KR100352243B1 - 축산폐수 및 분뇨 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축산폐수 및 분뇨처리방법에 관한 것으로서, 좀더 자세히는 축산폐수의 고형분 및 부유물질을 정화하여 방류하는 대신 자원화로 인식을 전환하되, 축산폐수 슬러리의 고액을 분리한 후 뇨성분중 독성이 있는 요소(urea)를 생물막 반응기를 거쳐 암모니아로 전환시키고, 응집 및 가압부상방법으로 생물막 반응기의 대사물질 및 탈리된 미생물을 제거한 후 역삼투막 또는 진동 막분리장치(V-SEP)로 농축시킴으로써 효율적으로 축산폐수 및 분뇨를 자원화할 수 있는 것이다.

Description

축산폐수 및 분뇨 처리방법{A Treatment Method for Livestock Wastewater}

본 발명은 축산폐수 처리방법에 관한 것으로서, 좀더 자세히는 생물막 반응공정과 응집, 가압부상공정 및 역삼투막 또는 진동 막분리공정을 거쳐 축산폐수를농축시켜 액비로 활용하는 방법에 관한 것이다.

생활수준의 향상에 따라 축산물의 소비량이 날로 증대되고 있으며, 축산업의 규모도 커지고 있다. 이에 따라 부수적으로 축산폐수의 발생량이 급증하고 있는 실정이다. 축산폐수는 고농도의 유기물을 함유하고 있어 방류될 경우 심각한 수질 오염을 일으킨다.

목초지가 많은 유럽 등에서는 축산폐수를 유기질 비료로 재활용하고 있다. 반면, 우리나라와 일본에서는 축산폐수를 호기성 공정, 혐기성 공정, 무산소 공정 등을 거쳐 생물학적으로 처리한 후 방류하고 있는 실정이다.

그런데, 질소와 인성분 등의 유기물이 다량 함유된 축산폐수를 호기성 및 혐기성 공정 등으로 생물학적 처리를 하는데는 호기조, 혐기조 등의 시설 설치면적과 건설비용 등이 많이 소요되고, 체류시간이 많이 걸리며, 또한 가장 일반적인 활성슬러지법의 경우 폐수 중의 암모니아의 농도가 높아지는 경우 미생물의 생존이 어려워 처리효율이 높지 않다는 것이다.

축산폐수를 유기질 비료로 재활용하기 위해서는 분뇨 중의 독성물질이 대사되고 숙성되는 시간이 필요한데, 이를 위하여는 대규모의 저장조가 요구된다. 그러나, 우리나라는 국토 면적이 넓지 않고 목초지가 많지 않아 다량의 축산폐수를 대규모의 시설에 저장해 두었다가 독성물질이 대사된 후 비료로 재활용하기가 적당하지 않다.

따라서, 본 발명은 축산폐수를 정화, 방류하는 기존의 발상을 탈피하여 축산폐수를 고농도의 질소와 인 성분을 함유한 액비 및 비료로 전환시키는 방법을 제공하려는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개념도.

도 2는 종래기술에 의한 축산폐수 처리 시스템을 도시한 것.

* 도면 부호의 간단한 설명

10: 스크린 20: 생물막 반응기

30: 급속혼화조 31: 응집약품탱크

32: 펌프 40: 플록형성조

50: 가압부상조 51: 가압수 발생장치

52: 가압수 분사장치 53: 스컴제거장치

60: 진동 막분리장치

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 축산폐수의 고형분 및 부유물질을 정화하여 방류하는 대신 자원화로 인식을 전환하여 완성하게 되었다. 본 발명은 특히 뇨 중의 질소 성분을 질산화 및 탈질과정을 거쳐 처리하는 대신 암모니아로 전환하여 이를 농축시킴으로써 양질의 액비로 재활용할 수 있도록 하는 데 촛점을 맞추었다.

본 발명을 요약하면 축산폐수 슬러리의 고액을 분리한 후 뇨성분중 독성이 있는 요소(urea)를 생물막 반응기를 거쳐 암모니아로 전환시키고, 응집 및 가압부상방법으로 생물막 반응기의 대사물질 및 탈리된 미생물을 제거한 후 역삼투막 또는 진동 막분리장치(V-SEP:Vibratory Shear Enhanced Process)로 농축시킴으로써 효율적으로 축산폐수를 자원화할 수 있는 방법에 관한 것이다.

아래에서는 본 발명의 구성과 작용을 도 1을 참조하여 좀더 자세히 살펴 본다.

먼저 가축의 분과 뇨가 혼합된 상태의 축산폐수 슬러리를 스크린(10), 원심분리기 또는 진동형 고액분리기, 탈수기 등을 이용하여 고형분과 액상으로 분리한다.

분리된 고상 즉, 분은 퇴비화하여 재활용한다.

고액분리공정을 거쳐 분리된 뇨(상기 슬러리로부터 분리된 '액상'과 동일한의미로 사용함)는 생물막 반응기(20)로 유입된다.

여기에서 생물막 반응기 유입 전단계에 응집약품과 미세기포를 이용한 가압부상방법을 부가하여 고액분리 단계에서 완전히 제거되지 않은 부유물질을 더욱 효율적으로 제거할 수 있다. 즉, 뇨에 응집약품탱크로부터 펌프를 이용하여 응집약품을 가하여 급속혼화조에서 혼화시키고 플록형성조에서 완속교반이나 베플구조를 이용하여 용존유기물, 부유물질 등을 플록으로 형성, 성장시킨 후 가압수 발생장치 및 가압수 분사장치를 통하여 발생되는 미세기포가 플록을 부착시켜 수면으로 부상시키는 용존공기 부상(DAF: Dissolved Air Floatation) 공정을 부가함으로써 부유물질 등의 오염물질을 거의 제거할 수 있다.

부유물질이 제거된 뇨는 생물막 반응기에서 우레아제(urease)를 많이 분비하거나 우레아제 활성이 높은 미생물이 부착된 여재를 이용하여 독성을 띄는 요소를 암모니아로 전환시킨다(반응식 1 참조). 우레아제 활성이 높은 미생물로는 클렙시엘라(Klebsiella) 속 또는 프로테우스(Proteus) 속이 대표적이다.

O

∥

NH₂- C - NH₂→ 2NH₃+ CO₂

위와 같이 생물막 반응기를 거친 뇨는 여과막 단계 이전에 응집약품과 미세기포를 이용한 가압부상방법 등을 통하여 생물막 반응기에 의한 대사산물이나 여재에서 탈리된 미생물 등을 더욱 효율적으로 제거할 수 있다. 즉, 뇨에 응집약품탱크(31)로부터 펌프(32)를 이용하여 응집약품을 가하여 급속혼화조(30)에서 혼화시키고 플록형성조(40)에서 완속교반이나 베플구조를 이용하여 용존유기물, 부유물질 등을 플록으로 형성, 성장시킨 후 가압수 발생장치(51) 및 가압수 분사장치(52)를 통하여 발생되는 미세기포가 플록을 부착시켜 수면으로 부상시키는 가압부상조(50) 공정을 거침으로써 부유물질 등의 오염물질 및 고분자물질을 스컴제거장치(53)에 의해 효과적으로 제거할 수 있다.

위 과정을 거친 뇨는 역삼투막 또는 진동 막분리장치(60)를 거쳐 농축된다. 이와 같이 농축된 뇨는 액비로 재활용이 가능하다.

역삼투막이나 진동 막분리장치를 거친 처리수(permeate water: 즉, 질소, 인성분이 농축된 농축수의 반대 개념)는 방류되거나 축사의 세척수, 음용수로 리사이클이 가능하다.

상기와 같이 본 발명의 방법을 통하여 농축된 뇨에는 요소와 같은 독성물질은 대사되어 분해되고 고농도의 암모니아와 인산염이 함유되어 있어 오랜 숙성기간을 거치지 않고도 바로 액비로의 재활용이 가능하다.

뿐만 아니라 진동 막분리장치 또는 역삼투막 단계를 거치면서 농축된 뇨는 저장시 대규모의 탱크가 필요 없어 건설비용, 부지비용이 소요되지 않으며, 운반에 따른 물류비용도 현저히 절감할 수 있다.

Claims (3)

1. 축산폐수 또는 분뇨 슬러리의 고액을 분리하는 공정;

   우레아제를 많이 분비하거나 우레아제 활성이 높은 미생물이 고정된 생물막 반응기를 통해 분리된 뇨의 요소성분을 암모니아로 전환시키는 공정;

   생물막 반응기의 대사물질 및 탈리된 미생물을 제거하는 공정;

   진동 막분리장치 또는 역삼투막을 이용하여 뇨를 농축하는 공정;이 순차적으로 구성되는 축산폐수 및 분뇨 처리방법.
2. 제1항에 있어서,

   고액분리 공정 후단에 응집약품과 미세기포를 이용한 가압부상방법으로 부유물질을 제거하는 공정을 부가하는 것을 특징으로 하는 축산폐수 및 분뇨 처리방법.
3. 제1항에 있어서, 생물막 반응기는 클렙시엘라(Klebsiella)속 또는 프로테우스(Proteus)속 미생물이 고정된 것을 특징으로 하는 축산폐수 및 분뇨 처리방법.