KR101340075B1

KR101340075B1 - 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치

Info

Publication number: KR101340075B1
Application number: KR20120087962A
Authority: KR
Inventors: 정병호
Original assignee: 주식회사 인송지이
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2013-12-11

Abstract

본 발명은 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온발효조의 열에 의해 열교환된 고온의 처리수를 퇴비발효조로 이동시켜 순환시키도록 함으로써 고형분의 퇴비화를 효율적으로 수행할 수 있도록 한 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치에 관한 것이다.
본 발명은 고액분리기를 통해 고액분리된 액상과 고형분의 오니 중 고형분의 오니를 퇴비화시키는 밀폐형 퇴비발효조를 포함하는 퇴비발효장치에 있어서, 상기 고액분리기를 통해 분리된 액상의 오니를 고온발효시켜 액비화시키는 고온발효조와 상기 퇴비발효조 간에는 고온발효조에서 발생된 열로 처리수를 열교환시킨 후 퇴비발효조로 순환시켜 고형분의 오니에 포함된 수분을 증발시키도록 처리수순환관이 연결 설치되고, 상기 고온발효조에 설치되는 처리수순환관은 고온발효조의 옆면 또는 밑면에 지그재그형으로 설치되며, 상기 퇴비발효조의 상부에는 고형분의 오니를 투입하기 위한 투입부가 형성되고, 퇴비발효조의 일측벽에는 발효완료된 퇴비를 배출하기 위한 배출부가 형성되며, 퇴비발효조의 하부에는 상기 처리수순환관과 연결되는 배관라인이 설치되고, 그 배관라인에 이격되어 고형분의 오니의 발효과정에서 발생되는 침출수의 배수를 위한 침출수배수구가 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치{COMPOST FERMENT EQUIPMENT}

본 발명은 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온발효조의 열에 의해 열교환된 고온의 처리수를 퇴비발효조로 이동시켜 순환시키도록 함으로써 고형분의 퇴비화를 효율적으로 수행할 수 있도록 한 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치에 관한 것이다.

일반적으로 고농도의 유기물로 이루어진 가축 분뇨를 그대로 하천으로 방류할 경우, 하천을 오염시켜 음용수 및 농업용수 등 하천수의 이용을 불가능하게 하므로 별도의 정화처리장치를 거쳐 방류하거나 분뇨탱크에 저장하여 자연 발효시켜 농작물의 거름으로 재활용하고 있는 실정이다.

또한, 상기 가축 분뇨를 퇴비화시키는 방법으로 부패조 방식, 임호프탱크방식, 라군법 및 재래식 소화법 등 여러가지가 있으며, 대규모 분뇨처리시설은 여러 가지의 복합시설, 즉 투입설비, 저류설비, 소화처리설비, 산화처리설비, 소독설비, 오니처리설비 등으로 구성되어 있다.

본 출원인은 특허등록 제0976144호에서와 같이 가축고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치. 및 가축 분뇨 처리방법으로 하여 가축 분뇨를 효과적으로 처리할 수 있는 장치 및 방법을 출원하여 등록받은 바 있다.

상기한 기술을 포함하여 종래의 분뇨처리장치는 통상 돈사에서 발생된 분뇨를 고액분리하여 액상의 오니와 고형분의 오니로 분리하고, 액상의 오니는 발효 후 액비로, 고형분의 오니는 발효 후 퇴비로 생산하고 있다.

그러나 액상의 오니를 발효시키는 과정에서 고열을 이용하여 발효하게 되는데, 이러한 고열은 액상의 오니를 발효하는 경우에만 사용함에 따라 에너지 낭비를 가져왔다.

또한, 고형분의 오니는 발효과정에서 발생된 수분을 제거하기 위해 톱밥이나 왕겨 등의 수분조절재를 투입하게 되는데, 이와 같은 수분조절재의 투입으로 인해 비용증가의 원인이 되었으며, 발효과정에서 발생되는 수분으로 인해 단기간 내에 발효를 완료하지 못하였던 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 고온발효조의 폐열을 이용하여 열교환시킨 고온 처리수를 퇴비발효조 하부의 배관라인으로 순환시키도록 함으로써 퇴비 발효시 사용되는 톱밥 등 수분조절재의 사용량을 감소시킴은 물론, 단시간 내에 퇴비 발효가 가능하게 하며, 퇴비생산에 따른 처리비용을 대폭 줄일 수 있는 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 고액분리기를 통해 고액분리된 액상과 고형분의 오니 중 고형분의 오니를 퇴비화시키는 밀폐형 퇴비발효조를 포함하는 퇴비발효장치에 있어서, 상기 고액분리기를 통해 분리된 액상의 오니를 고온발효시켜 액비화시키는 고온발효조와 상기 퇴비발효조 간에는 고온발효조에서 발생된 열로 처리수를 열교환시킨 후 퇴비발효조로 순환시켜 고형분의 오니에 포함된 수분을 증발시키도록 처리수순환관이 연결 설치되고, 상기 고온발효조에 설치되는 처리수순환관은 고온발효조의 옆면 또는 밑면에 지그재그형으로 설치되며, 상기 퇴비발효조의 상부에는 고형분의 오니를 투입하기 위한 투입부가 형성되고, 퇴비발효조의 일측벽에는 발효완료된 퇴비를 배출하기 위한 배출부가 형성되며, 퇴비발효조의 하부에는 상기 처리수순환관과 연결되는 배관라인이 설치되고, 그 배관라인에 이격되어 고형분의 오니의 발효과정에서 발생되는 침출수의 배수를 위한 침출수배수구가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 배관라인은 퇴비발효조의 하부에 일정 간격을 두고 지그재그형으로 배열되게 형성되고, 상기 침출수배수구는 지그재그형으로 배열된 배관라인의 사이사이에 위치되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 퇴비발효조에는 송풍기를 통해 송풍되는 공기를 퇴비발효조 내부로 공급하도록 에어공급관이 설치되고, 상기 에어공급관은 상기 침출수배수구의 안쪽 일측에 위치하도록 설치된다.

상기 퇴비발효조의 내측 상부에는 상기 투입부를 통해 투입되는 고형분의 오니를 사방으로 분배하여 낙하시키도록 단면형상이 상협하광의 형상으로 형성되는 분배구가 설치된다.

또한, 상기 침출수배수구에는 거름망이 설치되되, 상기 거름망은 서로 이격되게 적어도 두 개의 거름망이 설치되고, 고형분의 오니와 접하도록 상측에 설치된 거름망의 구멍은 하측에 설치된 거름망의 구멍보다 그 크기가 큰 것이 바람직하다.

상기 퇴비발효조의 일측에는 발효공기 이동관으로 연결되어 펌프에 의해 이동된 발효공기 중에 포함된 악취를 제거하기 위한 악취제거부가 하나 이상 설치되고, 상기 악취제거부는, 내측 하부에 물이 수용되고 일측벽 중앙부 근방에 상기 발효공기 이동관이 연결되는 제거부몸체와, 상기 제거부몸체의 내측 상부에 설치되어 발효공기 이동관을 통해 제거부몸체의 내부공간으로 유입된 발효공기에 펌프에 의해 펌핑된 물을 미세 알갱이로 분무시키는 분무유닛을 포함하여 구성된다.

상기 악취제거부가 세 개 마련되어 연달아 설치된 경우, 두 번째 악취제거부의 제거부몸체 내부에는 물 대신에 미생물이 수용되고, 상기 제거부몸체 내부 상측에 설치된 분무유닛을 통해 미생물을 분무시키게 된다.

상기의 구성으로 이루어진 본 발명의 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치에 따르면, 고온발효조의 폐열에 의해 열교환된 고온의 처리수를 순환시킴으로써 퇴비발효조에 저장된 고형분 오니의 수분증발을 가속화시킴으로써 톱밥이나 왕겨 등 수분조절재의 소비를 줄이면서 단기간에 발효가 가능하도록 하여 완숙퇴비의 생산기간 단축과 생산성을 높일 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치에서 퇴비발효조를 보인 단면상태도,
도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치에서 침출수배수구를 보인 상태도,
도 5는 본 발명에 따른 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치에서 퇴비발효조와 연결되는 악취제거부를 보인 단면 상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치를 상세히 설명한다.

첨부된 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치는 원수 투입조에 투입된 원수 즉, 분뇨를 고액분리기(10)를 통해 액상의 오니와 고형분의 오니로 분리한 후, 액상의 오니는 저류조(12) 및 유량조절조(14)를 통하여 일정한 농도로 유지시켜 처리량에 따라 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 폭기조 및 고온발효조(16)에 유입하여 처리하고, 난분제거조(18)를 통해 난분제거한 후 액비를 생산하고, 고형분의 오니는 밀페형 퇴비발효조(20)에 유입시켜 고온의 처리수로 증숙함과 아울러 산소공급을 통해 퇴비를 생산하게 된다.

본 발명은 고온발효조(16)의 열을 이용하여 저온의 처리수를 고온으로 열교환시킨 후 퇴비발효조(20)로 공급하여 오니의 수분을 증발시키는데 이용하도록 하는데 특징이 있는 것으로, 상기 고온의 처리수는 고온발효조(16)와 퇴비발효조(16)를 연결하는 처리수순환관(30)을 통해 고온발효조(16)에서 발생된 열에 의해 열교환 되어진 후 퇴비발효조(16)로 공급되어 지는 것이며, 처리수순환관(30)을 통해 계속해서 순환하면서 열교환되어 진다.

물론, 처리수순환관(30)에는 처리수를 처리수순환관(30)을 통해 순환시키기 위해 순환펌프(32)가 구비됨은 당연하다.

상기 고온발효조(16)는 고액분리기(10)를 통해 분리된 액상의 오니를 액비화하기 위해 고온의 열로 발효시키게 되는데, 이때 발생되는 열을 이용하여 처리수를 열교환시킨 후 처리수순환관(30)을 통해 퇴비발효조(16)로 유입시키게 되고, 퇴비발효조(16)에서 유출된 처리수는 다시 처리수순환관(30)을 통해 고온발효조(16)로 유입되어져 열교환되는 되는 것이다.

이때, 상기 고온발효조(16)에 연결 설치되는 처리수순환관(30)은 고온발효조(16)의 옆면 또는 밑면에 지그재그형으로 설치된다.

상기 처리수순환관(30)을 지그재그형으로 설치하는 이유는, 열과 처리수순환관의 접촉면적의 증가로 처리수순환관 내의 처리수의 열교환효과를 향상시킴은 물론, 고온발효조의 면적을 작게 형성하더라도 효과적으로 열교환될 수 있도록 하기 위함이다.

상기 퇴비발효조(20)는 고액분리된 고형분의 오니를 발효시키기 위해 밀폐형으로 이루어진 것으로, 내부온도는 40~60℃를 유지하게 된다.

상기 퇴비발효조(20)의 상부에는 고형분의 오니를 투입하기 위한 투입부(22)가 형성되어 있고, 그 투입부(22)에는 개폐가능하게 덮개(23)가 설치되어 있으며, 퇴비발효조(20)의 일측벽에는 발효완료된 퇴비를 배출하기 위한 배출부(24)가 형성되어 있다. 상기 투입부(22)와 배출부(24)의 개폐구조는 어떠한 방식으로 결합되어도 무방한 것으로, 상기 퇴비발효조가 밀폐되도록 결합되면 충분하다.

또한, 상기 퇴비발효조(20)에는 악취를 포집하여 제거하도록 악취제거부(70)가 설치됨은 당연하고, 내부에는 투입된 고형분의 오니에 함유된 수분의 양을 측정하기 위해 수분감지센서가 설치되어 있다.

상기 악취제거부(70)는 상기 퇴비발효조(20)에 발효공기 이동관(80)으로 연결되어 펌프에 의해 이동된 발효공기 중에 포함된 악취를 제거하게 되는 것으로, 하나가 설치될 수도 있고, 두 개 이상이 연달아 설치될 수 있다.

구체적으로, 상기 악취제거부(70)는 내측 하부에 물이 수용되고 일측벽 중앙부 근방에 상기 발효공기 이동관(80)이 연결되는 제거부몸체(72)와, 상기 제거부몸체(72)의 내측 상부에 설치되어 발효공기 이동관(80)을 통해 제거부몸체(72)의 내부공간으로 유입된 발효공기에 펌프에 의해 펌핑된 물을 미세 알갱이로 분무시키는 분무유닛(74)을 포함하여 구성된다.

따라서, 펌프에 의해 상기 발효공기 이동관(80)을 통해 제거부몸체(72) 내부공간으로 이동된 발효공기는 상기 분무유닛(74)에서 안개방식으로 분무되는 물과 접촉되면서 발효공기 중에 포함된 악취를 제거하게 된다.

이때, 상기 악취제거부(70)는 악취의 효과적인 제거를 위해 두 개 이상 마련될 수 있고, 세 개의 악취제거부가 연달아 설치되는 경우에는 두 번째 설치되는 악취제거부의 제거부몸체 내부에는 물 대신에 미생물이 수용되고, 상기 제거부몸체 내부 상측에 설치된 분무유닛을 통해 미생물을 분무시키도록 함으로써 발효공기 중의 악취를 미생물을 이용하여 효과적으로 제거할 수 있는 것이다.

상기 분무유닛(74)은 상기 제거부몸체(72)의 내부에 전체적으로 설치하거나 또는 일부분에만 설치하여 사용할 수 있고, 분무노즐의 갯수도 제거부몸체의 크기에 따라 적합하게 설치할 수 있다.

상기 발효공기 이동관(80)에는 펌프가 설치되어 있고, 상기 악취제거부의 제거부몸체에도 수용된 물을 상부에 설치된 분무유닛으로 펌핑시키도록 물과 분무유닛이 펌핑관(76)으로 연결되어 있음은 물론 그 펌핑관(76)에는 펌프가 설치되어 있다.

또한, 악취제거부가 여러 개 설치된 경우 각 악취제거부를 연결하도록 연결관(78)이 설치되고, 그 연결관(78)에는 펌프가 설치되어 진다.

그리고, 상기 퇴비발효조(20)의 하부에는 상기 처리수순환관(30)과 연결되는 배관라인(26)이 일정 간격으로 다수 개 설치되어져 투입된 고형분의 오니를 가열 건조시키게 된다. 또 상기 퇴비발효조(20)의 하부에는 상기 배관라인(26)의 사이로 고형분 오니의 발효과정에서 발생되는 침출수의 배수를 위한 침출수배수구(28)가 설치된다. 침출수배수구(28)에 의해 양분된 공간에 설치되는 배관라인(26)은 서로 연결됨은 당연한 것이고, 연결되지 않은 경우에는 외부에서 분기되도록 하여 설치할 수 있다.

상기 배관라인(26)은 지그재그형으로 설치되거나 둥그렇게 말아지도록 설치할 수 있으며, 그 배관라인의 출구측에는 열을 뺏겨 온도가 낮아진 처리수를 고온발효조(16)로 이동시키도록 처리수순환관이 연결되어 있는데, 이때 처리수에 존재하는 이물질 및 배관라인 내부에 존재하는 이물질을 외부로 배출시켜 제거하도록 배관라인에 T관으로 이물질배출관(27)을 연결하여 설치할 수 있다. 이물질배출관(27)에는 개폐를 위해 기계식 또는 전자식 밸브가 구비됨은 당연하다.

상기 침출수배수구(28)에는 고형분의 오니는 빠져나가지 않은 채 침출수만이 빠져나가도록 거름망(60)이 설치되어 있다. 상기 거름망(60)은 하나만 사용하여도 되나, 오니의 효과적인 걸름을 위해 구멍이 서로 다른 적어도 2개의 거름망을 구비하여 서로 이격되게 설치할 수 있으며, 상측에 구비되는 거름망이 하측에 구비되는 거름망보다 그 구멍이 더 큰 것을 사용한다. 그리고 상기 침출수배수구(28)에는 배수되는 침출수를 침출수저장조로 이동시키도록 침출수배수관(29)이 연결되어 있다.

이때, 상기 퇴비발효조(20)에는 송풍기를 통해 송풍되는 공기를 퇴비발효조(20) 내부로 공급하도록 에어공급관(40)이 설치되는데, 상기 에어공급관(40)은 상기 침출수배수구(28)의 안쪽 일측에 위치하도록 설치된다.

상기 에어공급관(40)을 침출수배수구(28) 안쪽에 설치하는 이유는, 아래쪽 오니에 에어를 공급함으로써 침출수는 침출수배수구(28)를 통해 배수되면서 오니가 빠져나가는 것을 차단함은 물론, 오니를 효과적으로 발효시키도록 하기 위함이다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 퇴비발효조(20)의 내측 상부에는 상기 투입부(22)를 통해 투입되는 고형분의 오니가 사방으로 분배되면서 낙하되도록 분배구(50)가 설치된다. 이러한 분배구(50)는 단면형상이 상협하광의 형상으로 형성된 것으로, 투입부(22)를 통해 투입되는 고형분의 오니를 사방으로 분배시켜 퇴비발효조(20) 내부에 균일하게 적층시키게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 퇴비발효를 위해 톱밥이나 왕겨 등의 수분조절재를 투여하지 않고, 고온발효조(16)의 열에 의해 열교환된 고온의 처리수를 처리수순환관(30)을 통해 퇴비발효조(20)로 유입시키도록 하여 고온의 처리수로 고형분의 오니를 효율적으로 퇴비화시키게 된다.

퇴비발효조(20)에서 유출된 열을 뺏긴 저온의 처리수는 다시 고온발효조(16)로 이동되어 열교환된 후 퇴비발효조(20)로 유입되고, 이러한 과정을 반복하면서 고온발효조(16)의 열을 퇴비발효조(20)에 이용하여 퇴비화를 수행하게 되는 것이다.

이에 따라, 퇴비발효조에 저장된 오니의 수분증발을 가속화시켜 단기간에 발효가 가능하게 되며, 그로 인해 완숙퇴비의 생산기간 단축과 함께 생산성을 높일 수 있게 된다.

10: 고액분리기 12: 저류조
14: 유량조절조 16: 고온발효조
18: 난분제거조 20: 퇴비발효조
22: 투입부 24: 배출부
26: 배관라인 27: 이물질배출관
28: 침출수배수구 29: 침출수배수관
30: 처리수순환관 32: 순환펌프
40: 에어공급관 50: 분배구
60: 거름망 70: 악취제거부
72: 제거부몸체 74: 분무유닛
76: 펌핑관 78: 연결관
80: 발효공기 이동관

Claims

고액분리기(10)를 통해 고액분리된 액상과 고형분의 오니 중 고형분의 오니를 퇴비화시키는 밀폐형 퇴비발효조(20)를 포함하는 퇴비발효장치에 있어서,
상기 고액분리기(10)를 통해 분리된 액상의 오니를 고온발효시켜 액비화시키는 고온발효조(16)와 상기 퇴비발효조(20) 간에는 고온발효조(16)에서 발생된 열로 처리수를 열교환시킨 후 퇴비발효조(20)로 순환시켜 고형분의 오니에 포함된 수분을 증발시키도록 처리수순환관(30)이 연결 설치되고,
상기 고온발효조(16)에 설치되는 처리수순환관(30)은 고온발효조(16)의 옆면 또는 밑면에 지그재그형으로 설치되며,
상기 퇴비발효조(20)의 상부에는 고형분의 오니를 투입하기 위한 투입부(22)가 형성되고, 퇴비발효조(20)의 일측벽에는 발효완료된 퇴비를 배출하기 위한 배출부(24)가 형성되며, 퇴비발효조(20)의 하부에는 상기 처리수순환관(30)과 연결되는 배관라인(26)이 설치되고, 그 배관라인(26)에 이격되어 고형분의 오니의 발효과정에서 발생되는 침출수의 배수를 위한 침출수배수구(28)가 설치되는 것을 특징으로 하는 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치.
제1항에 있어서,
상기 배관라인(26)은 퇴비발효조(20)의 하부에 일정 간격을 두고 지그재그형으로 배열되게 형성되고, 상기 침출수배수구(28)는 지그재그형으로 배열된 배관라인(26)의 사이사이에 위치되게 설치되는 것을 특징으로 하는 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치.
제2항에 있어서,
상기 퇴비발효조(20)에는 송풍기를 통해 송풍되는 공기를 퇴비발효조(20) 내부로 공급하도록 에어공급관(40)이 설치되는 것을 특징으로 하는 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치.
제3항에 있어서,
상기 에어공급관(40)은 상기 침출수배수구(28)의 안쪽 일측에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치.
제2항에 있어서,
상기 퇴비발효조(20)의 내측 상부에는 상기 투입부(22)를 통해 투입되는 고형분의 오니를 사방으로 분배하여 낙하시키도록 단면형상이 상협하광의 형상으로 형성되는 분배구(50)가 설치되는 것을 특징으로 하는 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치.
제2항에 있어서,
상기 침출수배수구(28)에는 거름망(60)이 설치되되,
상기 거름망(60)은 서로 이격되게 적어도 두 개의 거름망이 설치되고, 고형분의 오니와 접하도록 상측에 설치된 거름망의 구멍은 하측에 설치된 거름망의 구멍보다 그 크기가 큰 것을 특징으로 하는 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치.
제1항에 있어서,
상기 퇴비발효조(20)의 일측에는 발효공기 이동관(80)으로 연결되어 펌프에 의해 이동된 발효공기 중에 포함된 악취를 제거하기 위한 악취제거부(70)가 하나 이상 설치되고,
상기 악취제거부(70)는, 내측 하부에 물이 수용되고 일측벽 중앙부 근방에 상기 발효공기 이동관(80)이 연결되는 제거부몸체(72)와, 상기 제거부몸체(72)의 내측 상부에 설치되어 발효공기 이동관(80)을 통해 제거부몸체(72)의 내부공간으로 유입된 발효공기에 펌프에 의해 펌핑된 물을 미세 알갱이로 분무시키는 분무유닛(74)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치.
제7항에 있어서,
상기 악취제거부(70)가 세 개 마련되어 연달아 설치된 경우,
두 번째 악취제거부의 제거부몸체 내부에는 물 대신에 미생물이 수용되고, 상기 제거부몸체 내부 상측에 설치된 분무유닛을 통해 미생물을 분무시키는 것을 특징으로 하는 고온발효조의 폐열을 이용한 퇴비발효장치.