KR102309865B1 - 하수처리장의 하수협잡물 발효건조장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 협잡물을 포함하는 하수협잡물이 투입되는 수집실에 설치되어 생성되는 진동으로 하수협잡물이 수월하게 낙하되게 하는 바이브레이터가 구비된 저장호퍼; 상기 저장호퍼에서 배출되어 파쇄홀로 투입되는 하수협잡물이 소정의 크기로 파쇄 및 절단되는 절단체가 구비된 파쇄처리기; 상기 파쇄처리기를 통해 파쇄 및 절단된 하수협잡물이 발효실로 공급되어 자동운전에 의해 소정의 열로 가열되고 교반되는 발효를 통해 생성되는 기체와 발효잔재물이 상기 발효실 외부로 배출되는 발효건조기; 상기 발효건조에 설치되어 발효과정에서 생성된 기체가 응축기와 탈취기를 통과할 때 압력이 양압에서 음압으로 되어 기체에 포함된 암모니아와 황화수소 등의 악취가 제거되는 탈취제거기; 상기 발효건조기의 배출구 하단에 설치되어 배출되는 발효잔재물이 압롤박스로 이송되게 하는 잔재물처리기; 를 포함하여 이루어지는 구성과 방법으로 되어 하수협잡물에 포함된 유기물, 중금속 및 염분을 분해하는 효과가 있을 뿐만 아니라, 20-200℃의 고온 내성이 있어 고온의 운전 조건에서도 생존하여 산화발효 활성을 유지할 수 있어 수분 제거가 빨리 되며, 감량효과와 탈취효과가 있다.

Description

하수처리장의 하수협잡물 발효건조장치 및 방법{Apparatus and method for fermentation and drying of sewage impurities in sewage treatment plant}

본 발명은 각 하수처리장의 하수협잡물을 파쇄, 발효, 건조하는 중에 감량화시키고 특히 그 처리작업 시에 발생되는 악취를 효과적으로 탈취 및 제거할 수 있는 하수처리장의 하수협잡물 발효건조장치 및 방법에 관한 것이다.

통상, 하수협잡물은 수분을 많이 함유하고 있고, 또한 쉽게 부패되므로 악취발생이 심할 뿐만 아니라 함유된 수분으로 인하여 하수협잡물의 소각, 폐기작업 등 곤란한 여러 문제가 있다.

근래에 접어들면서 세계적으로 폐기물 문제가 사회적으로 문제화되고, 상기 폐기물의 소각 및 매립 처리과정 중에 2차 오염이 발생하면서, 폐기물의 성상 중에 가장 문제가 될 수 있는 하수 및 폐수 처리과정에서 발생하는 협잡물, 오니 등의 유기성 폐기물 처리에 관한 관심이 증가하게 되었다.

상기 협잡물이란 음식물 쓰레기, 머리카락, 물티슈, 플라스틱류 등의 다양한 형태의 이물질을 포함하고 있고, 이 협잡물 중에 음식물 쓰레기, 머리카락, 물티슈 등의 유기성 폐기물이 포함되어 있다.

상기 오니란 미생물을 이용한 하수 및 폐수 처리 과정에서 필연적으로 발생하는 미생물 유래 유기성 부산물로서, 주로 활성슬러지법에서 미생물이 폐수 중의 유기물을 섭취 분해하여 성장하게 되고, 이렇게 성장된 미생물은 응집되어 종말 침전지에서 침전되어 나오는 것을 오니라 한다.

상기 문제를 해결하기 위하여 하수협잡물을 효율적으로 발효, 건조, 분쇄 처리하고 이를 보조연료 등으로 활용할 수 있도록 한 하수협잡물 처리기술이 다양하게 안출되고 있으나 이들은 다음과 같은 단점을 가지고 있다.

즉, 종래의 하수협잡물 처리기는 대부분 하수협잡물을 분쇄, 발효, 건조시킴으로써 분쇄된 하수협잡물을 간편히 폐기 처리하거나 보조연료 등으로 이용할 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 종래 처리장치는 음식물쓰레기의 발효, 건조, 분쇄작업에 있어서 발효, 건조열량을 효율적으로 이용하지 못하여 에너지 낭비 요소가 많다.

특히 수분을 다량 함유하고 있는 하수협잡물을 연소 및 건조시키면서 발생하는 악취를 차단하지 못하여 이들 악취로 인하여 감량화 처리작업이 기피되는 등의 혐오적 기술로 인식됨으로써 결과적으로 하수협잡물 처리작업의 효율성과 작업성 등의 저해하는 요인으로 작용되어 이를 해결할 수 있는 새로운 하수협잡물처리 장치가 요구된다.

그리고 상기와 같은 악취발생을 방지하기 위하여 하수협잡물을 화학 적으로 처리하는 과정에서 약품이 투여되는 방법이 실시되고 있으나, 이는 악취발생방지를 위한 약품의 투입 등으로 하수협잡물의 처리비용이 고가로 소요되는 단점 등이 있었던 것이다.

따라서 하수협잡물 처리 업계에는 높은 열효율성으로 각종 쓰레기를 분말상으로 파쇄, 발효, 건조 처리토록 하며 특히, 발효, 건조 처리 시에 발생 되는 악취를 화학약품의 투입 없이 효과적으로 탈취, 제거하여 연료화가 가능하게 하는 등, 각종 유기성폐기물의 처리작업의 효율성 등을 도모하고자 하는 하수처리물 처리장치가 대한민국 특허청에 제10 - 0274067호(이하 선발명이라 함)으로 제안된 바 있는 데 이를 살펴보면 다음과 같다.

선 발명은 투입호퍼(21) 하측으로부터 건조유니트(3)의 믹서(31)상측 투입구 (32)측으로 설치되어 하수처리물을 송급하는 스크류콘베어(22)로 된 투입 유니트(1)와, 구동부(37)와 연동되는 회전축(41)상에 다수의 교반임펠러(42 , 42')가 설치된 드럼(4)과 드럼(4)하측에 설치되어 버너(34)로서 드럼(4)을 가열하는 가열실(33)로 구성되고 상기 가열실(33)에는 드럼(4)과 연통되는 열공급관(35)과 연소닥트(36)가 설치되며 드럼(4)상부에 탈취유니트(5)의 일측 방열기(6)와 연결되는 배기관(45)이 설치된 건조유니트(3)와, 캐스터(52)가 설치되어 이동 가능한 기대(51)상에 건조유니트(3)와 연결되는 방열기(6, 6')와 상기 방열기(6, 6')와 연결되는 탈취박스(7,7')로 구성되었다.

이와 같은 선 발명은 수분이 함유된 각종 하수처리물을 높은 열 효율성으로 분쇄, 발효, 건조하는 작업을 수행함과 동시에 상기 발효, 건조작업 중에 발생되는 배기가스의 악취요인을 화학적 약품처리 없이 제거, 탈취할 수 있게 되어 이의 연료화 등이 가능하게 되어 각종 하수협잡물 처리작업에 있어서 악취 발생방지로 이들 처리작업에 작용효율성과 편이성이 제공 되는 것이나, 유기성 폐기물에 포함된 염분 및 중금속을 처리할 수는 없는 단점이 있으며, 감량과, 악취 제거가 비효율적으로 이루어지는 문제점이 있었다.

등록특허 10-0274067호(2000.09.07. 등록 ) 등록특허 10-1209789호(2012.12.03. 등록) 등록특허 10-1238876호(2013.02.26. 등록)

본 발명의 목적은 각 하수처리장의 하수협잡물을 파쇄, 발효, 건조하여 감량화시키고 특히, 처리작업 시에 발생되는 악취를 효과적으로 탈취, 제거할 수 있는 장치를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 각종 하수협잡물에 포함된 유기물, 중금속 및 염분을 분해하고자 하며, 20-200℃의 고온 내성이 있어 고온의 운전 조건에서도 생존하여 산화발효를 통하여 감량화하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 하수처리장 협잡물 발효건조장치는, 하수협잡물이 투입되는 수집실에 설치되어 생성되는 진동으로 하수협잡물이 수월하게 낙하되게 하는 바이브레이터가 구비된 저장호퍼; 상기 저장호퍼에서 배출되어 파쇄홀로 투입되는 하수협잡물이 소정의 크기로 파쇄 및 절단되는 절단체가 구비된 파쇄처리기; 상기 파쇄처리기를 통해 파쇄 및 절단된 하수협잡물과 협잡물이 발효실로 공급되어 자동운전에 의해 소정의 열로 가열되고 교반되는 발효를 통해 생성되는 기체와 발효잔재물이 상기 발효실 외부로 배출되는 발효건조기; 상기 발효건조에 설치되어 발효과정에서 생성된 기체가 응축기와 탈취기를 통과할 때 압력이 양압에서 음압으로 되어 기체에 포함된 암모니아와 황화수소 등의 악취가 제거되는 탈취제거기; 상기 발효건조기의 배출구 하단에 설치되어 배출되는 발효잔재물이 압롤박스로 이송되게 하는 잔재물처리기; 를 포함하여 이루어지는 구성을 제공함에 의하여 본 발명의 목적은 충분히 달성된다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 파쇄처리기는, 상기 파쇄처리기의 파쇄홀에 설치되는 절단체의 맞물림 회전에 의해 하수협잡물이 2cm 이하 크기로 파쇄 배출되게 구비되게 구성함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 발효건조기는 상기 발효실 내부에 교반체와 열공급체 및 산소공급체가 설치되고, 발효시간과 건조시간과 발효운전온도 및 건조온도가 자동으로 운전되는 발효프로그램이 입력된 조작창이 구비되게 구성함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서, 상기 발효건조기는, 상기 발효실의 외부 상단으로 발효과정 시 생성되는 악취가 포함된 수증기를 탈취기로 이동되게 하는 유도관이 설치되고, 상기 유도관에는 수증기가 응축되어 기체와 액체로 분리되게 하는 응축기가 구비되게 하여 액체는 상기 발효실 내부로 환류되고 악취가 포함된 기체는 탈취기로 이동되게 구성함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서, 상기 발효건조기의 응축기에 연결된 탈취기는, 상기 응축기의 유도관에 의해 순차적으로 제1탈취체와 제2탈취체 및 제3탈취체가 연결되게 구성함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서, 상기 잔재물처리기는, 상기 발효건조기의 배출구 위치에서 압롤박스 측으로 설치되는 이송체와, 상기 압롤박스에 연결되는 상기 이송체의 일단에 공압식으로 개폐되는 마개가 구비되되, 상기 이송체는 원통형 스크류관 또는 박스형 컨베이어벨트 중 어느 하나로 구성되게 함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서, 상기 탈취기의 제1탈취체는, 소정 크기의 탱크 내부 상하단에 스크린 망이 각각 설치되고, 모래가 주성분으로 된 제1흡착층과 바이오여재로 된 제2흡착층이 구비되고, 상기 탱크의 상부에 샤워기, 하부에 드레인관이 구비되게 구성함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서, 상기 탈취제거기의 제2탈취체는, 소정 크기의 탱크 내부 상하단에 스크린 망이 각각 설치되고 모래가 주성분으로 된 제1흡착층과 활성탄과 흡착제로 된 제2흡착층이 구비되고, 상기 탱크 하부에 드레인관이 구비되게 구상함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서, 상기 탈취제거기의 제3탈취체는, 상기 제1탈취체 또는 상기 제2탈취체의 배기관에 연결되는 촉매관이 ‘U’형상으로 절곡되게 하여 절곡된 일측관로에 히터봉이 설치되게 하고 타측관로의 상,하단에는 스크린 망이 설치되게 하며, 상기 스크린 망 사이에 산화촉매제가 구비되며, 상기 타측관로 배출방향에 흡기용 팬이 설치되게 구성함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서, 상기 촉매관에는, 상기 히터시스템과 산화촉매제 사이에 온도센서가 더 구비되게 구성함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서, 상기 조작창은, 상기 발효건조기내에 구비된 교반체와 열공급체 및 산소공급체에 대한 전원공급을 기 입력되고 투입된 하수협잡물의 발효시간, 건조시간과 발효운전온도 및 건조온도에 따라 제어되게 하는 설정부, 타이머부 및 비교판단부, 표시부가 폐회로적으로 구비되어 연결된 발효운전프로그램으로 구비되게 구성함이 바람직하다.

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본 발명은 하수협잡물에 포함된 유기물, 중금속 및 염분을 분해하는 효과가 있을 뿐만 아니라, 30-200℃의 고온 내성이 있어 고온의 운전 조건에서도 생존하여 산화발효 활성을 유지할 수 있어 수분 제거가 빨리 되며, 감량효과와 탈취효과가 있다.

도 1은 본 발명의 하수처리장 협잡물 발효건조장치에 대한 개념도.
도 2는 본 발명 중 조작창에 대한 상태도.
도 3은 본 발명 중 바이오 필터를 적용한 탈취기의 단면도.
도 4는 본 발명 중 활성탄을 적용한 탈취기의 단면도.
도 5는 본 발명 중 산화촉매제를 적용한 탈취기의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 하수처리장 협잡물 발효건조방법에 대한 공정 개요도이다.

본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예는 예시하는 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상 세히 설명될 뿐만 아니라, 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 하수처리장 협잡물 발효건조장치에 대한 구조적 개념을 설명하기 위한 개념도이다.

먼저, 각 지역에서 수거되는 협잡물이 포함된 하수협잡물이 상측 투입구(101)를 통해 투여되고, 상기 투입구의 내부에 소정의 용적으로 된 수집실(110)에는 하수협잡물에 포함된 협잡물을 선별하기 위해 진동이 생성되는 바이브레이터(130)가 하단에 구비된 저장호퍼(100)가 구비된다.

상기 저장호퍼(100)는 콘 형상으로 제작하되 일일 처리량의 1~3배 용량의 크기로 수집실(110)이 형성되게 하고, 녹이 슬지 않는 금속 또는 녹 생성 방지용 코팅한 금속으로 제작되는 것이 요구된다.

상기 저장호퍼(100) 하단의 배출구(103)로 배출된 하수물과 협잡물을 소정의 크기로 파쇄 및 절단되는 파쇄처리기(200)가 구비된다.

상기 파쇄처리기(200)는 특수합금소재로 형성된 절단체(230)가 상호 맞물려 회전되게 한 것으로, 하수물 외에 협잡물인 금속재, 플라스틱재, 고무재, 부직포, 가죽재 등을 절단할 수 있으며, 그 크기는 1~3cm 정도의 크기로 파쇄되게 함이 요구된다.

상기 파쇄처리기(200)의 하단 위치에는 파쇄된 하수물과 협잡물이 소정의 상태로 발효 건조되게 하는 발효건조기(300)가 구비되게 한다.

상기 발효건조기(300)는 파쇄처리기(200)를 통해 소정 크기로 파쇄 및 절단된 하수물과 협잡물이 발효실(310)로 투입되어 자동운전에 의해 소정의 열로 가열되면서 교반 및 발효되는 상태가 된다.

상기 하수협잡물의 발효과정에서 생성된 기체와 발효잔재물은 상기 발효실(310) 하단에 구비된 배출구(303)로 배출된다.

따라서, 상기 발효건조기(300)에는 탱크형태를 이루는 발효실(310) 내부에 하수물과 협잡물을 발효시키기 위한 교반체(320)와 열공급체(330) 및 산소공급체(340)가 설치됨이 요구되고, 이들은 발효시간, 건조시간과 발효운전온도 및 건조온도 설정에 따라 자동으로 발효운전프로그램이 구동되는 조작창(350)과 전기적으로 연결되게 함이 요구된다.

도 2는 본 발명 중 조작창에 대한 상태를 나타낸다. 상기 조작창(350)은, 상기 발효건조기(300)내에 구비된 교반체(320)와 열공급체(330) 및 산소공급체(340)에 대한 전원공급이 미리 입력된 하수협잡물의 발효시간과 건조시간과 발효운전온도 및 건조온도에 따라 제어되게 하는 설정부, 타이머부 및 비교판단부, 표시부가 폐회로적으로 구비되어 연결된 발효운전프로그램으로 이루어진다.

상기 잔재물처리기(400)는, 상기 발효건조기(300)의 배출구(303) 아래 위치에 설치되는 이송체(410)와, 상기 이송체(410)에 의해 이송된 발효잔재물을 적재 보관 처리하는 압롤박스(420)로 이루어진다.

상기 이송체(410)는 원통형 스크류관 또는 박스형 컨베이어벨트로 된 구성 중 선택적으로 설치할 수 있으며, 상기 이송체(410)의 일단, 즉 압롤박스(420) 입구에 위치하는 일단에 공압으로 구동되는 개폐기가 설치되게 한다.

상기 발효건조기(300)의 발효실(310)에 투입된 하수협잡물의 발효과정이 종료되면 발효잔재물은 발효실(310)의 배출구를 통해 배출되어 이송체(410) 내부로 진입되어 마개에 까지 도달되고 모아질 때 이송력으로 압축되는 상태가 되므로 발효잔재물에 포함된 수분이 압출되어 총중량부에 대한 감량화를 이룰 수 있으며, 상기 이송체(410)의 개폐기가 열릴 때 압롤박스(420)내부로 낙하 적재되는 상태가 된다.

상기 발효건조기(300)의 발효실(310)에서 하수협잡물이 발효 건조과정이 진행되면 수증기가 발생되어 열과 함께 배기될 때 압력이 양압에서 음압으로 되므로 기체에 포함된 수분을 회수하는 응축기(370)를 발효실(310) 외부에 구비되게 한다.

이러한 응축기(370)에는 유도관(371)을 통해 암모니아와 황화수소 등의 악취가 제거되는 탈취기(500)와 연결되게 한다.

상기 발효건조기(300)의 응축기(370)에 연결된 탈취기(500)는, 상기 응축기(370)와 직렬 연결되는 제1탈취체(510)와 제2탈취체(530) 및 제3탈취체(550)로 이루어진다.

도 3은 본 발명 중 바이오 필터를 적용한 탈취기의 단면을 나타낸다. 상기 악취제거용 탈취기(500)의 제1탈취체(510)는, 소정 크기의 탱크(511) 내부 상,하단에 스크린 망(513)이 각각 설치되고 모래와 제올라이트가 주성분으로 된 제1흡착층(515)과 바이오여재로 된 제2흡착층(517)이 구비된다.

상기 탱크(511)의 상부에 샤워기(518), 하부에 드레인관(519)이 구비되며, 탱크(511)의 중간위치에 바이오여재의 상태를 항시 확인할 수 있는 점검창(512)이 구비된다.

상기 제1탈취체(510)는 발효건조기(300)의 유도관(371)이 탱크(511)의 하단으로 연결되어 악취가 포함된 기체가 탱크(511)로 유입되며, 정화되는 상태로 탱크(511)의 상단으로 배기되는 구조를 갖춘다.

도 4는 본 발명 중 활성탄을 적용한 탈취기의 단면상태를 나타낸다. 상기 악취용 탈취제거기(500)의 제2탈취체(530)는, 소정 크기의 탱크 내부 상하에 메쉬크기가 다른 2mm와 5mm인 스크린망(532,533)이 각각 설치된다.

그 위에 모래와 제올라이트가 주성분으로 된 제1흡착층(535)과, 흡착제, 활성탄이 주성분으로 된 제2흡착층(537)이 적층된 상태에서 메쉬크기가 2mm 인 또 하나의 스크린망(532)이 설치되게 한 상태에서 상기 탱크(531) 하부에 드레인관(539)이 구비되게 한다.

상기 제2탈취체(530)는 발효건조기(300)의 유도관(371) 또는 제1탈취체(530)의 유도관(371)이 탱크(531)의 하단으로 연결되어 악취가 포함된 기체가 탱크(531)로 유입되며, 정화되는 상태로 탱크(531)의 상단으로 배기되는 구조를 갖춘다.

도 5는 본 발명 중 산화촉매제를 적용한 탈취기의 단면상태를 나타낸다. 상기 탈취제거기(500)의 제3탈취체(550)는, 상기 제1탈취체(510) 또는 상기 제2탈취체(530)의 유도관(371)에 연결되는 촉매관(551)이 ‘U’자 형상으로 절곡 형성되게 하고, 절곡된 일측 관로에 히터시스템(553)이 설치되게 하고, 타측관로의 상,하단에 스크린망(555)이 설치되며, 상기 스크린망(555) 사이에 산화촉매제(557)가 충진 설치되게 한다.

상기 촉매관(551)에 설치된 히터시스템(553)과 산화촉매제(557) 사이에 온도센서(558)가 구비되고, 상기 촉매관(551)의 유도관(371)의 배출위치에 팬(559)이 더 구비되는 구성으로 이루어진다.

이와 같은 본 발명의 하수처리장 협잡물 발효건조장치는 하수협잡물을 발효를 통해 분해함으로 인한 감량화에 중점을 두고, 배기되는 가스에 포함된 악취를 제거함에 중점이 있다.

도 6는 본 발명에 따른 유기성 폐기물 감량화 방법 공정 개요도이다. 수집된 하수협잡물과 미생물 제제를 건조발효장치의 저장호퍼(100)에 투입하여 바이브레이터(130)에 의한 진동으로 선별되는 상태를 거치고, 파쇄 처리기(200)로 이동되어 하수협잡물에 포함된 협잡물이 절단체(230)에 의해 1~4cm 크기로 파쇄 되게 하는 발효준비단계(단계 1)를 거친다.

발표준비단계를 거친 하수협잡물을 발효건조기(300)의 발효실(310)로 공급하는 상태에서 발효실(310) 내부로 산소공급체(340)를 통해 공기를 주입 하며 교반속도는 약 2-10 rpm 속도로 운전 교반하면서 20-200℃의 온도로 운전하는 발효단계(단계 2)가 진행되게 한다.

이러한 발효과정에서 투입된 하수협잡물의 주성분의 종류에 따라 적절한 발효 시간과, 교반속도와, 교반온도 등을 조작창(350)을 통해 설정할 수 있다.

상기 발효단계에서 발효실(310)에서는 발효과정에 의해 가스 및 수증기가 발생되며 발효실(310)에 연결된 유도관(371)을 통해 응축기(370)로 포집되는 상태가 되므로 응축기(370)에서 필터링되어 수증기에서 응축수와 가스가 포함된 기체로 분리되는 분리회수단계(단계 3)가 진행된다.

상기 단계 1 내지 단계 3의 처리가 진행이 완료되면 발효잔재물이 발 효실(310) 내부에서 외부로 배출되는 배출단계(단계 4)가 진행된다.

이처럼 하수협잡물이 1단계에서 4단계를 거치는 동안 최초 하수협잡물 에 포함되었던 수분이 제거되어 배출되는 4단계의 발효잔재물의 중량은 15-25% 수준으로 감량화되는 상태가 된다.

상기 3단계 즉 발효단계에서 발효실(310) 내부에서 발생되어 응축기 (370)에서 포집된 기체는 응축기의 열교환작용으로 일부의 기체는 액체로 환원되어 발효실(310)로 회수되는 상태가 된다.

나머지 기체에 포함된 악취와 수증기는 탈취장치(Bio-Filter + 활성탄흡 착장치 + 촉매산화장치 )를 통과 후 팬을 통하여 외부로 배출되는 탈취증발단계를 이행하게 된다.

본 발명에 따르면 하수협잡물의 발효처리방법은 1회당 약 10-20시간 운전하여, 유기성 폐기물 처리를 완료할 수 있다.

본 발명에 따른 하수처리장에서 하수협잡물 발효처리방법은 상기에서 기술한 바와 같이 20-200℃의 고온에서 운전함에 따라서 수분 제거에 필요한 시간을 현저히 단축할 수 있는 효과가 있는데, 이는 본 발명에 따른 미생물 제제의 고온 내성이 있기에 가능하고, 종래 알려진 고온 내성이 없는 미생물 제제를 사용할 경우에는 고온에서 운전할 수 없다.

상기 하수처리장에서 하수협잡물 발효처리방법은 중금속 및/또는 염분 을 더 포함할 수 있고, 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리방법은 중금속 및 염분을 분해하는 효과가 있다.

이는 본 발명에 따른 미생물 제제가 중금속 및 염분을 분해하는 효과가 있기에 가능하다.

본 발명에 따른 미생물 제제에 의한 유기물, 중금속, 염분의 제거 원리 는 상술한 바와 같다.

본 발명에 따른 처리방법에 있어서, 상기 단계 1은 유기성 폐기물과 본 발명에 따른 미생물 제제를 건조발효장치에 투입하는 단계이다. 구체적으로, 유기성 폐기물 100 중량부 대비 미생물 제제 0.1-1 중량부 투입할 수 있다.

본 발명에 따른 처리방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 교반하면서 20-200℃의 온도로 운전하는 단계이다.

20-200℃의 고온에서 운전함에 따라 수분 제거에 소요되는 시간을 종래 미생 물 이용 처리방법 대비 현저히 단축할 수 있다.

이는 본 발명에 따른 미생물 제제가 갖는 고온 내성 때문에 가능하다. 한편, 단계 2에서는 미생물에 의한 호기성 산화발효반응이 발생하므로 미생물 제제의 함수율을 15-45% 수준을 유지하도록 운전하는 것이 바람직하다.

여기서, 교반속도는 약 2-10 rpm 속도로 운전되게 함이 바람직하다. 본 발명에 따른 처리방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하는 단계이다.

구체적으로, 상기 가스는 유기물 및 염분의 산화발효반응으로 인해 발생하는 가스로, 분리되는 응축수에 포함될 수 있어 이를 액상 비료로 사용할 수 있는 것이다.

액상 비료를 사용하지 않는다면 하폐수 처리장에 별도의 수 처리 없이 폐기할 수 있는데, 상기 응축수의 생화학적 산소요구량(BOD)은 200 ppm 이하, 화학적 산소요구량(COD)은 150ppm 이하, 총질소(TN)는 150ppm 이하, 염분 농도는 50 ppm 이하로서 일반 하수 기준치를 만족한다.

본 발명에 따른 처리방법에 있어서, 상기 단계 4는 상기 단계 1 내지 단계 3의 처리가 끝난 잔재물을 배출하는 단계이다.

단계 1에서 투입한 하수협잡물 총 중량 대비 잔재물의 중량은 15-25% 수준으로 감량화 될 수 있다. 상기 잔재물은 유기질 퇴비로서 사용하기 위한 법적 기준치를 만족한다.

<제조예 1> 미생물 제제의 제조

단계 1: 참나무, 소나무, 물푸레나무, 오동나무 및 왕겨 각각 100 중 량부에 호열성 미생물을 각각 0.5중량부를 접종하였다.

상기 참나무, 소나무, 물푸레나무 및 오동나무는 30㎝로 절단하여 사용하였다.

호열성 미생물이 접종된 참나무, 소나무, 물푸레나무, 오동나무 및 왕 겨를 불을 끈 상태의 불가마에 7일 동안 두었다. 상기 불을 끈 상태의 불가마 의 온도는 110℃이다.

단계 2: 상기 불가마로부터 상기 호열성 미생물이 접종되고 불가마에 방치된 참나무, 소나무, 물푸레나무, 오동나무 및 왕겨를 꺼내고, 상기 불가마 에 공기구멍을 뚫어 불가마 안의 가스가 빠지게 한 후 호열성 미생물이 접종 된 진흙을 24시간 동안 넣어 두었다.

진흙에 접종한 호열성 미생물은 상기 나 무에 접종한 호열성 미생물과 동일한 종류의 호열성 미생물을 사용하였다.

상기 진흙 100중량부에 호열성 미생물 15중량부를 접종하였다. 상기 진흙은 여름철 논에 있는 진흙을 사용하였다.

단계 3: 상기 호열성 미생물이 접종되고 불가마에 방치된 참나무, 소나 무, 물푸레나무, 오동나무 및 왕겨 각각에 상기 호열성 미생물이 접종되고 불 가마에 방치된 진흙을 중량비 2:1의 비율로 배합하였다.

단계 4: 상기 호열성 미생물이 접종되고 불가마에 방치된 진흙과 배합 된 상기 호열성 미생물이 접종되고 불가마에 방치된 참나무, 소나무, 물푸레 나무, 오동나무 및 왕겨 위에 제1 볏짚을 덮어 주고 50℃에서 30일 동안 발효 시켰다.

단계 5: 상기 발효된 참나무, 소나무, 물푸레나무, 오동나무 및 왕겨를 중량비 2:1:1:1:2로 혼합하여 발효물을 제조하였다.

단계 6: 황토와 제2 볏짚을 중량비 1:10으로 혼합 후 7일 동안 폭기 조에서 산소를 공급하면서 20℃에서 숙성하여 숙성물을 제조하였다.

단계 7: 상기 숙성물 100 중량부에 상기 발효물 15중량부를 혼합하고 3℃의 저온으로 폭기조에서 60일 동안 숙성하여 원조 미생물을 제조하였다.

단계 8: 상기 원조 미생물 100 중량부에 옻순 0.3 중량부, 녹차잎 0.3 중량부 및 대나무줄기 0.3 중량부를 혼합하고 3℃에서 60일 동안 저온 숙성 하여 제1 미생물 제제를 제조하였다.

상기 원조 미생물 100 중량부에 당귀잎 0.3 중량부, 두충줄기 0.3 중량부 및 은행열매 0.3 중량부를 혼합하고 3℃에서 60일 동안 저온 숙성하여 제2 미생물 제제를 제조하였다.

상기 원조 미생물 100 중량부에 쑥잎 0.3 중량부, 뽕잎 0.3 중량부 및 상사화줄기 0.3 중량부를 혼합하고 3℃에서 60일 동안 저온 숙성하여 제3 미 생물 제제를 제조하였다.

상기 제1 미생물 제제, 제2 미생물 제제, 제3 미생물 제제를 중량비 1:1:1로 혼합한 제4 미생물 제제 100 중량부에 대하여 제3 볏 짚 3 중량부를 혼합하고 폭기조에서 27℃의 온도에서 30일 동안 숙성한 후, 폭기를 끄고 10일 동안 정치한 후 상등수를 취해, 수탁번호 KFCC 11704P (Pseudomonas japonica EG-P01), 수탁번호 KFCC 11705P (Bacillus vietnamensis EG-B01), 수탁번호 KFCC 11706P (Curtobacterium oceanosedimentum EG-C01)로 각각 기탁된 미생물을 얻었다.

상기 제3 볏짚은 눈 밑에 30일 동안 쌓아 놓은 볏짚뿌리를 10㎝로 잘라서 사용하였다.

수탁번호 KFCC 11704P (Pseudomonas japonica EG-P01), 수탁번호 KFCC 11705P (Bacillus vietnamensis EG-B01), 및 수탁번호 KFCC 11706P (Curtobacterium oceanosedimentum EG-C01)는 1:5:4 중량비로 혼합하여 미생물 제제를 제조하였다.

상기 혼합한 미생물은 분말, 액상 및 다공성 PE 펠렛에 담지시킨 형태 로 각각 제조하여 사용하였다.

<실시예 1> 음식 폐기물의 처리

성남시 분당구에서 발생한 음식 폐기물 100 중량부와 제조예 1에서 제 조한 미생물 제제 0.2 중량부를 건조발효장치에 투입한 다음, 건조발효장치 내 부로 공기를 주입하며 100±5℃의 온도로 운전하며 발생하는 가스 및 수증기 를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하였다.

여기서, 미생물 제제의 함수율은 약 30-40% 수준을 유지하며 약 30일 동안 운전하여 처리를 종료하고, 잔재물은 5일 간격으로 총 투입량의 20%씩 배출하였다.

음식 폐기물 처리가 완료된 후 대략 80-85% 감량화가 이루어진 것을 확인하였다.

<실시예 2> 하수 협잡물의 처리

하수 협잡물 100 중량부와 제조예 1에서 제조한 미생물 제제 0.2-0.5 중량부를 건조발효장치에 투입한 다음, 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 120±5℃의 온도로 운전하며 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하였다.

여기서, 미생물 제제의 함수율은 약 20-40% 수준을 유지하며 약 60일 동안 운전하여 처리를 종료하고, 잔재물은 5일 간격으로 총 투입량의 20%씩 배출하였다.

하수 협잡물 처리가 완료된 후 대략 80-85% 감량화가 이루어진 것을 확인하였다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100 : 저장호퍼 101 : 투입구 103 : 배출구
110 : 수집실 200 : 파쇄처리기 210 : 파쇄홀
230 : 절단체 300 : 발효건조기 303 : 배출구
310 : 발효실 320 : 교반체 330 : 열공급체
340 : 산소공급체 350 : 조작창 370 : 응축기
371 : 유도관 400 : 잔재물처리기 410 : 이송체
420 : 압롤박스 500 : 탈취제거기 510 : 제1탈취체
511 : 탱크 512 : 점검창 515 : 제1흡착층
517 : 제2흡착층 519 : 드레인관 530 : 제2탈취체
531 : 탱크 535 : 제1흡착층 537 : 제2흡착층
550 : 제3탈취체 551 : 촉매관 553 : 히터시스템
555 : 스크린망 557 : 상화촉매제 558 : 온도센서
559 : 팬

Claims (12)

1. 협잡물을 포함하는 하수협잡물이 투입되는 수집실에 설치되어 생성되는 진동으로 하수협잡물이 쉽게 낙하되게 하는 바이브레이터가 구비된 저장호퍼;
   상기 저장호퍼에서 배출되어 파쇄홀로 투입되는 하수협잡물이 소정의 크기로 파쇄 및 절단되는 절단체가 구비된 파쇄처리기;
   상기 파쇄처리기를 통해 파쇄 및 절단된 하수협잡물이 발효실로 공급되어 자동운전에 의해 소정의 열로 가열되고 교반되는 발효를 통해 생성되는 기체와 발효잔재물이 상기 발효실 외부로 배출되는 발효건조기;
   상기 발효건조에 설치되어 발효과정에서 생성된 기체가 응축기와 탈취기를 통과할 때 압력이 양압에서 음압으로 되어 기체에 포함된 암모니아와 황화수소 등의 악취가 제거되는 탈취제거기;
   상기 발효건조기의 배출구 하단에 설치되어 배출되는 발효잔재물이 압롤박스로 이송되게 하는 잔재물처리기; 를 포함하되,
   상기 파쇄처리기는, 상기 파쇄처리기의 파쇄홀에 설치되는 절단체의 맞물림 회전에 의해 하수협잡물이 2cm 이하 크기로 파쇄 배출되게 구비된 것을 특징으로 하고,
   상기 발효건조기는, 상기 발효실 내부에 교반체와 열공급체 및 산소공급체가 설치되고, 발효시간과 건조시간과 발효운전온도 및 건조온도가 자동으로 운전되는 발효프로그램이 입력된 조작창이 구비된 것을 특징으로 하고,
   상기 발효건조기는, 상기 발효실의 외부 상단으로 발효 과정시 생성되는 악취가 포함된 수증기를 탈취제거기로 이동되게 하는 유도관이 설치되고, 상기 유도관에는 수증기가 응축되어 기체와 액체로 분리되게 하는 응축기가 구비되게 하여 액체는 상기 발효실 내부로 환류되고 악취가 포함된 기체는 상기 탈취제거기로 이동되는 것을 특징으로 하고,
   상기 발효건조기의 응축기에 연결된 탈취제거기는, 상기 응축기의 유도관에 의해 순차적으로 제1탈취체와 제2탈취체 및 제3탈취체가 연결되게 한 것을 특징으로 하고,
   상기 탈취제거기의 제1탈취체는, 소정 크기의 탱크 내부 상하단에 스크린 망이 각각 설치되고, 모래와 제올라이트가 주성분으로 된 제1흡착층과 바이오여재로 된 제2흡착층이 구비되고, 상기 탱크의 상부에 샤워기, 하부에 드레인관이 구비되는 것을 특징으로 하고,
   상기 탈취제거기의 제2탈취체는, 소정 크기의 탱크 내부 상하단에 스크린 망이 각각 설치되고 모래와 제올라이트가 주성분으로 된 제1흡착층과 흡착제와 활성탄으로 된 제2흡착층이 구비되고, 상기 탱크 하부에 드레인관이 구비되는 것을 특징으로 하고,
   상기 탈취제거기의 제3탈취체는, 상기 제1탈취체 또는 상기 제2탈취체의 유도관에 연결되는 촉매관이 ‘U’형상으로 절곡되게 하여 절곡된 일측관로에 히터시스템이 설치되고, 타측 관로의 상,하단에는 스크린 망이 설치되며, 상기 스크린 망 사이에 산화촉매제가 구비되며, 상기 타측관로 배출방향에 흡기용 팬이 설치되게 하는 것을 특징으로 하고,
   상기 촉매관에는, 상기 히터시스템과 산화촉매제 사이에 온도센서가 더 구비되게 한 것을 특징으로 하고,
   상기 조작창은, 상기 발효건조기내에 구비된 교반체와 열공급체 및 산소공급체에 대한 전원공급을 기 입력된 투입된 하수협잡물의 발효시간과 건조시간과 발효운전온도 및 건조온도에 따라 제어되게 하는 설정부, 타이머부 및 비교판단부, 표시부가 폐회로적으로 구비되어 연결된 발효운전프로그램으로 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하되,
   상기 발효건조기에 하수협잡물 이외에 미생물 제제가 동시에 투입되되,
   상기 미생물 제제는, 수탁번호 KFCC 11704P으로 기탁된 미생물, 수탁번호 KFCC 11705P으로 기탁된 미생물 및 수탁번호 KFCC 11706P으로 기탁된 미생물인 것을 특징으로 하며, 기탁된 미생물은 각각 1:5:4 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하며,
   상기 발효건조기 내부로 공기를 주입하며 교반하면서 125℃의 온도로 운전되는 것을 특징으로 하며, 상기 하수협잡물 내에 포함된 유기물은 상기 미생물에 의해 산화발효반응에 의해 분해되는 것을 특징으로 하며,
   상기 하수협잡물에는 중금속 및 염분 중 1종 이상이 더 포함되어 상기 미생물에 의한 산화발효반응에 의해 분해되는 것을 특징으로 하는, 하수처리장의 하수협잡물 발효건조장치.
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4. 삭제
5. 삭제
6. 1항에 있어서,
   상기 잔재물처리기는,
   상기 발효건조기의 배출구위치에서 압롤박스 측으로 설치되는 이송체와, 상기 압롤박스에 연결되는 상기 이송체의 일단에 공압식으로 개폐되는 개폐기가 구비되되,
   상기 이송체는 원통형 스크류관 또는 박스형 컨베이어벨트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 하수처리장의 하수협잡물 발효건조장치.
   
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