KR100747682B1 - Method for treatment of livestock excrements using thermophilic aerobic fermentation, lime solidification and separation by reverse osmosis membrane - Google Patents

Method for treatment of livestock excrements using thermophilic aerobic fermentation, lime solidification and separation by reverse osmosis membrane Download PDF

Info

Publication number
KR100747682B1
KR100747682B1 KR1020060071706A KR20060071706A KR100747682B1 KR 100747682 B1 KR100747682 B1 KR 100747682B1 KR 1020060071706 A KR1020060071706 A KR 1020060071706A KR 20060071706 A KR20060071706 A KR 20060071706A KR 100747682 B1 KR100747682 B1 KR 100747682B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lime
high temperature
reverse osmosis
osmosis membrane
aerobic fermentation
Prior art date
Application number
KR1020060071706A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이명규
Original Assignee
이명규
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이명규 filed Critical 이명규
Priority to KR1020060071706A priority Critical patent/KR100747682B1/en
Priority to CN2007101371579A priority patent/CN101125767B/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100747682B1 publication Critical patent/KR100747682B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/12Activated sludge processes
    • C02F3/1205Particular type of activated sludge processes
    • C02F3/1215Combinations of activated sludge treatment with precipitation, flocculation, coagulation and separation of phosphates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/20Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from animal husbandry
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/02Temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/06Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/20Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Fertilizers (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

A method for treatment of livestock excrements, which can always maintain the treated water quality within an effluent quality standard range, and produces a liquid fertilizer, a lime treatment fertilizer and a high concentration liquid phase fertilizer by thermophilic aerobic fermentation, solidification and reverse osmosis membrane separation of the livestock excrements respectively, is provided. A method for treatment of livestock excrements comprises: a thermophilic aerobic fermentation step; a chemical coagulation process using lime; and a physical purification process using reverse osmosis membrane separation. The thermophilic aerobic fermentation step comprises passing the livestock excrements through an excrement storage tank and a thermophilic aerobic fermentation equipment, and discharging a fermented liquid into a fermented liquid storage tank. The chemical coagulation process using lime comprises discharging a material stored in the fermented liquid storage tank through the thermophilic aerobic fermentation step into a filtrate storage tank through a mixing tank, a first coagulation tank, a dewatering equipment, a second coagulation tank, and a dewatering equipment. The physical purification process using reverse osmosis membrane separation comprises passing a filtrate through a reverse osmosis membrane separation equipment and a concentrate storage tank.

Description

고온호기발효화와 석회 고형화 및 역삼투 막분리를 이용한 가축 배설물의 처리방법{Method for treatment of livestock excrements using thermophilic aerobic fermentation, lime solidification and separation by reverse osmosis membrane}Method for treatment of livestock excrements using thermophilic aerobic fermentation, lime solidification and separation by reverse osmosis membrane}

도 1은 본 발명에 의한 가축 배설물의 처리방법의 흐름도이다.1 is a flow chart of a method for treating livestock wastes according to the present invention.

도 2는 고온호기발효장치내에서의 생물학적 산화공정을 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart showing a biological oxidation process in a high temperature exhalation fermentation apparatus.

도 3은 석회 고형화 시설 및 탈수장치내에서의 화학적 응집공정을 나타내는 흐름도이다.3 is a flow chart showing a chemical coagulation process in a lime solidification plant and dehydration apparatus.

도 4는 역삼투 막분리장치내에서의 물리적 정제공정을 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart showing a physical purification process in a reverse osmosis membrane separation apparatus.

도 5는 고온호기발효장치의 처리시간에 따른 로타-바이러스(Rota-virus) 사멸효과를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the effect of rota-virus killing according to the treatment time of the high-temperature exhalation fermentation apparatus.

도 6은 고온호기발효장치의 처리시간에 따른 O-157 바이러스 사멸효과를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing O-157 virus killing effect according to the treatment time of the high-temperature exhalation fermentation apparatus.

도 7은 살모넬라, TGE, PED 바이러스 불활성 효과를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing Salmonella, TGE, PED virus inactivation effect.

도 8은 고온호기발효 처리 전후 크립토스포리듐 파븀(Cryptosporidium parvum )의 형광사진이다.8 is a fluorescence picture of Cryptosporidium parvum before and after the high temperature aerobic fermentation treatment.

본 발명은 가축 분뇨를 생물학적 산화공정(고온호기발효)과 화학적 응집공정(석회 고형화) 그리고 물리적 정제공정(역삼투 막분리)을 결합한 것이다. 생물학적 산화공정은 50~60℃의 고온으로 운전되는 고온호기발효장치를 이용하여 병원성 미생물의 사멸, 유기물분해를 촉진하고 화학응집 및 탈수공정에 석회를 이용하여 석회처리비료를 생산하고 질소, 인, SS, 색도, 유기물을 제거하여 물리적 정제공정의 효율을 높이고 정제공정에서는 잔류 유기물 및 질소를 농축 액상비료를 생산함으로서 가축 배설물을 자원화하는 것이다. The present invention combines livestock manure with a biological oxidation process (hot aerobic fermentation), a chemical coagulation process (lime solidification) and a physical purification process (reverse osmosis membrane separation). The biological oxidation process uses a high-temperature aerobic fermentation device operating at a high temperature of 50 ~ 60 ℃ to promote the killing of pathogenic microorganisms and organic decomposition, and to produce lime-treated fertilizer by using lime for chemical coagulation and dehydration process. The removal of SS, chromaticity and organics improves the efficiency of the physical refining process. In the refining process, livestock manure is recycled by producing concentrated liquid fertilizer from residual organics and nitrogen.

가축 배설물의 처리방법은 축종별로 상이하지만, 정화처리방법과 자원화방법으로 크게 분리될 수 있다. 정화처리방법으로는 호기성혐기성 및 액상부식 등에 의한 처리방법이 사용되고 있으나, 유기물과 영양염류의 함량이 높아 일반적인 폐수처리기술을 적용하여 정화하는 것은 현실적으로 불가능하며, 경제적 기술적으로도 열악한 소규모의 국내 축산농가에서 규제농도에 맞도록 처리하기에는 어려운 상황에 직면해 있다.The treatment of animal waste is different depending on the species, but it can be largely divided into a purification method and a resource method. As a method of purifying treatment, aerobic anaerobic and liquid corrosion are used. However, due to the high content of organic matter and nutrients, it is practically impossible to purify the wastewater by applying general wastewater treatment technology. Is facing a difficult situation to deal with regulatory concentrations.

한편, 고농도의 유기물질을 함유하는 폐수의 처리공법으로, 외부로부터의 추가적인 열공급 없이 미생물반응에 의해서 생성되는 열에너지를 이용하는 고온호기성소화방식은 1970년대부터 고농도 유기폐수의 정화 처리방식의 일환으로 연구가 진행되어 왔는데, 각종 제어기술의 부족으로 인하여 실제 현장에서 응용이 되지 못하 고 있다.    Meanwhile, the high temperature aerobic digestion method using heat energy generated by microbial reaction without additional heat supply from the outside as a treatment method for wastewater containing high concentration of organic material has been studied as part of the purification method of high concentration organic wastewater since the 1970s. It has been progressed, but due to the lack of various control technology, it is not applied in actual field.

기존의 자원화 정책은 주로 개별 농가를 대상으로 하여 액비 및 퇴비화시설 자금의 형태로 지원이 이루어졌으며 이러한 정책은 개별농가의 운전기술 부족 및 처리용량의 부족 등으로 목표한 바를 충분히 달성하지 못하여 발생된 가축 배설물의 해양투기비용의 증가 등의 문제점을 가지고 있다. 또한, 기존의 축산폐수처리정책은 가축 배설물을 적정하게 처리 할 수 있는 정화처리공법의 부재로 인하여 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이에 정부에서는 수계의 주오염원인 가축 배설물을 처리하고자 위의 사항들을 고려하여 일정 지역별로 공동처리하는 방안을 제시하였다. 그러나 기존의 공동처리방안은 처리공정의 한계성으로 인하여 농가에서 발생하는 슬러리상태의 가축 배설물을 전량 처리하지 못하고 수거체계 및 처리공법의 한계로 인해 상등수만 처리하는 결점과, 주기적으로 발생하는 가축전염병 발병 시 사용되는 소독제의 유입으로 거품발생 및 미생물의 사멸 등으로 인하여 처리효율이 급격히 저하하는 등의 문제점을 안고 있고, 가축 배설물의 자원화 관점을 외면하고 있으며, 그 운전 및 비용 면에서 많은 문제점을 지니고 있어, 효율적이고 안정적으로 자원화 및 처리할 수 있는 공정의 조속한 개발과 적용이 필요하다.   Existing recycling policies were mainly provided to individual farmers in the form of liquid and composting facilities funds. These policies were raised due to insufficient farming skills of individual farmers and insufficient processing capacity. There is a problem such as an increase in the cost of dumping offshore. In addition, the existing livestock wastewater treatment policy suffers a lot of difficulties due to the absence of a purification process that can properly treat animal waste. In this regard, the government proposed a plan to co-process by region by considering the above items in order to treat animal waste, which is the main source of water pollution. However, due to the limitation of the processing process, the existing joint treatment method cannot handle all slurry of animal waste in farms, but only the high water is processed due to the limitations of the collection system and the processing method, and the outbreak of animal infectious diseases occurs periodically. Due to the influx of disinfectants used in the process, the foaming efficiency and the killing of microorganisms cause problems such as drastically deteriorating treatment efficiency. However, there is a need for early development and application of processes that can be efficiently and reliably resourceized and treated.

또한, 축산폐수에 대한 법규범이 강화되면서 분은 톱밥 등의 수분 조절재를 사용하여 퇴비화 시키고, 뇨는 활성슬러지법 등의 생물학적 처리를 하여 정화시키는 방법이 보급되었다. 그러나 비교적 장시간의 처리를 요하고 운전 기술의 부족과 처리비용의 부담 등으로 최근에는 많은 양의 축산폐수를 해양투기에 의존하는 농가가 늘고 있다. 외국의 경우는 폐기물 처리의 한 방법인 안정화 공법을 활용하여 축산분뇨를 하수 슬러지 등의 유기성 폐기물과 같이 처리하여 토양 개량제, 유기질 비료 등을 생산-활용하고 있다. 그러나 석회 안정화법의 경우, 주입 슬러지의 함수율이 75~85%(고형물 농도가 15~25%)일 때, 적용 가능한 방법으로 75~90%의 수분을 함유한 국내에서 배출되는 대부분의 축산분뇨에 적용하기에는 어려움이 많다. 따라서 85% 이상의 함수율을 가진 축산분뇨에 대해서는 유해성 및 안전성이 확보된 석회 안정화 방법이 개발되어야 하지만 지금까지 이루어지지 않았다. In addition, as the law on livestock wastewater is strengthened, manure is composted using moisture control materials such as sawdust, and urine is purified by biological treatment such as activated sludge method. Recently, however, farms that rely on ocean dumping for a large amount of livestock wastewater are increasing due to a relatively long time treatment, a lack of operating technology and a burden of treatment costs. In foreign countries, livestock manure is treated with organic waste such as sewage sludge using stabilization, a method of waste treatment, to produce and utilize soil improvers and organic fertilizers. However, in the case of lime stabilization method, when the injected sludge has a water content of 75 to 85% (solid concentration of 15 to 25%), it is applicable to most livestock manure discharged in Korea containing 75 to 90% water as an applicable method. It is difficult to apply. Therefore, for the livestock manure having a water content of more than 85%, lime stabilization methods have been developed, which have secured hazards and safety.

따라서, 본 발명은 가축 배설물의 자원화 처리에 있어서 생물학적 산화공정으로 유기물제거 효과가 높은 고온호기발효와 석회를 이용한 화학적 응집공정 그리고 역삼투막분리를 이용한 물리적 정제공정을 적용한 경제적이고 효율적인 자원화공정으로 개발되었다.  Accordingly, the present invention has been developed as an economical and efficient resource recycling process using a high-temperature aerobic fermentation, a chemical coagulation process using lime and a physical purification process using reverse osmosis membrane separation, which has high organic matter removal effect as a biological oxidation process in the treatment of animal waste.

고온호기성 소화기술은 고온 호기성 미생물들이 유기물들을 소화할 때 발생되는 열을 발효장치 내부에서 보존하여 이용함으로써 고온 발효과정을 유지하는 것을 의미한다. 이러한 고온호기성 소화기술은 크게 2가지 형태로 현장에 응용화되고 있으며, 그 하나는 반응기 측벽에 자흡식 폭기/교반기를 설치하여 반응기 내에서 혼합과 동시에 산소가 공급되면서 유기물이 분해되는 시스템이며, 나머지 하나는 내부수를 반응기 외부에 설치된 순환펌프에 의해 하부내부수를 상부로 순환시키면서 산소를 공급하는 방법이다. 이 기술의 핵심은 산소공급 방법을 잘 조정하여 미생물들의 성장을 최대로 유지시키는 것이다. 고온호기성 소화방법은 주로 고온성 미생물들을 활용하는데 55~65℃에서 활성이 강해 이를 유지시키는 것이 매우 중요하다. 우리나라에서는 1980년대 말부터 축산분뇨를 대상으로 광합성미생물의 특징 을 활용하여 폭기를 병행하면서 짧은 반응시간내에 고온(Thermophilic)으로 반응온도를 높이며, 축산분뇨를 고온발효시켜 액비로 재생산하는 시스템 운전 조건에 대한 지속적인 연구로 반응시간이 4일 이내이며, 양질의 액비를 만들 수 있는 시스템이 개발되어 있다.High temperature aerobic digestion technology means maintaining the high temperature fermentation process by using the heat generated when the high temperature aerobic microorganisms digest the organic matter inside the fermentation apparatus. This high temperature aerobic digestion technology is largely applied to the field in two forms, one of which is a system in which organic matter is decomposed while oxygen is supplied at the same time as mixing and mixing in the reactor by installing a self-acting aeration / stirrer on the side wall of the reactor. One is to supply oxygen while circulating the lower inner water to the upper by the circulation pump installed outside the reactor. The key to this technology is to fine tune the oxygen supply method to keep the growth of the microorganisms at their maximum. The high temperature aerobic digestion method mainly utilizes high temperature microorganisms, and it is very important to maintain it at 55-65 ℃. In Korea, since the late 1980s, the characteristics of photosynthetic microorganisms have been used for livestock manure to increase the reaction temperature at high temperature (Thermophilic) within a short reaction time, and to raise the temperature of the livestock manure to regenerate it in liquid ratio. Ongoing research has resulted in a reaction time of less than 4 days and a system for producing high quality liquid fertilizers.

이에 따라, 상기의 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 고온호기발효와 석회를 이용한 화학적 응집공정 및 역삼투막분리를 이용한 물리적 정제공정을 이용한 가축 배설물의 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above-mentioned conventional problems is to provide a method of treating livestock wastes using a chemical coagulation process using high temperature aerobic fermentation and lime and a physical purification process using reverse osmosis membrane separation.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고온호기발효와 석회를 이용한 화학적 응집공정 및 역삼투막분리를 이용한 물리적 정제공정을 이용한 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object is characterized by using a chemical agglomeration process using high temperature aerobic fermentation and lime and a physical purification process using a reverse osmosis membrane separation.

본 발명의 다른 양태는, 고온호기발효장치와 석회고형화 장치를 이용하여 외부의 열원공급 없이 미생물의 자가 발열로 고온을 유지하고, 석회첨가로 인해 안정화함으로써 가축 배설물 내에 다량 존재하는 병원성 미생물 및 수인성 유발 미생물을 사멸하여 가축 배설물을 안정한 액비와 석회처리 고형비료로 제조할 수 있는 것을 특징으로 한다.Another aspect of the present invention, by using a high-temperature exhalation fermentation apparatus and a lime solidification device to maintain a high temperature by the self-heating of microorganisms without external heat source supply, stabilization due to the addition of the pathogenic microorganisms and water in the animal feces by stabilizing By killing the causing microorganisms, animal feces can be produced as a stable liquid fertilizer and lime-treated solid fertilizer.

본 발명의 또 다른 양태는, 상기 미생물의 자가 발열에 의한 고온 유지는 약 50~60℃로 유지되는 것을 특징으로 한다.Another aspect of the invention is characterized in that the high temperature maintenance by self-heating of the microorganism is maintained at about 50 ~ 60 ℃.

본 발명의 또 다른 양태는, 상기 석회첨가로 인한 안정화는 pH 12이상이 되 는 것을 특징으로 한다.Another aspect of the present invention, the stabilization due to the addition of lime is characterized in that the pH 12 or more.

본 발명의 또 다른 양태는, 고온호기발효 처리된 처리수에 탈수보조제로 석회와 무기응집제 및 고분자응집제를 투입함으로서 입자상 물질의 거대화를 유도하고 고액분리장치를 이용하여 고형물은 석회처리 비료로 활용하며 탈리액은 역삼투 막분리공정에 의한 농축액상비료 생산시 중금속 농축을 억제시키는 것을 특징으로 한다.Another aspect of the present invention, by introducing lime and inorganic coagulant and polymer coagulant as a dehydration adjuvant to the treated water treated with high temperature aerobic fermentation induces the enlarging of particulate matter and using the solid-liquid separator to utilize the solid as a lime treatment fertilizer The releasing solution is characterized in that heavy metal concentration is suppressed during the production of concentrated liquid fertilizer by reverse osmosis membrane separation process.

이하, 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 가축 배설물 처리방법의 흐름도이며, 도 2는 고온호기발효장치내에서의 생물학적 산화공정을 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart of a method for treating animal wastes according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing a biological oxidation process in a high temperature expiratory fermentation apparatus.

고온호기성소화는 고온의 유지특성으로 인해 병원성미생물을 사멸하여 가축 배설물의 토지 이용시 병원성미생물에 대한 염려를 해소해 준다. High-temperature aerobic digestion kills pathogenic microorganisms due to the high temperature retention characteristics, and solves the concern about pathogenic microorganisms when using livestock waste.

고온호기발효장치내에서 생물학적 산화공정은 폐수 저장조에 저장되어 있는 가축 배설물을 전처리 없이 이송펌프에 의하여 생물학적 처리공정인 고온호기 발효장치(TAO system)에 투입하여 강력한 혼합과 폭기를 동시에 수행하여 고온미생물에 의한 자가발열 반응이 일어나도록 유도한다. 이 반응조에서는 자가발열에 의한 고온의 유지로 병원성미생물이 대부분 사멸되며, 고온미생물에 의한 유기물의 제거 및 단백질성분의 분해에 의한 암모니아의 발생으로 인해 pH가 상승하게 되며, 고온에서의 pH 상승으로 암모니아 탈기에 의해 질소가 제거된다. 고온호기발효장치의 내부에는 펌프를 설치하여 내부액 흡입을 통한 압력차로 공기가 자동투입되는 방법 을 적용한다. 반응조의 상부에는 공기주입으로 인해 발생하는 거품을 제거하기 위하여 프로펠러형태의 거품제거장치가 부착한다. In the high temperature aerobic fermentation system, the biological oxidation process is carried out by feeding the animal waste stored in the wastewater storage tank into the high temperature aerobic fermentation system (TAO system), which is a biological treatment process, without the pre-treatment, and simultaneously performing strong mixing and aeration. Induces a self-heating reaction. In this reactor, most pathogenic microorganisms are killed by the maintenance of high temperature due to self-heating, and the pH rises due to the generation of ammonia by the removal of organic substances and decomposition of protein components by high temperature microorganisms. Nitrogen is removed by degassing. A pump is installed inside the high temperature exhalation fermentation system to apply air automatically by the pressure difference through suction of internal liquid. The upper part of the reactor is attached with a propeller defoaming device to remove the bubbles generated by the air injection.

고온호기발효장치는 회분식 장치로서 고농도(BOD 30,000㎎/L 이상)의 유기성 고형물을 기질로 이용하는 고온미생물에 의해 반응 1일차에 병원성미생물의 사멸온도인 60℃에 도달하고 이후 지속적인 고온유지효과로 인해 병원성미생물을 100%사멸한다. 병원성미생물의 사멸은 생산된 액비의 토지 환원시 중요한 요소로서 작용한다.  The high temperature aerobic fermentation system is a batch type high temperature microorganism using high concentration (more than BOD 30,000mg / L) as a substrate to reach 60 ℃, which is the killing temperature of pathogenic microorganisms on the first day of reaction, 100% killing pathogenic microorganisms. The killing of pathogenic microorganisms acts as an important factor in land reduction of the produced liquor.

고온호기발효장치를 통해서 생산된 액비를 이용할 수 없을 때에는 불균형 시에는 정화처리를 해야 하는 문제에 직면하게 된다. 사육농가에서 실제로 발생하는 가축 배설물은 대부분이 슬러리상태로 배출되어 그 농도가 매우 높다. 기존 축산폐수처리에서는 유입된 폐수를 원심분리로 고액분리하고 화학응집/탈수를 거쳐 혐기성 소화 후 활성슬러지공정을 거쳐 처리하게 되어있다. 여기서 문제가 되는 것은 고분자물질이 주성분인 원수를 응집할 때, 과도한 거품이 발생하게 되고 탈수후의 탈리여액에 다량의 고분자물질이 함유되어있어 후단의 생물학적 공정에서 분해/제거가 원활치 않음으로 인해 막대한 후처리 비용이 소요된다는 것이다. 고온호기발효장치는 고분자물질을 저분자화 함으로써 가출분뇨 정화처리시의 전처리로서 훌륭한 기능을 수행하며 화학응집 시 거품발생 및 주입량이 줄어드는 효과가 있다.   When the liquid ratio produced by the high temperature exhalation fermentation equipment is not available, the problem of the imbalance requires the purification process. Most of the livestock manure that occurs in breeding farms is discharged in the form of slurry, which is very high. In the existing livestock wastewater treatment, the influent wastewater is separated by solid-liquid separation by centrifugation, and it is processed through chemical flocculation / dehydration and anaerobic digestion and then activated sludge process. The problem here is that when agglomerates the raw water, which is the main ingredient, excessive foaming occurs and a large amount of polymer material is contained in the desorption filtrate after dehydration. It will cost processing. The high-temperature breathing fermentation device performs an excellent function as pretreatment during runaway manure purification process by lowering the molecular weight of the polymer material, and has the effect of reducing the amount of foaming and injection during chemical aggregation.

도 3은 석회 고형화 시설 및 탈수장치내에서의 화학적 응집공정을 나타내는 흐름도이다. 3 is a flow chart showing a chemical coagulation process in a lime solidification plant and dehydration apparatus.

석회 안정화 공법의 기초적인 목적은 병원성 미생물의 활동을 방지하는데 있 다. 이는 석회의 사용량에 의하기 보다는 반응물의 pH수준과 pH 지속시간에 좌우된다. pH 12이상으로 2시간 이상 유지시키면 병원균이 살균되고 부패성 미생물의 활동을 억제시킨다. 또한 바람직한 반응물의 pH는 12.5이상에서 유지시키거나 pH 12이상에서 2시간 이상 유지시키는 EPA의 PSRP(Process to Significantly Reduce Pathogens)를 따르는 것이다. The basic purpose of lime stabilization is to prevent the activity of pathogenic microorganisms. This depends on the pH level and the pH duration of the reactants rather than on the amount of lime used. If the pH is maintained above 12 hours for 2 hours, pathogens are sterilized and the activity of decaying microorganisms is suppressed. Preferred pH of the reactants is to follow EPA's Process to Significantly Reduce Pathogens (PSRP), which are maintained above 12.5 or above pH 12.

더불어 석회는 자체가 식물의 영양으로 흡수되기도 하지만 토양의 삼투성 증대, 토양의 보수력 증대, 토양 교질의 응고작용, 응집력의 감소, 염기의 치환작용, 한해의 제거 등 토양의 이화학적 성질을 개선하여 뿌리의 활력을 강화시킴으로 흡수력을 증대시키며, 또한 작물의 생육을 저해하는 각종 유해조건을 해소 또는 환충시키거나, 유기물의 분해를 촉진하고 유기질소를 무기화하고 암모니아성 질소를 집적하여 작물 및 토양에 대한 직접, 간접의 효과가 큰 것으로 보고되고 있다.   In addition, lime itself is absorbed by plant nutrients, but it improves the physicochemical properties of soils by increasing the osmoticity of soils, increasing the water holding capacity of soils, coagulating soils, decreasing cohesiveness, replacing bases, and eliminating year. Enhances the absorbency by strengthening the vitality of the roots, and also eliminates or repels various harmful conditions that inhibit the growth of crops, promotes decomposition of organic matter, mineralizes organic nitrogen and accumulates ammonia nitrogen to Direct and indirect effects are reported to be large.

석회 고형화는 고온호기처리 액비에 포함된 유기물과 부유물질 그리고 중금속을 석회 및 무기응집제 그리고 고분자 응집제를 이용하여 제거함으로써 후단의 막분리 공정의 처리효율을 높여주고 고온호기처리에서 사멸되지 않은 병원성 미생물을 석회를 투입하여 pH를 12까지 상승시킴으로써 불활성화 시키고 잔존된 유기물을 안정화하는 공정이다.Lime solidification removes organic matter, suspended solids and heavy metals contained in the high temperature aerobic liquor by using lime, inorganic coagulant and polymer coagulant to improve the treatment efficiency of the latter membrane separation process and to remove pathogenic microorganisms that are not killed in high temperature aerobic treatment. Lime is added to increase the pH to 12 to inactivate and stabilize the remaining organics.

응집침전은 약품을 주입하여 수중의 용존 물질 또는 부유 고형물질을 제거하는 공정이다. 응집침전은 흔히 약품주입에 의한 응집, 생성된 미세한 플록(floc)의 응집, 형성된 큰 플록의 침전의 3단계로 나누어 생각할 수 있다. 이 중 응집단계는 약품, 즉 응집제 주입에 의하여 미세한 콜로이드 형태의 입자나 용존된 이온, 혹은 더 큰 부유 물질을 불안정화시켜 쉽게 침전 가능한 플록을 형성하는 것을 말한다.   Agglomeration sedimentation is a process of removing dissolved or suspended solids in water by injecting a chemical. Coagulation sedimentation can often be thought of as three steps: coagulation by chemical injection, coagulation of the fine flocs produced, and precipitation of large flocs formed. Among these, the flocculation step refers to the formation of flocs that can be easily precipitated by destabilizing fine colloidal particles, dissolved ions, or larger suspended solids by injecting a drug, that is, a flocculant.

상기 도3을 참조하면, 화학적 응집공정에 따른 석회 고형화 시설 및 탈수장치는 가축 배설물 내에 함유되어 있는 고농도의 부유물질을 고형화 하여 석회처리비료를 생산하기 위한 시설로서 응집시료 조정조, 1차 응집조, 여액 저장조, 2차 응집조 및 필터프레스(Filter press)로 구성되어 있다. 응집시료 조정조는 TAO 처리수의 알칼리 가수분해를 유도하기 위하여 소석회를 투입하여 pH를 9.0에서 12.0으로 상승시키고 철염과 고분자응집제를 투입하여 플록(Flock)의 거대화를 유도하고 필터프레스는 응집된 폐수의 고액 분리기능을 수행한다.Referring to FIG. 3, the lime solidification facility and the dehydration device according to the chemical flocculation process are facilities for producing lime-treated fertilizers by solidifying high concentrations of suspended solids contained in livestock manure. It consists of a filtrate reservoir, a secondary flocculation tank and a filter press. In order to induce alkaline hydrolysis of TAO treated water, the coagulation sample adjusting tank raises the pH from 9.0 to 12.0 by adding slaked lime, and induces the formation of flocs by adding iron salt and polymer coagulant. Perform solid-liquid separation.

막분리공정의 하나인 역삼투법에 사용되는 역삼투(RO) 막은 한외여과와 같은 형태의 모듈로 이용이 가능하며 이들은 관형(T), 미세중공사형(HFF), 평판형(PF) 그리고 스파이럴형(SW) 등이 있다. 이들 형태는 근본적으로 한외여과의 형태와 같다. RO막은 이온성분을 배제하는 0.0005 μm 정도로 작은 공극을 갖고 있으며 200∼600 psi의 압력으로 운전한다. RO막의 운전속도는 전형적으로 3∼20g/sfd 로 다양한 범위를 갖는다. Reverse osmosis (RO) membranes used in reverse osmosis, one of the membrane separation processes, can be used as modules such as ultrafiltration, which are tubular (T), micro hollow fiber (HFF), flat (PF) and spiral ( SW). These forms are essentially the same as ultrafiltration. The RO membrane has pores as small as 0.0005 μm excluding ions and operates at a pressure of 200 to 600 psi. The operating speed of the RO membrane is typically in the range of 3 to 20 g / sfd.

역삼투 막분리장치내에서의 물리적 정제공정을 나타내는 흐름도인 도 4를 참조하면, 물리적 정제공정에 따른 역삼투 막분리장치의 역삼투막은 금속염과 같은 용존 고형물을 제거하기 위한 선택적 투과막이다. 장치는 전처리 펌프와 삼투압 이상의 압력을 주입하기 위한 고압펌프로 구성되며 압력펌프를 가동시켜 처리수와 농축수로 분리시킨다. 막으로 사용되는 재질은 셀룰로오스 아세트(cellulose acete) 와 방향족 폴리아미드(aromatic polyamide)를 사용한다. 막 교환주기는 대략 2년이며 처리수량이 감소할 때 세척용액으로 세정하며 튜브형이나 판형 막은 솔등으로 긁어서 제거한다. 세척이 더 이상 효과적이지 않을 때 막을 교체한다. 이론적으로는 R/O시스템으로 펌핑된 물은 100% 처리되어 회수되나 오염문제 때문에 유입량의 15~25%는 농축수로 회수하고 시스템의 구성은 다단계로 구성한다. 전형적인 역삼투막의 구멍크기(pore size)는 0.0005~0.002μm이며 압력은 300~400psi(20~27atm)으로 운전하여 오염을 방지하기 위해서는 유입수는 전처리하여 보통 1 NTU이하의 탁도를 유지하여야 한다. 전처리시설로는 화학처리, 침전, 여과시설이 필요하며 최종 카트리지 필터는 5μm사이즈를 사용한다. Referring to FIG. 4, which is a flowchart illustrating a physical purification process in the reverse osmosis membrane separation apparatus, the reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane separation apparatus according to the physical purification process is a selective permeation membrane for removing dissolved solids such as metal salts. The device consists of a pretreatment pump and a high pressure pump for injecting pressure above osmotic pressure and separates the treated and concentrated water by running a pressure pump. Membrane materials are cellulose acete and aromatic polyamide. The membrane replacement cycle is about 2 years, and when the water volume decreases, the membrane is cleaned with a washing solution and the tubular or plate membrane is scraped off with a brush or the like. Replace the membrane when cleaning is no longer effective. Theoretically, the water pumped by the R / O system is recovered and processed 100%, but due to contamination problems, 15-25% of the inflow is recovered as concentrated water and the system consists of multiple stages. The typical reverse osmosis membrane has a pore size of 0.0005 to 0.002 μm and a pressure of 300 to 400 psi (20 to 27 atm) to prevent contamination, pretreatment of the influent to maintain turbidity below 1 NTU. The pretreatment facility requires chemical treatment, sedimentation and filtration facilities, and the final cartridge filter is 5μm in size.

가축 배설물에는 풍부한 영양물질을 바탕으로 다양한 미생물이 번식하고 있고, 그 가운데 병원성미생물이 포함되어 있어 가축 배설물처리에서 발생되는 슬러지의 재이용에 문제점이 있어 일반적으로 부숙단계를 거쳐 재이용이 가능했으나, 고온호기발효장치는 가축 배설물의 유기물질을 에너지원으로 이용하여 자가발열에 의한 고온유지로 병원성 미생물을 사멸하여 슬러지를 안정화시키므로 슬러지의 재이용에 관한 문제점을 해소해 준다. Livestock excretion is based on abundant nutrients, and various microorganisms are breeding. Among them, pathogenic microorganisms are included, and there is a problem in reusing sludge generated in livestock excretion treatment. The fermentation apparatus solves the problem of sludge reuse by stabilizing sludge by killing pathogenic microorganisms by maintaining high temperature by self-heating by using organic material of livestock excrement as energy source.

고온호기발효는 회분식형(batch type)로 운전되며, 1일 1회 계획유량을 유입/유출시킨다. 원수 투입시의 온도는 4℃~24℃이며, 반응 24시간 경과 후 반응조의 내부온도가 60℃정도로 상승하여 이후 지속적으로 일정온도를 유지한다. 모든 병원성 미생물은 60℃ 이하의 온도에서 30분~120분 사이에 사멸되므로, 본 고온호기발효장치를 이용한 가축 배설물의 액비화시 병원성미생물은 100% 사멸된다.   High-temperature aerobic fermentation is operated in a batch type, inflow / outflow of the planned flow once a day. The temperature of raw water is 4 ℃ ~ 24 ℃, and after 24 hours, the internal temperature of the reactor rises to 60 ℃, and then maintains a constant temperature continuously. All pathogenic microorganisms are killed between 30 minutes and 120 minutes at a temperature of less than 60 ℃, 100% of pathogenic microorganisms are killed when liquefaction of livestock feces using the high temperature aerobic fermentation device.

기존 석회 안정화법의 경우, 주입 슬러지의 함수율이 75~85%(고형물 농도가 15~25%)일 때, 적용 가능한 방법으로 75~90%의 수분을 함유한 국내에서 배출되는 대부분의 축산분뇨에 적용하기에는 어려움이 많았으나 95% 이상의 함수율을 가진 축산분뇨에 적용함으로써 유해성 및 안전성이 확보된 석회 안정화 방법이다.  In the case of conventional lime stabilization methods, when the injected sludge has a water content of 75 to 85% (solid concentration of 15 to 25%), it is applicable to most livestock manure discharged in Korea containing 75 to 90% water as an applicable method. Although it was difficult to apply, it is a lime stabilization method that has been applied to livestock manure with a water content of 95% or more.

[ 실시예 1] Example 1

출원인은 상기 구성에 따른 가축배설물처리 모형시설을 마련하여, 대략 5개월동안 처리용량 5 m3/일로 실험하였다. 도 2에 따른 고온호기발효장치내에서의 생물학적 산화공정을 나타내는 흐름도를 참조하면, 분뇨저장조는 교반장치를 가지고 고형물 농도 5 내지 8%로서 용량 37 m3로서 처리하였으며, 이러한 분뇨저장조에서 이송펌프를 이용하여 고온호기발효장치로 이동시키고 고온호기발효장치는 공기주입량을 60 m3/시로 펌프로 작동시키고 운전온도는 55 내지 65℃로 처리하였다. 분뇨투입량은 4.0~5.0 m3/일이고 분뇨배출량은 3.0~4.0m3/일이었다.Applicant prepared a livestock waste treatment model facility according to the above configuration, and experimented with a processing capacity of 5 m 3 / day for approximately 5 months. Referring to the flow chart showing the biological oxidation process in the high temperature expiratory fermentation apparatus according to Figure 2, the manure storage tank was treated with a stirring device as a volume of 37 m 3 with a concentration of 5 to 8% solids, the transfer pump in the manure storage tank The high temperature exhalation fermenter was pumped at an air injection rate of 60 m 3 / hr and the operating temperature was 55 to 65 ° C. Manure input was 4.0 ~ 5.0 m 3 / day and manure discharge was 3.0 ~ 4.0m 3 / day.

이러한 고온호기발효장치에서의 배출액은 발효액 저장조로 보내지며 발효액 저장조는 교반장치를 갖추고 용량은 37 m3이었다.The discharged liquid from the high temperature aerobic fermentation system is sent to the fermentation broth reservoir, and the fermentation broth is equipped with a stirring device and has a capacity of 37 m 3 .

상기의 발효액 저장조에서 이송펌프를 이용하여 혼합조로 보내지며 이러한 혼합조는 교반장치를 갖추고 있고 용량은 10 m3이며 소석회 40 kg/m3를 첨가하여 처리하였고 철염은 5.0 kg/m3를 첨가하였으며, pH는 12~12.5로 처리하였다.The fermentation broth is sent from the fermentation broth to the mixing tank. The mixing tank is equipped with a stirring device, the capacity is 10 m 3 , the treatment is performed by adding 40 kg / m 3 of slaked lime and 5.0 kg / m 3 of iron salt. pH was treated with 12 ~ 12.5.

상기 처리된 혼합조로 부터 이송펌프를 사용하여 1차 응집조로 보내지며 이러한 1차 응집조는 교반장치를 갖추고 있으며 용량은 6.0 m3이고 폴리머를 0.50 kg/m3를 첨가하였다. 1차 응집조에서의 처리된 것은 다시 탈수장치에 보내져 탈수과정을 거치고 다시 2차 응집조로 보내졌으며 이러한 2차 응집조는 교반장치를 갖추고 있으며 용량은 10 m3이고 철염 5.0 kg/m3를 첨가하였으며 추가로 폴리머 0.25 kg/m3를 첨가하였다. pH는 10~10.5로 처리하였다. 그 후, 탈수장치에서 탈수과정을 거치고 나서 다시 교반장치를 갖춘 여과액 저장조로 보내졌다.It was sent from the treated mixing tank to the primary coagulation tank using a transfer pump, which was equipped with a stirring device, the capacity was 6.0 m 3, and the polymer was added 0.50 kg / m 3 . The treatment in the primary coagulation tank was sent back to the dehydrator for dehydration and back to the secondary coagulation tank. This secondary coagulation tank was equipped with a stirring device, the capacity was 10 m 3 and iron salt 5.0 kg / m 3 was added. Further 0.25 kg / m 3 of polymer was added. pH was treated with 10 ~ 10.5. Thereafter, after the dehydration process in the dehydrator was sent back to the filtrate reservoir with agitator.

이러한 여과액 저장조에서 이송펌프를 이용하여 역삼투 막분리장치로 보내지며, 다시 교반장치를 갖춘 37 m3 농축액 저장조로 보내졌다. From this filtrate reservoir it was sent to a reverse osmosis membrane separator using a transfer pump and then to a 37 m 3 concentrate reservoir with agitation.

[ 실시예 2] 본 발명에 의한 처리수의 분석Example 2 Analysis of Treated Water According to the Present Invention

가축 배설물은 강원도 원주시 문막읍 궁촌리에 위치한 양돈농장에서 수거하였으며 , 본 발명에 의한 고온호기발효와 석회고형화 및 역삼투 분리막 공정을 통한 가축 배설물의 자원화과정에서 입상석회비료 및 농축액비가 생산되며 처리수가 발생한다. 이때 발생하는 처리수를 공공처리장의 폐수방류기준에 준하여 분석하였다. 방류수 수질기준에는 BOD, CODcr, CODMn, SS, TN, TP, 대장균을 측정하도록 되어있으며, 처리수의 평균 농도는 각각 BOD 16 ㎎/L, CODMn 25 ㎎/L, SS 2 ㎎/L, T-N 44 ㎎/L, T-P 0 ㎎/L, 대장균은 불검출로 방류수 수질기준에 적합하게 양호한 값을 나타내었다. Livestock excreta were collected from pig farms located in Gungchon-ri, Munmak-eup, Wonju-si, Gangwon-do, Korea. . The treated water generated at this time was analyzed according to the wastewater discharge standard of the public treatment plant. Effluent water quality standards, the BOD, CODcr, COD Mn, SS, TN, TP, and is configured to measure the E. coli, the average concentration of the treated respectively BOD 16 ㎎ / L, COD Mn 25 ㎎ / L, SS 2 ㎎ / L, TN 44 mg / L, TP 0 mg / L, and E. coli were not detected and showed good values suitable for the effluent water quality standards.

방류수 수질기준별 유입/유출 비교Comparison of Inflow / Outflow by Effluent Water Quality Standards 구분 division BODBOD CODCOD SSSS T-NT-N T-PT-P 대장균Escherichia coli 유입inflow 35,00035,000 25,87725,877 40,92740,927 4,8644,864 1,0821,082 47,83747,837 유출outflow 1616 2525 22 4444 00 음성voice 방류기준Discharge standard 3030 5050 3030 6060 88 3,0003,000

단위 : mg/LUnit: mg / L

[ 실시예 3] 오염물질 제거효율 Example 3 Pollutant Removal Efficiency

상기와 동일한 분뇨를 사용하여 분석한 결과 원수의 BOD, CODcr농도는 평균 35,000 ㎎/L과 25,877 ㎎/L로 공공처리장에 유입되는 농도보다 비교적 높게 나타났다. 기존의 축산폐수 공공처리장 설계농도에 비해서 매우 높은 수질을 보이는 것은 실제 농가에서 발생되는 폐수의 농도가 그대로 반영된 것이라 사료된다. As a result of analysis using the same manure as above, the average BOD and CODcr concentrations of raw water were 35,000 mg / L and 25,877 mg / L, which were relatively higher than the concentrations introduced into the public treatment plant. The fact that the water quality is very high compared to the design concentration of the existing livestock wastewater public treatment plant is considered to reflect the concentration of the wastewater generated in the farmhouse.

표 2는 유입수와 단위공정별 농도 및 제거효율을 나타낸 것이다. 각각의 처리단위공정에 대한 제거효율을 전체공정으로 나타내었을 때 99%이상의 제거효율을 보이고 있다. Table 2 shows the concentrations and removal efficiencies of influent and unit processes. When the removal efficiency of each treatment unit process is expressed as the whole process, the removal efficiency is over 99%.

오염물질 농도 및 처리효율Pollutant Concentration and Treatment Efficiency 구분 division BOD5BOD5 CODMnCODMn SSSS TNTN TPTP 대장균Escherichia coli 유입수(mg/L) (평균농도) Influent (mg / L) (average concentration) 23000~44900 (34,540)23000 ~ 44900 (34,540) 20,042~33,900 (25,877)20,042 ~ 33,900 (25,877) 27,600~53,800 (40,942)27,600 ~ 53,800 (40,942) 3,039~6,497 (4,864)3,039 ~ 6,497 (4,864) 676~1,446 (1,082)676-1,446 (1,082) 16,000~74,000 (47,837)16,000 ~ 74,000 (47,837) TAO 처리수 TAO treated water 농도(mg/L)Concentration (mg / L) 6,627~10,296 (8,286)6,627--10,296 (8,286) 8,017~13,560 (10,039)8,017 ~ 13,560 (10,039) 25,696~50,162 (38,117)25,696 ~ 50,162 (38,117) 2,431~5,198 (3,892)2,431 ~ 5,198 (3,892) 609~1,301 (974)609-1,301 (974) 음성voice 효율(%)efficiency(%) 76.0176.01 61.2161.21 6.906.90 20.0020.00 10.0010.00 100100 석회 고형화 1차 Lime solidification primary 농도(mg/L)Concentration (mg / L) 2,982~4,633 (3,729)2,982 ~ 4,633 (3,729) 4,008~6,780 (5,019)4,008 ~ 6,780 (5,019) 1,100~1,500 (1,042)1,100 ~ 1,500 (1,042) 1,935~4,158 (3,113)1,935 ~ 4,158 (3,113) 18~39 (29)18--39 (29) -- 효율(%)efficiency(%) 55.0055.00 50.0050.00 97.2697.26 20.0020.00 97.0097.00 석회 고형화 2차 Lime solidification 2nd 농도(mg/L)Concentration (mg / L) 895~1,390 (1,119)895 ~ 1,390 (1,119) 2,004~3,390 (2,510)2,004 ~ 3,390 (2,510) 100~300 (150)100-300 (150) 100~300 (150)100-300 (150) 1,848~3,950 (2,958)1,848 ~ 3,950 (2,958) 5~10 (7)5 ~ 10 (7) 효율(%)efficiency(%) 70.0070.00 50.0050.00 85.6085.60 5.005.00 75.0075.00 역삼투 막분리 처리수 Reverse Osmosis Membrane Treatment Water 농도(mg/L)Concentration (mg / L) 13~21 (16)13-21 (16) 19~36 (25)19--36 (25) 1~5 (3)1 ~ 5 (3) 28~49 (44)28-49 (44) 0 (0)0 (0) 음성voice 효율(%)efficiency(%) 98.5098.50 99.0099.00 98.6698.66 98.5098.50 99.9999.99 100100 처리효율(%)Processing efficiency (%) 99.9599.95 99.9099.90 99.9999.99 99.0999.09 99.9999.99 100100

[ 실시예 4] 고온호기발효장치의 병원성균 박멸 효과Example 4 Eradication of Pathogenic Bacteria of High-temperature Exhalation

축산분뇨 및 축산 폐기물 (호흡기 분비액, 뇨 및 도축된 깃털, 가죽 등) 에는 인간에게 유해한 병원성 미생물을 고농도로 보유하고 있으며, 소나 돼지와 같은 가축의 두당 분뇨 발생량이 사람보다 훨씬 많으며 고밀도로 사육함으로써 단위 면적당 발생량도 매우 높다. 따라서 환경오염과 공중위생을 위해 효율적으로 관리되어야 한다. 본 시스템에서의 반응온도는 고온으로 55±5℃에서 24시간 이상 운전됨으로서 가축 배설물에 포함되어 있는 대장균 및 유해 병원성 세균이 모두 사멸된 청정한 액비로 전환되며, 이에 대한 실험 결과들은 도 5 내지 7로 나타내었다. Livestock manure and livestock waste (respiratory secretions, urine and slaughtered feathers, hides, etc.) contain high concentrations of pathogenic microorganisms that are harmful to humans. The amount per area is also very high. Therefore, it must be managed efficiently for environmental pollution and public health. The reaction temperature in this system is operated at 55 ± 5 ° C. for more than 24 hours at a high temperature, so that the E. coli and the harmful pathogenic bacteria contained in the livestock manure are converted into clean liquid ratios. The experimental results are shown in FIGS. 5 to 7. Indicated.

가축 배설물발효비료(액) 및 고형퇴비의 토지 이용시에는 법적인 기준치 이외에 부숙도와 유해미생물의 잔존유무가 매우 중요한 요소이다. 현재, C.파븀(C.parvum)과 G.람블리아(G.lamblia)는 수계전염병를 유발하는 미생물로서 C.파븀은 1983년부터 수계감염의 주요인으로 인식되었고, 현재 음용수 수질위생의 측면에서 가장 중요한 병원 미생물로 인식되고 있다. 또한, 수로에는 최소 0.8 oocysts /L로부터 최대 112.0 oocysts/L의 C.파븀가 존재하며 이로 인하여 집단 설사병의 위험이 있다고 보고되고 있다. (Tsushima, 2001; LeChevallier, 1991; Rose, J. B., et al 1991). In addition to the legal standard, maturation and the presence of harmful microorganisms are very important factors when using fertilizer fertilizer (liquid) and solid compost. Currently, C. parvum and G. lamblia are microorganisms that cause aquatic infectious diseases. C. parbium has been recognized as a major cause of aquatic infections since 1983. It is recognized as the most important pathogenic microorganism. It is also reported that there are at least 0.8 oocysts / L and 112.0 oocysts / L of C. farbium in the channel, which may present a risk of mass diarrhea. (Tsushima, 2001; LeChevallier, 1991; Rose, JB, et al 1991).

일반적으로 원충류의 포낭(cysts)와 난모세포(Oocysts)는 소독제에 대한 내성이 강하지만, 특히, C.파븀의 Oocysts는 염소소독에 대하여 매우 강한 것으로 알려져 있다. 그러나, WHO (1996)와 Fujino, et al(2002)등은 C.파븀과 G.람블리아는 열에 약하고, C.파븀의 경우, 55도에서 30초, 60도에서 15초 동안 살균하였을 때, 불활성화 된다는 것을 보고하였다. 본 고온호기발효시스템을 이용하여 처리된 액비의 경우, 수인성 전염병을 유발하는 미생물을 불활성화시켜 가축 배설물로 인한 2차 오염을 제거할 수 있었다.In general, cysts and oocysts of protozoa have a strong resistance to disinfectants, but in particular, C. farium Oocysts are known to be very resistant to chlorine disinfection. However, in WHO (1996) and Fujino, et al (2002), C. farbium and G. ramblia are heat-resistant, and C. farbium is sterilized for 55 seconds to 30 seconds and 60 degrees to 15 seconds. Reported inactivation. In the case of the liquid fertilizer treated using the high temperature aerobic fermentation system, it was possible to inactivate the microorganisms causing the waterborne infectious diseases to remove the secondary pollution caused by animal waste.

[ 실시예 5] 석회고형화장치를 이용한 유기물 및 인제거 분리방법의 처리효율 및 성능Example 5 Treatment Efficiency and Performance of Separation Method of Organics and Phosphorus Removal Using Lime Solidifying Device

본 발명은 고온호기발효 장치에서 제거하지 못한 잔류 난분해성 유기물 및 색도 유발물질과 병원성 미생물을 소석회를 이용하여 pH 12이상으로 상승함으로써 안정화시키고 알칼리가수분해를 유도하고 중금속 및 SS, T-P를 응집/제거하고 유기석회비료를 생산하기 위한 공정이다. 표 3에서 석회고형화공법의 유입수와 처리수 농도 및 처리효율을 나타내었다. 유출수의 각각의 농도는 BOD 1,119㎎/L, CODMn 2,510㎎/L, T-N 2,958㎎/L, T-P 7㎎/L, SS 150㎎/L로 SS 및 BOD, T-P에 대하여 높은 제거율을 보이고 있다. The present invention stabilizes by raising the residual hardly decomposable organic material, color causing substances and pathogenic microorganisms which are not removed by the high temperature aerobic fermentation apparatus to pH 12 or higher using calcined lime, induces alkali hydrolysis and aggregates / removes heavy metals, SS and TP. It is a process for producing organic lime fertilizer. Table 3 shows the influent, treated water concentration and treatment efficiency of the lime solidification method. Each concentration of effluent shows high removal rates for SS, BOD and TP at BOD 1,119 mg / L, COD Mn 2,510 mg / L, TN 2,958 mg / L, TP 7 mg / L, SS 150 mg / L.

석회고형화장치의 유입/유출 농도 및 처리효율Inflow / Outflow Concentration and Treatment Efficiency of Lime Solidification Equipment 항 목Item 유입수 (평균농도)Influent (average concentration) 처리수 (평균농도)Treated water (average concentration) 처리효율 (%)Treatment efficiency (%) BOD5 BOD 5 6,62710,296 (8,286)6,62710,296 (8,286) 8951,390 (1,119) 8951,390 (1,119) 86.586.5 CODMn COD Mn 8,01713,560 (10,039) 8,01713,560 (10,039) 2,0043,390 (2,510) 2,0043,390 (2,510) 76.076.0 SSSS 25,69650,162 (38,117) 25,69650,162 (38,117) 100300 (150)100300 (150) 99.699.6 T-NT-N 2,4315,198 (3,892) 2,4315,198 (3,892) 1,8483,950 (2,958)1,8483,950 (2,958) 24.024.0 T-PT-P 6091,301 (974) 6091,301 (974) 510 (7)510 (7) 99.399.3

이상과 같이, 본 발명은 환경오염물질로 인식되고 있는 가축 배설물을 법적 방류수 수질기준 이내의 처리수질을 항시 유지함으로써 수계의 부영양화를 방지할 수 있고 가축 배설물을 고온호기발효처리로 병원성미생물을 사멸한 액비 및 고형화 공법으로 이용한 석회처리비료 및 역삼투 막분리를 이용한 고농축 액상비료를 생산하여 액비 및 퇴비로 농경지로 환원함으로써 순환형 친환경농업을 도모할 수 있는 가축배설물처리 및 재이용시스템을 구축할 수 있다.As described above, the present invention can prevent the eutrophication of the water system by killing the livestock feces recognized as environmental pollutants at all times within the legal effluent water quality standards and killing pathogenic microorganisms by the high temperature aerobic fermentation treatment. It is possible to build a livestock waste treatment and reuse system that can promote circular eco-friendly agriculture by producing lime concentrate fertilizer and liquid fertilizer using reverse osmosis membrane separation by reducing liquid fertilizer and solidification. .

또한, 경제적으로는 원수를 희석하지 않고, 양돈분뇨를 간단한 공정조합을 이용하여 처리함으로써 경제적이고 체류시간이 짧으며, 부지면적이 적게 소요되는 유리한 이점을 가지고 있다.In addition, economically, by diluting raw water and treating pig manure using a simple process combination, it has the advantage of being economical, short in residence time, and less land area.

Claims (7)

가축 배설물의 처리방법에 있어서, 고온호기발효단계와 석회를 이용한 화학적 응집공정단계 및 역삼투막분리를 이용한 물리적 정제공정단계로 구성되는 가축 배설물의 처리방법. A method for processing animal waste, comprising a chemical coagulation process step using high temperature aerobic fermentation step and lime and a physical purification process step using reverse osmosis membrane separation. 제1항에 있어서, 상기 고온호기발효단계는 배설물 저장조 및 고온호기발효장치를 거치고 발효액 저장조로 배출되는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the high temperature expiratory fermentation step is discharged to the fermentation broth after passing through the feces storage tank and the high temperature expiratory fermentation device. 제1항에 있어서, 상기 석회를 이용한 화학적 응집공정단계는 고온호기발효단계를 거쳐 발효액 저장조에 저장된 물질을 혼합조, 1차 응집조, 탈수장치, 2차응집조 및 탈수장치을 거쳐 여과액 저장조로 배출되는 것을 특징으로 하는 방법.According to claim 1, wherein the chemical coagulation process step using lime is a high temperature aerobic fermentation step through the material stored in the fermentation broth storage tank mixing tank, primary coagulation tank, dehydration device, secondary coagulation tank and dewatering device to the filtrate storage tank Characterized in that it is discharged. 제1항에 있어서, 상기 역삼투막분리를 이용한 물리적 정제공정단계는 역삼투막분리장치 및 농축액저장조를 거치는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the physical purification process step using the reverse osmosis membrane separation comprises a step of passing through the reverse osmosis membrane separation apparatus and the concentrate storage tank. 고온호기발효장치와 석회고형화 장치를 이용하여 외부의 열원공급 없이 미생물의 자가 발열로 고온을 유지하고, 석회첨가로 인해 안정화함으로써 가축배설물 내에 존재하는 미생물들을 사멸하여 가축 배설물을 안정한 액비 및 석회처리 고형비료로 전환하는 방법.It maintains high temperature by self-heating of microorganisms without using external heat source and stabilizes by adding lime by using high temperature aerobic fermentation device and lime solidifying device, and kills microorganisms present in animal wastes. How to switch to fertilizer. 제5항에 있어서, 상기 미생물의 자가 발열에 의한 고온 유지는 약 50~60℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 5, wherein the high temperature maintenance by self-heating of the microorganism is maintained at about 50 ~ 60 ℃. 제5항에 있어서, 상기 석회첨가로 인한 안정화는 pH 12이상이 되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 5, wherein the stabilization due to the addition of lime is characterized in that the pH 12 or more.
KR1020060071706A 2006-07-28 2006-07-28 Method for treatment of livestock excrements using thermophilic aerobic fermentation, lime solidification and separation by reverse osmosis membrane KR100747682B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060071706A KR100747682B1 (en) 2006-07-28 2006-07-28 Method for treatment of livestock excrements using thermophilic aerobic fermentation, lime solidification and separation by reverse osmosis membrane
CN2007101371579A CN101125767B (en) 2006-07-28 2007-07-30 Method for treatment of livestock excrements using thermophilic aerobic fermentation, lime solidification and separation by reverse osmosis membrane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060071706A KR100747682B1 (en) 2006-07-28 2006-07-28 Method for treatment of livestock excrements using thermophilic aerobic fermentation, lime solidification and separation by reverse osmosis membrane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100747682B1 true KR100747682B1 (en) 2007-08-09

Family

ID=38602362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060071706A KR100747682B1 (en) 2006-07-28 2006-07-28 Method for treatment of livestock excrements using thermophilic aerobic fermentation, lime solidification and separation by reverse osmosis membrane

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR100747682B1 (en)
CN (1) CN101125767B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020166828A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-20 상지대학교 산학협력단 Method for producing liquid fertilizer on basis of liquid fertilizer quality certification (lfqc) of livestock manure, high-quality liquid fertilizer produced thereby, and method for producing chlorella microbial fertilizer

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017006343A2 (en) * 2015-07-03 2017-01-12 Gangotree Eco Technologies Private Limited Method and system for converting animal excreta into energy and useful by-products
FR3120864B1 (en) * 2021-03-16 2023-10-13 Toopi Organics Process for treating human or animal urine by dilution and fermentation and uses of the urine obtained in particular as a fertilizing material
FR3120863B1 (en) 2021-03-16 2023-10-06 Toopi Organics Process for treating human or animal urine by basification and uses of the urine obtained in particular as a fertilizing material

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR870003958A (en) * 1985-10-29 1987-05-06 유도홍 Purification by solid-liquid separation of phosphate wastewater and organic fertilizer production method
KR940000379A (en) * 1992-06-10 1994-01-03 김성우 Advanced treatment of manure and high concentration organic wastewater
JP2000001387A (en) 1998-06-10 2000-01-07 Sato Yotonjo:Kk Environmental conservation type plant for appropriate treatment of domestic animal excrement
US20030057160A1 (en) 2001-09-26 2003-03-27 Williams Derek P. Method for treating hog and animal waste
US20050145569A1 (en) 2002-05-28 2005-07-07 Ulmert Hans D. Method for treatment of sludge from waterworks and wastewater treatment plants

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1189482A (en) * 1997-01-28 1998-08-05 杨大允 Method for manufacturing fertilizer utilizing waster material
CN1234652C (en) * 2004-11-18 2006-01-04 张仲元 Granular fertilizer from human excrement and production thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR870003958A (en) * 1985-10-29 1987-05-06 유도홍 Purification by solid-liquid separation of phosphate wastewater and organic fertilizer production method
KR940000379A (en) * 1992-06-10 1994-01-03 김성우 Advanced treatment of manure and high concentration organic wastewater
JP2000001387A (en) 1998-06-10 2000-01-07 Sato Yotonjo:Kk Environmental conservation type plant for appropriate treatment of domestic animal excrement
US20030057160A1 (en) 2001-09-26 2003-03-27 Williams Derek P. Method for treating hog and animal waste
US20050145569A1 (en) 2002-05-28 2005-07-07 Ulmert Hans D. Method for treatment of sludge from waterworks and wastewater treatment plants

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020166828A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-20 상지대학교 산학협력단 Method for producing liquid fertilizer on basis of liquid fertilizer quality certification (lfqc) of livestock manure, high-quality liquid fertilizer produced thereby, and method for producing chlorella microbial fertilizer
KR20200099692A (en) 2019-02-15 2020-08-25 상지대학교산학협력단 Liquid fertilizer production method and high-quality liquid fertilizer based on lfqc and chlorella microbiological fertilizer manufacture method

Also Published As

Publication number Publication date
CN101125767B (en) 2011-02-09
CN101125767A (en) 2008-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101393712B1 (en) Treatment method of livestock waste water and device thereof
US20020030012A1 (en) Comprehensive waste treatment system and related methods for animal feeding operations to effectively recover waste solids for beneficial re-use and for treatment of wastewater for nutrient removal and recycle, re-use or discharge
KR100784933B1 (en) Apparatus for treating organic matter and nitrogen of high density organic wastewater
CN103771651B (en) A kind of municipal sewage plant effluent reuse does the treatment process of industrial boiler water-supply
CN102329055A (en) Aquaculture sewage treatment method
CN104961306A (en) Treatment method cattle farm culture wastewater
KR20100102634A (en) Membrane-separation active sludge system to be located outside tank
JP2002306930A (en) Method for treating water and equipment for water treatment
CN112243428B (en) System and method for treating wastewater and providing class A sludge
CN107043199A (en) A kind of sewage disposal of hospital and its recovery method as resource
CN108640453A (en) A kind of simultaneous water quality reaching standard process of poultry waste nutrient recycling
KR100807219B1 (en) Purification apparatus and method for high organic wastewater
KR100747682B1 (en) Method for treatment of livestock excrements using thermophilic aerobic fermentation, lime solidification and separation by reverse osmosis membrane
CN109851118A (en) The method for removing hardly degraded organic substance in power generation by waste combustion factory percolation liquid membrane concentrate
CN210620525U (en) Water-fertilizer co-production device for breeding manure
CN107445403A (en) A kind of method for cooperateing with processing landfill percolate and burning electricity generation factory percolate
Irshad et al. Current practices and emerging trends in abattoir effluent treatment in India: a review.
Yekani et al. Design and annual operation of full scale landfill leachate plant in Iran: focus on multistage membrane technology
JP3456022B2 (en) Sewage treatment equipment
Widiasa et al. Membrane-based recirculating aquaculture system: Opportunities and challenges shrimp farming
JP2010240635A (en) Method of desalting mixed water of wastewater and seawater by compound fermentation method
CN108585348A (en) A kind for the treatment of of swine wastewater technique and device
CN211445406U (en) Landfill leachate treatment device
CN209740918U (en) Zero-discharge treatment device for landfill leachate
KR100355880B1 (en) Purification disposal method and device of stock raising waste water

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120802

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130704

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140730

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150728

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160725

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170626

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180814

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190625

Year of fee payment: 13