이 스크러버로 유입되어 침강 및 침전으로 생긴 잉여슬러지의 처리 문제를 들 수 있다.

즉, 이러한 잉여슬러지는 함수율이 80% 이상으로 매우 높고, 유기물질을 다량 함유하고 있어 부패하기 쉬운 특성이 있기 때문에 매립 시 침출수에 의한 지하수오염 등의 문제점을 고려하여 대부분이 해양에 투기하는 방식으로 처리함으로써 또 다른 환경오염의 주요 원인으로 지적되고 있다.

더욱이 '런던협약 96의정서'에 의해 2012년부터 음식물쓰레기 등 모든 유기성 폐기물의 해양투기가 전면적으로 금지됨에 따라 음식물쓰레기 오폐수 및 잉여슬러지의 처리와 처분비용이 전체 운용관리비의 절반 이상을 차지하여 경제적인 부담이 가중되고 있는 실정이다.

이에 음식물쓰레기의 자원화 설비에서 발생하는 잉여슬러지를 압착파쇄, 마이크로파, 초음파, 가열, 알칼리 및 오존 처리와 같은 물리·화학적인 방법으로 처리하여 그 발생량을 원천적으로 줄임으로써 운전비용 절감 및 처리 공정의 효율을 향상시키는 방향으로 기술개발이 이루어지고 있다.

특히 오존에 의한 슬러지의 파괴는 플럭 파괴, 입자성 물질의 용존성으로의 전환 그리고 무기화가 순차적으로 일어나 경제적으로 매우 유용한 것으로 보고되고 있다.

여기서 잉여슬러지 발생의 최소화는 오존 처리된 잉여슬러지를 생물반응조로 재순환시키거나 많은 양의 오존을 주입시킴으로써 이루어질 수 있다.

하지만 오직 오존의 양만을 너무 많이 주입하는 것은 운전비용의 증가와 함께 많은 양의 폐오존(미반응 오존)이 발생하고, 또 잔존하는 오존이 생물반응조의 활성슬러지에 악영향을 미쳐 시스템의 성능 저하를 초래할 수 있다.

즉, 잉여슬러지 감량화를 위한 처리 방법이 대부분 1가지만을 사용하는 단독처리 방법이므로 감량화 및 가용화에 한계가 있을 수밖에 없다.

게다가 잉여슬러지는 대부분이 탈수 과정을 통해 수분을 분리하고 제거하여 총용량을 감소시킬 수 있는데, 이때 발생하는 오폐수는 농축 상태의 잉여슬러지가 갖는 물리적 특성상 수질이 매우 나빠 처리에 많은 어려움이 있다.

한편, 대한민국 등록특허공보 제10-0555628호에 개시된 음식물쓰레기를 비롯한 유기물쓰레기 혼합처리 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 처리탱크(10) 내에 유기성 폐기물인 음식물쓰레기와 함께 생석회(CaO)를 투입하여 교반하면, 음식물쓰레기에 함유된 수분이 생석회의 미세구멍 속으로 침투하여 산화칼슘과 중탄산칼슘의 미립자가 되고 많은 열을 발생하게 되고, 이때 발생한 열은 수화반응을 일으켜 유기물을 활성화하여 칼슘과 화합물을 만들고, 악취의 주요성분을 분해하고 수분을 증발시키며 병원균을 사멸시키게 된다.

아울러 처리탱크(10)의 기계적 특성과 화학반응으로 인해 처리 및 반응 과정 중 내부에 약 1~5kgf/㎠ 정도의 압력이 걸리게 되는데, 이 상태에서의 증기는 증기배출관(105)을 통해 순간적으로 배출시킬 경우 음식물쓰레기의 수분함수율을 조절함은 물론 냄새와 처리시간을 최소화하는 유용한 기능 및 구실을 수행하게 된다.

따라서 처리탱크(10)의 내부 압력을 비롯하여 공기의 흐름, 온도 및 산소농도와 같은 분위기 조건은 안정적으로 조절되어야 하며, 이를 위해 반응이 완료된 음식물쓰레기를 배출하기 위한 배출구(50)는 처리탱크(10)의 가동 시 항상 기밀하게 밀폐되어야만 한다.

그런데 이와 같은 종래의 반응조(처리탱크)는 처리탱크(10)의 측면 하부에 배출구(50)가 형성되고, 커버(50a)가 유압실린더(501)의 전진 작동으로 배출구(50)에 삽입되어 처리탱크(10)를 개폐하는 구조이기 때문에 분해 처리가 완료된 음식물쓰레기가 배출구(50)를 통해 나오는 과정에서 그 물성 특성상 배출구(50)의 내주면에 들러붙거나 잔존할 수밖에 없고, 이렇게 되면 배출구(50)를 막기 위해 커버(50a)를 삽입하더라도 그들 사이에 틈새가 발생하므로 인해 처리탱크(10)의 운전 중 악취가스가 새어 나오는 데다 그 내부에 압력이 제대로 걸리지 않아 압력 제어가 곤란할 뿐만 아니라 수분함수율을 적절하게 조절하기가 상당히 어렵고 불편한 문제점이 있다.

또한, 처리탱크(10) 내의 음식물쓰레기는 교반스크류(40a)의 회전에 따라 배출구(50) 쪽으로 밀려나오는 구조이기 때문에 배출속도가 굉장히 느린 구조적 한계가 있게 마련이다.

이에 본 발명자들은 상술한 제반 사항을 감안 및 문제점의 해결에 역점을 두어 음식물쓰레기의 자원화 과정에서 발생하는 잉여슬러지를 감량화함과 동시에 그로부터 분리되는 오폐수를 정화하여 배출할 수 있고, 이와 더불어 반응조의 내부 압력을 일정하고 안정적으로 조절할 수 있는 음식물쓰레기 자원화 장치를 개발하고자 부단한 노력을 기울여 예의 연구하던 중 본 발명을 창안하게 되었다.

따라서 본 발명의 기술적 해결 과제 및 목적은 내부의 압력을 일정하고 안정적으로 조절할 수 있도록 하는 음식물쓰레기 자원화 장치용 반응조를 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 해결 과제 및 목적은 음식물쓰레기의 자원화 과정에서 발생하는 잉여슬러지를 최소화하면서 오폐수를 정화하여 배출할 수 있도록 하는 음식물쓰레기 자원화 장치를 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 기술적 해결 과제 및 목적은 음식물쓰레기로부터 생산되는 비료의 염분농도를 저감시킬 수 있도록 하는 음식물쓰레기 자원화 장치를 제공하는 데 있는 것이다.

상술한 바와 같은 기술적 해결 과제 및 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 양태는, 상면에 가스배출구가 형성되고 하면에 쓰레기배출구가 형성된 교반탱크와, 교반탱크의 상면에 각각 연결 설치된 쓰레기투입호퍼 및 반응제투입호퍼와, 교반탱크와 쓰레기투입호퍼 사이에 구비되어 그 교반탱크와 쓰레기투입호퍼가 서로 통하거나 차단되도록 개폐하는 쓰레기개폐기와, 교반탱크와 반응제투입호퍼 사이에 구비되어 교반탱크와 반응제투입호퍼가 서로 통하거나 차단되도록 개폐하는 반응제개폐기와, 교반탱크의 가스배출구를 개폐하는 배기밸브와, 교반탱크의 쓰레기배출구를 액추에이터의 동작에 따라 개폐하는 덮개와, 교반탱크에 내장되어 전동기의 구동에 따라 회전하면서 쓰레기투입호퍼 및 반응제투입호퍼를 통해 각각 공급되는 음식물쓰 레기와 반응제를 교반하는 임펠러와, 교반탱크의 내부 압력을 감압하는 감압밸브와, 쓰레기배출구의 테두리와 덮개의 테두리에 일정 간격을 두고 각각 장착된 다수 개의 에어노즐과, 에어노즐에 압축공기를 공급하는 공기압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 자원화 장치용 반응조를 제공한다.

이로써 반응조의 운전 중에 쓰레기배출구를 통해 악취가스가 새어 나오는 것을 방지함은 물론 내부의 압력을 일정하고 안정적으로 조절할 수 있어 수분함수율 조절을 위한 압력 제어가 수월할 뿐만 아니라 처리가 완료된 음식물쓰레기를 교반탱크 내에서 신속하게 꺼낼 수 있다.

본 발명의 다른 실시 양태로, 교반탱크의 내부에는 쓰레기투입호퍼를 통해 투입되는 음식물쓰레기의 양을 감지하여 반응제개폐기의 개폐동작을 스위칭 작용으로 제어하는 양감지센서가 장착될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 양태는, 쓰레기투입구로 음식물쓰레기를 공급받아 저장하는 저장탱크와, 반응성 첨가제를 저장하는 첨가제탱크와, 저장탱크와 첨가제탱크로부터 일정량의 음식물쓰레기 및 첨가제를 공급받아 교반하고 내부의 압력이 일정압력을 초과할 경우 감압하는 압력조정밸브가 구비된 반응조와, 이 반응조 내의 유해가스 및 먼지를 흡수하여 용해 및 제거하는 스크러버와, 이 스크러버에서 배출되는 유기성 가스 및 악취를 흡수 및 흡착하여 제거하는 흡착탑과, 스크러버 내에 침전된 잉여슬러지를 공급받아 저장하는 저류조와, 스크러버와 저류조 사이에 연결 설치되어 스크러버 내에 침전된 잉여슬러지를 뽑아내어 저류조로 이송하는 슬러지펌프와, 저류조 내로 오존을 발생시켜 잉여슬러지를 분해하고 산화시키는 오존발생기와, 저� �조 내로 초음파를 발생시켜 잉여슬러지에 공동을 생성시켜 입자의 물리적인 변화를 촉진하는 초음파발생기와, 저류조에서 잉여슬러지로부터 분리 배출되는 오폐수를 정화하는 오폐수정화기와, 저류조와 오폐수정화기 사이에 연결 설치되어 저류조에서 배출되는 오폐수를 여과하는 오폐수필터와, 반응조에서 배출되는 음식물쓰레기를 공급받아 이물질을 분류하는 1차 선별기와, 이 1차 선별기를 거친 음식물쓰레기를 공급받아 파쇄 및 분쇄하는 분쇄기와, 이 분쇄기를 거친 음식물쓰레기를 공급받아 이물질을 분류하는 2차 선별기와, 이 2차 선별기를 거친 음식물쓰레기를 공급받아 물을 첨가하여 희석한 후 탈수하여 음식물쓰레기의 염분농도를 조절하는 탈염기를 포함하며, 특히 반응조는, 상면에 가스배출구가 형성되고 하면에 쓰레기배출구가 형� �된 교반탱크와, 교반탱크의 상면에 각각 연결 설치된 쓰레기투입호퍼 및 반응제투입호퍼와, 교반탱크와 쓰레기투입호퍼 사이에 구비되어 그 교반탱크와 쓰레기투입호퍼가 서로 통하거나 차단되도록 개폐하는 쓰레기개폐기와, 교반탱크와 반응제투입호퍼 사이에 구비되어 교반탱크와 반응제투입호퍼가 서로 통하거나 차단되도록 개폐하는 반응제개폐기와, 교반탱크의 가스배출구를 개폐하는 밸브와, 교반탱크의 쓰레기배출구를 액추에이터의 동작에 따라 개폐하는 덮개와, 교반탱크에 내장되어 전동기의 구동에 따라 회전하면서 쓰레기투입호퍼 및 반응제투입호퍼를 통해 각각 공급되는 음식물쓰레기와 반응제를 교반하는 임펠러와, 교반탱크의 내부 압력을 감압하는 감압밸브와, 쓰레기배출구의 테두리와 덮개의 테두리에 일정 간격을 두고 각각 장착된 다수 개의 에어노즐과, 에어노즐에 압축공기를 공급하는 공기압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 자원화 장치를 제공한다.

이로써 본 발명은 음식물쓰레기의 자원화 과정에서 발생하는 잉여슬러지를 감량화함과 동시에 그로부터 분리되는 오폐수를 정화하여 배출할 수 있을 뿐만 아니라 음식물쓰레기 비료의 염분농도를 조절하여 저감시킬 수 있다.

상기와 같이 기술적 과제를 해결하기 위한 수단 및 구성을 갖춘 본 발명은, 교반탱크의 쓰레기배출구와 이를 개폐하는 덮개의 테두리 상에 다수 개의 에어노즐을 구비하여 덮개를 닫기 전에 고압의 에어를 분사함으로써 쓰레기배출구의 테두리와 덮개와의 접촉면에 들러붙거나 잔존하는 음식물쓰레기를 깨끗하게 제거할 수 있어 교반탱크의 기밀한 밀폐가 가능하고, 이로 인해 운전 중에 쓰레기배출구와 덮개의 틈새를 통해 악취가스가 새어 나오는 것을 방지함은 물론 내부의 압력을 일정하고 안정적으로 조절할 수 있기 때문에 음식물쓰레기의 수분함수율 조절을 위한 압력 제어가 한층 수월하고 용이하여 처리시간을 단축할 수 있는 유리한 효과가 있다.

그뿐만 아니라 음식물쓰레기를 자원화하는 과정에서 발생하는 잉여슬러지를 오존 및 초음파발생기 등으로 분해 처리하여 그 함량을 최소화함과 동시에 그로부터 분리되는 오폐수를 오폐수정화기로 정화하여 배출하고, 아울러 탈염기를 통해 음식물쓰레기의 염분농도를 최적으로 조절할 수 있다.

따라서 본 발명은 음식물쓰레기를 유기질 비료나 복토제, 토지개량제 등으로 자원화하기 위한 일괄적인 처리가 가능함으로써 설비효율의 극대화는 물론 생산성 향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 잉여슬러지 및 오폐수의 처리 및 처분 비용을 대폭 절감할 수 있는 매우 유리한 효과가 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 음식물쓰레기 자원화 장치용 반응조를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 자원화 장치용 반응조를 개략적으로 나타낸 정단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 자원화 장치용 반응조를 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 자원화 장치용 반응조의 덮개가 열린 상태를 개략적으로 나타낸 정단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 자원화 장치용 반응조의 덮개를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 자원화 장치를 개략적으로 나타낸 평면 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 자원화 장치 중 오폐수정화기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 자원화 장치 중 탈염기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로서, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝혀둔다.

<실시 예 1>

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 자원화 장치용 반응조(30)는 크게 교반탱크(31), 쓰레기투입호퍼(34), 반응제투입호퍼(35), 쓰레기개폐기(34a), 반응제개폐기(35a), 배기밸브(32a), 덮개(36), 임펠러(37), 감압밸브(38), 에어노즐(39) 및 공기압축기(39a)를 포함하여 구성되어 있다.

교반탱크(31)는 내부에 일정량의 음식물쓰레기와 반응성 첨가제(반응제)를 공급받아 혼합 및 교반할 수 있는 소정의 저장공간을 갖는 원통 형상으로 구비되어 있고, 그 상면에는 교반탱크(31) 내에서 생성되는 악취 및 유해가스를 배출하기 위한 통로인 가스배출구(32)가 형성되어 있고, 그 하면에는 반응이 완료된 음식물쓰레기를 배출하기 위한 통로인 쓰레기배출구(33)가 형성되어 있다.

쓰레기투입호퍼(34)는 교반탱크(31)의 내부로 음식물쓰레기를 안정적이고 수월하게 투입할 수 있도록 교반탱크(31)의 상면에 연결 설치되어 있다.

반응제투입호퍼(35)는 교반탱크(31)의 내부로 반응성 첨가제를 안정적이고 수월하게 투입할 수 있도록 쓰레기투입호퍼(34)와 일정 간격을 두고 교반탱크(31)의 상면에 연결 설치되어 있다.

쓰레기개폐기(34a)는 개폐동작에 따라 교반탱크(31)와 쓰레기투입호퍼(34)가 서로 통하거나 차단되도록 교반탱크(31)와 쓰레기투입호퍼(34) 사이에 구비되어 있다.

즉, 쓰레기개폐기(34a)는 교반탱크(31)의 상부와 쓰레기투입호퍼(34)의 하부 사이에 설치되어 액추에이터(미도시)의 작동에 따라 후술하는 저장탱크(10)에서 공급되는 음식물쓰레기를 교반탱크(31) 내로 투입하거나 투입을 차단함은 물론 교반탱크(31)를 밀폐하여 교반 과정에서 음식물쓰레기로부터 발생하는 악취 및 유해가스가 누출되는 것을 방지하게 된다.

반응제개폐기(35a)는 개폐동작에 따라 교반탱크(31)와 반응제투입호퍼(35)가 서로 통하거나 차단되도록 교반탱크(31)와 반응제투입호퍼(35) 사이에 구비되어 있다.

즉, 반응제개폐기(35a)는 교반탱크(31)의 상부와 반응제투입호퍼(35)의 하부 사이에 설치되어 액추에이터(미도시)의 작동에 따라 후술하는 첨가제탱크(20)에서 공급되는 반응성 첨가제를 교반탱크(31) 내로 투입하거나 투입을 차단함은 물론 교반탱크(31)를 밀폐하여 교반 과정에서 음식물쓰레기로부터 발생하는 악취 및 유해가스가 누출되는 것을 방지하게 된다.

배기밸브(32a)는 가스배출구(32)의 파이프 라인 상에 설치되어 교반탱크(31) 내에서 생성되는 악취 및 유해가스를 별도의 장소로 통하게 하거나 차단하기 위해 그 통로를 개폐하도록 구비되어 있다.

덮개(36)는 쓰레기배출구(33)를 액추에이터의 동작에 따라 개폐하도록 교반탱크(31)의 하부에 설치된 호퍼(H)에 의해 감싸진 채로 회동 가능하게 장착되어 있다.

즉, 덮개(36)는 액추에이터(A)의 작동에 따라 교반탱크(31) 내의 음식물쓰레기를 외부로 배출할 수 있도록 개방하거나 쓰레기배출구(33)를 폐쇄하여 음식물쓰레기의 배출을 차단함은 물론 교반탱크(31)를 밀폐하여 교반 과정에서 음식물쓰레기로부터 발생하는 악취 및 유해가스가 누출되는 것을 방지하게 된다.

여기서 덮개(36)는 개폐동작이 수월하게 이루어지도록 하기 위해 액추에이터(A)와 링크(L)에 의해 연결되어 있고, 그 링크(L)의 중심부는 받침점 기능의 핀(SP)에 의해 회전 가능하게 장착되어 있다.

즉, 덮개(36)의 링크(L)와 연결되는 부분이 작용점의 기능 및 구실을 수행하고, 링크(L)와 액추에이터(A)가 힌지 이음으로 연결되는 부분이 힘점의 기능 및 구실을 수행하며, 교반탱크(31) 등에 위치가 이동됨이 없도록 장착된 핀(SP)이 받침점의 기능 및 구실을 수행하는 지렛대의 원리를 적용함으로써 덮개(36)가 쓰레기배출구(33)를 한층 더 기밀하게 밀폐하면서 교반탱크(31)를 안정적으로 폐쇄할 수 있게 된다.

여기서 쓰레기배출구(33)의 테두리와 덮개(36)와의 접촉면에는 기밀성을 확보하고 가스 등이 누출되는 것을 방지하기 위해 개스킷(미도시)이 장착될 수 있다.

또한, 쓰레기개폐기(34a)와 반응제개폐기(35a) 및 덮개(36)의 개폐동작을 위한 구동력을 제공하는 액추에이터(A)는 유압실린더와 실린더 로드로 구성되어 컨트롤러가 컴프레셔 등의 구동원에 제어신호를 전달하여 유압이나 공기압으로 그 실린더 로드를 가동시키면 전진 및 후진 또는 승강하는 구조의 통상적인 액추에이터 기구나 장치를 채용할 수 있음은 물론이다.

임펠러(37)는 교반탱크(31)의 외부에 장착된 전동기(M)의 구동에 따라 쓰레기투입호퍼(34) 및 반응제투입호퍼(35)를 통해 각각 공급되는 음식물쓰레기와 반응제를 교반 및 파쇄하도록 교반탱크(31)에 내장되어 있다.

즉, 임펠러(37)는 전동기(M)의 구동축에 고정된 채로 교반탱크(31) 내에서 회전하도록 설치된 회전축 상에 일정 간격을 두고 다수 개가 고정되어 있다.

여기서 임펠러(37)는 전동기(M)의 구동축과 연결되는 회전축에 적어도 둘 이상이 서로 다른 지름을 가지며 장착되거나 두 개의 날이 나선형으로 교차되어 상하의 순환류를 발생시키는 헬리컬 리본(Helical Ribbon) 타입을 적용함으로써 음식물쓰레기와 반응성 첨가제의 교반이 더욱 원활하게 이루어지도록 할 수 있고, 전동기(M)의 회전속도는 감속기 등을 통해서 혹은 입력전압이나 전류의 특성을 변경하여 조절할 수 있음은 물론이다.

아울러 임펠러(37)의 작동을 위한 동력을 제공하는 구동부는 하나 이상의 동력전달부를 통해 임펠러(37)의 회전축으로 동력을 전달하도록 구성할 수도 있다. 이 경우 동력전달부는 전동기(M) 및 임펠러(37)의 회전축에 각각 구비되는 풀리 또는 스프로킷과, 풀리들 또는 스프로킷들을 연결하는 벨트 또는 체인 등으로 구성될 수 있다.

감압밸브(38)는 교반탱크(31)의 내부 압력이 기설정된 기준치보다 높을 경우 자동으로 개방되어 교반탱크(31) 내부를 감압시키도록 구비되어 있다.

여기서 감압밸브(38)는 정전 시 등에 전원 공급이 차단될 경우 수동조작으로 전환이 가능한 구조를 채용함으로써 교반탱크(31)의 내부 압력이 일정압력을 초과하는 데도 자동 컨트롤이 이루어지지 않을 때 발생할 수 있는 폭발의 위험성을 줄일 수 있다.

에어노즐(39)은 쓰레기배출구(33)의 테두리와 덮개(36)의 테두리에 일정 간격을 두고 각각 장착되어 있다.

여기서 에어노즐(39)은 쓰레기배출구(33)의 테두리와 덮개(36)에 내장된 별도의 배관(미부호) 및 호스(미도시)를 통해 공기압축기(39a)와 연결되어 그 배관 상에 일정 간격을 두고 장착될 수 있고, 또한 분무형 노즐, 플랫 분사 노즐 또는 회전식 노즐 중 어느 하나를 선택적으로 채용할 수 있으며, 교반탱크(31)의 형태 및 구조에 따라 에어 분사각도를 자유롭게 조절할 수 있는 것을 적용함이 바람직하다.

예를 들어 에어노즐(39)들을 수평 또는 수직방향으로 소정의 각도가 설정된 상태로 각각 배치함으로써 압축공기가 회오리와 같은 상승기류를 유발하면서 분사될 수 있고, 이로 인해 쓰레기배출구(33)의 테두리와 덮개(36)와의 접촉면에 들러붙거나 잔존하는 음식물쓰레기 등의 이물질을 더욱 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

공기압축기(39a)는 압력작용으로 에어노즐(39)을 통해 고압의 압축공기를 공급 및 분사하기 위해 구비되어 있다.

즉, 공기압축기(39a)는 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되어 그 제어신호에 따라 가동하면서 공기를 고압으로 압축하여 압축공기를 발생시킨 후 그와 통하는 복수 개의 에어노즐(39)들을 통해 약 40m/s~50m/s 정도의 고압으로 기류의 압력을 증가시킨 상태로 고르게 분사하고, 이에 의한 공기압으로 쓰레기배출구(33)의 내주면 테두리와 덮개(36)와의 접촉면에 들러붙거나 잔존하는 음식물쓰레기 등의 이물질을 손쉽게 제거할 수 있다.

여기서 공기압축기(39a)는 구동모터 등과 같은 동력원의 구동력에 의해 가동하며, 그 동력원은 원격 조정으로 시동 및 정지 가능하도록 구비할 수 있다. 예를 들어 공기압축기(39a)의 동력원인 구동모터는 별도의 제어부에 전기적으로 연결되어 컨트롤러 명령을 입력하는 조작패널 버튼 조작에 의해 가동 및 가동을 정지시킬 수 있다.

또한, 공기압축기(39a)와 에어노즐(39) 사이에는 별도의 제어부의 제어에 따라 공기의 공급을 차단 및 인가하도록 전자기적 제어에 의해 개폐 작동하는 솔레노이드 밸브와 같은 밸브(미도시)가 장착될 수도 있다.

한편, 교반탱크(31)의 내부에는 쓰레기투입호퍼(34)를 통해 투입되는 음식물쓰레기의 양을 감지하여 후술하는 첨가제탱크(20)의 배출구에 구비된 배출밸브(21) 및 반응제개폐기(35a)의 개폐동작을 스위칭 작용으로 제어하는 양감지센서(35b)가 추가로 장착될 수 있다.

여기서 양감지센서(35b)는 대상물에 투사된 적외선이 부딪혀 반사되어 오는 것을 토대로 대상물의 양에 대한 정보를 얻을 수 있는 광센서 혹은 음식물쓰레기의 하중을 측정하여 정밀하게 검출할 수 있는 로드셀(load cell)로 이루어질 수 있고, 이를 통해 음식물쓰레기의 투입량을 감지하여 제어부(미도시)로 감지신호를 출력하고, 이에 따라 제어부(미도시)는 임펠러(37)에 구동력을 제공하는 전동기(M)의 회전속도 및 작동은 물론 후술하는 첨가제탱크(20)의 배출구에 구비된 배출밸브(21) 및 반응제개폐기(35a)의 개폐를 자동으로 제어하여 정확한 양의 첨가제를 교반탱크(31)로 투입하게 된다.

아울러 양감지센서(35b)가 교반탱크(31)에 투입된 음식물쓰레기의 양을 감지하여 제어부(미도시)로 해당 감지신호를 전달하고, 이에 따라 제어부는 후술하는 저장탱크(10)의 음식물쓰레기를 교반탱크(31)로 이송하는 컨베이어와 같은 이송유닛의 회전속도 및 작동을 제어하여 서로 유기적으로 연동함으로써 음식물쓰레기의 이송 적체를 최소화하며 음식물쓰레기의 연속적인 투입 및 과투입으로 인한 오작동을 방지하게 된다.

이러한 반응조(30)의 교반탱크(31)에 일정량의 음식물쓰레기를 투입한 후 후술하는 첨가제탱크(20)에 저장된 반응성 첨가제(예를 들어 0.5~5cm 입자크기의 생석회)를 투입하고 임펠러(37)를 저속으로 약 20~30분 동안 가동하여 음식물쓰레기와 생석회 등의 반응성 첨가제를 교반시키면 음식물쓰레기에 함유된 수분과 반응성 첨가제가 수화 및 중화반응을 일으키게 된다.

이때, 반응열로 수증기가 발생하며 온도가 약 120~180℃ 정도로 상승하여 그 범위에서 약 1~3시간 동안 반응이 유지되다가 음식물쓰레기 내부에 잔존하는 유해균을 사멸시키고, 수증기와 메탄가스 및 염화암모늄을 제거한 후 서서히 온도가 하강하게 되고, 이 과정에서 교반탱크(31) 내부의 압력이 약 1~5kgf/㎠ 정도의 압력이 걸리게 되고, 이 상태에서 감압밸브(38)를 개방하여 교반탱크(31) 내부의 증기를 순간적으로 배출시킬 경우 음식물쓰레기의 함수율은 약 40~60% 정도로 조절되며, 염분의 함량은 평균적으로 1%~2% 정도의 범위를 나타내게 된다.

한편, 반응조(30)의 교반탱크(31) 외측에는 음식물쓰레기와 반응성 첨가제의 반응이 촉진될 수 있도록 하는 가열기(미도시)가 더 구비될 수도 있다. 이러한 가열기는 음식물쓰레기와 첨가제를 교반하기 전에 가열 작동할 수 있고, 또는 교반 도중이나 교반 후에 부가적인 반응의 촉진을 위해 가열 작동할 수도 있다.

또한, 반응조(30)의 교반탱크(31)에는 음식물쓰레기와 반응성 첨가제의 반응이 원활하게 이루어지고 있는지 여부를 보다 용이하게 확인할 수 있도록 온도계(미도시)가 구비될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 자원화 장치용 반응조(30)는 쓰레기배출구(33)의 내주면 테두리와 덮개(36)와의 접촉면에 들러붙거나 잔존하는 음식물쓰레기 등의 이물질을 고압의 압축공기로 신속하고 깨끗하게 제거 가능하기 때문에 쓰레기배출구(33)의 테두리와 덮개(36) 사이에 틈새가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

따라서 반응조(30)의 운전 중에 쓰레기배출구(33)를 통해 악취가스가 새어 나오는 것을 차단하여 악취 발생으로 인한 악영향이나 대기오염 등 2차적 피해를 방지함은 물론 내부의 압력을 일정하고 안정적으로 조절할 수 있어 음식물쓰레기의 수분함수율 조절을 위한 압력 제어가 훨씬 수월하고 용이하게 이루어져 운전 및 처리시간을 대폭 단축할 수 있다.

<실시 예 2>

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 음식물쓰레기 자원화 장치는 크게 저장탱크(10), 첨가제탱크(20), 반응조(30), 스크러버(40), 흡착탑(50), 저류조(60), 슬러지펌프(70), 오존발생기(80), 초음파발생기(90), 오폐수정화기(100), 오폐수필터(110), 1차 선별기(120), 분쇄기(130), 2차 선별기(140) 및 탈염기(150)를 포함하여 구성되어 있다.

그리고 마이크로버블발생기(170), 전자빔가속기(180), 펠릿기(190), 포장기(200), 밀폐실(210), 분진집진기(220), 바이오필터(230), 음폐수펌프(240) 및 음폐수필터(250)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

저장탱크(10)는 가정이나 식당 등에서 수거된 음식물쓰레기를 밀폐실(210)의 외부에 배치되는 쓰레기투입구(11)를 통해 공급받아 임시로 저장하며, 버킷 컨베이어, 스크루 컨베이어 등의 이송수단을 통해 일정량의 음식물쓰레기를 반응조(30)에 공급한다.

여기서 저장탱크(10)의 하부에는 음식물쓰레기에서 자중에 의해 분리되어 나오는 음폐수가 고일 수 있고, 이러한 음폐수는 별도의 이송펌프 등을 이용하여 반응조(30)에 직접 공급할 수도 있다.

첨가제탱크(20)는 음식물쓰레기의 발열, 살균 및 알칼리와 반응을 위한 반응성 첨가제를 공급받아 저장하며, 이송관 및 펌프 또는 버킷 컨베이어, 스크루 컨베이어 등의 이송수단을 통해 반응조(30)와 통하도록 연결되어 일정량의 반응성 첨가제를 반응조(30)에 공급한다.

그리고 첨가제탱크(20)와 반응조(30) 사이의 이송관에는 선택적으로 첨가제를 배출하거나 그 배출을 차단하는 배출밸브(21)가 구비된다.

여기서 배출밸브(21)는 반응조(30)에 투입되는 음식물쓰레기의 양을 감지하는 양감지센서(미도시)의 감지신호에 따라 그 개폐 작동이 이루어지게 된다.

이러한 첨가제탱크(20)에는 음식물쓰레기의 발열, 살균 및 알칼리화 반응을 위한 다양한 종류의 반응성 첨가제를 저장할 수 있다.

여기서 반응성 첨가제로는 생석회, 가성소다, 황산마그네슘, 클로르칼크 중 어느 하나이거나 적어도 둘 이상을 혼합한 혼합물로 이루어질 수 있으며, 반응성 첨가제의 투입량은 음식물쓰레기의 종류 및 상태에 따라 가감될 수 있으나, 생석회의 경우 음식물쓰레기 중량대비 약 1/5의 비율로 투입하는 것이 바람직하다.

반응조(30)는 저장탱크(10)로부터 일정량의 음식물쓰레기를 공급받고, 이와 동시에 첨가제탱크(20)로부터 일정량의 반응성 첨가제를 공급받아 혼합 교반하여 음식물쓰레기에서 발열 및 수화반응이 안정적으로 일어나도록 작동한다.

이러한 반응조(30)는 밀폐실(110)에 병렬로 적어도 하나 이상이 설치될 수 있으며, 상술한 실시 예 1에서 구체적인 구성에 대하여 상세하게 설명하였으므로, 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다.

스크러버(40)는 반응조(30) 내에서 음식물쓰레기와 첨가제의 반응에 의해 발생하는 휘발성유기화합물 등과 같은 유해가스나 먼지, 액적을 흡수하여 용해, 중화 및 제거한다.

여기서 스크러버(40)로는 배출가스 등의 기체를 물, 수용액 등의 액체에 접촉 흡수시켜 기체 중 가용성 성분을 액상 중에 용해시키는 방식을 채용하는 것이 바람직하다.

즉, 스크러버(40)는 액적(mist), 가스 상태 및 미세 분진 등의 오염물질이 송풍기를 통하여 충전층(유해가스와 흡수액이 접촉하는 부분)에 의한 액적, 액막, 기포 등에 의해 세정되며, 스프레이 노즐에 의해 공급된 흡수액이 오염물질의 입자에 부착, 입자 상호간의 응집을 촉진시키며, 이는 다시 데미스터(demister)에 의해 입자를 분리시켜 청정 공기는 배출구를 통하여 배출시키는 방식을 적용할 수 있다.

이러한 스크러버(40)와 반응조(30)는 유해가스 등이 원활하고 안정적으로 이동 가능하도록 덕트나 이송관 등의 유로를 통하여 연결된다.

흡착탑(50)은 스크러버(40)에서 배출되는 유기성 가스나 악취, 먼지를 물리·화학적 방법으로 흡수 및 흡착하여 제거한다.

여기서 흡착탑(50)은 활성탄과 같은 흡착제를 내장하여 유입가스를 연속적으로 처리할 수 있는 방식을 채용하는 것이 바람직하다.

이러한 흡착탑(50)과 스크러버(40)는 가스 등이 원활하고 안정적으로 이동 가능하도록 덕트나 이송관 등의 유로를 통하여 연결된다.

저류조(60)는 스크러버(40) 내에 침전된 잉여슬러지를 슬러지펌프(70)의 작동을 통해 공급받아 저장한다.

즉, 슬러지펌프(70)는 스크러버(40)와 저류조(60) 사이에 이송관 등의 유로를 통하여 연결 설치되어 스크러버(40)의 하부에 침전된 잉여슬러지를 일정량씩 뽑아내어 저류조(60)로 이송한다.

여기서 저류조(60)의 내부 바닥과 벽면 둘레에는 플라즈마를 이용한 무성방전 방식의 오존발생기(80)가 설치되어 있고, 이 오존발생기(80)에 의해 오존이 생성되어 저류조(60) 내의 잉여슬러지를 분해하고 산화시키게 된다.

즉, 오존의 산화작용에 의해 잉여슬러지의 미생물 세포벽을 구성하는 점성물질이 해체되고 다당성분을 분해하거나 저분자화하여 결과적으로 세포벽을 파괴하게 되고, 이로 인해 잉여슬러지의 생분해성이 높아지면서 이산화탄소와 물로 분해되어 최종적으로 발생량이 감소하게 된다.

또한, 초음파발생기(90)에 의해 초음파가 발생되어 잉여슬러지에 공동을 생성시켜 그 입자의 물리·화학적인 변화를 촉진하게 된다.

여기서 저류조(60) 내에 장방형의 튜브공명기를 설치하고 유압펌프를 사용하여 잉여슬러지를 하부에서 상향류로 이동시키면서 초음파에너지를 작용시켜 잉여슬러지를 분해하고 균질화하여 가용화시킬 수도 있다.

이때, 오존과 초음파를 동시에 처리할 수 있고, 순차적으로 처리할 수도 있음은 물론이다.

한편, 저류조(60) 내에는 미세기포를 발생시키는 마이크로버블발생기(170)를 더 구비하여 병용할 수도 있다.

여기서 마이크로버블발생기(170)는 오존과 혼합하여 공급하면 대류 과정에서 잉여슬러지의 유기화합물 입자를 압괴시켜 강력히 산화처리 및 분해하고, 아울러 오존의 접촉효율 및 산화효율을 높여 오존용해율이 증가되고 폐오존의 발생량은 감소하게 된다.

또한, 저류조(60) 내의 잉여슬러지에 전자빔을 조사하여 잉여슬러지의 미생물 세포막을 파괴하는 전자빔가속기(180)를 더 구비하여 병용할 수도 있다.

여기서 전자빔가속기(180)는 전자총으로부터 방출되는 전자를 진공상태에서 고전압을 이용하여 빛의 속도에 가깝게 가속시켜 높은 에너지의 전자빔을 만들어내는 장치로 전자빔이 잉여슬러지에 조사되면 그 내부에서 물리·화학적인 변화를 일으키게 된다.

즉, 수분을 함유한 잉여슬러지 속에 조사된 전자빔은 방사분해과정을 거치면서 전자빔의 높은 에너지가 물에 전달되어 각종 라디칼을 형성하게 되고, 이를 통해 잉여슬러지의 미생물 세포막을 파괴하여 잉여슬러지 내에 포함하고 있는 병원성 세균의 사멸효과와 함께 농축성 및 탈수성을 향상시키게 된다.

오폐수정화기(100)는 저류조(60)에서 오폐수필터(110)를 거쳐 잉여슬러지로부터 분리 배출되는 오폐수를 정화한다.

즉, 오폐수필터(110)는 저류조(60)와 오폐수정화기(100) 사이에 이송관 등의 유로를 통하여 연결 설치되어 저류조(60)에서 배출되는 오폐수를 여과시킨 상태로 오폐수정화기(100)로 전달하게 되고, 이러한 오폐수필터(110)를 통과한 오폐수는 오폐수정화기(100)를 경유하면서 불순물이 거의 존재하지 않는 방류수와 최종 슬러지로 분리되게 된다.

여기서 오폐수필터(110)로는 부직포형 필터나 금속망형 여과기가 내장되어 유체 속에 포함된 각종 고형물을 제거하여 오폐수정화기(100)로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 일명 스트레이너(strainer)를 채용할 수 있다.

또한, 오폐수정화기(100)는 오폐수필터(110)를 거친 오폐수를 공급받아 저장하는 집수탱크(101)와, 이 집수탱크(101)의 둘레에 설치되어 집수탱크(101) 내의 오폐수를 가열하여 기화시키는 전기발열체(101a)와, 집수탱크(101)에서 발생하는 수증기 중 오염 물질을 걸려 내어 순수 수중기만 통과시키는 여과기(102)와, 이 여과기(102)에 연결 설치되어 여과기(102)를 거친 수증기를 냉각시켜 액화하는 복수기(103)와, 집수탱크(101)와 복수기(103) 사이에 연결 설치되어 집수탱크(101) 내의 수증기를 여과기(102)를 거쳐 복수기(103)로 강제 이동시키는 제1송풍기(103a)와, 복수기(103)에 연결 설치되어 복수기(103)로 냉각수를 순환 공급하는 냉동기(104)와, 복수기(103)에 연결 설치되어 복수기(103) 내의 액화된 물을 공급받아 안정화시키는 안정화기(105)와, 이 안정화기(105)와 연결 설� �되어 안정화기(105) 내의 악취를 활성탄 등을 통해 제거함으로써 물속에 남아 있는 이질적인 냄새를 제거하는 스프레이탑(106)과, 안정화기(105)에 연결 설치되어 안정화기(105) 내의 악취를 스프레이탑(106)으로 강제 이동시키는 제2송풍기(105a)와, 안정화기(105)의 하부에 연결 설치되어 안정화기(105) 내의 부유물은 제외하고 물만 분리하여 배출하는 수분리기(107)와, 이 수분리기(107)에서 물을 공급받아 전기적으로 이온화 작용으로 물속에 함유된 잔존 이물질을 분리하고 세균을 사멸하는 이온기(108) 및 이 이온기(108)에서 물을 공급받아 다수의 필터층(숯, 모래, 자갈)을 통과시켜 정화하고 수중의 현탁 물질을 침강시켜 분리하는 침적조(109)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서 전기발열체(101a)는 세라믹 발열체일 수 있고, 약 1700℃~1900℃로 가열되어 집수탱크(101) 내의 오폐수를 약 600℃~800℃로 가열 및 고온을 유지하도록 한다.

또한, 오폐수정화기(100)의 집수탱크(101), 여과기(102), 복수기(103), 안정화기(105), 스프레이탑(106) 및 수분리기(107) 하부에는 내부 청소 시 등에 내용물을 신속하고 원활하게 빼낼 수 있도록 배수밸브(미부호)가 각각 구비될 수 있고, 각각은 이송관 등의 유로를 통하여 연결될 수 있다.

1차 선별기(120)는 반응조(30)에서 벨트 컨베이어 등의 이송수단을 통해 이송 공급되는 일정량의 음식물쓰레기 중 예를 들면 동물의 뼈, 비닐, 금속, 목재 등과 같이 분쇄 및 비료화가 곤란한 이물질 또는 협잡물을 선별 분류하여 제거한다.

여기서 1차 선별기(120)로는 구멍의 크기가 다른 다수의 단위 스크린보드가 회전과 함께 각각 전후, 좌우, 상하로 진동운동을 하면서 음식물쓰레기에 포함된 이물질을 효율적으로 선별하는 일명 트롬멜을 채용할 수 있다.

또한, 반응조(30)에서 음식물쓰레기를 1차 선별기(120)로 이송 공급하는 이송수단의 상부에는 금속탐지기 혹은 전자석이 구비될 수도 있다. 즉, 금속탐지기와 이송수단 그리고 전자석은 전기적으로 서로 연결되어 금속탐지기가 이송수단을 통해 이송되는 음식물쓰레기에서 금속물을 감지하면 그 이송수단의 작동을 정지시키도록 구성하거나 전자석에 전류를 공급하여 자화되도록 구성함으로써 음식물쓰레기에 섞여 있는 금속물을 제거할 수 있다.

분쇄기(130)는 1차 선별기(120)에서 벨트 컨베이어 등의 이송수단을 통해 이송 공급되는 일정량의 음식물쓰레기를 1~3cm 정도의 크기로 잘게 파쇄 및 분쇄한 후 2차 선별기로 공급한다.

2차 선별기(140)는 분쇄기(130)를 거쳐 벨트 컨베이어 등의 이송수단을 통해 이송 공급되는 일정량의 음식물쓰레기에 포함된 이물질 또는 협잡물을 다시 한번 선별 및 분류하여 제거한다.

탈염기(150)는 2차 선별기(140)를 거친 음식물쓰레기를 컨베이어 등의 이송수단을 통하여 일정량씩 공급받아 물을 첨가하여 희석한 후 탈수하여 음식물쓰레기의 염분농도를 조절한 상태로 배출한다.

여기서 탈염기(50)는 도 8에 도시된 바와 같이, 모터 등의 구동원의 회전력에 의해 회전하면서 음식물쓰레기를 투입구(157)에서 배출구(151) 쪽으로 이송하는 스크류 컨베이어(152)가 내장되고, 하부에 배수공(153)이 형성된 케이싱(154)과, 이 케이싱(154) 내에 장착되어 음식물쓰레기의 염분 함량을 측정하는 염분측정센서(155)와, 이 염분측정센서(155)의 측정값이 기준치를 초과할 경우 음식물쓰레기에 물을 분사하는 급수노즐(156) 및 케이싱(154)의 배수공(153)을 통해 배출되는 음폐수를 집수하는 집수조(159)를 포함하여 구성되어 있다.

그리고 탈염기(50)는 염분측정센서(155)에 의해 측정된 음식물쓰레기의 염분농도와 미리 설정된 기준치(1%) 간의 차이를 비교 연산한 후, 그 값이 기준치보다 크면 급수노즐(156)의 작동시간을 제어하는 컨트롤러(158)를 포함한다.

여기서 컨트롤러(158)는 급수노즐(156)을 일정시간 동안 작동시킨 후 염분측정센서(155)에 의해 재측정된 음식물쓰레기의 염분농도가 기준치 이하이면 급수노즐(156)의 작동을 중지시킨다.

또한, 탈염기(50)는 지면에 대하여 약간 비스듬하게 기울어진 형태로 설치되어 즉, 투입구(157) 쪽이 배출구(151) 쪽보다 약간 낮게 위치하도록 설치되어 급수노즐(156)에서 물이 공급되면 음식물쓰레기와 희석된 후 일부는 자중에 의해 자연스럽게 흘러내려 배수공(153)을 통해 배출되고, 이렇게 배출되는 음폐수는 집수조(159)에 저장된다.

한편, 도 8에서는 도시되지 않았지만 급수노즐(156)은 컨트롤러(158)의 제어 신호에 따라 개폐되면서 물을 공급 및 차단하는 솔레노이드 밸브를 포함하여 구성된다.

또한, 염분측정센서(155)로는 한 쌍의 평형한 전극에 전압을 가할 때 흐르는 전류의 크기, 즉 용액의 저항을 측정하여 전해질의 전도도를 계산하는 방식의 전기전도도 셀(cell) 구조를 채용할 수 있다.

한편, 탈염기(150)의 집수조(159)와 오폐수정화기(100) 사이에 음폐수펌프(240)를 연결 설치하여 집수조(159) 내의 음폐수를 오폐수정화기(100)로 이송할 수 있다.

그리고 탈염기(150)의 집수조(159)와 음폐수펌프(240) 사이에는 음폐수필터(250)를 추가로 연결 설치함으로써 집수조(159)에서 배출되는 음폐수를 1차적으로 여과시킨 상태로 오폐수정화기(100)로 이송할 수 있다.

한편, 탈염기(150)를 거친 음식물쓰레기를 컨베이어 등의 이송수단을 통하여 일정량씩 공급받아 그 함수율을 조절한 상태로 배출하기 위한 함수율조절기(160)를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 이는 함수율측정기에 의해 측정된 음식물쓰레기의 함수율과 미리 설정된 기준치 간의 차이를 비교 연산한 후, 그 값이 기준치보다 낮으면 스팀분사기의 작동시간을 제어하여 음식물쓰레기의 함수율을 조정하고, 기준치보다 높으면 열풍기의 작동시간을 제어하는 방식을 채용할 수 있다.

여기서 함수율측정기는 측정 대상물의 유전특성을 이용하여 측정 대상물을 분쇄하지 않고도 많은 양과 넓은 범위를 단시간에 측정할 수 있는 비파괴 함수율 측정센서를 채용할 수 있고, 스팀분사기로는 히터 등의 열원에 의해 물을 스팀으로 변화시켜 펌프의 작동에 따라 노즐을 통해 스팀을 분사하는 방식을 채용할 수 있으며, 또한 열풍기로는 히터 등의 열원으로 공기를 가열하여 팬의 작동에 따라 가열된 공기를 배출하는 방식을 채용할 수 있다.

펠릿기(190)는 탈염기(150)를 거친 음식물쓰레기를 일정한 크기와 형태로 압착 성형한다.

여기서 음식물쓰레기는 접착성이 있는 밀가루풀 등과 혼합된 상태로 펠릿기(190)에서 가해지는 압력에 의해 일정크기의 펠릿 입자로 압착 성형될 수도 있다.

이러한 펠릿기(190)로는 탈염기(150)에서 염분 함량이 적절히 조절된 일정량의 음식물쓰레기를 벨트 컨베이어 등의 이송수단을 통해 이송 공급받아 압출을 위한 금형으로 이송시키는 회전스크루(미도시)와, 이 회전스크루의 회전력에 의해 금형을 통해 배출되는 음식물쓰레기를 펠릿 형태로 절단하는 커터(미도시)로 이루어진 통상의 펠릿기를 채용할 수 있다.

포장기(200)는 펠릿기(190)에 의해 알갱이 형태로 성형된 음식물쓰레기를 일정 단위로 포장한다.

이러한 포장기(200)로는 통상의 음식물부산물 등을 포대에 포장하는 비료 자동포장기를 채용할 수 있다.

밀폐실(210)은 반응조(30), 스크러버(40), 흡착탑(50), 1차 및 2차 선별기(120)(140), 분쇄기(130)가 설치된 공간을 폐쇄하여 음식물쓰레기의 자원화 처리 과정에서 발생하는 배기가스나 분진 등이 분진집진기(220)로 한층 수월하게 이동되도록 한다.

그리고 밀폐실(210)에는 밀폐실 내부의 대기 중에 부유하는 배기가스나 분진을 분진집진기(220)로 강제 배출시키는 송풍팬(121)이 구비되어 있다.

분진집진기(220)는 밀폐실(210)에서 방출되는 배기가스로부터 분진을 분리 및 여과한다.

여기서 분진집진기(220)로는 먼지 및 악취가 함유된 배출가스를 나란히 설치된 여러 개의 여과재에 통과시켜 여과 처리할 수 있는 방식이나 목초액 등이 희석된 세정수에 의해 흡착되는 방식을 채용하는 것이 바람직하다.

이러한 분진집진기(220)와 밀폐실(210)은 배기가스나 분진 등이 원활하게 이동 가능하도록 덕트 등의 유로에 의해 연결된다.

바이오필터(230)는 분진집진기(220) 및 저장탱크(10)에서 배출되는 잔여 악취 및 유해가스를 분해 제거한다.

그리고 바이오필터(230)의 가스 배출구는 저장탱크의 쓰레기투입구(11)와 연결 접속함으로써 바이오필터(230)에서 깨끗이 정화된 상태로 배출되는 공기도 외부로 방출시킴 없이 시스템 내로 재순환시켜 다시 한번 더 정화킬 수 있다.

여기서 바이오필터(230)로는 미생물을 이용한 생물학적 탈취 공정을 거쳐 무해한 물질로 산화 분해 및 제거하는 방식을 채용하는 것이 바람직하다.

즉, 바이오필터(230)는 악취 가스의 온도와 수분을 조절하는 장치와 미생물이 고정화된 MEDIA층, 순환수 저장탱크, 순환 펌프, 스프레이 노즐 등으로 구성될 수 있다.

이러한 바이오필터(230)는 분진집진기(220) 및 저장탱크(10)와 각각 가스나 분진 등이 원활하게 이동 가능하도록 덕트나 이송관 등의 유로를 통하여 연결된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 음식물쓰레기 자원화 장치는 음식물쓰레기를 자원화하는 과정에서 발생하는 잉여슬러지를 오존발생기(80) 및 초음파발생기(90) 그리고 마이크로버블발생기(170) 및 전자빔가속기(180) 등을 병용하여 분해 처리함으로써 최종 배출 함량을 최소화할 수 있고, 그로부터 분리되는 오폐수는 오폐수정화기(100)를 경유시켜 정화함으로써 2차적인 환경오염을 최소화할 수 있다.

아울러 탈염기(150)로 음식물쓰레기의 염분농도를 최적으로 조절할 수 있음은 물론이고, 함수율조절기(160)에 의해 함수율이 펠릿 성형 및 비료화에 적합하게 자동으로 조정되기 때문에 음식물쓰레기에 함유되어 있는 수분 및 염분의 함량이 많거나 적을 경우 발생하는 각종 폐단을 방지할 수 있다.

그뿐만 아니라 분진집진기(220) 및 바이오필터(230)가 음식물쓰레기의 자원화를 위한 처리과정에서 발생하는 배기가스나 분진 등의 유해물질을 안전하고 원활하게 제거하므로 기계설비의 성능이나 환경에 미치는 부작용이나 영향을 최소화할 수 있다.

특히 반응조(30)의 발열 및 수화반응을 위한 운전 중에 그 교반탱크(31)의 쓰레기배출구(33)와 덮개(36)의 틈새를 통해 악취가스가 새어 나오는 것을 차단하여 악취 발생으로 인한 악영향이나 대기오염 등 2차적 피해를 방지함은 물론 내부의 압력을 일정하고 안정적으로 조절할 수 있기 때문에 음식물쓰레기의 함수율 조절을 위한 압력 제어가 한층 수월하고 용이하여 처리시간을 대폭 단축할 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백하다.

그러므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.

10: 저장탱크 11: 쓰레기투입구
20: 첨가제탱크 21: 배출밸브
30: 반응조 31: 교반탱크
32: 가스배출구 32a: 배기밸브
33: 쓰레기배출구 34: 쓰레기투입호퍼
34a: 쓰레기개폐기 35: 반응제투입호퍼
35a: 반응제개폐기 36: 덮개
37: 임펠러 38: 감압밸브
39: 에어노즐 39a: 공기압축기
40: 스크러버 50: 흡착탑
60: 저류조 70: 슬러지펌프
80: 오존발생기 90: 초음파발생기
100: 오폐수정화기 110: 오폐수필터
120: 1차 선별기 130: 분쇄기
140: 2차 선별기 150: 탈염기
151: 배출구 152: 스크류 컨베이어
153: 배수공 154: 케이싱
155: 염분측정센서 156: 급수노즐
170: 마이크로버블발생기
180: 전자빔가속기 190: 펠릿기
200: 포장기 210: 밀폐실
211: 송풍팬 220: 분진집진기
230: 바이오필터 240: 음폐수펌프
250: 음폐수필터