KR200211899Y1 - 순환식 분뇨 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본고안은 변기(1), 변기(1)로부터 이송된 분뇨를 수중미생물 존재 하에서 기폭시켜 혐기성 및 일부 호기성 조건하에서 발효시키는 1차 발효조(2), 수십만 개의 미세 통기 구멍(17)이 측면에 존재하고, 상부는 공기와 접촉하여 1차 발효조로부터 이송된 1차 발효액을 호기성 조건하에서 발효시키는 2차 발효조(4), 2차 발효조로부터 이송된 2차 발효액 중 잔류 성분을 흡착하는 흡착조(5), 흡착조(5)로부터 이송된 물을 저장하는 저장 탱크(6), 저장 탱크(6)를 변기(1)와 연결시키는 관(15, 16)을 포함하는, 분뇨가 완전 분해되어 고형성분이 남지 않는 순환식 분뇨 처리 장치에 관한 것이다.

Description

순환식 분뇨 처리 장치{CIRCULATION TYPE NIGHT SOIL TREATMENT DEVICE}

본고안은 순환식 분뇨 처리 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 분뇨를 혐기성 및 일부호기성 조건하에서의 1차 발효조 및 호기성 조건 하에서의 2차 발효조를 거쳐 완전 분해시키고, 잔류 성분을 흡착조에서 흡착시켜서 분뇨가 완전 분해되어 고형성분이 남지 않도록 처리한 후 얻어진 물을 저장탱크에 저장시키고, 사용자가 변기 사용시 푸시버튼을 눌렀을 때 세정수로서 재활용하는 순환식 분뇨 처리 장치에 관한 것이다.

종래의 가정용 정화조는 침전분리실 및 여과실 또는 침전분리실, 여과실 및 산화조로 구성되어 있고, 대부분 유입된 분뇨를 단순히 일정시간 체류시켜 고액 분리시킨 후 고체 성분은 모아서 1년에 1회 정도 별도로 폐기시키고, 액체 성분은 혐기성 상태에서 유기물을 제거한 후 처리수로 방류하는 시스템이다. 이러한 기존의 정화조는 처리 효율이 낮아서 정화조에서 나온 물이 하수도 등에 그대로 흘러 들어갈 경우 환경오염을 유발시킨다는 점, 하수의 재처리 비용이 든다는 점, 모아진 고체성분을 별도로 폐기해야 하므로 2차적인 환경오염 및 비용이 유발된다는 점 등의 문제가 있었다.

한편, 사찰, 공원, 캠프장, 하천 부지 등의 배수시설이 곤란한 지역의 옥외 화장실은 비수세식이라 위생상의 문제가 있고, 수세식으로 만들 경우 별도의 하수시설설치, 세정수의 확보 및 계속적인 세정수의 공급곤란 및 2, 3차 오염의 문제점이 있었다.

일본 공개특허공보 제 평10-72858호에는 물의 공급을 필요로 하지 않는 순환식 분뇨 처리 장치가 공지되어 있는 바, 대변기로부터 배설된 대변은 발효조에서 현탁하면서 발효시키고, 대변기 및 소변기로부터의 소변은 별도로 정화조에 회수하여 정화시킨 후, 정화조에서 정화된 소변을 세정수로서 스톡탱크에 저장하여 이를 세정수로서 대변기 및 소변기에 공급하는 장치가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 순환식 분뇨 처리 장치는 대변과 소변을 별도로 모아서 소변만을 정화하여 세정수로 재활용하고, 대변은 1차 발효후 고형물 상태에서 처리해야하는 번거로움이 있다.

본고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가정용 정화조뿐만 아니라 하수시설이 없는 지역의 야외용 화장실로서도 사용가능한, 분뇨를 완전 분해하여 고형성분을 재처리할 필요가 없고 정화된 액체 성분을 세정수로서 재순환시키는 분뇨 처리 장치를 제공하고자 한다.

제 1도는 본고안에 따른 순환식 분뇨 처리 장치의 종단면도이다.

제 2도는 본고안에 따른 2차 발효조의 사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명

1: 변기

2: 1차 발효조

3: 1차 발효액 분산파이프

4: 2차 발효조

5: 흡착조

6: 저장 탱크

7: 2차 저장조

8, 9, 10 : 모터

11, 12, 13, 14, 15, 16: 파이프

17: 통기 구멍

본고안은 변기(1), 변기(1)로부터 이송된 분뇨를 수중미생물의 존재 하에서 기폭시켜 혐기성 및 일부호기성 조건하에서 발효시키는 1차 발효조(2), 수십만 개의 미세 통기 구멍(17)이 측면에 존재하고, 상부는 공기와 접촉하여 1차 발효조로부터 이송된 1차 발효액을 호기성 조건하에서 발효시키는 2차 발효조(4), 2차 발효조로부터 이송된 2차 발효액 중 잔류 성분을 흡착하는 흡착조(5), 흡착조(5)로부터 이송된 물을 저장하는 저장 탱크(6), 저장 탱크(6)를 변기(1)와 연결시키는 관(15, 16)을 포함하는, 분뇨가 완전 분해되어 고형성분이 남지 않는 순환식 분뇨 처리 장치이다.

1차 발효조(2)는 변기(1)로부터 파이프(11)를 통해 수압에 의해 이송되어진 분뇨를 폭기 장치에 의해 폭기시켜 1차 발효시키는 곳이다. 폭기를 위해서는 통상 모터(8)가 사용된다. 분뇨 속의 유기물을 분해하는 미생물로서는 분뇨 자체 및 자연 미생물이 이용된다. 혐기성 및 호기성 미생물이 서식하기 위한 서식처는 외부로부터 공급하는데, 톱밥, 왕겨, 나무 칩(조각) 등 다공막 형성이 가능한 셀룰로스 계통의 재료가 사용된다. 미생물 서식처는 바람직하게는 완전 탈수된 4 - 20 mm 직경의 나무 칩이고, 더욱 바람직하게는 세라믹 로에서 80-100℃에서 35-40시간동안 가열하여 완전 탈수시킨 삼나무 또는 참나무 칩이다. 이러한 나무칩은 미생물의 공급원인 동시에 칩 내부에 무수히 많은 공극이 존재하여 칩의 심부에서는 혐기성 미생물이 생장할 수 있고, 칩의 표면 근처에는 호기성 미생물이 생장할 수 있는 미생물 서식지를 풍부하게 공급하는 역할을 한다. 1차 발효조에 투입하는 나무칩은 1차 발효조 부피의 1-20% 가량을 충진한다. 미생물에 의한 발효를 촉진시키기 위해서는 공기 주입 조건을 적절히 유지하는 것이 중요한데, 공기 주입은 연속 주입식으로 하고 공기 주입 속도는 분당 1차 발효조 부피의 0.3-3.0%로 하는 것이 바람직하다.

2차 발효조(4)는 1차 발효조로부터 파이프(12)를 통해 모터(10)에 의해 이송된 1차 발효액을 호기성 조건하에서 발효시키는 곳이다. 2차 발효조(4)는 호기성 조건을 만들기 위해 외부 공기와 접촉할 수 있는 특수한 구조를 가지는 데, 즉 상부는 외부 공기와 접촉할 수 있도록 개방되어 있고, 측면에는 수십만 개의 미세 통기 구멍(17)이 존재하여 충분한 공기가 2차 발효조(2) 내로 공급된다. 1차 발효조(2)에서는 밀폐된 환경 하에서 혐기성 미생물이 호기성 미생물보다 우세하게 작용한 반면, 2차 발효조(2)에서는 공기와 충분히 접촉할 수 있는 환경을 제공함으로써 호기성 미생물이 혐기성 미생물보다 우세하게 작용하여 결국 분뇨가 1차 발효조(2) 및 2차 발효조(4)를 거치는 동안 혐기성 미생물 및 호기성 미생물 모두에 의해 충분히 발효됨으로써 고형 유기물의 완전 분해가 가능해진다. 1차 발효조에서와 마찬가지로 바람직하게는 미생물 공급원 및 미생물 서식지로서 완전 탈수된 4 - 20 mm 직경의 나무칩을 사용하고, 나무칩을 2차 발효조(4)에 발효조 부피의 80-100 %만큼 충진한다. 2차 발효조(4) 내에서는 별도의 기폭없이 1차 발효조에서 공급된 발효액을 1차 발효액 분산파이프(3)에 의해 분산하고 중력에 의한 자유낙하로 나무칩 사이를 통과하며 피처리물 중의 유기물, 고형물을 완전히 분해시킨다.

미생물 공급원 및 서식지의 역할을 하는 나무 칩은 거의 반영구적이나, 야외 화장실에 사용되는 경우 겨울에 분뇨량이 감소하여 유기물이 부족한 관계로 나무칩이 자체 분해될 수 있으므로 1년에 1회정도 5-10%의 나무칩을 보충해준다.

2차 발효조(4)에서 생성된 물은 파이프(13)을 통해 흡착조(5)로 이송된다. 흡착조(5)에는 흡착제가 충진되어 있어서 2차 발효 후 생성된 물에 잔류한 유기 및 무기 성분을 흡착한다. 흡착제로는 활성탄이 주로 사용된다. 흡착조를 통과시킴으로써, 세정수 중의 나쁜 냄새, 색깔 등이 완전히 제거되어 세정수로서 재이용이 가능해진다.

흡착조(5)를 거쳐 완전히 정화된 물은 파이프(14)를 통해 펌프(8)에 의해 저장 탱크(6)에 저장된다. 저장 탱크(6)는 파이프(15)를 통해서 변기(1)에 연결되어 있어서, 사용자가 변기 사용시 푸시 버튼을 누르면 저장탱크에 저장되어 있던 물이 세정수로서 공급되어 세정수의 재순환이 이루어진다.

본고안에 따른 가정용 순환식 분뇨 처리 장치를 실제 크기로 제작하여 가정에 설치한 뒤 6개월간 운전하여, 7일 간격으로 현탁물질, BOD 및 COD를 측정한 결과, 평균값은 아래와 같았다.

	원수(原水)	처리수	처리효율(%)
현탁물질(mg/l)	750	3	99.6
CODMn(mgO/l)	305	12	96.1
BOD5(mgO/l)	515	4	99.2

실험 결과, 본고안에 따른 분뇨 처리 장치로 분뇨를 처리할 경우, 원수 중의 각종 물질이 거의 완전히 분해되어 처리되므로 이를 다시 변기용 세정수로 사용하여도 손색이 없음을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 본고안에 따른 순환식 분뇨 처리 장치는 다음과 같은 장점을 갖는다.

첫째, 분뇨 중의 고형 성분 및 액체 성분이 모두 액체 및 기체로 완전 분해되어 이것이 세정수로서 재활용되기 때문에 재처리해야할 고형성분이 없고, 따라서 매우 위생적이며 무공해이다.

둘째, 설치가 간편하고 짧은 시간 내 설치할 수 있다.

셋째, 변기 수세를 위한 세정수를 계속적으로 공급할 필요없이 이를 재순환시켜 세정수로 사용하므로 물을 보충할 필요가 없어서 유지 비용이 적게 든다.

넷째, 일반 가정뿐만 아니라, 산간지 등 세정수 공급 및 배수가 곤란한 지역에서도 본고안에 따른 장치를 수세식 화장실로서 쓸 수 있다.

다섯째, 발효조 내의 미생물 서식지인 나무칩을 1년에 1회 5-10% 공급하는 점 외에는 반영구적으로 본 장치를 사용할 수 있다.

Claims (4)

1. 변기(1), 변기(1)로부터 이송된 분뇨를 수중미생물 존재 하에서 기폭시켜 혐기성 및 일부 호기성 조건 하에서 발효시키는 1차 발효조(2), 수십만 개의 미세 통기 구멍(17)이 측면에 존재하고, 상부는 공기와 접촉하여 1차 발효조로부터 이송된 1차 발효액을 호기성 조건하에서 발효시키는 2차 발효조(4), 2차 발효조로부터 이송된 2차 발효액 중 잔류 성분을 흡착하는 흡착조(5), 흡착조(5)로부터 이송된 물을 저장하는 저장 탱크(6), 저장 탱크(6)를 변기(1)와 연결시키는 관(15, 16)을 포함하는, 분뇨가 완전 분해되어 고형성분이 남지 않는 순환식 분뇨 처리 장치.
2. 제 1항에 있어서, 1차 발효조 및 2차 발효조 내에, 완전 탈수된 직경 4 - 20 mm의 나무 칩이 1차 발효조 부피의 1-20%, 2차 발효조 부피의 80-100%만큼 포함되어 있는 순환식 분뇨 처리 장치.
3. 제 2항에 있어서, 나무 칩은 삼나무 또는 참나무 칩인 순환식 분뇨 처리 장치.
4. 제 3항에 있어서, 나무 칩은 나무를 세라믹 로 내에서 80-100℃에서 35-40시간동안 가열하여 완전 탈수시킨 칩인 순환식 분뇨 처리 장치.