KR101156466B1 - 축산분뇨의 축사순환 처리장치와 그에 따른 친환경 정화처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축사 예를들어, 돈사 환경개선과 난방비 절감의 경제적 효과를 갖고 유용한 미생물 증식에 의한 유기물 제거효과와 약품사용이 없는 정화 방류 가능한 축산분뇨의 축사순환 처리장치와 그에 따른 친환경 분뇨 처리방법에 관한 것이다. 본 발명은 Basillus 균, 광합성 균을 지속적으로 투입하고 돈사 하부 돈 분 저장탱크와 후단 발효 조를 순환시켜 줌으로써 유기물을 제거하고 또한 유기물이 분해할 때 발생되는 분해열을 돈사 내부로 공급함으로써 돈사 내부의 일정한 온도유지가 가능하도록 하였다. 이와 더불어 악취 발생이 없는 쾌적한 돈사 환경이 구현될 수 있다. 본 발명으로 인해 돈 분뇨를 처리함에 있어 약품을 사용하지 않아 친환경적인 처리가 가능하며 약품 비를 절약함으로써 경제적 운전이 가능하다. 또한 악취가스를 제거해 줌으로써 돈사 환경개선을 통해 가축의 생장에 좋은 영향을 줄 수 있으며, 유용한 미생물 증식에 의한 유기물 제거효과와 발효시 발생되는 열을 돈사에 공급함으로써 난방비의 절감을 통한 경제적 효과를 얻을 수 있다.

Description

축산분뇨의 축사순환 처리장치와 그에 따른 친환경 정화처리방법{cattle-circulation treating method of livestock excretions and its environmentaliy purifying method}

본 발명은 축사 예를들어, 돈사 환경개선과 난방비 절감의 경제적 효과를 갖고 유용한 미생물 증식에 의한 유기물 제거효과와 약품사용이 없는 정화 방류 가능한 축산분뇨의 축사순환 처리장치와 그에 따른 친환경 정화 처리방법에 관한 것이다.

[문헌1] 공개특허번호 10-2001-0040459(2001. 05. 15)

[문헌2] 공개특허번호 10-2009-0008518(2009. 01. 22)

[문헌3] 공개특허번호 10-2009-0080594(2009. 07. 27)

현재 축산농가 등에서 발생되는 축산분뇨는 최대한 퇴,액비화하고 있으나 자원화가 어려운 경우는 정화방류 처리를 하고 있다. 축산농가에서 비록 퇴비화시설을 설치하여 축산분뇨를 처리하고 있으나 완벽한 발효과정을 거치지 않고 농경지에 시비되어 악취 및 환경오염을 발생시켜 주민 민원이 빈번히 발생되고 있다.

종래 기술의 하나인 축산분뇨 처리공법에서 액상부식법은, 폭기조가 밀폐되어 하절기 온도상승이 심하고 거품이 다량 발생하는 등 처리에 어려움이 발생된다.

또한 종래의 경우 축산폐수 처리수의 수질은 양호하나 침전조를 두지 않고 축산분뇨 전량을 강산화제인 염화 제2철, 유기고분자 응집제를 사용하여 강제 응집 탈수하는 방법으로 인해, 약품과다 사용으로 경제적 부담과 탈수슬러지에 함유된 약품으로 퇴비 품질 저하 요인이 되고 있다

또한 종래의 축산분뇨 처리방법에서, 축사에서 발생되는 축산분뇨는 교반식 발효조에서 퇴비화하여 처리하고 있으나, 이때 사용하는 톱밥의 수급이 어렵고 겨울철 발효 효율저하되는 등의 원인으로 인해 정상적인 운영이 어려운 단점이 있다.

또한 종래의 돈사의 구조는 사육시설 하부에 돈 분뇨를 모으기 위한 분뇨탱크가 위치하고 있다. 이는 배출되는 돈 분뇨를 돈사 아래에 위치한 돈 분뇨 탱크에 쉽게 모으기 위함이다. 하지만 집수조에서 방류까지 많은 시간이 소요되며 잔류하는 돈 분뇨로 인하여 악취의 발생 원인이 되는 암모니아, 메틸메르캅탄 등이 생성되어 사육시설 내부로 유입되고 있는 실정이다. 유입된 악취 가스는 가축들에게 그대로 노출되어 가축들의 생장에 영향을 미치고 각종 질병에 쉽게 노출되는 결과를 낳고 있다.

이를 해결하고자 돈사 내에 악취가스를 외부로 배출시킬 수 있는 환기시설을 별도로 설치하여 운영하고 있으나 동절기에 환기시설을 가동시, 돈사 내부의 난방에 큰 걸림돌이 되어 다량의 난방비용이 소모되는 문제점을 안고 있다.

또한 악취가스를 돈사 외부로 배출시킨다고 하더라도 배출된 악취가스로 인하여 인근 주민들과의 민원이 발생되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 단점을 감안하여 발명한 것으로, 가축분뇨, 예를들어 돈분뇨 폐수는 특성상 악취가 심하고 미분해된 사료와 돼지털 등의 협잡물이 많고 전체 폐수 중 약 10%의 분이 들어있기 때문에, 정화방류 혹은 액비 생산을 위하여 반드시 폐수 중에 포함된 고형물 제거 공정이 필요하기 때문에, 돈사 하부 돈분 저장탱크을 위한 분뇨탱크(2)와 그 후방에 설치하는 발효조를 순환시켜 줌으로써 대부분이 유기물인 고형분을 분해하여 유기물을 제거하고, 유기물이 분해할 때 발생되는 분해열에 의하여 돈사 내부가 일정한 온도를 유지토록 하고 악취발생이 없는 쾌적한 돈사 환경이 구현되도록 하고, 또한 지속적으로 유입되는 돈분뇨에 의하여 일정량은 발효열에 의하여 대기중으로 증발하고 잉여 순환수는 후단에서 미생물 처리와 물리적 처리를 통하여 방류 기준치 이내로 처리하여 방류하는 분뇨처리방법을 개발하였다.

본 발명의 주요 구성은, 바실러스균과 광합성균을 포함하는 분배조(1)와, 상기 분배조(1)에 수용된 바실러스균과 광합성균을 공급받도록, 축사의 바닥면 아래에 설치되어 가축 분뇨를 저장하는 분뇨탱크(2)와, 분뇨탱크(2)와 연결 설치되어 수집된 분뇨를 호기성 발효시키는 발효조(3)와, 발효조(3)와 연결되어, 발효조(3)에서 발효처리된 처리수를 수용하며 아울러 내부에는 담체를 포함하는 침지형분리막을 갖춘 침지형분리막장치(10)와, 상기 침지형분리막장치(10)에서 처리된 처리수를 나노분리막으로 처리하는 나노분리막처리장치(11)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 분뇨탱크(2)와 연결 설치되어 수집된 분뇨를 호기성 발효시키는 발효조(3) 내의 처리수는 바실러스균과 광합성균을 포함하는 분배조(1)로 순환되게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 분뇨탱크(2)는 각각의 축사에 설치된 분뇨탱크(2)에 상호 연결되고, 각각의 축사에 설치된 분뇨탱크(2)는 분배조(1) 및 발효조(3)와 연결되게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 발효조(3)에서 발생되는 발효 열은 축사로 공급되게 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방법적 특징은, 축산분뇨의 축사순환 및 방류방법에 있어서, 바실러스균과 광합성균을 포함하는 분배조(1)를 준비하는 단계; 준비된 분배조(1) 내의 바실러스균과 광합성균을 축사 바닥면 저부에 설치되어 가축 분뇨를 저장하는 분뇨탱크(2)에 공급하여 혐기성 및 호기성 발효시켜 분뇨의 액화 및 탈질화시키는 단계; 액화 및 탈질화처리된 분뇨탱크(2)의 분뇨를 호기성 발효조(3)로 보내어 호기성 발효시키는 단계; 호기성 발효된 분뇨 처리수를 분배조(1)로 순환시키는 단계; 호기성 발효조(3)에서 발생되는 발효열을 축사에 공급하는 단계; 발효조에서 처리된 분뇨 처리수를 담체를 갖춘 침지형 분리막 장치(10)로 보내어 정화하는 단계; 침지형분리막장치(10)에서 처리된 처리수를 2 차로 나노 분리막장치(11)로 보내어 2 차로 정화 수처리하는 단계를; 2차 정화처리된 처리수를 재활용하거나 또는 방류하는 방법 중 어느 한가지 방법으로 최종 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다

본 발명에 의하면, 돈 분뇨를 처리함에 있어 약품을 사용하지 않아 친환경적인 처리가 가능하며 약품 비를 절약함으로써 경제적 운전이 가능하다.

또한 악취가스를 제거해 줌으로써 돈사 환경개선을 통해 가축의 생장에 좋은 영향을 줄 수 있으며, 유용한 미생물 증식에 의한 유기물 제거효과와 발효시 발생되는 열을 돈사에 공급함으로써 난방비의 절감을 통한 경제적 효과를 얻을 수 있다.

또한 순환되는 돈분뇨는 유기물이 제거되고 양질의 미생물이 다량 함유되어 있으므로, 액비 살포시기에는 농가에 공급가능한 액비 생산이 가능하고, 가축분뇨순환수를 침지형 분리막 사용하여 약품 사용 없는 정화 방류가 가능하다

그리고 본 발명에 의하면 상기와 같은 순환처리 구성에 의한 장기 숙성처리에 의해 털이나 미소화된 사료 등의 분해로 인해, 고형물의 전처리과정이 불필요하여 그 전처리 시설을 별도로 시설할 필요 없는 장점이 있어 시설상 공간적 제약이 적고 시설비 및 운영비가 적게 드는 장점이 있다

도 1 은 본 발명에 따른 돈 분뇨 처리 공정의 구성도이다.

이하, 본 발명을 첨부 도면에 의거 추가로 상술한다

본 발명의 전체적 공정은 축사, 예를들어 돈사의 순환공정과 정화 방류공정으로 나눌 수 있다.

먼저, 도 1 에서 보듯이, 돈사 순환공정으로서 바실러스균과 광합성 균이 지속적으로 투입되는 분배조(1)가 있고, 이 분배조(1)는 돈사 하부의 분뇨탱크(2)와 발효조(3) 사이의 완충 및 연결고리 역할과 유기물을 분해할 수 있는 미생물들의 공급역할을 하며, 돈사 하부의 분뇨탱크(2)와 발효조(3) 사이를 연속적으로 순환시켜 대부분이 유기물로 구성되어 있는 고형분을 분해하도록 하는 것이다.

바실러스균의 역할은 질산염 분해, 단백질을 분해하며 병원균 생육을 억제하는 물질을 분비하는 것으로 알려져 있다. 또한 광합성 세균은 황화수소, 암모니아 등의 유해가스를 먹이로 하여 유용물질은 아미노산과 핵산으로 전환하는 성질이 있다. 따라서 이를 이용하면 악취 제거의 효과도 있다.

상기 구성에 의하면 돈사(5) 하부의 분뇨탱크(2)에서는 호기성 발효와 혐기성 발효가 일어남으로써 생성 분뇨의 액화가 진행되고 탈질화의 진행도 발생된다.

그리고 호기성 발효조(3)에서는 적극적인 호기성 발효가 진행되어 질산화의 진행으로 인하여 양질의 퇴비를 생산할 수 있다. 또한 호기성 발효과정에서 발생되는 약 30℃정도의 열을 돈사로 공급하여 가축들의 생장을 도움으로써 겨울철 난방비를 절약할 수 있다.

다음 두 번째 공정은 정화 방류공정으로서, 유기물을 분해한 후에 최종 방류 전 침지된 분리막을 통하여 미생물과 물을 분리함으로써 양질의 액비를 생산할 수 있다.

정화 방류 공정에서는 호기성 발효조(3)를 거쳐 나온 처리수를 침지형분리막장치(10)를 거치게 한다. 침지형 분리막은 공지의 기술로 대한민국 내에서 생산되는 회사를 예를 들면, (주)그린인더스트리, (주)대부엔비텍 등의 회사에서 생산되는 제품을 사용한다.

침지형분리막에 의한 처리 예를 들면, 중공사막이 내장된 여과장치를 사용하는데, 이 경우 중공으로 이루어진 여과막을 투과하여 중공 가운데로 침투한 처리수는 깨끗하게 걸러진 처리수로 이를 모아서 나노분리막 장치(11)로 보낸다

나노분리막장치(11)는 부유고형물을 100% 거의 완벽하게 처리 가능한 공지의 장치로 고도처리 분리막이다. 이를 생산하는 대한민국 내의 회사를 한군데 예를 들면, "(주)이엔이" 이다. 공지의 나노여과막은 이 회사에서 생산되는 나노여과막 외 다른 어떤 회사의 것을 사용하여도 무관하다.

이렇게 나노분리막장치(11)를 거친 처리수는 매우 깨끗하여 일반 하천에 방류하거나 또는 다른 시설에 재활용수로 활용할 수도 있다

이상과 같은 본 발명에 의하면, 바실러스균과 광합성 균을 분배조(1)에 지속적으로 투입하고, 돈사 하부 돈분 저장탱크인 분뇨탱크(2)와 그 후방에 연결된 발효조(3)를 순환시켜 줌으로써, 대부분이 유기물인 고형분을 분해하여 유기물을 제거하고 또한 유기물이 분해할 때 발생되는 분해열을 돈사 내부로 공급함으로써 돈사 내부의 일정한 온도유지가 가능하다.

이와 더불어 유기물을 제거해 줌으로써 악취 발생이 없는 쾌적한 돈사 환경이 구현될 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 혐기성 세균, 호기성 세균, 통성 세균이 번식하여 질산화, 탈질이 일어나서 유기물 분해가 효과적으로 일어난다. 참고로, 호기성 세균은 산소를 요구하는 정도에 따라 편성 호기성세균, 미(微)호기성세균, 통성 혐기성세균으로 나뉜다. 편성 호기성 세균은 산소가 있어야만 생육과 번식이 가능하며, 초산균?고초균?결핵균?아조토박터 등이다. 미(微)호기성세균은 정상적인 산소분압(20%)에서는 살지 못하고 산소분압이 2~10% 범위에서만 생장이 가능하다. 통성 혐기성 세균은 산소가 있는 곳 또는 없는 곳에서도 생육이 가능하며, 포도상구균?대장균?티푸스균 등이 있다.

그리고 본 발명에 의하면 상기와 같은 순환처리 구성에 의한 장기 숙성처리에 의해 털이나 미소화된 사료 등의 분해로 인해, 고형물의 전처리과정이 불필요하여 그 전처리 시설을 별도로 시설할 필요 없는 장점이 있어 시설상 공간적 제약이 적고 시설비 및 운영비가 적게 드는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면 앞선 순환처리에 의한 유기물 분해 후 폐수 중의 미생물과 물을 효과적으로 분리하기 위하여 침지형 분리막장치(10)를 설치하여, 침지형 분리막조 내부에 담체를 담지하여, 분리막조 내부의 MLSS(폭기조내 혼합액의 평균 부유물 농도)증식을 높여 주고 막 표면을 지속적으로 세정하는 효과를 주어 세정주기를 연장시키며 동시에 MLSS 생산량을 증대시킬 수 있다.

본 발명은 비록 돈사를 기준으로 설명하였으나, 소 등의 다른 가축에 대하여도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다

1 분배조 2 분뇨탱크
3 발효조 5 돈사
10 침지형 분리막장치 11 나노분리막장치

Claims (5)

1. 바실러스균과 광합성균을 포함하는 분배조(1)와,
   상기 분배조(1)에 수용된 바실러스균과 광합성균을 공급받도록, 축사의 바닥면 아래에 설치되어 가축 분뇨를 저장하는 분뇨탱크(2)와,
   분뇨탱크(2)와 연결 설치되어 수집된 분뇨를 호기성 발효시키는 발효조(3)와,
   발효조(3)와 연결되어, 발효조(3)에서 발효처리된 처리수를 수용하며 아울러 내부에는 담체를 포함하는 침지형분리막을 갖춘 침지형분리막장치(10)와,
   상기 침지형분리막장치(10)에서 처리된 처리수를 나노분리막으로 처리하는 나노분리막처리장치(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 축산분뇨의 축사순환 처리장치
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 분뇨탱크(2)와 연결 설치되어 수집된 분뇨를 호기성 발효시키는 발효조(3) 내의 처리수는 바실러스균과 광합성균을 포함하는 분배조(1)로 순환되게 구성한 것을 특징으로 하는 축산분뇨의 축사순환 처리장치
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 분뇨탱크(2)는 각각의 축사에 설치된 분뇨탱크(2)에 상호 연결되고, 각각의 축사에 설치된 분뇨탱크(2)는 분배조(1) 및 발효조(3)와 연결되게 구성한 것을 특징으로 하는 축산분뇨의 축사순환 처리장치
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 발효조(3)에서 발생되는 발효 열은 축사로 공급되게 구성한 것을 특징으로 하는 축산분뇨의 축사순환 처리장치.
5. 축산분뇨의 축사순환 처리방법에 있어서,
   바실러스균과 광합성균을 포함하는 분배조(1)를 준비하는 단계;
   준비된 분배조(1) 내의 바실러스균과 광합성균을 축사 바닥면 저부에 설치되어 가축 분뇨를 저장하는 분뇨탱크(2)에 공급하여 혐기성 및 호기성 발효시켜 분뇨의 액화 및 탈질화시키는 단계;
   액화 및 탈질화처리된 분뇨탱크(2)의 분뇨를 호기성 발효조(3)로 보내어 호기성 발효시키는 단계;
   호기성 발효된 분뇨 처리수를 분배조(1)로 순환시키는 단계;
   호기성 발효조(3)에서 발생되는 발효열을 축사에 공급하는 단계;
   발효조에서 처리된 분뇨 처리수를 담체를 갖춘 침지형 분리막 장치(10)로 보내어 정화하는 단계;
   침지형분리막장치(10)에서 처리된 처리수를 2 차로 나노 분리막장치(11)로 보내어 2 차로 정화 수처리하는 단계를;
   2차 정화처리된 처리수를 재활용하거나 또는 방류하는 방법 중 어느 한가지 방법으로 최종 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 축산분뇨의 축사순환 친환경 정화처리방법.
   
   

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