KR102094898B1 - 오염 물질 처리 장치 (단체급식소, 생활하수, 육가공시설, 축사 오염 물질 처리 장치) - Google Patents

오염 물질 처리 장치 (단체급식소, 생활하수, 육가공시설, 축사 오염 물질 처리 장치) Download PDF

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Abstract

본 발명은 오염 물질 처리 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 오염 물질 처리 장치는, 복합효소 공급부; 산소-리치 공기 공급부; 및 호기성 미생물 공급부;를 포함한다.

Description

오염 물질 처리 장치 (단체급식소, 생활하수, 육가공시설, 축사 오염 물질 처리 장치) {CONTAMINANT MATERIALS TREATMENT APPARATUS}
본 발명은, 단체급식소, 생활하수, 육가공시설, 축사 등의 오염 물질 처리 장치에 관한 것이다. 다만, 본 발명의 적용처가 상기 나열된 대상에 한정되는 것은 아니다.
산업사회의 발달과 더불어 급속한 도시화에 따라 대량으로 발생되는 음식물 쓰레기, 오·폐수 등의 오염 물질은 오염 부하량이 매우 높아서 처리에 큰 곤란을 겪고 있으며 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 따라서, 이에 대한 처리가 절실하게 요구되고 있으며 정부와 기업, 식당, 가정 등에서 음식물 쓰레기를 줄이기 위한 다양한 노력이 이어지고 있다. 특히, 가정이나 학교, 식당 등에서 매일 엄청나게 발생하는 음식물 쓰레기는 다른 종류의 쓰레기와는 달리 재활용이 제한되어 있고, 다량의 수분과 영양분 등 유기성분을 함유하고 있으므로 부패하기 쉽다. 이로 인하여 오염수와 악취 및 해충이 발생하여 환경오염을 초래하게 되는데 소각할 경우 대기오염이 되고 매립할 경우 부패하면서 가스와 인체에 해로운 환경호르몬이 생기고, 그것이 땅속으로 들어가면 지하수까지 오염시켜 수질오염까지 일으키게 되므로 처리 한계로 음식물 쓰레기 처리의 비효율성, 2차 오염 발생, 고 비용 발생 등 제반 문제점이 있어 이를 해결하기 위하여 건조, 바이오, 건조발효, 소멸 방식 등의 다양한 음식물 쓰레기의 처리 방법이 제안되어 왔다.
음식물 쓰레기 처리방법 중에서 음식물 쓰레기의 분리배출, 편의성, 환경보전성, 쾌적한 삶의 질 등을 종합적으로 판단할 때, 미생물을 이용한 완전 발효소멸 방법으로 음식물 쓰레기를 발생원에서 궁극적으로 감량 소멸 처리하는 방안이 적절하다고 판단되어 최근까지 다양한 미생물학적 접근이 시도되고 있다. 그러나, 이 방법은 작업자에 의해 수작업이 필요하여 번거롭고, 정기적으로 오염 물질을 처리하기 어려우며, 실제 감량 효율이 저조하고 최종부산물이 발생하므로 완전 소멸화를 유도할 수 없으며 악취가 발생하여 큰 실효를 거두지 못하여 확실한 처리 방법이 개발되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 미생물을 이용한 오염 물질 처리 방법에서 요구되는 처리 대상 물질을 처리함에 있어서, 발효촉진 기능과 악취제거 기능의 향상 및 자동화를 통하여 처리 대상 물질의 처리 효율을 극대화시키는 오염 물질 처리 장치를 제공하는데 있다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복합효소 공급부; 산소-리치 공기 공급부; 및 호기성 미생물 공급부;를 포함하는, 오염 물질 처리 장치를 제공한다.
일 측에 있어서, 처리 대상 물질 반응조;를 더 포함하고, 상기 처리 대상 물질 반응조는, 상기 복합효소 공급부, 상기 산소-리치 공기 공급부 및 상기 호기성 미생물 공급부가 연결된 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 복합효소 공급부 및 산소-리치 공기 공급부는 하나의 라인으로 상기 처리 대상 물질 반응조에 연결된 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 복합효소 공급부, 상기 산소-리치 공기 공급부 및 상기 호기성 미생물 공급부는 하나의 라인으로 상기 처리 대상 물질 반응조에 연결된 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 처리 대상 물질 반응조 앞에, 산소-리치 공기 저장탱크를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 제어부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 처리 대상 물질 반응조의 처리 대상 물질의 농도에 따라 상기 복합효소 공급부, 상기 산소-리치 공기 공급부 및 상기 호기성 미생물 공급부의 공급 유량 각각을 조절하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부는, 흡착시스템을 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 흡착시스템은, 외기가 흡입되고 산소-리치 공기가 배출되는 제올라이트 베드를 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부는, 상기 제올라이트 베드 앞에, 활성탄 베드를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부는, 산소 농도 40% 이상 공기를 공급하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 흡착시스템은, 배출되는 산소-리치 공기의 산소 농도를 측정하고, 상기 산소 농도가 40% 미만인 경우에는 상기 배출된 공기를 상기 흡착시스템으로 다시 공급하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부는, 설정된 시간 간격에 따라 설정된 유량으로 상기 산소-리치 공기를 공급하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 복합효소 공급부는 효소 배지 성분을 함께 공급하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 오염 물질은, 음식물 쓰레기, 생활 하수, 축산 오·폐수, 공장 폐수, 축산 농가 발생 오염물질, 축산분뇨, 인분, 농·수산물 가공공정에서 배출되는 폐기물, 식품가공공정에서 배출되는 폐기물, 도축공장에서 배출되는 폐기물 및 악취로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 호기성 미생물은 바실러스 속 ( Bacillus sp. )의 바실러스 마케란스 ( Bacillus macerans ), 바실러스 서브틸리스 ( Bacillus subtilus ), 바실러스 릭케니포르미스 ( Bacillus licheniformis ), 바실러스 플라믹크사 ( Bacillus polymyxa ); 티오바실러스 속( Thiobacillus sp. )의 티오바실러스 노벨러스( Thiobacillus novellus ), 티오바실러스 티오옥시던스( Thiobacillus thiooxidans ), 티오바실러스 디나이트리피칸스( Thiobacillus denitrificans ), 티오바실러스 티오파루스 ( Thiobacillus thioparus ); 알칼리제네스 속( Alcaligenes sp. )의 알칼리제네스 디나이트리피칸스( Alcaligenes denitrificans ); 플라보박테리움 속( Flavobactrium sp. )의 플라보박테리움 아쿠아틸( Flavobactrium aquatile ), 플라보박테리움 오케아노세디멘툼( Flavobactrium oceanosedimentum ); 홍색 비유황세균( Purple non-sulfur bacteria )인 로도슈도모나스 비리디스 ( Rhodopseudomonas viridis ), 로도슈도모나스 팔루스트리스( Rhodopseudomonas palustris ), 로도스피릴룸 몰리스키아눔( Rhodospirillum molischianum ), 로도스피릴룸 풀붐( Rhodospirillum fulvum ), 로도스피릴룸 센테눔( Rhodospirillum centenum ), 로도스피릴룸 루브룸( Rhodospirillum rubrum ), 로도박터 스페로이즈( Rhodobacter sphaeroides ); 슈도모나스 속( Pseudomonas sp. )의 슈도모나스 플루오레센스( Pseudomonas fluorescens ), 슈도모나스 시트로넬로리스( Pseudomonas citronellolis ), 슈도모나스 스툿쩨리( Pseudomonas stutzeri ), 슈도모나스 푸티다( Pseudomonas putida ), 슈도모나스 시링가이( Pseudomonas syringae ); 코마모나스 속( Comamonas sp. )의 코마모나스 테스토스테로니( Comamonas testosteroni ); 나이트로소모나스 속( Nitrosomonas sp. )의 나이트로소모나스 유로패아( Nitrosomonas europaea ); 나이트로박터 속( Nitrobacter sp. )의 나이트로박터 위노그라드스키 (Nitrobacter winogradskyi ); 및 나이트로콕쿠스 속( Nitrococcus sp. )의 나이트로콕쿠스 모빌리스( Nitrococcus mobilis )로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 미생물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 복합효소 공급부; 및 산소-리치 공기 공급부;를 포함하는, 오염 물질 처리 장치를 제공한다.
일 측에 있어서, 처리 대상 물질 반응조;를 더 포함하고, 상기 처리 대상 물질 반응조는, 상기 복합효소 공급부 및 상기 산소-리치 공기 공급부가 연결된 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 복합효소 공급부 및 산소-리치 공기 공급부는 하나의 라인으로 상기 처리 대상 물질 반응조에 연결된 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부는, 흡착시스템을 포함하고, 상기 흡착시스템은, 외기가 흡입되고 산소-리치 공기가 배출되는 제올라이트 베드를 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부는, 산소 농도 40% 이상 공기를 공급하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 흡착시스템은, 배출되는 산소-리치 공기의 산소 농도를 측정하고, 상기 산소 농도가 40% 미만인 경우에는 상기 배출된 공기를 상기 흡착시스템으로 다시 공급하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오염 물질 처리 장치는, 예를 들어, 음식물 쓰레기와 같은 처리 대상 물질의 분해를 촉진하기 위하여 오염된 오염물질 분해능력을 가진 미생물을 포함하는 미생물 제제와, 상기 미생물 제제 중의 호기성 미생물의 활동성을 촉진하기 위한 산소-리치 공기(oxygen-rich air, 산소 과량 포함 공기) 및 복합효소를 이용하여 생물학적으로 정화하는 것이다. 특히, 산소-리치 공기, 호기성 미생물 및 복합효소의 투입 시간 및 투입량이 조절되도록 하여 처리 대상 물질을 효율적으로 처리함으로써, 처리 대상 물질의 처리 효율을 극대화시킬 수 있다. 따라서, 오염 물질 처리하는데 소요되는 인력, 시간 및 비용을 절감할 수 있다. 나아가, 음식물 쓰레기와 같은 오염 물질로 인해 야기되는 매립, 소각으로 인한 각종 환경 오염을 방지하여 쾌적한 자연 환경을 유지시키게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 각 공급 라인이 분리되어 도입되는 오염 물질 처리 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예로서, 공급라인 중 일부가 병합되어 도입되는 오염 물질 처리 장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 공급라인 모두가 하나로 병합되어 도입되는 오염 물질 처리 장치의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 처리 대상 물질 반응조 앞에 산소-리치 공기 저장탱크를 포함하는 오염 물질 처리 장치의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 복합효소 공급부, 산소-리치 공기 공급부 및 처리 대상 물질 반응조를 포함하는 오염 물질 처리 장치의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 복합효소 공급부 및 산소-리치 공기 공급부가 하나로 병합되어 처리 대상 물질 반응조에 연결된 오염 물질 처리 장치의 개념도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복합효소 공급부; 산소-리치 공기 공급부; 및 호기성 미생물 공급부;를 포함하는, 오염 물질 처리 장치를 제공한다.
일 측에 있어서, 처리 대상 물질 반응조;를 더 포함하고, 상기 처리 대상 물질 반응조는, 상기 복합효소 공급부, 상기 산소-리치 공기 공급부 및 상기 호기성 미생물 공급부가 연결된 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 오염 물질은, 음식물 쓰레기, 생활 하수, 축산 오·폐수, 공장 폐수, 축산 농가 발생 오염물질, 축산분뇨, 인분, 농·수산물 가공공정에서 배출되는 폐기물, 식품가공공정에서 배출되는 폐기물, 도축공장에서 배출되는 폐기물 및 악취로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오염 물질 처리 장치는, 예를 들어, 음식물 쓰레기와 같은 처리 대상 물질의 분해를 촉진하기 위하여 오염된 오염물질 분해능력을 가진 미생물을 포함하는 미생물 제제와, 상기 미생물 제제 중의 호기성 미생물의 활동성을 촉진하기 위한 산소-리치 공기 및 복합효소를 이용하여 생물학적으로 정화하는 것이다. 특히, 산소-리치 공기, 호기성 미생물 및 복합효소의 투입 시간 및 투입량이 자동으로 조절되도록 하여 처리 대상 물질을 효율적으로 처리함으로써, 처리 대상 물질의 처리 효율을 극대화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 물질 처리 장치의 개념도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 물질 처리 장치는 복합효소 공급부(110), 산소-리치 공기 공급부(120), 호기성 미생물 공급부(130) 및 처리 대상 물질 반응조(140)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오염 물질 처리 장치의 개념도이다.
일 측에 있어서, 상기 복합효소 공급부(110) 및 상기 산소-리치 공기 공급부(120)는 하나의 라인으로 상기 처리 대상 물질 반응조(140)에 연결된 것일 수 있다. 상기 복합효소 공급부(110) 및 상기 산소-리치 공기 공급부(120)가 하나의 라인으로 연결되어 복합효소 및 산소-리치 공기가 처리 대상 물질 반응조(140)에 함께 공급되어 처리 대상 물질 반응조에 미생물이 정착 및 활동하기 좋은 환경을 제공할 수 있다. 또한, 겨울철에 복합효소 공급부(110)의 액상인 복합효소에 의해 동파가 우려되는데 상기 복합효소 공급부(110) 및 상기 산소-리치 공기 공급부(120)가 하나의 라인으로 연결되는 경우 산소-리치 공급부(120)의 산소-리치 공기로 배관 내를 수시로 밀어내어 동파 위험을 방지할 수 있다. 또한, 각 공급라인을 하나의 라인으로 연결할 경우, 공사 시공을 줄여 원가를 절감할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 공급라인 모두가 하나로 병합되어 도입되는 오염 물질 처리 장치의 개념도이다.
일 측에 있어서, 상기 복합효소 공급부(110), 상기 산소-리치 공기 공급부(120) 및 상기 호기성 미생물 공급부(130)는 하나의 라인으로 상기 처리 대상 물질 반응조(140)에 연결된 것일 수 있다. 이 경우에도 각 공급라인을 하나의 라인으로 연결함으로써 공사 시공을 줄여 원가를 절감할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 복합효소가 복합적으로 포함된 미생물에 의해 처리 대상 물질, 예를 들어, 음식물 쓰레기 중 탄수화물, 전분, 단백질, 지방 및 섬유소 분해능이 우수하다.
일 측에 있어서, 상기 복합효소는 탄수화물을 분해하는 글루코시다아제(Glucosidase)류, 전분을 분해하는 아밀라아제(Amylase)류, 단백질을 분해하는 프로테아제(Protease)류, 지방을 분해하는 리파아제(Lipase), 섬유소를 분해하는 셀룰라아제(Cellulase)를 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 복합효소 공급부(110)는, 복합효소를 공급하는 것일 수 있다. 상기 복합 효소는, 탄수화물 분해효소, 전분 분해효소, 단백질 분해효소, 지방 분해효소, 섬유소 분해효소를 포함하는 것일 수 있다. 상기 복합 효소에 의해 음식물 쓰레기를 오염 물질 처리 장치에서 상호 보완적이면서 환경친화적으로 신속하게 분해 소멸처리함으로써, 미생물 적용의 한계를 극복할 수 있다. 호기성 미생물 및 복합 효소 각 구성 성분이 유기적 상호 보완적으로 결합된 복합 상승 효과로 처리가 번거롭지 않고, 냄새도 없으며, 잔재물이 거의 없이 감량됨과 동시에 유해물질 발생도 저감시킴으로써 환경친화적이고 경제적으로서 환경 오염을 근원적으로 해결할 수 있으며 또한 처리가 매우 간편하고, 위생적이며, 고온을 필요로 하지 않아 전기소모가 적기 때문에 경제적인 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에로서, 처리 대상 물질 반응조 앞에 산소-리치 공기 저장탱크를 포함하는 오염 물질 처리 장치의 개념도이다.
일 측에 있어서, 상기 처리 대상 물질 반응조(140) 앞에, 산소-리치 공기 저장탱크(150)를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부(120)는, 산소-리치 공기를 압축시켜 일정한 압력으로 배출되도록 할 수 있다. 산소-리치 공기는, 공기 중 산소의 함량이 높은 것을 일컫는 것이다.
일 측에 있어서, 산소-리치 공기 공급부(120)는, 흡착시스템(미도시)을 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 흡착시스템은, 외기가 흡입되고 상소-리치 공기가 배출되는 제올라이트(Zeolite) 베드(미도시)를 포함하는 것일 수 있다. 제올라이트는 질소에 대해서는 강한 흡착 성능을 나타내고, 산소에 대해서는 약한 흡착 성능을 나타낸다. 이에 따라 제올라이트에 공기를 공급하면, 질소는 흡착되고 산소는 투과 배출되어 질소가 배제된 산소, 즉, 산소-리치 공기를 생산할 수 있다. 제올라이트 베드는 산소의 순도를 높이기 위하여 2개 이상의 제올라이트 베드로 구성될 수도 있다.
일 측에 있어서, 제올라이트는 흡착시스템에 포함될 수도 있지만, 처리 대상 물질 반응조에 포함되는 것일 수도 있다. 이 때의 처리 대상 물질은 생활하수, 산업폐수 및 축산폐수와 같은 액체인 것일 수 있다. 제올라이트는 박테리아와 다른 미생물들이 제올라이트 입자 표면에 부착하여 손쉽게 생물막을 형성하므로 처리 대상 물질에 대한 생물학적 분해가 생물막 내에서 빠르고 효율적으로 일어난다. 즉, 제올라이트는 다공성 물질로서 각 세공에 미생물들이 부착하기 쉬우므로 각 세공에 부착된 미생물들이 미생물막을 형성함으로써 처리 대상 물질의 생물학적 분해가 가능하다. 제올라이트는 처리 대상 물질에 있는 미생물 성장과 증식을 저해하는 독성을 가진 양전하를 띤 여러 가지의 중금속 (특히, 양이온 중금속)을 이온 교환 작용에 의해 제거하여 미생물의 활성을 증가시키는 역할을 한다. 또한, 미생물의 성장과 증식을 저해하는 일부 수용성 유기물들을 포함한 처리 대상 물질은 물리적 또는 화학적으로 제올라이트에 의하여 흡착 제거됨으로써 미생물의 활성은 증가되고 처리 대상 물질의 오염은 개선된다. 제올라이트의 입자의 표면은 거칠고 세공은 박테리아나 다른 미생물이 성장하고 증식하기에 가장 알맞은 크기이며 물리적, 화학적 및 생물학적으로 매우 안정적이고 오염 물질 처리 장치의 운전 조건하에서는 부스러지지 않는 특성을 가지고 있으므로 오·폐수와 같은 처리 대상 물질의 생물학적 처리에 이용될 수 있다
본 발명에서는 상기 산소-리치 공기를 생산하기 위해 흡착시스템의 다공성 물질로서, 제올라이트를 언급하고 있으나, 제올라이트에만 제한되는 것은 아니고, 버미큘라이트(Vermiculite), 천매암(Phyllite), 일라이트(Illite), 고령토(Kaolin), 클로라이트(Chlorite), 진주암(Perlite), 벤토나이트(Bentonite), 카올리나이트(Kaolinite), 스멕타이트(Smectite) 및 몬모릴로나이트(Montmorillonite)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부는, 상기 제올라이트 베드 앞에, 활성탄 베드(미도시)를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 활성탄 베드는 공기 중의 수분에 의한 제올라이트 베드의 성능 저하를 방지하기 위하여, 도입되는 공기 중의 수분을 제거하기 위한 것이다.
또한, 상기 활성탄 베드는 도입되는 공기 중의 기타 오염 물질을 흡착을 통하여 제거한다. 즉, 공기 또는 처리 대상 물질에 함유되어 있는 현탁 물질, 이온성 용해물질, 비이온성 용해물 등은 통상적인 응집 침전법 또는 모래여과법으로 제거하기 곤란한 바, 본 발명에서는 활성탄 베드에서 여과 방식으로 처리 대상 물질의 오염물질을 효과적으로 제거한다. 활성탄은 주로 야자나무의 껍질, 목재, 석탄 등을 원료로 사용하여 고온에서 소성시켜 제조되는 바, 원료에 따라 크게 식물계 및 광물계로 분류되며, 형상에 따라 입상탄 및 분말탄으로 분류되기도 한다. 본 발명에서 사용가능한 활성탄은 특별히 제한됨이 없이 사용될 수 있는 바, 예를 들어, 8 메쉬 내지 30 메쉬의 입도, 800 ㎡/g 내지 1500㎡/g의 비표면적, 100 nm 내지 1000 nm의 기공 크기 및 0.2 g/㎤ 내지 0.5 g/㎤의 밀도를 갖는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 과립형으로 성형돤 입상 활성탄(Granular Activated Carbon)을 충진한 베드 내에 공기 또는 처리 대상 물질의 흐름을 하향식으로 통과시켜 유기물 등을 효과적으로 흡착할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 호기성 미생물 공급부(130)는, 호기성 미생물을 포함하는 미생물 제제를 공급하는 것일 수 있다. 상기 호기성 미생물은 잔류 염분 농도가 20% 이상에서도 활동 가능한 내염성이 탁월한 미생물 제제로서 다양한 성상을 가지는 음식물 쓰레기의 다양한 종류 악취 발생원인 물질이나 유기화합물에 복합적으로 반응하여 제거하는 용도의 복합 미생물 제제인 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 호기성 미생물은 바실러스 속 ( Bacillus sp. )의 바실러스 마케란스 ( Bacillus macerans ), 바실러스 서브틸리스 ( Bacillus subtilus ), 바실러스 릭케니포르미스 ( Bacillus licheniformis ), 바실러스 플라믹크사 ( Bacillus polymyxa ); 티오바실러스 속( Thiobacillus sp. )의 티오바실러스 노벨러스( Thiobacillus novellus ), 티오바실러스 티오옥시던스( Thiobacillus thiooxidans ), 티오바실러스 디나이트리피칸스( Thiobacillus denitrificans ), 티오바실러스 티오파루스 ( Thiobacillus thioparus ); 알칼리제네스 속( Alcaligenes sp. )의 알칼리제네스 디나이트리피칸스( Alcaligenes denitrificans ); 플라보박테리움 속( Flavobactrium sp. )의 플라보박테리움 아쿠아틸( Flavobactrium aquatile ), 플라보박테리움 오케아노세디멘툼( Flavobactrium oceanosedimentum ); 홍색 비유황세균( Purple non-sulfur bacteria )인 로도슈도모나스 비리디스 ( Rhodopseudomonas viridis ), 로도슈도모나스 팔루스트리스( Rhodopseudomonas palustris ), 로도스피릴룸 몰리스키아눔( Rhodospirillum molischianum ), 로도스피릴룸 풀붐( Rhodospirillum fulvum ), 로도스피릴룸 센테눔( Rhodospirillum centenum ), 로도스피릴룸 루브룸( Rhodospirillum rubrum ), 로도박터 스페로이즈( Rhodobacter sphaeroides ); 슈도모나스 속( Pseudomonas sp. )의 슈도모나스 플루오레센스( Pseudomonas fluorescens ), 슈도모나스 시트로넬로리스( Pseudomonas citronellolis ), 슈도모나스 스툿쩨리( Pseudomonas stutzeri ), 슈도모나스 푸티다( Pseudomonas putida ), 슈도모나스 시링가이( Pseudomonas syringae ); 코마모나스 속( Comamonas sp. )의 코마모나스 테스토스테로니( Comamonas testosteroni ); 나이트로소모나스 속( Nitrosomonas sp. )의 나이트로소모나스 유로패아( Nitrosomonas europaea ); 나이트로박터 속( Nitrobacter sp. )의 나이트로박터 위노그라드스키 (Nitrobacter winogradskyi ); 및 나이트로콕쿠스 속( Nitrococcus sp. )의 나이트로콕쿠스 모빌리스( Nitrococcus mobilis )로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 미생물을 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 호기성 미생물은 단백질과 지질을 분해하는 미생물, 황화수소(H2S) 또는 황(S)을 산화시켜 악취를 제거하는 산 생성 미생물, 탄수화물 및 ABS, 헥산(hexane), 페놀(phenol), 탄화수소(hydrocarbon) 등의 유기화합물과 난분해성 물질을 분해하는 미생물, 질화 미생물을 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 본 발명의 호기성 미생물은 빛의 유무나 산, 알칼리성에도 관계가 없으며, 산소공급 유무나 질소(N), 인(P)의 영양 공급 없이도 잘 작용하고, 급격한 기온 변화에 영향을 받지 않으며, 유기화합물질에서도 잘 작용하고 악취까지 빠른 속도로 분해할 수 있다.
일 측에 있어서, 본 발명의 호기성 미생물은 미분해 단백질, 지질을 분해하는 미생물, 탄수화물 및 유기화합물을 분해하는 미생물, 공기 및 물속의 질소를 고정하는 질화 미생물과 난분해성 물질을 분해하는 미생물 등으로 이 미생물들은 그 적용대상에 따라서는 단일 종으로 사용될 수 있으나, 통상 여러 종류의 미생물이 흡착, 배양되고, 그것들 모두를 동시에 혼합 배양한 미생물 배양물질을 사용하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 본 발명의 호기성 미생물은 단지 설명할 목적으로 예를 들어 설명한 것이며, 유익한 것으로 알려진 다양한 미생물을 제한 없이 본 발명에 적용할 수 있음은 본 발명의 특징에 비추어 통상의 기술자에게 자명하다. 미생물의 입수는 자연 상태에 존재하는 균을 사용할 수 있고, 상업적으로도 입수 가능한 것을 사용할 수도 있고, 미생물 기탁기관으로부터 분양 받아 사용하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 제어부(미도시);를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 처리 대상 물질 반응조의 처리 대상 물질의 농도에 따라 상기 복합효소 공급부(110), 상기 산소-리치 공기 공급부(120) 및 상기 호기성 미생물 공급부(130)의 공급 유량 각각을 조절하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제어부는 원격으로 제어되는 것일 수도 있다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부(120)는, 설정된 시간 간격에 따라 설정된 유량으로 상기 산소-리치 공기를 공급하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 산소-리치 공기, 호기성 미생물 및 복합효소의 공급을 자동으로 투입량 및 시간 간격이 조절이 되도록 하여 처리 대상 물질을 처리함에 있어서, 처리 대상 물질의 처리 효율을 극대화시킬 수 있다. 또한, 하루 중 처리 대상 물질의 배출이 없는 시간에 일정 타이머를 정해 정화시키게 되면 더이상 유분의 침착과 오물의 잔류에 의한 부패 등을 방지할 수가 있게 되므로 심한 악취 발생과 파이프의 막힘 등을 미연에 방지할 수 있게 된다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부(120)는, 산소 농도 40% 이상 공기를 공급하는 것일 수 있다. 이에 따라, 처리 대상 물질에서의 호기성 미생물의 증식 및 발효가 더 잘 일어날 수 있게 된다.
일 측에 있어서, 상기 흡착시스템은, 배출되는 산소-리치 공기의 산소 농도를 측정하고, 상기 산소 농도가 40% 미만인 경우에는 상기 배출된 공기를 상기 흡착시스템으로 다시 공급하는 것일 수 있다. 산소 농도 40% 이상의 공기를 공급함으로써 활성도가 저하된 미생물을 활성화시켜 처리 대상 물질의 처리효율을 높일 수 있다. 산소 농도가 40% 미만인 경우에는 상기 배출된 공기를 상기 흡착시스템으로 다시 공급하는 것을 통하여 상기 오염 물질 처리 장치에서 생산되는 산소-리치 공기를 재활용함으로써, 산소-리치 공기의 회수율 및 순도를 향상시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 복합효소 공급부(110)는 효소 배지 성분을 함께 공급하는 것일 수 있다. 이에 따라, 복합효소는 배양 배지에서 배양시켜 복합효소의 발현을 촉진시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 오염 물질 처리 장치는 히터부(미도시);를 더 포함할 수 있다. 상기 히터부에 의해 처리 대상 물질 반응조는 소정의 온도로 유지된다. 히터부에 의한 가온은 미생물의 증식·활성화 및 효소의 활성화를 위해 필요에 따라 실시된다. 이 경우, 온도범위는, 예를 들어, 15℃ 내지 45℃인 것일 수 있으며, 40℃ 전후가 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오염 물질 처리 장치는, 환경오염을 일으키지 않고, 신속하게 그리고 높은 효율을 발휘할 수 있는 자연 친화적인 자동 오염 물질 처리 방법으로서, 산소-리치 공기 공급부와 호기성 미생물 공급부에 의해 음식물 쓰레기와 같은 오염 물질의 분해 소멸처리에 상호보완적으로 작용하여 복합 시너지효과가 구현되도록 탄수화물, 전분, 단백질, 지방 및 섬유소 분해능 등 음식물 쓰레기 분해능이 우수한 친환경 복합 미생물과 탄수화물 분해효소, 전분 분해 효소, 단백질 분해효소, 지방 분해효소 및 섬유소 분해효소가 복합적으로 포함된 미생물 활성촉진용 복합효소가 일정 비율로 혼합 조성된 복합효소에 의해 음식물 쓰레기를 오염 물질 처리 장치에서 상호 보완적이면서 환경친화적으로 신속하게 분해 소멸처리함으로써, 미생물 적용의 한계를 극복할 수 있다. 산소 공급 군, 미생물 군 및 효소 군 등 각 구성 성분이 유기적 상호 보완적으로 결합된 복합 상승 효과로 처리가 번거롭지 않고, 냄새도 없으며, 잔재물이 거의 없이 감량됨과 동시에 유해물질 발생도 저감시킴으로써 환경친화적이고 경제적으로서 환경 오염을 근원적으로 해결할 수 있으며 또한 처리가 매우 간편하고, 위생적이며, 고온을 필요로 하지 않아 전기소모가 적기 때문에 경제적인 효과가 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 복합효소 공급부; 및 산소-리치 공기 공급부;를 포함하는, 오염 물질 처리 장치를 제공한다.
일 측에 있어서, 처리 대상 물질 반응조;를 더 포함하고, 상기 처리 대상 물질 반응조는, 상기 복합효소 공급부 및 상기 산소-리치 공기 공급부가 연결된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 오염 물질 처리 장치는 별도로 미생물을 공급하지 않아도 상기 처리 대상 물질 반응조 내에 있는 미생물을 활용하는 것일 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 복합효소 공급부, 산소-리치 공기 공급부 및 처리 대상 물질 반응조를 포함하는 오염 물질 처리 장치의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 복합효소 공급부 및 산소-리치 공기 공급부가 하나로 병합되어 처리 대상 물질 반응조에 연결된 오염 물질 처리 장치의 개념도이다.
일 측에 있어서, 상기 복합효소 공급부(210) 및 상기 산소-리치 공기 공급부(220)는 하나의 라인으로 상기 처리 대상 물질 반응조(230)에 연결된 것일 수 있다. 도 6에서와 같이, 상기 복합효소 공급부(210) 및 상기 산소-리치 공기 공급부(220)가 하나의 라인으로 연결되어 복합효소 및 산소-리치 공기가 처리 대상 물질 반응조(230)에 함께 공급되어 처리 대상 물질 반응조에 미생물이 정착 및 활동하기 좋은 환경을 제공할 수 있다. 또한, 겨울철에 복합효소 공급부(210)의 액상인 복합효소에 의해 동파가 우려되는데 상기 복합효소 공급부(210) 및 상기 산소-리치 공기 공급부(220)가 하나의 라인으로 연결되는 경우 산소-리치 공급부(220)의 산소-리치 공기로 배관 내를 수시로 밀어내어 동파 위험을 방지할 수 있다. 또한, 각 공급라인을 하나의 라인으로 연결할 경우, 공사 시공을 줄여 원가를 절감할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 처리 대상 물질 반응조(230) 앞에, 산소-리치 공기 저장탱크(미도시)를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부(220)는, 산소-리치 공기를 압축시켜 일정한 압력으로 배출되도록 할 수 있다. 산소-리치 공기는, 공기 중 산소의 함량이 높은 것을 일컫는 것이다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부(220)는, 흡착시스템(미도시)을 포함하고, 상기 흡착시스템은, 외기가 흡입되고 산소-리치 공기가 배출되는 제올라이트 베드(미도시)를 포함하는 것일 수 있다. 제올라이트는 질소에 대해서는 강한 흡착 성능을 나타내고, 산소에 대해서는 약한 흡착 성능을 나타낸다. 이에 따라 제올라이트에 공기를 공급하면, 질소는 흡착되고 산소는 투과 배출되어 질소가 배제된 산소, 즉, 산소-리치 공기를 생산할 수 있다. 제올라이트 베드는 산소의 순도를 높이기 위하여 2개 이상의 제올라이트 베드로 구성될 수도 있다.
본 발명에서는 상기 산소-리치 공기를 생산하기 위해 흡착시스템의 다공성 물질로서, 제올라이트를 언급하고 있으나, 제올라이트에만 제한되는 것은 아니고, 버미큘라이트(Vermiculite), 천매암(Phyllite), 일라이트(Illite), 고령토(Kaolin), 클로라이트(Chlorite), 진주암(Perlite), 벤토나이트(Bentonite), 카올리나이트(Kaolinite), 스멕타이트(Smectite) 및 몬모릴로나이트(Montmorillonite)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 제어부(미도시);를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 처리 대상 물질 반응조의 처리 대상 물질의 농도에 따라 상기 복합효소 공급부(210) 및 상기 산소-리치 공기 공급부(220)의 공급 유량 각각을 조절하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제어부는 원격으로 제어되는 것일 수도 있다.
일 측에 있어서, 상기 산소-리치 공기 공급부(220)는, 산소 농도 40% 이상 공기를 공급하는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 흡착시스템은, 배출되는 산소-리치 공기의 산소 농도를 측정하고, 상기 산소 농도가 40% 미만인 경우에는 상기 배출된 공기를 상기 흡착시스템으로 다시 공급하는 것일 수 있다. 산소 농도 40% 이상의 공기를 공급함으로써 처리 대상 물질 반응조에서 활성도가 저하된 미생물을 활성화시켜 처리 대상 물질의 처리효율을 높일 수 있다. 산소 농도가 40% 미만인 경우에는 상기 배출된 공기를 상기 흡착시스템으로 다시 공급하는 것을 통하여 상기 오염 물질 처리 장치에서 생산되는 산소-리치 공기를 재활용함으로써, 산소-리치 공기의 회수율 및 순도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오염 물질 처리 장치는, 오염 물질 폐기물의 발생장소에서 직접적이고 지속적인 오염 물질 처리가 가능할 뿐만 아니라 처리 효율도 우수한 저비용 고효율의 오염 물질 처리 방법으로서 종래 미생물의 소멸능력, 냄새제거능력 등의 원인으로 그 효율성이 낮은 미생물 군만을 이용한 단순 음식물 쓰레기 공정보다 탄소발생을 감축시키는 월등한 환경 오염 방지효과와 처리비 절감 및 에너지 절약효과를 현저히 구현하게 된다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
110, 210: 복합효소 공급부
120, 220: 산소-리치 공기 공급부
130: 호기성 미생물 공급부
140, 230: 처리 대상 물질 반응조
150: 산소-리치 공기 저장탱크

Claims (21)

  1. 복합효소 공급부;
    산소-리치 공기 공급부; 및
    호기성 미생물 공급부;
    를 포함하고,
    처리 대상 물질 반응조;를 더 포함하고,
    상기 처리 대상 물질 반응조는, 상기 복합효소 공급부, 상기 산소-리치 공기 공급부 및 상기 호기성 미생물 공급부가 연결된 것이고,
    제어부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 처리 대상 물질 반응조의 처리 대상 물질의 농도에 따라 상기 복합효소 공급부, 상기 산소-리치 공기 공급부 및 상기 호기성 미생물 공급부의 공급 유량 각각을 조절하는 것이고,
    상기 산소-리치 공기 공급부는, 흡착시스템을 포함하고,
    상기 흡착시스템은, 외기가 흡입되고 산소-리치 공기가 배출되는 제올라이트 베드를 포함하고,
    상기 산소-리치 공기 공급부는, 상기 제올라이트 베드 앞에, 활성탄 베드를 더 포함하고,
    상기 활성탄은, 8 메쉬 내지 30 메쉬의 입도, 800 ㎡/g 내지 1500 ㎡/g의 비표면적, 100 nm 내지 1000 nm의 기공 크기 및 0.2 g/㎤ 내지 0.5 g/㎤의 밀도를 갖는 것이고,
    상기 산소-리치 공기 공급부는, 산소 농도 40% 이상 공기를 공급하는 것이고,
    상기 흡착시스템은, 배출되는 산소-리치 공기의 산소 농도를 측정하고, 상기 산소 농도가 40% 미만인 경우에는 상기 배출된 공기를 상기 흡착시스템으로 다시 공급하는 것인,
    오염 물질 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복합효소 공급부 및 산소-리치 공기 공급부는 하나의 라인으로 상기 처리 대상 물질 반응조에 연결된 것인, 오염 물질 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복합효소 공급부, 상기 산소-리치 공기 공급부 및 상기 호기성 미생물 공급부는 하나의 라인으로 상기 처리 대상 물질 반응조에 연결된 것인, 오염 물질 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 처리 대상 물질 반응조 앞에, 산소-리치 공기 저장탱크를 더 포함하는 것인, 오염 물질 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 산소-리치 공기 공급부는, 설정된 시간 간격에 따라 설정된 유량으로 상기 산소-리치 공기를 공급하는 것인, 오염 물질 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복합효소 공급부는 효소 배지 성분을 함께 공급하는 것인, 오염 물질 처리 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 오염 물질은, 음식물 쓰레기, 생활 하수, 축산 오·폐수, 공장 폐수, 축산 농가 발생 오염물질, 축산분뇨, 인분, 농·수산물 가공공정에서 배출되는 폐기물, 식품가공공정에서 배출되는 폐기물, 도축공장에서 배출되는 폐기물 및 악취로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 오염 물질 처리 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 호기성 미생물은 바실러스 속 ( Bacillus sp. )의 바실러스 마케란스 ( Bacillus macerans ), 바실러스 서브틸리스 ( Bacillus subtilus ), 바실러스 릭케니포르미스 ( Bacillus licheniformis ), 바실러스 플라믹크사 ( Bacillus polymyxa ); 티오바실러스 속( Thiobacillus sp. )의 티오바실러스 노벨러스( Thiobacillus novellus ), 티오바실러스 티오옥시던스( Thiobacillus thiooxidans ), 티오바실러스 디나이트리피칸스( Thiobacillus denitrificans ), 티오바실러스 티오파루스 ( Thiobacillus thioparus ); 알칼리제네스 속( Alcaligenes sp. )의 알칼리제네스 디나이트리피칸스( Alcaligenes denitrificans ); 플라보박테리움 속( Flavobactrium sp. )의 플라보박테리움 아쿠아틸( Flavobactrium aquatile ), 플라보박테리움 오케아노세디멘툼( Flavobactrium oceanosedimentum ); 홍색 비유황세균( Purple non-sulfur bacteria )인 로도슈도모나스 비리디스 ( Rhodopseudomonas viridis ), 로도슈도모나스 팔루스트리스( Rhodopseudomonas palustris ), 로도스피릴룸 몰리스키아눔( Rhodospirillum molischianum ), 로도스피릴룸 풀붐( Rhodospirillum fulvum ), 로도스피릴룸 센테눔( Rhodospirillum centenum ), 로도스피릴룸 루브룸( Rhodospirillum rubrum ), 로도박터 스페로이즈( Rhodobacter sphaeroides ); 슈도모나스 속( Pseudomonas sp. )의 슈도모나스 플루오레센스( Pseudomonas fluorescens ), 슈도모나스 시트로넬로리스( Pseudomonas citronellolis ), 슈도모나스 스툿쩨리( Pseudomonas stutzeri ), 슈도모나스 푸티다( Pseudomonas putida ), 슈도모나스 시링가이( Pseudomonas syringae ); 코마모나스 속( Comamonas sp. )의 코마모나스 테스토스테로니( Comamonas testosteroni ); 나이트로소모나스 속( Nitrosomonas sp. )의 나이트로소모나스 유로패아( Nitrosomonas europaea ); 나이트로박터 속( Nitrobacter sp. )의 나이트로박터 위노그라드스키 (Nitrobacter winogradskyi ); 및 나이트로콕쿠스 속( Nitrococcus sp. )의 나이트로콕쿠스 모빌리스( Nitrococcus mobilis )로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 미생물을 포함하는 것인, 오염 물질 처리 장치.
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