KR102361943B1

KR102361943B1 - 축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템

Info

Publication number: KR102361943B1
Application number: KR1020210120876A
Authority: KR
Inventors: 구영섭; 박덕재
Original assignee: 구영섭
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2022-02-16

Abstract

본 발명은 축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템에 관한 것으로서, 축산폐수가 유입되어 저장되는 저류조와, 상기 저류조로부터 유입되는 축산폐수에 활성파우더를 투입하여 슬러지의 물성을 와해시키는 혼합반응조와, 상기 혼합반응조로부터 유입되는 축산폐수를 필터프레스로 고액분리하는 고액분리조와, 상기 고액분리조로부터 유입되는 축산폐수에 본체, 커버, 전자석모듈, 진동전달부, 진동발생부 및 제어기를 포함한 폐수 분해 정화장치를 통해 진동을 발생시켜 오염물을 분해하는 1차 분해조와, 상기 1차 분해조로부터 유입되는 축산폐수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 1차 반응·응집조와, 상기 1차 반응·응집조로부터 유입되는 축산폐수에서 침전물을 침전시켜 분리시키는 1차 침전조와, 상기 1차 침전조로부터 유입되는 축산폐수를 미생물과 반응시켜 오염물을 산화 및 분해하는 2차 분해조와, 상기 2차 분해조로부터 유입되는 축산폐수에 활성이온화공기를 공급하여 오염물을 분해하는 음이온산소 접촉조와, 상기 음이온산소 접촉조로부터 유입되는 처리수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 2차 반응·응집조와, 상기 2차 반응·응집조로부터 유입되는 처리수에서 침전물을 침전시켜 분리시키는 2차 침전조와, 상기 2차 침전조로부터 유입되는 처리수에서 부유물질을 흡착하여 여과시키는 활성탄흡착조와, 상기 활성탄흡착조로부터 유입되는 처리수에 활성이온 초미세입자를 폭기하여 용해시키는 활성이온 접촉조 및 상기 활성이온 접촉조로부터 유입되는 처리수를 재이용수로 사용하기 위해 저장하는 활성이온처리수 저장조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 축산현장에서 발생하는 처리가 어려운 고농도의 오염물질을 함유하고 있는 폐수를 최적의 복합공정을 통해 효율적으로 정화하여 처리하고, 처리수 중 일부 또는 전부를 탈취 및 축사 세척용 재이용수로 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 진동 발생을 통한 분해방법을 위한 1차 분해조의 폐수 분해 정화장치는 모터 등의 동력발생장치를 사용하지 않는 대신, 제어기를 통해 전자석모듈에 전원을 인가 및 차단 제어하여 사용 에너지가 절약되고, 또한 필요시 진동의 폭과 속도 등을 쉽게 조절하여 축산폐수에 전달하게 되므로 오염물이 진동에 의해 분해되는 속도가 단축되게 되는 장점이 있다.

Description

축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템{The livestock wastewater, high concentration organic wastewater treatment system}

본 발명은 축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템에 관한 것으로서, 축산현장에서 발생하는 처리가 어려운 고농도의 오염물질을 함유하고 있는 폐수를 최적의 복합공정을 통해 효율적으로 정화하여 처리하고, 처리수 중 일부 또는 전부를 탈취 및 축사세척용 재이용수로 활용할 수 있는 축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템에 관한 것이다.

축산폐수는 일반 생활하수의 수백 배를 넘는 고농도의 오염물질을 함유하고 있어 일반적인 하·폐수 처리 시설로는 확실하면서도 경제적으로 처리하는데 많은 어려움이 있다. 축산폐수에 함유된 고형물, 유기물질 및 질소농도는 수처리 공정의 효율을 저해할 뿐만 아니라 시설의 유지관리에 어려움을 주게 된다. 하지만, 이러한 고형물, 유기물질 및 질소를 폐수에서 선별적으로 분리해낼 수 있다면, 폐수 내 오염물질들을 제거하는 효과뿐만 아니라 자원으로 재활용할 수 있는 효과도 동시에 얻을 수 있게 된다.

축산폐수에 함유된 고형물은 전체 오염물질 부하의 약 80%를 차지하므로 폐수를 고형물과 액상물로 분리하는 고액분리 공정은 축산폐수 처리시스템에서 중요한 역할을 수행한다. 기존의 축산폐수 처리시스템은 고농도 폐수를 고형물과 액상물로 분리하기 위하여 이를 응집한 후 원심분리하고 있다. 하지만, 이러한 경우, 고액분리된 액상물 내 부유오염 물질이 수천 ppm에 이를 정도로 효율이 낮으며 분리된 고형물의 함수율도 약 80%로서 이를 퇴비의 원료로 사용하기에 어려움이 많다.

그리고, 유입펌프를 이용하여 여과포에 고압을 가해 고액을 분리하는 필터 프레스장치는 탈수된 고형물의 함수율이 월등히 낮고 탈리액이 깨끗하며, 고형물질 포획능력이 뛰어나며 운전이 편리하다는 장점이 있다. 그러나, 축산폐수 슬러지의 특성상 응집을 제대로 하지 않은 상태로 여과할 경우 고형물의 탈수 불량, 여과포의 막힘 및 잦은 여과포 세척의 문제로 원활한 고액분리가 어려운 문제점이 있다.

또한, 폐수에 함유된 유기물질의 경우 생물학적 방법을 이용하여 메탄으로 전환하는 혐기소화 공정이 많이 이용된다. 하지만, 부유 고형물이 많은 폐수의 경우, 혐기조의 유지관리 면에서 기계적 고장, 스컴 발생, 배관 및 펌프 막힘과 같은 문제들이 발생하여 실패로 이어지는 사례가 많다. 또한, 축산폐수를 대상으로 혐기 소화조를 성공적으로 적용시키기 위해서는 확실한 고액분리를 통하여 부유 고형물질을 먼저 제거해야 하는 것으로 알려져 있다.

그리고, 축산폐수는 일반적으로 수천 ppm의 높은 암모니아성 질소가 함유되어 있다. 이렇게 고농도로 함유된 암모니아성 질소의 경우, 생물학적으로 처리하는 것에는 한계가 있으며 높은 암모니아성 질소 농도는 질소 제거 미생물의 활동 자체에 저해 작용을 하는 것으로 보고되고 있다. 따라서 이에 대한 해결책으로 폐수를 희석함으로써 농도를 낮추는 방법과 물리화학적 탈질 방법이 이용되고 있다. 물리화학적 탈질 공법에는 여러 가지가 있으나 공기탈기법(Air Stripping)의 경우, 물질농도 평형 원리에 의해 촉발되는 물질전달을 핵심 기작으로 하고 있어 고농도의 암모니아 함유 폐수일수록 적용에 유리하고 처리가 빠르다는 장점을 지니고 있다. 다만, 여러 장점에도 불구하고 탈기된 암모니아 가스의 2차 처리 문제 등으로 인한 문제가 있어 현장적용에 어려움이 많은 실정이다.

따라서, 처리가 어려운 고농도의 오염물질을 함유하고 있는 축산폐수를 최적의 복합공정을 통해 효율적으로 처리하여 정화시킬 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.

KR

10-2011-0091047

A (2011.08.11.)

KR

10-1393712

B1 (2014.05.02.)

본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 처리가 어려운 고농도의 오염물질을 함유하고 있는 축산폐수, 고농도 유기성 폐수를 최적의 복합공정을 통해 효율적으로 처리하여 정화시킬 수 있고, 이를 단순 방류하지 않고 처리수 중 일부 또는 전부를 탈취 및 축사세척용 재이용수로 활용될 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템은 축산폐수가 유입되어 저장되는 저류조와, 상기 저류조로부터 유입되는 축산폐수에 활성파우더를 투입하여 슬러지의 물성을 와해시키는 혼합반응조와, 상기 혼합반응조로부터 유입되는 축산폐수를 필터프레스로 고액분리하는 고액분리조와, 상기 고액분리조로부터 유입되는 축산폐수에 본체, 커버, 전자석모듈, 진동전달부, 진동발생부 및 제어기를 포함한 폐수 분해 정화장치를 통해 진동을 발생시켜 오염물을 분해하는 1차 분해조와, 상기 1차 분해조로부터 유입되는 축산폐수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 1차 반응·응집조와, 상기 1차 반응·응집조로부터 유입되는 축산폐수에서 침전물을 침전시켜 분리시키는 1차 침전조와, 상기 1차 침전조로부터 유입되는 축산폐수를 미생물과 반응시켜 오염물을 산화 및 분해하는 2차 분해조와, 상기 2차 분해조로부터 유입되는 축산폐수에 활성이온화공기를 공급하여 오염물을 분해하는 음이온산소 접촉조와, 상기 음이온산소 접촉조로부터 유입되는 처리수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 2차 반응·응집조와, 상기 2차 반응·응집조로부터 유입되는 처리수에서 침전물을 침전시켜 분리시키는 2차 침전조와, 상기 2차 침전조로부터 유입되는 처리수에서 부유물질을 흡착하여 여과시키는 활성탄흡착조와, 상기 활성탄흡착조로부터 유입되는 처리수에 활성이온 초미세입자를 폭기하여 용해시키는 활성이온 접촉조 및 상기 활성이온 접촉조로부터 유입되는 처리수를 재이용수로 사용하기 위해 저장하는 활성이온처리수 저장조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 혼합반응조는 저류조로부터 유입되는 축산폐수에 활성파우더를 투입하여 pH가 9.0~10.0이 되도록 맞추고 2~3시간 동안 반응시키되, 상기 활성파우더는 피트모스 100중량부에 안트라싸이트 분말 5~15중량부, 수산화칼륨 0.5~1중량부, 생석회 또는 소석회 2~5중량부를 혼합하여 제조한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1차 분해조는 상기 고액분리조로부터 유입되는 축산폐수에 폐수 분해 정화장치를 통해 진동을 발생시켜 오염물을 분해하되, 상기 폐수 분해 정화장치는, 상면이 개방되어 내부에 소정 크기의 수용공간이 형성되는 박스 모양의 본체와, 상기 본체의 개방된 상면을 커버하는 소정 크기의 커버와, 상기 본체 내부에 설치되면서 방사상으로 복수 개의 전자석이 설치되는 전자석모듈과, 상기 본체의 외측에 설치되면서 상기 전자석모듈을 통해 발생하는 진동을 외부로 전달하는 진동전달부와, 상기 본체의 내부에 설치되면서 상기 진동전달부와 연동되도록 구성되고, 상기 복수 개의 전자석을 통해 교대로 작용하는 인력에 의해 직교하는 방향으로 왕복 슬라이딩 동작되어 진동을 발생시키는 진동발생부 및 상기 전자석모듈에 전원을 선택적으로 인가하거나 차단하여 상기 진동발생부를 왕복 슬라이딩시키는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2차 분해조는 상기 1차 침전조로부터 유입되는 축산폐수에 대하여 0.5~5vol%의 비율로 미생물제제를 투입하고 반응시켜 오염물을 산화 및 분해하되, 상기 미생물 제제는 사상균주를 진공용기에서 6~12시간의 숙성과정을 걸쳐 35~60℃에서 배양한 후, 상온에서 3시간~2일간 2차 배양하여 제조되는 호기성 미생물인 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따르면, 축산현장에서 발생하는 처리가 어려운 고농도의 오염물질을 함유하고 있는 폐수를 최적의 복합공정을 통해 효율적으로 정화하여 처리하고, 처리수 중 일부 또는 전부를 탈취 및 축사세척용 재이용수로 활용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 진동 발생을 통한 분해방법을 위한 1차 분해조의 폐수 분해 정화장치는 모터 등의 동력발생장치를 사용하지 않는 대신, 제어기를 통해 전자석모듈에 전원을 인가 및 차단 제어하여 사용 에너지가 절약되고, 또한 필요시 진동의 폭과 속도 등을 쉽게 조절하여 축산폐수에 전달하게 되므로 오염물이 진동에 의해 분해되는 속도가 단축되게 되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템의 전체적인 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 1차 분해조의 사용예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 1차 분해조에 설치되는 폐수 분해 정화장치의 예를 보인 사시도이다.
도 5는 도 4의 분리사시도이다.
도 6은 도 4의 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전자석모듈의 예를 보인 사시도이다.
도 8은 도 7의 평면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 진동전달부의 예를 보인 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 진동전달부가 본체의 둘레에 배치되어 설치되는 예를 보인 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템의 전체적인 구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 1차 분해조의 사용예를 나타낸 도면이다.

본 발명은 축산현장에서 발생하는 처리가 어려운 고농도의 오염물질을 함유하고 있는 폐수를 효율적으로 정화하여 처리하고, 처리수 중 일부 또는 전부를 탈취 및 축사세척용 재이용수로 활용할 수 있는 축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템을 제공하고자 하는 것으로서, 이러한 본 발명은 저류조(100), 혼합반응조(110), 고액분리조(120). 1차 분해조(130), 1차 반응·응집조(140), 1차 침전조(150), 2차 분해조(160), 음이온산소 접촉조(170), 2차 반응·응집조(180), 2차 침전조(190), 활성탄흡착조(200), 활성이온 접촉조(210) 및 활성이온처리수 저장조(220)를 포함하여 구성된다.

더 상세하게는, 축산폐수가 유입되어 저장되는 저류조(100)와, 상기 저류조(100)로부터 유입되는 축산폐수에 활성파우더를 투입하여 슬러지의 물성을 와해시키는 혼합반응조(110)와, 상기 혼합반응조(110)로부터 유입되는 축산폐수를 필터프레스로 고액분리하는 고액분리조(120)와, 상기 고액분리조(120)로부터 유입되는 축산폐수에 본체(10), 커버(20), 전자석모듈(30), 진동전달부(40), 진동발생부(50) 및 제어기(2)를 포함한 폐수 분해 정화장치(1)를 통해 진동을 발생시켜 오염물을 분해하는 1차 분해조(130)와, 상기 1차 분해조(130)로부터 유입되는 축산폐수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 1차 반응·응집조(140)와, 상기 1차 반응·응집조(140)로부터 유입되는 축산폐수에서 침전물을 침전시켜 분리시키는 1차 침전조(150)와, 상기 1차 침전조(150)로부터 유입되는 축산폐수를 미생물과 반응시켜 오염물을 산화 및 분해하는 2차 분해조(160)와, 상기 2차 분해조(160)로부터 유입되는 축산폐수에 활성이온화공기를 공급하여 오염물을 분해하는 음이온산소 접촉조(170)와, 상기 음이온산소 접촉조(170)로부터 유입되는 처리수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 2차 반응·응집조(180)와, 상기 2차 반응·응집조(180)로부터 유입되는 처리수에서 침전물을 침전시켜 분리시키는 2차 침전조(190)와, 상기 2차 침전조(190)로부터 유입되는 처리수에서 부유물질을 흡착하여 여과시키는 활성탄흡착조(200)와, 상기 활성탄흡착조(200)로부터 유입되는 처리수에 활성이온 초미세입자를 폭기하여 용해시키는 활성이온 접촉조(210) 및 상기 활성이온 접촉조(210)로부터 유입되는 처리수를 재이용수로 사용하기 위해 저장하는 활성이온처리수 저장조(220)를 포함하여 구성된다.

혼합반응조(110)는 저류조(100)로부터 유입되는 축산폐수에 활성파우더를 투입하여 슬러지의 물성을 와해시키는 구성이다.

더 상세하게는, 저류조(100)로부터 유입되는 축산폐수에 활성파우더를 투입하여 pH가 9.0~10.0이 되도록 맞추고 2~3시간 동안 반응시킴으로써, 탈수성이 불량한 축산폐수 슬러지의 고점성 물성을 와해시켜 탈수효율을 개선할 수 있게 된다.

여기서, 활성파우더는 피트모스 100중량부에 안트라싸이트 분말 5~15중량부, 수산화칼륨 0.5~1중량부, 생석회 또는 소석회 2~5중량부를 혼합하여 제조한다.

활성파우더의 주재료인 피트모스는 유기광물로서, 친수성과 친유성을 동시에 가지고 있고 치환 능력이 우수하며, 접착성이 강하고 유분이 다량으로 함유된 고형물(슬러지)을 탈수성이 좋은 성질로 개질할 수 있다.

피트모스는 대체적으로 염기치환용량(CEC)이 150-180me/100g으로 크고, 양이온 치환용량이 커서 축산폐수 중의 양이온성 영양염류인 암모니아성 질소의 치환 처리에 좋은 효율을 발휘할 수 있다. 또한, 피트모스는 부피의 89%정도를 차지하는 수분세포를 가지고 있고, 다량의 유기성 섬유소와 고정탄소, 물과 공기가 이상적인 비율로 함유되어 있어 통기성 및 보수력이 매우 우수해서 탈수성이 매우 불량한 축산폐수 슬러지의 고점성 물성을 와해시켜 탈수효율을 개선할 수 있다.

안트라사이트(Anthracite) 분말은 입자의 비표면적을 넓혀 첨가효율을 증가시킬 수 있도록 입자크기가 100~150mesh로 분쇄된 것을 사용하도록 한다. 상기 안트라사이트(Anthracite) 분말은 석탄 중 탄화도가 높은 탄종으로 고정탄소가 많이 함유되어 있고 불순물에 속하는 회분(ASH)이 적은 품질로서, 탈취성능을 높일 수 있다.

수산화칼륨과 생석회 또는 소석회는 수분을 잘 흡수하고 물에 용해되면 염기성을 나타내며, 단백질을 녹이는 성질을 갖고 있어 소량으로도 슬러지의 고점성 물성을 와해시켜 탈수효율의 개선을 돕는 역할을 한다.

고액분리조(120)는 상기 혼합반응조(110)로부터 유입되는 축산폐수를 필터프레스로 고액분리하는 구성으로, 고액분리하여 여과처리된 탈수케?揚? 약 5~6개월 동안 발효숙성하여 재사용하게 되고, 탈수케?揚? 제외한 나머지 축산폐수만 1차 분해조로 유입되게 된다.

1차 분해조(130)는 상기 고액분리조(120)로부터 유입되는 축산폐수에 본체(10), 커버(20), 전자석모듈(30), 진동전달부(40), 진동발생부(50) 및 제어기(2)를 포함한 폐수 분해 정화장치(1)를 통해 진동을 발생시켜 오염물을 분해하는 구성이다.

또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 1차 분해조(130)의 일측에 음이온 및 오존발생기(3)가 더 설치되는 경우에는, 제어기(2)에 음이온 및 오존발생기(3)의 동작을 제어하는 제어스위치(도시하지 않음)가 더 구비될 수 있다. 그리고, 연결관(21)의 하부 쪽에는 음이온 및 오존발생기(3)에서 생성된 음이온 및 오존이 1차 분해조(130)의 내부로 공급되어 배출되도록 하는 복수 개의 배출공(도면부호 없음)이 형성될 수 있다. 음이온 및 오존발생기(3)가 더 설치됨을 통해, 오존의 강력한 산화 특성을 제공할 수 있게 된다.

이에 더해, 폐수 분해 정화장치(1)가 도 2에 도시된 바와 같이 1차 분해조(130)의 내측 하부에 단독으로 설치될 수 있고, 또 다르게는 도 3에 도시된 바와 같이 연결관(21)을 따라 복수 개의 폐수 분해 정화장치(1)가 소정 간격 이격되어 설치될 수 있다.

필요에 따라, 1차 분해조(130)에 알칼리토금속화합물을 더 투여하거나 담지할 수 있다. 이를 통해, 상기 고액분리조(120)로부터 유입되는 축산폐수의 수소이온 농도를 조정하고 오존의 산화 촉진 촉매로 작용되도록 한다.

여기서, 알칼리토금속화합물은 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO) 및 탄산칼슘(CaCO₃) 중 하나 또는 둘 이상일 수 있고, 알칼리토금속화합물의 투여 또는 담지용량은 5~20mg/L의 농도로 사용될 수 있다.

폐수 분해 정화장치(1)의 본체(10)는 내부에 후술되는 전자석모듈(30)과 진동발생부(50)가 수납되는 구성으로, 이러한 본체(10)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상면이 개방되어 내부에 소정 크기의 수용공간이 형성되는 사각 박스 모양으로 이루어지고, 이러한 본체(10)의 측면에는 소정 지름의 구멍(도면부호 없음)이 형성되어 후술되는 진동전달판(42, 42')의 고정볼트(41)의 일단이 관통 삽입된다.

커버(20)는 본체(10)의 개방된 상면을 커버하는 구성으로, 이러한 커버(20)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 본체(10)의 상면을 커버하는 소정 크기의 사각 판 모양으로 형성되고, 이러한 커버(20)의 가운데 부분에는 소정 지름의 연결관(21)이 상하면을 관통하도록 설치되고, 상기 연결관(21)을 통해 본체(10)의 상면을 커버하도록 커버(20)가 설치되더라도 본체(10) 내부에 수용된 전자석모듈(30)의전원선이 외부로 인출되게 된다. 이때, 연결관(21)의 내측 하부에는 실리콘 등의 실링재가 소정량 충전되어 연결관(21)을 통해 본체(10)의 내부로 축산폐수가 유입되지 않도록 한다.

전자석모듈(30)은 본체(10)의 내부에 설치되어 후술되는 진동발생부(50)에 자력을 인가하여 진동을 발생시키는 구성으로, 이러한 전자석모듈(30)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 소정 크기를 가지는 베이스판(31)과, 상기 베이스판(31)의 상면에 방사상으로 소정 간격을 두고 배치되는 복수 개의 비자성체(32)와, 상기 복수 개의 비자성체(32) 사이에 배치되는 복수 개의 전자석(33)을 포함한다. 이때 전자석(33)은 소정 크기를 가지는 철심과, 상기 철심의 외측면을 감싸도록 권취되는 코일로 이루어지고, 상기 코일의 양단은 전원선의 일단에 연결되며, 이러한 전원선의 타단은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 커버(20)의 연결관(21)을 통해 1차 분해조(130) 밖에 설치되는 제어기(2)에 연결되어 선택적으로 전원이 인가되게 된다.

상기와 같은 전자석(33)은 4개의 제1, 2, 3, 4 전자석부(33A, 33B, 33C, 33D)로 구성되고, 이러한 제1, 2, 3, 4 전자석부(33A, 33B, 33C, 33D)는 본체(10)의 내측면과 마주하도록 방사상으로 배치되며, 이에 의해 후술되는 진동발생부(50)의 강자성체(53)와 마주하는 제1, 2, 3, 4 전자석부(33A, 33B, 33C, 33D)에 전원이 교대로 인가되게 됨에 따라 강자성체(53)에 인력이 작용하게 되면서 진동발생부(50)가 직교하는 방향으로 왕복 슬라이딩되게 되면서 진동이 발생하게 된다.

또한, 베이스판(31), 비자성체(32) 및 전자석(33)으로 구성되는 전자석모듈(30)이 상하 방향으로 복수 개 적층되어 하나의 모듈로 구성될 수 있고, 이에 의해 전자석(33)에 인가되는 전류의 세기를 조절하거나 또는 전원이 인가되는 전자석(33)의 수를 조절하여 자력의 세기를 조절할 수 있게 된다.

그리고, 전자석모듈(30)이 상하 방향으로 복수 개 적층될 때에는 베이스판(31)의 가운데 부분에 소정 지름의 구멍(도면부호 없음)이 형성되고, 이를 통해 제1, 2, 3, 4 전자석부(33A, 33B, 33C, 33D)의 코일에 전원선이 각각 연결된 다음 구멍을 통해 연결관(21) 쪽으로 전원선이 인출되게 된다.

한편, 전자석(33)의 제1, 2, 3, 4 전자석부(33A, 33B, 33C, 33D)에는 전원이 교대로 빠르게 인가 및 차단되도록 제어되는데, 더욱 상세하게는 도 8에 도시된 바와 같이 제1 전자석부(33A)에 전원이 인가되는 경우에는 이와 대향된 방향의 제3 전자석부(33C)의 전원이 차단되게 되고, 제2 전자석부(33B)에 전원이 인가되는 경우에는 이와 대응되는 방향의 제4 전자석부(33D)의 전원이 차단되도록 제어된다.

또한, 제1 전자석부(33A) 또는 제3 전자석부(33C) 중에서 선택된 어느 하나의 전자석부에 전원이 인가될 때에는 제2 전자석부(33B) 또는 제4 전자석부(33D) 중에서 선택된 어느 하나의 전자석부에 전원이 동시에 인가되도록 제어되거나 또는 소정의 시간차를 두고 전원이 인가되도록 제어될 수 있다.

진동전달부(40)는 본체(10) 내부의 전자석모듈(30)과 후술되는 진동발생부(50)의 구성을 통해 발생하는 진동을 본체(10)의 외측으로 전달하여 1차 분해조(130)의 내부에 저장된 축산폐수에 전달하는 구성으로, 이러한 진동전달부(40)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 소정 길이를 가지면서 일단이 본체(10)의 내부를 관통하여 진동발생부(50)에 체결되는 복수 개의 고정볼트(41)와, 상기 고정볼트(41)의 길이를 따라 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 진동전달판 및 상기 복수 개의 진동전달판에 각각 설치되는 소정 크기의 영구자석(44)을 포함한다.

이때, 상기 진동전달판은 수평 방향으로 소정 길이를 가지는 직사각형 판 모양으로 형성되는 진동전달판(42)으로 구성되고, 이와 동시에 서로 다른 길이를 가지도록 형성되어 본체(10)의 외측면으로부터 멀어질수록 길이가 긴 진동전달판(42)이 배치되며, 이에 의해 인접한 다른 진동전달판의 간섭을 받지 않으면서도 넓은 면적의 진동전달판(42)을 설치할 수 있게 되고, 그 결과 넓은 면적의 진동전달판(42)을 통해 축산폐수에 진동을 더욱 폭넓게 전달할 수 있게 된다.

또한, 후술되는 진동발생부(50)가 전자석모듈(30)을 통해 직교 방향으로 빠르게 왕복 슬라이딩될 때 진동전달판(42)의 길이 및 폭이 넓게 형성되게 됨에 따라, 물의 저항이 진동전달판(42)에 그대로 부하로 작용하게 되어 왕복 슬라이딩 동작속도가 크게 감소되고, 이에 의해 오염물을 분해하는 데에 필요한 적정의 진동 속도가 발생하지 못할 수 있는데, 이러한 문제를 방지하기 위해 진동전달판(42)에는 소정 간격을 두고 복수 개의 관통공(H)이 형성되고, 이에 의해 진동전달판(42)에 작용하는 물의 부하가 감소되도록 구성될 수 있다.

이때, 관통공(H)은 물의 부하를 감소시키는 작용에 더하여, 축산폐수에 무수한 기포를 발생시키는 작용을 하는데, 이는 진동전달판(42)을 통해 전달되는 진동에 의해 진동전달판(42)과 접촉되는 축산폐수가 진동전달판(42)에 부딪치게 됨과 동시에 일부의 축산폐수는 관통공(H)을 불규칙적으로 반복하여 통과하게 되고, 이에 의해 오 폐수에 포함된 오염물이 분해되게 되며, 이와 동시에 많은 기포가 수중에 발생하게 되면서 축산폐수의 정화(정수) 작용을 촉진하게 된다.

또한, 영구자석(44)은 진동전달판(42)을 전체적으로 자화시켜 진동전달판(42)과 접촉되는 축산폐수에 자력이 전달되도록 하고, 이를 통해 자력에 영향을 받는 일부의 오염물이 자력에 의해 물과 분리되게 된다.

진동발생부(50)는 본체(10)의 내부에 설치되면서 진동전달부(40)와 연동되도록 구성되고, 복수 개의 전자석(33)을 통해 교대로 작용하는 인력에 의해 직교하는 방향으로 빠르게 왕복 슬라이딩 동작되어 진동을 발생시키는 구성이다.

또한, 위에서는 진동발생부(50)에 40~120Hz 가변형 다주파 기능을 가지는 전자석(도시하지 않음)이 배치될 수 있고, 이를 통해 전자석모듈(30)의 전자석(33)과 진동발생부(50)의 전자석에 교대로 전원이 인가되어 진동의 세기와 속도 등을 더욱 폭넓게 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.

제어기(2)는 1차 분해조(130)의 외부에 설치되어 1차 분해조(130)의 내부에 설치되는 폐수 분해 정화장치(1)에 전원을 인가하여 진동을 제어하는 구성으로, 이러한 제어기(2)에는 전원을 공급 또는 차단하는 전원스위치(도시하지 않음)와, 진동의 세기를 조절하는 스위치(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.

1차 분해조(130)를 통해 모터 등의 동력발생장치를 사용하지 않는 대신, 제어기(2)를 통해 전자석모듈(30)에 전원을 인가 및 차단 제어하여 전자석모듈(30)의 전자석(33)과 진동발생부(50)의 전자석에 교대로 작용하는 인력에 의해 왕복 슬라이딩시키고, 이를 통해 진폭이 큰 진동을 발생시켜 축산폐수에 전달하게 되므로 오염물이 진동에 의해 분해되는 속도가 단축되게 된다.

1차 반응·응집조(140)는 상기 1차 분해조(130)로부터 유입되는 축산폐수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 구성이다.

이때, 상기 1차 분해조(130)로부터 유입되는 축산폐수를 무기응집제를 통해 화학응집하여 침전물을 발생시킬 수 있다.

여기서, 무기응집제로는 폴리염화알루미늄, 염화제2철 및 황산제2철 중 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있고, 무기응집제의 사용용량은 5~10mg/L의 농도로 사용될 수 있다.

1차 침전조(150)는 상기 1차 반응·응집조(140)로부터 유입되는 축산폐수에서 침전물을 침전시켜 분리시키는 구성이다.

2차 분해조(160)는 상기 1차 침전조(150)로부터 유입되는 축산폐수를 미생물과 반응시켜 오염물을 산화 및 분해하는 구성이다.

상기 1차 침전조(150)로부터 유입되는 축산폐수에 대하여 0.5~5vol%의 비율로 미생물제제를 투입하고 반응시켜 오염물을 산화 및 분해하는 것이다.

여기서, 미생물 제제는 사상균주를 진공용기에서 6~12시간의 숙성과정을 걸쳐 35~60℃에서 배양한 후, 상온에서 3시간~2일간 2차 배양하여 제조되는 호기성 미생물로서, 그램 양성구균, 내생포자 형성 그램 양성구균, 방선균, 내열성 방선균류, 호기적 화학합성 세균 중 어느 하나 이상으로 이루어진다. 호기성 미생물의 대표 종으로는 Pseudomonas sp., Serratia sp., Stenotrophomonas sp., Bacillus sp., Nitrosomonas sp., Streptomices sp. 등이 있다.

이를 통해, 상기 1차 침전조(150)로부터 유입되는 축산폐수의 오염물을 산화 및 분해함과 동시에 악취제거를 동시에 이룰 수 있게 된다.

음이온산소 접촉조(170)는 상기 2차 분해조(160)로부터 유입되는 축산폐수에 활성이온화공기를 공급하여 오염물을 분해하는 구성이다.

더 상세하게는, 음이온 및 산소발생기가 구비된 음이온산소 접촉조(170)를 통해 활성화된 음이온 및 산소를 공급하여 상기 2차 분해조(160)로부터 유입되는 축산폐수를 용해시켜 오염물을 분해하게 된다.

여기서, 상기 2차 분해조(160)로부터 유입되는 축산폐수에 활성이온화공기를 공급하여 오염물을 분해한 결과물을 처리수로 지칭한다.

2차 반응·응집조(180)는 상기 음이온산소 접촉조(170)로부터 유입되는 처리수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 구성이다.

이때, 상기 음이온산소 접촉조(170)로부터 유입되는 처리수를 무기응집제를 통해 화학응집하여 침전물을 발생시킬 수 있다.

2차 침전조(190)는 상기 2차 반응·응집조(180)로부터 유입되는 처리수에서 침전물을 침전시켜 분리시키는 구성이고, 활성탄흡착조(200)는 상기 2차 침전조(190)로부터 유입되는 처리수에서 부유물질을 흡착하여 여과시키는 구성이다.

활성이온 접촉조(210)는 상기 활성탄흡착조(200)로부터 유입되는 처리수에 활성이온 초미세입자를 폭기하여 용해시키는 구성이다.

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이를 통해, 용해 효율을 높이고 활성이 극대화된 용해활성수를 생산하여 재이용수로 사용할 수 있도록 한다.

활성이온처리수 저장조(220)에서는 상기 활성이온 접촉조(210)로부터 유입되는 처리수를 재이용수로 사용하기 위해 임시 저장하게 된다.

상기 활성이온 접촉조(210)로부터 유입되는 처리수는 단순 방류하지 않고, 탈취 및 축사를 세척하는 용도로 재이용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 축산현장에서 발생하는 처리가 어려운 고농도의 오염물질을 함유하고 있는 폐수를 최적의 복합공정을 통해 효율적으로 정화하여 처리하고, 처리수 중 일부 또는 전부를 탈취 및 축사 세척용 재이용수로 활용할 수 있는 효과가 있다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 쉽게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

1: 폐수 분해 정화장치 2 : 제어기
3: 음이온 및 오존발생기 10: 본체
20: 커버 21: 연결관
30: 전자석모듈 31: 베이스판
32: 비자성체 33: 전자석
33A: 제1 전자석부 33B: 제2 전자석부
33C: 제3 전자석부 33D: 제4 전자석부
40: 진동전달부 41: 고정볼트
42 : 진동전달판 43: 스페이서
44: 영구자석
50: 진동발생부 H: 관통공
100 : 저류조 110 : 혼합반응조
120 : 고액분리조 130 : 1차 분해조
140 : 1차 반응·응집조 150 : 1차 침전조
160 : 2차 분해조 170 : 음이온산소 접촉조
180 : 2차 반응·응집조 190 : 2차 침전조
200 : 활성탄흡착조 210 : 활성이온 접촉조
220 : 활성이온처리수 저장조

Claims

축산폐수가 유입되어 저장되는 저류조(100);
상기 저류조(100)로부터 유입되는 축산폐수에 활성파우더를 투입하여 슬러지의 물성을 와해시키는 혼합반응조(110);
상기 혼합반응조(110)로부터 유입되는 축산폐수를 필터프레스로 고액분리하는 고액분리조(120);
상기 고액분리조(120)로부터 유입되는 축산폐수에 본체(10), 커버(20), 전자석모듈(30), 진동전달부(40), 진동발생부(50) 및 제어기(2)를 포함한 폐수 분해 정화장치(1)를 통해 진동을 발생시켜 오염물을 분해하는 1차 분해조(130);
상기 1차 분해조(130)로부터 유입되는 축산폐수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 1차 반응·응집조(140);
상기 1차 반응·응집조(140)로부터 유입되는 축산폐수에서 침전물을 침전시켜 분리시키는 1차 침전조(150);
상기 1차 침전조(150)로부터 유입되는 축산폐수를 미생물과 반응시켜 오염물을 산화 및 분해하는 2차 분해조(160);
상기 2차 분해조(160)로부터 유입되는 축산폐수에 활성이온화공기를 공급하여 오염물을 분해하는 음이온산소 접촉조(170);
상기 음이온산소 접촉조(170)로부터 유입되는 처리수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 2차 반응·응집조(180);
상기 2차 반응·응집조(180)로부터 유입되는 처리수에서 침전물을 침전시켜 분리시키는 2차 침전조(190);
상기 2차 침전조(190)로부터 유입되는 처리수에서 부유물질을 흡착하여 여과시키는 활성탄흡착조(200);
상기 활성탄흡착조(200)로부터 유입되는 처리수에 활성이온 초미세입자를 폭기하여 용해시키는 활성이온 접촉조(210); 및
상기 활성이온 접촉조(210)로부터 유입되는 처리수를 재이용수로 사용하기 위해 저장하는 활성이온처리수 저장조(220);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템.
제1항에 있어서,
상기 혼합반응조(110)는,
저류조(100)로부터 유입되는 축산폐수에 활성파우더를 투입하여 pH가 9.0~10.0이 되도록 맞추고 2~3시간 동안 반응시키되,
상기 활성파우더는,
피트모스 100중량부에 안트라싸이트 분말 5~15중량부, 수산화칼륨 0.5~1중량부, 생석회 또는 소석회 2~5중량부를 혼합하여 제조한 것을 특징으로 하는 축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템.
제1항에 있어서,
상기 1차 분해조(130)는,
상기 고액분리조(120)로부터 유입되는 축산폐수에 폐수 분해 정화장치(1)를 통해 진동을 발생시켜 오염물을 분해하되,
상기 폐수 분해 정화장치(1)는,
상면이 개방되어 내부에 소정 크기의 수용공간이 형성되는 박스 모양의 본체(10);
상기 본체(10)의 개방된 상면을 커버하는 소정 크기의 커버(20);
상기 본체(10) 내부에 설치되면서 방사상으로 복수 개의 전자석(33)이 설치되는 전자석모듈(30);
상기 본체(10)의 외측에 설치되면서 상기 전자석모듈(30)을 통해 발생하는 진동을 외부로 전달하는 진동전달부(40);
상기 본체(10)의 내부에 설치되면서 상기 진동전달부(40)와 연동되도록 구성되고, 상기 복수 개의 전자석(33)을 통해 교대로 작용하는 인력에 의해 직교하는 방향으로 왕복 슬라이딩 동작되어 진동을 발생시키는 진동발생부(50); 및
상기 전자석모듈(30)에 전원을 선택적으로 인가하거나 차단하여 상기 진동발생부(50)를 왕복 슬라이딩시키는 제어기(2);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템.
제1항에 있어서,
상기 2차 분해조(160)는,
상기 1차 침전조(150)로부터 유입되는 축산폐수에 대하여 0.5~5vol%의 비율로 미생물제제를 투입하고 반응시켜 오염물을 산화 및 분해하되,
상기 미생물 제제는,
사상균주를 진공용기에서 6~12시간의 숙성과정을 걸쳐 35~60℃에서 배양한 후, 상온에서 3시간~2일간 2차 배양하여 제조되는 호기성 미생물인 것을 특징으로 하는 축산폐수, 고농도 유기성 폐수 처리시스템.
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