KR100189383B1 - A high speed degrading system for organic waste with batch unit auto fermentation - Google Patents
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Abstract
90. 9. 1. 이후 출원건은 요약서가 원래 없습니다.90. Since September 1, there are no original abstracts.
Description
본 발명은 가축등의 동물의 배설물 또는 식물의 폐기성 유기체를 공기중에서 호기성 분해처리하여 제거하는 고속분해처리기에 관한 것이다. 특히 이들 유기성 폐기물을 완전 분해하여 최종 배출시에는 정제된 물 이외에는 전혀 유기성 오니등의 찌끼의 배출이 전무하도록 구성된 뱃치 유니트식 자가 발효에 의한 유기성 폐기물의 고속 분해처리 시스템에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-speed decomposition processor for aerobic decomposition treatment and elimination of animal waste such as livestock or waste disposal organisms of plants. The present invention relates to a system for rapidly decomposing organic wastes by self-fermentation in a batch unit in which the organic wastes are completely decomposed and discharged at the time of final discharge without any discharge of organic sludge except for purified water.
소, 돼지, 닭등을 대단위로 집단사육하는 경우 이들이 배설하는 분뇨와 기타 사료찌끼 등은 구성상 유기물의 집합체로서 그대로 배출시 부영양화에 따른 수질, 토양오염의 근원이 되는 것이다. 따라서 이들을 신속히 분해하고자 소각처리하고 있으며, 이 경우 2차 대기오염이 발생되고 있기에 퇴비화 시키는 방법들이 다양하게 재공되고 있다. 예를들어 유럽특허 EP0097217A는 퇴비를 컨베이어 벨트로 이송시켜주면서 혼합하므로서 퇴비화를 호기성하에 촉진시키고 있다. 영국특허 GB 300607A는 쳄버내에서 유기성 폐기물을 공기순환이 잘되도록 반전시켜주어 퇴비화하고 있다. 그외에 시스템으로서 하부폭기조에서 공기를 공급하고 서서히 교반시키는 활성오니법이 이용되며 슬러리는 모아서 건조 처리하고 있다. 이같은 처리시스템 외에도 다양한 방법이 제공되고 있으나 기본원리는 폐유기물을 적당한 습도와 온도 그리고 공기의 공급으로 미생물이 생육하므로서 분해처리된다는 것이며, 최종적인 산물은 퇴비인 것이다.When cattle, pigs, chickens, etc. are raised in bulk, manure and other feed feces are excreted as aggregates of organic matter in the composition, and they become the source of water quality and soil pollution due to eutrophication. Therefore, they are incinerated in order to disassemble them rapidly. In this case, secondary air pollution is occurring, and various methods of composting are being carried out. For example, European patent EP0097217A promotes composting aerobically by mixing and conveying the compost to a conveyor belt. UK patent GB 300607A composts organic wastes in the chamber by inverting them to ensure good circulation of air. In addition, an activated sludge method in which air is supplied from a lower aeration tank and stirred slowly is used as a system, and the slurry is collected and dried. In addition to these treatment systems, various methods are provided, but the basic principle is that decomposing the waste organic matter by microbial growth with appropriate humidity, temperature and air supply, and the final product is compost.
이같은 퇴비화에도 한계가 있으며 퇴비화도 없이 그대로 분해 제거시켜 모든 유기물의 분해산물이 잔류될 수 없는 시스템의 제공은 아직 제시된 바 없고 단지 소각처리 시스템이 일부 이용되고 있으나 소각시 발생되는 2차 공해는 피할 수 없는 것이다.There is a limit to such composting, and it is not yet possible to provide a system in which the degradation products of all organic matter can not be remained without decomposing without composting. However, only a part of the incineration treatment system is used, but the secondary pollution It is not.
본 발명은 유기물질로 구성되는 각종 동물분뇨, 유체 그리고 식물유체등을 단위체로 구성되는 독립된 뱃치 발효조를 다수개 연속 연결시켜주어 가능한한 많은 시간, 많은 공기가 적당한 습도, 온도하에 유기물이 지속케하여 자생 미생물의 생육을 조장하여 유기물이 CO, NO의 형태로 공중분해토록 하므로서 최종적인 배출시 깨끗한 물만이 잔류토록 하는 시스템의 제공에 있는 것이다.In the present invention, a plurality of separate batch fermentation tanks composed of an animal manure, a fluid, and a plant fluid composed of organic materials are continuously connected, so that the organic material is maintained for as much time as possible, This is to provide a system in which organic matter is allowed to air-decompose in the form of CO and NO by promoting the growth of self-sustaining microorganisms so that only clean water remains in the final discharge.
제1도는 본 발명의 전체적인 구성도.FIG. 1 is a general configuration diagram of the present invention. FIG.
제2도는 본 발명의 부분 분해구성도임.Figure 2 is a partial exploded view of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
가 : 발효조 나 : 분뇨슬러리공급조절부≪ tb > < tb >
다 : 동력교반부 라 : 이송순환도관부C: Power stirring section: Transfer circulating pipe section
1a, 1b, 1c : 단위발효조 3 : 분뇨수급조절조1a, 1b, 1c: unit fermentation tank 3: manure supply /
3a : 분뇨슬러리배출구 4 : 회전로터3a: Paste slurry outlet 4: Rotary rotor
5 : 날개, 6 : 로터 구동모터,5: wing, 6: rotor drive motor,
6a : 전동수단 7a, 7b : 각 발효조별 재순환펌프6a: Transmission means 7a, 7b: Recirculation pump for each fermentation group
8 : 슬러리 공급도관 8a, 8b : 각 발효조별 공급로8: slurry supply conduit 8a, 8b: supply path for each fermentation group
9 : 기공발효매질 10 : 1차 침전조9: Porcine fermentation medium 10: Primary sedimentation tank
11 : 에어공급수단 12 : 2차 침전조11: Air supply means 12: Secondary settling tank
10a : 가스배출구 15, 15a : 각 발효조별 재순환공급로10a: gas discharge port 15, 15a: recirculation supply path for each fermentation group
20 : 수저류부 25 : 메인이송로20: Water storage section 25: Main transport path
30 : 퇴수로30: As the water is removed
본 발명은 유기(有機)성 폐기물을 표면에 흡작시켜 서서히 교반 마찰하므로서 미생물 생육조장으로 유기물을 분해시켜주는 기공 발효매질(9)입자들이 채워져 있고 상부가 개방되고 하부에는 수저류부(20)가 있으며 중앙의 회전로터(4)의 회전으로 상기한 기공발효매질(9)입자들간의 교반, 마찰을 유도하여 공기유통이 가능토록 구성한 다수의 뱃치 유니트식의 통형발효조(1a)(1b)(1d)(1e)들이 병렬 배치되어져 있는 발효조(가)와, 상기한 발효조 각각에 적량의 슬러리 형태의 분뇨를 공급 및 순환토록 하는 분뇨수급 조절조(2)가 병설되어 슬러리 공급도관(8)으로 폐기성 유기물 슬러리가 항시 일정 수위로 유지토록 하는 분뇨슬러리 공급조절부(나)와, 상기한 발효조내에 회전 가능토록 장입되어 구동모터의 구동에 따라 회동하는 회전로터(4)와 이것에 부착되어진 날개(5)의 회전으로 기공발효매질(9) 입자들의 교반, 마찰, 순환을 유도하는 동력교반부(다)와, 상기한 발효조들, 수공급조절부, 침전조 및 에어공급수단간을 상호 연계하면서 이동 순환이 가능토록 하는 도관, 펌프, 구동모터로 구성되는 이동 순환도관부(라)로 구성되어 있다.In the present invention, particles of pore-forming fermentation medium (9) for decomposing organic matters into a microorganism growing organism are filled up by sucking organic wastes on the surface and slowly rubbing with agitation, and the upper part is opened and the water storage part A plurality of batch unit type tubular fermentation tanks 1a, 1b (1d, 1d, 1d, 1d, 1d, 1d, 1d, 1d, 1d, (1) are arranged in parallel, and a manure supply and reception regulating tank (2) for feeding and circulating an appropriate amount of slurry in the form of slurry to each of the fermentation tanks (2), a rotating rotor (4) which is rotatably loaded in the fermentation tank and rotates in accordance with the driving of the driving motor, and a rotating body A power agitating part (c) for inducing agitation, friction and circulation of particles of the pore-forming fermentation medium (9) by rotation of the blade (5), and a power agitating part And a moving circulation conduit part (d) composed of a conduit, a pump, and a driving motor that enables the circulation while being linked with each other.
본 발명에서 발효조(가)는 상부가 개방되고 하측은 도관연결부 이외에는 폐쇄된 토형구조로서, 제1차발효조(1a)의 경우 그 내부에 로터구동모터(6)의 구동축에 회전로터(4)를 직결시켜주고 측방향으로는 전동수단 (30)에 의하여 인접한 발효조내의 회전로터들(4a)(4b)(4c)이 회전가능토록 연결하였으며, 하부에는 수저류부(20)가 구성되어 내장된 기공발효매질(9) 입자들이 부유토록 하였고 하부 선단에 1차 슬러리 공급로(2b)를 연통시키되 첵크밸브(2a)를 설치하여 역유입을 차단하였으며, 에어 공급수단(11)의 에어공급도관(11a)의 선단이 수저류부에 장입되도록 하였으며, 1차 발효조의 생부에는 또다시 재공급로(15)의 선단이 분무 가능토록 배치되었으며, 메인 이송로(25)에서 1차 재순환펌프(7a)의 흡입작용으로 흡입된 슬러리도 재분무 가능토록 1차재순환로(15)의 선단도 배치되어져 있는 구조이다. 이같은 1차 발효조(1a)와 동일한 형태의 2차, 3차, 4차, 5차... 발효조들(1b)(1c)(1d)(1e)이 병렬배치되어 있으되 이들은 메인이동로(25)와 1차 슬러리 공급로(2b)와 같이 첵크밸브들 (2a-1)(2a-2)(2a-3)(2a-4)중간에 개재되어서 2차, 3차, 4차, 5차, 6차 슬러리 공급로 (2b-3)(2b-4)(2b-5)단위별로 2차 침전조(10')3차 침전조들에서.. 나온 2차 재공급로(10a-1)들이 발효조 상부에 분무가능토록 배설된 것 이외에는 그 구조를 동일하게 하였다.In the case of the first fermentation tank 1a, a rotating rotor 4 is attached to the driving shaft of the rotor driving motor 6 in the fermentation tank (A), in which the upper part is opened and the lower side is closed except for the conduit connecting part. And the rotating rotors 4a, 4b and 4c in the adjacent fermentation tank are rotatably connected to each other by the transmission means 30 in the lateral direction and the water storage portion 20 is formed in the lower portion, The fermentation medium 9 particles are allowed to float and the primary slurry feed passage 2b is communicated with the lower end of the feed passage 2b, The primary end of the primary re-circulation pump 7a in the main transfer path 25 was arranged so that the tip of the re-supply path 15 could be sprayed again in the raw part of the primary fermentation tank. In order to enable the spraying of the slurry sucked in by the suction action, Is also disposed. The fermentation tanks 1b, 1c, 1d and 1e of the same type as those of the primary fermentation tank 1a are arranged in parallel, (2a-1) 2a-2, 2a-3, 2a-4 such as the primary slurry supply path 2b and the secondary slurry supply path 2b, , Secondary slurry supply passages (2b-3), (2b-4) and (2b-5) Except that it was sprayed to the upper part.
본 발명에서 회전로터(4)에 설치되는 날개(6)의 형태는 기공 발효 매질의 회전·교반이 가능한 것이면 어느 형태라도 사용가능하다. 기공발효매질(9)은 물보다 비중이 낮고 내부에 다수의 기공을 갖는 형태이면 합성수지 발포재, 무기질 발포재 또는 기타 천연 경량재가 모두 사용가능하다.In the present invention, the shape of the vanes 6 provided in the rotating rotor 4 may be any shape as long as it is capable of rotating and stirring the pore-forming fermentation medium. If the pore-forming fermentation medium 9 has a specific gravity lower than that of water and has a large number of pores therein, synthetic resin foamed material, inorganic foamed material or other natural lightweight material can be used.
본 발명에서 기공발효매질은 1차에서 말단 발효조로 갈수록 입경이 작아지도록 구성하므로서 점차 미세화 되는 유기물의 분해를 보다 원활히 한다. 직경은 10-20mm정도의 것을 1차 발효조에 투입하고 1~2mm의 차이를 두고 점차 미세화하는 것이 좋다.In the present invention, the pore-size fermentation medium is configured to have a smaller particle size from the first stage to the terminal fermentation tank, thereby facilitating the decomposition of the gradually-finer organic substances. It is recommended that the diameter of 10-20 mm be put into the primary fermentation tank and gradually finely divided by a difference of 1 to 2 mm.
본 발명의 슬러리공급 조절부(나)는 1차, 2차 발효조들(1a)(1b)의 저부의 수저류부들(20)(20a)(20a)(20b)(20c)(20d)(20e)이 항상 일정수준의 물과 분뇨가 유지될 수 있도록 분뇨수급조절조(2)의 하부의 분뇨 슬러리 공급구(8)가 각각의 발효조들에 있는 공급로들(2b-1)(2b-2)(2b-3)(2b-4)에 의하여 연통되어져 있다.The slurry feed regulating unit (b) of the present invention comprises water reservoirs 20 (20a) 20a, 20b, 20c, 20d, 20e (20e) at the bottom of the primary and secondary fermentors 1a, (2b-1) (2b-2) in each of the fermentation tanks, so that a certain level of water and manure can always be maintained in the manure supply / ) 2b-3 (2b-4).
본 발명의 동력교반부(다)는 로터구동모터(6)의 회전축과 발효조의 회전로터(4)가 일체로 되어져 있으며, 회전로터(4)에는 날개(5)가 2 이상 부착 되어져 있으며 각각의 발효조에 있는 회전로터는 벨트 또는 체인등의 전동수단(30)에 의하여 로터구동모터(6)와 연결되어져 동시에 일정속도로 또는 변속된 속도로 구동되도록 하였다. 회전로터의 회전속도는 발효초기에는 지연되나 하절기와 같은 고온다습시에는 좀더 많이 회전시키며, 바람직하게는 1일 1∼5회정도가 유익하다. 즉, 유기물의 농도와 주변환경에 따라 속도를 가감하므로서 호기성 미생물의 최적성장환경을 부여한다.The power stirring portion C of the present invention is characterized in that the rotary shaft of the rotor drive motor 6 and the rotary rotor 4 of the fermentation tank are integrally formed and two or more blades 5 are attached to the rotary rotor 4, The rotating rotor in the fermenter is connected to the rotor driving motor 6 by means of a transmission means 30 such as a belt or a chain, and is driven at a constant speed or at a shifted speed. The rotation speed of the rotating rotor is delayed at the beginning of fermentation, but it rotates more when the temperature and humidity are high, such as the summer, and preferably about 1 to 5 times per day is advantageous. That is, the optimum growth environment of aerobic microorganisms is given by increasing or decreasing the rate depending on the concentration of the organic matter and the surrounding environment.
본 발명의 이송순환 도관부(라)는 메인이송로(25)가 각각의 발효조 하부 측의 공급로들(2b-1)(2b-2)(2b-3)(2b-4)들과 연결되도록 하되 각 발효조마다 별도의 재순환로(15)(15a)... 들이 설치되어져 재순환 공급펌프들(7a)(7b)...의 작동으로 연속재순환토록 하며, 3∼5개의 발효조 마다 중간침전조들(10)(10a)...을 메인 이송로의 하측에 설치도록 하였다. 상기한 1차 중간 침전조(10)의 경우에는 상부에 가스배출구(10a)가 적어도 수저류부(20)의 수면보다 높게 설치하고, 하부에는 별도의 공급펌프들(10')(10a')...이 설치되어 1차 발효조(1a)의 폐기물 공급로(16)에 연계토록 하며, 2차중간 침전조(12)의 경우에도 동일 형태로 구성하여 다른 발효조에 중간 공급토록 하는 것이다. 최종적인 퇴수로(30)는 최종 발효조의 재순환 펌프를 초과한 매인이송로(25)의 끝단이 된다.The transferring circulation conduit part (d) of the present invention is arranged so that the main transfer path 25 is connected to the supply paths 2b-1, 2b-2, 2b-3 and 2b-4 on the lower side of each fermenter Each of the fermentation tanks is provided with separate recirculation passages 15 and 15a for continuous recirculation by the operation of the recirculation feed pumps 7a and 7b, (10) 10a are provided below the main transfer path. In the case of the first intermediate sedimentation tank 10, the gas discharge port 10a is installed at a higher level than the water level of the water storage section 20, and separate supply pumps 10 ', 10a' are provided at the lower part. .. are connected to the waste supply path 16 of the primary fermentation tank 1a and the secondary intermediate sedimentation tank 12 is constructed in the same form to be supplied to the other fermentation tank in the middle. The final dehydrating passage 30 is the end of the main conveying passage 25 exceeding the recycling pump of the final fermenter.
본 발명의 각 발효조의 수저장부에는 별도의 에어공곱로(11a)(11b)... 들이 각각 설치되어져 그 일단은 에어공급수단(11)과 연결되므로서 수저류부에 에어가 공급되게 하였다. 본 발명에서 에어공급수단은 공기 압축기 형태의 것은 어떠한 형태라도 가능하다.In the fermenter according to the present invention, separate air passages 11a, 11b,... Are respectively provided in the water reservoir, and one end thereof is connected to the air supply means 11 so that air is supplied to the water storage portion. In the present invention, the air supply means may be of any type in the form of an air compressor.
이상의 구조적 특징에 따른 발효 작동 관계를 살펴본다.The relationship between the fermentation behavior according to the above structural features is examined.
분뇨수급조절조(3)의 수위를 각 발효조의 수저류부(20)의 목표한 수준이 되도록 설정하여 놓고 발효조의 상부에서 기공발효매질(9)을 재순환로(15)와 1차재공급로(16)를 덮지 않은 수준까지 채워놓는다. 기공발효매질은 물보다 비중이 낮기 때문에 수저장부의 물 아래로 내려갈 수 없어 부유하게 되며 각 펌프와 구동모터를 구동시켜준다. 회전로터(4)가 서서히 회전하는 가운데 슬러리 형태의 분뇨가 1차재순환로(15)를 통하여 1차 발효조(1a)의 상부에 폐기물이 분무되면 기공 발효매질(9) 입자의 표면에 이들이 부착되어 매질의 교반, 회전, 마찰등의 운동에 따라서 서서히 하강하면서 미생물의 생육에 의해 NOX, COX, SOX등의 기체로 분해제거 된다. 수저류부(20)까지 하강이 되면 1차 슬러리공급로(2b)를 통하여 메인이송로(25)로 하강하면서 다른 쪽으로 이송하다가 다시 1차재순환로(15)에서 재순환 펌프(7a)의 작동으로 흡입되어 1차 발효조(1a)의 상부에 재분무 되는 것이다. 이같은 작동이 반복됨에 따라 유기물은 점차 미세화 되며 수저류부(20)의 수면 보다 높게 공급된 것은 자중에 의하여 부분 적으로 2차 발효조(1b)로 이동하여 순환 발효 과정이 1차 발효조 처럼 반복되는 것이다. 어느 정도 반복이 되면서 미량이 메인이송로를 타고 이송하다가 상당히 규모가 큰 폐기물은 중간침전조(10)에 수집되어 펌프(10b)의 작동으로 다시 재순환 되도록 하여 미분해물은 다시 분해시켜준다. 이같은 일련의 각 발효조별 분해시 에어공급수단(11)을 통하여 각 발효조의 수저장부에 공기를 공급하므로 더욱 원활한 호기상태를 유지시켜 준다.The level of the manure supply and demand regulating tank 3 is set to be the target level of the water storage section 20 of each fermenter and the pore fermentation medium 9 is fed from the upper part of the fermenter to the recycle path 15 and the first material feed path 16) to the uncovered level. Because the pore fermentation medium has a specific gravity lower than that of water, it can not go down under the water in the water reservoir and floats and drives each pump and drive motor. When waste is sprayed to the upper part of the primary fermentation tank 1a through the primary recycle furnace 15 while slurry-type manure is slowly rotated while the rotary rotor 4 is slowly rotated, they are attached to the surface of the pore-forming fermentation medium 9 It is decomposed and removed into gases such as NO x , CO x , and SO x by the growth of the microorganism while gradually descending in accordance with the movement of the medium such as stirring, rotation, and friction. When the water is lowered to the water storage portion 20, the water is descended to the main transfer path 25 through the primary slurry supply path 2b and is transferred to the other side. Then, by the operation of the recirculation pump 7a in the primary recirculation path 15 And is sprayed to the upper part of the primary fermentation tank 1a. As the operation is repeated, the organic matter gradually becomes finer, and the feed which is higher than the water surface of the water storage portion 20 is partially transferred to the secondary fermentation tank 1b by its own weight, and the circulation fermentation process is repeated like the first fermentation tank . After a certain amount of repetition, a trace amount is transported along the main transport path, and a considerably large waste is collected in the intermediate sedimentation tank 10 and recirculated by operation of the pump 10b to decompose the undisrupted product again. By supplying air to the bottom of each fermenter through the air supply means 11 during the disassembly of each of the series of fermentation vessels, it is possible to maintain the aerobic condition more smoothly.
작동관계에 설명하듯이 수많은 기공발효매질(9)의 표면적이 대단히 넓으므로 종래 단순 액체 상태 폭기 발효조 보다 수천내지 수십만배의 넓은 호기성 발효표면을 생성시켜주어 호기성 미생물이 그 만큼 활발히 증식되어 유기물의 분해가 수십내지 수백배 증진되는 것이다. 즉, 종래 폭기발효조가 1000평을 그 발효조 요구면적이라할 때 본 발명은 1-2평의 면적에서 수천내지 수십만평의 발효공간 확보가 가능한 것이다.Since the surface area of the pore-forming fermentation medium 9 is very wide as explained in the operation relation, the aerobic fermentation surface is produced by thousands to hundreds of thousands times as much as that of the conventional simple liquid-state aeration fermentation tank, Is improved by tens to hundreds of times. That is, when a conventional aeration fermenter is considered to have a required area of 1,000 pyeong, the present invention can secure a fermentation space of several thousand to several hundred thousand pyeas in an area of 1-2 pyeong.
더 나아가서 기공발효 매질은 그대로 잔류한 채 유기물만 분해 제거되어져 최종적으로 배출시에는 다만 깨끗한 물만이 배출되므로 종래와 같이 슬러리의 후처리가 필요 없으며 가장 완전한 유기성 폐기물 처리 법이 되는 것이다.Further, only the organic matter is decomposed and removed while leaving the pore-forming fermentation medium as it is, and only the clean water is finally discharged at the time of discharging. Therefore, it is the most complete organic waste treatment method without the post-treatment of the slurry as in the prior art.
또한 회전로터의 회전속도가 1일 1~5회 정도의 극 저속이므로 소규모 모터로도 감속시 충분히 기동가능하여 종래 대량의 처리 시스템과는 비교할 수 없는 에너지 절감도 가능한 것이다.Also, since the rotating speed of the rotating rotor is extremely low at about 1 to 5 times a day, even a small-sized motor can be sufficiently actuated at the time of deceleration, so that it is possible to save energy that can not be compared with conventional large-volume processing systems.
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