KR100750502B1 - 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치 및 상기 처리 장치를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 액비화 처리 장치 및 상기 액비화 처리방법에 관한 것이다.

본 발명은 슬러지 소화와 용존성 유기물의 메탄화로 이루어진 2단계 혐기성 소화공정을 통하여 고농도 유기성 가축분뇨를 가수분해 발효와 메탄 발효를 통해 안정화시켜 액비를 생산하는 액비화 처리 장치 및 액비화 처리방법으로써, 고속혐기발효의 가장 큰 장애가 되는 입자상물질을 화학적 응집에 이은 부상 또는 침전 등의 방법으로 제거하지 않고 슬러지소화방식을 전처리방식으로 채택함으로써 바이오가스 발생량을 최대한 높이도록 한 것이다. 이 과정에서 점도가 높은 가축분뇨의 특성상 입자상 물질의 침강성에 영향을 미치게 되므로 2단계 혐기성 소화공정을 거친 저점도성 처리수를 처리전의 가축분뇨와 혼합함으로써 점도를 낮추어 반응조 내에서의 입자의 침강 분리성을 향상시키게 된다.

고속혐기처리공법인 하이브리드 반응조로 유입되는 입자상 물질의 유입농도를 제어하기 위해 슬러지소화방식을 거친 폐수의 입자상 물질을 고액분리기를 통해 제거함으로써 고속혐기처리에서의 유기물 제거효율을 극대화하게 된다.

Description

혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치 및 상기 처리 장치를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리방법.{organic livestock sewage treatment apparatus and organic livestock sewage treatment method}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치의 구성상태를 나타낸 개략적인 구성도

도 2는 도 1의 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치의 가축분뇨의 처리방법의 개략적인 공정을 도시한 공정도

도 3은 혐기성 생물학적분해를 도시한 도면

도 4는 가수분해설비부가 개략적으로 도시된 도면

도 5는 메탄발효소화설비부가 개략적으로 도시된 도면

*도면의 중요부분에 대한 부호의 설명*

1. 투입구 2. 협잡물 제거장치

3. 균등조 4. 발효반송조

5. 발효소화조 6. 고액분리기

7. 소화반송조 8. 메탄발효소화조

9. 처리수조 10. 저장조

12. 가스저장조 13. 열병합 발전기

본 발명은 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치 및 상기 처리 장치를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 가축분뇨에 함유되어있는 유기물로부터 새로운 재생에너지원인 메탄가스가 함유된 바이오가스를 최대한 많은 양을 회수하여 열병합 발전을 통해 가용에너지인 전기와 열로 변환시키고 잔류물은 액비로 사용하기 위한 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치 및 상기 처리 장치를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 가축분뇨는 고농도의 유기물로 이루어져 있어 별도의 처리과정을 거치지 않고 방류하게 되면 하천과 호수를 오염시키게 된다. 특히 질소와 인이 다량 함유되어 수계에 부영양화를 초래하여 음용수뿐만 아니라 농업용수 등 하천수의 이용을 불가능하게 만든다.

반면에 유기질 성분뿐만 아니라 질소와 인이 다량 함유된 가축분뇨를 혐기성 소화공법으로 적절히 가공하게 되면 친환경 농업에 필요한 부산물 비료를 생산할 수 있으므로 환경개선에도 크게 기여할 수 있다. 더구나 부가적으로 바이오가스가 생산되므로 환경친화적인 대체에너지 확보도 가능하게 된다.

국내에서 발생되는 가축분뇨 중 돼지분뇨의 경우 양돈방법의 발전에 따라 각종 오염물질의 농도가 매우 높아진 상태이다. 기존의 가축분뇨 처리공법은 액상부 식법을 중심으로 한 호기성 소화법과 혐기성 미생물을 이용하는 고속 혐기성 생물학적 방법이 주를 이루어왔다.

그러나 슬러지 감량화를 주목적으로 하는 호기성 소화법은 산소 전달 및 혼합을 위해 많은 에너지를 사용하여야 하는 문제점이 있고, 고속 혐기성 생물학적 방법은 용존성 유기물 처리방식임에도 불구하고 입자상 물질이 많은 가축분뇨에 적용함으로써 정상적인 성능을 발휘하지 못하는 문제가 있었다. 따라서 고속 혐기성 생물학적 방법에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 전처리 단계에서 예를 들면, 황산알루미늄과 같은 화학물질인 응집제 등 약품을 사용하여 과도하게 고형물 성분을 제거하므로 소화액의 자원화에 대한 개념을 고려하지 않고 있다.

가축분뇨는 그 특성상 용해상태의 거대분자인 다량의 입자상 물질 또는 콜로이드성 물질을 함유하고 있으므로 고속 혐기성 소화공정으로 이를 제거하고자 하는 경우 사전에 이들 물질을 상당부분 액상화시킨 다음에 처리하여야 한다.

용존성 유기물의 메탄화에 많이 사용되는 혐기성 필터(AF:Anaerobic Filter)나 상향류식 혐기성 폐수처리공법(UASB:Upflow Anaerobic Sludge Blanket)과 같은 공지의 하이브리드 반응조에서 사용하는 슬러지의 형태는 입상 슬러지로서 산(酸)생성 미생물과 메탄생성 미생물이 공존공생하고 있는 바, 일반적으로 소화효율을 높이기 위해 사용하는 산생성단계와 메탄생성단계로 분리하여 사용하는 2상 혐기성 소화방식은 이 경우에는 적절한 적용방식이 되지 못한다. 특히 높은 알칼리도를 갖고 있는 가축분뇨의 경우 산생성단계를 최적화하기 위해 산발효를 위해서는, 예를 들면, 염산과 같은 필요한 pH조정용 약품이 과다하게 사용되어 생성된 슬러지는 화 학약품을 내포하고 있으므로 재사용할 수 없게 되어 폐기되어야 하며, 다시 메탄발효를 하기 위해서는 알칼리 약품을 추가하여야 하나 알칼리 약품을 추가하여도 효과적으로 알칼리화가 되지 않아 적절한 효과를 얻을 수 없는 문제가 있다.

따라서 본 발명에서는 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 액비화를 위한 처리 장치와 처리방법을 2단계로 구분하여 1단계에서는 슬러지처리에 사용되는 혐기성 소화의 개념에 의한 가수분해 발효를 적용함으로써 액상화를 유도하고, 2단계에서는 액상화된 유기물을 고속 혐기성 하이브리드 반응조를 적용하여 고능률적인 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치 및 그 처리방법을 제공하도록 하는 것이다.

본 발명은 가축분뇨에 포함되어 있는 고농도 유기물을 혐기성 발효를 통해 최대한 많은 바이오가스를 생산할 수 있도록 하고, 이를 통해 가축분뇨중의 C/N비를 낮추어 줌으로써 부산물 비료인 액비를 생산할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 첫째, 협잡물을 제거한 가축분뇨는 발효반송조를 통한 외부순환방식으로 충분한 혼합이 이루어지는 발효조에서 가수분해가 일어나도록 한다. 이때의 발효조는 가축분뇨중의 휘발성 고형물을 기준으로 설계한다. 일부 메탄화까지 진행되기도 하지만 대부분 가수분해발효에 의한 고형물의 액상화가 이루어진다.

둘째, 가수분해발효 이후의 유출수는 고형물 제거장치를 통해 잔류입자상물질을 제거한 후 메탄발효소화조로 이송된다. 이때 제거된 입자상물질은 별도로 퇴 비화시설에서 숙성시켜 퇴비로 만든다.

셋째, 소화반송조를 통한 외부순환방식으로 유동 및 혼합을 하는 메탄발효소화조에서는 입상슬러지를 이용한 고속 혐기성소화가 진행되어 바이오가스를 생산하고 유출수는 일부 균등조로 이송하여 유입 가축분뇨와 혼합, 점도를 낮추고 연속가동을 위한 최소 유량을 확보함과 동시에 알칼리도를 공급하여 pH를 일정하게 유지할 수 있도록 한다.

넷째, 나머지 유출수는 소화과정에서 다량의 유기물이 바이오가스로 변환된 반면 질소의 소모는 낮아 상대적으로 C/N비가 높아지므로 이를 별도의 저장탱크에서 보관하여 가축분뇨발효비료(액비)로 활용한다.

다섯째, 생산된 바이오가스는 열병합 발전기를 통해 전기와 열로 변환되며, 발생한 열 중 일부는 발효반송조 및 소화반송조에서 발효조 및 소화조 운전에 필요한 온도를 유지하기 위한 용도로 활용된다.

본 발명의 이러한 목적은 입자상 물질과 콜로이드성 물질을 다량 함유하고 있는 가축분뇨를 슬러지소화단계에서 액상화시키는 단계와; 액상화된 가축분뇨중의 일부 입자상물질을 분리 제거하기 위한 중간 고액분리단계; 고형물이 제거된 액상화 폐수를 고속혐기처리공법인 하이브리드 반응조(혐기성 여상 또는 UASB 등)에서 최종적으로 메탄화시킨 후 액비로 만드는 단계; 혐기처리과정에서 발생한 바이오가스를 저장 및 열병합 발전을 통한 에너지로의 전환단계로 이루어진 본 발명에 따른 고농도 유기성 가축분뇨의 처리방법에 의하여 달성된다.

본 발명의 이러한 목적은 가축분뇨가 저장 및 이송되는 분뇨차의 분뇨배출관(도시하지 않음)에 연결되어 분뇨가 투입되는 투입구와, 상기 투입구를 통하여 투입된 분뇨의 고형물을 제거하는 협잡물제거부와, 상기 협잡물제거부를 통하여 유입되는 고형물이 제거된 분뇨용액(이하 '원수'라 함)이 유입되는 제1원수유입관 및 처리된 처리수가 유입되는 제1처리수유입관이 구비된 균등조와, 상기 균등조에서 원수와 처리수가 혼합된 혼합원수가 유입되는 제2혼합원수유입관이 설치되고 내부에는 발효소화조에서 정화처리된 정화처리수가 유입되는 제2정화처리수유입관이 구비된 발효반송조와, 상기 발효반송조에서 혼합되어 배출되는 혼합원수가 유입되는 제3혼합원수유입관이 설치되고 상부에는 입자상의 슬러지를 걸러내는 혐기성 필터나 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)와 같은 공지의 필터가 설치된 발효소화조와, 상기 발효반송조의 제2정화처리수유입관에 연결되고 유입된 정화처리수에서 분리된 고형물이 반송되는 고형물반송관이 구비된 고액분리기와, 상기 고액분리기에서 처리되어 분리된 액상처리수가 유입되는 액상처리수유입관이 설치되고 내부에는 메탄발효소화조에서 정화처리된 정화처리수가 유입되는 제3정화처리수유입관이 구비되며 상부에는 열교환기가 설치된 소화반응조와, 상기 소화반응조에서 처리된 용존성 유기물이 유입되는 용존유기물유입관이 설치되고 상부에는 입자상의 슬러지를 걸러내는 혐기성 필터나 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)와 같은 공지의 필터가 설치된 메탄발효소화조와, 상기 소화반응조의 제3정화처리수유입관에 연결되어 유입된 정화처리수에서 일부는 균등조로 반송되고 나머지는 액비로 사용가능하도록 유출시키는 처리수조와, 상기 처리수조에서 유출된 정화처리수를 저장하는 저장조와, 상기 발효소화조와 메탄발효소화조에서 발생되는 가스를 저장하는 가스저장조와 가스를 연소시키는 열병합발전기로 구성된 본 발명에 따른 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 액비화 처리 장치에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리(액비화) 장치 및 상기 처리 장치를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리방법은 첨부된 도면을 참고로 하여 이하에 상세하게 기술되는 실시예에 의하여 그 특징 및 장점들을 보다 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 고농도 유기성 가축분뇨의 처리방법은, 입자상 물질과 콜로이드성 물질을 다량 함유하고 있는 가축분뇨를 슬러지소화단계에서 액상화시키는 단계와;

액상화된 가축분뇨중의 일부 입자상물질을 분리 제거하기 위한 중간 고액분리단계;

고형물이 제거된 액상화 폐수를 고속혐기처리공법인 하이브리드 반응조(혐기성 필터 또는 UASB 등)에서 최종적으로 메탄화시킨 후 액비로 만드는 단계;

혐기처리과정에서 발생한 바이오가스를 저장 및 열병합 발전을 통한 에너지로의 전환단계를 포함한다.

도 1은 본 발명을 포함하는 가축분뇨 액비화 공정 및 장치를 나타낸 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 액비화 처리 장치(A)는, 도1에 도시된 바와 같이, 가축분뇨가 저장 및 이송되는 분뇨차의 분뇨배출관(도시않함)에 연결되어 분뇨가 투입되는 투입구(1)와, 상기 투입구(1)를 통하여 투입된 분뇨의 고형물을 제거하는 협잡물제거부(2)와, 상기 협잡물제거부(2)를 통하여 유입되는 고형물이 제거된 분뇨용액(이하 '원수'라 함)이 유입되는 제1원수유입관(31) 및 처리된 처리수가 유입되는 제1처리수유입관(32)이 구비된 균등조(3)와, 상기 균등조(3)에서 원수와 처리수가 혼합된 혼합원수가 유입되는 제2혼합원수유입관(41)이 설치되고 내부에는 발효소화조(5)에서 정화처리된 정화처리수가 유입되는 제2정화처리수분배관(42)이 구비된 발효반송조(4)와, 상기 발효반송조(4)에서 혼합되어 배출되는 혼합원수가 유입되는 제3혼합원수유입관(51)이 설치되고 상부에는 소화가스와 입자상의 슬러지를 분리해내는 혐기성 필터나 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)와 같은 공지의 필터 또는 분리장치(52)가 설치된 발효소화조(5)와, 상기 발효반송조(4)의 제2정화처리수분배관(42)에 연결되고 유입된 정화처리수에서 분리된 고형물이 제거되는 고형물제거관(61)이 구비된 고액분리기(6)와, 상기 고액분리기(6)에서 처리되어 분리된 액상처리수가 유입되는 액상처리수유입관(71)이 설치되고 내부에는 메탄발효소화조(8)에서 정화처리된 정화처리수가 유입되는 제3정화처리수분배관(72)이 구비되며 열교환기(73)가 설치된 소화반송조(7)와, 상기 소화반송조(7)에서 처리된 용존성 유기물이 유입되는 용존유기물유입관(81)이 설치되고 상부에는 소화가스와 입자상의 슬러지를 분리해내는 혐기성 필터나 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)와 같은 공지의 필터 또는 분리장치(82)가 설치된 메탄발효소화조(8)와, 상기 소화반송조(7)의 제3정화처리수분배관(72)에 연결되어 유입된 정화처리수에서 일부는 균등조(3)로 반송되고 나머지는 액비로 사용가능하도록 유출시키는 처리수조(9)와, 상기 처리수조(9)에서 유출된 정화처리수를 저장하는 저장조(10)와, 상기 발효소화조(5)와 메탄발효소화조(8)에서 발생되는 가스를 저장하는 가스저장조(12)와 가스를 연소시키는 열병합발전기(13)를 포함하고 있다.

상기 균등조(3)에 처리수조(9)의 처리수의 일부가 반송되는 것은 유입되는 가축분뇨의 점도를 떨어트려 분뇨내에 들어 있는 미생물입자의 침강성을 조정하고 혐기성 소화에 필요한 알칼리도의 공급 및 점도의 감소, 연속운전을 위한 유량을 확보하기 위한 것으로, 1일 처리용량이 100ton 일 경우에 처리수조(9)에서 유입되는 처리수의 양은 100ton ~ 300ton 이 적당하므로 처리 장치의 처리용량이 Q일 경우에는 균등조(3)로 유입되는 처리수조(9)의 처리수의 유입량은 1Q ~ 3Q가 적당하다.

가수분해가 발생되는 부분은 가수분해화설비로서 발효반송조(4), 발효소화조(5) 및 고액분리기(6)로 이루어진다. 상기 가수분해발효는 프로테인이나 포리사카라이드와 같은 폴리머가 포도당이나 아미노산이나 펩타이드와 같은 모노머로 분해되는 것으로, 단백질에도 수백종의 단백질이 있으며, 지방에도 여러 종류의 지방이 있으므로 이를 1개의 공식으로 표현할 수 없고, 도 3에 도시된 바와 같이 가수분해발효가 진행된다. 상기 발효반송조(4)에는 열병합발전기(13)에 연결된 열교환기(43)가 설치되어 가수분해에 필요한 열량을 공급한다. 상기 발효반송조(4)의 내부에 설치된 제2정화처리수분배관(42)은 상부(421)는 개방되고 공기중에 노출되어 있으며 하부(422)는 발효반송조(4)의 바닥가까이에 개방되어 있어 상기 발효소화조(5)의 필터 또는 분리장치(52)를 통하여 걸러진 정화된 상등수가 유입되어 발효반송조(4)내의 정화처리수와 반송수로의 분배를 조정할 수 있게 한다. 상기 제2정 화처리수분배관(42)의 중간부(423)는 고액분리기(6)에 연결되어 일부는 고액분리기(6)로 배출된다. 상기 발효반송조(4)의 하부에는 교반기(44)가 설치되어 있다. 상기 발효소화조(5)의 하부에는 제3혼합원수유입관(51)이 설치되고 상부에는 입자상의 슬러지를 걸러내는 혐기성 필터나 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)와 같은 공지의 필터 또는 분리장치(52)가 설치되어 가수분해 과정에서 하부에서 발생한 바이오가스와 입상슬러지가 위로 부상하게 되고 부상한 입상슬러지는 필터 또는 분리장치(52)에 의하여 분리되면서 하부로 침강하고 위의 상등수는 발효소화조(5)내에 설치된 제2정화처리수분배관(42)을 통해 다시 발효반송조(4)와 고액분리기(6)로 유입되게 되며, 바이오가스 는 발효소화조(5)에서 별도 포집되어 가스저장조(12)를 거쳐 열병합 발전기(13)의 연료로 사용된다.

상기 고액분리기(6)는 고체와 액체를 분리하는 장치로서 원심분리방식이나 기타의 방식이 사용될 수 있다.

이와 같은 발효반송조(4), 발효소화조(5) 및 고액분리기(6)를 통하여 가축분뇨내의 콜로이드상의 물질은 가수분해되어 메탄발효소화설비로 넘어가게 되는 것이다.

상기 메탄발효소화설비는 소화반송조(7)와, 메탄발효소화조(8)와, 처리수조(9)로 구성된다. 상기 메탄발효소화설비는 상기 가수분해화설비와 거의 동일한 구조를 가지므로 이에 대한 도시는 생략한다.

상기 소화반송조(7)에는 열병합발전기(13)에 연결된 열교환기(73)가 설치되어 메탄발효에 필요한 열량을 공급한다. 상기 고액분리기(6)를 통하여 처리된 처리 수는 액상처리수유입관(71)을 통하여 소화반송조(7)내로 유입되고, 상기 소화반송조(7)의 내부에 설치된 제3정화처리수분배관(72)은 상부(721)는 개방되고 공기중에 노출되어 있으며 하부(722)는 소화반송조(7)의 바닥가까이에 개방되어 있어 상기 메탄발효소화조(8)의 필터 또는 분리장치(82)를 통하여 걸러진 정화된 상등수가 유입되어 소화반송조(7)내의 정화처리수와 반송수로의 분배를 조정할 수 있게 한다. 상기 제3정화처리수분배관(72)의 중간부(723)는 처리수조(9)에 연결되어 일부는 균등조(3)로 배출되고 일부는 정화처리수를 저장하는 저장조(10)에 저장된다. 상기 소화반송조(7)의 하부에는 교반기(74)가 설치되어 있다. 상기 메탄발효소화조(8)의 하부에는 용존유기물유입관(81)이 설치되고 상부에는 입자상의 슬러지를 걸러내는 혐기성 필터나 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)와 같은 공지의 필터 또는 분리장치(82)가 설치되어 하부에서 용존상태의 유기물이 메탄발효되면서 발생한 바이오가스와 입상슬러지가 함께 위로 부상하게 되고 부상한 입상슬러지는 필터 또는 분리장치(82)에 의하여 분리되면서 하부로 침강하고 위의 상등수는 메탄발효소화조(8)내에 설치된 제3정화처리수분배관(72)을 통하여 다시 소화반송조(7)로 유입되고 필터 또는 분리장치(82)를 통과한 바이오가스는 가스저장조(12)나 열병합발전기(13)로 송출되어 연료로 사용된다.

투입구(1)를 통해 들어온 가축분뇨는 일단 협잡물 제거장치(2)를 통해 균등조(3)에서 본 처리 장치의 최종 처리를 거치고 반송된 처리수와 균등하게 혼합하여 일정기간 저장할 수 있도록 하였으며, 이 폐수는 펌프를 통해 발효반송조(4)로 압송하게 하였고 여기서 열교환기(43)를 통해 혐기성 소화에 가장 적절한 온도를 유지하도록 한 후 발효소화조(5)로 이송하게 된다. 이송유량은 발효소화조(5)에서의 미생물층이 일정하게 유동할 수 있도록 단위 면적당 일정한 양이 되도록 조정한다.

발효소화조(5)를 통과하는 동안 입자상 유기물 및 콜로이드성 유기물은 가수분해를 통해 용존성 유기물로 변환되게 되고 이 과정에서 일부 발생하는 바이오가스를 발효소화조(5) 내 상부에 설치하는 필터 또는 분리장치(82)에서 분리한 후 처리수는 다시 발효반송조(4)를 거쳐 일부는 발효소화조(5)로 재순환되고 나머지는 고액분리기(6)로 이송된다. 고액분리기(6)에서는 처리수중의 잔류 고형물을 분리하여 퇴비화시설로 보내고 액상 처리수만을 다음 단계인 소화반송조(7)로 보낸다.

발효소화단계에서 일부 낮아진 온도는 소화반송조(7)에 설치된 열교환기(73)을 통해 재조정된 후 메탄발효소화조(8)로 압송된다. 메탄발효소화조(8)는 용존성 유기물을 처리하는 고속 혐기소화를 달성할 수 있는 하이브리드형 반응기 형태이면 입상슬러지를 사용하는 혐기성 여상(AF : Anaerobic Filter)나 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)방식 중 어떤 것을 사용하여도 상관없다. 이송 유량은 발효소화조의 경우에서와 마찬가지로 슬러지 층을 일정하게 유동할 수 있도록 한다.

메탄발효소화조를 통과하는 동안 용존성 유기물의 메탄발효를 통해 발생한 바이오가스는 별도 포집하여 바이오가스 저장조(12)에 일시 저장한 후 정제과정을 거쳐 열병합 발전기(13)에서 전기 및 열 에너지로 변환한다. 변환된 전기에너지는 본 발명의 처리 장치에서 동력원의 일부 또는 전부로 사용하거나 판매를 할 수 있으며, 열 에너지는 열교환기(43,73)에서의 열원으로 사용하고 남는 것은 판매를 할 수 있다.

메탄발효소화조(8)를 통과한 처리수는 처리수조(9)에 일시 저류하면서 일부는 반송펌프를 이용하여 균등조(3)로 반송하고 나머지는 액비저장조(10)에 저장하여 성분분석을 거친 후 부산물비료의 일종인 가축분뇨발효비료(액비)로 판매할 수 있다.

이상과 같은 과정을 통해 이루어지는 본 발명은 고농도 유기성 가축분뇨의 자원화를 시키는 처리 장치와 그 처리장치를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리방법으로서 혐기성 발효 및 소화공정을 거치는 동안 신재생 에너지원인 메탄이 함유된 바이오가스를 회수하여 활용하고, 투입 가축분뇨의 약 5~10%만을 고형물로 제거하게 되며 고형물 제거과정에서 응집제 등 별도의 화학약품을 사용하지 않으므로 퇴비화시설에서 발효시 퇴비로서 아무런 문제가 발생하지 않으며, 혐기 처리를 중심으로 유기물이 분해되므로 가축분뇨 고유의 냄새가 나지 않을 뿐만 아니라 고액분리기 및 소화조내 가스분리장치 등을 통해 입자성 물질을 분리 제거하게 되므로 입자성 물질이 거의 없이 균질한 상태로 질소 함유량을 0.3% 이상 유지하는 부산물비료를 생산하는 공정으로 자연환경보호에 큰 영향을 줄 것으로 기대된다.

Claims (2)

1. 혐기성 소화공정을 이용하여 고농도 유기성 가축분뇨를 안정화시켜 부산물비료인 액비를 만들어내기 위한 유기성 가축분뇨의 처리방법으로서,

   균등조(3)로부터 발효반송조(4)와 발효소화조(5)를 통해 입자상 유기물과 콜로이드성 유기물을 액상화시키는 단계와;

   액상화를 거친 처리수를 고액분리기(6)를 통해 잔류고형물을 제거하는 단계;

   고형물이 제거된 처리수를 소화반송조(7)와 메탄발효소화조(8)를 통해 혐기성 상태에서 유기물을 분해하여 안정화시켜 액비로 만드는 단계;

   안정화되어 액비화된 처리수의 일부를 균등조(3)로 반송하여 혐기성 소화에 필요한 알칼리도의 공급 및 점도의 감소, 연속운전을 위한 유량을 확보하기 위한 단계;

   혐기성 소화방식으로 운전하는 발효소화조(5)와 메탄발효소화조(8)에서 발생한 메탄가스를 중심으로 한 바이오가스로부터 부식성 가스인 황화수소와 수분을 제거한 후 바이오가스 저장조(12)로 유입시키는 단계;

   바이오가스를 가스저장조(12)로부터 이송하여 열병합발전기(13)를 통해 전력 및 열원으로 재이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리방법.
2. 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치(A)에 있어서,

   상기 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치(A)는,

   가축분뇨가 저장 및 이송되는 분뇨차의 분뇨배출관에 연결되어 분뇨가 투입되는 투입구(1)와;

   상기 투입구(1)를 통하여 투입된 분뇨의 고형물을 제거하는 협잡물제거부(2)와;

   상기 협잡물제거부(2)를 통하여 유입되는 고형물이 제거된 분뇨용액(이하 '원수'라 함)이 유입되는 제1원수유입관(31) 및 처리된 처리수가 유입되는 제1처리수유입관(32)이 구비된 균등조(3)와;

   상기 균등조(3)에서 원수와 처리수가 혼합된 혼합원수가 유입되는 제2혼합원수유입관(41)이 설치되고 내부에는 발효소화조(5)에서 정화처리된 정화처리수가 유입되는 제2정화처리수분배관(42)이 구비된 발효반송조(4)와;

   상기 발효반송조(4)에서 혼합되어 배출되는 혼합원수가 유입되는 제3혼합원수유입관(51)이 설치되고 상부에는 바이오가스와 입자상의 슬러지를 걸러내는 필터 또는 분리장치(52)가 설치된 발효소화조(5)와;

   상기 발효반송조(4)의 제2정화처리수분배관(42)에 연결되고 유입된 정화처리수에서 분리된 고형물이 제거되는 고형물제거관(61)이 구비된 고액분리기(6)와;

   상기 고액분리기(6)에서 처리되어 분리된 액상처리수가 유입되는 액상처리수유입관(71)이 설치되고 내부에는 메탄발효소화조(8)에서 정화처리된 정화처리수가 유입되는 제3정화처리수분배관(72)이 구비되며 열교환기(73)가 설치된 소화반송조(7)와;

   상기 소화반송조(7)에서 처리된 용존성 유기물이 유입되는 용존유기물유입관(81)이 설치되고 상부에는 바이오가스와 입자상의 슬러지를 걸러내는 필터 또는 분리장치(82)가 설치된 메탄발효소화조(8)와;

   상기 소화반송조(7)의 제3정화처리수분배관(72)에 연결되어 유입된 정화처리수에서 일부는 균등조(3)로 반송되고 나머지는 액비로 사용가능하도록 유출시키는 처리수조(9)와;

   상기 처리수조(9)에서 유출된 정화처리수를 저장하는 저장조(10)와, 상기 발효소화조(5)와 메탄발효소화조(8)에서 발생되는 바이오가스를 저장하는 가스저장조(12)와 바이오가스를 연소시키는 열병합발전기(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치.

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