KR100877588B1 - 고온액상발효장치의 악취제거장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 음식물찌꺼기, 도시 하수 슬러지, 분뇨 등의 동·식물 유기성 폐기물의 고온 액상발효 처리 시 배출가스의 악취를 제거하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 고온 액상발효 처리 시 암모니아 등의 악취 발생 가스가 외부로 배출되지 않고 내부 순환되도록 고온액상발효장치의 배출구와 공기흡입구들 사이를 관(pipe)으로 연결하며, 순환관을 통해 일부 외부로 배출되는 소량의 가스성분을 여과시키도록 일측 혹은 양측에 바이오필터(Bio-Filter)를 연결하도록 구성된다. 따라서, 본 발명은 복잡하고 번잡한 악취제거시설을 설비하지 않더라도 간단하게 악취 제거할 수 있으며, 바이오필터가 처리해야 할 가스량을 대폭 줄여 흡착 여과 효율을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

고온호기발효, 악취제거

Description

고온액상발효장치의 악취제거장치{Apparatus for offensive odor treatment of thermophilic aerobic fermentation system}

도 1은 유기성 폐기물의 처리공정을 보여주는 도면,

도 2는 본 발명의 악취제거장치가 채용된 고온액상발효장치를 나타내는 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 반응조 11(1)∼11(4) : 수중모터

13(1)∼13(4) : 에젝타 15(1)∼15(4) : 제 1공기흡입구

17(1)∼17(4) : 제 2공기흡입구 19(1)∼19(4) : 전환밸브

20(1)∼20(4) : 소포수단 21(1)∼21(4) : 모터

23(1)∼23(4) : 회전날개 25(1)∼25(4) : 배출구

30 : 순환관 40 : 바이오필터

41 : 여재부 43 : 수거함

본 발명은 고농도 폐수를 호기적으로 발효시키는 고온액상발효장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고온 액상발효 처리 시 외부로 배출되어지는 암모니아 등의 악취 발생 가스성분을 공기 흡입구를 통해 장치 내부로 흡입시켜 반복 순환되도록 함으로써, 가스의 외부 배출을 차단시켜 악취를 제거할 수 있도록 한 악취제거장치에 관한 것이다.

최근 산업문명이 발달되고 이에 따른 인구 집중현상을 갖는 대도시는 자연 자체의 정화능력을 초과하는 막대한 양의 폐기물을 배출하게 되고, 이로 인하여 자연 생태계의 불균형을 초래하게 되었다.

그중 유기성 폐기물은 대부분이 토양에서 분해 가능한 것으로, 주로 인구와 공장이 밀집한 지역의 슬러지, 인분뇨, 식품공장 등에서 많이 배출되고 있다.

또한, 음식물찌꺼기, 도시 하수 슬러지, 분뇨 등의 동·식물 유기성 폐기물은 발생원에서 탈수처리된 후 액상물은 방류되어지므로 토양과 수질의 오염을 가증시키며, 고형물의 경우에도 처리단계에서 발생원에서 수거되어 소각장이나 매립지로 이동된 후에 최종 처리시 압축 처리되는 데, 이러한 과정에서 침출수 역시 지하수의 오염, 가스 발생 등의 부수적인 문제점을 유발시키게 된다.

한편, 축산 분뇨 및 농수산 폐기물은 농어촌지역에서 배출되고 있으나, 도시에서와 같이 이를 별도로 처리할 수 있는 정화시설이 없거나, 에너지 비용의 부담으로 인해 사용하지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 최근에는 이러한 농어촌 및 도시지역에서 배출되는 유기성 폐기물의 처리와 관련하여 다수의 선행기술들이 제시되고 있다. 그 일예로, 본 출원인에 의해 선출원되어 특허받은 등록번호 10-0454246(2004.10.14)의 "유기성 폐기물의 처 리장치"와, 본 출원인에 의해 선출원된 특허출원 제 2006-71706(2006. 7.28)호의 "고온호기발효화와 석회 고형화 및 역삼투 막분리를 이용한 가축 배설물의 처리방법" 등이 있다.

특허등록 제 454246호의 "유기성 폐기물의 처리장치"에는 유기성 폐기물이 충전되며 하부가 중앙으로 집중되는 대략 원뿔형의 반응조와, 그 반응조의 외측에 마련되며 시료를 선택적으로 반응조내로 공급하기 위한 시료공급수단과, 그 반응조내에 공급된 시료에 공기를 공급하여 교반시키기 위한 공기공급 및 교반수단과, 반응조내의 배출가스 및 수분이 배출되며 그 배출가스의 배기량을 선택적으로 조절하기 위한 가스배출수단과, 반응조내의 슬러지를 외부로 배출하기 위한 슬러지 제거수단과, 반응조내에서 발생되는 폐열을 이용하여 냉수를 온수로 변환시키는 온수발생수단과, 반응조내의 온도변화 및 일정주기에 따라 각 수단들을 선택적으로 각각 제어하기 위한 제어수단을 구비하여, 유기성 폐기물의 처리공정들을 연속적인 자동화공정으로 이루어질 수 있도록 함과 아울러, 고형의 슬러지를 용이하게 배출시킬 수 있도록 한 기술에 대해 개시하고 있다.

한편, 특허출원 제 2006-71706호의 "고온호기발효화와 석회 고형화 및 역삼투 막분리를 이용한 가축 배설물의 처리방법"에는 가축 분뇨를 생물학적 산화공정(고온호기발효)과 화학적 응집공정(석회 고형화) 그리고 물리적 정제공정(역삼투 막분리)을 결합하여 가축 배설물을 자원화하는 기술에 대해 개시하고 있다. 이와 관련해서 도 1을 통해 좀더 설명한다.

도 1은 유기성 폐기물의 처리공정을 보여준다.

폐수 저장조에 저장되어 있는 가축 배설물을 전처리 없이 이송펌프에 의하여 생물학적 처리공정인 고온호기 발효장치에 투입하여 강력한 혼합과 폭기를 동시에 수행하여 고온미생물에 의한 자기발열 반응이 일어나도록 유도한다. 이 반응조에서는 자가발열에 의한 고온의 유지로 병원성미생물이 대부분 사멸된다.

고온호기발효장치를 통해서 생산된 액비는 석회 고형화 시설 및 탈수장치내에서의 화학적 응집공정을 거친다. 석회 고형화는 고온호기처리 액비에 포함된 유기물과 부유물질 그리고 중금속을 석회 및 무기응집제 그리고 고분자 응집제를 이용하여 제검함으로써 후단의 막분리 공정의 처리효율을 높여준다. 응집침전은 약품을 주입하여 수중의 용존 물질 또는 부유 고형물질을 제거하는 공정이다.

화학적 응집공정에 따른 석회 고형화 시설 및 탈수장치는 가축 배설물 내에 함유되어 있는 고농도의 부유물질을 고형화하여 석회처리비료를 생산하기 위한 시설로서 응집시료 조정조, 1차 응집조, 여액 저장조, 2차 응집조 및 필터프레스(Filter pree)로 구성된다.

그 후, 역삼투 막분리장치로 보내져 물리적 정제공정을 최종 거친 후 방류되어, 폐수방류기준에 적합한 수질을 유지할 수 있다.

이러한 유기성 폐기물 처리시설 중 고온호기발효장치는 수중모터를 이용하여 액상상태에서 강력하게 액상 폐수를 교반하면서 토출되는 수중 에젝터를 통해 외부 공기가 흡입되는 방식으로 고농도 폐수를 호기적으로 발효시키는 고온액상발효장치이다. 이 장치는 주로 고농도의 가축 분뇨나 음식물 탈리약을 50℃ 이상에서 발효시킴으로서 악취제거나 병원성세균의 사멸에 효과적인 장치로 양돈농가를 비롯한 축산농가에서 주로 사용하고 있다.

고온 액상발효 처리 시 발효액은 소포처리와 함께 소포기에서 장치 외부로 심한 악취(암모니아 가스)가 배출되어지는데 최근 악취 관련 민원이 발생하면서 기존의 고온액상발효장치의 악취제거장치의 개발이 필요하게 되었다.

그 동안 악취제거방법으로 산, 알카리 세정방법, 토양여과식 흡착방법, 수냉식 냉각방법 등을 연구, 고안하였으나 효과의 지속성면에서나 설비의 비효율성등이 지적되어 간단하고 경제적인 설비의 연구가 필요하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 점을 감안하여 안출된 것으로, 고온 액상발효 처리 시 발생되는 가스를 장치 내부로 흡입시켜 반복 순환되도록 하여 장치 온도를 높게 유지함과 동시에 외부로 배출되는 가스량을 극도로 줄여 악취를 제거할 수 있도록 한 고온액상발효장치의 악취제거장치를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고온액상발효장치의 악취제거장치는, 고온 액상발효 처리 공정에 의해 발생되는 악취를 제거하기 위한 장치에 있어서, 상기 고온 액상발효 처리 공정이 이루어지는 고온액상발효장치, 및 상기 고온액상발효장치로부터 배출되는 가스가 그 장치 내부로 흡입되게 하여 공기의 흡입과 배출을 반복 순환시켜 가스의 외부 배출을 막아 악취를 제거하는 순환관을 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하 기로 한다.

도 2는 본 발명의 악취제거장치가 채용된 고온액상발효장치의 구성도를 나타낸다. 도 2에 나타낸 장치는 고농도 폐수가 수용되는 반응조(10), 반응조(10)내에 투입된 폐수에 적정량의 공기를 공급하여 폭기시키기 위한 수단으로, 반응조(10) 내부에 설치되는 다수의 수중모터(11(1)∼11(4)), 수중모터들(11(1)∼11(4)) 각각에 연결 설치되어 거품을 발생시키는 에젝타(13(1)∼13(4)), 및 에젝타들(13(1)∼13(4)) 각각에 연결 설치되어 공기가 흡입되는 공기흡입구(15(1)∼15(4))(17(1)∼17(4))를 구비한다. 여기서, 제 1공기흡입구(15(1)∼15(4))는 외부 공기가 흡입되도록 상부가 개구된 형태이다. 제 1공기흡입구(15(1)∼15(4))와 제 2공기흡입구(17(1)∼17(4)) 간에는 초기 가동과 정상 가동에 따라 선택적으로 공기 흡입로를 전환하기 위한 전환밸브(19(1)∼19(4))가 연결된다. 반응조(10) 상부에는 공기주입으로 인해 발생되는 거품을 제거하기 위한 수단으로, 다수의 모터(21(1)∼21(4)), 모터들(21(1)∼21(4)) 각각에 연결 설치되어 회전하는 프로펠러형태의 회전날개(23(1)∼23(4)), 그리고 스크린망 형태의 소포수단(20(1)∼20(4))으로 이루어진다. 소포수단(20(1)∼20(4)) 상부에는 발생되는 암모니아 등의 가스를 배출하는 배출구(25(1)∼25(4))가 연결된다. 배출구들(25(1)∼25(4))과 제 2공기흡입구(17(1)∼17(4)) 간에는 악취 제거를 위하여, 배출되는 암모니아 등의 가스를 장치 내부로 다시 흡입시키는 순환관(30)이 연결된다. 여기서, 순환관(30)은 공기의 원활한 흐름을 위해 일정각도로 경사지게 설치된다. 순환관(30)의 일측 혹은 양측에는 바이오필터(Bio-Filter)(40)가 연결된다. 본 실시예에서는, 순환관(30) 일측 에만 바이오필터(40)를 연결하였다. 바이오필터(40)는 순환관(30)을 통해 일부 배출되는 소량의 가스를 흡착하여 여과하기 위한 여재부(41)와, 여재부(41) 하단에 설치되어 여과된 암모니아 농축액을 수거하기 위한 수거함(43)으로 구성된다. 여기서, 여재부(41)는 망구조로 되어 있다.

이러한 구성을 갖는 도 2 고온액상발효장치의 악취제거에 대해 구체적으로 설명한다.

고온액상발효장치의 반응조(10) 내부로 폐수가 투입되면, 반응조(10)내의 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키는 과정을 갖게 된다. 이때, 전환밸브(19(1)∼19(4))를 작동하여 공기 흡입량을 조절하도록 한다. 초기 가동시에는 다량의 공기가 필요하므로, 전환밸브(19(1)∼19(4))를 조절하여 상부가 개구된 제 1공기흡입구(15(1)∼15(4))를 통해 외부 공기가 반응조(10) 내로 흡입되도록 한다. 이후 정상 가동시에는 전환밸브(19(1)∼19(4))를 조절하여 순환관(30)에 연결된 제 2공기흡입구(17(1)∼17(4))를 통해 내부 순환되는 공기가 반응조(10) 내로 흡입되도록 한다. 순환관(30) 일측이 개방되도록 하여 일부 외부 공기가 함께 흡입되도록 할 수도 있다.

반응조(10) 내부에 설치된 에젝타들(13(1)∼13(4))은 수중모터들(11(1)∼11(4))에 의해 구동되어, 주입되는 공기로부터 거품을 발생시킨다. 공기 주입으로 인해 반응조(10) 내부에 거품이 발생되면, 모터들(21(1)∼21(4))을 구동시켜 회전날개들(23(1)∼23(4))을 작동시킨다. 모터(21(1)∼21(4)) 작동에 의해 날개(23(1)∼23(4))가 회전하면서 거품이 제거된다.

이때, 발생되는 암모니아 등의 가스가 소포수단(20(1)∼20(4)) 상부에 부착된 배출구(25(1)∼25(4))를 통해 배출된다. 기존에는 배출구(25(1)∼25(4))를 통해 외부로 그대로 배출되어 악취가 발생했다. 하지만, 본 발명에서는 배출구(25(1)∼25(4))가 순환관(30)에 연결되어 배출되는 가스를 순환관(30)를 통해 다시 제 2공기흡입구(17(1)∼17(4))로 유입되도록 한다. 배출구(25(1)∼25(4))에서 배출되는 가스의 대부분은 제 2공기흡입구(17(1)∼17(4))로 유입되고, 일부 소량은 순환관(30)을 따라 바이오필터(40) 측으로 흘러간다. 제 2공기흡입구(17(1)∼17(4))를 통해 유입되는 가스는 공기와 함께 반응조(10)로 주입되어 반복 순환된다. 순환관(30)를 통해 배출되는 소량의 암모니아 가스는 수증기형태로 바이오필터(40)에 투입된다. 바이오필터(40)의 여재부(41) 내부에는 숯, 톱밥, 나무껍질 등 다공성 물질로 된 악취흡착물질로 채워져 있으며, 그 물질을 통해 악취를 여과시키게 된다. 여과된 암모니아액은 수거함(43)에 모아서 재활용하게 된다.

위와 같은 처리과정을 통하여 고온액상발효장의 악취가 제거된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고온액상발효장치의 악취제거장치는, 배출구로부터 배출되는 암모니아가스를 포함한 가스성분을 수중모터의 공기흡입구로 연결하여 외부로 배출하는 발생가스를 장치 내부로 자연스럽게 흡입하게 하여 공기의 흡입과 배출을 반복 순환하도록 함으로써 따뜻한 발효공기의 온도를 다시 장치 내부로 보내어 발효장치의 온도를 높게 유지하고 동시에 외부로 배출되는 공기의 양을 극도로 줄여 기존의 배출가스내 악취농도를 거의 90％ 이상 제거하고 나머지 약간의 배출가스는 장치 외부에 연계되어 있는 바이오필터를 통해 악취를 완전히 제거할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (8)

1. 고온 액상발효 처리 공정에 의해 발생되는 악취를 제거하기 위한 장치에 있어서,

   상기 고온 액상발효 처리 공정이 이루어지는 고온액상발효장치; 및

   상기 고온액상발효장치로부터 배출되는 가스가 그 장치 내부로 흡입되게 하여 공기의 흡입과 배출을 반복 순환시켜 가스의 외부 배출을 막아 악취를 제거하는 순환관을 포함하는 고온액상발효장치의 악취제거장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 순환관은 공기의 원활한 흐름을 돕도록 경사지게 설치됨을 특징으로 하는 고온액상발효장치의 악취제거장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 순환관 일측이나 양측에 설치되어, 순환관을 통해 외부로 일부 배출되는 소량의 악취 발생 가스성분을 여과시키기 위한 바이오필터를 더 포함하는 고온액상발효장치의 악취제거장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 바이오필터는

   내부에 숯, 톱밥, 나무껍질의 다공성 물질이 여기재료로 채워지며, 상기 순환관을 통해 투입되는 악취 발생 가스성분을 흡착 여과하는 여재부; 및

   상기 여재부 하단에 설치되어 여과액을 수거하기 위한 수거함을 구비함을 특징으로 하는 고온액상발효장치의 악취제거장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 고온액상발효장치는

   반응조;

   공기흡입구를 통해 상기 반응조 내에 투입된 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키기 위한 수단;

   상기 반응조에 공기 주입으로 인해 발생되는 거품을 제거하기 위한 수단; 및

   상기 순환관에 연결되어, 상기 반응조의 고온 액상 발효시 발생되는 악취 발생 가스를 순환관 측으로 배출하기 위한 배출구를 구비함을 특징으로 하는 고온액상발효장치의 악취제거장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 공기 공급 및 폭기수단은

   상기 반응조 내부에 설치되는 수중모터;

   상기 수중모터에 의해 구동되어 거품을 발생시키는 에젝타; 및

   상기 순환관에 연결되어, 공기를 흡입하는 공기 흡입구로 이루어짐을 특징으로 하는 고온액상발효장치의 악취제거장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 공기흡입구는

   외부 공기가 흡입되도록 상부가 개구된 제 1공기흡입구;

   상기 배출구를 통해 배출되는 공기가 흡입되도록 상기 순환관에 연결된 제 2 공기흡입구; 및

   초기 가동과 정상 가동에 따라 상기 제 1공기흡입구와 제 2공기흡입구 중 하나를 선택하기 위한 전환밸브로 구성됨을 특징으로 하는 고온액상발효장치의 악취제거장치.
8. 제 5항에 있어서, 상기 거품제거수단은

   모터;

   상기 모터 구동에 의해 회전하면서 거품을 제거하는 회전날개; 및

   상부에 상기 배출구가 설치되는 소포수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 고온액상발효장치의 악취제거장치.

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