KR100682023B1

KR100682023B1 - 축산분뇨 처리방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100682023B1
Application number: KR1020050050128A
Authority: KR
Inventors: 여인봉
Original assignee: 여인봉
Priority date: 2005-06-11
Filing date: 2005-06-11
Publication date: 2007-02-15
Also published as: KR20060128578A

Abstract

본 발명은 축산분뇨 처리방법 및 그 장치에 관한 것으로, 기업형 축산농가에서 발생하는 축산분뇨는 발효상 퇴비화 시설, 액비화 시설, 수질정화 등 종래의 처리방법을 적용하여 처리하고 있으며 축사관리의 인력난 해결과 용이한 관리를 위하여 축사의 슬러리피트 설치율이 높은 편이나 여전히 악취 발생과 분뇨 처리방법상 문제점이 있어 축산농가들이 어려움을 겪고 있다. 특히 암모니아는 축산분뇨에서 높은 농도를 차지하고 있으며 식생의 성장에 중요한 질소비료 성분이나 기화력이 강하여 대기 속으로 확산되면서 악취를 발생시킨다. 이로 인하여 축분을 비료로 사용함에 있어 질소 성분의 손실이 야기되고 있다. 따라서 암모니아에 탈황장치의 폐기물인 탈황석고를 첨가하여 고정화시킴으로써 대기 확산을 방지하여 악취를 줄이고 강우로 인한 손실을 방지하여 경작지에서 장기간 식물이 흡수할 수 있도록 하였으며, 동시에 축산분뇨의 고액분리를 효율화하여 축분은 펠렛화함으로써 취급 및 관리가 용이하게 하였으며 뇨와 축사폐수를 포함한 수분을 정화하여 재활용할 수 있도록 한 것이다. 이러한 기술은 하수슬러지에도 적용할 수 있다.

Description

축산분뇨 처리방법 및 그 장치{EXCRETIONS TREATMENT METHOD AND APPARATUS THEREOF}

도 1 내지 도 9는 본 발명에 의한 축산분뇨 처리방법 및 그 장치를 설명하기 위한 도면으로서,

도 1은 축산분뇨 처리장치의 블럭도.

도 2는 고액분리장치의 사시도.

도 3은 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치의 구성을 보인 종단면도.

도 4는 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치의 구성을 보인 우측면도.

도 5는 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치의 다른 형태를 보인 종단면도.

도 6은 수분 정수처리장치의 구성을 보인 종단면도.

도 7은 슬러리 피트의 악취제거장치의 사시도.

도 8은 부력체의 사시도.

도 9는 축산분뇨 처리방법의 공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 고액분리장치 101 : 분리조

102 : 저류부 103 : 월류웨어

105 : 유입로 110 : 진동형 컨베어벨트 스크린

111 : 구동부 112 : 진동기

113 : 고형물 투입호퍼 114 : 이송로

200 : 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치 201 : 탈수압출장치 본체

202 : 고형물 투입구 210 : 압출 스크류

211,212 : 회전축 220 : 구동모터

230 : 펠렛 성형판 231 : 압출공

232 : 절단날 250 : 다공형 탈수원통

251 : 개구부 260,261 : 베어링

270 : 선행 탈수장치 271 : 탈수장치 본체

272 : 고형물 투입구 273 : 고형물 배출구

274 : 수분 배출구 280 : 탈수 스크류

281,282 : 회전축 300 : 수분 정수처리장치

301 : 응집 반응조 302 : 수분 유입구

303 : 응집제 유입구 304 : 가스 유입구

310 : 교반기 320 : 구동부

330 : 침전조 331 : 연통관

332,333 : 배출관 334 : 격벽

400 : 슬러리 피트의 악취제거장치 410 : 슬러리 피트

420 : 분무관 421 : 노즐

430 : 부력체 431,435 :부구

432 : 중간 지지봉 433 : 홀더

434 : 보조 지지봉

본 발명은 축산분뇨 처리방법 및 그 장치에 과한 것으로, 기본적으로 혼합된 분뇨에서 분과 뇨를 분리하는 장치에 진동스크린, 스크린 압축기, 정수 반응조, 이송펌프 등을 조합한 시스템으로 폐기물인 탈황석고를 이용하여 악취 성분인 암모니아를 고정화하여 안정된 질소비료로 만들어 악취를 감소시키고, 축산분뇨를 고액분리하여 고형물인 축분은 펠렛으로 만들고 액상분인 뇨와 축산폐수는 탈황석고를 이용하여 암모니아의 고정화와 응집효과를 통한 수질 정화로 처리수를 재활용하도록 한 축산분뇨 처리방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 대규모 축산농가에서 발생하는 축산분뇨를 적은 인력으로 쉽게 관리하기 위하여 축사에 슬러리피트를 갖추고 있다. 축산분뇨 슬러리는 다량의 수분이 함유되어 이를 활용하기 위하여 처리하는 데 고비용이 발생하는 문제점이 야기되고 있으며, 암모니아 등에 의하여 악취가 발생하는 문제점이 있다.

현재 시행되고 있는 축산분뇨 슬러리의 처리방법은 발효상 퇴비화 시설을 갖추고 있는 축산농가가 절대적으로 많으며, 액비화 시설 그리고 정화시설 등이 설치되어 있으며, 일부 농가는 위탁 처리에 의하여 공공 처리시설이나 해양 투기에 의존하고 있다.

퇴비화 시설은 원칙적으로 무배출 시설로서 슬러리에 함유되어 있는 수분을 증발시켜 고형퇴비로 변모시켜야 하는데 넓은 부지를 필요로 하며 수분 증발을 위한 기계설비 등에 대한 기술적 지원과 운영에 따른 고비용 발생으로 경제적 부담이 야기되며 암모니아의 탈기화 현상으로 인한 질소 손실에 따른 비료의 품질 저하와 악취발생 등이 여전히 문제점으로 남아 있다. 또한 수분 제거를 위하여 톱밥, 왕겨와 같은 부자재를 도입하여 발효상을 이용하는 방법은 과수분으로 인하여 과도한 부자재의 사용에 대한 고비용을 야기하고 부자재로 인한 C/N율 과다로 퇴비가 부숙되지 않고 퇴비의 품질이 저하되며 계절적 요인에 따른 부숙공정의 저효율 등으로 현재 축산산업의 여건상 극명한 한계점을 가지고 있다.

액비화 시설은 액상분뇨를 처리하기 위한 방법으로 액비의 혐기성 혹은 호기성 발효에 의한 액비 품질을 보장하기 위하여 충분한 기간 동안 부숙을 위한 대용량의 액비 저장조가 구비되어야 한다. 그러나 기술적, 경제적 여건의 차이로 인하여 액비 품질이 불균일하고 액비의 살포를 위하여 별도의 고가의 장비를 구비하여야 하고, 장거리의 수송 곤란, 미생물 첨가제를 도입해야 하며, 상품화가 곤란하다는 단점이 있다. 뿐만 아니라 부숙과정과 살포시 악취가 발생하고 지하수의 오염 등 2차 환경오염이 유발되는 문제점이 있다.

정화시설은 하수수질정화공정을 응용한 방법으로 슬러리의 고형물을 분리하는 전처리공정과 포기공정을 포함한 생물학적 처리와 침전을 포함하는 주처리공정 그리고 고형물을 처리하는 공정 등으로 구성되어 있으며, 처리공정이 복잡하고 각각의 공정에 대한 전문 지식과 시설 운전을 위한 전문기술이 요구되어 사실상 설치 된 시설이 제대로 운영되지 못하고 있는 형편이다. 축산분뇨 슬러리 정화방법은 활성슬러지법을 적용하고 있으나 부유물질, 유기질, 질소 및 염류 등의 농도가 높아 수리학적으로 장기간의 처리시간이 요구되며, 벌킹 및 거품 발생 등으로 인하여 정상적인 운전이 어려운 문제점이 있다. 또한 축산분뇨의 특성상 유기질 탄소성분에 비해 질소 및 인의 함량이 상대적으로 높아 유기질 탄소분을 첨가하거나 별도의 대책을 수립하지 않으면 처리수 속에 질소와 인이 과다하게 유출되어 공공수역에 부영영화 현상을 야기할 수 있다.

공공처리시설은 위에 언급한 방법들을 활용하는 것으로 소규모의 축산농가가 활용하고 있는 것 보다 큰 규모의 장치를 이용하여 운영하고 있다는 차이를 제외하고는 동일한 문제점을 안고 있다. 뿐만 아니라 저렴한 비용 때문에 수거한 축산분뇨를 단순하게 바다에 투기하는 해양투기는 이를 관리하는 해양투기방지법에 대한 법제의 강화로 실행의 연속성이 불가능한 형편이다.

따라서 기업화되고 있는 축산농가의 축산분뇨 및 축산폐수를 효과적으로 처리할 수 있는 방법이 요구되고 있으며, 동시에 악취발생 등의 근원적인 문제점에 대한 해결 방안에 대하여 최근 환경부의 악취에 대한 대기오염방지법의 실행과 관련하여 절실하게 요청되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 축산분뇨의 슬러리와 발생하는 축산폐수까지 포함하여 고체와 액체가 혼합된 형태(하수슬러지 포함)에서 고액분리하여 각각의 고형물과 액상(이하 ' 수분'이라 함)을 취급 및 관리가 용이하게 할 수 있는 축산분뇨 처리방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 축산분뇨 슬러리 및 하수슬러지 등 함수율이 높은 물질의 수분에 함유되어 있는 악취 성분인 암모니아를 탈황석고를 이용하여 고정화시켜 고형물의 질소비료의 성분 농도를 높이고, 수분은 정수처리할 수 있는 축산분뇨 처리방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 축산분뇨 및 하수슬러지로부터 분리한 수분을 정수처리하여 축사의 청소용수 등으로 활용함으로써 축사 청결에 이바지 하고 축산분뇨 슬러리피트에 분무함으로써 축사 악취 발생을 감소시킬 수 있는 축산분뇨 처리방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.

따라서 이와 같은 본 발명의 목적은 축산분뇨(하수슬러지) 가운데 고형물이 함유하고 있는 유기질 비료 성분에 탈기성 암모니아를 고정화한 질소 비료의 농도를 높임으로써 비료의 질을 높이고 악취를 제거하며, 수분을 재활용하는 친환경 순환 처리시스템을 구축하며, 동시에 폐기물인 탈황석고를 재활용할 수 있는 축산분뇨 처리방법 및 그 장치를 제공하고자 하는 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 축산분뇨 처리방법은 보다 구체적으로 축산분뇨 슬러리나 하수슬러지 등 함수율이 높은 처리 대상물질을 고액분리 공정을 통하여 고형물과 수분으로 고액분리하는 고액분리과정과; 상기 고형물을 탈수시켜 함수율을 낮추고 펠렛화하는 고형물 탈수 및 펠렛 제조과정과; 상 기 고액분리과정과 수분 정수처리과정에서 분리된 수분을 응집 반응조에서 축사 배가스, 하수슬러지 소화조가스의 이산화탄소가스와 화학 반응시켜 황산암모니움과 탄산칼슘은 고형화시키고, 동시에 투입한 탈황석고에 함유되어 있는 철성분과 알루미늄 성분의 응집제로 수질오염물질과 응집반응시키며 처리된 수분을 침전조로 이송시켜 상기 탈황석고의 암모니아 응집공정으로 고정화된 황산암모니움과 탄산칼슘 그리고 그밖의 수질정화공정의 응집물을 고형물 탈수 및 펠렛 제조를 위한 고액분리공정으로 재투입(feedback)시키는 수분 정수처리과정과; 상기 수분 정수처리과정에서 분리된 처리수를 슬러리 피트의 상부에서 분무관의 노즐을 통하여 분사시켜 탈기화 하는 암모니아를 물세척하여 용해시켜 슬러리 피트의 악취를 제거하는 처리수재활용과정(슬러리 피트의 악취제거과정)으로 구성된다.

그리고 본 발명에 의한 축산분뇨 처리장치는 축산분뇨 슬러리나 하수슬러지 등 함수율이 높은 처리 대상물질의 처리과정에서 처리 대상물질을 고형물과 수분으로 분리하는 고액분리장치와, 상기 고액분리장치에서 분리된 상기 고형물을 탈수시키고 펠렛으로 성형하는 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치와, 상기 고액분리장치에서 분리한 수분은 정화하고 정수과정에서 응집물을 침강시켜 분리하여 이 응집물을 최초의 원료 유입구로 재순환시키는 수분 정수처리장치와, 상기 수분 정수처리장치에서 발생하는 처리수를 슬러리 피트에 투입하여 이 슬러리 피트에서 악취를 제거하는 슬러리 피트의 악취제거장치를 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명은 축산분뇨나 하수슬러지에 함유되어 있는 암모니아를 탈황석고를 이용하여 고정화함으로써 질소비료의 질을 향상시키고 이 과정에서 악취 발생을 야기하는 수분 속에 들어있는 암모니아는 황산암모니움으로 고정화되고 수질오염물질은 탈황석고에 함유된 알루미늄과 철성분과 응집 반응으로 제거됨으로써 수분을 정화하는 기술이다. 그리고 슬러리피트로부터 발생하는 암모니아 악취는 처리수를 분무 형태로 살수함으로써 물세척하여 제거된다. 수분을 분리한 축분은 이송과 처리가 간편하도록 펠렛화함으로써 후속공정인 비료화 과정의 편의성 향상을 통하여 고형물의 활용도를 증대시킨다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 9는 본 발명에 의한 축산분뇨 처리방법의 공정 흐름도를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 먼저, 본 발명에 의한 축산분뇨 처리방법은 축산분뇨 슬러리나 하수슬러지 등 함수율이 높은 처리 대상물질을 고액분리 공정을 통하여 고형물과 수분으로 고액분리하는 고액분리과정(500)과; 상기 고형물을 탈수시켜 함수율을 낮추고 펠렛화하는 고형물 탈수 및 펠렛 제조과정(510)과; 상기 고액분리과정(500)과 상기 고형물 탈수 및 펠렛 제조과정(510)에서 분리된 수분을 응집 반응조에서 축사 배가스, 하수슬러지 소화조가스의 이산화탄소가스와 화학 반응시켜 황산암모니움과 탄산칼슘은 고형화시키고, 동시에 투입한 탈황석고에 함유되어 있는 철성분과 알루미늄 성분의 응집제로 수질오염물질과 응집반응시키며 처리된 수분을 침전조로 이송시켜 상기 탈황석고의 탈암모니아 공정으로 고정화된 황산암모니움과 탄산칼슘 그리고 응집물을 고형물 탈수 및 펠렛 제조과정에 투입시키는 수분 정수처리과정(520)과; 상기 수분 정수처리과정(520)에서 분리된 처리수를 슬러리 피트의 상부에서 분무관의 노즐을 통하여 분사시켜 탈기화 하는 악취 분자인 암모니아를 물세척하여 용해시키는 슬러리 피트의 악취제거과정(530)을 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명에 의한 축산분뇨 처리방법은 기계적인 장치를 이용한 물리적인 분리공정을 통하여 슬러리 형태의 축산분뇨나 하수슬러지로부터 고형물과 액상으로 분리하며, 이를 위하여 유입된 분뇨 슬러리는 진동형 스크린과 같은 고액분리장치와 압출 스크류가 설치된 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치를 이용하여 기계적 에너지를 도입으로 슬러리에 함유되어 있는 자유수와 결합수를 분리하여 고형물을 얻기 위한 것으로 압출 스크류의 후단에는 수분이 분리된 고형물을 펠렛(pellet) 형태로 성형하기 위한 펠렛 성형판을 설치한다. 그리고 분리된 수분은 탈황석고를 투입하여 수분 속에 함유되어 있는 암모니아를 불용성의 황산암모니움((NH₄)₂SO₄)으로 고형화시키고 일부는 탄산칼슘(CaCO₃)으로 고형화하여 식물이 흡수할 수 있는 비료로 전환시킨다. 이때 요구되는 이산화탄소(CO₂)는 축사 공기나 하수슬러지 소화조가스를 이용하여 일종의 스트링핑(striping) 형태로 수분 처리조에 투입한다. 동시에 탈황석고에 함유되어 있는 잔류 성분 가운데 철(Fe) 성분과 알루미늄(Al) 성분 등은 각각 응집제로서 작용하며, 수분 속에 함유되어 있는 오염물질 등과 반응하여 응집 침강하여 수분을 정화한다.

암모니아와 탈황석고의 반응식은 아래와 같다.

CaSO₄ + 2NH₃ + CO₂ + H₂O → CaCO₃ + (NH₄)₂SO ↓

도 1 내지 도 9는 본 발명에 의한 축산분뇨 처리방법 및 그 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1에는 축산분뇨 처리장치의 블럭도가 도시되고, 도 2에는 고액분리장치의 사시도도가 도시되어 있으며, 도 3에는 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치의 구성을 보인 종단면도, 도 4에는 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치의 구성을 보인 우측면도가 각각 도시되고, 도 5에는 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치의 다른 형태를 보인 종단면도가 도시되어 있다.

그리고 도 6에는 수분 정수처리장치의 구성을 보인 종단면도가 도시되고, 도 7에는 슬러리 피트의 악취제거장치의 사시도가 도시되어 있으며, 도 8에는 부력체의 사시도가 도시되어 있다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 축산분뇨 처리장치는 축산분뇨 슬러리나 하수슬러지 등 함수율이 높은 처리 대상물질의 처리과정에서 일예로 처리 대상물질이 유입되면 고형물과 수분을 분리하는 고액분리장치(100)와, 상기 고액분리장치(100)에서 분리된 고형물의 연계 처리공정으로 상기 고형물을 탈수시키고 펠렛으로 성형하는 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치(200)와, 고액분리과정과 고형물의 연계처리과정에서 분리한 수분은 수분정화공정을 거친 처리수를 얻고 동시에 정수과정에서 응집물을 침강시켜 분리한 것은 최초의 원료 유입구로 재순환시키는 수분 정수처리장치(300)와, 슬러리피트에서 악취를 제거하는 슬러리 피트의 악취제거장치(400)로 구성되어 있다.

상기 고액분리장치(100)는 축산분뇨슬러리나 하수슬러지와 같은 처리 대상물질이 유입로(105)를 통하여 유입되는 분리조(101)의 내부 일측에는 월류웨어(103)가 형성되어 분리조(101)로 유입된 슬러리의 수분이 월류웨어(103)를 넘어 저류되 는 저류부(102)가 구분 형성되고, 상기 분리조(101)의 일측에 진동형 컨베어벨트 스크린(110)이 설치되어 구성된다.

그리고 상기 진동형 컨베어벨트 스크린(110)에는 컨베어벨트를 구동시키는 구동부(111)가 구비되고 컨베어벨트를 진동시키기 위한 진동기(112)가 구비되며, 컨베어벨트로 인상된 고형물을 이송로(114)로 투입하기 위한 고형물 투입호퍼(113)가 구비되어 있다.

그리고 분리조(101)에 잔류하는 슬러리 형태의 고형물은 연속식 진동형 컨베어벨트 스크린(110)으로 고액분리하거나 진동형 스크린(120)으로 처리하게 된다.

상기 고액분리장치(100)는 고형물과 수분이 혼합된 슬러리 형태의 축산분뇨나 하수슬러지를 각각 성상별로 고액분리하는 것으로 함유하고 있는 수분은 자유수와 결합수로 이루어져 있다.

한편, 축산분뇨슬러리나 하수슬러지와 같은 처리 대상물질은 통상의 진동형 스크린으로 회분식으로 처리할 수도 있다.

상기 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치(200)는 압출 스크류(210)를 이용하여 상기 고액분리장치(100)에서 분리된 고형물에 잔류하는 수분을 탈수하고 펠렛을 형성하는 것으로 도 3과 같이 고형물 투입구(202)가 일단부 주벽에 구비된 탈수압출장치 본체(201)의 내부에 압출 스크류(210)가 회전 가능하게 결합되고, 탈수압출장치 본체(201)의 일단부 중앙에 베어링(260)에 의해 회전 가능하게 결합되어 외측으로 돌출된 압출 스크류(210)의 일측 회전축(211)은 구동모터(220)에 연결되며, 탈수압출장치 본체(201)의 타단부에는 다수개의 압출공(231)이 형성된 펠렛 성형판(230) 이 결합되고, 상기 압출 스크류(210)의 타측 회전축(212)은 펠렛 성형판(230)의 중앙부에 베어링(261)을 개재하여 결합되며, 상기 탈수압출장치 본체(201)의 내부에는 고형물 투입구(202)와 연통되는 개구부(251)가 형성되고 다수개의 탈수공(252)이 형성된 다공형 탈수원통(250)이 압출 스크류(210)의 외측으로 결합되며, 상기 타측 회전축(212)의 외측 단부에는 펠렛 성형판(230)의 압출공(231)으로 압출되는 고형물의 국수처럼 압출 성형된 성형물을 절단하는 절단날(232)이 고정된 구성으로 되어 있다.

상기 다공형 탈수원통(250)은 스테인레스 강판에 다수개의 탈수공(252)을 형성하고 반원통형으로 절곡하여 길이방향으로 이등분되어 조립이 가능한 형태로 형성하는 것이 바람직하며, 이 외에 스테인레스 강판재 주벽을 필요한 형태로 삭제하고 그 위에 메쉬망을 접착하여 구성할수도 있다.

또 다공형 탈수원통(250)은 탈수공(252)이 막혔을 때 유지 관리가 용이하도록 구성하였다.

상기 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치(200)의 압출 스크류(210)는 고형물 투입구(202)로 투입된 처리 대상물질을 펠렛 성형판(230)측으로 압축시키면서 이송시키도록 구성되어 있다.

예를 들어 처리 대상물질을 압축 이송시키기 위하여 상기 압출 스크류(210)는 고형물 투입구(202)측 일단부에서 펠렛 성형판(230)측 타단부까지 외경이 동일한 경우 일단부에서 타단부까지 나선홈의 피치는 동일하고 나선홈의 깊이는 점차적으로 얕아지는 형태, 일단부에서 타단부까지 점차적으로 나선홈의 피치가 감소되는 형태, 일단부에서 타단부로 가면서 점차적으로 나선홈의 피치가 감소됨과 아울러 나선홈의 깊이가 점차적으로 얕아지는 형태가 이용될 수 될 수 있다. 그리고 압출 스크류(210)의 외경이 일단부에서 타단부로 가면서 점차적으로 커지는 형태도 이용될 수 있다.

상기 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치(200)는 도 5와 같이 고형물을 일차적으로 탈수시켜 상기 탈수압출장치 본체(201)에 투입하기 위한 탈수장치(270)가 전방부에 더 설치될 수 있다.

상기 탈수장치(270)는 고형물 투입구(272)가 주벽 일단부에 형성되고 주벽 타단부에는 고형물이 압출되어 나오는 고형물 배출구(273)가 형성됨과 아울러 주벽 중간 하측부에는 수분이 배출되는 수분 배출구(274)가 구비된 탈수장치 본체(271)의 내부에 탈수 스크류(280)가 회전 가능하게 결합되고, 탈수장치 본체(271)의 일단부 중앙에 베어링(260)에 의해 회전 가능하게 결합되어 외측으로 돌출된 탈수 스크류(280)의 일측 회전축(281)은 구동모터(220)에 연결되며, 탈수장치 본체(271)의 타단부 중앙에는 탈수 스크류(280)의 타측 회전축(282)이 중앙부에 베어링(261)을 개재하여 결합되며, 상기 탈수장치 본체(201)의 내부에는 고형물 투입구(202)와 연통되는 개구부(251)가 형성된 다공형 탈수원통(250)이 탈수 스크류(280)의 외측으로 결합된 구성으로 되어 있다.

상기 수분 정수처리장치(300)는 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치(200)에서 분리된 수분을 집수하여 수분에 함유되어 있는 암모니아를 고정화시키기고 수질을 정화시키기 위한 것으로 응집 반응조(301)의 주벽에 수분 유입구(302), 탈황석고와 같은 응집제를 투입하기 위한 응집제 유입구(303), 가스 유입구(304)가 구비되고, 응집 반응조(301)의 내부에는 응집 반응조(301)로 유입된 수분과 탈황석고를 완전 혼합이 일어나도록 교반시키기 위한 교반기(310)가 설치됨과 아울러 응집 반응조(301)의 상단부에는 교반기(310)를 회전시키기 위한 구동부(320)가 설치되어 있다.

그리고 응집 반응조(301)와 일측에 구비된 침전조(330)의 주벽 상단부 사이에 연통관(331)이 연결되고 침전조(330)의 주벽 일측부에 배출관(332)이 연결되고, 주벽 하단부에 배출관(333)이 구비되고, 침전조(330)의 내부 중간에는 격벽(cascade)(334)이 설치되어 있다.

상기 슬러리 피트의 악취제거장치(400)는 통상 스크래퍼(scraper)가 설치된 슬러리 피트(410)의 수면 상부에 설치되고 다수개의 노즐(421)이 결합되는 분무관(420)과, 상기 분무관(420)을 수면의 높이에 따라 수면 위에 부상되도록 지지하는 부력체(430)로 구성되어 있다.

상기 부력체(430)는 마치 오뚜기와 같이 중심을 잃고 쓰러졌을 경우 스스로 무게 중심에 의해 수면에 대하여 직립을 유지하도록 하기 위한 것으로, 부구(431)의 중간 지지봉(432)에 분무관(420)과 연결되는 홀더(433)가 구비되고, 홀더(433)의 하부에 양측으로 경사지게 형성된 보조 지지봉(434)의 하단부에 부구(435)가 부착된 구성으로 되어 있다.

상기 홀더(433), 중간 지지봉(432) 및 양측 보조 지지봉(434)은 슬러리와 직접 접촉하므로 부식에 강하며 비중이 가벼운 PE, PP, 우레탄과 같은 합성수지 혹은 SUS와 같은 내식성 금속 등을 이용하여 제조한다.

상기 부구중공형 플라스틱 또는 스티로폼 등의 이용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 축산분뇨 처리방법 및 그 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

축산분뇨슬러리나 하수슬러지와 같은 처리 대상물질이 고액분리장치(100)의 유입로(105)를 통하여 분리조(101)에 유입되면 처리 대상물질에 함유된 수분 가운데 자유수는 분리조(101)의 내부 일측에 형성된 월류웨어(103)를 넘어 저류부(102)로 분리 저류된다. 단, 결합수(bound water)는 외부동력에 의하여 충분한 에너지를 투입해야만 분리할 수 있다.

그리고 분리조(101)에 잔류하는 슬러리 형태의 고형물은 연속식 진동형 컨베어벨트 스크린(110)으로 고액분리한다.

상기 저류부(102)에 모인 수분은 연계되는 수분 정수처리장치(300)로 이송하여 처리하고, 분리된 고형물은 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치(200)로 이송하여 처리한다.

이와 같은 고액분리 과정에서 연속식 혹은 회분식의 선택은 축산분뇨의 함수율과 점도 및 고형물의 농도 등, 분뇨의 성상에 따라 변할 수 있으며 처리용량과 설치공간에 대하여 고려하여야 한다.

이어서, 상기 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치(200)는 투입된 처리 대상물질이 압출 스크류(210)의 회전에 의해 압축되면서 이송되고, 압출 스크류(210)의 압축에 의하여 이송구간에서 수분 탈리가 일어나며 진행 방향에 따라 압축된 고형물은 펠렛 성형판(230)의 압출공(231)을 통하여 국수 가닥처럼 압출 성형되고, 압출 스크 류(210)의 타측 회전축(212)의 외측단부에 고정된 절단날(232)이 회전하면서 압출 성형되어 배출되는 성형물이 일정한 크기로 절단한다.

상기 압출 스크류(210)에 의한 수분 분리공정은 압출 스크류(210)에 의한 처리 대상물질 이송이 연속적으로 일어나면서 압축력이 발생하고 이로 인하여 슬러리의 결합수가 분리된다.

이와 같이 도 3의 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치(200)는 압출 스크류(210)의 길이를 조절하여 고액분리와 펠렛 성형을 한 단계에서 행하게 되나 도 5와 같이 고형물을 일차적으로 탈수시켜 상기 탈수압출장치 본체(201)에 투입하기 위한 탈수장치(270)를 더 설치한 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치(200)는 전단에서 고액분리를 행하고 후단에서 고액분리와 펠렛 제조를 행하며, 이 경우 압출 스크류(210)와 탈수 스크류(280)를 각각 별도의 전동기로 구동시킨다.

이와 같은 과정으로 고형물을 펠렛화함으로써 건조가 용이하고 운반과 저장 등 취급에 용이성과 연소시 공극을 형성함으로써 통기가 원활하여 연소가 잘 되며, 제조된 펠렛과 탈리된 수분은 각각의 연계된 처리공정에서 처리된다.

이어서, 도 6의 수분 정수처리장치(300)는 고액분리장치(100)에서 분리된 수분과, 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치(200)에서 분리된 수분을 집수하여 수분에 함유되어 있는 암모니아를 고정화시키기고 수질을 정화시키기 위한 것으로, 이때 필요한 이산화탄소가스는 축사 배가스(하수슬러지 소화조가스)를 혼합하여 화학반응을 유도한다. 화학반응을 통하여 황산암모니움((NH₄)₂SO₄)과 탄산칼슘(CaCO₃)은 고형 화하고 동시에 투입한 탈황석고에 함유되어 있는 철성분과 알루미늄 성분은 응집제로 수질오염물질과 응집반응하며 이들은 침전조(330)로 이송되고 침강되어 처리수와 분리된다.

침전조(330)의 내부 중간에 설치된 격벽(334)은 유수의 흐름 거리를 연장하여 응집제와 결합한 오염물질을 중력에 의하여 침하도록 유도한다.

정수 처리된 처리수는 배출관(332)을 통해 배출되고 악취 발생을 저감하기 위하여 재활용된다.

이 때 침전조(330)에 침강된 황산암모니움과 탄산칼슘 그리고 응집물은 본 발명의 최초의 원료 유입로(105)로 이송되며, 일예로 유입되는 축산분뇨 슬러리와 혼합되어 고형물로 분리되어 처리된다.

이어서, 상기 슬러리 피트의 악취제거장치(400)는 처리수를 재활용하여 축사에서 발생하는 악취를 줄이기 위하여 축사의 청소용수로 활용하는 것으로, 상기 수분 정수처리장치(300)에서 생산되는 처리수를 분무 펌프로 펌핑하여 슬러리 피트의 악취제거장치(400)의 슬러리 피트(410) 수면부에 설치된 분무관(420)에 공급하여 분무관(420)에 결합된 다수개의 노즐(421)로 분무관(420) 주위로 분무 형태로 고르게 분사한다.

이와 같은 분무관(420)으로 처리수를 분무함에 의해 탈기화하는 악취 분자인 암모니아를 물세척하여 용해시키고, 용해된 악취 분자를 함유한 수분은 수질 정화공정에서 상기한 탈기성 암모니아의 고정화 공정으로 연계하여 처리한다.

이와 같이 슬러리 피트의 악취제거장치(400)는 탈기성 암모니아를 효과적으 로 물세척하기 위하여 세척표면적을 넓게 하기 위하여 분무관(420)에 다수개의 노즐(421)을 부착하고, 분무관(420)에 분무용 펌프로 물을 펌핑하여 처리수를 분무 형태로 고르게 분사하는 것이며, 주의할 점은 분무관(420)에 부착된 노즐(421)이 불순물로 인하여 폐색되지 않도록 하여야 한다.

또한, 분무관(420)을 슬러리 피트(410)의 트러스 하단에 부력체(430)를 이용하여 수면에 부상하는 형태로 설치한 것으로, 분무관(420)을 슬러리로부터 이격시킬 수 있으며 상단 지지공(432)의 양측으로 경사지게 형성된 보조 지지봉(434)은 중간 지지봉(432)에 부착된 부구(431)가 균형을 잃고 쓰러질 경우 다시 중심을 잡아 분무관(420)이 안정하게 유지되도록 한다.

이와 같은 슬러리 피트의 악취제거장치(400)는 슬러리 피트(410)의 스크래퍼(scraper) 작동에 지장을 주지 않으면서 간편하게 설치할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 축산분뇨 처리방법 및 그 장치는 함수율이 높은 물질인 하수슬러지나 축산분뇨의 처리를 위한 것으로 높은 함수율로 인하여 처리 공정상에 문제가 발생하였던 처리 대상물질을 고액분리 공정을 통하여 분리하고, 수분에 함유되어 있는 악취 성분 중 암모니아와 수질오염물질을 탈황석고를 이용하여 고정화와 수질정화 공정으로 제거하고 처리수를 재활용할 수 있는 이점이 있다. 또한 축산분뇨의 고형물은 탈수시켜 함수율을 낮추고 펠렛화하여 연계공정으로 이송에 편리성을 높이고, 탈암모니아 공정에서 고정화된 황산암모니움과 탄산칼슘 등의 비료 성분의 첨가로 인하여 비료질이 향상된다. 펠렛화한 고정물 은 함수율이 줄어들어 비료화 공정에서 톱밥, 왕겨와 같은 부자재의 사용량을 줄일 수 있어 경제적인 이점이 있다. 또한 액비사용시 탈기성 성분의 감소로 주거지역인접지에 살포가 가능하고 탈수공정을 통한 절대용량 감소로 살포지를 계속 구하는 어려움을 없앨 수 있으며, 토지 상황이나 날씨 상황에 구애받지 않고 비료를 살포할 수 있는 이점이 있다. 또한 축사와 비료 살포로 인한 악취의 감소로 축사의 환경이 개선되고, 환경위생의 질을 높일 수 있는 이점이 있으며, 암모니아 제거를 통하여 가축들이 사료 섭취량이 증가되고 이에 의해 사육기간을 단축할 수 있는 이점이 있다. 그리고 탈황장치의 폐기물인 탈황석고를 재활용하여 식물의 비료로 사용할 수 있는 방안을 제시하고, 처리수의 재활용을 통하여 물사용량을 줄일 수 있으며, 특히 폐기물의 사용과 최소한의 장치 사용을 통하여 적은 비용을 실행할 수 있어 경제적인 이점이 있다.

Claims

축산분뇨 슬러리나 하수슬러지 등 함수율이 높은 처리 대상물질을 고액분리 공정을 통하여 고형물과 수분으로 고액분리하는 고액분리과정과; 상기 고형물을 탈수시켜 함수율을 낮추고 펠렛화하는 고형물 탈수 및 펠렛 제조과정과; 상기 고액분리과정과 수분 정수처리과정에서 분리된 수분을 응집 반응조에서 축사 배가스, 하수슬러지 소화조가스의 이산화탄소가스와 화학 반응시켜 황산암모니움과 탄산칼슘은 고형화시키고, 동시에 투입한 탈황석고에 함유되어 있는 철성분과 알루미늄 성분의 응집제로 수질오염물질과 응집반응시키며 처리된 수분을 침전조로 이송시켜 상기 탈황석고의 탈암모니아 공정으로 고정화된 황산암모니움과 탄산칼슘 그리고 알루미늄과 철의 응집물을 고형물 탈수 및 펠렛 제조과정에 재투입시키는 수분 정수처리과정과; 상기 수분 정수처리과정에서 분리된 처리수를 슬러리 피트의 상부에서 분무관의 노즐을 통하여 분사시켜 탈기화하는 악취 분자인 암모니아를 물세척하여 용해시는 슬러리 피트의 악취제거과정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리방법.
축산분뇨 슬러리나 하수슬러지 등 함수율이 높은 처리 대상물질의 처리과정에서 처리 대상물질을 고형물과 수분으로 분리하는 고액분리장치(100)와, 상기 고액분리장치(100)에서 분리된 상기 고형물을 탈수시키고 펠렛으로 성형하는 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치(200)와, 상기 고액분리장치(100)에서 분리한 수분은 정화하 고 정수과정에서 응집물을 침강시켜 분리하여 이 응집물을 최초의 원료 유입구로 재순환시키는 수분 정수처리장치(300)와, 상기 수분 정수처리장치(300)에서 발생하는 처리수를 슬러리 피트(410)에 투입하여 이 슬러리 피트(410)에서 악취를 제거하는 슬러리 피트의 악취제거장치(400)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
제 2 항에 있어서, 상기 고액분리장치(100)는 축산분뇨슬러리나 하수슬러지와 같은 처리 대상물질이 유입로(105)를 통하여 유입되는 분리조(101)의 내부 일측에는 월류웨어(103)가 형성되어 분리조(101)로 유입된 슬러리의 수분이 월류웨어(103)를 넘어 저류되는 저류부(102)가 구분 형성되고, 상기 분리조(101)의 일측에 진동형 컨베어벨트 스크린(110)이 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
제 2 항에 있어서, 상기 고형물 탈수 및 펠렛 제조장치(200)는 고형물 투입구(202)가 일단부 주벽에 구비된 탈수압출장치 본체(201)의 내부에 압출 스크류(210)가 회전 가능하게 결합되고, 상기 탈수압출장치 본체(201)의 일단부 중앙에 베어링(260)에 의해 회전 가능하게 결합되어 외측으로 돌출된 압출 스크류(210)의 일측 회전축(211)은 구동모터(220)에 연결되며, 상기 탈수압출장치 본체(201)의 타단부에는 다수개의 압출공(231)이 형성된 펠렛 성형판(230)이 결합되고, 상기 압출 스크류(210)의 타측 회전축(212)은 펠렛 성형판(230)의 중앙부에 베어링(261)을 개재하여 결합되며, 상기 탈수압출장치 본체(201)의 내부에는 고형물 투입구(202)와 연통되는 개구부(251)가 형성되고 다수개의 탈수공(252)이 형성된 다공형 탈수원통(250)이 압출 스크류(210)의 외측으로 결합되며, 상기 타측 회전축(212)의 외측 단부에는 펠렛 성형판(230)의 압출공(231)으로 압출되는 성형물을 절단하는 절단날(232)이 고정되어 구성된 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
제 2 항에 있어서, 상기 수분 정수처리장치(300)는 응집 반응조(301)의 주벽에 수분 유입구(302), 탈황석고를 포함하는 응집제를 투입하기 위한 응집제 유입구(303), 이산화탄산가스를 포함하는 가스가 유입되는 가스 유입구(304)가 구비되고, 상기 응집 반응조(301)의 내부에는 상기 응집 반응조(301)로 유입된 수분과 탈황석고를 완전 혼합이 일어나도록 교반시키기 위한 교반기(310)가 설치됨과 아울러 상기 응집 반응조(301)의 상단부에는 상기 교반기(310)를 회전시키기 위한 구동부(320)가 설치되며, 상기 응집 반응조(301)와 일측에 구비된 침전조(330)의 주벽 상단부 사이에 연통관(331)이 연결되고 상기 침전조(330)의 주벽 일측부 및 하단부에 배출관(332),(333)이 구비되며, 상기 침전조(330)의 내부 중간에는 격벽(334)이 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
제 2 항에 있어서, 상기 슬러리 피트의 악취제거장치(400)는 슬러리 피트(410)의 수면 상부에 설치되고 수분을 분사시키는 다수개의 노즐(421)이 결합되는 분무관(420)과, 상기 분무관(420)을 수면의 높이에 따라 수면 위에 부상되도록 지지하는 부력체(430)로 구성된 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
제 6 항에 있어서, 상기 부력체(430)는 부구(431)의 중간 지지봉(432)에 상기 분무관(420)과 연결되는 홀더(433)가 구비되고, 상기 홀더(433)의 하부에 양측으로 경사지게 형성된 보조 지지봉(434)의 하단부에 부구(435)가 부착되어 구성된 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.