KR102171059B1 - 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치를 개시한다. 개시된 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는, 가축분뇨와 음식물 탈리액이 혼합된 유기성 폐기물이 저장되는 임시 저장조와, 지중에 매입되어 상기 임시 저장조에서 이송되는 상기 유기성 폐기물이 투입되며, 상기 유기성 폐기물이 처리하는 과정에서 발생하는 바이오가스를 혐기상태로 유지하면서 상기 유기성 폐기물의 유기물을 분해 처리하는 혐기 소화조와, 상기 혐기 소화조의 혐기상태를 유지하면서 상기 혐기 소화조의 슬러지처리와 상기 유기성 폐기물의 혼합 및 시료 채취를 위한 기기를 상기 혐기 소화조의 내부로 투입 가능하도록 상기 혐기 소화조에 구비되는 소화조 처리부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 가축분뇨와 농축산 폐기물과 음폐수(음식물 쓰레기 탈리액)를 포함하는 유기성 폐기물을 혐기 상태에서 연속 분해처리할 수 있고, 혐기소화 가동중에도 유기성 폐기물에서 발생하는 슬러지를 처리할 수 있으며, 유기성 폐기물의 측정 및 운영조건 등을 직접 개입하여 ph, 온도, 소화상태, 분석, 적정조건의 미생물, 중화, 혼합 등을 설비의 중단 없이 운영관리 할 수 있다.

Description

가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치{Anaerobic treatment equipment for treating organic waste of livestock manure}

본 발명은 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가축분뇨와 농축산 폐기물과 음폐수(음식물 쓰레기 탈리액)를 포함하는 유기성 폐기물을 혐기 상태에서 연속적으로 처리할 수 있으며, 유기성 폐기물을 혐기소화 처리하는 가동중도 슬러지를 처리할 수 있고, 유기성 폐기물의 상태를 용이하게 측정할 수 있도록 하는 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 우리나라는 소비 에너지의 97%를 수입에 의존하고 있으며, 에너지 소비 증가율 또한 매우 높은 수준에 이르고 있으며 최근 가을철 기후변화로 인하여 발전 예비율의 급격한 저하 및 일부의 정전사태가 일어나 안정적인 에너지 공급을 위한 다양한 형태의 에너지 자원의 확보 및 공급이 매우 중요시되고 있다.

또한, 세계적인 기후변화대응을 위하여 정부는 2020년 BAU(Business As Usual) 대비 30%의 이산화탄소 삭감을 제시하였고, 에너지 절약과 함께 지속적인 신재생에너지 자원의 확보가 매우 중하게 되었으며, 해결방안의 하나로 유기성 폐자원에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있다.

국내 유기성 폐자원의 에너지 잠재량은 건조유기성 폐기물이 981만톤/년에 이르고, 고함수 유기성 폐기물이 5,258만톤에 이르러 이를 효율적으로 활용할 경우 연간 5,800만 배럴(793만TOE)의 석유수입 대체 및 2,800만톤의 이산화탄소 저감이 가능할 것으로 예상되고 있으므로, 매년 발생량이 큰 유기성 폐자원의 에너지화에 의해 안정적인 신재생에너지 자원을 확보할 수 있다.

대표적인 유기성 폐자원으로는 최근 집약적인 축산업의 발달로 국내발생량이 증가되고 있는 축산분뇨이다. 축산분뇨의 연간 배출량은 약 4,500만톤 규모로, 막대한 비료자원으로서의 역할과 동시에 한편으로는 주변 환경의 오염원으로까지 인식되므로 축산분뇨 처리와 환경문제 해결에 대한 요구와 관심이 주변 및 사회 전반에서 점차 증가하고 있는 추세이다.

또한, 축산분뇨를 포함한 유기성 폐기물(폐자원) 중 대다수를 차지하는 것은 돈분뇨이며, 돈사에서 배출되는 돈분뇨는 분이 약 90%이고, 뇨가 약10%가 혼합되는 고함수 슬러지 상태이다. 이와 같이 축산분뇨인 슬러지상의 고함수 고형물은 대부분 매립으로 처리해서 수질 및 토양을 오염시키는 주요 원인 중 하나로 작용하고 있었으나, 최근에는 폐기물의 자원화 또는 에너지화에 의한 연구개발로 건조에 의해 퇴비 또는 소각 또는 용융에 의한 복토재 등으로 상당량 재활용하여 환경오염을 방지하고 있다. 그러나 상기 축산분뇨의 함수율을 낮추기 위해서 다량의 열에너지가 소모됨으로 결과적으로는 에너지소모량이 큰 재활용 방식이어서 그 효율성이 매우 낮다.

최근에는 환경오염을 최소화하기 위한 축산분뇨 처리법으로 혐기성 소화공법이 권장되어 많은 농장에서 채용되고 있다. 혐기성 소화공법이란 축산폐수와 음폐수(음식물 쓰레기)과 같은 유기성 폐수를 혐기성 소화조에 투입하여, 최소 10일 이상 길게는 몇개월 동안 공기를 차단한 상태에서 혐기성 소화를 시켜, 유기성분의 80~90%를 분해하여 메탄가스를 주성분으로한 바이오가스(Biogas)를 발생시켜 동력으로 사용하고, 퇴비화된 잔류물은 배출하여 비료로 바로 사용하는 공법이다.

바이오가스의 생산량은 자체처리시설의 동력뿐만 아니라, 전체 농장수요도 충당하여, 생산원가의 절감을 가져오고, 또한 바이오가스는 유기성 폐수를 바이오매스(Biomass)로 하기 때문에 이산화탄소를 증가시키지 않는 청정에너지에 속하여, 청정대체에너지 생산이라는 환경친화효과가 있다.

그리고 바이오가스를 생산한 잔류물은 퇴비화된 양질의 유기질 비료로써, 고형물은 탈수하여 퇴비로 사용하고, 여액은 액비로 사용할 수 있어 전량 농토로 환원되는 자원순환형 공법이다.

이와 같은 혐기성 소화공법은 악취방지, 메탄가스의 대기 확산방지, 하천수의 부영양화 방지 및 원가절감과 대체에너지 생산이라는 장점을 이유로 혐기성 소화공법의 채용이 적극 추진되어 세계적인 증가 추세에 있는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술의 혐기성 소화공법은, 유기성 폐기물을 처리하는 처리조를 청소하기 위해서는 설비의 가동을 중단한 상태에서 진행하여야 하므로 작동 중단에 따른 손실이 크게 발생하고, 내부의 유기성 폐기물의 성분을 측정하거나 믹싱하는 과정에서 내부의 메탄가스가 외부로 노출되어 악취가 심하게 발생하는 문제점이 있다.

또한 종래 기술의 혐기성 소화공법은, 혐기 처리조를 청소한 이후에 재가동을 위해서는 유기성 폐기물의 처리를 위한 혐기균을 다시 배양하는데, 혐기균을 배양하는데 수개월 이상이 소요되므로, 재가동 효율이 현저하게 저하되는 문제점도 있다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

한편, 국내 등록특허 제10-1387284호(등록일:2014.04.14)에는 "에너지 중립형 무취-지하 축사시스템"이 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 가축분뇨와 농축산 폐기물과 음폐수(음식물 쓰레기 탈리액)를 포함하는 유기성 폐기물을 완전한 혐기 상태에서 처리할 수 있으므로 악취의 발생을 저감시킬 수 있으며, 소화조 처리부를 이용하여 혐기 소화조에 유기성 폐기물을 저장한 상태에서 유기성 폐기물을 측정하거나 내부의 청소를 위한 슬러지 등을 처리할 수 있으므로 설비의 가동을 중단하지 않은 상태에서 다양한 측정작업 및 처리작업을 진행할 수 있는 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는, 가축분뇨와 음식물 탈리액이 혼합된 유기성 폐기물이 저장되는 임시 저장조와, 지중에 매입되어 상기 임시 저장조에서 이송되는 상기 유기성 폐기물이 투입되며, 상기 유기성 폐기물이 처리하는 과정에서 발생하는 바이오가스를 혐기상태로 유지하면서 상기 유기성 폐기물의 유기물을 분해 처리하는 혐기 소화조와, 상기 혐기 소화조의 혐기상태를 유지하면서 상기 혐기 소화조의 슬러지처리와 상기 유기성 폐기물의 혼합 및 시료 채취를 위한 기기를 상기 혐기 소화조의 내부로 투입 가능하도록 상기 혐기 소화조에 구비되는 소화조 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는, 상기 혐기 소화조에서 발생하는 상기 바이오가스를 저장하기 위한 가스 저장탱크와, 상기 바이오가스가 상기 혐기 소화조에서 상기 가스 저장탱크로 이송하도록 상기 혐기 소화조와 상기 가스 저장탱크를 연결하며, 상기 바이오가스 중의 물을 제거하는 가스이송 배관부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 혐기 소화조는, 폐기물 투입구와 상기 유기성 폐기물이 처리되어 배출되는 처리액 배출구를 구비하며, 내부에 상기 유기성 폐기물의 흐름을 상기 폐기물 투입구에서 상기 처리액 배출구로 유도하도록 내부 격벽부가 형성되는 혐기 밀폐 처리부와, 상기 처리액 배출구를 통해 배출되는 처리액을 액비 처리장치로 공급할 수 있도록 상기 처리액 배출구와 이격되게 형성되는 처리액 배출 저장부와, 상기 혐기 밀폐 처리부에서 하측으로 연장 형성되어 상기 처리액 배출구를 형성하며, 상기 유기성 폐기물에 잠기는 혐기유지 차단부와, 상기 소화조 처리부의 하측에 위치하도록 상기 혐기 밀폐 처리부의 바닥에 형성되는 슬러지 수집부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 처리액 배출 저장부는, 상기 처리액 배출구의 높이보다 높게 위치하는 배출 개구부가 형성되며, 상기 혐기유지 차단부에서 이격되는 배출 가이드벽과, 상기 배출 가이드벽에서 자연 배출되는 상기 처리액을 액비 처리장치로 이송하기 위하여 저장되는 처리액 임시 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 소화조 처리부는, 상단부가 상기 혐기 밀폐 처리부의 상측으로 노출하고 하단부가 상기 혐기 밀폐 처리부의 내부에 위치하여 상기 유기성 폐기물의 내부로 잠기도록 상기 혐기 밀폐 처리부의 천장에 수직으로 결합되며, 상기 슬러지 수집부의 상측에 배치되는 프레임 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 가스이송 배관부는, 내부로 상기 바이오가스가 유입되며 일단에서 타단으로 갈수록 상향 경사지게 설치되는 수분분리 메인관과, 상기 수분분리 메인관의 중심선상보다 상측에 위치하도록 상기 수분분리 메인관의 타측에 연결되는 가스이송관과, 상기 수분분리 메인관의 일단부 하측으로 연장 형성되며, 상기 수분분리 메인관의 물이 내부로 유입되어 저장되며, 내부에 저장되는 물을 통해 상기 수분분리 메인관이 외기와 차단되도록 상측으로 절곡 형성되는 외기차단 물배출 굴곡관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는 종래 기술과 달리 가축분뇨와 농축산 폐기물과 음폐수(음식물 쓰레기 탈리액)를 포함하는 유기성 폐기물을 혐기 소화조에서 처리하는 과정에서 소화조 처리부를 이용하여 혐기 소화조의 개방 없이 유기성 폐기물의 물성을 측정할 수 있고, 혐기 소화조의 내부를 청소할 수 있으므로, 악취를 저감할 수 있음은 물론 설비의 가동을 중단하지 않은 상태에서 험기 소화상태 분석, 측정 등과 같은 다양한 측정작업 및 처리작업 등은 물론 운영관리 조건유지를 간편하게 진행할 수 있는 효과를 가진다.

또한 본 발명에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는, 혐기 소화조에서 발생하는 바이오가스를 가스 저장탱크로 이송하는 과정에서 발생하는 가스 중의 물을 가스이송 배관부를 통과시켜 외기와의 접촉을 방지하면서 원활하게 분리할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치를 설명하기 위한 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치를 설명하기 위한 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치를 설명하기 위한 도 2의 B-B선 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치를 설명하기 위한 도 2의 C-C선 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 부재를 설명하기 위한 요부확대 사시도이다.
도 7은 도 6의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스이송 배관부를 설명하기 위한 요부확대 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스이송 배관부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소포 제거부가 설치된 소화조 처리부를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소포 제거부를 설명하기 위한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치를 설명하기 위한 모식도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치를 설명하기 위한 평단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치를 설명하기 위한 도 2의 A-A선 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치를 설명하기 위한 도 2의 B-B선 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치를 설명하기 위한 도 2의 C-C선 단면도이다.

또한, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 부재를 설명하기 위한 요부확대 사시도이고, 도 7은 도 6의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스이송 배관부를 설명하기 위한 요부확대 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스이송 배관부를 설명하기 위한 단면도이다.

도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는, 가축분뇨와 음식물 탈리액이 혼합되는 유기성 폐기물을 혐기 상태에서 처리할 수 있도록 임시 저장조(100)와, 혐기 소화조(200)와, 소화조 처리부(300)를 포함하며, 지중에 매립되게 시공된다.

또한, 본 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는, 혐기 소화조(200)에서 발생하는 바이오가스를 이용하여 발전이 가능하도록 바이오가스를 저장하기 위한 가스 저장탱크(400)와, 바이오가스의 이송을 위한 가스이송 배관부(500)를 더 포함한다.

이러한 본 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는, 혐기 소화조(200)의 바이오가스 혐기 상태를 유지하면서 소화조 처리부(300)를 통해 혐기 소화조(200)의 내부로 다양한 기기를 투입하여 혐기 소화조(200)에서 분해하는 유기성 폐기물의 시료를 채취 및 분석할 수 있으며, 침전된 슬러지를 용이하게 처리할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 유기성 폐기물의 처리를 위한 운영조건에 적합한 혐기 미생물 등을 직접 투입할 수 있으므로, 신속한 소화효율 향상이 가능하여 바이오가스의 생산량을 더욱 증가시킬 수 있다.

더하여 본 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는, 혐기 소화조(200)에서 발생하는 바이오가스가 가스이송 배관부(500)를 통해 가스 저장탱크(400)로 이송되는 과정에서 바이오가스에 포함되어 있는 물이 가스이송 배관부(500)에서 효과적으로 제거될 수 있게 된다.

임시 저장조(100)는 양돈 농가나 축산 농가에서 수거되는 가축분뇨와 음식물 쓰레기에서 발생하는 음식물 탈리액이 혼합된 유기성 폐기물이 저장된다. 임시 저장조(100)에 저장되는 유기성 폐기물은 이송 배관을 통해 혐기 소화조(200)에 연결되고 펌프를 통해 혐기 소화조(200)로 강제 이송된다.

혐기 소화조(200)는 지중에 매립시공되어 임시 저장조(100)에서 이송되어 투입되는 유기성 폐기물을 혐기 처리하게 된다. 이러한 혐기 소화조(200)는 지중에 매립되므로 계절에 따른 온도 변화 특히 동절기에 유기성 폐기물의 온도 변화를 최소화하면서 유기물 분해 처리 효과를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

본 실시 예에 따른 혐기 소화조(200)는 혐기 밀폐 처리부(210)와, 처리액 배출 저장부(220)와, 혐기유지 차단부(230)와, 슬러지 수집부(240)를 포함하며, 혐기 밀폐 처리부(210)에서 발생하는 바이오가스가 가스이송 배관부(500)를 통해 가스 저장탱크(400)로 이송된다. 이와 같은 혐기 소화조(200)는 임시 저장조(100)에서 혐기 밀폐 처리부(210)로 투입되는 유기성 폐기물이 특정기간 동안 혐기 밀폐 처리부(210)를 경유하면서 유기물이 분해되어 처리액 배출 저장부(220)로 자연 배출되고, 처리액 배출 저장부(220)의 처리액이 액비 처리장치로 이송되어 후처리 공정을 거치게 된다.

혐기 밀폐 처리부(210)는 임시 저장조(100)의 폐기물 투입관이 선택적으로 연결되는 폐기물 투입구(211)와, 혐기유지 차단부(230)에 의해 형성되는 처리액 배출구(213)와, 유기성 폐기물의 처리기간을 증가시키기 위한 내부 격벽부(215)를 포함한다.

폐기물 투입구(211)는 혐기 밀폐 처리부(210)에 수용되는 유기성 폐기물의 수위보다 놓게 위치하도록 혐기 밀폐 처리부(210)의 상단부에 형성되며, 개폐밸브에 의해 선택적으로 개폐된다. 그리고 폐기물 투입구(211)를 통해 혐기 밀폐 처리부(210)로 투입되는 유기성 폐기물에 의해 혐기 밀폐 처리부(210)에서 처리되는 유기성 폐기물이 처리액 배출구(213)측으로 서서히 이동되면서 처리액 배출 저장부(220)로 배출된다.

또한 혐기 밀폐 처리부(210)는 내부 격벽부(215)에 의해 내부에 투입되는 유기성 폐기물의 처리를 위한 공간과 거리를 더 길게 형성할 수 있게 된다. 이때 내부 격벽부(215)는 폐기물 투입구(211)와 처리액 배출구(213) 사이를 구획하며, 유기성 폐기물이 이송하는 경로를 보다 길게 형성하게 된다.

즉 내부 격벽부(215)는 혐기 밀폐 처리부(210) 내부에서 유기성 폐기물의 흐름을 폐기물 투입구(211)에서 처리액 배출구(213)로 가이드하게 된다.

예를 들어 폐기물 투입구(211)로 유입되는 유기성 폐기물이 내부 격벽부(215)에 의해 혐기 밀폐 처리부(210)에서 "⊂"와 같은 형태로 이송되면서 처리액 배출구(213)로 배출된다.

본 실시 예에서는 혐기 밀폐 처리부(210)의 내부에 내부 격벽부(215)가 1개 형성되는 것을 예를 들어 설명하고 있지만 사용자의 필요에 따라 내부 격벽부(215) 2개 이상을 지그재그 형태로 형성하여 유기성 폐기물의 처리 길이를 더욱 길게 형성할 수도 있다.

또한, 처리액 배출구(213)를 형성하는 혐기유지 차단부(230)는 혐기 밀폐 처리부(210)의 천장에서 하측으로 연장 형성되어 혐기 밀폐 처리부(210)에 수용되는 유기성 폐기물에 잠기게 된다. 이로 인해 혐기 밀폐 처리부(210)의 유기성 폐기물의 수면 위로 외기와 차단된 혐기 상태의 밀폐 공간부(217)가 형성된다.

그리고 혐기 밀폐 처리부(210)에 투입되는 유기성 폐기물의 수위는 혐기유지 차단부(230)의 하단부가 항상 잠긴 상태를 유지하도록 유지된다. 이를 통해 혐기 밀폐 처리부(210)의 밀폐 공간부(217)를 유기성 폐기물을 이용하여 혐기상태로 유지시킬 수 있게 된다.

또한 혐기 밀폐 처리부(210)는 바이오가스의 생산량에 따라 밀폐 공간부(217)의 넓이가 확장 또는 감소되는데, 이는 밀폐 처리부(210)로 투입되는 유기성 폐기물의 투입량을 조절함에 따라 조절가능하게 된다. 예를 들어 혐기 밀폐 처리부(210) 내부의 유기성 폐기물의 수위가 높아지면 밀폐 공간부(217)의 넓이가 감소하고, 유기성 폐기물의 수위가 낮아지면 밀폐 공간부(217)의 넓이가 증가하게 된다.

이와 같이 유기성 폐기물의 유기물이 분해됨에 따라 발생하는 바이오가스는 유기성 폐기물의 수면과 혐기 밀폐 처리부(210)의 천장 사이에 형성되는 밀폐 공간부(217)에 저장되고, 가스이송 배관부(500)를 통해 가스 저장탱크(400)로 이송된다.

한편 혐기 밀폐 처리부(210)에서 유기물이 분해되는 유기성 폐기물 처리액은 처리액 배출구(213)를 통해 처리액 배출 저장부(220)로 배출된 후, 액비 처리장치로 이송된다.

본 실시 예에 따른 처리액 배출 저장부(220)는, 처리액 배출구(213)를 통해 배출되는 처리액을 액비 처리장치로 공급할 수 있도록 처리액 배출구(213)와 이격되게 형성되어 처리액 수용 공간부를 형성하게 된다.

이를 위하여 처리액 배출 저장부(220)는 처리액 배출구(213)와 이격되게 형성되는 배출 가이드벽(221)과, 배출 가이드벽(221)을 넘어서 배출되는 처리액을 저장하는 처리액 임시 저장부(223)를 포함한다. 이때 처리액 배출 저장부(220)는 지중에 매립된 상태로 그 상면이 밀폐될 수 있다.

배출 가이드벽(221)은 혐기 밀폐 처리부(210)의 상면 높이보다 낮고, 처리액 배출구(213)의 높이보다 높게 위치도록 배출 개구부(221a)가 형성되며, 혐기유지 차단부(230)와 이격된다. 배출 개구부(221a)는 혐기 밀폐 처리부(210)와 처리액 임시 저장부(223)를 연통시키게 된다. 이를 통해 혐기 밀폐 처리부(210)의 내부에 유기성 폐기물이 완전하게 채워지기 전에 처리액이 배출 개구부(221a)를 통해 처리액 임시 저장부(223)로 자연 배출된다.

처리액 임시 저장부(223)는 배출 가이드벽(221)에서 자연 배출되는 처리액을 액비 처리장치로 이송하기 위하여 저장되며, 내부에 저장되는 처리액이 펌핑에 의해 액비 처리장치로 이송된다.

한편 혐기 소화조(200)의 바닥에는 유기성 폐기물을 처리하는 과정에서 발생하는 슬러지가 저장되는 슬러지 수집부(240)가 경사지게 형성된다.

슬러지 수집부(240)는 혐기 밀폐 처리부(210)의 내부 바닥면에 특정 간격을 가지도록 형성되며, 소화조 처리부(300)를 통한 슬러지 처리가 가능하도록 소화조 처리부(300)의 수직 하부에 위치하는 평면부가 형성된다.

이러한 슬러지 수집부(240)는 혐기 밀폐 처리부(210)의 바닥이 하향 경사기게 함몰되어 형성된다.

소화조 처리부(300)는 혐기 밀폐 처리부(210)의 밀폐 공간부(217) 혐기상태를 유지하면서 혐기 밀폐 처리부(210)에서 처리되는 유기성 폐기물의 혼합 및 시료 채취를 위한 기기를 혐기 밀폐 처리부(210)의 내부로 투입 가능하고, 슬러지 수집부(240)의 슬러지를 제거할 수 있도록 혐기 밀폐 처리부(210)에 설치된다.

본 실시 예에 따른 소화조 처리부(300)는, 상단부가 혐기 밀폐 처리부(210)의 천장 상측으로 노출하고 하단부가 혐기 밀폐 처리부(210)의 내부에 위치하도록 혐기 밀폐 처리부(210)에 구비되며, 하단부가 유기성 폐기물의 수면 아래로 잠기게 된다.

구체적으로 소화조 처리부(300)는 유기성 폐기물의 내부로 잠기도록 혐기 밀폐 처리부(210)의 천장에 수직으로 결합되는 프레임 부재(310)와, 프레임 부재(310)의 밀폐를 위한 커버부재(320)와, 기기의 장착을 위하여 프레임 부재(310)에 구비되는 기기 장착부재(330)를 포함한다.

또한 소화조 처리부(300)는 슬러지 수집부(240)에 침전되는 슬러지를 제거하기 위한 슬러지 제거용 중공 파이프(340)를 더 포함한다. 이때 슬러지 제거용 중공 파이프(340)는 프레임 부재(310)의 일측에 결합된다.

이러한 소화조 처리부(300)는 프레임 부재(310)가 커버부재(320)에 의해 밀폐되므로, 유기성 폐기물의 악취가 외부로 확산되는 것을 최소화할 수 있게 된다.

본 실시 예에 따른 소화조 처리부(300)는 혐기 밀폐 처리부(210)의 유기성 폐기물 이송방향을 따라 이격되게 복수개 구비될 수 있다.

프레임 부재(310)는 다각형 또는 직사각 형상의 배관 형태로 형성되며, 상단부에 커버부재(320)가 안착되는 지지리브(311)가 외측으로 절곡 형성된다. 본 실시 예에 따른 프레임 부재(310)는 혐기 소화조(200)의 크기와 모양에 따라 원통형으로 형성될 수도 있다.

커버부재(320)는 프레임 부재(310)의 상면에 결합되어 프레임 부재(310)를 선택적으로 개폐하게 된다.

기기 장착부재(330)는 프레임 부재(310) 또는 혐기 밀폐 처리부(210)에 고정되는 지지 포스트(331)와, 지지 포스트(331)에 이격되게 구비되는 지지 브래킷(333)과, 지지 브래킷(333)에 결합되는 기기 지지 가이드관(335)을 구비한다. 여기서 기기 지지 가이드관(335)은 하단부가 슬러지 수집부(240)의 평면부에 고정되도록 상단부가 지지 브래킷(333)에 접합되며, 혐기 밀폐 처리부(210)의 내부로 투입되는 기기가 유동되는 것을 방지하게 된다.

슬러지 제거용 중공 파이프(340)는 상단부가 혐기 밀폐 처리부(210)의 천장부에 결합되고 하단이 슬러지 수집부(240)의 평면부와 이격되며, 내부로 슬러지 제거를 위한 튜브가 투입된다. 이때 슬러지 제거용 중공 파이프(340)는 악취의 확산을 방지할 수 있도록 개폐커버를 구비한다.

한편, 혐기 밀폐 처리부(210)의 밀폐 공간부(217)에 저장되는 바이오가스는 가스이송 배관부(500)를 통해 수분이 제거되면서 가스 저장탱크(400)로 이송된다. 이때 가스 저장탱크(400)는 혐기 소화조(200)의 상부에 구비된다.

가스이송 배관부(500)는 혐기 밀폐 처리부(210)와 가스 저장탱크(400)를 연결하며, 가스 저장탱크(400)로 이송되는 바이오가스 중의 물을 제거하게 된다. 이를 위하여 본 실시 예에 따른 가스이송 배관부(500)는 내부로 바이오가스가 유입되며 일단에서 타단으로 갈수록 상향 경사지게 설치되는 수분분리 메인관(510)과, 수분분리 메인관(510)의 중심선상보다 상측에 위치하도록 수분분리 메인관(510)의 타측에 연결되는 가스이송관(520)과, 수분분리 메인관(510)의 일단부 하측으로 연장 형성되며, 수분분리 메인관(510)의 물이 내부로 유입되어 배출되는 물배출 굴곡관(530)을 포함한다.

이러한 가스이송 배관부(500)는 물배출 굴곡관(530)을 통해 바이오가스에 분리되는 수분을 제거할 때 수분분리 메인관(510)의 내부로 외기가 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.

수분분리 메인관(510)은 그 일단부가 혐기 밀폐 처리부(210)의 천장을 통해 밀폐 공간부(217)와 연통되고, 일단부보다 타단부가 더 높게 위치하도록 경사지게 설치된다. 이러한 수분분리 메인관(510)은 그 직경이 가스이송관(520)의 직경보다 크게 형성되며, 내부를 통과하는 바이오가스의 중에서 분리되는 물이 경사를 통해 외기차단 물배출 굴곡관(530)으로 유입되어 수위차에 의해 자연 배수된다.

이때 수분분리 메인관(510)과 가스이송관(520)의 직경 차이에 의해 발생하는 단차로 인하여 수분분리 메인관(510)에서 분리되는 수분이 가스이송관(520)으로 유입되지 않고 외기차단 물배출 굴곡관(530)으로 배출된다.

외기차단 물배출 굴곡관(530)은 수분분리 메인관(510)이 외기와 차단되도록 수분분리 메인관(510)의 일단부 하측에서 하방으로 연장 형성되며, 물이 채워져 외기를 차단하도록 하단부 일측이 절곡되어 수분저장 굴곡부(531)가 형성된다.

본 발명에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는 혐기 소화조(200)의 유기성 폐기물의 유기물 분해를 더욱 초진시킬 수 있도록 초기균 및 혐기균을 함유하는 바이오가스 또는 처리액의 일부가 혐기 밀폐 처리부(210)로 공급될 수 있다.

이를 위하여 혐기 밀폐 처리부(210)의 내부에는 바이오가스 또는 처리액의 토출을 위한 균배양 토출노즐(250)이 특정 간격을 가지도록 유기성 폐기물의 이송방향을 따라 이격되게 배치되며, 혐기균 공급라인을 통해 처리액 배출 저장부(220)의 처리액이 균배양 토출노즐(250)을 통해 토출된다.

이때 균배양 토출노즐(250)은 처리액이 유기성 폐기물의 이송방향으로 배출되도록 처리액의 토출방향이 경사지도록 설치된다.

더하여 혐기 밀폐 처리부(210)에는 유기성 폐기물의 처리온도를 설정온도로 유지시킬 수 있도록 내부에 히팅설비가 더 설치될 수도 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시 예에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는, 유기성 폐기물을 처리하는 과정에서 발생하는 거품을 제거할 수 있도록 소포 제거부(600)가 더 구비될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소포 제거부가 설치된 소화조 처리부를 도시한 단면도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소포 제거부를 설명하기 위한 사시도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시 예에 따른 소포 제거부(600)는 소화조 처리부(300)의 프레임 부재(310)에 설치되어 밀폐 공간부(217)의 거품을 제거하게 된다. 이를 위하여 소포 제거부(600)는 처리액 배출구(213)의 처리액을 흡입하여 이송하는 소포액 이송배관(610)과, 소포액 이송배관(620)에 설치되어 소포액을 분사하는 분사노즐부재(620)를 포함한다.

소포액 이송배관(610)은 일단부가 프레임 부재(310)의 내부를 통해 밀폐 공간부(217)로 노출되게 설치되며, 밀페 공간부(217)에 노출된 부위에 분사노즐부재(620)가 이격되게 복수개 결합된다. 또한 소포액 이송배관(610)에는 분사노즐부재(620)를 체결하기 위한 배출관(611)이 구비된다.

분사노즐부재(620)는 배출관(611)에 체결되도록 외면에 나사부가 형성되는 분사관(621)과, 분사관(621)의 분사구와 이격되게 배치되는 확산판(623)과, 확산판(623)을 분사관(621)에 고정하기 위한 "ㄷ"형 고정브래킷(625)을 구비한다.

확산판(623)는 원판 형태로 형성되며, 소포액의 확산과 분사가 효율적으로 이루어지도록 확산슬롯(623a)이 형성된다. 확산슬롯(623a)은 확산판(623)의 방사상으로 형성된다.

본 실시 예에서는 소포 제거부(600)가 프레임 부재(310)에 설치되는 것을 예를 들어 설명하고 있지만 사용자의 필요에 따라 설치 위치가 변경될 수도 있다. 예를 들어 소포 제거부(600)는 혐기 밀폐 처리부(210)에 직접 설치될 수도 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는, 가축분뇨와 농축산 폐기물과 음폐수(음식물 쓰레기 탈리액)를 포함하는 유기성 폐기물을 혐기 소화조(200)에서 처리할 때 혐기 밀폐 처리부(210)를 혐기상태로 유지하면서 유기성 폐기물을 점진적으로 자연이동시키면서 유기물을 분해할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는 소화조 처리부(300)를 이용하여 혐기 소화조(200)의 개방 없이 유기성 폐기물의 물성을 측정하거나, 슬러지 제거를 위한 기기를 쉽게 설치할 수 있다. 따라서 혐기 소화조(200) 내부의 다양한 작업을 진행하는 과정에 악취의 확산 없이 처리할 수 있다.

예를 들어 혐기 소화조(200)의 내부를 청소할 때 유기성 폐기물이 저장된 상태에서 소화조 처리부(300)를 통해 청소작업이 가능하므로, 통상 3개월에서 6개월 정도 소요되는 청소작업을 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치의 가동 중지 없이 청소작업이 가능하며, 청소작업 이후에 유기성 폐기물을 배양하는데 소요되는 수개월의 균배양기간을 별도로 진행할 필요가 없게 된다.

또한 본 발명에 따른 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치는, 혐기 소화조(200)에서 발생하는 바이오가스를 가스 저장탱크(400)로 이송하는 과정에서 발생하는 바이오가스 중의 물을 가스이송 배관부(500)를 통과시키면서 외기와의 접촉을 방지하면서 효과적으로 분리할 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 임시 저장조 200 : 혐기 소화조
210 : 혐기 밀폐 처리부 211 : 폐기물 투입구
213 : 처리액 배출구 215 : 내부 격벽부
217 : 밀폐 공간부 220 : 처리액 배출 저장부
221 : 배출 가이드벽 230 : 혐기유지 차단부
240 : 슬러지 수집부 300 : 소화조 처리부
310 : 프레임 부재 311 : 지지리브
320 : 커버부재 330 : 기기 장착부재
331 : 지지 포스트 333 : 지지 브래킷
335 : 기기 지지 가이드관 400 : 가스 저장탱크
500 : 가스이송 배관부 510 : 수분분리 메인관
520 : 가스이송관 530 : 외기차단 물배출 굴곡관

Claims (6)

1. 가축분뇨와 음식물 탈리액이 혼합된 유기성 폐기물이 저장되는 임시 저장조; 지중에 매입되어 상기 임시 저장조에서 이송되는 상기 유기성 폐기물이 투입되며, 상기 유기성 폐기물이 처리하는 과정에서 발생하는 바이오가스를 혐기상태로 유지하면서 상기 유기성 폐기물의 유기물을 분해 처리하는 혐기 소화조; 상기 혐기 소화조의 혐기상태를 유지하면서 상기 혐기 소화조의 슬러지처리와 상기 유기성 폐기물의 혼합 및 시료 채취를 위한 기기를 상기 혐기 소화조의 내부로 투입 가능하도록 상기 혐기 소화조에 구비되는 소화조 처리부; 및 상기 혐기 소화조에서 발생하는 거품을 제거하기 위한 소포 제거부;를 포함하며,
   상기 혐기 소화조는, 폐기물 투입구와 상기 유기성 폐기물이 처리되어 배출되는 처리액 배출구를 구비하며, 내부에 상기 유기성 폐기물의 흐름을 상기 폐기물 투입구에서 상기 처리액 배출구로 유도하도록 내부 격벽부가 형성되는 혐기 밀폐 처리부; 상기 처리액 배출구를 통해 배출되는 처리액을 액비 처리장치로 공급할 수 있도록 상기 처리액 배출구와 이격되게 형성되는 처리액 배출 저장부; 상기 혐기 밀폐 처리부에서 하측으로 연장 형성되어 상기 처리액 배출구를 형성하며, 상기 유기성 폐기물에 잠기는 혐기유지 차단부; 및 상기 소화조 처리부의 하측에 위치하도록 상기 혐기 밀폐 처리부의 바닥에 형성되는 슬러지 수집부;를 포함하고,
   상기 소화조 처리부는, 상단부가 상기 혐기 밀폐 처리부의 상측으로 노출하고 하단부가 상기 혐기 밀폐 처리부의 내부에 위치하여 상기 유기성 폐기물의 내부로 잠기도록 상기 혐기 밀폐 처리부의 천장에 수직으로 결합되며, 상기 슬러지 수집부의 상측에 배치되는 프레임 부재; 상기 프레임 부재의 밀폐를 위한 커버부재; 및 기기의 장착을 위하여 상기 프레임 부재에 구비되는 기기 장착부재;를 구비하며,
   상기 처리액 배출 저장부는, 상기 처리액 배출구의 높이보다 높게 위치하는 배출 개구부가 형성되며, 상기 혐기유지 차단부에서 이격되는 배출 가이드벽; 및 상기 배출 가이드벽에서 자연 배출되는 상기 처리액을 액비 처리장치로 이송하기 위하여 저장되는 처리액 임시 저장부;를 포함하며,
   상기 소포 제거부는, 상기 처리액 배출구의 처리액을 흡입하여 이송하며, 일단부가 상기 혐기 밀폐 처리부의 밀폐 공간부로 노출되게 설치되는 소포액 이송배관; 및 상기 소포액 이송배관에 설치되어 소포액을 분사하는 분사노즐부재;를 가지는 것을 특징으로 하는 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 혐기 소화조에서 발생하는 상기 바이오가스를 저장하기 위한 가스 저장탱크; 및
   상기 바이오가스가 상기 혐기 소화조에서 상기 가스 저장탱크로 이송하도록 상기 혐기 소화조와 상기 가스 저장탱크를 연결하며, 상기 바이오가스 중의 물을 제거하는 가스이송 배관부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 가스이송 배관부는, 내부로 상기 바이오가스가 유입되며 일단에서 타단으로 갈수록 상향 경사지게 설치되는 수분분리 메인관;
   상기 수분분리 메인관의 중심선상보다 상측에 위치하도록 상기 수분분리 메인관의 타측에 연결되는 가스이송관; 및
   상기 수분분리 메인관의 일단부 하측으로 연장 형성되며, 상기 수분분리 메인관의 물이 내부로 유입되어 저장되며, 내부에 저장되는 물을 통해 상기 수분분리 메인관이 외기와 차단되도록 상측으로 절곡 형성되는 외기차단 물배출 굴곡관;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨 및 유기성 폐기물 혐기 처리장치.

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