KR20100073391A

KR20100073391A - 유기성 폐기물 슬러지의 발효장치와 이를 포함하는 유기성 폐기물 처리시스템

Info

Publication number: KR20100073391A
Application number: KR20080132050A
Authority: KR
Inventors: 이종춘
Original assignee: 이종춘
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2010-07-01

Abstract

본 발명은 유기성 폐기물의 슬러지 발효장치와 이를 포함하는 유기성 폐기물 처리시스템을 개시한다. 본 발명의 슬러지 발효장치는, 관통부를 가지는 수평방향의 격벽을 구비하고, 상기 격벽에 의해 서로 분리된 다수의 반응공간을 구비하는 반응조; 상기 격벽의 관통부를 개폐하는 개폐수단; 상기 반응조에 연결되는 가스배출수단; 상기 반응조의 중앙에 수직으로 설치되는 회전축; 상기 회전축을 회전시키는 회전축구동수단; 상기 다수의 반응공간 중에서 최상층 반응공간으로 유기성 폐기물의 슬러지를 공급하는 슬러지 공급수단; 상기 다수의 반응공간마다 설치되고, 상기 회전축에 연결되어 회전하면서 각 반응공간의 내부에 저장된 슬러지를 교반하고 공기를 공급하는 다수의 폭기 및 교반수단을 포함한다.

본 발명에 따른 발효장치는 하나의 반응조를 다수의 반응공간으로 분할하여 소량의 슬러지를 순차적으로 발효 및 건조시킴으로써 발효 및 건조효율을 크게 높일 수 있다. 또한 반응조 전체를 교반시키는 경우에 비해 회전축에 걸리는 부하를 줄일 수 있어 비용절감효과를 기대할 수 있다.

Description

유기성 폐기물 슬러지의 발효장치와 이를 포함하는 유기성 폐기물 처리시스템{Fermentation apparatus for organic sludge waste and organic waste treating system comprising the same}

본 발명은 유기성 폐기물의 슬러지를 발효부숙시켜 퇴비화하는 발효장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유기성 폐기물을 처리하는 과정에서 발생하는 유기성 슬러지를 발효시켜 퇴비화하는 슬러지 발효장치와 이를 포함하는 유기성 폐기물 처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가축분뇨, 인분뇨, 음식물 찌꺼기, 하수슬러지 등의 유기성 폐기물은 토양과 수질의 오염을 초래하기 때문에 관련법규에 따라 엄격한 처리과정을 거친 후에 배출되어야 한다. 따라서 유기성 폐기물을 배출하는 기업, 관공서, 축산농가 등은 반드시 적정규모의 유기성 폐기물 처리장치를 설치해야 한다.

이러한 유기성 폐기물 처리장치는 현재 매우 다양한 종류가 있다. 예를 들어 대한민국 등록특허 제454246호의 "유기성 폐기물의 처리장치"는 처리공정을 자 동화하고 액비와 슬러지를 분리 추출하는 점에 특징이 있는 장치로서, 그 구성을 살펴보면 유기성 폐기물을 발효부숙시키는 반응조, 반응조의 외측에 마련된 시료공급수단, 반응조 내의 슬러지를 외부로 배출하는 슬러지 제거수단, 반응조 내의 폐열을 이용하는 온수발생수단, 공기공급 및 교반수단, 가스배출수단, 반응조 내의 온도변화 및 일정주기에 따라 각 수단들을 선택적으로 제어하는 제어수단 등을 포함한다.

그리고 이러한 처리장치의 반응조에 유기성 폐기물을 투입하기 전에는 고액분리장치를 이용하여 유기성 폐기물의 원액으로부터 슬러지를 걸러내야 한다. 그런데 고액분리장치에서 분리된 슬러지는 매우 심한 악취를 발생시키기 때문에 이를 적절히 처리하는 것이 중요한 문제로 대두되고 있다.

또한 상기 등록특허에 따른 처리장치에서도 슬러지가 추출되는데, 이러한 슬러지도 충분한 발효과정을 거쳐서 배출되는 것이 아니기 때문에 여전히 심한 악취를 발생시키므로 이를 적절히 처리할 필요가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유기성 폐기물의 슬러지를 발효시켜 퇴비화하고 그 과정에서 발생하는 악취를 효과적으로 제거하는 슬러지 발효장치와 이를 포함하는 유기성 폐기물의 처리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다

또한 본 발명은 슬러지 폐기물의 발효 및 건조시간을 단축하고 제작비용을 최소화할 수 있는 슬러지 발효장치와 이를 포함하는 유기성 폐기물의 처리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 관통부를 가지는 수평방향의 격벽을 구비하고, 상기 격벽에 의해 서로 분리된 다수의 반응공간을 구비하는 반응조; 상기 격벽의 관통부를 개폐하는 개폐수단; 상기 반응조에 연결되는 가스배출수단; 상기 반응조의 중앙에 수직으로 설치되는 회전축; 상기 회전축을 회전시키는 회전축구동수단; 상기 다수의 반응공간 중에서 최상층 반응공간으로 유기성 폐기물의 슬러지를 공급하는 슬러지 공급수단; 상기 다수의 반응공간마다 설치되고, 상기 회전축에 연결되어 회전하면서 각 반응공간의 내부에 저장된 슬러지를 교반하고 공기를 공급하는 다수의 폭기 및 교반수단을 포함하는 유기성 폐기물 슬러지의 발효장치를 제공한다.

상기 슬러지 발효장치에서 상기 슬러지 공급수단은, 상기 반응조의 상부에 설치되는 진공탱크; 상기 진공탱크에 연결되는 진공펌프; 상기 진공탱크에 연결된 슬러지 공급관을 포함하고, 상기 최상층 반응공간과 상기 진공탱크는 서로 연통하는 관통부를 각각 구비하고, 상기 최상층 반응공간과 상기 진공탱크의 관통부는 개폐수단에 의해 개폐되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명은, 유기성 폐기물을 처리하여 슬러지를 추출하여 슬러지 저장 부에 저장하는 슬러지 발생장치; 상기 슬러지 발생장치에서 추출된 슬러지를 처리하는 전술한 슬러지 발효장치; 상기 슬러지 발효장치의 상기 가스배출수단과 연결되어 상기 발효장치에서 배출되는 가스의 악취를 제거하여 외기로 배출하는 악취저감장치를 포함하는 유기성 폐기물 처리시스템을 제공한다.

또한 고액분리장치, 액비생산장치 등과 같은 슬러지 발생장치와 연결하여 고액분리, 액비생산, 슬러지 발효 및 악취제거에 이르는 과정을 하나의 시스템으로 자동화할 수 있어 인력 및 비용을 크게 절감할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

1. 슬러지 발효장치

도 1과 도 2는 각각 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 발효장치(100)의 구성을 나타낸 측면도 및 평면도이다.

본 발명의 슬러지 발효장치(100)는 원통 형상의 반응조(110), 반응조(110)의 상면부에 장착된 진공탱크(120), 반응조(110)의 상면부 중앙에 장착된 회전축구동모터(130), 반응조(110) 내부의 중앙에 수직으로 설치되어 회전축구동모터(130)에 의해 회전하는 회전축(132), 회전축(132)에 연결되어 회전하는 폭기 및 교반수단(160), 반응조(110)의 내부상태를 표시하고 제어하는 제어패널(102)을 포함한다.

반응조(110)는 대략 원통형의 구조물로서, 투입된 슬러지를 미생물을 이용하여 발효시키는 공간을 제공하며 그 내부에는 내부공간을 수평으로 분할하는 다수의 격벽(112)이 설치된다. 따라서 반응조(110)의 내부에는 상기 격벽(112)에 의하여 다수의 반응공간이 형성된다. 본 발명의 실시예에서는 3개의 격벽(112)을 설치하여 반응조(110)의 내부를 제1 내지 제4 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)으로 분할하였다. 그러나 이것은 예시에 불과한 것이므로 격벽(112)의 개수가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

반응조(110)의 상부면, 각 격벽(112), 반응조(110)의 하부면에는 슬러지를 하부의 공간으로 투입하기 위한 관통부가 형성되며, 각 관통부에는 이를 개폐하는 도어(170)가 장착된다.

상기 도어(170)는 반응조(110)의 측면에 장착된 구동실린더(171)에 의해 슬라이딩하면서 관통부를 개폐한다. 다만 관통부를 개폐하는 도어(170)가 반드시 슬라이딩 방식으로 작동해야 하는 것은 아니므로 힌지를 이용한 회동방식 등 여러 형태로 작동할 수도 있다. 그런데 슬러지는 함수율이 매우 높으므로 오수가 하부의 반응공간으로 유입되지 않도록 도어(170)의 주변에 팩킹, 오링 등을 설치하여 밀폐 성을 높이는 것이 바람직하다.

반응조(110)의 하부면, 즉 제4반응공간(Ⅳ)의 하부면에는 도어(170)를 생략하고, 직상부에서 발효를 마친 슬러지를 관통부를 통해 배출장치로 바로 공급할 수도 있다.

반응조(110)의 하부면, 즉 제4반응공간(Ⅳ)의 하부면은 발효를 마친 슬러지를 원활히 배출하기 위하여 도시된 바와 같이 대략 깔데기 형태로 경사지게 형성하는 것이 바람직하다.

각 격벽(112)에는 상하 공간을 연통시키는 가스이동관(118)이 설치된다. 가스이동관(118)은 폭기 및 교반수단(160)의 회전반경을 벗어난 위치에 설치되어야 하므로 반응조(110)의 내벽에 근접하여 설치된다. 따라서 제2 내지 제4반응공간(Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)에서 발생한 가스는 각각 가스이동관(118)을 통해 상부공간으로 이동하며, 최상층의 가스는 제1반응공간(Ⅰ)에 연결된 가스배출관(114)을 통해 외부로 배출된다. 한편 다른 실시예로서, 반응조(110)의 내부에 가스이동관(118)을 설치하지 않고 각 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)마다 가스배출관(114)을 직접 연결할 수도 있다.

각 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)에는 각 반응공간의 암모니아 농도를 측정하는 암모니아센서(116)가 설치될 수 있다. 또한 각 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)에는 각 반응공간의 온도를 측정하는 온도센서(115)가 설치될 수 있다. 이들 센서(115,116)에서 검출된 정보는 슬러지 발효장치(100)의 전반적인 동작을 자동으로 제어하는 데이터로 활용될 수 있다.

또한 각 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)의 측면에는 내부를 관찰하기 위한 투명창(180)이 설치될 수도 있다.

회전축(132)은 반응조(110)의 상면부와 하면부의 중앙부에 장착된 베어링블록(134)을 관통하여 설치되며, 반응조(110)의 내부에서 모든 격벽(112)의 중앙부를 관통한다. 회전축(132)의 내부에는 공기공급을 위한 관로(도면에는 보이지 않음)가 길이방향으로 형성되어 있으며, 회전축(132)의 하단부에는 공기공급배관(152)에 연결된다. 공기공급배관(152)은 송풍기(150)에 연결되며, 송풍기(150)에서 공급되는 공기는 회전축(132)과 각 폭기 및 교반수단(160)을 거쳐 각 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)의 내부로 공급된다.

진공탱크(120)는 슬러지저장부(124)에 저장된 슬러지를 진공흡입하여 일시 저장하는 부분이며, 상면 일측에는 슬러지공급관(122)이 연결되고 상면 타측에는 진공배관(142)이 연결된다. 진공배관(142)은 반응조(110)의 상면부에 장착된 진공펌프(130)와 연결된다. 한편 도면에는 2개의 진공펌프(130)가 도시되어 있으나 그 개수가 이에 한정되지 않음은 당연하다.

진공펌프(130)의 작동으로 진공탱크(120)의 내부에 진공압력이 형성되면, 슬러지저장부(124)의 슬러지가 진공탱크(120)의 내부로 흡입된다. 진공탱크(120)의 하부면에는 관통부가 형성되어 있으며, 반응조(110)의 상면부에 장착된 도어(170)가 열리면 진공탱크(120)에 일시 저장된 슬러지가 제1반응공간(Ⅰ)으로 투입된다. 한편 도시하지는 않았지만 진공펌프(130)를 통해 배출되는 가스에서도 슬러지의 악 취가 발생할 수밖에 없으므로 진공펌프(130)의 토출구를 전술한 가스배출관(114)에 연결해 두는 것이 바람직하다.

이와 같이 진공탱크(120)를 이용하여 슬러지를 흡입하면, 슬러지 공급을 위하여 컨베이어를 설치할 필요가 없으므로 설비가 간단해지고 슬러지 공급과정에서 발생하는 악취를 최소화할 수 있다. 그렇다고 해서 컨베이어를 이용하여 슬러지를 공급하는 방식이 배제되는 것은 아니다.

폭기 및 교반수단(160)은 각 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)마다 설치되며, 회전축(132)에 의해 회전하는 제1회전봉(161)과 제2회전봉(162)을 포함한다. 제1회전봉(161)과 제2회전봉(162)은 모두 반응조(110)의 반경보다 다소 짧은 길이를 가지며, 각 일단은 회전축(132)에 고정되고 각 타단은 반응조(110)의 내벽 부근까지 연장된다.

제1회전봉(161)은 반응공간의 슬러지를 교반하는 역할을 하는 것이고, 제2회전봉(162)은 반응공간의 슬러지를 교반할 뿐만 아니라 상부면에 형성된 분사홀을 통해 공기를 반응공간의 내부로 분사하는 역할을 한다. 따라서 제2회전봉(162)의 내부에는 공기공급을 위한 관로가 형성되며, 이것이 회전축(132) 내부의 관로와 연결된다.

한편 균일한 교반을 위해서는 제1회전봉(161)과 제2회전봉(162)의 설치 높이를 달리하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 특히 제1회전봉(161)과 제2회전봉(162) 중 적어도 하나는 각 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)의 저면을 형성하는 격벽(112)이나 반응조(110)의 하부면에 근접하도록 설치되는 것이 바람직하다. 본 발명의 폭기 및 교반수단(160)이 다음 반응공간으로 슬러지를 이동시키는 역할도 하기 때문이다. 즉, 예를 들어 제1반응공간(Ⅰ)에서 발효를 마친 슬러지를 하부의 제2반응공간(Ⅱ)으로 이동시키기 위해서는 제1 또는 제2회전봉(161,162)이 회전하면서 잔류 슬러지를 관통부를 통해 하부 공간으로 배출시켜야 한다.

한편 제1회전봉(161)과 제2회전봉(162)의 높이를 달리할 경우에 공기를 분사하는 제2회전봉(162)이 더 낮은 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 슬러지의 내부에 더 많은 공기를 분사할 수 있기 때문이다. 충분한 공기를 공급하기 위하여 제1회전봉(161)에도 공기공급용 관로와 분사홀이 형성될 수 있다. 또한 회전봉(161,162)의 개수가 반드시 2개로 제한되는 것은 아니며, 1개 또는 3개 이상의 회전봉이 설치될 수도 있다.

제1회전봉(161)과 제2회전봉(162)은 회전축(132)을 중심으로 180도 간격을 갖도록 설치되는 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

제어패널(102)은 입력수단, 출력수단 등을 포함한다. 입력수단에는 회전축구동모터(130), 진공펌프(140), 각 구동실린더(171), 송풍기(150) 등을 작동시키는 작동버튼 등이 포함될 수 있다. 또한 출력수단에는 각 온도센서(115)나 암모니아센서(116)에 검출한 온도나 농도를 표시할 수 있는 계기판이나 액정패널 등이 포함될 수 있다. 또한 출력수단에는 작업자에게 슬러지 발효장치(100)의 상태를 시각적으로 알려주는 램프, 발광다이오드(LED) 등이 포함될 수 있고, 청각적 신호로 알려줄 수 있는 스피커가 포함될 수 있다.

이하에서는 전술한 슬러지 발효장치(100)의 작동 과정을 설명한다.

먼저 고액분리장치에서 분리된 유기성 폐기물의 슬러지가 슬러지 저장부(124)에 저장되면, 발효에 필요한 미생물을 슬러지 저장부(124)에 투입한다.

이 상태에서 진공펌프(140)를 작동시켜 진공탱크(120)의 압력을 낮추면 슬러지 저장부(124)의 슬러지가 진공탱크(120)의 내부로 유입된다. 슬러지는 진공탱크(120)의 상부에서 투입되므로 투입과정에서 미생물이 골고루 교반되는 효과도 있다.

진공탱크(120)의 내부에 적정량의 슬러지가 채워지면 진공펌핑을 중단해야 하며, 이를 위해서는 슬러지 저장부(124)의 용량과 진공탱크(120)의 적정용량을 비슷하게 제작하거나, 진공탱크(120) 또는 슬러지 저장부(124)에 수위센서(도시되지 않았음)를 설치하는 것이 바람직하다.

진공탱크(120)에 슬러지가 채워지면 구동실린더(171)가 작동하여 직하부의 도어(170)가 열리고, 이에 따라 진공탱크(120)의 슬러지가 제1반응공간(Ⅰ)의 내부로 투입된다.

이어서 도어(170)를 닫고 회전축구동모터(130)를 작동시키면 회전축(132)과 폭기 및 교반수단(160)이 회전하면서 슬러지를 교반함과 동시에 공기를 공급한다. 제1반응공간(Ⅰ)에서는 대략 하루 정도 발효시키는 것이 바람직하며, 슬러지의 악취나 발효과정에서 발생하는 가스 및 수증기는 가스배출관(114)을 통해 배출된다.

한편 제1반응공간(Ⅰ)에 투입되는 슬러지의 함수율은 60~80%에 이르는데, 발효과정에서 발생하는 60~70도의 고온에 의해 슬러지에 함유된 수분이 다량 증발하므로 슬러지의 함수율이 급격히 낮아지게 된다.

제1반응공간(Ⅰ)에서 설정된 시간이 경과하거나 설정된 조건이 충족되면 하부의 도어(170)를 열어서 제2반응공간(Ⅱ)으로 슬러지를 투입한다. 이때 폭기 및 교반수단(160)의 각 회전봉(161,162)이 회전하면서 잔류 슬러지를 제2반응공간(Ⅱ)으로 투입한다.

제1반응공간(Ⅰ)에서 제2반응공간(Ⅱ)으로 슬러지를 투입하는 조건은 암모니아센서(116) 및/또는 온도센서(115)의 검출결과를 이용하여 결정될 수 있다. 예를 들어 제1반응공간(Ⅰ)의 암모니아 농도가 설정된 기준치에 미달하는 경우, 암모니아 농도가 기준치에 미달하는 지속시간이 설정시간을 초과하는 경우, 제1반응공간(Ⅰ)의 온도가 기준치를 초과하는 경우, 온도가 기준치를 초과하는 지속시간이 설정시간을 초과하는 경우 등 여러 가지 조건에 따라 제2반응공간(Ⅱ)으로 슬러지를 투입하는 시점이 결정될 수 있다. 이것은 이후 제3 및 제4반응공간(Ⅲ,Ⅳ)으로 슬러지를 투입하는 경우에도 마찬가지이다.

제2반응공간(Ⅱ)에 슬러지가 투입되면 제1반응공간(Ⅰ) 및 제2반응공간(Ⅱ) 사이의 도어(170)를 닫고, 제2반응공간(Ⅱ)에서도 대략 하루 정도 발효시키는 것이 바람직하다.

한편 제1반응공간(Ⅰ)의 슬러지를 제2반응공간(Ⅱ)으로 투입 완료함과 동시에 진공탱크(142)에 다시 슬러지를 채우고 이어서 제1반응공간(Ⅰ)에 새로운 슬러 지를 투입할 수 있다. 이렇게 하면 제1반응공간(Ⅰ)과 제2반응공간(Ⅱ)에서 동시에 발효과정이 진행된다.

제2반응공간(Ⅱ)에서 발생하는 슬러지의 악취나 발효과정에서 발생하는 가스 및 수증기는 격벽(112)을 관통하는 가스이동관(118)을 통해 제1반응공간(Ⅰ)으로 이동한 후에 가스배출관(114)을 통해 배출된다.

제2반응공간(Ⅱ)에서도 설정된 시간이 경과하거나 설정된 조건이 충족되면 하부의 도어(170)를 열어서 제3반응공간(Ⅲ)으로 슬러지를 투입한다. 이때 폭기 및 교반수단(160)의 각 회전봉(161,162)이 회전하면서 잔류 슬러지를 제3반응공간(Ⅲ)으로 투입한다.

또한 제3반응공간(Ⅲ)에 슬러지 투입이 완료됨과 동시에 제1반응공간(Ⅰ)의 슬러지를 제2반응공간(Ⅱ)으로 투입하고, 제2반응공간(Ⅱ)에 슬러지 투입이 완료됨과 동시에 진공탱크(120)로부터 제1반응공간(Ⅰ)으로 슬러지를 투입할 수 있다.

이러한 과정을 순차적으로 거쳐 제4반응공간(Ⅳ)에 도달한 슬러지는 충분히 발효됨과 동시에 발효과정에서 발생하는 고온에 의해 수분이 대부분 증발하여 건조된 상태의 퇴비가 된다. 제4반응공간(Ⅳ)에서 발효 및 건조과정을 거쳐 퇴비화된 슬러지는 하부의 관통부를 통해 외부로 배출되며, 하부에 놓여진 저장탱크에 저장되거나 컨베이어 등의 배출수단(도 1의 190)을 이용하여 저장장치로 이송된다.

한편 대량의 슬러지를 대용량의 반응조에 넣어 한꺼번에 발효시키면 폭기 및 교반이 용이하지 않기 때문에 발효 및 건조효율이 낮아서 전체적인 발효시간이 길 어지게 된다. 또한 건조가 진행될수록 회전축구동모터(130)에 걸리는 부하가 증가하므로 대용량의 모터와 견고한 회전봉(161,162)을 사용해야 하므로 제작비용이 높아지는 문제점이 있다.

그런데 본 발명의 실시예와 같이 반응조(110)를 다수의 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)으로 구획하고, 상대적으로 소량의 슬러지를 각 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)을 따라 이동시키면서 점진적으로 발효 및 건조시키면 각 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)에서의 발효효율이 높을 뿐만 아니라 발효 및 건조시간이 크게 단축될 수 있다. 또한 회전축구동모터(130)에 걸리는 부하가 경감되므로 제작비용을 절감할 수 있다.

2. 유기성 폐기물의 처리시스템

도 3은 본 발명의 슬러지 발효장치를 포함하는 유기성 폐기물 처리시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.

즉, 본 발명의 유기성 폐기물 처리시스템은, 유기성 폐기물의 원액으로부터 슬러지를 분리하는 고액분리장치(10)와, 고액분리장치(10)에서 추출되어 분리된 함수율 60~80%의 슬러지를 건조 및 발효시키는 슬러지 발효장치(100)와, 슬러지 발효장치(100)에서 발생하는 악취를 제거하는 악취저감장치(200)를 포함한다.

고액분리장치(10)는 유기성 폐기물의 원액에서 슬러지를 분리하는 고액분리부(11)와, 고액분리부(11)에서 분리된 슬러지를 저장하는 슬러지저장부(12)를 포함한다.

고액분리장치(10)의 슬러지저장부(12)에는 슬러지 발효장치(100)의 슬러지공 급관(122)이 직접 연결되는 것이 바람직하다. 이 경우 슬러지저장부(12)에 적정량의 슬러지가 채워지면 슬러지 발효장치(100)의 진공펌프(140)가 자동으로 작동하여 슬러지저장부(12)의 슬러지를 진공탱크(120)로 흡입하도록 제어할 수 있다. 이를 위해서는 슬러지저장부(12)에 수위센서(미도시)를 설치하고 설정된 수위까지 슬러지가 채워지면 슬러지 발효장치(100)의 진공펌프(140)가 작동하도록 제어하면 된다.

이와 달리 슬러지 발효장치(100)의 진공탱크(120)가 비워지면 진공펌프(140)가 자동으로 작동하여 슬러지저장부(12)의 슬러지를 진공탱크(120)로 흡입하도록 제어할 수도 있다.

이때 슬러지저장부(12)가 설정된 수위 미만으로 비워지거나 진공탱크(120)의 슬러지가 설정된 수위에 도달하면 진공펌프(140)의 작동을 중단시키는 것이 바람직하다.

고액분리장치(10)의 슬러지저장부(12)에서 슬러지 발효장치(100)의 진공탱크(120)로 투입된 슬러지는 슬러지 발효장치(100) 내부의 각 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)을 거치면서 점진적으로 발효 및 건조되어 퇴비화된다.

한편 슬러지 발효장치(100)의 각 반응공간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)에서 발생하거나, 진공펌프(140)의 토출구를 통해 배출되는 가스 및 수증기는 가스배출관(114)을 통해 악취저감장치(200)로 공급된다. 고액분리장치(10)에서 발생하는 가스도 악취저감장치(200)로 공급될 수 있다. 또한 도시하지는 않았지만 상기 등록특허 제454246호의 처리장치(액비생산장치)에서 발생하는 가스도 악취저감장치(200)로 공급될 수 있 다.

악취저감장치(200)는 다양한 종류가 있으나, 본 명세서에서는 악취제거효율을 높이기 위하여 새로운 형태의 악취저감장치(200)를 개시한다.

도 4는 본 발명에 따른 악취저감장치(200)의 개략구성도이고, 도 5는 본 발명의 슬러지 발효장치(100)와 악취저감장치(200)가 연결된 모습을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 악취저감장치(200)는 하우징(210)의 내부에 세정액저장부(220), 습식세정부(230). 필터부(240) 등을 설치하여 구성된다.

하우징(210)은 그 측면 하부에 슬러지 발효장치(100)의 가스배출관(114)과 연결되는 가스유입구(212)를 구비하며, 상부면에 악취가 제거된 가스를 외기로 배출하는 배출구(214)를 구비한다

하우징(210)의 내부에는 내부공간을 수평으로 분할하는 제1격벽(216)과 제1격벽(216)의 상부에 형성되는 공간을 수직으로 분할하는 제2격벽(218)이 설치된다. 제1격벽(216)은 가스유입구(212)보다 낮은 위치에 설치된다. 제2격벽(218)은 제1격벽(216)의 상부공간을 정확히 반분할 필요는 없으며, 본 발명에서는 습식세정부(230)로 활용되는 공간보다 필터부(240)로 활용되는 공간이 더 크도록 제2격벽(218)을 중심에서 한 쪽으로 치우치게 설치하였다.

또한 본 발명에서는 제2격벽(218)에 의해 분할된 공간을 다시 수직으로 분할하는 제3격벽(219)를 설치하였다. 제3격벽(219)은 제2격벽(218)을 기준으로 습식세 정부(230)의 반대쪽에 형성되며 제2격벽(218)과 제3격벽(219)의 사이에 형성되는 공간은 후술하는 세정액공급관(234)과 가스이동관(281) 등이 설치되는 배관설치공간(270)으로 활용될 수 있다.

세정액저장부(220)는 제1격벽(216)의 하부에 형성되며, 그 내부에 물이나 산성액 등의 세정액이 저수된다. 세정액저장부(220)의 바닥에는 공정 중에 유입된 슬러지 등이 후술하는 세정액공급펌프(250)로 유입되지 않도록 소정 높이의 차단격벽(222)이 설치된다. 즉, 차단격벽(222)은 세정액저장부(220)의 하부공간 중에서 펌핑영역을 둘러싸게 되며, 세정액공급펌프(250)에 연결된 흡입배관은 펌핑영역에서 세정액을 흡입하게 된다.

차단격벽(222)은 슬러지의 이동을 차단하기 위한 것이므로 세정액의 이동을 차단하여서는 안된다. 따라서 차단격벽(222)의 높이는 세정액저장부(220)의 적정수위보다는 낮아야 한다.

세정액저장부(220)의 천정에는 습식세정부(230)나 필터부(240)에서 분사된 세정액이 세정액저장부(220)로 다시 유입될 수 있는 배수구(미도시)가 형성된다. 그런데 재유입되는 세정액에는 다소의 슬러지가 포함되어 있을 수 있으므로 상기 배수구는 차단격벽(222)에 의해 형성되는 펌핑영역의 상부에서 벗어난 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

습식세정부(220)는 제2격벽(218)에 의해 반분되는 공간 중에서 가스유입구(212)와 연통하는 공간에 형성된다. 습식세정부(220)의 내부에는 세정액을 살포 하는 세정액분사수단(232)이 천정으로부터 소정거리 이격되어 설치되고, 세정액분사수단(232)에는 세정액공급관(234)이 연결된다.

세정액분사수단(232)은 습식세정부(220)의 횡단면 전체에 골고루 세정액을 분사할 수 있도록 설치된다. 따라서 가스유입구(212)를 통해 유입된 가스에 포함된 수증기와 수용성 악취물질은 습식세정부(220)의 내부에서 상승하는 도중에 세정액에 흡수되어 1차적으로 제거된다. 분사된 세정액은 바닥의 제1격벽(216)에 형성된 배수구(미도시)를 통해 다시 세정액저장부(220)로 유입된다.

세정액분사수단(232)은 샤워헤드형이나 분사홀을 가지는 다수의 분기관일 수도 있고, 그밖에 다른 형태로 제공될 수 있다. 다만 1차 세정을 거친 가스가 상부로 이동할 수 있어야 하므로 세정액분사수단(232)은 습식세정부(220)의 횡단면 전체를 차폐하지 않도록 설치되어야 한다.

제2격벽(218)에는 세정액분사수단(232)과 천정부의 사이에 가스유출구(236)가 형성되며, 가스유출구(236)에는 필터부(240)로 가스를 이송하는 가스이송관(281)이 연결된다.

필터부(240)는 제3격벽(219)과 하우징(210) 사이의 공간에 형성되며, 수직으로 적층된 다수의 필터층을 구비한다. 본 발명에서는 적층된 제1우드칩층(240a), 제2우드칩층(240b), 활성탄층(240c)을 이러한 필터층으로 이용한다. 우드칩(wood chip)은 파쇄기로 파쇄된 목재입자로서 보습력과 통기저항성이 뛰어난 장점이 있어 여과물질로 많이 활용되는 것이다.

제1우드칩층(240a)의 하부에는 습식세정부(230)에서 1차 세정을 거친 후 가스이동관(281)을 통해 공급된 가스를 포집하는 1차포집공간(261)이 형성되고, 활성탄층(240c)의 상부에는 각 필터층을 거친 가스를 포집하는 2차포집공간(262)이 형성된다.

제1우드칩층(240a), 제2우드칩층(240b), 활성탄층(240c)은 각각 독립적인 필터층을 구성하지만, 상부로 가스가 유동할 수 있어야 하므로 각 층의 경계면에는 가스이동을 위한 통로(미도시)가 균일하게 형성되어 있어야 한다.

또한 본 발명에서는 제2우드칩층(240b)의 내부에도 세정액분사수단(236)을 설치한다. 제2우드칩층(240b)의 내부에 설치되는 세정액분사수단(236)은 세정액공급관(234)에서 분기되며, 제2우드칩층(240b)의 내부에서 다수의 분지로 분기되어 필터층의 횡단면 전체에 골고루 세정액을 공급할 수 있도록 설치된다.

제2우드칩층(240b)에 공급된 세정액은 하부로 투수되어 제1우드칩층(240a)을 지나 1차 포집공간(261)에 도달한다. 따라서 1차 포집공간(261)의 바닥에도 세정액저장부(220)와 연통하는 배수구가 형성된다.

본 발명에서는 공간활용을 위하여 세정액저장부(210)의 세정액을 세정액공급관(234)으로 공급하는 세정액공급펌프(250)를 1차포집공간(216)에 설치하였다. 다만, 세정액공급펌프(250)는 예를 들어 배관설치공간(270)에 설치되거나 하우징(210)의 외부에 설치될 수도 있다.

2차포집공간(262)에는 악취가 제거된 가스를 외기로 배출하는 송풍기(254)가 설치되고, 송풍기(254)는 2차 포집공간(262) 내에 포집된 가스를 배출구(214)를 통 해 배출한다.

이와 같이 송풍기(254)를 2차 포집공간(262)에 설치하면 2차 포집공간(262) 전체에 균일하게 형성되는 진공압력에 의해 1차포집공간(261)에 모인 가스가 필터부(240)의 횡단면 전체에 걸쳐 균일한 밀도로 이동할 수 있으므로 탈취효율을 크게 높일 수 있는 장점이 있다.

예를 들어 송풍기를 이용하여 1차 포집공간(261)으로 가스를 강제적으로 주입하면 난류발생으로 인해 균일한 압력을 형성하기도 어렵고, 만일 특정부분에 압력이 집중되면 그 부분에서 탈취효율이 저하되어 전반적인 탈취효율이 저하되는 문제점이 발생한다. 또한 송풍기를 이용하여 가스유입구(212)로 가스를 고압으로 주입하면 습식세정부(230)에서 충분한 세정이 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수 있다.

한편 하우징(210)의 외측면에는 제어패널(282)이 설치되고, 2차 포집공간(262)에는 암모니아센서(284)가 설치된다.

제어패널(282)은 입력수단, 출력수단 등을 포함한다. 입력수단에는 세정액공급펌프(250), 송풍기(254) 등을 작동시키는 작동버튼 등이 포함될 수 있다. 또한 출력수단에는 암모니아센서(284)에서 검출한 농도를 표시하는 계기판이나 액정패널 등이 포함될 수 있다. 또한 출력수단에는 작업자에게 악취저감장치(200)의 상태를 시각적으로 알려주는 램프, 발광다이오드 등이 포함될 수도 있고, 그 상태를 청각적으로 알려주는 스피커 등이 포함될 수도 있다.

또한 설정치보다 높은 농도의 암모니아 가스가 검출되면 제어패널(282)의 제어수단이 송풍기(254)의 작동을 일시 중지시키거나 가스이동관(234)에 설치된 차단밸브를 닫음과 동시에 소정의 신호(경고음, 경고등)를 발생시키도록 설정할 수 있다. 이렇게 하면 작업자가 필터부(240)의 필터층을 교체하는 등의 조치를 취할 수 있으므로 악취가스의 배출로 인한 오염이나 민원을 예방할 수 있다.

또한 이상에서는 하우징(210) 내부에 마련된 배관설치공간(270)에 세정액공급관(234), 가스이동관(281) 등이 설치되는 것으로 설명하였다. 그런데 다른 실시예로서 세정액공급관(234)이나 가스이동관(281)을 하우징(210)의 외부를 통해 연결할 수도 있으며, 이 경우에는 제3격벽(219)은 생략될 수도 있다.

그밖에 세정액공급관(234)과 그 분기관, 가스이동관(281)과 그 분기관 등에 제어패널(282)의 제어수단에 의해 자동으로 작동하거나 수동으로 작동하는 차단밸브를 설치할 수도 있다.

전술한 악취저감장치(200)는 다음과 같이 작동한다.

먼저 악취저감장치(200)를 작동시키면 세정액공급모터(250)와 송풍기(254)가 작동한다. 따라서 세정액저장부(220)에 저장된 세정액이 세정액분사수단(232,236)을 통해 습식세정부(230)와 필터부(240)의 내부로 분사되고, 송풍기(254)의 작동에 의해 습식세정부(230), 1차포집공간(261), 필터부(240)를 거치는 가스의 흐름이 발생한다.

이러한 상태에서 슬러지 발효장치(100)에서 배출된 가스가 가스유입구(212) 를 거쳐 습식세정부(230)의 하부로 공급되면, 가스에 함유된 수증기나 수용성 물질은 세정액에 의해 1차로 제거된다. 그리고 상승한 가스는 습식세정부(230)의 측면 상부에 연결된 가스이동관(281)을 통해 필터부(240) 하부의 1차 포집공간(261)으로 이송된다.

1차포집공간(261)에 도달한 가스는 송풍기(254)에 의해 형성된 균일한 진공압력의 영향으로 제1우드칩층(240a), 제2우드칩층(240b), 활성탄층(240c)을 균일한 밀도로 통과한다. 이 과정에서 가스에 포함된 악취물질이 2차로 제거되며, 2차 포집공간(262)에 도달한 가스는 배출구(214)를 통해 배출된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 이와 같이 변형된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 발효장치의 개략 측단면도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 발효장치의 평면도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물 처리시스템의 구성 블록도

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 악취저감장치의 개략적인 측단면도

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 발효장치와 악취저감장치가 연결된 모습을 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: 슬러지 발효장치 102: 제어패널

110: 반응조 112: 격벽

114: 가스배출관 115: 온도센서

116: 암모니아센서 118: 가스이동관

120: 진공탱크 122: 슬러지공급관

124: 슬러지저장부 130: 회전축구동모터

132: 회전축 140: 진공펌프

142: 진공배관 150: 송풍기

160: 폭기 및 교반수단 161: 제1회전봉

162: 제2회전봉 170: 도어

171: 구동실린더 180: 투명창

190: 배출수단 200: 악취저감장치

210; 하우징 212: 가스유입구

214: 배출구 216, 218, 219: 제1, 제2, 제3격벽

230: 습식세정부 232, 238: 세정액분사수단

234: 세정액공급관 236: 가스유출구

240: 필터층 240a: 제1우드칩층

240b: 제2우드칩층 240c: 활성탄층

250: 세정액공급펌프 261: 1차 포집공간

262: 2차 포집공간 270: 배관설치공간

281: 가스이동관 282: 제어패널

284: 암모니아센서

Claims

관통부를 가지는 수평방향의 격벽을 구비하고, 상기 격벽에 의해 서로 분리된 다수의 반응공간을 구비하는 반응조;

상기 격벽의 관통부를 개폐하는 개폐수단;

상기 반응조에 연결되는 가스배출수단;

상기 반응조의 중앙에 수직으로 설치되는 회전축;

상기 회전축을 회전시키는 회전축구동수단;

상기 다수의 반응공간 중에서 최상층 반응공간으로 유기성 폐기물의 슬러지를 공급하는 슬러지 공급수단;

상기 다수의 반응공간마다 설치되고, 상기 회전축에 연결되어 회전하면서 각 반응공간의 내부에 저장된 슬러지를 교반하고 공기를 공급하는 다수의 폭기 및 교반수단;

을 포함하는 유기성 폐기물 슬러지의 발효장치
제1항에 있어서,

상기 개폐수단은,

상기 반응조의 외부에 설치되는 구동수단;

상기 구동수단에 의해 왕복 슬라이딩 운동 또는 회전운동을 하면서 상기 관 통부를 개폐하는 도어;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 슬러지의 발효장치
제1항에 있어서,

상기 가스배출수단은,

상기 최상층 반응공간에 연결된 가스배출관;

상기 격벽을 관통하도록 설치되어 상하 반응공간을 연통하는 가스이동관;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 슬러지의 발효장치
제1항에 있어서,

상기 슬러지 공급수단은,

상기 반응조의 상부에 설치되는 진공탱크;

상기 진공탱크에 연결되는 진공펌프;

상기 진공탱크에 연결된 슬러지 공급관;

을 포함하고, 상기 최상층 반응공간과 상기 진공탱크는 서로 연통하는 관통부를 각각 구비하고, 상기 최상층 반응공간과 상기 진공탱크의 관통부는 개폐수단에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 슬러지의 발효장치
제1항에 있어서,

상기 다수의 폭기 및 교반수단은 일단이 상기 회전축에 연결되고 공기공급용 관로와 분사홀을 구비하는 회전봉을 포함하고,

상기 회전축의 내부에는 상기 회전봉의 상기 공기공급용 관로와 연통하는 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 슬러지의 발효장치
제1항에 있어서,

상기 다수의 반응공간의 각각에는 온도센서 또는 암모니아 센서 중에서 적어도 하나가 설치고, 상기 반응조의 외부에는 상기 다수의 반응공간의 상태를 표시하는 제어패널이 설치되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 슬러지의 발효장치
수평방향으로 분할된 다수의 반응공간을 가지는 발효장치를 이용하여 유기성 폐기물 슬러지를 처리하는 방법에 있어서,

(a) 최상층의 제1반응공간에 미생물이 주입된 슬러지를 공급하는 단계;

(b) 상기 제1반응공간에서 폭기 및 교반을 실시하여 주입된 상기 슬러지를 발효 및 건조시키는 단계;

(c)상기 제1반응공간에서 하부의 제2반응공간으로 슬러지를 이동시키는 단 계;

(d) 상기 제2반응공간에서 폭기 및 교반을 실시하여 상기 슬러지를 발효 및 건조시키는 단계;

를 포함하는 유기성 폐기물 슬러지의 처리방법
제7항에 있어서,

상기 단계(a)의 이전에는 상기 발효장치의 상부에 구비된 진공탱크로 상기 미생물이 주입된 상기 슬러지를 흡입하는 단계를 포함하고,

상기 단계(a)는 상기 진공탱크에서 상기 제1반응공간으로 슬러지가 공급되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 슬러지의 처리방법
유기성 폐기물을 처리하여 슬러지를 추출하여 슬러지 저장부에 저장하는 슬러지 발생장치;

상기 슬러지 발생장치에서 추출된 슬러지를 처리하는 발효장치로서,

관통부를 가지는 수평방향의 격벽을 구비하고, 상기 격벽에 의해 서로 분리된 다수의 반응공간을 구비하는 반응조와,

상기 격벽의 관통부를 개폐하는 개폐수단과,

상기 반응조에 연결되는 가스배출수단과,

상기 반응조의 중앙에 수직으로 설치되는 회전축과,

상기 회전축을 회전시키는 회전축구동수단과,

상기 다수의 반응공간 중에서 최상층 반응공간으로 상기 슬러지 발생장치에서 생성된 상기 슬러지를 공급하는 슬러지 공급수단과,

상기 다수의 반응공간마다 설치되고, 상기 회전축에 연결되어 회전하면서 각 반응공간의 내부에 저장된 슬러지를 교반하면서 공기를 공급하는 다수의 폭기 및 교반수단을 포함하는 슬러지 발효장치;

상기 슬러지 발효장치의 상기 가스배출수단과 연결되어 상기 발효장치에서 배출되는 가스의 악취를 제거하여 외기로 배출하는 악취저감장치;

를 포함하는 유기성 폐기물 처리시스템
제9항에 있어서,

상기 슬러지 발효장치의 상기 슬러지 공급수단은,

상기 반응조의 상부에 설치되는 진공탱크;

상기 진공탱크에 연결되는 진공펌프;

일단은 상기 진공탱크에 연결되고 타단은 상기 슬러지 발생장치의 상기슬러지 저장부에 연결되는 슬러지 공급관;

을 포함하고, 상기 슬러지 발효장치의 상기 최상층 반응공간과 상기 진공탱크는 각각 서로 연통하는 관통부를 구비하고, 상기 최상층 반응공간과 상기 진공탱 크 사이의 관통부는 개폐수단에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리시스템
제9항에 있어서,

상기 악취저감장치는,

일측에 상기 슬러지 발효장치의 상기 가스배출관과 연결되는 가스유입구를 구비하는 하우징;

상기 가스유입구와 연통되는 공간에 형성되며, 세정액분사수단을 구비하는 습식세정부;

하나 이상의 필터층을 포함하는 필터부;

상기 필터부의 하부에 형성되는 1차포집공간;

상기 습식세정부와 상기 1차포집공간을 연결하는 가스이동관;

상기 필터부의 상부에 형성되는 2차포집공간;

상기 2차포집공간에 설치되어 상기 필터부를 거친 가스를 외부로 배출하는 송풍기;

세정액저장부;

상기 세정액저장부에 저장된 세정액을 상기 세정액분사수단으로 공급하는 세정액공급수단;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리시스템
제11항에 있어서,

상기 악취저감장치는,

상기 2차포집공간에 설치되는 암모니아센서;

상기 암모니아센서의 검출결과를 이용하여 상기 송풍기의 동작을 제어하는 제어수단;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리시스템