KR101963528B1 - 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 효율적인 유기성 폐기물 감량기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 효율적인 유기성 폐기물 감량기에 대한 것으로서, 상기 유기성 폐기물을 압착하여 발생하는 음폐수를 제외한 유기성 폐기물을 미생물의 발효를 통해 유기성 폐기물을 감량화 시키는 발효교반장치;
유기성 폐기물을 분쇄 또는 압착 또는 탈수하여 발생하는 음폐수 및 발효교반장치에서 발생하는 악취를 전기분해장치를 이용하여 처리하는 스크러버
; 및 상기 발효교반장치의 교반속도, 팬 모터 속도 및 스크러버의 전기분해 등을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 유기성 폐기물 감량기에 관한 것이다.
유기성 폐기물을 분쇄 또는 압착 또는 탈수하여 발생하는 음폐수 및 발효교반장치에서 발생하는 악취를 전기분해장치를 이용하여 처리하는 스크러버
; 및 상기 발효교반장치의 교반속도, 팬 모터 속도 및 스크러버의 전기분해 등을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 유기성 폐기물 감량기에 관한 것이다.
Description
본 발명은 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 효율적인 유기성 폐기물 감량기에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 미생물을 이용하여 유기성 폐기물을 감량하고 이로부터 발생한 음폐수와 악취를 동시에 전기분해를 통해 처리 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기에 관한 것이다.
산업화, 도시화가 고도화되면서 산업 폐기물과 유기성 폐기물의 배출이 증가하여 환경오염이 날로 심각해짐에 따라, 보다 효율적인 처리시설 구축에 대한 필요성이 요구되고 있다. 유기성 폐기물은 음식물 쓰레기나 축분 등이 주종을 이루며, 특히 음식물 쓰레기의 경우 인구밀집 지역에서 대량으로 배출되고 있고, 악취를 동반함으로 인해 신속한 수거와 처리가 요망된다.
유기성 폐기물이라고 함은 음식물을 포함하여 축산 폐기물 등과 같이 수분을 포함하는 고형물, 하폐수오니, 그리고 이와 같은 폐기물에서 수분이 일차로 제거된 탈수 케익 등에 대한 총칭이라고 할 수 있다. 그리고 이러한 유기성 폐기물은 실질적으로 오염된 물질이기 때문에 일정한 처리를 거쳐서 폐기되거나 재활용될 수 있을 것이다.
기존의 유기성 폐기물 처리는 주로 매립 또는 소각방식에 의존하였으나, 매립방식의 경우 매립지의 침출수 유출에 따른 인근 하천이나 지하수의 오염을 유발하는 문제가 있고, 소각방식의 경우 소각시 발생하는 발암물질인 다이옥신이 배출되는 문제가 있다.
일반적으로 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물은 미생물과 함께 교반시켜서 발효시키므로 악취와 염분이 제거될 뿐만 아니라 비료 및 사료로 재활용이 가능하다.
이러한 비료 또는 퇴비, 사료의 제조에는 각종 원재료를 용기 내부에 투입하여 교반과 발효를 행하도록 하는 발효 교반기가 보편적으로 사용되고 있는데, 이러한 일반적인 발효 교반기에 따르면, 각종 원재료를 용기 내부에 투입할 수 있도록 하는 투입부와, 가공된 사료 또는 퇴비(이하 제조물이라 칭함)를 외부로 배출시킬 수 있도록 하는 배출부를 구비하고, 상기 용기 내부에 원재료를 교반시키는 교반수단과, 열을 가하여 발효시키도록 하는 가열수단을 구비하며, 가공이 완료된 제조물을 배출부를 통해 외부로 배출시키는 배출수단과 내부에 물이나 공기를 공급하는 액공급부와, 공기공급부 및 기타 주변장치를 구비하여 원재료의 배합과, 발효를 동시에 행하여 제조물을 생산할 수 있도록 구성되어진다.
그리고 종래 기술은 일자형태의 임펠러가 발효조 내부의 유기성 폐기물을 회전방향으로 밀어주는 역할만을 할 뿐, 원심력에 의해 회전축의 외측으로 밀려나는 상기 유기성 폐기물을 고르게 혼합하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 종래 기술의 상기 공기공급장치에는 다수개의 공기홀이 직경이 작은 원형으로 배치되어 있어, 유기성 폐기물을 발효 교반하는 과정에서 상기 유기성 폐기물이 상기 공기홀의 입구를 막아 공기 공급이 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다. 또한, 자연 발효시, 발생하는 악취나 가스를 용이하게 제거하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 유기성 폐기물을 분쇄 또는 압착 또는 탈수하여 그 슬러지는 미생물 발효교반장치에서 95~99% 정도 감량이 되고 이 과정에서 발생한 음폐수는, 이송관을 통해 전달받아 전기분해로 수처리 되고, 악취 및 가스 등 기체류는 마찬가지로 전기분해를 통해 탈취되는 효과를 달성하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 유기성 폐기물 감량기를 통해 유기성 폐기물의 양 및 종류(고체, 액체, 기체)를 최대한 감량 및 처리할 수 있는 효율적인 처리 장치를 제공하고자 한다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 효율적인 유기성 폐기물 감량기에 있어서, 상기 유기성 폐기물을 압착하여 발생하는 음폐수를 제외한 유기성 폐기물을 미생물의 발효를 통해 유기성 폐기물을 처리하여 감량하는 발효교반장치; 상기 유기성 폐기물로부터 발생하는 음폐수 및 상기 발효교반장치에서 발생하는 악취를 전기분해장치를 이용하여 처리하는 스크러버; 및 상기 발효교반장치의 교반속도, 팬 모터 속도, 상기 스크러버의 전기분해장치를 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 유기성 폐기물 감량기가 제공된다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 유기성 폐기물을 분쇄 또는 압착 또는 탈수하여 발생하는 폐수를 제외한 유기성 폐기물은 미생물 발효교반장치에서 95~99%를 감량하여 처리가 되고 분쇄 또는 압착 또는 탈수를 통해 발생한 음폐수는, 상기 미생물 발효교반장치에서 이송관을 통해 전달받아 전기분해로 수처리 되고, 악취 및 가스 등 기체류는 마찬가지로 전기분해를 통해 탈취되는 효과를 달성하는데 그 목적이 있다. 이를 통해 유기성 폐기물의 감량 및 처리효율을 최대화시키고 유기성 폐기물의 잔여량은 최소화 시킴과 동시에, 처리하는 과정이 친환경적이고 에너지를 재활용 한다는 것에 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 음폐수와 악취를 동시에 처리하는 유기성 폐기물 감량기 시스템을 개략적으로 도시한 그림이다.
도 2는 본 발명의 발효교반장치의 전체적인 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 발효교반장치의 전체적인 구성을 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 효율적인 유기성 폐기물 감량기에 있어서, 유기성 폐기물을 분쇄 또는 압착 또는 탈수하여 발생하는 음폐수 및 발효교반장치에서 발생하는 악취를 전기분해를 통해 처리하는 스크러버; 상기 유기성 폐기물을 분쇄 또는 압착 또는 탈수하여 발생하는 음폐수를 제외한 유기성 폐기물을, 미생물의 발효를 통해 유기성 폐기물을 감량화 시키는 발효교반장치; 및 상기 발효교반장치의 교반속도, 팬 모터 속도, 스크러버의 전기분해 등을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 유기성 폐기물 감량기가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 발효교반장치는 미생물 및 유기성 폐기물을 수용할 수 있도록 내부에 공간부를 형성하는 발효조; 상기 발효조의 내부 중심에 구비되어, 회전동력을 전달하는 회전축; 상기 회전동력을 전달받아 회전하여 상기 유기성 폐기물을 혼합하도록 상기 회전축에 구비되고, 복수개의 회전 날개가 상기 회전축을 기준으로 대칭되게 형성되는 임펠러; 상기 발효조 내부에 공기를 공급하도록 하는 공기분사구; 발효조에서 발생하는 가스 및 수증기를 배출하는 송풍기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효교반장치를 포함하는 유기성 폐기물 감량기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 송풍기는 링블로워(Ring blower)인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 공기분사구에 가온 장치를 설치하여 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 송풍기는 전기분해장치와 커플링되어 가동되거나, 동시에 가동 중지가 되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 발효조 외측 또는 내측에 열판을 부착하여 발효조의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 발효교반장치는 발효조 내의 미생물 칩의 습도 또는 수분함유량이 50 내지 80%가 유지되도록 발효율을 유지하는 것을 특징으로 하는 발효교반장치를 포함하는 유기성 폐기물 감량기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 발효교반장치는 추가 투입되는 유기성 폐기물의 양을 조절하여 발효율을 최상으로 자동 유지하는 것을 특징으로 하는 발효교반장치를 포함하는 유기성 폐기물 감량기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 발효교반장치는 상기 발효조 내의 임펠러 회전속도를 조절하여 발효율을 최상으로 자동 유지하는 것을 특징으로 하는 발효교반장치를 포함하는 유기성 폐기물 감량기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 스크러버는 상기 발효조의 일측에 연결되고, 음폐수를 전해질로 하여 산화·환원 촉매 전극 반응을 통해 차아염소산나트륨(NaOCl)을 발생시켜 음폐수 및 오폐수를 친환경적으로 처리하는 유기성 폐기물 감량기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 촉매 전극 반응인 전기분해를 통해 생성되는 차아염소산나트륨(NaOCl) 외에 아염소산나트륨(NaOCl2), 염소산나트륨(NaClO3), 가성소다(NaOH), 염화수소(HCl), 차아염소산(HOCl), 일산화염소(OCl)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 조합하여 현장상황에 최적의 맞춤으로 솔루션(Solution)으로 제공가능한 유기성 폐기물 감량기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 스크러버는 스크러버 내측에 전극 설치(Batch) 또는 측류(Side stream) 방식을 적용하여 전기분해 하는 것으로 음폐수와 악취를 동시에 제거하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 발효조로부터 스크러버로 이송되는 악취가스의 양은 처리해야 하는 유기성 폐기물 1kg 당 1 내지 3m3/min 이하 인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 발효조의 유기성 폐기물의 시간당 처리량(kg/hr)과 전기분해장치의 용량(g-cl2/hr)은 50:1 내지 1:10인 것이 바람직하며, 발효조의 시간당 음식물처리량(kg/hr)과 상기 전기분해장치의 용량(g-cl2/hr) 의 비는 5:1 내지 1:5인 것이 더욱 바람직하다. 50:1을 초과하게 되면 처리해야 하는 폐기물의 양에 비해 전기분해장치의 용량이 작아서 운전 효과가 떨어지며, 1:10 미만인 경우에는 전기분해장치 용량의 과도한 설계가 되어 경제성이 저하되므로 바람직하지 못하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음폐수와 악취를 동시에 처리하는 유기성 폐기물 감량기를 전체적으로 도식화한 것이다.
도 1을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 유기성 폐기물 감량기에 있어서 전체적인 시스템을 설명하고자 한다. 첫째로, 유기성 폐기물이 RFID방식으로 계량된다. 계량된 유기성 폐기물은 압착기(10)로 투입된다. 상기 압착기(10)에서 분쇄 및 원심분리 기능을 포함하는 일체형 믹서기 형태로 분쇄압착탈수가 이루어진다. 분쇄·압착·탈수된 유기성 폐기물의 고형물은 압착기(10)에 연결된 자동 개폐도어의 열림을 통해 스크류(Screw) 방식으로 발효조(100)에 이송된다. 발효조(100)에 투입된 고형물의 유기성 폐기물은 미생물을 이용한 발효 및 교반을 통해 95~99%의 감량화가 가능하다.
둘째로, 상기 압착기(10)에서 유기 폐기물을 분쇄·압착·탈수하고 남은 음폐수는 전기분해장치를 이용한 음폐수 및 악취를 제거하는 스크러버(200)에 자동 개폐 밸브(Valve)를 통해 이송된다. 또한, 발효조(100)에서 발생한 악취가스는 가스관(500)과 연결된 송풍기(700)를 통해 스크러버(200)로 이송된다.
상기 스크러버(200)로 이송된 음폐수는 전해질로 이용하여 스크러버 내측에 전극 설치(Batch) 또는 측류(Side stream) 방식으로 설치된 전기분해장치(210)를 이용하여 전기분해를 하여 탈취액을 생성하며 교반조(발효조)에서 배출되는 악취는 산기관(400)을 통해 폭기되면서 탈취된다.
상기 산기관(400)은 발효조로부터 발생한 악취가스를 스크러버에 공급한다. 발효조로부터 스크러버에 유입되는 악취를 포함하는 가스는 산기관(400)을 통해 폭기되며, 전기분해장치(210)를 이용, 음폐수 또는 염수를 전기분해하여 탈취액을 생성시켜 탈취한다. 상기 전기분해를 통해 악취가 탈취된 공기는 가스관(220)을 통해 외부로 배출된다.
즉, 배출되는 공기가 스크러버 내에서 폭기되면서 수분(수증기)을 탈취액에 빼앗기므로 탈취액의 농도는 옅어지고, 이로 인해 악취 제거를 위한 전기분해를 효과적으로 가동하기 위해서 추가로 염분을 보충하거나, 음폐수를 일정량 보충하게 된다. 또한 탈취액은 배출되는 공기의 수분을 흡수하면서 시간의 증가에 따라 용량이 증가하고, 증가되는 미세한 양 만큼 자동으로 액체관(230)을 통해 외부로 배출된다. 상기 스크러버(200)에서 음폐수가 액체관(230)을 통해 미세한 양 만큼 넘치더라도 전기분해를 통해 음폐수가 처리된 상태이므로 외부로 배출이 가능하다. 또한, 스크러버(200)의 드레인(240)을 통해 음폐수의 양을 미세하게 조절이 가능하다. 따라서 스크러버(200)는 음폐수 처리장치와 탈취장치(악취제거)의 겸용이 가능하다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 발효교반장치(100)는 유기성 폐기물을 수용하는 발효조(100), 회전동력을 발생시키는 모터(600), 회전동력을 전달하는 회전축(120), 상기 유기성 폐기물을 혼합하는 임펠러(110), 상기 임펠러(110) 상에 돌출 혼합 돌기, 상기 임펠러의 양단부에 형성된 혼합판 등을 포함하여 구성될 수 있다.
발효조(100)를 좀더 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
발효조(100)는 밀폐된 구조의 원통형상의 몸체를 형성한다. 상기 발효조(100)는 내부에 공간부를 형성하고, 상부에는 개폐도어를 형성하여 상기 개폐도어 즉 투입구를 통해 상기 공간부에 음식물 쓰레기, 가축분뇨, 축산물 사체, 각종 폐각 등으로 구성되는 유기성 폐기물이 수용된다. 상기 배출구가 개방 될 시에는 사용자의 안전성을 확보하기 위하여 교반조 모터의 가동은 중지된다. 그리고, 상기 발효조(100)의 하부 일측면에 또 다른 개폐도어 즉, 배출구를 형성하여 발효 또는 처리가 완료된 상기 유기성 폐기물이 상기 배출구를 통해 외부로 용이하게 배출될 수 있도록 구성된다.
상기 발효조(100)의 외면은 단열재 또는 보온재로 마감 처리되어, 상기 유기성 폐기물의 발효열에 의해 상기 발효조(100) 내부의 온도를 60℃ 내지 85℃까지 상승시키거나 일정한 온도로 유지시켜 상기 유기성 폐기물에 함유되어 있는 미세균을 완전히 소멸하고, 상기 발효조(100) 내부의 수증기를 증발시켜 침출수 발생이 방지된다.
회전축(120)은 상기 발효조(100)의 내부 중심축에 구비된다. 상기 회전축(120)은 상기 발효조(100)의 일측에 구비된 교반모터와 변속기어에 연결되며, 상기 변속기어에 따라 회전방향 및 회전속도가 제어되며, 발생되는 회전동력을 아래에서 설명할 임펠러(110)에 전달하는 역할을 한다. 특히, 회전속도의 제어를 위하여 인버터가 구비된다.
임펠러(110)는 상기 회전축(120)의 외주면 일측에 구비된다. 상기 임펠러(110)는 상기 발효조(100)의 내부의 내주를 따라 회전하여 상기 유기성 폐기물을 교반시키는 복수개의 회전날개가 상기 회전축(120)을 기준으로 대칭되게 형성된다.
상기 회전날개는 판상으로 형성될 수 있으며, 상기 회전날개의 선단, 즉, 회전방향을 기준으로 전방부분에 부딪히는 상기 유기성 폐기물을 회전방향으로 유도할 뿐만 아니라 상기 회전축(120)을 기준으로 외측방향으로도 유도하여 더욱 활발하게 혼합될 수 있도록, 상기 임펠러(110)의 회전방향에 대한 반대방향으로 90°내지 150°의 각도로 절곡되도록 형성된다.
상기 회전날개가 90°이하로 절곡형성되면, 상기 회전날개에 의하여 상기 유기성 폐기물에 가해지는 외력 중, 상기 임펠러(110)의 회전방향을 향한 힘의 성분이 지나치게 약하여, 상기 유기성 폐기물이 상기 임펠러(110)의 회전방향으로 유도되어 혼합되는 경향이 미미해지므로 바람직하지 못하다.
또한, 상기 회전날개가 150°이상으로 절곡형성되면, 상기 유기성 폐기물이 상기 회전날개의 선단에 부딪히며 회전방향으로만 유도되고, 상기 회전축(120)을 기준으로 외측방향으로 밀어내는 힘이 약해지게 된다. 즉, 상기 회전날개에 의하여 상기 유기성 폐기물에 가해지는 외력 중, 상기 회전축(120)을 기준으로 외측을 향한 상기 임펠러(110)의 회전방향을 향한 힘의 성분이 지나치게 약하여, 상기 유기성 폐기물이 상기 회전축(120)의 외측으로 유도되어 혼합되는 경향이 미미해지므로 바람직하지 못하다.
따라서, 상기 회전날개는 90°내지 150°의 각도, 즉, 최적의 범로는 120°로 절곡되도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 범위 내에서 형성된 상기 회전날개는 상기 유기성 폐기물이 회전방향과 외측방향으로 동시에 유도되어, 소용돌이를 형성하면서 보다 고르게 교반 될 수 있다.
혼합 돌기는 상기 회전날개를 따라 연이어 설치되며, 다수개 구비된다. 본 실시예에서는 상기 회전날개의 양측에 각각 2~4개의 혼합 돌기가 구비되어 있다. 상기 혼합 돌기는, 상기 임펠러(110)의 회전 방향을 기준으로 외측으로 20° 내지 40°의 각도(α)를 이루도록 경사지는 방향으로 형성된다.
따라서, 상기 임펠러(110)에 의하여 1차적으로 상기 회전축(120)의 외측 방향으로 유도되는 상기 유기성 폐기물이, 상기 혼합 돌기에 의하여 2차적으로 외측 방향으로 더 유도됨으로써, 상기 유기성 폐기물이 외측방향으로 유도되어 혼합되는 경향이 더욱 강해질 수 있다.
상기 임펠러(110)에 의하여 상기 혼합 돌기가 상기 임펠러(110)의 회전 방향을 기준으로 외측으로 20°보다 작은 각도를 이루게 되면, 상기 임펠러(110)의 회전시 상기 혼합 돌기에 부딪히는 상기 유기성 폐기물이 지나치게 적어져, 상기 혼합 돌기에 의한 상기 유기성 폐기물의 혼합 성향이 미미해질 수 있다. 반대로, 상기 혼합 돌기가 상기 임펠러(110)의 회전 방향을 기준으로 외측으로 40°보다 큰 각도를 이루게 되면, 상기 유기성 폐기물에 대하여 상기 회전축(120)을 기준으로 외측으로 가해지는 상기 혼합 돌기의 유도 경향이, 상기 임펠러(110)의 유도 경향보다 더 적어져, 상기 혼합 돌기에 의한 혼합 효과가 미미해질 수 있다.
또한, 상기 혼합 돌기는, 상기 회전날개를 기준으로 20°내지 40°의 각도(β)를 이루도록, 상기 회전날개의 외측으로 경사지게 연장되어 형성된다.
따라서, 상기 혼합 돌기에 의하여, 상기 유기성 폐기물이 외측으로도 유도됨으로써, 상기 유기성 폐기물이 혼합되는 효과가 더욱 커질 수 있다. 이때, 상기 혼합 돌기가 상기 회전날개를 기준으로 40°보다 작은 각도를 이루게 되면, 상기 유기성 폐기물이 상기 혼합 돌기에 의하여 외측으로 유도되는 크기가 낮아져 외측으로 유도되는 효과가 미미해지고, 상기 혼합 돌기가 상기 회전날개를 기준으로 40°보다 큰 각도를 이루게 되면, 상기 혼합 돌기에 의하여 상기 유기성 폐기물에 가해지는 외력 중, 상기 회전날개의 외측을 향한 힘의 성분이 지나치게 작아져 상기 유기성 폐기물이 외측으로 유도되는 효과가 미미해질 수 있다.
특히, 상기 혼합 돌기는 상기 임펠러(110) 상에서 절곡되어 꺾인 외측 부분에 구비되므로, 상기 임펠러(110)의 회전시 상기 회전축(120)을 기준으로 중심으로부터 외측으로 유도되는 상기 유기성 폐기물이, 상기 혼합 돌기에 부딪히면 외측으로 유도되는 경향이 더욱 증폭되어, 상기 유기성 폐기물이 전체적으로 더욱 균일하고 활발하게 혼합되면서, 발효 효율이 증대될 수 있는 효과가 있다.
즉, 상기 임펠러(110)의 회전시, 상기 유기성 폐기물이 상기 회전날개, 혼합 돌기 및 혼합판에 부딪히면서, 상기 발효조(100) 내부에서 상기 유기성 폐기물이 전체적으로 더욱 균일하고 활발하게 혼합되면서, 발효 효율이 증대될 수 있는 효과가 있는 것이다.
상기 혼합판은 상기 회전날개의 단부 미단에 구비된다. 즉, 상기 회전날개의 몸체 끝부분에 상기 혼합 돌기보다 넓은 면적을 가지는 혼합판이 연장 형성되어, 상기 발효조(100) 내부의 내주를 따라 회전하면서 발생하는 원심력에 따라 상기 회전축(120)을 기준으로 외측으로 밀려나 상기 발효조(100)의 내측면에 근접한 상기 유기성 페기물을 다시 내측으로 유도하여 상기 유기성 폐기물을 고르게 혼합하여 발효 효율을 극대화할 수 있다. 상기 혼합판의 형태 및 크기는 다양하게 설계변형이 가능하다.
이하, 도 1에 도시된 전기분해조인 스크러버(200)에 대해 상세히 설명한다.
우선, 상기 스크러버 내측에 측류(Side stream) 방식으로 설치된 전기분해장치(210)는 전극모듈에 구비된 양극 및 음극에 전원을 공급하는 정류기를 포함하는 전기분해장치(210)인 것을 특징으로 한다. 상기 전극모듈은 복수의 양극 및 음극이 번갈아 적층되며, 상기 복수의 양극은, 상기 전기분해장치(210) 외부로 노출되는 양극포트(port)를 각각 가지며, 상기 각각의 양극포트 사이에 개재되는 복수의 부스바(bus bar)에 의해 전기적으로 연결되며, 상기 복수의 음극은, 상기 양극포트와 이격된 위치에서 상기 전기분해장치(210) 외부로 노출되는 음극포트를 각각 가지며, 상기 각각의 양극 포트 사이에 개재되는 것을 특징으로 한다.
상기 전기분해장치(210)내의 정류기는 컨트롤러(300)에 연결되어 전기분해에 필요한 전류 및 전압을 적절하게 제어한다.
한편, 상기 전기분해장치(210) 및 스크러버(200) 내측으로 유입된 가스관(500)과 연결된 산기관(400)은 미세기포를 이용하여 악취가스 파티클을 부상 및 폭기시켜서 탈취한다. 상기 산기관(400)은, 직경이 100 내지 200㎛(더욱 바람직하게는 140 내지 170㎛)인 미세기포를 90% 이상 형성한다.
또한, 상기 산기관(400)은 30 내지 200㎝의 길이를 갖고, 0.25MPa~0.4MPa 사이의 공기압으로 공기가 주입될 수 있다.
상기 구조를 갖는 전기분해장치(210)를 통해 생성된 차아염소산나트륨(NaOCl) 이외에 추가로 생성되는 아염소산나트륨(NaOCl2), 염소산나트륨(NaClO3), 가성소다(NaOH), 염화수소(HCl), 차아염소산(HOCl), 및 일산화염소(OCl)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 전해질에 의하여 음폐수를 처리하는 동시에 악취 가스를 제거한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위해서 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 효율적인 유기성 폐기물 감량기의 운전조건은 다음과 같다.
1. 발효조의 유기성 폐기물 처리 시간은 투입량에 비례하여 증가하는 경향을 보였으나, 4시간~8시간 정도 소요되었으며, 유기성 폐기물의 95~99% 감량이 가능한 것을 확인하였다. 한편, 유기성 폐기물을 25kg 투입하였을 경우 99.9% 감량화에는 약 6시간이 소요되었다.
2. 발효조 내부온도: 내부온도는 40~65℃ 정도로 유지하였으며, 40℃ 미만시 가온장치를 작동시키고, 65℃ 도달시에는 가온장치를 작동 중단하였다.
3. 발효조 임펠러 회전 속도: 1~5rpm가 되도록 속도를 유지하였다.
4. 악취 처리 탈취하는 악취가스의 양(폭기량)은 유기성 폐기물 즉 음식물 쓰레기 1kg당 2m3/min 이내 이었으며, 스크러버에서 음폐수를 전기분해하여 생성된 차아염소산나트륨 농도를 1,000ppm 이상으로 유지하였고, 차아염소산나트륨 탈취액이 발효조에서 배출되는 악취가스를 폭기 과정에서 탈취하였다.
5. 스크러버에서 음폐수 체류시간: 음폐수의 COD, TN 등의 농도에 따라 달라질 수 있으나, 최소 1시간 이상을 유지하였다.
6. 전기분해장치의 용량: 10 g-cl2/hr 정도의 장치를 사용하였다.
7. 발효조의 유기성 폐기물의 시간당 처리량(kg/hr)과 전기분해장치의 용량(g-cl2/hr)은 1:2 정도로 운전하였다.
침출수 및 음폐수, 악취 제거 시험 결과를 확인하기 위해, 전기분해 처리 전과 후로 비교 실시하였다. 본 실시예에서 실시한 시험평가는 하기의 방법으로 측정하였다.
<측정방법>
아래 각 지표에 대한 실험방법은 수질오염공정기준에 따랐다.
1) BOD5(생물화학적 산소요구량, mg/L): 산소를 필요로 하는 호기성미생물이 유기물을 분해하는데 필요한 산소의 양
2) CODcr(화학적 산소요구량, mg/L): 수중에 함유되는 유기물과 환원성의 무기물을 산화하는 데 필요한 산소의 양
3) 총 질소(T-N, mg/L): 수중에 포함된 질소화합물의 총량
4) 총 인(T-P, mg/L): 수중에 포함된 인화합물의 총량
5) 부유물질(SS, mg/L): 물에 용해되지 않으면서 입자 지름이 2mm 이하인 물속에서 부유하고 있는 물질
6) 색도(도): 물의 색 정도(색도 표준액 1mℓ를 물1ℓ로 한 경우에 나타나는 색을 1도)
7) 총 대장균 군수(개수/mL): 일정 자료와 방법으로 배양하였을 때 나타나는 대장균군의 수
<실시예 1>
본 발명의 발효교반장치 및 전기분해장치를 이용한 음폐수의 처리 시험 결과, BOD5의 경우 처리 전 68,597(mg/L)에서 처리 후 23(mg/L)으로 감소된 수치를 나타내었다(배출 허용 기준 120 이하). CODcr의 경우, 처리 전 145,247(mg/L)에서 처리 후 28(mg/L)으로 감소된 수치를 나타내었다(배출 허용 기준 130 이하). 총 질소의 경우, 처리 전 3,771(mg/L)에서 처리 후 3(mg/L)으로 수치가 감소하였다(배출 허용 기준 60 이하). 총 인의 경우, 처리 전 540(mg/L)에서 처리 후 5(mg/L)로 수치가 감소하였다(배출 허용 기준 8 이하). 부유물질의 경우, 처리 전 37,248(mg/L)에서 24(mg/L)으로 감소된 수치를 나타내었다(배출 허용 기준 80 이하). 색도의 경우, 처리 전 1,540(도)에서 처리 후 126(도)로 감소된 수치를 나타내었다(배출 허용 기준 400 이하). 총 대장균 군수의 경우, 처리 전 300(개수/mL)에서 0(개수/mL)으로 수치가 감소하였다(배출 허용 기준 3,000 이하).
이하 침출수 및 음폐수 처리 결과에 대한 실험예 및 실시예의 측정결과를 표 1에 나타내어 실험결과를 정리하였다.
| 구분 | CODcr | BOD5 | T-N | T-P |
색도 | 비소 |
SS |
총 대장균 군 수 |
| 처리 전 | 68,597 | 145,247 | 3,771 | 540 | 1,540 | - | 37,248 | 300 |
| 처리 후 | 23 | 28 | 3 | 5 | 126 | - | 24 | 0 |
<실시예 2>
전반적으로 장치의 운전은 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 전기분해장치를 이용한 악취 제거 시험 결과, 복합악취의 경우 처리 전 1,481이었으나, 처리 후 배출구에서 236으로, 처리기 주변에서 8로 감소된 수치를 나타내었다. 암모니아의 경우, 처리 전 3.9(ppm)에서 처리 후 0(ppm)으로 감소된 수치를 나타내었다. 메틸머캅탄의 경우, 처리 전 0.053(ppm)에서 처리 후 0(ppm)으로 수치가 감소하였다. 트라이 메틸아민의 경우, 처리 전 0.003(ppm)에서 처리 후 0(ppm)으로 수치가 감소하였다. 아세트알데히드의 경우, 처리 전 0.00123(ppm)에서 0.00061(ppm)으로 감소된 수치를 나타내었다. 황화수소의 경우, 처리 전 5.0(ppm)에서 처리 후 0(ppm)으로 감소된 수치를 나타내었다. 아민류의 경우, 처리 전 90.0(ppm)에서 0(ppm)으로 수치가 감소하였다.
이하 악취제거 처리 결과에 대한 실험예 및 실시예의 측정결과를 표 2에 나타내어 실험결과를 정리하였다.
| 구분 | 복합 악취 |
암모니아 (ppm) |
메틸 머캅탄 (ppm) |
트라이 메틸아민 (ppm) |
아세트 알데히드 (ppm) |
황화 수소 (ppm) |
아민류 (ppm) |
| 처리 전 | 1,481 | 3.9 | 0.053 | 0.003 | 0.00123 | 5.0 | 90 |
| 처리 후 | 236 (배출구) 8 (처리기 주변) |
0 | 0 | 0 | 0.00061 | 0 | 0 |
도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었으며, 여기서 사용된 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능할 것이며, 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10. 압착기, 100. 발효조, 110. 임펠러, 120. 회전축, 130. 공기 분사구, 200. 스크러버, 210. 전기분해장치, 220. 가스관(outlet), 230. 액체관(over-flow liquid outlet),240. 드레인(Drain), 300. 컨트롤러, 400. 산기관, 500. 가스관(inlet), 600. 모터(Motor), 700. 송풍기(Ring blower).
Claims (15)
- 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 효율적인 유기성 폐기물 감량기에 있어서,
유기성 폐기물을 압착 및 탈수하는 압착기;
상기 유기성 폐기물을 압착하여 발생하는 음폐수를 제외한 유기성 폐기물을 미생물의 발효를 통해 유기성 폐기물을 처리하여 감량하는 발효교반장치;
상기 압착기에서 발생된 음폐수를 공급받아 전기분해하여 탈취액을 생성하고, 상기 탈취액으로 상기 발효교반장치에서 발생하는 악취를 처리하며 상기 탈취액의 농도가 옅어지면 상기 압착기로부터 상기 음폐수를 보충받는 스크러버; 및
상기 발효교반장치의 교반속도, 팬 모터 속도, 상기 스크러버의 전기분해장치를 제어하는 컨트롤러;
를 포함하는 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 유기성 폐기물 감량기. - 제 1항에 있어서,
상기 발효교반장치는 유기성 폐기물을 수용할 수 있도록 내부에 공간부를 형성하는 발효조;
상기 발효조의 내부 중심에 구비되어, 회전동력을 전달하는 회전축;
상기 회전동력을 전달받아 회전하여 상기 유기성 폐기물을 혼합하도록 상기 회전축에 구비되고, 복수개의 회전 날개가 상기 회전축을 기준으로 대칭되게 형성되는 임펠러;
상기 발효조 내부에 공기를 공급하도록 하는 공기분사구; 및
발효조에서 발생하는 가스 및 수증기를 배출하는 송풍기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효교반장치를 포함하는 유기성 폐기물 감량기. - 제2항에 있어서,
상기 송풍기는 링블로워(Ring blower)인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기. - 제 2 항에 있어서,
상기 공기분사구에 가온 장치를 설치하여 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기. - 제 2항에 있어서,
상기 송풍기는 전기분해장치와 커플링되어 가동되거나, 동시에 가동 중지가 되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기. - 제 2항에 있어서,
상기 발효조 외측 또는 내측에 열판을 부착하여 발효조의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기. - 제 1항에 있어서,
상기 발효교반장치는 발효조 내의 미생물 칩의 습도 또는 수분함유량이 50 내지 80%가 유지되도록 발효율을 유지하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기. - 제 1항에 있어서,
상기 발효교반장치는 추가 투입되는 유기성 폐기물의 투입량을 조절하여 발효율을 자동 유지하는 것을 특징으로 하는 발효교반장치를 포함하는 유기성 폐기물 감량기. - 제 2항에 있어서,
상기 발효교반장치는 상기 발효조 내의 임펠러 회전속도를 조절하여 발효율을 최상으로 자동 유지하는 것을 특징으로 하는 발효교반장치를 포함하는 유기성 폐기물 감량기. - 제 2항에 있어서,
상기 스크러버는 상기 발효조의 일측에 연결되고, 음폐수를 전해질로 하여 산화·환원 촉매 전극 반응을 통해 차아염소산나트륨(NaOCl)을 발생시켜 음폐수 및 오폐수를 친환경적으로 처리하는 유기성 폐기물 감량기. - 제10항에 있어서,
상기 전기분해장치는 전극분해 반응을 통해 생성되는 차아염소산나트륨(NaOCl) 이외에 추가로 아염소산나트륨(NaOCl2), 염소산나트륨(NaClO3), 가성소다(NaOH), 염화수소(HCl), 차아염소산(HOCl), 및 일산화염소(OCl)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 조합하여 발생시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기. - 제1항에 있어서,
상기 스크러버 내측에 전극을 측류(Side stream) 방식으로 설치한 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기. - 제 2항에 있어서,
상기 발효조로부터 스크러버로 이송되는 악취가스의 양은 유기성 폐기물 1kg당 1 내지 3m3/min 인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기. - 제 2항에 있어서,
상기 발효조의 시간당 음식물처리량(kg/hr)과 상기 전기분해장치의 용량(g-cl2/hr) 의 비는 50:1 내지 1:10인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기. - 제 2항에 있어서,
상기 발효조의 시간당 음식물처리량(kg/hr)과 상기 전기분해장치의 용량(g-cl2/hr) 의 비는 5:1 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 감량기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180019927A KR101963528B1 (ko) | 2018-02-20 | 2018-02-20 | 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 효율적인 유기성 폐기물 감량기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020180019927A KR101963528B1 (ko) | 2018-02-20 | 2018-02-20 | 음폐수와 악취의 동시 처리가 가능한 효율적인 유기성 폐기물 감량기 |
Publications (1)
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| KR101963528B1 true KR101963528B1 (ko) | 2019-03-28 |
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ID=65908142
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| KR (1) | KR101963528B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007075807A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Nobuaki Debari | 有機物の連続再資源化装置及び排水処理装置 |
| KR20100010597A (ko) * | 2008-07-23 | 2010-02-02 | 최동각 | 음식물 쓰레기 처리장치 |
| JP2011156491A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Satoru Fukai | 密閉式生ゴミ処理システム |
| KR101634741B1 (ko) * | 2014-11-12 | 2016-06-30 | 홍기훈 | 유기성 폐기물 처리장치 |
| KR20160003670U (ko) * | 2015-04-15 | 2016-10-25 | 노준혁 | 악취제거 시스템 |
-
2018
- 2018-02-20 KR KR1020180019927A patent/KR101963528B1/ko active IP Right Grant
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