KR100823604B1

KR100823604B1 - 토착미생물을 이용한 가축분뇨의 액비생산장치 및 방법

Info

Publication number: KR100823604B1
Application number: KR1020070087912A
Authority: KR
Inventors: 김상호
Original assignee: 농업회사법인 주식회사 자연지기
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2008-04-21

Abstract

가축분뇨의 액비화작업이 자동적으로 이루어질 수 있으며 특히 액비발효조내에 미생물을 토착시켜 새로운 가축분류가 투입되더라도 추가로 미생물을 접종하지 않아도 되는 토착미생물을 이용한 가축분뇨의 액비생산장치 및 방법이 개시된다.

가축분뇨, 토착미생물, 액비발효조, 교반기, 산기관

Description

토착미생물을 이용한 가축분뇨의 액비생산장치 및 방법{LIQUID FERTILIZER PRODUCTION DEVICE AND METHOD OF ANIMAL EXCRETION USING ABORIGINAL MICROBE}

본 발명은 토착미생물을 이용한 가축분뇨의 액비생산장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가축분뇨의 액비화작업이 자동적으로 이루어질 수 있으며 특히 액비발효조내에 미생물을 토착시켜 새로운 가축분류가 투입되더라도 추가로 미생물을 접종하지 않아도 되는 토착미생물을 이용한 가축분뇨의 액비생산장치 및 방법에 관한 것이다.

돈분, 우분, 계분과 같은 가축에서 배출된 분뇨(이하, '가축분뇨'라 함)를 발효시키지 않은 상태로 농지에 살포한 경우에는 가축분뇨에서 발생하는 악취와 유해가스로 인해 오히려 농장물의 생장을 저해하게 되므로, 일반적으로 가축분뇨는 미생물에 부패된 다음 후속공정을 통해 고액 분리되어 슬러지는 퇴비로 이용되며 액체는 액체비료로 사용되게 된다.

한편, 이와 같은 가축분뇨의 액비생산장치는 다양한 형태로 널리 개발되고 있는 데, 대부분의 액비생산장치는 액비내에 혼재된 미생물을 액비와 함께 퇴수시켜 버리므로 새로운 가축분뇨의 투입시 미생물을 새롭게 접종해야 하는 문제점이 있으며, 일부 토착미생물을 이용하기 위한 액비생산장치가 개발되고는 있으나 토착미생물량을 용이하게 제어하지 못해 실제 실용화되지는 않고 있는 실정이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 가축분뇨의 액비화작업이 자동적으로 이루어질 수 있으며 특히 액비발효조내에 미생물을 토착시켜 새로운 가축분류가 투입되더라도 추가로 미생물을 접종하지 않아도 되는 토착미생물을 이용한 가축분뇨의 액비생산장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 측면은 측벽에 의해 밀폐되고 상면은 지붕으로 밀폐되는 액비발효조와; 상기 액비발효조내로 가축분뇨와 미생물을 공급할 수 있도록 액비발효조의 측벽 상측으로 인입되는 유입관과; 상기 액비발효조내로 투입된 가축분뇨가 역류되는 것을 방지하도록 액비발효조내의 가축분뇨 수위보다 높은 위치에서 인입된 후 액비발효조의 바닥에 설치되며, 에어콤프레셔에 의해 공급된 공기를 미세한 기포로 액비발효조내에 살포시키도록 상단에 미세한 구멍이 천공된 산기관이 일단에 착설된 공기주입관과; 상기 액비발효조내의 가축분뇨를 교반시키도록 액비발효조 내부에 착설된 교반기와; 액비발효조내의 악취를 배출시키기 위해 액비발효조의 지붕측으로 인입되어 액비발효조내의 악취를 외부로 배기하는 배기덕트와; 액비발효조내의 액비를 수득하기 위해 액비발효조의 측벽 하단으로 인입되며, 모터펌프에 의해 액비발효조내의 액비를 외부로 선택적으로 방출시키는 퇴수관과; 상기 액비발효조의 측벽상단부근에 설치되어서, 가축분뇨의 수위한계선을 설정하기 위한 제1수위감지센서와; 상기 액비발효조의 측벽의 상기 제1수위감지센서 상측에 설치되어서, 가축분류의 거품을 발생시키지 않기 위해 에어콤프레셔의 작동정지선을 설정하기 위한 제2수위감지센서와; 상기 교반기가 가축분뇨에 잠기면 교반기가 가동하도록 교반기가동선을 설정하기 위해 상기 제1수위감지센서와 교반기 사이의 액비발효조 측벽에 설치되는 제3수위감지센서와; 소정량의 미생물을 액비발효조내에 토착시키도록 액비 방출저지선을 설정하기 위해 상기 액비발효조 측벽의 제3수위감지센서 하측에 설치되는 제4수위감지센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가축분뇨의 액비생산장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 목적은 유입관을 통해 액비발효조내로 가축분뇨와 미생물을 투입하는 단계와; 상기 액비발효조내로 인입된 산기관을 통해 액비발효조내로 공기를 미세한 기포형태로 살포시킴과 동시에 액비발효조내에 설치된 교반기를 작동시켜 가축분뇨와 미생물을 교반하는 단계와; 미생물의 발효작용에 의해 가축분뇨가 액비가 되면 액비를 외부로 방출하여 수거하는 단계를 포함하되, 상기 가축분뇨는 제1수위감지센서에 의해 설정되는 수위한계선까지 투입되며, 산기관에 공기를 공급하는 에어콤프레셔는 제1수위감지센서 상측에 설치된 제2수위감센서에 의해 설정되는 에콤프레셔의 작동정지선까지 거품이 발생되면 그 작동이 정지되며, 상기 교반기는 상기 제1수위감지센서와 교반기 사이에 설치되는 제3수위감지센서에 의해 설정되는 교반기가동선까지 가축분뇨가 채우지면 가동되고, 미생물에 의해 발효된 액비는 제4수위감지센서에 의해 설정되는 액비방출저지선 수위까지의 액비를 제외한 나머지 액비를 퇴수관을 통해 방출하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨의 액비생산방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 가축분뇨의 액비생산장치 및 방법은 가축분뇨의 액비화작업이 자동적으로 이루어질 수 있으며 특히 액비발효조내에 미생물을 토착시켜 새로운 가축분류가 투입되더라도 추가로 미생물을 접종하지 않아도 되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 가축분뇨의 액비생산장치 및 방법을 상세하게 설명한다.

첨부된 도1은 본 발명에 따른 가축분뇨의 액비생산장치를 도시한 도면이다.

이를 참고하면, 본 발명에 따른 가축분뇨의 액비생산장치는 액비발효조(110), 유입관(120), 공기유입관(130), 교반기(140), 배기덕트(150), 퇴수관(160) 및 제1수위감센서 내지 제4수위감지센서(210 ~ 240)를 포함한다.

상기 액비발효조(110)는 내외부의 압력을 지탱할 수 있도록 철근콘크리트 구 조인 것이 바람직하며 측면은 측벽에 의해 밀폐되고 상면은 지붕으로 밀폐되어 전체적으로 밀폐구조이다. 또한, 악취나 액비의 누설을 방지하기 위해 방수구조로 되는 데, 내벽은 방수용 FRP로 시공하고 외벽은 방수시트로 시공하여 원천적으로 방수구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 유입관(120)은 액비발효조내로 가축분뇨와 미생물을 투입하는 투입관으로 액비발효조의 측벽 상측으로 인입된다. 또한, 상기 유입관(120)은 스테인레스로 제조되는 것이 바람직하며, 액비발효조(110) 내부에서 발생하는 악취가 외부로 유입되는 것을 방지하며 이물질이 액비발효조내부로 유입되는 것을 방지하기 위해 차단밸브(121)에 의해 선택적으로 개폐되도록 구성된다.

상기 공기유입관(130)은 에어콤프레셔(131)에 의해 제공된 공기를 액비발효조(110)내로 공급하기 위한 것으로, 상기 액비발효조내로 투입된 가축분뇨가 역류되는 것을 방지하도록 액비발효조내의 가축분뇨 수위보다 높은 위치에서 인입된 후 액비발효조의 바닥에 설치된다. 또한, 상기 공기유입관(130)의 일단에는 에어콤프레셔에 의해 공급된 공기를 미세한 기포로 액비발효조내에 살포시키도록 상단에 미세한 구멍이 천공된 산기관(132)이 착설되는 것이 바람직한 데, 이는 공기를 미세한 기포형태로 액비발효조(110) 내로 살포하여 가축분뇨에 대한 산소의 용존률을 높일 수 있기 때문이다.

상기 교반기(140)는 상기 액비발효조(110) 내의 가축분뇨를 미생물 및 공기와 서로 교반시킴과 동시에 가축분뇨의 고형물이 퇴적되지 않고 골고루 순환될 수 있도록 액비발효조 내부에 착설되는 것으로 도시된 바와 같이 하향식으로 설치하는 것이 바람직하다. 이는 산기관에서 공급된 공기가 곧바로 위로 상승하지 않고 측면으로 분산되게 함으로써 가축분뇨에 대한 산소의 용존률을 향상시키기 위함이다.

상기 배기덕트(150)는 액비발효조내의 악취를 포집하여 배출하기 위한 것으로, 도시된 바와 같이 액비발효조(110) 상단 내부에서 미도시된 악취제거장치에 연결되어 악취제거장치에 악취가 제거된 후 외부로 배출되게 된다.

상기 퇴수관(160)은 액비발효조내의 액비를 수득하기 위해 액비발효조의 측벽 하단으로 인입되며 모터펌프(162)에 의해 액비발효조내의 액비를 외부로 방출시키도록 구성되며, 마찬가지로 차단밸브(161)에 의해 선택적으로 개폐되는 것이 바람직하다.

상기 제1수위감지센서(210)는 가축분뇨의 수위한계선을 설정하기 위한 것으로 도시된 바와 같이 상기 액비발효조(110)의 측벽 상단부근에 설치된다. 즉, 유입관(121)을 통해 유입되는 가축분뇨가 상기 제1수위감지센서(210)에 의해 설정되는 가축분뇨의 수위한계선(A)까지 유입되면 제1수위감지센서(210)의 감지신호에 의해 자동적으로 유입관의 차단밸브가 차단되어 유입관이 폐쇄된다.

상기 제2수위감지센서(220)는 에어콤프레셔의 작동정지선(B)을 설정하기 위한 것으로 상기 액비발효조의 측벽의 제1수위감지센서(210) 상측에 설치된다. 즉, 제1수위감지센서(210)에 의해 설정되는 가축분뇨의 수위한계선(A)까지 가축분뇨가 투입되었다 하더라도 미생물의 작용과 에어콤프레셔(131)에서 공급되는 공기의 작용에 의해 가축분뇨의 수위면에서는 거품이 발생하는 데, 이러한 거품이 유입관(120)으로 유입되는 것을 방지하기 위해 제2수위감지센서(220)에 거품이 감지되면 에어콤프레셔(131)의 작동을 자동적으로 정지시켜 거품이 발생되지 않도록 하기 위한 것이다. 따라서, 거품이 제거되어 제2수위감지센서(220)에 거품이 감지되지 않으며 다시 에어콤프레셔(131)가 자동적으로 작동되게 된다.

상기 제3수위감지센서(230)는 교반기를 자동적으로 가동시키기 위한 교반기작동선(C)을 설정하는 센서로서, 교반기(140)가 가축분뇨에 잠기면 교반기(140)가 가동하도록 상기 제1수위감지센서(210)와 교반기(140) 사이의 액비발효조 측벽에 설치된다. 따라서, 가축분뇨가 제3수위감지센서(230)에 감지되면 자동적으로 교반기가 작동되며, 가축분뇨가 액비가 되어 퇴수관(160)으로 배출되어 제3수위감지센서(230)에 감지되지 않으면 교반기가 정지하게 된다.

상기 제4수위감지센서(240)는 소정량의 미생물을 액비발효조내에 토착시키도록 액비방출저지선(D)을 설정하기 위해 상기 액비발효조 측벽의 제3수위감지센서 (230) 하측에 설치된다. 즉, 가축분뇨가 미생물의 발효작용에 의해 액비가 되면 퇴수관(160)을 통해 액비로 외부로 방출하게 되는 데, 이러한 액비속에는 다량의 미생물들이 증식되어 있다. 따라서, 액비발효조에서 가축분뇨가 액비가 되면 이 액비를 일시에 배출하지 않고 일정량은 액비발효조에서 배출시키지 않고 토착시킴으로써, 새로운 가축분뇨가 투입되더라도 추가의 미생물을 공급하지 않아도 되도록 한 것이다. 정리하면, 액비방출저지선(D)까지 잔존하는 액비내의 미생물이 토착미생물이 되어 미생물의 추가 공급이 없더라도 새로운 가축분뇨의 발효작용을 원할히 수행할 수 있도록 한 것이다.

한편, 액비의 방출저지선을 필요에 따라 상승 내지 하강시킬 경우가 있다. 예를 들면 배출되지 않고 잔존하는 액비내에 미생물이 소량 증식되어 있는 경우에는 액비의 방출저지선을 상승시킬 필요가 있으며, 액비의 방출량을 늘이거나 액비내에 미생물이 대량 증식되어 있는 경우에는 액비의 방출저지선을 하강시킬 필요가 있다.

따라서, 도2에 도시된 바와 같이 상기 제4수위감지센서(240)는 액비발효조 내부에서 상하로 이동가능하도록 구성된 것이 바람직하며, 이러한 일례로, 본 발명에 따른 액비생산장치는 단부에는 구동베벨(311)이 착설된 구동축(312)이 액비발효조의 측벽을 관통하도록 액비발효조의 외측벽에 장착된 구동모터(310)와; 지지바(321)에 지지되어 액비발효조의 내부에서 상하로 직립되게 설치되며, 단부에는 상기 구동베벨(312)과 치합되는 종동베벨(322)이 착설된 스크류봉(320)과; 상기 스크류봉(320)이 회전하면 스크류봉(320)을 따라 상하로 이동하며 전면에는 제4수위감지센서(240)가 장착된 제4수위감지센서홀더(330)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 상기 구동모터(310)의 구동에 의해 구동축(312)이 회전하면 구동베벨(311) 및 종동베벨(322)이 연동하여 구동되어 액비발효조의 내부에서 상하로 직립되게 설치된 스크류봉(320)이 회전하게 된다. 이에 따라 스크류봉(320)에 치합된 제4수위감지센서홀더(330)가 스크류봉(320)과 함께 상하로 이동하게 되어, 종국적으로는 제4수위감지센서(240)에 의해 설정되는 액비방출저지선(D)이 상승 또는 하강하게 된다. 따라서, 액비발효조내에서 액비의 방출량을 용이하게 제어할 수 있다.

한편, 미설명한 참조부호 170은 액비발효조내의 PH, DO 및 온도등 내부조건을 기록하고 제어하는 장치로서, PH, DO 및 온도등은 상기 기록제어기에 의해 실시간으로 데이타되며 이러한 데이타를 이용한 운전과 관리 및 통제가 효율적으로 이루어질 수 있음은 당연하다.

이하, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 액비생산장치를 이용한 액비를 생산하는 방법을 설명한다.

유입관(120)을 통해 액비발효조(110) 내로 가축분뇨를 유입시키면, 가축분뇨는 제1수위감지센서(210)에 의해 설정되는 수위한계선(A)까지 투입되며, 가축분뇨를 발효시켜 액비로 생산시킬 수 있는 미생물 역시 유입관(120)으로 투입된다.

한편, 가축분뇨가 투입됨에 따라 에어콤프레셔(131)에서 발생한 공기는 공기유입관(130)을 통해 유입되며 산기관(132)을 통해 액비발효조(110) 내로 미세한 기포형태로 살포되며 제3수위감지센서(230)에 가축분뇨의 수위가 감지되면 교반기(140)가 동시에 작동하게 된다. 여기서, 상기 교반기(140)에 의해 액비발효조내의 가축분뇨는 미생물 및 공기와 서로 교반되며 가축분뇨의 고형물이 퇴적되지 않고 골고루 순환된다. 또한, 상기 교반기(140)는 바람직하게 하향식 교반기이므로 산기관(132)에서 공급된 공기가 곧바로 위로 상승하지 않고 측면으로 분산되어 가축분뇨에 대한 산소의 용존률이 향상된다.

한편, 가축분뇨의 액비화 과정중에 발생되는 거품이 제2수위감지센서(220)에 의해 감지되면 에어콤프레셔(131)의 작동이 자동 정지되며 거품이 제거되면 에어콤프레셔(131)가 자동적으로 작동하는 과정을 반복함으로써 가축분뇨의 액비화과정이 성숙되게 된다.

이후, 미생물에 의해 가축분뇨가 발효되어 액비가 되면 퇴수관(160)을 통해 액비를 방출하여 수거하게 되는 데, 이 때 액비발효조(110) 내의 액비 모두를 방출 하지 않고 제4수위감지센서(240)에 의해 설정되는 액비방출저지선(D) 수위까지의 액비를 제외한 나머지 액비만이 퇴수관(160)을 통해 방출 수거된다. 그리고, 액비방출저지선(D) 수위까지의 액비는 잔존하게 되며, 그 액비내의 미생물은 액비발효조내에 토착되어 새로운 가축분뇨를 발효시키는 작용을 하게 된다.

한편, 도3은 본 발명에 따른 액비생산장치의 다른 실시예의 전체 개략도를 도시한 것으로 이를 참고하면 상기 퇴수관(160)에서 방출되는 액비는 일반적으로 외부로 수거되는 데, 액비발효조의 수위상단에 거품이 많은 경우에는 상기 거품을 제거할 수 있도록 퇴수관에서 액비발효조 상단으로 인입되는 안내파이프를 설치하고 상기 안내파이프에는 각각 스프링클러를 장착하고 있다. 따라서, 퇴수관에 퇴수되는 액비는 액비발효조 상단으로 인입되어 스프링 쿨러에 의해 액비발효조내로 분무됨으로써 액비발효조내의 거품을 제거할 수 있는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 액비생산장치의 전체 개략도이며,

도2는 본 발명에 따른 액비생산장치의 부분 단면도이며,

도3은 본 발명에 따른 액비생산장치의 다른 실시예의 전체 개략도이다.

Claims

측면은 측벽에 의해 밀폐되고 상면은 지붕으로 밀폐되는 액비발효조와;

상기 액비발효조내로 가축분뇨와 미생물을 공급할 수 있도록 액비발효조의 측벽 상측으로 인입되는 유입관과;

상기 액비발효조내로 투입된 가축분뇨가 역류되는 것을 방지하도록 액비발효조내의 가축분뇨 수위보다 높은 위치에서 인입된 후 액비발효조의 바닥에 설치되며, 에어콤프레셔에 의해 공급된 공기를 미세한 기포로 액비발효조내에 살포시키도록 상단에 미세한 구멍이 천공된 산기관이 일단에 착설된 공기주입관과;

상기 액비발효조내의 가축분뇨를 교반시키도록 액비발효조 내부에 착설된 교반기와;

액비발효조내의 악취를 배출시키기 위해 액비발효조의 지붕측으로 인입되어 액비발효조내의 악취를 외부로 배기하는 배기덕트와;

액비발효조내의 액비를 수득하기 위해 액비발효조의 측벽 하단으로 인입되며, 모터펌프에 의해 액비발효조내의 액비를 외부로 선택적으로 방출시키는 퇴수관과;

상기 액비발효조의 측벽상단부근에 설치되어서, 가축분뇨의 수위한계선을 설정하기 위한 제1수위감지센서와;

상기 액비발효조의 측벽의 상기 제1수위감지센서 상측에 설치되어서, 가축분류의 거품을 발생시키지 않기 위해 에어콤프레셔의 작동정지선을 설정하기 위한 제2수위감지센서와;

상기 교반기가 가축분뇨에 잠기면 교반기가 가동하도록 교반기가동선을 설정하기 위해 상기 제1수위감지센서와 교반기 사이의 액비발효조 측벽에 설치되는 제3수위감지센서와;

미생물을 액비발효조내에 토착시키도록 액비 방출저지선을 설정하기 위해 상기 액비발효조 측벽의 제3수위감지센서 하측에 설치되는 제4수위감지센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가축분뇨의 액비생산장치.
제1항에 있어서,

상기 제4수위감지센서는 액비발효조 내부에서 상하로 이동가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가축분뇨의 액비생산장치.
제2항에 있어서,

단부에는 구동베벨이 착설된 구동축이 액비발효조의 측벽을 관통하도록 액비발효조의 외측벽에 장착된 구동모터와; 지지바에 지지되어 액비발효조의 내부에서 상하로 직립되게 설치되며, 단부에는 상기 구동베벨과 치합되는 종동베벨이 착설된 스크류봉과; 상기 스크류봉이 회전하면 스크류봉을 따라 상하로 이동하며 전면에는 제4수위감지센서가 장착된 제4수위감지센서홀더를 더 포함함으로써, 상기 제4수위 감지센서가 액비발효조 내부에서 상하로 이동가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가축분뇨의 액비생산장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 퇴수관에서 방출되는 액비는 외부로 수거되거나, 다시 액비발효조 상단으로 인입되어 스프링 쿨러에 의해 액비발효조내로 분무되어 액비발효조내의 거품을 없애도록 구성된 것을 특징으로 하는 가축분뇨의 액비생산장치.
유입관을 통해 액비발효조내로 가축분뇨와 미생물을 투입하는 단계와; 상기 액비발효조내로 인입된 산기관을 통해 액비발효조내로 공기를 미세한 기포형태로 살포시킴과 동시에 액비발효조내에 설치된 교반기를 작동시켜 가축분뇨와 미생물을 교반하는 단계와; 미생물의 발효작용에 의해 가축분뇨가 액비가 되면 액비를 외부로 방출하여 수거하는 단계를 포함하되,

상기 가축분뇨는 제1수위감지센서에 의해 설정되는 수위한계선까지 투입되며, 산기관에 공기를 공급하는 에어콤프레셔는 제1수위감지센서 상측에 설치된 제2수위감센서에 의해 설정되는 에콤프레셔의 작동정지선까지 거품이 발생되면 그 작동이 정지되며, 상기 교반기는 상기 제1수위감지센서와 교반기 사이에 설치되는 제3수위감지센서에 의해 설정되는 교반기가동선까지 가축분뇨가 채우지면 가동 되고, 미생물에 의해 발효된 액비는 제4수위감지센서에 의해 설정되는 액비방출저지선 수위까지의 액비를 제외한 나머지 액비를 퇴수관을 통해 방출하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨의 액비생산방법.