KR20130107443A

KR20130107443A - 고농축 악성 유기성 침출수(음식물폐기물,축분폐기물)와 음식물폐기물,축산분뇨,인분,하수종말처리의 혐기성소화조의 소화액을 미생물의 칩을 활용한 소멸방안과 그 장치.

Info

Publication number: KR20130107443A
Application number: KR1020120029206A
Authority: KR
Inventors: 진인섭
Original assignee: (주)미미클
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2013-10-02
Also published as: KR101477549B1

Abstract

고농축 악성 유기성폐액들은 폐수처리로는 정화가 되지 않는 어려운 오염물질들로써 쉽게 발생되는 각종의 독성이 강한 악취를 발생하여 용존산소가 현저히 낮은 폐수처리장의 활성오니법으로는 처리가 불가능하다는것이 학계의 판단이고 부패와 각종 독성이 강한 악취의 발생으로 처리방법이 없다보니 바다에다 해양투기하는 상태이고,너무나 많은량의 악성폐액들로 해안은 황폐화되고 이미 선진국에서는 런던협약에 의해 해양투기가 금지되어왔다.
우리나라도 곧 해양투기가 런던협약에 의해 바다에 버리는 행태가 금지될것이다.
본 발명은 고농축 악성 유기성폐액들을 산소가 풍부한 일정 공간에 분무 살포하여 유기물을 신속히 분해하여 소멸하는 미생물군들을 기생시켜놓은 참나무 매체제에 성장과 증식의 먹이사슬로 공급하면 각각의 표면적이 넓은 바이오칩과 산소가 풍부히 충만되여있는 장치속으로 사람도 1끼에 적당량을 먹듯이 적당량을 공급해주면 매일 잘 성장하고 증식할것이라는것이 발명의 동기 부여가 된것이며,사람은 매끼에 적당량을 먹고 대부분은 소화기관을 통해 소화 흡수되고 호흡기를 통해 탄산가스와 수증기성 수분으로 입밖으로 방출되여 소멸되는것이다.
그중 아주 일부분이 소화기관을 거치는동안에 흡수되지 못한 일부분이 변으로 항문을 통해 밖으로 배출되나 체류시간이 길면 변은 그만큼 없어질것이며 아주 길다면 완전히 없어져 변이 남지 않을것이다,인간은 장내 체류시간이 연동작용에 의해 일정시간 체류하지만 처리장치는 체류시간이 장시간으로 밖으로 배출되지 않고 발효조내에 존재하므로 당연히 전부 소멸되는것이다.
본 발명은 대량의 산업용 처리시설로 1일 최소 20톤이상 1000톤등을 완전 소멸할수 있다.
수분센서를 활용하여 바이오칩의 함수율을 고농축 악성 유기성폐액으로 30％에서 70％까지 기계장치를 교반하는 5분내에 골고루 분무살포하여 풍부한 산소를 항상 보유하고있고 배가 고픈 식욕이 왕성한 바이오칩속으로 먹이 사슬로 공급하면 발효호흡을 통해 탄산가스와 수증기성 수분으로 바뀌여 발효조내부에서 밖으로 배출되면서 소멸이 완전히 일어나 바이오칩의 함수율이 30％로 내려오면 수분센서의 지시에 의해 악성폐액 저장조의 단파가 열려 발효조 내부로 함수율 70％될때까지 공급되고 이런 연속 자동과정으로 주변환경이 맑은 가운데 대량의 처리도 손쉽게 해결되였다는데 있을것이다.

Description

고농축 악성 유기성 침출수(음식물폐기물,축분폐기물)와 음식물폐기물,축산분뇨,인분,하수종말처리의 혐기성소화조의 소화액을 미생물의 칩을 활용한 소멸방안과 그 장치.{omitted}

본발명은고농축 악성 음식물 침출수 COD(Chemi oxygen demend)100,000-200,000ppm 축산분뇨 침출수COD50,000-100,000ppm 그리고 축산분뇨,인분,하수종말처리,음식물폐기물의 혐기성 소화조의 소화액 COD 30,000ppm이상의 악성 유기성 폐액의 처리로 현재까지는 활성오니법에 의한 호기성처리하여 정화시켜 방류해야하나 농도가 높은만큼 호기성처리가 불능하고 그 과정에서 고농축 유기성폐액은 산소결핍으로 탈질화 과정이 잘 안되여 암모니아가스,초산,아민,유화수소,메탄가스등 각종 악취가 발생되여 처리 자체가 고난도 기술로 처리하지 못하고 해양투기에 의존해 와 청정 바다를 오염시키고 자연파괴를 자행해 왔다.

본 발명은 고농축 악성 음식물 침출수,축산분뇨 침출수,그리고 축산분뇨,인분,하수종말처리,음식물폐기물의 혐기성 소화조의 소화액(이하 통틀어 고농축 악성 유기성폐액 이라 칭함)을 방대한 대기중의 산소와 유기물 분해 특수미생물 집단군 과 엑소 엔자임속으로 직접 분무 살포하여 악취없이 탄산가스와 수증기인 수분의 형태로 대기중으로 방출하므로써 완전 소멸을 하는 바이오 기술이라 할것이다.

본기술은 매체제 우드칩에 특수 미생물군과 엑소 엔자임을 seeding한 바이오칩에 대기중의 방대한 산소를 불어 넣어줘 항상 풍부한 산소속에서 고농축 악성 유기성폐액을 방대한 표면적인 바이오칩에 적당량을 분부살포해줘 먹이 사슬로 유기성의 고분자의 사슬을 끊어 유기성폐액의 C.H.O.의 복합화합물인 (CH₂O)_x가→CO₂+H₂O로 발효분해를 하며 탈질 소화 가 신속히 이뤄져 무색,무취한 탄산가스와 수증기인 수분으로 대기중으로 방출되며 소멸되는 것으로 일정한 장치내에서 수분농도 30％ 미만인 바이오칩에 수분농도가 70％ 될 때까지 교반시키면서 고농축 유기성폐액을 직접 분무 살포해 기하급수로 성장과 증식하고 있는 방대한 미생물군들과 엑소엔자임군들에 표면적이 방대한 우드칩의 풍부한 산소속에 골고루 나누어 분무해 발효호흡에 의해 CO₂ 탄산가스+H₂O 수증기 수분으로 대기중으로 방출되면서 바이오칩의 수분이 원상회복상태인 30％ 미만으로 내려오면 자동수분센서의 기능에 의해 고농축 유기성폐액의 저장조의 단파가 열리면서 펌프모타에 의해 일정한 처리조의 저장조로 펌핑되며 노즐을 통해 자동으로 고르게 70％까지 분무 살포 시키며 이런 과정의 반복을 통하여 연속적으로 고농축 악성 유기성폐액은 냄새도 없이 완전 소멸을 이루는 것으로 바이오 신기술이다.

KR100611530 B1 미생물과 효소의 상호기능에 의한 각종 유기성 폐기물의 분해 소멸 방법.

현재까지 고농축 악성 유기성폐액을 정화하기 위해서는 활성오니법에 의한 호기성처리로 폐수처리 공정을 거쳐 COD 30.000ppm-200,000ppm의 고농축 악성 유기성폐액을 50ppm 이하로 떨어뜨려서 하천에 방류해야되나,호기성으로 전환되기 위해서는 방대한 폐수처리 시설이 필요하고 막대한 전력으로 폭기를 시켜 용존산소를 높여줘야 하는데 워낙 높은 오염수치인 고농축 악성 유기성폐액들은 정화되기 이전에 부패와 혐기성분해로 암모니아가스,유화수소가스,초산냄새,메탄가스냄새,아민냄새 등으로 폐수처리장 운용이 불가능한것이다.그래서 해양투기로 자연을 파괴하면서 바다에 투기해온것이다.

고농축 악성 유기성폐액들을 산소가 최대인 대기속으로 분무 살포하여 부패와 혐기성으로 전환됨을 방지하며 특수 미생물과 특수 엑소 엔자임(exo-enzyme)속으로 직접 먹이 사슬로 복합 유기 화합물인 고농축 악성 유기성폐액들을 탄소의 사슬이 특수 미생물군들에 의해 끊어져 (CH₂O)_x→CO₂ + H₂O 무색 무취한 탄산가스와 수증기의 수분으로 전환되여 대기중으로 방출시키며 완전 소멸로 환경과 위생의 문제들을 일소에 해결하는것이다.

상기사항을 만족하기 위해서는 미생물군들이 서식하며 성장과증식을 하며 항상 산소가 풍부하게 공급되는 장치가 필요하며 그런 문제를 해결하기 위함으로 우드칩을 매개체로 응용을 한 것으로 우드칩은 공기의 순환이 잘되어야하고 서식이 편안해야 하므로 우드칩의 입자는 최소 1mm-10mmm 사이의 칩으로 만들어져야 한다.

우드칩은 소나무과는 소나무액이 항균의 원료로 사용되듯이 미생물에는 사용될수 없어 참나무과로 만들어져야 하며 수분의 함수율은 20％ 미만으로 건조 시킨것을 원료로 여기에 고분자 유기 화합물을 분해 시키는 특수 미생물군과 특수 엑소 엔자임 군들을 Seeding시켜 함수율을 30％ 미만으로 제조된 바이오칩을 필요한양의 산소가 잘 공급되는 장치를 통해 바이오칩의 방대한 표면적에 항상 산소가 충진되도록 구성된 발효조에 고농축 악성 유기성폐액을 고르게 바이오칩의 수분이 70％될때까지 분무 살포하여 발효 호흡에 의해 대기중으로 탄산가스와 수증기성 수분이 방출되며 바이오칩의 수분이 30％미만이 되었을때 다시 폐액들을 분무 살포하고 이런 방법이 연속적으로 이루어지며 산소가 너무나 풍부한 상태에 존재하므로 악취의 시작인 암모니아가 탈질화작용이 순식간에 안정화된 질산성 질소로 바뀌면서 악취의 근본을 방지하면서 고농축 악성 유기성폐액들을 완전 소멸하고 처리과정이 환경적이고 위생도 청결하게 소멸되는것이다.

본 발명은 처리가 불가능하여 하나뿐인 지구의 환경을 파괴하면서 해양투기로 일관해온 고농축 악성 유기성폐액들을 앞으로는 발생된 현장에서 아주 간단히 완전소멸을 행하므로서 청정바다를 유지하고 오염된 바다를 구하는 지름길을 제시한것이며 처리장치도 간단하고 단순하며 비용도 현재의 20％ 정도에서 해결된것이다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 소멸장치를 도시한 투시도및 외형도.
도 2은 본 발명의 기술이 적용된 소멸장치의 구성도.
도 3은 바이오칩의 역할및 기능의 설명도.
도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명.
101; 발효조. 102; 모타. 103; 중심축 샤프트. 104; 산소,공기 주입라인.
105; 바이오칩 LCB 106; 바이오칩 LCE 107; 산소,공기 주입라인 덮개.
108; 교반날개. 109; 산소,공기 급기장치. 110; 내부공기 배기장치.
111; 고농축 악성 유기성폐액 저장조. 112; 노즐에 의한 분무 살포기.
113; 수분 감지 센서. 114; 고농축 악성 유기성폐액 공급 장치.
115; 수분감지 센서에 의한 폐액 자동 개폐장치. 116; 폐액 저장조.
117; 베어링 고정장치. 118; 체인. 119; 폐액 저장조 점검문.
120; 발효조 내부 점검 개폐문. 121; 발효조 내부 바이오칩 투입및 배출구.
122; 배전반.

본 발명의 바이오칩과 장치에 대한 설명은 다음과 같다.

바이오칩LCB의 구성;1mm-10mm사이의 함수율 20％미만인 참나무칩에 살아있는 활성 미생물인 Aerobacter,Bacillus,Pseudomonas,Celluiomonas,Rhodopsudomonas,Nitrosomonas,Nitrobacter,등을 Seeding하여 함수율 30％정도에 맞춘다.

바이오칩LCE의 구성;1mm-10mm사이의 함수율20％미만인 참나무칩에 Exo-enzyme인 Lipase,Protease,Amylase,Cellulase,Urease,등의 물질들을 Seeding하여 함수율 30％정도에 맞춘다.

여기서 각 미생물군과 엑소 엔자임의 기능에 대해 설명하면 다음과 같다.

바이오칩LCB의 LCB 구성물질;

Aerobacter;산소가 있을때는 고농도 악성 유기성폐액을 (CH₂O)_x→ CO₂ + H₂O로 발효 분해 시키는 역할.

산소가 없을때는 (CH₂O)_x→ CH₃COOH로 분해를 시킨다.

Bacillus;증식하면서 엑소엔자임인 Lipase(지방분해 효소),Protease(단백질분해 효소) Amylase(전분분해 효소),등을 분비하며 난 분해성 고형물질(Non-Soluble Solid)을 용해시켜 분해되도록 한다.

Pseudomonas;석유화학 물질인 고분자화합물인 Phenol,N-Hexane,Hydro-Carbon) ABS,LAS,등을 분해 시킨다.

Cellulomonas;섬유질을 분해 시키며 Glucose

를 Glucose

로 변환시켜 포도당으로 전환되여 섬유소를 분해시킨다.

Rhodopsudomonas;산소가 있을때는 Pseudomonas 와 같은 역할,산소가 없을때는 초산화과정을 거쳐 메탄화과정이 진행되는것을 억제하고,햇빛을 받으면서 탄소동화작용을 일으키며 광합성을 진행한다..

Nitrosomonas;단백질 화합물이 분해되면서 암모니아를 발생하여 악취를 유발하는것을 아질산성 질소(NO₂-N)로 전환시켜 암모니아를 안정화시키는 역할

Nitrobacter;아질산성 질소를 질산성질소(NO₃-N)로 신속히 변환시켜 안정된 물질로 바뀌면서 동식물에 영양원의 필수물질로 제공되게한다.

바이오칩LCE의 LCE 구성물질;

Lipase;지방을 분해하는 효소.

Protease;단백질을 분해하는 효소.

Amylase;전분을 분해하는 효소.

Cellulase;섬유질을 분해하는 효소.외

Urease,Pectimase,Peroxidase,Coagulase,Disatase,Zymase,Emulsin,등이 혼합된 Exo-Enzyme물질.

처리장치의 설명;본 발명은 상기의 바이오칩을 장치내의 1/2정도인 중심축 선 까지 충진시킨다음,교반중에 외부에서 장치내부로 산소 공급하여 바이오칩의 방대한 표면적에 충분한 산소가 충만되도록하며,공급된 산소와 표면적에 기생하며 성장과증식을 기하급수로 하고있는 특수 미생물군에 먹이사슬인 고농축 악성 유기성폐액을 제공하므로써 최종산물은 탄산가스와수증기인 수분으로 대기중으로 방출하면서 모든 고농축 악성 유기성폐액들은 흔적없이 소멸이되고 이런과정의 연속성으로 처리량은 규모에 따라 무한대로 처리할수 있다는것이다.

함수율30％인 바이오칩LCB 와 바이오칩LCE 를 발효조 내부로 투입구(121)를 통해 발효조내에 1:1로 내부면적의 중간지점인 샤프트 중심축 정도까지 충진시킨후 교반시키면서 5분간 교반이 시작되며 폐액 저장조(111)의 폐액이 분무살포기(112)를 통해 고농축 악성 유기성폐액을 고르게 분무 살포하며 수분센서(113)에서 알려주는 지시농도가 70％될때까지 폐액들을 먹이사슬로 바이오칩에 공급하는 것이며 또한 교반이 시작되면 산소,공기 급기장치(109)가 동시에 작동하여 교반중에 충분한 산소를 바이오칩의 알알이 수많은 표면적에 공급 고정화된 수많은 칩의 표면적에 산소가 충만되여있고 살아있는 표면적에서 기생하며 성장과 증식을 하고있는 활성 미생물들의 왕성한 먹이로 폐액들을 공급하여 교반후 25분간 교반정지 상태에서 기하급수로 성장과증식을 하면서 생체에너지를 발산하고,발효호흡을 통하여 모든 악성폐액은 탄산가스와수증기 형태의 수분으로 내부공기 배기장치(110)를 통하여 대기중으로 방출되며 흔적없이 소멸화 되는것이다.

5분교반,25분정지의 연속작동에 의해 바이오칩의 함수율이 30％로 내려오면 다시 고농축 악성 유기성폐액 저장조 (114,115,116) 로 부터 먹이사슬로 공급되고 이런 과정의 연속으로 장치규모에 따라 무한대로 처리가 된다는것이다.

[실시예]

가정에서 사용되는 1일 1-3Kg처리 소멸기는 대중화 단계에 있다.

가정용 소멸기로 고농축 악성 유기성페액을 냄새없이 완전 소멸되는것은 많은 시험과실험으로 입증되였다.

식당용인 1일 100-150Kg처리 소멸기로도 많은 시험과실험으로 냄새없이 완전 소멸되는것을 확인 할수 있었다.

대량의 처리용만이 실제적으로 필요한 것으로 폐액 수송차량을 감안하면 최소 단위는 1일 20톤 이상의 처리 시설이 필요하고 대량의 처리만이 필요한 부분이다.

[실시예]

1일 100톤의 고농축 악성 유기성폐액을 처리하는 장치라면,

바이오칩의 총량은 1일 처리량과 1;1로써 100톤(바이오칩 각각 50톤)이 충진되며 함수율은 30％정도인 상태이다,여기에 함수율이 70％까지 고농축 악성 유기성폐액을 분무 살포한다면 40톤의 폐액이 먹이사슬로 공급된다,

교반은 5분간 이루어지며 5분내에 40톤의 폐액이 공급되도록 장치의 구조가 되어 있어야 하며 교반과 동시에 또한 산소공급이 바이오칩의 표면적에 충분히 스며들도록 급기 브로워가 작동하며 산소 주입 라인을 따라 공급되며 교반되는 바이오칩속으로 고르게 잘 스며들도록 내부의 하부로 깔려 스며드는 형태의 구조이다.

5분 교반작동후는 25분간은 공급된 고농축 악성 유기성폐액과,충분히 공급된 산소를 소모하며 활성화된 특수한 미생물군들이 성장과 증식을 하는 시간을 주므로써 25분의 시간은 미생물군들의 발효 호흡을 왕성하게 하면서 고농축 악성 유기성폐액은 탄산가스와수증기성 수분으로 발효조내의 상층부로 생성되는것을 발효조 후면 상단에있는 내부공기 배기장치(110)을 통해서 대기중으로 방출시킨다.

5분교반과 25분 교반정지는 타이머 장치에 의한 자동 콘트롤된다.

공급된 40톤의 악성폐액들은 대략 6-8시간내에 완전 소멸이 이루어지며 바이오칩은 함수율이 원래의 30％정도로 내려온다.그러면 다시 40톤의 악성폐액을 공급해 주고 이런과정이 연속성으로 대략 1일 100톤의 악성폐액들은 완전 소멸이 이루어져 처리량은 규모에따라 500톤,1000톤등 처리는 증량할수 있다.

이런 대규모의 처리시설은 제법 규모가 큰시설로 회전축 중심축 이상 1/3이 지하에 묻히도록하여 지상에는 전체 규모의 1/3만 노출되도록 해야 처리 작업에 효율적일것이다.

소모성 장치들만 외부에서 수리및 교체가 가능하도록 전기 제어장치와,모타와 체인,기어,바이오칩의 투입및배출구,산소,공기 급기장치,등의 전면부는 노출이 되어야 할것이다.

LCB; Liquid culture bacteria.
LCE; Liquid culture exo-enzyme.
COD; Chemical Oxygen Demend).

Claims

고농축 악성 유기성폐액의 정화처리를 불가능한 액체상태로의 처리인 폐수처리가 아닌 발효조(101)속에 활성바이오칩(105,106)를 충진하고, 산소,공기 급기장치(109)와 산소,공기 주입라인(104)를 통해서 산소가 바이오칩의 방대한 표면적에 항상 풍족하게 공급되여있는 속으로 먹이사슬로 호기성이 유지되는 함수율 70％미만으로 골고루 분무 살포하여 악취없이 소멸하여 탄산가스와 수증기성 수분형태로 내부공기 배기장치(110)를 통해 방출시키며 수분의 감지센서(113)를 활용한 자동화 처리로 대량의 처리가 용이하게 되었고 환경이 개선.
수분 감지센서가 장착돼 콘트롤되는 고농축 악성 유기성폐액 자동 투입 소멸화장치.
고농축 악성 유기성폐액을 처리키 위해서는 산소와 공기의 전도가 잘되도록 사이즈가 1mm-10mm사이로 함수율이 20％정도로 건조시킨 가공된 참나무칩에 10％정도 휴면상태로 살아있는 활성화된 액체상태의 특수한미생물군 들인 Aerobacter,Bacillus,Pseudomonas,Cellulomonas,Rhodopseudomonas,Nitrosomonas,Nitrobacter,등을 Seeding시켜 30％정도의 바이오칩으로 장기간 보관이 가능토록 상용화된
참나무칩1-10mm사이즈에 함수율 30％로 LCB가 Seeding된 바이오칩.
고농축 악성 유기성폐액을 처리키위해서 산소와 공기의 전도가 잘되도록 사이즈가 1mm-10mm사이로 함수율이 20％정도로 건조시킨 가공된 참나무칩에 10％정도 엑소 엔자임들인 Urease,Protease,Amylase,Lipase,Cellulase,Coagulase,Peroxidase,Disatase,Zymase,Emulsin등이 혼합된 액체인 상태를 Seeding시켜 30％정도의 바이오칩으로 장기간 보관이 가능토록 상용화된
참나무칩1-10mm사이즈에 함수율 30％로 LCE가 Seeding된 바이오칩.
고농축 악성 유기성폐액을 소멸하는데있어 살아있는 휴면상태의 액체미생물군들인 LCB(Live-Culture-Bacteria)와 액체 혼합 Exo-Enzyme인 LCE(Liquid-Culture-Enzyme)를 서로 다른 참나무칩에 Seeding한것을 상호상생을 도모하도록하여 병행하여 사용하는것으로 LCB의 바이오칩과 LCE의 바이오칩 2개의 매체를 동시에 사용하며 소멸화 시키는 방법.
고농축 악성 유기성폐액을 소멸하는데있어 토양,강,하천,등 자연에서 추출한 박테리아군중에서 무독성,비자극성,비 병원체들로써 구분하고,DNA핵을 갖지않아 RNA의 지시를 받지않는 생명을 갖지 않는 물질들,즉 사물들만 분해하는 박테리아군으로만 형성된 미생물군들.즉 Aerobacter군,Bacillus군,Pseudomonas군,Cellulomonas군,Rhodopseudomonas군,Nitrosomonas군,Nitrobacter군,으로 살아있는 액체상태에서 휴면화시킨 활성화된 미생물군을 사용한 바이오칩.