KR20230026600A - 개선된 반응조를 이용한 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템 - Google Patents

개선된 반응조를 이용한 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기의 건조 과정에서 발생하는 응축수를 재생하여 활용함으로써 자원을 절약하고 환경보호에 기여할 수 있는 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템에 관한 것으로, 배가스에서 수분을 제거하는 과정에 발생하는 응축수를 반응조에서 재생하여 냉각부, 사이클론 및 세정탑의 각 배가스 처리공정으로 환원하여 활용할 수 있는 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템에 관한 것이다.

Description

개선된 반응조를 이용한 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템{RECYCLING SYSTEM FOR CONDENSED WATER OF FOOD GARBAGE DRYER USING IMPROVED BIO REACTOR}
본 발명은 음식물 쓰레기 처리와 관련된 것으로서, 보다 구체적으로는 음식물 쓰레기의 건조 과정에서 발생하는 응축수를 재생하여 활용함으로써 자원을 절약하고 환경보호에 기여할 수 있는 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물은 소각, 매립, 사료화, 퇴비화 건조후 시멘트나 고형화 원료 등의 재활용 방식을 통해 처리해오고 있다.
이때, 소각을 통해 처리하는 경우에는 다이옥신과 같은 유해 물질과 악취는 물론 먼지와 비산재 등 발생의 우려가 있으며, 매립을 하는 경우 악취 발생뿐만 아니라 탈수액에 의한 토양과 수질 오염이 발생하는 문제점이 있다. 이러한 많은 문제점으로 인해 소각장이나 매립장을 설치시 해당 주민에 의해 반대되어 소각장이나 매립장 확보가 어려운 실정이다.
한편, 유기성 폐기물을 발효시켜 퇴비로 이용하거나, 멸균 및 건조처리 하여 사료로 재활용하는 방식이 있는데, 이 방식을 이용하는 경우에는 음식물 쓰레기에서 협잡물을 제거하고 압착 탈수 방법을 이용하여 탈수한다.
그런데, 음식물 쓰레기를 압착 탈수하는 경우에는 공정상 다소 차이가 있으나, 탈수액에 다량의 부유 물질이 리터당 약 80,000㎎ 정도 미세한 입자로 분산되어 있으며, 물을 함유한 일종의 풀처럼 되어 있어 필터에 의해 분리가 거의 불가능하다.
또한, 음식물 쓰레기 탈수액에는 통상 화학적 산소 요구량이 리터당 70,000㎎ 정도 함유되어 있다. 이와 같이, 종래 기술에 따라 음식물 쓰레기를 압착 탈수하는 경우 탈수액에 다량의 오염 물질이 함유되어 있어 일반 폐수 처리장에서 처리하기에 부하가 매우 높아 해양 투기를 하고 있으나, 해양 투기 이용이 폐수 처리장에서의 처리 비용보다 약 5-6배 높아 처리 비용이 증가하는 단점이 있으며, 해양 오염을 야기하는 문제점이 있었다.
이러한 음식물 쓰레기의 건조 내지 탈수 처리하는 과정에서의 부산물들은 수질 및 대기 오염원이 되기 때문에 이에 대한 개선방안이 요청되어 ??다.
한국등록실용신안 제20-0349559호는 개선된 형태의 음식물 쓰레기 처리기를 공개하고 있으며, 도 1은 이에 대한 구성도이다.
이에 대하여 살펴보면, 반응조(100)의 투입구(112)를 통해 음식물 쓰레기를 반응챔버(111)로 투입하면, 하부에 위치한 히팅수단(120)에 음식물 쓰레기에 포함된 수분이 증기로 변화됨과 동시에 교반임펠라(130)가 정방향으로 회전되면서 교반날개(132)의 교반편(132a)에 의해 골고루 분산되어 교반된다. 또한, 상기 반응조(100)의 반응챔버(111) 내에서 히팅수단(120)내 가열히터(122)에 의해 음식물 쓰레기에서 발생된 증기는 연결관(240)을 통해 응축기(200)로 유입되고, 상기 응축기(200)로 유입된 증기는 응축기(200)의 송풍팬(230)에 의해 냉각파이프(220)를 지나면서 그 온도가 급격히 떨어지면서 응축되어 물과 공기로 분리되며, 상기 물은 드레인콕(212)을 통해 자동드레인관(500)으로 유입되고, 상기 찬공기는 연결관(360)을 통해 송풍기(400)에 의해 탈취기(300)로 압송된다. 상기 응축수는 여과 처리된 후 배수관(530)을 통해 외부로 배출되며, 상기 연결관(360)을 통하여 송풍기(400)에 의해 탈취기(300)로 압송된 공기는 탈취기(300)의 열공급관(310)을 지나면서 전기히터(330)에 의해 가열되어 탈취가 이루어진 다음 재활용될 수 있다. 상기와 같은 과정이 지속적으로 반복되다 보면 최초 반응조(100)에 투입된 젖은 상태의 음식물 쓰레기는 완전히 건조 및 분해되면서 분말형태의 찌꺼기만 남게 된다.
상기와 같은 경우 응축수가 기본적인 필터에 의한 필터링만 수행된 후 배출되기 때문에 환경오염의 원인이 된다. 더군다나, 음식물 쓰레기 증기에 함유된 유기물들이 응축하는 과정에서 각 부재들에 부착되고 유체 경로들에 폐색을 일으키기도 하기 때문에 적극적으로 이를 처리하는 데 비용이 높고 까다로웠다.
따라서, 음식물 쓰레기의 처리 과정에서 발생하는 응축수의 후처리가 필요하나, 이에 따른 경제성과 환경오염 방지의 목적을 함께 만족시키기 위한 고려가 요청된다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 음식물 쓰레기의 건조 과정에서 발생하는 응축수의 처리를 효과적으로 수행하면서 이를 재활용할 수 있는 개선된 반응조를 이용한 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 건조기를 통하여 음식물 쓰레기를 건조하는 과정에서 발생하는 배가스의 처리 시스템에 있어서, 배가스로부터 유기물을 함유한 수분을 응축수로 추출하는 냉각부(1020); 상기 냉각부에서 수분이 제거된 배가스로부터 입자를 제거하는 사이클론(1100); 상기 사이클론에서 입자가 제거된 배가스를 세정처리하여 악취를 제거하는 세정탑(1040); 상기 냉각부로부터의 응축수를 응축수회수라인(2110)으로부터 전송받아 생물학적 반응을 통하여 처리하여 재생수체로 배출하는 반응조(1300);를 포함하여 구성된다.
상기 반응조로부터의 재생수체는 냉각탑재생라인(2111)을 통하여 냉각부로 환원되어 배가스의 냉각 기능을 수행하고, 세정탑재생라인(2112)을 통하여 세정탑으로 환원되고 수분과 입자가 제거된 배가스에서 악취를 제거하고, 사이클론재생라인(2113)을 통하여 사이클론으로 환원되어 선회유동에서 배가스의 입자를 흡착하여 분리하며, 상기 사이클론으로부터 분리된 재생수체 및 입자는 사이클론회수라인(2114)으로 반응조에 회수되어 재생수체로 재생되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 반응조가 펌프를 통하여 수압을 가지고 분사되는 응축수에 상승 및 회전수류를 형성하는 무동력 교반기를 구비하는 무산소조(1320)와, 무산소조에서 처리된 응축수가 하부로 분사되면서 상승 및 회전수류를 형성하는 무동력 교반기와 수류를 내부 순환하는 과정에서 마이크로 버블을 생성하는 순환용 마이크로 버블 생성기(1351)를 구비하는 호기조(1330)와, 상기 호기조로부터의 응축수에 마이크로 버블을 함유하도록 하는 막분리조용 마이크로 버블 생성기(1352)와 마이크로 버블을 가지는 응축수를 상향 분사하는 노즐부와 상기 노즐부 상측에 배치되어 마이크로 버블에 의하여 외면이 세척되는 분리막장치(1357)를 구비하는 막분리조(1350)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 막분리조로부터의 호기조로 반송되는 슬러지에 마이크로 버블을 혼입시키도록 반송라인에 구비되는 반송용 마이크로 버블 생성기(1353)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 사이클론재생라인은, 반응조의 처리 용량을 넘어서는 월류가 발생한 경우 재생수체의 유동을 차단하고 월류수를 사이클론으로 전송하는 월류수라인으로 기능하여, 사이클론에서 분리된 배가스는 후처리부로 전송되고 슬러지는 외부로 배출될 수 있다.
상기된 본 발명의 구성에 의하여, 종래기술에서 단순 필터처리하거나 배출하였던 응축수를 완전하게 처리하면서도 배가스의 처리공정에 재생하여 반복 사용할 수 있기 때문에 음식물 쓰레기 처리에 따르는 물의 낭비를 줄이면서도 자원을 재사용할 수 있기 때문에 경제적이고 환경 오염물질의 배출을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술의 음식물 쓰레기 처리기에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 개념에 따른 개선된 반응조를 이용한 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템에서 반응조의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 상기 반응조에 대한 추가적인 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 개선된 반응조를 이용한 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템을 상세히 설명한다.
본 발명은 기본적으로, 음식물 쓰레기를 건조하는 건조기로부터 생성되는 유기물과 수분을 함유한 공기를 냉각부, 사이클론 및 세정탑을 통하여 대기로 배출하는 과정에서, 냉각부에서 발생하는 응축수를 반응조에서 처리하여 냉각부 및 세정탑으로 환원하여 재활용할 수 있는 개념을 제시한다.
본 발명의 음식물 쓰레기의 건조를 위한 건조기에 대해서는 공지의 다양한 유형, 예를 들어 히터 가열 방식, 압착방식, 마이크로웨이브 방식 등 다양한 수단이 적용될 수 있을 것이며 본 발명의 개념을 제한하지 않는다.
또한, 냉각탑 및 세정탑과 소정의 유체 라인과 관련하여서는 공지기술이 적용될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 개념에 따른 개선된 반응조를 이용한 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템을 나타내는 구성도이다.
본 발명의 전체적인 시스템은 음식물 쓰레기 건조시 발생되는 부산물인 유기물을 포함하는 가스 및 이로부터 응축된 수체를 처리하기 위하여 구성된다.
건조기(1000)는 음식물 쓰레기를 탈수 건조하여 중량과 부피를 줄여 배출할 수 있도록 하며, 그 건조 배출물은 예를 들어 분말화된 사료 형태로 배출될 수 있다. 이러한 건조기(1000)는 바람직하게 전열히터, 보일러 또는 마이크로웨이브를 통하여 음식물 쓰레기 내 함유된 수분을 증발시키고 건조된 음식물 쓰레기에 효소 등을 투입하여 발효사료로써 외부로 배출할 수 있을 것인데 이와 관련하여서는 음식물 쓰레기의 건조 및 철에 대한 공지기술이 적용될 수 있을 것이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 이러한 건조 과정에서 발생되는 수분과 유기물을 포함한 가스 형태의 부산물은 배기라인(2010)을 통하여 전송되어 처리될 수 있다. 이를 배가스로 정의하기로 한다.
상기 배가스는 대기 오염물질 및 악취를 함유하고 있기 때문에 바로 대기중으로 배출되지 않으며, 통상적인 배가스 처리 기법에 따라 소정의 냉각응축 등의 공정을 통하여 처리됨은 상기와 같다.
상기 건조기(1000)로부터의 배기라인(2010)으로 이어져 냉각부(1020), 사이클론(1100), 후처리부(1030) 및 세정탑(1040)이 배치되어 일련의 배가스 처리를 수행하게 되는데, 상기 냉각부(1020)는 소정의 응축과정을 통해 배가스로부터 수분을 제거할 수 있다. 상기 냉각부(1020)는 공지의 제습을 위한 냉매사이클이 적용될 수 있을 것이다. 또한, 상기 냉각부(1020)는 냉각수가 순환되는 소정의 열교환기가 적용될 수 있다. 이렇게 응축된 수분을 응축수로 정의한다. 상기 응축수는 냉각부(1020)에서의 응결된 수체를 기본으로 하되, 건조기(1000)에서 유출되는 수체를 포함하는 것으로 이해한다.
본 발명의 개념에 따라 상기 냉각부(1020) 및/또는 건조기(1000)로부터 배출된 응축수는 응축수회수라인(2110)을 통해 회수 및 재생되어 소정의 공정으로 환원될 수 있으며, 바람직하게는 상기 처리를 위하여 개선된 형태의 반응조가 적용될 것이다. 이와 관련된 구체적인 실시예는 후술한다.
상기 냉각부(1020)에서 1차적으로 수분이 제거된 배가스는 사이클론(1100)으로 전송되고, 상기 사이클론(1100)은 수분이 제거된 배가스에서 입자를 포집하여 제거하는 기능을 수행한다.
본 발명에서는 사이클론(1100)이 기상의 배가스에서 비중 차이에 의하여 슬러지 내지 파티클을 농축하여 분리하게 된다. 다만, 일반적인 수처리에 있어서의 사이클론 장치와 달리 기상의 상태에서 분리를 수행하여야 하기 때문에 추가적인 기능이 필요하고 이를 위하여 사이클론재생라인(2113)을 활용한다.
구체적으로, 상기 사이클론(1100)의 본체는 대략 역원뿔 형태를 이루고, 냉각부(1020)에 의하여 수분이 제거된 배가스가 본체 내부에서 고속으로 선회유동(vortex motion)을 형성하며 배가스 내 입자성 물질과 슬러지에 대한 분리가 이루어진다.
기상의 배가스 유입방향은 본체의 중심축으로부터 편심되도록, 바람직하게는 사이클론(1100) 본체 외주연의 접선방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
다만, 수분이 1차적으로 제거된 배가스에 대해 입자가 미분 형태로 존재하기 때문에 사이클론 분리의 효율성이 떨어질 가능성이 있고, 이를 고려하여 사이클론재생라인(2113)은 후술될 반응조(1300)로부터의 재생수체를 전송받아 배가스 내에 함유하도록 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 배가스 유입부 측에 사이클론재생라인(2113)으로부터의 재생수체를 혼합하여 기액 혼합상태를 형성하고 입자가 사이클론 형성 과정에서 분무에 흡착하도록 한 다음 입자를 분리하는 것이다.
이때, 재생수체의 유입은 사이클론 유동이 어느 정도 속도와 방향성을 가진 다음에 이루어지는 것이 바람직하며, 배가스가 상측으로부터 유입될 때 사이클론재생라인(2113)의 배출구는 그 하측에 배치되며, 상기 배가스의 유동에 의한 압력의 차이에 의하여 분무되어 혼입될 수 있다.
상기 배가스로부터 분리된 입자와 재생수체의 혼합상태는 소정의 슬러지 형태로 사이클론회수라인(2114)을 통하여 후술될 반응조(1300)로 유입되어 함께 재생처리될 수 있다.
상기 사이클론(1100)을 통과한 배가스는 수분과 미분이 어느 정도 제거된 상태이기 때문에 세정탑(1040)에서 세정되어 대기로 배출될 수 있을 것이다. 상기 세정탑(1040)은 배가스에 잔여된 공기에서 악취를 제거하는 기능을 수행하며 소정의 악취 제거용 약액이 함유된 재생수체를 공기 중에 분사하여 환경 기준을 충족할 수 있는 공기로 대기에 배출하도록 하는 것이다.
추가적으로, 상기 냉각부(1020)로부터의 응축수 용량이 반응조(1300)의 처리용량을 넘어서는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어, 음식물 쓰레기의 함수율이 높거나 과도하게 많은 음식물 쓰레기가 반입되는 경우로 볼 수 있다. 이때, 배가스 처리의 완결성보다는 신속성이 더 중요할 수 있으며, 대기오염에 대한 법적 요건을 충족시킬 수 있는 한도에서 작동이 완화될 수 있다. 본 발명의 추가적인 실시예에서 반응조(1300)의 월류가 발생하는 경우 사이클론재생라인(2113)의 작동을 중단하고 상기 사이클론재생라인(2113)은 월류수라인으로 기능한다. 이러한 유동의 선택은 전자밸브에 의하여 선택된 배관을 통하여 이루어질 수 있을 것이며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하도록 한다. 즉, 처리 용량을 넘어서는 월류가 발생하는 경우나 유입유량에 대한 감지를 통하여 처리 한도 이상인 경우는 응축수회수라인(2110)으로부터 회수된 응축수 중 일부는 반응조(1300)에서 생물학적 처리되어 냉각탑재생라인(2111) 및 세정탑재생라인(2112)으로 분기될 수 있고, 사이클론재생라인(2113)으로의 재생수체 유입은 차단된다. 이에, 상기 사이클론재생라인은 월류수라인으로 미처리 응축수가 바로 사이클론으로 유입되며 이 경우에는 응축수와 배가스가 함께 유입되어 처리된다. 이때, 사이클론은 기, 액, 슬러지가 각 분리되어 슬러지는 외부로 배출하고, 수체는 사이클론회수라인(2114)을 통해 반응조로 환원되며, 기상의 배가스는 후처리부(1030)로 전송하는 것이다.
한편, 상기 세정탑(1040)에 전송되기 전에 배가스에 대한 수분 및/또는 입자를 처리하기 위한 후처리부(1030)가 더 배치되는 것이 바람직한데, 예를 들어 상기 후처리부(1030)는 필터장치를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 필터장치는 배가스 내의 미분을 2차적으로 포집하는 기능을 수행할 수 있다. 경우에 따라 상기 필터장치가 배가스의 처리 경로 중에 선택된 위치에 배치되는 것도 고려할 수 있을 것이나, 필터의 폐색에 의한 효율 저하를 고려하면 사이클론(1100)의 후단에 배치하는 것이 좋다. 또한, 상기 후처리부(1030)는 필터장치에 배가스를 압송하여 미분 처리 효율을 향상할 수 있는 송풍장치가 더 포함될 수 있다.
상기 응축수회수라인(2110)을 통하여 회수된 응축수는 반응조(1300)에서 정화 처리되어 재생수체로 사용될 수 있으며, 냉각탑재생라인(2111)으로 냉각부(1020)로 환원되어 기체 중에 수분을 제거하기 위하여 냉각수로 활용될 수 있다. 또한, 상기 재생수체는 세정탑재생라인(2112)을 통하여 공기 중의 악취를 제거하기 위한 용도로 사용될 수 있을 것이다.
도 3은 상기 반응조의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
반응조(1300)는 상기 응축수회수라인(2110)으로부터 회수된 응축수를 처리하여 재사용 가능한 상태로 만드는 기능을 수행한다. 이를 위한 바람직한 실시예로, 상기 반응조(1300)는 무산소조(1320), 호기조(1330) 및 막분리조(1350)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 무산소조(1320), 호기조(1330) 및 막분리조(1350)를 통과하여 처리된 응축수는 냉각탑재생라인(2111) 및 세정탑재생라인(2112)을 통해 다시 배가스 처리 공정으로 환원되어 재사용됨은 상기와 같다.
상기 응축수는 소정의 펌프에 의하여 무산소조(1320)로 이송되어 교반 처리되고, 상기 무산소조(1320)에서 처리된 응축수는 호기조(1330)로 유입되어 미생물에 의한 생물학적 처리가 수행된다. 이에, 상기 반응조(1300)는 전체적으로 생물반응조를 중심으로 구성될 수 있다.
본 발명에서는 음식물 쓰레기의 건조 처리에 있어서 부가적인 환원 및 재생 공정으로 반응조(1300)를 배치하는바 장비의 부하와 처리효율 및 공간을 고려하여 하폐수처리시설에서 볼 수 있는 침전조가 제외되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 호기조(1330)의 후단에는 막생물 반응기를 구성하도록 한다.
이러한 막생물 반응기인 막분리조(1350)를 구성함으로써 조 내의 DO(dissolved oxygen, 용존산소농도)가 높게 유지될 수 있고, 높은 MLSS/MLVSS 농도가 유지되어 조 전체에서 미생물량이 많은 장점이 있다.
이에 대한 바람직한 실시예를 아래에서 보도록 한다.
이하의 설명에서 '무기막'은 세라믹, 스테인레스, 티타늄 등의 무기 재질로 형성된 막을 의미하는 것으로 이해한다.
상기 막분리조(1350)에 포함되는 분리막장치(1357)는 무기막으로 구성되기 때문에 세정에 있어서 상대적으로 우수하다. 이를 고려하면 막분리조용 마이크로 버블 생성기(1352)가 함께 구성되어 내구도 및 장시간 사용에 따른 신뢰성을 보장할 수 있을 것이다.
상기 호기조(1330)에서 생물학적 처리된 응축수는 펌프(P3)에 의해 동력을 제공받고 이송 라인(L1)을 통하여 막분리조(1350)에 유입된다. 상기 이송 라인(L1)에는 막분리조용 마이크로 버블 생성기(1352)가 구성될 수 있다.
상기 막분리조용 마이크로 버블 생성기(1352)는 외부 공기를 유입한 후 마이크로 버블화하여 막분리조(1350)에 응축수와 함께 공급한다. 이를 통하여 막분리조(1350)는 높은 DO를 유지할 수 있는 것이다.
상기 이송 라인(L1)은 소정의 배관 말단 및 노즐에 해당되는 헤드(L2)에 연결되고, 상기 헤드(L2)에는 다수의 노즐부(L3)가 상방을 향하도록 구비된다. 다수의 노즐부(L3) 중 일부는 분리막장치(1357)의 하측에 위치하고 다른 일부는 분리막장치(1357)의 외측에 위치하여 분리막들 사이의 간극 및 외측을 함께 세정하는 기능을 수행한다.
도면에서는 3개의 노즐부(L3)가 분리막장치(1357)의 하방에 위치하고, 2개의 노즐부(L3)가 분리막장치(1357)의 외측에 위치되어 있으나 그 개수 및 배열은 선택적이다.
상기 노즐부(L3)는 마이크로 버블이 포함된, 생물학적 처리된 응축수를 상향식으로 공급한다. 상기 분리막장치(1357)의 하방에 위치하는 노즐부(L3)에서 상향식으로 공급되는 수체는 마이크로 버블을 포함하는 응축수이며 약 0.3 ~ 2.0 bar의 높은 수압으로 막분리조(1350)에 공급된다. 이 중 일부는 분리막장치(1357)을 통과하면서 막여과 처리된다. 상기 분리막장치(1357)을 통과하는 과정에서 마이크로 버블이 포함된 응축수가 무기막을 스크러빙(scrubbing)하면서 무기막들 표면의 막오염물질을 물리세정하는 기능을 수행하는 것이다.
상기 분리막장치(1357)을 통과하지 못하는 응축수 내 일부 입자가 큰 오염물은 상방으로 상승하여 분리막장치(1357)을 벗어날 경우 막분리조(1350) 전체로 흩어지면서 슬러지가 바닥으로 중력 침전이 되지 않도록 교반 기능을 수행한다.
마이크로 버블을 포함한 응축수의 분리막장치(1357) 통과 여부에 따른 기능을 수행하도록 분리막장치(1357)의 하방에 위치하는 노즐부(L3)들은 분리막장치(1357)의 다수의 무기막 각각의 사이의 공간을 향하여 응축수를 토출하도록 위치하는 것이 바람직하다.
여기서, 일반적인 무기막장치에서는 각각의 무기막에 처리 대상인 수체가 공급되는 것이 일반적인데, 이와는 반대의 개념임에 유의하여야 한다. 이를 통하여, 무기막 사이로 원수가 상방을 향하도록 공급되어 우수한 스크러빙이 이루어짐과 동시에 처리효율의 저하를 최소화할 수 있다.
한편, 분리막장치(1357)의 외측에 위치하는 노즐부(L3)에서 상향식으로 공급되는 원수 역시 마이크로 버블을 포함하는 원수이며 약 0.3 ~ 2.0 bar의 높은 수압으로 막분리조(1350)에 공급된다. 해당 노즐부(L3)의 상측에 분리막장치(1357)가 없기에 막분리조(1350) 내측에 고속 고압으로 공급되어 교반 기능을 수행한다. 이를 통하여, 별도의 컴프레서나 교반기 없이도 우수한 교반 수류의 형성이 가능해지는 것이다.
결과적으로, 별도의 무기막 물리세정 공정이나, 추가 컴프레서 또는 교반기 없이도, 응축수의 처리와 동시에 무기막 물리세정이 이루어지고, 마이크로 버블이 꾸준히 공급되어 높은 DO가 유지되고 MLSS/MLVSS 농도 역시 유지됨은 상기와 같다.
한편, 막분리조(1350)의 일측에는 호기조(1330)로 슬러지를 반송시키는 반송라인이 구비되어 슬러지 반송펌프(P4)에 의하여 이송이 이루어진다. 여기에도 반송용 마이크로 버블 생성기(1353)가 구비되어 호기조(1330)에 충분한 산소를 공급하여 DO를 상승시킬 수 있다.
이하에서는, 반응조(1300)에 상기 마이크로 버블 생성기와 더불어 무동력 교반기가 적용되는 추가적인 실시예를 설명하도록 한다.
도 4는 반응조에 대한 추가적인 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
반응조(1300)는 무산소조(1320)와 호기조(1330) 및 막분리조(1350)를 구성하고 있으며, 상술한 구성들은 본 실시예에서 설명되는 구성들에 적용될 수 있는 것임은 자명하다.
본 발명의 추가적인 실시예에서는 무산소조(1320) 및 호기조(1330)에 무동력 교반기들을 구성하였다. 또한, 상기 호기조(1330)의 처리효율을 위하여 제1호기조(1330a) 및 제2호기조(1330b)를 직렬로 연결하였다.
응축수회수라인(2110)을 통하여 회수된 응축수는 무산소조(1320)로 공급된다. 상기 응축수회수라인(2110)에 펌프(미도시)가 구비되어 있으며, 상기 펌프에 의하여 소정의 압력을 가지고 응축수가 무산소조(1320)로 공급된다.
이러한 무산소조(1320)는 응축수를 공급받아 1차적으로 처리하며, 바람직하게는 무동력 교반기(1328)를 포함할 수 있다. 상기 무산소조(1320)의 무동력 교반기(1328)와 호기조(1330)의 무동력 교반기(1338)는 교반기 베이스의 중심부로부터 방사상 연장되는 하나 이상의 교반익들을 구비한다.
상기 무동력 교반기에 응축수회수라인(2110)의 말단이 상측 중심에 인접하게 위치하고 있으며, 응축수회수라인(2110)에 구비되는 펌프에 의하여 소정의 압력으로 응축수가 공급되면 교반익에 닿은 원수는 다양한 와류를 형성하며 상승함으로써 교반을 수행한다.
상기 무동력 교반기(1328, 1338)은 교반익들은 고정되어 배치될 수도 있을 것이나, 추가적으로 응축수회수라인(2110)에서의 수압에 의하여 교반익들이 마찰되어 무동력 교반기가 회전되도록 구성될 수도 있음은 물론이다.
한편, 추가적인 실시예로서, 상기 교반익들은 높이방향으로 직렬로 배열되는 두 개의 임펠러를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 임펠러들은 중공 형태로 이루어져 소정의 배관 말단에서 수압을 가지고 배출되는 응축수가 축류로 중심방향으로 유입되어 방사방향으로 회전되면서 배출되도록 하는 경우를 고려할 수 있다.
상기 호기조(1330)는 무산소조(1320)에서 1차적으로 처리된 응축수를 공급받아 2차적으로 처리함은 상기와 같으며, 도시된 실시예에서는 제1호기조(1330a) 및 제2호기조(1330b)의 두 개로 배열되어 있다. 다만, 상기의 개수와 배열에 한정되는 것은 아니다.
상기 호기조(1330)에 배치되는 무동력 교반기(1338)는 무산소조(1320)의 무동력 교반기(1328)와 동일하게 구성될 수 있다. 상기 호기조(1330) 내에 교반을 위하여 내부에 순환라인이 구비되는데, 이때 무동력 교반을 위하여 소정의 수체 흐름을 유도하기 위한 펌프가 구비된다.
이를 위하여 수중펌프(1332) 및 순환용 마이크로 버블 생성기(1351)가 구비될 수 있다. 상기 순환용 마이크로 버블 생성기(321)는 상술된 막분리조(1350)에 적용되는 마이크로 버블 생성기와 동일한 기능을 수행하므로 중복되는 설명은 생략한다.
상기 순환용 마이크로 버블 생성기(1351)는 내부 순환 라인에 외기를 유입시켜 마이크로 버블을 생성할 수 있다.
내부 순환 라인의 배출측 말단은 무동력 교반기(1338)의 상측에 인접하여 위치하여 무동력 교반기(1338)로 응축수 및 마이크로 버블이 하방으로 분사된다. 이후, 응축수 및 마이크로 버블이 교반익에 의해 다양한 와류를 형성하며 상승하게 됨은 상기와 같다.
그 이후 공정에서는 막분리조(1350)에서 분리막장치(1357) 및 마이크로 버블 생성기(1352)에 의하여 소정의 무기막에 의한 분리가 수행되고 있으며, 처리수의 배수라인(L5)는 재생수체로서 냉각탑재생라인(2111)을 통하여 냉각부(1020)로 전송되고, 세정탑재생라인(2112)을 통하여 세정탑(1040)에 공급되어 재활용된다.
상술된 본 발명의 실시예들에 따른 구성들은 각 치환, 부가, 변용되는 방식으로 조합될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 실시예들에 따른 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템에 의하여, 종래기술에서 단순 필터처리하거나 배출하였던 응축수를 완전하게 처리하면서도 배가스의 처리공정에 재생하여 반복 사용할 수 있기 때문에 음식물 쓰레기 처리에 따르는 물의 낭비를 줄이면서도 자원을 재사용할 수 있기 때문에 경제적이고 환경 오염물질의 배출을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 응축수를 재생수체로 활용하면서 각 배가스 처리 구성들에 최적화된 유로로 배치할 수 있기 때문에 자원의 분배가 정확하면서 효율적으로 이루어진다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1000...건조기 1020...냉각부
1030...후처리부 1040...세정탑
1100...사이클론 1300...반응조
1320...무산소조 1330...호기조
1350...막분리조 1351, 1352, 1353...마이크로 버블 생성기
1357...분리막장치 2010...배기라인
2110...응축수회수라인 2111...냉각탑재생라인
2112...세정탑재생라인

Claims (3)

  1. 건조기를 통하여 음식물 쓰레기를 건조하는 과정에서 발생하는 배가스의 처리 시스템에 있어서,
    배가스로부터 유기물을 함유한 수분을 응축수로 추출하는 냉각부(1020);
    상기 냉각부에서 수분이 제거된 배가스로부터 입자를 제거하는 사이클론(1100);
    상기 사이클론에서 입자가 제거된 배가스를 세정처리하여 악취를 제거하는 세정탑(1040);
    상기 냉각부로부터의 응축수를 응축수회수라인(2110)으로부터 전송받아 생물학적 반응을 통하여 처리하여 재생수체로 배출하는 반응조(1300);를 포함하되,
    상기 반응조로부터의 재생수체는,
    냉각탑재생라인(2111)을 통하여 냉각부로 환원되어 배가스의 냉각 기능을 수행하고, 세정탑재생라인(2112)을 통하여 세정탑으로 환원되고 수분과 입자가 제거된 배가스에서 악취를 제거하고, 사이클론재생라인(2113)을 통하여 사이클론으로 환원되어 선회유동에서 배가스의 입자를 흡착하여 분리하며,
    상기 사이클론으로부터 분리된 재생수체 및 입자는,
    사이클론회수라인(2114)으로 반응조에 회수되어 재생수체로 재생되는 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응조는,
    펌프를 통하여 수압을 가지고 분사되는 응축수에 상승 및 회전수류를 형성하는 무동력 교반기를 구비하는 무산소조(1320)와, 무산소조에서 처리된 응축수가 하부로 분사되면서 상승 및 회전수류를 형성하는 무동력 교반기와 수류를 내부 순환하는 과정에서 마이크로 버블을 생성하는 순환용 마이크로 버블 생성기(1351)를 구비하는 호기조(1330)와, 상기 호기조로부터의 응축수에 마이크로 버블을 함유하도록 하는 막분리조용 마이크로 버블 생성기(1352)와 마이크로 버블을 가지는 응축수를 상향 분사하는 노즐부와 상기 노즐부 상측에 배치되어 마이크로 버블에 의하여 외면이 세척되는 분리막장치(1357)를 구비하는 막분리조(1350)를 포함하는 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사이클론재생라인은,
    반응조의 처리 용량을 넘어서는 월류가 발생한 경우 재생수체의 유동을 차단하고 월류수를 사이클론으로 전송하는 월류수라인으로 기능하여, 사이클론에서 분리된 배가스는 후처리부(1030)로 전송되고 사이클론에서 분리된 슬러지는 외부로 배출되는 음식물 쓰레기 건조 응축수의 재활용 시스템.
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