KR101725161B1 - 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템 - Google Patents

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강원도 원주시
이인섭
지선권
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Abstract

본 발명은 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템에 관한 것으로, 상세하게는, 돈분뇨로부터 고액 분리된 여액을 OH 라디컬과 교반시켜 탈취하여 악취(냄새)를 저감하고, 고품질의 액비를 생산할 수 있는 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템에 관한 것으로, 농가에 설치된 돈분뇨 저장조로부터 공급된 돈분뇨를 고액 분리기를 통해 분리하고, 악취 및 거품 제거기를 통해 기체 상태의 OH 라디컬을 이용하여 상기 고액 분리기로부터 분리된 여액을 처리(교반)하여 악취와 거품을 제거한 후 냉각 및 침전조로 공급하여 암모니아 가스와 남아 있는 슬러지를 제거하여 액비를 생산하는 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템을 제공함으로써 종래기술에 비해 돈분뇨 처리비용을 낮추면서 돈분뇨로부터 고액 분리된 여액(원수)을 탈취 효과가 우수한 OH 라디컬과 교반시켜 악취(냄새)를 저감하고, 고품질의 액비를 생산할 수 있다.

Description

돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템{SYSTEM FOR MANUFACTURING LIQUID FERTILIZER USING FECES AND URINE}
본 발명은 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템에 관한 것으로, 상세하게는, 돈분뇨로부터 고액 분리된 여액을 OH 라디컬과 교반시켜 탈취하여 악취(냄새)를 저감하고, 고품질의 액비를 생산할 수 있는 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 축산폐수란 가축의 분뇨와 축사를 청소할 때 발생되는 세척수의 혼합물로 분(糞) 성분이 분리된 상태에서의 축산폐수의 오염도는 생물학적 산소 요구량(Biological Oxygen Demand, BOD)이 4,000∼5,000ppm 정도이나 분(糞)이 분리되지 않은 상태에서의 축산폐수의 오염도는 생물학적 산소 요구량이 20,000ppm을 넘게 된다.
축산폐수를 배출하는 가축 중 소의 분뇨는 톱밥과 함께 섞이면 쉽게 건조되어 빗물에 흘러내리는 경우가 적고, 퇴비화도 용이하여 축산폐수 처리에 어려움이 없다. 하지만 잡식성인 양돈의 분뇨는 쉽게 건조되지 않아 분리 작업이 용이하지 않다. 이에 따라 대부분의 축산폐수에 의한 수질오염은 주로 돈분뇨에 의해 발생한다.
이러한 돈분뇨를 퇴비와 액비로 생산하는 방법은 통상적으로 발생된 돈분뇨를 저장탱크에 한 달 정도 숙성 후 생물학적 산소 요구량이 20,000ppm 이하로 되면, 고액 분리하여 고형분과 여액을 추출한다. 추출된 고형분은 공공 분뇨 처리장에서 퇴비로 발효시켜 사용하고, 추출된 여액은 호기성 및 염기성으로 발효시켜 액비를 생산한다.
그러나, 추출된 고형분과 여액을 공공 분뇨 처리장으로 운반하여 처리해야 하기 때문에 운반 및 처리비용이 추가로 발생되었다. 특히 여액을 발효시켜 생산된 액비는 탈질되어 질소 농도가 낮을 뿐만 아니라 고액분리를 하다보니 유기물이 없어 비료성분이 부족하다. 또한, 혐기성 발효를 거치게 되면 악취가 발생되고, 하절기에는 온도가 높게 올라가서 온도를 낮추고 악취를 제거하기 위한 동력 소모가 발생되었다.
KR 10-1543275 B1, 2015. 08. 04. KR 10-1999-014559 A, 1999. 02. 25. KR 10-2015-0061073 A, 2015. 06. 04.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 종래기술에 비해 돈분뇨 처리비용을 낮추면서 돈분뇨로부터 고액 분리된 여액(원수)을 탈취 효과가 우수한 OH 라디컬과 교반시켜 악취(냄새)를 저감하고, 고품질의 액비를 생산할 수 있는 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 농가에 설치된 돈분뇨 저장조로부터 돈분뇨를 공급받아 고액 분리하는 고액 분리기; OH 라디컬을 발생하는 OH 라디컬 발생기; 상기 OH 라디컬 발생기로부터 기체 상태의 OH 라디컬을 공급받아 상기 고액 분리기로부터 압송된 여액과 교반시켜 상기 여액의 악취와 거품을 제거하는 악취 및 거품 제거기; 상기 악취 및 거품 제거기로부터 배출된 상기 여액과 상기 OH 라디컬의 혼합액을 공급받고, 상기 여액과 상기 OH 라디컬의 혼합액을 냉각 및 침전시켜 암모니아 가스를 억제하고, 남아 있는 슬러지가 제거된 액비를 배출하는 냉각 및 침전조; 및 상기 냉각 및 침전조로부터 배출된 액비를 저장하는 액비 저장조를 포함하는 것을 특징으로 하는 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 악취 및 거품 제거기는, 상기 고액 분리기로부터 압송된 여액이 저장되는 교반조; 상기 OH 라디컬 발생기로부터 기체 상태의 OH 라디컬을 제공받아 상기 교반조로부터 순환되는 여액과 교반시켜 상기 여액과 상기 OH 라디컬을 혼합하는 교반기; 상기 교반기에서 교반된 상기 여액과 상기 OH 라디컬의 혼합액을 상기 교반조로 공급하고, 상기 교반조에 저장된 상기 여액과 상기 OH 라디컬의 혼합액을 상기 교반기로 순환시키는 순환라인; 및 상기 교반조와 연통하는 덕트를 통해 상기 교반조에서 발생된 거품이 유입되고, 연결라인을 통해 상기 교반조로부터 상기 여액과 상기 OH 라디컬의 혼합액을 제공받아 상기 덕트를 통해 유입된 거품으로 분사하여 상기 거품을 제거하는 거품 제거조를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 거품 제거조는 상하, 좌우 또는 상하좌우로 배치되어 상기 연결라인을 통해 공급되는 상기 여액과 상기 OH 라디컬의 혼합액을 상기 거품으로 분사하여 제거하는 한 쌍의 분사부를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 악취 및 거품 제거기는 동일한 구성으로 1차 내지 4차로 다단으로 설치되되, 상기 고액 분리기로부터 압송된 여액의 양에 따라 상기 여액을 상기 1차 내지 상기 4차 악취 및 거품 제거기의 각 교반조로 공급하여 동시에 가동시켜 처리하거나, 상기 여액을 상기 1차에서 상기 4차로 순차적으로 공급하여 가동시켜 상기 여액을 순차적으로 처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 악취 및 거품 제거기는 동일한 구성으로 1차 내지 4차로 다단으로 설치되되, 상기 1차 내지 상기 4차 악취 및 거품 제거기의 각 교반조에 설치되어 상기 여액과 상기 OH 라디컬의 혼합액의 생물학적 산소 요구량을 측정하는 센서를 구비하여 상기 센서를 통해 측정된 생물학적 산소 요구량에 따라 상기 2차 내지 상기 4차 악취 및 거품 제거기 중 어느 하나 또는 상기 냉각 및 침전조로 상기 여액과 상기 OH 라디컬의 혼합액을 선택적으로 배출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 OH 라디컬 발생기로부터 공급되는 OH 라디컬은 상기 순환라인을 통해 상기 교반기로 공급되되, 상기 순환라인에 설치되어 상기 OH 라디컬 발생기에서 공급되는 상기 OH 라디컬의 유속을 빠르게 하여 기체 상태의 상기 OH 라디컬이 빠르게 용존되도록 하는 벤츄리관을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과들을 얻을 수 있다.
첫째, 본 발명에 따르면, 종래기술에 비해 농가의 액비 생산기간을 단축시킬 수 있다. 참고로, 종래에는 액비 생산기간이 30일 이상 소요되었으나, 본 발명을 액비 생산 시스템을 적용하는 경우에는 10일 이내로 액비 생산기간을 단축시킬 수 있다.
둘째, 본 발명에 따르면, 돈분뇨를 처리하여 액비를 생산함으로써 농가 및 공공 축산 분뇨 처리장의 저장조를 여유롭게 사용하고, 처리비용을 절감할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따르면, 축산분뇨(돈분뇨)를 처리하여 액비를 생산하여 자원화함으로써 자연 순환형 영농을 실현하여 소득 증대를 향상시킬 수 있다. 즉, 처리비용 절감, 액비 판매 및 화학비료 사용 감소에 따른 소득 증대를 향상시킬 수 있다.
넷째, 본 발명에 따르면, 악취를 저감시킬 수 있어 고질적 민원을 해소할 수 있다.
여섯째, 본 발명에 따르면, 살균 및 살 바이러스의 효과로 각종 질병 예방과 쾌적한 환경을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 악취 및 거품 제거기를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 벤츄리관을 설명하기 위해 일례로 도시한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 악취 및 거품 제거기를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템(10)은 농가에 기설치된 돈분뇨 저장조(1)로부터 이송된 돈분뇨를 고액 분리하여 고형분(슬러지)과 여액을 추출하고, 추출된 고형분은 퇴비사로 이송하고, 추출된 여액은 OH 라디컬을 이용하여 처리하여 악취 및 거품을 제거하여 고품질의 액비를 생산한다. 이러한 액비 생산 시스템(10)은 고액 분리기(11), OH 라디컬 발생기(12), 악취 및 거품 제거기(13), 냉각 및 침전조(14) 및 액비 저장조(15)를 포함한다.
고액 분리기(11)는 도 1과 같이, 농가에 설치된 돈분뇨 저장조(1)로부터 1차 고액 분리된 액상의 돈분뇨를 공급받아 2차 고액 분리한다. 즉, 고액 분리기(11)는 돈분뇨 저장조(1)에서 미처리된 고형분(슬러지)을 분리하기 위해 2차 고액 분리를 실시하여 액상의 돈분뇨로부터 미처리된 고형분을 분리하여 여액을 악취 및 거품 제거기(13)로 공급한다. 이때, 고액 분리기(11)에서 분리된 고형분은 퇴비사로 이송 발효시켜 퇴비로 사용한다. 그리고, 여액은 악취 및 거품 제거기(13)로 압송된다.
악취 및 거품 제거기(13)는 OH 라디컬을 이용하여 고액 분리기(11)로부터 압송된 여액의 악취와 거품을 제거한다. 이러한 악취 및 거품 제거기(13)는 악취를 효과적으로 제거하여 고품질의 액비를 생산하기 위해 여액 처리량에 따라 다단, 예를 들면 1차에서 4차로 다단으로 구축되어 악취 및 거품 제거공정을 실시할 수 있다.
악취 및 거품 제거기(13)에서 여액의 악취를 제거하기 위해 사용되는 OH 라디컬은 일명 수산기를 지칭하는 것으로, 높고 강력한 에너지를 가하여 만든 플라즈마 상태에서 생성되는 일종의 산소 음이온계 천연물질로서, 인체에 무해하며 산화력이 매우 뛰어난 것으로 알려져 있다. 이에 따라 OH 라디컬을 여액과 교반시켜 처리하면 탈취 작용을 통해 여액의 악취를 효과적으로 제거하고, 비브리오균, 곰팡이균, 대장균, 살모넬라균, 잡균 등 각종 바이러스 잔류농약 성분 등 인체 유해균을 살균하며, 부패를 방지하고, 신선한 산소를 공급하여 고품질의 액비를 생산할 수 있다.
악취 및 거품 제거기(13)의 구성의 일례가 도 2에 도시되었다. 도 2는 악취 및 거품 제거기(13) 중 1차 악취 및 거품 제거기의 구성을 도시한 구성도로서, 본 발명에서 1차에서 4차까지 악취 및 거품 제거기는 모두 동일한 구성으로 이루어짐에 따라 이하에서는 설명의 편의를 위해 1차 악취 및 거품 제거기를 예로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 악취 및 거품 제거기(13)는 OH 라디컬 발생기(12)로부터 OH 라디컬을 공급받고, OH 라디컬과 여액을 교반시켜 악취 및 거품을 제거한다. 이러한 악취 및 거품 제거기(13)는 교반기(131), 교반조(132) 및 거품 제거조(133)를 포함한다.
OH 라디컬 발생기(12)는 도 1 및 도 2와 같이, 악취 및 거품 제거기(13)와 독립적으로 설치되고, 상용 전원을 공급받아 작동하는 제어반을 내장한다. 상기 제어반의 제어에 따라 외부 공기를 기체 상의 OH 라디컬로 생성하여 교반기(131)로 공급한다.
교반기(131)는 교반조(132)로부터 공급받은 저장수(여액)(2)에 기체 상의 OH 라디컬을 혼합한다. 이러한 교반기(131)는 OH 라디컬 발생기(12)로부터 기체 상의 OH 라디컬을 공급받고, 제1순환라인(135)의 순환배관(135a)을 통해 교반기(131)의 내부로 유입된 저장수(2)를 OH 라디컬과 혼합하여 공급배관(135b)을 통해 교반조(132)로 공급한다. 이때, 교반기(131)는 자력식 또는 모터 구동식으로, 저장수(2)와 OH 라디컬 간의 혼합물을 잘 섞거나 회류시키기 위해 회류수단을 더 구비할 수 있다.
또한, 교반기(131)는 도 2와 같이, 제1순환라인(135)의 공급배관(135b) 사이에 연결된 순환펌프(P1)를 더 포함할 수 있다. 순환펌프(P1)는 제1순환라인(135) 내부를 흐르는 액체에 대하여 순환펌프(P1)의 펌핑력을 작용하여 액체를 유동, 즉 순환시키는 역할을 한다. 이러한 순환펌프(P1)에 의해 교반기(131)에서 저장수(2)와 혼합되어 용해된 후 배출되는 OH 라디칼은 제1순환라인(135)의 공급배관(135b)을 통해 교반조(132)에 구비된 노즐부(132a)를 통해 내부로 분사되고, 순환펌프(P1)에 의해서 교반조(132)의 저장수(2)는 순환배관(135a)을 통해 교반조(131)의 내부로 유입된다.
또한, 교반기(131)에는 순환펌프(P1)의 작동제어, OH 라디컬 발생기(12)와의 연동제어를 통해 OH 라디컬의 공급량 등을 제어하는 제어회로가 더 구비될 수 있고, 공급배관(135b)에는 순환펌프(P1)의 후단에 공급배관(135b)을 통해 교반기(131)에서 교반조(132)로 흐르는 유체를 제어하는 순환밸브(V1)가 더 구비될 수 있다.
한편, 저장수(2)는 고액 분리기(11)에서 추출된 돈분뇨의 여액이거나, 교반조(132) 내에 채워진 여액이 교반기(131)를 경유하면서 OH 라디컬과 혼합된 혼합액일 수 있다. 이때, 혼합액은 반복적으로 교반기(131)를 경유하면서 OH 라디컬 발생기(12)로부터 공급된 OH 라디컬에 의해 용존량이 증가된 상태로 교반조(132)로 공급된다.
교반조(132)는 도 1과 같이, 고액 분리기(11)로부터 여액을 공급받아 저장하는 것으로, 하부에는 받침대 또는 지지구조물이 마련되어 OH 라디컬 발생기(12)의 레벨보다 높게 설치될 수 있다. 이러한 교반조(132)는 탱크 구조로, 수직 원통형, 각형 또는 횡형 중 어느 하나의 선택된 어느 하나의 타입으로 이루어질 수 있으며, 그 표면에는 OH 라디컬의 오염을 방지할 수 있는 코팅층이 코팅되는 것이 바람직하다.
교반조(132)는 도 2와 같이, 고액 분리기(11)로부터 여액을 공급받기 위해 공급라인(136)과 연결된다. 이때, 공급라인(136)은 파이프 배관일 수 있으며, 고액 분리기(11)로부터 공급되는 여액의 유량을 제어하는 공급밸브(V2)가 더 설치될 수 있다.
교반조(132)는 교반기(131)로부터 연속적으로 OH 라디컬 발생기(12)로부터 공급된 새로운 OH 라디컬이 혼합된 저장수(2)를 노즐부(132a)를 통해 공급받아 저장수(2), 즉 여액을 처리함에 따라 여액의 탈취율을 증대시켜 악취를 효과적으로 제거할 수 있다.
거품 제거조(133)는 도 2와 같이, 교반조(132)에서 OH 라디컬을 이용하여 여액을 처리하는 과정에서 발생된 거품(3)을 제거한다. 거품 제거조(133)는 교반조(132)와 덕트(137)를 통해 상호 연결됨에 따라 OH 라디컬을 이용한 여액 처리과정에서 발생되는 다량의 거품(3)은 덕트(137)를 통해 거품 제거조(133)로 이송된다.
거품 제거조(133)는 내부에 상하, 좌우 또는 상하좌우로 배치된 한 쌍의 분사부(133a, 133b)를 구비한다. 이때, 분사부(133a, 133b)는 파이프 배관으로서, 복수 개의 노즐이 구비되어 거품 제거조(133)의 중앙부로 교반조(132)에서 공급되는 OH 라디컬이 혼합된 저장수(2)를 분사하여 교반조(132)에서 유입된 거품(3)을 제거한다.
거품 제거조(133)는 도 2와 같이, 교반조(132)로부터 OH 라디컬이 혼합된 저장수(2)를 공급받기 위해 제1연결라인(138)을 통해 교반조(132)와 연결된다. 공급라인(138)에는 교반조(132)에 채워진 저장수(2)를 제1연결라인(138)을 통해 거품 제거조(133)의 분사부(133a, 133b)로 안정적으로 공급하기 위해 공급펌프(P2)가 구비될 수 있다. 또한, 제1연결라인(138)에는 제1연결라인(138)을 통해 거품 제거조(133)로 유입되는 저장수(2)의 흐름을 제어하기 위해 적어도 하나의 밸브(V3~V6)가 구비될 수 있다.
분사부(133a, 133b)를 통해 분사된 저장수(2)는 거품 제거조(133)의 하부에 집수되고, 이렇게 집수된 저장수(2)는 순환펌프(P3)에 의해 제2순환라인(139)을 통해 다시 분사부(133a, 133b)로 분사되어 거품 제거조(133)의 내부로 분사되어 거품(3)을 제거하는데 사용되거나, 혹은 제1연결라인(138)을 통해 교반조(132)로 회수될 수 있다.
한편, 제1연결라인(138)과 제2순환라인(139)에는 저장수(2)를 교반조(132)에서 거품 제거조(133)로 공급하거나, 거품 제거조(133)에서 교반조(132)로 회수하거나, 또는 거품 제거조(133)에서 다시 거품 제거조(133)로 안정적으로 순환시키기 위해 적어도 하나의 밸브(V3~V6)가 구비될 수 있으며, 그 개수와 위치는 제한을 두지 않는다.
1차 악취 및 거품 제거기를 통한 여액의 악취 및 거품 제거는 대략 1일 정도 이루어지며, 1차 악취 및 거품 제거가 완료되면, 1차 악취 및 거품 제거기의 교반조에 처리된 저장수(2)는 배출라인(141)을 통해 2차 악취 및 거품 제거기의 교반조로 공급된다.
한편, 1차 악취 및 거품 제거기의 교반조 내에는 센서(134)가 더 구비될 수 있다. 센서(134)는 교반조(132) 내의 저장수(2)의 생물학적 산소 요구량을 측정하고, 측정된 저장수(2)의 생물학적 산소 요구량에 따라 배출라인(141)에 각각 구비된 밸브(V7)를 제어하여 배출라인(141)을 통해 배출되는 저장수(2)를 2차 내지 4차 악취 거품 제거기들 중 어느 하나의 교반기로 배출하거나, 냉각 및 침전조(14)로 배출한다.
예를 들어, 본 발명에서는 1차 악취 및 거품 제거가 완료된 후 센서(134)에 의해 측정된 저장수의 생물학적 산소 요구량이 제1 설정값 이상인 경우, 센서(134)는 1차 교반기와 2차 교반기를 연결하는 배출라인(141)에 구비된 밸브(V7)를 개방하여 1차 교반기의 저장수를 배출펌프(P4)를 통해 2차 교반기로 배출하여 처리한다. 또한, 측정된 저장수의 생물학적 산소 요구량이 제2 설정값 이하인 경우, 2차 교반기가 아닌 4차 교반기 또는 냉각 및 침전조(14)로 배출한다. 또한, 측정된 저장수의 생물학적 산소 요구량이 제1 및 제2 설정값 사이인 경우에는 3차 교반기로 배출한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템(10)은 처리할 여액의 양에 따라 악취 및 거품 제거기를 1차에서 4차까지 순차적으로 처리하여 여액의 악취 및 거품 제거율을 극대화시키고, 고품질의 액비를 생산하는 한편, 각 악취 및 거품 제거기에서 처리되는 저장수의 생물학적 산소 요구량을 측정하고, 그 측정 결과에 따라 저장수를 선택적으로 배출함으로써 악취 및 거품 제거기의 불필요한 가동을 방지하여 전력 낭비를 최소화하여 처리 비용을 절감할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템(10)은 악취 및 거품 제거기(13)를 1차에서 4차로 순차 가동시켜 처리하거나, 혹은 고액 분리기(11)로부터 공급되는 여액의 양에 따라 1차 내지 4차 악취 및 거품 제거기를 동시에 가동시켜 여액을 처리할 수도 있다. 즉, 고액 분리기(11)로부터 공급되는 여액의 양이 많은 경우에는 여액을 1차 내지 4차 악취 및 거품 제거기의 각 교반조로 균일하게 유입시킨 후 1차 내지 4차 악취 및 거품 제거기를 동시에 가동시켜 처리한다.
한편, 도 2에는 OH 라디컬 발생기(12)로부터 공급되는 OH 라디컬이 제2연결라인(142)을 통해 교반기(131)로 직접 공급되도록 구성되어 있으나, 이는 일례로서, OH 라디컬 발생기(12)로부터 공급되는 OH 라디컬은 교반기(131)가 아닌 제1순환라인(135)의 순환배관(135a)으로 공급되어 교반조(132)로부터 순환배관(135a)을 통해 교반기(131)로 순환되는 저장수(2)와 혼합될 수도 있다. 이때, OH 라디컬이 공급되는 순환배관(135a)에는 벤츄리관(141)이 설치될 수 있다. 벤츄리관(141)의 일례가 도 3에 도시되었다.
도 3은 본 발명에 따른 벤츄리관을 설명하기 위해 일례로 도시한 도면으로서, 도 3을 참조하면, 벤츄리관(141)은 순환배관(135a)에 연결되어 OH 라디컬 발생기(12)에서 공급되는 OH 라디컬의 유속을 빠르게 하여 기체 상태의 OH 라디컬이 빠르게 용존되도록 하기 위한 것으로, 순환배관(135a)의 폭보다 작은 폭을 갖도록 형성된다.
한편, 악취 및 거품 제거기(13)를 통해 처리된 저장수(2)는 도 1과 같이, 냉각 및 침전조(14)로 배출된다. 냉각 및 침전조(14)는 악취 및 거품 제거기(13)로부터 배출된 저장수(2)를 냉각 및 침전시켜 암모니아 가스를 억제하고, 남아 있는 슬러지를 제거한다.
냉각 및 침전조(14)를 통해 배출된 액비는 액비 저장조(15)로 배출되어 저장된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템을 이용한 돈분뇨 처리시 시간대별 액비에 포함된 비료 성분 함량 변화를 설명하면 다음과 같다.
하기 [표 1] 내지 [표 3]은 '가나다농장(1차)', '풍원농장', 및 '보천농장에 대한 본 발명에 따른 액비 생산 시스템의 가동 시간대별 액비 성분 함량 변화를 나타낸 표이다.
채취농장 가동시간 N(%) P(%) K(%) 비고
가나다(1차) 여액(원수) 0.420 0.173 0.399
24시간 0.454 0.163 0.447
32시간 0.459 0.164 0.411
40시간 0.464 0.163 0.427
44시간 0.483 0.166 0.429
48시간 0.466 0.165 0.421
52시간 0.454 0.163 0.411
56시간 0.449 0.161 0.412
60시간 0.452 0.163 0.406
64시간 0.438 0.164 0.396
68시간 0.463 0.164 0.417
72시간 0.448 0.162 0.397
채취농장 가동시간 N(%) P(%) K(%) 비고
풍원(2차) 여액(원수) 0.124 0.029 0.132
24시간 0.094 0.025 0.109
32시간 0.093 0.024 0.109
40시간 0.087 0.023 0.103
44시간 0.081 0.022 0.096
48시간 0.085 0.023 0.103
52시간 0.086 0.023 0.102
56시간 0.082 0.023 0.100
60시간 0.082 0.023 0.098
64시간 0.081 0.023 0.097
68시간 0.081 0.023 0.097
72시간 0.079 0.023 0.096
채취농장 가동시간 N(%) P(%) K(%) 비고
보천(3차) 여액(원수) 0.820 0.220 0.892
24시간 0.741 0.224 0.879
32시간 0.699 0.198 0.821
40시간 0.702 0.197 0.820
44시간 0.654 0.193 0.796
48시간 0.678 0.190 0.809
52시간 0.691 0.217 0.859
56시간 0.630 0.186 0.759
60시간 0.612 0.180 0.745
64시간 0.573 0.172 0.715
68시간 0.555 0.171 0.693
72시간 0.534 0.169 0.666
상기 [표 1] 내지 [표 3]을 참조하면, '가나다농장' 시료는 여액(원수)으로부터 72시간 처리 후까지 N-P-K 성분이 0.42%~0.483%, 0.161%~0.173%, 0.396%~0.447%로 비슷한 함량으로 분석되었고, '풍원농장' 시료는 여액(원수)부터 72시간 처리 후까지 N-P-K 성분이 0.079%~0.124%, 0.022%~0.029%, 0.096%~0.132%로 분석되었고, '보천농장' 시료는 여액(원수)으로부터 72시간 처리 후까지 N-P-K 성분이 0.820%~0.534%, 0.224%~0.169%, 0.892%~0.666%로 분석되었다. 즉, 3개의 농장 시료 분석 결과, 액비 생산 시스템을 이용한 처리 후 52시간 이후에 액비 성분 함량이 높아 적정 시간대라고 판단할 수 있다.
하기 [표 4] 내지 [표 6]은 '가나다농장(1차)', '풍원농장', 및 '보천농장에 대한 본 발명에 따른 액비 생산 시스템의 가동 시간대별 악취 관능검사를 나타낸 표이다.
채취농장 가동시간 분석실검사 현장검사 평균
가나다(1차) 여액(원수) 5 5 5.0
24시간 5 4 4.5
32시간 4 3 3.5
40시간 3 3 3.0
44시간 3 3 2.5
48시간 3 2 2.5
52시간 3 2 2.0
56시간 2 2 1.5
60시간 2 1 1.5
64시간 2 1 1.5
68시간 2 1 1.5
72시간 1 1 1.0
채취농장 가동시간 분석실검사 현장검사 평균
풍원(2차) 여액(원수) 5 5 5.0
24시간 5 3 4.5
32시간 5 2 3.5
40시간 4 2 3.0
44시간 4 2 3.0
48시간 3 2 2.5
52시간 3 2 2.5
56시간 2 2 2.0
60시간 2 1 1.5
64시간 2 1 1.5
68시간 1 1 1.0
72시간 1 1 1.0
채취농장 가동시간 분석실검사 현장검사 평균
보천(3차) 여액(원수) 5 5 5.0
24시간 5 3 4.0
32시간 5 2 3.5
40시간 5 2 3.5
44시간 4 2 3.0
48시간 4 2 3.0
52시간 4 2 3.0
56시간 3 2 2.5
60시간 3 1 2.0
64시간 2 1 1.5
68시간 2 1 1.5
72시간 1 1 1.0
악취의 단위(직접 관능법 냄새 표시법)
악취도 0 1 2 3 4 5
악취세기
구분		 무취 감지취기 보통취기 강한취기 극심한 취기 참기 어려운 취기
상기 [표 4] 내지 [표 6]과 같이, 현장과 분석실에서 관능적으로 검사한 악취(냄새) 조사 결과를 보면, 현장 조사시 3개의 농장 시료 모두 48시간 이후 보통취기로 조사되었으나, 분석실에서는 56시간 이후 '보통취기'로 조사되었는데, 분석실에서는 밀폐된 용기에 시료를 담아 액비 성분 분석 전에 냄새를 맡아 그 취기정도가 강한 것으로 판단된다. 평균적으로 볼 때 60시간이면 악취가 '보통취기'라서 액비로 살포할 경우 크게 문제되지 않을 것으로 판단된다. 또한, 60시간 처리 후 토양 살포 시 살포시기에 냄새가 있었으나, 1시간 후에는 전혀 악취 발생이 없었다. 이는 악취 발생 원인 유발물질이 암모니아, 황화수소 등 약 22종으로 살포시 휘발성 악취물질이 휘산하면서 나는 냄새라고 판단된다. 또한 악취가 빨리 탈취되는 요인이 OH 라디컬 살균수의 세균, 중금속, 악취성분의 제거 작용에 기인한 것으로 판단된다.
하기 [표 8]은 '가나다농장(1차)', '풍원농장', 및 '보천농장에 대한 본 발명에 따른 액비 생산 시스템의 가동 시간대별 암모니아 가스 측정 결과를 나타낸 표이다.
시간대 가나다농장(ppm) 풍원농장(ppm) 보천농장(ppm) 비고
여액(원수) 60 52 70
24시간 38 38 46
32시간 24 15 41
40시간 15 16 50
44시간 30 19 40
48시간 29 15 38
52시간 22 35 38
64시간 10 8 24
72시간 11 18 16
상기 [표 8]을 참조하면, 암모니아 가스는 여액(원수)에서는 52ppm 이상으로 높게 조사되었고, 72시간 이후에는 18ppm 이하로 낮게 조사되었음을 알 수 있으며, 처리 후 40시간까지 암모니아 가스 측정량이 감소하다가 이후 높게 조사되었다가 낮아지는 경향을 알 수 있었다. 암모니아 가스 측정 시간과 측정 장소에 따라 다소 측정값이 달라질 수는 있으나, 보편적으로 52시간 이후에는 낮게 조사된 것으로 보아 관능검사 수치와 연관성이 있을 것으로 판단되며, 약 22종의 악취물질이 분해되는 과정에서 시간대별 분해물질 종류에 따라 측정결과가 다르게 나타난 것으로 볼 수 있다.
하기 [표 9]는 '가나다농장(1차)', '풍원농장', 및 '보천농장에 대한 본 발명에 따른 액비 생산 시스템의 가동 시간대별 액비 탁도 측정 결과를 나타낸 표이다.
가동시간 가나다농장 풍원농장 보진농장 비고
여액(원수) 흑색 흑색 흑색
24시간 초코렛 암초코렛 암갈색
32시간 초코렛 암초코렛 암갈색
40시간 초코렛 초코렛 암갈색
44시간 초코렛 초코렛 초코렛
48시간 초코렛 초코렛 초코렛
52시간 초코렛 초코렛 초코렛
56시간 초코렛 초코렛 초코렛
60시간 초코렛 초코렛 초코렛
64시간 초코렛 초코렛 초코렛
68시간 초코렛 초코렛 초코렛
72시간 초코렛 초코렛 초코렛
상기 [표 9]를 참조하면, 액비의 탁도(색도)는 여액(원수)은 모두 흑색이었으나, 44시간 가동 후에는 모두 초코렛색으로 변화되었고, 72시간 이상 가동한 후에는 맑은 색깔로 변화되었다. 참고로, 15일 동안 가동시 맑은 물 수준까지 변화되었다.
상기한 결과 데이터를 종합적으로 비교 분석 판단하면, 본 발명의 실시예에 따른 액비 생산 시스템을 적용하여 돈분뇨를 처리하는 경우, 시스템을 72시간 가동하면 악취가 제거된 고품질의 액비를 생산할 수 있었다. 암모니아 가스와 관능검사 결과를 보면 시스템 가동 후 60시간이면 농작물 재배지에 살포가 가능할 것으로 판단된다.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예들의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 돈분뇨 저장조
10 : 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템
11 : 고액 분리기
12 : OH 라디컬 생성기
13 : 악취 및 거품 제거기
14 : 냉각 및 침전조
15 : 액비 저장조
131 : 교반기
132 : 교반조
133 : 거품 제거조
141 : 벤츄리관

Claims (6)

  1. 농가에 설치된 돈분뇨 저장조로부터 돈분뇨를 공급받아 고액 분리하는 고액 분리기;
    플라즈마 상태에서 생성되는 일종의 산소 음이온계 천연물질인 OH 라디컬을 발생하는 OH 라디컬 발생기;
    상기 OH 라디컬 발생기로부터 기체 상태의 OH 라디컬을 공급받아 상기 고액 분리기로부터 압송된 여액과 교반시켜 상기 여액의 악취와 거품을 제거하는 악취 및 거품 제거기;
    상기 악취 및 거품 제거기로부터 배출된 상기 여액과 상기 OH 라디컬의 혼합액을 공급받고, 상기 여액과 상기 OH 라디컬의 혼합액을 냉각 및 침전시켜 암모니아 가스를 억제하고, 남아 있는 슬러지가 제거된 액비를 배출하는 냉각 및 침전조; 및
    상기 냉각 및 침전조로부터 배출된 액비를 저장하는 액비 저장조;
    로서 이루어지며,
    상기 악취 및 거품 제거기는,
    상기 고액 분리기로부터 압송된 여액이 저장되는 교반조;
    상기 OH 라디컬 발생기로부터 기체 상태의 OH 라디컬을 제공받아 상기 교반조로부터 순환되는 여액과 교반시켜 여액과 OH 라디컬을 혼합하여 노즐부를 통해 상기 교반조로 분사 공급하는 교반기;
    덕트를 통해 상기 교반조에서 발생된 거품이 유입되도록 하면서 제1 연결라인을 통해서 상기 교반조로부터 공급되는 여액과 OH 라디컬의 혼합액 및 거품을 제거한 후 하부에 집수되는 저장수가 상기 덕트를 통해 유입되는 거품에 분사되게 함으로써 거품을 제거하도록 하며, 상기 제1 연결라인을 통해서는 거품이 제거되어 하부에 집수되는 저장수가 상기 교반조에 공급되도록 하는 거품 제거조;
    상기 교반기에서 교반된 여액과 OH 라디컬의 혼합액을 상기 교반조로 공급되도록 하고, 상기 교반조에 저장된 여액과 OH 라디컬의 혼합액은 다시 상기 교반기로 공급순환되도록 하는 제1 순환라인;
    상기 거품 제거조에서 거품을 제거한 후 하부에 집수되는 저장수를 상기 제1 연결라인을 통해 상기 교반조로 공급하거나 상기 거품 제거조에 재공급하도록 하는 제2 순환라인;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 악취 및 거품 제거기는 동일한 구성으로 1차 내지 4차로 다단으로 설치되도록 하여 상기 고액 분리기로부터 압송되는 여액의 양에 따라 여액을 1차 내지 4차의 악취 및 거품 제거기에 구비되는 각 교반조에 동시에 공급하여 동시 처리하거나, 여액을 1차에서 4차로 순차적으로 공급하여 순차적으로 처리되도록 하는 것을 특징으로 하는 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 악취 및 거품 제거기는 동일한 구성으로 1차 내지 4차로 다단으로 설치되는 악취 및 거품 제거기의 각 교반조에 설치되는 센서에 의해 여액과 OH 라디컬의 혼합액의 생물학적 산소 요구량을 측정하여 2차 내지 4차 악취 및 거품 제거기 중 어느 하나 또는 상기 냉각 및 침전조로 여액과 OH 라디컬의 혼합액을 선택적으로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 OH 라디컬 발생기로부터 발생되어 제2 연결라인을 통해 공급되는 OH 라디컬은 제1 순환라인에 설치되는 벤츄리관을 통하여 유속을 빠르게 하여 상기 교반조로부터 제1 순환라인을 통해 상기 교반기로 순환되는 저장수와 혼합되도록 하면서 기체 상태의 OH 라디컬이 빠르게 용존되도록 하는 것을 특징으로 하는 돈분뇨를 이용한 액비 생산 시스템.
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