KR101478284B1 - 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서 발효 시간을 단축할 수 있는 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 장치는, 교반 챔버의 상부로 장착되는 구동모터; 상기 구동모터의 구동축과 체결되어 교반챔버의 내부 중앙으로 연장되는 회전축; 상기 회전축과 수직 방향으로 체결되고 상기 교반챔버의 하단에 위치하여 미생물 발효가 완료된 음식물 쓰레기를 배출구로 토출하기 위한 배출 임펠러; 상기 배출 임펠러의 상부에 위치하며 상기 교반챔버의 하부에서 공기를 공급하도록 고정 설치되는 에어 인렛부; 상기 음식물 쓰레기와 발효제를 지속적으로 혼합시키기 위해 상기 회전축과 수직 방향으로 설치되는 바(bar) 형태를 갖는 적어도 둘 이상의 임펠러; 상기 임펠러 사이에서 상기 회전축과 수직 방향으로 설치되어, 교반 과정에서 음식물 쓰레기 사이로 공간을 확보하고, 확보된 공간 사이로 에어를 공급하기 위한 회동 임펠러; 상기 교반챔버의 하부에 위치한 배출구와 대응하도록 설치되어 음식물 쓰레기의 배출 및 이송을 제어하는 배출 시스템으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 음식물 쓰레기에 의한 적재 부하에 관계없이 에어 공급이 원활히 이루어져 발효 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 장치는, 교반 챔버의 상부로 장착되는 구동모터; 상기 구동모터의 구동축과 체결되어 교반챔버의 내부 중앙으로 연장되는 회전축; 상기 회전축과 수직 방향으로 체결되고 상기 교반챔버의 하단에 위치하여 미생물 발효가 완료된 음식물 쓰레기를 배출구로 토출하기 위한 배출 임펠러; 상기 배출 임펠러의 상부에 위치하며 상기 교반챔버의 하부에서 공기를 공급하도록 고정 설치되는 에어 인렛부; 상기 음식물 쓰레기와 발효제를 지속적으로 혼합시키기 위해 상기 회전축과 수직 방향으로 설치되는 바(bar) 형태를 갖는 적어도 둘 이상의 임펠러; 상기 임펠러 사이에서 상기 회전축과 수직 방향으로 설치되어, 교반 과정에서 음식물 쓰레기 사이로 공간을 확보하고, 확보된 공간 사이로 에어를 공급하기 위한 회동 임펠러; 상기 교반챔버의 하부에 위치한 배출구와 대응하도록 설치되어 음식물 쓰레기의 배출 및 이송을 제어하는 배출 시스템으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 음식물 쓰레기에 의한 적재 부하에 관계없이 에어 공급이 원활히 이루어져 발효 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 음식물 쓰레기의 발효 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음식물 쓰레기를 교반하기 위한 임펠러를 역방향의 유선형 구조를 갖는 회동 임펠러로 구현하여, 회동 임펠러의 후방으로 에어 공급 공간을 확보함에 따라, 교반챔버 내부로 충분한 에어를 공급 제어하여 발효 효율을 증대시키고 고속 발효를 유도할 수 있는 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치에 관한 것이다.
최근 음식물 쓰레기, 축분 등의 유기성 폐기물이 다량으로 발생하고 있고, 이러한 폐기물들은 수질오염, 토양오염, 대기오염 등 환경오염의 주요 원인으로 대두되고 있다. 이들 유기성 폐기물을 방치할 경우, 유해성 침출수와 심한 악취가 발생하고, 파리, 모기 등의 해충이 서식하여 환경을 크게 해칠 수 있다.
따라서, 음식물 쓰레기, 축분, 인분 슬러지 등의 유기성 폐기물을 효과적으로 처리하고, 나아가서 이들을 자원화하는 것에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다. 지금까지 개발된 유기성 폐기물의 처리 방법으로는 이를 생물학적으로 발효시켜 퇴비화하는 방법이 큰 비중을 차지하고 있는데, 이와 같은 방법으로 제조된 퇴비를 통상 유기질 비료라고 한다.
유기질 비료를 생산하기 위해서는 원료인 축분 등을 수시로 교반 하여 원료에 산소를 공급하여, 호기성 미생물이 잘 서식하게 해야 하고, 충분한 기간(통상 7 내지 10일) 동안 발효가 진행되도록 해야 하고, 원료의 투입과 발효가 완료된 후의 유기질 비료의 취출이 용이해야 한다.
한편, 가정이나 식당 등에서 발생하는 음식물쓰레기는 하수구를 통하여 방류될 경우에 하천오염의 주원인이 되었으며, 땅에 매립하더라도 부패에 따르는 악취발생 문제와 함께 각종 병균발생의 원인이 되었다. 이와 같이, 음식물쓰레기의 처리가 심각한 사회문제로 대두되고 있는 실정으로서, 근래에는 음식물쓰레기를 미생물에 의하여 발효시킴으로써 사료나 비료 등으로 재활용하기 이한 방안이 널리 강구되고 있는 실정이다.
종래에 개발된 음식물쓰레기 처리장치로서, 음식물쓰레기를 분쇄기에 의하여 작은 입자로 분쇄하는 분쇄공정과, 상기 분쇄공정에서 분쇄된 음식물쓰레기를 탈수기에 투입하여 수분을 제거하는 탈수공정과, 상기 탈수공정에서 탈수된 음식물쓰레기를 교반기에 투입하고 미생물을 접종하여 발효시키는 교반공정을 순차적으로 실행함으로써 음식물쓰레기를 발효시켜 사료나 비료로 처리하는 것이다.
전술된 종래 음식물 쓰레기 처리장치는 도 1에서 인지되는 바와 같이, 발효통체(F)와 교반부재(M)와 분쇄수단(C)으로 구성한다. 상기 발효통체(F)는 상면에 투입구(1a)가 형성되고 정면하부에 배출구(1b)가 형성된 외통체(1) 내부에 발효실(2)이 구비되도록 하며, 발효실(2)의 외곽부에 열공급수단인 가열기(3)을 장치한다.
상기 교반부재(M)는 감속모타(도면에 도시되어 있지 않음)에 의하여 구동되는 회동축(11)을 상기 발효실(2)에 좌우길이방향으로 장치하고 다수개의 교반날개(12)를 회동축(11)에 고정설치하며, 회전축(11)의 좌우양측, 즉 발효실(2) 측벽(2a)의 근접된 위치에 유도날개(13)를 고정설치한다. 상기 분쇄수단(C)은 상기 교반날개(12)의 끝단부에 부착된 분쇄판(21)과 상기 발효실(2) 내주면에 형성된 마찰판(22)으로 구성한다.
상기 분쇄판(21)은 회전방향측에 지지판(21d)을 형성하며, 끝단부의 양측에 절단부(21b)를 각각 형성하고 각각의 절단부(21a)(21b) 사이에 여유 공간부(21c)를 형성하여 끝단부의 형상을 ∧형으로 형성한다. 또한, 마찰판(22)은 상기 발효실(2)의 반원형으로된 바닥면(2a)에 원주방향으로 형성하며, 상기 각각의 교반날개(12)가 위치된 동일선상에 좌우길이방향으로 다수 개 형성하여서, 분쇄판(21)의 절단부(21b)와 마찰판(22) 상면 사이에 약간의 틈새가 발생되도록 구성한다.
상기 마찰판(22)은 좌우방향으로 경사진 돌출부(22a)를 다수개 형성하고 각각의 돌출부(22a) 사이에 배출공간부(22b)를 형성한다. 또한, 마찰판(22)을 교반날개(12)의 개수와 동일한 개수로 각각 설치하며, 각각의 마찰판(22) 사이에 격판(23)을 돌출되게 형성한다. 상기 돌출부(22a)의 경사방향이나 각도는 처리할 음식물 쓰레기의 용량이나 용도에 따라 임의로 설정할 수 있도록 하고 있다.
그러나, 이와 같은 음식물 쓰레기 처리장치는 마찰판을 이용하여 발열을 유도함으로써 발효의 효율을 유도하나, 물리적 마찰에 의한 발열은 균일하지 못한 마찰 분포로 인해 미생물의 활성화가 충분히 발휘되지 못하여 발효 시간이 연장되는 문제가 발생한다. 더욱이, 물리적 마찰에 의한 부분적 과열은 미생물의 생존을 방해하기 때문에, 실질적으로 발효의 효율성 또한 저하되는 문제가 존재한다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 음식물 쓰레기와 미생물 발효제 간의 혼합 교반 시, 교반 챔버의 하부에서 에어를 공급함에 있어, 음식물 쓰레기에 의한 적재 부하에 관계없이 에어 공급이 원활히 이루어져 발효 효율을 높일 수 있는 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 분쇄 및 발효를 위해 다수 개의 교반 날개를 구비하고, 교반 날개와 동조 회전하는 유선형 구조의 에어 덕트를 형성함으로써, 교반 날개의 회전 방향에 관계없이 에어 덕트가 음식물 쓰레기 내에서 일정 공간을 확보 후 해당 공간으로 에어를 충분히 공급하여 발효 시간을 단축할 수 있는 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 악취 제거에 유용하고, 내고온성을 높일 뿐만 아니라 호기성을 높여 음식물 쓰레기의 분해 효율을 높일 수 있는 발효제를 제공함으로써, 음식물 쓰레기의 안정적 발효 효율을 증대하고 발효 시간을 단축할 수 있는 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치는, 음식물 쓰레기를 고속 발효시키기 위한 장치에 있어서, 교반 챔버의 상부로 장착되는 구동모터; 상기 구동모터의 구동축과 체결되어 교반챔버의 내부 중앙으로 연장되는 회전축; 상기 회전축과 수직 방향으로 체결되고 상기 교반챔버의 하단에 위치하여 미생물 발효가 완료된 음식물 쓰레기를 배출구로 토출하기 위한 배출 임펠러; 상기 배출 임펠러의 상부에 위치하며 상기 교반챔버의 하부에서 공기를 공급하도록 고정 설치되는 에어 인렛부; 상기 음식물 쓰레기와 발효제를 지속적으로 혼합시키기 위해 상기 회전축과 수직 방향으로 설치되는 바(bar) 형태를 갖는 적어도 둘 이상의 임펠러; 상기 임펠러 사이에서 상기 회전축과 수직 방향으로 설치되어, 교반 과정에서 음식물 쓰레기 사이로 공간을 확보하고, 확보된 공간 사이로 에어를 공급하기 위한 회동 임펠러; 상기 교반챔버의 하부에 위치한 배출구와 대응하도록 설치되어 음식물 쓰레기의 배출 및 이송을 제어하는 배출 시스템으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 배출 임펠러는, 상기 임펠러와 동일 구조로 설치되며, 상기 교반챔버의 저면에 밀착하도록 사선 방향으로 설치되는 블레이드를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 에어 인렛부는, 교반 챔버의 외부로부터 에어를 공급받아 상기 교반챔버의 하부로 토출하기 위한 장치로써, 상기 교반 챔버의 내부에서 고정 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 회동 임펠러는, 회전축으로부터 수직으로 연장되는 연동축 및 상기 연동축의 종단부에서 회동 가능하도록 체결되어 회전 방향의 반대방향으로 공간을 확보한 후 에어를 공급하도록 유선형 구조의 에어포일로 구성되며; 상기 에어포일은 상기 회전축의 내부에 설치되는 에어 공급관로와 연통하고, 상기 에어 공급관로는 회전축의 회전 상태에서 에어를 제공받기 위한 브러쉬와 연통하며, 상기 브러쉬는 에어 인렛부로부터 공기 공급이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 브러쉬는, 에어 공급 위치에 대응하는 회전축 상으로 다수 개의 천공을 형성하고, 천공이 형성된 상단부와 하단부에 각각으로 상부 베어링 및 하부 베어링을 장착한 후, 두 개의 베어링을 수용하는 원통형 구조의 브러쉬 커버가 체결되며, 상기 브러쉬 커버의 일단으로 파이프를 연장하여 상기 에어 인렛부와 연통하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 미생물 발효제는 고농도 유기물과 고온에 적응시킨 내고온성 악취유용 사상균과, 기질천이관계를 고려하고 악취유용성이 매우 우수한 사상균과, 바실러스 균에 속하는 내고온성 및 고온성이며 광범위 기질이용성을 가진 기질 분해균과 악취 유용균과, 고농도 유기물에 적응성을 가진 고온성 방선균과, 고농도 유기물에 적응성을 가지면서 고온에 적응시킨 내고온성 방선균을 포함하는 악취유용 미생물; 바실러스 아밀로리퀴파시엔스 (Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 렌티모버스 (Bacillus lentimorbus), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 사카로마이세스 세르비재(Saccharomyces cerevisae)로 구성된 호기성 증대용 미생물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제시하는 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치는, 음식물 쓰레기와 미생물 발효제 간의 혼합 교반 시, 교반 챔버의 하부에서 에어를 공급함에 있어, 음식물 쓰레기에 의한 적재 부하에 관계없이 에어 공급이 원활히 이루어져 발효 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 분쇄 및 발효를 위해 다수 개의 임펠러를 구비하고, 임펠러와 동조 회전하는 유선형 구조의 회동 임펠러를 형성함으로써, 임펠러의 회전 방향에 관계없이 회동 임펠러가 음식물 쓰레기 내에서 일정 공간을 확보 후 해당 공간으로 에어를 충분히 공급하여 발효 시간을 단축할 수 있는 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래 발효장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 고속 발효장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 브러쉬 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 회동 임펠러 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 고속 발효장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 브러쉬 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 회동 임펠러 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에서 제시하는 고속 발효장치는 악취 제거에 유용하고, 내고온성을 높일 뿐만 아니라 호기성을 높여 음식물 쓰레기의 분해 효율을 높일 수 있는 미생물 발효제를 기반으로 발효 시간을 단축한다. 또한, 미생물 발효제에 의한 발효 과정에서 에어 공급의 효율성을 높임에 따라, 발효 시간을 더욱 단축한다.
즉, 미생물 발효제는 발효 과정에서 발열이 이루어지고, 이러한 발열과 더불어 외부로부터 충분한 에어 공급이 이루어져야 한다. 그러나, 에어를 공급하는 방법으로 교반 챔버의 상부에서 에어를 공급하는 경우 교반 챔버의 하부까지 에어가 공급되지 못하게 되고, 반면 에어를 교반 챔버의 하부에서 공급하는 경우에는 음식물 쓰레기의 적재 하중에 의해 충분한 에어 공급이 어렵게 된다. 이에, 본 발명에서는 회전 축과 수직 방향으로 설치되어 회동 가능한 유선형 구조의 에어포일를 제공한다.
도 2는 본 발명에 따른 교반 발효장치를 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 교반 챔버(201)의 상부로 구동모터(203)가 장착되고, 상기 구동모터(203)의 구동축과 체결되어 교반챔버(201)의 내부 중앙으로 연장되는 회전축(205)과, 상기 회전축(205)과 수직 방향으로 체결되고 상기 교반챔버(201)의 하단에 위치하여 발효가 완료된 음식물 쓰레기를 배출구(미도시 함)로 토출하기 위한 배출 임펠러(213)와, 상기 배출 임펠러(213)의 상부에 위치하며 상기 교반챔버(201)의 하부에서 공기를 공급하도록 고정 설치되는 에어 인렛부(211)와, 상기 음식물 쓰레기와 발효제를 지속적으로 혼합시키기 위해 상기 회전축(205)과 수직 방향으로 설치되는 바(bar) 형태를 갖는 적어도 둘 이상의 임펠러(207)와, 상기 임펠러(207) 사이에서 상기 회전축(205)과 수직 방향으로 설치되어, 교반 과정에서 음식물 쓰레기 사이로 공간을 확보하고, 확보된 공간 사이로 에어를 공급하기 위한 회동 임펠러(209)와, 상기 교반챔버(201)의 하부에 위치한 배출구와 대응하도록 설치되어 음식물 쓰레기의 배출 및 이송을 제어하는 배출 시스템(230)으로 이루어진다.
여기서, 상기 배출 임펠러(213)는 상기 임펠러(207)와 동일 구조로 설치되며, 교반 챔버(201)의 저면에 밀착하도록 사선 방향으로 설치되는 블레이드(215)를 구비한다. 따라서, 배출 임펠러(213)의 회전 동작은 음식물 쓰레기를 배출구로 밀착시켜 가압한다. 상기 배출구는 음식물 쓰레기의 발효가 완료될 때 개방 제어되며, 상기 배출 시스템(230) 또한 연동한다.
상기 에어 인렛부(211)는 교반 챔버(201)의 외부로부터 에어를 공급받아 상기 교반 챔버(201)의 하부로 토출하기 위한 장치로써, 상기 에어 인렛부(211)는 교반 챔버(201)의 내부에서 고정 설치된다.
상기 회동 임펠러(209)는 회전축(205)으로부터 수직으로 연장되는 연동축(243)과, 상기 연동축(243)의 종단부에서 회동 가능하도록 체결되어 회전 방향의 반대방향으로 공간을 확보한 후 에어를 공급하도록 유선형 구조의 에어포일(241)을 포함하며, 상기 에어포일(241)은 상기 회전축(205)의 내부에 설치되는 에어 공급관로(221)와 연통하고, 상기 에어 공급관로(221)는 회전축(205)의 회전 상태에서 에어를 제공받기 위한 브러쉬(223)와 연통하며, 상기 브러쉬(223)는 에어 인렛부(211)로부터 공기 공급이 이루어진다.
상기 브러쉬(223)는 고정 설치된 에어 인렛부(211)와 회전 가능하도록 설치되는 회동 임펠러(209) 사이에서 에어 공급을 안정적으로 수행하기 위한 장치이다. 상기 브러쉬(223)는 도 3에서 인지되는 바와 같이, 에어 공급 위치에 대응하는 회전축(205) 상으로 다수 개의 천공(309)을 형성하고, 천공이 형성된 상단부와 하단부에 각각으로 상부 베어링(301) 및 하부 베어링(303)을 장착한 후, 두 개의 베어링(301, 303)을 수용하는 원통형 구조의 브러쉬 커버(305)가 체결되며, 상기 브러쉬 커버(305)의 일단으로 파이프(307)를 연장하여 상기 에어 인렛부(211)와 연통하도록 한다.
이와 같이 구성되는 브러쉬(223)는 회전축(205)의 회전 상태와 관계없이 브러쉬 커버(305)에 내설되는 베어링(301, 303)에 의해 고정 상태를 유지할 수 있으며, 에어 인렛부(211)로부터 유입된 에어는 브러쉬 커버(305)의 내측으로 유입된 후, 상기 다수 개의 천공(309)을 통해 상기 에어 공급관로(221)로 에어 공급이 이루어지는 것이다. 이러한 메카니즘을 이용할 경우, 상기 브러쉬(223)는 회전축(205) 임의 위치에 설치될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 회동 임펠러(209)를 나타낸 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 단면이 유선형 구조를 갖고 리딩에지(Leading Edge: 403)의 곡률이 작은 에어포일(241)의 트레일링 에지(Trailing Edge :401)로 다수 개의 토출구(405)가 마련되고, 상기 에어포일(241)의 단면에 위치하여 상기 다수 개의 토출구(405)와 연통하는 연통 파이프(409)를 구비하며, 상기 연통 파이프(409)의 종단에 체결되는 설치 베어링(413)과, 상기 설치 베어링(413)의 외주면 상으로 끼움 결합되는 연통축(243)의 단부에서 상기 설치 베어링(413)의 이탈을 방지하는 너트(411)가 체결된다.
또한, 상기 에어포일(241)의 하부면에는 역회전 시 회전부하를 유도하여 상기 에어포일(241)의 구동 방향을 전환하기 위한 저항유도 돌출부(407)가 부착된다.
이와 같이 구성된 회동 임펠러(209)는 설치 베어링(413)에 의해 상기 연동축(243)을 중심으로 회동 가능하며, 상기 교반 챔버(201)로 음식물 쓰레기가 적재된 후 회동 임펠러(209)가 회전할 때, 에어포일(241)의 리딩 에지(403)에 의해 적재된 음식물 쓰레기가 분리되어 상기 트레일링 에지(401) 부분에서 빈공간이 형성된다.
이는, 회동 임펠러(209)의 회전 방향으로 리딩 에지(403)가 형성되고, 리딩 에지(403) 보다 직경이 큰 트레일링 에지(401)가 후방에 위치함에 따라, 에어포일(241)의 회전 시 트레일링 에지(401)의 근접 위치에서 공간부가 형성되는 것이다. 이러한 공간부는 토출구(405)를 통해 공급되는 에어가 음식물 쓰레기 내부로 용이하게 침투되며, 적재된 음식물 쓰레기 내부로 공급된 에어는 발효제의 활성화를 유도하여 발효 시간이 단축된다.
한편, 본 발명에서 제시하는 에어포일(241)은 회전 방향의 전방으로 리딩 에지(403)를 형성하고, 리딩 에지(403) 보다 직경이 큰 트레일링 에지(401)는 후방에 위치하도록 함에 따라, 상기 회전축(205)의 회전 방향이 전환되는 경우, 에어포일(241)의 회전 부하를 유도하게 된다. 따라서, 상기 에어포일(241)의 저면에는 저항유도 돌출부(407)를 마련하며, 상기 저항유도 돌출부(407)는 회전축(205)의 역 회전 시 회전부하를 유도한다.
상기 저항유도 돌출부(407)로 인한 회전부하는 상기 에어포일(241)의 방향을 전환시켜 상기 리딩 에지(403)가 회전 방향의 전방으로 위치하도록 재설정된다. 즉, 상기 저항유도 돌출부(407)는 트레일링 에지(401) 방향으로 회전할 때 부하가 발생하도록 평면을 형성하고 있음에 따라, 상기 회전축(205)의 회전 방향이 전환되어 에어포일(241)의 트레일링 에지(401)가 전방으로 향하여 회전하면, 저항유도 돌출부(407)는 음식물 쓰레기에 의해 과부하를 받게 된다. 이러한 과부하는 상기 에어포일(241)의 트레일링 에지(401)를 도면의 하향으로 회전시켜 상기 리딩 에지(403)가 회전 방향의 전방에 위치하게 된다.
따라서, 상기 리딩 에지(403)는 회전축(205)의 회전 방향에 관계없이 항시 회전방향의 전방에 위치하며, 트레일링 에지(401)의 근접 위치에는 공간부를 형성하며, 상기 토출구(405)에서 공급되는 에어는 음식물 쓰레기 내부로 충분히 공급된다.
음식물 쓰레기 내부로 충분한 양의 에어를 공급하는 것은, 발효제에 필요한 공기를 공급하는 것으로, 본 발명에서는 악취 제거에 유용하고, 내고온성을 높일 뿐만 아니라 호기성을 높여 음식물 쓰레기의 분해 효율을 높일 수 있는 미생물 발효제를 제공한다.
먼저, 본 발명에서 적용하는 악취 제거 및 내 고온성을 갖는 발효제로써, 고농도 유기물과 고온에 적응시킨 내고온성 악취유용 사상균과, 기질천이관계를 고려하고 악취유용성이 매우 우수한 사상균과, 바실러스 균에 속하는 내고온성 및 고온성이며 광범위 기질이용성을 가진 기질 분해균과 악취 유용균과, 고농도 유기물에 적응성을 가진 고온성 방선균과, 고농도 유기물에 적응성을 가지면서 고온에 적응시킨 내고온성 방선균을 포함하는 악취유용 미생물들로 이루어진다.
상기 내고온성 악취유용 사상균은, 아스퍼질러스 니거(Aspergillus niger), 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae), 페니실리움 에스피피(Penicillium spp.), 뮤코르 에스피피(Mucor spp.), 트리쵸데르마 비리드(Trichoderma viride), 체팔로스포리움 아크레모니움(Cephallosporium acremonium), 아이싸첸키아 오리엔탈리스(Issatchenkia orientalis)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합균이 바람직하다.
또한, 상기 기질천이 관계를 고려하고 악취유용성이 매우 우수한 사상균은, 캔디다 에스피피(Candida spp.), 아르쓰로박터 에스피피(Arthrobacter spp.), 노카르디아 에스피피(Nocardia spp.)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합균이 바람직하다.
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그리고, 상기 고농도 유기물에 적응성을 가지면서 고온에 적응시킨 내고온성 방선균은, 스트렙토마이세스 그리슈스(Streptomyces griseus), 스트렙토마이세스 글로비스포리어스(Streptomyces globisporius), 스트렙토마이세스 플라부스(Streptomyces flavus)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 혼합균인 것이 바람직하며, 상기 광범위 기질이용성을 가진 기질 분해균과 악취 유용균은, 프슈도모나스 푸티다 엔엘알아이-엑스50(Pseudomonas putida NLRI-X50), 코리네박테리움 에스피피(Corynebacterium spp.), 스타필로코쿠스 렌투스(Staphylococcus lentus), 마이크로코쿠스 리래(Micrococcus lylae)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합균인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 전술된 내 고온성 발효제와 더불어, 호기성을 높여 음식물 쓰레기의 분해 효율을 높일 수 있는 미생물 발효제를 혼합 제공한다. 즉, 내고온성 방선균을 포함하는 악취유용 미생물과 더불어, 바실러스 아밀로리퀴파시엔스 (Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 렌티모버스 (Bacillus lentimorbus), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 사카로마이세스 세르비재(Saccharomyces cerevisae)로 구성된 미생물을 혼합하여 음식물 쓰레기의 고속 발효를 유도한다.
상기 바실러스 아밀로리퀴파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 렌티모버스 (Bacillus lentimorbus), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 사카로마이세스 세르비재(Saccharomyces cerevisae)를 영양액체 배지에서 배양하며, 배양된 미생물들을 수분조정제인 흡착제(밀기울, 왕겨, 톱밥, 쌀겨 등)를 사용하여 건조한다.
또한, 건조된 미생물과 흡착제의 혼합제를 분쇄하여 발효제로 만들어 상기 내 고온성 발효제와 혼합한다. 따라서, 내 고온성 발효제와 미생물 발효제가 혼합된 발효제를 설정된 시간 단위로 교반 챔버(201)에 투입하여 음식물 쓰레기와 혼합되도록 교반 한다.
즉, 이와 같이 구성된 미생물 발효제를 교반 챔버(201)로 공급한 후, 임펠러(207), 회동 임펠러(209)를 통해 시간당 2∼3분 교반을 수행한다. 이때 상기 회전축(205)은 주기적으로 회전방향을 전환시켜 미생물 발효제와 음식물 쓰레기 간의 균일한 혼합이 이루어지도록 하고, 더불어 음식물 쓰레기 내부로 적정량의 에어가 공급되도록 한다.
음식물 쓰레기 투입량에 따라 자동적으로 감지되어 미생물 발효제가 24시간 동안 2∼3번 투입되도록 하되, 미생물 발효제는 음식물 쓰레기 투입량의 15w% 내지 20w%가 적절하다. 그리고, 상기 회동임펠러(209) 및 에어인렛부(211)를 통해 공급되는 에어는 호기성 미생물의 조건을 충족할 수 있는 통상의 공기 공급량으로 정의된다.
201 : 교반 챔버 203 : 구동모터
205 : 회전축 207 : 임펠러
209 : 회동 임펠러 211 : 에어 인렛부
213 : 배출 임펠러 215 : 블레이드
221 : 에어 공급관로 223 : 브러쉬
230 : 배출 시스템 241 : 에어포일
243 : 연동축 301 : 상부 베어링
303 : 하부 베어링 305 : 브러쉬 커버
307 : 파이프 401 : 트레일링 에지
403 : 리딩 에지 405 : 토출구
407 : 저항유도 돌출부 409 : 연통 파이프
411 : 너트 413 : 설치 베어링
205 : 회전축 207 : 임펠러
209 : 회동 임펠러 211 : 에어 인렛부
213 : 배출 임펠러 215 : 블레이드
221 : 에어 공급관로 223 : 브러쉬
230 : 배출 시스템 241 : 에어포일
243 : 연동축 301 : 상부 베어링
303 : 하부 베어링 305 : 브러쉬 커버
307 : 파이프 401 : 트레일링 에지
403 : 리딩 에지 405 : 토출구
407 : 저항유도 돌출부 409 : 연통 파이프
411 : 너트 413 : 설치 베어링
Claims (7)
- 음식물 쓰레기를 고속 발효시키기 위한 장치에 있어서,
교반 챔버(201)의 상부로 장착되는 구동모터(203);
상기 구동모터(203)의 구동축과 체결되어 교반챔버(201)의 내부 중앙으로 연장되는 회전축(205);
상기 회전축(205)과 수직 방향으로 체결되고 상기 교반챔버(201)의 하단에 위치하여 미생물 발효가 완료된 음식물 쓰레기를 배출구로 토출하기 위한 배출 임펠러(213);
상기 배출 임펠러(213)의 상부에 위치하며 상기 교반챔버(201)의 하부에서 공기를 공급하도록 고정 설치되는 에어 인렛부(211);
상기 음식물 쓰레기와 발효제를 지속적으로 혼합시키기 위해 상기 회전축(205)과 수직 방향으로 설치되는 바(bar) 형태를 갖는 적어도 둘 이상의 임펠러(207);
상기 임펠러(207) 사이에서 상기 회전축(205)과 수직 방향으로 설치되어, 교반 과정에서 음식물 쓰레기 사이로 공간을 확보하고, 확보된 공간 사이로 에어를 공급하기 위한 회동 임펠러(209);
상기 교반챔버(201)의 하부에 위치한 배출구와 대응하도록 설치되어 음식물 쓰레기의 배출 및 이송을 제어하는 배출 시스템(230)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 배출 임펠러(213)는 상기 임펠러(207)와 동일 구조로 설치되며, 상기 교반챔버(201)의 저면에 밀착하도록 사선 방향으로 설치되는 블레이드(215)를 구비하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 에어 인렛부(211)는 교반 챔버(201)의 외부로부터 에어를 공급받아 상기 교반챔버(201)의 하부로 토출하기 위한 장치로써, 상기 교반 챔버(201)의 내부에서 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 회동 임펠러(209)는 회전축(205)으로부터 수직으로 연장되는 연동축(243) 및
상기 연동축(243)의 종단부에서 회동 가능하도록 체결되어 회전 방향의 반대방향으로 공간을 확보한 후 에어를 공급하도록 유선형 구조의 에어포일(241)로 구성되며;
상기 에어포일(241)은 상기 회전축(205)의 내부에 설치되는 에어 공급관로(221)와 연통하고, 상기 에어 공급관로(221)는 회전축(205)의 회전 상태에서 에어를 제공받기 위한 브러쉬(223)와 연통하며, 상기 브러쉬(223)는 에어 인렛부(211)로부터 공기 공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 브러쉬(223)는 에어 공급 위치에 대응하는 회전축(205) 상으로 다수 개의 천공(309)을 형성하고, 천공이 형성된 상단부와 하단부에 각각으로 상부 베어링(301) 및 하부 베어링(303)을 장착한 후, 두 개의 베어링(301, 303)을 수용하는 원통형 구조의 브러쉬 커버(305)가 체결되며, 상기 브러쉬 커버(305)의 일단으로 파이프(307)를 연장하여 상기 에어 인렛부(211)와 연통하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 고속 발효 장치.
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WO2017131333A1 (ko) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | 주식회사 승광 | 슬러지 발효 감량장치 |
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