KR102331416B1 - 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템 - Google Patents

복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용하여 슬러지를 발효 및 분해할 수 있는 슬러지소화 시스템에 관한 것으로, 슬러지가 포함된 물을 수용하며, 상측에 가스 배출구가 형성된 슬러지소화조와, 상기 슬러지소화조 일측에 연결되어 상기 슬러지소화조 내부로 호기성 미생물과 혐기성 미생물을 포함하는 복합발효미생물 액상제재를 공급하는 미생물공급관과, 상기 슬러지소화조 내부에 마련되며, 슬러지소화조 내부로 미세기포 및 통상기포를 포함하는 복합미세기포를 분출하는 폭기기 및 상기 슬러지소화조 타측에 연결되어 상기 슬러지가 분해되어 생성된 상등수를 외부로 배출하는 상등수 배출관을 포함하여 슬러지의 분해효율을 높이고 시스템을 간소화 할 수 있는 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지 소화 시스템이 개시된다.

Description

복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템{A Sludge Digestion System Using Mixed Microorganism and Microbubble}
본 발명은 슬러지소화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용하여 슬러지를 발효 및 분해할 수 있는 복합발효미생물과 복합미세기포을 이용한 슬러지소화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 하폐수 처리 후 잔존하는 슬러지는 슬러지 소화과정을 통해 분해 및 발효된다.
슬러지 소화란, 슬러지의 최종 처분을 용이하게 하기 위하여 슬러지 내 유기물을 분해하는 과정을 이른다. 이러한 슬러지 소화과정은 호기성 소화와 혐기성 소화로 나뉜다.
호기성 소화는 호기성 미생물 즉, 공기 또는 산소가 많은 환경에서 생육하고 증식되는 미생물을 이용하여 슬러지를 분해 및 소화하는 것이고, 혐기성 소화는 혐기성 미생물 즉, 미생물의 생육에 공기 또는 산소가 필요하지 않으며, 산소가 많은 환경에 노출될 경우 사멸하게 되는 미생물을 이용하여 슬러지를 분해 및 소화하는 것이다.
호기성 소화와 혐기성 소화에는 상술한 바와 같이 서로 다른 환경을 선호하는 호기성 미생물과 혐기성미생물의 특징으로 인하여, 각각 다른 소화조에서 분해과정이 진행되며, 각각의 소화조 내에는 슬러지의 교반을 위한 산기관이 구비되며, 소화조 일측으로 미생물을 공급하는 관이 마련된 형태로 제공되어왔다. 그런데 호기성 소화조와 혐기성 소화조가 각각 마련되어 슬러지소화 시스템의 설치를 위해서는 넓은 설비공간이 요구되고, 그 시스템 또한 복잡하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 혐기성 소화의 경우, 혐기성 소화조에는 공기 또는 기체가 거의 존재하지 않아 슬러지 내 유기물이 부패하며 악취가 발생하는 문제와, 혐기성 미생물의 특징으로 인하여 분해 속도가 느리고 분해 효율이 낮은 문제점이 있었다.
이에 따라, 작은 설비공간을 차지하면서도 간단하고 분해효율을 높일 수 있는 슬러지소화 시스템의 개발이 필요한 실정이다.
1. 한국등록특허 제10-1980012호("슬러지소화조 및 그 운전방법") 2. 한국등록특허 제 10-1590014호("슬러지에 의한 효율 저하 방지 기능을 갖는 혐기성 소화조") 3. 한국등록특허 제10-1305458호("혐기소화조 소화효율 증대를 위한 슬러지 가용화 방법")
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 설비공간을 최소화하고 시스템을 간소화 시키면서도 슬러지의 분해 효율을 높일 수 있는 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템을 제공함에 있다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템은 슬러지가 포함된 물을 수용하며, 상측에 가스 배출구가 형성된 슬러지소화조; 상기 슬러지소화조 일측에 연결되어 상기 슬러지소화조 내부로 호기성 미생물과 혐기성 미생물을 포함하는 복합발효미생물 액상제재를 공급하는 미생물공급관; 상기 슬러지소화조 내부에 마련되며, 슬러지소화조 내부로 미세기포 및 통상기포를 포함하는 복합미세기포를 분출하는 폭기기; 및 상기 슬러지소화조 타측에 연결되어 상기 슬러지가 분해되어 생성된 상등수를 외부로 배출하는 상등수 배출관;을 포함한다.
이때, 상기 폭기기는, 압축공기가 상기 슬러지소화조로 분출되는 압축공기 분출관이 마련되며, 그 출구압력이 6 Bar이상이고, 상기 슬러지소화 시스템은, 상기 압축공기 분출관 전방에 마련되는 충격판;을 더 포함하여, 상기 충격판에 부딪힌 압축공기는 미세기포, 마이크로기포, 마이크로나노기포, 및 나노기포 중 적어도 하나 이상과 통상기포로 이루어지는 상기 복합미세기포가 되며, 압축공기의 압력과 압축공기가 상기 충격판을 타격할 시 발생되는 충격파는 초음파와 레너드효과를 발휘하여 상기 슬러지의 탄소염기서열을 끊음으로써 슬러지를 유기물과 무기물로 분해하고, 상기 미세기포, 마이크로기포, 및 마이크로나노기포 중 적어도 하나 이상은 상기 유기물에 부착되어, 상기 유기물을 수면으로 부상시켜, 호기성 미생물이 살기에 좋은 환경을 조성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 충격판은, 만곡 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폭기기는, 하나의 슬러지소화조 내부에 다수개가 설치되며, 각각의 폭기기에 대해 각각의 상기 충격판이 마련되되, 상기 충격판 중 적어도 어느 하나는 일측으로 만곡 형성되고, 상기 충격판 중 적어도 어느 다른 하나는 타측으로 만곡 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폭기기는, 일단은 개구되고, 내부는 다각형 형상으로 형성되어 미세기포 생성실이 마련된 하우징과, 상기 하우징 내부에 마련되며, 상기 하우징의 개구된 일단을 통해 외부로부터 유입된 압축공기를 분출하는 압축공기 분출관과, 상기 압축공기 분출관 일측에 형성되며, 상기 압축공기 분출관을 통과하는 압축공기 일부가 상기 미세기포 생성실 내측으로 분출되도록 하는 미세기포 생성구를 포함하여, 상기 미세기포 생성구를 통해 분출된 압축공기가 상기 미세기포 생성실 내측 벽면에 부딪혀 미세기포가 생성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 슬러지소화조는, 상기 슬러지소화조 하단과 상부를 연결하며, 상기 슬러지소화조 하부에 적층된 슬러지를 상부로 순환시켜 슬러지가 고착하지 않도록 하는 슬러지순환관이 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복합발효미생물 액상제재는, 호기성 발효 미생물인 노카르디오이데스(Nocardioides), 아시네토박터(Acinetobacter), 바실러스(Bacillus) 중 적어도 어느 하나와, 혐기성 발효 미생물인 클로스트리듐(Clostridium), 엔테로박터(Enterobacter), 젖산간균(Lactobacillus), 시트로박터(Citrobacter) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
마지막으로 상기 슬러지소화 시스템은, 상기 미생물 공급관으로 하여금 상기 슬러지소화조에 복합발효미생물 액상제재를 공급하도록 하는 제어기;를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 미생물 공급관의 제어 시, 상기 슬러지소화조에 수용되는 복합발효미생물 액상제재의 양은 상기 슬러지소화조에 수용된 슬러지 중량의 0.003 내지 0.01배가 되도록 제어하고, 상기 슬러지소화조에 수용되는 물의 양은 상기 슬러지 중량의 1 내지 3배인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템은 복합발효미생물액상제재를 사용함으로써 시스템을 간소화시키는 효과가 있다.
또한, 폭기기의 구성으로부터 분출되는 압축공기와 미세기포를 통해 미생물의 슬러지 분해 효율을 높이고 악취를 제거하는 효과가 있다.
또한, 충격판의 구성을 통하여 초음파와 레너드 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 구분판의 구성을 통하여, 폭기기를 통한 슬러지 및 물의 순환범위를 제한함으로써 혐기성 미생물과 호기성 미생물의 영역을 구분하고 상등수의 조성 영역을 확보하는 효과가 있다.
또한, 폭기기가 다수개일 경우, 각각에 대응하는 충격판의 만곡방향이 다르게 형성되어 슬러지소화조 내 대류 효과를 극대화 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템의 폭기기의 단면개념도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템의 폭기기의 다른 형태를 도시한 단면개념도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템의 개념도이다.
본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템은 슬러지의 분해효율을 높일 수 있는 슬러지소화 시스템에 관한 것으로, 크게 슬러지소화조와, 미생물 공급관과, 상등수 배출관과, 폭기기와, 충격판과, 구분판 및 제어기를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템은 상기 구분판과 폭기기의 위치 및 폭기기의 개수에 따라 크게 세 가지 실시예로 나뉠 수 있다. 이하에서는 각 실시예별로 나누어서 상술하도록 하겠다.
[제1실시예]
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템의 개념도이다.
슬러지소화조(100)는 슬러지(10)가 포함된 물을 수용하고, 실질적으로 슬러지가 분해 및 소화작용이 일어나는 공간을 제공하는 구성이다. 이러한 슬러지소화조(100)는 중공형태이며, 상단에 슬러지(10)의 분해 시 발생되는 이산화탄소, 질소 등의 가스가 외부로 배출되기 위한 가스 배출구(110)가 형성된 형태이다.
그리고 슬러지소화조(100)에는 슬러지소화조(100) 하단과 상부를 연결하며, 펌프가 연결되어 있어 슬러지소화조(100) 하단부에 퇴적된 슬러지(10)를 흡입하여 다시 슬러지소화조 상부로 순환시키는 슬러지 순환관(120)이 포함될 수 있다. 슬러지 순환관(120)이 포함될 경우, 슬러지소화조(100) 하부에 퇴적된 슬러지가 고착되지 않아 미생물로 하여금 슬러지의 분해 속도를 일정하게 유지할 수 있다. 덧붙여, 슬러지소화조(100) 하단 형태가 상기 슬러지 순환관(120)이 연결된 부분으로 갈수록 하측으로 경사지게 형성되면, 슬러지 순환관(120)으로 하여금 슬러지(10)를 더욱 용이하게 수거할 수 있는 효과 또한 기대할 수 있을 것이다.
미생물 공급관(200)은 슬러지소화조(100) 상단 일측에 연결되어, 제어기(C)의 제어에 따라 호기성 미생물과, 혐기성미생물을 포함하는 복합발효미생물 액상제재를 슬러지소화조(100) 내부로 공급하는 역할을 한다. 이때, 상기 미생물 액상제재는 호기성 발효 미생물인 노카르디오이데스(Nocardioides), 아시네토박터(Acinetobacter), 바실러스(Bacillus) 중 적어도 어느 하나와, 혐기성 발효 미생물인 클로스트리듐(Clostridium), 엔테로박터(Enterobacter), 젖산간균(Lactobacillus), 시트로박터(Citrobacter) 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 바람직하게는 통기성 발효 미생물인 클렙시엘라(Klebsiella)도 포함될 수 있다. 가장 바람직하게는 한국생명공학연구원에 KCTC 12579BP로 기탁된 CES-1 혼합미생물인 것이 좋다.
폭기기(300)는 슬러지소화조(100) 내부에 마련되며, 슬러지소화조 내부로 미세기포(302) 및 통상기포(301)를 포함하는 복합 미세기포를 분출하는 역할을 한다. 폭기기(300)의 자세한 형태를 설명하기 위해 잠시 도 2를 도 1과 함께 참고하도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템의 폭기기의 단면개념도이다.
폭기기(300)는 상단은 개구되고, 내부는 다각형 형상으로 형성된 미세기포 생성실(311)이 마련된 하우징(310)과, 일단부가 하우징(310) 내부의 미세기포 생성실(311)을 관통하여 하우징(310)의 개구된 상단을 통해 외부에서 공급되는 압축공기를 상측으로 분출하는 압축공기 분출관(320)과, 압축공기 분출관(320)의 미세기포 생성실(311) 내부 구간 일측에 형성되는 미세기포 생성구(330)를 포함한다. 상기 압축공기 분출관(320)의 일단을 통해 분출되는 압축공기는 6Bar 이상의 압력으로 노즐을 통하여 분출한다. 그리고 미세기포 생성구(330)를 통해 분출되는 압축공기(301)는 미세기포 생성실(311)의 다각형 형태의 벽면에 부딪혀 그 지름이 100 μm 내지 1000 μm로 잘게 부수어져 미세기포(302)가 되어 하우징(310)의 개구된 상단을 통해 분출된다.
여기서, 미세기포 생성실(311)에서 생성되는 기포는 반드시 미세기포만이 아니다. 경우에 따라 통상기포, 미세기포, 마이크로기포와, 마이크로 나노기포와, 나노기포 또한 노즐의 구경과 분출압력과 충돌판관의 충돌확장계수에 따라 복합적으로 생성될 수 있다.
각 기포의 특징에 대해 잠시 설명하자면, 먼저 통상기포는 수면 위로 빠르게 상승되며 파열되고, 높은 확산성과 교반기능이 있다. 미세기포는 수면 위로 비교적 느리게 상승되며 파열되고, 파쇄성과 확산성이 있다. 마이크로기포는 직경이 10 μm 내지 100 μm로 형성되고, 수면 상승속도와 확산성이 느리지만 충격파에서 오는 초음파와 레너드 효과로 수중에서 축소되어 소멸되거나 용해되고 살균, 세정(프리 라디칼)에 대한 기능이 있으며, 용존산소량을 증가시킨다. 이러한 가운데 기포의 자기가압 효과에 의해 마이크로기포가 나노기포화 되어 순간고압으로 터지면서 유기물 분해와 살균, 세정의 효과를 낼 수 있으며 통상기포에 의해 넓은 범위로 확산되어 기능을 발휘 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템의 폭기기의 다른 형태를 도시한 단면개념도이다.
경우에 따라, 미세기포(302)의 생성 효과를 높이기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 미세기포 생성실(311)의 미세기포 생성구(330)와 대향하는 면에는 길게 형성된 봉 형태이며, 일단이 미세기포 생성구(330)와 대향하는 면에 회전가능하게 고정되고, 길이방향을 따라 다수의 임펠러(341)가 고정된 보조기구(340)가 더 마련될 수 도 있다.
한편, 상기 충격판(400)은 하우징(310)의 개구된 상단으로부터 소정간격 이격되어 그 위치가 고정된다. 이에 따라, 상기 압축공기 분출관(320)으로부터 분출된 고압의 압축공기는 충격판(400)에 부딪히게 되는데, 이때 발생되는 충격파는 초음파와 레너드 효과를 발휘하여, 도 1에 도시된 바와 같이 슬러지(10)를 이루고 있는 유기물(11)과 무기물(12)의 탄소염기서열을 끊음으로써, 유기물(11)과 무기물(12)을 분리시킨다. 또한, 압축공기분출관을 통해 분출된 통상기포가 상기 충격판에 부딪힘으로써, 잘게 부서져 통상기포(301)와, 미세기포와, 마이크로기포와 마이크로 나노기포로 이루어지는 복합미세기포로 변형되어 각 기포별 역할을 수행하도록 할 수 있다.
유기물(11)은 비교적 가벼워 상기 폭기기(300)로부터 분출된 미세기포(302)가 그 외면에 부착될 시 상측으로 부상한다. 미세기포(302)는 수중과 수면에서 충격파와 더불어 순간 고열로 터지기도 하여 유기물에 포함된 탄소염기서열을 끊을 수 있고 악취를 유발하는 암모니아나 황화수소 같은 알데히드기의 염기서열을 끊어서 악취의 근본 고리를 없앨수 있다. 또한, 미세기포(302)가 터지며 발생되는 열은 유기물(11)을 소독시키는 효과 또한 발휘한다. 유기물 외면에는 반드시 미세기포만 부착되는 것은 아니고, 마이크로기포나 마이크로 나노기포 또한 부착될 수 있다. 또한, 미세기포가 발생시키는 열 또는 산소는 복합발효미생물의 활동과 생장을 활발하게 하는 효과도 발휘한다.
폭기기(300)로부터 공급된 압축공기(301)와 미세기포(302)는 상측으로 부상하고, 상기 미생물 공급관(200)으로부터 공급된 복합발효미생물 액상제재의 호기성 발효 미생물은 산소가 많은 환경을 선호하는 특성으로 인하여 슬러지소화조(100) 상부에 집중 분포된다. 또한, 호기성 발효 미생물은 유기물(11)을 먹어 분해시키는 작용을 하는데, 미세기포(302)가 지속적으로 유기물(11)을 부상시켜 상측으로 공급해주므로 호기성 발효 미생물들은 살기에 좋은 환경이 조성되어 번식이 활발하게 일어나며, 유기물(11)을 보다 집중적으로 분해시킬 수 있어 유기물(11)의 분해 효율은 높아진다.
한편, 무기물(12)은 비교적 무게가 무거워 미세기포(302)가 그 외면에 부착되더라도 수면으로 부상하지 못하고 슬러지소화조(100) 하부로 낙하하게 된다. 슬러지소화조(100) 하부에는 산소가 많지 않아 혐기성 발효 미생물이 집중 분포되며, 혐기성 발효 미생물은 무기물(12)을 먹어 분해시키는 작용을 하므로, 낙하한 무기물(12)은 혐기성 미생물에 의해 분해된다. 호기성 발효 미생물과 마찬가지로, 혐기성 미생물 또한, 자동으로 살기에 좋은 환경이 조성되어 무기물의 분해 효율은 높아진다.
슬러지소화조(100) 중앙부는 압축공기 분출관(320)으로부터 분출되는 압축공기(301)에 의하여 교반작용이 활발하게 일어나며, 슬러지(10)와, 유기물(11)과, 무기물(12)이 혼재되어있고, 산소의 양 또한 슬러지소화조(100) 상부와 하부에 비교하여 많지도 적지도 않은데, 이 영역에는 통기성 발효 미생물이 분포되어 슬러지(10)와, 유기물(11)과, 무기물(12)을 분해시킨다.
참고로, 슬러지(10)는 침체되어 산소가 공급되지 않으면 그 속에 포함된 유기물(11)이 부패하여 악취를 발생하므로 슬러지소화조(100) 내부는 교반작용이 활발하게 일어날 필요가 있다. 때문에 상기 압축공기 분출관을 통해 분출된 미세기포와 통상기포(301)는 충격파의 생성 역할 이외에 써큘레이터의 역할 및 산소공급 역할 또한 함께하며, 상기 충격판(400)은 도2 및 3에 도시된 바와 같이 일측 또는 타측으로 만곡 형성되어 충격판(400)을 타격한 미세기포와 통상기포(301)의 유동이 보다 활발하게 일어나도록 할 수도 있을 것이다.
다시 도 1을 참고로, 상기 제어기(C)는 상술한 바와 같이 상기 미생물 공급관(200)으로 하여금 슬러지소화조(100) 내부로 복합발효미생물 액상제재를 공급하도록 제어하는 역할을 한다. 제어기(C)는 미생물 공급관의 제어 시 슬러지소화조(100)에 수용되는 슬러지(10) 중량의 0.003 내지 0.01배가 되는 양이 슬러지소화조 내에 수용되게끔 제어한다. 또한 상기 제어기(C)는 슬러지소화조(100)에 수용되는 물의 중량이 슬러지소화조(100) 내에 수용되는 슬러지 중량의 1 내지 3배가 되는 양이 수용되게끔 제어한다. 참고로, 상기 슬러지소화조(100)에는 물공급관(미도시)과 슬러지공급관(미도시)이 별도로 마련될 수도 있고, 미생물 공급관(200)을 통해 공급될 수도 있다.
슬러지소화조(100) 내부에 수용된 슬러지(10)는 상술한 바와 같이 미생물 액상제제에 의해 분해되어 상등수를 생성한다.
상등수 배출관(500)은 슬러지소화조(100) 타측을 관통하여 슬러지소화조(100) 내부에 생성된 상등수를 외부로 이송시키는 역할을 한다. 이때, 상등수 배출관(500)을 통해 슬러지소화조(100) 외부로 이송된 상등수의 중량에 대한 정보는 제어기(C)로 전달되어 미생물 공급관(200)의 제어 시 이용될 수 있다.
제1실시예에서의 구분판(600)은 슬러지소화조(100) 내측 상부에 슬러지소화조(100) 내측 벽면을 따라 환형으로 형성된다. 참고로, 슬러지소화조(100) 내에 수용된 물의 수면은 구분판(600)으로부터 소정 높이 이격된 위치에 위치한다. 이때, 상기 폭기기(300)와 충격판(400)은 구분판(600) 하측에 설치되고, 상등수 배출관(500)의 일단은 구분판(600) 상측부, 더욱 정확하게는 구분판(600)과 수면이 위치하는 지점 사이에 배치된다.
상술한 바와 같은 배치구조를 가질 경우, 폭기기(300)의 미세기포와 통상기포(301)에 의한 교반작용은 구분판(600)에 의하여 제한되어 구분판(600) 측에서만 일어나 무기물(12)과 혐기성 발효 미생물이 구분판(600) 상측으로 유입되는 것을 예방한다. 이는 유기물과 호기성 발효 미생물이 구분판(600) 상측에 집중 분포되어 분해 효율을 일정 수준 이상 유지할 수 있도록 한다. 또한, 상등수 배출관(500)의 일단이 유기물(11)이 많지 않고, 유동이 적은 위치에 위치되도록 하여 상등수를 흡입할 수 있는 구간을 확보하도록 하는 효과를 발휘한다.
[제2실시예]
본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템은 앞서 설명한 제1실시예와 동일한 구성과 형태를 가지되, 구분판의 형상 및 형성 위치와, 폭기기와, 상등수 배출관의 형성 위치를 달리 한 것으로, 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 차이가 있는 구성에 대해서만 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템의 개념도이다.
제2실시예에서의 구분판(600)은 슬러지소화조(100) 내측 바닥면으로부터 소정 간격 이격된 위치에 소정너비를 가지고 마련된다. 도 4에 도시된 바와 같이 구분판(600)은 그 위치의 고정을 위해 구분판(600) 하측으로 지지다리가 더 형성될 수 있고, 구분판(600) 외주연을 따라 하방으로 소정길이 연장되어, 구분판(600) 하측면에서의 유동흐름을 더욱 제한하도록 형성될 수도 있다.
제2실시예에서 폭기기(300)는 구분판(600) 상면에 설치되며, 상등수 배출관(500)의 일단은 구분판(600) 하측면 근방에 위치되도록 설치되어, 유동흐름이 가장 적은 구간에서 상등수의 흡입이 이루어지도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 배치구조를 가질 경우, 폭기기(300)의 교반작용은 구분판 상측에서만 일어나고, 이에 따라, 폭기기(300)에서 분출하는 통상기포 및 미세기포를 포함하는 복합미세기포는 슬러지소화조(100) 구분판(600) 상측 영역으로만 유입되어 구분판(600) 상측 영역은 호기성 발효 미생물이 살기에 좋은 환경을 조성하고, 구분판(600) 하측 영역은 산소가 유입되지 않아 혐기성 발효 미생물이 살기에 좋은 환경을 조성하는 효과를 발휘한다. 또한, 폭기기(300)에 의해 슬러지(10)로부터 분해된 무기물(12)은 무게에 의하여 자연적으로 구분판(600) 하측으로 탈락되는데, 탈락된 무기물이 폭기기(300) 상방으로 재공급되지 못하도록 하는 효과가 있다.
[제3실시예]
본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템은 슬러지소화조 내부에 폭기기와 충격판이 다수개 마련된 경우이다. 이때, 상기 충격판은 각각의 폭기기에 대해 각각의 충격판이 마련된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템의 개념도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제3실시예에 따른 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템은 다수의 충격판(400) 중 적어도 어느 하나는 일측으로 만곡 형성되고, 적어도 어느 하나는 타측으로 만곡 형성된다.
더욱 정확하게는, 상기 다수의 폭기기(300)가 일열로 배열될 경우, 일측으로 만곡 형성된 충격판(400)을 가지는 폭기기(300)는 서로간의 사이에 타측으로 만곡 형성된 충격판(400)을 가지는 폭기기(300)가 적어도 하나 이상 마련된다. 이를 통해, 슬러지소화조(100) 내의 교반작용은 더욱 효과적으로 일어날 수 있는 것 이다.
혹은, 도시하지는 않았지만 상기 다수의 폭기기(300)가 이루는 배열이 동심원 형태로 배열될 경우, 내측에 배열되는 폭기기(300)들은 일측으로 만곡된 충격판(400)을 가지고, 상기 내측에 배열되는 폭기기(300)들과 외측방향으로 이웃하게 배치되는 폭기기들은 충격판(400)이 타측으로 만곡된 충격판(400)을 가지도록 할 수 있을 것이다.
또한, 폭기기(300) 상면과 충격판(400)하면 사이의 거리를 다양하게 한다면 교반작용을 더욱 원활하게 할 수도 있을 것 이다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
10: 슬러지
11: 유기물 12: 무기물
100: 슬러지소화조
110: 가스 배출구 120: 슬러지 순환관
200: 미생물 공급관
300: 폭기기
301: 통상기포 302: 미세기포
310: 하우징 311: 미세기포 생성실
320: 압축공기 분출관 330: 미세기포 생성구
340: 보조기구 341: 임펠러
400: 충격판
500: 상등수 배출관
600: 구분판
C: 제어기

Claims (8)

  1. 슬러지가 포함된 물을 수용하며, 상측에 가스 배출구가 형성된 슬러지소화조;
    상기 슬러지소화조 일측에 연결되어 상기 슬러지소화조 내부로 호기성 미생물과 혐기성 미생물을 포함하는 복합발효미생물 액상제재를 공급하는 미생물공급관;
    상기 슬러지소화조 내부에 마련되며,
    슬러지소화조로 압축공기를 분출하는 압축공기 분출관을 포함하는 폭기기;
    압축공기 분출관 전방에 마련된 충격판;
    상기 슬러지소화조 타측에 연결되어 상기 슬러지가 분해되어 생성된 상등수를 외부로 배출하는 상등수 배출관;을 포함하며,
    상기 압축공기가 충격판을 타격할 시 발생되는 충격파는 초음파와 레너드 효과를 발휘하여 상기 슬러지의 탄소염기서열을 끊음으로써 유기물과 무기물로 분해하고,
    상기 충격판에 부딪힌 압축공기는 마이크로기포 및 통상기포를 포함하는 복합미세기포로 분해되며,
    상기 마이크로기포는 상기 유기물 및 무기물의 외면에 부착될 시 상대적으로 경량인 유기물만을 수면으로 부상 및 수면 근방에서 용해되어, 수면 근방에 유기물을 분해하는 호기성 미생물이 살기에 좋은 환경을 제공하는 것을 특징으로 하는 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축공기 분출관의 출구압력은 6 Bar이상이고,
    상기 복합미세기포에는 미세기포, 마이크로나노기포 및 나노기포 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충격판은,
    만곡 형성된 것을 특징으로 하는 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 폭기기는,
    하나의 슬러지소화조 내부에 다수개가 설치되며, 각각의 폭기기에 대해 각각의 상기 충격판이 마련되되,
    상기 충격판 중 적어도 어느 하나는 일측으로 만곡 형성되고, 상기 충격판 중 적어도 어느 다른 하나는 타측으로 만곡 형성된 것을 특징으로 하는 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 폭기기는,
    일단은 개구되고, 내부는 다각형 형상으로 형성되어 미세기포 생성실이 마련된 하우징과,
    상기 하우징 내부에 마련되며, 상기 하우징의 개구된 일단을 통해 외부로부터 유입된 압축공기를 분출하는 압축공기 분출관과,
    상기 압축공기 분출관 일측에 형성되며, 상기 압축공기 분출관을 통과하는 압축공기 일부가 상기 미세기포 생성실 내측으로 분출되도록 하는 미세기포 생성구를 포함하여,
    상기 미세기포 생성구를 통해 분출된 압축공기가 상기 미세기포 생성실 내측 벽면에 부딪혀 미세기포가 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 슬러지소화조는,
    상기 슬러지소화조 하단과 상부를 연결하며, 상기 슬러지소화조 하부에 적층된 슬러지를 상부로 순환시켜 슬러지가 고착하지 않도록 하는 슬러지순환관이 마련된 것을 특징으로 하는 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 복합발효미생물 액상제재는,
    호기성 발효 미생물인 노카르디오이데스(Nocardioides), 아시네토박터(Acinetobacter), 바실러스(Bacillus) 중 적어도 어느 하나와, 혐기성 발효 미생물인 클로스트리듐(Clostridium), 엔테로박터(Enterobacter), 젖산간균(Lactobacillus), 시트로박터(Citrobacter) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 슬러지소화 시스템은,
    상기 미생물 공급관으로 하여금 상기 슬러지소화조에 복합발효미생물 액상제재를 공급하도록 하는 제어기;를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 미생물 공급관의 제어 시, 상기 슬러지소화조에 수용되는 복합발효미생물 액상제재의 양은 상기 슬러지소화조에 수용된 슬러지 중량의 0.003 내지 0.01배가 되도록 제어하고,
    상기 슬러지소화조에 수용되는 물의 양은 상기 슬러지 중량의 1 내지 3배인 것을 특징으로 하는 복합발효미생물과 복합미세기포를 이용한 슬러지소화 시스템.
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