KR20080035128A

KR20080035128A - 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템

Info

Publication number: KR20080035128A
Application number: KR20060101365A
Authority: KR
Inventors: 전근식
Original assignee: 전근식
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2008-04-23
Also published as: KR100825994B1

Abstract

본 발명은 양돈 농가로부터 발생하는 축산 폐수 및 분뇨를 재처리하여 수분이 미포함된 유기질 비료 및 이물질이 미포함된 맑고 깨끗한 정수를 생산해낼 수 있는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템를 개시한다.

본 발명에 따른 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템은, 처리대상인 축산 폐수 및 분뇨가 집수되어 저장되는 집수조와, 비중차를 이용해 분뇨에 포함된 수분과 분뇨 슬러지를 분리해내는 가압부상 비중선별기와, 수분이 어느 정도 제거된 분뇨 슬러지를 저속으로 회전하는 스크류에 의해서 타측으로 이송시키면서 탈수시켜 여액이 분리되도록 하는 하이드로 엑스펠라와, 여액이 분리된 분뇨 슬러지를 진공상태에서 건조처리하는 진공 건조기와, 진공 건조기를 거쳐 1차 건조된 분뇨 슬러지를 제공받아 외부로부터 유입되는 공기의 유동현상을 이용해 다시 한번 자연건조시켜 외부로 배출시키는 공기 유동 건조기를 포함하며, 상기 가압부상 비중선별기 및 하이드로 엑스펠라로부터 분리 배출된 수분인 분뇨 침출수는, 침출수 저장탱크, 하이드로 필터와, 임시저장탱크, U/F 필터 및 고액분리기를 거쳐 정화되어 세정수 탱크로 유입되는 것을 특징으로 한다.

축산 폐수, 축산 분뇨, 고액 분리, 퇴비, 정수

Description

축산 폐수 및 분뇨 처리시스템{Stock farm waste water and waste matter purify system}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 배치구성도.

도 2는 도 1에 나타난 진공 건조기의 구성을 확대도시한 단면구성도.

도 3은 도 1에 나타난 공기 유동 건조기의 사시도.

도 4는 도 1에 나타난 고액분리기의 작동원리를 보여주기 위한 도면.

<도면의 주요부위에 대한 부호 설명>

100...집수조 110...가압부상 비중선별기

120...하이드로 엑스펠라 130...진공 건조기

140...슬러지 저장탱크 150...공기 유동 건조기

160...침출수 저장탱크 170...하이드로 필터

180...임시저장탱크 190...U/F필터

200...고액분리기 210...세정수 탱크

본 발명은 양돈 농가로부터 발생하는 축산 폐수 및 분뇨를 재처리하여 수분이 미포함된 유기질 비료 및 이물질이 미포함된 맑고 깨끗한 정수를 생산해 낼 수 있는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템에 관한 것으로, 특히 대량의 축산 폐기물의 단시간 처리가 가능하며, 축산 폐기물에 포함된 고체상태의 슬러지 및 액체 상태의 폐수를 효과적으로 분리할 수 있어 최종산물의 사료화, 퇴비화 등 유효자원화가 가능하고, 처리되는 축산 폐기물의 부피와 악취를 현격히 감소시킬 수 있어 축산폐기물 처리에 따른 비용부담 및 환경오염을 최소화할 수 있는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템에 관한 것이다.

산업사회의 진전으로 육류의 소비량이 급증함에 따라 축산 산업이 발달되었고, 축산업의 발달에 의하여 분뇨의 배출량이 증대되고 있으며, 분뇨에는 사료 및 사육사를 청소하기 위한 물 등이 더 포함되므로서 폐기물의 발생량이 증대되고 있다.

한편 축산 폐기물은 유기질 비료로서의 성질을 가지고 있으나 그 형태가 고체와 액체의 혼합물이고 악취가 발생함과 동시에 대량으로 발생되므로 이를 그대로 전량을 비료로서 활용할 수 없기 때문에 방치하고 있는 바, 폐기물을 방치하면 침출수에 의하여 토양 및 하천 등을 오염시키고, 해충의 서식 등으로 사람의 건강을 해치게 되므로서 최근 폐기물의 처리는 사회문제로 대두되고 있는 실정이다.

상기한 실정을 감안하여 일본국 실용신안 출원공개 소59-29688호 공보에서는 "유독성 폐기물 건조기"라는 제목으로 폐기물 건조처리하여 유기질 비료로 재생시 키기 위한 장치가 제안된 바 있다.

상기한 일본국 실용신안 출원공개 소59-29688호는 건조대의 일측에서 공급되는 폐기물을 교반하면서 건조대의 타측으로 이송시키는 이송기구와, 건조대 하부에 설치되면서 건조대의 바닥에 형성한 다수의 통기공을 통해 건조기 내부로 건조한 공기를 제공하는 열풍덕트 및 상기 열풍덕트에 열풍을 공급하는 열풍발생 기구를 구비한다. 따라서, 열풍발생 기구에서 발생한 열풍을 열풍덕트에 공급하여 그 바닥을 가열함과 동시에 일부의 열풍을 통기공으로 분출하므로서 이송기구에 의하여 교반 이송되는 폐기물에 포함된 수분을 증발 건조하도록 한 것이다.

그러나 상기한 종래기술에 의한 건조기는 축산용 폐기물과 같이 다량의 수분이 함유된 폐기물을 처리하기에는 부적합한 문제가 있다. 즉, 축산용 폐기물은 오줌 등과 같은 폐수가 다량 포함된 것이기에 폐기물에 포함된 수분을 분리하지 않은채 건조시킬 경우 건조시간이 매우 길어질 뿐 아니라, 건조과정에서 축산 폐기물로부터 흘러나온 폐수가 장치내부로 유입되어 장치가 쉽게 부식되어 파손되는 문제가 있다.

이를 위해 건조기 전공정에 수분 탈수 및 분리 저장조를 마련하여 축산 폐기물을 건조기내부로 투입하기 전 탈수과정을 거쳐 어느 정도 탈수되도록 함으로써 건조효율을 향상시키며 장치의 부식을 예방할 수 있도록 한 경우도 있다.

그러나 상기 종래기술의 경우 탈수과정에서 발생된 축산 분뇨 폐수를 단순히 분리하여 저장조에 저장할 뿐, 수거된 폐수를 정화하는 기능이 부재하였다. 때문에 탈수를 통해 거둬들인 폐수를 그대로 방류할 경우 전술한 바와 같이 하천, 토양 등 의 환경 오염문제가 그대로 방치되는 문제가 있다.

이 이외에도 축산폐기물 처리에 관한 기술은 종래 다수 문헌을 통해 공지된 바 있으나, 대부분 구성은 전술한 구성의 맥락과 대동소이하며 위와 같은 문제를 그대로 내포하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대량의 축산 폐기물의 단시간 처리가 가능하면서 축산 폐기물에 포함된 슬러지 및 폐수의 효과적인 분리가 가능하며, 건조처리된 최종산물은 즉시 사료화, 퇴비화 등 유효자원화가 가능하면서 처리과정 중 발생된 침출수(배출수)는 다단의 여과과정을 통해 무색,무취의 맑은 정수로 전환될 수 있어 방류할 경우 환경을 오염시킬 우려가 없고, 처리되는 축산 폐기물의 부피와 악취를 현격히 감소시킬 수 있어서 축산폐기물 처리에 따른 비용부담 및 환경오염을 최소화할 수 있는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 축산농가에서 발생된 대량의 축산 폐수 및 분뇨를 여과건조시켜 퇴비화, 사료화 등 자원화가 가능하도록 한 장치로서,

처리대상인 축산 폐수 및 분뇨가 집수되어 저장되는 집수조;

상기 집수조로부터 제공된 축산 폐수 및 분뇨를 임시저장하며 비중차를 이용해 분뇨에 포함된 수분과 분뇨 슬러지를 분리해내는 가압부상 비중선별기;

상기 가압부상 비중선별기로부터 수분이 어느정도 제거된 분뇨 슬러지를 제공받으며, 제공된 슬러지를 저속으로 회전하는 스크류에 의해서 타측으로 이송시키면서 탈수시켜 여액이 분리되도록 하는 하이드로 엑스펠라;

상기 하이드로 엑스펠라로부터 제공된 분뇨 슬러지를 진공상태에서 열원을 제공받아 건조처리하는 동시에 잘게 분쇄하는 적어도 둘 이상의 진공 건조기;

상기 진공 건조기를 거쳐 수분이 제거된 분뇨 슬러지를 제공받아 임시 저장하는 슬러지 저장탱크; 및

상기 건조처리되어 슬러지 저장탱크에 저장된 분뇨 슬러지를 이송스크류를 통해 제공받으며, 제공된 분뇨 슬러지를 외부로부터 유입되는 공기의 유동현상을 이용해 다시 한번 자연건조시켜 외부로 배출시키는 공기 유동 건조기;를 포함하는 한편,

상기 가압부상 비중선별기 및 하이드로 엑스펠라로부터 분리 배출된 수분인 분뇨 침출수는,

드레인 관을 통해 상기 침출수를 제공받아 저장하는 침출수 저장탱크와;

상기 침출수 저장탱크에 저장된 침출수를 제공받아 침출수속 염분과 미세한 슬러지를 여과시켜 미세한 협잡물을 제거하는 하이드로 필터와;

상기 하이드로 필터를 통해 1차 이물질이 걸러진 침출수를 임시저장하는 임시저장탱크와;

상기 임시저장탱크에 임시 저장된 침출수를 제공받아 다단 장착된 섬유필터를 통해 다시한번 미세한 슬러지를 여과시키는 U/F 필터; 및

상기 U/F 필터를 거쳐 이물질이 제거된 침출수를 제공받아 침출수에 미세한 입자로 분포된 슬러지를 탈수, 분리시켜 슬러지와 침출수를 분리해내는 고액분리기;를 거쳐 세정수 탱크에 저장되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템이 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 배치구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 축산농가에서 발생된 대량의 축산 폐수 및 분뇨를 여과건조시켜 퇴비화, 사료화 등 유효자원화가 가능하도록 한 장치로서, 처리대상인 축산 폐수 및 분뇨를 집수하여 저장하는 집수조(100)를 구비한다. 집수조(100)에 저장된 축산 폐수 및 분뇨는 슬러지 펌프(103)를 통해 가압부상 비중선별기(110)로 제공되어 임시 저장되며, 가압부상 비중선별기(110)로 제공된 상기 축산 폐수 및 분뇨는 이곳에서 상호간의 비중 차에 의해 오줌 등과 같은 액체와 분뇨 슬러지와 같은 고체로 1차 분리된다.

상기 가압부상 비중선별기(110)는 도면에서와 같이 입구와 출구를 갖는 두개의 선별조(110a,110b)가 상측의 연결통로를 통해 연결된 구조로 이루어진다. 두개 의 선별조(110a,110b) 중 출구를 갖는 선별조(110b)는 그 중앙에 설치되는 격벽(112b)을 기준으로 슬러지조(113)와 수분저장조(114)로 분리 구획된다. 따라서, 상기와 같은 비중 선별에 의해서 가압부상 비중선별기(110) 상측으로 부상된 오줌 등 폐수는 상기 격벽(112b)을 통해 수분저장조(114) 측으로 오버플로우(Over flow)되어 후술하는 침출수 저장탱크(160) 측으로 이송되며, 슬러지조(113) 아래로 가라앉은 분뇨 슬러지는 출구를 통해 후술될 하이드로 엑스펠라(120)로 이송된다.

이 때, 상기 집수조(100)로부터 가압부상 비중선별기(110) 측으로 축산 폐수 및 분뇨를 공급하는 라인 상에는 라인믹서(105)가 설치된다. 라인믹서(105)는 일반 나선형의 스크류를 구비한 것일 수 있다. 따라서 상기 집수조(100)로부터 공급되는 축산 폐수 및 분뇨는 라인믹서(105)를 통해 강제 혼합되어 겔(Gel) 상태를 유지한 채 상기 가압부상 비중선별기(110) 측으로 공급된다.

또한, 상기 라인믹서(105)와 집수조(100) 사이에는 물 저장탱크(108) 및 폴리머 저장탱크(109)로부터 각각 물과 폴리머를 제공받아 혼합하는 폴리머 혼합조(107)가 구비된다. 폴리머 혼합조(107)에서는 상기 라인믹서(105)로 투입되는 축산 폐기물 중 슬러지 상태의 분뇨와 흡착하여 이 슬러지 상태 분뇨의 비중성을 크게 하는 액상의 폴리머를 공급한다. 이에 따라, 상기 액상의 폴리머에 의해서 분뇨 슬러지는 그 비중이 증대되어 가압부상 비중선별기(110)의 상기 선별조(110a,110b) 내에서 아래로 가라앉고 폐수 및 오줌 등과 같은 수분은 위로 부상하여 각기 다른 층을 형성하게 된다.

가압부상 비중선별기(110)를 거치면서 수분이 어느 정도 제거된 분뇨 슬러지 는 하이드로 엑스펠라(120)에 제공되어 이를 거치면서 여액이 분리되는 동시에 농축되고 다시 한번의 탈수과정을 거친다.

구체적으로, 상기 하이드로 엑스펠라(120)는 상기 선별조(110b)를 통해 제공된 분뇨 슬러지를 타측으로 이송시키는 스크류(도면부호 생략)를 구비하고 있다. 스크류는 외주연에 다수의 통수구멍을 갖는 내통(122)에 내설된다. 내통(122)은 이를 감싸며 스크류에 의한 분뇨 슬러지의 압착 이송과정 중 이러한 내통(122)을 거치면서 미세한 슬러지를 포함한 배출수를 수집하는 외통(124)에 의해 감싸여 진다. 이와같이 내통(122)과 외통(124)을 포함한 하이드로 엑스펠라(120)는 슬러지가 투입되는 일측 투입구에 비해 스크류의 압착 이송과정을 통해 탈수된 슬러지가 배출되는 배출구 측이 높은 위치에 있도록 경사지게 설치된다. 이에 따라, 상기 스크류를 통한 압착 이송과정 중 발생된 미세한 슬러지를 포함한 배출수는 내통(122)을 거쳐 외통(124) 하부측에 자연스럽게 집수된다.

이 때, 상기 외통(124) 하부측은 리턴관(126)을 통해 상기 집수조(100)와 가압부상 비중선별기(110) 사이의 관로와 연결된다. 따라서 상기 스크류에 의한 압착 이송과정 중 외통으로 집수된 미세한 슬러지를 포함한 상기 배출수는 상기 리턴관(126)을 통해 집수조(100)와 가압부상 비중선별기(110) 사이의 관로 상으로 리턴된다. 그 결과, 리턴된 미세한 슬러지를 포함한 배출수는 라인믹서에 의해 가압부상 비중선별기(110) 측으로 다시 강제 투입되어 가압부상에 의한 슬러지와 수분의 분리과정을 재차 거치게 된다.

계속해서, 상기 하이드로 엑스펠라(120)를 거치면서 여액이 분리된 분뇨 슬 러지는 열원에 의해 발열되면서 내부에 공간이 제공되는 진공 건조기(130)로 공급되어 이 곳에서 건조 처리되는 동시에 그 내부에 구비되는 교반날개(135)에 의해서 교반과 함께 잘게 분쇄된다.

도 2는 상기와 같은 진공 건조기의 구성을 확대도시한 단면구성도이다.

도 2를 참조하면, 상기 진공 건조기(130)는 분뇨 슬러지가 충진되는 밀폐된 공간을 제공하면서 하단은 개구되어 배출구(133)가 형성되고 이 배출구(133)는 실린더(미도시)에 의해 슬라이딩되는 캡(134)에 의해서 개방 또는 폐쇄되는 교반조(132)를 구비한다. 상기 교반조(132) 내부 중앙에는 교반조(132)로 공급된 분뇨 슬러지를 잘게 분쇄하면서 교반하는 스크류 형태의 교반날개(135)가 설치되며, 이 교반날개(135)는 상기 교반조(132) 외측 상부에서 상기 교반날개(135)와 연설되는 모터를 포함한 구동부(131)와 연설되어 양방향으로 구동된다. 그리고 교반조(132) 내 상기 교반날개(135) 주변에는 외부로부터 열원을 공급받아 그 내부에 충진되는 열매체가 가열되어 열을 발산하는 히터(136)가 배치된다. 따라서 상기 구동부(131)에 의한 교반날개(135)의 구동으로 교반조(132) 내에 있는 분뇨 슬러지는 교반과 함께 잘게 분쇄되는 동시에 히터(136)의 발열에 의해 건조작업이 함께 진행된다.

바람직하게는, 상기 교반조(132)는 내통(132b)과 외통(132a)으로 이루어져 그 사이에 열매체 충진공간(132c)을 구비한다. 상기 열매체 충진공간(132c)에는 열매체가 충진되며, 이러한 열매체는 외부로부터 공급되는 열원에 의해 가열되어 상기 히터(136)와 함께 교반조를 가열한다.

더 바람직하게는, 상기 교반조(132)에는 구동부로부터 동력을 제공받아 상기 교반날개(135)와 함께 회전되되 인터널 기어(137)를 통해 상기 교반날개(135)와는 역방향으로 회전하는 교반기(138)가 더 설치될 수 있다. 이 경우에, 상기 교반날개(135) 및 교반기(138)에 의한 상호 작동에 의해서 분뇨 슬러지는 교반조(132)내에서 일정 패턴으로 유동되면서 보다 효율적인 분쇄 및 건조가 이루어질 수 있다.

상기 진공 건조기(130) 일측에는 응축기(139)가 마련되어 교반조(132)에 의한 슬러지 건조과정 중 발생된 수증기를 제공받아 응축시킨다. 이렇듯 응축기(139)를 거치면서 응축된 응축수는 별도의 응축수 탱크(182)를 거쳐 후술되는 임시저장탱크(180)로 유입된다.

상기와 같은 진공 건조기를 거쳐 수분이 제거된 분뇨 슬러지는 진공 건조기(130) 하부측에 구비되는 슬러지 저장탱크(140)에 투입되어 이곳에 임시 저장되어 있다가 이송스크류(145)를 통해 공기 유동 건조기(150)로 제공된다.

본 발명에 적용된 상기 공기 유동 건조기(150)는 진공 건조기(130)를 거치면서 수분이 거의 제거된 분뇨 슬러지를 제공받아 외부로부터 유입되는 공기의 유동현상을 이용해 다시 한번 자연건조시켜 외부로 배출시킨다.

도 3은 상기 공기 유동 건조기의 구성을 나타내고 있다.

도 3을 참조하면, 상기 공기 유동 건조기(150)는 진공 건조기(130)를 거치면서 1차 건조된 분뇨 슬러지에 대한 재차 건조작업이 진행되는 건조챔버(152)와, 상기 건조챔버(152)의 바닥판에 해당되며 상기 건조챔버(152) 내부로 외기를 유입시키기 위한 통기구멍(155)이 규칙적으로 타공된 타공판(154)을 구비한다. 건조챔버(152) 내부 상기 타공판(154) 상에는 적어도 둘 이상의 격벽(156)이 타공판(154) 으로부터 일정높이로 설치되면서 건조챔버(152)의 배출구 방향으로는 일정거리를 두면서 이격설치되어 상기 건조챔버(152)내 공간을 분리 구획한다. 그리고 상기 타공판(154) 하부에는 휀(미도시)이 마련되어 타공판(154)을 통해 건조챔버(152) 내부로 외기가 강제 유입되도록 한다. 따라서 건조챔버(152) 내에는 상기 휀에 의해 강제 유입되는 외기에 의해서 기류가 형성된다. 그 결과, 분뇨 슬러지에 대한 건조가 이루어질 수 있으며, 건조에 따른 슬러지 간 비중차이에 의해서 건조된 슬러지는 건조챔버(152) 내에 설치된 격벽(156)을 타고 넘어 타측으로 이동하면서 그에 포함된 수분이 완전히 제거된 채 외부로 배출된다.

바람직하게는, 상기 공기 유동 건조기(150) 일측의 배출구측에는 비중 선별용 송풍휀(158)이 설치되어 건조챔버(152)를 통해 완전 건조된 분뇨 슬러지가 외부로 배출될 시 분뇨 슬러지에 포함되어 있던 협작물을 송풍에 의한 비중차에 의해 분리 선별한다. 이에 따라, 건조챔버(152)를 거쳐 완전 건조된 분뇨 슬러지는 협작물과 같은 이물을 포함하지 않게 되므로 사료화 및 퇴비화 등의 유효자원화가 가능하다.

여기서, 상기 공기 유동 건조기(150)는 미도시된 전열덕트를 통해 전술한 진공 건조기(130)의 교반조(132)와 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 공기 유동 건조기(150)는 진공 건조기(130)를 통한 분뇨 슬러지 건조과정 후 외부로 방출되는 폐열을 슬러지 건조에 필요한 열원으로 사용할 수 있다. 즉, 방열 폐기되는 열을 재사용함에 따라 에너지의 보다 효율적인 이용이 가능하며, 열원을 포함한 외기가 챔버 내부로 공급됨에 따라 챔버내 기류는 더욱 활발한 움직임을 형성할 수 있어서 공기 유동 건조기를 통해 건조작업이 진행되는 분뇨 슬러지의 건조효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 전술한 가압부상 비중선별기(110) 및 하이드로 엑스펠라(120)와 드레인 관(115)을 통해 연결되는 침출수 저장탱크(160)를 구비한다. 침출수 저장탱크(160)는 상기 가압부상 비중선별기(110) 및 하이드로 엑스펠라(120)를 거치면서 분리 배출되어진 수분 즉, 분뇨 침출수를 상기 드레인 관(115)을 통해 제공받아 임시 저장한다. 이와같이 침출수 저장탱크(160)에 임시 저장되어 있던 침출수는 펌프의 송출에 따라 하이드로 필터(170)를 거치면서 그에 포함된 미세한 이물질에 대한 여과가 이루어진다.

하이드로 필터(170)는 가압부상 비중 선별기를 통해 고액 분리된 침출수속에 염분과 미세한 슬러지를 여과시켜 미세한 협잡물을 제거하는 역할을 한다. 여재로 모래 또는 안트라 사이트가 이용되며, 필터링 작업은 공기압 밸브 및 침출수 저장탱크와 하이드로 필터 사이에 마련되는 펌프에 의해 자동으로 이루어진다.

상기와 같이 하이드로 필터(170)를 거치면서 미세한 협잡물이 제거된 침출수는 관로를 통해 임시저장탱크(180)로 이송되며, 임시저장탱크(180)에서 다시 U/F필터(190) 및 고액분리기(200)를 거치면서 그에 포함되어 있던 이물 및 슬러지는 최종 여과/분리 된다.

여기서, 상기 U/F필터(190)는 다단의 내부 섬유필터와 외부 여재로 구성되며, 상기 임시저장탱크(180)에 임시 저장된 침출수를 제공받아 상기 다단의 섬유필터와 외부 여재를 통해 다시한번 미세한 슬러지를 여과시킨다.

그리고, 상기 고액분리기(200)는 특수 여과재를 사용하는 연속식 고액 분리장치이다. 구체적으로, 상기 고액분리기(200)는 도 4에서와 같이 외부로부터 제공된 침출수 원액이 충진되는 원액탱크(202)를 구비한다. 원액탱크(202) 내에는 원통형의 특수 여과재(204)가 일부 침수되며, 여과재(204) 내부는 진공펌프(206)에 의해 진공상태를 형성하고 있다. 이에 따라, 상기 특수 여과재(204)에 접촉하는 액체는 진공상태의 여과재 안쪽으로 흡입되면서 여과되며, 여과재(204) 표층에는 상기 진공 흡착에 의한 여과 과정 중 액체에 포함되어 있던 고체물(축산 슬러지)이 케이크 층을 형성한다. 케이크 층을 형성한 고체물은 여과재(204)의 회전에 따른 스크레퍼의 상대 작용에 의해 분말 형태로 외부로 배출되며, 슬러지가 제거된 액체는 진공펌프(206)를 거쳐 세정수 탱크(210)로 이송된다. 결과적으로 상기 세정수 탱크(210)에 충진되는 액체는 전술한 다단의 필터링 및 고액 분리과정을 거치면서 침술수에 포함되어 있던 아주 미세한 슬러지까지 걸러진 정화수이기 때문에 그대로 방류되어도 환경오염에 전혀 지장이 없다.

바람직하게는, 상기 세정수 탱크(210)는 관로 상에 역세펌프(222)를 구비한 역세관(220)을 통해 U/F필터(190)와 연결된다. 이 경우, 역세펌프(222)에 의한 세정수 탱크(210)내 침출수의 역방향 흐름에 의해서 상기 U/F필터(190)에 대한 필터청소가 가능해진다.

또한, 상기 세정수 탱크(210)는 리턴관(212)을 통해 전술한 물 저장탱크(108)와 연결될 수 있다. 이 경우, 슬러지가 최종 걸러진 정화수를 액상 폴리머 생산에 필요한 급수로서 재활용할 수 있다. 결과적으로, 시스템 전체적인 구성상 폐수 및 침출수를 포함한 액체에 대한 반복적인 싸이클(Recycle) 행정을 구현할 수 있어서 세정수 탱크내 정화수를 외부로 방류하지 않아도 된다.

미설명 부호 145는 슬러지 저장탱크로부터 공급된 건조된 분뇨 슬러지를 공기 유동 건조기 측으로 이송시키는 이송스크류이다.

상기한 본 발명의 실시예에 따르면, 수분을 포함하는 겔 상태의 분뇨 슬러지와, 축산 폐수 및 고체의 분뇨 슬러지 분리과정에서 발생된 침출수가 각각 다단의 건조 및 여과과정을 거치면서 재활용이 가능한 유효자원으로 재생될 수 있다. 그 중, 건조과정을 거치면서 최종 건조처리된 산물은 수분 함수율 및 이물질 함유율이 극히 적어 처리과정 후 즉시 사료화, 퇴비화 가능하며, 분뇨 처리과정 중 발생된 침출수는 다단의 여과과정을 통해 무색,무취의 맑은 정수로 전환된다. 특히, 상기 침출수의 경우 시스템 내에서 지속적으로 순환되면서 폴리머 혼합을 위한 급수로 활용된다. 그 결과, 본 발명은 무방류, 무폐수를 구현할 수 있어 폐수 방류로 인한 환경오염의 우려가 전혀 없다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템에 의하면, 양돈 농가로부터 발생하는 축산 폐수 및 분뇨가 다단의 건조 과정 및 여과 과정을 거치면서 수분이 미포함된 유기질 비료 및 이물질이 미포함된 맑고 깨끗한 정수로 각각 전환된다. 이중에서 건조과정을 거치면서 최종 건조처리된 산물은 수분 함수율 및 이물질 함유율이 극히 적어 처리과정 후 즉시 사료화, 퇴비화 가능하며, 분뇨 처리과정 중 발생된 침출수는 여과 과정을 거쳐 공정에 필요한 급수로 재활용 된다. 결과적으로, 본 발명은 처리되는 축산 폐기물의 부피와 악취를 현격히 감소시킬 수 있어서 축산폐기물 처리에 따른 비용부담 및 환경오염을 최소화할 수 있고, 전체적으로 무방류, 무폐수를 구현할 수 있어서 폐수 방류로 인한 환경오염을 예방할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

축산농가에서 발생된 대량의 축산 폐수 및 분뇨를 여과 건조시켜 퇴비화, 사료화 등 유효자원화가 가능하도록 한 장치로서,

처리대상인 축산 폐수 및 분뇨가 집수되어 저장되는 집수조(100);

상기 집수조(100)로부터 제공된 축산 폐수 및 분뇨를 임시저장하며 비중차를 이용해 분뇨에 포함된 수분과 분뇨 슬러지를 분리해내는 가압부상 비중선별기(110);

상기 가압부상 비중선별기(110)로부터 수분이 어느 정도 제거된 분뇨 슬러지를 제공받으며, 제공된 슬러지를 저속으로 회전하는 스크류에 의해서 타측으로 이송시키는 동시에 탈수시켜 여액이 분리되도록 하는 하이드로 엑스펠라(120);

상기 하이드로 엑스펠라(120)로부터 제공된 분뇨 슬러지를 진공상태에서 건조처리하는 동시에 잘게 분쇄하는 적어도 둘 이상의 진공 건조기(130);

상기 진공 건조기(130)를 거쳐 수분이 제거된 분뇨 슬러지를 제공받아 임시 저장하는 슬러지 저장탱크(140); 및

상기 건조처리되어 슬러지 저장탱크(140)에 저장된 분뇨 슬러지를 이송스크류(145)를 통해 제공받으며, 제공된 분뇨 슬러지를 외부로부터 유입되는 공기의 유동현상을 이용해 다시 한번 자연건조시켜 외부로 배출시키는 공기 유동 건조기(150);를 포함하는 한편,

상기 가압부상 비중선별기(110) 및 하이드로 엑스펠라(120)로부터 분리 배출 된 분뇨 침출수는,

드레인 관(115)을 통해 상기 침출수를 제공받아 저장하는 침출수 저장탱크(160)와;

상기 침출수 저장탱크(160)에 저장된 침출수를 제공받아 침출수속 염분과 미세한 슬러지를 여과시켜 미세한 협잡물을 제거하는 하이드로 필터(170)와,

상기 하이드로 필터(170)를 통해 1차 이물질이 걸러진 침출수를 임시저장하는 임시저장탱크(180)와,

상기 임시저장탱크(180)에 임시 저장된 침출수를 제공받아 다단 장착된 내부 섬유필터와 외부 여재를 통해 다시한번 미세한 슬러지를 여과시키는 U/F 필터(190) 및,

상기 U/F 필터(190)를 거쳐 이물질이 제거된 침출수를 제공받아 침출수에 미세한 입자로 분포된 슬러지를 탈수, 분리시켜 슬러지와 침출수를 분리해내는 고액분리기(200)를 거쳐 세정수 탱크(210)에 저장되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

집수조(100)로부터 가압부상 비중선별기(110) 측으로 축산 폐수 및 분뇨를 공급하는 라인상에는 상기 집수조로부터 공급되는 축산 폐수 및 분뇨를 강제혼합시켜 상기 가압부상 비중선별기(110) 측으로 공급되는 축산 폐기물이 겔(Gel) 상태를 유지하도록 라인믹서(105)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 라인믹서(105)와 집수조(100) 사이에는 폴리머 혼합조(107)가 더 구비되어 상기 라인믹서(105)로 투입되는 축산 폐기물 중 고체 상태의 분뇨와 흡착하여 분뇨의 비중성을 크게하는 액상의 폴리머를 공급하며,

상기 폴리머 혼합조(107)는 물과 폴리머를 공급하는 물 저장탱크(108) 및 폴리머 저장탱크(109)와 각각 연결되어 물과 폴리머를 제공받는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 가압부상 비중선별기(110)는 입구와 출구를 갖는 두개의 선별조(110a,110b)가 상측의 연결통로를 통해 연결된 구성으로 이루어지며, 두개의 선별조(110a,110b) 중 출구를 갖는 선별조(110b)는 그 중앙에 설치되는 격벽(112b)을 기준으로 슬러지조(113)와 수분저장조(114)로 분리 구획되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 하이드로 엑스펠라(120)는,

스크류가 길이방향으로 내설되며 다수의 통수구멍을 갖는 내통(122)과;

상기 내통(122)을 감싸며 스크류에 의한 분뇨 슬러지의 압착 이송과정 중에 내통을 거쳐 배출되는 미세한 슬러지를 포함한 배출수를 수집하는 외통(124);을 포함하며,

상기 내통(122)과 외통(124)을 포함한 하이드로 엑스펠라(120)는 슬러지가 투입되는 일측 투입구에 비해 스크류의 압착 이송과정을 통해 탈수된 슬러지가 배출되는 배출구 측이 높은 위치에 있도록 경사지게 설치되어, 상기 스크류를 통한 압착 이송과정 중 발생된 미세한 슬러지를 포함한 배출수가 외통(124) 하부측에 자연스럽게 집수될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 하이드로 엑스펠라(120)의 스크류에 의한 슬러지 압착 이송과정 중 내통(122) 중앙부를 통해 외통에 집수된 미세한 슬러지를 포함한 배출수는 리턴관(126)을 통해 집수조(100)와 가압부상 비중선별기(110) 사이의 관로 상으로 리턴될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 진공 건조기(130)는,

슬러지가 충진되는 밀폐된 공간을 제공하면서 하단에는 배출구(133)가 형성되고 상기 배출구는 실린더에 의해 슬라이딩되는 캡(134)에 의해서 개방 또는 폐쇄되는 교반조(132)와;

상기 교반조(132)내 중앙에 위치하면서 슬러지를 잘게 분쇄하면서 교반하는 교반날개(135)와;

상기 교반날개(135)를 구동시키기 위해 상기 교반조(132) 외측 상부에서 상기 교반날개(135)와 연설되는 모터를 포함한 구동부(131)와;

상기 교반조(132)내 교반날개(135) 주변에 배치되면서 외부로부터 열원을 공급받아 그 내부에 충진되는 열매체가 가열되어 교반중에 있는 슬러지를 건조시키는 히터(136);를 포함하는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 교반조(132)는,

외통(132a)과 내통(132b)으로 이루어져 그 사이에 열매체 충진공간(132c)이 형성되고,

상기 열매체 충진공간(132c)에는 열매체가 충진되면서 열매체는 외부로부터 공급되는 열원에 의해 가열되어 교반조(132)내에서 교반되는 슬러지를 건조시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 교반조(132)내에는 구동부(131)로부터 동력을 제공받아 상기 교반날개(135)와 함께 회전되되 인터널 기어(137)를 통해 상기 교반날개(135)와는 역방향으로 회전하는 교반기(138)가 더 설치되어, 상기 교반날개(135) 및 교반기(138)에 의해서 슬러지는 교반조(132)내에서 일정 패턴으로 유동되면서 분쇄 및 건조되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 진공 건조기(130) 일측에는 응축기(139)가 더 마련되어 교반조(132)에 의한 슬러지 건조과정 중 발생된 수증기는 상기 응축기(139)로 유입되어 응축이 이루어질 수 있으며,

상기 응축기(139)를 거치면서 응축된 응축수는 응축수 탱크(182)를 거쳐 임시저장탱크(180)로 유입될 수 있도록 관로를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 공기 유동 건조기(150)는,

진공 건조기(130)를 통해 1차 건조된 분뇨 슬러지가 투입되어 저장될 수 있 는 공간이 제공되며, 상기 1차 건조된 분뇨 슬러지에 대한 재차 건조작업이 진행되는 건조챔버(152)와;

상기 건조챔버(152) 내부 바닥판에 해당되며, 상기 건조챔버(152) 내부로 외기를 유입시키기 위한 통기구멍(155)이 규칙적으로 타공된 타공판(154)과;

건조챔버(152) 내부에 상기 타공판(154)으로부터 일정높이로 설치되면서 건조챔버(152)의 배출구 방향으로는 일정거리를 두면서 이격설치되어 상기 건조챔버(152)내 공간을 분리 구획하는 격벽(156)과;

상기 타공판(154) 하부에 마련되어 통기구멍(155)을 통해 건조챔버(152)로 외기를 강제 유입시켜 건조챔버(152)내에 기류가 형성되도록 하는 휀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 공기 유동 건조기(150) 일측의 배출구측에는 비중 선별용 송풍휀(158)이 더 설치되어 건조챔버(152)를 통해 완전 건조된 분뇨 슬러지가 외부로 배출되는 경우에 분뇨 슬러지에 포함되어 있던 협작물이 송풍에 의한 비중차에 의해 분리 적치될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 공기 유동 건조기(150)는 전열덕트를 통해 진공 건조기(130)의 교반조(132)와 연결되어 진공 건조기(130)를 통한 분뇨 슬러지 건조과정 후 외부로 방출되는 폐열을 제공받아 슬러지 건조에 필요한 열원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 고액분리기(200)는,

침출수 원액이 충진되는 원액탱크(202)와;

상기 원액탱크(202) 내에 충진되는 침술수 원액에 그 일부가 침수되는 형태로 설치되며 일방향으로 회전하는 원통형의 여과재(204);를 포함하며,

상기 여과재(204) 내부는 진공펌프(206)에 의해 진공상태를 유지함으로써 여과재(204)에 접촉하는 액체는 진공상태의 여과재 안쪽으로 흡입되면서 여과가 이루어지는 동시에 상기 여과재(204) 표면에는 상기 진공 흡착에 의한 여과 과정 중 액체에 포함되어 있던 고체물(축산 슬러지)이 케이크 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 세정수 탱크(210)는 그 관로 상에 역세펌프(222)를 구비한 역세관(220)을 통해 U/F필터(190)와 연결되어 역세펌프(222)에 의한 세정수 탱크(210)내 침출 수의 역방향 흐름에 의해서 필터청소가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 및 분뇨 처리시스템.