KR101081031B1 - 슬러지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화 처리장치 및 이를 이용한 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화를 위한 처리장치 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하수 처리수의 총인과 슬러지를 감소 및 살균시키는 장치와 고액분리된 액체상태의 분뇨를 액비화하여 살균시키는 장치를 하나의 시스템으로 통합하여 하수 및 분뇨를 처리할 수 있는 처리장치 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것이다.
본 발명의 슬리지와 하수 총인 감소와 살균 및 축산분뇨 액비화를 위한 처리장치는 처리조와, 처리조로 유입되는 하수 처리수 또는 고액분리된 액체상태의 분뇨를 포함하는 처리대상물 중의 유기물을 분해하고 고형분을 침전 및 살균, 여과시키기 위한 전처리부와, 전처리부에서 유출되는 처리대상물이 상기 처리조로 유입될 수 있도록 상기 전처리부와 연결되어 상기 처리조 내부로 연장되는 유입관과, 처리조 내부로 공기를 공급하되 태양열을 이용하여 상기 공기를 가열하여 공급하는 가열공기공급수단과, 가열공기공급수단과 연결되어 상기 처리조 내부에 설치되며 상기 가열공기공급수단을 통해 공급되는 공기를 일방향으로 분출시켜 상기 처리조에 저장된 처리대상물을 선회시키는 제 1선회류조성부를 구비한다.

Description

슬러지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화 처리장치 및 이를 이용한 처리방법{treating apparatus for removing phosphorus and manufacturing liquid fertilizer, treating method using the same}

본 발명은 슬러지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화를 위한 처리장치 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하수 처리수의 총인과 슬러지를 감소 및 살균시키는 장치와 고액분리된 액체상태의 분뇨를 액비화시키는 장치를 하나의 시스템으로 통합하여 하수 및 분뇨를 처리할 수 있는 처리장치 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것이다.

고도 수처리라 함은 질소와 인을 함유한 하/폐수에서, 유기물뿐만 아니라 질소와 인 성분도 동시에 제거하는 향상된 정수처리방법을 말한다. 질소의 제거는 호기성 분위기하에서 폐수 내의 질소화합물을 질산성 질소로 전환하는 질산화공정 및 무산소 분위기하에서 질산성 질소를 질소기체로 환원시키는 탈질공정을 통해 이루어지고, 통상 생물학적으로 이루어지는 인의 제거는 혐기성 상태에서 미생물의 대사활동에 의해 인을 방출시키고, 호기성 상태에서 미생물로 하여금 인을 과잉으로 섭취하게 한 후 이를 슬러지로 제거하는 과정을 통해 이루어진다.

최근 급속도로 오염되고 있는 공공수역의 수질개선 대책으로 수질환경 기준이 점차 강화되어가고 있으며, 최종 방류수역의 수질을 개선하기 위해서는 유기물뿐만 아니라 영양염류(질소, 인 등)의 제거와 슬러지의 발생량의 감소가 매우 중요하다. 특히, 수중의 질소와 인 화합물은 그 자체가 오염물질로서 수자원 가치 상실에도 원인이 되지만 조류 증식에 필요한 영양물질로 이용되어 수질을 더욱 악화시키는 원인이 되며, 과다한 슬러지 발생은 슬러지 처리의 비용부담을 크게 한다.

이와 같이 호소 및 연근해의 부영양화를 유발하는 질소와 인에 대한 적절한 제거가 절실히 필요하나, 중소규모 처리시설의 경우 하수도달시간이 대규모 처리장에 비하여 매우 짧고, 유입 수량의 변동이 일간, 주간 및 계절에 따라 매우 커서 질소 및 인이 함께 제거되는 처리가 어려운 반면, 높은 수준의 방류 수질의 유지가 필요한 경우가 많으나, 종래 중소규모 폐수 처리장의 경우 대부분 유기물질과 부유물질 제거에 초점이 맞추어져 있을 뿐, 질소와 인의 영양염류에 대한 처리와 슬러지 감소가 거의 이루어지지 않고 있고 별도의 살균장치를 구성하여야 하는 실정이다.

특히, 고도수처리에 있어 인의 제거가 대부분 생물학적 처리 방법에 의존하고 있으나, 중/소규모 시설의 경우 운전이 복잡하고 유입부하의 변동이 커서 인의 처리가 안정적으로 이루어지기 힘든 단점이 있다.

한편, 축산농가에서 배출되는 축산 분뇨는 일반적으로 가축의 대사작용 중 발생하는 고체액체성 물질로 BOD 2만 ~ 3만ppm 정도의 고농도 유기물질이다. 이러한 축산 분뇨는 별도의 처리과정을 거치지 않고 방류하게 되면 하천과 호수를 오염시키게 된다. 특히 질소와 인이 다량 함유되어 수계에 부영양화를 초래하여 음용수뿐만 아니라 농업용수 등 하천수의 이용을 불가능하게 만든다.

축산폐수를 비롯한 각종 폐기물에 대해 한국에서 가장 많이 사용되는 폐기물 처리방법은 해양투기이나, 앞으로는 유기성 폐기물의 해양투기는 불가능할 것으로 전망되므로 이러한 문제를 해결할 수 있는 대안으로서 해양투기 없이 축산폐수를 육상에서 처리할 수 있는 기술의 개발이 시급하다.

축산분뇨를 처리하기 위한 방법 중의 하나로 액비화 기술이 있다. 액비화는 혐기성 소화법, 호기성 소화법 등에 의해 처리된다.

혐기성 소화법은 혐기성 미생물의 자기고정화 특성으로 형성된 입상슬러지를 이용하여 고농도 유기성 폐수를 효율적으로 처리하는 공법이다. 혐기성 소화법을 이용하여 축산분뇨를 처리하면 퇴비와 액비 그리고 메탄가스가 생성되는데, 이러한 혐기성 액비화의 경우에는 악취와 대장균 등의 각종 세균으로 인한 민원발생 소지가 높은 실정이다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 생물학적으로 처리하지 못한 인을 화학적 응집 반응 및 생물학적 분해 반응으로 응집 및 침전시켜 방류수 중의 인의 농도와 슬러지 발생량을 최대한 저감시킬 수 있고, 축산분뇨를 호기성 처리로 악취 없이 오존을 이용하여 살균시키고 액비화시켜 축산분뇨를 처리할 수 있는 처리장치 및 이를 이용한 처리방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 하수 처리수의 슬러지 및 총인을 감소시키는 장치와 축산분뇨를 액비화시키는 장치를 하나의 시스템으로 통합하여 처리할 수 있는 처리장치 및 이를 이용한 처리방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 슬리지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화를 위한 처리장치는 처리조와; 상기 처리조로 유입되는 하수 처리수 또는 고액분리된 액체상태의 분뇨를 포함하는 처리대상물 중의 유기물을 분해하고 고형분을 침전 및 여과시키기 위한 전처리부와; 상기 전처리부에서 유출되는 처리대상물이 상기 처리조로 유입될 수 있도록 상기 전처리부와 연결되어 상기 처리조 내부로 연장되는 유입관과; 상기 처리조 내부로 공기를 공급하되 태양열을 이용하여 상기 공기를 가열하여 공급하는 가열공기공급수단과; 상기 가열공기공급수단과 연결되어 상기 처리조 내부에 설치되며 상기 가열공기공급수단을 통해 공급되는 공기를 일방향으로 분출시켜 상기 처리조에 저장된 처리대상물을 선회시키는 제 1선회류조성부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1선회류조성부는 상기 가열공기공급수단과 연결되어 공기가 유입되며 측면에 다수의 유출홀이 형성된 분기케이스와, 상기 분기케이스의 유출홀에 각각 연결되어 방사상으로 연장되며 측면에 다수의 분사홀이 형성된 분사노즐을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 전처리부는 일단이 상기 처리대상물이 공급되는 공급라인과 연결되고 타단은 상기 일단보다 더 낮도록 경사지게 형성되어 상기 고형분이 타단방향으로 침전되는 침전관과, 상기 공급라인에 설치되어 광촉매와 오존에 의해 상기 처리대상물 중의 유기물을 분해하고 살균하는 광촉매오존접촉조와, 상기 침전관의 일단과 타단 사이에 연결되되 상기 타단보다 상기 일단에 더 인접하도록 연결되어 상방으로 연장되는 연결관과, 상기 연결관의 단부에 설치되어 상기 유입관과 연결되며 내부에 충전된 여재에 의해 상기 유입관으로 유입되는 처리대상물을 여과하는 여과부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 유입관에 응집제가 투입될 수 있도록 상기 유입관과 연결되는 응집제 공급부;를 더 구비하고, 상기 유입관 내부에는 상기 유입관을 통과하는 처리대상물이 지그재그로 흐를 수 있도록 마주하는 양측에 교호적으로 형성된 도류벽과, 상기 도류벽의 단부에 상기 도류벽과 교차하는 방향으로 형성되어 상기 처리대상물의 흐름을 방해하는 와류판이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 가열공기공급수단은 상기 처리조 상부에 설치되며 유로가 형성된 집열판과, 상기 집열판 유로의 일측과 연결되어 블로워를 통해 공기가 유입되는 공기유입라인과, 상기 집열판 유로의 타측과 연결되어 공기가 유출되며 상기 처리조 내부로 연장되어 상기 제 1선회류조성부와 연결되는 공기유출라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 처리조에 저장된 처리대상물에 미생물을 투입하면서 상기 처리대상물을 순환시키는 순환수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 슬러지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화를 위한 처리방법은 하수 처리수 또는 고액분리된 액체상태의 분뇨를 포함하는 처리대상물 중의 유기물을 분해하고 고형분을 침전 및 여과시키는 전처리단계와; 상기 전처리단계를 거친 처리대상물을 처리조의 내부로 유입시키는 처리대상물유입단계와; 태양열을 이용하여 공기를 가열하여 상기 처리조 내부로 공급하되, 상기 처리조에 저장된 처리대상물을 선회시키도록 공기를 일방향으로 분출시켜 공기를 공급하는 공기공급단계와; 상기 처리조에 저장된 처리대상물에 미생물을 투입하면서 순환시키는 순환단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 생물학적으로 처리하지 못한 인과 슬러지를 화학적 응집 반응 및 생물학적 분해 반응로 응집 및 침전시켜 방류수 중의 인의 농도, 슬러지의 발생량을 저감시킬 수 있고 살균할 수 있다. 또한, 축산분뇨를 호기성 처리로 악취 없이 액비화시킬 수 있고 대장균 등의 유해균을 살균할 수 있다.

그리고 본 발명은 하수 처리수의 총인을 감소시키는 장치와 축산분뇨를 액비화시키는 장치를 하나의 시스템으로 통합하여 처리할 수 있다.

또한, 별도의 교반장치 및 전열장치를 필요로 하지 않으므로 에너지 비용을줄여 유지관리비용을 크게 절감할 수 있으며 구성을 간소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 처리장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 도 1에 적용된 처리조를 나타내는 일부 절개 측면도이고,
도 3은 도 1에 적용된 처리조의 내부를 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 슬러지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화를 위한 처리장치 및 이를 이용한 처리방법을 구체적으로 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 처리장치는 생물학적 방법으로 수처리된 하수 처리수를 공급받아 최종 방류 전에 하수 처리수 중의 총인의 농도를 저감시키고 슬러지 발생량을 감소 및 살균시킨다. 또한, 고액분리된 액체상태의 축산분뇨를 공급받아 살균 및 호기성 조건에서 발효시켜 액비화시킴으로써 축산분뇨를 처리한다. 이와 같이 본 발명은 하나의 시스템에서 하수의 처리와 축산분뇨의 처리를 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 처리장치는 크게 처리조(1)와, 전처리부(20)와, 유입관(11)과, 가열공기공급수단(40)과, 제 1선회류조성부(70)를 포함한다.

처리조(10)는 내부에 일정량의 처리대상물을 저장할 수 있도록 내부에 저장공간이 형성된 통형으로 이루어진다. 여기서 처리대상물은 생물학적 방법으로 수처리된 하수 처리수 또는 고액분리된 액체상태의 축산분뇨를 의미한다.

처리조(10)는 부식을 방지하기 위해 스테인레스나 합성수지로 이루어진다. 도시되지 않았지만 처리조(10)의 상부에는 처리조(10)의 내부 저장공간을 개폐할 수 있는 뚜껑이 설치될 수 있다. 처리조(10)의 상부에는 가스 배기를 위한 가스배기관(13)이 설치되고, 처리조(10)의 바닥에는 침전물을 배출시킬 수 있는 침전물 배출관(15)이 설치되고, 측면 하부에는 발효된 액비를 배출할 수 있는 액비배출관(17)이 설치된다. 처리조(10)의 바닥은 침전물의 배출이 용이하도록 원추형으로 형성될 수 있다.

전처리부(20)는 상기 처리조(10)로 유입되는 처리대상물 중의 고형분을 침전 및 여과, 살균시켜 처리대상물을 전처리하기 위한 것이다. 또한, 상기 전처리부는 단독으로 일부 하수처리장의 침전살균여과 전용으로도 사용될 수 있다.

상기 전처리부(20)는 광촉매오존접촉조(7)와, 침전관(21)과, 연결관(23)과, 여과부(25)를 구비한다.

침전관(21)의 일단은 처리대상물이 공급되는 처리대상물공급라인(1)과 연결된다. 처리대상물공급라인(1)에는 처리대상물을 일정한 압력으로 이송시키기 위한 펌프(3)와, 유로를 개폐하는 밸브(5)가 설치된다. 그리고 침전관(21)의 타단은 연장관(27)과 연결되고, 연장관(27)은 침전물배출관(15)과 연결된다. 연장관(27)에는 유로를 개폐하는 밸브(29)가 설치된다.

침전관(21)은 내부가 빈 파이프 형상으로 이루어진다. 바람직하게 침전관(21)은 경사지게 형성된다. 즉, 처리대상물공급라인(1)과 연결되는 일단보다 연장관(27)과 연결되는 타단이 더 낮게 형성된다. 이는 침전관(21)으로 유입된 처리대상물 중 비중이 큰 고형물은 침전관(21)의 경사진 방향, 즉 타단측에 침전될 수 있도록 하기 위함이다. 침전관(21)에 쌓인 침전물을 주기적으로 배출할 수 있도록 침전관(21)에는 드레인관(31)이 연결된다. 드레인관(31)은 높이가 낮은 침전관(21)의 타단 부근에 연결되는 것이 바람직하다. 드레인관(31)에는 유로를 개폐할 수 있는 밸브(33)가 설치된다. 그리고 소형 하수처리장의 경우 별도의 저장통을 설치하여 침전관으로부터 배출되는 슬러지를 주기적으로 비울 수 있도록 구성될 수 있다.

광촉매오존접촉조(7)는 처리대상물공급라인(1)에 설치된다. 따라서 처리대상물공급라인(1)은 광촉매오존접촉조(7)를 경유한다. 광촉매오존접촉조(7)는 내측면에 광촉매가 코팅된 구조이다. 광촉매로 이산화티타늄( TiO₂ )을 이용하는 것이 바람직하다. 광촉매오존접촉조(7)에는 내부에 자외선램프가 설치되거나 광촉매오존접촉조(7)를 투명재질로 제작할 수 있다. 그리고 광촉매오존접촉조(7)에는 오존공급기가 연결되어 오존이 광촉매오존접촉조(7) 내부로 투입된다.

상기 광촉매오존접촉조(7)를 통과하는 처리대상물 중에 함유된 각종 유기화합물은 오존과 OH라디칼에 의한 강력한 산화력에 의해 일부 분해처리된다. 또한 오존의 강력한 산화력에 의해 각종 유해 세균 등을 살균할 수 있다.

연결관(23)은 침전관(21)의 일단과 타단 사이에 연결되되 타단보다 일단에 더 인접하도록 연결된다. 즉, 연결관(23)은 처리대상물공급라인(1)과 연결되는 침전관(21)의 일단 부근에 연결된다. 연결관(23)은 드레인관(31)의 위치보다 더 높은 위치에 설치된다. 침전관(21)과 연결된 연결관(23)은 상방으로 연장된다.

여과부(25)는 연결관(23)의 단부에 설치되어 연결관(23)을 통해 처리대상물이 유입된다. 여과부(25)는 원통형의 케이스 내부에 여재가 충전된 구조를 갖는다. 여재로 자갈, 모래, 활성탄 등 통상적인 것이 이용될 수 있다. 여과부(25)의 상부에는 여재를 보충하기 위한 투입구(35)가 마련되고, 하부에는 여재를 배출하기 위한 배출구(37)가 마련될 수 있다. 여과부(25)는 유입관(11)과 연결된다.

여과부(25)와 연결된 유입관은 처리조(10) 내부로 연장된다. 유입관(11)을 통해 전처리부에서 전처리된 처리대상물이 처리조(10) 내부로 유입된다. 이때 유입되는 처리대상물에 의해 처리조(10)의 바닥에 침전된 침전물이 상승하는 것을 방지하기 위해 유입관(11)의 단부는 처리조(10)의 상부측에 위치되는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게 유입관(11)의 단부에 가이드부(50)가 설치되어 상기 유입관(11)을 통해 유출되는 처리대상물을 처리조(10)의 내측면으로 유도한다.

가이드부(50)는 유입관(11)의 단부에 일측에 결합되어 하방으로 경사지게 연장되는 경사판(51)과, 경사판(51)의 단부에 형성되며 상방으로 경사지게 연장되는 충돌판(53)을 구비한다. 경사판(53)은 처리조(10)의 내측면 방향으로 연장되므로 유입관(11)의 단부를 통해 유출되는 처리대상물은 경사판(51)을 따라 처리조(10) 내측면 방향으로 흐른다. 그리고 경사판(51)의 단부에 형성된 충돌판(53)에 처리대상물은 충돌하면서 방향이 상방으로 전환되어 속도가 줄어든다. 충돌판(53)을 부딪힌 처리대상물은 충돌판(53)을 넘어 처리조(10) 내측면을 타고 하방으로 흘러내린다.

한편, 유입관(11)을 통해 유입되는 처리대상물에 응집제를 투입하기 위해 응집제 공급부(55)가 마련된다. 응집제 공급부(55)는 응집제 저장탱크(56)와, 응집제 저장탱크(56)와 유입관(11)를 연결하는 응집제공급관(57)과, 응집제공급관(57)에 설치되어 응집제를 유입관(11)로 정량 펌핑하는 정량펌프(59)로 이루어진다. 응집제공급관(57)으로 처리대상물이 유입하는 것을 방지하기 위한 체크밸브(미도시)가 응집제공급관(57)에 설치될 수 있다. 응집제로 통상적인 무기 고분자 응집제를 이용할 수 있다. 예를 들어 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride)을 이용할 수 있다.

응집제 공급관(57)은 여과부(25)와 인접한 위치의 유입관(11) 부위에 연결된다. 이는 처리대상물이 여과부(25)를 통과한 직후에 응집제를 투입하기 위한 것이다. 응집제와 처리대상물과의 혼합효율을 높이기 위해 도 2에 잘 나타난 것처럼 유입관(11) 내부에 도류벽(60)과 와류판(63)이 구비되는 것이 바람직하다.

도류벽(60)은 유입관(11) 내부의 마주하는 양측에 교호적으로 형성되어 상기 유입관(11)을 통과하는 처리대상물이 지그재그로 흐를 수 있도록 하여 체류시간을 연장시킨다. 그리고 도류벽(60)의 단부에 상기 도류벽(60)과 교차하는 방향으로 형성되어 상기 처리대상물의 흐름을 방해하는 와류판(63)이 구비된다. 이러한 도류벽과 와류판은 유입관 일부 또는 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 유입관(11)으로 유입된 응집제와 처리대상물은 유입관(11)을 통과하면서 도류벽(60)과 와류판(63)에 의해 체류시간이 연장되어 접촉횟수를 증대시켜 혼합효율을 향상시킬 수 있다.

가열공기공급수단(40)은 처리조(10) 내부로 일정한 온도로 가열된 공기를 공급한다. 이는 호기성 미생물의 서식 조건을 형성하기 위한 것이다.

도시된 가열공기공급수단(40)은 처리조(10) 상부에 설치되며 유로가 형성된 집열판(41)과, 상기 집열판(41) 유로의 일측과 연결되어 블로워(43)를 통해 공기가 유입되는 공기유입라인(42)과, 상기 집열판(41) 유로의 타측과 연결되어 공기가 유출되며 상기 처리조(10) 내부로 연장되는 공기유출라인(44)을 구비한다. 공기유출라인(44)에는 유로를 개폐하는 밸브(45)가 설치된다.

집열판(41)은 처리조(10)의 상부에 설치된 지지대(9)에 의해 지지된다. 집열판(41)은 유로를 흐르는 유체를 태양열을 이용하여 가열하기 위한 것으로서, 통상적인 구조를 갖는다. 그리고 공기유출라인(44)에서 하나의 분기라인(47)이 분기된다. 분기라인(47)은 응집제공급관(57)으로 연결된다. 분기라인(47)에 유로를 개폐하는 밸브(49)가 설치된다. 분기라인(47)을 통해 응집제공급관(57)으로 공기를 공급하여 유입관(11)에서 응집제 및 처리대상물의 혼합 효율을 향상시킴과 동시에 처리대상물의 온도를 상승시킬 수 있다.

이와 같이 가열공기공급수단에 의해 별도의 전열장치 없이 자연에너지를 이용하여 가열된 공기를 처리대상물 중으로 공급함으로써 호기성 조건을 형성함과 동시에 침전대상물의 발효에 적합한 온도로 유지할 수 있어 유지관리비를 절감할 수 있다.

한편, 가열공기공급수단(40)에 의해 처리조(10) 내부로 유입되는 공기는 처리대상물 중으로 폭기된다. 이때 처리조(10) 내부로 유입되는 공기의 운동에너지를 이용하여 처리대상물을 교반시키기 위해 본 발명에서는 제 1선회류조성부(70)가 구비된다.

도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이 제 1선회류조성부(70)는 가열공기공급수단의 공기유출라인(44)과 연결되어 공기가 유입되며 측면에 다수의 유출홀이 형성된 분기케이스(71)와, 상기 분기케이스(71)의 유출홀에 각각 연결되어 방사상으로 연장되며 측면에 다수의 분사홀이 형성된 분사노즐(75)을 구비한다.

분기케이스(71)는 내부가 빈 원통형으로, 도시되지 않았지만 저면에 하나의 유입홀이 형성된다. 그리고 측면에 4개의 유출홀이 형성된다. 저면의 유입홀에는 공기유출라인(44)이 연결된다. 그리고 4개의 유출홀 각각에는 분사노즐(73)이 형성된다. 분기케이스(71)는 공기유출라인(44)과 연결되는 것에 의해 처리조(10) 내부에 고정될 수 있다. 이와 달리 별도의 지지수단에 의해 분기케이스(71)는 일정 위치에 고정될 수 있음은 물론이다.

분사노즐(73)은 90도 간격으로 배치된다. 분기케이스(71)는 처리조(10)의 중심에 배치되고, 분기케이스(71)를 중심으로 분사노즐(73)이 방사상으로 설치된다. 각 분사노즐(73)에는 공기가 분출되는 분사홀(75)이 다수 일정 간격으로 마련된다. 도 3에 잘 나타난 바와 같이 각 분사노즐(73)에 형성된 분사홀(75)은 동일한 회전방향을 향해 형성된다. 즉, 도시된 예에서 반시계방향으로 처리대상물을 회전시키기 위해 각 분사노즐(73)의 반시계 방향으로 공기가 분출될 수 있도록 분사홀(75)이 형성된다.

상술한 제 1선회류조성부에 의해 본 발명은 별도의 교반장치 없이 유체의 운동에너지를 이용하여 처리대상물을 교반함으로써 장치를 간소하며 유지관리비를 절감할 수 있다.

한편, 상기 제 1선회류조성부(70)는 처리조(10) 하부에 배치되고, 처리조(10) 상부에는 제 2선회류조성부(100)가 배치될 수 있다. 제 2선회류조성부(100)는 처리조(10)에 저장된 처리대상물을 순환시키는 과정에서 처리조(10) 내부로 처리대상물을 일 방향으로 분사하여 처리조(10)에 저장된 처리대상물을 선회시키기 위한 것이다. 이러한 제 2선회류조성부(100)는 후술한다.

본 발명은 처리조에 저장된 처리대상물에 미생물을 투입하면서 상기 처리대상물을 순환시키는 순환수단(80)을 더 구비한다. 이러한 순환수단에 의해 처리조(10)에 저장된 처리대상물은 상하로 골고루 혼합된다.

순환수단(80)의 일 예로 유로가 형성된 집열판(81)과, 처리조(10) 내부 하부측에서 연장되어 상기 집열판(81) 유로의 일측과 연결되는 제 1순환라인(83)과, 처리조(10) 내부 상부측에서 연장되어 집열판(81) 유로의 타측과 연결되는 제 2순환라인(85)과, 상기 제 1순환라인(83)에 미생물 배양액을 공급하기 위한 미생물배양액공급부를 구비한다.

순환수단의 집열판(81)은 상술한 가열공기공급수단의 집열판과 동일한 구조이다. 제 1순환라인(83)에는 처리대상물을 집열판(81), 제 2순환라인(85)으로 이송시키는 펌프(84)가 설치된다.

미생물배양액공급부는 미생물 배양액이 저장되는 저장조(90)와, 저장조(90)와 제 1순환라인(83)을 연결하는 미생물배양액공급관(91)과, 미생물배양액공급관(91)에 설치된 펌프(91)로 이루어진다.

본 발명에 적용된 미생물 배양액은 호기성 미생물은 상업화된 공지의 방법으로 배양한 배양액일 수 있다. 호기성 미생물로서 바실러스속 미생물들을 이용할 수 있다. 가령, 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis)를 이용할 수 있다.

상술한 순환수단(80)에 의해 처리조(10) 내부 하층에 머무는 처리대상물을 상층으로 순환시킴으로써 처리대상물을 상하로 혼합시킬 수 있다. 이와 함께 순환과정에서 처리대상물이 집열판(81)을 통과하면서 태양열에 의해 가열된다. 처리대상물의 순환과 동시에 처리대상물에 미생물 배양액을 투입하여 호기성 미생물에 의한 처리대상물의 발효가 진행될 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 처리장치의 가동 전에 내부를 세척 살균하기 위한 오존수공급부가 더 구비될 수 있다. 오존수공급부는 오존수가 저장된 저장조(95)와, 저장조와 제 1순환라인(83)을 연결하는 오존수공급관(97)과, 오존수공급관(97)에 설치된 밸브(99)로 이루어진다.

상술한 순환수단을 통해 처리대상물이 처리조(10) 상부로 유입되는 경우 처리대상물의 운동에너지를 이용하여 처리대상물을 선회시키기 위한 제 2선회류조성부가 구비되는 것이 바람직하다.

제 2선회류조성부(100)는 제 2순환라인(85)과 연결되는 연결호스(107)와, 상기 연결호스(107)와 연결되는 부유체(101)와, 상기 부유체(101)의 측면에 방사상으로 형성된 분사노즐(103)과, 상기 부유체(101)를 지지하기 위한 지지수단을 구비한다.

연결호스(107)는 제 2순환라인(85)과 연결되며, 변형이 가능한 플렉시블한 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 부유체(101)의 위치에 따라 부유체(101)와 제 2순환라인(85)의 거리가 가변되므로 연결호스(107)는 충분한 여유길이를 갖도록 설치된다. 부유체(101)는 내부가 빈 원통형 구조를 갖는다. 이러한 부유체(101)는 중공구조에 의해 처리대상물의 표층에 부유한다. 이와 달리 부유체(101)에 부력을 제공할 수 있는 별도의 부력제공수단이 마련될 수 있다.

부유체(101)는 지지수단에 의해 지지된다. 도시된 지지수단은 처리조(10)의 상부와 연결되는 로프(110)이다. 로프는 2개 내지 4개가 마련되어 일단은 부유체에 고정되고 타단은 처리조의 천정에 고정된다. 로프(110)에 지지되는 부유체(101)는 처리대상물의 수위 변동에 따라 상하로 일정 거리 이동할 수 있다. 도시된 것과 달리 지지수단으로 가이드바가 마련될 수 있다. 도시되지 않았지만 가이드바는 한 쌍이 나란하게 처리조(10)에 수직하게 설치된다. 가이드바는 하단이 처리조(10)의 바닥에 고정된다. 가이드바의 높이는 처리대상물의 설정된 최대 수위보다 더 높게 형성된다. 그리고 부유체(101)를 한 쌍의 가이드바 사이에 배치한다. 부유체(101)의 양측에는 가이드바가 삽입되는 결합고리가 각각 형성된다. 이러한 부유체(101)는 가이드바에 결합되어 수평방향으로 이동은 억제되면서 상하이동은 가능하다. 따라서 처리대상물의 수위변동에 따라 가이드바를 따라 부유체를 상하로 이동한다.

상술한 제 2선회류조성부를 통해 처리대상물을 일 방향으로 선회시킨다. 도시된 예에서 제 1선회류조성부는 하층에 설치되고, 제 2선회류조성부는 상층에 설치된다. 바람직하게 제 2선회류조성부의 분사노즐을 통해 분사되는 처리대상물의 방향은 제 1선회류조성부의 분사노즐을 통해 분사되는 공기의 방향과 반대인 것이다. 상하에서 반대의 흐름으로 형성되는 선회류를 중층에서 충돌하여 와류를 일으키면서 교반효율을 크게 상승시킬 수 있다.

이하, 상술한 처리장치를 이용한 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화를 위한 처리방법에 대하여 간단하게 설명한다.

먼저, 전처리단계에서 생물학적으로 1차적으로 처리된 하수 처리수를 전처리부(20)로 유입시킨다. 하수 처리수는 광촉매오존접촉조(7)를 통과하면서 오존과 OH라디칼에 의한 강력한 산화력에 의해 유기화합물들이 일부 분해처리되고 유해 세균들이 살균처리된다. 그리고 침전관(21) 및 여과부(25)를 통과하면서 침전 및 여과된다.

침전관(21)으로 하수 처리수가 유입되면 침전관(21)에서 하수 처리수의 중의 고형분은 침전되고, 침전되지 않은 하수처리수는 연결관(23)을 통해 여과부(25)로 유입된다. 여과부(25)로 유입된 하수 처리수는 여재에 의해 여과되어 유입관(11)으로 유입된다.

유입관(11)으로 하수 처리수가 유입되면 응집제 공급부(55)에 의해 응집제가 유입관(11) 내부로 투입된다. 응집제가 투입된 하수 처리수는 유입관(11)을 통과하면서 응집제와 균일하게 혼합된 채 처리조(10) 내부로 유입된다.

일정량의 하수 처리수가 처리조(10) 내부로 유입되면 가열공기공급수단(40)을 통해 가열된 공기를 처리조(10) 내부로 공급하는 공기공급단계를 수행한다. 이 과정에서 처리조(10)에 저장된 처리대상물을 선회시키면서 교반시킨다.

응집제에 의해 응집된 침전물은 처리조(10) 바닥으로 가라앉는다. 응집제에 의해 하수처리수가 고액분리되면 액비배출관(17)을 개방하여 상등수를 외부로 방류한다. 방류되는 상등수는 상술한 처리과정에 의해 총인을 크게 감소시킬 수 있다.

한편, 축산 분뇨를 처리하기 위해서는 고액분리된 액체상태의 분뇨를 전처리부(20)로 유입시킨다. 분뇨는 광촉매오존접촉조(7)를 통과하면서 오존과 OH라디칼에 의한 강력한 산화력에 의해 유기화합물들이 일부 분해처리되고, 침전관(21)을 통과하면서 침전된다. 침전관(21)에서 침전되지 않은 분뇨는 여과부(25)를 거치면서 여과되어 유입관(11)을 통해 처리조(10) 내부로 유입된다.

일정량의 분뇨가 처리조(10) 내부로 유입되면 가열공기공급수단(40)을 통해 공기를 처리조(10) 내부로 공급하는 공기공급단계를 수행한다. 이 과정에서 가열된 공기를 처리조(10) 내부로 공급하여 분뇨를 가열함과 동시에 처리조(10) 내부를 호기조건으로 유지시킨다. 또한, 제 1선회류조성부(70)에 의해 공기가 처리조(10)에 저장된 처리대상물을 선회시키면서 교반이 이루어지도록 한다.

이와 함께 순환수단(80)을 통해 처리조(10)에 저장된 분뇨가 상하로 순환되면서 미생물 배양액이 공급되어 분뇨를 발효시킨다. 이러한 발효과정을 통해 처리조(10) 내에서 산소 공급과 교반작업이 이루어져 호기성 미생물이 배양될 수 있는 환경을 만들고, 호기성 미생물에 의해 분뇨 중의 유기물이 분해되고 질소 및 염분, 중금속의 수치 저하와 COD, BOD, SS, 질소, 인의 수치를 낮출 수 있다.

일정시간 동안 발효과정을 통해 분뇨는 취기가 나지 않고 각종 유해세균이 살균된 양질의 액비로 변화된다. 만들어진 액비는 액비배출관(17)을 통해 배출된다.

한편, 본 발명은 가동 여부를 유, 무선으로 송출하여 관리자가 인터넷으로 확인 및 관리할 수 있도록 하는 모니터링 시스템을 추가하여 구성할 수 있다.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 처리조 20: 전처리부
40: 가열공기공급수단 55:응집제공급부
70: 제 1선회류조성부 80: 순환수단

Claims (7)

1. 처리조와;
   상기 처리조로 유입되는 하수 처리수 또는 고액분리된 액체상태의 분뇨를 포함하는 처리대상물 중의 유기물을 분해하고 고형분을 침전 및 여과시키기 위한 전처리부와;
   상기 전처리부에서 유출되는 처리대상물이 상기 처리조로 유입될 수 있도록 상기 전처리부와 연결되어 상기 처리조 내부로 연장되는 유입관과;
   상기 처리조 내부로 공기를 공급하되 태양열을 이용하여 상기 공기를 가열하여 공급하는 가열공기공급수단과;
   상기 가열공기공급수단과 연결되어 상기 처리조 내부에 설치되며 상기 가열공기공급수단을 통해 공급되는 공기를 일방향으로 분출시켜 상기 처리조에 저장된 처리대상물을 선회시키는 제 1선회류조성부;를 구비하고,
   상기 제 1선회류조성부는 상기 가열공기공급수단과 연결되어 공기가 유입되며 측면에 다수의 유출홀이 형성된 분기케이스와, 상기 분기케이스의 유출홀에 각각 연결되어 방사상으로 연장되며 측면에 다수의 분사홀이 형성된 분사노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화 처리장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 전처리부는 일단이 상기 처리대상물이 공급되는 공급라인과 연결되고 타단은 상기 일단보다 더 낮도록 경사지게 형성되어 상기 고형분이 타단방향으로 침전되는 침전관과, 상기 공급라인에 설치되어 광촉매와 오존에 의해 상기 처리대상물 중의 유기물을 분해하고 살균하는 광촉매오존접촉조와, 상기 침전관의 일단과 타단 사이에 연결되되 상기 타단보다 상기 일단에 더 인접하도록 연결되어 상방으로 연장되는 연결관과, 상기 연결관의 단부에 설치되어 상기 유입관과 연결되며 내부에 충전된 여재에 의해 상기 유입관으로 유입되는 처리대상물을 여과하는 여과부를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화 처리장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 유입관에 응집제가 투입될 수 있도록 상기 유입관과 연결되는 응집제 공급부;를 더 구비하고,
   상기 유입관 내부에는 상기 유입관을 통과하는 처리대상물이 지그재그로 흐를 수 있도록 마주하는 양측에 교호적으로 형성된 도류벽과, 상기 도류벽의 단부에 상기 도류벽과 교차하는 방향으로 형성되어 상기 처리대상물의 흐름을 방해하는 와류판이 구비된 것을 특징으로 하는 슬러지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화 처리장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 가열공기공급수단은 상기 처리조 상부에 설치되며 유로가 형성된 집열판과, 상기 집열판 유로의 일측과 연결되어 블로워를 통해 공기가 유입되는 공기유입라인과, 상기 집열판 유로의 타측과 연결되어 공기가 유출되며 상기 처리조 내부로 연장되어 상기 제 1선회류조성부와 연결되는 공기유출라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화 처리장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 처리조에 저장된 처리대상물에 미생물을 투입하면서 상기 처리대상물을 순환시키는 순환수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화 처리장치.
7. 전처리부에서 처리조로 유입되는 하수 처리수 또는 고액분리된 액체상태의 분뇨를 포함하는 처리대상물 중의 유기물을 분해하고 고형분을 침전 및 여과시키는 전처리단계와;
   상기 전처리부와 연결되어 상기 처리조 내부로 연장되는 유입관을 통해 상기 전처리단계를 거친 처리대상물을 상기 처리조의 내부로 유입시키는 처리대상물유입단계와;
   태양열을 이용하여 공기를 가열하는 가열공기공급수단에 의해 가열된 공기를 상기 처리조 내부에 설치된 제 1선회류조성부를 통해 상기 처리조 내부로 공급하는 공기공급단계와;
   상기 처리조에 저장된 처리대상물에 미생물을 투입하면서 순환시키는 순환단계;를 구비하고,
   상기 제 1선회류조성부는 상기 가열공기공급수단과 연결되어 가열된 공기가 유입되며 측면에 다수의 유출홀이 형성된 분기케이스와, 상기 분기케이스의 유출홀에 각각 연결되어 방사상으로 연장되며 측면에 다수의 분사홀이 형성된 분사노즐을 구비하고,
   상기 공기공급단계는 상기 처리조에 저장된 처리대상물을 선회시키도록 상기 가열공기공급수단에서 가열된 공기를 상기 분기케이스로 유입시켜 상기 분사홀을 통해 공기를 일방향으로 분출하여 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 슬러지와 하수 총인 감소 및 축산분뇨 액비화 처리방법.

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