유기성 폐기물 전처리 방법과 그 장치{A method for pretreatment of organic wastes and a device for pretreatment of organic wastes}

본 발명은 유기성 폐기물 전처리 방법과 그 장치에 관한 것으로, 특히, 25~1999 psi의 저압을 이용하여 입자가 큰 유기성 폐기물까지 효과적으로 전처리할 수 있는 유기성 폐기물 전처리 방법과 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유기성 폐기물(organic wastes)은 인간의 소비활동으로 발생되는 폐기물을 의미하는 것으로, 음식물쓰레기, 인분 및 가축분뇨, 하폐수 슬러지(waste sludge or excessive sludge)가 대부분을 차지한다. 지금까지 이러한 유기성 폐기물은 매립, 소각, 해역투기, 퇴비화, 보조연료화, 탄화 등의 다양한 방법으로 처리되어 왔지만, 전 세계적으로 많은 양의 유기성 폐기물이 해역에 투기되거나 땅에 매립되고 있는 실정이다. 한국의 경우, 2005년 음식물쓰레기의 일일 발생량은 12,977톤으로 전체 생활 폐기물의 38.5%를 차지하고 있으며, 이는 높은 수분 함량과 부패성으로 인해 수집, 운반, 처분 과정에서 여러 가지 문제를 유발하고 있다.

2005년에 음식물쓰레기의 직매립이 금지되어 재활용에 대한 비중이 급격히 증가하였지만 아직까지도 뚜렷한 대안은 마련되지 못한 상황이다. 예컨대, 가축분뇨는 발생량의 85% 정도가 유기성 비료 자원으로 재활용되고, 나머지 15%는 정화처리 또는 해양에 배출하는 방법으로 처리되고 있으며, 하수슬러지의 경우에는 2003년 직매립이 금지되면서 2006년 말 70% 이상이 해역투기에 의해 처분되고 있다. 하지만 국제환경협약인 런던협약에 가입하게 되면서 이러한 해역투기는 하수슬러지와 가축분뇨의 경우 2012년부터, 음식물쓰레기 폐수의 경우에는 2013년부터 전면 금지될 예정이다. 따라서 향후 이러한 유기성 폐기물은 전량 육상에서 적절한 방법으로 처리될 수 밖에 없다.

이러한 배경에서, 유기성 폐기물의 발생량 자체를 원천적으로 감량하기 위한 방법, 퇴비나 복토재 또는 보조연료 등으로 재활용하는 방법, 그리고 혐기성 소화를 통해 메탄(CH ₄ )과 같은 에너지원을 회수하는 방법 등이 미래의 해결 방안으로 떠오르고 있다. 따라서 최근에는 상술한 방법들을 구현하기 위해 유기성 폐기물을 적절히 전처리하는 방안들에 관련 업계의 관심이 집중되고 있다. 그러나 아직까지는 대부분의 전처리 기술들이 효율 및 비용 측면에서 미흡한 실정인 바 이하 그 문제점과 해결 방안에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.

먼저, 유기성 폐기물을 원천적으로 감량하거나 재이용하기 위해서는 폐기물을 미세화하거나 하수슬러지의 플록 구조를 깨뜨려야 하고, 또한, 세포벽을 깨뜨려 미생물의 구성물질이 외부로 방출되도록 해야 하므로 대안 기술은 이를 구현할 수 있어야 한다.

또한, 혐기성 소화를 통해 유기성 폐기물을 처리하는 경우에는 혐기성 소화 효율이 높아질수록 고형물이 바이오가스(biogas)로 전환되어 결과적으로 많은 양의 에너지원을 회수할 수 있고, 또한, 부수적으로 최종 처분할 폐기물의 양이 감소하는 효과를 얻게 된다. 따라서 소화 효율을 향상시킬 수 있는 전처리 기술이 필요하며, 이를 위해서는 고형물로 존재하는 유기물의 양을 줄이고, 용존성 유기물의 양을 늘릴 수 있어야 한다.

이와 관련하여, 본 발명자가 선출원한 등록특허 제10-0948494호(발명의 명칭: 하수슬러지 전처리 방법, 이하, “종래기술 1”이라 함)와 특허출원 제10-2010-0011121호(발명의 명칭: 하수슬러지 전처리 장치, 이하, “종래기술 2”라 함)에는 수리학적 캐비테이션과 오존을 이용하여 하수슬러지를 가용화함으로써 슬러지를 감량하고, 슬러지의 탈수능 및 소화 효율을 향상시킬 수 있는 하수슬러지 전처리 방법과 그 장치가 개시되어 있다.

그러나 종래기술 1과 종래기술 2에 따르면, 2000~8000 psi의 압력을 형성하기 위해 오리피스의 단면적이 작아야 하고, 원활한 공정운영을 위해 이물질과 협잡물을 제거할 수 있는 스크린 장치가 필요하기 때문에 가축분뇨, 음식물 등 상대적으로 입자 크기가 큰 대상의 처리보다는 입자가 작은 하수슬러지에 국한된 전처리만이 가능한 문제점이 있었다.

이에, 본 발명자는 유기성 폐기물의 종류에 상관없이 폐기물을 감량하고 혐기성 소화 효율을 향상시키기 위해 동등 이상의 효과를 나타내고, 적용성을 극대화할 수 있는 방안을 모색한 끝에 본 발명에 이르게 되었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 단면적이 큰 오리피스 또는 벤츄리관을 통한 25~1999 psi의 수리학적 캐비테이션과 오존산화 기술을 효과적으로 통합하여 유기성 폐기물을 전처리함으로써 감량화, 탈수 효율 및 소화 효율의 향상을 종합적으로 구현할 수 있는 유기성 폐기물의 전처리 방법과 그 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

본 발명은, 유기성 폐기물을 전처리하는 방법에 있어서, (a) 유기성 폐기물을 25~1999 psi의 압력으로 유입구보다 작은 단면적을 갖는 오리피스 또는 벤츄리관을 통과시키는 단계 및 (b) 상기 (a) 단계의 이전이나 이후 또는 동시에 상기 유기성 폐기물에 오존을 주입하는 단계를 포함하는 유기성 폐기물 전처리 방법을 제공한다.

이 경우, 상기 유기성 폐기물에 과산화수소(H ₂ O ₂ ), 과산화황산염(S ₂ O ₈ ^- ), 과망간산염(MnO ₄ ^- ), 차아염소산나트륨(NaOCl) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 산화제 또는 수산화나트륨(NaOH)을 주입하는 단계가 더 포함될 수 있다.

또한, 본 발명은, 유기성 폐기물을 전처리하는 방법에 있어서, (a) 유기성 폐기물을 25~1999 psi의 압력으로 유입구보다 작은 단면적을 갖는 오리피스 또는 벤츄리관을 통과시키는 단계 및 (b) 상기 (a) 단계의 이전이나 이후에 상기 유기성 폐기물에 과산화수소(H ₂ O ₂ ), 과산화황산염(S ₂ O ₈ ^- ), 과망간산염(MnO ₄ ^- ), 차아염소산나트륨(NaOCl) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 산화제 또는 수산화나트륨(NaOH)을 주입하는 단계를 포함하는 유기성 폐기물 전처리 방법을 제공한다.

이 경우, 본 발명에서는 상기 유기성 폐기물을 초음파 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은, 유기성 폐기물에 약품을 공급하는 약품탱크와, 펌프를 이용하여 상기 유기성 폐기물을 25~1999 psi의 압력으로 공급하는 캐비테이션 처리조와, 상기 캐비테이션 처리조로부터 공급되는 상기 유기성 폐기물을 내부에 구비된 오리피스 또는 벤츄리관에 통과시킨 후 상기 캐비테이션 처리조에 재공급하는 캐비테이션 유닛 및 오존을 이용하여 상기 유기성 폐기물을 오존 처리하는 오존반응조를 포함하여 구성되는 유기성 폐기물 전처리 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 유기성 폐기물을 수용하는 저류조와, 상기 저류조에 연통 설치되어 상기 유기성 폐기물을 25~1999 psi의 압력으로 공급하는 펌프와, 상기 펌프에 연결되는 벤츄리 유입관과, 상기 벤츄리 유입관에 일단부가 연결되고, 타단부는 상기 저류조에 연통 설치되는 벤츄리 배출관과, 상기 벤츄리 배출관과 상기 벤츄리 유입관 사이에 삽입되는 오존이송관 및 상기 오존이송관에 결합되는 오존발생장치를 포함하여 구성되는 유기성 폐기물 전처리 장치를 제공한다.

이 경우, 상기 저류조 내부에는 격벽이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 벤츄리 유입관과 상기 벤츄리 배출관의 내측에는 상기 오존이송관과 연통되는 내부관이 관입되는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 유기성 폐기물 전처리 장치는 상기 유기성 폐기물을 초음파 처리하는 초음파 처리 장치를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 하수슬러지와 같이 입자가 작은 유기성 폐기물 뿐 아니라 가축분뇨, 음식물 등 입자가 큰 유기성 폐기물까지 전처리할 수 있으며, 고압 수리학적 캐비테이션과 오존산화처리를 한 경우와 비슷하거나 그 이상의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 수리학적 캐비테이션과 오존산화를 통합한 공정을 통해 수리학적 캐비테이션 단독 처리 또는 오존산화 단독 처리시보다 우수한 폐기물 감량화, 탈수 효율 및 혐기성 소화 효율의 향상 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 전처리 장치를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 전처리 장치를 도시한 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 전처리 장치의 벤츄리관과 오존이송관의 결합 구조를 확대 도시한 도면.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.

먼저, 본 발명은 유기성 폐기물을 전처리하는 방법과, 유기성 폐기물을 전처리하는 장치로 대별되는 바 이하 차례대로 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 유기성 폐기물의 전처리 방법은 유기성 폐기물을 수리학적으로 캐비테이션(hydrodynamic cavitation) 처리하는 단계와, 유기성 폐기물을 오존 처리하는 단계 및 유기성 폐기물을 산화제 등으로 약품 처리하는 단계를 선택적으로 조합하여 구성된다.

구체적으로, 유기성 폐기물을 수리학적 캐비테이션 처리하는 단계는 유기성 폐기물을 미세화하고 플록 구조를 해체하기 위한 공정으로 유기성 폐기물을 유입구보다 작은 단면적을 갖는 오리피스(orifice) 또는 벤츄리관에 통과시키는 방식으로 이루어진다.

이 경우, 본 발명에서는 2000 psi 이상의 고압이 아닌 25~1999 psi의 저압으로 유기성 폐기물을 캐비테이션 처리하는 것을 기술적 특징으로 한다. 이와 같이 구성하면, 고압 처리시보다 상대적으로 단면적이 큰 오리피스(orifice) 또는 벤츄리관을 사용할 수 있으며, 그 결과 입자가 작은 하수슬러지는 물론 입자가 큰 가축분뇨, 음식물 등의 유기성 폐기물까지 효과적으로 처리할 수 있다.

계속하여, 유기성 폐기물을 오존 처리하는 단계는 유기성 폐기물을 산화시켜 슬러지 감량화, 탈수 효율, 소화 효율의 향상 등을 실현하기 위한 공정으로 상술한 캐비테이션 처리 단계의 이전이나 이후 또는 동시에 실시될 수 있다.

또한, 유기성 폐기물을 산화제 등으로 약품 처리하는 단계는 오존 처리 단계와 마찬가지로 유기성 폐기물을 산화시켜 전처리 효율을 극대화하기 위한 공정으로 상술한 캐비테이션 처리 단계의 이전이나 이후에 실시될 수 있다.

이 경우, 상기 약품으로는 과산화수소(H ₂ O ₂ , hydrogen peroxide), 과산화황산염(S ₂ O ₈ ^- , persulfate), 과망간산염(MnO ₄ ^- , permagnate), 차아염소산나트륨(NaOCl, sodium hypochlorite) 등 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 산화제 또는 수산화나트륨(NaOH, sodium hydroxide)을 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 필요에 따라 상술한 세가지 공정을 모두 통합하여 구성하는 것도 가능하고, 특별히 제한되지 않으며, 전처리의 효율을 보다 향상시키기 위해 유기성 폐기물을 초음파 처리하는 공정을 추가할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 캐비테이션 처리 공정과 산화 처리 공정을 통합하여 구성하면 유기성 폐기물의 전처리에 우수한 시너지 효과를 얻을 수 있어 바람직하다.

이상으로 본 발명에 따른 유기성 폐기물 전처리 방법에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 유기성 폐기물 전처리 장치에 대해 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 전처리 장치를 도시한 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 전처리 장치(100)는 약품탱크(110)와, 캐비테이션 처리조(120)와, 캐비테이션 유닛(122) 및 오존반응조(130)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 약품탱크(110)는 유기성 폐기물에 산화제 또는 수산화나트륨(NaOH)을 공급하기 위한 구성으로, 펌프(111)를 이용하여 유기성 폐기물에 약품을 주입한 후 약품혼합부(112)에서 유기성 폐기물과 충분히 혼합하게 된다. 이 경우, 상기 산화제로는 과산화수소(H ₂ O ₂ ), 과산화황산염(S ₂ O ₈ ^- ), 과망간산염(MnO ₄ ^- ), 차아염소산나트륨(NaOCl) 등을 사용할 수 있다.

다음으로, 상기 캐비테이션 처리조(120)는 상기 약품혼합부(112)에서 약품과 혼합된 유기성 폐기물을 상기 캐비테이션 유닛(121)에 공급하기 위한 구성으로, 펌프(121)를 이용하여 25~1999 psi의 압력으로 유기성 폐기물을 이송시킨다. 이를 위해, 유기성 폐기물을 직접 압축하여 토출시키는 압축장치, 고압 유체를 매개로 유기성 폐기물을 고압으로 이송시키는 고압유체발생장치 또는 고압유체공급장치가 별도로 구비될 수 있으며, 이 밖에도 유기성 폐기물의 이송을 위한 다양한 수단이 마련될 수 있다.

계속하여, 상기 캐비테이션 유닛(122)은 상기 캐비테이션 처리조(120)로부터 공급되는 유기성 폐기물을 캐비테이션 처리하기 위한 구성으로, 이러한 캐비테이션 처리를 위해 상기 캐비테이션 유닛(122)의 내부에는 유기성 폐기물이 통과하는 오리피스 또는 벤츄리관이 구비된다.

이 경우, 상기 캐비테이션 유닛(122)은 상기 펌프(121)와 상기 캐비테이션 처리조(120) 사이에 설치되며, 이에 따라 유기성 폐기물이 상기 캐비테이션 처리조(120), 상기 펌프(121) 및 상기 캐비테이션 유닛(122)을 반복적으로 순환하게 되어 유기성 폐기물의 미세화 및 플록의 해체가 이루어질 수 있다.

마지막으로, 상기 오존반응조(130)는 상기 케비테이션 유닛(122)에서 처리된 유기성 폐기물을 오존과 반응시키기 위한 구성으로, 오존발생장치(131)로부터 발생된 오존을 기액접촉펌프(132)에 의해 기액혼합부(133)로 이송시킨 후 유기성 폐기물과 혼합하여 반응시킨다. 이 경우, 상기 오존발생장치(131)에는 오존의 형성을 위해 산소를 공급하는 산소발생기(134)가 구비되며, 상기 오존반응조(130)에서는 유기성 폐기물과 오존의 반응성으로 거품이 발생하게 되므로 이를 제거하기 위한 거품제거기(135)가 설치되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 오존에 의해 처리된 유기성 폐기물은 이후 혐기성소화조 또는 탈수장치로 이송되어 후속 처리 공정을 거치게 된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 전처리 장치에 대해 설명하였다. 이와 관련하여, 여기서는 상기 약품탱크(110)와, 상기 캐비테이션 처리조(120) 및 상기 오존반응조(130)가 차례대로 설치된 것을 예로 들어 설명하였으나 본 발명에서 상기 각 구성의 설치가 상술한 바로 국한되는 것은 아니며, 필요에 따라 적절하게 가감 또는 변형하여 배치할 수 있음은 물론이다. 예컨대, 상기 약품탱크(110)와 상기 오존반응조(130) 중 어느 하나만을 설치하거나 반대 방향에 설치할 수 있으며, 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 초음파 처리 장치를 추가적으로 설치하여 유기성 폐기물의 전처리 효과를 극대화하는 것도 가능하다.

도 2는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 전처리 장치를 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 전처리 장치의 벤츄리관과 오존이송관의 결합 구조를 확대 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 유기성 폐기물 전처리 장치(200)는 저류조(210)와, 펌프(220)와, 벤츄리 유입관(221)과, 벤츄리 배출관(222)과, 오존이송관(230) 및 오존발생장치(231)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 저류조(210)는 공급된 유기성 폐기물을 수용하여 캐비테이션 및 오존 처리 후 배출하기 위한 구성으로, 이를 위해 전단에는 유입관(211) 및 펌프(212)가, 후단에는 배출관(214)이 각각 형성된다. 이 경우, 유기성 폐기물의 공급량은 상기 펌프(212)와 상기 저류조(210) 사이에 설치되는 밸브(213)에 의해 이루어진다.

한편, 상기 저류조(210)의 내부 중간에는 격벽이 설치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상술한 바와 같이 상기 격벽을 설치하면 공기와 거품은 상승하고, 유기성 폐기물만 하강하게 되어 처리 효율이 높아지기 때문이다. 이 경우, 상기 저류조(210)의 상부로 모이게 되는 상기 거품은 거품제거기(240)에 의해 제거된다.

다음으로, 상기 펌프(220)는 유기성 폐기물을 25~1999 psi의 압력으로 상기 벤츄리 유입관(221)에 공급하기 위한 구성으로, 상기 저류조(210)의 하부에 연통 설치된다. 이 경우, 유기성 폐기물의 공급량은 밸브(223)에 의해 조절된다.

계속하여, 상기 벤츄리 유입관(221)은 상기 펌프(220)로부터 공급되는 유기성 폐기물을 수리학적으로 캐비테이션 처리하기 위한 구성으로, 상기 펌프(220)에 연결 설치된다. 이 경우, 상기 펌프(220)에 의해 발생되는 압력은 상기 펌프(220)의 후단에 설치된 압력계(224)에 의해 측정된다.

다음으로, 상기 벤츄리 배출관(222)은 상기 벤츄리 유입관(221)과 함께 유기성 폐기물을 수리학적으로 캐비테이션 처리하기 위한 구성으로, 전단부는 상기 벤츄리 유입관(221)에 연결되고, 타단부는 상기 저류조(210)에 연통 설치된다. 이 경우, 상기 벤츄리 배출관(222)의 타단부에는 유기성 폐기물의 배출량을 조절하기 위한 밸브(225)와, 유기성 폐기물의 배출 압력을 측정하기 위한 압력계(227)가 설치된다.

계속하여, 상기 오존이송관(230)은 유기성 폐기물에 오존을 주입하여 캐비테이션 처리와 동시에 산화 처리하기 위한 구성으로, 상기 벤츄리 유입관(221)과 상기 벤츄리 배출관(222) 사이에 삽입 설치된다. 이 경우, 상기 벤츄리 유입관(221)과 상기 벤츄리 배출관(222)의 연결 부위는 단면이 점차 좁아지는 테이퍼진 형태를 가지며, 상기 벤츄리 유입관(221)과 상기 벤츄리 배출관(222)의 내측에는 상기 오존이송관(230)과 연통되는 내부관(226)이 관입된다.

상술한 바와 같이 구성하면 유기성 폐기물이 상기 벤츄리 유입관(221)을 통과하는 과정에서 압력과 속도가 커지게 되고, 이에 따라 진공 현상을 발생시켜 상기 내부관(226)을 통해 공급되는 오존과 혼합 및 용해됨으로써 수리학적 캐비테이션 현상을 발생하게 된다. 이후, 유기성 폐기물이 상기 벤츄리 배출관(222)을 통과하는 과정에서 강한 유속이 압력으로 바뀌게 되고, 그 결과 혼합된 오존이 가압, 용해됨으로써 오존산화 반응이 일어나게 된다. 한편, 이와 같이 전처리된 유기성 폐기물은 최종적으로 상기 배출관(214)을 통해 혐기성소화조 또는 탈수장치로 이송되어 후속 처리 공정을 거치게 된다.

마지막으로, 상기 오존발생장치(231)는 상기 오존이송관(230)에 오존을 공급하기 위한 구성으로 상기 오존이송관(230)에 결합된다.

이처럼 본 실시예의 경우에는 앞서 설명한 실시예와 달리 수리학적 캐비테이션 처리와 오존에 의한 산화 처리가 동시에 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성하면 공정이 보다 단축되어 시간을 절약할 수 있으며, 전처리 효율면에서도 우수한 효과를 나타내어 바람직하다.

이 경우, 상기 밸브(213)(223)(225)를 각각 조절하여 상기 저류조(210)로 유입되는 유기성 폐기물의 양에 대비하여 상기 벤츄리 유입관(221)으로 공급되는 양이 많도록 구성하면 유기성 폐기물이 반복적으로 캐비테이션 및 오존산화 처리되어 효율을 더욱 극대화할 수 있다.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 대해 설명하도록 한다.

실시예

먼저, 상기 유기성 폐기물 전처리 장치(100)를 소형으로 제작한 후 캐비테이션과 오존산화에 의한 유기성 폐기물의 성상 변화에 대한 실험을 실시하였다. 구체적으로, 상기 캐비테이션 처리조(120)와 상기 오존반응조(130)는 약 20리터로 설계하였으며, 각 처리장치의 후단에 시료채취구를 설치하여 처리 후의 시료를 채취하였다. 또한, 시료는 대표적인 유기성 폐기물인 하수슬러지를 사용하였으며, 하수슬러지는 생물반응기(MBR) 파일럿 설비(처리용량: 20톤/일, 평균 MLSS: 9,000mg/L)를 사용하였다.

한편, 캐비테이션 처리의 경우에는 상기 캐비테이션 처리조(120)의 슬러지가 일정한 체류시간을 가지도록 하여 수회 반복 처리하였고, 오존 처리의 경우에는 오존 주입량을 계산하여 상기 오존발생장치(131)의 오존발생량, 오존농도를 변화시켜 주입하고, 상기 오존반응조(130)에서 일정 시간 체류하도록 하였다.

또한, 각 처리장치의 실험조건은 캐비테이션 압력 290 psi일 때 캐비테이션 순환횟수 24회로 하고, 캐비테이션 압력 725 psi일 때 캐비테이션 순환횟수를 12회로 설정하였다. 오존 처리의 경우, 오존주입량을 100mg/L로 설정하여 일정하게 주입하였다.

하기의 [표 1]에는 슬러지 가용화의 지표로 용해성 COD(SCOD; Soluble Chemical Oxygen Demand)로, 슬러지 감량화의 지표는 SS(Suspended Solids)로 하여 비교한 결과를 나타내었다.

[표 1]로부터 수리학적 캐비테이션 단독 공정의 경우, 캐비테이션 압력과 캐비테이션 순환횟수의 변화에 따라 슬러지의 SCOD값이 증가하여 슬러지의 가용화는 가능하나, SS의 저감효과는 작아 슬러지의 감량율이 미미한 것을 확인할 수 있다. 그러나 본 발명과 같이 수리학적 캐비테이션과 오존산화의 통합 공정에 따를 경우에는 SCOD가 확연히 증가한 동시에 SS도 현저하게 감소하여 슬러지의 가용화 및 감량화를 실현할 수 있었다. 한편, 오존산화의 단독 공정에서는 가용화 슬러지당 에너지 투입량이 수리학적 캐비테이션과 오존산화 통합 공정에 비해 높게 나타나 비효율적이었다. 슬러지 가용화를 위한 이러한 시너지 효과는 수리학적 캐비테이션과 오존산화의 통합공정 조건을 대상 유기성물질에 최적화하여 매우 효과적으로 얻을 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 유기성 폐기물 전처리 장치
110 : 약품탱크 111 : 펌프
112 : 약품혼합부 120 : 캐비테이션 처리조
121 : 펌프 122 : 캐비테이션 유닛
130 : 오존반응조 131 : 오존발생장치
132 : 기액첩촉펌프 133 : 기액혼합부
134 : 산소발생기 135 : 거품제거기
200 : 유기성 폐기물 전처리 장치
210 : 저류조 211 : 유입관
212 : 펌프 213 : 밸브
214 : 배출관 215 : 밸브
220 : 펌프 221 : 벤츄리 유입관
222 : 벤츄리 배출관 223 : 밸브
224 : 압력계 225 : 밸브
226 : 내부관 227 : 압력계
230 : 오존이송관 231 : 오존발생장치
240 : 거품제거기