KR100349830B1 - 가축분뇨처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가축의 분뇨를 처리하는 방법에 관한 것이다. 이 처리 방법은 미생물이 첨가된 사료로 가축을 사육하여 얻어진 분뇨를 발효하고, 상기 발효된 분뇨를 폭기하고, 상기 폭기된 분뇨를 분해시키고 남은 축분 발효 배출수를 다시 돈사 슬러리 저장조로 이송하는 작업을 반복해서 하는 공정이다. 이 처리 방법으로 가축의 분뇨를 처리하면, 처리되는 분뇨를 소독수나 액비로 재활용할 수 있으므로, 분뇨의 방출을 방지할 수 있다. 또한, 저온성 병원균을 제거할 수 있어, 악취 발생이 적고, 경제적이다.

Description

가축 분뇨 처리 방법{A METHOD OF TREATING ANIMAL MANURE}

[산업상 이용 분야]

본 발명은 가축 분뇨 처리 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 미생물, 발효조 및 폭기조를 이용한 가축 분뇨 처리 방법에 관한 것이다.

[종래 기술]

소, 돼지, 말 등의 가축을 사육할 때 발생하는 분뇨는 환경오염을 일으키는 요인이 되고 있다. 이러한 가축의 분뇨를 처리하는 방법은 분뇨를 혼합하여 처리하거나 분뇨를 분리하여 분과 뇨를 따로따로 처리하는 방법으로는 분과 뇨를 따로 처리한 후, 미생물과 발효조를 이용한 방법이 있었다.

즉, 분과 뇨를 따로따로 처리하는 방법은 먼저, 분과 뇨를 따로 분리한 후, 분리된 분, 특히 돈분의 경우 수분 조절제로 톱밥이나 왕겨와 혼합하고, 발효시킨 다음 3∼6개월 동안 퇴적하여 퇴비로 사용한다. 또한 가축의 뇨는 1차 약품처리하고, 2차 미생물 처리한 후, 3차 처리하여 1, 2차 처리에 의해 제거되지 못한 난분해성 유기물, 질소 및 인 등의 무기 영양소를 제거하여 처리된다. 그러나 이러한 방법은 분과 뇨를 따로 분리하여야 하므로, 공정이 복잡하고, 또한, 그 처리 효율이 낮아 비용 및 노동력 등이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 상술한 바와 같이 가축의 뇨를 1차, 2차 및 3차 처리를 하여 방류를 하더라도, 완전히 정화되기는 어려워 수질 오염을 완전히 방지할 수는 없다. 아울러, 가축의 분뇨로 인한 축사의 악취가 심한 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 가축의 분과 뇨를 분리하지 않고, 미생물, 발효조 및 폭기조를 이용하여 가축의 분뇨 처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 처리된 분뇨를 재활용하여 돈사 주변 소독수나 액비로 사용할 수 있는 가축의 분뇨 처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 축사에서 발생하는 악취를 제거할 수 있는 가축의 분뇨 처리 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 가축 분뇨의 처리 방법을 그 공정 순서에 따라 나타낸 공정도.

도 2는 본 발명에서 사용하는 가축 분뇨의 처리 시스템을 전체적으로 나타낸 평면도.

도 3은 도 2의 평면도를 A-A면의, 발효조와 폭기조를 나타낸 측면도.

도 4는 도 2의 평면도를 B-B면의, 1차, 2차 및 3차 침전조와 저류조를 나타낸 측면도.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 미생물이 첨가된 사료로 가축을 사육하여 얻어진 분뇨를 발효하고; 상기 발효된 분뇨를 폭기하고; 상기 폭기된 분뇨를 침전시키는 공정을 포함하는 가축 분뇨 처리 방법을 제공한다.

본 발명은 호기성 미생물을 사료, 슬러리 저장조 및 발효조에 첨가하여 가축 분뇨를 처리하는 방법이고, 가축 분뇨를 처리하는 시스템에 폭기조를 도입하여 처리 효과를 극대화시켰다.

이하 본 발명의 가축 분뇨의 처리 방법을 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조로 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 가축 분뇨의 처리 방법을 그 공정 순서에 따라 나타낸 공정도이고, 도 2는 본 발명의 가축 분뇨의 처리 시스템을 전체적으로 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 처리 시스템을 A-A면의, 발효조와 폭기조를 나타내는 측면도이고, 도 4는 도 2의 처리 시스템을 B-B면의, 1차, 2차 및 3차 침전조와 저류조를 나타내는 측면도이다.

1. 가축 사육 및 가축의 분뇨 수집 단계

가축 사료 1톤당 0.5∼1.5㎏의 분말 형태의 고온성 미생물을 가축 사료에 첨가한다. 이 미생물은 Saccharomyces 속, Aspergillus 속, Lactobacillus 속, Bacillus subtilis, Wickerhamia 속 및 Saccharomyces cerevisiae로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 미생물을 사용하고, 이 미생물외 조섬유 0.5 중량%, 조석회 70 중량% 이하, 조단백 3.0 중량% 이상 및 수분 20 중량% 이상 등을 혼합한복합 미생물로 사용한다. 상기 미생물은 무기질, 아미노산, 알코올 및 소화 효소를 이용한 배양을 통해 얻을 수 있다.

축사에서 미생물이 첨가된 사료와 육각수 또는 생수로 가축을 사육하고, 이 가축으로부터 배출된 분뇨를 슬러리 저장조(미도시)에 저장한다. 미생물에 의한 효과를 더욱 증진시키기 위하여 사료에 첨가된 것과 동일한 미생물을 이 분뇨에 첨가하고, 미생물을 배양한다. 이와 같이, 미생물이 첨가된 사료로 가축을 사육하면, 가축의 장에 유익한 세균이 활성화되어, 분뇨 배설시 암모니아 발생량이 현저하게 감소되어 암모니아에 의한 악취가 제거된다. 또한 상기 사료로 사육한 가축은 육질이 개선되고, 항병력이 증진되며, 가축의 소화율이 증진되는 효과가 있다. 또한 이후 공정인 발효조에서 가축 분뇨를 발효시키는 시간을 감소시키는 효과가 있다.

2. 발효 단계

상기 저장된 분뇨를 주입 도관(1)을 따라 물이 담겨있는 발효조로 이송한다. 미생물에 의한 효과를 더욱 증진시키기 위하여 사료에 첨가된 것과 동일한 미생물을 이 분뇨에 첨가하고, 미생물을 배양한다. 발효조는 외형상 눈, 비가 유입되지 않도록 가능한 햇빛 투과율이 90 % 이상되는 썬라이트같은 자재로 채광된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 발효조에서, 분, 뇨 및 물의 혼합 비율은 전체 혼합물의 중량을 기준으로 분 약 30 중량%, 뇨 약 30 중량% 및 물 약 40 중량%로 한다. 발효조를 상기 조건으로 유지하면, 미생물의 활성이 촉진되고, 또한 저온성 병원성 세균을 제거할 수 있어, 이 병원성 세균의 발효로 인한 암모니아 냄새 발생을 방지할 수 있다. 발효조에서 수중펌프(3)로 분뇨를 연속적으로 펌핑하여 탱크 하부의 분뇨를 상부에 설치된 노즐(5)을 통하여 분무한다. 물과 분뇨가 함께 분무되면서, 분뇨가 증발되고, 산소 공급량이 많아져서 첨가된 미생물 활성화가 촉진되어 축분뇨가 발효된다.

3. 폭기 단계

발효조에서 발효된, 분뇨는 발효조와 폭기조 사이의 벽을 관통하는 구멍(7)을 통하여 37∼65 ℃로 유지되는 폭기조로 이송된다. 폭기조에서는 소폭기(11)에 형성된 폭기 펌프 에어관을 통해 유입되는 공기를 폭기하므로써 열이 발생하여 온도가 37∼65 ℃로 유지됨에 따라, 온도, 산소, 수분 3대 요소를 갖춰 미생물이 활성화되어 축분에 존재할 수 있는 저온성 병원성 세균을 제거할 수 있고, 이 병원성 세균의 발효로 인한 암모니아 냄새 발생을 방지할 수 있다.

폭기조에 있는 폭기 펌프 즉, 블로어(blower)(9)에 의하여 외부에서 공기가 폭기조로 이송되어 축분으로 유입된다. 공기 유입으로 인하여, 축분 속에 존재하는 미생물의 호기성 대사에 의해 유기물이 이산화탄소와 물로 분해되고 미생물 생물량(microbial biomass)이 증가된다. 이때 축분 내에서 미생물은 서로 응결(flocculation)하여 지름 0.1∼1 ㎜인 플럭(floc)을 형성하여, 축분 내에 각종 유·무기물들을 흡착한다. 이와 같이 축분 내의 오염 물질을 제거하는 역할을 하는 플럭 형성을 더욱 촉진하기 위하여, 상기 블로어(9)를 통하여 활성 슬러지를 더욱 첨가할 수 도 있다. 이러한 폭기 공정에서 거품이 발생되고, 발생된 거품은 폭기조 상부로 부유하게 된다. 발생된 거품은 폭기조 상부에 설치된 소폭기실로 배출되며, 소폭기(11)가 배출된 거품을 분해함에 따라, 전체 축분의 70∼80 부피%의 축분이증발되어 외부로 날아가고, 나머지 20∼30 부피%의 축분은 침전조 이송 도관(13)을 따라 1차 침전조로 이송된다.

4. 침전 단계

폭기된 축분은 1차 침전조로 이송되면서, 폭기가 중단됨에 따라 축분 속의 플록은 서로 응집 침강하여 폐수는 상층수와 침전물(슬러지)로 분리된다. 상층수와 침전물 분리를 더욱 효과적으로 하기 위하여, 2차 및 3차 침전조를 거친다. 이와 같이 침전조를 거치면서 침전물은 침전되고, 상층수는 증발된다. 1 내지 3차 침전조에 침전된 침전물인 슬러지는 3개월에 1회 정도 제거하여 발효조로 이송한다. 3차 침전조를 거치고 배출되는 배출수는 저류조로 이송된 후, 저류조에 설치된 수중 펌프(15)에 의해 배출수 축사 도관(15)을 따라 축사로 이송한다. 축사로 이동된 배출수는 가축사내의 슬러리 저장조에 400∼500 ㎜ 깊이로 수위를 유지할 수 있도록 분배기를 통해 조절하고, 그 나머지는 계속 발효조로 흘러갈 수 있도록 한다. 배출수는 축사의 소독수 또는 액비(생물 비료)로 사용된다. 상술한 방법은 돼지, 소 및 말 등 일반적인 모든 가축의 분뇨를 처리하는데 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 가축 분뇨 처리 방법은 분뇨를 발효시킨 후, 폭기함에 따라 미생물에 의한 가축의 분뇨 처리 효과가 우수하다.

[실시예]

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

돼지 사료 1톤당 1㎏의 분말 형태 미생물을 돼지 사료에 첨가하였다. 첨가된 미생물은 Saccharomyces, Aspegillus, Lactobacillus, Bacillus subtilis, Wickerhamia 및 Saccharomyces cerevisiae 외 조섬유 0.5 중량%, 조석회 70 중량%, 조단백 4.0 중량% 및 수분 25.5 중량% 등이 혼합된 복합 미생물을 사용하였다. 상기 미생물은 무기질, 아미노산, 알코올 및 소화효소를 이용하여 배양하여 얻었다.

축사에서 미생물이 첨가된 사료로 돼지를 사육하고, 이 돼지으로부터 나온 분뇨를 슬러리 저장조에 저장하였다. 미생물에 의한 효과를 더욱 증진시키기 위하여 사료에 첨가된 것과 동일한 미생물을 이 분뇨에 첨가하고, 미생물을 배양하였다. 이어서, 상기 저장된 분뇨를 분뇨 주입 도관을 따라 배출수가 담겨있는 발효조에 저장하였다. 발효조에서, 분, 뇨 및 수분의 혼합 비율은 전체 혼합물의 중량을 기준으로 하여 분 30 중량%, 뇨 30 중량% 및 수분 40 중량%로 하였다. 발효조에서 수중펌프로 분뇨를 연속적으로 펌핑하여 탱크 하부의 분뇨를 상부에 설치된 노즐을 통하여 분무하였다. 물과 분뇨가 함께 분무되면서, 분뇨가 증발되고, 산소 공급량이 많아져서 첨가된 미생물 활성화가 촉진되어 축분뇨가 발효되었다.

발효조에서 발효된, 가축의 분뇨인 축분을 발효조와 폭기조 사이의 벽을 관통하는 구멍을 통하여 폭기조로 이송하였다. 폭기 펌프 즉, 블로어(blower)(9)로 외부에서 공기를 흡입하여 폭기조로 이송된 축분에 유입시키면서, 공기(산소)를 공급하므로써 미생물을 더욱 활성화시켰다. 이러한 폭기 공정에서 거품이 발생되고, 발생된 거품은 폭기조 상부로 부유하게 된다. 발생된 거품은 폭기조 상부에 설치된소폭기실로 배출되며, 배출된 거품을 소폭기가 분해하여 일부는 증발시켜 외부로 날려버리고 일부는 침전조 이송 도관을 따라 1차 침전조로 이송되었다.

폭기된 폐수를 1차, 2차 및 3차 침전수로 차례로 이송하여, 폐수를 상층수와 침전물(슬러지)로 분리하였다. 3차 침전조를 거치고 배출되는 배출수를 저류조로 이송한 후, 저류조에 설치된 수중 펌프를 이용하여 배출수 축사 도관을 따라 분배기에서 축사로 이송하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 가축의 분뇨를 미생물에 의한 발효 폭기조 방식으로 처리하여, 처리된 분뇨는 소독수 또는 양질의 액비로 이용하므로, 분뇨로 인한 폐수의 방출을 방지할 수 있다. 처리된 분뇨는 가축의 음용수로도 이용할 수 있다.

또한, 폭기조 및 발효조내의 온도를 일정하게 유지함으로서 저온성 병원균이 사멸되어 암모니아 발생이 적어 악취가 없어, 주변 환경을 개선할 수 있다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 처리 시스템은 시설비가 저렴하고, 시스템의 소요 면적이, 예를 들어 돼지 2300두의 분뇨 기준으로 폭 8미터, 길이 20미터로, 좁으므로, 장소에 구애받지 않고 본 시스템을 설비할 수 있다.

또한 본 방법으로 처리된 가축 분뇨는 병균이 없으므로, 처리된 분뇨에서 세균이나 파리가 발생되지 않는다. 본 방법으로 처리된 분뇨는 비소, 황철산화물, 아질산, 뷰렛트 질소 및 설파민산 등으로 인한 토양 오염을 방지할 수 있다.

본 방법에서는 육각수나 생수를 음용수로 하여 가축을 사육함으로 육질이 개선된다. 본 방법은 돼지고기의 육질과 맛이 향상되고, 돼지를 사육하는 일수를 단축시킬 수 있고, 항생제 사용을 억제할 수 있다. 활성화된 장내 세균 배양으로 건강한 체질의 돼지를 생산할 수 있다. 또한 축분처리를 위한 별도의 작업인원이 필요 없다. 따라서 축산업 운영의 효율화로 운영비 절감 효과가 있다.

Claims (2)

1. a) Saccharomyces 속, Aspergillus 속, Lactobacillus 속, Bacillus subtilis, Wickerhamia 속으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 미생물, 조섬유 0.5중량%, 조석회 70중량% 이하, 조단백 3.0중량% 이상 및 수분 20중량% 이상을 포함하는 복합 미생물이 첨가된 사료로 가축을 사육하는 단계;

   b) 상기 가축에서 얻어진 분뇨에 상기 사료에 첨가된 것과 동일한 미생물을 첨가하여 분뇨를 발효시키는 단계;

   c) 상기 발효된 분뇨를 37 ~ 65℃에서 폭기하는 단계; 및

   d) 상기 폭기된 분뇨를 침전시켜서 상층수와 침전물을 분리시키는 단계를 포함하는 가축 분뇨 처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 미생물이 분말 형태로, 사료 1톤 당 0.5∼1.5㎏의 양으로 사료에 첨가되는 가축 분뇨 처리 방법.