KR101810182B1 - 광우병 유발원인 물질 프라이온의 토양 순환 차단을 위한 도축 폐수 및 탈수슬러지 처리 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광우병 유발원인 물질 프라이온의 토양 순환 차단을 위한 도축 폐수 및 탈수슬러지 처리 방법 및 처리 설비에 관한 것이다.
본 발명은 도축 폐수의 처리에 의해 발생되는 농축슬러지를 스팀 살균하는 살균단계와; 상기 스팀 살균된 농축슬러지를 냉각시킨 후, 연속농축 탈수 방식에 의하여 슬러지 함수율을 80% 이하로 탈수하여 슬러지케익을 제조하는 농축탈수단계와; 하기 건조펠렛 일부를 분쇄하여 건조펠렛분말을 제조한 후, 상기 농축탈수단계에서 제조된 슬러지케익과 함수율 40 ~ 60%가 되도록 혼합한 후 성형하여 펠렛을 제조하는 성형단계와; 상기 성형단계에서 제조된 펠렛을 건조하여 건조펠렛을 제조하는 건조단계와; 상기 건조펠렛 중 일부는 상기 성형단계의 혼합 원료로 제공하고, 잉여 건조펠렛은 연소시키는 연소단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 종래와 다른 도축폐수의 처리를 통해 도축폐수 중에 광우병 유발인자가 포함될 가능성을 차단하여 광우병 유발인자의 토양 순환 구조를 차단하고 안전한 생태 순환 구조를 유지할 수 있게 된다.

Description

광우병 유발원인 물질 프라이온의 토양 순환 차단을 위한 도축 폐수 및 탈수슬러지 처리 설비{Equipment for Prevention of Prion infection as a BSE Inducing Material by Circulation ecosystem from Cultivation Land to ruminant Animal}

본 발명은 광우병의 유발 물질로 알려져 있는 프라이온이 함유되어 있을 가능성이 높은 도축 슬러지가 토양에 환원되어 이를 섭취한 반추동물(ruminant Animals)이 감염되는 것을 차단하기 위한 처리 방법에 관한 것이다.

광우병(BSE)은 1970년대에 최초 면양에서 발병되어 초기에는 스크라피(scrapy)라 명명되었고, 그 후 폐사된 면양의 사체를 사료로 사용하면서 반추동물(Ruminant)인 소에 감염을 일으켜 세계적으로 문제가 되고 있는 질병이다.

이 질병은 2000년도 초 광우병에 감염된 소고기를 섭취한 인간에게도 전염될 수 있다는 보고(V-CJD : Variant-Creutzfeldt Jakob disease)가 이루어짐에 따라 종간의 장벽(species of barrier)이 무너지는 현상이 나타났고 이로 인하여 많은 위험성이 노출되어 있는 실정이다.

특히 이러한 광우병은 변형 원인균이 없는 질병으로써 세계적으로 많은 연구자들이 이의 원인과 진단을 위하여 많은 노력을 하였으나 아직까지 발병전 진단법은 개발되지 못했고, 사후 뇌의 조직병변을 조사하여 진단이 가능할 수 있는 정도의 기술만 개발된 실정이다.

광우병의 전염은 사료를 통하여 전염된다고 알려져 있으며 특히, 반추가축에게 동물성 단백질을 공급하기 위하여 죽은 사체를 가공처리하여 단백질 사료 공급원으로 사용함으로써 발병된다고 알려져 있으며, 현재까지도 광우병은 계속 발병되고 있는 실정이다.

현재까지 이와 관련된 처리방법은 감염된 가축을 도살처분하여 소각하거나 매립하는 방식으로 처리하였으나, 소각의 경우, 처리비용이 많이 소요되고 매립의 경우, 안정적인 방법이 되지 않아 논란이 되고 있는 실정이다.

그러나 사체의 경우, 처리할 수 있는 방안이 매립이나 소각을 통한 방안을 적용할 수 있으나, 가축을 도축하고 가공하는 도축장 또는 가공공장에서 발생되고 있는 폐수의 처리과정에서 발생되고 있는 슬러지에 포함되어 있는 혈액 등을 포함한 특정 위험 물질에 대한 처리는 전혀 이루어지지 않고 있는 불안정한 실정이다.

특히, 도축장에서 발생하는 폐수를 처리하는 과정 중에 발생하는 탈수슬러지는 최종 처리를 위하여 퇴비로 활용함으로써 그 순환의 위험성은 더욱 커지고 있는데, 이는 프라이온(Prion)의 식물체 전이가 되고 있는 최근 연구결과를 고려해 볼 때 대단히 우려스러우며, 실제 이러한 현상이 발생되고 있다고 보고되고 있다.

최근에 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 도축슬러지의 탈수케익을 고온으로 퇴비화시켜 열처리 함으로써 순환차단을 모색하는 연구가 진행되고 있으나, 이러한 방식은 대단히 원시적인 처리로 인하여 광우병 유발인자의 순환을 차단하기에는 매우 불안정한 실정이다.

이러한 현상은 반드시 해결하여야 하는 매우 중요하고 시급한 것으로 도축폐수 내에 존재하는 많은 양의 광우병 유발인자들을 완벽하게 차단할 수 있는 처리방법개발에 있다.

특히, 광우병은 병원성 원인균(Pathogenic microorganism)이나 바이러스(virus) 또는 인를루엔자(Influenza)에 의하여 발생되는 것이 아니고 사료에 전이되어 발생되며, 감염된 가축의 도축부산물 등 특정 위험 물질(特定危險物質, SRM : Specified Risk Material)과 감염된 가축의 특정부위로 제조한 혈장등의 의약품을 사용함으로써 발생되는 것으로 알려져 있다.

이에 미국 농무부의 식품안전국(FSIS)은 2004년 초 공중 보건을 고려하여 광우병 감염 조직에 사용과 노출을 최소화하기 위해 광우병 긴급수입제한조치를 강화한 새로운 법안을 공포했으며, 그 내용은 “30개월 이상된 소의 두개골(skull), 뇌(brain), 3차신경절(trigeminal ganglia), 눈(eye), 등골뼈(vertebrae column), 척수(spinal cord), 등근신경절(dorsal ganglia)과, 모든 소의 편도선(tonsil), 말초 회장(distal ilieum 소장의 일부)을 포함하여, 과학적으로 감염(infectivity)의 위험이 있다고 판단되는 모든 부위를 인간 식품 공급망으로부터 격리한다”고 하였으나 실제 도축장에서는 발생하는 폐기물을 완벽하게 분리처리 할 수 없는 기술이 없고, 도축 후 도체의 세척과 혈액과 기타 연관 물질들이 폐수로 이송되어 처리되고 있는 실정이다.

특히, 도축 폐수처리 후에는 슬러지가 다랑 발생되어 이를 처리해야 하므로 최종적으로 슬러지의 안전하고 완벽한 처리가 광우병의 원인물질 순환을 차단할 수 있는 유일한 방법이 되므로 슬러지의 분리 및 처리문제를 해결하여야 한다.

광우병 유발물질인 프리온의 확산 위험을 방지하기 위한 기술의 사례를 살펴보면, "슬러리 분리 및 바이오가스 생산 기술"(한국 등록특허공보 제10-0845614호, 특허문헌 1)에는 동물 사육장에서 발생하는 가축 폐수를 석회 가압 증해시켜 가수분해시키고, 유기물 원료로부터 암모니아를 스트리핑 처리한 후 석회가 용해된 오르토포스페이트를 침전시키는 공정이 공개되어 있는 정도의 실정이다.

KR 10-0845614 (2008.07.04)

본 발명의 광우병 유발원인 물질 프라이온의 토양 순환 차단을 위한 처리 방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 종래와 다른 도축폐수의 처리를 통해 도축폐수 중에 광우병 유발인자가 포함될 가능성을 차단하여 광우병 유발인자의 토양 순환 구조를 차단하고 안전한 생태 순환 구조를 유지할 수 있게 하려는 것이다.

더 나아가, 친환경적인 방법을 사용하여 지속 가능한 처리 방법을 제공하면서도 완벽한 광우병 유발인자의 차단 효과를 달성코자 하려는 것이다.

보다 구체적으로, 도축 폐수처리 과정 중에 발생되는 고농도의 농축슬러지에는 입자성물질(고형물 기준 - 약 : 3% 내외)이 존재하고 있으며 부패에 의한 악취가 발생되므로 이를 1차 살균하여 악취 및 기타 활성미생물을 살균하여 추가적인 오염을 차단하고, 살균 후 냉각공정을 거쳐 배출되는 농축슬러지는 탈수하여 슬러지의 함수율을 80% 이하로 하고, 그 후 탈수한 슬러지 케익은 무방류 방식으로 저온에서 건조하여 완전 소멸할 수 있는 에너지원으로 활용하는데 있다.

더불어 살균 후 냉각 과정에서 열교환을 위해 투입된 외기를 펠렛을 건조하는 과정에서 2차로 열교환 방식으로 다시 활용되고, 연소 과정에서 발생한 배기가스 역시 건조 과정에서 다시 활용됨으로써 에너지 효율마저 향상시킬 수 있는 방식을 제공하려는 것이다.

본 발명의 광우병 유발원인 물질 프라이온의 토양 순환 차단을 위한 도축 폐수 및 탈수슬러지 처리 방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 도축 폐수의 처리에 의해 발생되는 농축슬러지를 스팀 살균하는 살균단계와; 상기 스팀 살균된 농축슬러지를 냉각시킨 후, 연속농축 탈수 방식에 의하여 슬러지 함수율을 80% 이하로 탈수하여 슬러지케익을 제조하는 농축탈수단계와; 하기 건조펠렛 일부를 분쇄하여 건조펠렛분말을 제조한 후, 상기 농축탈수단계에서 제조된 슬러지케익과 함수율 40 ~ 60%가 되도록 혼합한 후 성형하여 펠렛을 제조하는 성형단계와; 상기 성형단계에서 제조된 펠렛을 건조하여 건조펠렛을 제조하는 건조단계와; 상기 건조펠렛 중 일부는 상기 성형단계의 혼합 원료로 제공하고, 잉여 건조펠렛은 연소시키는 연소단계;를 포함하여 구성된다.

상기한 구성에 있어서, 상기 살균단계는 연소단계에서 발생된 연소열을 이용하여 스팀을 발생시켜 발생된 스팀을 통해 살균 처리하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 살균단계에서 스팀을 통해 살균 처리된 농축슬러지는 외기와 열교환시켜 냉각한 후 농축탈수시키며, 상기 건조단계는 상기 농축슬러지와 열교환된 외기를 이용하여 상기 펠렛을 건조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연소단계에서 발생한 배기가스를 외기와 열교환시킨 후 열교환된 외기를 이용하여 상기 펠렛을 건조하는 것을 특징으로 한다.

또는, 도축 폐수의 처리에 의해 발생되는 농축슬러지를 스팀 살균하되, 하기 연소단계에서 발생된 연소열을 이용하여 생성된 스팀을 통해 살균 처리하는 살균단계와; 상기 스팀 살균된 농축슬러지를 외기와 열교환시켜 냉각시킨 후, 연속농축 탈수 방식에 의하여 슬러지 함수율을 80% 이하로 탈수하여 슬러지케익을 제조하는 농축탈수단계와; 하기 건조펠렛 일부를 분쇄하여 건조펠렛분말을 제조한 후, 상기 농축탈수단계에서 제조된 슬러지케익과 함수율 40 ~ 60%가 되도록 혼합한 후 성형하여 후 직경 15mm이하의 펠렛을 제조하는 성형단계와; 상기 성형단계에서 제조된 펠렛을 건조하여 건조펠렛을 제조하는 건조단계와; 상기 건조펠렛을 연소시키는 연소단계;를 포함하여 구성되며, 상기 건조단계는 상기 농축탈수단계에서 농축슬러지를 냉각시키기 위해 열교환된 외기와, 상기 연소단계에서 건조펠렛을 연소시켜 발생되는 배기가스를 50 ~ 90℃의 온도가 되도록 대기공기를 혼합하여 펠렛을 건조시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광우병 유발원인 물질 프라이온의 토양 순환 차단을 위한 도축 폐수 및 탈수슬러지 처리 설비는, 도축 폐수의 처리에 의해 발생되는 농축슬러지가 저장되는 슬러지저장조(1)와; 상기 슬러지저장조(1)로부터 모노펌프(2)를 통해 농축슬러지를 내부로 공급받고, 하기 스팀발생장치(17)로부터 스팀을 공급받아 내부의 농축슬러지를 스팀 살균하는 디스크살균기(3)와; 상기 디스크살균기(3)에서 살균된 농축슬러지가 내부를 통과하고, 일측으로부터 외기가 유입된 채 타측으로 배출되도록 이루어져 외기를 통해 살균된 농축슬러지를 냉각시키는 열교환기(4)와; 상기 열교환기(4)를 거쳐 냉각된 농축 슬러지를 연속으로 농축 탈수시켜 슬러지케익을 제조하는 농축탈수기(6)와; 상기 농축탈수기(6)에서 제조된 슬러지케익이 저장되는 탈수케익저장조(7)와; 내부로 건조펠렛이 공급되어 건조펠렛이 분쇄되는 건조펠렛분쇄기(24)와; 상기 건조펠렛분쇄기(24)에서 분쇄된 건조펠렛분말이 저장되는 펠렛분말저장고(25)와; 상기 탈수케익저장조(7)와 펠렛분말저장고(25)로부터 탈수케익과 건조펠렛분말을 공급받아 특정 함수율이 되도록 혼합하는 혼합장치(8)와; 상기 혼합장치(8)에서 혼합된 원료를 성형하여 펠렛을 제조하는 성형기(9)와; 상기 열교환기(4)와 배관 연결되어 열교환기(4)에서 배출된 외기와, 하기 연소로(16)에서 배출된 배기가스를 공급받고, 상기 성형기(9)에서 제조된 펠렛을 공급받아 공급된 펠렛을 건조시키는 건조기(13)와; 상기 건조기(13)에서 건조된 건조펠렛이 저장되며, 상기 건조펠렛분쇄기(24)로 건조펠렛을 공급하는 펠렛저장고(15)와; 상기 건조펠렛분쇄기(24)로 고급되는 건조펠렛 외의 잉여 건조펠렛을 공급받아 연소시키는 연소로(16)와; 상기 연소로(16)의 배기구에 일측이 연결되어 있고, 타측은 상기 건조기(13)와 연결되어 있어 연소로(16)에서 배출되는 배기가스와 외기를 열교환시킨 후 열교환된 외기를 상기 건조기(13)로 공급하는 열교환기(19)와; 상기 연소로(16)에 설치되어 있고, 내부에 물이 저장되어 연소로(16)에서 발생한 열에 의해 스팀을 발생시키며, 상기 디스크살균기(3)와 연결되어 스팀을 디스크살균기(3)로 공급하는 스팀발생장치(17);를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의해, 종래와 다른 도축폐수의 처리를 통해 도축폐수 중에 광우병 유발인자가 포함될 가능성을 차단하여 광우병 유발인자의 토양 순환 구조를 차단하고 안전한 생태 순환 구조를 유지할 수 있게 된다.

더 나아가, 친환경적인 방법을 사용하여 지속 가능한 처리 방법을 제공하면서도 완벽한 광우병 유발인자의 차단 효과를 달성할 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 도축 폐수처리 과정 중에 발생되는 고농도의 농축슬러지에는 입자성물질(고형물 기준 약 : 3% 내외)이 존재하고 있으며 부패에 의한 악취가 발생되므로 이를 1차 살균하여 악취 및 기타 활성미생물을 살균하여 추가적인 오염을 차단하고, 살균 후 냉각공정을 거쳐 배출되는 농축슬러지는 탈수하여 슬러지의 함수율을 80% 이하로 하고, 그 후 탈수한 슬러지 케익은 무방류 방식으로 저온에서 건조하여 완전 소멸할 수 있는 에너지원으로 활용할 수 있게 된다.

더불어 살균 후 냉각 과정에서 열교환을 위해 투입된 외기를 펠렛을 건조하는 과정에서 2차로 열교환 방식으로 다시 활용되고, 연소 과정에서 발생한 배기가스 역시 건조 과정에서 다시 활용됨으로써 에너지 효율마저 향상시킬 수 있는 방식이 제공된다.

본 발명은 전 세계적으로 가축도축에 의하여 발생되는 도축폐수로부터 발생되는 폐수 슬러지의 토양계 순환을 근원적으로 차단함으로써 반추가축(Ruminant)이 섭취하는 식물 사료(조사료, 곡물사료 등)에 전이 될 수 있는 광우병 유발 원인물질(Prion)을 원천적으로 제거할 수 있고, 안전한 육류를 생산하는데 매우 중요한 효과가 있다.

특히, 본 발명은 도축폐수 농축 슬러지를 살균하여 병원성 원인균(Pathobenic microorganism)과 악취를 발생시키는 원인을 근본적으로 제거함으로써 위생적이고 악취 발생을 현저히 제거시키고, 유기물의 분해를 정지시켜 폐수처리를 효과적으로 할 수 있을 뿐만 아니라,

살균하는 농축슬러지로부터 회수하는 폐열을 건조에 활용하고, 건조된 슬러지를 활용하여 연소한 후 발생되는 폐열을 슬러지 건조에 활용함으로써 건조에 필요로 하는 열량을 자체로 공급(self-supply)받을 수 있고,

건조슬러지 연소 후 발생되는 스팀은 전력을 생산할 수 있으며 슬러지 건조를 위한 시스템을 가동하는데 이용할 수 있으므로 에너지(전기, 건조열)를 완전 자급(Net zero programme)할 수 있는 장점이 있다.

아울러 도축 페수 슬러지의 불완전한 기존 퇴비화 방식에 비하여 악취 발생이 현저히 감소되고, 질소와 인의 유출을 방지할 수 있어서 수질오염 등에 따른 녹조 및 적조 발생방지에 크게 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 광우병 유발원인 물질 프라이온의 토양 순환 차단을 위한 처리 장치를 나타낸 구성도.

도 1에는 이러한 본 발명의 광우병 유발원인 물질 프라이온의 토양 순환 차단을 위한 처리 장치의 일 실시예가 도시되어 있다.

도면의 처리 장치에서 슬러지저장조(1)는 도축 폐수의 처리에 의해 발생되는 농축슬러지가 저장되며, 디스크살균기(3)는 상기 슬러지저장조(1)로부터 모노펌프(2)를 통해 농축슬러지를 내부로 공급받고, 하기 스팀발생장치(17)로부터 스팀을 공급받아 내부의 농축슬러지를 스팀 살균하도록 이루어져 있다.

도면에서 열교환기(4)는 상기 디스크살균기(3)에서 살균된 농축슬러지가 내부를 통과하고, 일측으로부터 외기가 유입된 채 타측으로 배출되도록 이루어져 외기를 통해 살균된 농축슬러지를 냉각시키게 된다.

농축탈수기(6)는 상기 열교환기(4)를 거쳐 냉각된 농축 슬러지를 연속으로 농축 탈수시켜 슬러지케익을 제조하게 된다.

탈수케익저장조(7)는 상기 농축탈수기(6)에서 제조된 슬러지케익이 저장되며, 건조펠렛분쇄기(24)는 내부로 건조펠렛이 공급되어 건조펠렛이 분쇄된다.

펠렛분말저장고(25)는 상기 건조펠렛분쇄기(24)에서 분쇄된 건조펠렛분말이 저장되며, 혼합장치(8)는 상기 탈수케익저장조(7)와 펠렛분말저장고(25)로부터 탈수케익과 건조펠렛분말을 공급받아 특정 함수율이 되도록 혼합하게 된다.

성형기(9)는 상기 혼합장치(8)에서 혼합된 원료를 성형하여 펠렛을 제조하게 되며, 건조기(13)는 상기 열교환기(4)와 배관 연결되어 열교환기(4)에서 배출된 외기와, 하기 연소로(16)에서 배출된 배기가스를 공급받고, 상기 성형기(9)에서 제조된 펠렛을 공급받아 공급된 펠렛을 건조시킨다.

한편, 펠렛저장고(15)는 상기 건조기(13)에서 건조된 건조펠렛이 저장되며, 상기 건조펠렛분쇄기(24)로 건조펠렛을 공급하도록 이루어져 있으며, 연소로(16)는 상기 건조펠렛분쇄기(24)로 고급되는 건조펠렛 외의 잉여 건조펠렛을 공급받아 연소시키도록 이루어져 있다.

열교환기(19)는 상기 연소로(16)의 배기구에 일측이 연결되어 있고, 타측은 상기 건조기(13)와 연결되어 있어 연소로(16)에서 배출되는 배기가스와 외기를 열교환시킨 후 열교환된 외기를 상기 건조기(13)로 공급하도록 이루어져 있고, 스팀발생장치(17)는 상기 연소로(16)에 설치되어 있고, 내부에 물이 저장되어 연소로(16)에서 발생한 열에 의해 스팀을 발생시키며, 상기 디스크살균기(3)와 연결되어 스팀을 디스크살균기(3)로 공급하도록 이루어져 있다.

그밖에 열교환기(19)와 연결되어 연소로(16)에서 배출된 배기가스 중의 산화물을 정화 처리하는 산화물정화처리기(20), 산화물정화처리기(20)에서 배출된 배기가스 중의 분진을 제거하는 분진제거기(21), 분진제거기(21)에서 배출된 배기가스 중의 수분 및 이물질을 씻어내는 스크라바(22)가 구비된다.

또, 표면건조처리기(11)가 성형기(9)와 건조기(13) 사이에 설치되어 펠렛의 표면을 건조 처리하며, 성형기(9)와 표면건조처리기(11), 표면건조처리기(11)와 건조기(13), 건조기(13)와 펠렛저장고(15) 사이에는 제1버켓엘리베이터(10), 제2버켓엘리베이터(12), 제3버켓엘리베이터(14)가 설치되어 펠렛을 운반한다.

또한, 표면건조기(11) 및 건조기(13)의 공기배출관에는 유인송풍기(26,27)들이 각각 설치되고, 유인송풍기(26, 27)에 사이클론(28), 악취세정탑(29)이 연속으로 설치되어 공기 중의 먼지 및 악취를 제거하도록 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 광우병 유발원인 물질 프라이온의 토양 순환 차단을 위한 처리 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 광우병 유발원인 물질 프라이온의 토양 순환 차단을 위한 처리 방법은 크게 살균단계, 농축탈수단계, 성형단계, 건조단계, 연소단계;를 포함하여 구성된다.

1. 살균단계

도축 폐수의 처리에 의해 발생되는 농축슬러지를 스팀 살균하되, 하기 연소단계에서 발생된 연소열을 이용하여 생성된 스팀을 통해 살균 처리한다.

도축장에서 발생하는 폐수는 통상 1차로 물리화학적 처리, 2차 생물학적 처리를 포함하여 이루어지는데, 이 과정에서 발생하는 고농도의 농축슬러지에는 약 3 중량% 내외의 입자성 물질(고형물)이 존재한다.

이러한 농축슬러지에는 다양한 종류(단백질, 혈액, 분해된 유기물 등)의 생활성(Biologically Active Material) 폐기물이 존재하고 있으므로, 부패성이 강한 특징을 띠고 있다.

이로 인해 부패에 의한 악취가 심하고, 방치할 경우 활성미생물 및 병원균의 활동에 따른 문제가 커지게 된다.

처리의 첫단계로 살균을 하는 것은 이러한 생활성 물질의 부패를 정지시키기 위한 것이다.

더 나아가 살균을 위한 스팀 공급은 연소단계에서 발생하는 연소열을 활용함으로써 에너지 효율을 높일 수 있게 된다.

이러한 살균단계의 구체적인 예로 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 폐수처리를 통하여 도축폐수가 농축된 농축슬러지는 슬러지저장조(1)에 저장되고, 농축슬러지저장조(1)의 배출구측으로 모노펌프(2)가 연속으로 배관 연결되고, 모노펌프(2)는 디스크살균기(3)와 배관 연결되어 모노펌프(2)의 작동에 의해 슬러지저장조(1)에 저장된 디스크살균기(3)로 공급된다.

한편, 디스크살균기(3)는 챔버의 일측과 타측에 원료가 유입되는 유입구 및 원료가 배출되는 배출구가 형성되는 한편, 챔버 내부에 서로 이격된 다수 개의 디스크가 회전축에 연결된 채 배치되어 있으며, 회전축에 연결된 디스크는 회전축을 가동시키는 모터에 의해 계속 회전하게 된다.

디스크살균기(3)에는 스팀공급장치(23)가 설치되는데, 스팀공급장치(23)는 챔버 외벽에서 챔버 내부를 향해 배관에 연결된 노즐이 배치되는 구조를 취하거나, 또는 회전축 내부에 유로가 형성되고, 디스크 표면에 노즐이 형성된 구조를 취해 디스크를 통해 배출된 형태를 취할 수 있다.

스팀공급장치(23)로 스팀을 공급하기 위한 스팀 공급원은 별도의 기름, 전기 보일러 등으로 구성될 수 있으나, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 건조펠렛을 연소시키는 연소로(16)에 발전기를 설치하여 발생된 전기를 이용하여 스팀을 발생시키거나, 연소로(16)에 물탱크과 같은 스팀발생장치(17)를 설치하여 이 스팀발생장치(17)와 스팀공급장치(23)를 배관 연결하여 연소시에 발생하는 폐열을 활용하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 스팀의 살균 온도는 100 ~ 160℃ 정도가 바람직하며, 살균 시간은 10 ~ 30 분 정도로 한다.

살균 방식은 저온 장시간 살균 방식(LTLT), 고온 단시간 살균방식(HTST), 초고온 살균방식(UHT) 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.

이처럼 첫단계에서 농축슬러지를 스팀 살균하는 것은 병원성 원인균(Pathogenic microorganism)과 악취를 발생시키는 원인을 근본적으로 제거함으로써 위생적이고 악취 발생을 현저히 제거시키고, 유기물의 분해를 정지시켜 폐수처리를 효과적으로 할 수 있게 해준다.

농축슬러지에 스팀이 공급되게 되면 함수율은 90% 이상 높아지게 된다.

2. 농축탈수단계

상기 스팀 살균된 농축슬러지를 외기와 열교환시켜 냉각시킨 후, 연속농축 탈수 방식에 의하여 슬러지 함수율을 80% 이하로 탈수하여 슬러지케익을 제조한다.

구체적으로 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 디스크살균기(3)의 배출구와 연속농축기(6) 사이에 열교환기(4)가 설치되어 디스크살균기(3)에서 살균 처리된 농축슬러지가 열교환기(4)를 거쳐 연속농축기(6)로 공급되고, 열교환기(4)의 일측은 송풍기(5)와 연결되어 외기가 송풍기(5)에 의해 열교환기(4) 내부로 유입되고, 열교환기(4)의 타측은 건조기(13)와 연결되어 스팀 공급에 의해 가열된 농축슬러지의 열과 외기의 열이 교환되어 농축슬러지가 냉각되고, 열교환에 의해 가열된 외기는 건조기(13)로 공급되어 펠렛의 건조열로 활용되도록 한다.

슬러지케익은 도 1의 탈수케익저장조(7)로 저장된다.

더불어 연속 농축 탈수 방식에 따른 농축슬러지의 탈수는 디스크형, 원심분리형, 슬리트형, 벨트프레스, 챔버필터프레스 등 다양한 방식의 농축탈수기(6)를 통해 함수율을 낮추게 되는데, 이때 탈수된 농축슬러지의 함수율은 40 ~ 80% 정도, 보다 바람직하기로는 65 ~ 80% 정도가 좋다.

또, 연속 농축시 1차는 고형분 10 중량% 내외, 2차는 고형분 20 중량% 내외, 3차는 고형분 25 중량% 내외가 되도록 3차에 걸쳐 연속 농축하는 것이 바람직하다.

3. 성형단계

하기 건조펠렛 일부를 분쇄하여 건조펠렛분말을 제조한 후, 상기 농축탈수단계에서 제조된 슬러지케익과 분쇄된 건조슬러지 분말을 혼합하여 함수율 40 ~ 60%가 되도록 혼합한 후 성형하여 후 직경 15mm이하의 펠렛을 제조한다.

이를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 건조펠렛을 분쇄하는 건조펠렛분쇄기(24)가 구비되며, 분쇄된 건조펠렛이 저장되는 펠렛분말저장고(25)가 구비된다.

더불어, 탈수케익저장조(7)와 펠렛분말저장고(25)가 각각 연결되어 일정 비율로 혼합시키는 혼합장치(8)이 구비된다.

혼합장치(8)에는 탈수케익저장조(7) 및 펠렛분말저장고(25)로부터 유입되는 원료유입구 측에 정량공급기가 구비되어 일정량으로 각 원료가 조정된 채 공급되도록 함이 바람직하다.

이때, 혼합장치(8)에서의 혼합 시간은 10분 내외가 바람직하다.

더불어, 혼합장치(8)는 성형기(9)와 연결되어 혼합장치에(8)에서 혼합된 원료는 성형기(9)에서 성형되어 펠렛이 제조된다.

4. 건조단계

상기 성형단계에서 제조된 펠렛을 건조하여 건조펠렛을 제조한다.

이때, 상기 농축탈수단계에서 농축슬러지를 냉각시키기 위해 열교환된 외기와, 연소단계에서 건조펠렛을 연소시켜 발생되는 배기가스를 50 ~ 90℃의 온도가 되도록 대기공기를 혼합하여 펠렛을 상기 온도로 저온 건조시키는 것을 특징으로 한다.

도 1을 통해 보다 구체적으로 설명하면 먼저, 성형기(9)의 배출구측에 제1버켓엘리베이터(10)가 설치되어 제조된 펠렛이 이송되고, 이송된 펠렛은 표면건조기(11)로 공급되어 표면 건조 처리가 이루어진다.

아울러, 표면건조기(11)의 배출구측에는 제2버켓엘리베이터(12)가 설치된 표면 건조 처리된 펠렛이 이송되어 건조기(13)로 공급된다.

건조기(13)의 배출구측에는 제3버켓엘리베이터(14)가 설치되어 건조된 펠렛이 펠렛저장고(15)로 저장된다.

펠렛저장고(15)에 저장된 펠렛 중 일부는 후술하는 연소로(16)에서 연소되고, 일부는 건조펠렛분쇄기(24)로 공급되어 분쇄된 후 슬러지케익과 정량 혼합 후 펠렛 성형하는 데 활용된다.

표면건조기(11)는 대기풍을 이용한 방식, 온풍을 이용한 방식 모두 가능하며, 적합하기로는 공기중의 습도에 따라 선택적으로 대기풍을 가열하여 건조하는 방식이 적용될 수 있으며, 이는 공지의 표면건조기를 활용할 수 있다.

이때, 표면건조 공정은 약 2 ~ 4시간 정도 이루어짐이 바람직하다.

건조기(13)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상기 열교환기(4)와 배관 연결되어 있어 열교환기(4)에서 열교환되어 가열된 공기가 내부로 유입되어 펠렛을 건조하도록 함이 바람직하다.

더불어, 연소로(16)에서 연소 후 배출되는 배기가스를 열교환기(19)를 거친 후 건조기(13)로 공급하도록 배관 연결되도록 하여 건조기(13)에서는 별도의 에너지원 공급 없이 두 열교환기(4, 19)에서 공급되는 공기를 통해 펠렛의 건조가 이루어지게 된다.

건조기(13)에 투입되는 공기의 상대습도는 45% 이하가 바람직하며, 공기의 흐름은 수평으로 유지하고, 건조기(13) 내부의 공기 속도는 초속 5m 내외로 유지되도록 함이 바람직하다.

한편, 상술한 구성에서 건조기(13), 표면건조처리기(11)에 유인송풍기(26, 27)들이 배관 연결되어 설치되고, 유인송풍기(26,27)들은 사이클론(28)과 연결되고, 사이클론(28)은 악취세정탑(29)과 연결되어 건조에 활용된 후의 공기 중의 악취를 제거하도록 함이 바람직하다.

5. 연소단계

펠렛저장고(15)로부터 건조펠렛이 연소로(16)로 공급되어 건조펠렛을 연소시킨다.

이때, 전술한 바와 같이 연소로(16)에 발전기가 설치되어 전기를 생산하도록 하거나, 스팀발생장치(17)가 설치되어 스팀이 발생되도록 할 수 있다.

스팀발생장치(17)는 도 1에 도시된 바와 같이 스팀공급장치(23)와 연결되어 스팀공급장치(23)로 스팁이 공급된다.

연소로(16)에 발전기를 설치하여 발생된 전기를 이용하여 스팀을 발생시키거나, 연소로(16)에 물탱크과 같은 스팀발생장치(17)를 설치하여 이 스팀발생장치(17)와 스팀공급장치(23)를 배관 연결하여 연소시에 발생하는 폐열을 활용하도록 하는 것이 바람직하다.

연소단계에서 건조펠렛이 연소되면 광우병(BSE) 유발물질(Prion)을 완전히 사멸시킬 수 있게 되어 순환을 차단하게 된다.

아울러, 연소로(16)에서 배출되는 배기가스는 산화물정화처리기(20), 분진제거기(21) 및 스크라바(22) 등과 같은 배기가스정화처리기를 거쳐 최종 대기중에 배출하되, 정화 처리에 앞서 전술한 것처럼 열교환기(19)를 거치도록 함으로써 외기가 열교환기(19)로 공급되어 배기가스와 열교환된 후 건조기(13)로 공급되도록 함으로써 건조기(13)에 별도 외부 동력을 필요로 하지 않게 된다.

상기와 같은 공정에 따른 처리 전, 후의 화학적 성분 변화를 측정한 결과가 아래 표 1에 나타나 있다.

표의 항목은 건조기(13)에서 건조된 건조펠렛과, 연소 후의 잔재물을 성분 분석한 것이다.

항 목(mg/l)	건조물	연소후 잔재물
수분(%)	10.6	0.01
유기물 함량(%)	79.9	0
단백질 함량(%)	44.6	0
회분(%)	0.5	99.99
발열량(kcal/kg)	7,043.0	0

상기 표 1에 나타나 있는 바와 같이 건조펠렛 내 함유하고 있는 화학성분은 유기물이 풍부하고 단백질 함량이 높아 식물체로 유입(transfusion)되거나 생명체가 섭취할 경우 핵산이 생성될 수 있으나, 연소가 이루어진 재의 성분에서는 100% 무기질의 성분으로 구성되어 있어 단독으로 핵산 생성이 불가능 한 것으로 나타났다.

더욱이 건조펠렛 슬러지 내에는 유기물의 함량이 풍부한데 그중 지질의 성분도 함유하고 있어서 연소후 발열량이 매우 높은 것으로 나타남으로써, 연소 효과를 높이고, 열량회수에도 매우 좋은 결과를 나타낼 수 있다.

특히, 광우병을 유발하는 프리온(Prion)은 열, 자외선, 소독약, pH의 변화 등에 대한 외부환경에 강한 내성을 가지고 있어서, 일반적으로 알려져 있는 바이러스를 포함한 일반적인 미생물의 소독 방법으로는 불활화가 불가능하다고 알려져 있으며, 고압증기멸균(autoclave)기에서 134도로 18분 이상 가열하면 성질이 변형될 수 있지만 불확실하며, 핵산을 포함하는 감염성 입자(Infectious particles)들은 계속 증식하기 위해 핵산에 의존하지만 광우병 유발물질인 프리온은 정상적인 단백질에 영향을 미침으로써 감염성을 지니고 있기 때문에 프리온을 멸균(sterilization)하는 것은 이상단백질이 더 이상 정상단백질의 접힘구조에 영향을 주지 못하도록 변성시키는 과정이라고 할지라도 프리온은 일반적으로 단백질분해효소나, 열, 방사선 및 포르말린 처리 등에 의해 감염력은 저하될망정 쉽사리 변성되지 않는 특징을 지니고 있다고 알려져 있다.

반면, 전술한 표에 나타난 바와 같이 연소된 재에서는 어떠한 단백질의 함량을 발견할 수 없으므로, 광우병 유발물질의 토양 순환 차단에 대단히 우수한 효과를 가진다 할 것이다.

이처럼 지난 수 십년 전(1970년대)에 문제가 시작되어 되어 왔던 사실들이 점차 밝혀지면서 광우병(BSE)이라고 밝혀졌고, 지금까지 병(disease)은 병원성 세균에 의하여 발생된다고 알려졌지만 광우병의 원인 물질은 병원균이 아닌 단백질이 변형된 프리온(Prion)에 의하여 전염된다는 것이 밝혀짐으로써, 사료의 안전성과 프리온의 순환을 차단하여야 하는 문제가 중요시 되었다. 그러나 현재까지 이와 같은 문제를 해결하기 위한 수처리에 발생되는 슬러지의 처리기술은 알려진바 없었으나 이를 근원적으로 해결하는 기술이 개발되었다는 것이 매우 중요하고 큰 의미가 있다.

그 효과로는 첫째, 안전하고 안정적인 도축 폐수처리장을 운영할 수 있고, 둘째, 도축장의 폐수슬러지를 퇴비로 배출하는 것을 차단하여 프리온의 순환 오염방지에 기여하고, 셋째, 도축폐수슬러지를 활용한 에너지 자급화(Net zero)를 실현할 수 있으며, 네째, 가축에 공급하거나 인간이 먹을 수 있는 안정적인 곡류 생산에 기여할 수 있고, 다섯째, 사료로부터 기인되는 프리온의 감염을 차단함으로써 반추동물(소고기, 면양 등)의 안전한 생산을 도모하고, 여섯째, 이로 인한 인체로의 감염을 차단할 수 있는 특징이 있으므로, 본 발명은 국내 및 해외시장의 환경관련 기술 수출에 매우 중요한 역할을 할 것으로 판단한다.

본 발명은 국내의 도축폐수처리장에서의 적용은 물론, 국외 대규모 축산업을 진행하고 있는 미국, 캐나다, 중국, 일본, 호주 뉴질랜드 및 러시아 등의 지역에 매우 필수적으로 요구되는 기술일 뿐만 아니라 대부분의 이들 국가들이 곡류(보리, 밀, 옥수수, 콩 등) 생산을 주도하고 세계적으로 공급하고 있는 국가들로서, 도축 폐수 슬러지를 퇴비로 사용하고 있는 한, 프리온의 순환을 차단할 수 없으므로 본 기술의 상업적인 활용의 중요성은 매우 크다고 할 수 있다.

1 : 슬러지저장조 2 : 모노펌프
2 : 디스크살균기 4, 19 : 열교환기
5 : 송풍기 6 : 농축탈수기
7 : 탈수케익저장조 8 : 혼합장치
9 : 성형기 10 : 제1버켓엘리베이터
11 : 표면건조기 12 : 제2버켓엘리베이터
13 : 건조기 14 : 제2버켓엘리베이터
15 : 펠렛저장고 16 : 연소로
17 : 스팀발생장치
20 : 산화물정화처리기 21 : 분진제거기
22 : 스크라버 24 : 건조펠렛분쇄기
25 : 펠렛분말저장고 26, 27 : 유인송풍기
28 : 사이클론 29 : 악취세정탑

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 광우병 유발원인 물질 프라이온의 토양 순환 차단을 위한 도축 폐수 및 탈수슬러지 처리 설비에 있어서,
   도축 폐수의 처리에 의해 발생되는 농축슬러지가 저장되는 슬러지저장조(1)와;
   상기 슬러지저장조(1)로부터 모노펌프(2)를 통해 농축슬러지를 내부로 공급받고, 하기 스팀발생장치(17)로부터 스팀을 공급받아 내부의 농축슬러지를 스팀 살균하는 디스크살균기(3)와;
   상기 디스크살균기(3)에서 살균된 농축슬러지가 내부를 통과하고, 일측으로부터 외기가 유입된 채 타측으로 배출되도록 이루어져 외기를 통해 살균된 농축슬러지를 냉각시키는 열교환기(4)와;
   상기 열교환기(4)를 거쳐 냉각된 농축 슬러지를 연속으로 농축 탈수시켜 슬러지케익을 제조하는 농축탈수기(6)와;
   상기 농축탈수기(6)에서 제조된 슬러지케익이 저장되는 탈수케익저장조(7)와;
   내부로 건조펠렛이 공급되어 건조펠렛이 분쇄되는 건조펠렛분쇄기(24)와;
   상기 건조펠렛분쇄기(24)에서 분쇄된 건조펠렛분말이 저장되는 펠렛분말저장고(25)와;
   상기 탈수케익저장조(7)와 펠렛분말저장고(25)로부터 탈수케익과 건조펠렛분말을 공급받아 특정 함수율이 되도록 혼합하는 혼합장치(8)와;
   상기 혼합장치(8)에서 혼합된 원료를 성형하여 펠렛을 제조하는 성형기(9)와;
   상기 열교환기(4)와 배관 연결되어 열교환기(4)에서 배출된 외기와, 하기 연소로(16)에서 배출된 배기가스를 공급받고, 상기 성형기(9)에서 제조된 펠렛을 공급받아 공급된 펠렛을 건조시키는 건조기(13)와;
   상기 건조기(13)에서 건조된 건조펠렛이 저장되며, 상기 건조펠렛분쇄기(24)로 건조펠렛을 공급하는 펠렛저장고(15)와;
   상기 건조펠렛분쇄기(24)로 공급되는 건조펠렛 외의 잉여 건조펠렛을 공급받아 연소시키는 연소로(16)와;
   상기 연소로(16)의 배기구에 일측이 연결되어 있고, 타측은 상기 건조기(13)와 연결되어 있어 연소로(16)에서 배출되는 배기가스와 외기를 열교환시킨 후 열교환된 외기를 상기 건조기(13)로 공급하는 열교환기(19)와;
   상기 연소로(16)에 설치되어 있고, 내부에 물이 저장되어 연소로(16)에서 발생한 열에 의해 스팀을 발생시키며, 상기 디스크살균기(3)와 연결되어 스팀을 디스크살균기(3)로 공급하는 스팀발생장치(17);를 포함하여 구성된,
   광우병 유발원인 물질 프라이온의 토양 순환 차단을 위한 도축 폐수 및 탈수슬러지 처리 설비.

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