KR101471053B1 - 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치에 관한 것으로 특히, 가축분뇨가 이동식 수거 차량을 통해 이송되어 와 비교적 큰 이물질이 제거된 후 주입구에 구비된 투입관을 통해 투입되면 미세한 고형부유물을 침전시키고 고액분리된 상등수를 반출관로를 통해 유기물 산화조로 연속해서 제공하는 침전조와; 상기 침전조로부터 고액분리된 후 상등수로 유입되는 가축분뇨를 각종 유기물을 이용하여 발효 및 산화시켜 반출관로를 통해 액비화조로 연속해서 제공하는 유기물 산화조와; 상기 유기물 산화조를 통해 발효 및 산화 처리된 후 유입되는 가축분뇨를 액비화시켜 주는 액비화조를 포함하는 고농도 가축분뇨 처리장치에 있어서, 상기 유기물 산화조의 외부에 공기공급장치 및 산소공급장치를 설치하고, 상기 유기물 산화조 내 바닥에는 제어반의 제어를 받아 작동하며 상기 공기공급장치 또는 산소공급장치로부터 공기 및 산소 공급관을 통해 공급되는 공기 및 산소를 방울 형태로 가축분뇨 내로 고르게 분사시켜 주는 에어레이터를 설치한 것을 특징으로 한다.
따라서, 산소를 이용하여 가축분뇨를 안정적으로 산화 및 발효시켜 최적의 액비화를 수행할 수 있다.

Description

고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치{Organic oxidation tank having a manure treatment device}

본 발명은 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치에 관한 것으로 보다 구체적으로는 가축분뇨 처리장치(또는 시설) 중 충분히 고액분리된 가축분뇨를 액비화하기 전 유기물 산화조 내로 유입된 가축분뇨 내의 부유물질(SS; suspended solids, 浮游物質) 농도를 실시간으로 검출하여 그 농도가 정해진 설계 농도보다 높을 경우 유기물 산화조 내로 유입된 가축분뇨 내에 충분한 산소를 자동으로 공급하여 가축분뇨를 안정적으로 액비화할 수 있도록 발명한 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 고농도 폐수를 처리는 과정은 크게 전처리, 생물학적처리, 후처리(고도처리)로 구성되는데, 전처리에서는 가축분뇨에 함유된 협잡물과 부유물질을 제거하고, 생물학적 처리에서는 미생물을 이용하여 유기물, 질소, 인외 악취물질 등을 제거하며, 후처리공정에는 방류수 수질기준에 맞게 남아있는 부유물질, 유기물을 제거하여 방류수질 기준으로 단독방류하거나, 공공하수처리시설을 통해 처리하게 된다.

전처리공정은 물리적인 처리방법으로 주로 조목, 세목 스크린을 사용하고 있으며, 과거와 달리, 기술력향상으로 부유물질의 제거효율은 향상되었으나, 양돈농가의 사육형태(비육사증가)의 변화로 용해되어 있는 유기물을 제거하지 못하게 된다.

생물학적 처리공정은 혐기, 호기, 임의성 미생물들을 주로 이용하는데, 가축분뇨의 호기성 처리 경우 대체로 회분식 SBR(semi batch reacter) 또는 호기조, 무산소조를 두어 처리하는 AO(anoxic and oxic)방법으로 운전하고 있으나, 비육사와 같은 유입분뇨의 농도의 증가함에 따라 가축분뇨의 처리효율과 미생물의 정화처리능력이 현저히 떨어지고, 이에 따라 송풍기 가동량이 증가하여 송풍기 및 산기관등 많은 내구연한이 떨어지고 전력비의 상승이 야기된다.

이러한 현상으로 생물 반응조에 온도가 미생물반응열과 함께 미생물의 임계온도인 45℃까지 올라가게 된다.

특히 질소를 제거하는 질산화미생물(호기독립영양미생물)들은 영양물질 및 동역학적균형이 쉽게 깨지는데, 온도, 호기미생물과의 적절한 영양분배가 상기의 현상과 함께 악화되어, 결국 방류수질을 초과하는 경우가 많이 발생한다.

또한 이러한 문제를 보완하기 위해 불가피하게 물리, 화학적인 추가공정이 늘어나면서 시설의 정상적인 운전, 유지관리의 어려움을 초래하고, 고가의 처리시설로 운전의 부담이 가중 되는게 현실이다.

고도처리공정은 응집침전, 가압부상, 오존산화, 모래여과, UF(Ultra Filteration), 역삼투(Reverse Osmosis), 활성탄흡착으로 방류수질기준에 맞게 상호 조합하여 구성되나, 가축분뇨의 경우 난분해성 COD가 많아 그에 상응하는 극세여과 및 흡착방식에 의한 고가의 처리설비에 의존하고 있다.

따라서, 상기한 문제점을 개선하여 경제적이고 시설투자의 부담이 적으면서, 시설의 운전,유지관리가 편리한 가축분뇨 처리공정을 개발할 필요성이 제기되었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 방안으로, 대한민국 등록특허 제0769997호에 연속 배치식 액상부식법에 의한 고농도 유기오수의 처리 방법이 제시된 바 있는데, 이는 액상부식조에 투입하는 유기오수의 MLSS 농도를 적정한 기준으로 유지하고, 무산소액상부식조와 호기성 액상부식조의 용적과 비율을 설정하고, 무산소와 호기의 교체시 그 순환량을 유입 암모니아농도 및 투입량에 따라 산정하고, 무산소 액상부식조에 투입되는 새로운 고농도 유기오수의 과잉 BOD를 처리하고, 호기 액상부식조에서 유출되는 BOD와 암모니아성 질소량을 최소하고, 고액분리시 무기응집제, pH 조정제의 사용량을 절감하고, 중복되는 pH 조정조와 침전조를 개선하고, 처리수의 탁도와 난분해성 COD 등 처리방법을 개선하여 처리수의 재사용으로 인한 오염농도의 축적에 따른 수질악화에 대응하는 특징이 있다.

그런데, 이러한 처리 방법에 따르면, 고농도 유기폐수인 가축분뇨를 처리하는 공정에서 유기물부하를 저하시키기 위하여 전처리공정에서 응집제를 주입하고 탈수공정을 진행하여야 했으며, 고농도 유기물 폐액이 액상부식조에 주입되어 유기물분해에 의한 발열이 발생하였고, 이에 따라 액상부식조의 온도가 높아지거나 온도상승에 따른 용존 산소가 저하되는 현상도 나타났다.

또, 고농도 유기물을 함유한 오염원이면서 동시에 자원화가 될 수 있는 가축분뇨를 재활용 없이 전량정화시킴에 따라서, 처리 시설 용량이 커졌으며, 슬러지도 많이 발생하여 비경제적이었다.

한편, 통상적으로 가축분뇨 처리는 이동식 수거차량에 의해 집수조로 저장된 후, 비교적 큰 이물질은 전술한 바와 같이 스크린 분리시키고, 미세한 고형부유물은 침전조를 거쳐 침전시켜 고액분리를 하게 된다.

이러한 고형분은 퇴비의 원료로 사용하게 되며, 분리된 액체성분은 호기성 발효과정을 통해 액상비료(액비)로 제조된다.

그러나 종래 대부분의 가축분뇨 처리시설에서는 유입 가축분뇨에 다양한 농도 변화에 대응하는 장치들이 유량 조정조를 제외하고는 전무한 실정으로 운전하는데 많은 문제점을 가지고 있다.

즉, 종래 대부분의 가축분뇨 처리시설에서는 유기물 산화조 등에 공기공급장치를 설치하여 일반 공기만 주입시켜 주는 방식을 채택하고 있어, 수처리 시설의 산소 이용률이 낮아 많은 동력비와 시간이 소요됨은 물론 비효율적인 문제점이 있다.

또한, 일부 가축분뇨 처리시설에서는 산소를 일부 공급시키는 경우도 있는데, 이 경우 고농도 가축분뇨와 반응하며 수중에 용해되어 유기물 산화하는데 소비되고 남은 잔여 산소에 대한 포집 기능을 포함하여 재활용 기능이 전혀 없어 불필요하게 산소를 많이 소비하여 운영비가 많이 들게 됨은 물론 효율적인 액비화가 불가능하고, 또 가축분뇨의 반응시 내부의 악취와 이상 거품이 외부로 배출되어 심각한 환경오염문제로 제기되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 10-0769997호(2007년 10월 18일) 대한민국 등록특허공보 10-1328606호(2013년 11월 01일) 대한민국 등록특허공보 10-1127640호(2012년 03월 09일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 가축분뇨 처리장치(또는 시설) 중 유기물 산화조 내에 부유물질(이하 "SS"라 약칭함)측정장치와 에어레이터를 설치함은 물론 상기 에어레이터에 공기공급장치와 산소공급장치를 병렬로 연결하여 제어반에서 통상시 상기 SS측정장치를 통해 침전조에서 충분히 고액분리된 다음 유기물 산화조로 유입되고 있는 가축분뇨의 부유물질 농도를 실시간으로 검출하여 정해진 설계 농도와 상호 비교한 후 그 결과에 따라 산소와 공기의 공급량을 자동제어(즉, 액비화조를 통해 액비화하기 전에 상기 유기물 산화조 내로 유입되고 있는 가축분뇨 내의 부유물질 농도에 대응하는 공기와 산소의 희석량을 자동으로 조절)할 수 있도록 함으로써 가축분뇨를 안정적으로 산화를 통해 발효시켜 최적의 액비화를 수행할 수 있는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 콘크리트 구조물로 성형하는 유기물 산화조의 상부는 가스분뇨가 공기 및 산소와 반응진행시 발생하는 악취를 포함하여 이상 거품이 발생하여도 외부로 배출되지 않도록 밀폐시킴은 물론 침전조와 유기물 산화조 사이 및 상기 유기물 산화조와 액비화조 사이의 벽 상방부(즉, 원하는 수위와 거의 동일한 위치)에 가축분뇨의 반출관로로 역 U자 관을 설치하여 침전조에서 전처리된 가축분뇨의 상등수가 역 U관을 통해 유기물 산화조 측으로 연속해서 자동 유입될 수 있도록 함은 물론 유기물 산화조 내에서 완벽히 산화 및 발효 처리된 가축분뇨가 액비화조 측으로 연속해서 자동 유입되도록 하여, 외부로의 악취 및 이상 거품의 유출을 차단할 수 있어 그로 인한 환경오염을 완벽히 방지할 수 있고, 또한 별도의 이송장치의 사용없이도 연속적인 반출이 가능하여 제품의 설치비 및 운용비를 대폭 줄일 수 있는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 밀폐형 콘크리트 구조물 형태를 갖는 유기물 산화조 내로 투입된 다음 가축분뇨와 반응하고 남은 산소가 가축분뇨를 통과하여 상부로 포집되는 에어포켓 부위(즉, 수면 위로 노출된 부위)로 노출된 공기 및 산소 공급관 중 가축분뇨의 수위에서 일정거리 떨어진 위치에는 흡입구를 설치하여 에어포켓에 포집된 산소가 다시 에어레이터로 재공급되며 순환될 수 있도록 하는 방식을 통해 산소의 손실을 최대한 방지하고 최소한의 산소 공급으로 용존 능력을 극대화시켜 축산분뇨의 액비화에 따른 시간과 비용을 대폭 저감할 수 있음은 물론 고농도 가축분뇨를 최적의 상태로 액비화할 수 있는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 공기 및 산소 공급관에 설치되어 있는 흡입구에 체크밸브를 더 설치하여 외부에서 공급되는 공기나 산소가 흡입구를 통해 에어포켓 측으로 역류되는 것을 완벽히 차단하고, 에어포켓 내에 포집된 산소 압력보다이 외부에서 에어레이터 측으로 공급되고 있는 공기나 산소 또는 이들의 혼합압력이 낮을 경우 에어포켓에 포집된 산소가 자동으로 에어레이터 측에 공급되도록 하여 유기물 산화조 내 압력이 불필요하게 상승하여 발생할 수 있는 폭발 등을 미연에 방지할 수 있음은 물론 잔류 산소를 효율적으로 재활용할 수 있어 제품 자체의 상품성과 안정성 및 가축분뇨의 액비화에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 가축분뇨가 이동식 수거 차량을 통해 이송되어 와 비교적 큰 이물질이 제거된 후 주입구에 구비된 투입관을 통해 투입되면 미세한 고형부유물을 침전시키고 고액분리된 상등수를 반출관로를 통해 유기물 산화조로 연속해서 제공하는 침전조와; 상기 침전조로부터 고액분리된 후 상등수로 유입되는 가축분뇨를 각종 유기물을 이용하여 발효 및 산화시켜 반출관로를 통해 액비화조로 연속해서 제공하는 유기물 산화조와; 상기 유기물 산화조를 통해 발효 및 산화 처리된 후 유입되는 가축분뇨를 액비화시켜 주는 액비화조를 포함하는 고농도 가축분뇨 처리장치에 있어서, 상기 유기물 산화조의 외부에 공기공급장치 및 산소공급장치를 설치하고, 상기 유기물 산화조 내 바닥에는 제어반의 제어를 받아 작동하며 상기 공기공급장치 또는 산소공급장치로부터 공기 및 산소 공급관을 통해 공급되는 공기 및 산소를 방울 형태로 가축분뇨 내로 고르게 분사시켜 주는 에어레이터를 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유기물 산화조의 내부에는 가축분뇨 내의 부유물질 량을 실시간으로 측정하여 제어반으로 제공하는 SS측정장치를 더 설치하고, 상기 공기 및 산소 공급관에 각각 병렬 연결된 공기 주입관 및 산소 주입관 상에는 상기 제어반에 의해 개폐량이 자동제어되는 공기 및 산소 공급 제어용 전자변을 각각 부가 설치하여, 상기 제어반으로 하여금 상기 SS측정장치를 통해 실시간으로 검출되는 가축분뇨 내 부유물질 농도와 정해진 설계 농도를 상호 비교하고 그 차에 대응하여 상기 공기 및 산소 공급 제어용 전자변의 개폐량을 각각 자동제어하여 축산분뇨의 부유물질 농도가 정해진 설계 농도 미만을 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 침전조와 유기물 산화조 사이 및 상기 유기물 산화조와 액비화조 사이의 벽 상방부에 설치는 반출관로로는, 역 U자 형상을 갖게 성형한 역 U자 관을 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유기물 산화조 내로 투입된 다음 가축분뇨와 반응하고 남은 공기 및 산소가 가축분뇨를 통과하여 상부로 포집되는 에어포켓 부위로 노출된 공기 및 산소 공급관 중 가축분뇨의 수위에서 일정거리 떨어진 위치에는 에어포켓에 포집된 공기 및 산소가 다시 에어레이터로 재공급되며 순환될 수 있도록 하는 흡입구를 더 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 흡입구에 에어포켓 내에 포집된 공기 및 산소 압력이 외부에서 에어레이터 측으로 공급되고 있는 공기나 산소 또는 이들의 혼합압력보다 높을 경우, 상기 에어포켓에 포집된 공기 및 산소가 에어레이터 측에 자동 공급되도록 하는 체크밸브를 더 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유기물 산화조의 상면에 구비된 맨홀은 악취 및 이상 거품이 외부로 배출되는 것을 방지하기 위해 뚜껑을 통해 밀폐시킨 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치에 의하면, 가축분뇨 처리장치(또는 시설) 중 유기물 산화조 내에 SS측정장치와 에어레이터를 설치함은 물론 상기 에어레이터에 공기공급장치와 산소공급장치를 병렬로 연결하여 제어반에서 통상시 상기 SS측정장치를 통해 침전조에서 충분히 고액분리된 다음 유기물 산화조로 유입되고 있는 가축분뇨의 부유물질 농도를 실시간으로 검출하여 정해진 설계 농도와 상호 비교한 후 그 결과에 따라 산소와 공기의 공급량을 자동제어할 수 있도록 함으로써 산소를 이용하여 가축분뇨를 안정적으로 산화 및 발효시켜 최적의 액비화를 수행할 수 있다.

또, 콘크리트 구조물로 성형하는 유기물 산화조의 상부는 가스분뇨가 공기 및 산소와 반응진행시 발생하는 악취를 포함하여 이상 거품이 발생하여도 외부로 배출되지 않도록 밀폐시킴은 물론 침전조와 유기물 산화조 사이 및 상기 유기물 산화조와 액비화조 사이의 벽 상방부에 가축분뇨의 반출관로로 역 U자 관을 설치하여 침전조에서 전처리된 가축분뇨의 상등수가 역 U관을 통해 유기물 산화조 측으로 연속해서 자동 유입될 수 있도록 함으로써 유기물 산화조 내에서 산소를 이용하여 완벽히 산화시켜 발효 처리된 가축분뇨가 액비화조 측으로 연속해서 자동 유입되도록 할 수 있고, 또한 외부로의 악취 및 이상 거품의 유출을 차단할 수 있어 그로 인한 환경오염을 완벽히 방지할 수 있으며, 또 별도의 이송장치의 사용없이도 연속적인 반출이 가능하여 제품의 설치비 및 운용비를 대폭 줄일 수 있다.

또한, 밀폐형 콘크리트 구조물 형태를 갖는 유기물 산화조 내로 투입된 다음 가축분뇨와 반응하고 남은 산소가 가축분뇨를 통과하여 상부로 포집되는 에어포켓 부위로 노출된 공기 및 산소 공급관 중 가축분뇨의 수위에서 일정거리 떨어진 위치에는 흡입구를 설치하여 에어포켓에 포집된 산소가 다시 에어레이터로 재공급되며 순환될 수 있도록 함으로써 산소의 손실을 최대한 방지하고 최소한의 산소 공급으로 용존 능력을 극대화시켜 축산분뇨의 액비화에 따른 시간과 비용을 대폭 저감할 수 있음은 물론 고농도 가축분뇨를 최적의 상태로 액비화할 수 있다.

또, 공기 및 산소 공급관에 설치되어 있는 흡입구에 체크밸브를 더 설치하여 외부에서 공급되는 공기나 산소가 흡입구를 통해 에어포켓 측으로 역류되는 것을 완벽히 차단하고, 에어포켓 내에 포집된 산소 압력보다 외부에서 에어레이터 측으로 공급되고 있는 공기나 산소 또는 이들의 혼합압력이 낮을 경우 에어포켓에 포집된 산소가 자동으로 에어레이터 측에 공급되도록 함으로써 유기물 산화조 내 압력이 불필요하게 상승하여 발생할 수 있는 폭발 등을 미연에 방지할 수 있음은 물론 잔류 산소를 효율적으로 재활용할 수 있어 제품 자체의 상품성과 안정성 및 가축분뇨의 액비화에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명 장치의 블록 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 장치의 블록 구성도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 장치는,

가축분뇨가 이동식 수거 차량을 통해 이송되어 와 비교적 큰 이물질이 제거된 후 주입구(11)에 구비된 투입관(12)을 통해 투입되면 미세한 고형부유물을 침전시키고 고액분리된 상등수를 반출관로(90)를 통해 유기물 산화조(20)로 연속해서 제공하는 침전조(10)와; 상기 침전조(10)로부터 고액분리된 후 상등수로 유입되는 가축분뇨를 각종 유기물을 이용하여 발효 및 산화시켜 반출관로(90)를 통해 액비화조(30)로 연속해서 제공하는 유기물 산화조(20)와; 상기 유기물 산화조(20)를 통해 발효 및 산화 처리된 후 유입되는 가축분뇨에 공기방울을 투입하며 액비화시켜 주는 액비화조(30)를 포함하여 구성된 고농도 가축분뇨 처리장치에 있어서,

상기 유기물 산화조(20)의 외부에 공기공급장치(50) 및 산소공급장치(60)를 설치하고, 상기 유기물 산화조(20) 내 바닥에는 제어반(40)의 제어를 받아 작동하며 상기 공기공급장치(50) 또는 산소공급장치(60)로부터 공기 및 산소 공급관(23)을 통해 공급되는 공기 및 산소를 방울 형태로 가축분뇨 내로 고르게 분사시켜 고액분리된 가축분뇨가 효율적으로 산화되며 발효되도록 폭기시켜 하는 에어레이터(70)를 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유기물 산화조(20)의 내부에는 가축분뇨 내의 부유물질 량을 실시간으로 측정하여 제어반(40)으로 제공하는 SS측정장치(80)를 더 설치하고, 상기 공기 및 산소 공급관(23)에 각각 병렬 연결된 공기 주입관(51) 및 산소 주입관(61) 상에는 상기 제어반(40)에 의해 개폐량이 자동제어되는 공기 및 산소 공급 제어용 전자변(52)(62)을 각각 부가 설치하여, 상기 제어반(40)으로 하여금 상기 SS측정장치를 통해 실시간으로 검출되는 가축분뇨 내 부유물질 농도와 정해진 설계 농도를 상호 비교하고 그 차에 대응하여 상기 공기 및 산소 공급 제어용 전자변(52)(62)의 개폐량을 각각 자동제어하여 축산분뇨의 부유물질 농도가 정해진 설계 농도 미만을 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 침전조(10)와 유기물 산화조(20) 사이 및 상기 유기물 산화조(20)와 액비화조(30) 사이의 벽 상방부에 설치는 반출관로(90)로는,

역 U자 형상을 갖게 성형한 역 U자 관을 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유기물 산화조(20) 내로 투입된 다음 가축분뇨와 반응하고 남은 공기 및 산소가 가축분뇨를 통과하여 상부로 포집되는 에어포켓(AP) 부위로 노출된 공기 및 산소 공급관(23) 중 가축분뇨의 수위에서 일정거리 떨어진 위치에는 에어포켓(AP)에 포집된 공기 및 산소가 다시 에어레이터(70)로 재공급되며 순환될 수 있도록 하는 흡입구(24)를 더 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 흡입구(24)에 에어포켓(AP) 내에 포집된 공기 및 산소 압력이 외부에서 에어레이터(70) 측으로 공급되고 있는 공기나 산소 또는 이들의 혼합압력보다 높을 경우, 상기 에어포켓(AP)에 포집된 공기 및 산소가 에어레이터(70) 측에 자동 공급되도록 하는 체크밸브(25)를 더 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유기물 산화조(20)의 상면에 구비된 맨홀(21)은 악취 및 이상 거품이 외부로 배출되는 것을 방지하기 위해 뚜껑(22)을 통해 밀폐시킨 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 크게 침전조(10)와 유기물 산화조(20) 및 액비화조(30)를 구비한 공지의 고농도 가축분뇨 처리장치 중, 상기 유기물 산화조(20) 내에 에어레이터(70)를 설치하되, 상기 유기물 산화조(20)의 외부에는 상기 에어레이터(70)와 연결되는 공기공급장치(50) 및 산소공급장치(60)를 설치하여, 공기 및 산소를 방울 형태로 가축분뇨 내로 고르게 분사시켜 고액분리된 가축분뇨가 효율적으로 산화 및 발효시킬 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 공지된 고농도 가축분뇨 처리장치의 구성요소 중 상기 침전조(10)는 상면 중앙에 형성된 주입구(11)에 소정 지름과 길이를 갖는 투입관(12)이 설치되고, 바닥면은 깔때기 형상을 갖는 것으로, 가축분뇨가 이동식 수거 차량을 통해 이송되어 온 다음 비교적 큰 이물질이 제거된 후 상기 주입구(11)에 구비된 투입관(12)을 통해 투입되면 장기간동안 미세한 고형부유물은 침전시키는 전처리과정을 통해 고액분리되어 상부 측으로 부상되는 상등수를 반출관로(90)를 통해 유기물 산화조(20)로 연속해서 제공하는 기능을 수행한다.

또, 상기 유기물 산화조(20)는 기본적으로 상기 침전조(10)로부터 고액분리된 후 상등수로 유입되는 가축분뇨를 각종 유기물과 외부에서 공급되는 공기 등을 이용하여 장기간동안 호기성 발효 및 산화시킨 다음 반출관로(90)를 통해 액비화조(30)로 연속해서 제공하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 액비화조(30)는 상기 유기물 산화조(20)를 통해 발효 및 산화 처리된 후 유입되는 가축분뇨에 공기방울을 장기간동안 계속해서 투입하며 액비화시켜 주는 기능을 수행한다.

한편, 본 발명에서는 상기와 같은 구성 및 기능을 갖는 상기 유기물 산화조(20)의 외부에 별도의 공기공급장치(50) 및 산소공급장치(60)를 설치하고, 내부 바닥에는 공기 및 산소 공급관(23)을 통해 공기공급장치(50) 및 산소공급장치(60)와 연결된 상태를 갖고 제어반(40)의 제어를 받아 작동하는 에어레이터(70)를 설치한 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 상기 에어레이터(70)는 상기 유기물 산화조(20) 내 바닥에 설치된 상태에서 상기 제어반(40)의 제어를 받아 작동하며 상기 유기물 산화조(20) 내에 유입되어 있는 가축분뇨에 상기 공기공급장치(50) 또는 산소공급장치(60)로부터 공기 및 산소 공급관(23)을 통해 공급되는 공기 및 산소를 방울 형태로 고르게 분사 및 폭기시켜 줄 수 있으므로 고액분리된 가축분뇨가 상기 유기물 산화조(20) 내에서 효율적으로 산화하며 발효되게 된다.

또한, 본 발명에서는 상기 유기물 산화조(20)의 내부에 SS측정장치(80)를 더 설치하여 가축분뇨 내에 포함되어 있는 부유물질의 량을 실시간으로 측정하여 제어반(40)으로 제공할 수 있도록 하고, 또 상기 공기 및 산소 공급관(23)에 각각 병렬 연결된 형태를 갖는 공기 주입관(51) 및 산소 주입관(61) 상에는 상기 제어반(40)에 의해 개폐량이 자동제어되는 공기 및 산소 공급 제어용 전자변(52)(62)을 각각 부가 설치한 것을 또 다른 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 상기 제어반(40)에서는 통상시 상기 SS측정장치(80)를 통해 실시간으로 검출되는 가축분뇨 내 부유물질 농도가 정해진 설계 농도(예를 들어 20,000ppm)이상인지 상호 비교하여, 만약 가축분뇨 내 부유물질 농도가 설계 농도 미만이면 산소 공급 제어용 전자변(62)은 완전히 닫고, 공기 공급 제어용 전자변(52)은 최대한 열어 공기공급장치(50)에서 배출되는 공기만 공기 및 산소 공급관(23)과 에어레이터(70)를 통해 유기물 산화조(20) 내의 축산분뇨로 분사되도록 제어한다.

그러나, 상기 제어반(40)에서 판단한 결과, 상기 SS측정장치(80)를 통해 실시간으로 검출되는 가축분뇨 내 부유물질 농도가 정해진 설계 농도보다 높으면 그 차를 구하고, 그 차에 대응하여 상기 공기 주입관(51)에 설치되어 있는 공기 공급 제어용 전자변(52)의 개폐량은 줄이고, 상기 산소 주입관(61)에 설치되어 있는 산소 공급 제어용 전자변(62)은 상기와 반대로 농도 차에 대응하는 만큼 열어주어 에어레이터(70)를 통해 유기물 산화조(20) 내의 축산분뇨로 분사되는 공기 내에 상기 산소 공급 제어용 전자변(62)의 개폐량에 대응하는 량만큼 산소가 혼합된 형태를 갖도록 자동 제어한다.

따라서, 상기 유기물 산화조(20) 내 축산분뇨 부유물질 농도는 산소의 공급량에 대응하여 항상 정해진 설계 농도 미만을 유지하게 될 뿐만 아니라 최소한의 산소 공급으로 용존 능력을 극대화시킬 수 있으므로 전처리 및 고액분리된 가축분뇨를 상기 유기물 산화조(20) 내에서 보다 안정적으로 산화를 통해 발효시킬 수 있으므로 유기물의 산화 및 발효효과를 증대시켜 줄 수 있어 축산분뇨를 최적 상태로 액비화시킬 수 있다.

또, 본 발명에서는 상기 침전조(10)와 유기물 산화조(20) 사이 및 상기 유기물 산화조(20)와 액비화조(30) 사이의 벽 상방부에 설치는 반출관로(90)로 소정지름을 갖는 파이프를 역 U자 형상을 갖게 절곡 성형한 역 U자 관을 설치하여 줌으로써 별도의 이송장치의 사용 없이도 가축분뇨를 상기 침전조(10)에서 유기물 산화조(20)로 또는 상기 유기물 산화조(20)에서 액비화조(30)로 연속해서 원활히 반출할 수 있어 제품의 설치비 및 운용비를 대폭 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 유기물 산화조(20)의 상면에 구비된 맨홀(21)을 고무링 등과 같은 밀폐수단을 구비한 뚜껑(22)을 착탈 가능하게 설치하는 방식을 통해 완벽히 밀폐시켜 줌으로써 상기 유기물 산화조(20) 내에서 산화하며 발효 처리된 가축분뇨의 유입량 증가에 대응하여 전술한 역 U자 관을 통해 액비화조(30) 측으로 연속해서 자동 유입시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 유기물 산화조(20) 내에서 발효 및 산회되는 과정에서 발생하는 악취를 포함하여 이상 거품 등이 외부로 유출되는 것을 완벽히 차단할 수 있어 악취 및 이상 거품 등으로 인한 환경오염 발생을 완벽히 방지할 수 있다.

한편, 상기 유기물 산화조(20) 내의 가축분뇨 내로 에어레이터(70)를 통해 공기 및 산소를 분사시켜 주면 대부분의 공기 및 산소가 가축분뇨 및 유기물들과 반응하여 없어지나 일부는 가축분뇨를 뚫고 상부로 올라가 가스분뇨 수면 위에서 에어포켓(AP)이 형성되는데, 이와 같이 에어포켓(AP)에 포집된 산소 등을 그대로 둘 경우 유기물 산화조(20) 내 압력이 상승하여 폭발 등을 발생할 우려가 있고, 그렇다고 이를 외부로 배출할 경우 악취발생원인으로 작용할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 유기물 산화조(20) 내에서 에어포켓(AP) 부위로 노출되어 있는 공기 및 산소 공급관(23) 중 가축분뇨의 수위에서 일정거리 떨어진 위치(즉, 이상 거품 등이 발생하더라도 이 거품이 직접으로 접촉되지 않을 정도의 위치)에 흡입구(24)를 더 설치하여, 축산분뇨와 반응하고 남아 에어포켓(AP)에 포집된 산소 등이 상기 흡입구(24)를 통해 공기 및 산소 공급관(23) 내로 유입된 다음 에어레이터(70) 측으로 재공급되는 과정을 반복 순환되도록 하였다.

이와 같이 가축분뇨 수위에서 일정거리 떨어진 위치의 공기 및 산소 공급관(23) 상에 흡입구(24)를 설치하여 축산분뇨와 반응하고 남아 에어포켓(AP)에 포집된 산소 등을 계속해서 재활용할 수 있으므로 밀폐된 상태의 유기물 산화조(20) 내로 공급시킨 고가의 산소 손실을 완벽히 방지할 수 있음은 최소한의 산소를 이용하여 유기물을 반복 산화시킬 수 있으므로 산소 자동공급 기능을 갖는 유기물 산화조(20)를 구비한 고농도 가축분뇨 처리장치를 이용하여 축산분뇨를 액비화함에 따른 시간과 비용을 대폭 저감할 수 있고, 특히 고농도 가축분뇨를 최적의 상태로 지속해서 액비화할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에서는 상기 흡입구(24)에 체크밸브(25)를 더 설치하여 상기 에어포켓(AP) 내에 포집된 공기 및 산소 압력이 일정압력 즉, 외부에서 에어레이터(70) 측으로 공급되고 있는 공기나 산소 또는 이들의 혼합압력보다 높을 경우, 상기 에어포켓(AP)에 포집된 공기 및 산소가 상기 체크밸브(25)와 흡입구(24)를 통해 공기 및 산소 공급관(23) 내로 유입된 다음 에어레이터(70) 측으로 자동 공급되도록 하였다.

따라서, 상기 유기물 산화조(20) 내 압력이 불필요하게 상승하여 발생할 수 있는 폭발 등을 미연에 방지할 수 있음은 물론 잔류 산소를 효율적으로 재활용할 수 있어 제품 자체의 상품성과 안정성 및 가축분뇨의 액비화에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

10 : 침전조
11 : 주입구 12 : 투입관
20 : 유기물 산화조
21 : 맨홀 22 : 뚜껑
23 : 공기 및 산소 공급관 24 : 흡입구
25 : 체크밸브
30 : 액비화조
40 : 제어반
50 : 공기공급장치
51 : 공기 주입관 52 : 공기 공급 제어용 전자변
60 : 산소공급장치
61 : 산소 주입관 62 : 산소 공급 제어용 전자변
70 : 에어레이터
80 : SS측정장치
90 : 반출관로

Claims (6)

1. 가축분뇨가 이동식 수거 차량을 통해 이송되어 와 비교적 큰 이물질이 제거된 후 주입구에 구비된 투입관을 통해 투입되면 미세한 고형부유물을 침전시키고 고액분리된 상등수를 반출관로를 통해 유기물 산화조로 연속해서 제공하는 침전조와; 상기 침전조로부터 고액분리된 후 상등수로 유입되는 가축분뇨를 각종 유기물을 이용하여 발효 및 산화시켜 반출관로를 통해 액비화조로 연속해서 제공하는 유기물 산화조와; 상기 유기물 산화조를 통해 발효 및 산화 처리된 후 유입되는 가축분뇨를 액비화시켜 주는 액비화조를 포함하는 고농도 가축분뇨 처리장치에 있어서,
   상기 유기물 산화조의 외부에 공기공급장치 및 산소공급장치를 설치하고, 상기 유기물 산화조 내 바닥에는 제어반의 제어를 받아 작동하며 상기 공기공급장치 또는 산소공급장치로부터 공기 및 산소 공급관을 통해 공급되는 공기 및 산소를 방울 형태로 가축분뇨 내로 고르게 분사시켜 주는 에어레이터를 설치하며,
   상기 유기물 산화조의 내부에는 가축분뇨 내의 부유물질 량을 실시간으로 측정하여 제어반으로 제공하는 SS측정장치를 설치하고, 상기 공기 및 산소 공급관에 각각 병렬 연결된 공기 주입관 및 산소 주입관 상에는 상기 제어반에 의해 개폐량이 자동제어되는 공기 및 산소 공급 제어용 전자변을 각각 설치하여, 상기 제어반으로 하여금 상기 SS측정장치를 통해 실시간으로 검출되는 가축분뇨 내 부유물질 농도와 정해진 설계 농도를 상호 비교하고 그 차에 대응하여 상기 공기 및 산소 공급 제어용 전자변의 개폐량을 각각 자동제어하여 축산분뇨의 부유물질 농도가 정해진 설계 농도 미만을 유지하도록 하며,
   상기 침전조와 유기물 산화조 사이 및 상기 유기물 산화조와 액비화조 사이의 벽 상방부에 설치는 반출관로로는, 역 U자 형상을 갖게 성형한 역 U자 관을 설치하고,
   상기 유기물 산화조 내로 투입된 다음 가축분뇨와 반응하고 남은 공기 및 산소가 가축분뇨를 통과하여 상부로 포집되는 에어포켓 부위로 노출된 공기 및 산소 공급관 중 가축분뇨의 수위에서 일정거리 떨어진 위치에는 에어포켓에 포집된 공기 및 산소가 다시 에어레이터로 재공급되며 순환될 수 있도록 하는 흡입구를 설치하되, 상기 흡입구에 에어포켓 내에 포집된 공기 및 산소 압력이 외부에서 에어레이터 측으로 공급되고 있는 공기나 산소 또는 이들의 혼합압력보다 높을 경우, 상기 에어포켓에 포집된 공기 및 산소가 에어레이터 측에 자동 공급되도록 하는 체크밸브를 설치하며,
   상기 유기물 산화조의 상면에 구비된 맨홀은 악취 및 이상 거품이 외부로 배출되는 것을 방지하기 위해 뚜껑을 통해 밀폐시킨 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치.
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