KR101173309B1 - 유기물 입자의 미립화 장치 - Google Patents

Abstract

유기물을 포함하는 폐기물을 연속적으로 또한 효율적으로 미립화할 수 있는 장치로서, 지방이나 그 밖의 폐색 원인을 포함하는 폐기물에 있어서도 장치를 저해시키는 일 없이, 효율적으로 미립화할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

장치는, 대략 동심형상으로 2층 이상의 원통벽을 갖고, 서로 이웃하는 원통벽 사이에 환상 유로를 설치한 수형의 원통형상 용기와, 환상 유로에 접선 방향으로 가압수를 주입해서 원주 방향의 고속 수류를 만드는 물 분출 장치와, 상기 서로 이웃하는 어느 한쪽의 원통벽에 배치해서 유기물 입자 함유 슬러리를 상기 고속 수류 중에 공급하는 공급 노즐을 포함하고, 고속 수류 중에서의 캐비테이션 현상과 높은 전단 작용에 의해 상기 유기물 입자를 전단해서 미립화한다. 공급 노즐에는, 원통벽을 관통하는 세로 슬롯형상의 노즐을 이용한다.

유기물, 폐기물, 미립화, 슬러리

Description

유기물 입자의 미립화 장치{FINING APPARATUS OF ORGANIC PARTICLE}

도1은 본 발명의 실시예에 따른 유기물 입자의 미립화 장치의 모식적인 횡단면도(a)와 종단면도(b).

도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기물 입자의 미립화 장치의 모식적인 횡단면도(a)와 종단면도(b).

도3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기물 입자의 미립화 장치의 모식적인 횡단면도(a)와 종단면도(b).

도4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기물 입자의 미립화 장치의 모식적인 횡단면도(a)와 종단면도(b).

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기물 입자의 미립화 장치의 모식적인 횡단면도(a)와 종단면도(b).

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기물 입자의 미립화 장치의 도1의 (a)와 동일한 도면.

도7은 본 발명의 대표적인 실시형태에 따른 2중으로 설치된 초미세화 장치의 부분 절단 입면도.

도8은 상기 2중으로 설치된 초미세화 장치의 평면도.

도9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 3중으로 설치된 초미세화 장치의 개 략적인 설명용 평면도.

도10은 상기 3중으로 설치된 초미세화 장치의 부분 설명도.

도11은 본 발명의 대표적인 실시형태의 물밑의 헤드로의 처리 설비를 나타낸 평면도.

도12은 상기 설비의 작업 흐름의 설명도.

도13은 본 발명의 대표적인 실시형태의 깻묵의 처리 설비를 나타낸 설명도.

도14은 상기 설비의 제2 실시예의 미세 분쇄 장치의 개략적인 설명도.

도15은 상기 설비의 제2 실시예의 미세 분쇄 장치의 일부 절단 입면도.

도16은 본 발명의 대표적인 실시형태의 선박의 밸러스트수의 처리 장치의 설명도.

도17은 상기 장치의 펌프와 밸러스트수 처리부의 다른 구성을 나타내는 부분 설명도.

도18은 상기 장치의 펌프와 밸러스트수 처리부의 또 다른 구성을 나타내는 부분 설명도.

도19는 상기 장치의 밸러스트수 처리부의 바이패스 구성을 나타내는 부분 설명도.

도20은 상기 장치의 밸러스트수 처리부의 다른 구성을 나타내는 일부 절단 입면도.

도21은 본 발명의 대표적인 실시형태의 유기물을 함유한 폐수의 처리 설비의 개략적인 설명선도.

도22는 상기 폭기 처리 설비의 제1 형태의 초미세화 장치의 구성을 나타내는 부분 단면의 개략적인 설명 입면도.

도23은 상기 폭기 처리 설비의 제2 형태의 초미세화 장치의 구성을 나타내는 부분 단면의 개략적인 설명 입면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 원통형상의 용기 11: 고속 수류

21: 제2 외부통 22: 외부통(제1 외부통)

23: 내부통(제1 내부통) 24: 제 2 내부통

3: 물 분출 장치 30: 토출구

33: 물 분출관 35: 급수 펌프

4: 공급 노즐 41: 슬롯형상 노즐

42: 슬롯형상 노즐 47: 정류판

6: 공급관 60: 슬러리

7: 배출관 7a: 순환용 배출관

7b: 배출관 101: 2중으로 설치된 초미세화 장치

102: 3중으로 설치된 초미세화 장치 105: 처리조

106: 발효균 110A: 유체 공급측의 외부 원통체

110B: 유체 배출측의 외부 원통체 111: 상부

111': 상부 111A: 접합부

112: 수직 하부 113: 외부 원통체의 바닥

116: 외부 원통체의 바닥 117: 돌출부재

118: 환상 공간 119: 환상 공간

120A: 유체 공급측의 내부 원통체 120B: 유체 배출측의 내부 원통체

121: 유체 공급측의 내부 원통체의 바닥부

122: 개방된 상부가장자리

126: 유체 배출측의 내부 원통체의 바닥부

127: 개방된 상부가장자리

132, 133: 배관 133a: 제2 펌프까지의 배관

134: 배출 배관 139: 잉여 유체용 배출관

A: 공기 E: 이젝터

L1: 유체 공급측의 외부 원통체로의 고속 유체

L2: 유체 배출측의 외부 원통체로의 고속 유체

P1: 제1 펌프 P2: 제2 펌프

V1: 제1 펌프로부터의 배관의 개폐밸브

V2: 제2 펌프까지의 배관의 개폐밸브

V3: 배출량 조절 수단(개폐밸브)

W: 피처리수 W1: 중간 피처리수

W2 중간 피처리수

201: 물밑 및/혹은 물가의 헤드로의 처리 설비

211: 종균조 212: 당밀 영양조

213: 배양조 214: 물 미세 분쇄장치

216: 공급부(발효균 공급조) 221: 관로(호스)

222: 헤드로 미세 분쇄장치 224: 중간조

225A, 225B: 침사부(沈砂部) 226: 흡입 배출부

227A~227C: 발효부 229: 반환 장치

229B: 다공 파이프 235: 지라타워

241a: 분출부 242: 원통형상 용기

242c: 원통벽 243c: 원통벽

243: 환상 유로 245: 헤드로 공급부

246: 출구부 A: 발효균 공급 장치

P3: 펌프 P5: 수중 펌프

301: 깻묵의 처리 설비 306: pH조절 수단

310: 발효균 공급 수단 311: 종균조

312: 당밀 영양조 313: 물 미세 분쇄장치

315: 발효균 배양조 320: 슬러리 생성 수단

330: 미세 분쇄수단 332: 통형상 용기

332c, 333c: 통형상 벽 333: 환상 유로

340: 미세 분쇄수단 341: 이젝터 수단

343: 통형상 용기 343a, 343b, 343c: 통형상 벽

344a: 제1 환상 유로 344b: 제2 환상 유로

344c: 제3 환상 유로 350: 처리 장치

A: 깻묵 B: pH 조절제

F: 발효균 H1: 고속 수류

H2: 혼합 고속 수류 P3: 고압 펌프

P4: 고압 펌프 P5: 다른 펌프

S: 깻묵 슬러리 S': 미세 깻묵 입자 함유 수류

W: 물 401: 선박

402: 밸러스트 탱크 410: 선박의 밸러스트수의 처리 장치

411: 공급 관로 411A: 상류측 공급 관로부

412: 부분 관로 419: 바이패스 관로

421: 배출 관로 422: 상류측 배출 관로부

431: 순환 관로 440: 밸러스트수 처리부

441: 제1 구성의 밸러스트수 처리부 442: 수형(竪形)의 원통형상 용기

442c: 원통벽 443c: 원통벽

443d: 슬롯 445: 제2 구성의 밸러스트수 처리부

446a, b, c: 원통벽 447a: 제1 환상 유로

447b: 제2 환상 유로 447c: 제3 환상 유로

H1: 고속 흐름

P 펌프(공급용 펌프, 배출용 펌프, 순환용 펌프, 밸러스트수 처리부용 펌프)

P1: 고압도 펌프 P2: 다른 펌프

V1U: 상류측 공급밸브 V1D: 하류측 공급밸브

V2U: 상류측 배출밸브 V2D: 하류측 배출밸브

VB: 개폐밸브

501: 유기물을 함유한 폐수의 처리 설비

510: 전처리부(침사조) 520: 조정조

521: 수중 교반기 525: 유량계조

530: 폭기부 531: 제1 폭기조

533: 폭기 교반 장치 534: 반송 유량 조정 장치

535: 제2 폭기조 536: 막 여과장치

540: 방수부 541: pH계

542: pH 조절장치 543: 소독약 주입장치

550: 오니조(오니 농축조) 551: 블로워

552: 에어 리프트 555: 오니 저장조

571: 처리조 572: 제1 형태의 초미세화 장치

573b: 케이싱 바닥벽 574: 내부 원통벽

575: 환상 유로 576: 내부 원통벽의 내부

580: 제2 형태의 초미세화 장치 582: 공기 도입부

583b: 케이싱 바닥벽 584A: 중간 원통벽

584B: 내부 원통벽 585A: 외부 환상 유로

585B: 중간 환상 유로 590: 발효 촉진조

595: 발효균 배양 장치 P1: 펌프

P2: 오니 인발(引拔) 펌프 P3: 오니 인발 펌프

P4: 처리수 인발 펌프 WW: 폐수

W3: 처리수

본 발명은, 유기물계 폐기물로서, 특히, 슬러리 중에 포함되는 유기물 입자를 극미세로 하기 위한 유기물 입자의 미립화 장치에 관한 것이다.

식품 가공이나 축산, 일반 가정으로 부터의 폐기물은 다량으로 유기물을 포함하고, 게다가 유기물계 폐기물은, 액상, 진흙상태 내지 슬러리 상태의 형태로 되어 있는 것이 많다. 예를 들면, 판매점 등에 있어서의 유효기한을 넘겨 폐기되는 음료수류, 우유나 우유 가공품 그 밖의 유제품류, 소주 제조 공정에서의 배액, 과즙 제조에 있어서의 귤, 사과 그 밖의 과즙 채취 후의 짜고 남은 찌꺼기류, 두부 제조의 부생물인 「비지」, 마찬가지로 일본술 제조 공정으로부터의 술지게미, 그 밖에, 깻묵, 축산 농가의 외양간이나 사육장, 목장으로부터 배출되는 가축 분뇨, 일반 가정이나 호텔, 레스토랑으로부터의 부엌 쓰레기, 퍼낸 분뇨, 그 밖의 오니(汚泥:sludge) 등이 있고, 이들 유기물계 폐기물은, 비료로 재이용되거나 소각되거나 하여, 처리되고 있다.

이들 폐기물은, 여러 가지 형태의 성분을 포함하고 있어, 이들을 예를 들면 비료로서 이용하기 위해서는, 건조한 분말 내지 과립, 팰릿 등의 형태로 가공하는 것이 바람직하지만, 이를 위해서는 미세하게 분쇄 내지 미립화할 필요가 있다. 상기한 폐기물에는, 야채의 잎대, 뿌리와 줄기, 축분 중의 짚등의 상대적으로 긴 섬유질이나, 경질의 골질 등을 포함하고, 또, 유지, 지방 등 지방질도 포함하여, 이들을 건조가 용이하고 조립(造粒)이 가능한 정도의 형상으로 파쇄하여, 미립화할 필요가 있다. 게다가, 이러한 폐기물은, 통상은 다량의 수분을 함유하므로, 그 조작시에는, 액체 중에 함유된 채로, 미세하게 파쇄되는 것이 요구된다.

유기물의 미분화에 대해 캐비테이션(cavitation)을 이용한 선행 기술, 즉, 일본 특개평 제11－319819호에 개시된 바와 같이 알려져 있다. 상기 문헌에는, 상자형상의 용기내의 한쪽 끝측에 용기 내부를 향해서 물 분사 노즐을 배치하고, 공기를 물 제트 중에 끌어들여, 적극적으로 캐비테이션 거품을 만들고, 반대 끝부의 개구부로부터 배출하는타입으로, 캐비테이션류에 의해 유기물의 세포의 파괴, 기액 분리 등을 하는 것이었다.

캐비테이션을 이용한 다른 반응 장치의 예는, 일본 특개 제2001－017988호에 나타내는 바와 같이, 연못 등의 수역(水域) 중의 물속에, 고압 물 분사용의 노즐과 이 노즐 대향측에 오목면을 갖는 타겟판을 침지해서 고정하고, 노즐과 타겟 사이에서, 캐비테이션을 수반하는 고속 물 젯트를 자기 순환적으로 만들어, 발생시킨 캐비테이션에 의해 물속에 포함되는 유기물의 분해나 세균 세포막의 파괴 등을 일으켜, 저수 등을 장시간에 걸쳐 정화하려고 하는 것이었다.

물 분출 장치로부터의 고속 수류 중에 있어서는, 캐비테이션이라 불리는 공동화(空洞化) 현상이 발생하여, 세균 세포에 대해서 강력하게 전단이나 인장, 압축 등의 큰 힘이 작용해서, 생물 세포를 절단하여 미세화할 수 있다. 이 캐비테이션의 파괴 능력은, 나아가서는, 식물 세포나 이것에 의해 구성시키는 식물의 경질 조직이나 섬유를 파괴해서, 상기 폐기물의 미립화에 이용하는 것이 고려된다.

상기한 특허 문헌 1의 종래 기술은, 고속 유체의 파괴력을 사용해서 세균 세포 등 비교적 연질의 유기물 초미세 입자를 파괴하는 것이지만, 고속 수류 중에서의 순간적인 파쇄로서, 파괴력의 지속성이 없고, 상기한 폐기물 중에 포함되는 식물 조직이나 동물의 경질 부위를 포함하는 섬유 조직이나 큰 덩어리 상태 물에 있어서는, 파쇄 효율이 낮아, 실용성은 없었다. 특히, 이들 식물 섬유나 괴상물을 제트류 중에 효율 좋게 공급할 수 없었다. 또, 동물질, 특히 지방 성분을 포함하는 폐기물의 처리에 있어서는, 지방분이 분리되어, 물속에 현탁해서 필터 등에 침착하여 장치를 막히게 하는 일이 많아, 장기간에 걸쳐 연속적으로 또한 효율적으로 운전하는 것은 곤란하였다.

또, 용기내에서의 분쇄 내지 미립화 처리에 있어서는, 상자형상의 용기내에 캐비테이션의 영역을 만들고 연속적으로 조업(操業)하기 때문에, 용기를 구성하는 금속재료에 대한 캐비테이션에 의한 침식 내지 부식과 함께, 큰 반복 충격을 받으므로, 용기 그 이외의 부재의 재료 특성과 구조에는 반복 피로 파괴를 고려할 필요가 있다.

본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 식물질 내지 동물질 유기물을 포함하는 폐기물을 연속적으로 또한 효율적으로 미립화할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 특히, 지방이나 그 밖의 폐색 원인을 포함하는 폐기물에 있어서도 장치를 저해시키는 일 없이, 효율적으로 미립화할 수 있는 장치를 제공하는 것이다. 또한, 캐비테이션의 충격에 대해서 구조적으로도 기계적으로도 견딜 수 있고, 장시간에 걸쳐서 실시 가능한 미립화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 미립화 장치는, 원통형상의 용기내에 대략 동심형상의 2개의 원통벽 사이에 환상 유로를 설치하고, 물 분출 장치를 배치해서, 환상 유로에 접선 방향으로 물을 주입하여 원주 방향의 고속 수류의 순환을 만들고, 내부통 또는 외부통 중의 어느 한쪽의 원통벽에 공급 노즐을 설치해서 환상 유로내에 유기물 입자 함유 슬러리를 고속 수류 중에 공급 방산하여, 고속의 수류에 의해 유기물 입자를 미립화하는 것이다.

이 장치는, 환상 유로내에서 고속의 회전 수류를 만들고, 유기물을 포함하는 슬러리를, 공급 노즐을 통해서 공급하는 것에 의해, 공급 노즐 출구 부근에서의 환상 유로를 순환하는 고속 수류의 전단력과 기포의 생성 붕괴를 수반하는 캐비테이션 현상을 이용하여, 유기물 입자를 미세하게 인열(引裂)해서, 미세화하여 물속에 현탁시키는 것이다.

이 장치는, 또한 환상 유로내에서, 반경 방향에서 외측으로 빠르고 내측에서 느린 속도 분포를 만들고, 또한, 하측에 대해서 상측에서 느린 속도 분포를 생성해서, 수류 중의 속도 분포에 의한 전단력에 의해, 상기 입자를 파단하여, 미세화를 촉진하는 것이다.

고속 수류는, 물 분출 장치로부터 물을 환상 유로에 원통벽의 접선 방향을 따라서 고속으로 주입하는 것에 의해 연속적으로 얻어지고, 이것에 의해, 고속 수류 중에서, 유기물 입자는, 연속해서 전단 파쇄되므로, 미립화를 효율적으로 행할 수 있다는 이점이 있고, 또한 유지분을 다량으로 포함하는 유기물이라도, 이것에 기인한 폐색은 발생하지 않는다.

본 발명의 미립화 장치는, 원통형상 용기내 적어도 2중으로 된 원통벽 내의 환상 유로내에서 고속 수류에 의해 캐비테이션을 일으키므로, 장치는 구조적으로 강화되어 있어, 충격에 의한 장치의 파괴 내지 손상에 대한 강도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 미립화 장치는, 실시형태에서 후술하는바와 같이 3중 이상의 다중 원통벽의 구조로 하고, 환상 유로의 내측과 외측의 원통벽층내에도 물을 충전하는 구조로 할 수 있어, 물의 층은, 캐비테이션의 충격을 흡수할 수 있어, 장치 구조를 강화할 수 있다는 이점이 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 미립화 장치는, 대략 동심형상으로 2층 이상의 원통벽을 갖고, 서로 이웃하는 원통벽 사이를 환상 유로로 한 원통형상의 용기와, 환상 유로내에 원통벽의 접선 방향으로 주입해서 원주 방향의 고속 수류를 만드는 물 분출 장치와, 상기 서로 이웃하는 어느 한쪽의 원통벽에 배치해서 유기물 입자 함유 슬러리를 상 기 고속 수류 중에 공급하는 공급 노즐로 구성하고, 공급 노즐로부터 고속 수류에 공급한 상기 유기물 입자를 고속 수류에 의해 전단해서 미립화하는 것이다.

원통형상 용기는, 바닥이 있는(有底) 용기내에 환상 유로가 형성되고, 환상 유로는, 동심형상으로 중첩한 2개의 원통벽 사이에 형성되어 있다. 본 발명에 있어서는, 원통 용기는, 원통벽을 수직축 주위에 동심형상으로 배치한 수형(竪型)이라도 좋고, 또 원통벽을 수평축 주위에 대략 동심형상으로 배치한 횡형이라도좋다. 원통 용기는, 또한 수평면으로부터 경사진경사축 주위에 대략 동심형상으로배치한 경사형으로 할 수도 있다. 이하의 설명에서는, 오로지, 수형의 미립화 장치에서의 실시형태를 설명하지만, 그 내용은, 횡형에도 경사형에도 적용할 수 있다.

물 분출 장치는, 선단의 토출구의 토출 방향이 이 환상 유로에 개구되어 원통벽의 접선 방향을 따르도록 배치된 물 분출관을 갖고, 물 분출관은, 급수 펌프에 접속되어 있고, 급수 펌프에 의해 가압된 물이 토출구로부터 고속으로 환상 유로에 공급되어, 환상 유로를 따라 고속 수류를 환류시킨다.

물 분출관의 일례는, 선단의 토출구에 이르는 관로 도중에 테이퍼부를 설치해서 끝을 점점 가늘게 하여, 환상 유로로 토출해야 할 물의 유속을 높이는 것이 바람직하다. 예를 들면, 그의 끝에 작은 직경의 직관부를 30cm이상 확보하여 선단을 토출구로 해서 분출 수류의 토출 속도를 높일 수 있다.

미립화 처리에 이용되는 유기물에는, 상술한 바와 같이, 유기물, 예를 들면, 식품 폐기물이나, 가정으로부터의 부엌 쓰레기류, 깻묵, 비지류 등의 식품 압착 잔재, 분뇨, 가축 분뇨 등을 포함하지만, 이러한 유기물 폐기물 그 밖의 유기물원은, 미리 파쇄해서, 고형물은 분쇄하고, 섬유질은 적당한 크기로 절단하고, 이와 같이 파쇄된 유기물원은, 후술하는 바와 같이 적어도 공급 노즐을 통과할 수 있는 크기로 된다. 그 때문에, 유기물 입자는, 어느 정도의 크기 내지 길이로, 예를 들면, 20mm이하, 바람직하게는, 5mm이하로, 특히 1mm이하로 해 두고, 파쇄한 유기물원은, 전체적으로 어느 정도의 유동성을 확보하는 것이 바람직하고, 펌프와 배관에 의한 급송 가능한 슬러리상태로 조제해 둔다. 유기물 입자를 포함한 슬러리는, 원통벽에 개구한 후술하는 공급 노즐을 통해서 상기 환상 유로의 고속 수류 중에 공급되어, 고속 수류 중에서 미립화한다.

본 발명에 있어서는, 공급 노즐은, 환상 유로를 구성하고 있는 원통벽에 설치되지만, 원통벽의 중심축의 방향으로긴 슬롯형상의 노즐(이하, 수형 원통 용기 있어서는, 단지 세로형 슬롯형상 노즐이라고 한다)을 이용할 수 있다. 슬롯형상 노즐의 형상은, 슬러리의 공급 방향이 상기 벽면에 대해서 대략 수직으로 되도록, 배향되어 있는 것을 이용할 수 있다.

이러한 유기물 입자를 미립화하기위해서는, 환상 유로 중의 환류하고 있는 물의 평균 속도를, 평균 8m/s 이상으로 하는 것이 바람직하고, 특히, 10m/s 이상으로 한다. 유속 8m/s 미만에서는 미립화 작용이 불충분하다.

상기한 물의 유속을, 체류 시간을 확보하기 위해서, 환상 유로의 용적에 대한 물의 공급 유량이 결정할 수 있다. 일례로서, 환상 유로의 체적 100리터당 물 분출 장치로부터의 공급 유량은, 17~35리터/s의 범위를 이용할 수 있다. 이 범위는, 환상 유로내에서의 물의 평균적인 체류 시간 3~6초를 확보할 수 있고, 이 체류 시간은, 상기 규정의 유속 하에서, 공급 노즐로부터 공급된 유기물 입자가 고속 수류 중에서 미세 분쇄 효과를 받는데 필요한 시간을 확보한다는 점에서 바람직하다.

공급 노즐은, 슬롯형상 노즐이, 그 슬러리의 공급 방향을 환상 유로 중의 고속 수류에 대향하도록 배치되어도 좋다. 슬롯형상의 공급 노즐이, 슬러리의 공급 방향을 고속 수류의 회전 방향과 동일한 방향으로 배향하도록 배치할 수도 있다.

환상 유로내의 고속 수류에는, 반경 방향에 있어서의 유속차 및/또는, 회전축 방향(예를 들면, 수형 장치에서는 상하 위치 방향)에 있어서의 유속차를 마련해도 좋고, 유기물 입자를 전단 작용에 의해 미립화할 수도 있다.

본 발명의 장치에 있어서는, 슬롯형상 노즐은, 환상 유로를 이루는 내측의 원통벽에 고정되어 있어도 좋고, 이 경우는, 이 원통벽의 내측에 슬러리 공급구를 설치해서 슬러리가 공급되고, 상기한 환상 유로내에는 고속 수류의 일부를 배출하는 배출구를 설치해서, 미립화한 유기물을 포함하는 물을 배출해서 회수하도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 형태는, 상기 슬롯형상 노즐을, 환상 유로를 이루는 외측의 원통벽에 설치할 수 있고, 상기한 통형상 용기는, 상기 외측의 원통벽을 또 둘러싸고 또한 슬러리 공급구를 설치한 최외측 원통벽을 포함한다. 또, 이 형태는, 환상 유로내의 고속 수류의 일부를 물 분출 장치로 되돌려 보내기 위한 순환로를 설치할 수도 있고, 고속 수류는 슬러리로부터의 유기물 입자를 포함하므로, 그 일부를 회수해서 물 분출 장치로부터 환상 유로내로 되돌려 보내는 것에 의해, 유기물 입자의 미세화 효과를 높일 수 있다.

본 발명은, 환상 유로를 이루는 내측의 원통벽에는 회수용의 슬롯을 설치하고, 내측 원통벽의 내부에는 배출구를접속하는 동시에, 내측 원통벽의 내부에 상기한 순환로를 접속하는미립화 장치를 포함한다.

본 발명의 미립화 장치는, 또한 환상 유로에서의 수류 속도를 확보하기 위해서, 환상 유로를 이루는 서로 이웃하는 상기한 2개의 원통벽 중의 어느 한쪽을 수직축 주위에 회전 가능하게 축지지하고, 상기 원통벽을 회전시키는 회전 구동 수단에 접속하고, 상기 원통벽의 상부에는, 축 주위로 돌출해서 환상 유로의 상부 수류를 회전 가속시키는 날개를 설치할 수도 있다. 이 구동 수단은, 원통벽 하부에 축 주위에 설치되어 고속 수류를 받아 회전하는 방사형상의 날개를 이용할 수 있다. 다른 회전 구동 수단으로서는, 장치에 고정한 전동 모터와, 상기 원통벽에 상기 전동 모터의 회전력을 전동하는 전동 부재라도 좋다.

실시형태 1

본 발명의 제 1 실시형태는, 상기 공급 노즐로부터 유기물 함유 슬러리를, 환상 유로의 수류의 방향에 대해서 대략 직각 방향으로 공급하는 것이다. 이를 위한 공급 노즐은, 내부통 또는 외부통 중의 어느 한쪽의 벽에 관통하는 세로로 긴 슬롯형상으로 하고, 슬롯형상 노즐을 통해서, 슬러리를 환상 유로내의 고속 수류에 공급하여, 고속 수류의 캐비테이션 또는 전단 작용에 의해, 슬러리의 유기물 입자를 미세화하는 것이다.

도1에는, 이 실시형태의 일례를 나타내지만, 원통형상 용기(10)에는, 바닥판(16)과 천정판(17) 사이에, 환상 유로(20)를 구성하는 내측의 원통벽(이하, 내부통 으로 한다)(23) 과 외측의 원통벽(이하, 외부통으로 한다)(22)이 동심형상으로 설치되어 있다. 외부통(22)에는, 바닥판(16) 근처에 물 분출 장치(3)의 물 분출관(33)이 구비되고, 물 분출관(33)의 스로틀부(31)의 선단 토출구(30)가, 외부통의 벽의 접선 방향으로 배향하도록 고정되어 있다. 그리고, 그 토출구(30)는, 외부통(22)의 내면으로 돌출하도록 고정되어 개구되어있고, 물 분출관(33)의 다른쪽 측에는 급수원과의 사이에 급수 펌프(35)가 접속되어 있다. 작동시에는, 급수 펌프(35) 로부터의 물이 선단의 토출구(30)로부터 분출하고, 분출된 물이 환상 유로(20) 내를 고속으로 순환해서, 고속 수류(11)를 형성한다.

미립화해야 할 유기물은 슬러리로 조제되어 있지만, 슬러리(60)는, 슬러리 공급관(6)의 슬러리 공급구(61)로부터 내부통(23) 내로 공급되고, 환상 유로(20)으로의 공급은, 도면 중, 내부통(23)의 벽에 상하 3개 1조의 세로로 긴 슬롯형상 노즐(41)을, 내부통(23)의 둘레면에 몇개의 조로 형성한 공급 노즐(4)을 배치하고 있다. 내부통(23) 내의 슬러리(60)가, 공급 노즐(4)로부터 환상 유로(20) 중의 고속 수류(11)로 공급되어, 혼합 영역(12)을 형성해서 슬러리 중의 유기물 입자가 고속 수류(11)에 의해 전단과 캐비테이션에 의해 파괴되어, 한층 더 미립자화된다. 또한, 환상 유로(20) 내를 순환하는 고속 수류(11)를 따라서도 속도차에 의해 전단 작용이 생겨, 미립자화가 진행된다.

세로로 긴 슬롯형상 노즐(41)은, 긴 방향(이 예에서는 세로 방향)의 길이는 비교적 임의이지만, 횡방향의 폭은, 슬러리를 고속 수류(11)내로 고속으로 토출시킬 수 있을 정도로 협폭으로 하고, 예를 들면 5~25mm의범위, 바람직하게는 10~15mm, 일례는 12mm로 하는 것이 바람직하고, 이들 슬롯형상 노즐(41)의 슬롯을 이루는 가장자리부는, 적당한 라운드를 형성해서, 그 라운드에 의해 노즐의 막힘 등을 방지하고 있다. 슬롯형상 노즐(41)로부터 나온 슬러리는, 환상 유로의 고속 수류(11)와의 상호작용에 대해, 슬롯형상 노즐(41)과 그 주변 부위(12)에 캐비테이션을 발생시켜, 물과 기포의 강도의 교란 상태를 만들고, 이 현상에 의해 생기는 큰 충격에 의해, 용이하게 유기물 입자를 미소화하여, 유기물 세포까지 파괴할 수 있다는 효과가 생긴다. 이것에 의해, 통상, 1~10㎛정도까지 미세화할 수 있다.

환상 유로(20)의 고속 수류(11)는, 물 분사관(33)으로부터의 물과 공급 노즐(41)로부터의 슬러리를 포함하지만, 이 고속 수류(11)는, 배출관(7)의 출구(71)와 거기에 접속된 배출 관로(7)를 통해서, 배출수(70)로서 배출된다.

배출된 배출수(70)는, 적당한 탈수 장치, 고체액체 분리 장치 등에 의해 미립자를 포함하는 고체와 물을 분리하고, 고체는 적당한 함수(含水) 상태로 회수된다. 다른쪽의 회수된 물은, 통상은 상기한 급수 펌프(35)를 통해서, 물 분출관(33)에 의해 관형상 유로(20)에 고속 수류(11)로 되돌려 보내진다.

실시형태 2

이 실시형태는, 수형의 원통형상 용기내에 설치한 환상 유로내의 고속 수류에 반경 방향에 있어서의 유속차 및/또는 상하 방향에 있어서의 유속차를 마련하여, 전단 작용에 의해 미립화하도록 한 미립화 장치를 포함한다. 일반적으로, 환상 유로내의 고속 수류는 외부통측에서 커지고 내부통측에서 작아지며, 물 분사관의 토출구를 환상 유로내의 하부 바닥 근처에 배치하면, 환상 유로내의 고속 수류 속도는, 환상 유로의 하부에서 평균적으로 높고, 상부측에서 평균적으로 낮다(반대로, 물 분사관을 상부측에 배치하면, 수류 속도는 반대로 상부에서 빨라지고 하부에서 느려진다). 이러한 환상 유로내에서의 수류의 속도차의 분포는, 유기물 입자에 전단력을 미치게 하여 미세하게 입자를 파괴할 수 있다. 이 실시형태는, 이 성질을 특히 이용해서, 물 분출관을, 내부통에 대해 외부통측에, 또한 하부 바닥 근처에 배치하는 것에 의해, 미립화 장치를 구성한다. 슬러리의 공급 노즐은, 내부통, 외부통 어느 쪽에도 배치할 수 있지만, 바람직하게는 외부통측에 배치하여, 큰 수류 속도를 이용하는 것이 바람직하다.

이 예의 장치를 도 2에 나타냈지만, 원통형상 용기(10) 내에 바닥판(16)과 천정판(17) 사이에, 내부통(23)과 함께 환상 유로(20)를 형성하고 있는 외부통(22)의 외측에, 또 외부통(제2 외부통)(21)을 배치하고, 외부통(22)(제1 외부통)에 세로로 긴 슬롯형상 노즐(42, 42)을 적절히 배치하고, 제1 및 제2 외부통(22, 21) 사이의 관로에, 공급관(6)을 경유해서, 슬러리(60)를 공급하여, 상기한 슬롯형상 노즐(42, 42)을 통해서, 고속 수류(11) 중에 슬러리(60)를 공급한다.

내부통(23)과 제1 외부통(22) 사이의 환상 유로(20)의 폭은, 고속 수류(11)가 반경 방향의 속도차를 갖게 크게 되도록, 상대적으로 광폭으로, 바람직하게는 50~200mm로, 예를 들면, 100mm로 설정되고, 슬롯형상 노즐(42)은, 환상 유로(20)의 고속 수류의 유속이 커지는 외측으로 공급되어, 그 외부통(22)에 배치되어 있다.

이 예는, 내부통(23)의 상부에 배출용의 세로로 긴 출구(72, 72)를 설치하 고, 고속 수류(11)의 일부가 출구(72)로부터 낙하해서서 내부통(23) 내에 저장되고, 입구(71)와 거기에 접속된 배출관(7)을 통해서, 배출수(70)로서 배출된다.

또한, 일반적으로, 환상 유로로서, 제1 외부통의 내면이나 내부통의 외면에, 적절히 장애물을 배치해도좋고, 장애물의 주변 및 후방에 캐비테이션을 발생시켜, 그 부위에서의 유기물 입자의 미세화를 촉진할 수 있다. 특히, 장애물은 상기 통면에 적당한 길이로 세로로 길게 배치한 막대 형상으로, 횡단면이 직사각형, 삼각형, 사다리꼴, 반원형인 형상의 부재를 이용할 수 있고, 원주를 따라서 임의의 간격으로 설치하는 것이 바람직하다.

도 2(a)에는, 단면이 삼각형이고, 그의 한 변을 외부통 (22)(제1 외부통)의 내면에 고정한 상하로 긴 장애물(5)(혹은, 방해판)을 통면 원주 방향 4개소에 설치하고 있다. 장애물(5)은, 그의 주변 유역에서, 고속 수류를 흐트러뜨려, 캐비테이션을 발생시켜, 유기물 입자의 절단을 촉진시키는 효과가 있다.

실시형태 3

슬러리를 공급하는 공급 노즐인 슬롯형상 노즐은, 그 슬러리의 공급 방향이 고속 수류의 흐름의 방향에 대해서 대향하도록 배치해도 좋다. 이 실시형태는, 슬롯형상 노즐을, 그 출구가 고속 수류를 향하도록 배치하고, 슬롯형상 노즐로부터 나온 슬러리의 흐름은 고속 수류와 충돌하게 되고, 충돌 유역에서 큰 흐름의 교란과 함께 캐비테이션이 생성되어, 슬러리 중의 유기물 입자가 미립화된다. 이러한 슬롯형상 노즐은, 내부통측에 형성할 수도 있지만, 바람직하게는 유속이 높은 외부 통의 내면측에 세로로 길게 형성하는 것이 바람직하다.

이 실시형태의 예를 도 3에 나타내지만, 원통형상의 용기(10)의 내부에 내부통(23)과 제1 외부통(22) 사이에 환상 유로(20)를 형성하고, 제1 외부통(22)에 토출구(30)를 갖는 물 분출관(33)을 흐름의 방향이 접선 방향이 되도록 배치하여, 환상 유로(20) 내에 고속 수류(11)를 형성하고 있다.

공급 노즐로서의 슬롯형상 노즐(43)은, 이 예에서는, 세로 방향에 3단, 원주 방향에 2개소 배치되어 있다. 각 슬롯형상 노즐(43)은, 제1 외부통(22)에 안팎(表裏)을 관통해서 개구된 협폭의 수구(45)와, 그의 내부통 내측에, 상기 세로홈(45)의 뒤쪽에 한쪽 끝이 고정되고, 다른쪽 끝측이 앞쪽으로 절곡된 형상을 갖는 정류판(44)을 배치하고 있다. 정류판(44)과 이것이 대면하는 외부통(22) 내면과의 간극을 슬러리(60)가 흘러, 그 선단측 개구부(46)로부터 환상 유로(20)로 유출해서 혼합 영역(14)을 형성하게 되고, 이것에 의해, 슬러리(60)는, 고속 수류(11)에 대향하는 흐름으로 되어, 고속 수류(11)를 교란시켜, 큰 캐비테이션의 혼합 영역(14)을 만들고, 슬러리 중에 함유된 유기물 입자를 파괴해서 미립화한다.

배출에 있어서는, 고속 수류(11)의 일부가, 내부통(23) 상부에 설치한 세로로 긴 출구(72)를 통해서 내부통(23)의 내측으로 배출되고, 내부통(23) 내의 물은 배출수(70)로서 배출 관로(7)를 통해서 배출된다.

실시형태 4

본 발명의 다른 실시형태는, 고속 수류의 배출된 일부를 상기 물 분출 장치 로 되돌려 보내기 위한 순환 관로를 설치한 장치를 포함한다. 이 장치에서는, 미립화 조작의 과정에서는, 고속 수류 중에서 미립화한 유기물 입자를 포함하지만, 이것을 배출 중에, 그의 일부를 물 분출 장치로 되돌려 보내는 것에 의해, 고속 수류 중에서 재차 미립화시켜, 더욱 입자를 미세화하여, 미립화 효율을 높이는 것이다. 이 형태에서는, 원통형상 용기를 다중 통으로 해서, 최외측의 원통벽으로부터 내부의 슬러리를, 상술한 바와 같은 내부통과 외부통으로 구성하는 환상 유로를 흐르는 고속 수류 중에 공급하고, 유기물 입자가 미세화된 수류의 일부는 또 내측에 설치한 내부통에 공급하고, 그의 일부는 고압 펌프에 공급해서 순환시키고, 다른 부분은 배출해서 회수하는 것이다.

이 실시형태의 예를 도 4에 나타내지만, 이 예는, 원통형상 용기(10) 내에, 제1 외부통(22)과 제1 내부통(23) 사이를 고속 수류(11)의 환상 유로(20)로 하고, 물 분사 장치(3)의 물 분사관(33)이, 이 환상 유로(20) 내에서, 제1 외부통(22)의 통벽을 따라 토출구(30)를 배향하고, 이 예는, 제2 외부통(21)을 배치해서, 공급 배관(6)에 접속한 공급구(6)로부터 슬러리(60)가 제1 및 제2 외부통(22, 21) 사이로 공급되고, 제1 외부통(22)에는 세로 슬롯형상의 공급 노즐(45)을 설치하고 있다. 이 예는, 정류판(47)을 고속 수류(11)의 흐름 방향을 따라 배치해서, 공급 노즐(4)의 하류측에서, 슬러리(60)와 고속 수류(11)가 혼합하여, 유기물 입자를 미립화한다.

이 실시예에 있어서, 제1 내부통(23)의 내측에는, 또한 제2 내부통(24)과 제3 내부통(25)을 동심원 형상으로 배치하고, 이들 내부통(23, 24, 25)에는, 모두 상 부측에 출구(72, 73, 74)를 개구해서, 각각 환상 유로(20) 내의 고속 수류(11)의 일부를 순차 내측으로 통과시켜, 제3 내부통(25) 내부에까지 공급할 수 있다. 또한, 제2 내부통(24)과 제3 내부통(25) 사이에는, 배출관(7b)의 선단이 삽입되어, 배출수로서 배출되고, 제3 내부통(25)의 내부에는, 순환용 배출관(7a)의 선단이 삽입되어, 그 순환용 배출관(7a)이 급수 펌프(35)에 접속되어 있다. 이 구조에 의해, 환상 유로(20)에서 미립화된 유기물을 포함하는 물은, 일부는 배출수로서배출 회수되고, 일부는 순환용 배출관(7a)을 거쳐서 급수 펌프(35)로 되돌려 보내져, 재차, 물 분사 장치 3의 물 분출관(33)에 의해 환상 유로(20)로 분사되어, 고속 수류로서 미립화 처리를 받는다.

실시형태 5

다음의 실시형태는, 환상 유로를 형성하는 내부통에 축 주위로 돌출하는 회전 날개를 설치해서 수직축 주위를 회전시켜, 환상 유로의 상부 수류를 고속으로 가속 회전시키는 것이다. 회전 구동 수단으로서, 이 회전 내부통의 하부에도수직축 주위로 돌출하는 날개를 설치하고, 물 분출 장치로부터의 고속 수류에 의해 하측 날개를 회전시키고, 회전 내부통을 통해서 이 회전력에 의해 상측 회전 날개를 회전시켜, 환상 유로의 상부 수류를 가속할 수 있어, 상부 수류에 있어서도, 유기물 입자의 미세화를 촉진할 수 있다.

도 5에는, 제1 내부통(23)을 회전 내부통(23)으로 하고, 그의 외주 상부에 상부 날개(82)와 하부에는 하부 날개(81)를 각각, 방사형상으로 수직인 날개면을 갖도록 설치하고 있다. 이 예에서는, 회전 내부통(23)은, 상부 지지판(85)과 하부 지지판(85)에 지지되고, 상부 지지판(85)과 하부 지지판(85)에는 각각 축받이(87, 86)를 거쳐서, 내측의 제2 내부통(24)이 회전이 자유롭게 축지지되어 있고, 회전 내부통(23)의 축받이(87, 86) 주위의 회전에 의해, 회전 내부통(23)의 날개가 환상 유로(20) 내를 회전 이동할 수 있다.

이 예에서는, 회전 내부통(23)의 외주 하부에 설치한 하부 날개(81)가, 물 분출관(33)의 토출구(30)와 대략 동일한 레벨로 위치 결정되어 있고, 물 분출 장치 (33)로부터의 물의 분출과 그것에 수반하는 고속 수류(11)의 힘에 의해, 회전되어, 상기한 상부 날개(82)를 회전시키고, 이것에 의한 상부 수류를 고속으로 회전시킨다. 슬러리는, 제1 외부통(22)과 제2 외부통(21) 사이로 공급되어, 제2 외부통(22)의 세로로 긴 슬롯형상의 공급 노즐(42)을 통해서, 환상 유로(20)에 공급되고, 유기물 입자는, 상하에 걸쳐 고속화된 고속 수류에 의해 전단되어 미립화한다. 유기물을 포함한 물은, 제1 내부통인 회전 내부통(23)의 상부에 설치한 직사각형 형상의 출구(72)와, 제2 내부통(24)의 상부 출구(72)를 통과해서 그의 내부에 공급된다. 이 예는, 제2 내부통(24) 내에, 배출관(7b)의 선단이 삽입되어, 배출수로서 배출되고, 또한 순환용 배출관(7a)의 선단이 삽입되어, 그 순환용 배출관(7a)이, 급수 펌프(35)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 고속 수류의 일부가 배출수로서 배출 회수되고, 일부는 순환용으로, 펌프를 경유해서 재차 환상 유로(20)로 되돌려 보내져, 미립화 작용을 받는다.

실시형태 6

이 실시형태는, 물 분출 장치의 분출구로부터 고속 수류와 함께 기포도 순환 수류 중으로 토출하려고 하는 것으로, 도 6에 나타내는 예는, 도 1에 나타내는 장치의 변형예로서, 물 분출관(33)에 공기 흡입관(36)을 배치한 예이다. 물 분출관(33)의 스로틀부 31의 선단측에 확장된 직경의 관부(확경 관부)(31')를 형성하고, 확경관부(31') 선단의 토출구(30)가, 외부통(22)의 둘레 벽을 따라 배치되어 있다. 스로틀부(31)로부터 그 확경관부(31')에 이르는 테이퍼관(31”)에는, 공기 흡입관(36)이 접속되고, 공기 흡입관(36)의 선단측은, 밸브(36')를 거쳐서, 이 예에서는 대기에 개방되어 있다. 펌프(35)에 의해 공급된 물은, 분출관(33)의 스로틀부(31)에서 스로틀링되어 동시에 가속되고, 테이퍼관(31”)에서 관로가 확대되어 확경관부(31')에 이르러, 물이, 선단의 토출구(30)로부터 환상 유로(20)로 토출된다. 이 때, 테이퍼관 (31”)으로부터 확경관부(31')를 통과하는 수압을 대기압에 대해서 부압으로 할 수 있어, 공기 흡입관(36)의 밸브(36')를 여는 것에 의해, 대기로부터 흡인해서 공기를 확경관부(31')로 흡입하여, 환상 유로(20)의 고속 수류(11)에 미세한 기포로서 공급할 수 있다. 공기 흡입관(36)은 확경관부(31')에 접속해도 좋고, 밸브(36')는, 환상 유로로의 공기 흡입량을 조절하여, 환상 유로 내의 고속 수류 중의 기포의 분포를 제어할 수 있다. 고속 수류 중에 공급된 기포는, 고속 수류(11)를 한층 교란시켜, 내부통 벽에 설치한 슬롯형상 노즐(4)로부터 고속 수류 중에 공급되는 슬러리 중의 유기물의 미립화를 촉진시켜, 미립화 효율을 높일 수 있다.

상기한 각 실시형태에 공통해서, 본 발명의 미립화 장치에 공급되는 유기물 함유 슬러리는, 미리 적당히 파쇄 내지 전단되어, 적당한 크기로 조절하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 커터 펌프, 해머 펌프 등에 의해 공급 과정에서 파단 내지 절단할 수 있다. 파쇄 내지 전단된 슬러리는, 미립화 장치로 보내기 전에 적당한 필터 내지 스크린에 의해 조대(粗大) 입자나 긴 섬유를 선별하는 것도 행할 수도 있다. 상기한 예비적인 파쇄 내지 전단 후의 선별은, 특히 긴 섬유질을 포함하는 식물성 폐기물이나 축분 등에 적용하는 것이 좋다. 이것에 의해, 유기물의 길이 내지 크기를 30mm 이하로 해 두는 것이, 이후의 미립화 장치에서의 효율화의 점에서 바람직하다.

또, 본 발명의 미립화 장치로부터의 배출수는, 적당한 탈수 장치에 의해 여과되어 탈수되고, 고형분으로서 회수되고, 그 후에 용도에 따라서, 건조하거나 또는 조립(造粒)되어, 예를 들면, 비료로서 공급된다.

실시형태 7

다음에, 2중으로 설치된 초미세화 장치를 도면에 의해 설명한다.

도 7과 도 8에 있어서, 본 발명의 대표적인 실시형태의 2중으로 설치된 초미세화 장치(101)는, 하수나 식품 가공장으로부터의 폐수 등의 유기물이나 오니를 고형 피처리물로서 포함한 피처리수(W)가 처리조(105)로부터 고압 수중 펌프(P1)에 의해 공급되고, 고형 피처리물과 물(W)의 클러스터를 초미세화하여 발효균(106) 등에 의한 효율적인 소각을 도모할 수 있게 하는 것으로서, 입면상에서 보아 대략 역 U자형상으로 중앙 상부에서 서로 연통 상태로 결합하고, 만곡된 상부(111)와 바닥(有底)(113, 116)의 수직 하부(112, 115)로 이루어지는 대략 역 J자형상의 2개의 동일 직경의 외부 원통체(110A, 110B)와, 각 외부 원통체(110A, 110B)의 수직 하부(112, 115)의 내부에 있어서 사이에 환상 공간(118, 119)을 형성하도록 수직 하부의 바닥(113, 116)에 동심 상태로 고정된 바닥(123, 116)의 동일 직경의 수직 내부 원통체(120A, 120B)와, 유체 공급측의 외부 원통체(110A)의 환상 공간(118)에 피처리물을 포함한 고속 유체(L1)를 대략 접선 방향으로부터 공급해서 평면상에서 보아 반시계 방향의 바람직하게는 8m/초 이상의, 더욱 바람직하게는 30~50m/초의 고속 선회류 H1을 발생하는 고압 수중 펌프로 이루어지는 제1 펌프(P1) 및 배관(132)과, 유체 공급측의 외부 원통체(110A)의 내부 원통체(120A)의 바닥부(121)로부터, 상기 내부 원통체(120A)의 개방된 상부 가장자리(122)를 넘어 바닥(123)으로 낙하해서 유입해 오는 중간 피처리수(W1)를 흡인하고, 유체 배출 측의 외부 원통체(110B)의 환상 공간(119)에 초미세화 처리된 피처리물을 포함한 고속 유체(L2)를 대략 접선 방향으로부터 공급해서 평면상에서 보아 시계 방향의 바람직하게는 8m/초 이상의, 더욱 바람직하게는 30~50m/초의 고속 선회류 H2를 발생하는 2계열의 제2 펌프(P2, P2) 및 배관(133, 133)과, 유체 배출측의 외부 원통체(110B)의 내부 원통체(120B)의 바닥부(126)로부터, 상기 내부 원통체(120B)의 개방된 상부가장자리(127)를 넘어 바닥(116)으로 낙하해서 유입해 오는 처리수(W2)를 처리조(105)로 되돌려 보내는 배관(134)과, 제1 펌프(P1)로부터의 배관(132)과 제2 펌프(P2)까지의 배관(133a)과 배출 배관(134)에 설치된 개폐밸브(V1, V2, V3)와, 2개의 외부 원통체 (110A, 110B)의 결합 중앙 상부에 접속되어, 잉여 유체를 처리조(105)로 되돌려 보내는 잉여 유체 배출관(139)으로 구성되어 있다.

각 외부 원통체(110A, 110B)의 만곡된 상부(111)는, 역 U자형상의 1개의 만곡관으로 형성되어 있다. 유체 공급측의 내부 원통체(120A)는, 그의 내부로의 유입을 용이하게 하기 위해서 높이를 비교적 낮게 하고 또한 낙차를 크게 하기 위해서 바닥(123)을 낮게 하고 있는데 반해, 유체 배출측의 내부 원통체(120B)는, 초미세화를 반복하는 경우에 유체 공급측의 환상 공간(118)으로 되돌려 보내기 위해서 고속 선회류(H2)를 위쪽으로 안내하는데 편리하도록, 또한 낙차를 크게 하기 위해서 높이를 높게 하고 있다. 유체 공급측의 내부 원통체(120A)에서는, 그의 바닥부(121)로부터 2대의 제2 펌프(P2, P2)에 의해 중간 피처리수(W1)가 흡인되므로, 개방된 상부가장자리(122)를 넘어 오는 중간 피처리수(W1)는 바닥(123)과 심하게 충돌하여, 피처리물이나 물 클러스터의 초미세화를 강하게 한다. 또, 제1 펌프(P1)로부터의 배관(132)에는, 캐비테이션 거품을 많이 발생하거나 처리조(105)에서의 호기성균의 활성화를 도모하기 위해서, 고속 수류를 이용하여 공기(A)를 흡인하는 이젝터(E)가 설치되어 있다. 또한, 유체 배출측의 외부 원통체(110B)의 내측에는, 그의 환상 공간(119) 내로 돌출량을 변경할 수 있게 튀어나온 복수의 돌출부재(117)을 갖고 있고, 제2 펌프(P2, P2)에 의해 발생된 매우 높은 고속 선회류(H2)를 돌출부재(117)와 충돌시킴으로써 그 배후에 발생하기 쉬운 캐비테이션이나 충격력을 중간 피처리수 중의 피처리물에 작용시킬 수 있다. 고속 선회류(H2)의 감속도나 캐비테이션 작용이나 충격력의 조절은, 돌출부재(117)의 수나 돌출량을 변경함으로써 행해진다. 유체 배출측의 외부 원통체(110B)와 내부 원통체(120B)는 바닥(116)을 공유하고 있다.

중간 피처리수(W1) 중의 피처리물의 초미세화는, 환상 공간(118, 119)에 있어서의 고속 선회류(H1, H2)가 외부 원통체(110A, 110B)의 내면에 부착한 물층과 그것에 근접한 고속 선회 수류층 사이에서 발생하는 전단 작용과 그것에 부수한 캐비테이션 작용과, 중간 피처리수(W1, W2)가 내부 원통체(120A, 120B)의 바닥 (123, 116)으로 낙하해서 발생하는 충격력과, 고속 선회류(H2)의 돌출부재(117)에의 충돌에 의해 달성된다. 피처리수 중의 피처리물의 종류나 초미세화도에 따라서, 이 2중으로 설치된 초미세화 장치(101)의 운전 모드를 선택할 수 있다. 즉, 미세화가 용이한 피처리물이나 완만한 초미세화도에 대응해서반복 초미세화를 행할 필요가 없는 경우는, 공급량과 배출량이 균형을 이룬 상태로 운전하면 좋고, 반복 초미세화를 행하는 경우는, 피처리수의 공급량보다 배출량이 적게 되도록 배출 배관(134)에 설치된 개폐밸브(V3)를 조임으로써, 유체 배출 측의 환상 공간(119)에 있어서의 고속 선회류(H2)가 고속 선회하면서, 환상 공간(118)의 고속 선회류(H1)와 선회 간섭하지 않도록 선회 방향이 반전해서 유체 공급측의 환상 공간(118)에 유입하고, 피처리물이 원하는 입도까지 반복 초미세화의 작용을 받도록 운전한다. 그 경우는, 공급량은 배출 배관(134)으로부터의 배출량과 잉여 유체용 배출관(139)으로부터의 배출량과 균형을 이룬다. 제1 펌프(P1)로 부터의 배관(132)의 개폐밸브(V1)는, 공급량의 조절과 위급할 때의 공급 정지에 사용되고, 또 제2 펌프(P2) 까지의 각 배관(133a)의 각 개폐밸브(V2)는, 고속 선회류(H2)의 속도 조절에 사용되고, 또 배출 배관(134)에 설치된 개폐밸브(V3)는, 상술한 바와 같이 반복 초미세화를 행할지, 행하지 않을지를 제어하기 위해서 사용된다.

실시형태 8

상기 2중으로 설치된 초미세화 장치(101) 이외에, 도 9와 도 10에 나타내는 바와 같이 3중으로 설치된 초미세화 장치(102)가 있고, 2중으로 설치된 초미세화 장치(101)에 부설된 외부 원통체(140B)가 중첩된 구조로 되어 있다. 2중으로 설치된 초미세화 장치(101)의 구조와 동일한 부분은 동일한 부호로 도시되어 있다. 외부 원통체(140B)의 상부(141)는, 도 10에 나타내는 바와 같이 외부 원통체(110A') 의 위쪽에 있어서 상부(111')의 접속부(111A)와 중첩되도록 접속되어, 합류 시에 선회 방향을 동일하게 하는 것은 물론이고, 합류 시에 고속 선회류(H1)에 대한 간섭을 가능한 한 저감하도록 하고 있다. 반복 초미세화를 실시하는 경우는, 배출 배관(134)의 개폐밸브(V3)와 배출 배관(144)의 개폐밸브(V4)를 조이는 것에 의해 행한다. 배관(132)으로부터의 공급량과 배출 배관(134, 144)으로부터의 배출량의 차분은, 잉여 유체용 배출관(39)으로부터 배출된다. 그 밖에도 4중으로 설치된 것 등, 1개의 유체 공급측의 외부 원통체에 복수의 유체 배출측의 외부 원통체를 연이어 설치한 구성의 초미세화 장치도 구축된다.

이렇게 해서, 본 연이어 설치된 초미세화 장치(101, 102)에 의해, 예를 들면 반경이 1mm인 구형상 유기물의 비표면적이0.00120m2/g에 불과했던 것이, 반경이 0.0001mm인 구형상으로 미세화되어있는 것으로 하면, 비표면적은 12.0m2/g로 1만배 나 되고, 따라서 처리조(105)에 있어서 공급되는 발효균(106)은, 1만배의 수가 표면에 부착할 수 있어, 유기물의 소각이나, 발효균의 대량 배양을 효율적으로 행할 수 있다. 락토바실러스균 등의 발효균종은, 유기물의 처리 현장이나 발효균의 배양 현장에서 채취된 것이, 그 현장에서의 기후 풍토에서 생존해 온 것으로 바람직하고, 세균 생존권에 가능한 한 불필요한 마찰을 초래하지 않도록 해서 충분히 효력을 발휘할 수 있는 튼튼한 발효균을 얻을 수 있다. 또, 처리조(105) 등에는, 공생 관계를 취하는 광합성균이 첨가되어, 서로 필요로 하는 물질을 서로 공급하여 배양을 촉진시켜 주는 것 이외에, 액체 비료 등에 이용하면 광합성균은 부패균이 발생시키는 악취 물질을 영양원으로서 섭취해 주어, 다음에 설명하는 바와 같이 발효균이 증식력을 높인다. 즉, 광합성균은, 아미노산이나 미네랄이나 비타민 등의 우수한 영양분이 풍부하여 균체 자신이 유기 비료로서도 유용하지만, 부패 오니를 만나면 황산 환원균이 발생시키는 황화수소를 영양원으로 해서 적극적으로 섭취할 뿐만 아니라, 유독 아민인 프트레신이나 카타베린, 또 발암 최기성의 디메틸니트로사민도 기꺼이 기질(基質)로서 섭취해서 분해 제거한다. 또한, 광합성균은, 녹농지로 환원하면 작물의 뿌리가 싫어하는 유해 물질을 분해 제거하고, 뿌리의 호흡이나 영양 대사계를 보호하고, 질소 고정도 행하여 작물의 증수(增收)를 가져오는 작용을 할 뿐만 아니라, 상술한 바와 같이 영양분이 풍부하여 토양 중의 방선균이 기꺼이 기질로서 사용하기 때문에 방선균의 증식도 촉진한다. 증식된 방선균은, 식물 병원성의 사상균을 물어 죽여 더욱 증식하여, 식물 병원성의 사상균에 의한 연작 장해를 방제하는 작용을 한다.

본 발명의 활용예로서 하수도 시설이 없는 산악이나 벽지에서 수집되는 분뇨에, 대량으로 배양한 발효균을 광합성균과 함께 투입하면, 화장실의 정화에도 이용할 수 있다. 또, 하수나 식품 가공장, 축산 관계의 배수에 포함되는 유기물의 소각이나 액비화, 잉여 오니의 소각에도 응용할 수 있다.

실시형태 9

다음에, 본 발명의 대표적인 실시형태에 따른 물밑 및/또는 물가의 헤드로의 처리 설비를 도면에 의해 설명한다.

도 11 내지 도 13에 있어서, 본 발명의 대표적인 실시형태인 호반의 물밑의 헤드로의 처리 설비(201)는, 호안부(202)의 안정된 개소에 고정되고, 또 헤드로 퇴적영역(203)에 걸쳐 전개되어 있고, 발효균 배양부(A)와 헤드로 처리부(B)와 후 처리부(C)로 구성되어 있다.

발효균 배양부(A)는, 발효균 공급 장치를 구성하고 있고, 현지에서 채취된 락토바실러스 등의 발효균종을 수용한종균조(211)와, 당밀을 포함하는 영양물을 수용한 당밀 영양조(212)와, 상수(w)의 공급을 받아, 고압 수중 펌프(P1)에 의해 흡인되어 물 미세 분쇄장치(214)로 공급되고, 물클러스터가 미세 분쇄된 처리수가 되돌려 보내져 오는 수조(215)와, 물 미세 분쇄장치(214)로부터 처리수가 공급되는 동시에 종균조(211)로부터 발효균종을, 당밀 영양조(212)로부터 당밀 영양분을 각각 공급받아 발효균을 대량으로 배양하는 배양조(213)와, 수조(215)에 인접해서 처리수의 공급을 받는 동시에 배양조(213)로부터 배양된 발효균의 공급을 받아 증가 된 발효균을 일시 보관해 두고, 수중 펌프(P2)에 의해 헤드로의 발효 처리를 위해서 내보내는 발효균 공급조(216)를 가지고 있다. 후에 구조를 상세하게 설명하는 물 미세 분쇄장치(214)는, 수중 펌프(P1)에 의해 발생된 고속 수류가 관로(219A)로부터 분출관(241a)을 거쳐 내부에 보내지고, 그 고속 수류의 충격력과 큰 수류 속도차에 의한 전단력과 기포 파열의 초음파에 의해서 공급관(245)으로부터의 물의 클러스터를 미세화하는 것이다. 클러스터의 미세화된 물은, 2개의 배출관(246)으로부터 각각 배양조(213)와 수조(215)로 배출되어, 물 미세 분쇄장치(214)와 수조(215) 사이에서 부분 순환되게 되어 있어, 클러스터의 철저한 미세화를 도모하고 있다. 배양조(213) 내에 공급된 클러스터의 미세화된 물은, 발효균이나 당밀 영양분의 미세한 분산을 촉진시켜 발효균의 대량 배양을 가능하게 한다. 여기에서는 발효균 공급조(216)는, 발효균의 공급부를 구성하고 있다. 수조(215)와 발효균 공급조(216)는, 후술하는 중간조(224)로 통합되고 있다.

발효균으로서는, 락토바실러스 등의 유산균이나 효모균이나 낙산균이나 납두균이 일반적으로 알려져 있다. 락토바실러스 등의 발효균종은, 헤드로의 처리 현장이나 발효균의배양 현장에서 채취된 것이, 그 현장에서의 기후 풍토에서 생존해 온 것으로 바람직하고, 세균 생존권에 가능한 한 불필요한 마찰을 초래하지 않도록 해서 충분히 효력을 발휘할 수 있는 튼튼한 발효균을 얻을 수 있다. 또, 배양조(213)와 발효균 공급조(216)에는, 공생 관계를 취하는 광합성균이 첨가되면, 서로 필요로 하는 물질을 서로 공급하여 배양을 촉진시켜 주는 것 이외에, 광합성균은 부패균이 발생시키는 악취 물질을 영양원으로서 섭취해 주어, 다음에 설명하는 바와 같 이 발효균이 증식력을 높인다. 즉, 광합성균은, 아미노산이나 미네랄이나 비타민 등의 우수한 영양분이 풍부하여 균체 자신이 유기 비료로서도 유용하지만, 부패 오니를 만나면 황산 환원균이 발생시키는 황화수소를 영양원으로 해서 적극적으로 섭취할 뿐만 아니라, 유독 아민인 프트레신이나 카타베린, 또 발암 최기성의 디메틸니트로사민도 기꺼이 기질로서 섭취해서 분해 제거한다.

헤드로 처리부(B)는, 물밑의 헤드로가 수중 펌프(P3)에 의해 호스(221)를 거쳐서 중간조(224)를 경유해서 공급되는 헤드로를, 수미크론 레벨의 입자를 대량으로 포함할 때까지 미세 분쇄해서 미세 헤드로를 중간조(224)로 내보내는 헤드로 미세 분쇄장치(222)와, 미세 헤드로의 공급을 받는 동시에 발효균 배양부(A)로부터 발효균의 공급을 받아 미세 헤드로를 발효 처리하는 중간조(224)와, 이 중간조(224)로부터 물밑으로 발효 미세 헤드로를 되돌려 보내는 반환 장치(229)를 가지고 있다. 수중 펌프(P3)는, 코드(L3)에 의해서 급전되고 있다. 헤드로 미세 분쇄장치(222)는, 상기 물 미세 분쇄장치(214)와 동일한 원리로 헤드로를 수미크론 레벨까지 미세 분쇄한다. 중간조(224)는, 호스(221)로부터 보내져 오는 헤드로에 혼입해 있는 모래를 분리하기 위한 2개의 연속된 침사(沈砂:grit)부(225A, 225B)(넘을 수 있는 낮은 간막이벽으로 구획되어있다)와 뒤쪽 침사부(225B)에 접속된 흡입 배출부(226)를 가지고 있다. 헤드로 미세 분쇄장치(222)는, 이 흡입 배출부(226)를 경유해서 관로(228, 245)를 거쳐서 헤드로의 슬러리가 공급되는 동시에 미세 분쇄한 미세 헤드로를 2개의 배출관(246)을 거쳐서 흡입 배출부(226)로 배출해서 부분 순환되는 동시에, 발효부(227A)에도 배출하고 있다. 또한, 중간조(224)는, 미세 헤드로 가 공급되는 3개의 연속된 발효부(227A, 227B, 227C)(넘을 수 있는 낮은 간막이벽으로 구획되어 있다)를 갖고, 상기 발효균 공급 장치(A)의 발효균 공급조(216)로부터 발효부(227A, 227B)에 대량의 발효균이 공급되고, 미세 헤드로가 발효부(227A, 227B, 227C)를 이동 중에 발효 소실되는 동시에 발효균의 증식을 행하여, 발효부 (227C)로부터 헤드를 이용해서 가능한 한 물을 흐리지 않게 조심스럽게 반환 장치 (229)의 호스(229A)와 다공 파이프(229B)를 거쳐서 물밑으로 되돌려 보내진다. 발효부(227A, 227B, 227C)는, 침사부(225A, 225B)와 흡입 배출부(226)로 구획되어 있다.

후 처리부(C)는 지라타워(235)를 가지고 있고, 이 지라타워(231)는, 헤드로 처리에 의해 탁해진 물을 맑게 하기 위해 하류측의 탁한 물이 수중 펌프(P5)(코드 (L5)에 의해 급전되고 있다)에 의해 호스(231)를 거쳐서 흡인되어 공급되는 동시에, 상기한 미세 분쇄장치를 응용해서 공기를 고속 수류에 넣고 미세한 기포를 물속에 공급해서 거품이 물속으로부터 운반해 온 쓰레기 등이 수면으로부터 물과 함께 스컴스키머(232)와 호스(233)를 거쳐서 펌프 등에 의해 흡인되어 공급되고, 내부의 발효균이 정착하고 있는 목재 칩으로 여과해서 물을 되돌려 보내려고 하고 있다. 물가의 딱딱한 헤드로에 대해서는, 당연히 물을 첨가해서 유동성을 높일 수 있다.

실시형태 10

다음에, 본 발명의 대표적인 실시형태에 따른 식용유 제조 찌꺼기의 처리 설 비를 도면에 의해 설명한다.

도 13에 있어서, 본 발명의 대표적인 실시형태의 식용유 제조 찌꺼기의 처리 설비(301)는, 발효균 공급 장치(310)와, 착유기(305)로 부터의 깻묵(A)을 슬러리화하는 슬러리 생성 장치(320)와, 슬러리 생성 장치(320)로부터의 깻묵 슬러리(S) 중의 깻묵 입자를 미세 분쇄하는 미세 분쇄장치(330)와, 미세 분쇄장치(330)로부터 미세 깻묵 입자 함유 수류(S')의 공급을, 발효균 공급 장치(310)로부터 대량의 발효균(F)의 공급을 각각 받아서 발효 처리하는 처리 장치(350)로 구성되어 있다. 미세 분쇄장치(330)로부터의 미세 깻묵 입자 함유 수류는, 발효 배양지로서 출하 가능하다. 처리 장치(350)로부터의 대량으로 배양된 발효균을 포함한 처리액(S”)는, 연작 장해를 완화시켜 주는 액체 비료, 부엌 쓰레기 보관 장소나 처리장에서의 악취 방지제, 오니나 헤드로의 처리제, 가축 하수 처리제, 어패류 가공장의 잔사 처리제, 사료 처리제로서, 그리스(grease) 트랩, 렌더링 등에 사용된다.

발효균 공급 장치(310)는, 현지에서 채취된 락토바실러스 등의 발효균종을 수용한 종균조(311)와, 당밀을 포함하는 영양물을 수용한 당밀 영양조(312)와, 공급되는 상수(w)의 물클러스터를 고압 수중 펌프(P0)에 의해 발생되는 8m/초 이상의, 바람직하게는 20~30m/초의 고속 수류에 의한 충격 작용과 전단 작용에 의해 미세 분쇄하는 물 미세 분쇄장치(313)(펌프 P0은 상기 장치 313으로부터 물을 흡인한다)와, 상기 물 미세 분쇄장치(313)로부터 처리수가 공급되는 동시에, 종균조(311)로부터 발효균종을, 당밀 영양조(312)로부터 당밀 영양분을 각각 공급받아 발효균을 대량으로 배양하는 배양조(314)로 구성되어 있다. 물 미세 분쇄장치(313)는, 후 술하는 미세 분쇄장치(330)와 동일한 원리로 흐름 방향 변경부에서의 충격 작용과 통형상 벽부에서의 수류 속도차에 의한 전단 작용과 기포 파열의 초음파에 의해 물의 클러스터를 미세화하는 것이다. 배양조(314) 내에서는, 공급된 클러스터의 미세화된 물이, 발효균이나 당밀 영양분의 미세한 분산을 촉진시켜 증식력이 왕성한 발효균의 대량 배양을 가능하게 한다.

발효균(F)로서는, 락토바실러스 등의유산균이나 효모균이나 낙산균이나 납두균이 일반적으로 알려져 있다. 락토바실러스 등의 발효균종은, 깻묵의 처리 현장이나 발효균의 배양 현장에서 채취된 것이, 그 현장에서의 기후 풍토에서 생존해 온 것으로 바람직하고, 세균 생존권에 가능한 한 불필요한 마찰을 초래하지 않도록 해서 충분히 효력을 발휘할 수 있는 튼튼한 발효균종을얻을 수 있다. 또, 배양조 (314) 에는, 공생 관계를 취하는 광합성균이 첨가되면, 서로 필요로 하는 물질을 서로 공급해서 배양을 촉진시켜 주는 것 이외에, 광합성균은 부패균이 발생시키는 악취 물질을 영양원으로서 섭취해 주어, 다음에 설명하는 바와 같이 발효균이 증식력을 높인다. 즉, 광합성균은, 아미노산이나 미네랄이나 비타민 등의 우수한 영양분이 풍부하여 균체 자신이 유기 비료로서도 유용하지만, 부패물을 만나면 황산 환원균이 발생시키는 황화수소를 영양원으로서 적극적으로 섭취할 뿐만 아니라, 유독 아민인 프트레신이나 카타베린, 또 발암 최기성의 디메틸니트로사민도 기꺼이 기질로서 섭취해서 분해 제거해 준다.

슬러리 생성 장치(320)에서는, 착유기(305)로부터 기름을 짠 찌꺼리로서 공급되는, 예를 들면 콩 찌꺼기 등의 깻묵(A)은, 중량비로 약 1：9의 비율로 물(W)와 혼합되는 동시에, pH가 10 전후인 알칼리성 상태로 가수분해되기 때문에, 또 저pH의 깻묵의 경우에는 필요에 따라서 중조나 탄산나트륨이나 가성 소다 등의 pH 조절제B가 pH 조절 장치(306)로부터 슬러리 생성 장치(320)로 공급되어 교반혼합되고, 페이스트상태의 유분이있는 깻묵이라도 약 9배의 양의 물W에 현탁되어, 유동성이 풍부한 약알칼리성의 슬러리 S가 생성된다. 슬러리(S)는, 그 중의 깻묵 입자가 미크론 레벨까지 미세 분쇄되도록(듯이) 펌프(P1)에 의해 미세 분쇄장치(330)로 공급된다.

도 14와 도 15에 나타내는 미세 분쇄장치(340)는, 천정판(342a)과 바닥판 (342b, 342c)에 의해 상하가 막힌 용기(343)의 3층의 원통벽 (343a, 343b, 343c)(제3 원통벽 (343c)만 천정판(342a)에 대해서 간극을 취하고 있다)에 의해서 3개로 구획된 환상 유로 중의 중간의 제2 환상 유로(344b)에 깻묵 슬러리(S)와 함께 물을 펌프(P4)에 의해서 8m/초 이상의, 바람직하게는 20~30m/초의 고속 수류(H2)로 공급하고, 제3 원통 내벽(343c)의 상단으로부터의 일류(溢流)에 의해 강렬하게 낙하해서 유입하는(흐름 방향 변경부를 구성) 내측 중앙의 제3 환상 유로(344c)의 바닥으로부터 배관(346)을 거쳐서 다른 펌프(P5)에 의해 중간 처리의 미세 깻묵 입자 함유의 혼합 수류를 흡입해서 출구부(배관(48)을 거쳐서 처리 장치(50)에 접속되어 있다)가 있는 외측의 제1 환상 유로(344a)에 8m/초 이상의, 바람직하게는 20~30m/초의 고속 수류 H2'로 공급하도록 하고 있어, 충격 작용과 전단 작용이 반복해서 가해진다. 제2와 제３ 원통벽(343b, 343c)에 제1 실시예의 슬롯(333d)이나 슬릿을 형성할 수도 있다. 고속 수류(H2)로의 슬러리(S)의 취입은, 고압 펌프(P4)가 배관 (347)을 거쳐서 제1 환상 유로(344a)로부터 흡인해서 토출한 고속 수류를 이용한 이젝터부(341)에서 행해지고, 흡입한 깻묵 슬러리(S)와 함께 혼합 고속 수류(H2)가 제2 환상 유로(344b)에 공급된다. 원통벽(343c)에 슬롯을 설치한 경우는 슬롯을 경유해서, 또는 내측 원통벽(342c)의 상단으로부터의 일류에 의해 내측의 제3 환상 유로(344c)에 유입되면, 슬롯부의 흐름 방향 변경부에서의 충격 작용이나 일류에 의한 폭포 효과, 즉 큰 충격 작용에 의해 깻묵 입자가 미세 분쇄된다. 이것은, 고압 펌프(P4)에 의한 압입과 다른 펌프(P5)에 의한 흡인에 의한 상승 작용에 의해 큰 충격력이 발생된다. 미세 깻묵 입자 함유수(S')는 상술한 바와 같이 우수한 배양지로서 이용되고, 발효균이 첨가되어 증식된 발효 미세 깻묵 입자 함유수인 처리수(S”)는, 그 깻묵 입자가 단시간에 효율적으로 분해 소실되어, 상술한 바와 같이 더욱 다양하게 이용된다.

통형상 벽(332c, 333c, 343a, 343b, 343c)이, 원통 형상 이외에 타원 통형상이나 부분적으로 평탄한 부분을 가진 원통형을 이루면, 그들 비원형 부분에 있어서 고압 펌프에 의해 발생된 고속 수류는 더욱 큰 충격 작용과 전단 작용을 일으켜 수류 중의 깻묵 입자를 효과적으로 미세 분쇄할 수 있다.

처리 장치(350)는, 미세 분쇄장치로부터 미세 분쇄된 미세 깻묵 입자를 포함한 미세 깻묵 입자 함유 수류(S”)의 공급을 받는 동시에 발효균 공급 장치(310)로부터 대량의 발효균의 공급을 받아 깻묵 입자를 발효균(F)의 증식의 먹이로서 소비 처리해서 탄산 가스와 열로 전환하는 것 이외에, 더욱 증가된 대량의 발효균을 포함한 처리액(S”)은, 연작 장해를 완화시켜 주는 액체 비료, 부엌쓰레기 보관 장소 나 처리장 등에서의 악취 방지제, 오니이나 헤드로의 처리제, 가축 하수 처리제, 어패류 가공장의 잔사 처리제, 사료 처리제 등으로서, 또 그리스 트랩이나 렌더링 등에 사용된다.

실시형태 11

다음에, 본 발명의 대표적인 실시형태에 따른 선박의 밸러스트수의 처리 장치를 도면에 의해 설명한다.

도 16에 있어서, 본 발명의 대표적인 실시형태의 선박의 밸러스트수의 처리장치(410)는, 짐을 다 내리고 짐이 없는 상태에서 스크류를 물속에 가라앉히거나 선체의 밸런스를 취하기 위해서 선박(401)의 외주부나 배의 밑바닥에 설치된 밸러스트 탱크(402)와, 이 밸러스트 탱크(402)에 한쪽의 정박항에서의 하적 중에 바다로부터 흡입구(403)를 경유해서 밸러스트수를 공급하는 펌프(P)와, 이 펌프(P)의 상류측과 하류측에 각각 공급밸브(V1U, V1D)를 구비한 공급 관로(411)(화살표 F1로 나타낸다)와, 다른 원격의 정박항에서 선적을 위해 밸러스트 탱크(402)로부터 밸러스트수를 펌프(P)에 의해 선박 밖의 바다로 배출하도록 상기 펌프(P)의 상류측과 하류측에 각각 배출 밸브(V2U, V2D)를 구비한 배출 관로(421)(화살표 F2로 나타낸다)와, 밸러스트 탱크(402)로부터 밸러스트수를 펌프(P)에 의해 흡인한 후에 밸러스트 탱크(402)로 되돌려 보내도록 상기 펌프 P의 상류측과 하류측에 상기 상류측 배출 밸브(V2U)와 상기 하류측 공급밸브(V1D)를 구비한 순환 관로(431)(화살표 F3로 나타낸다)와, 펌프(P)의 하류측에서 가장 가까운 부분 중간 관로부(412)에 배치 된 밸러스트수 처리부(440)를 갖고 있고, 거기서, 밸러스트수 처리부(440)는, 원통 내벽에 의해 한정된 환상 유로내에 펌프 P에 의해 밸러스트수를 적어도 8m/초의 고속도로 공급해서, 예를 들면, 원통 내벽부의 슬롯이나 슬릿 등의 흐름 방향 변경부에서의 충격력이나, 원통 내벽부에서의 전단력이나 밸러스트수 중의 공기의 기포 파열에 의한 캐비테이션 작용에 의해 밸러스트수에 포함되어 있는 미생물이나 세균을 미세 분쇄해서 사멸시키도록 하고 있다.

펌프(P)는, 공급용 펌프와 배출용 펌프와 순환용 펌프를 겸하고 있고, 또 인버터 전동 모터로 구동하는 방식을 채택함으로써 밸러스트수 처리부(440)으로의 고속 수류의 공급에도 사용된다. 고속류에 의한 부재의 손모(損耗)를 방지하기 위해서, 펌프(P)의 하류측에 있어서 흡입구(403)와 상류측 공급밸브(V1U) 사이에 모래 등을 포착하는 필터(도시 생략)가 적당히 설치된다. 또한, 밸러스트수 처리부(440)의 점검이나 수리를 위해서, 도 19에 나타내는 바와 같이 밸러스트수 처리부(440)를 바이패스 하는 바이패스 관로(419)와, 바이패스 관로(419)의 개폐밸브(VB)와, 밸러스트수 처리부(440)의 전후의 개폐밸브 VBU, VBD가 설치된다.

밸러스트수 공급(흡입) 과정에서의 처리 운전：

흡입구(403)로부터 펌프(P)까지 연장해서 상류측의 공급밸브(V1U)를 구비한 흡입 관로부(411A)와, 펌프(P)와 밸러스트수 처리부(440)까지 연장해서 그들을 구비한 중간 관로부(412)와, 밸러스트수 처리부(440)로부터 밸러스트 탱크(402) 까지 연장해서 하류측의 공급밸브(V1D)를 구비한 토출 관로부(413)로 구성된 공급 관로 (411)에 있어서, 밸러스트 탱크(402)에 밸러스트수를 공급하는 과정에서 펌프(P)를 운전하고, 상기 공급밸브(V1U, V1D)를 개방하는 동시에 배출 밸브(V2U, V2D)를 폐쇄해서 밸러스트수의 처리 운전을 행한다. 이 처리 운전은, 항해가 짧은 경우에 실시되고, 항해가 긴 경우에는 생략할 수도 있다.

밸러스트수 배출 과정에서의 처리 운전：

밸러스트 탱크(402)로부터 연장해서 상류측 배출 밸브(V2U)를 구비하고 흡입 관로부(411A)에 상류측 공급밸브(V1U)와 펌프(P)사이에 접속된 배출 상류측 관로부 (422)와, 공유 중간 관로부(412)와, 토출 관로부(413)로부터 배밖까지 연장된 배출 하류측 관로부(423)로 구성된 배출 관로(421)에 있어서, 밸러스트 탱크(402)로부터 선박 밖으로 밸러스트수를 배출하는 과정에서 펌프(P)를 운전하고, 상기 배출 밸브 (V2U, V2D)를 개방하는 동시에 공급밸브(V1U, V1D)를 폐쇄해서 밸러스트수의 처리 운전을 행한다. 비교적 짧은 항해로서, 선적항의 밸러스트수의 규제가 엄격한 경우에 효과를 발휘한다.

항해중에서의 밸러스트수 순환과정에서의 처리 운전：

상기 배출 상류측 관로부(422)와 상기 중간 관로부(412)와 상기 토출 관로부(413)로 구성된 순환 관로(431)에 있어서, 밸러스트 탱크(402)의 바닥부로부터 끌어내어 상부로 되돌려 보내는 순환과정에서 펌프(P)를 운전하고, 상류측의 배출 밸브(V2U)와 하류측의 공급밸브(V1D)를 개방하는 동시에 상류측의 공급밸브(V1U)와 하류측의 배출 밸브(V2D)를 폐쇄해서 밸러스트수의 처리 운전을 행한다. 이 처리 운전은, 비교적 긴 항해중에 있어서 적당히 현미경 등으로 밸러스트수 중의 생식 미생물이나 세균을 체크하여 효과적으로 행해진다.

밸러스트수 처리부(440)의 제1 구성(441)에서는, 도 17에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 그 고속 수류 발생용의 고압 펌프(P1)를 밸러스트수 공급용의 펌프 (P)와 병렬로 설치하고, 밸러스트수 처리부(441)에 있어서 공급용 펌프(P)로부터 공급되는 밸러스트수를 처리한 후에 하류측의 토출 관로부(413)로 토출하도록 하고 있다.

밸러스트수 처리부(440)의 제2 구성(445)에서는, 도 18 및 도 20에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 그 고속 수류 발생 펌프를 밸러스트수 공급용의 펌프(P)로 구성하고 있고, 제2 구성의 밸러스트수처리부(445)에 있어서 천정판(445a)과 바닥판(445B)에 의해 상하가 막힌 3층의 원통벽(446A, 446b, 446c)(제3 원통벽 (446c)만 천정판(445a)에 대해서 간극을 취하고 있다)에 의해서 3개로 구획된 환상 유로 중의 중간의 제2 환상 유로(447b)에 밸러스트수를 상기 펌프(P)에 의해 고속류 H1로 공급하고, 제3 원통 내벽(446c)의 상단으로부터의 일류에 의해 강렬하게 낙하해서 유입하는(흐름 방향 변경부를 구성) 내측 중앙의 제3 환상 유로(447c)의 바닥으로부터 다른 펌프(P2)에 의해 중간 처리 밸러스트수를 흡입해서 토출구부가 있는 외측의 제1 환상 유로(447a)에 고속류(H1')로 공급하도록 하고 있어, 충격 작용과 전단 작용이 반복해서 가해진다. 제2와 제３ 원통벽(446b, 446c)에 제1 구성(441)의 슬롯(443d)이나 슬릿을 형성할 수도 있다.

밸러스트 탱크(402)에서는, 상기 밸러스트수 처리부(440)에 의해 처리된 밸러스트수에 대해서 발효균이 첨가되는 설비가 설치된다. 발효균을 첨가하는 설비로서, 락토바실러스 등의 발효균종을 수용한 종균조와, 당밀을 포함하는 영양물을 수용한 당밀 영양조와, 수조로부터 물이 공급되는 동시에 종균조로부터 발효균종을, 당밀 영양조로부터 당밀 영양분을 각각 공급받아 발효균을 대량으로배양하는 배양조와, 수조에 인접되어 물의 공급을 받는 동시에 배양조로부터 배양된 발효균의 공급을 받아 증가된 발효균을 일시 보관해 두고, 수중 펌프에 의해서 밸러스트 탱크(402)로 내보내는 발효균 공급조를 구비한 발효균 배양부가 준비된다. 물로서는 상기 밸러스트수 처리부(440)와 동일한 원리로 물의 클러스터를 미세 분쇄한 처리수를 이용할 수 있다.

발효균으로서는, 락토바실러스균 이외에 유산균이나 효모균이나 낙산균이나 납두균이 일반적으로 알려져 있지만, 나라에 따라서, 또 항구에 따라서 규제에 저촉되지 않는 것을 확인한 후에 채용되는 것은 말할 필요도 없다. 또 배양조와 발효균 공급조에는, 공생 관계를 취하는 광합성균이 첨가되면, 서로 필요로 하는 물질을 서로 공급해서 배양을 촉진시켜 주는 것 이외에, 광합성균은 부패균이 발생시키는 악취 물질을 영양원으로서 섭취해 주어, 다음에 설명하는 바와 같이 발효균이 증식력을 높인다. 즉, 광합성균은, 아미노산이나 미네랄이나 비타민 등의 우수한 영양분이 풍부하여 균체 자신이 유기 비료로서도 유용하지만, 부패 오니를 만나면 황산 환원균이 발생시키는 황화수소를영양원으로서 적극적으로 섭취할 뿐만 아니라, 유독 아민인 프트레신이나 카타베린, 또 발암 최기성의 디메틸니트로사민도 기 꺼이 기질로서 섭취해서 분해 제거한다. 미세 분쇄된 미생물등의 유기물의 경우는, 예를 들면 반경이 1mm인 구형상 유기물의 비(比)표면적이 0.00120m2/g에 불과했던 것이, 반경이 0.0001mm인 구형상으로 미세화되면, 비표면적은 12.0m2/g로 1만배나 되고, 따라서 1만배의 수의 발효균이 표면에 부착할 수 있어, 발효조나 발효 촉진조에 있어서 발효균을 효율적으로 대량으로 배양할 수 있다.

유사 테스트：시료 액체 중의 원생동물에 대한 밸러스트수 처리부와 발효균의 효과를 관찰했다.

밸러스트수와는 다르지만, 후지야마 식육 센터의 오니조로부터 채취한 미생물이나 세균 등이 생식한 시료 액체에 대해서 처리부(440)와 발효균의 효과를 확인했다(2004년 2월 9일). 오니조로부터 채취한 1m³의 오니를 물에 풀고, 처리부(445)에 의해 7시간에 걸쳐 미세 분쇄하고 나서 농도 20%의 발효균액을 넣고 교반하여 15℃에서 밤낮으로 발효시켰다.

항목 경과	미세분쇄처리전	처리후	발효균 첨가 1일 경과	발효균 첨가 2일 경과	발효균 첨가 3일 경과
눈으로 몸	오니는 갈색 상청액 투명	좌측과 동일	상청액에 거품 발생	좌측과 동일	좌측과 동일
취기	혈액 냄새	약간 감소	단 발효냄새	좌측과 동일	좌측과 동일
PH	6.8	6.3	5.2	5.4	5.7
기온/액온	2/15℃	좌측과 동일	4/16℃	-4/13℃	5/16℃
현미경으로 봄(원생동물)	포르테세라, 콜레라, 리토노터스(Lit onotus), 아르 셀라의 생존 있 음.	콜레라 움직임 둔하다. 그 이외에는 사멸	발효균 활성 좌측 동물은 사멸	좌측과 동일	좌측과 동일
플록	양호	1/5로 해체	분산	더욱 분산	좌측과 동
오니감소율	SS=0.95%	-	17.8	18.9	23.4

테스트 결과：시료 액체 중의 원생동물에 대한 밸러스트수 처리부와 발효균 의 살상 효과가 확인되었다.

실시형태 12

도 21에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 대표의 실시형태에 따른 하수 등의 유기물을 함유한 폐수의 처리 설비(501)는, 폐수 발생 현장으로부터펌프나 수두차에 의해 유기물을 함유한 폐수(WW)의 공급을 받아, 사전에 조대물 소양기나 스크린으로 쓰레기의 제거를 행하고 나서 모래 여과층(517)에서의 오염물 제거 및 침사를 행하는 사전 처리부로서의 침사조(510)와, 사전 처리 된 폐수의 공급을 받아, 수중 교반기(521)에 의해서 폐수를 교반하는 조정조(520)와, 이 조정조(520)로부터 그의 수중 펌프(P1)에 의해서 조정 폐수의 공급을 받는 동시에 후속부로부터의 부분 반송수의 공급을 받아 소정 유량을 폭기부(530)에 공급하는 유량계조(525)와, 소정 유량의 조정 폐수의 공급을 받는 동시에 발효균의 공급을 받아 부유 유기물을 접촉 산화와 발효균 처리를 행하는 폭기부(530)와, 폭기 처리된 폐수의 공급을 받아 pH조절이나 소독 등의 방수 처리를 해서 방수하는 방수부(540)로 이루어지는 폐수 처리 라인(A)과, 폭기부(530)의 바닥부로부터 오니 인발 펌프(P2)에 의해서 오니가 공급되는 오니 농축조(550)와, 이 오니 농축조(550)로부터 농축 오니의 공급을 받아 저장하고, 전부를 오니의 발효 처리를 위한 처리조(571)에 공급하도록 오니 저장조(555)로부터 오니 인발 펌프(P3)에 의해 오니가 공급되는 처리조(571)를 갖고, 이 처리조(571)로부터 고압 펌프(도시는 생략)에 의해 오니 수류를 흡인해서 적어도 8m/초의 고속 선회류를 일으키고, 그 고속 선회류의 적어도 전단 작용에 의해 공급 오니나 유기물을 수미크론 전후로 초미세화하는 오니 초미세화 장치(572, 580)로 이루어지는 오니 초미세화부(570)와, 이 오니 초미세화부(570)로부터 초미세화된 오니, 즉 오니의 세균 시체 세포막이 파괴되고, 세포질도 초미세화된 상태의 오니조를 함유한 수류가 공급되고, 발효균 배양 장치(595)로부터 발효균의 공급을 받아 발효를 촉진시켜 발효액을 상기 폭기부(530)에 공급하는 발효 촉진조(590) 로 이루어지는 오니 발효 처리 라인(C)을 갖고 있다. 종래는, 상기 오니 저장조(555)로부터 잔류 오니의 공급을 받아 오니의 탈수와 건조를 행하고 소각 처리했지만, 이를 위한 탈수 건조부(560)와 최종 처리부로서의 소각로(565)로 이루어지는 오니 소각 라인(B)은, 오니 초미세화와 발효 촉진에 의해서, 본 실시형태에서는 불필요하게 되었다.

침사조(510)는, 주조(主槽)(511)와, 그 내부에서 부유하는 조대물을 제거하는 조대물 소양기(512)와, 주조(511)에 인접한 보조조(513)와, 주조(511)의 위쪽에 설치되어, 보조조(513)내의 바닥부로부터 폭기 침수 블로어(514)로 부터의 공기 공급을 받아 폭기 교반 장치(515)에 의해 폭기 교반하면서 수중 펌프(516)에 의해 더러워진 폐수가 공급되는 모래 여과층(517)을 갖고 있다. 모래 여과층(517)의 모래는 정기적으로 교환된다.

폭기부(530)는, 바닥부의 오니 인발 펌프(P2)와 블로어(532)로부터의 공기 공급을 받아 폭기 교반하는 폭기 교반장치(533)와, 조(槽) 밖의 오니용 반송 유량 조정 장치(534)를 가짐과 동시에, 발효균에 의해 처리된 소각 잔사의 오니 및 유기물과 발효균을 포함한 발효액이 상기 발효 촉진조(590)로부터 공급되는 제1 폭기조 (531)와, 이것에 직렬로 배열되고, 바닥부의 오니 인발 펌프(P2)와 상기와 동일한 폭기 교반 장치(533)를 가짐과 동시에 출구에 막여과 장치(536)를 가진 제2 폭기조(535)로 구성되어 있다. 폭기부(530)에서는, 발효 촉진조(590)로부터 공급되어 오는 발효액 중의 대량의 발효균과 블로어(532)로부터의 기포에 의한 접촉 산화에 의해 폐물 중의 부유 유기물이 소각 처리된다. 또, 바닥부에 침하하여 축적하는 발광균 등의 세균 시체의 오니는 오니 인발 펌프(P2)에 의해 인발되어 오니 농축조(550)로 이송되지만, 제2 폭기조(535)로 부터의 것은 반송 유량 조정 장치(534)에 의해 일부 제1 폭기조(531)로 되돌려 보내진다. 따라서, 오니 농축조(550)에 소정량 만큼 이송되는 오니는, 대부분이 가장 축적률이 큰 제1 폭기조(531)로 부터의 것이지만, 부족하게 된 경우에 반송 유량 조정 장치(534)에 의해 제2 폭기조(535) 로부터의 것이 부가된다. 유기물이나 오니가 처리되어 없어진 중간 폐수는, 막여과장치(536)를 거쳐서 여과되고 나서 제1 폭기조(531)로부터 제2 폭기조(535)로 이송된다. 제2 폭기조(535)로부터는, 방수부(540)에 처리가 완료된 물로서 이송된다. 계량조(525)이후의 폐수의 이송은, 계량조(525)로의 압입 헤드에 의해 행해진다.

방수부(540)는, 바닥부에 처리수인발 펌프(P4)를 갖고, 이 펌프(P4)에 의해 처리가 완료된 물을 역세수로 해서 막여과장치(536)에 공급하고, 정기적으로 또는 차압에 따라서 자동적으로 막여과장치(536)를 역세정 한다. 또, 수면 가까이에 pH계(541)와 pH 조절 장치(542)와 소독약 주입 장치(543)를 갖고 있어, 처리가 완료된 물(0W)의 하천으로의 방류를 가능하게 하고 있다.

오니조로서 준비되어 있는 오니 농축조(550)에는, 제1 폭기조(531)로부터의 오니 인발 펌프(P2)에 의한 오니와, 제2 폭기조(535)로 부터의 오니 인발 펌프(P2)에 의한 제1 폭기조(531)의 반송 유량 조정 장치(534)를 경유한 양 조정용 오니가 공급된다. 오니 농축조(550)에서는, 블로어(551)로부터 공급되는 공기력을 이용해서 에어 리프트(552)에 의해 유동성이 풍부한 오니를 오니 저장조(555)에 공급한다. 오니는, 여전히 폐수를 충분히 포함하고 있어, 일반적인 원심 펌프로 이송할 수 있을 정도로 유동성이 풍부하다. 오니 저장조(555)로 부터는 모든 오니가 처리조(571)로 보내져, 후술하는 바와 같이 발효균에 의한 오니 소각 처리를 받는다. 오니는, 모두 발효균에 의해 소각되는 것이 판명되었기 때문에, 오니 저장조(555)로부터 펌프(P5)에 의해 탈수 건조부(560)의 탈수기(561)로 이송되고, 응집제 주입기(562)로 부터의 응집제에 의해서 응집되고 나서, 열풍 건조기(565)에 벨트 컨베이어(564)에 의해 반송되어, 소각로(567)에서 소각될 필요가 없어졌다. 따라서, 열풍 건조기(565)의 배기부의 냄새제거 장치(566)도 필요 없게 되었다.

오니 초미세화부(570)는, 처리조(571)와 초미세화 장치(572, 580)로 구성되어 있다. 제1 형태의 초미세화 장치(572)는, 도 22에 나타내는 바와 같이, 처리조(571) 내부의 고압 수중 펌프(도시 생략)에 의해 고속도로 공급되는폐수의 수류(W1)는, 본 장치 케이싱(573)의 내부에 있어서 통벽(574)에 의해 한정된 통벽(576) 내부로 공급되고, 또 통벽(574) 의 외측의 환상 유로(575) 내에 또 고압 제2 펌프(2P)에 의해서 고속의 수류(W2)가 적어도 8m/초, 바람직하게는 30m/초 이상의 유속으로 공급되어, 흐름 방향 변경부에서의 충격력, 통벽면에서의 전단력 및 캐비테이션 작용에 의해 물의 클러스터를 초미세화하는 동시에 수류 중의 오니, 즉 오니의 세균 시체를 수미크론 전후로 초미세화해서 세균 세포막을 파괴하고 수류에 함유시키고 나서 처리수(W3)로서 물배출부(579)로부터 처리조(571)로 되돌려 보낸다.

상기 제1 형태의 오니 초미세화 장치(572)는, 그의 케이싱(573)의 외벽(573a)을 원통형으로 형성하고, 그의 케이싱 내부에 동심형상으로 내부 원통벽(574)을 격설하고, 내부 원통벽(574)의 하단을 케이싱 바닥벽(573b)에 결합하고 또한 케이싱 천정벽(573c)에 대해서 간극(C)를 형성함으로써, 원통형 외벽(573a)와 내부 원통벽(574)으로 형성한 환상 유로(575)와 내부 원통벽(574)의 통벽(576)으; 내부를 간극(C)을 거쳐서 연통하고 있다. 또, 처리조(571)의 내부의 고압 수중 펌프에 의해 공급되어 오는 오니를 함유한 고속 수류(W1)를 제1 물도입부의 케이싱천정벽(573c)의 중앙부로부터 내부 원통벽(574)의 내부(576)로 공급하고 있다. 그 다음에, 본 장치(572)는, 내부 원통벽 내부(576)의 하부로 부터 제2 펌프(2P)에 의해 흡인되고 고속도로 토출되어 형성되는 제2 고속도 수류(W2)를 케이싱 외벽(573a)의 하부에 설치한 제2 물도입부(577)로부터 환상 유로(575)에 대략 접선 방향에서 공급하고, 그 다음에 내부 원통벽(574)의 상단의 간극(C)으로부터 그의 내부(576)로 급격하게 떨어뜨려 케이싱 바닥벽(573b)과 격돌시키도록 하고 있고, 이렇게 해서, 환상 유로(575)와 내부 원통벽 내부(576)에 걸쳐서 형성한 순환 유로에 있어서 상술한 바와 같은 작용에 의해 물클러스터를 초미세화하는 동시에 수류 중의 오니와 유기물을 초미세화하여, 초미세 오니와 유기물을 함유한 처리수(W3)를 케이싱 외벽(573a)의 상부에 설치한 물배출부(579)에 있어서 환상 유로로부터 일부분 끌어내어 처리조(571)로 되돌려 보낸다.

또 수류(W2)를 반복해서 순환 유로에 통과시키는 비율은, 간극(C)를 크게 하거나 물배출부(579)에 있어서의 물배출량을 줄이거나, 오니를 함유한 폐수 도입량을 늘리는 것에 의해, 또 그들을 복합적으로 조합해서 높일 수 있고, 반복해서 순환하는 비율을 저하시키는 경우는, 그들의 반대의 조절을 행한다. 케이싱(573)은, 바닥벽(573b)을 2단으로 분리하고 있지만, 바닥벽(573b)를 내부 원통벽(574)의 하단 레벨로 통합할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 통벽끼리가 접촉하지 않고 유통 횡단면이 거의 변화가 없는 유로(575)를 형성할 정도로 편심형상으로 내부원통벽(574)을 설치할 수도 있다. 또한, 케이싱 외벽(573a)이나 내부 원통벽(574)은, 평탄부 등의 곡률 변경부를 부분적으로 가지거나, 내부 원통벽(574)에 세로로 긴 슬릿을 형성할 수 있어, 해당 부분에서의 충격력이나 전단력을 높이도록 구성할 수 있다.

제2 형태의 처리수 공급 장치(580)는, 도 23에 나타내는 바와 같이, 케이싱(583)의 외벽(583a)을 원통형상으로 형성하고, 그 케이싱 내부에 동심형상으로 중간 원통벽(584A)과 내부 원통벽(584B)의 2개를 격설하고, 중간 원통벽(584A)의 상단을 케이싱 천정벽(583c)에, 하단을 케이싱 바닥벽(583b)에 결합해서 외부 환상 유로(585A)를 형성하고, 내부 원통벽(584B)의 하단을 케이싱 바닥벽(583b)에 결합하고 또한 케이싱 천정벽(583c)에 대해서 간극(C)를 형성하는 것에 의해, 중간 원통벽(584A)과 내부 원통벽(584B)으로 형성한 중간 환상 유로(585B)와 내부 원통벽내부(586)를 간극(C)를 거쳐서 연통하고 있다. 또, 물도입부 중의 제1 물도입부(581)에 있어서, 장치(580) 근처에 배치한 제1 고압 펌프(1P)에 의해 처리조(571) 의 내부의 오니를 함유한 폐수(w)를 흡인해서 발생한 제1 고속도 수류(W0)가 공기 도입부의 이젝터(582)에 공급되고, 거기서 공기(A)가 제1 고속도 수류(W0)에 기포로서 도입되고, 이 기포가 도입된 고속도 수류(W1)는 중간 환상 유로(585B)에 접선 방향에서 공급되고, 그 다음에 내부 원통벽(584B)의 상단으로부터 그의 내부(586)로 급격하게 낙하되어 케이싱 바닥벽(583b)과 격돌시키고, 또 상기 내부 원통벽 내부(586)로부터 제2 고압 펌프(2P)에 의해 흡인되고 고속도로 토출되어 형성되는 제2 고속도 수류(W2)가 제2 도입부(587)로부터 외부 환상 유로(585A)에 접선 방향에서 공급되도록 하고 있다. 본 장치(580)는, 또 외부 환상 유로(585A)를 제1 펌프 (1P)의 흡인측에 관로(p)를 거쳐서 접속해서 형성되는 순환로에 수류(W1, W2)가 반복해서 흐르게 되도록 하고, 이 순환로를 이루는 중간 환상 유로(585B) 및 외부 환상 유로(585A)에서의 전단 작용과 캐비테이션 작용과, 케이싱 바닥벽(583b) 로의 격돌에 의해 물의 클러스터가 초미세화되는 동시에 수류 중의 오니 및 유기물이 초미세화되어, 초미세 기포를 함유한 처리수(W3)가 물배출부(589)에 있어서 외부 환상 유로(585A)로부터 일부분 끌어내어져 처리조(571)로 되돌려 보내진다.

또, 수류(W1, W2)를 반복해서 순환하는 비율은, 간극(C)를 크게 하거나, 물배출부(589)에 있어서의 물배출량을 줄이거나, 제1 물도입부(581)에 있어서의 물도입량을 늘리거나, 제1 펌프(1P)의 흡인측의 밸브(V1)을 조이는 동시에 관로(p)의 밸브(V2)를 크게 열고, 또 그들을 복합적으로 조합해서 높일 수 있으며, 반복해서 순환하는 비율을 저하시키는 경우는, 그들의 반대의 조절을 행한다. 케이싱(583)은, 바닥벽(583b)을 2단으로 분리하고 있지만, 바닥벽(533b)을 중간과 내부의 원통 벽(584A, 584B)의 하단 레벨로 통합할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 통벽끼리가 접촉하지 않고 유로(585A, 585B)를 형성할 정도로 편심형상으로 중간과 내부의 원통벽(584A, 584B)을 설치할 수도 있다. 케이싱 외벽(583a)이나, 중간과 내부의 원통벽(584A, 584B)은, 평탄부 등의 곡률 변경부를 부분적으로 가지거나, 중간과 내부의 원통벽(584A, 584B)에 세로로 긴 슬릿을 형성하거나 할 수 있어, 해당 부분에서의 충격력이나 전단력을 높이도록 구성할 수 있다.

초미세화된 오니와 유기물을 함유한 폐수는, 도 20에 나타내는 바와 같이, 펌프(P6)에 의해 처리조(571)로부터 발효 촉진조(590)로 이송된 후에, 발효 촉진조(590) 내에서는, 발효균 배양 장치(595)로부터 대량의 발효균이 공급되고, 기포도 초미세화되어 대량으로 포함해서 용해 산소량이 많은 폐수 중의 초미세 오니에 대해서 접촉 산화와 호기성 발효가 비약적으로 촉진되어, 오니와 유기물이 대량으로 처리된다. 발효 촉진을 3일간에 걸쳐 행하는 배치(batch) 방식이 바람직하지만, 연속 운전도 가능하다. 발효균 배양 장치(595)는, 락토바실러스 등의 발효균종을 수용한 종균탱크(596)와 당밀을 포함하는 첨가물을 수용한 첨가물 탱크(597)와, 상수의 공급을 받아, 고압 펌프(P9)에 의해 발생된 고속 수류의 충격력과 큰 수류 속도차에 의한 전단력과 기포 파열의 초음파에 의해서 물의 클러스터를 미세화하는 물 초미세화 장치(598)(상기 초미세화 장치(572, 580)의 구조를 취할 수 있다)과, 종균탱크(596)로부터 발효균종이, 첨가물 탱크(597)로부터 첨가물이, 물 미세화 장치(598)로부터 초미세화된 클러스터의 물이 각각 공급되어 발효균을 대량으로 배양하는 발효균 종균의 배양 탱크(599)로 구성되어 있다. 배양 발효균은 펌프(P10)에 의 해 상기 발효 촉진조(590)에 공급된다. 발효균으로서는, 현지에서 채취한 락토바실러스, 유산균, 효모균, 낙산균, 납두균 등이 일반적으로 첨가되며, 또한 공생 관계를 취하는 광합성균도 첨가된다. 광합성균은, 발효균과 서로 필요로 하는 물질을 서로 공급해서 배양을 촉진시켜 준다.

이상의 설명에서 명확한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 고속 선회류, 바람직하게는 적어도 8m/초, 보다 바람직하게는 30~50m/초 정도의 고속 선회류에 의해 공급 오니를 수미크론 레벨까지 미세화하는 것에 의해 발효의 촉진을 도모하는 것이지만, 상기 미세화 처리가 행해지지 않는 경우와 비교하면, 본 발명에서는 최종적으로 오니가 소멸하는 효과가 얻어진다. 종래의 미세화 처리를 행하지 않는 경우에는 소각 처리가 필요했던 것에 비해서, 현저한 오니 감용(減容) 처리를 실현할 수 있다.

Claims (12)

1. 유기물 입자 함유 슬러리(slurry) 중의 유기물 입자를 미립화하는 장치로서, 상기 장치가,

   동심형상으로 2층 이상의 원통벽을 갖고, 서로 이웃하는 원통벽 사이에 환상(環像) 유로를 설치한 원통형상 용기와,

   환상 유로에 접선 방향으로 가압수를 주입해서 원주 방향의 고속 수류를 만드는 물 분출 장치와,

   상기 서로 이웃하는 어느 한쪽의 원통벽에 배치해서 유기물 입자 함유 슬러리를 상기 고속 수류 중에 공급하는 공급 노즐을 포함하고,

   고속 수류 중에서 상기 유기물 입자를 전단해서 미립화하되,

   환상 유로내의 고속 수류에는, 반경방향에 있어서의 유속차 또는 상하 위치에 있어서의 유속차를 마련하여, 유기물 입자를 전단 작용에 의해 미립화하며,

   상기 공급 노즐이 슬롯형상 노즐이고,

   상기 슬롯형상 노즐이 환상 유로를 이루는 내측의 원통벽에 고정되어, 상기 원통벽의 내측에 슬러리 공급구를 설치하고,

   상기 환상 유로에 고속 수류의 일부를 배출하는 배출구를 설치하는 것을 특징으로 하는 유기물 입자의 미립화장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬롯형상 노즐이, 상기 노즐을 통해서 슬러리를 환상 유로 중의 고속 수류 중에 공급하는 방향을 고속 수류에 대향하도록, 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 미립화 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   물 분출 장치가, 물을 가압 공급하기 위한 급수 펌프와, 이 급수 펌프에 접속되어, 환상 유로에 선단이 개구된 토출구를 포함하는 물 분출관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미립화 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   슬롯형상 노즐이 환상 유로를 이루는 외측의 원통벽에 고정되고,

   원통형상 용기가, 상기 외측의 원통벽을 둘러싸고 또한 슬러리 공급구를 설치한 최외측 원통벽을 포함하고,

   환상 유로내의 고속 수류의 일부를 물 분출 장치로 되돌려 보내는 순환로를 설치한 것을 특징으로 하는 미립화 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   환상 유로를 이루는 내측 원통벽에는 회수용의 슬롯을 설치하고, 내측 원통벽의 내부에는 배출구를 접속하는동시에, 내측 원통벽의 내부에 상기한 순환로가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 미립화 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    환상 유로를 이루는 서로 이웃하는 상기 원통벽 중의 어느 한쪽은 수직축주위에 회전 가능하게 축 지지되고, 상기 원통벽에는 상기 원통벽을 회전시키는 회전 구동 수단을 접속하고, 상기 원통벽의 상부에는, 축 주위로 돌출해서 환상 유로의 상부 수류를 회전 가속시키는 날개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 미립화 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 회전 구동 수단이, 원통벽 하부에 축 주위에 설치되어 고속 수류를 받아 회전하는 방사형상의 날개인 것을 특징으로 하는 미립화 장치.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 회전 구동 수단이 상기 장치에 고정된 전동 모터와, 원통벽에 상기 전동 모터의 회전력을 전동하는 전동 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 미립화 장치.

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