KR20180046447A - 잔류산소 재순환관을 구비한 산소용해장치 및 이를 이용한 유기성폐기물 액비화시스템 - Google Patents

잔류산소 재순환관을 구비한 산소용해장치 및 이를 이용한 유기성폐기물 액비화시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잔류산소 재순환관을 구비한 산소용해장치 및 이를 이용한 유기성폐기물 액비화시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 산소용해탱크를 이중관구조와 다수 격판으로 액상물과 산소의 접촉면적 증가로 용존산소농도를 증가시키고, 용해되지 않은 잔류산소는 재순환관 또는 재공급관을 통해 산소용해탱크로 유입되는 액상물에 투입되도록 하여 잔류산소를 이용한 액상물 내의 용존산소량을 증가시키는 산소용해장치 및 이를 이용한 유기성폐기물 액비화시스템에 관한 것이다.

Description

잔류산소 재순환관을 구비한 산소용해장치 및 이를 이용한 유기성폐기물 액비화시스템{OXYGEN DISSOLVING APPARATUS HAVING RESIDENT OXYGEN RECIRCULATION PIPE AND LIQUIEFIED FERTILIZER MAKING SYSTEM FOR ORGANIC WASTE USING THE SAME}
본 발명은 잔류산소 재순환관을 구비한 산소용해장치 및 이를 이용한 유기성폐기물 액비화시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 산소용해탱크를 이중관구조와 다수 격판으로 액상물과 산소의 접촉면적 증가로 용존산소농도를 증가시키고, 용해되지 않은 잔류산소는 재순환관 또는 재공급관을 통해 산소용해탱크로 유입되는 액상물에 투입되도록 하여 잔류산소를 이용한 액상물 내의 용존산소량을 증가시키는 산소용해장치 및 이를 이용한 유기성폐기물 액비화시스템에 관한 것이다.
현재 인구 증가 및 식생활 수준의 다양화 및 고급화에 따라 음식물류폐기물과 축산분뇨 등의 유기성폐기물이 증가하고 있다. 특히 축산물의 수요가 증가함에 따라 수요를 충족시키기 위해 축산업이 대형화하는 추세이며, 국내의 가축사육현황을 살펴보아도 한 호당 사육하는 가축의 평균 개체수가 수십에서 수백 마리 이상이 되고 있어, 축산업의 대형화가 충분히 진행되어 있음을 잘 알 수 있다.
이와 같이 축산업 형태가 대형화되었기 때문에, 축산업에서 불가피하게 발생되는 축산분뇨의 양 역시 엄청난 대량이 될 수밖에 없다. 전통적인 소형 축산업의 경우 발생된 축산 분뇨를 개인적으로 적절히 처리하여 퇴비 등으로 활용함으로써 소진하는 방법을 사용하였으나, 현대에는 상술한 바와 같은 축산업의 규모 자체가 달라진 점이나 생활 환경의 변화 등의 여러 요인으로 인하여 이러한 전통적인 방식을 사용할 수 없음은 당연하다. 전통적인 방식의 경우, 축산 분뇨 내에 섞여 있는 여러 이물질, 기생충, 세균 등을 분리할 방법이 없었으며, 이를 퇴비로 활용하였을 때 작물에 이러한 이물질, 기생충, 세균 등이 옮겨지게 되어 비위생적이라는 큰 문제가 있었다. 더불어 현대의 생활 환경에서는 퇴비로 활용하기 전 축산 분뇨가 저장된 장소에서 발생되는 악취 또한 커다란 문제가 된다.
따라서, 근래에는 다량의 축산분뇨를 직접 퇴비화하지 않고 음식물류폐기물과 같이 바이오에너지, 퇴비, 사료 등의 유용한 산물로 전환시켜 자원화하는 방안이 대두되고 있다. 이 중 바이오에너지는 여타의 신재생에너지와 비교하여 환경성과 경제성에서 탁월한 우위에 있음이 밝혀진바 있으며, 선진 독일에서는 2006년도 전체 신재생에너지 중에서 음식물류폐기물과 가축분뇨 등의 유기성폐기물에서 생성된 바이오에너지가 차지하는 비율이 60%를 상회하고 있을 정도로 선진국의 바이오에너지에 대한 의존도는 매우 높은 것으로 나타나고 있다. 또한, 우리나라도 런던협약에 따라 국내에서 발생되는 축산분뇨와 음식물류폐기물의 해양투기행위가 2013년 이후 전면 금지되고 있으므로 축산분뇨를 바이오에너지로의 전환하여 자원을 순환시키는 것이 적합하다.
하지만 축산분뇨와 음식물류폐기물을 포함하는 유기성폐기물의 바이오에너지 전환에 대한 이 같은 국내·외적 필요성과 타당성에도 불구하고 유기성폐기물의 적정한 처리하는 방안에 대한 연구가 미비한 실정이다.
현재 유기성폐기물의 한 종류인 혐기소화액을 처리하는 방안으로는 하수처리와 병행처리하는 수처리방법과, 비료로 활용하는 방안이 제시되고 있다. 상기 수처리방법은 다량의 수자원과 처리비용이 소모되는 단점이 있으므로, 비료로 활용하는 것이 바람직하다.
따라서 본 출원인은 한국등록특허 제10-1626752호(2016.05.27.등록; 이하 '선행문헌1'이라 함)를 통해서 자연순환형 혐기소화액 자원화 시스템을 제시하였다. 상기 선행문헌1은 바이오가스 생산공정을 수행한 혐기소화액을 이용하여 자원화하는 시스템에 있어서, 협기소화액을 포집하는 집수조와; 상기 집수조로부터 혐기소화액을 전달받아 고형물과 액상분뇨를 분리하는 고액분리기와; 상기 고액분리기에서 분리된 액상분뇨를 포집하고 액상분뇨에 산소를 공급하여 액상분뇨의 유기물을 산화시키는 산화조와; 상기 산화조에 저장된 액상분뇨를 일부 유입하여 순산소에 의해 용존산소농도를 증가시킨 후 산화조로 재공급하는 용존산소시스템과; 상기 산화조로부터 액상분뇨를 공급받아 다단으로 형성된 수용부를 순차적으로 통과하면서 호기성미생물에 의해 발효되어 액비화가 이루어지는 액비화조와; 상기 액비화조에서 발효가 완료된 액비를 공급받아 저장하는 액비저장조와; 상기 액비저장조의 액비를 공급받아 잔량의 고형이물질과 가스를 제거하여 정제된 액비를 포집하는 정제조와; 상기 산화조와 액비화조 전단 수용부에 미생물공급라인을 이용하여 미생물을 공급하는 미생물배양기와; 상기 산화조와 액비화조 액비저장조에 폭기라인을 이용하여 산소를 공급해 폭기가 이루어지도록 하는 블로워와; 상기 액비화조 후단 수용부의 액비 일부를 산화조 또는 액비화조 전단수용부로 재공급하는 제1반송라인과; 상기 액비저장조의 액비 일부를 산화조 또는 액비화조 전단수용부로 재공급하는 제2반송라인; 및 상기 액비화조의 액상분뇨를 펌핑 또는 외부 상수를 공급받아 액비화조상부에서 살수하여 거품을 제거하는 살수라인;을 포함하여 구성되되, 상기 산화조는 내부에 수직격벽을 형성하여 제1산화부와 제2산화부로 분리구성해 액상분뇨가 제1산화부로부터 제2산화부로 월류하여 이동되도록 하고, 제1산화부와 제2산화부의 하부에는 각각 폭기라인과 연결된 폭기구가 설치되어 폭기가 이루어지도록 하고, 상기 용존산소시스템은 제1산화부의 액상분뇨를 유입하여 용존산소농도를 증가시킨 후 제2산화부로 공급시키도록 연결되는 것이다. 상기 선행문헌1에서는 산화조의 액상분뇨 용존산소 농도를 증가시키기 위해서 기존의 용존산소시스템을 활용하고 있어 유로를 길게 형성하기 위한 구체적인 구조를 제시하지 못하였고, 투입된 산소중 용해되지 않은 잔류산소에 대한 처리방안을 제시하지 못하였다.
한국등록실용신안 제20-0430178호(2006.10.27.등록; 이하 '선행문헌2'이라 함)는 산소용해장치를 제시하였다. 상기 선행문헌2는 일정량의 물을 수용할 수 있는 탱크와, 상기 탱크에 산소공급부를 통해 산소를 공급하기 위한 산소공급관과, 일정량의 물을 저장하는 취수탱크와, 상기 취수탱크의 물을 공급하기 위한 펌프와, 상기 펌프를 통해 상기 탱크에 물을 공급하기 위한 물공급관을 포함하며, 상기 탱크는 내부에 다수개의 구획격판이 장착되며, 상기 구획격판은 각각 일측이 절단된 부채꼴형상으로 인접된 구획격판과는 엇갈리게 장착되며, 상기 물공급관은 탱크의 측면에서 삽입되어 상기 산소공급관과 연결되며, 탱크의 내부 상측에서 분무되어 하측에 장착된 물배출관을 통해 배출되며, 상기 물배출관에 장착된 측정센서와, 상기 탱크 내의 압력을 감지하는 압력센서의 측정신호를 받아 제어수단에 의해 상기 산소공급부와 펌프를 통해 탱크로 공급되는 산소와 물의 양을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된다. 상기 선행문헌2는 다수의 격판을 다층으로 설치한 일정한 산소압력을 갖는 챔버 내에서 물을 상부에서 지그재그 방식으로 하강하면서 산소와의 접촉면적을 증가시켜 산소용존량을 높이는 방식을 제시하고 있다.
이와같은 기존 산소용해장치는 다수의 트레이에 의해 물표면을 증가시켜 공기와의 접촉면적증가로 용존산소농도를 높이는 방식으로서, 용량을 증가시키기 위해서는 트레이의 설치수를 증가시켜야 함으로 설비비가 증가되는 단점이 있다.
한국등록특허 제10-1626752호(2016.05.27.등록) : 자연순환형 혐기소화액 자원화 시스템 한국등록실용신안 제20-0430178호(2006.10.27.등록) : 산소용해장치
이에 본 발명의 산소용해장치 및 이를 이용한 유기성폐기물 액비화시스템은,
장치의 크기를 증대시키지 않아도 액상물의 용존산소 농도를 증대시킬 수 있는 새로운 방식의 산소용해장치와, 이를 이용한 유기성폐기물 액비화시스템의 제공을 목적으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 산소용해장치는,
혐기소화액을 고액분리한 액상물에 산소를 공급하는 산소용해장치에 있어서, 고액분리된 액상물을 유입하는 액상물유입관과; 상기 액상물유입관을 통해 이송되는 액상물을 임시 저장하여 순환저류조와; 액화산소를 기화시켜 공급하는 산소유입관과; 상기 순환저류조의 액상물을 혼합펌프로 펌핑하여 이송시키면서 산소유입관의 산소와 혼합시키는 혼합이송관과; 상기 혼합이송관에서 공급받은 산소혼합 액상물의 이동유로 길이를 증가시키면서 혼합이 이루어지도록 해 용존산소농도를 높이는 산소용해탱크와; 상기 산소용해탱크를 통과한 용존산소농도를 증가시킨 액상물을 토출시키는 액상물배출관;을 포함하여 구성된다.
상기 혼합이송관에는 산소유입관과 연결된 부분에 분사노즐을 더 설치하여 산소를 기포형태로 분사하여 혼합되도록 할 수 있다.
또한, 상기 산소용해탱크는, 측면 하부에 혼합이송관이 연통된 외부탱크와; 상기 외부탱크의 내부에서 동일축상에 설치되고, 상부가 개구되어 외부본체 내부공간을 연통시키고, 하단에 액상물배출관이 연통된 내부탱크와; 상기 외부탱크와 내부탱크 사이의 제1내부공간에 나선으로 설치되어 나선유로를 형성하고, 혼합이송관을 통해 유입된 액상물을 나선유로를 따라 선회하면서 상부로 이동되도록 안내하는 나선구획판과; 상기 내부탱크 내측 공간인 제2내부공간에 다층으로 설치되고 각 층의 배출공이 지그재그로 형성되어 나선구획판을 통해 유입된 액상물을 지그재그로 하향 이동시키는 다층판;으로 구성될 수 있다.
상기 혼합이송관은 외부탱크의 내면과 접선방향으로 연결되어 혼합이송관을 통해 유입된 액상물이 외부탱크 내면을 따라 선회하여 이동되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제1내부공간에는 구획된 나선유로의 양측면과 상하면인 4개면 중 적어도 어느 한 면에는 나선유로의 중심축 방향으로 돌출된 가이드판이 다수 설치될 수 있으며, 상기 가이드판은 나선유로 내에서 나선으로 다수 배치되는 사각판체로, 혼합이송관과 연통된 부분과 근접한 2개 하부 꼭지점은 나선유로의 4개면 중 어느 한 면에 접하고, 나머지 2개의 상부 꼭지점은 하부 꼭지점이 접한 나선유로 면으로부터 나선유로 단면의 중심 방향으로 이격되되 꼭지점의 이격거리를 다르게 형성하여 이동되는 액상물이 나선유로 내에서 회전되면서 선회하여 이동되도록 할 수 있다.
또한, 상기 산소용해탱크의 상단과 순환저류조를 연통시켜 산소용해탱크 내부에 포집된 용해되지 않은 잔류산소를 순환저류조로 폭기시켜 순환저류조에 저장된 액상물의 산소용해율을 높이는 재공급관이 더 설치될 수 있으며, 상기 재공급관은 산소용해탱크 내부의 압력이 1~3 Kgf/cm2 에서 작동하여 산소 재순환이 이루어지게 할 수 있다.
또한, 상기 산소용해탱크는 제1산소용해탱크와 제2산소용해탱크로 복수로 구비하여 직렬연결하고, 재순환관을 통해 제2산소용해탱크에 포집된 잔류산소를 제1산소용해탱크로 공급하여 압력증가로 산소용해율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
아울러 본 발명의 산소용해장치를 이용한 유기성폐기물 액비화시스템은,
유기성폐기물을 포집하는 집수조와; 상기 집수조로부터 유기성폐기물을 전달받아 고형물과 액상물로 분리하는 고액분리기와; 상기 고액분리기에서 분리된 액상물을 저장하는 유량조정조와; 상기 유량조정조로부터 공급받은 액상물에 산소를 공급하여 액상물의 유기물을 산화시키는 산화조와; 상기 유량조정조 또는 산화조의 액상물을 유입하여 산소와 혼합해 용존산소농도를 증가시켜 산화조로 공급하는 산소용해장치와; 상기 산화조로부터 액상물을 공급받아 다단으로 형성된 수용부를 순차적으로 통과하면서 호기성미생물에 의해 발효되어 액비화가 이루어지는 액비화조와; 상기 액비화조에서 발효가 완료된 액비를 공급받아 저장하는 액비저장조와; 상기 액비저장조의 액비를 공급받아 잔량의 고형이물질과 가스를 제거하여 정제된 액비를 포집하는 정제조와; 상기 액비화조에 미생물을 공급하는 미생물배양기와; 상기 액비화조와 액비저장조에 폭기라인을 이용하여 산소를 공급해 폭기가 이루어지도록 하는 블로워와; 상기 액비화조의 액상물을 펌핑 또는 외부 상수를 공급받아 액비화조 상부에서 살수하여 거품을 제거하는 살수라인;을 포함하여 구성되되,
상기 산소용해장치는,
고액분리된 액상물을 저장하는 유량조정조 또는 산화조에 저장된 액상물을 펌핑하여 이송시키는 액상물유입관과; 상기 액상물유입관을 통해 이송되는 액상물을 임시 저장하는 순환저류조와; 액화산소를 기화시켜 공급하는 산소유입관과; 상기 순환저류조의 액상물을 혼합펌프로 펌핑하여 이송시키면서 산소유입관의 산소와 혼합시키는 혼합이송관과; 상기 혼합이송관에서 공급받은 산소혼합 액상물이 이동되는 유로를 증가시키면서 혼합이 이루어지도록 해 용존산소농도를 높이는 산소용해탱크와; 상기 산소용해탱크를 통과한 용존산소농도를 증가시킨 액상물을 토출시켜 산화조로 이송시키는 액상물배출관;을 포함하여 구성된다.
상기 해결수단에 의한 본 발명의 산소용해장치 및 이를 이용한 유기성폐기물 액비화시스템은,
유기성폐기물을 고액분리한 액상물에 산소를 분사하여 산소가 기포상태로 액상분뇨에 혼합되도록 함으로 접촉면적을 증가시킬 수 있고, 산소기포가 혼합된 액상물은 이중관 구조의 산소용해탱크 외부공간을 선회하여 상승하면서 내측관으로 이동하여 지그재그 방식으로 다단 하강하여 배출시켜 이동유로를 증가시켜 용해시간을 충분히 제공하여 용존산소농도를 극대화시킬 수 있는 장치의 제공이 가능하게 되었다.
또한, 상기 산소용해탱크의 상부에 포집된 용해되지 않은 잔류산소는 산소용해탱크로 유입되는 액상물에 투입하여 용해가 이루어지도록 함으로써 최종적으로 산소용해탱크에서 배출되는 액상물의 용존산소농도를 극대화시킬 수 있는 장치의 제공이 가능하게 되었다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산소용해장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 산소용해탱크를 도시한 단면도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 산소용해탱크의 혼합이송관의 연결상태와, 나선유로 및 가이드판의 설치상태를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명에 다른 다층판을 도시한 사시도.
도 5와 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 산소용해장치를 도시한 구성도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액비화시스템을 도시한 구성도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산소용해장치를 도시한 구성도이다.
참조한 바와같이 본 발명에 따른 산소용해장치(10)는, 고액분리된 액상물을 유입하는 액상물유입관(20)과; 상기 액상물유입관을 통해 이송되는 액상물을 임시 저장하여 순환저류조(30)와; 액화산소를 기화시켜 공급하는 산소유입관(40)과; 상기 순환저류조의 액상물을 혼합펌프(51)로 펌핑하여 이송시키면서 산소유입관의 산소와 혼합시키는 혼합이송관(50)과; 상기 혼합이송관에서 공급받은 산소혼합 액상물의 이동유로 길이를 증가시키면서 혼합이 이루어지도록 해 용존산소농도를 높이는 산소용해탱크(60)와; 상기 산소용해탱크를 통과한 용존산소농도를 증가시킨 액상물을 토출시키는 액상물배출관(70);을 포함하여 구성된다.
상기 고액분리된 액상물은 가축분뇨, 농축산 부산물 및 음식물쓰레기를 포함하는 유기성폐기물로부터 고액분리기를 통해 고형물을 분리한 액상물질이나, 혐기성미생물에 의한 분해를 포함하는 발효가 이루어진 유기성폐기물에서 고형물을 분리한 액상물질을 포함한다.
상기 액상물유입관(20)은 유기성폐기물을 직접 이송시키거나, 유기성폐기물의 고형물을 고액분리기로 분리제거한 액상물을 이송시킨다.
상기 순환저류조(30)는, 액상물을 산소용해탱크로 일정하게 공급하기 위해 임시 저장하는 저장조이며, 저장되는 액상물의 용량은 산소용해탱크의 수용용량보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 혼합이송관(50)은, 라인상에 혼합펌프(51)가 설치되어 순환저류조(30)의 액상물을 산소용해탱크로 이송시키고, 이송과정에서 산소를 공급해 이송되는 액상물과 산소가 혼합되도록 한다.
상기 산소유입관(40)은 액화산소탱크(41)의 산소를 혼합이송관으로 공급하는 관체로, 라인상에는 액화산소탱크와 근접하여 기화기(42)가 설치되고, 상기 기화기에 의해 산소를 액체에서 기체으로 상변화가 이루어지도록 하고, 라인상에 설치된 단속밸브(43)에 의해 상변화된 기체 산소를 혼합이송관으로 공급되게 한다.
상기 산소유입관(40)은 혼합이송관(50)과의 연결방법으로, 혼합이송관의 혼합펌프(51) 또는 혼합펌프의 유입부분에 연결되어 공급되는 기체산소가 혼합펌프의 펌핑과정에서 액상물과 혼합되도록 하거나, 혼합이송관 측면에 분사노즐(44)에 의해 연결되어 혼합이송관을 따라 이송되는 액상물에 기체산소를 분사하여 혼합이 이루어지게 하거나, 산소유입관을 분기하고 혼합펌프(51)와 분사노즐(44)에 의한 연결이 모두 이루어지도록 하고 하나 또는 다수개의 단속밸브(43)에 의해 혼합펌프(51)로 공급되거나 분사노즐(44)에 의해 혼합되는 것을 선택하게 할 수 있다.
상기 분사노즐(44)를 통한 기체산소 공급방식은, 액상물에 기체산소가 기포 또는 미세기포 형태로 분사공급하는 방식을 적용하여 혼합되므로 기포의 크기가 작을수록 액상물과 기체산소의 접촉면적을 증가시켜 액상물로의 산소용해도를 높일 수 있다.
따라서, 일반적인 용존산소농도를 제공할 때에는 혼합펌프(51)를 통한 산소혼합이 이루어지게 하고, 보다 높은 용존산소농도가 요구될 때에는 분사노즐(44)에 의한 산소공급 또는 혼합펌프와 분사노즐을 모두 이용한 산소공급이 이루어지게 하여 액상물 내의 용존산소농도를 증가시키게 하는 등 산소공급방식의 선택성을 다변화시킬 수 있다.
상기 액상물배출관(70)은 산소용해탱크(60)를 통과한 용존산소농도가 증가된 액상물을 사용공간으로 이송시키는 관체로, 본 발명에서는 산소용해탱크에서 배출된 액상물을 산화조(104)로 공급하여 산화조 내의 액상물 용존산소농도를 높이거나, 추가로 산화조에 공급된 호기성미생물의 생장환경을 최적화시킨다.
다음으로 상기 산소용해탱크(60)는, 혼합이송관에서 공급받은 산소가 혼합된 액상물이 이동되는 유로길이를 증가시키면서 기체산소와 액상물의 접촉면적 증가로 액상물로의 기체산소 용해율을 증가시키는 장치이다.
도 2를 참조한 바와같이 본 발명의 산소용해탱크(60)는, 측면 하부에 혼합이송관(50)이 연통된 외부탱크(61)와, 상기 외부탱크 내부에 동일축상으로 설치되는 내부탱크(62)를 포함하여 구성된다.
상기 외부탱크(61)와 내부탱크(62)는 원통체로 형성되고, 외부탱크는 상단과 하단이 폐구되고, 상기 내부탱크는 외부탱크보다 짧은 길이로 형성하여 상부가 외부탱크의 상단내면과 이격되도록 설치되고, 내부탱크(62) 하단에는 액상물배출관(70)이 연통설치된다. 이러한 구조를 갖는 산소용해탱크(60)는 혼합이송관을 통해 유입된 액상물이 외부탱크(61)와 내부탱크(62) 사이 공간인 제1내부공간(63)을 통해 상부로 이송되고, 내부탱크 상단의 개구된 부분으로 월류하여 내부탱크 내측공간인 제2내부공간(64)으로 유입된 다음 하강하여 액상물배출관(70)을 통해 외부로 배출된다.
또한 도 3a를 참조한 바와같이 상기 제1내부공간(63)에는 나선구획판(631)을 나선으로 설치하여 제1내부공간을 나선으로 구획하여 나선유로(632)를 형성함으로써 액상물의 이동유로를 길게 형성할 수 있다. 이와같이 나선구획판(631)이 형성되면, 혼합이송관을 통해 유입된 액상물은 제1내부공간에 형성된 나선유로(632)를 따라 상향이동되어 내부탱크 상단을 통해서 제2내부공간(64)으로 월류하여 이동된다.
이때 상기 혼합이송관(50)은 도 3b를 참조한 바와같이 외부탱크(61) 내면과 접선방향으로 연결 또는 연통되어 혼합이송관을 통해 유입된 액상물이 외부탱크 내면과 접하면서 선회되도록 하여 유입과정에서의 마찰을 최소화해 필요한 펌프용량을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 나선구획판(631)으로 구획된 제1내부공간(63)의 나선유로(632)에는 다수의 가이드판(633)을 설치하여 산소가 혼합된 액상물이 이동하면서 교반이 이루어져 산소와 액상물의 접촉면적이 증가되어 산소용해율을 높일 수 있다.
상기 가이드판(633)은 나선구획판으로 구획된 나선유로(632)를 형성하는 양측면과 상하면에 설치되어 나선유로 단면의 중심축방향으로 돌출되도록 한다.
이러한 가이드판(633)은 사각판체로 형성하고, 4개 꼭지점 중 혼합이송관과 연통된 부분과 근접한 2개 꼭지점은 나선유로를 형성하는 양측면 또는 상하면에 부착되고, 나머지 2개의 꼭지점은 나선유로의 양측면 또는 상하면으로부터 나선유로 단면의 중심 방향으로 이격되도록 설치하여 이동되는 액상물이 가이드판에 부딪혀 나선유로단면 중심으로 이동되면서 교반이 이루어지게 할 수 있다.
이때 상기 가이드판(633)은 도 3c를 참조한 바와같이, 나선유로의 길이를 따라 일정간격으로 이격되고, 나선유로(632)를 형성하는 양측면과 상하면의 4개 내벽에 나선방향으로 설치하여 나선유로를 따라 나선으로 이동하면서, 나선유로 내에서 나선축을 중심으로 회전하면서 나선유로를 따라 제1내부공간(63)을 선회하여 이동되도록 할 수 있다.
또한 도 3d를 참조한 바와같이, 액상물이 상기 나선유로(632) 내에서 나선축을 중심으로 회전(자전)시 이동속도의 마찰을 최소화하기 위해서, 상기 가이드판(633)은 나선유로 내벽(양측면 또는 상하면)과 이격된 두 꼭지점의 이격거리를 서로 다르게 형성하여 일측으로 기울어지게 함으로써 일측으로의 회전이 이루어지게 할 수 있다. 즉, 가이드판(633)은 4개의 꼭지점 중 액상물 진행방향에서 위치하는 하부의 두 꼭지점을 나선유로 내벽에 부착시키고, 가이드판의 상부 두 꼭지점 중 어느 하나의 꼭지점을 나선유로 내벽과 이격되는 간격을 더 증가시켜 상부의 두 꼭지점을 연결하는 모서리가 경사지게 배치되도록 할 수 있다. 또한, 나선유로(632)에 나선으로 설치된 다수의 가이드판(633)은 나선유로와 부착되지 않은 두 꼭지점의 이격 형태를 동일하게 왼쪽으로 경사지게 하거나 오른쪽으로 경사지게 형성하여 액상물이 같은 방향으로 회전하면서 이동되게 할 수 있다. 이와같이 가이드판에 의해 회전하면서 선회가 이루어지면 이동유로를 길게 형성함은 물론 가이드판과 부딪혀 교반이 이루어지면서 가이드판과의 부딪힘에 의한 저항을 최소화하여 이동속도 저하를 최소화할 수 있다.
아울러 산소용해탱크의 조립을 용이하게 하기 위해서는 가이드판(633)을 나선으로 조립하지 않고 나선구획판(631)의 상하면에만 설치하거나, 나선구획판(631)의 상하면과 외부탱크(61) 내면 또는 내부탱크(62) 외면 중 어느 하나의 면에 설치하여 3개의 면에만 설치하여 이송되는 액상물을 스크류 형태로 회전하면서 외부통크 내면을 따라 선회가 이루어지게 할 수 있다.
또한 상기 가이드판(633)은 나선유로를 형성하는 내벽면 중 외부탱크 내벽면에만 일정간격으로 부착하여 이동되는 액상물이 교반되게 할 수 있다. 이때 상기 다수개의 가이드판은 외부탱크 내벽면과 접하지 않은 두 꼭지점 중 어느 하나를 지그재그 형태로 더 돌출되게 하여 원심력에 의해 외측으로 밀려난 액상물을 가이드판에 의해 지그재그로 안내되어 선회하면서 나선유로를 통과하게할 수 있다.
아울러 내부탱크(62) 내측공간인 제2내부공간(64)에는 다층판(641)을 다수 설치하여 제1내부공간에서 월류된 액상물이 다단으로 순차적인 하강이 이루어지게 할 수 있다.
도 2와 도 4에 도시된 바와같이 상기 다층판(641)은 일측에 배출공(642)이 형성되어 유입된 액상물을 지그재그로 하향 이동시켜 이동유로의 길이를 증가시킬 수 있으며, 이동과정에서 액상물이 다층판(641)의 넓은면에 퍼져 표면적을 증가시킴으로 산소와의 접촉면 증가로 산소용해율을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 다층판(641)에는 다수개의 통공을 설치하여 다층판 상부를 이동하는 액상물의 일부가 한방울씩 적하되어 다층판 사이의 산소층을 통과해 하부 다층판에 낙하함으로 추가적인 산소와 액상물의 접촉면 제공으로 산소용해율을 증가시킬 수 있다.
여기서 상기 제1내부공간을 형성하는 외부탱크와 내부탱크 사이의 간격은 내부탱크 직경 대비 0.1~0.5배의 비율로 형성하도록 하여 내부유로의 단면을 축소시킴으로 액상물을 상승시키기 위한 혼합펌프의 용량요구량을 낮출 수 있다.
도 5를 참조한 바와같이 본 발명에 따른 산소용해장치(10)는, 산소용해탱크(60)의 상단과 순환저류조(30)를 연통시키는 재공급관(80)을 더 설치하여, 산소용해탱크 내부에 포집된 용해되지 않은 잔류산소를 순환저류조(30)로 폭기시켜 순환저류조에 저장된 액상물의 산소용해율을 높이게 할 수 있다. 상기 재공급관(80)은 라인상에 펌프 또는 송풍기를 설치하여 잔류산소의 이동이 이루어지게 할 수 있으며, 센서에 의해 특정 조건에서만 잔류산소의 이동이 이루어지게 할 수 있다.
일예로는 산소용해탱크 내부에 압력센서를 설치하여 산소용해탱크 내부의 압력이 1~3 Kgf/cm2 이 되면 재공급관 라인상의 펌프 또는 송풍기를 작동시켜 산소용해탱크 내의 잔류산소를 순환저류조로 공급하여 순환저류조에 저장된 액상물의 용존산소농도를 증가하는데 투입되도록 할 수 있다.
또한, 상기 재공급관(80)은 순환저류조로 공급되는 것 이외에 용존산소농도를 높이는 것이 필요한 다른 액상물 저장조에 공급하여 잔류산소를 활용할 수 있다.
또한, 도 6을 참조한 바와같이, 상기 산소용해탱크(60)는 제1산소용해탱크(65)와 제2산소용해탱크(66)로 복수로 구비하여 직렬연결하고, 재순환관(90)을 통해 제2산소용해탱크(66)에 포집된 잔류산소를 제1산소용해탱크(65)로 공급하여 제1산소용해탱크 내의 기체산소 압력을 증가시켜 액상물로의 산소용해율을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 재공급관(80)과 재순환관(90)이 동시에 설치될 수 있다. 즉, 산소용해탱크(60)는 제1산소용해탱크(65)와 제2산소용해탱크(66)로 복수로 구비하여 직렬연결하고, 재순환관(90)에 의해 제2산소용해탱크(66)의 잔류산소를 제1산소용해탱크(65)로 공급해 제1산소용해탱크의 내부 기체산소 압력을 증가시키고, 상기 제1산소용해탱크(65)에는 압력센서와 재공급관(80)을 설치하여 일정압력 이상일 때 제1산소용해탱크(65) 내의 잔류산소를 순환저류조(30)로 공급하여 폭기에 의해 순환저류조에 저장된 액상물의 산소용해율을 높일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 산소용해장치는 유기성폐기물을 액비화하는 시스템에 적용될 수 있다.
도 7을 참조한 바와같이 유기성폐기물 액비화시스템(100)은, 유기성폐기물을 포집하는 집수조(101)와; 상기 집수조로부터 유기성폐기물을 전달받아 고형물과 액상물로 분리하는 고액분리기(102)와; 상기 고액분리기에서 분리된 액상물을 저장하는 유량조정조(103)와; 상기 유량조정조로부터 공급받은 액상물에 산소를 공급하여 액상물의 유기물을 산화시키는 산화조(104)와; 상기 유량조정조 또는 산화조의 액상물을 유입하여 산소와 혼합해 용존산소농도를 증가시켜 산화조로 공급하는 산소용해장치(10)와; 상기 산화조로부터 액상물을 공급받아 다단으로 형성된 수용부를 순차적으로 통과하면서 호기성미생물에 의해 발효되어 액비화가 이루어지는 액비화조(105)와; 상기 액비화조에서 발효가 완료된 액비를 공급받아 저장하는 액비저장조(106)와; 상기 액비저장조의 액비를 공급받아 잔량의 고형이물질과 가스를 제거하여 정제된 액비를 포집하는 정제조(107)와; 상기 액비화조에 미생물을 공급하는 미생물배양기(108)와; 상기 액비화조와 액비저장조에 폭기라인을 이용하여 산소를 공급해 폭기가 이루어지도록 하는 블로워(109)와; 상기 액비화조의 액상물을 펌핑 또는 외부 상수를 공급받아 액비화조 상부에서 살수하여 거품을 제거하는 살수라인(110);을 포함하여 구성된다. 본 발명의 액비화시스템은 기본 구성은 본 출원인에 의해 등록된 특허등록 제10-1626752호의 시스템에 상응한다.
상기 집수조(101)는, 유기성폐기물을 포집하고 교반기를 이용하여 교반함으로써 혐기소화액의 최대한 균일하게하며, 내부의 기포를 배출하도록 한다. 여기서 상기 유기성폐기물은 가축분뇨, 농축산 부산물 및 음식물쓰레기를 포함하고, 이로부터 고액분리기를 통해 고형물을 분리한 액상물질이나, 혐기성미생물에 의한 분해를 포함하는 발효가 이루어진 유기성폐기물에서 고형물을 분리한 액상물질 등의 액상물을 모두 포함한다. 본 발명에서는 집수조로 공급받은 원수를 유기성폐기물로 하고 고액분리기에서 잔여 고형물을 분리한 것을 액상물로 다르게 기재하였으나, 원수에 고형물질 향이 미량으로 존재한다면 액상물과 동일하다 할 것이다.
상기 고액분리기(102)는, 유기성폐기물의 고형물을 분리하는 것으로 집수조에 공급받은 유기성폐기물이 고액분리가 이루어진 액상일 경우에는 고액분리기 없이 액비화시스템을 구동할 수 있다. 또한 상기 고액분리기는 집수조 이전에 설치되어 고액분리가 이루어질 수 있는 등 공지된 장치를 사용한다.
상기 유량조정조(103)는, 산화조(104)로 공급되는 액상물을 안정적으로 공급하기 위한 임시 저장조이다.
상기 산화조(104)는, 산소를 공급받아 용존산소농도를 증가시켜 호기성미생물의 최적 생상환경을 조정시키는 것으로, 호기성미생물을 공급해 액상물 내의 유기물을 산화시킬 수 있다. 상기 용존산소농도를 증가시키는 방법으로는 산소용해장치(10)를 이용하여 용존산소농도를 증가시킨 액상물을 공급하여 혼합시키는 방법으로 이루어질 수 있다. 또한, 액비화조(105)로의 이송은 공급펌프를 사용하여 이송량을 조절하게 하거나, 월류방식을 통해 액상물의 공급이 이루어지도록 할 수 있으며, 제1산화조와 제2산화조로 분리구성하여 분리된 각 산화조에 산소용해장치에서 배출된 액상물을 선택적으로 공급해 산화조 내의 용존산소농도를 조절할 수 있다.
상기 산소용해장치(10)는, 상술한 바와같이 고액분리된 액상물을 저장하는 유량조정조(103) 또는 산화조(104)에 저장된 액상물을 펌핑하여 이송시키는 액상물유입관(20)과, 상기 액상물유입관을 통해 이송되는 액상물을 임시 저장하는 순환저류조(30)와, 액화산소를 기화시켜 공급하는 산소유입관(40)과, 상기 순환저류조의 액상물을 혼합펌프로 펌핑하여 이송시키면서 산소유입관의 산소와 혼합시키는 혼합이송관(50)과, 상기 혼합이송관에서 공급받은 산소혼합 액상물이 이동되는 유로를 증가시키면서 혼합이 이루어지도록 해 용존산소농도를 높이는 산소용해탱크(60)와, 상기 산소용해탱크를 통과한 용존산소농도를 증가시킨 액상물을 토출시켜 산화조로 이송시키는 액상물배출관(70)을 포함한다.
상기 액비화조(105)는, 액상물이 미생물에 의해 발효되어 액비화가 이루어지도록 한다. 상기 액비화조는 하나 이상의 수용부로 분리구획하여 각 수용부가 다단으로 직렬구성하여 순차적으로 통과하면서 액비화가 이루어지도록 한다. 이때 상기 액비화조는 하나의 수용조를 다수로 구획하여 다수의 수용부를 형성하도록 하거나, 각각 개별적인 수용부를 직렬로 배치하여 형성되도록 할 수 있다.
상기 액비저장조(106)는, 액비화조의 후단에서 발효가 완료된 액비를 펌핑 또는 월류방식으로공급받아 액비를 안정화시키면서 저장한다.
상기 정제조(107)는, 액비화과정에서 분해되지 않은 고형물을 분리하여 액비의 순도를 향상시키는 조이다. 상기 고형물을 분리하는 방법으로는 스크린 또는 멤브레인을 통해 불순물의 분리가 이루어지도록 할 수 있다. 상기 정제가 완료된 액비는 일정단위로 포장하여 판매할 수 있고, 직접 살포에 사용할 수 있다.
상기 미생물배양기(108)는, 산화조(104) 또는 액비화조(105)에 호기성미생물을 공급하는 것으로 안정적인 액비화가 이루어지게 하며, 미생물배양기에는 배양되는 미생물을 적정 환경을 유지시키기 위해 가온수단 냉각수단 및 각종 측정센서가 설치될 수 있다.
이와같이 구성되는 본 발명에 따른 산소용해장치 및 이를 이용한 유기성폐기물 액비화시스템의 작동상태를 간단하게 설명하면,
유량조정조(103) 및 산화조(104)에 저장된 고액분리가 이루어진 액상물을 액상물유입관(20)을 통해 순환저류조(30)로 공급하여 임시 저장되도록 하고, 순환저류조에 임시 저장된 액상물은 혼합이송관(50)을 통해 산소용해탱크(60)로 공급된다. 이 과정에서 상기 혼합이송관(50)은 산소유입관(40)을 통해서 기화된 기체산소를 공급받아 이송되는 액상물에 기체산소를 혼합하여 산소용해탱크(60)로 공급되게 하며, 기체산소와 액상물의 접촉면적을 증가시키기 위해 기체산소를 미세기포 형태로 분사하여 혼합이 이루어지게 할 수 있다.
상기 산소용해탱크(60)는 혼합이송관(50)을 통해 유입된 액상물이 외부탱크(61)와 내부탱크(62) 사이의 제1내부공간(63)인 나선유로(632)를 따라 내부탱크 외면 또는 외부탱크 내면을 선회하면서 상승하고, 상승과정에서 나선유로에 설치된 다수의 나선구획판(631)에 의해 나선축을 따라 이동하면서 스크류방식으로 회전하거나 지그재그 방식으로 이동하면서 교반이 이루어져 나선유로(632) 내에서 용해되지 않은 잔류산소와 액상물의 접촉면적을 증가시킬 수 있고, 제한된 면적내에서 유로를 길게 형성하여 접촉시간도 증가시켜 산소용해도를 높일 수 있다. 나선유로(632)를 따라 상승한 액상물은 내부탱크 내의 제2내부공간(64)으로 유입되어 다층판(641)을 따라 넓게 퍼지면서 다수의 다층판을 순차적으로 지그재그 하향통과하여 액상물배출관(70)을 통해 산화조(104)로 배출된다. 여기서 상기 산소용해탱크(60) 내의 잔류산소는 재공급관(80)을 통해 순환저류조(30)로 공급되어 액상물에 용해되도록 할 수 있고, 복수의 산소용해탱크 사용시에는 후단의 제2산소용해탱크(66)의 잔류산소를 전단의 제1산소용해탱크(65)로 이송하여 제1산소용해탱크 내의 압력을 높여 산소용해율을 증가시킬 수 있다.
상기 용존산소농도를 높인 액상물을 혼합한 산화조(104)는 내부 액상물의 용존산소농도가 증가되어 호기성미생물의 생장에 적합한 환경이 조성되고, 이러한 산화조의 액상물은 액비화조(105)를 통과하면서 발효가 이루어져 액비화가 이루어진다.
상기 액비화조(105)에서 발효로 발생되는 거품은 살수라인을 통해 액비화조 액상물 또는 상수를 살포하여 제거할 수 있으며, 블로워(109)를 사용하여 액비화조(105)와 액비저장조(106)에 산소 또는 공기를 폭기시켜 교반이 이루어지게 하여 발효를 촉진시킬 수 있다.
이와같이 액비화가 완료되어 저장된 액비저장소의 액상물 또는 액비는 잔량의 고형이물질과 가스를 제거하는 정제를 통해 액비가 생산된다.
10 : 산소용해장치
20 : 액상물유입관
30 : 순환저류조
40: 산소유입관
41 : 액화산소탱크 42 : 기화기
43 : 단속밸브 44 : 분사노즐
50 : 혼합이송관
51 : 혼합펌프
60 : 산소용해탱크
61 : 외부탱크 62 : 내부탱크
63 : 제1내부공간 64 : 제2내부공간
65 : 제1산소용해탱크 66 : 제2산소용해탱크
631 : 나선구획판 632 : 나선유로
633 : 가이드판
641 : 다층판 642 : 배출공
70 : 액상물배출관
80 : 재공급관
90 : 재순환관
100 : 액비화시스템
101 : 집수조 102 : 고액분리기
103 : 유량조정조 104 : 산화조
105 : 액비화조 106 : 액비저장조
107 : 정제조 108 : 미생물배양기
109 : 블로워 110 : 살수라인

Claims (14)

  1. 유기성폐기물을 고액분리한 액상물에 산소를 공급하는 산소용해장치에 있어서,
    고액분리된 액상물을 유입하는 액상물유입관(20)과;
    상기 액상물유입관을 통해 이송되는 액상물을 임시 저장하여 순환저류조(30)와;
    액화산소를 기화시켜 공급하는 산소유입관(40)과;
    상기 순환저류조의 액상물을 혼합펌프(51)로 펌핑하여 이송시키면서 산소유입관의 산소와 혼합시키는 혼합이송관(50)과;
    상기 혼합이송관에서 공급받은 산소혼합 액상물의 이동유로 길이를 증가시키면서 혼합이 이루어지도록 해 용존산소농도를 높이는 산소용해탱크(60)와;
    상기 산소용해탱크를 통과한 용존산소농도를 증가시킨 액상물을 토출시키는 액상물배출관(70);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합이송관(50)에는 산소유입관(40)과 연결된 부분에 분사노즐(44)을 더 설치하여 산소를 기포형태로 분사하여 혼합되도록 한 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산소용해탱크(60)는,
    측면 하부에 혼합이송관(50)이 연통된 외부탱크(61)와;
    상기 외부탱크의 내부에서 동일축상에 설치되고, 상부가 개구되어 외부본체 내부공간을 연통시키고, 하단에 액상물배출관(70)이 연통된 내부탱크(62)와;
    상기 외부탱크와 내부탱크 사이의 제1내부공간(63)에 나선으로 설치되어 나선유로(632)를 형성하고, 혼합이송관(50)을 통해 유입된 액상물이 나선유로를 따라 선회하면서 상부로 이동되도록 안내하는 나선구획판(631)과;
    상기 내부탱크 내측 공간인 제2내부공간(64)에 다층으로 설치되고 각 층에는 배출공(642)이 지그재그로 형성되어 나선구획판을 통해 유입된 액상물을 지그재그로 하향 이동시키는 다층판(641);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 혼합이송관(50)은 외부탱크(61)의 내면과 접선방향으로 연결되어 혼합이송관을 통해 유입된 액상물이 외부탱크 내면을 따라 선회하여 이동되도록 한 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1내부공간(63)에는 구획된 나선유로(632)의 양측면과 상하면인 4개면 중 적어도 어느 한 면에는 나선유로의 중심축 방향으로 돌출된 가이드판(633)이 다수 설치되는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가이드판(633)은 나선유로 내에서 나선으로 다수 배치되는 사각판체로, 혼합이송관(50)과 연통된 부분과 근접한 2개 하부 꼭지점은 나선유로의 4개면 중 어느 한 면에 접하고, 나머지 2개의 상부 꼭지점은 하부 꼭지점이 접한 나선유로 면으로부터 나선유로 단면의 중심 방향으로 이격되되 꼭지점의 이격거리를 다르게 형성하여 이동되는 액상물이 나선유로 내에서 회전되면서 선회하여 이동되도록 한 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 산소용해탱크(60)의 상단과 순환저류조(30)를 연통시켜 산소용해탱크 내부에 포집된 용해되지 않은 잔류산소를 순환저류조로 폭기시켜 순환저류조에 저장된 액상물의 산소용해율을 높이는 재공급관(80)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 재공급관(80)은 산소용해탱크 내부의 압력이 1~3 Kgf/cm2 에서 작동하여 산소를 재순환시키는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 산소용해탱크(60)는 제1산소용해탱크(65)와 제2산소용해탱크(66)로 복수로 구비하여 직렬연결하고, 재순환관(90)을 통해 제2산소용해탱크에 포집된 잔류산소를 제1산소용해탱크로 공급하여 제1산소용해탱크의 압력증가로 산소용해율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  10. 유기성폐기물을 포집하는 집수조(101)와; 상기 집수조로부터 유기성폐기물을 전달받아 고형물과 액상물로 분리하는 고액분리기(102)와; 상기 고액분리기에서 분리된 액상물을 저장하는 유량조정조(103)와; 상기 유량조정조로부터 공급받은 액상물에 산소를 공급하여 액상물의 유기물을 산화시키는 산화조(104)와; 상기 유량조정조 또는 산화조의 액상물을 유입하여 산소와 혼합해 용존산소농도를 증가시켜 산화조로 공급하는 산소용해장치(10)와; 상기 산화조로부터 액상물을 공급받아 다단으로 형성된 수용부를 순차적으로 통과하면서 호기성미생물에 의해 발효되어 액비화가 이루어지는 액비화조(105)와; 상기 액비화조에서 발효가 완료된 액비를 공급받아 저장하는 액비저장조(106)와; 상기 액비저장조의 액비를 공급받아 잔량의 고형이물질과 가스를 제거하여 정제된 액비를 포집하는 정제조(107)와; 상기 액비화조에 미생물을 공급하는 미생물배양기(108)와; 상기 액비화조와 액비저장조에 폭기라인을 이용하여 산소를 공급해 폭기가 이루어지도록 하는 블로워(109)와; 상기 액비화조의 액상물을 펌핑 또는 외부 상수를 공급받아 액비화조 상부에서 살수하여 거품을 제거하는 살수라인(110);을 포함하여 구성되되,
    상기 산소용해장치(10)는,
    고액분리된 액상물을 저장하는 유량조정조 또는 산화조에 저장된 액상물을 펌핑하여 이송시키는 액상물유입관(20)과;
    상기 액상물유입관을 통해 이송되는 액상물을 임시 저장하는 순환저류조(30)와;
    액화산소를 기화시켜 공급하는 산소유입관(40)과;
    상기 순환저류조의 액상물을 혼합펌프로 펌핑하여 이송시키면서 산소유입관의 산소와 혼합시키는 혼합이송관(50)과;
    상기 혼합이송관에서 공급받은 산소혼합 액상물이 이동되는 유로를 증가시키면서 혼합이 이루어지도록 해 용존산소농도를 높이는 산소용해탱크(60)와;
    상기 산소용해탱크를 통과한 용존산소농도를 증가시킨 액상물을 토출시켜 산화조로 이송시키는 액상물배출관(70);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 액비화시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 산소용해탱크(60)는,
    측면 하부에 혼합이송관이 연통된 외부탱크(61)와;
    상기 외부탱크의 내부에서 동일축상에 설치되고, 상부가 개구되어 외부본체 내부공간을 연통시키고, 하단에 액상물배출관이 연통된 내부탱크(62)와;
    상기 외부탱크와 내부탱크 사이의 제1내부공간에 나선으로 설치되어 나선유로(632)를 형성하고, 혼합이송관을 통해 유입된 액상물이 나선유로를 따라 선회하면서 상부로 이동되도록 안내하는 나선구획판(631)과;
    상기 내부탱크 내측 공간인 제2내부공간에 다층으로 설치되고 각 층의 배출공(642)이 지그재그로 형성되어 나선구획판을 통해 유입된 액상물을 지그재그로 하향 이동시키는 다층판(641);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 액비화시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1내부공간(63)에는 구획된 나선유로(632)의 양측면과 상하면인 4개면 중 적어도 어느 한 면에는 나선유로의 중심축 방향으로 돌출된 가이드판(633)이 다수 설치되고,
    상기 가이드판(633)은 나선유로 내에서 나선으로 다수 배치되는 사각판체로, 혼합이송관(50)과 연통된 부분과 근접한 2개 하부 꼭지점은 나선유로의 4개면 중 어느 한 면에 접하고, 나머지 2개의 상부 꼭지점은 하부 꼭지점이 접한 나선유로 면으로부터 나선유로 단면의 중심 방향으로 이격되되 꼭지점의 이격거리를 다르게 형성하여 이동되는 액상물이 나선유로 내에서 회전되면서 선회하여 이동되도록 한 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 액비화시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 산소용해탱크(60)의 상단과 순환저류조(30)를 연통시켜 산소용해탱크 내부에 포집된 용해되지 않은 잔류산소를 순환저류조로 폭기해 순환저류조에 저장된 액상물의 산소용해율을 높이는 재공급관(80)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 액비화시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 산소용해탱크(60)는 제1산소용해탱크(65)와 제2산소용해탱크(66)로 복수로 구비하여 직렬연결하고, 재순환관(90)을 통해 제1산소용해탱크에 포집된 잔류산소를 제1산소용해탱크로 공급하여 압력증가로 산소용해율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 액비화시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050091151A (ko) * 2004-03-10 2005-09-15 바이오닉스(주) 산소수 제조장치
KR20100011477U (ko) * 2010-03-17 2010-11-24 양승해 산소수 제조장치
KR101005103B1 (ko) * 2010-09-17 2010-12-30 황석희 산소용해장치
KR20150141406A (ko) * 2014-06-10 2015-12-18 주식회사 나이코 산소공급기능을 갖는 수중 폭기기
KR20160014394A (ko) * 2014-07-29 2016-02-11 태양그린 주식회사 자연순환형 혐기소화액 자원화 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050091151A (ko) * 2004-03-10 2005-09-15 바이오닉스(주) 산소수 제조장치
KR20100011477U (ko) * 2010-03-17 2010-11-24 양승해 산소수 제조장치
KR101005103B1 (ko) * 2010-09-17 2010-12-30 황석희 산소용해장치
KR20150141406A (ko) * 2014-06-10 2015-12-18 주식회사 나이코 산소공급기능을 갖는 수중 폭기기
KR20160014394A (ko) * 2014-07-29 2016-02-11 태양그린 주식회사 자연순환형 혐기소화액 자원화 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102408490B1 (ko) * 2021-12-09 2022-06-14 태양그린 주식회사 나노버블을 이용한 유기성폐기물 정화시스템

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