KR20000037055A - 분뇨 처리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분뇨 중 뇨를 무해한 기체 또는 증기로 처리하여 배출시킴으로써 환경오염을 방지할 수 있는 분뇨 처리시스템을 제공한다. 그 분뇨 처리시스템은 가연성 폐기물을 소각하기 위한 소각로(10); 소각로에서 발생되는 연소가스를 재연소시키기 위한 연소챔버(18); 그 연소챔버(18)에서 재연소된 연소가스를 이용하여 뇨폐수를 처리하기 위한 혼합탱크(24); 혼합탱크(24)에 가축의 분뇨중 뇨를 공급하기 위한 분뇨수집탱크(30); 분뇨수집탱크(30)로부터 혼합탱크(24)로 공급되는 뇨를 무화시켜 혼합탱크(24)에서 부유되는 연소가스와 산화 연소 반응되게 하기 위한 압축기(32); 혼합탱크(24)의 배출포트(28)에 연결되며 뇨를 포함하는 연소 배출 가스를 흡입하여 입자상 물질을 분리시키는 사이클론(36); 사이클론(36)에서 분리된 배출가스에 석회를 분사시켜 가스상 물질을 흡착시키기 위한 석회분사기(38); 석회분사기(38)로부터 가스상 물질을 흡착한 배출가스의 석회를 포집하기 위한 집진장치(42); 집진장치(42)에 연결되며 배출가스중의 입자상 물질과 가스상 물질을 흡착한 석회가루를 여과하기 위한 여과장치(46); 및 여과장치(46)에서 여과된 증기 또는 기체를 굴뚝(52)을 통해 배출시키는 흡입팬(48)으로 구성된다.

Description

분뇨 처리시스템{EXCRETION TREATMENT SYSTEM}
본 발명은 가축의 분뇨를 처리하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가연성 폐기물의 소각시 발생되는 연소가스 연소열을 이용하고 가축의 분뇨중 뇨를 무화방식으로 공급하여 무색 무취의 기체로 처리할 수 있는 분뇨 처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 대형의 축산업을 행하는 축산가의 축사에는 수십 내지 수만 마리의 가축이 사육되고 있다. 이와 같은 축사에서는 가축의 배설물, 즉, 분뇨가 발생되고 있으며, 그 양은 가축 수에 비례하여 발생되고 있다. 이와 같이 분뇨를 방치하거나 또는 정화 없이 방류하면 주변의 환경을 오염시키게 되므로 이 같은 분뇨의 방류 및 방치를 엄격히 제한하고 있다. 따라서, 대부분의 축사에는 가축이 배설하는 분뇨를 저장하거나 처리하기 위한 시설이 설치되어 있다.
종래의 분뇨처리방식에 의하면, 일정규모의 웅덩이 또는 저장탱크에 분뇨를 수집한 후 이를 자연적으로 건조시키거나 또는 분뇨중 분과 뇨를 분리하여 분은 건조시키거나 전답에 뿌리고, 뇨는 별도의 정화시설 또는 여과시설을 이용하여 정화한 후 방류하는 방식으로 분뇨를 처리하고 있다.
그러나, 분을 처리하는 방식은 별문제로 하더라도 뇨를 처리하는데는 여러 가지 문제점이 초래되고 있는 것으로 나타났다. 즉, 뇨를 정화하거나 여과하기 위해서는 필수적으로 고가의 정화시스템이나 여과시스템을 설치해야 하므로 비용이 과도해지는 문제점이 있다.
또한, 이와 같은 설비를 설치한 후에도 그 운전 및 유지비용이 계속적으로 소요되고 방류할 정도로 여과 또는 정화하는데 장시간이 소요될 뿐 아니라 뇨를 저장하거나 처리하기에 충분한 공간을 필요로 하는 문제점이 있다.
더욱이, 뇨를 적시에 완전하게 정화하지 못하면 빗물 또는 용량의 초과로 인해 쉽게 유출될 수 있어 하천이나 토양을 오염시키는 문제점이 있다.
한편, 최근에는 생활수준이 향상됨과 동시에 다양한 페기물이 현저하게 증가되는 추세에 있으며, 이에 따라 가연성 폐기물의 발생량도 현저하게 증가하고 있다. 이 같은 폐기물들은 일부는 재생되거나 재활용되지만 일부는 폐기되고 있다. 이와 같은 폐기물을 폐기하는 가장 일반적인 방식으로 그 폐기물을 소각하는 방식이 있다. 이와 같이 폐기물을 소각하면 폐기물의 화학적 성분으로 인해 다량의 연소가스 또는 분진이 발생된다. 그러나, 이 같은 연소가스, 분진과 같은 입자상 물질 또는 가스상 물질이 여과되지 않고 외부로 유출되면 주변의 대기를 오염시키는 문제점이 있다. 이에 따라, 최근에는 이와 같은 연소가스, 입자상 물질 또는 가스상 물질을 재활용하는 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 결과 연소가스, 입자상 물질 또는 가스상 물질을 재소각하는 방식으로 오염을 방지함은 물론 그 열을 이용할 수 있는 열분해 소각로 및 연소챔버가 개발되어 있다.
따라서, 최근에는 폐기물 소각시 발생되는 연소가스 또는 연소열을 이용하여 다른 쓰레기 또는 분뇨를 처리할 수 있는 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이에, 본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 가축의 분뇨를 소각하여 완전하게 처리할 수 있는 분뇨 처리 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 가연성 폐기물의 소각시 발생되는 연소가스 또는 연소열을 이용하여 가축의 분뇨를 간단하고 완전하게 처리할 수 있는 분뇨 처리시스템을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 분뇨 처리시스템의 전체적인 구성을 보여주는 구성도.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
10: 소각로 12: 송풍팬
14: 에어박스 16: 화이어박스
18: 연소챔버 20,22: 버너
24: 혼합탱크 26: 인입포트
28: 배출포트 30: 분뇨수집탱크
32: 압축기 34: 슬라이드 게이트
36: 사이클론 38: 석회분사기
40: 석회공급장치 42: 집진장치
46: 여과장치 48: 흡입팬
50: 배출댐퍼 52: 굴뚝
이 같은 목적들은 폐기물을 수집하여 소각하기 위한 소각로; 상기 소각로에서 발생되는 연소가스 및 분진을 재연소시키기 위한 화이어 박스(fire box)및 그 화이어 박스에 연결된 연소챔버; 상기 연소 챔버에 연결되며, 그 연소챔버에서 재연소된 연소가스를 공급받기 위한 인입포트 및 상기 인입포트의 맞은편에 형성되는 배출포트를 구비하는 혼합탱크; 상기 혼합탱크에 가축의 분뇨중 뇨를 공급하기 위한 분뇨수집탱크; 상기 분뇨수집탱크로부터 혼합탱크로 공급되는 뇨를 상기 혼합탱크에서 부유되는 연소가스와 접촉시켜 산화연소 반응되도록 무화시키기 위한 압축기; 상기 혼합탱크의 배출포트에 연결되며 상기 뇨의 산화가스를 포함하는 배출가스를 흡입하여 배출가스중의 입자상 물질을 원심분리시키기 위한 사이클론; 상기 사이클론에서 원심분리된 배출가스에 석회를 분사시켜 가스상 물질에 흡착되게 하기 위한 석회분사기(lime ejector); 상기 석회분사기에 연결되며, 가스상 물질을 흡착한 배출가스의 석회를 포집하기 위한 집진장치; 상기 집진장치에 연결되며 배출가스 중의 입자상 물질과 가스상 물질을 흡착한 석회가루로 분리 여과하기 위한 여과장치; 및 상기 여과장치에 연결되며, 상기 여과장치에서 여과된 증기 또는 기체를 굴뚝을 통해 배출시키기 위한 흡입 팬을 포함하는 분뇨 처리시스템에 의해 달성될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분뇨 처리시스템을 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분뇨 처리시스템은 기본적으로, 폐기물을 수집하여 이를 소각하기 위한 소각로(10)를 포함한다. 이 같은 소각로는 1개 또는 그 이상이 설치될 수 있으며, 폐기물을 효과적으로 소각시키기 위해 송풍팬(12) 및 에어박스(14)가 연결되어 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 소각로에는 폐기물의 소각시 발생되는 열을 이용하여 온수를 형성하는 보일러가 연결될 수도 있다. 소각로(10)에는 화이어 박스(fire box)(16)를 통해 연소챔버(18)가 연결되어 된다. 화이어 박스(16)는 소각로(10)에서 폐기물의 소각에 의해 발생된 연소가스 또는 분진을 수집하여 연소공기와 혼합, 착화하는 화구역활을 하고 착화된 연소가스를 연소챔버(18)로 공급하여 재 연소시키는 역할을 한다. 화이버 박스(16)에는 물론 외부의 연료공급원으로부터 연료를 공급받아 작동되는 버너(20)가 설치되어 있으며, 또한 연소챔버(18)의 적정위치에도 부가적인 연소를 위해 역시 외부의 연료공급원으로부터 연료를 공급받아 작동되는 버너(22)가 설치되어 있다.
연소 챔버(18)에는 혼합탱크(24)가 연설되어 있다. 혼합탱크(24)의 상부에는 연소챔버(18)에서 연소시 발생되는 연소가스 또는 분진과 같은 경량의 부유체를 공급받기 위한 인입포트(26)가 형성되어 있다. 또한, 혼합탱크(24)의 적정위치, 즉, 인입포트(26)에 마주하는 측부의 중앙에는 배출포트(28)가 형성된다.
특히, 혼합탱크(24)에는 가축의 분뇨중 뇨를 공급하기 위한 분뇨수집탱크(30)가 연결된다. 분뇨수집탱크(30)는 일반적으로 분뇨중 분을 침적시켜 분과 뇨를 분리시키도록 구성되는 것이 바람직하다. 한편, 분뇨수집탱크(30)로부터 혼합탱크(24)로 공급되는 뇨는 상술된 연소챔버로부터 인입포트(26)를 통해 공급되는 연소가스와 용이하게 혼합될 수 있도록 상기 배출포트(28)의 상부위치로부터 분사되는 방식으로 공급되는 것이 바람직하다.
또한, 혼합탱크(24)로 공급되는 뇨를 효과적으로 분산시키기 위해 혼합탱크(24)에는 압축기(32)가 연결되어 있다. 압축기(32)에서 압축된 공기는 분뇨수집탱크(30)로부터 공급되는 뇨와 함께 공급되어 그 뇨를 연무방식으로 무화시키는 역할을 한다.
선택적으로, 혼합탱크(24)에서 비산되어 배출포트(28)로 배출되지 않고 바닥으로 침하되는 분진과 같은 고상물질을 제거하기 위한 슬라이드 게이트(slide gate)(34)가 혼합탱크(24)의 하부에 설치되어 있다.
특히, 혼합탱크(24)에는 인입포트(26)로부터 유입되어 부유되는 연소가스에 압축기(32)로부터 공급되는 압축공기와 분뇨 수집통(30)으로부터 공급되는 뇨 또는 축산폐수가 가능한 한 미세하게 무화될 수 있도록 분사노즐(35)이 설치된다. 이 분사노즐(35)은 2유체고압노즐로 형형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 분사노즐(35)에 의해 뇨 또는 축산폐수는 약 50㎛ 내지 80㎛ 미만의 미립자로 무화됨으로써 연소가스와 원활하게 산화연소반응 할 수 있는 것이다.
또한, 혼합탱크(24)의 배출포트(28)에는 사이클론(36)이 연결된다. 그 사이클론(36)은 일반적인 원심분리 집진방식으로 구성됨으로써, 혼합탱크(24)의 배출포트(28)로부터 뇨의 산화가스를 포함하는 배출가스를 흡입하여 배출가스중의 분진과 같은 입자상 원심분리시키는 역할을 한다.
그 사이클론(36)에는 석회분사기(lime ejector)(38)가 연결된다. 석회분사기(38)에는 물론 그 석회분사기(38)에 석회를 공급하기 위한 석회저장기(lime silo)(40)가 연결되어 있다. 석회분사기(38)는 사이클론(36)에서 원심분리된 배출가스에 내포된 가스상 물질을 흡착하기 위해 소석회와 같은 석회를 분사함으로써, 가스상 물질은 결국 석회에 흡착되어 유동하게 되는 것이다.
석회분사기(38)에는 가스상 물질을 흡착한 석회를 수집하기 위한 집진장치(42)가 연결된다. 집진장치(42)에는 석회가 충돌되어 관성력 및 중력에 의해 집진될 수 있도록 충돌판(44)이 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 석회중 일정크기 이상의 입자상 물질은 포집되며, 일정크기 이하의 미세 석회가루는 배출된다.
집진장치(42)에는 여과장치(46)가 연결된다. 그 여과장치(46)는 집진장치(42)에서 미세화된 석회가루를 하부로부터 흡입하여 상부로 통과시키면서 여과시키는 백필터(back filter)형으로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 여과장치(46)에 의해 석회는 기체 또는 증기 와 고체인 석회가루로 여과된다. 또한, 여과장치(46)에는 상술된 압축기(32)가 연결되어 있어 석회가루의 여과시 압축공기를 공급한다.
한편, 여과장치(46)에는 흡입 팬(48)이 연결되어 있어, 여과장치(46)에서의 석회의 흡입 및 여과에 일조할 뿐 아니라 그 여과장치(46)로부터 기체를 흡입해내는데 일조한다. 선택적으로, 흡입팬(48)에는 배출댐퍼(volume damper)(50)가 설치되어 있어 여과장치(46)에서 여과되는 석회의 양 뿐 아니라 그 여과장치로부터 배출되는 기체의 양을 제어할 수 있다.
최종적으로, 흡입팬(48)에는 완전히 정화 및 여과된 기체만을 외부로 배출시키기 위한 굴뚝(stack)(52)이 연결된다. 그 굴뚝은 일반적인 굴뚝과 유사하므로 명확성을 위해 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
물론, 본 발명에 따른 분뇨 처리시스템은 그 분뇨 처리시스템을 완전 자동화 하기 위함은 물론 각각의 구성요소 또는 장치들을 종합적으로 제어하기 위한 중앙 제어 장치(54)를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 분뇨처리 시스템의 작동 및 그 작용효과에 대해 상세히 설명한다.
예컨대, 축산가 또는 농가에서는 축사에서 사육되는 가축의 분뇨를 수거하여 일차적으로 분과 뇨를 분리하거나 또는 분과 뇨를 함께 분뇨 수집탱크(30)에 수집한다. 한편, 환경업자 또는 농,축산가는 폐기물을 수집한 후 그 폐기물을 소각로(10)에 채운 후 중앙제어장치(54)를 작동시켜 분뇨 처리시스템을 초기화 시킨다.
이와 같이, 분뇨 처리시스템이 작동되면, 소각로(10)가 점화됨과 동시에 송풍팬(12) 및 에어박스(14)가 작동되어 폐기물이 소각된다. 이때 소각로에는 폐기물의 소각에 의해 연소가스, 분진, 등이 발생한다. 이 연소가스는 또는 분진은 소각로에서 빠져나와 화이어 박스(fire box)(16) 및 연소챔버(18)에서 재연소된다. 이때, 예컨대 600℃ 내지 800℃의 화염으로 연소시키면 연소가스는 물론 냄새 또한 산화 분해되어 예컨대 이산화탄소 및 물과 같은 무색 무취의 무기물로 된다. 물론, 이와 같은 재연소를 위해서는 온도분포의 균일화 및 균일한 혼합을 조건으로 한다.
이와 같이 재연소된 완전 연소가스는 혼합탱크(24)로 공급된다. 특히, 동시에 압축기(32)에 의해 분뇨수집탱크(30)에서 분리된 뇨가 분사된다. 이때 뇨는 압축기의 압축공기가 분사노즐(35)에 의해 약 50㎛ 내지 80㎛ 미만의 미립자로 무화되어 분무된다. 이와 같이 무화된 뇨는 혼합탱크(24)의 인입포트(26)로부터 공급되는 연소가스와 접촉하며, 이와 같은 접촉에 의해 연소가스와 산화 연소 반응하여 배출포트(28)를 통해 사이클론(36)내로 흡입된다.
사이클론(36)으로 흡입된 배출가스는 사이클론의 원심분리작동에 의해 기체와 분진으로 원심분리된다. 이와 같이 원심분리된 배출가스는 사이클론에서 빠져나와 석회분사기(lime ejector)(38)를 지나는 바, 이때, 석회분사기(38)는 석회저장기(lime silo)(40)로부터 석회를 공급받아 배출가스에 분사함으로써, 석회가 가스상 물질을 흡착하여 유동하게 한다. 이후, 석회가 흡착된 배출가스는 집진장치(42)를 지나는 동안 충돌판(44)에 의해 충돌되며, 관성 및 중력에 의해 입자상 물질이 포집된다.
이후, 집진장치(42)를 빠져나온 미세한 석회가루는 여과장치(46)에서 역여과방식으로 뇨성분이 완전히 여과된 후 흡입팬(48)에 의해 흡입되어 굴뚝(52)을 통해 무색 무취의 증기 또는 기체만이 외부로 배출되는 것이다. 물론, 흡입팬(48)에 의해 흡입되는 기체 또는 증기의 양은 배출댐퍼(volume damper)(50)에 의해 제어된다.
이에 따라, 가축의 분뇨중 뇨는 폐기물의 소각시 발생되는 연소가스 및 연소열을 이용하여 완전하게 여과 및 정화하고 기체 또는 증기상태로 처리하여 배출할 수 있는 것이다.
결과적으로, 본 발명에 따른 분뇨 처리시스템에 의하면, 폐타이어의 소각시 발생되는 폐열 및 연소가스를 이용하여 분뇨의 뇨성분을 완전히 무해한 기체 또는 증기로 처리하여 배출시킴으로써 분뇨로 인한 환경의 오염을 완전하게 방지할 수 있음은 물론 경제성이 향상되는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (6)

  1. 폐기물을 수집하여 소각하기 위한 소각로(10);
    상기 소각로에서 발생되는 연소가스 및 분진을 재연소시키기 위한 화이어 박스(fire box)(16) 및 그 화이어박스(16)에 연결된 연소챔버(18);
    상기 연소 챔버(18)에 연결되며, 그 연소챔버(18)에서 재연소된 연소가스를 공급받기 위한 인입포트(26) 및 상기 인입포트(26)의 맞은편에 형성되는 배출포트(28)를 구비하는 혼합탱크(24);
    상기 혼합탱크(24)에 가축의 분뇨중 뇨를 공급하기 위한 분뇨수집탱크(30);
    상기 분뇨수집탱크(30)로부터 혼합탱크(24)로 공급되는 뇨를 상기 혼합탱크(24)에서 부유되는 연소가스와 접촉시켜 산화연소 반응되도록 무화시키기 위한 압축기(32);
    상기 혼합탱크(24)의 배출포트(28)에 연결되며 상기 뇨의 산화가스를 포함하는 배출가스를 흡입하여 배출가스중의 입자상 물질을 원심분리시키기 위한 사이클론(36);
    상기 사이클론(36)에서 원심분리된 배출가스에 석회를 분사시켜 가스상 물질에 흡착되게 하기 위한 석회분사기(lime ejector)(38);
    상기 석회분사기(38)에 연결되며, 가스상 물질을 흡착한 배출가스의 석회를 포집하기 위한 집진장치(42);
    상기 집진장치(42)에 연결되며 배출가스 중의 입자상 물질과 가스상 물질을 흡착한 석회가루로 분리 여과하기 위한 여과장치(46); 및
    상기 여과장치(46)에 연결되며, 상기 여과장치(46)에서 여과된 증기 또는 기체를 굴뚝(52)을 통해 배출시키기 위한 흡입 팬(48)을 포함하는 분뇨 처리시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 혼합탱크(24)에는 상기 분뇨수집탱크(30)로부터 흡입되는 뇨를 미세하게 무화시키도록 2유체 고압노즐로 구성되는 분사노즐(35)이 설치되는 것을 특징으로 하는 분뇨 처리시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 혼합탱크(24)의 하부에는 비산되어 배출포트(28)로 배출되지 않은 분진을 제거하기 위한 슬라이드 게이트(slide gate)(34)가 형성되는 것을 특징으로 하는 분뇨 처리시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 집진장치(42)에는 상기 배출가스의 석회를 충돌시켜 관성력 및 중력을 이용하여 포집하기 위한 충돌판(44)이 구비되는 것을 특징으로 하는 분뇨 처리시스템.
  5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여과장치(46)는 상기 미세화된 석회가루를 하부로부터 흡입하여 상부로 통과시키면서 여과시키는 백필터(back filter)형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 분뇨 처리시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 흡입팬(48)에는 여과장치(46)에서 여과되는 석회의 양 및 상기 여과장치로부터 배출되는 기체의 양을 조절하기 위한 배출댐퍼(volume damper)(50)가 설치되는 것을 특징으로 하는 분뇨 처리시스템.
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