KR102569770B1

KR102569770B1 - 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템

Info

Publication number: KR102569770B1
Application number: KR1020180137049A
Authority: KR
Inventors: 서부석
Original assignee: 서부석
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2023-08-22
Also published as: KR20200053776A

Abstract

본 발명은 협잡물이 제외된 상태의 분뇨만을 정제하여 산화 및 정화 처리함으로써, 가축의 분뇨와 함께 존재하는 협잡물에 의한 수산화 라디칼 발생기의 막힘을 방지하고, 분뇨를 처리하여 만들어진 라디칼수로 축사의 청결과 가축의 건강 증진에 활용할 수 있는 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템에 관한 것으로, 보조산화조에서 협잡물이 최소화된 상태에서 상등액을 메인산화조로 이송하고, 메인산화조 내부에 위치한 버블이젝터로 상등액을 수산화(OH) 라디칼로 산화 및 정화시켜주기 때문에, 협잡물에 의한 버블이젝터의 막힘 발생을 원천 차단해주는 효과가 있다.

Description

수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템 {Animal Manure Disposal System using Hydroxide Radical}

본 발명은 축산분뇨 처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 넓은 면적은 보조산화조의 상부에 적은 면적의 메인산화조를 구비하고, 메인산화조는 보조산화조에서 공급받은 상등액에 수산화라디칼을 제공하여 산화시키며 공급받은 상등액이 일정 높이 이상되면 자유낙하 하여 보조산화조로 이동하도록 함으로써, 어느 정도 정제된 상등액만이 메인산화조에서 산화되도록 하여 수산화 라디칼과 분뇨의 상등액이 혼합시에 막힘현상을 방지하고 메인산화조로 공급된 수산화 라디칼이 보조산화조로 이동되어 넓은 면적의 보조산화조에서도 산화가 이루어지도록 한 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가축분뇨는 주로 단순 고액 분리로 생성된 탈수분에 부자재(톱밥, 왕겨 등)를 투여 및 퇴비화하여 유기성 비료로 만들어 처리하였다. 아울러 탈수분 중 일부는 해양투기되거나, 정화처리하여 방류수수질기준에 만족하는 경우 방류 처리하였다.

2012년 국가 협약에 따라 해양투기가 전면 금지됨으로써 새로운 처리방안이 모색되고 있다. 가축분뇨의 특성상 오염 부하량이 높아 방류기준을 맞추기에는 처리비용이 천문학적으로 증가하게 된다. 이에 국가적 차원에서 대안으로 내놓은 것이 자원순환농법에 연개한 가축분뇨의 자원화를 통한 재이용이다.

가축분뇨의 자원화를 위한 방안은 많이 제시되고 있으나, 경제성과 실효성의 문제로 실제 농가에서 적용이 어려운 실정이다. 특히, 가축분뇨의 자원화에 있어서 가장 큰 걸림돌은 악취로 인한 민원문제가 가장 크다.

가축분뇨의 처리는 지속적인 연구개발 투자가 이루어져 왔으나, 실제 사육 농가를 위한 대처 방안이 명확히 제시되지 못하여 온 것이 현실이다. 방류수준에 맞추어 처리하기에는 그 처리비용이 만만치 않고, 현실적인 대처방안으로 우리나라는 자원화(퇴비화)의 방안을 모색해 오고 있다.

선진국에서는 이미 실용화된 바이오가스를 이용한 에너지화 등 많은 부분이 연구되고 현장에 적용되고 있다. 이러한 외국기술들이 우리나라에 많이 들어와 연구되고 있지만, 분뇨의 특성상 외국과 우리나라의 성상의 차이로 인하여 결실을 맺지 못하는 부분이 많고, 설령 성공하였다 할지라도 설비 투자비용의 과다로 인하여 중소 농가에서는 활용하기 힘든 부분이 많다.

국가에서 대대적으로 사업화를 위해 공동자원화 시설의 건립을 추진하고 있으나, 민원문제와 비용 등 여러 현실적인 문제로 인하여 사업화의 차질을 빚고 있는 실정이다. 이에 중소농가에서 활용이 가능하도록 설비비용과 유지비용이 저렴하고 운전이 간단한 처리설비의 필요성이 시급하다. 가축분뇨의 처리에 대해 대안으로 제시된 현실적인 방안이 바로 퇴비화와 액비화이다.

우리나라의 경우 제한적인 여건과 화학비료의 등장으로 인해 그 활용빈도가 적은 실정이었다. 하지만 삶의 질이 향상되면서 유기농법으로 인해 유기질 비료의 필요성이 대두되는 요즘 다시금 가축분뇨를 비료로써 활용하는 안이 떠오르고 있다.

가축분뇨 중 가장 처리에 애로사항이 많은 것이 바로 양돈분뇨이다. 이유는 바로 악취로 인한 민원문제이다. 현재 양돈농가에 설문결과 1차적으로 시급한 사항이 바로 악취의 제거라고 말한다. 국가적으로 시행하고자 하는 액비화를 위한 공동자원화시설 또한 악취로 인한 민원문제가 가장 큰 걸림돌이 되고 있다. 악취 저감을 위해 많은 제제가 시판되고 있으나, 지속적인 소요비용으로 인하여 농가에서는 꺼리고 있는 실정이다.

상기와 같은 악취 문제를 해결하기 위하여 대한민국등록특허공보 제10-1164987호(2012.07.12.)에는 바실러스 균주를 이용한 자가 발열 호기 공법에 의한 가축분뇨 액비화 방법이 개시되어 있다.

상기 가축분뇨 액비화 방법은 바실러스 균주를 이용하여 악취를 제거하는 장점이 있지만, 미생물을 이용한 발효공법은 부숙과정에서 악취가 발생하는 문제가 있고, 부숙시간이 장시간에 걸쳐 진행되는 단점이 있다.

상기와 같이 악취 발생 문제와 부숙 시간이 장기간 소요되는 문제를 해결하기 위하여 대한민국등록특허공보 제10-1725161호(2017.04.12.)에는 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템이 개시되어 있다.

상기 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템은 돈분뇨로부터 고액 분리된 여액을 OH 라디컬과 교반시킴으로써 악취를 저감하고 종래 액비 생산기간인 30일을 10일 이내로 단축시킨 장점이 있지만, 돈분뇨로부터 고액 분리된 여액만을 처리하는 단점이 있고, 악취 및 거품 제거기가 교반기, 교반조 및 거품 제거조로 구성되어 처리 시스템이 복잡한 단점이 있다.

이에 본 출원인은 출원번호 10-2017-0057535(2017.05.08 출원, 비공개)에서 산화조 내부에서 돈분뇨 고액을 함께 수산화(OH) 라디칼을 이용하여 3일 만에 신속히 처리하여 액비화할 수 있으며, 수산화(OH) 라디칼을 마이크로버블 형태로 공급할 수 있으므로, 산화조의 처리 속도를 더욱 향상시킬 수 있는 이중구조를 갖는 마이크로 버블 이젝터를 이용한 돈분뇨 처리 시스템을 안출한 바 있다.

그러나 라디칼 발생기가 분뇨와 함께 산화조 내부에 위치한 상태에서 작동하기 때문에 가축의 털이나 이물질 등의 협잡물에 의한 이젝터의 막힘 현상이 발생하고, 그에 따라 수산화(OH) 라디칼이 제대로 분사되지 못하여 분뇨의 산화 및 정화가 제대로 이루어 지지 않을 뿐만 아니라, 라디칼 발생기의 청소를 위해 잦은 유지보수가 필요하다는 문제를 발견하게 되었다.

그에 따라 본 출원인은 산화조를 한쌍으로 배치하고, 정제된 분뇨와 라디칼을 혼합하여 산화 처리할 수 있는 축산분뇨 처리 시스템을 안출하게 되었다.

KR 10-1164987 B1 2012.07.12. KR 10-1725161 B1 2017.04.12.

본 발명의 목적은 산화조를 상하 한쌍으로 배치하여, 보조산화조에서 분뇨 내에 포함된 협잡물을 퇴적시킨 상등액만을 펌프로 메인산화조에 공급하고, 메인산화조 내에 위치한 라디칼 제공기(버블이젝터)로 분뇨를 처리할 수 있도록 하여 가축의 털이나 이물질 등의 협잡물에 의한 이젝터의 막힘 현상을 저감할 수 있는 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템를 제공하는 것이다.

아울러 본 발명의 목적은 산화된 상등액이 메인산화조와 보조산화조를 순환하면서 연속 산화가 이루어지므로, 분뇨의 산화 및 처리가 신속하게 이루어질 수 있는 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템를 제공하는 것이다.

나아가 본 발명의 목적은 여러 차례 산화 처리되어 생성된 상등액을 축사 내부에 스프레이 형태로 분사하고, 수산화(OH) 라디칼이 포함된 공기를 축사 내부에 공급하여, 축사의 살균 및 소독과 냄새 저감을 통해 쾌적한 축사 환경을 유지할 수 있는 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템를 제공하는 것이다.

본 발명은 축사(100)에서 사육되는 가축이 배설하는 분뇨(1)를 산화시켜 정화 처리하는 축산분뇨 처리 시스템에 있어서, 협작물이 제거된 상기 축사(100)로부터 유입된 분뇨(1)를 산화시키며, 내부에 이송펌프(210)가 설치되는 보조산화조(200); 상기 보조산화조(200)의 상부에 설치되며, 상기 보조산화조(200)보다 적은 면적으로 구비되고, 상기 보조산화조(200)의 상등액을 상기 이송펌프(210)로 공급받는 메인산화조(300); 상기 메인산화조(300)에 수산화(OH) 라디칼을 공급하는 라디칼발생기(400); 및 상기 메인산화조(300)의 내부에 위치하여, 상기 메인산화조(300)의 바닥으로부터 일정거리 이격된 위치에 설치되는 버블이젝터(500);를 포함하되, 상기 이송펌프(210)는 상기 보조산화조(200)의 바닥으로부터 일정 거리 이격된 위치에 설치되어 보조산화조(200)의 상등액을 상기 메인산화조(300)로 공급하며; 상기 버블이젝터(500)는, 상면에서 상기 라디칼발생기(400)로부터 수산화(OH) 라디칼을 공급받고, 상기 보조산화조(200)에서 공급받은 메인산화조(300)의 상등액을 측면 상부로 비스듬하게 공급받아 이를 혼합하여 하부로 토출한다.

여기서 본 발명의 상기 메인산화조(300)는, 외측 상부에 상기 보조산화조(200)를 향하도록 오버플로우관(310)이 설치되어 수위가 일정 높이 이상 높아지면 산화된 상등액이 상기 오버플로우관(310)을 통해 상기 보조산화조(200)로 낙하하여, 보조산화조(200)의 상등액이 메인산화조(300)와 보조산화조(200)를 순환한다.

아울러 본 발명의 상기 메인산화조(300)는, 하부에 상기 보조산화조(200)의 상부와 연통되도록 슬러지공(320)이 형성되어, 침전된 슬러지를 상기 보조산화조(200)로 낙하시킨다.

한편, 본 발명의 상기 보조산화조(200)는, 내측에서 공간을 복수개로 분할하도록 상하를 가로지르도록 형성된 격벽(220)을 형성하되, 상기 보조산화조(200)의 상부에는 분할된 공간마다 메인산화조(300)가 설치된다.

또한, 본 발명의 상기 버블이젝터(500)는, 상기 라디칼발생기(400)로부터 공급된 상기 수산화(OH) 라디칼을 내부로 유입시키는 라디칼흡입구(510)가 상면에 구비되고, 상기 메인산화조(300)로 유입된 상등액을 내부로 비스듬하게 유입시키는 상등액유입구(520)가 측면 상부에 형성되며, 상기 상등액과 상기 수산화(OH) 라디칼을 혼합하여 혼합액을 생성해주는 원통형의 1차혼합부(530)와, 상광하협의 형상으로 상기 혼합액의 압력을 증가시켜주는 증압부(540)와, 상기 1차혼합부(530)보다 작은 직경의 원통형상인 2차혼합부(550)와, 상기 2차혼합부(550)를 통과한 상기 혼합액을 아래로 토출하는 토출부(560)를 포함한다.

한편, 본 발명의 상기 축사(100)와 인접하게 위치하여, 상기 보조산화조(200)의 상등액을 이송 받아 산화시키는 2차산화조(700)를 더 포함하되, 상기 축사(100)의 내측 상부에 스프레이관(130)을 설치하여, 상기 2차산화조(700)에서 산화된 상등액을 상기 스프레이관(130)을 통해 상기 축사(100) 내부로 분사한다.

상기 축사(100)와 인접하게 위치하여, 라디칼수를 생성하는 라디칼순환부(800)를 포함하고, 상기 라디칼순환부(800)는, 상기 축사(100)에서 상기 스프레이관(130)보다 더 높은 위치에 설치되는 순환스프레이(810)와, 상기 축사(100) 내부의 공기를 흡입하는 공기흡입관(820)과, 상기 공기를 상기 축사(100) 내부의 공기로 배출하는 공기배출관(830)을 더 포함하되, 상기 공기에 상기 수산화(OH) 라디칼 성분이 함유되도록 한 상태에서, 상기 공기를 상기 축사(100) 내부에서 순환한다.

본 발명은 보조산화조(200)에서 협잡물이 최소화된 상태에서 상등액을 메인산화조(300)로 이송하고, 메인산화조(300) 내부에 위치한 버블이젝터(500)로 상등액과 수산화(OH) 라디칼을 혼합시켜 산화 및 정화시켜주기 때문에, 협잡물에 의한 버블이젝터(500)의 막힘 발생을 원천 차단해주는 효과가 있다.

아울러 본 발명은 메인산화조(300)에서 산화된 상등액을 오버플로우관(310)을 통해 보조산화조(200)로 이송해주어, 상등액이 메인산화조(300)와 보조산화조(200)를 순환하면서 잔류 과산화수소에 의해 연속 산화가 이루어지도록 함으로써, 분뇨(1)의 산화 및 정화 처리가 신속하다는 효과가 있다.

나아가 본 발명은 2차산화조(700)를 통해 산화된 상등액을 축사(100) 내부에서 상부에 위치한 스프레이관(130)을 통해 스프레이 또는 미스트 형태로 분사함으로써, 축사(100) 내부와 가축의 살균, 소독 및 냄새 저감에 활용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 라디칼순환부(800)의 공기흡입관(820)과 공기배출관(830)을 통해 수산화(OH) 라디칼이 포함된 공기를 축사(100) 내부에 순환되도록 하여, 축사(100) 구석구석을 살균 및 소독할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템의 공정도.
도 2는 도 1에서 (a)의 확대도.
도 3은 도 1에서 (b)의 확대도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템에서 라디칼발생기(400)와 버블이젝터(500)를 도시한 도면.
도 5는 마이크로버블이젝터의 단면도.
도 6은 마이크로버블이젝터의 상등액토출 과정을 도시한 예시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템의 공정도, 도 2는 도 1에서 (a)의 확대도, 도 3은 도 1에서 (b)의 확대도이다.

축사(100)는 돼지, 닭, 소 등과 같은 가축을 사육하는 시설로 지붕과 겉벽으로 이루어진다. 축사(100) 내부에서 하부에는 분뇨퇴적구(110)가 형성된다. 분뇨퇴적구(110)의 상부는 메쉬망(120)으로 덮혀져 있다. 메쉬망(120)에는 전체 면적에 걸쳐서 촘촘한 구멍이 일정한 패턴으로 형성된다. 여기서 가축은 돼지, 닭, 소 뿐만 아니라, 젖소, 오리, 양, 염소, 산양, 사슴, 메추리, 개 등의 사육동물을 포함하는 의미로 사용된다.

아울러 축사(100) 내부의 상부에는 스프레이관(130)이 일렬 또는 복수열로 복수가 등간격으로 이격되도록 설치된다. 스프레이관(130)에는 복수의 분사구(미도시)가 등간격으로 형성된다.

스프레이관(130)은 후술할 2차산화조(700)에서 생성된 라디칼수를 축사(100) 내부에서 공기중에 미스트 또는 스프레이 형태로 살포하기 위한 것이다. 라디칼수에 의해 축사(100)의 내부와 가축이 살균 소독이 이루어지게 되며, 분뇨(1)의 악취도 저감되게 된다.

한편, 분뇨퇴적구(110)에는 고압분출기(140)가 설치된다. 고압분출기(140)는 분뇨퇴적구(110)의 하부에서 어느 한쪽에 치우치도록 설치된다. 아울러 축사(100)에서 분뇨퇴적구(110) 외측에는 분뇨분출관(150)이 형성된다.

분뇨분출관(150)은 중공형의 관으로 후술할 유량조정부(10)와 연결된다. 이때 축사(100)에서 분뇨분출관(150)이 도면과 같이 오른쪽편에 설치되면, 고압분출기(140)는 분뇨퇴적구(110)에서 왼쪽에 치우치도록 설치된다. 고압분출기(140)는 후술할 2차산화조(700)에 위치한 상등액을 스프레이펌프(710)로부터 공급받아, 이 상등액을 고압으로 분출해주는 역할을 한다.

축사(100)에서 사육되는 가축은 메쉬망(120) 위에서 생활하면서 먹이를 먹고, 배변활동을 하게 된다. 가축이 배출한 분뇨(1)는 메쉬망(120)을 통해 분뇨퇴적구(110)에 낙하하여 모이게 된다. 여기서 분뇨(1)는 가축의 배설물, 분뇨를 처리하기 위한 물, 가축을 사육하는데서 발생한 폐수 등을 포함하는 의미로 사용된다.

그러면 고압분출기(140)에서 분출된 상등액을 통해 분뇨퇴적구(110)에 모인 분뇨(1)를 한 방향을 향하도록 밀어준다. 그러면 고압분출기(140)의 압력에 의해 분뇨(1)는 분뇨분출관(150)을 통해 유량조정부(10)로 이송되게 된다.

유량조정부(10)는 축사(100)와 인접한 위치에 설치되는 것으로, 중공형의 독립된 건물이나 콘크리트 또는 금속재의 설비로 이루어진다. 유량조정부(10)는 내부에 모인 분뇨를 혼합하면서 일정량을 협잡물처리부(20)로 이송하는 역할을 한다.

유량조정부(10)는 외측 상부에 분뇨분출관(150)과 연결되는 분뇨유입구(12)가 형성된다. 분뇨유입구(12)를 통해 분뇨분출관(150)을 통해 이송되는 분뇨(1)가 유량조정부(10)의 내부로 모이게 된다.

아울러 유량조정부(10)의 내측 하단에는 조정펌프(14)가 설치된다. 조정펌프(14)는 유량조정부(10) 내부에 모인 분뇨(1)를 혼합시켜주면서 후술할 협잡물처리부(20)로 이송시켜주는 역할을 한다. 이를 위해 조정펌프(14)는 조정관(16)과 연결된다. 조정관(16)은 중공형의 관으로 조정펌프(14)와 협잡물처리부(20)를 연결해준다.

협잡물처리부(20)는 유량조정부(10)의 상부와 후술할 보조산화조(200)의 사이 상부에 설치되는 것으로, 가축의 분뇨(1)에 포함된 협잡물을 제거해주는 역할을 한다. 여기서 협잡물은 가축의 털이나 씨앗류 및 모래 등을 의미한다. 협잡물처리부(20)는 좌측에 분뇨유입구(22)가 형성되고, 우측에 분뇨배출구(24)가 형성된다. 분뇨유입구(22)는 조정관(16)과 연결된다. 조정관(16)으로부터 이송된 분뇨(1)가 분뇨유입구(22)를 통해 협잡물처리부(20) 내부로 유입되게 된다.

협잡물처리부(20)에는 복수의 여과 장치가 구비된다. 분뇨유입구(22)에서 유입된 분뇨는 압축장치(미도시)와 복수의 여과장치(미도시)를 거치면서, 가축의 털이나 씨앗 및 모래 등이 걸러진다. 협잡물이 걸러진 분뇨는 분뇨배출구(24)를 통해 후술할 보조산화조(200)로 이송되게 된다.

협잡물처리부(20)에는 여과장치마다 협잡물이송관(26)이 설치된다. 협잡물이송관(26)은 이송콘베이어(60)와 연결된다.

이송콘베이어(60)는 일정 거리 사이를 자동적, 연속적으로 협잡물을 운반하는 기계장치이다. 이송콘베이어(60)는 협찹물처리부(20)의 본체와 나란하게 설치되거나, 이격되게 설치될 수 있다.

협잡물이송관(26)을 통해 걸러진 협잡물이 이송콘베이어(60)로 이송되고, 이송콘베이어(60)로 이송된 협잡물은 반출차(70)로 운반하게 된다. 반출차(70)로 운반된 협잡물은 탄화 시설로 반출 및 처리가 이루어진다.

한편, 협잡물처리부(20)에서 분뇨배출구(24)와 인접한 위치에 유량계(28)가 설치된다. 유량계(28)는 분뇨유입구(22)와 분뇨배출구(24) 사이를 지하는 분뇨(1)의 유량을 확인하기 위한 것으로, 초음파식, 전자, 웨어 유량계가 사용될 수 있다.

유량계(28)에서 측정된 분뇨(1)의 유입유량에 따라 후술할 보조산화조(200)로 이송되는 분뇨(1)의 양이 조절될 수 있다.

보조산화조(200)는 유량조정부(10)와 입접하게 나란히 설치되는 것으로 중공형의 독립된 건물이나 콘크리트 또는 금속재의 설비로 이루어진다. 보조산화조(200)는 내부가 중공형으로 형성된다.

보조산화조(200)는 협잡물처리부(20)의 분뇨배출구(24)와 연결되어, 협잡물처리부(20)에서 협잡물이 제거된 상태의 분뇨(1)를 한 곳으로 모아 자중에 의해 슬러지를 침전시키고, 침전된 슬러지와 순수 분뇨(1)인 상등액을 층분리해주는 역할을 한다. 즉, 협잡물처리부(20)를 거치더라도 분뇨(1)에 잔존하는 일부 협잡물과 슬러지를 침전시키고, 슬러지의 상부에는 맑은 상등액이 위치되도록 해준다. 따라서, 보조산화조(200) 내부에는 별도의 폭기조가 포함되지 않는다.

보조산화조(200)의 내부에는 이송펌프(210)가 설치된다. 이송펌프(210)는 보조산화조(200)의 바닥에서 일정 거리 이격되도록 설치된다. 이때 이송펌프(210)가 이격되는 거리는 보조산화조(200)의 전체 높이에서 절반 이상에 위치한다. 이는 이송펌프(210)가 분뇨(1)에서 침전된 슬러지를 제외하고, 상등액만을 후술할 메인산화조(300)로 이송시켜주기 위함이다.

한편, 보조산화조(200)의 내부에는 공간을 복수개로 분할 시켜줄 수 있도록 상하 수직으로 가로지르는 격벽(220)이 형성된다. 격벽(220)은 1개 이상 형성될 수 있다. 격벽(220)의 하부에는 연통공(222)이 관통형성된다. 연통공(222)을 통해서 분뇨(1)가 분리된 공간에 골고루 퍼질 수 있도록 해준다. 즉 연통공(222)을 통해 보조산화조(200)의 분리된 공간에서 상등액의 수위를 일정하게 맞춰줄 수 있다.

아울러 보조산화조(200)의 내부 바닥에는 액비펌프(230)가 설치된다. 액비펌프(230)는 보조산화조(200) 내부에서 침전된 분뇨(1)를 후술할 액비저장부(40)로 이송해주는 역할을 한다. 이때 액비펌프(230)와 액비저장부(40)는 액비이송관(250)으로 연결된다. 아울러 액비저장부(40)로 이송되는 분뇨(1)에는 슬러지가 포함된다. 이를 통해 분뇨(1)의 일부는 메인산화조(300)에서 산화된 후 액비저장부(40)로 이송시켜 액체 비료로써 사용할 수 있다.

메인산화조(300)는 보조산화조(200)의 상부에 설치되는 것으로, 중공형의 독립된 건물이나 콘크리트 또는 금속재의 설비로 이루어진다. 이때 메인산화조(300)는 전술한 보조산화조(200)보다 작은 크기의 면적을 가지도록 형성된다. 메인산화조(300)는 내부에 버블이젝터(500)가 구비되어 수산화 라디칼과 상등액을 혼화시키며, 보조산화조(200)의 상등액을 유입받으므로 보조산화조보다 작은 면적으로 형성되어야 한다. 메인산화조내에서 신속하게 상등액을 산화시키고 하방의 보조산화조로 내려보내고, 보조산화조(200)의 상부에 있는 상등액을 유입받아야 하며, 이때 메인산화조가 크게 되면 보조산화조에서 슬러지와 분리되지 못한 상태에서 상등액이 메인산화조로 유입되어 산화효율이 낮아지고 충분히 산화되지 못한 상등액이 보조산화조로 낙하하여 보조산화조의 산화효율도 낮아진다.

따라서, 메인산회조는 보조산화조보다 적은 면적이어야 한다.

메인산화조(300)는 보조산화조(200)로부터 이송받은 상등액을 한 곳으로 모아 산화시키는 역할을 한다. 보조산화조(200)가 격벽(220)에 의해 공간이 분리되는 경우, 분리된 공간의 개수와 대응되도록 설치된다.

메인산화조(300)의 외측 상부에는 오버플로우관(310)이 설치된다. 이때 오버플로우관(310)은 메인산화조(300)의 외측 상부에서 시작되어, 보조산화조(200)의 상부를 향하도록 설치된다.

메인산화조(300)로 모이는 상등액의 수위가 오버플로우관(310)의 입구보다 높아지면, 상등액이 오버플로우관(310)을 통해 보조산화조(200)로 낙하되어, 보조산화조(200) 내부에 위치한 분뇨(1)와 다시 섞이게 된다.

본 발명에서 메인산화조와 보조산화조의 상등액을 동일하게 기재하고 있는 바, 이는 메인산화조의 상등액이 오버플로우관(310)을 통해 보조산화조(200)로 내려가고, 보조산화조(200)의 상등랙이 이송펌프(210)를 통해 메인산화조(300)로 이송되어, 메인산화조와 보조산화조의 상등액이 지속적으로 교환되어 양자 사이에 차이가 없어지기 때문이다.

한편, 메인산화조(300)의 외측에는 라디칼발생기(400)가 설치된다. 그리고 메인산화조(300) 내부에는 버블이젝터(500)가 설치된다. 이때 버블이젝터(500)는 메인산화조(300)의 바닥으로부터 이격되면서, 상등액에 잠기도록 설치된다. 라디칼발생기(400)는 수산화(OH) 라디칼을 생성하여, 버블이젝터(500)로 공급해주는 역할을 한다.

버블이젝터(500)는 라디칼발생기(400)로부터 수산화(OH) 라디칼을 공급받아, 이를 마이크로 버블 형태로 분사해주는 역할을 한다. 버블이젝터(500)가 상등액 내부에서 마이크로 버블 형태의 수산화(OH) 라디칼을 분사하면, 상등액과 혼합되면서 상등액을 살균 및 정화 처리한다.

이때 메인산화조(300)는 보조산화조(200)에 비해 작은 면적으로 형성되기 때문에, 내부에 위치한 상등액을 수산화(OH) 라디칼에 의한 살균 및 정화 처리가 신속하게 이루어지고, 이 살균 정화된 상등액이 보조산화조(200)로 이송되어 보조산화조(200)의 남은 상등액을 산화시킨다.

한편, 메인산화조(300) 내부에는 슬러지가 현저하게 적은 상태의 분뇨(1)인 상등액이 위치하고 있기 때문에 가축의 털이나 이물질에 의해 버블이젝터(500)의 입구가 막히는 고장의 발생을 원천 방지해주게 된다.

나아가 전술한 오버플로우관(310)에 의해 산화 처리된 상등액이 보조산화조(200)로 낙하하게 되면, 상등액에 포함된 수산화(OH) 라디칼에 의해 보조산화조(200) 내부에 위치하는 분뇨(1)도 살균 및 정화 처리가 이루어지게 된다. 즉, 메인산화조(300)와 보조산화조(200)는 한쌍으로 이루어져 메인산화조(300)에서 산화 처리된 상등액이 보조산화조(200) 내부의 분뇨(1)로 들어감으로써, 연속해서 산화가 이루어지게 된다.

이와 같이 상등액이 보조산화조(200)와 메인산화조(300)를 순환하면서 산화처리가 4일 이상 이루어지게 되면 보조산화조(200) 내부에 위치한 상등액은 후술할 응집부(30)로 이송되게 된다. 이를 위해 보조산화조(200)의 상부 측면에는 응집부(30)와 연결되는 응집이송관(240)이 형성된다. 이때 응집이송관(240)은 보조산화조(200)의 상부에 형성되기 때문에 상등액 만이 응집부(30)로 이송되게 된다.

한편, 메인산화조(300) 내부에도 소량의 슬러지가 침전될 수 있다. 메인산화조(300) 내부에 침전된 슬러지는 메인산화조(300) 내부 바닥에 관통 형성된 슬러지공(320)에 의하여 제거된다. 슬러지공(320)은 보조산화조(200)의 상부와 연통된다. 메인산화조(300) 내부로 침전되는 슬러지는 슬러지공(320)을 통해 보조산화조(200)로 낙화되게 된다.

응집부(30)는 보조산화조(200)와 나란하게 설치된다. 응집부(30)는 보조산화조(200)와 후술할 침전부(600)의 사이에 위치한다. 응집부(30)도 중공형의 독립된 건물이나 콘크리트 또는 금속재의 설비로 이루어진다. 이때 응집부(30) 내부를 복수이 공간으로 구획할 수도 있고, 전체를 하나의 공간으로 형성할 수 있다.

응집부(30) 내부에는 응집이송관(240)을 통해 보조산화조(200)에서 산화된 상등액이 모이게 된다. 그리고 응집부(30)의 상부에는 응집제투입기(32)가 설치된다. 응집제투입기(32)를 통해 활성탄, 마이크로샌드, 알럼, 가성소다 등의 응집제가 응집부(30) 내부로 투입된다. 그러면 상등액 내부에 잔존하는 이물질이 응집되어 응집부(30) 바닥으로 침전되게 된다.

응집부(30) 내부에는 상등액과 응집제를 혼합해주는 터빈(34)이 설치된다. 터빈(34)은 수직 패들형으로 설치된다. 응집부(30)에는 터빈(34)을 구동하기 위한 구동부(미도시)가 구비된다.

아울러 응집부(30)의 상부 측면에는 후술할 침전부(600)와 연결되는 침전이송관(36)이 형성된다. 이때 침전이송관(36)은 응집부(30)의 상부에 형성되기 때문에 이물질이 제거된 순수 상등액 만이 침전부(600)로 이송되게 된다. 이때 침전이송관(36)과 전술한 응집이송관(240)은 동일한 높이로 배치될 수 있다.

침전부(600)는 전술한 응집부(30)와 나란하게 설치되는 것으로, 응집부(30)와 인접한 위치에 배치된다. 침전부(600)는 상부는 원통형으로 형성되고, 하부는 하방으로 경사가 형성되도록 형성된다. 침전부(600)는 내부가 중공형으로 형성된다.

침전부(600)는 침전이송관(36)에 의해 이물질이 제거된 상등액을 이송받는다. 침전부(600)는 자중에 의해 상등액에 남아 있는 슬러지 또는 이물질을 수집하는 역할을 한다.

이를 위해 침전부(600) 내부에는 스크레퍼(610)가 구비된다. 스크레퍼(610)는 침전부(600)의 중심을 기준으로 회전하면서 슬러지를 수집하게 된다. 침전부(600)는 스크레퍼(610)의 구동을 위한 구동부(미도시)가 구비된다.

한편, 침전부(600) 하부에는 침전관(620)이 형성된다. 침전관(620)은 침전부(600) 바닥에 모인 슬러지를 슬러지부(50)로 이송해주는 역할을 한다.

2차산화조(700)는 전술한 축사(100)와 인접한 위치에 설치되는 것으로, 중공형의 독립된 건물이나 콘크리트 또는 금속재의 설비로 이루어진다. 2차산화조(700)는 상등액이송관(80)을 통해 침전부(600)로부터 상등액을 이송받는다. 이때 상등액이송관(80)은 침전부(600)와 2차산화조(700)를 연결해주며, 후술할 라디칼순환부(800)도 같이 연결해준다.

2차산화조(700)는 상등액이송관(80)을 통해 이송받은 상등액을 한곳으로 모아준다. 그리고 2차산화조(700) 외측에는 메인산화조(300)와 마찬가지로 라디칼발생기(400)가 설치되며, 내부에는 마이크로버블이젝터(580)가 설치된다. 이때 마이크로버블이젝터(580)는 2차산화조(700)의 바닥으로부터 이격되면서, 상등액에 잠기도록 설치된다.

2차산화조(700)는 라디칼발생기(400)와 마이크로버블이젝터(580)에 의해 침전부(600)에서 슬러지가 제거된 상등액을 다시 한번 산화 및 정화시켜주는 역할을 한다. 2차산화조(700) 내부에는 스프레이펌프(710)가 설치된다. 스프레이펌프(710)는 2차산화조(700) 내부에서 산화 및 정화처리된 상등액을 축사(100)의 상부에 설치된 스프레이관(130)으로 고압 이송해주는 역할을 한다.

그러면 스프레이관(130)을 통해 2차산화조(700) 내부의 수산화(OH) 라디칼이 포함된 상등액이 축사(100) 내부와 가축을 향해 살포되게 된다. 이때 스프레이관(130)은 상등액을 미스트 또는 스프레이식으로 살포해준다. 살포된 상등액에 의해 축사(100) 내부 전체는 살균 및 소독이 이루어지게 된다. 아울러 가축도 살균 및 소독이 이루어지게 된다. 나아가 살포된 상등액이 메쉬망(120) 하부에 위치한 분뇨(1)에 뿌려지게 되고, 분뇨(1)에서 발생하는 악취를 저감해주게 된다.

여기에서 마이크로버블이젝터(580)는 버블이젝터(500)와 다른 형상을 갖는다. 2차산화조(700)는 침전부(600)로부터 상등액을 유입받으므로 이미 슬러지와 협작물이 제거된 상태이므로 보다 강력한 형태의 버블 제조를 통하여 축사의 안전을 도모할 수 있다.

마이크로버블이젝터(580)는 도 5와 같이 이중구조를 가지며 작은 기포를 생성하면서 소용돌이를 발생시켜 더욱 더 멀리 확산되어 산화면적이 커지고 효율이 극대화 되므로, 별도로 교반기를 구비하지 않아도 되는 장점이 있다.

마이크로 버블 이젝터(580)는 도 5와 6에 도시된 것처럼, 수산화(OH) 라디칼 및 침전부의 상등액이 공급되어 이를 혼합하여 토출하는 2차 이젝터(583)와, 상기 2차 이젝터(583)에 상등액을 공급하는 1차 이젝터(582)를 포함하여 구성된다.

1차 이젝터(582)는, 2차 이젝터(583)의 일단 방향에서 2차 이젝터(583)의 내측으로 삽입 고정되며, 침전부의 상등액을 공급받아 이를 2차 이젝터(583)의 내측 일단 방향에서 타단 방향을 향하여 분출한다.

이를 위하여 1차 이젝터(582)는 상등액 유입관이 일단 방향에서 타단 방향으로 관통하여 형성되며, 상등액 유입관의 일단은 외부의 상등액과 연통되며, 타단은 2차 이젝터(583)의 내부로 삽입되어 2차 이젝터(583)의 내측과 연통된다.

이러한 상등액 유입관은 공급된 상등액을 강하게 2차 이젝터(583)의 내부로 분출하기 위하여 일단 방향에서부터 타단 방향으로 전광 후협 형상의 유입부(582a)와, 유입부(582a)와 연속되게 연통되는 전협 후광 형상의 분출부(582b)를 포함하여 구성된다. 이때 상등액 유입부(582a)는 공급펌프(미도시)가 구비되어 강하게 상등액을 분출시키는 것이 효과적이다.

따라서, 상등액이 상등액 유입관을 거쳐 2차 이젝터(583)의 내부로 분출될 때, 점점 내경이 좁아지는 유입부(582a)를 통과하면서 고속으로 가속되고, 가속된 상태로 분출부(582b)를 통과하면서 분출 방향이 확장되어서 분출 되는 상등액의 외곽부가 2차 이젝터(583)의 하술할 감압부(583a)의 내주연에 도달되도록 한다. 이때, 분출부(582b)로부터 분출되는 상등액은 대부분이 중앙 방향으로 강하게 분출되고, 일부가 외곽지역으로 확장되며 분출되는 것이 바람직하다.

2차 이젝터(583)는, 1차 이젝터(582)로부터 분출된 상등액에 수산화(OH) 라디칼을 혼합하여 2차산화조(700)에 토출하는 역할을 한다. 이를 위하여 2차 이젝터(583)는 길이 방향으로 내측에 일단이 밀폐되고 타단이 개방되는 상등액 토출관이 형성되며, 상등액 토출관의 일단 방향 외주연에 상등액 토출관과 연통되도록 라디칼 흡입구가 형성되어서, 라디칼 흡입구가 라디칼발생기와 연통되도록 구성된다.

상등액 토출관은, 라디칼 흡입구가 연통되고 1차 이젝터(582)의 분출부(582b)가 수용되는 전광 후협의 감압부(583a)와, 감압부(583a)와 연속되게 연통되어 수산화(OH) 라디칼과 상등액이 혼합되는 혼합부(583b)와, 혼합부(583b)와 연속되게 연통되어 2차산호조의 내부에 수산화(OH) 라디칼이 혼합된 상등액을 토출하는 전협 후광 형상의 토출부(583c)를 포함하여 구성된다.

이를 상세히 설명하면, 1차 이젝터(582)로부터 분출된 상등액은 2차 이젝터(583)의 감압부(583a)에 분출된다. 1차 이젝터(582)로부터 분출된 상등액 중 중앙부의 상등액은 바로 혼합부(583b)에 도달되고, 외측으로 확장되며 분출된 상등액은 감압부(583a)의 내주연 벽에 도달된다. 이때, 1차 이젝터(582)로부터 분출되는 상등액은 고속 저압의 상태이므로, 상등액이 분출되는 감압부(583a)에 연통된 라디칼 흡입구의 수산화(OH) 라디칼의 압력보다 낮은 상태로서, 수산화(OH) 라디칼이 1차 이젝터(582)로부터 분출되는 상등액에 딸려들어가게 된다. 이렇게 1차 이젝터(582)로부터 분출된 상등액과, 이러한 고속 저압의 상등액에 딸려들어간 수산화(OH) 라디칼은 함께 혼합부(583b)에 진입하게 된다.

그리고, 감압부(583a)는 일단 방향에서 타단 방향으로 전광 후협의 형상을 이루고 있으므로, 감압부(583a)의 내주연에 마찰되며 이동되는 상등액은 그 유속이 현저히 저하된다. 감압부(583a)의 내주연을 타고 이동된 상등액은 감압부(583a)와 혼합부(583b)가 이루는 경사각에 의해 혼합부(583b)의 중심부 방향으로 이동된다. 그러나, 혼합부(583b)의 중심부로 직접 진입한 상등액은 유속이 빠르고, 감압부(583a)의 내주연을 따라 혼합부(583b)의 중심 방향으로 진입한 상등액은 상대적으로 유속이 느리다. 따라서, 감압부(583a)의 내주연을 따라 혼합부(583b)로 진입한 상등액은 혼합부(583b) 중심부로 진입한 상등액과의 마찰에 의해 혼합부(583b)의 내주연 방향으로 밀려나게 되고, 이에 따라 혼합부(583b) 중단 부근에서 와류를 발생시키고, 유속의 정체 구간을 형성하게 된다. 이러한 유속의 정체 구간은 그 후방에 혼합부(583b) 중심부를 지나는 상등액과 혼합부(583b)의 내주연 사이 일정 구간에 환형의 부압 지대를 형성하게 된다. 즉, 혼합부(583b)이 중단 부근에 형성된 와류는 혼합부(583b) 내주연을 이동하는 상등액 진행을 방해하고, 혼합부(583b) 중심부를 지나는 고속의 상등액이 와류가 형성된 지역의 중심부를 뚫고 지나갈 때, 와류가 형성된 지역의 후방에 공동화(空洞化) 현상이 일어나고, 따라서 주위 지역보다 압력이 현저히 낮은 부압 지대가 형성되는 것이다.

따라서, 혼합부(583b)의 내부에서 발생되는 와류에 의해 상등액과 수산화(OH) 라디칼이 혼합되고, 와류의 후방 부압 지대에서 상등액 내 혼합된 수산화(OH) 라디칼이 부압에 의해 마이크로버블 형태로 미세기포화 되면서 혼합부(583b) 후방의 토출부(583c)로 진행하게 되는 것이다.

혼합부(583b)에 의해 상등액과 수산화(OH) 라디칼이 혼합되고, 또한 수산화(OH) 라디칼이 마이크로버블 형태가 된 상태로 토출부(583c)에 도달되면 토출부(583c)는 설정 각도로 넓어지는 형태로서 이를 2차산화조 내부에 토출하게 된다. 토출부(583c)가 전협 후광의 형상을 갖는 이유는, 토출부(583c)가 직선 형태를 띠는 경우 토출 압력이 세고 그 범위가 작아 토출부(583c)의 단부 부근에서는 수산화(OH) 라디칼의 농도가 매우 저하되기 때문이며, 이러한 토출부(583c)의 확장 각도는 2차산화조의 용량, 평면적 등에 따라 당업자에 의해 선택 가능하다.

한편, 토출부(583c)는 수산화(OH) 라디칼이 혼합된 상등액을 보다 멀리, 보다 강하게 토출하기 위해 토출 방향을 향하여 내주연에 나선형의 강선(583d)이 형성된다. 토출부(583c)의 강선(583d)은 토출부(583c)를 따라 이동되는 수산화(OH) 라디칼이 혼합된 상등액에 스크류 회전을 유도하고, 진행 방향을 회전축으로 하는 스크류 회전은 진행 방향에 저장된 상등액의 저항력을 약화시켜 수산화(OH) 라디칼이 혼합된 상등액이 더욱 멀리 공급될 수 있도록 한다.

라디칼순환부(800)도 축사(100)와 인접한 위치에 설치되는 것으로, 중공형의 독립된 건물이나 콘크리트 또는 금속재의 설비로 이루어진다. 라디칼순환부(800)는 상등액이송관(80)을 통해 침전부(600)로부터 상등액을 이송받는다.

라디칼순환부(800)는 상등액이송관(80)을 통해 이송받은 상등액을 한곳으로 모아준다. 그리고 라디칼순환부(800) 외측에는 메인산화조(300)와 마찬가지로 라디칼발생기(400)가 설치되며, 내부에는 버블이젝터(500)가 설치된다. 이때 마이크로버블이젝터(580)는 라디칼순환부(800)의 바닥으로부터 이격되면서, 상등액에 잠기도록 설치된다.

라디칼순환부(800)는 라디칼발생기(400)와 마이크로버블이젝터(580)에 의해 침전부(600)에서 슬러지가 제거된 상등액을 다시 한번 산화 및 정화시켜 라디칼수로 만들어주는 역할을 한다. 라디칼수를 라디칼순환부(800) 내부에 스프레이식으로 뿌려주고, 공기가 이를 지나가도록 하여, 공기에 수산화(OH) 라디칼이 함유된 상태에서 축사(100) 내부를 순환시켜주는 역할을 한다.

이를 위해 라디칼순환부(800) 내부에는 순환스프레이(810)가 설치된다. 순환스프레이(810)는 라디칼순환부(800) 내부의 라디칼수를 빨아들여 스프레이 또는 미스트 방식으로 뿌려주는 역할을 한다.

아울러 라디칼순환부(800)는 외측에 축사(100)의 내부와 연결해주는 공기흡입관(820)과, 공기배출관(830)이 각각 형성된다. 공기흡입관(820)은 축사(100)의 하부 측면과 연결되는 것으로 축사(100) 내부의 공기를 흡입해주는 역할을 한다. 공기배출관(830)은 공기흡입관(820)을 통해 흡입된 공기가 스프레이 또는 미스트 방식의 라디칼수를 지나 축사(100)의 상부 측에서 배출되도록 하는 역할을 한다. 이때 공기배출관(830)은 축사(100) 내부의 스프레이관(130)보다 높은 곳에 위치한다.

공기는 라디칼수를 지나면서 수산화(OH) 라디칼 성분을 함유하게 되고, 이 성분이 축사(100) 내부 전체에 골고루 퍼지도록 해준다. 이를 통해 축사(100) 내부 구석구석까지 살균 및 소독이 이루어지며, 축사(100)를 더욱 청결한 상태로 유지할 수 있도록 해준다.

한편, 라디칼순환부(800)에는 축사(100) 내부의 공기를 흡입 및 배출하기 위한 송풍기(미도시)가 구비된다. 송풍기는 공기흡입관(820) 및 공기배출관(830)과 연결되어 축사(100) 내부의 공기를 순환시켜준다.

액비저장부(40)는 전술한 보조산화조(200)에 설치된 액비펌프(230)에 의해 보조산화조(200) 내부에서 침전된 분뇨(1)를 이송받아 모아주는 역할을 한다. 액비저장부(40)는 보조산화조(200)와 인접한 위치헤 설치된다.

액비저장부(40)는 중공형의 독립된 건물이나 콘크리트 또는 금속재의 설비로 이루어진다. 액비저장부(40)는 내부에 분뇨(1)를 저장할 수 있도록 액비격벽(42)에 의해 구획된 복수의 공간을 가진다. 액비격벽(42)은 액비저장부(40) 내부 공간을 상하 수직으로 구획한다. 액비격벽(42)의 하부에는 액비통공(44)이 관통형성된다. 액비통공(44)에 의해 액비격벽(42)에 의해 공간이 구획되더라도, 분뇨(1)의 수위를 일정하게 맞춰줄 수 있다.

액비저장부(40)에 위치한 분뇨(1)는 필요에 따라 선택적으로 액체 비료 용도로 사용되거나, 방류수수질기준에 만족하는 경우 하천에 방류할 수 있다. 이때 액체 비료 용도로 사용되기 위해서는 보조산화조(200)에서 분뇨(1)가 산화된지 4일이 넘어야 하며, 방류하기 위해서는 보조산화조(200)에서 분뇨(1)가 산화된지 5일이 넘어야 한다.

이를 위해 액비저장부(40)에는 저장된 분뇨(1)를 배출할 수 있는 배출구(미도시)가 구비된다.

슬러지부(50)는 침전부(600) 및 이송콘베이어(60)와 인접한 위치에 설치되는 것으로, 중공형의 독립된 건물이나 콘크리트 또는 금속재의 설비로 이루어진다. 슬러지부(50)는 침전관(620)과 연결되어, 침전부(600) 내부에 위치한 슬러지를 이송받아 한 곳에 모아주는 역할을 한다.

아울러 슬러지부(50) 내부에는 슬러지펌프(52)가 설치된다. 슬러지펌프(52)는 슬러지부(50) 내부 바닥에 설치된다. 슬러지펌프(52)는 슬러지부(50) 내부에 모인 슬러지를 이송콘베이어(60)로 이송해주는 역할을 한다.

이송콘베이어(60)로 이송된 슬러지는 반출차(70)를 통해 탄화 시설로 이송되어 처리되게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템에서 라디칼발생기(400)와 버블이젝터(500)를 도시한 도면이다. 도 4에서 (a)는 버블이젝터(500)를 평면에서 바라본 모습을 도시한 것이며, (b)는 단면도를 도시한 것이다. 아울러 도 4에서 화살표는 수산화(OH) 라디칼과 상등액이 혼합된 혼합액의 이동과 마이크로 버블의 분출 방향을 표시한 것이다.

버블이젝터(500)는 전술한 바와 같이 라디칼발생기(400)로부터 생성된 수산화(OH) 라디칼을 공급받아 메인산화조의 상등액과 혼합해준다. 버블이젝터(500)는 메인산화조 상등액 내부에 침지된 상태에서 급격한 압력차이를 제공하여 마이크로 형태의 버블이 많이 생성되도록 하여 상등액 속에 라디칼을 많이 제공하여 메인산화조 및 보조산화조의 산화기능을 활성화한다.

즉, 버블이젝터(500)는 상등액이 수산화(OH) 라디칼과 혼합되도록 하되, 메인산화조(300), 보조산화조(200) 및 후단의 침전부(600), 액비저장부(40)까지 수산화(OH) 라디칼이 공급될 수 있도록 해준다.

버블이젝터(500)는 전체 형상이 싸이클론 구조와 유사하게 형성되어 상면에 라디칼발생기(400)와 연결되어 수산화(OH) 라디칼을 공급받는 라디칼흡입구(510)가 형성되고, 상부 측면에 상등액유입구(520)가 형성된다. 상등액유입구(520)는 원통형인 1차혼합부(530)의 중심이 아닌 측면으로 비스듬하게 삽입되게 한다(도 5(a) 참조). 이와 같이 측면으로 삽입된 상등액은 1차혼합부(530)의 내측면을 따라 회전하며 점차 아래방향으로 내려간다.

버블이젝터(500)는 상등액유입구(520)를 통해 버블이젝터(500)의 내부로 유입되는 상등액은 메인산화조(300) 내의 상등액이다. 메인산화조(300)의 상등액은 공급펌프(미도시)에 의하여 상등액유입구(520)로 강하게 상등액을 밀어넣어 원통형의 1차혼합부(530) 내에서 상등액이 내측면을 따라 회전하며 이동된다.

아울러 버블이젝터(500)는, 내부에서 상부는 원통형으로 형성된 1차혼합부(530)가 형성되고, 1차혼합부(530)의 하부에는 상광하협의 뒤집어진 원뿔형상으로 증압부(540)가 형성되며, 증압부(540)의 하부에 1차혼합부(530)보다 내경이 작은 원통형으로 형성된 2차혼합부(550)가 형성되고, 2차혼합부(550) 하단에 전협하광의 원뿔형상으로 토출부(560)가 형성된다. 즉, 버블이젝터(500)의 내부는 1차혼합부(530), 증압부(540), 2차혼합부(550) 및 토출부(560)가 위에서 아래 방향으로 차례대로 하나로 이어지게 형성된다.

라디칼흡입구(510)와 상등액유입구(520)로 유입된 수산화(OH) 라디칼과 상등액은 1차혼합부(530)에서 일부 혼합이 이루어지면서, 증압부(540)에 도달한다.

증압부(540)는 하부가 점점 좁아지게 형성되기 때문에 수산화(OH) 라디칼과 상등액의 혼합액이 내주연에 마찰되며 나선형으로 회전하면서 하부 방향으로 이동하게 된다. 이때 증압부(540)는 면적이 좁아지므로 압력이 현저하게 상승되고 혼합액의 유속도 증가된다. 증압부(540)의 내주연을 타고 이동된 혼합액은 증압부(540)와 2차혼합부(550)가 이루는 경사각에 의해 2차혼합부(550)를 향해 이동된다.

증압부(540)의 내주연을 따라 2차혼합부(550)로 진입한 혼합액은 2차혼합부(550) 중심부로 진입한 혼합액과의 마찰에 의해 강한 와류를 발생시키며 혼합이 가속화된다.

2차혼합부(550) 내부에서 발생되는 와류에 의해 수산화(OH) 라디칼과 상등액이 혼합되고, 토출부(560)에서 갑작스런 압력의 감소로 인하여 상등액 내 혼합된 수산화(OH) 라디칼이 부압에 의해 마이크로버블 형태로 미세기포화 되면서 토출된다.

2차혼합부(550)에 의해 상등액과 수산화(OH) 라디칼이 혼합되고, 또한 수산화(OH) 라디칼이 마이크로버블 형태가 된 상태로 토출부(560)에 도달되면 토출부(560)는 설정 각도로 넓어지는 형태로서 이를 메인산화조(300) 내부에 토출하게 된다. 토출부(560)가 전협후광의 형상을 띠는 이유는, 토출부(560)가 직선 형태를 띠는 경우 토출 압력이 세고, 그 범위가 작아 토출부(560)의 단부 부근에서는 수산화(OH) 라디칼의 농도가 매우 저하되기 때문이며, 이러한 토출부(560)의 확장 각도는 메인산화조(300)의 용량, 평면적 등에 따라 당업자에 의해 선택 가능하다.

한편, 토출부(560)는 수산화(OH) 라디칼이 혼합된 상등액 보다 멀리, 보다 강하게 토출하기 위해 토출 방향을 향하여 내주연에 나선형의 강선(미도시)이 형성될 수 있다. 강선에 의해 상등액이 보다 균등하게 토출될 수 있다.

강선은 토출부(560)를 따라 이동되는 수산화(OH) 라디칼이 혼합된 상등액에 스크류 회전을 유도하고, 진행 방향을 회전축으로 하는 스크류 회전은 진행 방향에 저장된 상등액의 저항력을 약화시켜 수산화(OH) 라디칼이 혼합된 상등액이 더욱 멀리 공급될 수 있도록 한다.

1 : 분뇨
10 : 유량조정부
12 : 분뇨유입구 14 : 조정펌프 16 : 조정관
18 : 이송관
20 : 협잡물처리부
22 : 분뇨유입구 24 : 분뇨배출구 26 : 협잡물이송관
28 : 유량계
30 : 응집부
32 : 응집제투입기 34 : 터빈 36 : 침전이송관
40 : 액비저장부 42 : 액비격벽 44 : 액비통공
50 : 슬러지부 52 : 슬러지펌프
60 : 이송콘베이어 70 : 반출차
80 : 상등액이송관
100 : 축사
110 : 분뇨퇴적구 120 : 메쉬망 130 : 스프레이관
140 : 고압분출기 150 : 분뇨분출관
200 : 보조산화조
210 : 이송펌프 220 : 격벽 222 : 연통공
230 : 액비펌프 240 : 응집이송관 250 : 액비이송관
300 : 메인산화조
310 : 오버플로우관 320 : 슬러지공
400 : 라디칼발생기
500 : 버블이젝터
510 : 라디칼흡입구 520 : 상등액유입구 530 : 1차혼합부
540 : 증압부 550 : 2차혼합부 560 : 토출부
580 : 마이크로버블이젝터
600 : 침전부
610 : 스크레퍼 620 : 침전관
700 : 2차산화조
710 : 스프레이펌프
800 : 라디칼순환부
810 : 순환스프레이 820 : 공기흡입관 830 : 공기배출관

Claims

축사(100)에서 사육되는 가축이 배설하는 분뇨(1)를 산화시켜 정화 처리하는 축산분뇨 처리 시스템에 있어서,
협잡물이 제거된 상기 축사(100)로부터 유입된 분뇨(1)를 산화시키며, 내부에 이송펌프(210)가 설치되는 보조산화조(200);
상기 보조산화조(200)의 상부에 설치되며, 상기 보조산화조(200)보다 적은 면적으로 구비되고, 상기 보조산화조(200)의 상등액을 상기 이송펌프(210)로 공급받는 메인산화조(300);
상기 메인산화조(300)에 수산화(OH) 라디칼을 공급하는 라디칼발생기(400); 및
상기 메인산화조(300)의 내부에 위치하여, 상기 메인산화조(300)의 바닥으로부터 일정거리 이격된 위치에 설치되는 버블이젝터(500);를 포함하되,
상기 이송펌프(210)는 상기 보조산화조(200)의 바닥으로부터 일정 거리 이격된 위치에 설치되어 보조산화조(200)의 상등액을 상기 메인산화조(300)로 공급하며;
상기 버블이젝터(500)는, 상면에서 상기 라디칼발생기(400)로부터 수산화(OH) 라디칼을 공급받고, 상기 보조산화조(200)에서 공급받은 메인산화조(300)의 상등액을 측면 상부로 비스듬하게 유입받아 이를 혼합하여 하부로 토출하는 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 메인산화조(300)는,
외측 상부에 상기 보조산화조(200)를 향하도록 오버플로우관(310)이 설치되어 수위가 일정 높이 이상 높아지면 산화된 상등액이 상기 오버플로우관(310)을 통해 상기 보조산화조(200)로 낙하하여,
보조산화조(200)의 상등액이 메인산화조(300)와 보조산화조(200)를 순환하는
수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 메인산화조(300)는,
하부에 상기 보조산화조(200)의 상부와 연통되도록 슬러지공(320)이 형성되어, 침전된 슬러지를 상기 보조산화조(200)로 낙하시키는 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 보조산화조(200)는,
내측에서 공간을 복수개로 분할하도록 상하를 가로지르도록 형성된 격벽(220)을 형성하되, 상기 보조산화조(200)의 상부에는 분할된 공간마다 메인산화조(300)가 설치되는 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 버블이젝터(500)는,
상기 라디칼발생기(400)로부터 공급된 상기 수산화(OH) 라디칼을 내부로 유입시키는 라디칼흡입구(510)가 상면에 구비되고, 상기 메인산화조(300)로 공급된 상등액을 내부로 비스듬하게 유입시키는 상등액유입구(520)가 측면 상부에 형성되며, 상기 상등액과 상기 수산화(OH) 라디칼을 혼합하여 혼합액을 생성해주는 원통형의 1차혼합부(530)와, 상광하협의 형상으로 상기 혼합액의 압력을 증가시켜주는 증압부(540)와, 상기 1차혼합부(530)보다 작은 직경의 원통형상인 2차혼합부(550)와, 상기 2차혼합부(550)를 통과한 상기 혼합액을 아래로 토출하는 토출부(560)를 포함하는 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 축사(100)와 인접하게 위치하여, 상기 보조산화조(200)의 상등액을 이송 받아 산화시키는 2차산화조(700)를 더 포함하되,
상기 축사(100)의 내측 상부에 스프레이관(130)을 설치하여, 상기 2차산화조(700)에서 산화된 상등액을 상기 스프레이관(130)을 통해 상기 축사(100) 내부로 분사하는 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템.
제6항에 있어서,
상기 축사(100)와 인접하게 위치하여, 라디칼수를 생성하는 라디칼순환부(800)를 포함하고,
상기 라디칼순환부(800)는,
상기 축사(100)에서 상기 스프레이관(130)보다 더 높은 위치에 설치되는 순환스프레이(810)와, 상기 축사(100) 내부의 공기를 흡입하는 공기흡입관(820)과, 상기 공기를 상기 축사(100) 내부의 공기로 배출하는 공기배출관(830)을 더 포함하되,
상기 공기에 상기 수산화(OH) 라디칼 성분이 함유되도록 한 상태에서, 상기 공기를 상기 축사(100) 내부에서 순환되는 수산화 라디칼을 이용한 축산분뇨 처리 시스템.