KR102398727B1 - 발효저장조 산기장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발효저장조 산기장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기성 폐기물을 수거하여 발효하는 과정에서 발효 요건중 하나인 공기와 수분을 적절하게 조절하여 발효균의 활동을 도와 유기물의 왕성한 분해작용을 유도함으로써 악취 발생을 억제하면서 비교적 짧은 시간내에 유기물 분해가 가능하도록 개선된 발효저장조 산기장치에 관한 것이다.

Description

발효저장조 산기장치{Fermentation storage air diffuser}
본 발명은 발효저장조 산기장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기성 폐기물을 수거하여 발효하는 과정에서 발효 요건중 하나인 공기와 수분을 적절하게 조절하여 발효균의 활동을 도와 유기물의 왕성한 분해작용을 유도함으로써 악취 발생을 억제하면서 비교적 짧은 시간내에 유기물 분해가 가능하도록 개선된 발효저장조 산기장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유기성 폐기물(Organic Waste)이란 유기물의 농도가 40% 이상인 물질을 말하며, 보통 음식물류 폐기물, 하수 슬러지, 식품산업 폐기물 등을 예시할 수 있다.
더구나, 급속한 산업화 및 물질문명의 발달로 식생활이 풍요로워지면서 다량의 음식물류 폐기물, 농축산 부산물, 하수 슬러지의 발생은 기하급수적으로 늘어나고 있다.
특히, 2009년 런던협약 비준으로 2013년부터 축산 분뇨 폐기물은 물론 음식물 쓰레기를 포함하는 유기성 폐기물은 법적으로 완전히 해양투기가 금지되었고, 소각의 경우에는 환경호르몬의 발생 및 처리 비용 증대로 인해 많은 제약을 받고 있다.
이에, 유기성 폐기물을 처리하여 자원으로 재활용하기 위한 다양한 선행기술들이 개시되었는데, 관련 선행기술로는 공개특허 제2005-0019497호, 공개특허 제2010-0003469호 등을 들 수 있다.
그런데, 이러한 유기성 폐기물을 처리하여 자원화하려면 먼저, 거대 하수처리장이 요구되는데, 이는 비용과 시간용 한계에 부딪혀 있다.
또한, 유기성 폐기물 처리시 발생되는 침출수는 또 다른 2차 오염원이 되고 있어 이에 대한 개선책까지 수반되어야 완벽한 유기성 폐기물 처리공법이 될 수 있는데, 현재까지 개시된 기술로는 역부족이다.
아울러, 국내 음식물쓰레기의 경우에는 동식물 지방류가 많아 고농도의 N-Hex를 함유하고 있기 때문에 이에 대한 처리 문제가 심각하며, 단순 기계적 처리방법으로는 심각한 악취 문제를 해결할 수 없다.
특히, 유기성 폐기물의 퇴비화 혹은 사료화를 위한 처리 메커니즘에는 필수불가결하게 호기성 미생물을 이용한 발효과정을 포함해야 하며, 발효과정에서는 필수적으로 산기장비(Air Diffusing Technology)가 요구된다.
이와 관련된 선행기술로 등록특허 제1113534호 외에 등록특허 제1295477호, 등록특허 제1156250호가 있지만, 이들 기술들이 개시되어 있음에도 불구하고 발효장에 쌓인 유기성 폐기물은 누적 고착(떡짐 현상)에 의해 바닥 콘크리트에 배관된 산기장치로부터 대략 3m 높이로 쌓이게 되어 6-7일 정도 발효과정을 거치는 동안 눌려 산기가 제대로 이루어지지 못해 처리 효율이 떨어지는 한계를 여전히 가지고 있는 실정이다.
이것은 인위적으로 외력을 가해 눌려 떡진 것들을 풀어 헤치지 않고는 단순 산기만으로 해결될 수 없는 사항이기 때문에 아무리 많은 선행기술들이 존재한다고 하더라도 쉽사리 풀리지 않는 당해 분야에서는 여전히 골칫덩이로 남은 문제이다.
대한민국 등록특허 제10-1113534호(2012.01.31.) '유기성 폐기물 퇴비화 방법' 대한민국 등록특허 제10-1295477호(2013.08.05.) '유기성 폐기물 퇴비화 장치 및 방법' 대한민국 등록특허 제10-1371294호(2014.03.03.) '유기성 잔재물 발효장의 산기장치' 대한민국 등록특허 제10-1576986호(2015.12.07.) '이동 설치형 유기성 폐기물의 퇴비화 산기 장치'
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 유기성 폐기물을 수거하여 발효하는 과정에서 발효 요건중 하나인 공기와 수분을 적절하게 조절하여 발효균의 활동을 도와 유기물의 왕성한 분해작용을 유도함으로써 악취 발생을 억제하면서 비교적 짧은 시간내에 유기물 분해가 가능하도록 개선된 발효저장조 산기장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 저장조(100)의 바닥면에 설치되는 다수의 산기부(110)와, 상기 산기부(110)에 연결 배관되고 내관(122)과 외관(124)으로 이루어진 이중관(120)과, 상기 이중관(120)의 내관(122)에 연결되어 산기용 공기를 공급하는 공기펌프(130)와, 상기 이중관(120)의 외관(124)과 연결되어 침출수를 배수하는 침출수배출관을 포함하는 발효저장조 산기장치에 있어서; 상기 산기부(110)에는 내관(122)이 노출되게 외관(124)의 일부가 절개 형성되어 침출수를 배수할 수 있도록 구성되고; 상기 산기부(110)의 내관(122)에는 공기 공급 여부에 따라 출몰되면서 공기를 분사하여 산기하는 적어도 하나 이상의 공기토출관(200)이 설치된 것을 특징으로 하는 발효저장조 산기장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 유기성 폐기물을 수거하여 발효하는 과정에서 발효 요건중 하나인 공기와 수분을 적절하게 조절하여 발효균의 활동을 도와 유기물의 왕성한 분해작용을 유도함으로써 악취 발생을 억제하면서 비교적 짧은 시간내에 유기물 분해가 가능하도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 발효저장조 산기장치의 예시적인 설치 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발효저장조 산기장치를 구성하는 산기부의 요부 발췌도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발효저장조 산기장치를 구성하는 산기부의 침출수 배수구조를 설명하는 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발효저장조 산기장치를 구성하는 산기부의 동작구조를 설명하는 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발효저장조 산기장치는 유기성 폐기물을 처리할 때 최초 발효처리하는 발효저장조에 설치된다.
즉, 유기성 폐기물은 본 출원인 선등록받은 등록특허에도 개시되어 있는 바와 같이, 유기성 폐기물을 수거한 후 원료저장조로 반입하는 입고단계, 선별 및 파쇄하는 단계, 파쇄된 폐기물에 첨가물을 첨가 배합하는 단계, 배합된 폐기물을 발효시키는 단계, 발효된 부산물을 후숙하는 단계, 후숙된 부산물을 숙성하는 단계, 숙성된 퇴비를 포장 및 출하하는 단계를 거쳐 퇴비화된다.
이때, 배합된 폐기물을 발효시키는 단계는 발효저장조에서 수행되며, 발효장의 바닥 콘크리트에는 산소를 공급할 수 있는 산기장치가 설치된다.
이러한 산기장치를 포함한 발효저장조의 구성은 유기성 폐기물을 퇴비화하는 과정에서 필수적으로 구비된다.
본 발명은 이와 같은 발효저장조에서 통기성을 개선하여 발효 촉진을 도모할 수 있도록 한 산기장치를 제공한다.
본 발명에 따른 산기장치는 저장조(100)의 바닥면에 설치되는 다수의 산기부(110)와, 상기 산기부(110)에 연결 배관되고 내관(122, 도 3 참조)과 외관(124, 도 3 참조)으로 이루어진 이중관(120)과, 상기 이중관(120)의 내관(122)에 연결되어 산기용 공기를 공급하는 공기펌프(130)와, 상기 이중관(120)의 외관(124)과 연결되어 침출수를 배수하는 침출수배출관을 포함한다.
이때, 상기 산기부(110)는 상기 내관(122)에 연결 접속된 다수의 공기토출관(200)을 포함한다.
특히, 상기 공기토출관(200)은 상방향으로 출몰 가능하게 구성되어 공기 공급시에는 상승한 상태에서 토출하고, 공기 토출이 종료되면 자동으로 하강하여 산기부(110) 속으로 인입되게 함으로써 중장비(페로이다 혹은 덤프 등)가 이동할 때 손상되지 않도록 구성된다.
뿐만 아니라, 상기 산기부(110)는 저장조(100)의 바닥면에서 구배, 즉 미세하게 테이퍼져 가장 낮게 위치됨으로써 발효 과정에서 발생되는 침출수가 자연스럽게 집수될 수 있도록 구성된다.
이 경우, 상기 산기부(110)는 콘크리트 바닥면을 일정깊이로 파고, 거기에 장입고정되는 집수하우징(112, 도 4 참조)을 포함할 수 있다.
특히, 상기 집수하우징(112)의 상단에는 턱이 형성되어 하우징커버(114)를 안착시킬 수 있도록 구성되며, 하우징커버(114)가 안착되었을 때 그 상단면은 저장조(100)의 바닥면과 동일평면을 유지하도록 구성됨이 특히 바람직하다.
그리고, 상기 이중관(120)은 도 1과 같이 싱글 토출시스템 혹은 도 2와 같이 더블 토출시스템으로 구성할 수 있다.
즉, 하나의 공기펌프(130)를 통해 하나의 이중관(120)으로 다수개의 산기부(110)에 공기를 공급하여 동시 다발적으로 산기할 수 있도록 구성할 수도 있고; 혹은 또다른 서브펌프(132)를 더 구비하여 하나의 공기펌프(130)와 다른 배관 경로를 갖도록 하여 몇 개씩 그룹화된 산기부(110)를 동시 혹은 시간차를 두고 산발적으로 산기할 수 있도록 구성할 수도 있다.
이 경우, 공기펌프(130)와 서브펌프(132)는 침출수로부터 보호될 수 있도록 지면으로부터 일정 높이 이격된 위치에 설치되어야 하는데, 저장조(110)의 벽체 상면에 설치됨이 바람직하다.
또한, 상기 공기펌프(130)가 이중관(120)의 내관(122)과 접속되는 지점 뒤단의 외관(124)에는 제1솔밸브(V1)이 설치되고, 이중관(120)의 반대쪽 외관(124)에는 제2솔밸브(V2)가 설치된다.
즉, 이중관(120)의 양단 구조는 동일하게 형성되며, 동일하게 각각 침출수배출관(미도시)에 접속되는데, 침출수배출관과 접속되는 지점으로부터 일정거리 떨어진 지점의 외관(124)에 각각 제1,2솔밸브(V1,V2)가 설치되고, 제1,2솔밸브(V1,V2)를 지난 지점의 내관(122)에는 외관(124)을 관통하여 접속관(126)이 각각 용접 고정되고, 이 접속관(126)의 단부에 공기펌프(130)의 배출단이 연결된다.
이때, 두 개의 접속관(126) 중 어느 일측에만 공기펌프(130)가 연결되며, 나머지 하나는 아이들한 상태로 밀폐유지되는데, 이렇게 두 개의 접속관(126)을 동일한 구조로 설치하는 이유는 공기펌프(130)가 설치 위치에 제약을 받지 않고 임의로 자유롭게 설치될 수 있도록 하기 위함이다.
마찬가지로, 제3,4솔밸브(V3,V4)와 서브펌프(132)가 상술한 방식과 동일하게 도 2의 예시와 같이 설치될 수 있다. 여기에서, 솔밸브는 솔레노이드밸브를 말하며, 공정제어기인 PLC에 의해 제어되도록 설계될 수 있다.
이에 따라, 내관(122)으로는 공기만 공급되고, 외관(124)으로는 침출수가 배출될 수 있게 된다.
한편, 상기 산기부(110)는 도 3 및 도 4에 예시된 바와 같이, 집수하우징(112) 내부에서는 내관(122)이 노출되도록 외관(124) 일부가 절개되어 있어 절개된 양측을 통해 침출수가 유입되어 이중관(120)의 각 단부를 통해 침출수배출관으로 배수될 수 있게 구성된다.
뿐만 아니라, 상기 집수하우징(112)의 양측 장변에는 적어도 하나 이상의 슬릿(118)이 형성되어 발효 과정에서 발생된 침출수가 쉽게 집수하우징(112) 내부로 흘러들어갈 수 있도록 구성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 하우징커버(114)에는 공기토출관(200)에 대응되게 다수의 토출관출몰공(116)이 타공된다.
아울러, 상기 공기토출관(200)은 도 5의 예시와 같이, 내관(122)과 연통된 상태로 용접 고정되는 하부관(210)과, 상기 하부관(210)의 내경 하단부에 돌출된 하부걸림단(212)과, 상기 하부관(210)의 상단에 끼워져 상하로 슬라이딩가능한 상부관(220)과, 상기 상부관(220)의 상단부 둘레에 형성된 다수개의 분사공(222)과, 상기 상부관(220)의 상단을 밀폐하도록 일체로 형성된 헤드(230)와, 상기 헤드(230)의 상단면 중앙에 요입 형성된 수납홈(232)과, 상기 수납홈(232)을 관통하여 형성된 끼움공(234)과, 일단은 상기 하부걸림단(212)에 걸림 고정되고 타단은 상기 끼움공(234)을 관통한 뒤 핀고정된 상태로 상기 수납홈(232)에 수납되는 압축스프링(240)을 포함한다.
이를 위해, 상기 압축스프링(240)의 일단은 핀(Pin)을 끼울 수 있도록 링 형상으로 가공된다.
특히, 상기 헤드(230)는 상기 상부관(220)보다 큰 직경을 갖도록 하여 토출관출몰공(116)에 끼워져 이를 밀폐함으로써 평상시 발효과정에서 발효물질이 이 토출관출몰공(116)을 통해 집수하우징(112) 내부로 유입되는 것을 차단하게 된다.
뿐만 아니라, 공기가 공급되어 상부관(220)이 공기압에 의해 상승하게 되면 그때 헤드(230) 위에 있던 발효물질들은 옆으로 헤쳐지며, 동시에 분사공(222)을 통해 상부관(220) 둘레에서 고압의 공기가 분사되기 때문에 토출관출몰공(116) 주변의 발효물질들은 충분히 밀려나게 되므로 이들이 역유입되는 현상은 발생하지 않는다.
이와 같이, 평상시에는 공기공급이 없기 때문에 바닥면과 동일평면 상태로 유지되고 있다가 발효시 주기적으로 제어신호에 따라 출몰하면서 공기를 공급하게 된다.
그러면 막힘없이 공기를 원활하게 공급할 수 있고, 특히 출몰과정에서 눌려 떡지려는 발효물질들을 들어 올려 성글게 해 주므로 산기효과가 매우 높아 발효 효율을 극대화시키게 된다.
그리고, 이 과정에서 발생된 침출수는 집수하우징(112) 내부로 유입된 후 외관(124)을 타고 배출되어 저장탱크에 모인 후 별도 처리하여 퇴비용 액비 조성에 활용할 수 있다.
또한, 침출수 배수과정에서는 당연히 제1,2,3,4솔밸브(V1,V2,V3,V4)가 개방되어야 함은 물론이다.
100: 저장조 110: 산기부
120: 이중관 130: 공기펌프
140: 침출수배출관

Claims (2)

  1. 저장조(100)의 바닥면에 설치되는 다수의 산기부(110)와, 상기 산기부(110)에 연결 배관되고 내관(122)과 외관(124)으로 이루어진 이중관(120)과, 상기 이중관(120)의 내관(122)에 연결되어 산기용 공기를 공급하는 공기펌프(130)와, 상기 이중관(120)의 외관(124)과 연결되어 침출수를 배수하는 침출수배출관을 포함하고; 상기 산기부(110)에는 내관(122)이 노출되게 외관(124)의 일부가 절개 형성되어 침출수를 배수할 수 있도록 구성되며; 상기 산기부(110)의 내관(122)에는 공기 공급 여부에 따라 출몰되면서 공기를 분사하여 산기하는 적어도 하나 이상의 공기토출관(200)이 설치된 발효저장조 산기장치에 있어서;
    상기 공기토출관(200)은 내관(122)과 연통된 상태로 용접 고정되는 하부관(210)과, 상기 하부관(210)의 내경 하단부에 돌출된 하부걸림단(212)과, 상기 하부관(210)의 상단에 끼워져 상하로 슬라이딩가능한 상부관(220)과, 상기 상부관(220)의 상단부 둘레에 형성된 다수개의 분사공(222)과, 상기 상부관(220)의 상단을 밀폐하도록 일체로 형성된 헤드(230)와, 상기 헤드(230)의 상단면 중앙에 요입 형성된 수납홈(232)과, 상기 수납홈(232)을 관통하여 형성된 끼움공(234)과, 일단은 상기 하부걸림단(212)에 걸림 고정되고 타단은 상기 끼움공(234)을 관통한 뒤 핀고정된 상태로 상기 수납홈(232)에 수납되는 압축스프링(240)을 포함하고;
    상기 이중관(120)은 상기 공기펌프(130) 외에 서브펌프(132)를 더 구비하여 하나의 공기펌프(130)와 다른 배관 경로를 갖도록 몇 개씩 그룹화된 산기부(110)를 시간차를 두고 산발적으로 산기할 수 있도록 더블 토출시스템을 구성한 것을 특징으로 하는 발효저장조 산기장치.
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