KR100992253B1 - 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축산농가에서 발생하는 가축의 분뇨에서 비료원료를 얻을 수 있도록 한 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치에 관한 것이다. 이를 실현하기 위한 본 발명은 축산분뇨를 집수하여 저장하는 집수조와, 상기 집수조에 모인 축산분뇨를 분뇨액과 고형분으로 분리시키는 고액분리기를 포함하는 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치에 있어서, 상기 고액분리기에서 분리된 분뇨액이 유입될 수 있도록 일측에 유입관이 형성되고, 내부 하측에는 상기 유입관을 통해 유입되는 분뇨액에 에어를 공급하여 숙성시켜줌으로써 수면에 스컴을 발생시킬 수 있도록 산기관이 설치되며, 상기 수면에 발생된 스컴을 배출이송시킬 수 있도록 상부 일측에 스컴배출관이 형성되는 포집조; 상기 포집조에서 발생된 스컴을 유입시킬 수 있도록 상기 스컴배출관과 연결되는 스컴유입관이 일측에 형성되고, 상기 스컴유입관을 통해 유입된 스컴을 가열농축시킬 수 있도록 외주면에 히팅코일이 감김 형성되며, 하측에는 침전된 농축액 형태의 다량원소를 배출포장시킬 수 있도록 농축액배출관이 형성되는 농축조; 및, 상기 포집조와 농축조에서 발생하는 가스 및 악취를 흡출하여 탈취처리시키는 탈취탑;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

축산폐수, 축산분뇨, 다량원소, 비료, 퇴비, 친환경

Description

축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치{Apparatus for extracting a organic material fertilizer using livestock night soil}

본 발명은 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축산농가에서 발생하는 가축의 분뇨에서 비료원료를 얻을 수 있도록 한 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치에 관한 것이다.

일반적으로 축산농가에서 발생하는 축산분뇨를 양질의 퇴비나 액비를 만들어 경작하는 토양에 사용하면, 유기질 성분이 낮고 화학비료 등에 의해 토양 산성화로 노후화되어 있는 우리나라 농경지의 지력을 높이고 토양의 화학적 성질을 개선할 수 있는 귀중한 자원이 된다.

상기 축산분뇨를 처리하지 않고 축산폐수로서 그대로 배출하게 되면 생활하수보다 오염부하량이 높은 고농도 오염물질이므로 수질오염원이 될 뿐만 아니라 개별농가에서 방류수 수질기준에 맞게 처리하는데 있어서도 시설이나 처리비용이 많이 들기 때문에 어려움이 크다.

특히, BOD 기준으로 오염부하량을 비교해 볼 때 생활하수는 ℓ당 200㎎인데 비해 축산폐수는 10,000~20,000㎎(ppm)으로서 생활하수보다 50~100배나 더 높기 때 문에 환경기준에 적합한 상태로 처리가 어려울 뿐만 아니라 처리에 많은 비용이 소모되며, 특히 환경에 지대한 오염을 유발하는 질소, 인의 농도가 높아 이를 하천 등의 생활환경에 배출시 사회적인 문제가 되고 있다.

이렇듯, 환경오염에 대하여 점차 우려의 목소리가 높아가는 요즘 축산분뇨를 최대한 퇴비화·액비화 하여 귀중한 자원으로 재활용할 수 있도록 자체적으로 자원화 시설을 갖추어 환경친화적인 축산업을 유지해 나가고 있는 추세이다.

이에 따라 축산분뇨를 이용하여 친환경적인 유기질 비료, 퇴비를 제조하는데 필요한 원료인 질소, 인산, 칼륨 등의 성분을 축산분뇨에서 추출하는 장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 축산농가에서 수거된 축산분뇨에 함유된 질소, 인, 칼륨 성분을 추출하기 위하여 고액분리된 분뇨액을 가열농축시켜 친환경 비료원료로 사용할 수 있도록 한 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치는, 축산농가에서 발생한 축산분뇨를 집수하여 저장하는 집수조와, 상기 집수조에 모인 축산분뇨를 분뇨액과 고형분으로 분리시키는 고액분리기를 포함하는 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치에 있어서, 상기 고액분리기에서 분리된 분뇨액이 유입될 수 있도록 일측에 유입관이 형성되고, 내부 하측에는 상기 유입관을 통해 유입되는 분뇨액에 에어를 공급하여 숙성시켜줌으로써 수면에 스컴을 발생시킬 수 있도록 산기관이 설치되며, 상기 수면에 발생된 스컴을 배출이송시킬 수 있도록 상부 일측에 스컴배출관이 형성되는 포집조; 상기 포집조에서 발생된 스컴을 유입시킬 수 있도록 상기 스컴배출관과 연결되는 스컴유입관이 일측에 형성되고, 상기 스컴유입관을 통해 유입된 스컴을 가열농축시킬 수 있도록 외주면에 히팅코일이 감김 형성되며, 하측에는 침전된 농축액 형태의 다량원소를 배출포장시킬 수 있도록 농축액배출관이 형성되는 농축조; 및, 상기 포집조와 농축조에서 발생하는 가스 및 악취를 흡출하여 탈취처리시키는 탈취탑;을 포함하여 구성된 것을 특징 으로 한다.

이 경우 상기 유입관은, 상기 포집조의 내부중심부로 연장형성되는 제1유도관과, 상기 제1유도관의 끝단면에서 수평방향으로 적어도 두 갈래 이상으로 분리형성되되 하측이 개방되는 반원관 형상으로 형성되어 상기 제1유도관을 통해 공급되는 분뇨액을 하방으로 유도시키는 제2유도관으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 산기관은, 상기 유입관에 대응되도록 하측 수직선상에 이격되게 설치되어 상기 제1, 2유도관에 의해 하방으로 유도공급되는 분뇨액을 부상시킬 수 있도록 기포를 발생시키는 다수의 기포발생기와, 상기 기포발생기에 에어를 공급하는 에어탱크를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 포집조의 내부에는 상기 산기관에서 발생되어 부상되는 기포를 미세화시킬 수 있도록 격자망이 설치되되 상기 격자망은 수직방향으로 소정간격 이격되게 적어도 두 장 이상 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격자망은 탄소섬유인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히팅코일은 상기 농축조 외주면의 중심부에 전체높이의 1/3로 감김 형성되고, 전원공급장치로부터 전류를 공급받아 90~100℃로 가열되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 농축조의 하부에 분리침전되는 농축액 형태의 다량원소는 질소, 인, 칼륨인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치는, 축산분뇨에 함유된 질소, 인, 칼륨 등의 다량원소를 추출하여 유기질 비료의 원료로 사용함으로써 환경오염을 방지할 수 있으며, 축산폐수를 처리하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치의 전체흐름도이고, 도 2는 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치의 개략적인 구성도이며, 도 3은 포집조의 내부구성도이고, 도 4는 유입관 및 산기관의 일 실시예를 보여주는 사시도이며, 도 5는 농축조의 내부구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치(1)는 집수조(10), 고액분리기(20), 포집조(30), 농축조(50) 및 탈취탑(60)을 포함하여 구성된다.

이 경우 축산농가에서 발생한 축산분뇨를 집수하여 저장하는 집수조(10)와, 상기 집수조(10)에 모인 축산분뇨를 분뇨액과 고형분으로 분리시키는 고액분리기(20)의 구성은 종래에 일반적으로 사용되는 구성이므로 자세한 상세한 설명은 생략하고, 새로이 부가되는 구성 부재들의 동작을 중심으로 하여 상세히 설명한다.

도 3을 참조하면, 상기 포집조(30)는 수납된 분뇨액에 에어를 공급하여 숙성시켜줌으로써 비료의 원료가 되는 질소, 인, 칼륨을 스컴(scum)(S) 형태로 추출하는 역할을 하는 것으로, 상기 고액분리기(20)에서 분리된 분뇨액이 공급될 수 있도록 하부 일측에 유입관(31)이 형성되고, 상기 유입관(31)의 하측에는 수납된 분뇨액에 에어를 공급하여 수면에 거품형태의 스컴(S)을 발생시킬 수 있도록 산기관(33)이 설치되며, 상기 포집조(30)의 상부 일측에는 수납된 분뇨액의 수면에 발생된 스컴(S)을 배출이송시킬 수 있도록 스컴배출관(35)이 형성된다.

도 4를 참조하면, 상기 유입관(31)은 포집조(30) 내에 분뇨액이 골고루 퍼질 수 있도록 포집조(30) 내부중심부로 연장형성되는 제1유도관(31a)과, 상기 제1유도관(31a)의 끝단면에서 수평방향으로 다수 갈래로 분리형성되되 하측이 개방된 반원관 형상으로 형성되어 제1유도관(31a)을 통해 유입되는 분뇨액을 하측으로 유도하는 제2유도관(31b)으로 이루어진다. 이 경우 상기 제2유도관(31b)은 분뇨액의 원활한 숙성을 위하여 적어도 두 갈래 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 산기관(33)은 유입관(31)에 대응되도록 하측 수직선상에 이격되게 위치되어 제1, 2유도관(31a, 31b)에 의해 하방으로 유도공급되는 분뇨액을 부상시킬 수 있도록 기포를 발생시키는 다수의 기포발생기(33a)와, 상기 기포발생기(33a)에 에어를 공급하는 에어탱크(미도시)를 포함하여 구성된다.

다시 도 3을 참조하면, 상기 포집조(30)의 내부에는 산기관(33)에서 발생되는 기포를 더욱 미세화시켜 수납된 분뇨액을 원활하게 숙성 및 교반시킬 수 있도록 격자망(37)이 설치된다. 상기 격자망(37)은 탄소섬유 재질로 형성되고, 상하방향으 로 소정간격 이격되게 적어도 두 장 이상 설치되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 밀폐된 공간인 포집조(30)의 내부에 구비된 산기관(33)에 의해 기포가 공급되면 내부의 압력이 대기압으로 급격히 떨어지게 되고, 공급되는 에어는 다수의 격자망(37)을 통과하면서 다량의 미세한 기포로 형성된다. 이 기포의 표면에는 질소, 인, 칼륨 등의 성분이 붙어 급상승하게 되면서 분뇨액의 수면에 스컴(S) 형태로 떠오르게 된다.

도 5를 참조하면, 상기 농축조(50)는 포집조(30)를 통하여 포집수납한 스컴(S)을 가열농축시켜 물과 다량원소(N, P, K)를 분리시켜주는 역할을 한다.

상기 농축조(50)는 일측에 포집조(30)의 스컴배출관(35)과 연결된 스컴유입관(51)이 형성되고, 상기 농축조(50)의 외주면에는 거품상태로 포집된 후 액상으로 전환된 스컴(S)을 가열농축시킬 수 있도록 히팅코일(52)이 감김 형성된다. 이 경우 상기 히팅코일(52)은 농축조(50) 외주면의 중심부에 전체높이의 1/3가량 감김 형성된다. 상기 히팅코일(52)은 전원공급장치(미도시)를 통하여 전류를 공급받아 90~100℃의 온도로 농축조(50)에 포집된 분뇨액을 가열하게 된다.

또한, 상기 농축조(50)의 하단에는 농축침전된 다량원소(N, P, K)를 외부로 배출시킨 후 밀폐된 용기에 포장보관할 수 있도록 농축액배출관(53)이 형성되고, 농축조(50)의 상부 일측에는 분리된 상등수를 액비제조시설(70)로 회수하여 액비로 전환할 수 있도록 회수관(55)이 형성된다.

상기 탈취탑(60)은 포집조(30)와 농축조(50)에서 숙성과정에서 발생하는 가스 및 악취를 흡출관(39)(59)을 통하여 흡출한 뒤 탈취처리하는 역할을 한다.

그러면, 이상과 같은 구성의 본 발명의 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치의 작용에 대해 도 6을 참조하여 설명해보기로 한다.

도 6은 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출과정의 흐름도이다.

먼저, 축산농가에서 발생한 축산분뇨를 집수하여 집수조(10)에 저장하게 되면, 상기 집수조(10)에 모인 축산분뇨를 고액분리기(20)를 통하여 분뇨액과 고형분으로 분리하게 된다.

이 경우 상기 고액분리기(20)에서 분리된 고상 즉, 분은 퇴비발효장(40)으로 이송시킨 후 퇴비화하여 재활용하게 되고, 상기 고액분리기(20)에서 분리된 분뇨액은 포집조(30)로 이송된 후 산기관(33)을 통하여 에어를 공급받아 교반 숙성되면서 수면에 스컴(S)을 형성하게 된다. 상기 형성된 스컴(S)은 스컴배출관(35)을 통하여 농축조(50) 내부로 포집되어 액상으로 전환되고, 히팅코일(52)에 의해 가열되면서 자연적 침전에 의해 상등수와 농축액 형태의 다량원소(N, P, K)로 분리된다. 이 경우 상기 상등수는 상부에 형성된 회수관(55)을 통하여 액비제조시설(70)로 회수하여 액비로 전환되고, 상기 농축조(50)의 하부에 가라앉은 다량원소(N, P, K)는 농축액배출관(53)을 통하여 외부로 배출된 후 밀폐된 포장용기에 담아 포장하게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치의 전체흐름도,

도 2는 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치의 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 포집조의 내부구성도,

도 4는 본 발명에 따른 유입관 및 산기관의 일 실시예를 보여주는 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 농축조의 내부구성도,

도 6은 본 발명에 따른 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출과정의 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 비료원료 추출장치 10 : 집수조

20 : 고액분리기 30 : 포집조

31 : 유입관 33 : 산기관

35 : 스컴배출관 37 : 격자망

39, 59 : 탈취관 50 : 농축조

51 : 스컴유입관 52 : 히팅코일

53 : 농축액배출관 55 : 회수관

60 : 탈취탑

Claims (7)

1. 축산농가에서 발생한 축산분뇨를 집수하여 저장하는 집수조와, 상기 집수조에 모인 축산분뇨를 분뇨액과 고형분으로 분리시키는 고액분리기를 포함하는 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치에 있어서,

   상기 고액분리기에서 분리된 분뇨액이 유입될 수 있도록 일측에 유입관이 형성되고, 내부 하측에는 상기 유입관을 통해 유입되는 분뇨액에 에어를 공급하여 숙성시켜줌으로써 수면에 스컴을 발생시킬 수 있도록 산기관이 설치되며, 상기 수면에 발생된 스컴을 배출이송시킬 수 있도록 상부 일측에 스컴배출관이 형성되는 포집조;

   상기 포집조에서 발생된 스컴을 유입시킬 수 있도록 상기 스컴배출관과 연결되는 스컴유입관이 일측에 형성되고, 상기 스컴유입관을 통해 유입된 스컴을 가열농축시킬 수 있도록 외주면에 히팅코일이 감김형성되며, 하측에는 침전된 농축액 형태의 다량원소를 배출포장시킬 수 있도록 농축액배출관이 형성되는 농축조; 및

   상기 포집조와 농축조에서 발생하는 가스 및 악취를 흡출하여 탈취처리시키는 탈취탑;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유입관은, 상기 포집조의 내부중심부로 연장형성되는 제1유도관과, 상 기 제1유도관의 끝단면에서 수평방향으로 적어도 두 갈래 이상으로 분리형성되되 하측이 개방되는 반원관 형상으로 형성되어 상기 제1유도관을 통해 공급되는 분뇨액을 하방으로 유도시키는 제2유도관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 산기관은, 상기 유입관에 대응되도록 하측 수직선상에 이격되게 설치되어 상기 제1, 2유도관에 의해 하방으로 유도공급되는 분뇨액을 부상시킬 수 있도록 기포를 발생시키는 다수의 기포발생기와, 상기 기포발생기에 에어를 공급하는 에어탱크를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 포집조의 내부에는 상기 산기관에서 발생되어 부상되는 기포를 미세화시킬 수 있도록 격자망이 설치되되 상기 격자망은 수직방향으로 소정간격 이격되게 적어도 두 장 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 격자망은 탄소섬유인 것을 특징으로 하는 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 히팅코일은 상기 농축조 외주면의 중심부에 전체높이의 1/3로 감김 형성되고, 전원공급장치로부터 전류를 공급받아 90~100℃로 가열되는 것을 특징으로 하는 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 농축조의 하부에 분리침전되는 농축액 형태의 다량원소는 질소, 인, 칼륨인 것을 특징으로 하는 축산분뇨를 이용한 비료원료 추출장치.

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