KR101306870B1 - 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조 - Google Patents

음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조에 관한 것으로서, 하나의 구동모터 및 펌프에 의해 탈리액 저장조로부터 공급된 탈리액을 화학제의 투입없이 분해조 내에서 자체순환시켜 발효 열량에 의해 미생물의 생식에 적합한 온도를 맞추도록 하며, 펌프에 의해 이송되는 탈리액의 공급배관 상에 산소공급관 및 폭기관을 분해조의 내부로 설치하여 외부 구조를 단순화시켜 설치 공간의 제약을 없애고 외관을 수려하게 하며, 이에 순환되는 탈리액 양에 맞춰 산소의 양을 적절하게 조절할 수 있고 폭기관 상부에는 분출되는 탈리액을 확산부재를 통해 탈리액 수면 상에 폭기하도록 함으로써 분해중인 자체 탈리액의 순환방식으로 거품을 제거할 수 있도록 하는데 있다.

Description

음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조{Liquid fertilizer manufacturing aerobic decomposition tank}
본 발명은 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음식폐기물에서 고형물과 유분을 제거한 2차 탈리액을 화학제의 투입없이 하나의 모터구동에 의해 탈리액을 자체 순환시킴과 동시에 미생물에 적합한 산소의 공급 및 순환되는 탈리액을 이용해 거품을 제거할 수 있도록 함으로써, 단기간 내에 액상비료 및 폐수처리시설의 폐수처리영양제를 제조할 수 있고 또 폐기시 저농도의 폐기물로서 2차 환경오염을 방지할 수 있는 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조에 관한 것이다.
음식폐기물(또는 음식물쓰레기)은 대부분이 유기 물질로 구성되므로 매립 처분시 침출수와 지반의 안정화에 문제가 있다. 따라서 음식폐기물은 탈수나 건조를 통한 감량화와 퇴비나 사료화 등의 자원화 과정을 거쳐 재활용하게 된다.
그런데, 이러한 음식폐기물 자원화 과정에서 다량의 탈리액(음폐수, 침출수, 응축수, 유기성폐수)가 발생되는데, 이 탈리액은 그 자체로 외부에 방류될 경우 심각한 환경오염을 야기시키게 된다.
음식폐기물 자원화 과정에서 발생하는 탈리액은 처리방식에 따라 다소 차이가 있으나, 평균적으로 처리량 대비 약 60%로 상당히 많은 양이 발생되고, 1차 고액분리를 거친다 해도 고형성분이 100,000ppm을 상회하며, BOD농도 70,000 ~ 100,000ppm, 질소농도 3,000 ~ 5,000ppm, 인 농도 600 ~ 800ppm으로 대단히 높을 뿐만 아니라, 음식물 쓰레기 수거과정에서 부패하여 악취가 심하고 산성화가 되어 있다.
따라서, 음식폐기물 자원화 시스템에서는 탈리액을 정화 처리하기 위한 폐수처리공정이 필수적으로 요구된다.
음식폐기물 자원화 시스템에서, 고농도 유기성 폐수인 탈리액을 처리하는 방식으로는, 음식폐기물 자원화 시스템에서 모두 처리한 후 방류하는 자체처리방식과, 음식폐기물 자원화 시스템에서는 적정 부하이하로 처리한 후 하수처리장에서 최종적으로 처리하는 연계처리방식이 있다.
종래에는 혐기성 소화조를 통해 탈리액을 처리하는 메탄발효공정이 주로 사용되었으나, 혐기성 소화조는 고온이 유지되어야 하므로 기온이 내려가는 겨울철에는 효율이 현저히 떨어지고, 탈리액이 산성화되어 있어 혐기성 소화가 제대로 이루어지지 않는다. 또, 고형물이 소화된다고 해도 기타 용해성 오염물(질소와 인)의 처리효율이 떨어지는 문제가 있다. 특히 단백질이 분해되면서 혐기성소화 처리수 내의 질소농도가 더욱 높아지는 문제점이 있었다.
이에 따라 최근에는 탈리액을 호기성 미생물을 이용하여 처리하는 방법이 제시되고 있다. 그러나 탈리액은 고액분리가 완벽하게 이루어지지 않아 호기성 분해조로 유기성 고형물(SS)이 너무 많아서 미생물의 생존율이 낮을 뿐만 아니라 용존성 유기물(유기산, 당 등)의 농도가 높아 호기성 미생물의 성장에 필요한 산소를 공급하는 과정에서 대량의 거품(스컴)이 발생하는 문제가 있다. 특히, 유분이 완벽하게 제거되지 않아 탈리액은 거품을 유발하는 사상체의 번식이 왕성하여 대량의 거품이 발생하게 되므로 호기성 미생물의 성장에 필요한 산소가 원활하게 공급되지 않는 문제점이 있다.
거품(foam)은 액체 내에 존재하는 기체들의 분산으로 정의된다. 일반적으로 축산 폐수나 분뇨 폐수 등 고농도의 유기성 폐수를 정화하기 위한 생물반응조에서는 생물반응조 내부로 주입하는 공기에 의해서 많은 양의 거품이 발생된다. 즉, 호기성 분해조에서는 미생물의 원활한 활동을 촉진시키기 위해서 폭기조 내부로 공기를 공급한다. 이와 같이 폭기조에 공기를 공급하면 미생물의 활동이 왕성하게 일어나게 되고 미생물이 방출하는 이산화탄소나 산소 그리고 과잉 공급된 공기에 의해서 폭기조의 내부에서 거품이 발생된다. 그리고 거품이 많아지면 폭기조의 외부로 넘쳐 흘러서 그 주변에 악취 등을 유발하게 된다.
거품을 제거하는 방법에는 기계적 방법(Mechanical antifoaming), 열적 방법 (Thermal antifoaming), 화학적방법(Chemical antifoaming) 등의 3가지 방법이 있다. 기계적 제거방법과 열적 제거 방법은 화학적, 물리적 조건변화가 어려운 경우에 이용되기도 하지만 거품발생의 근본적인 방지 기능이 없고 시설비나 운영비가 과다하게 소요되어 널리 사용되지 않고 있으며 화학적 소포 방법이 대부분의 산업공정에 가장 널리 사용되고 있는 거품제거 방법이다. 특히 화학적 소포방법에서 거품발생을 억제하거나 발생된 거품을 제거하기 위하여 투입하는 특수한 화학물질을 '소포제'라고 한다.
종래에는 일반적으로 생물반응조에서 거품이 발생하면 노즐을 통하여 수면에 소포제(실리콘 용액 등)를 살포하였으나 이 경우 고가의 소포제를 사용하기 때문에 비경제적이고 2차 환경오염을 발생시키는 문제가 있었다. 즉, 산업용 소포제의 대부분은 실리콘 오일을 원료로 한 유기계 소포제이다. 실리콘 소포제는 유기계를 함유한 규소(organosilicone)와 산소 등이 화학 결합한 천연에는 존재하지 않는 인공적으로 합성된 것이며 알킬기에 측쇄를 가지고 있어 생 분해가 어려운 화학제품인 것이다. 실리콘 오일이 무해, 무독하다고 하나 산업공정 이나 폐수정화에 사용되는 유기실리콘계 소포제에 함유된 유기실리콘 물질이 바다나 하천 중에 축적되면 수중의 공기 용해를 방해하여 용존 산소의 부족으로 수중생물의 생존이 어려워 자정능력이 방해 받게 된다. 그리고 이 현상이 계속되면 수중산소 부족으로 부패하게 된다.
이에 따라 최근에는 생물반응조에서 거품이 발생하면 노즐을 통하여 수면에 소포수(消泡水)를 살포하거나 생물반응조의 혼합액(混合液)을 펌핑하여 살포하고 있다. 그러나 소포수의 분사는 외부에서 별도의 용수(用水)가 유입되는 것이어서 폐수의 양이 늘어나게 되고 이로인해 불필요한 폐수처리량과 처리시간이 증가하게 되는 문제가 있다. 반면에 생물반응조 혼합수의 분사는 외부에서 용수가 유입되지 않는 장점은 있다. 그리고 소포수나 혼합액의 분사는 소포제 분사에 비해 소포 효과가 크게 떨어지는 문제가 있다. 예를 들어, 혼합수는 거품이 발생되는 생물반응조 내부의 물이기 때문에 소포제와 같은 화학적 효과를 기대할 수 없고 고압으로 살수되는 물줄기의 물리적인 효과만 있을 뿐이다.
이를 개선하기 위해 한국 등록특허 제10-922381호(소포장치와 이을 이용한 음식폐기물 자원화 시스템)가 개시되어 있으며, 그 특징은 음식폐기물 자원화 시스템에서 탈리액을 정화 처리하는 생물반응조(호기성 분해조)의 수면에서 발생하는 거품(스컴,폼)을 제거하기 위하여 생물반응조와 별도로 소포탱크를 마련하여 거품을 흡입한 후 거품 '탈리액 원수'을 살포하여 거품을 제거한 후 재차 탈리액 저장조로 회수하여 사용하는 방법을 채택하고 있다.
그러나 위 기술은 고가의 소포제의 사용없이 생물반응조의 거품을 효율적으로 제거할 수 있으나 별도의 소포탱크 및 소포장치를 구성함에 있어 공간적인 제약을 받는 문제가 있고 장치를 별도로 설치해야 하므로 비용적인 측면에서도 불리한 측면이 있다. 또한 탈리액 원수의 공급 및 배출 그리고 산소를 공급함에 있어 각각 다른 모터 및 송풍장치를 구비하여야 하며, 이에 따른 배관 또한 분해조의 외측으로 노출되고 복잡하게 조합되어 있어 설치상 불리한 단점이 발생하게 된다.
한편, 동분야의 유사 기술로서 음식물쓰레기 침출수의 처리방법(한국공개특허 특2003-0048735호)이 개시되어 있으나, 이또한 폭기조에 황토 등을 부재료를 별도 투입하고 혼화 폭기하여 호기성미생물에 의해 유기물을 분해하여야 하는 단점이 있고, 또 거품의 제거시에 소포수를 사용하여야 하는 불합리한 단점이 있다.
또한, 한국 등록특허 제10-891996호의 고농도 유기폐수처리용 폭기반응장치 및 그것을 이용한 유기폐수 처리방법에서는 생물학적 공정에 의해 유기폐수를 처리할 수 있으나 산소전달과정에서 블로어 열로 인해 고온의 공기가 유입되어 미생물의 생식에 부적합한 환경이 조성되며 이에 냉각 스크러버 등을 설치해야 하는 등 여러 문제가 발생하게 된다.
한국 등록특허 제10-922381호(소포장치와 이을 이용한 음식폐기물 자원화 시스템, 2009.10.12.등록) 한국 공개특허 특2003-0048735호(음식물쓰레기 침출수의 처리방법, 2003.06.25.공개) 한국 등록특허 제10-891996호(고농도 유기폐수처리용 폭기반응장치 및 그것을 이용한 유기폐수 처리방법, 2009.03.30.등록)
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 하나의 구동모터 및 펌프에 의해 공급된 탈리액을 화학제의 투입없이 분해조 내에서 자체순환시켜 발효 열량에 의해 미생물의 생식에 적합한 온도를 맞추도록 하는데 그 목적이 있다.
또한 펌프에 의해 이송되는 탈리액의 공급배관 상에 산소공급관 및 폭기관을 분해조의 내부로 설치하여 외부 구조를 단순화시켜 설치 공간의 제약을 없애고 외관을 수려하게 하며, 순환되는 탈리액 양에 맞춰 산소의 양을 적절하게 조절할 수 있고 폭기관 상부에는 분출되는 탈리액을 확산부재를 통해 탈리액 수면 상에 폭기하도록 함으로써 자체적으로 거품을 제거할 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.
또한 펌프의 연결되는 각 배관상에는 각각의 밸브가 설치되어 이들을 제어함으로써 탈리액의 순환 분해 및 분해 종료 후 배출 공정을 하나의 배관라인으로 할 수 있도록 하는데 또다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조는,
폐쇄된 저수조 형태로 일측에 탈리액 저장조로부터 탈리액 원수가 유입되는 유입관을 갖는 호기성 분해조와,
상기 분해조의 하부 외측에 구비되며, 분해조의 하단부에 관통 결합되는 탈리액 흡입관 및 흡입된 탈리액을 토출하게 되는 탈리액 토출관을 갖는 펌프 및 펌프를 구동하는 구동모터와,
상기 탈리액 토출관상에 나란히 연결되며 분해조 내부로 관통하여 하측에 단부가 위치되는 공급배관 및 상측에 단부가 위치되는 폭기관과,
상기 분해조 내측에 위치하는 공급배관상에 연결되며 분해조의 상면을 관통하도록 설치되는 산소공급관을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 공급배관 및 폭기관 사이의 탈리액 토출관상에는 배출관이 더 구비되어 액상비료화 된 처리수를 저장탱크로 이송할 수 있다.
또한, 상기 분해조 외측의 산소공급관상에는 가지관이 연결되며, 가지관의 단부는 분해조의 내측 상부로 관통되도록 구성된다.
또한, 상기 폭기관의 단부 상측에는 높이조절이 가능한 확산부재가 구비되며, 상기 확산부재는 상협하광의 단면형태인 "⌒" 또는 "∧"모양으로 된 확산판과 확산판의 상면 중심에 결합된 수직봉과 수직봉의 외측을 감싸며 지지구에 의해 수직봉의 몸체를 고정하도록 된 안내관으로 이루어진다.
또한, 상기 폭기관의 단부 상측에는 높이조절이 가능한 확산부재가 구비되며, 상기 확산부재는 원판형태인 압착판과 압착판의 상면 중심에 결합된 수직봉과 수직봉의 외측을 감싸며 지지구에 의해 수직봉의 몸체를 고정하도록 된 안내관으로 되고, 상기 폭기관의 배출 단부에는 원판형태의 받침판이 상기 압착판과 대응되도록 구성되어, 압착판의 상하 압착에 따라 폭기관으로부터 배출되는 처리수가 사방으로 분출되며 분출각도를 조절할 수 있도록 되어 있다.
이때, 상기 원판형태인 압착판은 받침판의 직경보다 크게 형성하되 가장자리 전체에 일정간격으로 수직하향 돌출된 절단날이 구비되어, 각 절단날들의 내측이 상기 받침대의 외경을 감싸는 형태로 배치되어, 폭기관으로부터 배출되는 처리수를 분할배출함과 동시에 입자를 미세 분쇄할 수 있고 또 압착판의 상하 이동시 가이드 역할을 하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분해조 외측부분의 탈리액 흡입관 및 공급배관, 폭기관, 산소공급관, 배출관, 가지관 상에는 각각 제1 내지 제6 개폐밸브가 구비된다.
또한, 상기 분해조 내측에 위치하는 공급배관은 다수개로 분기되며, 각 분기관상에는 산소공급관이 각각 연결되도록 구성할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 하나의 모터 및 펌프에 의해 호기성 분해조 내의 탈리액을 자체 순환시킴과 동시에 산소의 공급 및 거품을 폭기할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 산소공급관 및 폭기관을 분해조 내부로 설치하여 설치 공간의 제약을 없애고 외부를 단순하고 수려하게 할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 산소공급관을 탈리액의 순환 공급관에 연결하여 공급되는 탈리액의 양에 적합하게 산소를 공급하고 산소량을 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
넷째, 탈리액의 순환 공급관에 산소공급관과 별도로 폭기관을 설치하며, 분해조 내부중심 상측으로 구성하여 확산부재에 의해 수면으로 확산 폭기되도록 함으로써 소포제나 다른 폭기장치가 없이도 거품을 용이하게 제거할 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 펌프에 연결되는 각 배관상에는 각각의 밸브가 설치되어 이들을 제어함으로써 탈리액의 순환 분해 및 분해 종료 후 배출 공정을 하나의 배관라인으로 형성할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조를 나타내는 단면구성도
도 2a 및 2b, 2c는 본 발명에 있어서, 폭기장치의 실시 예를 나타내는 확대단면도
도 3은 본 발명에 따른 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조에서 탈리액의 분해과정을 나타내는 단면도
도 4는 본 발명에 따른 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조에서 분해 후 배출과정을 나타내는 단면도
도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조의 실험온도의 측정예를 보인 도표
도 6은 본 발명에 따른 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조의 다른 실시예를 나타내는 단면구성도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조를 나타내는 단면구성도이고, 도 2a 및 2b는 본 발명에 있어서, 폭기장치의 실시 예를 나타내는 확대단면도를 각각 도시하고 있다.
도 1 및 도 2a, 2b에 도시한 바와 같이, 본 발명을 위해 먼저 사각 또는 원통형의 폐쇄된 저수조 형태로 된 호기성 분해조(10)가 마련된다. 이때의 분해조(10)는 10~30톤 용량의 크기이다.
상기 분해조(10)의 일측에는 탈리액 저장조(1)로부터 탈리액 원수가 유입되는 유입관(11)이 형성된다. 이때의 탈리액 원수는 음식폐기물 자원화 시스템의 전처리 공정을 통해 얻어지는 탈리액으로서, 통상 탈수장치(1차 고액분리) 및 2차 고액 분리(1차 부상 분리조) 과정을 거쳐 고형물의 찌꺼기 및 유분 등을 제거한 상태로 얻어진다.
또한 상기 분해조(10)는 외부 환경, 즉 외부 온도의 영향을 받지 않도록 외측면 전체에 걸쳐 단열재(14)가 부착되어 있음이 바람직하며, 내부 유지보수 및 청소를 할 수 있도록 하는 수단으로서 상면에 도어(12)가 설치되고 저면에는 드레인(13)을 설치할 수 있다.
상기와 같은 분해조(10)의 하부 외측으로는 펌프(20) 및 펌프를 구동하는 구동모터(30)가 마련된다.
상기 펌프(20)는 분해조(10)의 하단부에 관통 결합되는 탈리액 흡입관(21) 및 흡입된 탈리액을 토출하게 되는 탈리액 토출관(22)을 가지게 되며, 상기 탈리액 토출관(22)상에는 나란하게 분해조(10) 내부로 관통하여 하측에 단부가 위치되는 공급배관(40) 및 상측에 단부가 위치되는 폭기관(50)이 연결 형성된다. 이때 상기 분해조(10) 내측에 위치하는 공급배관(40)상에는 분해조(10)의 상면을 관통하도록 설치되는 산소공급관(60)이 연결 형성되어 있으며, 상기 분해조(10) 내측에 위치하는 공급배관(40)은 분해조의 크기에 따라 다수개로 분기시킬 수 있게 되며, 각 분기관(42)상에는 산소공급관(60)을 각각 연결 배치시킬 수 있게 된다.
또한 상기 공급배관(40) 및 폭기관(50) 사이의 탈리액 토출관(22)상에는 배출관(70)이 더 구비되어 액상비료화 된 처리수를 저장탱크(2)로 이송할 수 있도록 되어 있고, 상기 분해조(10) 외측의 산소공급관(60)상에는 가지관(80)이 연결되어, 가지관(80)의 단부는 분해조(10)의 내측 상부로 관통되어 있게 된다. 여기서 가지관(80)은 내부 가열된 탈리액 원수, 즉 처리수의 따뜻한 공기를 산소공급관(60)을 통해 유입되는 신선한 공기와 혼합되도록 하여 분해조 내부 공기의 온도가 떨어지는 것을 방지하며 조절하는 수단으로 이용된다.
한편, 도 2a 및 2b, 2c와 같이 상기 폭기관(50)의 단부 상측에는 높이조절이 가능한 확산부재(90)가 각각 구비될 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 확산부재(90)는 상협하광의 단면형태인 "⌒" 또는 "∧"모양으로 된 확산판(91)과 확산판의 상면 중심에 결합된 수직봉(92)과 수직봉의 외측을 감싸며 지지구(94)에 의해 수직봉의 몸체를 고정하도록 된 안내관(93)으로 되어, 폭기관(50)으로부터 분해 순환중인 탈리액을 확산판(91)에 분출하여 사방으로 확산, 낙하시킴으로서 수면상에 발생하게 되는 거품을 폭기하여 제거하게 된다. 이때 확산부재(90)는 상기 수직봉(92)을 상하 유동시켜 고정할 수 있으므로 탈리액의 수면위치에 맞춰 적당한 높이로 조절하여 거품제거를 원활하게 할 수 있게 된다.
또한 다른 실시 예로서, 도 2b에 도시한 바와 같이 상기 폭기관(50)의 단부 상측에는 높이조절이 가능한 확산부재(90)가 구비되며, 상기 확산부재(90)는 원판형태인 압착판(910)과 압착판의 상면 중심에 결합된 수직봉(92)과 수직봉의 외측을 감싸며 지지구(94)에 의해 수직봉의 몸체를 고정하도록 된 안내관(93)으로 되고, 상기 폭기관(50)의 배출 단부에는 원판형태의 받침판(920)이 상기 압착판(910)과 대응되도록 구성되어, 압착판(910)의 상하 압착에 따라 폭기관(50)으로부터 배출되는 처리수가 사방으로 분출될 수 있도록 할 수 있다. 이때 상기 압착판(910)을 상하 유동시켜 받침판(920)과의 간격을 조절하게 되면 사방으로 분출하는 처리수의 거리 및 분출각도를 조절할 수 있게 된다. 여기서 폭기관(50)으로부터 배출되는 처리수를 분할 배출함과 동시에 처리수 내에 섞여 있는 입자를 미세 분쇄할 수 있고 또 압착판(910)의 상하 이동시 가이드 역할을 할 수 있는 수단을 더 제공한다.
이를 위해, 상기 원판형태인 압착판(910)은 도 2c와 같이 받침판(920)의 직경보다 크게 형성하되 가장자리 전체에 일정간격으로 수직하향 돌출된 절단날(930)이 구비되고, 이때 각 절단날(930)들의 내측면은 상기 받침대(920)의 외경을 감싸는 형태로 배치된다. 여기서 상기 절단날(930)의 결합은 압착판(910)의 가장자리 둘레에 일정간격으로 슬릿홈(911)을 형성하고, 슬릿홈(911)에 ┓단면 형태의 절단날(930)의 수직부을 끼운다음 상부 수평부를 링형상의 지지구(940)로 상면 압박시켜 지지결합할 수 있다. 이때의 지지구(940)는 볼트 등의 고정구(941)에 의해 압착판에 결합된다. 미설명부호 931은 절단날(930)의 수평부 상면에 형성된 고정홈이며, 상기 지지구의 하단에 단턱(942)을 형성하여 결합 지지할 수 있다.
더욱 바람직하게, 본 발명에서는 분해조 내부와 동일한 온도의 공기를 분사하여 거품을 폭기시켜 일부 제거하며 상기 확산부재(90)쪽, 즉 분해조(10)의 중심부로 거품을 모아 더욱 빠르게 거품을 제거할 수 있는 수단을 제공한다.
이를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 분해조(10)의 내부 상측에는 내경의 크기로 링형태의 원형으로 된 공기배출관(100)이 배치된다. 여기서 공기배출관(100)의 하측에는 분해조 중심쪽을 향해 노즐(101)이 형성되어 있어, 분사되는 공기로 분해조의 가장자리에 발생되는 거품을 폭기하여 일부 제거하게 되며 나머지는 확산부재(90)쪽으로 불어 이동시킨다.
상기 분해조(10)의 상면에는 에어분사펌프(110)가 설치되어 있다. 에어분사펌퍼(110)는 분해조(10) 내부의 처리수에서 형성된 따뜻한 공기를 흡입하여 공기배출관(100)으로 분사하여 거품을 일부 제거함과 동시에 분해조(10)의 내부 중심에 위치한 확산부재(90) 쪽으로 유동시켜 모을 수 있게 된다. 따라서 확산부재(90) 쪽으로 이동한 거품을 더욱 신속하게 폭기시켜 제거할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 각각의 관을 제어할 수 있는 수단으로 개폐밸브를 가지고 있다.
즉, 상기 분해조(10) 외측부분의 탈리액 흡입관(21) 및 공급배관(40), 폭기관(50), 산소공급관(60), 배출관(70), 가지관(80) 상에는 각각 제1 내지 제6 개폐밸브(21a,41,51,61,71,81)가 구비되어 있다. 이때의 각각의 개폐밸브는 수동으로 제어가 가능하며, 분해중인 탈리액의 상태에 따라 탈리액의 공급량의 조절이 가능해지고 또한 산소 유입량을 적절하게 조절할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조에서 탈리액의 분해과정을 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조에서 분해 후 배출과정을 나타내는 단면도이다.
도시한 바와 같이, 분해조(10)에 전처리된 2차 탈리액 원수를 탈리액 저장조(1)로부터 유입관(11)을 통해 공급받는다. 이때의 탈리액 원수는 분해조(10)의 상부까지 채워지게 되며, 바람직하게 상기 폭기관(50)의 상단부를 넘지 않도록 한다.
탈리액 원수가 분해조(10)에 채워진 상태에서 제1, 제2, 제3, 제4, 제6 개폐밸브(21a,41,51,61,81)를 각각 열어 적절하게 조정하고 모터(20)를 구동시키게 되며, 분해조(10) 내부의 탈리액 원수는 자체 순환과 동시에 상부 폭기관(50) 및 확산부재(90)를 통해 수면의 거품이 제거되고 산소가 자연스럽게 공급된다. 이때 분해조(10)의 탈리액은 서서히 분해되면서 자체적으로 열량을 발생하게 되며, 도 5a 및 5b에 도시된 도표와 같이 1~2일 정도가 경과하면 미생물의 생식에 적정온도인 40~50℃의 온도를 유지하게 된다. 이때, 다른 화학제나 소포제의의 첨가 없이도 분해가 완성되며, 또 수면상의 거품 또한 자체구동과 동시에 자연스럽게 제거할 수 있게 된다.
한편, 음식물 처리 온도가 40℃ 이상이 유지되면 1~2일정도 계속하여 가동한 후, 처리수를 일부 체취하여 농도를 측정하고 액상비료 및 폐수처리시설의 폐수처리영양제에 적합한 농도 수치가 확인되면 가동을 중지한다.
분해조(10) 내의 탈리액의 처리가 완전히 완료되면, 제2, 제3 개폐밸브(41,51)는 닫고, 제5 개폐밸브(71)를 열고 모터(20)를 구동하게 되며, 분해조 내부의 분해 처리된 액상비료 또는 폐수처리시설의 폐수처리영양제를 펌핑에 의해 저장탱크(2)로 이송한다.
상기와 같은 처리수단을 통해 탈리액 원수를 분해하게 되면 통상 분해기간이 최소 2~3일 정도로 단축시킬 수 있고, 또한 묽은 액체 상태로 저농도 및 무취의 액상비료를 얻을 수 있게 된다. 이때의 얻어지는 액상비료는 50%정도는 일반 농가에 공급되며, 50%는 다른 용도로서 폐수처리시설의 폐수처리영양제로 이용할 수 있게 된다.
상기와 같은 본 발명은 기재된 구체적인 예에 대하여만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 수정할 수 있는 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 탈리액 저장조 2 : 저장탱크
10 : 호기성 분해조 11 : 유입관
20 : 펌프 21 : 탈리액 흡입관
22 : 탈리액 토출관 30 : 구동모터
40 : 공급배관 50 : 폭기관
60 : 산소공급관 70 : 배출관
80 : 가지관 90 : 확산부재
100 : 공기배출관 110 : 에어분사펌프

Claims (10)

  1. 폐쇄된 저수조 형태로 일측에 탈리액 저장조(1)로부터 탈리액 원수가 유입되는 유입관(11)을 갖는 호기성 분해조(10)와,
    상기 분해조(10)의 하부 외측에 구비되며, 분해조(10)의 하단부에 관통 결합되는 탈리액 흡입관(21) 및 흡입된 탈리액을 토출하게 되는 탈리액 토출관(22)을 갖는 펌프(20) 및 펌프를 구동하는 구동모터(30)와.
    상기 탈리액 토출관(22)상에 나란히 연결되며 분해조(10) 내부로 관통하여 하측에 단부가 위치되는 공급배관(40) 및 상측에 단부가 위치되는 폭기관(50)과,
    상기 분해조(10) 내측에 위치하는 공급배관(40)상에 연결되며 분해조(10)의 상면을 관통하도록 설치되는 산소공급관(60)과,
    상기 폭기관(50)의 단부 상측에는 높이조절이 가능한 확산부재(90)가 구비되며, 상기 확산부재(90)는 상협하광의 단면형태인 "⌒" 또는 "∧"모양으로 된 확산판(91)과 확산판의 상면 중심에 결합된 수직봉(92)과 수직봉의 외측을 감싸며 지지구(94)에 의해 수직봉의 몸체를 고정하도록 된 안내관(93)으로 된 것을 특징으로 하는 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공급배관(40) 및 폭기관(50) 사이의 탈리액 토출관(22)상에는 배출관(70)이 더 구비되어 액상비료화 된 처리수를 저장탱크(2)로 이송할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분해조(10) 외측의 산소공급관(60)상에는 가지관(80)이 연결되며, 가지관(80)의 단부는 분해조(10)의 내측 상부로 관통되어 있는 것을 특징으로 하는 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1 또는 청구항 2 또는 청구항 3 중, 어느 한 항에 있어서,
    상기 분해조(10) 외측부분의 탈리액 흡입관(21) 및 공급배관(40), 폭기관(50), 산소공급관(60), 배출관(70), 가지관(80) 상에는 각각 제1 내지 제6 개폐밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 음식물 탈리액을 이용한 액상비료 제조용 호기성 분해조.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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