KR101510176B1 - 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면,
상부가 개방된 함체 구조를 가지며 내부에 퇴비 원료를 투입하여 발효 숙성시키는 퇴비사;
상기 퇴비사 내부에 장착된 암모니아 농도 센서 및 황화수소 센서;
상기 암모니아 농도 센서 및 황화수소 센서로부터 암모니아 농도 신호 및 황화수소 농도 신호를 입력받고 상기 퇴비사에 공기를 공급하거나, 또는 상기 퇴비사 내의 가스를 배출하도록 제어신호를 발생시키는 제어장치;
상기 퇴비사에 공기를 공급하거나 상기 퇴비사 내의 가스를 흡입하도록 공기압을 형성시키는 블로어 장치;
상기 퇴비사로부터 배출된 가스 및 침출수를 저장하는 침출수 저장조;
를 포함하며;
상기 제어장치는 상기 암모니아 농도 신호 및 황화수소 농도 신호가 일정범위 농도 이하에서 상기 블로어 장치가 상기 퇴비사에 공기노즐배관을 통하여 공기를 주입하는 공기 공급 주기로 제어하고, 상기 암모니아 농도 신호 및 황화수소 농도 신호가 일정범위 농도를 초과하게 되면, 상기 블로어 장치가 상기 퇴비사에서 상기 공기노즐배관을 통하여 가스를 배출시키는 가스 배출주기로 제어하는 것을 특징으로 하는 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템이 제공된다.

Description

악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템{AUTO AERATION COMPOSTING SYSTEM BY ODOR CONCENTRATION}

본 발명은 퇴비화의 진행 과정에서 발생되는 악취를 줄여줄 수 있는 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식변환 퇴비화 시스템에 관한 것이다

일반적으로 퇴비(堆肥, compost)는 짚·잡초·낙엽 등을 퇴적하여 부숙(腐熟)시킨 것으로써 부산물 비료의 일종으로 분류한다.

이러한 퇴비는 두엄이라고도 하고, 농가에서는 마당에 짚 등을 퇴적하여 물을 끼얹거나 석회질소 등의 질소질 비료를 가해 준다. 그러면 발효 부숙이 빠르고 양질의 퇴비가 된다. 또한, 퇴비를 만들 때 간단한 움막을 지어 그 속에 쌓아 두면, 비를 그대로 맞게 하는 것보다 질소나 칼륨의 유실이 적어 좋은 퇴비를 만들 수 있다.

퇴비의 비료성분은 재료, 만드는 방법, 부숙 정도, 첨가물의 유무 등에 따라 매우 다르나, 보통 수분 55~80%, 질소 0.2~0.5%, 인산 0.2~0.5%, 칼륨 0.4~1.5% 정도이며, 질소와 칼륨의 비효(肥效)가 크다. 질소는 유기태(有機態)인 것이 많고 흙속에서 서서히 분해하므로 작물에는 지효성(遲效性)이 좋은 질소비료가 된다. 퇴비 속에 있는 유기물은 흙속에서 미생물의 작용에 의해 부식으로 변해간다.

부식원(腐植源)으로서의 퇴비는 흙의 보수성(保水性)이 증가되고 흙의 물리성을 좋게 하며, 흙을 경운하기 쉽게 만드는 등 여러 가지 효과가 있다. 또한 흙의 흡비력(吸肥力)을 증가시키고 흙의 산성화를 저지하는 힘을 크게 하는 등, 흙의 화학성 개량에도 도움이 된다.

또한, 이러한 퇴비는 충분히 발효되지 않으면 살포과정이나 살포 후에도 악취가 발생하게 된다,

퇴비의 진행과정에 발생되는 주요 악취 화합물은 암모니아 및 메틸머캅탄, 디이메틸설파이드 등의 황 화합물류이며, 사람의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새가 발생되며, 눈, 코, 호흡기, 두통, 구역질, 어리러움증, 재채기, 가슴통증, 소화불량, 호흡곤란, 스트레스 및 기분저하 등의 증상이 발생할 수 있다.

또한, 최근 농촌의 지역 경제 활성화를 위하여 농촌 지역별로 농?축산업을 이용한 관광단지화를 추진하고 있으나, 퇴비사에 의한 악취에 의하여 관광객이 식당에서 떠나게 됨으로 인하여 지역경제의 침제 및 주민들 간의 갈등이 심화되고 있는 실정이다.

이러한 악취 제거를 위한 탈취시설들에 대한 연구와 많은 탈취장치 들이 출시되고 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2003-0082538호에서는 바이오 필터 장치를 장착하여 퇴비의 발효 진행시 발생되는 악취를 제거하는 방법이 소개되고 있다.

이러한 탈취장치 및 시설들은 대부분 큰 공장 규모로 운용되는 대형 퇴비 공장 등에 적용되고 있으며, 일반적으로 농촌에 설치된 퇴비사들은 영세한 자본에 의한 손익 구조상 이렇게 많은 자본이 투자되는 탈취시설 및 장치가 설치될 수 없는 실정이다.

따라서, 기존 농촌에서 사용되고 있는 퇴비사에 많은 자본이 투자되는 탈취시설을 설치하지 않고도 악취를 저감할 수 있는 경제적인 퇴비화 시스템이 요구된다.

대한민국 공개 특허공보 2003-0085328[퇴비 바이오필터 및 그를 이용한 악취가스의 제거방법]

본 발명은 과제는 퇴비화 과정에서 공기를 공급하는 공기공급장치를 변환하여 퇴비화의 진행 과정에서 발생되는 악취를 줄여줄 수 있는 경제적인 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템을 제공하는 것에 있다.

또한 악취 센서를 이용하여 악취를 실시간으로 측정하고 악취 가스가 일정 농도 이상이 감지되면, 공기 공급 라인을 가스 흡입 기능으로 변경하도록 제어하여, 하나의 공기 공급 라인을 이용하여 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 간단하면서 경제적인 공기 공급방식변환 퇴비화 시스템을 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 가축분 퇴비의 퇴비화 과정에서 발생하는 암모니아를 포집하여 그 용존수를 퇴비에 재활용함으로써 악취를 줄이고 퇴비의 질소 영양소를 제공할 수 있는 퇴비화시스템을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면,

상부가 개방된 함체 구조를 가지며 내부에 퇴비 원료를 투입하여 발효 숙성시키는 퇴비사; 상기 퇴비사 내부에 장착된 암모니아 농도 센서 및 황화수소 센서; 상기 암모니아 농도 센서 및 황화수소 센서로부터 암모니아 농도 신호 및 황화수소 농도 신호를 입력받고 상기 퇴비사에 공기를 공급하거나, 또는 상기 퇴비사 내의 가스를 배출하도록 제어신호를 발생시키는 제어장치; 상기 퇴비사에 공기를 공급하거나 상기 퇴비사 내의 가스를 흡입하도록 공기압을 형성시키는 블로어 장치; 상기 퇴비사로부터 배출된 가스 및 침출수를 저장하는 침출수 저장조; 를 포함하며;

상기 제어장치는 상기 암모니아 농도 신호 및 황화수소 농도가 일정범위 이하에서 상기 블로어 장치가 상기 퇴비사에 공기 노즐 배관을 통하여 공기를 주입하도록 공기 공급 주기로 제어하고, 상기 암모니아 농도 신호 및 황화수소 농도가 일정범위를 초과하게 되면, 상기 블로어 장치가 상기 퇴비사에서 상기 공기노즐배관을 통하여 가스를 배출시키도록 가스 배출 주기로 제어하는 것을 특징으로 하는 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템이 제공된다.

또한, 상기 퇴비사 내부에 장착된 수분 함량 센서를 더 포함하며; 상기 제어 장치는 수분 함량 센서로부터 입력된 신호에 의하여 상기 퇴비사의 퇴비의 수분 함량이 일정 범위 미만인 것이 감지되면 상기 침출수 저장조에 저장된 침출수를 상기 퇴비사 상부로 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어장치는 상기 황화수소 농도가 1[mg L-1], 상기 암모니아 가스 농도가 20[mg L-1] 범위 이하에서는 공기 공급주기로 제어하고, 상기 황화수소 농도가 1[mg L-1], 상기 암모니아 가스 농도가 20[mg L-1]를 초과하게 되면, 가스 배출주기로 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 퇴비사의 퇴비의 수분 함량이 50% 미만인 것이 감지되면 상기 침출수 저장조에 저장된 침출수를 상기 퇴비사 상부로 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 블로어 장치의 공기 흡입구에 각각 연결된 외부 공기 밸브 및 가스 흡입 밸브; 상기 블로어 장치의 공기 토출구에 각각 연결된 공기 공급 밸브 및 가스 배출 밸브; 상기 퇴비사 내부의 하부에 장착된 상기 공기 노즐 배관; 상기 공기 노즐 배관이 상기 공기 공급 밸브와 연결되는 공기 공급 배관; 상기 공기 노즐 배관이 상기 가스 흡입 밸브와 연결되는 바이패스 배관; 상기 침출수 저장조 내의 산기관과 상기 가스 배출 밸브와 연결되는 가스 배출 배관;

을 포함하며, 상기 제어장치는 상기 공기 공급 주기에 상기 외부 공기 밸브 및 상기 공기 공급 밸브는 개방하고 상기 가스 흡입 밸브 및 상기 가스 배출 밸브는 폐쇄되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 블로어 장치의 공기 흡입구에 각각 연결된 외부 공기 밸브 및 가스 흡입 밸브; 상기 블로어 장치의 공기 토출구에 각각 연결된 공기 공급 밸브 및 가스 배출 밸브; 상기 퇴비사 내부의 하부에 장착된 상기 공기 노즐 배관; 상기 공기 노즐배관이 상기 공기 공급 밸브와 연결되는 공기 공급 배관; 상기 공기 노즐 배관이 상기 가스 흡입 밸브와 연결되는 바이패스 배관; 상기 침출수 저장조 내의 산기관과 상기 가스 배출 밸브와 연결되는 가스 배출 배관; 을 포함하며, 상기 제어장치는 상기 가스 배출 주기에 상기 외부 공기 밸브 및 상기 공기 공급 밸브는 폐쇄하고 상기 가스 흡입 밸브 및 상기 가스 배출 밸브는 개방되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기 공급 주기시 공기 주입량은 400 ~ 600L/min인 것을 특징으로 한다.

또 다른 실시 예에서는 상기 공기 공급 주기시 공기 주입량은 600L/min인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기 공급 주기시 30분 가동 시간 및 30분 휴지 시간을 번갈아 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 퇴비화 과정에서 사용되는 공기를 공급하는 공기공급장치인 기존의 송풍시설을 활용하여 유해 가스를 흡입하여 악취를 저감할 수 있기 때문에 간단하고 적은 경비로 시설할 수 있으며, 경제적으로 악취를 저감할 수 있는 퇴비화 시설을 설치할 수 있다

본 발명의 일 실시 예에 의한 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템은 암모니아, 황화수소 농도가 상승함에 따라 발생되는 악취를 저감하므로써, 주변 민가로부터의 민원 방지나 작업자의 건강에 이로운 효과를 줄 수 있다.

또한, 본 발명에 일 실시 예에 따르면, 암모니아 등에 의한 악취 가스를 침출수 내에 수용하고 이 침출수를 퇴비화 과정의 수분 조절에 재활용함으로써 퇴비의 질소 영양화를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 악취저감장치를 가진 퇴비화 시스템의 개요를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어장치의 내부 블록도 이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

참고로, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 구성 요소를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

퇴비에 포함된 가축분은 초기에 암모니아가스(NH3), 아황산가스(SO2)를 비롯하여 각종 지방산과 유기산, 함유황기 성분 등의 발생으로 악취가 발생되는데 이 중 주요 악취성분인 암모니아는 식물의 3대 영양소인 질소가 주성분으로 가스로 휘산되면 결국 질소가 손실되게 된다.

공기 중에는 질소(N2)가 78% 정도 존재하지만 식물은 이 질소를 직접 이용하지 못하고 토양으로부터 암모늄(NH4+)이나 질산(NO3-)의 형태로 흡수한다. 공기중의 유리질소는 토양중의 미생물에 의해 고정되고 이 고정된 질소는 식물체에 의하여 흡수 이용되며 탄수화물에서 유도된 유기물질과 결합하여 아미노산, 핵산 및 그 밖의 함유질소 유기물을 합성한다(질소동화작용).

그리고 죽은 동식물의 잔유물이 토양 중에 환원되어 토양미생물에 의해 암모니아로 분해된다(암모니아화 작용).

이렇게 생성된 암모니아는 산소의 공급이 충분한 환경에서는 질산화 작용에 의해 질산으로 산화되며, 퇴비화 과정에서 퇴비에 질소를 공급하는 요소가 되기도 한다.

또한, 퇴비화 과정에서 충분히 발효되지 않으면 위와 같은 질소가 함유된 암모니아 가스가 공기 중으로 달아나게 되고 또한 악취가 발생하게 된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 퇴비화 시스템의 개요를 도시한 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 퇴비화 시스템은, 퇴비사(10), 제어장치(40) 공기 순환 장치, 침출수 저장조(20)를 포함한다.

공기 순환 장치는 블로어 장치(30), 공기 배관(14, 16, 18), 밸브류(V1 ~V4)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제어장치(40)는 황화수소 센서와 암모니아 센서로부터 측정된 신호에 의한 가스 농도가 일정 기준 이하에서는 상기 퇴비사(10) 내부에 공기를 주입하는 공기 공급 주기로 제어하고, 황화수소 센서와 암모니아 센서로부터 가스 농도가 일정 기준을 초과한 것으로 감지된 때에는 상기 퇴비사(10) 내부의 가스를 침출수 저장조(20)로 배출하는 가스 배출 주기로 제어한다.

제어장치(40)는 블로어 장치(30)의 기동 및 휴지를 제어하며, 공기 밸브류(V1 ~ V4)를 제어하여 퇴비사(10) 내에 공기 노즐 배관(19)을 통하여 공기를 주입하거나, 또는 퇴비사(10) 내의 악취 가스를 동일한 상기 공기 노즐 배관(19)을 이용하여 배출하도록 제어한다.

본 발명의 일 실시 예에서 공기를 주입하는 블로어 장치(30)는 공기를 압축하여 압축된 압력으로 공기를 공급하는 공기 압축기(air compressor)가 사용될 수 있다.

퇴비사(10)는 가축분이 포함된 퇴비를 최소한 35일 이상 숙성하여 발효 부숙시키는 장치이며 사방이 밀폐되고 상부가 개방된 함체 구조를 가진다.

가축분을 포함한 퇴비를 효율적으로 숙성시켜서 자원화하기 위하여 적당한 수분 함량과 또한 충분한 공기를 주입하여야 한다.

[표 1]은 가축분에 대하여 공기를 주입하였을 때, 공기주입량에 따른 평균 배출가스농도를 나타낸다.

공기 주입량 별 암모니아 및 황 화합물 가스의 평균 배출농도

공기주입량 (L/분/톤-건물)	암모니아가스 (mg/L)	황 화합물 가스(mg/L)
		황화수소	메칠머캅탄	에칠머캅탄
100	1,474	9.96	3.07	2.91
200	1,711	0.04	1.07	0.74
400	1,706	미검출	미검출	0.01
600	700	미검출	미검출

[표 1]을 참조하면 공기 주입량이 많아질수록 암모니아 및 황 화합물 가스의 배출농도는 대체로 감소되는 것을 알 수 있다.

즉, 공기 주입량이 많아질수록 암모니아 및 황 화합물 가스의 배출농도는 감소하는 경향을 갖는다.

또한, 400[L/min] 이상에서는 황 화합물 가스가 거의 검출이 되지 않은 점을 고려하면 적정 공기 주입량은 400 ~ 600L/min 범위가 적정 주입량으로 나타내었다.

특히 1분에 건물 톤당 600[L]의 공기주입량 처리에서는 암모니아 배출농도가 다른 처리에 비하여 53 ~ 59% 정도로 경감되었으며, 인축에 극히 유해한 황 화합물(황화수소, 메칠멀캅탄 및 에칠멀캅탄) 가스는 전혀 배출되지 않은 결과를 보였다.

[표 2]는 수분 함유율이 55 ~ 65%를 유지하고 통풍량 600L/min에서 주기 시간 별로 지속적으로 공기를 공급하였을 때, 배출가스의 농도 변화를 나타낸다.

공기 주입 시간 주기별 암모니아 및 황 화합물 가스의 평균배출농도

공기주입 주기시간(분)	암모니아 가스(mg/L)	황 화합물 가스(mg/ L)
		황화수소	메칠머캅탄	에칠머캅탄
연속	273	미검출	미검출	미검출
30	289	미검출	미검출	미검출
60	353	미검출	미검출	미검출
90	428	미검출	미검출	미검출

[표 2]를 참조하면, 30분 주기로 공기를 주입하였을 때(이하 '30분 주기 처리'의 암모니아 평균 배출농도는 연속적으로 공기를 주입하였을 때와 거의 유사한 농도 수준을 나타낸다.

또한 30분 주기 처리(30분 가동, 30분 휴지)는 각각 60분 및 90분 주기 처리에 비해서 각각 22%, 48% 감소하는 것을 나타낸다.

따라서 30분 주기처리 또는 30분보다 짧은 주기 시간으로 공기를 주입하였을 때는 연속적으로 공기를 주입하였을 때에 비하여 에너지는 절감되면서, 연속적일 때와 유사한 악취 경감 효과를 가질 수 있게 됨을 알 수 있다.

즉, [표 2]를 참조하면 30분 이내의 주기로 공기를 주입하는 공기 주입방법을 이용하게 되면 연속적 주입처리 대비 약 50%의 전기에너지를 절약하면서도 유사한 효과를 도출할 수 있어서 경제적이다.

또한, 30분 이내의 주기로 공기를 주입하는 공기 공급 주기인 10분, 15분 20분 이내의 공기 공급 주기에서도 30분 공기 공급 주기와 유사한 효과를 가지게 되는바, 30분 이내의 주기적 공기 공급 주기와 30분 공기 공급 주기를 필요에 따라 치환하여 사용될 수 있다.

공기 주입량이 많을수록 악취 및 유해가스의 배출농도는 감소할 것이나, 어느 정도 범위에서는 더 이상 암모니아 가스의 배출 농도가 포화 상태가 되어 다 이상 감소되지 않으며, 이에 따라 주변에 악취가 확산되어 환경오염을 유발할 수 있게 된다.

이에 대하여 악취 가스를 배출시키고 다시 공기를 주입하게 되면 퇴비사(10) 내의 악취 농도를 상당히 줄어들게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 실험 결과에 의하면, 황화수소 농도 1[mg L-1], 암모니아 가스 농도가 20[mg L-1] 를 초과하게 되면, 악취가 외부로 확산되는 경향이 심하게 되고 외부에서 느끼는 냄새에 대한 혐오감이 크게 된다.

따라서 퇴비사(10) 내의 악취 농도도 이 이하로 줄일 필요가 있게 된다.

본 발명의 일 실시 예에서는, 가스 농도가 일정 범위를 초과한 경우에서는 악취 가스를 일정 농도 이하를 유지하도록 배출한 후, 다시 공기를 주입하게 함으로써, 악취 가스가 주변에 확산되는 것을 방지하여 환경 오염을 줄일 수 있는 퇴비화 시스템을 채택하였다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 퇴비사(10)에는 제어장치(40)가 장착되며, 퇴비사(10) 내부에는 암모니아 센서와 황화수소 센서 및 수분 함량 측정 센서가 장착된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 제어장치(40)에서, 황화수소 센서와 암모니아 센서로부터 가스 농도가 일정 기준 이하로 신호가 감지될 때에는, 블로어 장치(30)를 이용하여 상기 퇴비사(10) 내부에 공기를 주입하여 부숙 진행이 원활하게 진행되도록 하고, 가스 농도가 일정 범위를 초과한 경우로 감지될 때에는 악취 가스를 일정 농도 이하를 유지할 때까지 상기 블로어 장치(30)를 이용하여 상기 퇴비사(10) 내부의 가스를 침출수 저장조(20)로 배출하도록 제어된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 황화수소 농도 1[mg L-1], 암모니아 가스 농도가 20[mg L-1] 를 초과하게 되면, 악취가 외부로 확산되는 경향이 심하게 되고 외부에서 느끼는 냄새에 대한 혐오감이 크게 된다.

본 발명의 일 실시 예에서는 상기 제어장치에 입력되는 센서 신호 중에서 황화수소 농도 1[mg L-1], 암모니아 가스 농도 20[mg L-1] 중 어느 하나가 이 기준치가 초과하는 것으로 검출이 되면 제어장치(40)에서 상기 공기 공급 주기를 가스 배출 주기로 변경하도록 제어된다.

예를 들면, 제어장치(40)는 상기 암모니아 농도 신호 및 황화수소 농도 신호가 황화수소 농도 1[mg L-1], 암모니아 가스 농도 20[mg L-1] 이하에서 상기 블로어 장치(30)에 의하여 공기 노즐 배관(19)을 통하여 상기 퇴비사(10)에 공기가 주입되는 공기 공급 주기로 제어한다.

또한, 상기 암모니아 농도 신호 및 황화수소 농도 신호 중 황화수소 농도 1[mg L-1], 암모니아 가스 농도 20[mg L-1]를 어느 하나가 초과하게 되면, 상기 블로어 장치(30)의 압력으로, 상기 공기 노즐 배관(19)을 통하여 상기 퇴비사(10) 내의 가스가 배출되는 가스 배출 주기로 제어하게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어장치(40)의 내부 블록도 이다.

도 2를 참조하면, 제어장치의 제어부(50)는 퇴비사(10) 내부에 장착된 황화수소 농도 센서로부터 황화수소 농도 신호(51)를 입력받는다. 또한, 퇴비사(10) 내부에 장착된 암모니아 농도 센서로부터 암모니아 농도 신호(52)를 입력받으며, 퇴비사(10) 내부에 장착된 수분 함량 센서로부터 퇴비의 수분 함량 신호(53)를 입력 받는다.

제어부(50)는 입력 저장된 제어조건에 따라 블로어 장치(30)의 가동 및 휴지를 제어하는 블로어 장치 제어 신호(55)를 출력하게 된다.

또한, 제어부(50)는 상기 황화수소 농도 신호(51) 및 암모니아 농도 신호(52)에 의해 입력 저장된 제어조건에 따라 밸브류(V1 ~ V4)를 제어하는 에어 밸브 제어 신호(54)를 출력하게 된다.

또한, 제어부(50)는 상기 수분 함량 신호(53)에 의해 입력 저장된 제어조건에 따라 침출수 펌프(60)의 가동 및 휴지를 제어하는 침출수 펌프 제어 신호(56)를 출력하게 된다.

본 발명의 일 실시 예에서 공기를 주입하는 블로어 장치(30)는 공기를 압축하여 압축된 압력으로 공기를 공급하는 공기 압축기(air compressor)가 사용될 수 있다.

상기 제어장치(40)는 황화수소 농도 1[mg/L], 암모니아 가스 농도가 20[mg /L] 이하인 경우에는 공기 공급 주기로 제어한다.

또한 상기 제어장치(40)는 공기 공급 주기에서는 30분 주기로 공기가 주입되도록 상기 블로어 장치(30), 공기 공급 밸브 및 외부 공기 밸브(V1 ~ V2)를 제어한다.

공기 공급 주기에서는 블로어 장치(30)의 공기 토출구(12)에 연결된 공기 공급 배관(18)을 통하여 공기 노즐 배관(19)으로 공기가 공급된다.

상기 공기 노즐 배관(19)은 퇴비사(10)의 내부의 하부에 설치되며, 퇴비사(10) 내부의 하부로부터 상부 측을 향하여 공기를 불어 넣게 된다.

본 발명의 일 실시 예인 도 1을 참조하면, 공기 공급 배관(18)과 블로어 장치(30)의 공기 토출구(12) 사이에 공기 공급을 제어하는 공기 공급 밸브(V1)가 연결되며, 공기 공급 배관(18)과 공기 노즐 배관(19)을 통하여 퇴비사(10) 내부로 공기를 불어 넣어 공급하게 된다.

또한, 블로어 장치(30)의 공기 흡입구(11)에는 외부 공기 흡입 배관(13)이 외부 공기 밸브(V2)를 통하여 연결된다. 외부 공기 흡입 배관(13)은 외부 공기가 흡입될 수 있도록 퇴비사(10)의 외부까지 연장 연결된다.

즉, 공기 공급 주기에서는 외부 공기가 블로어 장치(30)의 압력을 이용하여, 공기 공급 밸브(V1), 공기 공급 밸브(V1) 및 공기 노즐 배관(19)을 통하여 퇴비사(10) 내부로 공기를 공급하게 된다.

본 발명의 일 실시 예에서는 공기 공급 주기에서 공기 주입량을 400 ~ 600L/min의 범위를 갖도록 제어된다.

또한 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 암모니아가스 농도를 좀더 줄이기 위하여 공기 공급 주기에서 공기 주입량이 600[L/min]로 제어된다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 에어 밸브 류(V1 ~ V4)는 제어 장치(40)의 제어 신호에 의하여 개폐가 제어되는 전동 밸브가 채용된다.

공기 공급 주기에서 제어장치(40)는 블로어 장치(30)를 가동함과 동시에 공기 공급 밸브(V1)와 외부 공기 밸브(V2)를 개방 상태로 제어하고 나머지 가스 흡입 밸브(V2), 가스 배출 밸브(V4)는 폐쇄상태로 제어한다.

또한 공기 공급 주기에서는 30분 주기로 공기가 주입되고 휴지하는 주기가 번갈아 되도록 30분 주기별로 상기 공기 공급 밸브(V1), 외부 공기 밸브(V2)의 개방과 폐쇄 상태를 반복하여 제어될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제어장치(40)는 공기 공급 주기에서는 공기 주입 시간을 30분 간격 또는 30분보다 짧은 주기로 간헐적 간격으로 공기를 공급하도록 제어될 수 있다.

이러한 간헐적인 공기 공급 주기를 채택함으로써, 보다 효과적으로 공기를 공급하여 악취를 경감시키면서도 연속적 주입처리 대비 약 50%의 전기에너지를 절약할 수 있는 효과를 가지게 된다.

가스 배출 주기에서, 제어 장치(40)는 블로어 장치(30)를 가동한 상태(공기압을 유지한 상태)에서 공기 공급 밸브(V1)와 외부 공기 밸브(V2)는 폐쇄 상태로 제어하고, 가스 흡입 밸브(V3)와 가스 배출 밸브(V4)는 개방상태로 제어된다.

가스 배출 주기에서, 퇴비사(10) 내부의 악취 가스는 공기 노즐 배관(19)과 연결된 바이패스 배관(14)을 통하여 블로어 장치(30)의 공기 흡입구(11)로 흡입되며, 상기 흡입된 악취 가스는 블로어 장치(30)의 공기 토출구(12)로부터 가스 배출 배관(16)을 통하여 침출수 저장조(20)로 배출이 된다.

상기 바이패스 배관(14)은 공기 노즐 배관(19)과 블로어 장치(30)의 공기 흡입구(11)를 연결하는 관으로 그 중간에 가스 흡입 밸브(V3)가 장착된다.

상기 가스 배출 배관(16)은 블로어 장치(30)의 공기 토출구(12)와 침출수 저장조(20)의 산기관(21)이 연결되는 배관으로서 그 중간에 가스 배출 밸브(V4)에 의하여 연결되어 악취 가스 배출 수행이 제어된다.

가스 배출 주기에서는 블로어 장치(30)를 가동한 상태에서, 공기 공급 밸브(V1)와 외부 공기 밸브(V2)는 폐쇄 상태로 제어하고, 가스 흡입 밸브(V3)와 가스 배출 밸브(V4)는 개방상태로 제어하면, 블로어 장치(30)는 음압에 의하여 바이패스 배관(14)을 통하여 퇴비사(10) 내의 악취 가스를 흡입하여 가스 배출 배관(16)을 통하여 침출수 저장조(20)로 배출하게 된다.

즉, 가스 배출 주기에서는 퇴비사(10) 내부의 악취 가스는 공기 노즐 배관(19), 바이패스 배관(14)을 통하여 블로어 장치(30)의 공기 흡입구(11)로 흡입되며, 블로어 장치(30)의 압력을 이용하여, 공기 토출구(11), 가스 배출 밸브(V4), 가스 배출 배관(16) 및 산기관(21)을 통하여 침출수 저장조(20)의 침출수에 수용된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 퇴비화 시스템은, 암모니아, 황화수소 농도가 일정 범위가 일정 기준 초과된 것으로 감지될 때에는, 공기 공급 방식을 음압으로 전환하여 퇴비 내 악취발생 물질인 암모니아와 황화수소를 침출수 저장조(20)의 산기관(21)을 통하여 침출수 내에 수용시키는 기술적 수단을 채택함으로써, 주변으로 악취가 확산되는 것을 저감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 가스 배출 주기시 공기 노즐 배관(19)을 통하여 퇴비사(10) 내의 퇴비 하단부에서 악취 가스와 함께 퇴비사(10)에 생성되는 퇴비사 침출수까지 배출되며, 상기 퇴비사 침출수는 악취 가스와 함께 침출수 저장조(20)에 담아 보관할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 퇴비사 침출수는 가스 배출 주기일 때 배출되는 공기와 함께 산기관(20)을 통해 침출수 저장조(20)에 수용됨으로써, 퇴비사 침출수에 포함된 악취 성분이 침출수 저장조(20)에 녹아 들어가서 주변으로 배출되는 악취를 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 침출수 저장조(20)에 저장된 침출수는 퇴비의 영양화를 위하여 퇴비사(10)로 다시 유입되는 시스템을 채택하였다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 수분함유율이 55 ~ 65%를 유지할 때 암모니아 및 황 화합물의 농도가 건조한 상태에 비하여 현저하게 줄어들게 된다(표 2 참조).

따라서 퇴비의 수분 함유율이 50% 이상 유지되도록 하면 건조한 상태에 비하여 발생되는 악취 가스의 농도를 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제어장치(40)는 수분함량 센서로부터 수분함량 신호(53)을 입력받으며, 수분 함유량이 50% 미만인 것이 감지되면 상기 침출수 펌프(60)를 가동하도록 제어한다.

즉, 침출수 저장조(20)에 저장된 침출수는 제어장치(40)의 침출수 펌프 제어신호(56)에 의하여 침출수 펌프(60)를 가동하도록 함으로써, 상기 침출수는 침출수 배출 배관(24)을 통하여 퇴비사(10)의 상부 측에서 침출수 노즐(61)로 분사하게 된다.

이렇게 암모니아가 용존된 침출수를 퇴비에 분사하게 되면, 질소가 함유된 암모니아 가스가 공기 중으로 달아나는 것을 포집하여 다시 퇴사에 환원하게 되므로 퇴비의 질소 영양화를 높일 수 있으며, 동시에 적정 수분 함유량을 유지할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 이러한 일련의 과정을 거쳐서 발효 부숙의 진행을 촉진시키고 양질의 비료를 생산할 수 있으며, 또한 악취 가스로 줄일 수 있는 효과를 가지게 된다.

도 1을 참조하면, 침출수 저장조(20)는 퇴비사 보다 낮은 곳에 위치할 수 있다.

침출수 저장조(20)는 퇴비사 보다 낮은 곳에 위치한 경우, 침출수 저장조(20)의 배출라인 일측에 침출수 펌프(60)를 장착하고, 이 침출수 펌프(60)를 제어장치(40)가 가동에 대한 제어를 함으로써, 퇴비사(10)에 침출수를 분사하여 퇴비의 수분 함량을 조절할 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 실시 예에서는 상기 침출수 저장조(20)를 퇴비사(10) 보다 높은 곳에 위치할 수 있다.

이때는 제어장치(40)가 침출수 저장조(20)의 배출라인에 장착된 침출수 밸브만을 제어하여 퇴비사(10)에 침출수를 분사할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 퇴비사에 30분 단위로 공기주입장치를 가동하고 공기 공급 주기 및 가스 배출 주기를 제어하여 하나의 공기 블로어 장치(30)와 공기 노즐 배관(19) 만으로도 악취를 저감할 수 있게 되므로 경제적이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 가축분 퇴비의 퇴비화 과정에서 발생하는 암모니아를 포집하여 그 침출수를 퇴비에 재활용함으로써 악취를 줄이고 퇴비의 질소 손실을 막을 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 퇴비사
11: 공기 흡입구
12: 공기 토출구
13: 외부 공기흡입 배관
14: 바이패스 배관
16: 가스 배출 배관
18: 공기 공급 배관
19: 공기 노즐 배관
20: 침출수 저장조
21: 산기관
24: 침출수 배출 배관
30: 블로어 장치
40: 제어장치
60: 침출수 펌프
61: 침출수 노즐
V1 ~ V4: 공기 제어 밸브

Claims (9)

1. 삭제
2. 상부가 개방된 함체 구조를 가지며 내부에 퇴비 원료를 투입하여 발효 숙성시키는 퇴비사;
   상기 퇴비사 내부에 장착된 암모니아 농도 센서 및 황화수소 센서;
   상기 암모니아 농도 센서 및 황화수소 센서로부터 암모니아 농도 신호 및 황화수소 농도 신호를 입력받고 상기 퇴비사에 공기를 공급하거나, 또는 상기 퇴비사 내의 가스를 배출하도록 제어신호를 발생시키는 제어장치;
   상기 퇴비사에 공기를 공급하거나 상기 퇴비사 내의 가스를 흡입하도록 공기압을 형성시키는 블로어 장치; 및
   상기 퇴비사로부터 배출된 가스 및 침출수를 저장하는 침출수 저장조;
   를 포함하며;
   상기 제어장치는 상기 암모니아 농도 신호 및 황화수소 농도 신호가 일정범위 농도 이하에서 상기 블로어 장치에 의한 압력으로 상기 퇴비사에 공기노즐배관을 통하여 상기 퇴비사에 공기가 주입되는 공기 공급 주기로 제어하고, 상기 암모니아 농도 신호 및 황화수소 농도 신호 중 어느 하나가 일정범위 농도를 초과하게 되면, 상기 공기 노즐 배관을 통하여 상기 퇴비사 내의 가스가 배출되는 가스 배출 주기로 제어하는 것을 특징으로 하되,
   상기 퇴비사 내부에 장착된 수분 함량 센서를 더 포함하며,
   상기 제어 장치는 상기 수분 함량 센서로부터 입력된 신호에 의하여 상기 퇴비사의 퇴비의 수분 함량이 일정 범위 미만인 것이 감지되면 상기 침출수 저장조에 저장된 침출수를 상기 퇴비사 상부로 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템
   
3. 제2 항에 있어서
   상기 일정범위 농도는 황화수소 농도가 1[mg/L], 상기 암모니아 가스 농도가 20[mg/L] 인 것을 특징으로 하는 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템
   
4. 제2 항에 있어서
   상기 퇴비사의 퇴비의 수분 함량이 50% 미만인 것이 감지되면 상기 침출수 저장조에 저장된 침출수를 상기 퇴비사 상부로 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템
   
5. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
   상기 블로어 장치의 공기 흡입구에 각각 연결된 외부 공기 밸브 및 가스 흡입 밸브;
   상기 블로어 장치의 공기 토출구에 각각 연결된 공기 공급 밸브 및 가스 배출 밸브;
   상기 퇴비사 내부의 하부에 장착된 상기 공기 노즐 배관;
   상기 공기 노즐 배관이 상기 공기 공급 밸브와 연결되는 공기 공급 배관;
   상기 공기 노즐 배관이 상기 가스 흡입 밸브와 연결되는 바이패스 배관;
   상기 침출수 저장조 내의 산기관과 상기 가스 배출 밸브와 연결되는 가스 배출 배관; 을 포함하며,
   상기 제어장치는 상기 공기 공급 주기에 상기 외부 공기 밸브 및 상기 공기 공급 밸브는 개방하고 상기 가스 흡입 밸브 및 상기 가스 배출 밸브는 폐쇄되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템
   
6. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
   상기 블로어 장치의 공기 흡입구에 각각 연결된 외부 공기 밸브 및 가스 흡입 밸브;
   상기 블로어 장치의 공기 토출구에 각각 연결된 공기 공급 밸브 및 가스 배출 밸브;
   상기 퇴비사 내부의 하부에 장착된 상기 공기 노즐 배관;
   상기 공기 노즐배관이 상기 공기 공급 밸브와 연결되는 공기 공급 배관;
   상기 공기 노즐 배관이 상기 가스 흡입 밸브와 연결되는 바이패스 배관;
   상기 침출수 저장조 내의 산기관과 상기 가스 배출 밸브와 연결되는 가스 배출 배관;
   을 포함하며,
   상기 제어장치는 상기 가스 배출 주기에 상기 외부 공기 밸브 및 상기 공기 공급 밸브는 폐쇄하고 상기 가스 흡입 밸브 및 상기 가스 배출 밸브는 개방되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템
   
7. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
   상기 공기 공급 주기시 공기 주입량은 400 ~ 600L/min인 것을 특징으로 하는 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템
   
8. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
   상기 공기 공급 주기시 공기 주입량은 600L/min인 것을 특징으로 하는 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템
   
9. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
   상기 공기 공급 주기시 30분 가동 시간 및 30분 휴지 시간을 번갈아 수행하는 것을 특징으로 하는 악취 가스 농도에 따른 공기 공급방식 변환 퇴비화 시스템
   
   

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