KR101229735B1

KR101229735B1 - 축산분뇨의 비료화 처리장치

Info

Publication number: KR101229735B1
Application number: KR20120123113A
Authority: KR
Inventors: 김정섭
Original assignee: 김정섭
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2013-02-04
Anticipated expiration: 2032-11-01
Also published as: WO2014069903A1

Abstract

본 발명은 축산농가에서 발생되는 가축의 분뇨와 부자재를 교반탱크에서 악취제거 및 1차 발효가 이루어지도록 한 다음 발효탱크에서 최적의 발효조건에서 2차 발효를 하는 수단으로 양질의 비료를 얻을 수 있도록 한 축산분뇨의 비료화 처리장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 축분혼합물을 교반하도록 하는 교반탱크, 상기 교반탱크의 상측벽에 연결되어 있는 축분공급관을 통해 축분이 공급되도록 하는 축분공급부, 상기 교반탱크의 상부에 설치되어 부자재 공급이 이루어지도록 한 부자재공급부, 상기 교반탱크의 하부 출구에 연결된 이송관로에서 분기되어 교반탱크의 상부로 혼합물이 낙하 교반되도록 하는 혼합물순환관을 포함하는 교반장치와; 상기 교반탱크에서 교반이 이루어진 축분혼합물은 하부 출구에 연결된 이송관로를 통해 수용이 되는 발효탱크에서 발효를 하되 상기 발효탱크의 상부에서 내부로 출입되고 다수의 분사노즐이 구비되어 산소공급이 이루어지도록 하는 작동관체를 포함하는 발효장치와; 상기 발효탱크에서 이송되는 축분발효물은 수분조절을 하는 건조장치 및 과립 형태로 만드는 성형장치를 거쳐 비료를 성형하는 축산분뇨의 비료화 처리장치를 특징으로 한다.

Description

축산분뇨의 비료화 처리장치 {Fermentation equipment of animals excretions}

본 발명은 축산분뇨의 비료화 처리장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 축산농가에서 발생되는 가축의 분뇨와 부자재를 교반탱크에서 악취제거 및 1차 발효가 이루어지도록 한 다음 발효탱크에서 최적의 발효조건에서 2차 발효를 하는 수단으로 양질의 비료를 얻을 수 있도록 한 축산분뇨의 비료화 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 유기성 폐기물인 인분, 가축 분뇨 등은 토양오염 및 수질오염을 유발하고 악취로 인한 대기오염까지 유발하여 생태계 파괴의 한 요인으로 작용하므로 이러한 배설물에 대한 적절한 관리와 이용이 요구되는 한편 퇴비의 이용 감소에 따른 농지의 감퇴 등의 문제가 발생하게 되었는바, 이러한 배설물을 발효 처리하여 농작물의 퇴비로 재활용하는 방안이 제안되고 있다.

즉, 축분 발효장치는 종래 소정의 공간을 갖는 하우징 내부에 발효조 및 교반기를 설치하고 모터, 감속기 등을 구비하여 교반기를 회전시키고, 히팅장치를 이용하여 고온으로 유지하면서 발효시키는 것이 일반적이었다.

이는 횡형구조의 열풍가열식 분쇄용 발효 건조장치로서 호퍼 및 이송용 스크류를 구비하고 있으며 하우징의 내부로 발효조가 위치하고 발효조의 내부로는 축 및 교반기가 구비되고 교반기는 하우징의 측면에 위치하는 구동모터의 정역회전에 의해 내부에 혼입된 유기성 폐기물을 교반하여 발효작용을 하며. 고온 상태로 교반된 유기성 폐기물은 발효과정이 완료되면 비료화되어 배출구를 통해 외부로 배출되는 형태로 되어 있다.

이러한 분뇨처리 방법은 가압폭기식, 감압증발식, 액상부식 분뇨처리 시설 등이 있고, 이들 시설이 이용하는 분뇨처리공정으로는 혐기성 소화와 호기성 소화를 병행하는 방식, 호기성 소화 또는 산화 및 호기성 소화방식을 병행하는 방법, 호기성 산화를 이용하되 약품처리를 더하는 방법 등이 있었다.

또한, 선행기술로서 특허 제10-0912743호로 개시된 가축분뇨의 비료화 처리장치의 구성을 보면 가축분뇨를 혼합하는 혼합기와, 상기 혼합기에서 고르게 혼합된 가축분뇨를 처리하도록 가축분뇨가 유입되고 유출되는 분뇨유입구와 분뇨유출구가 형성된 가축분뇨처리구조물과, 상기 가축분뇨처리구조물의 분뇨유입구에 설치되어 혼합기에서 유출되는 가축분뇨를 배출을 제어하는 배출밸브와, 상기 분뇨유출구상에 설치되어 발효처리된 액체비료를 배출을 제어하는 액비배출밸브와, 상기 배출밸브에서 배출된 가축분뇨에 공기를 공급하면서 교반시키며 가축분뇨를 이송시키는 공기공급수차와, 상기 가축분뇨처리구조물내에 투입된 가축분뇨에 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 송풍기에서 공급된 공기를 가축분뇨처리구조물내를 이동되는 가축분뇨에 고르게 공급하는 공기급기관과, 상기 가축분뇨처리구조물의 순환형 가축분뇨유동로에 설치되며 가축분뇨상에 토착미생물이 충진되어 가축분뇨를 발효처리하는 가축분뇨처리통이 다수가 직접되어 가축분뇨를 호기성 처리하는 가축분뇨처리부를 포함하는 본 발명에 따른 가축분뇨의 비료화 처리장치에 의하여 달성된다.

이런 대다수의 처리시설들은 공정상 최종 처리 후 폐수를 외부로 내보내는 경우가 많아 또 다른 오염을 유발하는 문제점이 있고, 분뇨혼합상태에서 저장 액비화 기술에 의존할 수밖에 없었기 때문에 혼합분뇨의 발효과정에서 악취제거가 어렵고 축분의 교반 및 발효하는데 오랜 시간이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 축분과 부자재를 교반탱크에 투입하여 혼합물의 교반이 이루어지되 교반탱크의 외측에 연결된 순환관로 및 펌프를 이용하여 교반탱크의 상부에서 하부로 혼합물이 낙하되는 순환과정으로 배합효율을 높이면서 1차 발효가 이루어질 수 있도록 하고, 상기 교반탱크에서 1차 발효된 혼합물 발효탱크로 이송되어 2차 발효가 이루어지되 발효탱크는 다수의 분사노즐이 구비된 작동관체가 혼합물이 수용된 발효탱크 내부로 출입되도록 하는 수단으로 분사노즐을 통해 혼합물 전체에 균일하게 산소공급이 이루어지도록 하여 신속하게 발효한 다음 건조장치 및 혼합장치를 거쳐 과립상태의 비료를 얻을 수 있도록 한 축산분뇨의 비료화 처리장치에 관한 것이다.

본 발명은 축분혼합물을 교반하도록 하는 교반탱크, 상기 교반탱크의 상측벽에 연결되어 있는 축분공급관을 통해 축분이 공급되도록 하는 축분공급부, 상기 교반탱크의 상부에 설치되어 부자재 공급이 이루어지도록 한 부자재공급부, 상기 교반탱크의 하부 출구에 연결된 이송관로에서 분기되어 교반탱크의 상부로 혼합물이 낙하 교반되도록 하는 혼합물순환관을 포함하는 교반장치와; 상기 교반탱크에서 교반이 이루어진 축분혼합물은 하부 출구에 연결된 이송관로를 통해 수용이 되는 발효탱크에서 발효를 하되 상기 발효탱크의 상부에서 내부로 출입되고 다수의 분사노즐이 구비되어 산소공급이 이루어지도록 하는 작동관체를 포함하는 발효장치와; 상기 발효탱크에서 이송되는 축분발효물은 수분조절을 하는 건조장치 및 과립 형태로 만드는 성형장치를 거쳐 비료를 성형하는 축산분뇨의 비료화 처리장치를 특징으로 한다.

상기 교반탱크의 하부 출구와 연결되는 이송관로에 삼방밸브가 구비되고 삼방밸브에 이송관로에서 분기되는 혼합물순환관이 연결된 구성으로 됨을 특징으로 한다.

상기 발효탱크는 상향 개구된 축분 발효실이 형성되되 바닥면은 호퍼형으로 구비되어 하부 배출부에 이송콘베어가 설치되고 바닥면과 일정간격을 두고 발효탱크내의 하부에 설치되어 축분교반 기능을 하는 교반부재가 설치된 구성으로 됨을 특징으로 하는 축산분뇨의 비료화 처리장치.

상기 작동관체는 발효탱크의 상측에서 승강로프 에 연결되어 발효탱크 내부로 출입이 가능하도록 하되 수평관로가 다단으로 배치되고 수평관로 둘레를 따라 등간격으로 수직관로가 연결되어 관로가 상호 연통되고 유입관이 구비된 관로부와, 상기 관로부의 외주면에 각각 형성되어 있는 분사노즐부와, 상기 관로부의 외주면에 부착되어 발효탱크의 내벽면을 따라 작동관체가 상하로 슬라이드되도록 하는 가이드로울과, 상기 관로부의 외주면에 다수의 브러시가 부착되어 발효탱크의 내벽면 청소가 이루어지도록 하는 브러시부로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 축산분뇨의 비료화 처리장치는 교반탱크의 상부에서 하부로 혼합물이 순환 낙하되는 과정에서 축분혼합물에 자연적인 산소공급이 이루어져서 축분혼합물의 분해를 촉진하는 1차 호기성 발효가 효과적으로 이루어질 수 있도록 함과 아울러 혼합물의 악취를 제거 및 교반효율성을 크게 높일 수 있고, 교반탱크에서 2차 발효가 이루어지되 발효탱크는 다수의 분사노즐이 구비된 작동관체가 혼합물이 수용된 발효탱크 내부로 출입되도록 하는 수단으로 분사노즐을 통해 혼합물 전체에 균일하게 산소공급이 이루어지도록 하여 신속하게 발효한 다음 건조장치 및 혼합장치를 거쳐 과립상태의 양질의 비료를 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 축산분뇨의 비료화 처리장치의 전체적인 구성을 블럭도로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 축산분뇨의 비료화 처리장치에서 교반장치 및 발효장치 부분을 나타낸 전면도.
도 3은 본 발명에 의한 축산분뇨의 비료화 처리장치에서 발효장치의 배치형태를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명에 의한 축산분뇨의 비료와 처리장치에서 축분발효물이 과립상태로 성형이 이루어지도록 하는 구성장치를 나타낸 전면도.
도 5는 본 발명에 의한 축산분뇨의 비료와 처리장치에서 발효탱크내에 작동관체가 하강된 상태를 나타낸 단면 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 축산분뇨의 비료와 처리장치에서 발효탱크의 상부로작동관체가 상승된 상태를 나타낸 단면 예시도.
도 7은 본 발명에 의한 축산분뇨의 비료와 처리장치에서 작동관체의 구성을 나타낸 사시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 축분혼합물을 교반하도록 하는 교반탱크(12), 상기 교반탱크(12)의 상측벽에 연결되어 있는 축분공급관(14a)을 통해 축분이 공급되도록 하는 축분공급부(14), 상기 교반탱크(12)의 상부에 설치되어 부자재 공급이 이루어지도록 한 부자재공급부(16), 상기 교반탱크(12)의 하부 출구(12a)에 연결된 이송관로(20)에서 분기되어 교반탱크(12)의 상부로 혼합물이 낙하 교반되도록 하는 혼합물순환관(18)을 포함하는 교반장치(10)와; 상기 교반탱크(12)에서 교반이 이루어진 축분혼합물은 하부 출구(12a)에 연결된 이송관로(20)를 통해 수용이 되는 발효탱크(31)에서 발효를 하되 상기 발효탱크(31)의 상부에서 내부로 출입되고 다수의 분사노즐이 구비되어 산소공급이 이루어지도록 하는 작동관체(35)를 포함하는 발효장치(30)와; 상기 발효탱크(31)에서 이송되는 축분발효물은 수분조절을 하는 건조장치(40) 및 과립 형태로 만드는 성형장치(50)를 거쳐 비료를 성형하게 된다.

상기 교반탱크(12)는 상향 개구부가 되고 하부는 호퍼형으로 된 하부 출구(12a)로 이루어진 통형으로 구비되어 축분공급부(14)로 공급되는 축분과 부자재공급부(16)로 공급되는 부자재가 혼합된 축분혼합물이 골고루 배합될 수 있게 교반이 이루어지도록 하는 것으로, 이러한 축분혼합물의 교반시에는 교반탱크(12)의 하부 출구(12a)에 구비된 이송펌프(P)에 의해 이송관로(20)에서 분기된 혼합물순환관(18)을 거쳐 교반탱크(12)의 상부에서 축분혼합물이 낙하되는 수단으로 교반이 이루어질 수 있도록 하여 축분혼합물이 낙하되면서 자연적으로 산소공급이 이루어지면서 발효 및 악취제거 기능을 촉진하면서 충분한 교반이 이루어지도록 한다.

상기 축분공급부(14)는 축산농가에서 발생되는 가축의 분뇨를 저장하여 교반탱크(12)에 공급할 수 있도록 하되 축분공급펌프(P)를 통해 설정된 배합비로 공급할 수 있도록 하고, 부자재공급부(16)에서는 발효제와 악취제거제를 각각 저장하여 교반탱크(12)에 공급하도록 하되 개폐밸브에 의해 설치된 배합비에 맞추어 공급하게 된다.

상기 교반탱크(12)의 하부 출구(12a)와 연결되는 이송관로(20)에 삼방밸브(22)가 구비되고 이송관로(20)에서 분기되는 혼합물순환관(18)이 삼방밸브(22)에 연결된 구성으로 교반작용시에는 혼합물순환관(18)을 통해 축분혼합물이 순환될 수 있도록 하고, 축분혼합물의 교반이 완료되면 이송관로(20)에서 삼방밸브(22)를 거쳐 발효탱크(31)로 이송될 수 있도록 한다.

상기 발효탱크(31)는 이송관로(20) 상에 분기된 형태로 다수 배치되고 제어밸브(24)가 구비되어 발효탱크(31)에 축분혼합물을 발효시킬 수 있도록 한 다음 발효탱크(31)에서 발효가 완료되면 축분발효물은 건조장치(40)로 이송 공급하게 된다.

상기 발효탱크(31)는 상향 개구된 축분 발효실이 형성되되 바닥면은 호퍼형으로 구비되어 하부 배출부(31a)에 이송스크류(32)가 설치되고 바닥면과 일정간격을 두고 발효탱크(10)내의 하부에 설치되어 축분교반 기능을 하는 교반부재(33)가 설치된 구성으로 이루어져 있다.

상기 작동관체(35)는 발효탱크(31)의 상측에서 승강로프(34) 에 연결되어 발효탱크(31) 내부로 출입이 가능하도록 하되 수평관로가 다단으로 배치되고 수평관로 둘레를 따라 등간격으로 수직관로가 연결되어 관로가 상호 연통되고 유입관이 구비된 관로부(36)와, 상기 관로부(36)의 외주면에 분사노즐이 각각 형성되어 있는 분사노즐부(37)와, 상기 관로부(36)의 외주면에 부착되어 발효탱크(31)의 내벽면을 따라 작동관체(35)가 상하로 슬라이드되도록 하는 가이드로울(38)과, 상기 관로부(36)의 외주면에 다수의 브러시가 부착되어 발효탱크(31)의 내벽면 청소가 이루어지도록 하는 브러시부(39)로 이루어져 있다.

상기 작동관체(35)는 축분혼합물이 발효탱크(31)에 수용되는 동안에는 발효탱크(31)의 상부 위치에 놓여져서 축분혼합물이 충분히 수용될 수 있도록 하고, 발효탱크(31)에 수용이 완료되면 작동관체(35)가 하강하여 다수의 분사노즐부(37)를 통해 호기성 발효가 이루어질 수 있도록 하는 산소공급기능을 수행하게 된다.

또한, 분사노즐부(37)를 통해 악취제거를 할 수 있도록 하는 탈지제 살포기능, 동절기에 탱크온도의 내부의 온도를 조절하는 열풍공급기능을 각각 수행할 수 있게 되며, 발효탱크(31) 내를 작동관체(35)가 출입하는 동안에 작동관체(35)의 둘레에 구비된 브러시부(39)를 통하여 발효탱크의 내벽면 청소가 이루어질 수 있도록 한다.

그리고 건조장치(40)는 히팅수단이 구비된 이송콘베어를 통해 이송되는 과정에서 발효물을 열풍 건조하게 되며, 건조발효물은 분쇄장치(45) 및 성형장치(50)를 거쳐 다수의 과립 상태로 된 비료를 성형한다.

이러한 본 발명은 교반탱크(12)에는 축분공급부(14)로 부터 주발효물인 축분이 투입되고 부자재공급부(16)로 부터 발효제와 악취제거제가 투입되면 축분혼합물이 골고루 배합될 수 있도록 교반을 하게 된다.

상기 축분혼합물의 교반시에는 교반탱크(12)의 하부 출구(12a)에 구비된 이송펌프(P)에 의해 이송관로(20)에서 분기된 혼합물순환관(18)을 거쳐 교반탱크(12)의 상부에서 혼합물이 낙하되는 수단으로 교반이 이루어진다.

즉, 상기와 같이 축분혼합물이 낙하되면서 자연적으로 축분혼합물에 산소공급이 이루어지도록 하고 부자재공급부(16)에서 공급되는 부자재는 발효제와 악취제거제를 공급하는 경우에 축분혼합물의 분해를 촉진하는 1차 호기성 발효가 효과적으로 이루어질 수 있도록 함과 아울러 혼합물의 악취를 제거하게 되는 것으로, 이때 상기 혼합물순환관(18)은 약 5~7시간 동안 정도 축분혼합물을 순환공급하도록 하여 충분히 교반이 이루어지도록 하여 교반효율성을 높일 수 있도록 한다.

이렇게 하여 교반탱크(12)에서 축분혼합물의 1차 발효 및 교반이 완료되면 이송관로(20)에서 삼방밸브(22)를 통해 발효탱크(31)로 이송되어 축분혼합물을 2차 발효시키는 수단으로 완전 발효가 이루어지게 된다.

이때 발효탱크(31)이 축분혼합물이 투입될 때에는 작동관체(35)가 발효탱크(31)의 상부로 상승되어 발효탱크(31)의 내부에 축분혼합물의 수용이 용이하도록 하고, 축분혼합물의 수용이 완료되면 작동관체(35)를 발효탱크(31)의 내벽면을 따라 슬라이드되게 하는 수단으로 투입하여 발효준비를 한 다음 발효탱크(31) 하부의 교반부재(33)에 의해 계속적인 교반이 이루어지도록 함과 아울러 작동관체(35)의 관로부(36)에 공기를 유입시켜 분사노즐부(37)를 통해 축분에 산소공급이 이루어지도록 하는 수단으로 호기성 발효를 하게 이루어지도록 5~7일 동안 축분발효를 한 다음 발효가 완료되면 작동관체(35)가 승강로프(34)에 의해 발효탱크(31)의 상부로 상승하여 발효실은 빈 공간을 유지하도록 하는 수단으로 발효탱크(31)에 축분 수용이 용이하도록 함과 아울러 작동관체(35)가 상승하면서 브러시부(39)에 의해 발효탱크(31)의 내벽을 자연적으로 청소하게 된다.

이어서 발효탱크(31)에서 발효가 완료된 축분발효물은 건조장치(40)는 히팅수단이 구비된 이송콘베어를 통해 이송되는 과정에서 발효물을 열풍 건조하여 과립상태로 뭉침이 용이하도록 수분함량이 약 30~40% 이하가 될 수 있도록 건조하게 되며, 건조발효물은 분쇄장치(45)를 통해 성형이 원활하게 이루어질 수 있도록 하고, 압출스크류 등으로 이루어진 성형장치(50)를 통해 다수의 과립 상태로 된 비료를 성형한 다음 대형 사일로(55)에 저장이 이루어진다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

10 : 교반장치 12 : 교반탱크
12a : 출구 14 : 축분공급부
14a : 축분공급관 16 : 부자재공급부
18 : 혼합물순환관 20 : 이송관로
22: 삼방밸브 24 : 제어밸브
30 : 발효장치
31 : 발효탱크 31a : 배출부
32 : 이송스크류 33 : 교반부재
34 : 승강로프 35 : 작동관체
36 : 관로부 37 : 분사노즐부
38 : 가이드로울 39 : 브러시부
40 : 건조장치 45 : 분쇄장치
50 : 성형장치 55 : 사일로
P : 펌프

Claims

축분혼합물을 교반하도록 하는 교반탱크(12), 상기 교반탱크(12)의 상측벽에 연결되어 있는 축분공급관(14a)을 통해 축분이 공급되도록 하는 축분공급부(14), 상기 교반탱크(12)의 상부에 설치되어 부자재 공급이 이루어지도록 한 부자재공급부(16), 상기 교반탱크(12)의 하부 출구(12a)에 연결된 이송관로(20)에서 분기되어 교반탱크(12)의 상부로 혼합물이 낙하 교반되도록 하는 혼합물순환관(18)을 포함하는 교반장치(10)와;
상기 교반탱크(12)에서 교반이 이루어진 축분혼합물은 하부 출구(12a)에 연결된 이송관로(20)를 통해 수용이 되는 발효탱크(31)에서 발효를 하되 상기 발효탱크(31)의 상부에서 내부로 출입되고 다수의 분사노즐이 구비되어 산소공급이 이루어지도록 하는 작동관체(35)를 포함하는 발효장치(30)와;
상기 발효탱크(31)에서 이송되는 축분발효물은 수분조절을 하는 건조장치(40) 및 과립 형태로 만드는 성형장치(50)를 거쳐 비료를 성형하는 것을 특징으로 하는 축산분뇨의 비료화 처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 교반탱크(12)의 하부 출구(12a)와 연결되는 이송관로(20)에 삼방밸브(22)가 구비되고 삼방밸브(22)에 이송관로(20)에서 분기되는 혼합물순환관(18)이 연결된 구성으로 됨을 특징으로 하는 축산분뇨의 비료화 처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 발효탱크(31)는 상향 개구된 축분 발효실이 형성되되 바닥면은 호퍼형으로 구비되어 하부 배출부(31a)에 이송스크류(32)가 설치되고 바닥면과 일정간격을 두고 발효탱크(31)내의 하부에 설치되어 축분교반 기능을 하는 교반부재(33)가 설치된 구성으로 됨을 특징으로 하는 축산분뇨의 비료화 처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 작동관체(35)는 발효탱크(31)의 상측에서 승강로프(34)에 연결되어 발효탱크(31) 내부로 출입이 가능하도록 하되 수평관로 및 수평관로가 상호 연통되고 유입관이 구비된 관로부(36)와, 상기 관로부(36)의 외주면에 각각 형성되어 있는 분사노즐부(37)와, 상기 관로부(36)의 외주면에 부착되어 발효탱크(31)의 내벽면을 따라 작동관체(35)가 상하로 슬라이드되도록 하는 가이드로울(38)과, 상기 관로부(36)의 외주면에 다수의 브러시가 부착되어 발효탱크(31)의 내벽면 청소가 이루어지도록 하는 브러시부(39)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 축산분뇨의 비료화 처리장치.