KR100988556B1 - 축산 분뇨 자원화 시스템 - Google Patents

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KR100988556B1
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양평군
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Abstract

자연의 자정작용을 응용한 박테리아(Bacteria), 미네랄(Mineral), 워터(Water)(이하 BMW기술)를 규격화된 시스템에 적용하여 축산폐수를 BM활성수로 효율적으로 자원화할 수 있도록 한 축산 분뇨 자원화 시스템이 제공된다. 본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템은 퇴비투입조와, 유도조와, 반응조와, 추출조와, 농축조와, 저장조를 포함하며 박테리아, 미네랄, 물을 사용하여 축산폐기물을 자원화하는 시스템에 있어서, 퇴비투입조는 격벽에 의해 구획되는 투입조와 혼합조와 배출조를 포함하고 혼합조에는 축산 분뇨를 지하수와 혼합하기 위한 망상의 퇴비망이 포함되며, 유도조와 반응조와 추출조와 농축조에는 암석을 적층하기 위한 다수의 통공을 가진 암석적재함이 각 수조의 외곽을 따라 방사 형태로 적층되어 있고, 그 중심에는 미세폭기형 산기관과 토양미생물 생성기가 설치된다. 따라서, 축산폐수는 상기와 같이 구성되는 각 공정을 순차적으로 통과함으로써 최종적으로 BM활성수로 정화되며, 이 공정이 이루어지는 축산 분뇨 자원화 시스템에서 박테리아를 제공하는 토양미생물 생성기와, 미네랄을 제공하는 암석을 적재할 수 있는 암석적재함과, 저장 수조 등이 모두 규격화되어 있기 때문에 시공 및 보수가 용이하고 설치 비용이 저렴하다는 장점이 있다.

Description

축산 분뇨 자원화 시스템{Livestock Excretions Resources System}
본 발명은 축산 분뇨 자원화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자연의 자정작용을 활용하여 박테리아(Bacteria), 미네랄(Mineral), 워터(Water)를 이용하여 축산 분뇨를 자원화 처리하는 시스템에 관한 것이다.
과거에는 농가에서 발생하는 가축의 분뇨를 구덩이에 장기간 저장하여 발효시켜 액비 등의 농업비료로서 재활용하였지만, 최근에는 농업이 대규모화되면서 이 같은 재래 방식을 적용하는 것이 불가능하였다.
축산에서 발생하는 각종 분뇨들은 반드시 처리시설을 두어 처리하도록 법적으로 강제화되었으며, 이에 따라 농가 입장에서는 거액을 투자하여 처리시설을 구비했음에도 불구하고 처리 시 발생되는 분뇨의 악취 등은 농가의 또 다른 문제가 되고 있다.
이에 최근에는 토양의 자연 정화작용을 이용하여 축산 분뇨를 자원화하는 방법이 제시되고 있다. 동식물의 유해나 배설물 등으로 대표되는 유기물은 토양 속에서 무기물과 토양 부식으로 변성된다. 이때 이 반응에 결정적인 역할을 하는 것이 토양 미생물군으로, 미생물군은 부식화반응을 통해 유기물을 저분자화함으로써 유기물이 부패되는 것을 막아 악취의 발생을 방지한다.
미생물군의 유기물 부식화에 있어서 꼭 필요한 것이 미네랄(Mineral)과 물(Water)이다. 미네랄은 토양의 암석과 같은 점토 광물로 이루지며 토양 미생물군과 직접 접촉하여 미생물의 대사 활동에 대한 촉매로서 작용한다. 물은 미네랄의 미립자를 종합적으로 용해하는 역할을 한다.
하지만, 상기와 같이 박테리아(Bacteria), 미네랄(Mineral), 워터(Water)의 자연정화작용을 활용한 기술(BMW기술)은 아직까지 국내에서는 규격화되지 못하고 있으며, 통상 작업자가 마련한 범랑 재질의 물탱크나 토목 구조물에 적절히 축산 분뇨와 암석(미네랄)과 지하수와 미생물을 투입하여 혼합 사용하고 있는 실정이었다.
본 발명은 상술한 종래기술에 착안한 것으로서, 본 발명의 목적은 자연의 자정작용을 응용한 박테리아(Bacteria), 미네랄(Mineral), 워터(Water)(이하 BMW기술)를 규격화된 시스템에 적용하여 축산 분뇨를 BM활성수로 효율적으로 자원화할 수 있도록 한 축산 분뇨 자원화 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템은 퇴비투입조와, 유도조와, 반응조와, 추출조와, 농축조와, 저장조를 포함하며 박테리아, 미네랄, 물을 사용하여 축산 분뇨를 자원화하는 시스템에 있어서, 퇴비투입조는 격벽에 의해 구획되는 투입조와 혼합조와 배출조를 포함하고, 혼합조에는 축산 분뇨를 지하수와 혼합하기 위한 망상의 퇴비망을 포함한다.
또한 본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템의 상기 유도조와 반응조와 추출조와 농축조는 암석을 적층하기 위한 다수의 통공을 가진 암석적재함을 포함하고, 상기 암석적재함은 각 수조의 외곽을 따라 방사 형태로 적층된다.
또한 본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템의 상기 유도조는 토양미생물 생성기를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템의 상기 토양미생물 생성기는 원통형 또는 다각형 몸체에 다수의 레그가 장착되어 유도조 설치 시 바닥면으로부터 이격되며, 상기 몸체에는 측면과 상하면에 각각 다공망이 설치되어 있으며, 몸체에 마련되는 뚜껑은 원터치 클립 타입으로 마련된다.
또한 본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템의 상기 유도조에 제1 유도조와 제2 유도조를 포함하고, 상기 제1 유도조에 마련되는 암석적재함에는 경석이 충진되고, 상기 제2 유도조에 마련되는 암석적재함에는 경석과 화강암이 충진된다.
또한 본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템의 상기 반응조에 마련되는 암석적재함에는 경석과 화강암과 흑운모가 충진된다.
또한 본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템의 상기 추출조에 마련되는 암석적재함에는 화강암과 흑운모가 충진된다.
또한 본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템의 상기 농축조에 마련되는 암석적재함에는 화강암과 흑운모와 맥반석이 충진된다.
또한 본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템의 상기 유도조와 반응조와 추출조와 농축조는 미세폭기형 산기관을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 퇴비투입조와, 유도조와, 반응조와, 추출조와, 농축조와, 저장조를 포함하며 박테리아, 미네랄, 물을 사용하여 축산폐기물을 자원화하는 시스템에 있어서, 상기 유도조와 반응조와 추출조와 농축조는 암석을 적층하기 위한 다수의 통공을 가진 암석적재함을 포함하고, 상기 암석적재함은 각 수조의 외곽측을 따라 방사 형태로 적층되는 축산 분뇨 자원화 시스템이 제공된다.
또한 본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템의 상기 유도조와 반응조와 추출조와 농축조는 미세폭기형 산기관을 포함하며, 상기 산기관은 각 수조의 중심측에 마련된다.
또한 본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템의 상기 유도조는 원통형 또는 다각형 몸체에 다수의 레그가 장착되어 유도조 설치 시 바닥면으로부터 이격되며, 상기 몸체에는 측면과 상하면에 각각 다공망이 설치되어 있으며, 몸체에 마련되는 뚜껑은 원터치 클립 타입으로 마련되는 토양미생물 생성기를 포함한다.
본 발명에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템은 복수의 PE 수조 내부에 박테리아, 미네랄, 워터를 공정에 따라 구분하여 충진하고 축산폐수를 순차적으로 통과시킴으로써 최종적으로 BM활성수를 만들 수 있다. 이러한 본 발명의 축산 분뇨 자원화 시스템은 박테리아를 제공하는 토양미생물 생성기와, 미네랄을 제공하는 암석을 적재할 수 있는 암석적재함과, 저장 수조 등이 모두 규격화되어 있기 때문에 시공 및 보수가 용이하고 설치 비용이 저렴하다는 장점이 있다. 또한, 암석적재함 및 토양미생물 생성기의 교환 및 관리가 용이하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템을 개략적으로 도시한 시스템도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템에 사용되는 유도조를 일부 절개 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템에 사용되는 수조(물탱크) 중 하나의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템에 사용되는 토양미생물 생성기를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축산 분뇨 자원화 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 축산폐수는 퇴비투입조(100)와, 제1,2 유도조(210,260)와, 제1,2,3 반응조(310,340,370)와, 제1,2 추출조(410,460)와, 제1,2 농축조(510,560)를 포함한다. 각 유도조(210,260)와 반응조(310,340,370)와 추출조(410,460)와 농축조(510,560)는 PE 재질의 약 20톤 정도의 수조(물탱크) 형태로 마련되며 최종 부산물인 BM활성수를 4톤 정도의 생산할 수 있는 시스템으로서, 이는 당업자가 적절한 변형 및 수정을 통해 수조 수를 변경할 수 있음은 물론이다. 또한 각 수조에는 유입 및 배출 배관(미도시)이 수조의 바닥측에 마련되어 있으며, 퇴수 밸브도 마련되어 내부 청소 및 비상 시 물을 빼낼 수 있도록 되어 있다.
퇴비투입조(100)는 장방형의 상부가 개방되어 있는 탱크로서 급수조(110)와 혼합조(120)와 배수조(130)를 격벽을 이용하여 구획 마련한다. 급수조(110)로 급수관(140)을 통해 공급되는 지하수는 혼합조(120)로 유입되어 축산 분뇨와 혼합된 후, 배수조(130)를 통해 제1 유도조(210)로 배출된다.
혼합조(120)에는 미생물 먹이로써 발효된 퇴비가 들어간다. 퇴비 투입 시 부식이 발생하거나 많은 양의 퇴비 투입 중 파손되지 않도록 혼합조(120)는 스테인레스 재질로 마련된다. 또한 혼합조(120)에는 격자 형태의 퇴비망(122)이 설치된다. 퇴비망(122)은 혼합조(120)의 중간 정도에 걸리도록 마련되어 호이스트를 통해 공급되는 분뇨가 지하수와 용이하게 혼합될 수 있도록 한다.
퇴비투입조(100)에는 후공정의 유도조와 원활한 순환을 위하여 정수위 밸브(미도시)가 설치되고, 고장에 의한 물 범람을 차단하기 위해 수위 센서(미도시)를 마련하여 자동적으로 수위를 조절할 수 있도록 되어 있다. 또한, 미세폭기형 산기관(150)을 설치하여 퇴비투입조(100)의 혐기성화 방지는 물론 미생물에 필요한 공기를 제공할 수 있도록 하였다. 미세폭기형 산기관(150)은 다른 공정에서도 모두 사용하기 때문에, 배관라인(L)으로 연결하고 한 곳에 공압 콤프레셔를 마련하여 공기를 공급한다.
제1 유도조(210)는 토양 미생물 생성을 유도하는 곳으로, 그 내부에는 복수의 암석적재함(220)과 토양미생물 생성기(230)가 설치된다.
암석적재함(220)은 도 2에 도시한 바와 같이 바닥, 측면에 다수의 통공들이 설치되는 박스로서 이 통공들을 통해 물의 순환이 효과적으로 이루어지도록 한다. 암석적재함(220)은 제1 유도조(210)의 외측으로부터 중심측으로 방사형으로 이열로 적층하며, 제1 유도조(210)의 중심측은 비워둔다. 바람직하게 암석적재함(220)은 도 3에 도시한 바와 같이 내측열은 5열 외측열은 7열을 쌓아 물의 순환이 용이하게 이루어지도록 한다.
암석적재함(220)에는 경석이 적재(충진)된다. 제1 유도조(210)에 들어가는 경석은 다공성의 가벼운 돌로써 물속에 존재하는 미생물들의 서식처 역할을 하며, 규소 성분이 풍부하여 미생물 성장에 필요한 규소 성분의 미네랄을 공급하는 역할을 한다.
제1 유도조(210)의 중심측에는 토양미생물 생성기(230)가 설치된다. 토양미생물 생성기(230)는 도 4에 도시한 바와 같이 원통형 또는 다각형 몸체(232)에 다수의 레그(234)가 구비되어 유도조 설치 시 바닥면으로부터 이격된다. 몸체(232)에는 측방과 상하면에 각각 다공망이 설치되어 있어서 공기와 물의 순환이 용이하도록 되어 있다. 몸체(232)의 내부에는 토양미생물 성장을 유도하는 고농축 부식토로 형성된 펠릿(pellet)이 채워져 있다. 몸체(232)에 마련되는 뚜껑(236)은 원터치 클립(237) 타입으로 내부 펠릿을 6개월 정도 사용 후 교체할 수 있도록 되어 있으며, 뚜껑(236)의 상부에는 고리(238)가 마련되어 유도조(210)의 캡(212)을 통해 설치 및 분리가 용이하도록 되어있다.
제1 유도조(210)의 바닥에는 토양미생물이 혐기성 상태에 의한 부패를 막기 위해 미세폭기형 산기관(240)이 마련된다. 또한, 제1 유도조(210)에는 퇴비투입조(100)와 마찬가지로 정수위 밸브와 수위 센서봉이 마련되어 있다.
제2 유도조(260)에서는 본격적으로 토양미생물의 생성이 유도된다. 이를 위해 제2 유도조(260)의 암석적재함(220)에는 미생물 성장에 필요한 미네랄을 충분히 공급하기 위해 경석 외에 화강암이 충진된다. 화강암은 미생물 성장에 필요한 미네랄 뿐만 아니라 오염된 지하수 유입 시 미생물이 처리하지 못하는 미량의 중금속을 정화하는 기능을 한다. 제2 유도조(260)에는 제1 유도조(210)와 마찬가지로, 미생물 생성기(230)와 미세폭기형 산기관(240)이 설치되어 있다.
상기와 같이 구성된 제1,2 유도조(210,260)는 산기관(240)을 통해 공기가 주입되면, 도 3에 도시한 바와 같이 지하수에 흐름이 형성되어 유도조(260) 내부를 순환한다. 특히, 폭기에 의해 지하수는 유도조(210,260)의 중심측 바닥에서 미생물 생성기(230)를 거쳐 외곽측에 적층되어 있는 암석적재함(220)의 통공 및 그 사이의 암석 사이를 용이하게 순환하게 되므로, 토양미생물이 폭발적으로 성장하게 된다.
제1 반응조(310)는 제1,2 유도조(210,260)에서 성장한 미생물을 배양한다. 이를 위해 제1 반응조(310)의 암석적재함(320)에는 경석, 화강암, 흑운모가 충진된다. 경석은 미생물의 서식처로서 예를 들면 무수한 방을 공급하고, 화강암은 미생물 성장에 필요한 미네랄을 공급하며, 흑운모는 게르마늄이 풍부하고 원적외선 방사율이 우수하여 최종적으로 생산되는 BM활성수의 특징 중 하나인 농작물의 저장성 향상에 큰 역할을 한다. 또한, 게르마늄은 약리작용과 함께 식물의 성장에 유익한 역할을 한다.
제2 반응조(340)와 제3 반응조(370)는 제1 반응조(310)와 마찬가지로 토양미생물 배양 역할을 한다. 제2 반응조(340)와 제3 반응조(370)는 제1 반응조(310)와 동일하게 경석, 화강암, 흑운모가 암석적재함(320)에 충진되며, 미생물의 성장 단계 중 대수성장단계에 속하여 유기물을 이용한 성장이 최고치에 도달하게 된다.
제1 추출조(410)에서는 미생물이 감소 성장을 한다. 전 단계에서 미생물의 먹이인 유기물이 제거되기 때문에, 제1 추출조(410))에서는 미생물의 성장보다는 아사 상태의 환경이 조성된다. 아사 상태의 미생물에서 생산된 유기산은 화강암과 흑운모의 성분이 더욱 활발하게 추출되도록 한다.
제2 추출조(460)에서는 제1 추출조(410)와 마찬가지로 미생물이 감소 성장하며 아사 상태의 환경에서 분비되는 유기산은 화강암과 흑운모 성분이 더욱더 활발히 추출되도록 한다.
제1 농축조(510)에서는 미생물이 내생 성장하며, 전단계에서 생산된 미네랄, 효소, 호르몬, 비타민 등 각종 생리활성물질이 농축된다. 제1 농축조(510)의 암석적재함(520)에는 화강암, 흑운모, 맥반석이 충진된다. 화강암과 흑운모는 전단계와 기능이 같으며, 맥반석은 최종 생산되는 BM활성수의 기능 중 항균 작용과 방부기능을 더해주며, 미처리된 오염원의 정화기능을 한다.
제2 농축조(560)에서는 미생물의 내생 성장이 더욱 활성화된다. 여기서는 전단계의 연장으로 미네랄, 효소, 호르몬, 비타민 등 각종 생리활성물질 농축이 활발히 이루어진다. 또한, 제2 농축조(560)에서는 수위센서와 펌프가 설치되어 매일 일정량의 BM활성수를 저장조(600)로 이송한다.
저장조(600)는 농축된 BM활성수를 균일한 상태로 유지하기 위한 것으로, 이를 위해 미생물 산소 공급과 순환을 위해 미세폭기형 산기관(미도시)을 바닥에 구비하는 한편, 수위센서를 이용하여 BM활성수 공급에 안정성을 기하였다.
상기 공정을 통해 생산된 BM활성수는 병충해 및 냉해 방지, 발아 촉진 및 수확량 증대, 토질 개선 및 지력 향상, 사료 효율 증대, 가축 건강 증진, 고품질 퇴비 생산, 악취 및 파리 발생 억제 등에 원액 또는 희석하여 사용될 수 있다.
100..퇴비투입조 120..혼합조
210..제1 유도조 220..암석적재함
230..토양미생물 생성기 240..미세폭기형 산기관
310..제1 반응조 340..제2 반응조
370..제3 반응조 410..제1 추출조
460..제2 추출조 510..제1 농축조
560..제2 농축조

Claims (12)

  1. 퇴비투입조와, 유도조와, 반응조와, 추출조와, 농축조와, 저장조를 포함하며 박테리아, 미네랄, 물을 사용하여 축산폐기물을 자원화하는 시스템에 있어서,
    상기 퇴비투입조는 격벽에 의해 구획되는 투입조와 혼합조와 배출조를 포함하고, 상기 혼합조는 축산 분뇨를 지하수와 혼합하기 위한 망상의 퇴비망을 포함하고, 상기 유도조는 토양미생물 생성기를 포함하며,
    상기 토양미생물 생성기는 원통형 또는 다각형 몸체에 다수의 레그가 장착되어 유도조 설치 시 바닥면으로부터 이격되며, 상기 몸체에는 측면과 상하면에 각각 다공망이 설치되어 있으며, 몸체에 마련되는 뚜껑은 원터치 클립 타입으로 마련되는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 자원화 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유도조와 반응조와 추출조와 농축조는 암석을 적층하기 위한 다수의 통공을 가진 암석적재함을 포함하고,
    상기 암석적재함은 각 수조의 외곽을 따라 방사 형태로 적층되는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 자원화 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 유도조에 제1 유도조와 제2 유도조를 포함하고,
    상기 제1 유도조에 마련되는 암석적재함에는 경석이 충진되고,
    상기 제2 유도조에 마련되는 암석적재함에는 경석과 화강암이 충진되는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 자원화 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 반응조에 마련되는 암석적재함에는 경석과 화강암과 흑운모가 충진되는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 자원화 시스템.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 추출조에 마련되는 암석적재함에는 화강암과 흑운모가 충진되는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 자원화 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 농축조에 마련되는 암석적재함에는 화강암과 흑운모와 맥반석이 충진되는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 자원화 시스템.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 유도조와 반응조와 추출조와 농축조는 미세폭기형 산기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 자원화 시스템.
  10. 퇴비투입조와, 유도조와, 반응조와, 추출조와, 농축조와, 저장조를 포함하며 박테리아, 미네랄, 물을 사용하여 축산폐기물을 자원화하는 시스템에 있어서,
    상기 유도조와 반응조와 추출조와 농축조는 암석을 적층하기 위한 다수의 통공을 가진 암석적재함을 포함하고, 상기 암석적재함은 각 수조의 외곽측을 따라 방사 형태로 적층되며,
    상기 유도조는 원통형 또는 다각형 몸체에 다수의 레그가 장착되어 유도조 설치 시 바닥면으로부터 이격되며, 상기 몸체에는 측면과 상하면에 각각 다공망이 설치되어 있으며, 몸체에 마련되는 뚜껑은 원터치 클립 타입으로 마련되는 토양미생물 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 자원화 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 유도조와 반응조와 추출조와 농축조는 미세폭기형 산기관을 포함하며, 상기 산기관은 각 수조의 중심측에 마련되는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 자원화 시스템.
  12. 삭제
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