KR100235447B1 - 입체다단형 다목적 발효장치 - Google Patents

Abstract

[목적]

토지의 효과적인 이용을 도모하고, 발효처리공정에 있어서의 악취가스 및 배수의 문제를 해결하고, 예비 발효에서 숙성에 이르는 모든 공정을 1개의 장치내에서 행할 수 있는 입체다단형 다목적 발효장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[구성]

입체다단형 다목적 발효장치는 발효층(2), 발효층(2)의 정점부에 설치되어 있는 배출구(3), 발효층의 밑에 설치되어 있는 숙성층(4), 숙성층(4)및에 설치되어 있는 예비발효층(6)으로 이루어진다. 각 발효층(2)은 원주방향으로 회전가능한 지지수단(20), 상기 지지수단에 착탈자유롭게 연결되어 있어 발효장치 저면에 대하여 수평방향으로 회전가능한 복수의 교반블레이드(32)를 가지는 교반수단(30), 상기 교반수단의 하측에 설치되어 있는 기체도입수단(40), 개폐 자유로운 이송용개구수단(50), 발효층 정점부에 설치되어 있는 필터수단(60)을 구비한다.

Description

입체다단형 다목적 발효장치

제1도는 본 발명의 입체다단형 다목적 발효장치의 개략을 나타낸 사시도.

제2도는 본 발명의 입체다단형 다목적 발효장치의 단면도.

제3a도는 발효조의 정점면 평면도, b도는 a도의 B-B선을 따른 단면도.

제4도는 제3도의 발효조의 단면도.

제5도는 기체도입수단 부분을 나타낸 확대도.

제6도는 이송용개구수단을 구비한 발효조의 평면도.

제7도는 이송용개구수단을 설명하는 확대도.

제8도는 숙성조를 나타낸 평면도.

제9도는 액체발효조를 나타낸 단면도.

제10도는 제9도의 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 입체다단형 다목적 발효장치 2 : 발효조

3 : 가스배출구 4 : 숙성조

5 : 퇴비인출구 6 : 액체발효조

20 : 지지수단 21 : 지지아암

30 : 교반수단 31 : 교반블레이드 구동축

32 : 교반블레이드 40 : 기체도입수단

50 : 이송용개구수단 60 : 필터수단

본 발명은 입체다단형 다목적 발효장치에 관한 것으로서, 특히 분뇨등의 유기성오니 및 탈수오니, 식품찌꺼기, 부엌쓰레기 등의 유기폐기물 및 유기성폐액을 퇴비화하여 비료로서 재생시키기 위한 유용한 입체다단형 다목적 발효장치에 관한 것이다.

일반적으로 분뇨 등 유기성오니는 95%이상의 높은 함수율을 가진다. 이와 같은 높은 함수율을 가지는 유기성오니 등의 퇴비화처리로서는 고액 분리에 의하여 액체를 활성오니법으로 처리하는 방법 또는 고액분리를 하지 않고, 톱밥 등을 투입하여 수분조정을 행하여 발효시키는 방법 등이 제안되어 있다. 그러나, 액체만을 활성오니법으로 처리하는 방법에서는 질소, 인산 등 처리를 충분히 할 수 없고, 또 처리설비의 설치에도 비용이 소요된다고 하는 문제가 있었다. 한편, 톱밥 등을 투입하여 수분조정을 행하는 방법에서는 오니 뿐만 아니라, 투입한 톱밥 자체도 완전하게 퇴비화하는 것이 필요하다. 그런데, 톱밥은 리그닌 등의 난분해질을 많이 함유하기 때문에, 그 난분해질 성분의 처리가 곤란하여 다량으로 이용할 수 없어 톱밥의 투입량에 한계가 있다.

또, 종래의 퇴비화 처리장치를 이용한 오니의 퇴비화처리에는 통상 반년정도에 걸치는 긴 처리시간, 처리시설을 설치하기 위하여 필요한 넓은 토지, 처리장치로부터 배출되는 악취 및 배수 등의 처리문제, 높은 러닝코스트등 여러 가지의 문제가 있었다.

이들 문제를 해결하기 위하여 예를 들면 처리중의 오니 퇴적물을 반출하여 공기와의 접촉빈도를 많게 하고, 호기성균의 활성을 높여 혐기성균에 유래하는 부패냄새의 발생을 억제하는 등의 대책이 제안되고 있다. 그러나, 처리중의 오니퇴적물과 공기와의 접촉면적이 많아지면, 오니퇴적물은 공냉 냉각되기 때문에, 그 오니퇴적물속에 존재하는 미생물의 활성은 저하하게 된다. 따라서, 상기한 오니퇴적물을 반출하는 방법에서는 공기와의 접촉면적을 증가시켜 혐기성균의 활성을 억제할 수는 있어도, 호기성균의 미생물 활성도 같이 억제되어 버리기 때문에, 발효효율을 증가시키는 것은 곤란하다. 또는 오니퇴적물의 온도를 유지하기 위하여 외부의 열원에 의하여 보온하는 방법도 고려할 수 있느나, 이 방법에서는 장치가 복잡하게 되고, 러닝코스트도 높아져 버린다고 하는 문제가 있다. 또한 외부열원에 의한 증발산에 의하여 함수율이 급격하게 떨어지기 때문에, 미생물의 증식이 감쇠하여 버려, 오니퇴적물의 숙성이 완전하게는 행하여지지 않아 얻어지는 퇴비는 미숙성인 것이 되어버리는 일이 많았다고 하는 중대한 문제가 있다.

이상과 같이, 여러 가지의 노력에도 불구하고, 종래의 퇴비화처리장치에서는 오니퇴적물을 충분히 퇴비화처리할 수는 없었다. 따라서, 종래의 장치로 얻어진 퇴비에는 악취가 잔존하고 있을 뿐만 아니라, 그대로 토양에 시비한 경우에는 수분부족에 의하여 감쇠하고 있던 퇴비속의 미생물이 환경온도의 상승에 의하여 재발효하기 때문에, 토양속의 질소분을 반대로 흡수하고, 농작물에는 질소가 충분하게 골고루 미치지 않아 오히려 질소기아를 일으킨다고 하는 문제가 있었다.

또한, 오니퇴적물의 퇴비화처리를 행할 때에는 어느 정도의 기간, 오니퇴적물을 발효숙성시키기 위하여 저장하지 않으면 안되고, 퇴비화 처리공정에서의 혐기성균의 증식에 의한 악취의 발생 및 오니퇴적물에 유래하는 배수의 처리라고 하는 문제도 있었다. 이들 악취 및 배수의 문제는 최근의 도시화 영향에 의하여 처리시설용의 넓은 토지를 취득하는 것이 곤란하게 되어 주택지와 인접한 지역에 처리시설을 설치할 수밖에 없는 상황하에서는 특히 고려하지 않으면 안되는 문제로 되어 있다. 또, 토지취득의 곤란성을 감안하여 좁은 지표면적에 설치할 수 있는 처리시설이 필요하게 되어 있다.

한편, 식품찌꺼기, 부엌쓰레기 등의 유기성 폐기물 또는 유기성폐액의 퇴비화처리로서는 토양속에서의 혐기성균에 의한 발효분해 등의 방법이 종래부터 행하여지고 있다. 토양의 자정작용을 이용한 이 방법은 소량의 유기성 폐기물 등의 처리에는 적당하나, 다량의 유기성 폐기물의 처리에는 부적당하였다. 또, 유기성 폐기물 등 그것의 악취, 혐기성균에 의한 발효 과정에 있어서 발생하는 악취 등의 문제가 있다. 또한, 도시부 또는 도시 근교부에서는 토양 즉 토지를 확보하는 것이 곤란하다고 하는 큰 문제가 있다.

또, 악취 등의 발생문제는 생활잡배수처리 뿐만 아니라, 수육, 어육 등의 가공공장 등에 있어서도 심각한 문제가 되기 시작하고 있다. 이들 가공공장에서는 배수 등을 그대로 하천 해양 등에 방류하고 있고, 아무런 대책도 취하지 않고 있는 것이 현상이다.

따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하는 입체다단형 다목적 발효장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로는 이하의 점을 해결한 입체다단형 다목적 발효장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

① 토지의 효과적인 이용을 도모한다.

② 강제적인 급배기를 행함으로써 장치내부환경을 항상 정압환경으로 유지하고, 발효처리 공정중의 악취가스의 발생을 억제한다.

③ 호기성균을 주체로 하는 미생물의 활성을 증장시켜 발효효율을 높임과 동시에 혐기성균의 활성을 억제하여 악취가스의 발생을 억제한다.

④ 외부열원 등을 이용하지 않고, 생물화학적 작용에 의한 발열을 최대한으로 이용하여 오니퇴적물의 온도를 보온유지하고, 미생물활성을 증장시켜 발효효율을 증가시킨다.

⑤ 또한, 생물화학적 작용에 의한 발열에 의하여 수분을 자연 증발산시켜 종래 발생하였던 배수를 억제한다.

⑥ 미생물의 변천에 가장 적합한 환경조성을 행하여 생물화학적 작용을 합리적으로 활성화시킨다.

⑦ 처리해야 할 유기폐기물의 종류 및 처리량에 대한 범용성을 가지게 한다.

앞서 본원의 공동 출원인인 발명자는 「분뇨퇴비화 처리방법」(특허 제1829732호)을 제안하였다. 그 방법은 예비발효를 행한 유기물에 함수율 15중량% 이하의 톱밥 등의 혼합건조물을 C/N비가 25∼30이 되도록 배합하고, 그 혼합물을 분뇨 100에 대하여 30∼40중량%의 비율로 투입하고, 액상의 분뇨를 겔상태상으로 상전환시켜 고체내부까지 공기의 침입을 가능하게 하고, 산소분위기하에서 65∼70℃의 고온으로 발효시킨 후, 숙성조로 이행시켜 산소분위기하에서 35∼40℃의 중온으로 다시 발효시킨다고 하는 것이다.

본 발명의 입체다단형 다목적 발효장치는 적은 표면적 토지의 효과적인 이용을 도모하고, 상기 퇴비화 처리방법을 효율좋게 행하기 위하여 특히 적합한 것이다.

일반적으로, 본 발명의 입체다단형 다목적 발효장치는 대략 원통상 하우징을 가지는 적어도 1개의 발효조; 그 발효조의 중심으로부터 반경법 바깥쪽으로 뻗고, 그 중심에 관하여 회전가능한 지지수단; 그 지지수단에 착탈 자유롭게 연결되어 지지되어 있고, 각각이 발효조의 저면에 대하여 대략 수평방향으로 회전가능한 복수의 교반블레이드를 가지는 복수의 교반수단; 그 발효조의 저면상에서 그 교반수단의 하측에 설치되어 있는 기체도입수단; 그 발효조의 저면에 설치되어 있는 개폐자유로운 이송용개구수단; 적어도 최상단의 발효조의 정점면에 설치되어 있는 필터수단; 그 발효조의 하단에 설치되어 있고, 그 이송용개구수단에 의하여 그 발효조와 연통되어 있는 숙성조를 구비하는 것을 특징으로 한다.

특히, 본원 발명자에 의하여 「스탠드 임펠레방식」이라고 명명된 발효조의 저면에 대하여 대략 수평방향으로 회전가능한 복수의 교반블레이드를 가지는 교반수단에 의하여 처리해야 할 퇴적물을 튀어나오지 않게 퇴적물 내부를 교반하는 것을 가능하게 하였다. 오히려 그 교반수단의 하측에 설치된 기체도입수단에 의하여 호기성균의 활성화에 필요한 공기 등의 기체를 하측으로부터 퇴적물 내부에 공급하는 것을 가능하게 하였다. 이렇게 하여 상기 과제 ③ 호기성균의 활성을 증장시켜 발효효율을 높임과 동시에, 혐기성균의 활성을 억제하여 악취의 발생을 억제하고, 또한 ④ 외부열원 등을 이용하지 않고, 생물화학적 작용을 최대한으로 이용하여 오니퇴적물의 온도를 보온 유지하고, 미생물활성을 증장시켜 발효효율을 증가시킨다. 라고 하는 상반되는 조건을 만족할 수 있는 것이다.

또한, 상기 발효조는 적어도 2조가 연결되어 상기 숙성조의 상단에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 그 2조의 발효조 중, 상단조는 고온균조(65∼70℃)로서, 하단조는 중온균조(30∼40℃)로서, 또 상기 숙성조는 저온균조(실온)로서 기능한다.

또, 상기 필터수단으로서 고온균으로부터 증온균으로 변천한 단계의 미생물군을 탈취 여과재로서 이용하는 것이 바람직하다. 그 미생물군은 상기한 특허 제1829732호의 퇴비화 처리방법에 의하여 숙성된 퇴비속에 존재하고 있고, 실용적으로는 그 퇴비를 탈취여과재로서 이용할 수 있다. 그 미생물군에는 악취의 원인이 되는 암모니아, 메틸메르카프탄, 황화수소, 황화메틸 등의 산화, 분해를 행하는 미생물, 유황균 등의 원생동물, 바칠리스, 콤머균, 메탄균 등의 세균, 사상균, 효모균 등의 균류 등이 함유되어 있다. 그 미생물군을 함유하는 퇴비를 탈취여과재로서 이용함으로써, 상기 악취의 원인이 되는 가스의 총량, 농도, 종류 등의 생육환경에 따라 미생물이 자연 도태되고, 증식을 반복하여 탈취에 가장 효과적인 적절한 종류의 미생물군이 존재하는 여과상(濾過床)이 형성되게 된다.

상기 필터수단은 발효조내에 생기는 악취를 탈취하기 위하여 적어도 최상단의 발효조 정점면에 설치되나, 또한 탈취기능을 효과적으로 하기 위하여 각 발효조마다 설치할 수도 있다. 필터수단을 각 발효조마다 설치할 경우에는 각 발효조에서 탈취처리된 악취가스를 악취가스 이송수단에 의하여 최상단의 발효조에 설치되어 있는 필터수단에까지 이송하고, 다시 탈취하는 것이 더욱 바람직하다. 또, 각 발효조의 필터수단에는 악취가스성분 및 농도에 따라 가장 적합한 종류의 미생물군으로 이루어지는 여과상을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 발효조는 발효조내의 발효처리가 충분하고, 또한 전체적으로 균일하게 행하여지도록 원통상의 하우징을 가지고, 그 중심축상에 상기 지지 수단의 지점이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 그 지지수단은 그 지점을 기점으로 하여 상기 발효조의 측벽(주벽)을 향하여 반경방향으로 뻗는 적어도 1개의 아암을 가진다. 바람직하게는 상기 지점을 중심으로 하여 대향하는 2개의 아암으로 이루어진다. 그 아암의 하측에는 상기 교반수단이 설치되어 있다.

그 교반수단은 상기 복수의 교반블레이드가 지지되어 있는 교반블레이드 구동축을 가진다. 그 교반블레이드 구동축은 상기 아암에 착탈 가능하게 연결되어 있고, 상기 아암으로부터 하측을 향하여 직립 방향으로 뻗는다. 그 교반블레이드 구동축은, 상기 아암의 회전과는 독립하여 자전가능하다. 또, 그 교반블레이드 구동축은 상기 아암에 착탈가능하게 연결되어 있기 때문에, 다양한 크기, 설치각도 등을 가지는 교반블레이드가 설치되어 있는 구동축을 복수개 준비함으로써 처리해야할 퇴적물의 종류에 따라 교반조건을 변화시키는 것을 용이하게 할 수 있다.

상기 발효조내에 설치된 상기 지지수단의 회전은 각 발효조에서의 발효상태에 가장 적합한 회전방향 및 속도를 얻기 위하여 각 발효조에서 자유롭게 조절가능하게 할 수도 있다.

또, 마찬가지로 상기 교반수단의 회전방향 및 속도도 각 발효조에서 자유롭게 조절가능하게 할 수도 있다. 또한 같은 발효조내에 있어서도 발효의 진행상황이 발효조의 부위에 따라 달라지는(예를 들면, 중앙부분에서는 잘 발효하나, 측벽부분에 가까운 부위에서는 그다지 발효하지 않는 등) 일이 없도록 그 발효조내의 발효가 전체에서 대략 균일하게 되도록 복수의 교반블레이드의 회전방향 및 속도도 각각 독립으로 조절가능하게 할 수도 있다.

그 지지수단, 교반수단 및 교반블레이드의 회전조절을 위하여 발효조 내에 퇴적물의 발효의 진행상황을 검지하는 수단을 설치할 수도 있다.

상기 기체도입수단은 발효조의 저면상에서 상기 교반수단의 하측에 설치된다. 그 기체도입수단은 기체공급용 개구부(폭기용 다공관)를 가지는 복수의 관상부재(폭기용 산기관)인 것이 바람직하다. 또, 그 관상부재는 머리부, 어깨부 및 본체로 구성되는 형상이고, 그 어깨부에 상기 기체 공급용 개구부를 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 상기 기체공급용 개구부로부터의 기체는 한번 발효조저면을 향하여 분출되고, 계속해서 상측으로 뿜어 올려지게되어 퇴적물 전체에 균일하게 확산된다. 상기 관상부재의 크기는 처리해야 할 퇴적물에 따른 최대 기체공급량을 얻을 수 있는 바와 같은 크기로 하고, 가장 적합한 기체공급량을 조절하는 수단을 설치할 수도 있다.

상기 이송용개구수단은 각 발효조에서의 발효처리가 종료한 시점에서 다음단의 발효조 또는 숙성조에 처리후의 퇴적물을 배출 이행시키기 위하여 발효조저면에 설치된다. 상기 이송용개구수단은 통상의 댐퍼로 할 수도 있고, 발효조저면이 하측으로 개방되는 형식의 것이어도 상관없다. 이 이송용개구수단의 개폐는 미리 설정된 시간 또는 처리상황에 따라 자동적으로 제어되거나 상황에 따라 수동에 의하여 제어되어도 상관없다.

상기 숙성조는 최하단의 발효조의 하단에 위치하고, 상기 이송용개구수단에 의하여 발효조와 연통되어 있다. 상기 숙성조내에서는 중온균 및/또는 저온균에 의한 생물화학적 작용에 의하여 퇴적물의 숙성이 행하여진다. 상기 숙성조에는 수분조제제의 저장영역, 후열영역, 발효처리된 퇴적물을 저장하는 영역 및 저장되어 있는 퇴적물 산물을 인출하는 배출구를 설치할 수도 있다.

또한, 상기 숙성조의 하단에는 예비 발효조로서 기능할 수 있는 액체 발효조가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 또, 상기 액체발효조는 예비발효종료후의 액체를 발효조에 이송하기 위하여 디퓨저, 이송펌프 등의 액체 이송수단을 가지고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 입체다단형 다목적 발효장치는 이하의 작용을 가진다.

① 입체다단형으로 하였기 때문에, 토지의 효과적인 이용을 도모할 수 있다. 또, 최하단에 예비 발효조인 액체발효조를 설치함으로써 모든 발효처리공정을 본 장치내에서 행할 수 있고, 또한 토지의 효과적인 이용을 도모할 수 있다.

② 발효처리공정중에 발생하는 악취 및 배수를 외부로 배출하지 않는다. 또한, 탈취여과재로써 미생물군을 고정한 퇴비를 이용함으로써, 가장 적절한 탈취효과를 얻을 수 있다.

③ 각 발효조의 저면에 기체도입수단을 설치하고, 또한 스탠드 임펠러방식이라 명명된 수평방향으로 자전하는 교반블레이드를 이용함으로써 호기성균의 활성을 증장시켜 발효효율을 높임과 동시에, 혐기성균의 활성을 억제하여 악취의 발생을 억제할 수 있다.

④ 상기 스탠드 임펠러방식이라 명명된 수평방향으로 자전하는 교반 블레이드에 의하여 퇴적물을 되받아치는 일 없이, 즉 방열확산을 일으키지 않기 때문에, 외부열원 등을 이용하지 않고 오니퇴적물의 온도를 보온유지 하고, 미생물활성을 증장시켜 발효효율을 증가시킬 수 있다.

⑤ 상기 스탠드 임펠러방식이라 명명된 교반블레이드의 크기 및 각도가 다른 교반블레이드 구동축을 교환하여 이용함으로써, 처리해야 할 유기 폐기물의 종류 및 처리량에 대한 범용성을 가지게 할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명을 더욱 구체적으로 상세하게 설명하나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

제1는 본 발명의 입체다단형 다목적 발효장치의 개요를 나타낸 사시도이고, 제2도는 상기 장치의 단면도이다. 전체가 원주상인 입체다단형 다목적 발효장치(1)는 다단의 발효조(2), 최상단의 발효조(2)의 정점부에 설치된 가스배출구(3), 최하단의 숙성조(4), 숙성조의 측벽부에 설치된 퇴비인출구(5) 및 숙성조(4)의 하단에 설치된 액체발효조(6)를 구비한다. 제2도에는 8단의 발효조(2)로 이루어지는 본 발명의 입체다단형 다목적 발효장치의 일실시예가 나타나 있다. 여기에서 발효조 8단 중, 상부 4단은 고온조로서, 하부 4단은 중온조로서, 숙성조(4)는 저온조로서 기능한다. 발효조(2)내에서 발효처리된 퇴적물은 다시 숙성조(4)내에서 숙성되어 저장된다. 최상단의 발효조(2)의 정점부에는 탈취장치(60)가 설치되어 있고, 발효 처리중에 발생하는 악취는 가스배출구(3)로부터 배기가스가 배출되기 전에 탈취 처리된다.

제3도로서 각 발효조(2)의 내부를 나타낸 평면도, 제4도로서 발효조(2)의 중심선을 따른 단면도를 나타낸다.

각 발효조(2)는 상기 발효조의 중심으로부터 대향하는 양측을 향하여 각각 반경방향 바깥쪽으로 뻗는 2개의 아암을 포함하는 지지수단(20), 상기 지지수단(20)을 회전 구동시키는 제1구동수단(23), 상기 지지수단(20)에 연결되어 지지되고 있는 복수의 교반수단(30), 상기 교반수단(30)에 설치되어 있는 복수의 교반블레이드(32), 상기 교반수단(30)을 회전구동시키는 제2구동수단(33), 발효조(2)의 저면상에서 교반수단(30)의 하측에 설치되어 있는 기체도입수단(40), 상기 저면에 설치되어 있는 개폐 자유로운 이송용개구수단(50)을 구비한다.

상기 지지수단(20)은 중공원통상본체(20a) 및 상기 본체(20a)의 하측으로 돌출하는 연결부분(20b)을 가진다. 또한, 상기 중공원통상 본체(20a)내부에 발효조의 중심으로부터 대향하는 양측을 향하여 반경방향 바깥쪽으로 뻗는 2개의 지지아암(21)을 가진다. 상기 지지아암(21)의 중심측단부는 상기 제1구동수단(23)에 관용의 조인트에 의하여 연결되어 있다. 한편, 상기 아암(21)의 외주측단부는 발효조(2)의 주위벽상에 설치된 안내레일(24)에 의하여 받아들여져 안내되는 안내차(22)를 가진다.

제4도에 나타낸 바와 같이, 상기 제1구동수단(23)은 모터(도시생략)로부터의 구동력을 웜기어(25)를 거쳐 외측의 구동축(26)에 전달시키고, 이어서 상기 지지아암(21)과의 연결부분에 있어서, 상기 구동축(26)의 양측에 위치하는 베벨기어(27)를 거쳐 상기 지지아암(21)을 회전시킨다.

상기 교반수단(30)은 발효조(2) 저면에 대하여 대략 수평방향으로 자전회전하는 복수의 교반블레이드(32)가 설치되어 있는 교반블레이드 구동축(31)을 가진다. 상기 교반블레이드 구동축(31)은 한쪽의 단부가 상기 제1지지수단(20)의 연결부분(20b) 내부로 삽입되어 제1지지수단(20)과 연결되어 있고, 다른쪽의 단부가 발효조(2)의 저면을 향하여 직립방향으로 뻗는다. 상기 교반블레이드구동축(31)과 제1지지수단(20)의 연결은 착탈 자유롭고, 발효처리해야 할 퇴적물의 종류에 따라 각종 교반블레이드를 나누어 사용할 수 있다.

상기 교반수단(30)은 제2구동수단(33)에 의하여 회전시키게 된다. 모터(33a)로부터의 구동력을 상기 구동축(26)의 내측을 통하여 전달시키고, 이어서 상기 지지아암(21)을 통하여 상기 교반블레이드 구동축(31)과의 연결부분(20b)에 설치되어 있는 베벨기어(33b)까지 전달하고, 상기 베벨기어(33b)를 거쳐 교반블레이드 구동축(31)을 회전시킨다. 또는 각 연결부분(20b)에 각각 모터를 설치하여 직접 개개의 교반 블레이드 구동축(31)을 회전구동시켜도 좋다.

상기 기체도입수단(40)은 상기 발효조(2)의 저면상에 설치되어 있는 복수의 중공관상부재로 이루어진다. 상기 기체도입수단(40)은 인접하는 상기 교반블레이드 구동축(31)사에에 위치하는 것이 바람직하다. 각 중공관상부재(41)의 한쪽단부는 외기도입구(도시생략)까지 뻗는다. 한편, 발효조내부측으로 돌출하는 중공관상부재(41)는 머리부(43), 어깨부(44) 및 본체(45)로 이루어지고, 상기 어깨부(44)에 기체를 퇴적물내로 공급 확산시키기 위한 기체공급용 개구부(42)가 복수개 설치되어 있다. 상기 기체공급용 개구부(42)는 제5도에 확대하여 나타낸 바와 같이 발효조저면을 향하여 개방되어 있다. 이렇게 하여 기체를 퇴적물의 저부로부터 상측으로 뿜어 올리도록 공급할 수 있다.

상기 이송용개구수단(50)은 제6도 및 제7도에 나타나 있다. 상기 이송용개구수단(50)은 발효조(2)의 저면에 설치되어 있는 개구부(51), 상기 개구부를 개폐 자유롭게 폐쇄하는 덮개부재(52), 상기 덮개부재(52)의 주연에 설치되어 있는 패킹부재(53), 상기 패킹부재(53)를 밀봉적으로 고착시키는 불록시트(54) 및 상기 발효조(2)의 저면의 후측에 설치되고 있고, 상기 덮개부재(52)를 개폐 자유롭게 하는 관용의 에어실린더(55)를 가진다. 상기 이송용개구수단(50)은 각 발효조(2)에 의하여 그 설치장소를 변화시키거나 또는 타이머 등에 의하여 덮개부재(52)의 개폐시간을 겹치지 않게 할 수 있다. 이렇게 하여 각 단마다 퇴적물을 다음단으로 이송할 수 있다.

상기 필터수단(60)은 제2도에 나타낸 바와 같이 발효조(2)의 정점부에 설치되어 있는 탈취장치(60)이다. 상기 탈취장치(60)는 관용의 필터부재(61)상에 고온균에서 중온균으로 변천한 단계의 미생물군을 고정한 배지를 탈취상(62)으로서 설치하여 형성한다. 상기 탈취상(62)에 고정되어 있는 미생물군은 악취성분을 미끼로서 증식하여 상기 악취성분을 분해하여 무취화한다. 상기 배지로서, 상기 특허 제1829732호의 콤포스트화 처리방법에 의하여 숙성된 퇴비를 이용한다.

상기 숙성조(4)의 내부를 제8도에 나타낸다. 상기 숙성층(4)은 예비 발효를 위한 액체 발효조로서의 기능도 겸하여 구비하고 있다. 즉, 톱밥, 팩 등의 수분조제제를 저장하는 수분조제제 스톡야드(71), 후열야드(72), 발효처리된 퇴적물(발효처리산물)을 저장하는 저장야드(73) 및 저장되어 있는 발효처리산물을 인출하는 퇴비인출구(5)가 설치되어 있고, 또한 상기 숙성조(3)의 하부에는 예비 발효처리를 행하기 위한 액체발효조(6)가 설치되어 있다.

상기 액체발효조(6)의 단면도를 제9도에, 평면도를 제10도에 나타낸다. 각 열 4개의 디퓨저(81)가 2열로 배열되어 있고, 액체발효조(6)내부에서의 예비발효가 종료했을 때, 이송펌프(82)에 의하여 예비발효산물인 혼합액을 상기 액체발효조(6)로부터 최상단의 발효조(2)로 퍼올림으로써 자동적으로 정량이송할 수 있다. 또한, 발효처리해야 할 유기오니 등의 수분조제는 상기 수분조제제 스톡야드(71)에 저장되어 있는 수분조제제를 스크류 컨베이어로 최상단의 발효조(2)로 정량 이송하여 예비 발효혼합액과 교반혼합함으로써 행한다.

또한, 본 발명의 다단형 다목적 발효장치를 이용하여 분뇨샘플의 발효처리를 행한 실험에 관하여 설명한다.

(1) 예비발효

최하단의 액체발효조(6)에 직접 설치된 처리물 도입구(도시생략)로부터 분뇨샘플을 직접 투입하여 고부하조건 환경하에서 3일간 강제 정화하여 훈화하였다. 훈화된 미생물군(호기성균)에 의한 생물화학적 작용으로 분뇨샘플의 예비 발효가 진행된다. 이 과정에 있어서, 상기 미생물군의 증식에 의한 발열현상에 의하여 액온이 35∼40℃로 상승하여 예비발효를 더욱 촉진하다. 이렇게 하여 예비 발효가 종료한 후, 이송용 펌프(82)를 거쳐 처리해야 할 샘플혼합액을 최상단의 발효조(2)에 정량 이송한다.

(2) 상기 액체발효조(6)로부터 정량이송된 샘플혼합액은 최상단의 발효조(2)내에 톱밥 등의 수분조제제와 혼합되어 외견수분 60∼65%로 조제된 후, 발효처리에 공급된다. 약 45시간 경과후, 이송용개구수단(50)이 자동적으로 작동하여 덮개부재(52)를 개방하여 처리된 샘플혼합액(이하, 샘플 퇴적물이라 함)을 다음 발효조(2)로 이송한다. 상기 이송된 샘플퇴적물은 다시 발효 처리된다.

상기 발효처리는 교반블레이드(32)가 샘플내에서 발효조(2) 저면에 대하여 수평으로 회전하고, 또한 상기 교반블레이드(32)의 교반블레이드 구동축(31)을 지지하고 있는 아암(21)이 발효조(4)의 원주를 따라 회전하여 샘플 퇴적물 전체에 기체도입수단(40)에 의하여 공급되는 공기를 충분히 교반혼합시킴으로써 촉진된다. 이 공정에 있어서, 미생물의 생물화학적 작용에 의한 발열현상이 일어나 상기 퇴적물의 온도는 65℃정도까지 상승하고, 미생물 활성을 증장하여 발효처리가 더욱 촉진된다.

약 45시간 경과후, 다시 이송용개구수단(50)의 작동에 의하여 샘플퇴적물은 다음 발효조(2)로 이송된다. 이렇게 하여 약 45시간 사이클로 발효처리-이송이 반복 행하여지는 동안에 샘플퇴적물층내에서는 고온균→중온균→저온균으로의 미생물의 변천이 생긴다. 상기 변천과 함께 함유되어 있는 질소(N)의 형태도 유기성 암모니아성 질소(N₄-N)에서 무기성 질산성질소(N₃-N)으로 이행한다. 이렇게 하여 8단째의 발효조(2)에 이를 때에는 상온에 가까워진다. 이 공정중, 잉여의 수분은 상기 미생물의 발열현상에 의하여 생긴 열에 의하여 증발확산되기 때문에, 샘플퇴적물의 함수율은 최종적으로 약 50% 정도가 된다.

(3) 숙 성

상기 발효처리에 의하여 약 50%정도의 함수율이 되었던 샘플퇴적물은 이어서 최하단발효조(2)의 하단에 있는 숙성조(4)로 이송되어 6주간 숙성된다. 그동안, 정기적으로 되받아치는 작업이 행하여져 퇴적물에 공기가 들어가면 동시에 온도가 저하하기 때문에 중온균, 저온균에 의한 생물 화학적 작용이 활발하게 된다. 이렇게 하여 질소의 형태는 다시 질산성 질소로 이행되기 때문에, 안정된 유기성퇴비를 형성하게 된다.

상기 숙성공정이 종료한 후의 퇴비산물의 함수율은 약 45%까지 저하하고 있었다. 또한, 난분해성물질인 리그닌도 퀴논계물질까지 분해되어 있어 초생부식물질에서 진생부식물질로 변화하였다.

본 발명의 입체다단형 다목적 발효장치에 의하면, 적은 토지의 효과적인 이용을 도모할 수 있고, 발효처리공정에 있어서의 악취 및 배수 등의 발생이 적고, 밀봉한 장치내에서 예비 발효에서부터 숙성에 이르기까지 모든 공정을 행할 수 있기 때문에, 도시부근에 인접한 지역에서의 발효처리에 가장 적합하다. 또, 독특한 교반수단을 이용하고 있기 때문에, 분뇨 등의 생활잡배수에 한정되지 않고, 예를 들면 수육, 어육 등의 가공처리 등 각종 발효처리에 적합하다.

Claims (10)

1. 대략 원통상의 하우징을 가지는 적어도 1개의 발효조와; 상기 발효조의 중심으로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장하며, 상기 발효조의 상기 중심에 대하여 회전가능한 지지수단과; 상기 지지수단에 착탈이 자유롭게 연결하여 지지되어 있으며, 각각이 상기 발효조의 바닥면에 수직으로 연장하는 회전축에 대하여 회전가능한 복수의 교반 블레이드를 가지는 복수의 교반수단과; 상기 발효조 바닥면의 위 및 상기 교반수단의 아래에 설치되어 있는 기체도입수단과; 상기 발효조의 바닥면에 설치되어 있는 개폐가 자유로운 이송용개구수단과; 최상단의 발효조의 정점면에 설치되어 있는 적어도 하나의 필터수단과; 최하단의 상기 발효조의 아래에 설치되어 있고, 상기 이송용개구수단을 통하여 상기 발효조와 연통되어 있는 숙성조를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 다단형 다목적 발효장치.
2. 제1항에 있어서, 각각의 상기 교반수단은 상기 교반 블레이드가 설치되어 있는 구동축을 포함하고, 상기 구동축은 상기 지지수단에 착탈이 자유롭게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 입체 다단형 다목적 발효장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필터수단은 고온균에서 중온균으로 변천한 단계의 미생물을 고정, 증식 및 배양한 퇴비를 탈취 여과재로서 다량 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 다단형 다목적 발효장치.
4. 각각 대략 원통상의 하우징을 가지는 적어도 2개의 발효조와; 상기 발효조의 중심으로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장하며, 상기 발효조의 상기 중심에 대하여 회전가능한 지지수단과; 상기 지지수단에 착탈이 자유롭게 연결하여 지지되어 있으며, 각각이 상기 발효조의 바닥면에 수직으로 연장하는 회전축에 대하여 회전가능한 복수의 교반 블레이드를 가지는 복수의 교반수단과; 상기 발효조 바닥면의 위 및 상기 교반수단의 아래에 설치되어 있는 기체도입수단과; 상기 발효조의 바닥면에 설치되어 있는 개폐가 자유로운 이송용개구수단과; 최상단의 발효조의 정점면에 설치되어 있는 적어도 하나의 필터수단과; 최하단의 상기 발효조의 아래에 설치되어 있고, 상기 이송용개구수단을 통하여 상기 최하단의 발효조와 연통되어 있는 숙성조를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 다단형 다목적 발효장치.
5. 제4항에 있어서, 각각의 상기 교반수단은 상기 교반 블레이드가 설치되어 있는 구동축을 포함하고, 상기 구동축은 상기 지지수단에 착탈이 자유롭게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 입체 다단형 다목적 발효장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 필터수단은 고온균에서 중온균으로 변천한 단계의 미생물을 고정, 증식 및 배양한 퇴비를 탈취 여과재로서 다량 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 다단형 다목적 발효장치.
7. 각각 대략 원통상의 하우징을 가지는 적어도 2개의 발효조와; 상기 발효조의 중심으로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장하며, 상기 발효조의 상기 중심에 대하여 회전 가능한 지지수단과; 상기 지지수단에 착탈이 자유롭게 연결하여 지지되어 있으며, 각각이 상기 발효조의 바닥면에 수직으로 연장하는 회전축에 대하여 회전가능한 복수의 교반 블레이드를 가지는 복수의 교반수단과; 상기 발효조 바닥면의 위 및 상기 교반수단의 아래에 설치되어 있는 기체도입수단과; 상기 발효조의 바닥면에 설치되어 있는 개폐가 자유로운 이송용개구수단과; 최상단의 발효조의 정점면에 설치되어 있는 적어도 하나의 필터수단과; 최하단의 상기 발효조의 아래에 설치되어 있고, 상기 이송용개구수단을 통하여 상기 최하단의 발효조와 연통되어 있는 숙성조와; 상기 숙성조의 아래에 예비 발효를 위한 액체 발효조가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 입체 다단형 다목적 발효장치.
8. 제7항에 있어서, 각각의 상기 교반수단은 상기 교반 블레이드가 설치되어 있는 구동축을 포함하고, 상기 구동축은 상기 지지수단에 착탈이 자유롭게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 입체 다단형 다목적 발효장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 필터수단은 고온균에서 중온균으로 변천한 단계의 미생물을 고정, 증식 및 배양한 퇴비를 탈취 여과재로서 다량 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 다단형 다목적 발효장치.
10. 제7항에 있어서, 상기 액체 발효조와 상기 발효조를 연결하고, 상기 액체 발효조로부터 상기 발효조로 예비 발효산물을 이송하는 이송수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 다단형 다목적 발효장치.