KR100847242B1 - 탄화화장실 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄화화장실에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수세식 화장실에서 발생된 분뇨를 저장탱크에 모으고, 상기 저장탱크에 모인 슬러지 상태의 분뇨를 탄화로에서 탄화하여, 생성되는 탄화물은 집진장치에서 보관하고 발생되는 증기의 일부는 열교환기를 거쳐 응축수로 응축하여 살균한 뒤 저수탱크에 저장하고 나머지 일부는 열분해촉매장치를 거치도록 하여 유해성물질 및 악취물질을 제거한 뒤 대기중으로 배출시키는 탄화화장실이다.

무산조, 호기조, 혐기조

Description

탄화화장실{Carbonization toilet}

본 발명은 탄화화장실에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수세식 화장실에서 발생된 분뇨를 저장탱크에 모으고, 상기 저장탱크에 모인 슬러지 상태의 분뇨를 탄화로에서 탄화하여, 생성되는 탄화물은 집진장치에서 보관하고 발생되는 증기의 일부는 열교환기를 거쳐 응축수로 응축하여 살균한 뒤 저수탱크에 저장하고 나머지 일부는 열분해촉매장치를 거치도록 하여 유해성물질 및 악취물질을 제거한 뒤 대기중으로 배출시키는 탄화화장실이다.

현재 공원, 해수욕장 등 많은 사람이 모이는 옥외에는 간이화장실이 설치되어 있으며, 선박, 항공기, 기차 등의 이동수단에도 옥내에 설치되어 있는 화장실과는 다른 화장실이 설치되어 있다.

간이화장실의 경우 발효에 의해 분뇨를 처리하는 것으로서는 특허등록 제455800호와 같은 것이 있다. 이런 메탄화처리에 의한 순환식 수세식 화장실 시스템의 경우 유입된 분뇨의 메탄발효로 인해 분뇨를 발효시키고 있으나 발효로 인해 저감되는 분뇨량이 많지 않고 유입된 분뇨를 발효시키기 위해서는 많은 시간이 필요 하므로 사용량이 많은 화장실의 경우 발효 전에 이미 메탄발효조(저장탱크)의 용량이 차서 사용이 어렵다.

이를 해결하고자 메탄발효조의 용량을 크게 하면 화장실의 크기가 너무 커지는 문제가 있다.

또 다른 발효식 간이화장실으로서는 특허등록 제654469호와 같은 것이 있다.

이런 고속전기 발효소멸식 화장실 역시 발효의 최적 조건을 위해 저장조를 발효에 적합한 온도로 유지시켜 주지만 온도 유지를 위해 계속적인 전원 공급이 필요하여 유지비용이 많이 들며 발효에 의해 저감되는 분뇨의 저감량 역시 많지 않고 또한 발효시간이 많이 소요되게 된다.

상술한 문제점들을 해결하고자 특허등록 제657794호와 같은 분뇨의 처리량을 늘인 탄화화장실이 제안되었다.

상기 탄화화장실은 분뇨의 처리량을 발효식 화장실에 비해 늘일 수 있다는 장점은 있으나 연소실에서 연소로 발생한 수증기를 냉각하여 액체는 여과장치를 거쳐 저수탱크로 순환시키지만 기체는 광촉매탈취장치만을 거쳐 대기중으로 배출함으로써 악취가 많이 발생한다.

또 다른 문제점은 연소실에서 발생한 수증기가 냉각시스템에 의해 냉각되어 저수탱크에 저장되고 수세식 변기로 재공급되나 상기 냉각시스템의 냉각효율로 인 해 배출되는 수증기의 양으로 인해 저수탱크에 별도의 물을 공급해주어야 하는 문제가 있다.

본 발명은 탄화로에서 발생한 수증기를 탈질조를 거쳐 질소, 인 등의 유해물질을 제거하고 열교환기와 탈질공정을 거친 응축수를 냉각시키는 칠러를 구성하여 응축수의 생성을 늘여줌으로써 악취발생을 줄이고 별도의 물공급이 필요없는 탄화화장실을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 열분해 촉매장치를 구성하여 일정량 이상의 수증기가 탄화로에서 발생했을 때 수증기에 포함되어 있는 유해성물질 및 악취물질을 고온으로 분해하여 산화촉매 환원촉매에 통과시키고 세라믹코일의 모세공 속으로 흡착시킨 뒤 대기중으로 배출함으로써 악취의 발생을 더욱 줄인 탄화화장실을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 의한 탄화화장실은 탄화로에서 발생한 수증기를 탈질조를 거쳐 질소, 인 등의 유해물질을 제거하고 열교환기와 탈질공정을 거친 응축수를 냉각시키는 칠러를 구성하여 응축수의 생성을 늘여줌으로써 악취발생을 줄이고 별도의 물공급이 필요 없다.

또한, 열분해 촉매장치를 구성하여 일정량 이상의 수증기가 탄화로에서 발생했을 때 수증기에 포함되어 있는 유해성물질 및 악취물질을 고온으로 분해하여 산화촉매 환원촉매에 통과시키고 세라믹코일의 모세공 속으로 흡착시킨 뒤 대기중으 로 배출함으로써 악취의 발생을 더욱 줄일 수 있다.

본 발명은 탄화화장실에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수세식 화장실에서 발생된 분뇨를 저장탱크에 모으고, 상기 저장탱크에 모인 슬러지 상태의 분뇨를 탄화로에서 탄화하여, 생성되는 탄화물은 집진장치에서 보관하고 발생되는 증기의 일부는 열교환기를 거쳐 응축수로 응축하여 살균한 뒤 저수탱크에 저장하고 나머지 일부는 열분해촉매장치를 거치도록 하여 유해성물질 및 악취물질을 제거한 뒤 대기중으로 배출시키는 탄화화장실이다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 구성예시도로서, 본 발명에 의한 탄화화장실은 수세식 변기(1)와, 상기 수세식 변기(1)에서 발생한 분뇨를 모으는 저장탱크(2)와, 상기 저장탱크(2)의 분뇨에 열을 가하여 탄화시키는 탄화로(3)와, 상기 탄화로(3)에서 발생한 증기의 온도를 낮추어주는 열교환기(5)와, 상기 열교환기(5)를 냉각시켜주는 라디에이터(6)와, 상기 열교환기(5)를 거친 증기 속에 포함된 질소, 인 등의 유해물질을 걸러주는 탈질조(7)와, 상기 탈질조(7)를 거친 물을 냉각시키는 칠러(8)와, 상기 칠러(8)를 거친 냉각수를 응축시켜주는 응축기(9)와, 상기 응축기(9)를 거친 응축수의 분순물을 제거해주는 필터(10)와, 상기 필터(10)를 거친 응축수에 포함된 세균을 살균처리하는 살균장치(11)와, 상기 살균장치(11)를 거친 응축수를 저장하며 저장된 응축수를 수세식 변기(1)로 재순환시키는 저수탱크(12)와, 상기 탄화로(3)에서 발생된 탄화물을 진공펌프(4a)로 흡인하여 보관하는 집진장치(4)와, 상기 탄화로(3)에서 발생된 증기의 일부를 유해성물질 및 악취물질을 제거하여 대기 중으로 배출시키는 열분해촉매장치(13)를 포함하여 구성되어 있다.

먼저, 저장탱크(2)는 수세식 변기(1)에서 발생된 분뇨를 저장하는 탱크로서, 내부에는 수위조절레벨(2a)이 형성되어 있다. 상기 수위조절레벨(2a)에 의해 일정한 양 이상의 분뇨가 감지되면 압축펌프(2b)가 동작하여 저장탱크(2)에 있는 슬러지 형태의 분뇨를 탄화로(3)로 보내게 된다.

상기 탄화로(3)는 분뇨의 상태에 따라 노 내의 온도를 150~450℃ 사이로 변화시켜 가열코일(3a)에 의한 간접가열에 의해 슬러지 형태의 분뇨를 건조 및 탄화시켜 수증기 및 탄화물을 발생시킨다. 이때의 탄화는 연소와는 다른 개념으로서 수분은 증발시키고 유기물은 열분해하여 비결정성탄소를 생성시킴으로서 분뇨의 저감량을 극대화한다. 탄화로 발생된 탄화물은 진공펌프(4a)로서 집진장치(4)에 펌핑하여 보관한다.

이때 상기 탄화로(3)의 탄화공정으로 인해 슬러지 상태의 분뇨에 포함된 수분은 수증기로 변하게 되며 나머지 유기물은 탄화됨으로써 그 부피 및 양이 대폭 감소하게 된다.

상기 탄화로(3)에서 발생한 수증기는 열교환기(5)에 의해 냉각된 후 탈질조(7)에 의해 불순물이 걸러진다. 상기 탈질조(7)는 무산조, 호기조, 혐기조 및 침전조 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

일반적으로 무산조는 탈질(denitrification)과 유기물 제거를 위해 사용되며 후술할 호기조에서 반송된 질산성질소를 유기물을 이용해서 탈질한다.

호기조는 유기물을 산화시키고 질산화 및 인을 제거하기 위해 사용되며, 헤트러트라프(heterotrophs) 미생물은 산소를 이용하여 유기물을 산화시키고 NH₄N을 NO₃N으로 전환하는 질산화를 행하며, PAO는 후술할 혐기조에서 체내에 축적된 BOD를 이용하여 인을 섭취하게 됨으로써 인을 제거한다.

혐기조는 인 방출 및 유기물을 제거하기 위해 사용되며 체류시간의 최소화로 탄소원의 손실을 최소화하도록 유도하며, 상기 호기조에서 섭취된 인을 체외로 방출하면서 BOD(VFACOD)를 섭취한다.

침전조는 수증기나 응축수에 포함되어 있는 분진이나 이물질을 침전시키는 역할을 한다.

상기 탈질조(7)를 거친 응축수는 칠러(chiller, 8)에서 냉각시켜주고 응축기(9)에서 응축시킨 뒤 필터(10)에서 불순물을 제거해 준다. 상기 필터(10)를 거친 응축수는 살균장치(11)에 의해 살균을 하는데 상기 살균장치(11)는 공기를 유입하여 촉매를 통해 오존을 생성시켜 생성된 오존은 다시 수중에서 빠르게 용존되어 산 화 및 오존의 살균작용에 의하여 오염물질 및 대장균 등을 제거할 수 있는 오존살균장치가 바람직하다.

상기 살균장치(11)를 거친 응축수는 저수탱크(12)에 저장되고 저장된 물은 수세식 변기(1)로 재공급된다.

이때 저수탱크(12)의 저수량이 일정한 수위를 넘게 되면 수위조절레벨(12a)에서 이를 감지하고 탄화로(3)에서 발생되는 수증기의 일부를 열분해촉매장치(13)를 통해 대기로 배출시킴으로써 탄화화장실 계에서 순화되는 물의 양을 조절한다.

상기 열분해촉매장치(13)는 탄화로(3)에서 발생된 증기의 유해성물질 및 악취물질을 고온으로 분해하여 산화촉매나 환원촉매 또는 두 가지 모두에 통과시키고 세라믹코일(13a)의 모세공 속으로 흡착시킨 뒤 배출한다.

도 1은 본 발명의 구성예시도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1. 수세식 변기 2. 저장탱크

3. 탄화로 4. 집진장치

5. 열교환기 6. 라디에이터

7. 탈질조 8. 칠러

9. 응축기 10. 필터

11. 살균장치 12. 저수탱크

13. 열분해촉매장치

Claims (4)

1. 수세식 변기(1)와, 상기 수세식 변기(1)에서 발생한 분뇨를 모으는 저장탱크(2)와, 상기 저장탱크(2)의 분뇨에 열을 가하여 탄화시키는 탄화로(3)와, 상기 탄화로(3)에서 발생한 증기의 온도를 낮추어주는 열교환기(5)와, 상기 열교환기(5)를 냉각시켜주는 라디에이터(6)와, 상기 열교환기(5)를 거친 증기 속에 포함된 질소, 인 등의 유해물질을 걸러주는 탈질조(7)와, 상기 탈질조(7)를 거친 물을 냉각시키는 칠러(8)와, 상기 칠러(8)를 거친 냉각수를 응축시켜주는 응축기(9)와, 상기 응축기(9)를 거친 응축수의 분순물을 제거해주는 필터(10)와, 상기 필터(10)를 거친 응축수에 포함된 세균을 살균처리하는 살균장치(11)와, 상기 살균장치(11)를 거친 응축수를 저장하며 저장된 응축수를 수세식 변기(1)로 재순환시키는 저수탱크(12)와, 상기 탄화로(3)에서 발생된 탄화물을 진공펌프(4a)로 흡인하여 보관하는 집진장치(4)와, 상기 탄화로(3)에서 발생된 증기의 일부를 유해성물질 및 악취물질을 제거하여 대기 중으로 배출시키는 열분해촉매장치(13)를 포함하여 구성되며, 상기 열분해촉매장치(13)는 탄화로에서 발생된 증기의 유해성물질 및 악취물질을 고온으로 분해하여 산화촉매나 환원촉매 또는 두 가지 모두에 통과시키고 세라믹코일(13a)의 모세공 속으로 흡착시킨 뒤 배출하는 것이 특징인 탄화화장실
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 살균장치(11)는 공기를 유입하여 촉매를 통해 오존을 생성시켜 생성된 오존은 다시 수중에서 빠르게 용존되어 산화 및 오존의 살균작용에 의하여 오염물질 및 대장균 등을 제거할 수 있는 오존살균장치인 것이 특징인 탄화화장실

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