KR100704381B1 - 축산분뇨 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축산 폐수로 인한 오염의 문제와 그로 인한 2차 오염의 문제가 없도록 축산분뇨를 보다 빠른 시간내에 발효 분해하여 이러한 과정을 통하여 생성되는 메탄가스를 유용한 에너지로 활용하고, 이 과정을 통하여 최종적으로 얻어지는 분뇨는 식물의 영양공급용 퇴비로 사용될 수 있도록 한 축산분뇨 처리장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 수직방향으로 세워진 스크류 통로의 내부에 스크류가 회전가능하게 수납되고, 스크류 축의 하단부는 회전동력과 연결되어 스크류 통로 내부에서 스크류가 회전되도록 구성되고; 스크류 통로의 하부 측방으로는 축분 유입통로를 통해 유입된 축분이 모여 스크류 통로로 공급되도록 축분 유입통이 연결되며; 스크류 통로의 상부 측방으로는 축분을 하방향으로 이송하기 위해 하향 경사진 하강 통로가 연결되고; 하강 통로의 배출측에는 수직방향으로 세워진 교반통이 연결되면서 교반통의 내부에는 하강 통로를 통해 내려오는 축분을 고속회전에 의해 타격하는 제 1로터리와, 제 1로터리에 의해 타격되어 하강된 축분을 고속회전에 의해 최종적으로 타격하여 주는 제 2로터리가 상부로부터 순차 배치되고, 교반통의 하부 양측에는 제 2로터리에 의해 타격되어 하강된 축분을 외부로 배출하는 배출통로와, 제 2로터리에 의해 타격되어 하강된 축분을 다시 스크류 통로의 하부 측벽으로 재투입해주는 재투입통로가 각각 연결되며, 교반통의 배출통로와 재투입통로 사이 위치에는 제 2로터리로부터 최종 타격된 축분을 배출통로 또는 재투입통로로 이송할 수 있도록 방향전환해주는 방향 전환판이 회전가능하게 설치되고; 하강 통로의 상부에는 교반통으로부터 상승하는 가스상 물질을 수집하여 저장하는 가스저장통이 설치되며; 스크류 통로와 교반통의 상부 측방에는 태양열집열판이 각각 열전달 가능하게 연결되어 이루어진 것이다.

축산분뇨

Description

축산분뇨 처리장치{Device to treat livestock excreta}

도 1은 본 발명에 따른 축산분뇨 처리장치의 방향 전환판이 폐쇄된 상태도.
도 2는 본 발명에 따른 축산분뇨 처리장치의 방향 전환판이 개방된 상태도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
1 : 스크류 통로 2 : 스크류축
3 : 스크류 4 : 캡
5 : 하강 통로 6 : 회전 동력
7 : 제 1로터리 8 : 제 2로터리
9 : 방향 전환판 11 : 운반 차량
12 : 재투입통로 14 : 교반통
15 : 방향전환판 축 16 : 제 1로터리 축
17 : 제 2로터리 축 18 : 축분 유입통
19 : 축분 유입통로 33 : 온도 조절기
34 : 태양열집열판

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본 발명은 축산분뇨 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축산 폐수로 인한 오염의 문제와 그로 인한 2차 오염의 문제가 없도록 축산분뇨를 보다 빠른 시간내에 발효 분해하여 이러한 과정을 통하여 생성되는 메탄가스를 유용한 에너지로 활용하고, 이 과정을 통하여 최종적으로 얻어지는 분뇨는 식물의 영양공급용 퇴비로 사용될 수 있도록 한 것이다.
70년대 이후 경제발전에 따른 생활수준의 향상으로 인하여 축산물의 생산량 증가를 이루기 위하여 가축의 사육이 늘어나면서 축산 분뇨의 배출량은 급격한 증가를 가져왔고, 이에 따라 축산 분뇨의 양은 기하급수적으로 늘어나는 추세로 인하여 축산 분뇨로 인한 문제점들은 심각한 수준에 도달하게 되었다
특히, 식생활 습관의 변화에 따라 축산업이 농촌지역에서 급격히 증가하면서 축산분뇨의 배출량을 급격히 증가시키는 주요인이 되었으며, 이러한 과정을 통하여 파생되는 축산분뇨가 무분별하게 처리되면서 심각한 환경오염을 유발시키는 결과를 초래 하였다.
축산 분뇨 처리시설을 갖추지 않은 대다수의 축산농가에서 방류하는 축산분뇨는 하천의 황폐화를 불러 왔으며, 이로 인하여 지하수를 오염시킴과 동시에 하천의 부영양화를 유발하여 생태 환경에 심각한 폐해를 줌으로서 축산 분뇨의 처리기술이 필연적으로 요구 되고 있는 실정이다.
축산분뇨를 이용한 메탄가스의 생산과 이 과정을 통하여 얻어지는 퇴비는 미생물이 풍부할 뿐만 아니라 식물들에게 필요한 많은 영양분을 함유하고 있기 때문에 충분한 활용 가치가 있음에도 불구하고 기존의 발표된 축산분뇨 처리 기술들은 효용 가치가 낮았던 것이 사실이다.
축산 분뇨를 재활용하는 기술의 발전은 환경보존과 경제적 측면 등을 고려하여 축산 분뇨를 이용한 메탄가스의 생산량 증대와 이 과정을 통하여 얻어지는 퇴비의 적극적인 생산이 요구되고 있는 것이 현실이다.
종래의 축산분뇨 처리방법에 대해 특허 제 10-0295216호, 출원번호 20-2000-0027122, 101999-0035628, 10-2004-0073631, 20-2001-0024708, 10-2001-0013972, 10-2003-0028055, 10-2001-56275, 10-2001-0013968, 20-2004-0016556, 10-2003-0017185, 20-2005-0007524, 20-2005-0007497호 등과 같이 많은 제안이 있었으나, 이러한 종래 축산분뇨 처리방법은 한결같이 번거롭고 그 효능이 미흡한 실정이었다.

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본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 축산분뇨를 보다 빠른 시간내에 효율적으로 처리토록 함으로써 축산분뇨로 인한 2차 오염을 방지함은 물론 축산분뇨의 처리시 생성되는 메탄가스는 연료로 사용토록 하고 발효된 축분은 퇴비로 활용토록 함으로써 대기의 오염과 하천을 오염시키는 오염원을 원천적으로 차단하고 분뇨의 재활용에 따른 경제적인 효용성을 높일 수 있는 축산분뇨 처리장치를 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명을 제시되는 실시예와 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 축산분뇨 처리장치의 방향 전환판이 폐쇄된 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 축산분뇨 처리장치의 방향 전환판이 개방된 상태도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축산분뇨 처리장치는 수직방향으로 세워진 스크류 통로(1)의 내부에 스크류(3)가 회전가능하게 수납되고, 스크류(3)의 회전 중심을 이루는 스크류 축(2)은 스크류 통로(1)의 상단부에 고정되는 캡(4)에 회전가능하게 지지되며, 스크류 축(2)의 하단부는 모터와 같은 회전동력(6)과 연결되어 회전동력(6)에 의해 전달된 회전력에 의해 스크류 통로(1) 내부에서 스크류(3)가 회전되도록 구성된다.
스크류 통로(1)의 하부 측방으로는 축분 유입통로(19)를 통해 유입된 축분이 모여 스크류 통로(1)로 공급되도록 축분 유입통(18)의 배출측이 연결되는데, 축분 유입통로(19)는 축사의 바닥부와 연결하여 축사로부터 곧바로 축분을 제공받을 수 있도록 구성할 수도 있다.
스크류 통로(1)의 상부 측방으로는 스크류(3)에 의해 상방향으로 이송된 축분을 하방향으로 이송하기 위해 하향 경사진 하강 통로(5)가 연결되고, 하강 통로(5)의 배출측에는 수직방향으로 세워진 교반통(14)이 연결된다.
교반통(14)의 내부에는 하강 통로(5)를 통해 내려오는 축분을 고속회전에 의해 타격하는 제 1로터리(7)와, 제 1로터리(7)에 의해 타격되어 하강된 축분을 최종적으로 고속회전에 의해 타격하여 주는 제 2로터리(8)가 상부로부터 순차 배치되고, 교반통(14)의 하부 양측에는 제 2로터리(8)에 의해 타격되어 하강된 축분을 외부로 배출하는 배출통로(22)와, 제 2로터리(8)에 의해 타격되어 하강된 축분을 다시 스크류 통로(1)의 하부 측벽으로 재투입해주는 재투입통로(12)가 각각 연결되며, 교반통(14)의 배출통로와 재투입통로 사이 위치에는 제 2로터리(8)로부터 최종 타격된 축분을 배출통로(22) 또는 재투입통로(12)로 이송할 수 있도록 방향 전환해주는 방향 전환판(9)이 회전가능하게 설치된다.
이때, 제 2로터리(8)는 제 1로터리(7)에 비해 작은 크기의 날개를 가지면서 제 1로터리(7)보다는 많은 개소에 설치되어 제 1로터리(7)에 의해 타격되는 과정에서 부수어진 축분을 더욱 세밀하게 타격할 수 있도록 구성하게 되며, 도시하지는 않았지만 제 1로터리 축(16), 제 2로터리 축(17), 방향전환판 축(15)에는 각각 동력수단이 연결되어 제 1로터리(7), 제 2로터리(8), 방향전환판(9)을 회전시킬 수 있도록 동력을 제공해줌은 자명하다.
하강 통로(5)의 상부에는 교반통(14)으로부터 상승하는 가스상 물질을 수집하여 저장하는 가스저장통(35)이 설치되며, 가스저장통(35)의 상단부에는 압력배출밸브(36)를 구비하여 가스저장통(35) 내부 압력에 따라 안전압력(가스저장통에 모이는 가스의 종류에 따라 상이하므로 특정하지 않음) 이상일 경우 압력을 배출해주어 가스저장통(35)의 안전성을 보장할 수 있도록 구성하게 된다.
스크류 통로(1)와 교반통(14)의 상부 측방에는 태양열집열판(34)이 각각 열전달가능하도록 연결되어 외기의 온도가 떨어지는 계절에도 태양열을 통해 충분한 온도를 제공할 수 있도록 구성하게 되며, 태양열집열판(34)에는 바이메탈과 같은 온도조절기(33)가 각각 구비되어 태양열집열판(34)으로부터 항상 적정한 온도를 스크류 통로(1)측으로 또는 교반통(14)측으로 제공해주도록 구성하게 된다.
도면상의 미설명 부호 11은 상기 가공된 축분을 싣는 운반 차량을 나타내고, 13은 교반통 지지대를 나타낸다.
이상과 같이 구성되는 축산분뇨 처리장치는 수집되어진 축산분뇨가 축사 바닥의 걸름망(미도시)을 통해 축사의 하층부에 적층되면 별도로 구성되는 이송수단(미도시)에 의해 한 곳으로 모아지면서 축분 유입통(18)에 투입되도록 하고, 축분 유입통(18)에 투입된 축산분뇨는 스크류 통로(1)속에 구성되어 있는 스크류(3)의 회전력에 의해 스크류 통로(1)의 상부로 이동된 후에 다시 하강 통로(5)를 따라 하강되면서 하강 통로(5)의 하부와 연결되어 고속 회전되도록 구성되어 있는 제 1로터리(7)와 고속 충돌하게 된다.
이와 같이 고속회전하고 있는 제 1로터리(7)에 의해 축분이 타격되면 축분이 잘개 부수어지면서 축분의 구석구석으로 산소가 공급될 수 있고, 또 축분이 잘개 부수어지면서 그 표면적이 크게 증대되어 축분의 내부에 머물러 있던 수분이 그 표면으로부터 증발되면서 축분의 습도가 발효되기에 적당해지며, 또한 제 1로터리(7)와 축분의 충돌과정에서 불가분 마찰열이 발생되어 축분의 발효에 관여하는 중온 또는 고온 미생물이 이러한 열에 의해 활성화되면서 축분이 빠른 시간내에 발효될 수 있으며, 이러한 축분의 발효과정에서 발생되는 메탄가스 또는 기타 가스 성분은 상승하여 하강 통로(5) 상부에 설치된 가스저장통(35)에 모이게 되고, 제 1로터리(7)에 의해 1차 타격된 축분은 다시 하강하게 된다.
제 2로터리(8)는 제 1로터리(7)보다는 작은 크기의 날개를 가지면서 제 1로터리(7)보다는 많은 개소에 설치되어 있으므로 제 1로터리(7)에 의해 잘개 부수어진 축분이 고속 회전하고 있는 다수의 제 2로터리(8)에 의해 다시 타격되어 이러한 과정에서도 상기와 동일하게 축분의 발효가 활발해지게 되며, 이러한 과정에서 발생되는 메탄가스 또는 기타 가스 성분은 상승하여 가스저장통(35)에 모이게 되고, 2차 타격된 축분은 하강하여 1행정이 완료된다.
물론, 축분은 수분을 많이 포함하고 있어 상기와 같이 1행정만으로는 완벽한 퇴비화를 이루기 어려우므로 최초 1행정이 완료되면 방향 전환판(9)을 재투입통로(12)측으로 전환해주어 상기 2차 타격되어 하강하는 축분을 스크류 통로(1)의 하부 측벽으로 재투입하여 상기와 같은 과정을 반복하게 하며, 이러한 과정을 여러번 거친 후 축분이 완벽하게 발효되어 퇴비화되면 방향 전환판(9)을 배출통로(22)측으로 전환해주어 외부로 배출해주게 되며, 배출통로(22)의 하부에는 운반 차량의 적재함을 위치시키거나 배출용기(미도시)를 받쳐 퇴비화된 축분을 담아 이송하여 농작물의 비료로 활용하면 되고, 가스저장통(35)에 모인 메탄가스와 같은 가스 성분은 연료로 활용할 수 있으며, 가스저장통(35)에 모인 가스 성분을 일반에 판매할 수도 있을 것이다. 이때, 축분을 순환시키는 횟수는 축분에 포함된 수분에 따라 달라지므로 그 순환횟수를 특정하지는 않는다.
또한, 축산분뇨를 처리할 때에 발생하는 대부분의 가스상 오염물들은 특이한 냄새를 포함하고 있는데, 이러한 유기화합물의 대부분은 축분을 처리할 때 자연적으로 축분에 흡수되거나 제거 또는 안정화가 이루어지게 되므로 축분의 처리과정에서 발생되는 냄새에 대해서는 크게 신경쓰지 않아도 될 것이다.
한편, 외기의 온도가 떨어지는 초봄, 늦가을, 겨울철에는 축분과 각 로터리의 마찰열 만으로는 축분의 발효에 관여하는 중온 또는 고온 미생물을 활성화시키기 어려우므로 이를 위해 본 발명에서는 태양열집열판(34)을 스크류 통로(1)와 교반통(14)의 상부 일측과 열전달가능하게 연결한 것으로, 태양열집열판(34)을 통해 태양열을 집열하여 이러한 열기를 스크류 통로(1)와 교반통(14)에 제공해주면 이러한 열과 각 로터리(7)(8)와 축분의 마찰열이 합해져 중온 또는 고온 미생물을 활성화시켜줌으로써 사시사철 축분의 퇴비화 및 메탄가스의 발생이 가능해지는 것이다.
이때, 외기의 온도가 올라가게 되어 태양열집열판(34)을 통해 모인 열기를 제공할 필요가 없을 경우에는 태양열집열판(34)에 구비된 바이메탈과 같은 온도 조절기(33)에 의해 열기의 공급이 자동으로 차단되어 항상 적정한 수준의 온도를 유지할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 따르면 축산농가들에게 저렴한 비용으로 축산분뇨 처리시스템을 제공할 수 있는 것이며, 본 발명에 따른 처리장치를 사용하여 음식물 쓰레기 또는 정화조에서 발생되는 분뇨의 처리도 가능하므로 그 처리대상물만을 변경하더라도 이는 모두 본 발명의 권리 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

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이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 구조를 이용하여 축산 분뇨를 처리하여 주게 되면 보다 빠른 시간내에 효율적으로 또 저렴한 비용을 들여서 처리할 수가 있기 때문에 축사의 관리 및 축분의 처리 기피로 2차 오염의 우려 없이 축산분뇨의 퇴비화와 에너지화를 통해 자원의 재활용을 적극적으로 구현할 수가 있는 발명인 것이다.
또한, 본 발명은 그 구조와 그에 관한 최선의 실시예를 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 명시한 청구범위에 국한되어 본 발명의 청구 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있는 것임으로 약간의 구조를 변경하여 실시한 것 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.
또한 축분을 상부측으로 이송한 상태에서 하부측으로 이송하여 축분을 가공하도록 구비할 수 있는 구조는 펌프카식 밀대를 이용하거나 기어식 밀대 유압식 밀대 크랑크식 밀대 등을 이용하여 다양하게 변경하여 구성할 수가 있음으로 이러한 설계 변경은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.
또한 로타리 회전식을 이용하여 축분에 타격을 주도록 구비되는 로타리의 개수와 그 시스템은 다양하게 공지되어 있는 기구나 기계 등을 이용하면 얼마든지 설계 변경이 가능한 것임으로 이러한 설계변경 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

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Claims (2)

1. 수직방향으로 세워진 스크류 통로(1)의 내부에 스크류(3)가 회전가능하게 수납되고, 상기 스크류(3)의 회전 중심을 이루는 스크류 축(2)은 상기 스크류 통로(1)의 상단부에 고정되는 캡(4)에 회전가능하게 지지되며, 상기 스크류 축(2)의 하단부는 회전동력(6)과 연결되어 상기 회전동력(6)에 의해 전달된 회전력에 의해 상기 스크류 통로(1) 내부에서 상기 스크류(3)가 회전되도록 구성되고;

   상기 스크류 통로(1)의 하부 측방으로는 축분 유입통로(19)를 통해 유입된 축분이 모여 상기 스크류 통로(1)로 공급되도록 축분 유입통(18)의 배출측이 연결되며;

   상기 스크류 통로(1)의 상부 측방으로는 상기 스크류(3)에 의해 상방향으로 이송된 축분을 하방향으로 이송하기 위해 하향 경사진 하강 통로(5)가 연결되고;

   상기 하강 통로(5)의 배출측에는 수직방향으로 세워진 교반통(14)이 연결되면서 상기 교반통(14)의 내부에는 상기 하강 통로(5)를 통해 내려오는 축분을 고속회전에 의해 타격하는 제 1로터리(7)와, 상기 제 1로터리(7)에 의해 타격되어 하강된 축분을 고속회전에 의해 최종적으로 타격하여 주는 제 2로터리(8)가 상부로부터 순차 배치되고, 상기 교반통(14)의 하부 양측에는 상기 제 2로터리(8)에 의해 타격되어 하강된 축분을 외부로 배출하는 배출통로(22)와, 상기 제 2로터리(8)에 의해 타격되어 하강된 축분을 다시 상기 스크류 통로(1)의 하부 측벽으로 재투입해주는 재투입통로(12)가 각각 연결되며, 상기 교반통(14)의 배출통로와 재투입통로 사이 위치에는 상기 제 2로터리(8)로부터 최종 타격된 축분을 상기 배출통로(22) 또는 상기 재투입통로(12)로 이송할 수 있도록 방향전환해주는 방향 전환판(9)이 회전가능하게 설치되고;

   상기 하강 통로(5)의 상부에는 상기 교반통(14)으로부터 상승하는 가스상 물질을 수집하여 저장하도록 압력배출밸브(36)를 갖는 가스저장통(35)이 설치되며;

   상기 스크류 통로(1)와 상기 교반통(14)의 상부 측방에는 온도조절기(33)를 갖는 태양열집열판(34)이 각각 열전달 가능하게 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
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