축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치{Device of Manufacturing Bio-Fuel Made Of Solid Separated From Livestock Wastewater}

본 발명은 바이오 연료 제조 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 고효율적으로 축산폐수의 고액분리 공정을 이루도록 함과 아울러 좀더 효과적으로 고액 분리된 고형물을 이용해 바이오 연료 제품을 생산하여 자원화할 수 있도록 하는 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 최근 축산업이 대규모 기업화되면서 축산분뇨로 인하여 하천, 소호의 수질악화 및 부영양화를 초래하고, 특히 배출량의 대부분이 농지로 환원되어 국내의 협소한 농경지의 경우, 지하수 및 토양오염 등 환경 전반에 걸친 적절한 대처방안이 요구되며, 축산분뇨의 정화처리에 의한 오염물배출의 감량화가 절대적으로 필요한 실정이다.

축산폐수는 발생량은 적으나 고농도의 유기물 및 질소 성분을 함유하고 있어 처리에 많은 어려움이 있다. 특히 돼지돈사 폐수의 경우에 분뇨 성상은 함수율이 높고 고액분리가 어려운 슬러리(Slurry) 상태의 돈사가 대부분으로 적정 처리 방법의 정립이 필요한 실정이다.

축산폐수는 그 특성상 분(糞)과 뇨(尿) 및 세척수(洗滌水)가 혼합된 고농도 유기성의 슬러리(Slurry)로서 물리, 화학적 처리나 생물학적 처리 등의 단독공정으로는 현행 방류수질 기준을 만족시키기 어려우며 생물학적 처리 시 난점인 고밀도(1.01~1.02, 슬러리돈사 기준)와 고점도(4~8cp, 슬러리돈사 기준)로, 높은 처리효율을 유도하려면 입자상의 고형물 (TS, 36,000 ~100,000 ppm, 슬러리돈사 기준)은 전처리 공정에서 고액분리가 필수적으로 선행되어야 하는 특징이 있다.

일반적으로 축산폐수는 퇴비, 액비로 자원화하고 있으며, 일부 농가에서 자체정화처리, 지방자치단체에서 설치운영 중인 공공처리시설 유입 및 재활용업자에게 위탁 등으로 처리하고 있으나 사육농가에서 발생되는 분뇨의 취급 방법에 따라 크게 달라지며 이에 따라 발생량과 농도에 직접적인 영향을 미친다.

특히 축사의 종류, 구조, 분과 뇨의 분리 여부, 축사 청소방법, 세척수 량, 소독 등에 따라 발생 특성이 크게 다르다.

축산폐수의 수거형태는 분과 뇨의 분리방식에 따라 분리형과 미 분리형으로 나누고, 분리형은 인력수거로 스크랩퍼(Scrapper)식이라고 하며, 미 분리형은 슬러리(Slurry)식 이라고 한다. 사육관리상 편의성 때문에 축산폐수의 대부분은 슬러리 형태의 폐수로 배출되고 있는 실정이다.

축산폐수의 고액분리 기술은, 1)침적(Sedimentation), 2)기계적 분리(Mechanical separation, 비중분리 포함), 3)증발연못(Evaporation ponds, Lagoons), 4)탈수(Dehydration), 5)응집침전(Coagulation Flocculation) 등으로 나눌 수 있다.

축산분뇨 처리방식을 공정별로 분류하면, 1)무방류 방식 (분 :발효/퇴비화, 뇨: 정화처리 후/세척수, 소독수로 재활용), 2)퇴비화처리 방식 (자원화 : 혐기성발효/가스연료와 액비, 호기성발효/퇴비), 3)액상Compost 방식 (분뇨혼합/호기성발효/부숙화), 4)정화처리 방식 (물리, 화학 및 생물학적 처리/방류) 등으로 구분된다.

또한, 축산폐수처리의 소화방식은 축산폐수를 혐기성소화와 호기성소화의 조합방식으로, 혐기성소화 방식을 통해 바이오 가스 생성 및 가스 정제 과정을 통해 에너지로 이용하고, 호기성소화(폭기) 방식을 통해 액비, 퇴비를 생산하거나 또는 공공처리장을 통한 하수처리에 연계되도록 한다.

이처럼, 종래의 축산폐수 고액분리공정은 물리적 반응과 약품에 의한 화학적 반응으로 처리한 뒤 생물학적 처리로 퇴비 및 액비화하거나 고도처리로 방류하는 공정이 일반적인 축산폐수처리 방식이나, 축산폐수 양돈장의 경우 분과 뇨 및 세척수가 혼합 배출되는 슬러리 방식이 대부분으로 다량의 고형물을 함유하고 있어 일반 미생물의 존재가 어려워서 고형물 정화에 많은 시간이 소요되고 정화처리가 어려운 실정이다.

따라서, 고효율적으로 축산폐수의 고액분리 공정을 이루도록 함과 아울러 좀더 효과적으로 고액 분리된 고형물을 이용해 바이오 연료를 제품화할 수 있도록 하는 바이어 연료화 기술의 개발이 요구되고 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 좀더 상세하게는 고효율적으로 축산폐수의 고액분리 공정을 이루도록 함과 아울러 좀더 효과적으로 고액 분리된 고형물을 이용해 바이오 연료 제품을 생산하여 자원화할 수 있도록 하는 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치는 유입된 축산폐수를 집수하여 스컴류 및 슬러지를 분리하여 1차 처리하는 집수조; 상기 집수조에서로부터 이송된 1차 처리수에 약품을 혼합하여 약품 침전 반응을 통해 슬러지를 침전시켜 2차 처리하는 약품 혼합 침전조; 상기 약품 혼합 침전조에서 이송된 2차 처리수를 마이크로버블로 하전 및 부상시켜 슬러지를 3차 분리하는 부상 분리조; 상기 집수조, 상기 약품 혼합 침전조 및 상기 부상 분리조로부터 분리 이송된 슬러지를 담아 농축시키는 농축조; 상기 농축조에서 농축된 슬러지 고형물을 탈수 처리하는 탈수기; 상기 탈수기에서 탈수 처리된 슬러지 고형물에 폐자원 및 폐점결제를 혼합하는 혼합 탱크; 상기 혼합 탱크에서 혼합된 슬러지 혼합물을 기설정 입자 모양을 성형하는 성형기; 및 상기 성형기에 성형된 슬러지 성형물을 건조하여 바이오 연료를 완성하는 건조기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또 다른 본 발명의 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치는 유입된 축산폐수를 집수하여 스컴류 및 슬러지를 분리하여 1차 처리하는 집수조; 상기 집수조에서로부터 이송된 1차 처리수에 약품을 혼합함과 아울러 마이크로버블로 하전 및 부상시켜 슬러지를 침전 및 부상 분리하여 2차 처리하는 약품 혼합 부상 분리조; 상기 집수조, 상기 약품 혼합 부상 분리조로부터 분리 이송된 슬러지를 담아 농축시키는 농축조; 상기 농축조에서 농축된 슬러지 고형물을 탈수 처리하는 탈수기; 상기 탈수기에서 탈수된 슬러지 고형물에 폐자원 및 폐점결제를 혼합하는 혼합 탱크; 상기 혼합 탱크에서 혼합된 슬러지 혼합물을 기설정 입자 모양을 성형하는 성형기; 및 상기 성형기에 성형된 슬러지 성형물을 건조하여 바이오 연료를 완성하는 건조기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 집수조는 상측에 설치되어 비중이 가벼운 부유물질인 상기 스컴(Scum)류를 제거하도록 하는 진동 스크린; 및 집수된 축산 폐수 내에 설치되어 슬러지를 침전시켜 분리하도록 하는 경사판;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 약품 혼합 침전조는 상기 집수조로부터 이송 공급된 상기 1차 처리수에 약품을 혼합하는 약품 혼합조; 및 상기 약품 혼합조에서 약품이 혼합되어 이송된 상기 1차 처리수로부터 응집된 슬러지를 침전시켜 분리하는 침전 분리조;가 서로 분할 구획되며 형성될 수 있다.

또한, 상기 약품 혼합조 상측에 설치되어 상기 1차 처리수에 약품을 투입하도록 하는 적어도 하나 이상의 약품 탱크;를 포함하고, 상기 약품 탱크들을 통해 공급되는 약품은 응집 형성제 또는 고분자 응집제인 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 침전 분리조는 상기 침전 분리조 내부에 설치되어 약품 응집된 슬러지를 침전시키도록 경사판이 구비될 수 있다.

또한, 상기 부상 분리조는 상기 부상 분리조 외부에 설치되어 상기 부상 분리조 내부로 마이크로버블을 발생시켜 공급하는 마이크로버블 발생기가 구비될 수 있다.

또한, 상기 약품 혼합 부상 분리조는 상기 집수조로부터 이송 공급된 상기 1차 처리수에 약품을 혼합하는 약품 혼합조; 및 상기 약품 혼합조에서 약품이 혼합되어 이송된 상기 1차 처리수로부터 응집된 슬러지를 침전시켜 분리함과 아울러 상기 마이크로버블을 이용해 슬러지를 부상 시켜 분리하는 부상 분리조;가 서로 분할 구획되며 형성될 수 있다.

또한, 상기 약품 혼합조 상측에 설치되어 상기 1차 처리수에 약품을 투입하도록 하는 적어도 하나 이상의 약품 탱크;를 포함하고, 상기 약품 탱크를 통해 저장 공급되는 약품은 응집 형성제 또는 고분자 응집제인 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 부상 분리조는 상기 부상 분리조 내부에 설치되어 슬러지를 침전시켜 분리하는 경사판; 및 상기 부상 분리조 외부에 설치되어 상기 부상 분리조 내부로 마이크로버블을 발생시켜 공급하는 마이크로버블 발생기;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 탈수기는 압착식 여과 방식의 탈수기인 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 혼합 탱크에서 혼합되는 폐자원은 폐목제 조각, 간벌재 조각, 목재 가공 잔재(톱밥, 대패밥 등), 볏짚 조각, 고구마줄기 조각, 옥수수잔재 조각, 고추줄기 잔재 조각, 담배줄기 잔재 조각 및 코코넛 잔재, 폐지 조각, 폐플라스틱 조각, 폐타이어 조각, 폐고무 조각 중에서 선택된 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 혼합 탱크에서 혼합되는 폐점결제는 점성 있는 폐유기물로서 가축도살 후 폐기되는 가축의 껍질 및 내장 잔재, 어류의 내장 및 잔재, 폐 윤활유, 폐 아스팔트, 폐 콜탈 핏치 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.

상기한 본 발명의 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 방법 및 그 장치에 따르면, 축산폐수의 고액분리 과정에서 마이크로버블에 의한 부상분리 방식과 약품응집 방식을 적용하여 고형물 슬러지의 분리가 고효율적으로 이루어질 수 있도록 함과 아울러 분리된 슬러지 고형물을 농축조에 저장하여 탈수한 뒤, 폐자원 및 폐점결제를 혼합하고, 케이크(Cake) 성형한 뒤 탈취 장치가 부착된 스팀 건조 장치에서 건조하여 좀더 효율적으로 축산폐수를 활용하여 바이오 연료로 자원화할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치를 도시한 개략도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치를 도시한 개략도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 축산폐수 고형물 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치(100: 이하, 바이오 연료 제조 장치라 칭함)는 집수조(102), 약품 혼합 침전조(103), 부상 분리조(105), 농축조(110), 탈수기(111), 혼합 탱크(112), 성형기(113) 및 건조기(114)를 포함하여 구성된다.

따라서, 본 실시예의 바이오 연료 제조 장치(100)는 집수조(102)를 통한 전처리 공정; 약품 혼합 침전조(103)를 통한 약품 혼합 침전 분리 공정; 부상 분리조(105)를 통한 마이크로버블 부상 분리 공정; 농축조(110) 및 탈수기(111)를 이용한 후처리 공정; 및 혼합 탱크(112), 성형기(113) 및 건조기(114)를 통해 축산폐수 고형물을 이요한 바이오 연료화 공정;을 거쳐 바이오 연료를 생산하게 된다.

축산농가에서 수거한 원료 축산폐수(101)는 전처리 공정을 위한 집수조(102)로 이송된 후 스컴(Scum)류 및 일부 슬러지를 분리하여 1차 처리된다.

집수조(102)에는 비중이 가벼운 부유물질인 상기 스컴(Scum)류를 제거하도록 상측에 진동 스크린(102a)이 설치되고, 집수된 축산 폐수 내에는 일부 슬러지를 침전시켜 분리하도록 경사판(102b)이 설치된다. 한편, 집수조(102) 내에서 경사판(102b)을 통해 분리된 일부 슬러지는 농축조(110)로 보내지게 된다.

그리고 집수조(102)에서 스컴류와 일부 슬러지가 제거된 1차 처리수(축산폐수)는 약품 혼합 침전 공정을 위해 약품 혼합 침전조(103)로 이송된 후, 약품 응집 반응을 통해 응집된 슬러지를 침전시켜 2차 처리하도록 한다.

한편, 본 실시예에서 약품 혼합 침전조(103)는 약품 혼합조(103a)와 침전 분리조(103b)가 서로 분할 구획되며 일체로 형성되는 것을 예시한다.

상기한 약품 혼합조(103a)에서는 상측에 설치된 약품 탱크들(108, 109)을 통해 집수조(102)로부터 유입된 1차 처리수에 약품을 투입하여 혼합하도록 한다. 상기 약품 탱크들(108, 109)을 통해 투입되는 약품들은 응집 형성제 또는 고분자 응집제로 이루어질 수 있다.

여기서, 응집 형성제는 명반(Alum) 및 피에이시(PAC)이고, 고분자 응집제는 폴리머(Polymer)인 것을 포함할 수 있다.

그리고, 침전 분리조(103b)에서는 내부에 설치된 경사판(103c)을 통해 약품 혼합조(103a)에서 응집 형성제와 고분자 응집제가 혼합되어 이송된 1차 처리수로부터 약품 응집 반응을 통해 응집된 슬러지를 침전시켜 분리하도록 한다. 한편, 침전 분리조(103b)에서 침전 분리된 슬러지는 농축조(110)로 보내지게 된다.

약품 혼합 침전조(103)에서 약품 응집 반응을 통해 슬러지가 침전 분리된 2차 처리수(축산폐수)는 마이크로버블을 이용한 부상 분리 공정을 위해 부상 분리조(105)로 이송된 후, 부상 분리조(105) 내에서 마이크로버블의 입자하전을 통한 흡착 및 부상 과정을 거쳐 슬러지를 침전 및 부상 분리하여 3차 처리하도록 한다.

부상 분리조(105)에서는 외부에 설치되는 마이크로버블 발생기(106)를 통해 발생된 마이크로버블을 부상 분리조(105) 내부로 공급하고, 이를 통해 슬러지를 침전 및 부상 분리하도록 한다.

즉, 부상 분리조(105)에서는 마이크로버블의 자기가압(自己加壓)효과에서 압괘(壓壞)현상을 활용한 부상분리 및 하부침전으로 2원화된 분리효과를 활용한 것이다.

마이크로버블은 미세기포로서(기폭경이 50㎛ 이하), 1)하전을 띄는 것과, 2)기포내부의 압력이 높아져 있는(이를 “자기 가압효과”라 함.)성질을 갖는 특성을 갖는다.

자기가압효과는 환경압력보다 기포내의 압력이 높아지는 현상으로 압력의 상승비는 직경에 반비례하므로 기포가 작을수록 압력상승은 커진다. 일반기포에서는 문제가 되지 않는 값이나 직경이 50㎛이하의 미소기포에서는 직경이 10㎛에서는 약 0.3기압, 직경이 1㎛에서는 약 3기압으로 압력이 상승되어 기체는 압력에 비례해서 물속에 용해하기 때문에(헨리의 법칙) 작은 기포 일수록 기체의 용해능력이 높다.

압괘현상은 마이크로버블에 물리적인 자극을 주면 기포경이 급격히 작아지는 상태로, 이것은 일종의 자기가압효과로서 기포 내 압력은 기포경에 반비례해서 증가하므로 마이크로버블의 급격한 축소는(최초에 40㎛ 기포가 2분 후에 완전소멸, 용해되는데 기포의 내부압력 증가로 직경이 축소 시 축소속도가 매우 증가함) 소멸 시 초고압 및 초고온영역을 형성하여 둘러싼 용액의 물을 강제로 분해시킬 수 있는 정도로 강력하며, OH- 등의 유리기(free radical)을 발생시켜 용액중의 여러 가지 유기물질 등을 분해하는 것이 가능하다.

또한, 마이크로버블의 계면흡착현상을 응용하여 생성된 이중 막의 이온화된 초미세기포는 오염 물질인 SS, Colloid, BOD, COD등의 고형물질을 순간적으로 포집시켜 미세기포와 폐수의 부력 차에 의해 물 표면으로 고형물을 부상시켜 제거하는 기술로서 부유고형물의 부상속도가 매우 빨라 반응시간이 단축되고 정화효율이 뛰어나 고농도, 고점도 및 난분해성 폐수처리가 가능하다.

한편, 마이크로버블 발생기(106)는 처리수와 공기를 이송하여 마이크로버블을 생성하는 펌프장치(주로 와류 터빈펌프와 전동기), 부속장치 및 연결배관으로 구성될 수 있다.

또한, 마이크로버블 발생기(106)는 여러 가지 형태가 가능하지만 본 실시예에서는 마이크로버블 발생기는 가압용해 펌프식(加壓溶解 Pump式)으로 가압선회수를 만드는 특별한 형상의 톱니형구조로 공기노즐구멍이 있으며 기체는 자흡으로 유입되어 기 유입된 축산폐수와 혼합, 교반, 승압되어 혼합 미세기포가 되면서 마이크로버블이 발생되도록 하는 것을 예시한다.

그러나, 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 마이크로버블 발생기(106)는 장치가 비교적 간단하여 활용하기 쉽고 안전하며 분리효과 대비 기존 장비에 비해 비용도 절약되며, 미세기포는 확산성이 우수하고 전하를 띄며 부유물의 흡착성이 띄어나서 부상분리효과가 큰 것이 바람직하다.

따라서, 부상 분리조(105)에서는 마이크로버블 발생기(106)에서 발생된 마이크로버블의 미세기포에 의한 하전과 부상 원리를 이용하여 비중이 가벼운 유기고형물은 부상으로 분리하고 비중이 무거운 고형물은 침강으로 분리하도록 한다.

한편, 부상 분리조(105)에서 침전 및 부상 분리된 슬러지는 농축조(110)로 보내지게 되고, 슬러지(110)가 흡착 및 부상 분리된 3차 처리수(축산폐수)는 별도의 폐수처리장치(107)로 공급되어 이후 연속적인 폐수처리 공정을 거치게 된다.

한편, 상기 집수조(102), 상기 약품 혼합 침전조(103) 및 상기 부상 분리조(105)로부터 분리된 슬러지는 상기한 농축조(110) 및 탈수기(111)를 통한 후처리 공정을 거치게 된다.

농축조(110)는 상기 집수조(102), 상기 약품 혼합 침전조(103) 및 상기 부상 분리조(105)로부터 분리 이송된 슬러지들을 담아 농축시키게 된다.

그리고, 농축조(110)에서 농축된 슬러지 고형물들은 탈수기(111)를 통해 탈수 처리된다. 이때, 탈수기(111)는 압착식 여과 방식의 탈수기로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 탈수기(111)에서 탈수 처리된 슬러지 고형물은 혼합 탱크(112), 성형기(113) 및 건조기(114)를 통해 축산폐수 고형물을 이용한 바이오 연료화 공정을 거치게 된다.

혼합 탱크(112)에서는 탈수기(111)로부터 탈수 처리되어 이송된 슬러지 고형물을 폐자원 및 폐점결제과 섞어 슬러지 혼합물로 혼합되게 된다.

상기 혼합 탱크(112)에서 혼합되는 폐자원은 폐목제 조각, 간벌재 조각, 목재 가공 잔재(톱밥, 대패밥 등), 볏짚 조각, 고구마줄기 조각, 옥수수잔재 조각, 고추줄기잔재 조각, 담배줄기 잔재 조각 및 코코넛 잔재, 폐지 조각, 폐플라스틱 조각, 폐타이어 조각, 폐고무 조각 중에서 선택된 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 혼합 탱크(112)에서 혼합되는 폐점결제는 점성 있는 폐유기물로서 가축도살 후 폐기되는 가축의 껍질 및 내장 잔재, 어류의 내장 및 잔재, 폐 윤활유, 폐 아스팔트, 폐 콜탈 핏치 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.

상기 혼합 탱크(112)에서 슬러지 고형물에 폐자원과 폐점결제가 혼합된 슬러지 혼합물은 성형기(113)로 보내져 기설정된 입자 모양의 케이크(Cake)로 성형된다.

그리고, 건조기(114)에서는 성형기(113)에 성형된 슬러지 성형물을 건조하여 바이오 연료를 완성하게 된다. 이때, 건조기(114)에서는 악취탈취기가 부착되어 바이어 연료를 건조시켜 완성시 악취를 탈취시킬 수 있도록 한다.

따라서, 본 실시예의 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치(100)는 처리가 고난도로 어려운 축산폐수의 고액분리를 약품응집과 마이크로버블의 물리화학적인 부상원리를 활용하므로 매우 경제적이며 고효율의 고액분리 공정을 이루도록 함과 아울러 고액 분리된 고상물질은 후처리로 탈수 한 뒤, 분리 된 고형물에 폐자원 및 폐점결제와 혼합, 성형 및 건조, 제품화하여 Bio연료를 제조하므로 기존 하수처리방식으로는 매우 고난제인 축산폐수의 고액분리 처리와 함께 축산 폐기물을 자원화하도록 바이오 연료를 제조하는 2가지 목적을 달성할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치(200)를 첨부한 도 2를 참조하여 설명하되, 상기한 제1 실시예와 동일 및 유사한 구성에 대해서는 동일 참조부호를 사용하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치를 도시한 개략도이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치(200; 이하, 바이오 연로 제조 장치라 함)는 집수조(102), 약품 혼합 부상 분리조(203), 농축조(110), 탈수조(111), 혼합 탱크(112), 성형기(113) 및 건조기(114)를 포함하여 구성된다.

따라서, 본 실시예의 바이오 연료 제조 장치(200)는 집수조(102)를 통한 전처리 공정; 약품 혼합 부상 분리조(203)를 통한 약품 혼합 침전 및 마이크로버블 부상 분리 공정; 농축조(110) 및 탈수기(111)를 이용한 후처리 공정; 및 혼합 탱크(112), 성형기(113) 및 건조기(114)를 통해 축산폐수 고형물을 이용한 바이오 연료화 공정;을 거쳐 바이오 연료를 제조하게 된다.

이처럼, 본 실시예의 바이어 연료 제조 장치(200)는, 상기한 제1 실시예와 비교하여, 약품 혼합 부상 분리조(203)를 통해 상기한 약품 혼합 침전조(103)의 약품 혼합 침전 공정과, 상기한 부상 분리조(105)의 마이크로버블을 이용한 부상 분리 공정을 동시에 수행하여 처리 효과를 극대화할 수 있도록 하는 구성의 차이를 가지게 된다.

즉, 약품 혼합 부상 분리조(203)는 집수조(102)로부터 스컴류와 일부 슬러지가 분리되어 이송된 1차 처리수에 약품을 혼합함과 아울러 마이크로버블로 하전 및 부상시켜 슬러지를 침전 및 부상 분리하여 2차 처리하게 된다.

본 실시예에서 약품 혼합 부상 분리조(203)는 약품 혼합조(203a)와 부상 분리조(203b)가 서로 분할 구획되며 일체로 형성되는 것을 예시한다.

약품 혼합조(203a)에서는 제1 실시예와 마찬가지로 상기 집수조(102)로부터 이송 공급된 상기 1차 처리수에 약품 탱크들(108, 109)로부터 공급된 응집 형성제 또는 고분자 응집제를 투입하여 혼합하도록 한다.

그리고, 부상 분리조(203b) 내에는 약품 응집된 슬러지를 침전시켜 분리하는 경사판(203c)이 설치되고, 상기 부상 분리조 외부에 설치되어 상기 부상 분리조 내부로 마이크로버블을 발생시켜 공급하는 마이크로버블 발생기(106)가 구비된다.

따라서, 부상 분리조(203b)에서는 약품 혼합조(203a)에서 약품이 혼합된 1차 처리수로부터 투입된 약품의 응집 효과와 함께 마이크로버블 발생기(106)로부터 공급된 미세기포의 하전과 부상원리를 이용해 비중이 가벼운 유기고형물을 부상시켜 분리하고 비중이 무거운 고형물은 침강시켜 분리하도록 한다.

특히, 부상 분리조(203b)에서는 마이크로버블의 미세기포의 입자하전에 의한 고형물질 흡착 및 약품에 의한 응집효과 등의 복합 상승작용을 일으켜서 부상약품 분리가 단 시간 내에 분리가 이루어지도록 하여 처리 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

그리고, 약품 혼합 부상 분리조(203)에서 침전 및 부상 분리된 슬러지는 농축조(110)로 보내지고, 슬러지가 분리된 2차 처리수는 별도의 폐수처리장치(107)로 공급되고 연속적인 폐수처리 공정을 거치게 된다.

상기 집수조(102)에서 분리된 일부 슬러지와 상기 약품 혼합 부상 분리조(203)에서 부상 및 침전 분리된 슬러지는 농축조(110)와 탈수기(111)를 통해 상기한 농축 및 탈수의 후처리 공정을 거치게 된다.

그리고, 탈수기(111)를 통해 탈수 처리된 슬러지 고형물은 전술한 바와 같이 혼합 탱크(112), 성형기(113) 및 건조기(114)를 거쳐 축산폐수 고형물을 이용한 상 바이오 연료화 공정을 통해 바이오 연료를 완성하게 된다.

이처럼 본 실시예의 축산폐수 고형물과 폐자원을 이용한 바이오 연료 제조 장치(200)는 약품 혼합 부상 분리조(203)를 통해 마이크로버블의 미세기포의 입자하전에 의한 고형물질 흡착 및 약품에 의한 응집효과 등의 복합 상승작용을 일으켜서 부상약품 분리가 단 시간 내에 이루어지도록 함으로써 매우 경제적이며 고효율적으로 축산폐수의 고액분리 공정을 이루도록 함과 아울러 좀더 효과적으로 고액 분리된 고상물질을 이용해 바이오 연료를 제품화할 수 있도록 하는 2가지 목적을 동시에 이루게 된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

100, 200: 바이오 연료 제조 장치 101: 축산폐수
102: 집수조 102a: 진동스크린
102b: 경사판 103: 약품 혼합 침전조
103a: 약품 혼합조 103b: 침전 분리조
103c: 경사판 105: 부상 분리조
106: 마이크로버블 발생기 107: 폐수처리장치
108, 109: 약품 탱크 110: 농축조
111: 탈수기 112: 혼합 탱크
113: 성형기 114: 건조기
203: 약품 혼합 부상 분리조 203a: 약품 혼합조
203b: 부상 분리조 203c: 경사판