KR20010005700A

KR20010005700A - 가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치와 그 방법

Info

Publication number: KR20010005700A
Application number: KR1019997008768A
Authority: KR
Inventors: 엘리저 버크만
Original assignee: 엘리저 버크만
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1998-03-29
Publication date: 2001-01-15
Also published as: GEP20022675B; PL335739A1; HUP0000792A2; NZ337673A; IL120583A0; HUP0000792A3; WO1998043918A1; ID27677A; AU6516398A; LT99116A; SI20114A; BG103743A; TR199902376T2; YU46999A; AU734141B2; BR9808435A; MD990269A; NO994744D0; EE9900421A; IS5171A

Abstract

본 발명은 가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화와 그 내의 유기 고형물 쓰레기를 제거하기 위한 장치(10)를 제공하며, 가정의 거주 유닛의 하수오물의 제 1 및 제 2 성분을 분리식으로 수집하기 위한 수단(12, 14)으로서, 화장실 하수오물은 상기 제 1 하수오물 성분을 포함하며, 욕조, 샤워실, 세면대, 섹탁실, 부엌 개수대 하수오물 등은 상기 제 2 하수오물 성분을 포함하는 상기 수단(12, 14)과; 제 1 및 제 2 이중 목적 용기(22, 24)로서, 시간 주기동안 상기 용기(22)중 하나가 상기 제 1 하수오물 성분을 수납하고 수집기 및 침전 탱크처럼 작동하고, 나머지 용기(24)는 혐기성 반응 용기로 작동하도록 배치되며, 혐기성 반응 용기로서 작동하는 용기는 분해 공정을 실행하며 그 동안 그내에 저장된 슬러지(34)의 체적은 혼합물 및 가스로 변환해 상당히 감소되는, 상기 이중 목적 용기(22, 24)와; 상기 수집기 및 침전 탱크(22)로부터 부유하는 유기 고형물을 포함하는 수성 슬러리를 수납하도록 연결된 적어도 하나의 산소 반응 용기(40)와; 상기 슬러리를 산소 반응시키기 위해 상기 산소 반응 용기(40)에 연결된 적어도 하나의 통풍장치(42)와; 상기 산소 반응 용기(40)로부터 통기되고 생물 산소 반응된 슬러리를 수납하기 위한 분리 및 침전 용기(46)와; 상기 제 2 성분을 수납하는 하부 저장 용기(56)와 변기 세척을 위한 물을 제공하는 상부 저장 용기(58)와; 상기 제 2 성분을 상기 하부 저장 용기(56)로부터 상기 상부 저장 용기(58)로 전달하기 위한 제 2 펌핑 수단(60)을 포함한다.

Description

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치와 그 방법{A SYSTEM FOR PURIFICATION OF DOMESTIC HOUSEHOLD EFFLUENT}

거의 모든 종래기술의 하수 정화 장치는 완전히 처리되지 않았으며 처리 용기내에 축적된 슬러지를 제거하기 위해 장치를 보다 빨리 또는 늦게 폐쇄할 필요가 있다. 대도시의 처리 시설은 이러한 작업을 수행하기 위해 설비 및 인원을 갖는다. 그러나, 단독 주택 또는 거주 블럭에서 사용하게끔 된 소형 장치는 유기 고형물(organic solids)을 거의 완벽하게 처리하는 장치로 인해 더욱 잘 기능하며 따라서 상기의 서비스가 필요하지 않다.

공지된 바와 같이, 환경 법규는 점진적으로 엄격해지며, 고형물, 액체 또는 가스조차의 쓰레기의 합법적인 처리는 점점 어려워지고 비용이 많이든다.

이산화탄소 및 소량의 다른 가스외에도, 메탄이 슬러지 재료의 분해시 발생한다는 것이 알려졌다. 일반적으로, 분해되는 슬러지의 단위 ㎏당 0.35㎥의 메탄이 발생한다. 미국에 있어서, 가축에 의해 발생되고 이들의 소화 계통을 통해 배출된 메탄은 환경적으로 저촉되며 의회는 무언가 있다면 이에 관해 무엇을 할 수 있을 것인가를 알기 위해 연구 자금을 적립했다. 흥미롭게, 멘탄은 수소를 제외한 다른 일반적인 연료 가스보다 높은 발열량을 갖는다. 그러나, 대부분의 모든 종래기술의 장치에 있어서, 생성된 메탄은 대기중으로 방출되어 불쾌한 악취를 발생한다. 몇몇 지방 도시의 법규는 이러한 가스의 배출을 금지한다.

가정의 하수를 처리하기 위한 방법 및 장치는 미국 특허 제 4,172,034 호(카를슨 등), 제 4,812,237 호(카울리), 제 5,114,586 호(험프리) 및 제 5,342,523 호(쿠와시마)에 개시되어 있다.

미국 특허 제 4,172,034 호는 1% 내지 15%, 바람직하게는 5% 내지 10% 사이의 건조 고형물을 갖는 쉽게 부유하는 슬러리(easy-flowing slurry)에 영향을 미치는 장치를 개시한다. 이러한 희석한 슬러리는 반응 용기내에서 통기(aeration)에 의한 산소 분해(aerobic degradation)를 위해 처리 시간을 연장할 필요가 없으나, 미국 특허 제 4,172,034 호의 장치는 컴팩트하다는 장점을 갖는다.

미국 특허 제 5,114,586 호는 많은 용기를 갖는 복잡한 하수구 설비 장치를 개시하는데, 상기 다수의 용기중 5개는 다수의 산소 유입 오리피스를 갖는다. 결과적인 많은 산소 소비는 대형 공기 송풍기 또는 압축기의 설치를 필요로 하여 고가의 작동 비용 및 소음 억제 문제를 가져온다. 미국 특허 제 5,114,586 호의 장치에 있어서 다른 어려운 점은 상술한 장치 요소를 위해 주거용 빌딩내에 공간을 찾는 것이다.

미국 특허 제 4,812,237 호는 가정용 폐수를 정화 및 재순환하기 위한 방법을 개시 및 이의 권리범위를 청구하고 있는데, 이 방법은 ⓐ 가정의 부엌 개수대로부터 1차적인 하수 스트림을 수집하는 단계와, ⓑ 제 1 부패화 탱크내에서 상기 제 1 폐수 스트림을 혐기적으로 침지하는 단계와, ⓒ 가정의 세탁실 및 욕실 소스로부터 제 2 폐수 스트림을 수집하는 단계와, ⓓ 단계(ⓑ, ⓒ 및 ⓗ)들로부터 물을 배합하는 단계와, ⓔ 제 2 부패화 탱크내에서 단계(ⓓ)로부터의 물을 혐기적으로 침지하는 단계와, ⓕ 산소 조건하에서 생물학적 모래 여과기 위의 단계(ⓔ)로부터의 물을 펌핑하는 단계와, ⓖ 한외 여과기(ultra-filter)를 통해 단계(ⓕ)로부터 생물학적으로 여과된 물을 펌핑하여, 생물학적으로 여과된 물을 체류 스트림(retentate stream)과 침투 스트림(permeate stream)으로 분리하는 단계와, ⓗ 상기 체류 스트림을 단계(ⓓ)로 복귀시키는 단계와, ⓘ 상기 침투 스트림을 살균하는 단계와, ⓙ 상기 살균된 침투 스트림의 제 1 부분을 가정의 세탁실 및 욕실 용도로 복귀시키는 단계와, ⓚ 상기 살균된 침투 스트림의 제 2 부분을 저 염분 부분(low salt portion)과 고 염분 부분(high salt portion)으로 분리시키는 단계와, ⓛ 상기 저 염분 부분을 가정의 부엌으로 복귀시키는 단계와, ⓜ 상기 고 염분 부분을 처리하는 단계를 포함한다.

미국 특허 제 5,342,523 호는 부유물 또는 침전물 재료를 교대로 분리하기 위해 사용되는 한쌍의 분리기 탱크를 개시하며, 유기 재료는 공기 분해를 위해 제 3 탱크로 이송된다. 이 장치는 효과적인 분해를 위해 대형 고형물을 작은 입자로 부수기 위한 수단이 부족하다.

발명의 요약

본 기술의 이러한 상태를 명심하고서, 본 발명의 일 목적은 종래기술의 소형 하수 처리 장치의 결점을 없애며 일반적인 사용에서 10년 이하의 사용중에 잔류물을 수동으로 제거할 필요가 없는 정도로 유기 고형물을 내부적으로 제거하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 이러한 장치가 제공된 빌딩내의 가족의 물 소비를 줄이는 것이다. 이러한 감소는 물 사용량 뿐만 아니라 하수 오물의 배출량을 줄이며, 후에 종종 물 사용량의 비율처럼 계산된다.

본 발명의 또 다른 목적은 메탄을 대기중으로 배출함으로써 야기되는 불쾌감을 제거하며, 분해 공정중 발생하는 가스를 본 장치에 사용되는 적어도 하나의 펌프를 구동하기 위한 연료로서 사용함으로써 연료 소비 비용을 감소시키는 것이다.

본 발명은 가정의 집안 하수의 처리 및 정화를 위한, 그리고 상기 장치내의 유기 고형물 쓰레기를 제거하기 위한 장치를 제공함으로써 상기 목적을 달성하는 것으로, 본 장치는 가정의 주거 유닛의 하수 오물의 제 1 및 제 2 성분을 분리하여 수집하기 위한 수단으로서, 화장실 오물은 상기 제 1 오물 성분을 포함하며, 욕실, 샤워실, 세면대, 세탁실, 부엌의 개수대 오물 등은 상기 제 2 오물 성분을 포함하는, 상기 수단과; 제 1 및 제 2 이중 목적 용기로서, 각각의 용기는 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 가지며 시간 주기동안 상기 용기중 하나가 상기 제 1 하수오물 성분을 수납하고 수집기 및 침전 탱크처럼 작동하고, 나머지 용기는 혐기성 반응 용기로 작동하도록 배치되며, 혐기성 반응 용기로서 작동하는 용기는 분해 공정을 실행하며 그 동안 그내에 저장된 슬러지의 체적은 혼합물 및 가스로 변환해 상당히 감소되며, 가스 출구는 가스의 수집을 위해 각각의 상기 용기의 상부에 제공되는, 상기 제 1 및 제 2 이중 목적 용기와; 상기 제 1 하수오물 성분을 수집기 및 침전 탱크로 현재 사용되는 이중 목적 용기로 배향시키기 위한, 및 나머지 이중 목적 용기를 혐기성 반응 용기로 작동하도록 변환하도록 고립시키기 위한 제 1 밸브 수단과; 상기 수집기 및 침전 탱크의 상기 제 1 하수오물 성분으로부터 부유하는 유기 고형물을 포함하는 수성 슬러리를 수납하도록 연결된 적어도 하나의 산소 반응 용기로서, 고형물은 약 15% 내지 35% 정도로 유지되며, 반응은 -6℃ 내지 92℃의 온도에서 이루어지지만 상기 슬러리는 유동가능한 구성으로 유지되는, 상기 적어도 하나의 산소 반응 용기와; 상기 슬러리를 산소 반응시키기 위해 상기 산소 반응 용기에 연결된 적어도 하나의 통풍장치와; 적어도 부분적으로 상기 혐기성 반응 용기내에 생성된 가스에 의해 동력이 공급되고, 상기 통풍장치를 통해 상기 산소 반응 용기로부터 상기 슬러리를 반복적으로 유도하여 상기 산소 반응 용기내의 산소 레벨을 적어도 1p.p.m 정도로 유지하기 위한 제 1 펌핑 수단과; 상기 산소 반응 용기로부터 통기되고 생물 산소 반응된 슬러리를 수납하기 위한 분리 및 침전 용기와; 상기 분리 용기로부터 정화된 물을 제거하기 위한 제 1 여과된 출구와; 상기 분리 및 침전 용기로부터 상기 이중 목적 수집기 및 침전 용기로 침전된 슬러리 입자를 펌핑하기 위한 제 2 출구 수단과; 상기 제 1 성분을 수납하는 하부 저장 용기와; 변기 세척을 위한 물을 제공하는 상부 저장 용기와; 상기 제 2 성분을 상기 하부 저장 용기로부터 상기 상부 저장 용기로 전달하기 위한 제 2 펌핑 수단을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 처리 및 정화 장치가 제공되며 상기 상부 저장 용기에는 개방된 상부 림(rim)을 갖는 제 1 물 수납 컨테이너가 제공되며 상기 개방된 상부 림 위로 거품이 상기 용기내의 물 위에 떠있으며 이로부터 오버플로 물과 함께 하며, 그런 후 이 오버플로 물과 거품은 변기 세척에 사용된다.

본 발명의 또다른 실시예는 하기에 상술된다.

또한 본 발명은 가정의 집안 하수의 처리 및 정화, 및 상기 장치내의 유기 고형물 쓰레기를 제거하기 위한 방법이 제공되는 것으로, ⓐ 제 1 성분으로서 가정의 거주 유닛의 화장실 하수오물과, 제 2 성분으로서 욕조, 샤워실, 세면대, 세탁실, 부엌 개수대 하수오물을 분리식으로 수집하는 단계와, ⓑ 제 1 및 제 2 이중 목적 용기를 제공하는 단계로서, 각각의 용기는 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 가지며 시간 주기동안 상기 용기중 하나가 상기 제 1 하수오물 성분을 수납하고 수집기 및 침전 탱크처럼 작동하고, 나머지 용기는 혐기성 반응 용기로 작동하도록 배치되며, 혐기성 반응 용기로서 작동하는 용기는 분해 공정을 실행하며 그 동안 그내에 저장된 슬러지의 체적은 혼합물 및 가스로 변환해 상당히 감소되며, 가스 출구는 가스의 수집을 위해 각각의 상기 용기의 상부에 제공되는, 상기 제공 단계와, ⓒ 상기 제 1 하수오물 성분을 수집기 및 침전 탱크로 현재 사용되는 이중 목적 용기로 배향시키기 위한, 및 나머지 이중 목적 용기를 혐기성 반응 용기로 작동하도록 변환하도록 고립시키기 위한 제 1 밸브 수단을 제공하는 단계와, ⓓ 상기 수집기 및 침전 탱크로부터 부유하는 유기 고형물을 포함하는 수성 슬러리를 수납하도록 연결된 적어도 하나의 산소 반응 용기를 제공하는 단계로서, 고형물은 약 15% 내지 35% 정도로 유지되며, 반응은 -6℃ 내지 92℃의 온도에서 이루어지지만 상기 슬러리는 유동가능한 구성으로 유지되는, 상기 제공 단계와, ⓔ 상기 슬러리를 산소 반응시키기 위해 상기 산소 반응 용기에 연결된 적어도 하나의 통풍장치를 제공하는 단계와, ⓕ 적어도 부분적으로 상기 혐기성 반응 용기내에 생성된 가스에 의해 동력이 공급되고, 상기 통풍장치를 통해 상기 산소 반응 용기로부터 상기 슬러리를 반복적으로 유도하여 상기 산소 반응 용기내의 산소 레벨을 적어도 1p.p.m 정도로 유지하기 위한 제 1 펌핑 수단을 제공하는 단계와, ⓖ 상기 산소 반응 용기로부터 통기되고 생물 산소 반응된 슬러리를 수납하기 위한 분리 및 침전 용기를 제공하는 단계로서, 상기 분리 용기는 이로부터 정화된 물을 제거하기 위한 제 1 여과된 출구와 상기 분리 및 침전 용기로부터 상기 이중 목적 수집기 및 침전 용기로 침전된 슬러리 입자를 펌핑하기 위한 제 2 출구 수단을 갖는, 상기 제공 단계와, ⓗ 상기 제 2 성분을 수납하는 하부 저장 용기를 제공하는 단계와, ⓘ 변기 세척을 위한 물을 제공하는 상부 저장 용기를 제공하는 단계와, ⓙ 상기 제 2 성분을 상기 하부 저장 용기로부터 상기 상부 저장 용기로 전달하기 위한 제 2 펌핑 수단을 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 산소 반응 용기내의 반응은 16℃ 내지 42℃ 사이의 온도에서 이루어진다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에 있어서, 처리 및 정화 장치가 제공되며, 소스에서 제 2 개숫물 성분을 수집하고 이로부터 유기 및 다른 폐기 요소를 분리하기 위해 상기 개숫물 성분을 스트립핑 유닛을 통해 통과시키기 위한 수단을 더 포함한다. 상기 바람직한 실시예는 상기 개숫물 성분으로부터 상기 이중 목적 용기중 하나로 상기 분리된 유기 및 다른 폐기 요소를 공급하기 위한 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 방법에 있어서 부엌 쓰레기 배출 유닛은 상기 부엌 쓰레기의 하수가 배출 장치를 막히게 하지 않는 방법으로 개수대내에 설치될 수 있으며, 따라서 폐기 요소는 상기 이중 목적 용기로 처리 및 배향되어 상기 실시예에서 혐기성 분해를 하게되며, 상기 이중 목적 용기는 셀룰로오스를 소화하는 박테리아가 제공되며 이 박테리아는 상기 이중 목적 용기내에서 발견되는 혐기성 박테리아를 방해하는 일없이 작용한다.

하수오물 파이핑 네트워크를 제거한 거주 지구 계획에 있어서 실질적인 비용절감을 이룰 수 있음을 알 수 있다. 세대주는 직접 사용하는 물 비용을 절감하고 하수오물의 배출에 따른 비용을 절감한다. 하루에 개인당 60 리터의 물을 절감할 수 있으리라 기대된다. 따라서 고 품질의 물은 물을 먹는것, 음식 만드는 것 및 세척에 필요한 사용에 대해 보전될 수 있다.

본 발명은 하기에 도시된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대해 상술되었으므로 충분히 이해될 것이다.

도면을 자세히 참조하면, 도시된 특정한 것들은 예로서 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내고자 도시되었으며 보다 유용하며 본 발명의 원리 및 개념적인 특징을 쉽게 이해할 수 있도록 나타내었다. 이러한 관점에서, 본 발명을 기본적으로 이해하는데 필요한 것보다 더욱 자세히 본 발명의 구조적인 상세한 부분은 도시하지 않았으며, 도면과 더불어 상세한 설명은 본 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 여러 형태가 실제로 구체화될 수 있음이 명백하다.

본 발명은 가정의 하수(household effluent)의 정화에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 수백 가구가 거주하는 한 빌딩 또는 빌딩의 그룹에서 나오는 하수를 정화하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것으로, 이러한 정화는 화장실 세척 목적에 충분하며, 여분의 물을 이용가능한 배출관내로 흐르도록 할 수 있는 반면, 생물학적으로 분해가능한 고형물을 제거한다.

도 1은 본 발명에 따른 정화 장치의 바람직한 실시예의 개략적인 도면,

도 2는 발생된 가스의 사용을 보여주는 동일 장치 일부의 개략적인 도면,

도 3은 크기 감소 요소를 도시하는 보여주는 정화 장치의 제 2 실시예 일부의 개략적인 도면,

도 4는 여과 수단이 더 제공된 정화 장치의 제 3 실시예 일부의 개략적인 도면,

도 5는 상부 저장 용기의 특별한 배치를 갖는 정화 장치의 바람직한 실시예 일부의 개략적인 도면,

도 6은 수력 터빈을 사용하여 전기를 발생시키는 실시예의 일부의 개략적인 도면,

도 7은 슬러지 이송 수단이 더 제공된 정화 장치의 다른 실시예의 일부의 개략적인 도면,

도 8은 개숫물(kitchen-water) 성분을 수집하고 이로부터 쓰레기 성분을 분리시키기 위한 수단이 제공된 다른 정화 장치 일부의 개략적인 도면,

도 9는 혐기 탱크가 가열되는 실시예의 블럭도.

도 1에는 가정의 집안 하수의 처리 및 정화, 및 상기 장치내의 유기 고형물 쓰레기의 제거를 위한 장치(10)가 도시되어 있다.

분리식 배출 수단(12, 14)은 가정의 거주 유닛의 오물의 제 1 및 제 2 성분을 분리 수집하도록 제공된다. 화장실 오물은 제 1 오물 성분을 포함하며, 욕실, 샤워실, 세면대, 세탁실, 부엌의 개수대 오물 등은 제 2 오물 성분을 포함한다.

배출 수단(12)은 제 1 밸브 수단(16)에 연결되며 이 제 1 밸브 수단(16)은 제 1 및 제 2 이중 목적 용기(22, 24)의 입구(18, 20)에 연결된다. 또한, 이들 각각의 용기는 2개의 출구(26, 28, 30, 32)가 제공되며, 구조적으로 서로 동일하다. 5개의 밸브 수단(16)을 사용함으로써, 용기(22, 24)는 교호 기능(alternate functions)을 갖도록 배열되며; 예를 들면 용기(22)가 수집기 및 침전 탱크와 같이 작용하는 시간 주기동안, 나머지 용기(24)는 혼합물을 발생시키기 위한 혐기 반응 용기와 같이 작동한다.

용기(24)는 5개 밸브 수단(16, 20)에 의해 고립될 때 혐기 반응 용기와 같이 작용하며, 그 내에 수납된 슬러지(34)의 체적이 상당히 감소될 때까지 분해 공정을 수행한다. 단방향 밸브(도시되지 않음)를 포함하는 상부 출구(32)는 분해 단계중 발생되는 연료 가스(36)를 제거하기 위해 사용된다. 가스(36)의 사용은 도 2를 참조하여 설명한다. 기밀 장입구(gas-tight charging door)(38)가 용기(22, 24)에 제공되어 생물학적으로 분해가능한 재료(예를 들면, 동물 배설물)가 작동중에 들어올 수 있도록 한다.

5개의 밸브 수단(16)은 제 1 오물 성분을 이중 목적 용기(22)로 배향시키며, 본 발명에 있어서 이중 목적 용기(22)는 현재 수집기 및 침전 탱크로 사용된다. 제 1 밸브 수단(16)은 고형물의 실질적인 량이 수집기 및 침전 탱크로 현재 사용되는 용기(22)내에 축적될 때 작동된다. 밸브 수단(16)의 연속적인 작동 사이의 시간 주기는 보통의 작동 조건하에서 1년을 초과하며, 대체로 3년이다.

산소 반응 용기(40)는 수집기 및 침전 탱크(22)로부터 부유하는 유기 고형물을 갖는 수성 슬러리를 수납하도록 연결된다. 본원에서 고형물 용량은 약 15% 내지 35%를 유지하며, 반응은 -6℃ 내지 92℃ 사이의 온도에서 이루어진다. 슬러리는 유동가능한 구성으로 유지된다.

통풍장치(42)는 슬러리를 산소와 화합시키기 위해 용기(40)에 연결된다. 언급된 큰 고형물 용량은 효과적인 통기에 소용이 있다. 광범위한 온도 범위는 유기 쓰레기를 분해하는 활성 박테리아의 생존 온도에 대응하도록 된다.

원심 액침 펌프(centrifugal immersion pump)와 같은 제 1 펌핑 수단(44)은 통풍장치(42)를 통해 산소 반응 용기로부터 슬러리를 반복해서 이동시켜 용기(40)내의 산소를 적어도 1ppm 정도 유지한다. 제 1 펌핑 수단(44)은 혐기 반응 용기(24)내에 생성된 가스에 의해 적어도 부분적으로 동력이 공급된다.

제 1 펌핑 수단(44)은 슬러리내의 부유하는 고형물의 크기를 작게하기 위해 활발한 교반 운동을 발생하도록 배치되는 것이 이롭다. 이러한 목적을 달성하는 간단한 방법은 강력한 펌프 엔진을 사용하는 것과 통기 자체에 필요에 의한 것보다 큰 속도로 펌프를 구동하는 것이다.

분리 용기(46)는 산소 반응 용기(40)로부터 통기되고 생물 산소 반응된 슬러리(bio-aerobic reacted slurry)를 수납한다.

다른 침전 및 고형물 입자 집합체는 본 용기내에서 발생한다.

도시된 실시예에 있어서, 이러한 물질을 조정가능한 슬러지 펌프(48)는 제 1 밸브 수단(16)을 통해 분리 용기(46)로부터 이중 목적 수집기 및 침전 용기(22)로 상기 입자를 펌핑하도록 제공된 제 2 출구 수단(50)을 통과해 상기 물질을 이송한다.

제 1 여과된 출구(52)는 분리 용기(46)로부터 정화된 물을 제거하도록 제공된다. 여과기(54)는 여과기 플레이트 방해물을 자동적으로 청소하기 위한 수단이 제공되는 것이 이롭다. 정화된 물의 질은 여과기 유닛(54)의 질에 따라 결정된다.

배출 수단(14)에 연결된 하부 저장 용기(56)는 제 2 성분을 수납한다.

상부 저장 용기(58)는 화장실 세척을 위한 물을 제공한다. 용기(58)는 하부 저장 용기(56)로부터 물을 이송하는 제 2 펌핑 수단(60)에 의해 물이 공급된다. 화장실 세척을 위해 필요한 것 보다 많은 물은 배출구(62)를 통과하도록 충분히 정화된다. 용기(58)가 어떤 특정 시점에 장치에 의해 제공되는 것보다 많은 양의 물을 필요로 한다면, 추가적인 물이 급수 본관(water main)(도시되지 않음)으로부터 상부 저장 용기(58)로 제공될 수 있다.

나머지 도면을 참조하면, 유사한 참조부호는 유사한 부품을 나타내도록 사용된다.

도 2를 참조하면, 도 1을 참조하여 상술된 동일 처리부 및 정화 장치(10)가 자세히 도시되어 있다.

가스(36)는 이중 목적 용기[그중 하나의 용기(24) 만이 도시됨]내에 생성되고 탱크(64)에 수집되고, 압축기(66)에서 압축되며, 압축된 상태로 탱크(68)에 저장되며, 통풍장치(42)를 통해 슬러리를 이동시키는 제 1 펌핑 수단(44)에 적어도 부분적으로 동력을 공급하도록 사용된다. 따라서 장치(10)는 적은 전기를 필요하지만 구동되며, 불쾌한 악취의 발생을 줄이므로 도시 지역에서 보다 중요하다.

제 1 성분(대체로, 발생된 가스의 57% 내지 67%임)은 메탄이다. 나머지는 거의 모두가 이산화탄소이다. 이 가스 혼합물의 발열량은 약 5000 ㎉/㎥ 내지 6500 ㎉/㎥이다. 압축된 가스는 내부 부식에 대해 향상된 보호성을 갖는 내연기관(70)내로 공급된다. 엔진(70)은 제 1 펌핑 수단(44)에 연결되며, 가스(36)가 입수되지 않았을 때(예를 들면, 시작하는 동안) 제 1 펌핑 수단(44)은 전기 모터(72)에 에 의해 구동되도록 연결된다. 변형실시예 또는 부가적인 예에 있어서, 상기 가스는 전기로 변환될 수 있거나, 또는 직접적으로 물을 가열하기 위해 버너에 사용될 수 있다.

도 3은 제 1 오물 성분에 포함된 고형물의 크기를 줄이기 위한 요소를 갖는 정화 장치(74)의 제 2 실시예의 상세도를 도시한다.

펌핑된 슬러리는 정지 커터 블레이드(stationary cutter blades)(76)의 어레이에 반복적으로 충돌되어 통기 회로둘레를 이동하는 슬러리내의 부유된 고형물의 크기가 줄어든다. 그에 따라, 입자 크기는 약 1.5㎜의 크기로 줄어드는 것이 바람직하며, 고형물에서 노출된 표면 영역의 결과적인 증가는 효과적으로 통기한다.

도 4에는 다른 여과 수단이 제공된 정화 장치(78)의 제 3 실시예의 상세도가 도시되어 있다.

하부 저장 용기(82)의 물 출구(80)는 이를 통과하는 물에서 고형물을 제거하기 위한 여과기(84)에 연결된다. 여과기를 통과하는 물은 상부 저장 용기(86)에 저장되고 화장실 세척을 위해 사용된다. 과다한 물은 원예 목적(87)으로 이용될 수 있다.

세척을 위해 작은 고형물이 포함되는 것에 대해 결함이 없으며, 그럼에도 불구하고 세척 탱크 메카니즘(88)의 기능 불량을 방지하기 위해 이러한 고형물을 제거하는 것이 이롭다.

도 5를 참조하면, 상부 저장 용기(92)의 특별한 배치를 갖는 정화 장치(90)의 바람직한 실시예의 일부가 도시되어 있다.

상부 저장 용기(92)는 개방된 상부 림(rim)(96)을 갖는 제 1 물 수납 컨테이너(94)가 제공된다. 컨테이너(94)내의 물은 제 2 오물 성분에서 비롯된 지방, 비누 및 합성 세제를 포함한다. 펌프(97)는 컨테이너(94)내의 물을 교반시켜 거품을 형성한다. 거품(98)은 컨테이너(94)내의 물 위에 떠있으며 이로부터 오버플로 물(overflow water)과 함께 하여 탱크(100)내로 떨어진다. 화장실 세척을 위해 오버플로 물과 거품(98)은 탱크(100)로부터 회수된다.

도 6에는 수력 터빈(102)을 이용하여 전기를 발생시키는 실시예가 도시되어 있다.

처리 및 정화 장치(104)는 상부 저장 용기(108)에서 아래로 향한 워터 파이프(106)에 설치된 터빈(102)에 의해 장치에서 사용하기 위한 전기를 발생시킨다. 펌프 모터(112)에 연결된 재충전 가능한 전기 배터리(110)는 동력을 축적하여 가스 또는 메인 동력을 얻지 못할 때 도 1에 도시된 제 1 펌핑 수단(44)이 작동될 수 있도록 한다.

추가적인 실시예(도시되지 않음)에 있어서, 보조 전기는 태양 전지 또는 풍차에 의해 발생되며, 이의 선택은 장치가 설치되는 장소에 무엇이 더 적합한 것인가에 달려있다.

도 7을 참조하면, 슬러지(34)의 이송에 대한 설비를 갖는 처리 및 정화 장치(116)의 실시예가 자세히 도시되어 있다. 제 1 및 제 2 이중 목적 용기(118, 120)는 수납을 위한 추가적인 입구(122, 124)와 용기(118, 120)의 바닥에 축적되는 슬러지(34)를 배출하기 위한 추가적인 하부 출구(126, 128)가 제공된다. 각각의 용기는 이러한 재료를 다룰 수 있는 펌프(130, 132)가 제공된다. 슬러지 이송은 저장 및 침전을 위해 사용되는 이중 목적 용기[예를 들면, 참조부호(122)]로부터 혐기성 분해를 위해 사용되는 용기[본 실시예에 있어서 참조부호(124)]로 이루어진다. 본 실시예에 있어서 적절한 펌프[본 실시예에서 참조부호(130)]의 활성화는 제어 패널(134)을 통해 이루어지고 제 1 밸브 수단(136)의 움직임에 의해 자동적으로 작동된다.

도 8을 참조하면, 소스에서 스트립핑 유닛(144)을 통과하는 제 3 개수 조성물(142)을 분리식으로 수집하기 위한 수단(140)을 갖는 장치(138)를 나타내는 블럭 다이아그램이 도시되어 있으며, 스트립핑 유닛(144)은 이로부터 유기 및 다른 쓰레기 성분(146)을 분리하기 위한 정적 또는 동력학적 여과 유닛일 수 있다. 도 8에 있어서, 나머지 요소는 도 1 및 도 2에 참조로 설명된 것과 동일하다.

알 수 있는 바와 같이, 물 배출 여과기와 침전 유닛(46) 및 유입 저장소(56)는 화장실에 사용하기 위해 펌프(60)로 재순환될 수 있을뿐만 아니라, 물의 정화도에 따라 다른 용도로 사용될 수 있도록 장치 밖으로 배출될 수 있다.

상술한 바와 같이, 이러한 장치는 개수대에 설치된 음식 찌꺼기 배출 유닛(garbage-disposal units)의 효과적으로 사용할 수 있도록 한다.

본 실시예에 있어서, 이중 목적 용기(24)에는 혐기성 박테리아 뿐만 아니라 트리코님파(Trichonympha)와 같은 셀룰로오스 소비 박테리아(cellulose-consuming bacteria)가 제공되며, 이 셀룰로오스 소비 박테리아는 다른 박테리아를 방해하는 일없이 상기 혐기성 박테리아와 협력하여 작용할 수 있다.

도 9는 다른 장치(86)의 일부를 도시하는 것으로, 도 1에 참조로 설명된 것과 유사하지만, 혐기성 분해 반응을 촉진한다. 혐기성 분해 반응기(88)는 이격된 3겹의 벽(90, 91, 92)이 형성되고 각각의 상기 용기(88) 둘레에 2개의 동심인 외측 구획(93, 95)이 형성되어 그 내에 상기 용기내의 온도를 조절하기 위한 유체가 유입된다. 바람직하게는, 상기 용기(88)에 인접한 구획(93)은 오일 유체(97)로 충전되고 구획(95)은 입구 및 출구 도관(98, 99)에 의해 반응기(88)를 가열하기 위한 수성 유체(96)의 소스(94)에 연결되며, 이 유체는 열원(89)에 의해 가열된다. 열은 전기적으로 또는 연료, 바람직하게는 반응기(88)내에서 생성된 메탄(74)중 일부를 연소시키므로써 제공된다. 반응기(88)의 가열은 분해 공정을 촉진시키며 실온에서는 매우 분해되지 않는 재료의 분해도 가능하게 한다. 이러한 장치는 냉대 지방에서 설치된 장치에도 적합하다. 또한, 반응기(88)내의 분해율은 구획(95)내로 유입되는 수성 유체(96)의 온도를 제어하므로서 조절될 수 있으며, 그런 후 수성 유체는 오일 유체(97)를 가열 또는 냉각시키고, 오일 유체(97)는 반응기(88)의 내용물을 가열 또는 냉각시키고, 고온의 물은 구획(95)으로부터 제거될 수 있으며 상술한 바와 같이 다른 유입 및 유출 도관(도시되지 않음)을 선택적으로 사용하여 차가운 수성 유체로 교체된다.

도관은 장치의 다양한 구성요소를 서로 연결하고 이로부터 이중벽 도관으로 형성될 수 있으며 이 장치는 상기 도관의 내벽과 외벽 사이에 가열된 물을 유입시키기 위한 수단을 더 포함하여 이중벽 도관을 흐르는 유체의 내용물을 가열시킬 수 있음을 알 수 있다.

또한, 반응기(88)내에 생성된 가스는 상기 도관의 내벽과 외벽 사이에서 순환되는 물을 가열하기 위해 버너로 공급될 수 있으며, 필요시 가열된 물은 가압된 상태로 상기 도관내로 유입되어 도관을 청소할 수 있다.

본 기술분야의 사람들에게 있어 본 발명은 상술되고 도시된 실시예에 한정되지 않으며 본 발명은 이의 정신 및 기본적인 특성을 벗어남이 없이 다른 특정 형태를 포함함을 알 수 있다. 따라서, 본 실시예는 도시된 모든 관점에서 고려될 수 있으며 한정적이지 않으며, 본 발명의 범위는 상술된 설명 보다는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 따라서 특허청구범위의 동등물의 의미 및 범위내에서의모든 변화는 특허청구범위에 포함된다.

Claims

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화와 그 내의 유기 고형물 쓰레기의 제거를 위한 장치에 있어서,

가정의 거주 유닛의 하수오물의 제 1 및 제 2 성분을 분리식으로 수집하기 위한 수단으로서, 화장실 하수오물은 상기 제 1 하수오물 성분을 포함하며, 욕조, 샤워실, 세면대, 섹탁실, 부엌 개수대 하수오물 등은 상기 제 2 하수오물 성분을 포함하는, 상기 수단과,

제 1 및 제 2 이중 목적 용기로서, 각각의 용기는 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 가지며 시간 주기동안 상기 용기중 하나가 상기 제 1 하수오물 성분을 수납하고 수집기 및 침전 탱크처럼 작동하고, 나머지 용기는 혐기성 반응 용기로 작동하도록 배치되며, 혐기성 반응 용기로서 작동하는 용기는 분해 공정을 실행하며 그 동안 그내에 저장된 슬러지의 체적은 혼합물 및 가스로 변환해 상당히 감소되며, 가스 출구는 가스의 수집을 위해 각각의 상기 용기의 상부에 제공되는, 상기 제 1 및 제 2 이중 목적 용기와,

상기 제 1 하수오물 성분을 수집기 및 침전 탱크로 현재 사용되는 이중 목적 용기로 배향시키기 위한, 및 나머지 이중 목적 용기를 혐기성 반응 용기로 작동하도록 변환하도록 고립시키기 위한 제 1 밸브 수단과,

상기 수집기 및 침전 탱크로부터 부유하는 유기 고형물을 포함하는 수성 슬러리를 수납하도록 연결된 적어도 하나의 산소 반응 용기로서, 고형물은 약 15% 내지 35% 정도로 유지되며, 반응은 -6℃ 내지 92℃의 온도에서 이루어지지만 상기 슬러리는 유동가능한 구성으로 유지되는, 상기 적어도 하나의 산소 반응 용기와,

상기 슬러리를 산소 반응시키기 위해 상기 산소 반응 용기에 연결된 적어도 하나의 통풍장치와,

적어도 부분적으로 상기 혐기성 반응 용기내에 생성된 가스에 의해 동력이 공급되고, 상기 통풍장치를 통해 상기 산소 반응 용기로부터 상기 슬러리를 반복적으로 유도하여 상기 산소 반응 용기내의 산소 레벨을 적어도 1p.p.m 정도로 유지하기 위한 제 1 펌핑 수단과,

상기 산소 반응 용기로부터 통기되고 생물 산소 반응된 슬러리를 수납하기 위한 분리 및 침전 용기와,

상기 분리 용기로부터 정화된 물을 제거하기 위한 제 1 여과된 출구와,

상기 분리 및 침전 용기로부터 상기 이중 목적 수집기 및 침전 용기로 침전된 슬러리 입자를 펌핑하기 위한 제 2 출구 수단과,

상기 제 1 성분을 수납하기 위한 하부 저장 용기와,

변기 세척을 위한 물을 제공하는 상부 저장 용기와,

상기 제 2 성분을 상기 하부 저장 용기로부터 상기 상부 저장 용기로 전달하기 위한 제 2 펌핑 수단을 포함하는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 펌핑 수단은 상기 슬러리내의 부유하는 고형물의 크기를 작게하기 위해 활발한 교반을 야기하도록 배치되는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 1 항에 있어서,

펌핑된 슬러리는 상기 슬러리내의 부유하는 고형물의 크기를 작게하기 위해 커터 블레이드의 어레이를 향해 충격이 가해지는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 하부 저장 용기의 출구는 이를 통과하는 물로부터 고형물을 제거하기 위한 여과기에 연결되는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 밸브 수단의 연속적인 작동 사이의 시간 주기는 보통의 작동 조건하에서 1년을 초과하는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상부 저장 용기는 개방된 상부 림을 갖는 제 1 물 수납 컨테이너가 제공되며 상기 개방된 상부 림 위로 거품은 상기 용기내의 물 위에 떠있으며 이로부터 오버플로 물과 함께 하며, 그런 후 이 오버플로 물과 거품은 변기 세척에 사용되는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상부 저장 용기로부터 강하하는 물 파이프내의 터빈에 의해 전기가 발생되는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 1 항에 있어서,

각각의 상기 이중 목적 용기는 나머지 이중 목적 용기의 바닥에 축적되는 슬러지를 수납하기 위한 입구가 제공되는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 1 항에 있어서,

개수대에서 개숫물 성분을 수집하고, 유기 요소와 다른 폐기 요소를 분리하기 위해 스트립핑 유닛을 통해 상기 개숫물 성분을 통과시키기 위한 수단을 더 포함하는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 9 항에 있어서,

직접적인 사용을 위해 여과 유닛을 통과하는 상기 스트립핑된 개수 성분을 공급하기 위한 수단을 포함하는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 분리된 유기 및 다른 폐기 요소를 상기 이중 목적 용기중 하나에 공급하고 이 용기를 혐기성 분해 공정에 놓아 상기 요소로부터 메탄을 생성하기 위한 수단을 포함하는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 이중 목적 용기는 셀룰로오스 소비 박테리아가 제공되는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 이중 목적 용기는 상기 용기내의 온도를 조절하기 위한 유체를 유입시키기 위해 각각의 상기 용기 둘레에 2개의 동심의 외측 구획을 형성하는 이격된 3겹의 벽이 각기 제공되는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 용기에 인접해 형성된 구획은 오일 유체로 충전되며 최외측 구획은 수성 유체를 유입 및 제거하기 위한 수단이 제공되는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 수성 유체는 상기 용기중 하나에 생성된 가스를 연소시키므로써 가열된 물인

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 장치 및 이로부터의 납 테두리의 다양한 구성요소를 서로 연결하는 다수의 이중벽 도관을 포함하며, 이를 통과해 흐르는 유체의 내용물을 가열하기 위해 상기 도관의 내벽과 외벽 사이에 가열된 물을 유입시키기 위한 수단을 더 포함하는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 장치.
가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화와 그 내의 유기 고형물 쓰레기의 제거를 위한 방법에 있어서,

ⓐ 제 1 성분으로서 가정의 거주 유닛의 화장실 하수오물과, 제 2 성분으로서 욕조, 샤워실, 세면대, 세탁실, 부엌 개수대 하수오물을 분리식으로 수집하는 단계와,

ⓑ 제 1 및 제 2 이중 목적 용기를 제공하는 단계로서, 각각의 용기는 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 가지며 시간 주기동안 상기 용기중 하나가 상기 제 1 하수오물 성분을 수납하고 수집기 및 침전 탱크처럼 작동하고, 나머지 용기는 혐기성 반응 용기로 작동하도록 배치되며, 혐기성 반응 용기로서 작동하는 용기는 분해 공정을 실행하며 그 동안 그내에 저장된 슬러지의 체적은 혼합물 및 가스로 변환해 상당히 감소되며, 가스 출구는 가스의 수집을 위해 각각의 상기 용기의 상부에 제공되는, 상기 제공 단계와,

ⓒ 상기 제 1 하수오물 성분을 수집기 및 침전 탱크로 현재 사용되는 이중 목적 용기로 배향시키기 위한, 및 나머지 이중 목적 용기를 혐기성 반응 용기로 작동하도록 변환하도록 고립시키기 위한 제 1 밸브 수단을 제공하는 단계와,

ⓓ 상기 수집기 및 침전 탱크로부터 부유하는 유기 고형물을 포함하는 수성 슬러리를 수납하도록 연결된 적어도 하나의 산소 반응 용기를 제공하는 단계로서, 고형물은 약 15% 내지 25% 정도로 유지되며, 반응은 -6℃ 내지 92℃의 온도에서 이루어지지만 상기 슬러리는 유동가능한 구성으로 유지되는, 상기 제공 단계와,

ⓔ 상기 슬러리를 산소 반응시키기 위해 상기 산소 반응 용기에 연결된 적어도 하나의 통풍장치를 제공하는 단계와,

ⓕ 적어도 부분적으로 상기 혐기성 반응 용기내에 생성된 가스에 의해 동력이 공급되고, 상기 통풍장치를 통해 상기 산소 반응 용기로부터 상기 슬러리를 반복적으로 유도하여 상기 산소 반응 용기내의 산소 레벨을 적어도 1p.p.m 정도로 유지하기 위한 제 1 펌핑 수단을 제공하는 단계와,

ⓖ 상기 산소 반응 용기로부터 통기되고 생물 산소 반응된 슬러리를 수납하기 위한 분리 용기를 제공하는 단계로서, 상기 분리 용기는 이로부터 정화된 물을 제거하기 위한 제 1 여과된 출구와 상기 분리 용기로부터 상기 이중 목적 수집기 및 침전 용기로 슬러리 입자를 펌핑하기 위한 제 2 출구 수단을 갖는, 상기 제공 단계와,

ⓗ 상기 제 2 성분을 수납하는 하부 저장 용기를 제공하는 단계와,

ⓘ 변기 세척을 위한 물을 제공하는 상부 저장 용기를 제공하는 단계와,

ⓙ 상기 제 2 성분을 상기 하부 저장 용기로부터 상기 상부 저장 용기로 전달하기 위한 제 2 펌핑 수단을 제공하는 단계를 포함하는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 방법.
제 17 항에 있어서,

개수대에서 제 3 개숫물 성분을 분리식으로 수집하고 이로부터 유기 및 다른 폐기 요소를 분리하기 위해 스트립핑 유닛을 통해 상기 개숫물 성분을 통과시키는 단계를 포함하는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 개숫물로부터 분리된 유기 및 다른 폐기 요소를 상기 이중 목적 용기중 하나로 공급하는 단계를 더 포함하는

가정의 집안 하수오물의 처리 및 정화 방법.