KR100841551B1 - 가축분뇨 폐수 속성발효 및 퇴,액비 생산 설비의 탈취방법과 장치 - Google Patents

가축분뇨 폐수 속성발효 및 퇴,액비 생산 설비의 탈취방법과 장치 Download PDF

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Abstract

본발명은 선행출원된 유기물을 함유한 폐기물 및 배설물 처리장치와 밀폐형 발효조에 팽연 왕겨를 수분 조절제로 사용한 돈분뇨 폐수, 무방류, 속성발효 및 퇴비, 액비 생산기술 시스템의 여러공정중 돈 분뇨의 탈취방법 및 장치에 관한 것으로서 탈취공정을 개선하여 탈취탑의 제작, 설치, 유지, 관리비용을 대폭 절감시킨 새로운 돈 분뇨 자원화 공정을 개발하여 탈취탑 및 복잡한 탈취 라인의 고장(Trouble)등의 원인으로 인한 운전중지로 공정 전체의 운휴를 방지하고, 고가의 필터 교체로 인한 보수 비용 절감 및 보수 인건비를 절감하기 위한 방법과 장치로서 자연 식물에서 추출한 탈취제를 이용, 돈 분뇨의 자원화 공정 중에 발생하는 악취를 흡수, 흡착의 화학 반응을 이용하여 돈 분뇨, 팽연 왕겨, 복합 미생물이 발효 할 때 투입하므로서 탈취제와 발효 물질의 완벽한 탈취를 가능케 함으로서 종래의 탈취탑 장치를 없애고, 비료 자원화 공정에서 악취 제거를 위한 탈취제를 투입라인을 신설하여 활성 발효조 내부에서 상기의 화학 반응이 일어 나도록 유도, 별도의 고가인 탈취탑 및 탈취 설비 라인이 없이 가축 분뇨 처리 자원화 공정을 간략화 하며, 공정중에 발생되는 악취를 배출 허용치 이하로 배출토록 한 방법과 장치 이다
Figure R1020070029527
유기물 저장조, 수분증발 저장조, 탈취탑, 흡기휀, 스프레이 노즐, 탈취제 펌프, 탈취제 탱크, 탈취 휀

Description

가축분뇨 폐수 속성발효 및 퇴,액비 생산 설비의 탈취방법과 장치{omitted}
도 1은 본발명의 공정 블록예시도
도 2는 본발명의 공정 개략도
도 3은 본발명의 탈취제 투입 예시 장치도
도 4는 본발명의 부분확대 예시도
도 5는 종래의 탈취탑 장치도
〈도면의 주요부분에대한 부호설명〉
1: 유기물 저장조 2: 펌프 3: 수분증발 저장조 4: 보일러
5: 히팅코일 6: 폐열 가스덕트 7: 재생펌프 8: 블래스터
9: 흡수식 자연발효조 10: 산기장치 11: 경계유도 교반기
12: 액비 분리기 13: 액비 저장조 14: 액비농도 조절조
15: 액비자동 주입기 16. 17: 나선 콘베어 18: 고체비료 부숙조
19: 자동 부숙기 20: 고체비료 포장기 21: 탈취팬 22: 탈취탑
23: 감속 모터 24: 축 25: 와류형 교반기 26: 액비 추출기 라인
27: 산기 장치 28: 히팅코일 29: 맨홀 30: 증발 배관라인
31: 지시기 32: 구동 모터 33: 탈취기 34: 모터 35.37: 로타리 부러쉬
36: 몸체 38.38': 스포로 켓트 휠 39: 체인 40: 주행 레일
41: 브라켓트 42: 고체비료 43: 순환 펌프 44: 필터층
45: 스프레이 노즐 46: 흡기팬 47: 노즐 48: 필터 49:수관
50: 에어 라인 51: 탈취제 라인 52: 탈취제 탱크 53: 탈취제 펌프
본발명은 가축분뇨의 자원화 공정중 탈취탑 및 탈취라인 없이도 발효 공정중 탈취제를 사용하여 화학반응으로 악취 가스를 줄일수 있는시스템 개발로 시설 및 유지 관리비, 인건비등을 대폭 절감할수 있도록 한 가축 분뇨 폐수, 속성발효 및 퇴,액비 생산 설비의 방법과 장치에 관한 것이다
급속한 사회, 경제성장은 폐기물량의 증가와 폐기물 성상의 다양화를 야기 시켜 환경의 질적 악화뿐 아니라 악취로 인한 인간에게 정신적 스트레스를 미치게 된다, 불쾌한 냄새 즉, 악취는 다양한 인간 활동에 의해 주로 생성되며 질소나 황을 포함하는 극히 낮은 농도의 자극성 기체에 대한 대처가 미흡한 실정이며, 특히 인간의 식생활 변화로 인한 양돈 농가가 증가 추세에 있으나 악취 방지 대책이 미흡하여 혐오 시설로 인근 주민의 주된 민원발생의 원인이 되어 왔고, 축산 폐수의 해양 투기를 금지시키는 법적 조치가 이루어 져 왔고, 가축 분뇨의 자원화 공정중 발생되는 악취는 특수한 탈취 장치 및 탈취 라인이 없으면 악취 가스의 농도 이하 관리가 어렵고 특수 탈취장치가 있어도 탈취장치에 소요되는 시설 및 유지 관리비 가 과다하게 소요되고, 가축 분뇨 자원화 처리 설비 신설을 꺼리거나 폐기물 발생지 주의 원칙에 따라 가축분뇨 무단 폐기 및 급기야는 축산농가의 감소와 사육 두수를 줄이는 등 많은 문제점이 발생되어 왔다
또한 가축분뇨 자원화 공정중에 가장 중요하고 문제가 심각한 부분이 배출 가스의 악취 제거 공정으로, 장기간 급속한 기술 개발로 탈취 탑 및 탈취 라인의 개선으로 많은 발전을 이루어 왔으나 아직 까지도 악취 절감을 위한 설비는 완벽한 시설이 없고, 원시적인 설비 이거나 설비 자체의 기능 및 기술 평가가 미비하여 가축분뇨의 자원화 공정중 탈취탑 및 탈취 라인은 고액의 시설비를 투자하여 운전하고 있고, 시설 운영비, 인건비 등이 년 수가 증가함에 따라 자연히 증가 하고 잇고, 가축분뇨 자원화 공정중 가장 많은 문제점이 대두 되고 있어 그 문제의 해결방법이 신속히 요구 되어 왔던 것이다.
축산 분뇨의 자원화 공정중 악취 문제로 인한 끊임없는 연구 개발로 새로운 기술이 속속 개발됨에 따라 기존의 탈취 설비의 낙후성, 비효율성, 취약성, 유지관리 비용 증가등 많은 문제점이 발생, 탈취 공정을 수분 증발 저장조(3) 및 흡수식 자연 발효조(9)에서 배출되는 가스는 주로 암모니아, 황화수소, 아민류 및 T-HC등의 악취 성분을 가지는 물질로 탈취제에 의한 흡수, 흡착 반응으로 제거 할수 있도록 하여 고가의 탈취탑의 제거를 목적으로 한 것이다
본 발명은 도 1.2의 도시와 같이 유기물을 함유한 폐기물 및 배설물 처리장치의 시스템(Syatem)으로 가축 분뇨의 자원화 공정에서 발생되는 발효 및 팽연 왕겨, 미생물, 분뇨의 발효 공정은 수분증발 저장조(3), 흡수식 자연 발효조(9), 액비 저장조(13), 유기물 저장조(1)등 밀폐된 저장조 및 발효조에서 덕트(6)와 탈취탑(22)을 통하여 대기로 배출되는 공정으로 탈취탑(22)의 제작 설치비용, 유지관리 비용이 과다하게 지출되고, 적기에 내부 필터(48) 교체시간이 지연되며, 탈취탑으로 배출되는 탈취설비 Line의 트러블로 인하여 악취 가스 배출 허용기준치 이상으로 배출된 경우, 자원화 전 공정의 가동이 중단되고 완전 보수후 재 가동한 는 사례가 빈번하여 설비의 가동율이 저하되고 인근 주민의 민원이 발생하는 등 많은 문제점을 해결하는 구성 및 방안으로 탈취탑을 제거하고
탈취제에 의한 흡수, 흡착 반응으로 제거 할수 있도록 구성하여 고가의 탈취탑의 제거를 목적으로
1) R-COOH + NH3 → R-2 + H2O
2) R-COOH + R'-NH2 → R-CONHR' + H2O
3) R-COOH + N(CH3)3 → R-CON(CH3)3 + H2O
4) R-CHO + H2S → R-COSH3
5) R-COH + CH3SH → R-COSH2CH3
상기 식으로 반응토록 하는 장치를
도 1. 2. 3. 4.의 도시에 포함된 탈취탑 설비(22)의 설비를 생략하는데, 도 5의 탈취장치 전체를가축 분뇨 자원화 공정에서 제외 시키고, 천연 식물에서 추출한 탈취제를 탈취제 탱크(52)(도 3의 Tank:52)에서 펌프(53)로 공급토록 하는데, 에어 라인(Air Line)(50)과 수관(49)을 동시에 공급케 하여 필터(48)를 거쳐서 하단에 설치된 노즐(47)에서 수분 증발 저장조(3) 및 흡수식 자연발효조(9) 내부에서 가축 분뇨, 팽연 왕겨, 복합 미생물등의 발효 물질과 탈취제가 발효 공정 시 흡수 및 중화작용의 화학 반응으로 인하여 악취 가스를 제거 할수 있게 한 탈취 방법과 장치로 형성한 것이다.
여기서 일반적으로 화학식 R은 탄소 사슬구조인 지방산을 의미하며 지방산인 R에 붙어 있는 것은 작용기(1,2,3은 카르복실기, 4,5번은 알데하이드기)로서 다른 화합물과 반응하는 화학구조를 말하며, 2번의 경우 R' 는 작용기 NH2 (아민기)가 붙어 있는 지방산으로서 앞에 R 이 있으므로 이와 구별하기 위하여 R' 로 표기한 것이며, 화학반응에 의해 악취가 제거되는 이유는 반응식에서 볼 수 있듯이 악취의 주 원인은 휘발성이 있는 암모니아(NH3) 및 황아가스(H2S)가 주원인 인데, 탈취제의 주성분인 R-COOH 와 R-CHO와 반응(중화)하여 비휘발성으로 바뀌므로 악취가 제거 된다
또, 식물에서 추출하는 탈취제는 참나무 류의 목재를 탄화 시킬 때 발생되는 연기를 포집하여 냉각시키어 생성되는 조목초액을 다시 정치 및 여과시켜 만든 것으로 순수 광합성 자연에너지인 목초액을 사용하며, 일반적으로 목초 액은 PH2∼3의 산성 액으로 수분 80∼90％이고, 나머지가 Acid류, Alcohol류, Cresol류, Phenol류 등의 200종류 이상의 각종 유기 화합물로 구성 되어져 있다.
산의 성분을 함유하고 있는 목초 액의 화학적 성산을 고려하면 암모니아, 아민 류등 염기성 악취 물질과의 중화 반응에 의하여 소취 효과 즉, 악취제거의 효과를 얻을 수 있다
* 목초액 (CH3)CH2OH 의 성분을 표시하면,
Figure 112008501003113-pat00007

따라서 목초 액은 연기성 악취물인 NH3 등 악취에 대한 탈취력 효과가 뛰어나며, 단시간 내 제거 효율이 가장 높고 탈취력 지속성과 70∼80％ 이상의 NH3 등 악취제거 효과가 탁월하여 가축분뇨 악취제거 에 많은 효과를 얻고 있다
그리고 천연식물에서 추출한 탈취제 및 활성탄을 이용하여 반응식1-5의 화학반응에 의해 악취 가스를 흡수, 중화, 흡착에 의해 제거되는 과정은, 활성탄은 고체표면에 냄새성분의 기체분자를 흡수 및 흡착시켜 냄새를 제거하며, 암모니아와 트리메틸아민(CH3)3과 같은 염기성 화합물의 탈취는 목초 액속에 포함되어 있는 다량의 R-COOH 등의 유기 산류에 의한 중화 작용에 의해 악취를 제거 한다
천연 식물에서 추출한 탈취제 및 활성탄을 화학반응 조건을 형성할 수 있게 탈취제 공급을 원활하게 공급하는데, 이는 가축 분뇨 저장조에서의 대표적인 염기성 악취물인 NH3 의 악취제거 시험결과 목초제의 원액이나, 15％ 이내의 희석 배수 일 때, 악취효과는 80∼90％로 제거되어 가장 경제적임을 발견, 따라서 본원 발명에서 탈취제 라인(51)에 의해 목초액1.6ℓ/min, 수관라인(49)를 통해희석수 2ℓ/min, 에어라인(50)을 통해 스프레이 에어(spray air)80 /min을 혼합하여 노즐(47)을 통해 수분 증발 저장조(3)으로 투입하여 초기 농도 10∼20 ppm의 NH3 농도를 1∼1.8 ppm 이하로 제거하여 NH 의 배출 허용 농도 2ppm이하로 악취를 제거 탈취 하는 설비이다
즉, 본 발명은 고가의 탈취탑(22)장치를 도5와 같은 장치를 하여야 하기 때문에 시설비가 막대하게 소요되어 악취가스 탈취를 반드시 필수적으로 장치 하여야 하는 결정적인 문제점을 해결하는 방안으로 탱크(52)에 상기식으로 반응 하는 탈취제를 투입케 하여 펌프(53)로서 탈취제 공급라인(51)을 통하여 공급케 하며, 수분증발 조정조(3)에 물과 공기 공급라인(49)(50)과 함께 투입시켜 탈취케 함을 특징으로 하는 것이다
이와같이 상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 유기물을 함유한 폐기물 및 배설물 처리방법과 장치등의 선행특허공정 중 고가의 경비가 소요되는 탈취 장치인 탈취탑(도5)을 전체 공정 중에서 제외시키므로 탈취탑 및 탈취 공정의 시설 설치비, 설비 유지 관리비, 인건비등을 대폭 절감 할수 있고 설비의 설치 면적 또한 대폭 줄일수 있는 효과가 있고, 상기 반응식으로 하는 탈취제와 탈취제 투입 장치를 개선하므로서 심각한 축산 폐기물을 보다 효과적으로 악취 문제를 해결, 공해가 없는 악취 물질의 무방류, 무악취, 무혐오를 실현 하면서 양질의 유기질 비료 및 액체 비료를 생산하여, 경종 농가에서는 양질의 유기질 비료를 사용하여 토질의 산성화 방지에 기여 할수 있고, 축산 농가에서는 가축 분뇨의 간단한 처리방법을 제시하여 지구촌 환경을 살리는데 결정적인 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 수분 증발 저장조(3)및 흡수식 자연발효조(9) 내에서 가축 분뇨, 팽연 왕겨, 복합 미생물이 발효공정을 거치는 동안 발생하는 가축분뇨 특유의 악취 가스를 천연 식물에서 추출한 탈취제 이용
    1) R-COOH + NH3 → R-CONH2 + H2O
    2) R-COOH + R'-NH2 → R-CONHR'+ H2O
    3) R-COOH + N(CH3)3 → R-CON(CH3)3 + H2O
    4) R-CHO + H2S → R-3
    5) R-CHO + CH3SH → R-COSH2CH3 반응식으로 흡수 중화하여 악취 제거 반응으로 가축 분뇨 폐수,속성 발효와 퇴,액비 생산 설비의 탈취 방법.
  2. 수분 증발 저장조(3) 및 흡수식 자연 발효조(9) 내부에 천연 식물에서 추출한 탈취제를 화학반응 조건을 형성할수 있게 탈취제 공급을 원활하게 공급하여 가축 분뇨의 발효 공정 중에서 악취 제거할 수 있도록 탈취제 탱크(52)에서 펌프(53)작동으로 탈취제 라인(51)으로 공급하는데, 에어라인(50)과 수관(49)(물공급관)을 동시에 공급케 하여 필터(48)를 거쳐서, 하단에 설치된 노즐(47)에서 패열 가스 닥터로 분사토록 설치하여 탈취제 와 공기, 물이 분무 상태로 투입될 수 있게 장치함을 특징으로 한 가축 분뇨 폐수, 속성발효 및 퇴,액비 생산 설비의 탈취 장치.
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