KR101399506B1 - 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법 및 장치 - Google Patents

가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법 및 장치는 가축분뇨를 처리함에 있어 고액분리 수단을 통해 분뇨를 고형과 액형 부분으로 분리하고, 분리된 고형 및 액형의 분뇨를 각각 처리하여 상대적으로 빠르게 유기질 비료를 생산하고 유기질 비료의 생산시 발생하는 악취를 보다 효과적으로 처리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 협잡물이 제거되어 저장된 원수를 고액분리기를 통해 슬러지와 탈리액으로 분리하여 비료를 생산하는 방법 및 장치로 축산 농가의 분뇨 처리 문제를 해결하는 효과와 가축의 분뇨를 처리하면서 발생하는 악취를 각 단계별로 포집하여 악취발생을 최소화하면서 고품질의 유기질 비료와 액화비료를 생산할 수 있는 효과가 있으며 특히, 초기단계에서 슬러지와 탈리액으로 구분하고, 구분된 슬러지와 탈리액을 별개로 비료화 함으로써 비료화를 고속으로 진행함과 동시에 연속으로 비료 생산이 가능한 효과가 있다. 또한, 가축분뇨의 처리와 이를 통해 비료를 생산하는 과정이 상대적으로 단순하여 운전 및 관리가 용이하며 상대적으로 좁은 장소에서도 운용이 가능하고, 가축분뇨의 비료화 효율이 높고 생산 비용이 상대적으로 저렴한 효과가 있고, 일정한 수준의 품질을 갖는 비료를 안정적으로 생산할 수 있는 효과가 있다.

Description

가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법 및 장치{Method and apparatus for continuously using livestock manure fertilizer}
본 발명은 가축분뇨를 처리하면서 비료를 생산하는 방법 및 장치에 관한 것으로 특히, 가축분뇨를 처리함에 있어 고액분리 수단을 통해 분뇨를 고형과 액형 부분으로 분리하고, 분리된 고형 및 액형의 분뇨를 각각 처리하여 상대적으로 빠르게 유기질 비료를 생산하고 유기질 비료의 생산시 발생하는 악취를 보다 효과적으로 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
소나 돼지와 같은 많은 수의 대형 가축을 제한된 공간에서 사육하는 축산장의 경우, 상당히 많은 양의 분뇨가 매일 배출된다. 따라서 축산장은 매일 배출되는 다량의 분뇨를 처리함에 있어 많은 비용과 노력이 소모되고 있으며, 특히 분뇨를 처리하기 위한 시설을 구비하는데 상당한 비용이 들어 축산농가에 있어 분뇨 처리는 큰 부담이 되고 있고, 이로 인해 분뇨를 제대로 처리되지 않은 분뇨를 하천에 그대로 방류하거나 매립함에 따른 수질 오염과 토양 오염을 유발하고 있다.
일반적인 분뇨(糞尿) 처리 방법을 보면, 고형의 분(糞)과 액형의 뇨(尿)를 분리한 후, 분리된 분은 톱밥이나 왕겨와 같은 수분을 조절하는 수분 조절제를 혼합하여 3 ~ 6개월 발효를 시킨 후 퇴비로 사용하며, 분리된 뇨는 약품 처리, 미생물 처리 등과 같은 복잡한 오수 처리 공정을 거쳐 유기물 등을 제거하여 정화를 한 후 방류한다.
상기 분을 처리하는 방법의 경우는 분을 발효시키기 위해 상당한 크기의 저장공간(발효조)과 상당한 시간이 요구되며, 특히 분을 퇴비로 사용하기 위해 발효시키는 과정에서 상당히 많은 악취가 발생하여 주변 농가 및 인근 주민 등에게 환경적인 피해를 주고 있으며, 상기 뇨를 처리하는 방법의 경우는 약품 처리 및 미생물 처리 등 오수 처리를 위한 복잡한 정화과정으로 인해 많은 비용과 노력이 소모되고, 실질적으로 완전한 정화가 어려워 불완전 처리된 뇨의 하천 방류로 인해 하천을 오염시키고, 각종 해충 등을 발생시키는 문제를 일으킨다.
이와 같은 문제 등으로 인해 가축의 분뇨를 처리하면서 이를 재활용하는 방법으로 출원번호 10-1997-0082654호 "분뇨 및 축산폐수의 비료화 처리방법과 그 장치"가 제안되었다. 상기 종래기술은 인분 등의 분뇨나 고액 축산폐수를 고온 발효처리하여 고체유기질 비료와 액체 비료화하는 처리방법과 그 장치에 관한 것으로, 수거된 분뇨를 협잡물 전처리기에 투입하여 혼잡물을 제거한 다음 분뇨저장조로 이송, 저장하는 공정, 협잡물 제거과정에서 발생되는 악취와 협잡물을 탈취탑에서 탈취처리하고 소각로에서 소각처리하는 공정, 분뇨저장조에 저장된 분뇨를 부원료인 톱밥과 함께 혼합조로 투입하여 적량의 산소와 질소를 공급하고 교반하여 1차발효시키는 공정, 혼합조에서 1차발효된 분뇨를 72시간 발효처리하는 공정, 발효된 분뇨를 고속탈수기로 이송하여 고형물과 액상물을 분리하는 공정, 고속탈수기에서 탈수된 액상물은 액체비료발효조로 이송하여 산소를 공급하면서 발효, 숙성하고, 탁도여과기에서 부유물을 제거하고 탈취, 탈색하여 액체비료저장조로 저장하는 액체비료화공정, 고속탈수기에서 탈수된 고형물은 건조습도균일발효조로 이송하여 산소공급과 건조스팀 및 액체비료를 투입하고 함수율을 45% 유지시켜 12일 정도 발효, 숙성시켜 고체유기질 비료화공정으로 된 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기 종래기술은 분뇨저장조에 저장된 분뇨에 부원료인 톱밥을 혼합조로 투입하여 적량의 산소와 질소를 공급하고 교반하여 1차 발효시키고, 1차 발효된 분뇨를 72시간 발효 처리한 후, 발효된 분뇨를 고속탈수기로 이송하여 고형물과 액상물을 분리하는 공정을 거침에 따라 분뇨를 비료화 하는데 상당한 시간이 소요되며, 특히 처리과정이 복잡하여 운전이 용이하지 못한 문제가 있고, 상대적으로 넓은 설치면적을 요구하는 문제가 있으며, 상대적으로 분뇨의 비료화 효율이 낮고 비용이 많이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 분뇨에 톱밥을 혼합하여 1차 발효를 시킴에 따라 상대적으로 많은 양의 톱밥이 사용되게 되고 이로 인해 퇴비가 부숙(腐熟)되지 않아 비료의 품질이 저하되는 문제점과 일정한 수준의 품질을 갖는 비료를 안정적으로 생산하기가 실질적으로 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 축산 농가의 분뇨 처리 문제를 해결하며 가축의 분뇨를 처리하면서 발생하는 악취를 최소화하면서 고품질의 유기질 비료와 액화비료를 연속적으로 고속 생산할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 가축분뇨를 이용하여 비료를 생산하는 과정이 상대적으로 단순하여 운전이 용이한 가축분뇨를 이용한 비료 생산 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상대적으로 좁은 장소에서도 운용이 가능한 가축분뇨를 이용한 비료 생산 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상대적으로 가축분뇨의 비료화 효율이 높고 생산 비용이 상대적으로 저렴한 가축분뇨를 이용한 비료 생산 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 일정한 수준의 품질을 유지하는 가축분뇨를 통해 생산된 비료를 안정적으로 생산할 수 있는 가축분뇨를 이용한 비료 생산 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법은 가축분뇨 유입시 스크린을 통하여 협잡물을 제거한 가축분뇨를 유입받아 원수조에 저장하는 원수 저장 단계; 및 상기 원수 저장 단계에서 협잡물이 제거되어 저장된 원수를 고액분리기를 통해 슬러지와 탈리액으로 분리하는 고액 분리 단계;로 이루어져 상기 고액 분리 단계에서 분리된 슬러지와 탈리액을 서로 구분하여 비료를 생산하는 가축분뇨를 이용한 비료 생산 방법에 있어서, 상기 분리된 슬러지는 상기 슬러지를 톱밥 내지 쌀겨와 같은 수분 조절제와 혼합기를 통해 혼합한 후, 무축 교반 방식의 1차 발효조로 이송하여 발효와 후숙을 시키는 1차 발효 단계; 상기 1차 발효 단계에서 1차 발효와 후숙이 이루어진 퇴비를 에스컬레이터 교반 방식의 2차 발효조로 이송하여 추가로 후숙시키는 2차 발효 단계; 및 상기 2차 발효 단계에서 후숙이 완료된 퇴비를 파쇄하고, 파쇄된 퇴비에서 협잡물을 제거하는 퇴비 선별 단계;로 이루어져 퇴비화되고, 상기 분리된 탈리액은 상기 분리된 탈리액을 폭기조로 이송하여 폭기를 통해 발효시키는 1차 폭기 단계; 상기 폭기 단계에서 1차 발효가 이루어진 탈리액을 다단으로 이루어진 폭기조로 이송하여 폭기를 통해 2차 발효시키는 2차 폭기 단계; 및 상기 2차 폭기 단계를 거쳐 발효된 탈리액을 다단 액비저류조로 이송시켜 저장하는 액비 저장 단계;로 이루어져 액비화되는 것;을 기술적 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 폭기 단계를 통해 2차 발효가 이루어진 탈리액을 액비분리조로 이송하여 상기 탈리액에 포함된 난분해성 물질을 제거하는 난분해성 물질 제거 단계;를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 폭기 단계에서 난분해성 물질을 추출하여 난분저장조로 이송시키고, 상기 난분저장조에 침전된 난분해성 물질을 상기 2차 발효조로 이송시키는 난분해성 물질 추출 단계;를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치는 가축분뇨 유입시 협잡물을 제거하는 스크린;과 상기 스크린을 통하여 협잡물을 제거한 가축분뇨를 유입받아 저장하는 원수조;와 상기 원수조에 저장된 원수를 유입받아 슬러지와 탈리액으로 분리하는 고액분리기;와 상기 슬러지를 퇴비화하는 퇴비화 장치 및 상기 탈리액을 액비화하는 액비화 장치로 이루어진 슬러지와 탈리액을 서로 구분하여 비료를 생산하는 가축분뇨를 이용한 비료 생산 장치에 있어서, 상기 퇴비화 장치는 상기 고액분리기에서 분리된 슬러지를 투입받아 저장하는 슬러지 저장호퍼; 상기 슬러지 저장호퍼에서 투입받은 슬러지와 별도로 투입된 톱밥 내지 쌀겨와 같은 수분 조절제를 혼합시키는 혼합기; 상기 혼합기에서 수분 조절제와 혼합된 슬러지를 투입받아 발효와 후숙을 동시에 하는 무축 교반 방식의 1차 발효조; 상기 1차 발효조에서 1차 발효가 이루어진 퇴비를 투입받아 저장된 퇴비를 뒤집는 방식으로 후숙시키는 에스컬레이터 교반 방식의 2차 발효조; 및 상기 2차 발효조에서 후숙이 완료된 퇴비를 파쇄하고 협잡물을 제거하는 퇴비선별기;를 포함하고, 상기 액비화 장치는 상기 고액분리기에서 분리된 탈리액을 투입받고, 상기 탈리액에 산소를 공급하여 1차 발효를 시키는 1차 폭기조; 상기 1차 폭기조에서 1차 발효가 이루어진 탈리액을 투입받고, 상기 탈리액에 산소를 공급하여 2차 발효를 시키며 난분해성 물질을 추출하는 다단으로 이루어진 2차 폭기조; 및 상기 2차 폭기조에서 2차 발효가 이루어진 탈리액을 투입받아 밀폐된 공간에 저장하는 다단으로 이루어진 액비저류조;를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 폭기조에서 2차 발효가 이루어진 탈리액을 투입받아 상기 탈리액에 포함된 난분해성 물질을 제거하고, 난분해성 물질이 제거된 탈리액을 상기 액비저류조로 배출하는 액비분리조;를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 폭기조에서 추출된 난분해성 물질을 투입받아 저장하고, 침전된 난분해성 물질을 상기 2차 발효조로 공급하는 난분저장조;를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 상기 원수조, 고액분리기, 1차 폭기조, 2차 폭기조 및 액비저류조는 밀폐형으로 하고, 밀폐된 상기 원수조, 고액분리기, 1차 폭기조, 2차 폭기조 및 액비저류조와 공기가 통하도록 연결되어 상기 원수조, 고액분리기, 1차 폭기조, 2차 폭기조 및 액비저류조에서 발생한 악취를 포집하여 제거한 후 대기로 방출하는 악취제거수단;을 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제의 해결 수단을 통해, 축산 농가의 분뇨 처리 문제를 해결하는 효과와 가축의 분뇨를 처리하면서 발생하는 악취를 각 단계별로 포집하여 악취발생을 최소화하면서 고품질의 유기질 비료와 액화비료를 생산할 수 있는 효과가 있다.
특히, 초기단계에서 슬러지와 탈리액으로 구분하고, 구분된 슬러지와 탈리액을 별개로 비료화 함으로써 비료화를 고속으로 진행함과 동시에 연속으로 비료 생산이 가능한 효과가 있다.
또한, 가축분뇨의 처리와 이를 통해 비료를 생산하는 과정이 상대적으로 단순하여 운전 및 관리가 용이한 효과가 있다.
또한, 상대적으로 좁은 장소에서도 운용이 가능하며, 가축분뇨의 비료화 효율이 높고 생산 비용이 상대적으로 저렴한 효과가 있다.
또한, 일정한 수준의 품질을 갖는 비료를 안정적으로 생산할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법의 기본적인 단계를 보인 도면,
도 2는 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법의 난분해성 물질 제거 단계를 보인 도면,
도 3은 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법의 난분해성 물질 추출 단계를 보인 도면,
도 4는 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치의 전체적인 구성을 보인 도면,
도 5는 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치의 퇴비화 장치 구성을 보인 도면,
도 6은 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치의 액비화 장치 구성을 보인 도면,
도 7은 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치의 악취제거수단의 실시 예를 보인 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다.　이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.　본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.　예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다.　또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.　따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.　도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도 1은 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법의 기본적인 단계를 보인 도면, 도 2는 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법의 난분해성 물질 제거 단계를 보인 도면, 도 3은 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법의 난분해성 물질 추출 단계를 보인 도면이다.
상기 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법은 가축분뇨 유입시 스크린을 통하여 협잡물을 제거한 가축분뇨를 유입받아 원수조에 저장하는 원수 저장 단계(S10) 및 상기 원수 저장 단계(S10)에서 협잡물이 제거되어 저장된 원수를 고액분리기를 통해 슬러지와 탈리액으로 분리하는 고액 분리 단계(S20)로 이루어져 상기 고액 분리 단계(S20)에서 분리된 슬러지와 탈리액을 서로 구분하여 비료를 생산하는 방법이다.
즉, 본 발명은 상기 고액 분리 단계(S20)에서 분리된 슬러지와 탈리액을 서로 별도의 공정을 통해 비료를 생산하는 것으로 분리된 슬러지는 1차 발효 단계(S310), 2차 발효 단계(S320) 및 퇴비 선별 단계(S330)를 통해 퇴비가 되고, 분리된 탈리액은 1차 폭기 단계(S410), 2차 폭기 단계(S420) 및 액비 저장 단계(S430)를 통해 액비(액화비료)가 된다.
상기 분리된 슬러지의 퇴비화 과정을 구체적으로 설명한다.
상기 1차 발효 단계(S310)는 슬러지의 함수율을 낮추기 위해 슬러지에 투입되는 톱밥 내지 쌀겨와 같은 수분 조절제와 상기 고액 분리 단계(S20)에서 분리된 슬러지를 혼합기와 같은 혼합수단을 통해 혼합하고, 이렇게 수분조절제와 혼합된 슬러지를 무축 교반 방식으로 구동되는 발효조에 투입하여 1차로 발효를 시킨다.
이때 상기 1차 발효 단계(S310)는 상기 무축 교반 방식으로 구동되는 발효조를 통해 발효와 후숙이 동시에 이루어진다.
상기 1차 발효 단계(S310)에서는 수분 조절제와 혼합된 슬러지에 균일하게 충분한 산소(공기)를 공급하여 발효가 원활하고 조속하게 이루어지도록 하고, 내부교반을 통해 발효와 후숙이 동시에 이루어지도록 한다.
상기 2차 발효 단계(S320)는 상기 1차 발효 단계(S310)에서 1차 발효가 이루어진 퇴비를 에스컬레이터 교반 방식의 2차 발효조로 이송시켜 추가로 후숙시킨다.
상기 2차 발효 단계(S320)에서는 상기 1차 발효 단계(S310)에서 1차로 발효가 이루어진 슬러지(퇴비)를 에스컬레이터 교반(뒤집기)을 통해 원활한 공기의 공급과 함께 충분한 후숙이 조속히 이루어지도록 한다.
상기 퇴비 선별 단계(S330)는 상기 2차 발효 단계(S320)에서 후숙이 완료되어 퇴비가 된 것을 파쇄기와 같은 파쇄수단을 통해 파쇄하고, 퇴비에 불필요하게 포함된 협잡물을 추출하는 선별기와 같은 선별수단을 통해 제거한다.
상기와 같은 과정을 통해 가축분뇨에서 탈수된 유기물 덩어리인 슬러지를 이용하여 퇴비(유기질 비료)를 생산한다.
상기 분리된 탈리액의 액비화 과정을 구체적으로 설명한다.
상기 1차 폭기 단계(S410)는 상기 고액 분리 단계(S20)에서 분리된 탈리액을 폭기조로 이송하고, 미생물을 이용하여 탈리액을 발효시킨다.
즉, 분리된 탈리액에 강력하게 많은 양의 산소를 공급하는 폭기를 통해 조속히 발효가 이루어지도록 한다.
상기 2차 폭기 단계(S420)는 상기 1차 폭기 단계(S410)에서 1차 발효가 이루어진 탈리액을 다단으로 이루어진 폭기조로 이송하고, 다단으로 이루어진 폭기조를 통해 폭기를 하여 1차 발효가 이루어진 탈리액을 추가 발효시킨다.
상기 액비 저장 단계(S430)는 상기 2차 폭기 단계(S420)를 거쳐 2차로 발효되어 액비가 된 탈리액을 다단 액비저류조로 이송시켜 저류시킨다.
상기와 같은 과정을 통해 가축분뇨에서 분리된 탈리액를 이용하여 단기간에 양질의 액비(액화비료)를 생산하며, 액비의 품질을 일정하게 유지한다.
이와 같은 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법은 상기 도 2에 도시한 바와 같이, 난분해성 물질 제거 단계(S425)를 더 포함한다.
상기 난분해성 물질 제거 단계(S425)는 상기 2차 폭기 단계(S420)를 통해 2차 발효가 이루어진 탈리액에 포함된 부유물, 난분해성 유기물, 침전물 등을 제거하여 액비의 균질한 품질을 유지하기 위한 것으로, 통상 액비의 사용시 액비의 균질하지 못한 품질로 인해 액비 살포 장치의 고장을 야기시키는 문제를 해결한다.
이와 같은 상기 난분해성 물질 제거 단계(S425)는 상기 2차 폭기 단계(S420)에서 발효가 이루어진 액비(탈리액)에 대하여 부유물, 난분해성 유기물, 침전물과 같은 난분해성 물질을 제거하는 액비분리조를 통해 액비에 포함된 난분해성 물질을 제거한다.
또한, 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법은 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 난분해성 물질 추출 단계(S420-1)를 더 포함한다.
상기 난분해성 물질 추출 단계(S420-1)는 상기 난분해성 물질 제거 단계(S425)와 마찬가지로 액비화 과정에 있는 탈리액에 포함된 부유물, 난분해성 유기물, 침전물 등을 제거하여 액비의 균질한 품질을 유지함과 동시에 액비화 과정의 탈리액의 체류시간(HRT)을 감소시키고, 체류시간의 감소를 통해 폭기 시설물의 유효용적을 감소시켜 전체 설치비용을 감속시키기 위한 것이다.
이와 같은 상기 난분해성 물질 추출 단계(S420-1)는 상기 2차 폭기 단계(S420)에서 난분해성 물질을 추출하여 난분저장조로 이송시키고, 상기 난분저장조에 침전된 난분해성 물질을 슬러지의 퇴비화 과정인 2차 발효 단계(S320)의 2차 발효조로 이송시킨다.
따라서, 상기 난분저장조에 침전된 난분해성 물질은 슬러지의 퇴비화 과정인 2차 발효 단계(S320)에서 후숙되어 퇴비화가 된다.
상기와 같이 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법은 가축분뇨를 초기단계에서 슬러지와 탈리액으로 분리한 후, 슬러지와 탈리액을 별도의 비료화 과정을 수행함으로써 공정에 따른 전체 체류시간을 낮춰 조속히 비료화가 이루어지도록 하고 양질의 퇴비와 균질한 액비를 생산한다.
이하, 상기와 같은 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법을 수행하기 위한 장치를 실시 예를 통해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치의 전체적인 구성을 보인 도면, 도 5는 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치의 퇴비화 장치 구성을 보인 도면, 도 6은 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치의 액비화 장치 구성을 보인 도면, 도 7은 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치의 악취제거수단의 실시 예를 보인 도면이다.
상기 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치는 가축분뇨 유입시 협잡물을 제거하는 스크린(10)과 상기 스크린(10)을 통하여 협잡물을 제거한 가축분뇨를 유입받아 저장하는 원수조(20)와 상기 원수조에 저장된 원수를 유입받아 슬러지와 탈리액으로 분리하는 고액분리기(30)와 상기 슬러지를 퇴비화하는 퇴비화 장치 및 상기 탈리액을 액비화하는 액비화 장치로 이루어져 슬러지와 탈리액을 서로 구분하여 비료를 생산한다.
상기 스크린(10)은 통상 가축분뇨에 포함된 다양한 종류의 협잡물들을 걸러 내는 장치로 어느 특정된 스크린에 국한되지 않고 다양한 종류의 스크린을 적용할 수 있다.
상기 원수조(20)는 콘크리트 구조물인 것이 바람직하고, 내부에 수중펌프를 구비하여 상기 고액분리기(30)로 원수를 펌핑한다.
상기 고액분리기(30)는 원수에서 슬러지만을 분리해 내는 다양한 종류의 고액분리장치가 될 수 있으나, 상기 고액분리기(30)는 원심탈수 방식의 고액분리기인 것이 바람직하다.
원심탈수 방식의 고액분리기는 스크류 컨베이어를 회전통 속에 장착시키고, 상기 스크류 컨베이어와 회전통이 상이한 속도로 구동되어 상기 회전통의 내면에 슬러지를 침강시키고, 이렇게 침강된 슬러지를 경사진 탈수부를 거쳐 연속 배출시킨다.
이와 같은 원심탈수 방식의 고액분리기는 완전밀폐로 악취포집이 용이하고, 응집을 위한 약품을 사용할 필요가 없고, 고속회전 운전으로 탈수효율이 높아 함수율이 낮은 슬러지를 배출하며, 부피가 상대적으로 작아 부지 점유율이 낮은 장점이 있다.
또한, 함수율이 낮은 슬러지의 생산으로 퇴비화 과정에서 수분조절제의 사용을 상대적으로 줄일 수 있다.
이하, 상기 퇴비화 장치와 액비화 장치를 상세히 설명한다.
상기 슬러지를 퇴비화하는 퇴비화 장치는 상기 도 4에 도시한 바와 같이, 슬러지 저장호퍼(410)와 혼합기(420)와 무축 교반 방식의 1차 발효조(430)와 에스컬레이터 교반 방식의 2차 발효조(440) 및 퇴비선별기(450)를 포함하여 슬러지를 퇴비화한다.
상기 슬러지 저장호퍼(410)는 상기 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 도 4의 고액분리기(30)에서 연속적으로 배출되는 슬러지를 저장하는 수단으로 금속소재의 수직 탱크 형상으로 상부로 상기 슬러지가 투입되고 하부로 저장된 슬러지가 배출되는 구조를 갖는다.
이와 같은 상기 슬러지 저장호퍼(410)는 슬러지를 저장하기 위해 사용되는 통상적인 슬러지 저장호퍼로 어느 특정된 슬러지 저장호퍼에 국한되지 않는다.
상기 혼합기(420)는 슬러지 이송컨베이어와 같은 슬러지 이송수단을 통해 상기 슬러지 저장호퍼(410)로부터 연속적으로 슬러지를 투입받고, 별도로 슬러지의 수분조절 역할을 하는 톱밥 내지 쌀겨와 같은 부자재가 저장된 부자재 저장호퍼로부터 부자재 이송컨베이어와 같은 이송수단을 통해 투입받아 투입된 슬러지와 부자재를 혼합한다.
이와 같은 혼합기(420)는 슬러지와 부자재(수분조절제)를 혼합할 수 있는 다양한 구조와 형태의 혼합기가 될 수 있고 어느 특정한 형태의 혼합기에 국한되지 않으나, 상기 도 5에 도시된 바와 같이 연속적으로 투입되는 슬러지와 부자재를 연속적으로 혼합하여 배출할 수 있는 스크류바 타입인 것이 바람직하다.
상기 무축 교반 방식의 1차 발효조(430)는 무축 교반 방식으로 자전 및 스크류 회전에 의해 퇴비를 배출하며, 산기관에 의한 균등한 공기공급으로 내부 교반을 수행하여 슬러지에 대한 발효와 후숙을 동시에 수행하는 발효조로 상기 도 5에 도시한 바와 같이, 수직 탱크 형상으로 상기 혼합기(420)로부터 연속적으로 슬러지와 부자재를 혼합한 혼합물을 혼합물 이송컨베이어를 통해 상부로 투입받고, 투입받은 혼합물을 교반을 통해 발효와 후숙을 시킨 후 하부로 배출시킨다.
이때, 발효와 후숙이 이루어진 저장물의 배출은 스크류에 의해 배출되도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 무축 교반 방식의 1차 발효조(430)는 상기 혼합기(420)에서 수분 조절제(톱밥 내지 쌀겨)와 혼합된 슬러지(혼합물)를 연속적으로 투입받아 이를 발효시키고, 후숙시켜 배출한다.
즉, 슬러지는 1차 발효조(430)를 통해 1차적으로 퇴비화가 된다.
상기 에스컬레이터 교반 방식의 2차 발효조(440)는 상기 도 5에 도시한 바와 같이 상기 1차 발효조(430)에서 슬러지가 1차적으로 퇴비화가 된 것을 컨베이어와 같은 이송수단을 통해 투입받고, 투입되어 저장된 퇴비를 뒤집는 방식으로 후숙시켜 2차적으로 퇴비화를 시킨다.
이와 같은 2차 발효조(440)는 상기 도 5에 도시한 바와 같이 에스컬레이터 교반 방식으로 하부에 공기공급 라인을 구축하고, 좌우 이송 및 대차를 이용한 교반기 이동이 가능한 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상기 퇴비선별기(450) 상기 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 2차 발효조(440)에서 후숙이 완료된 퇴비를 투입받아 덩어리로 뭉쳐진 퇴비를 파쇄하고, 퇴비에 포함된 협잡물을 제거한다.
상기 퇴비선별기(450)는 걸러진 협잡물은 협잡물 저장박스로 보내고, 협잡물이 제거된 퇴비만 퇴비포장기로 보내 퇴비가 포장되어 반출될 수 있도록 한다.
이와 같은 퇴비선별기(450)는 덩어리 형태의 퇴비를 분쇄하고 분쇄수단과 협잡물을 제거할 수 있는 선별수단으로 이루지며, 다양한 형태와 구조로 이루어질 수 있고 어느 특정된 형태에 국한되지 않는다.
상기와 같은 퇴비화 장치를 통해 가축분뇨에서 탈수된 유기물 덩어리인 슬러지를 이용하여 퇴비(유기질 비료)를 생산한다.
상기 탈리액을 액비화하는 액비화 장치는 상기 도 6에 도시한 바와 같이, 1차 폭기조(510), 2차 폭기조(520), 액비저류조(530)를 포함하여 가축분뇨에서 분리한 탈리액을 이용하여 액화비료(액비)를 생산한다.
상기 1차 폭기조(510)는 상기 고액분리기(230)로부터 탈리액을 투입받아 저장하고, 상기 저장된 탈리액을 폭기시키고, 미생물을 이용하여 1차 발효를 시킨다.
이와 같은 1차 폭기조(510)는 고액분리기(30)에서 배출되는 탈리액을 적정 저장일수 이상 저장할 수 있는 저장용량을 확보하도록 설계하며, 콘크리트 구조물로 하는 것이 바람직하다.
또한, 폭기 장치를 포함하여 강력한 폭기 작용을 통해 슬러지 침전을 막고, 액비제조시간을 단축시킨다.
또한, 수중 펌프를 포함하여 상기 2차 폭기조(520)로 펌핑을 한다.
상기 2차 폭기조(520)는 다단으로 이루어지며 완전 밀폐된 상태에서 폭기를 하고, 거품의 파쇄와 악취제거가 동시가 이루어질 수 있도록 한다.
이와 같은 2차 폭기조(520)는 상기 1차 폭기조(510)에서 1차 발효가 이루어진 탈리액을 투입받고, 상기 탈리액에 산소를 공급하여 2차 발효를 시키며 난분해성 물질을 추출한다.
또한, 2차 폭기조(520)의 폭기 수단은 미세기포장치로 하여 강력한 폭기와 교반을 통해 2차 폭기조 내부의 슬러지 침전을 방지하고, 양질의 액비 생산 시간을 줄인다.
또한, 2차 폭기조(520)는 가압부상장치를 포함하여 약품을 사용하지 않고 2차 폭기조(520)에서 발생하는 난분해성 물질을 분해하거나 탈리액에서 분리시킨다.
즉, 2차 폭기조(520)에서 저장된 탈리액에 포함된 난분해성 물질을 가압부상장치를 이용하여 분해하거나 추출한다.
상기 액비저류조(530)는 상기 2차 폭기조(520)에서 2차 발효가 이루어진 탈리액(액비)을 투입받아 밀폐된 공간에 저장한다.
이와 같은 액비저류조(530)는 상기 도 6에 도시한 바와 같이 콘크리트 구조물로 다단으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 다단 구조의 2차 폭기조(520)는 상부에서 관통하도록 하고, 상기 다단 구조의 액비저류조(530)는 하단에서 유통되도록 한다.
상기와 같은 과정을 통해 가축분뇨에서 분리된 탈리액를 이용하여 단기간에 양질의 액비(액화비료)를 생산하며, 액비의 품질을 일정하게 유지한다.
또한, 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치는 액비분리조(540)를 더 포함한다.
상기 액비분리조(540)는 상기 2차 폭기조(520)에서 2차 발효가 이루어진 탈리액을 투입받아 상기 탈리액에 포함된 난분해성 물질을 제거하고, 난분해성 물질이 제거된 탈리액을 상기 액비저류조(530)로 배출한다.
이와 같은 액비분리조(540)를 통해 상기 2차 폭기조를 통해 2차 발효가 이루어진 탈리액에 포함된 부유물, 난분해성 유기물, 침전물 등을 제거하여 액비의 균질한 품질을 유지한다.
또한, 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치는 난분저장조(550)를 더 포함한다.
상기 난분저장조(550)는 상기 2차 폭기조(520)에서 추출된 난분해성 물질을 투입받아 저장하고, 침전된 난분해성 물질을 상기 2차 발효조(440)로 이송한다.
이와 같은 난분저장조(550)는 상기 액비분리조(540)와 마찬가지로 액비화 과정에 있는 탈리액에 포함된 부유물, 난분해성 유기물, 침전물 등을 제거하여 액비의 균질한 품질을 유지함과 동시에 액비화 과정의 탈리액의 체류시간(HRT)을 감소시키고, 체류시간의 감소를 통해 폭기 시설물의 유효용적을 감소시켜 전체 설치비용을 절감시키기 위한 것이다.
따라서, 상기 난분저장조(550)에 침전된 난분해성 물질은 슬러지의 퇴비화 장치인 2차 발효조(440)에서 후숙되어 퇴비가 된다.
상기와 같이 본 발명 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치는 가축분뇨를 초기단계에서 슬러지와 탈리액으로 분리한 후, 슬러지와 탈리액을 별도의 비료화 장치를 통해 수행함으로써 공정에 따른 전체 체류시간을 낮춰 조속히 비료화가 이루어지도록 하고 양질의 퇴비와 균질한 액비를 생산한다.
또한, 본 발명은 상기 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이 원수조(20), 고액분리기(30), 1차 폭기조(510), 2차 폭기조(520) 및 액비저류조(530)는 밀폐형으로 하고, 밀폐된 상기 원수조(20), 고액분리기(30), 1차 폭기조(510), 2차 폭기조(520) 및 액비저류조(530)와 공기가 통하도록 연결되어 상기 원수조(20), 고액분리기(30), 1차 폭기조(510), 2차 폭기조(520) 및 액비저류조(530)에서 발생한 악취를 포집하여 제거한 후 대기로 방출하는 악취제거수단(60)을 더 포함한다.
이와 같은 악취제거수단(60)은 상기 도 7에 도시한 바와 같이 3단 약액세정을 통해 악취를 제거하는 것이 바람직하다.
상기 악취제거수단(60)은 미생물 분해에 의한 세정 방식으로 황산, 전기분해를 이용한 산화-환원 전위 극대화로 오염물질을 제거한다.
상기 도 7에 도시한 3단 약액세정탑은 포집된 악취를 단일스크라버내에 황산과 전기분해설비를 이용한 1단 탈취부, 질산화조 액비를 이용한 2단 탈취부, 죽초액을 이용한 3단 탈취부로 구성되며, 독립적 반응을 도모하는 상분리대에 의해 악취를 제거한다.
악취제거수단(60)의 악취제거 과정에서 발생하는 폐수는 상기 액비저장조(530)로 연계처리한다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
10 : 스크린
20 : 원수조
30 : 고액분리기
60 : 악취제거수단
410 : 슬러지 저장호퍼
420 : 혼합기
430 : 1차 발효조
440 : 2차 발효조
450 : 퇴비선별기
510 : 1차 폭기조
520 : 2차 폭기조
530 : 액비저류조
540 : 액비분리조
550 : 난분저장조

Claims (7)

  1. 가축분뇨 유입시 스크린을 통하여 협잡물을 제거한 가축분뇨를 유입받아 원수조에 저장하는 원수 저장 단계; 및 상기 원수 저장 단계에서 1차 협잡물이 제거되어 저장된 원수를 고액분리기를 통해 슬러지와 탈리액으로 분리하는 고액 분리 단계;로 이루어져 상기 고액 분리 단계에서 분리된 슬러지와 탈리액을 서로 구분하여 비료를 생산하는 가축분뇨를 이용한 비료 생산 방법에 있어서,
    상기 분리된 슬러지는
    상기 슬러지를 수분 조절제와 혼합기를 통해 혼합한 후, 무축 교반 방식의 1차 발효조로 이송하여 발효와 후숙을 시키는 1차 발효 단계;
    상기 1차 발효 단계에서 1차 발효와 후숙이 이루어진 퇴비를 에스컬레이터 교반 방식의 2차 발효조로 이송하여 추가로 후숙시키는 2차 발효 단계; 및
    상기 2차 발효 단계에서 후숙이 완료된 퇴비를 파쇄하고, 파쇄된 퇴비에서 협잡물을 제거하는 퇴비 선별 단계;로 이루어져 퇴비화되고,
    상기 분리된 탈리액은
    상기 분리된 탈리액을 폭기조로 이송하여 폭기를 통해 발효시키는 1차 폭기 단계;
    상기 폭기 단계에서 1차 발효가 이루어진 탈리액을 다단으로 이루어진 폭기조로 이송하여 폭기를 통해 2차 발효시키는 2차 폭기 단계; 및
    상기 2차 폭기 단계를 거쳐 발효된 탈리액을 다단 액비저류조로 이송시켜 저장하는 액비 저장 단계;로 이루어져 액비화되는 것으로,
    상기 2차 폭기 단계를 통해 2차 발효가 이루어진 탈리액을 액비분리조로 이송하여 상기 탈리액에 포함된 난분해성 물질을 제거하는 난분해성 물질 제거 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 폭기 단계에서 난분해성 물질을 추출하여 난분저장조로 이송시키고, 상기 난분저장조에 침전된 난분해성 물질을 상기 2차 발효조로 이송시키는 난분해성 물질 추출 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 방법.
  4. 가축분뇨 유입시 협잡물을 제거하는 스크린;과 상기 스크린을 통하여 1차 협잡물을 제거한 가축분뇨를 유입받아 저장하는 원수조;와 상기 원수조에 저장된 원수를 유입받아 슬러지와 탈리액으로 분리하는 고액분리기;와 상기 슬러지를 퇴비화하는 퇴비화 장치 및 상기 탈리액을 액비화하는 액비화 장치로 이루어진 슬러지와 탈리액을 서로 구분하여 비료를 생산하는 가축분뇨를 이용한 비료 생산 장치에 있어서,
    상기 퇴비화 장치는
    상기 고액분리기에서 분리된 슬러지를 투입받아 저장하는 슬러지 저장호퍼;
    상기 슬러지 저장호퍼에서 투입받은 슬러지와 별도로 투입된 수분 조절제를 혼합시키는 혼합기;
    상기 혼합기에서 수분 조절제와 혼합된 슬러지를 투입받아 발효와 후숙을 동시에 하는 무축 교반 방식의 1차 발효조;
    상기 1차 발효조에서 1차 발효가 이루어진 퇴비를 투입받아 저장된 퇴비를 뒤집는 방식으로 후숙시키는 에스컬레이터 교반 방식의 2차 발효조; 및
    상기 2차 발효조에서 후숙이 완료된 퇴비를 파쇄하고 협잡물을 제거하는 퇴비선별기;를 포함하고,
    상기 액비화 장치는
    상기 고액분리기에서 분리된 탈리액을 투입받고, 상기 탈리액에 산소를 공급하여 1차 발효를 시키는 1차 폭기조;
    상기 1차 폭기조에서 1차 발효가 이루어진 탈리액을 투입받고, 상기 탈리액에 산소를 공급하여 2차 발효를 시키며 난분해성 물질을 추출하는 다단으로 이루어진 2차 폭기조; 및
    상기 2차 폭기조에서 2차 발효가 이루어진 탈리액을 투입받아 밀폐된 공간에 저장하는 액비저류조;를 포함하되,
    상기 2차 폭기조에서 2차 발효가 이루어진 탈리액을 투입받아 상기 탈리액에 포함된 난분해성 물질을 제거하고, 난분해성 물질이 제거된 탈리액을 상기 액비저류조로 배출하는 액비분리조;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 2차 폭기조에서 추출된 난분해성 물질을 투입받아 저장하고, 침전된 난분해성 물질을 상기 2차 발효조로 공급하는 난분저장조;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 원수조, 고액분리기, 1차 폭기조, 2차 폭기조 및 액비저류조는 밀폐형으로 하고, 밀폐된 상기 원수조, 고액분리기, 1차 폭기조, 2차 폭기조 및 액비저류조와 공기가 통하도록 연결되어 상기 원수조, 고액분리기, 1차 폭기조, 2차 폭기조 및 액비저류조에서 발생한 악취를 포집하여 제거한 후 대기로 방출하는 악취제거수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 연속형 고효율 비료 생산 장치.
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