KR100704109B1

KR100704109B1 - 축산분뇨를 이용한 고효율액비 제조 시스템

Info

Publication number: KR100704109B1
Application number: KR1020050108368A
Authority: KR
Inventors: 조규성
Original assignee: 조규성
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-04-06
Also published as: KR20050117495A

Abstract

본 발명은 영양이 풍부한 고농도 축산분뇨를 토양미생물의 우점화 및 처리에 의하여 짧은시간에 고효율의 액비를 제조하여 토양으로 환원하며 고농도 축산분뇨의 처리 및 배출에 따른 경제적비용과 환경오염을 줄이는 고효율의 축산분뇨액비를 제조하는 시스템이다.

이를 위하여 스크린등의 전처리장치를 통해 이물질을 제거한 축산분뇨를 낙엽수의 낙엽과 동물로부터의 분해물이 분해,재합성되어 안정화된 부식물질로 성형한 펠렛(Pellet)과 토양미생물의 응결,중축합작용등을 위한 경석(Lightstone)을 충진한 토양미생물반응기가 설치된 2sets의 고효율액비저장탱크(1)로 이동하며 첫 번째 탱크에서 체류시간(HRT)15~30일 동안 토양미생물에 의하여 호기성상태에서 부숙시킨후 여분의 고효율액비저장탱크에서 배출되는 축산분뇨를 저장하는 동안 추가적인 부숙기간(HRT)15∼30일을 거쳐 악취가 없으며 토양에 유용한 미생물을 고농도함유하고 질소,인등의 영양염이 풍부한 고효율의 액비를 제조하는 것이다.

또한 액비로 제조할수 없는 기간에는 완성된 액비를 침전시켜 상등수를 배출하는 시스템으로 환경에 배출시 막대한 환경오염을 야기시키며 그 처리에 많은 경제적인 비용이 소모되는 축산분뇨를 유기질비료로 토양에 환원함으로써 환경을 보전하고 토양유기성균이 풍부한 비옥한 토양을 만들 수 있도록 하는 시스템이다.

축산분뇨, 액비, 부식, 펠렛, 토양미생물, 액비저장조, 축산분뇨처리

Description

축산분뇨를 이용한 고효율액비 제조 시스템{HIGH-EFFICIENCY LIQUID FERTILIZER MANUFACTURING SYSTEM USING EXCRETION OF LIVESTOCK}

도1은 축산분뇨 고효율액비저장탱크 구성도

도2는 토양미생물반응기 측면도

도3은 축산분뇨의 고효율액비제조 시스템 공정도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 고효율액비저장탱크 2 : 토양미생물배양기

3 : 공기산기관(Diffuser) 4 : 공기블로워(Blower)

5 : 사다리 6 : 펠렛(Pellet)충진부

7 : 경석(Lightstone)충진부 8 : 토양미생물반응기 인양장치

9 : 스크린 10 : 스크류데칸타

11A,11B : 고효율액비저장탱크

본 발명은 축산분뇨를 토양미생물의 우점배양 및 호기성분해작용에 의해 짧은시간에 악취가 없고 영양이 풍부한 고효율의 축산분뇨액비를 제조하는 방법을 제 시하는것이다.

일반적으로 축산분뇨는 생물학적산소요구량(Biochemical Oxygen Demand,이하 'BOD'라함) 이 대개 수만ppm(예:10,000ppm∼70,000ppm)을 나타내므로 환경기준에 적합한 상태로 처리가 어려울뿐만 아니라 처리에 많은비용이 소모된다.

특히 환경에 지대한 오염을 유발하는 질소,인의 농도가 높아 이를 하천등의 생활환경에 배출시에 사회적인 문제가 되고있다.

현재는 소규모 축산분뇨, 특히 양돈분뇨는 지방자치단체에서 운영하는 축산분뇨공공처리시설에 이송하여 공공처리하고 있으나 공공처리시설의 처리능력한계로 유입농도를 BOD 20,000ppm∼25,000ppm 정도로 규제하고 있어 고농도의 처리가 어렵고 공공처리시설의 설치 및 운영에 많은 비용이 소모되고 또한 일부는 간이저장후 해양배출에 의존하고 있으나 국제적인 해양환경문제 및 어류에 대한 독성등 어민들의 반발로 인하여 더 이상의 해양배출은 어려울 것으로 보이며 직접분뇨처리시설을 설치하여 운영하는곳도 처리의 어려움과 악취민원등으로 인하여 어려움을 호소하고 있다.

축산분뇨액비저장탱크의 경우 현재 6개월이상 보관할수 있도록 규정이 마련 되어 있으나 실제로 정부의 지원이 제대로 이루어지지 않고 지원이 되어 있어도 현재의 단순한 액비저장탱크는 비료로의 효능이 낮고 주변악취에 대한 민원, 6개월이상의 긴 저장장치를 필요로하며 강우시에는 무단방류등으로 사회적인 문제가 되고있다.

지금까지 알려진 액비제조방법으로 대한민국특허 공개번호 10-2003-0020233( 특허번호 0472969) 의 경우 고농도축산분뇨를 1차호기성 발효후 탈수처리하여 저농도여액만을 호기성숙성처리하고 숙성을 위하여 해양성부식산,활성미네랄, 자성페라이트 등을 이용한 생물반응기(Bioreactor)를 이용하고 있으나 1차호기성발효,스크린,탈수기,균주배양조,균주침전분리조 등 많은시설이 필요하고 제조된 액비는 미생물을 대부분 제거하므로 유용성미생물에 의한 토양의 비옥화가 발생하지 않는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로 그 목적은 영양이 풍부한 고농도 축산분뇨를 토양미생물의 우점화 및 처리에 의해 짧은시간에 고효율의 액비를 제조하여 토양으로 환원하며 고농도축산분뇨의 처리 및 배출에 따른 경제적비용과 환경오염을 줄이는 고효율액비제조장치를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기위하여 고농도 축산분뇨를 스크린 또는 스크류데칸타를 거친후 BOD 10,000ppm∼70,000ppm으로 액비저장탱크로 보내져 낙엽수의 낙엽과 동물로부터의 분해물이 분해되어 생성된 안정한 부식물질과 토양미생물의 중축합작용등을 위한 경석을 이용 안정한 토양미생물액비를 생성한후 토양미생물과 처리된 액비를 고액분리 하지 않고 그대로 농지에 환원하여 토양에 유익한 미생물이 풍부하고 영양이 많은 비옥한 토양으로 만들어주며 2sets 이상으로 고효율의 액비저장탱크를 구성 교대운전을 통해 추가적인 부숙으로 안정적인 고효율의 액비를 제조하고 액비로 사용할수 없는 기간에는 상등수를 배출기준이하로 배출할수 있도록 하는 고효율액비제조장치를 제공함에 있다.

본 발명은 축산농가에서 배출되는 무희석 축산분뇨를 스크린 및 스크류데칸타 등 간단한 전처리를 통해 이물질등을 제거한후 자연계안에서도 정화능력이나 살균능력이 있다고 알려진 양질의 토양속에 우세하게 서식하고 있는 유용토양균을 선택적으로 고농도 배양시켜 축산분뇨의 유기물들을 효과적으로 제거하여 영양이 풍부한 고효율의 액비를 제조하는 장치로 구성된다.

유용한 토양균군이 대사하는 대사산물에는 석탄산기(페놀기) 또는 석탄산노출기(페놀노출기)가 다량함유되어 있어 이것이 축산분뇨중의 유기물에 대하여 부식반응(중합,축합반응)을 활성화시켜 급속히 거대분자화하고 괴상상태(Floc)을 형성하여 유기물을 제거한다.

일반적으로 부식은 식물과 동물이 미생물에 의해 분해되어 탄산가스,물,암모니아 등의 무기가스와 함께 당류,퀴논류(벤젠산에 산소가있는것),아미노산,단백질 등의 저분자유기물이 되는 것을 말하며 이들 저분자유기물은 탈수결합을 되풀이하여 고분자의 재합성산물로 되고 이 재합성산물과 분해도중인 유기물혼합물을 부식이라고 총칭한다.

부식에는 점토광물등의 무기물과 굳게 결합하여 단미립된 부식(미생물로 분해가 어려운 내성부식으로 휴민이라고 부르며 산에도 알칼리에도 녹지 않는다) 및 미생물에 의하여 생성된 직후에는 강산에 용해하고 결정화하고 금속착체(금속이 섞여있는것)로도 되는 고분자부식과 그 이외의 유기물에 가볍게 결합하고 안정화하여 있는 풀브산으로 분류된다.

이 풀브산 및 그 금속착체를 유리상태로 유도한 것이 활성부식이고 자체산화 기능을 가지든가 또는 강력한 산화 탈취의 촉매와 유기물(특히 당류,아미노산,단백질혼합액)을 거대 고분자화하는 촉매기능을 부가하는 것이 가능하다.

토양미생물의 활성화 및 우점화를 위해 사용되는 펠렛(Pellet)은 낙엽수의 낙엽과 동물로 부터의 분해물이 온난한 기후에서 충분히 분해되어 차후에 재합성산물로 된후 칼슘으로 포화되어 생성된 중성부식질을 원료로 바이오테크놀로지에 의하여 저분자화하여 양을 증가시켜 안정화 하게한후 분체로 만든 것을 펠렛으로 성형한 것이다.

상기 중성부식은 8,000년간(공존하는 화석으로 연대측정) 땅속에 밀폐 매장되어 온 것으로 미생물에 의해 분해되어 영양형부식의 양이 많다.

토양미생물반응기에는 상기 부식펠렛(Pellet) 과 함께 규산분을 다량함유한 물질인 경석(Lightstone)을 적당량 첨가함으로써 토양미생물의 활성화 반응을 더욱 촉진시킨다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세한 설명을 하면 다음과 같다.

축산농가에서 배출되는 축산분뇨는 스크린 및 스크류데칸타 에 의하여 이물질을 제거한후 BOD 10,000ppm∼70,000ppm 의 고농도 상태로 2sets 이상의 고효율액비저장탱크(1)에 투입되어 호기성상태에서 처리 액비화한다.

고효율액비저장탱크(1)은 토양미생물의 우점배양과 호기성작용에 의하여 생성된 토양미생물을 액비저장용량의 5∼30%를 투입(Seeding)하며 호기성상태를 유지 할수있도록 공기를 충분히 공급할수 있는 블로워(Blower)(4)를 설치하며 액비 저장탱크 전체에 공기를 공급할수 있도록 공기 산기관(Diffuser)(3)을 설치한다.

이때 토양미생물의 활성화를 위하여 부식펠렛, 경석을 충진할 수 있는 토양미생물반응기(2)를 인양장치(8)를 이용해 고효율액비저장탱크(1)에 설치하며 토양미생물반응기(2)는 부식펠렛과 경석의 원활한 용해를 위하여 펠렛충진부(6)와 경석충진부(7)로 구성하며 토양미생물반응기(2) 바로 밑에는 공기를 공급할 수 있는 공기산기관(Diffuser)(3)이 부착되도록 장치를 구성한다.

고효율액비저장탱크(1)는 2sets 로 설치하여 교대로 축산분뇨를 저장 액비화하며 고효율액비저장탱크(1)에 투입되는 축산분뇨는 저농도(BOD 10,000ppm∼30,000ppm)는 이물질제거등의 간단한 전처리를 통해 투입되고 고농도(BOD 30,000ppm∼70,000ppm)의 축산분뇨는 스크류데칸타등 전처리를 통하여 BOD 30,000ppm 이하로 고효율액비저장탱크(1)에 투입하거나 이물질제거등의 간단한 처리를 거친후 BOD 30,000ppm 이하가되도록 희석하여 투입하도록 하며 이때 고효율액비저장탱크(1)는 체류시간(HRT) 15∼30일 저장용량을 충족하도록 하며 2sets(11A,11B)로 구성한다.

만일 고농도축산분뇨(BOD 30,000ppm∼70,000ppm)을 간단한 이물질제거만 한후 고효율액비저장탱크(1)에 유입할경우에는 체류시간(HRT) 30∼60일을 충족하는 저장용량탱크 2sets로 구성한다.

우선 첫 번째 고효율액비저장탱크(11A)에 배출되는 축산분뇨를 저장하면서 호기성상태에서 고효율액비를 제조하고 첫 번째 고효율액비저장탱크(11A)가 체류시 간(HRT) 15∼30일이 경과하여 가득차면 농가에서 배출되는 축산분뇨를 두 번째 고효율액비저장탱크(11B)에 저장하도록 한다.

이때 두 번째 고효율액비저장탱크(11B)에 농가에서 배출되는 축산분뇨를 투입하는동안 축산분뇨가 가득찬 첫 번째 고효율액비저장탱크(11A)는 공기를 계속 공급하면서 추가적인 부숙을 하여 고효율의 액비를 제조하면서 액비사용도 동시에 하도록 한다.

두 번째 고효율액비저장조(11B)가 가득차기전에 첫 번째 고효율액비저장탱크(11A)의 액비를 전체 5∼30% 용량을 잔류시키고 액비사용을 완료하도록 하며 두 번째 고효율액비저장탱크(11B)가 가득차면 다시 첫번째 고효율액비저장탱크(11A)에 농가에서 배출되는 축산분뇨를 투입하도록 한다.

위와같이 제조된 액비는 충분한 호기성상태와 토양미생물의 활성화작용에 의하여 악취가 없는 고효율의 액비가 되는것이다.

고효율액비를 제조하지만 지역등에 따라서 액비사용을 할 수 없는 기간( 예 : 논농사기간 )이 존재하므로 이러한 경우에는 완성된 액비를 저장하여 차후에 사용하여야 하며 부득이 하면 배출기준 이하로 처리후 방류하여야 하는데 이때 고효율액비저장탱크(1)에서 제조된 고효율액비의 침전상등수질은 배출기준에 적합하도록 유지되므로 완성된 액비를 충분한 시간 침전시켜 상등수를 최대한 방류하도록 한다.

[실시예 1]

30,000두를 사육하는 양돈농가의 축산분뇨 배출량은 120톤/일이고 배출농도 는 BOD 70,000ppm 정도이며 전처리시설인 스크류데칸타를 거쳐 BOD 15,000ppm∼30,000ppm 정도로 토양미생물반응조로 유입되며 호기성상태에서 체류시간(HRT) 25일 기간동안 토양미생물에 의해 처리되어 액비로 사용되고 있으며 처리과정중에 악취는 발생하지 않았고 제조된 액비를 수박,벼,딸기 농가등에 비료로 사용한 결과 작물생산이 촉진되었고 액비살포시 악취가 발생하지 않았다.

본 발명은 축산분뇨를 이물질제거등 간단한 처리를 거친후 토양에 유용한 토양미생물의 활성화를 통해 유기물을 분해하고 이를 먹이로 토양유용성균을 배양하며 환경에 배출시 막대한 환경오염을 야기시키며 그 처리에 많은 경제적인 비용이 소모되는 질소,인등의 영양염류를 비옥한 토양을 만드는 유기질비료로 토양에 환원함으로써 자원의 재이용으로 환경을 보전하고 무기질비료 사용으로 인해 척박해진 토양을 영양이 많고 토양유용성균군이 풍부한 비옥한 토양으로 바꿀수 있다.

Claims

축산분뇨를 처리 및 액비화 하는 장치에 있어서 간단한 이물질제거를 거친후 내부에 부식펠렛 및 경석이 충진된 토양미생물반응기(2)를 갖는 고효율액비저장탱크(1),

교대로 액비를 제조하기 위하여 고효율액비저장탱크(1)는 2sets로 하는 것을 특징으로 하는 축산분뇨 고효율액비저장장치