KR101787683B1 - 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템 및 이를 이용한 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구제역 또는 조류인플루엔자 등의 전염성 가축 질병으로 인해 살처분된 후 매몰된 가축 사체의 매몰지로부터 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물을 처리하는 시스템 및 이를 이용하여 처리하는 방법에 관한 것이다.

Description

매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템 및 이를 이용한 처리방법{TREATMENT SYSTEM FOR MIXED WASTES OF BURIED LIVESTOCK AND CONTAMINATED SOIL AND TREATMENT METHOD USING THE SAME}
본 발명은 구제역 또는 조류인플루엔자 등의 전염성 가축 질병으로 인해 살처분된 후 매몰된 가축 사체의 매몰지로부터 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물을 처리하는 시스템 및 이를 이용하여 처리하는 방법에 관한 것이다.
구제역, 조류독감, 돼지콜레라 등의 가축전염병에 감염되어 죽은 가축 사체나, 감염이 의심되거나 감염되어 살처분(Stamping Out)된 가축 사체는 매몰 또는 호기호열 처리 등의 방법으로 처리된다.
우리나라에서는 다량으로 발생된 가축 사체를 낮은 비용으로 신속하게 처리하기 위하여 대부분을 매몰에 의해 처리하고 있다. 이러한 가축 사체들을 매몰시킨 지점을 가축매몰지라 한다.
가축매몰지는 가축전염병예방법 및 사후관리 지침에 따라 일정기간 동안 발굴과 이용이 금지되고 있으나, 그 기간이 경과하면 원래 목적의 토지로 사용이 가능하다. 이에 경과시점 이후부터는 대다수 가축매몰지 위에 작물을 재배하게 된다. 하지만, 재배지 땅속을 굴착해보면 사축이 부패되지 않고 그대로 남아있는 경우가 다반사이며, 미부패된 매몰지 상부 또는 주변에서 생산된 농산물은 지역 농산품의 이미지를 실추시키게 된다. 또한, 가축매몰지는 잠재적인 오염원으로 갈수기에는 천층지하수가 유출되며, 강우시에는 지속적으로 오염원을 하천으로 유출하기 때문에 인근 하천의 오염에 부하를 줄 수 있고, 악취 및 잔존 항생제로 인하여 토양에도 피해를 주고 있다.
이러한 피해를 최소화하기 위하여 가축매몰지의 사후관리가 필요하며, 나아가 효과적으로 가축매몰지를 소멸시키기 위한 처리방법에 대한 연구 개발이 요구되는 실정이다.
한국등록특허 제10-1328070호(2013.11.15)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가축매몰지의 소멸 처리를 효율적으로 실시할 수 있는 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템 및 이를 이용하여 처리하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 가축매몰지 상태에 따라 신속하게 처리하고 그 처리 성능을 극대화할 수 있도록 하는 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템 및 이를 이용하여 처리하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 처리 공정 상 발생되는 에너지원을 연계된 공정에 활용함으로써 전체 공정 상 에너지를 자가 공급할 수 있도록 함으로써 에너지 효율을 극대화할 수 있는 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템 및 이를 이용하여 처리하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 처리 공정에서 수득될 수 있는 재활용 가치가 있는 부산물들을 활용하여 본 시스템을 자체적으로 장기간 지속적으로 운용할 수 있도록 할 뿐만 아니라 바이오차와 같은 기능성물질을 제조함으로써 부가가치를 창출할 수 있도록 하는 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템 및 이를 이용하여 처리하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물을 처리함으로써 기존의 처리시설에서 처리 가능한 안정화된 상태의 부산물을 수득하고, 이를 기존의 처리시설로 안전하게 이송하여 분뇨처리, 특수매몰, 소각, 농지환원 등을 수행할 수 있는 혼합폐기물 처리시스템 및 이를 이용하여 처리하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폐기물을 분리 및 파쇄하는 전처리조, 상기 전처리조에서 분리된 폐기물을 생물반응 또는 식물정화하여 처리하며, 혐기성 소화부, 호기성 소화부 및 식물정화부를 포함하는 처리조 및 상기 처리조에서 발생되는 부산물을 에너지화하여 바이오연료 및 바이오차를 수득하는 후처리조를 포함하는 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 처리시스템은 반입되는 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물을 처리함으로써 기존의 처리시설에서 처리 가능한 안정화된 상태의 부산물을 수득하고, 상기 부산물을 기존의 처리시설로 이송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 처리조는 후단의 후처리조에서 수득되는 바이오연료를 공급받아 에너지원으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 (a) 가축매몰지의 폐기물을 분리 및 파쇄하는 전처리 단계, (b) 상기 전처리 단계에서 분리된 폐기물을 혐기성 소화공정, 호기성 소화공정 및 식물정화 공정 중에서 선택되는 하나 이상의 공정으로 처리하는 처리 단계, (c) 상기 처리 단계에서 발생되는 바이오매스를 이용하여 에너지화하거나 바이오차를 제조하는 후처리 단계 및 (d) 상기 전처리 단계, 처리 단계 또는 후처리 단계에서 수득되는 부산물을 분뇨처리, 매몰, 소각 및 농지환원 중에서 선택되는 하나 이상의 공정을 수행하기 위해 이송하는 연계 처리 단계를 포함하는 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (b) 처리 단계의 분리된 폐기물에서, 오염토양이 분리된 가축 사체는 혐기성 소화 공정으로 이송되어 처리되고, 오염토양과 분리되지 않은 가축 사체는 호기성 소화 공정으로 이송되어 처리되며, 오염토양은 식물정화 공정으로 이송되어 처리되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 식물정화 공정은 수집된 오염토양 내의 질소, 항생제 또는 병원균을 함유하는 오염물질을 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 식물정화 공정은 수집된 오염토양에 바이오차를 혼합한 것을 포함하는 토지에 식물체를 식재하여 오염토양 내 오염물질을 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템 및 처리방법은 가축매몰지를 소멸 처리하는데 시간 및 비용 측면에서 매우 효율적이며, 매몰지 주변의 악취, 토지 사용 또는 잠재 지하수 오염으로 인한 피해를 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 공정상 발생되는 부산물로부터 수득되는 바이오매스를 에너지원으로 활용함으로써 전체 공정에서 에너지를 자가 공급할 수 있어 에너지 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 이는 공정 상 요구되는 에너지원을 별도의 외부장치에서 공급받는 것을 최소화할 수 있고, 개별 공정의 유기적 연계로 전체 공정을 일원화 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 가축매몰지 소멸 처리를 신속하고 경제적으로 대응할 수 있어 환경부하를 현저히 줄일 수 있으며, 장기간 안정적으로 운용할 수 있을 뿐만 아니라 바이오매스 및 바이오차를 재활용하여 부가가치를 창출할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물을 처리함으로써 기존의 처리시설에서 처리 가능한 안정화된 상태의 부산물을 수득하고, 이를 기존의 처리시설로 안전하게 이송하여 분뇨처리, 특수매몰, 소각, 농지환원 등을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리방법을 설명하기 위한 공정도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 처리 단계에서 생성되는 바이오매스를 후처리 단계에서 에너지화하여 다시 처리 단계로 공급시키는 상호 연계 프로세스를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템 및 처리방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기 내용에 의해 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 이는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.
본 발명에서 ‘가축매몰지’는 가축전염병에 감염되었거나 감염이 의심될 만한 역학조사, 정밀조사 결과나 임상증상이 있는 가축의 사체를 매몰한 토지를 의미한다.
본 발명에서 ‘폐기물’은 별도의 언급이 없는 한 가축매몰지에 매몰된 가축 사체 및 상기 가축 사체로부터 오염된 토양의 혼합폐기물을 의미한다.
본 발명에서 ‘오염토양’은 상기 가축의 사체로 인하여 항생제, 병원균 등의 오염물질을 포함하는 오염된 토양을 의미한다.
본 발명에서 ‘사축’은 가축의 사체를 의미하며, 사체와 동일한 의미로 이해한다.
본 발명에 따른 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템 및 처리방법은 전처리 공정, 처리 공정 및 후처리 공정을 순차적으로 또는 유기적으로 연계하여 실시할 수 있다. 동시에, 전처리 공정에서 분리된 폐기물, 즉 가축매몰지의 상태, 가축매몰지 내 사축의 종류와 형태 등의 다양한 조건들에 맞춰 혐기성 소화 공정, 호기성 소화 공정 및 식물정화 공정 중에서 선택되는 하나 이상의 공정으로 처리하는 단계와의 조합을 통해 별도의 공정을 추가하거나 변경하는 일 없이 곧바로 대응하여 간단한 공정으로 처리 시간을 단축하고, 가축매몰지 소멸 처리 효율을 극대화할 수 있다. 특히, 처리 공정 및 후처리 공정의 상호 연계 조합은 처리 단계에서 발생한 부산물을 바이오매스로 재활용할 수 있도록 함으로써 에너지 효율성을 높일 수 있고, 나아가 폐기물의 안정화를 촉진시킬 수 있어 연계 처리에 더욱 유리하다.
본 발명에 따른 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템의 일 양태는 폐기물을 분리 및 파쇄하는 전처리조, 상기 전처리조에서 분리된 폐기물을 생물반응 또는 식물정화를 이용하여 처리하며, 혐기성 소화부, 호기성 소화부 및 식물정화부를 포함하는 처리조 및 상기 처리조에서 발생되는 부산물을 에너지화하여 바이오연료 및 바이오차를 수득하는 후처리조를 포함하는 것이다.
상기 전처리조는 가축매몰지로부터 공급되는 폐기물을 분리 및 파쇄하여 폐기물 자체의 활성 표면적을 높일 수 있는 것으로, 폐기물의 투입이 용이하도록 호퍼를 구비한다. 이때, 공급되는 폐기물은 오염토양이 혼합되어 있어, 상기 오염토양의 양을 줄이기 위하여 호퍼에 투입되기 전 진동 컨베이어 벨트를 통해 폐기물을 이송시킬 수 있다. 또한, 전처리조는 스크린부를 더 포함하여 파쇄된 폐기물 중 덩어리져 있는 사축 폐기물과 토양을 걸러낼 수 있다. 또한, 전처리조는 호퍼에 폐기물을 투입하기 전, 폐기물의 파쇄가 용이하도록 폐기물을 압축 성형하는 압축 성형기를 더 포함할 수 있다. 압축으로 인해 발생되는 액상 폐기물은 분리되어 별도의 침출 배관을 통해 수집되어 처리될 수 있다.
상기 처리조는 전처리조에서 분리된 폐기물을 생물반응 또는 식물정화하여 처리하는 것으로, 혐기성 소화부, 호기성 소화부 및 식물정화부 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다.
상기 혐기성 소화부 및 호기성 소화부는 생물 반응을 통해 폐기물의 체적을 감소시키거나 후속 연계 처리를 위하여 안정화할 수 있는 것이다.
상기 혐기성 소화부는 고온 고압 처리가 가능한 열가수분해 반응기를 포함한다. 또한, 상기 혐기성 소화부는 고압 렌더링 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 호기성 소화부는 수분공급기 및 교반기를 포함한다. 더욱 좋게는 상기 혐기성 소화부 및 호기성 소화부는 각각 공정 효율을 높이기 위해 열처리 수단 또는 미생물을 더 포함할 수 있다.
상기 식물정화부는 토양에 식재된 식물체를 이용하여 오염토양을 정화시키는 것으로, 오염토양 및 바이오차를 혼합한 토지와 상기 토지에 식재되는 식물체를 포함한다.
본 발명에 따른 처리시스템은 도 1에 나타낸 바와 같이 상술한 전처리조(100), 처리조(200) 및 후처리조(300)의 유기적 연계로 인하여 전체 공정을 일원화할 수 있으며, 특히, 상기 처리조는 후단의 후처리조에서 수득되는 바이오디젤, 바이오가스 등과 같은 바이오연료를 공급받아 에너지원으로 사용할 수 있다. 이는 공정상 발생되는 부산물로부터 수득되는 바이오매스를 에너지원으로 재활용할 수 있고, 이를 통해 후처리조에서 생성되는 바이오디젤, 바이오가스와 같은 바이오연료를 다시 처리조에 활용하여 에너지 효율을 극대화할 수 있다.
또한 후처리조에서 생산되는 바이오연료 및 바이오차는 농가에 공급될 수 있고, 일부는 연계 처리 단계에 활용됨으로써 비용을 절감할 수 있다.
상기 처리시스템을 통하여 수득되는 부산물은 기존의 처리시설(분뇨처리장, 소각장, 특수매몰지 등)에서 처리 가능한 안정화된 상태이며, 이를 기존의 처리시설로 안전하게 이송하여 분뇨처리, 특수매몰, 소각, 농지환원 등을 수행한다.
본 발명에 따른 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리방법의 일양태는
(a) 가축매몰지의 폐기물을 분리 및 파쇄하는 전처리 단계,
(b) 상기 전처리 단계에서 분리된 폐기물을 혐기성 소화 공정, 호기성 소화 공정 및 식물정화 공정 중에서 선택되는 하나 이상의 공정으로 처리하는 처리 단계,
(c) 상기 처리 단계에서 발생되는 바이오매스를 이용하여 에너지화하거나 바이오차를 제조하는 후처리 단계 및
(d) 상기 전처리 단계, 처리 단계 또는 후처리 단계에서 수득되는 부산물을 분뇨처리, 매몰, 소각 및 농지환원 중에서 선택되는 하나 이상의 공정을 수행하기 위해 이송하는 연계 처리 단계를 포함한다.
본 발명에서 가축매몰지는 안전성 측면에서 취약한 매몰지로서, 잠재적 오염원으로 인한 지속적인 지하수 오염을 방지하고 안전한 농작물 재배를 위하여 이설 처리 및 이후 처리된 매몰지의 폐기물 내 토양과 사체를 분리 처리해야 한다. 이러한 처리를 통해 본 발명은 가축매몰지의 폐기물로부터 토양을 농지로 복원시킬 수 있으며, 사축은 그 상태에 따라 혐기성 혹은 호기성 소화(또는 분해) 공정을 통해 안정화한 다음 특수매몰지, 분뇨처리장, 소각장 또는 농지에 환원되는 등의 연계처리 단계를 수행할 수 있도록 한다.
본 발명에서 (a) 전처리 단계는 매몰지 소멸 처리 전체 공정의 효율성을 높이기 위하여 폐기물 자체의 활성 표면적을 넓히고 사체에 엉켜있는 토양을 최대한 걸러내기 위한 공정이다.
상기 전처리 단계는 가축매몰지로부터 굴착된 폐기물을 분리 및 파쇄하는 공정을 실시한다. 이때, 파쇄는 파쇄기를 이용하며, 파쇄기는 일정한 크기로 사체를 파쇄할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 바람직하게는 적정 간극을 설정하여 사체의 가죽 또는 내장이 파쇄 되지 않고 늘어지게 되는 일이 없도록 하는 것이 좋다. 일예로, 상기 파쇄기는 회전하는 칼날 사이에 사체가 통과되면서 파쇄가 이루어질 수 있도록 내부에 칼날이 구비된 다수 개의 회적축이 맞물린 형태를 갖는 것일 수 있다. 파쇄를 통한 사체의 크기는 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 10cm 이하, 1 내지 10cm의 범위일 수 있다.
상기 파쇄 공정은 폐기물을 파쇄 공정까지 이송하는 과정, 즉 가축매몰지로부터 굴착된 후 파쇄기까지 컨베이어 벨트를 통해 이송될 수 있다. 상기 컨베이어 벨트는 진동 컨베이어 벨트를 사용하는 것이 이송 과정에서 사체에 묻어있는 토양을 진동에 의해 털어낼 수 있어 좋다.
또한, 이송된 폐기물은 호퍼를 통해 파쇄기에 투입되기 전 성형틀을 이용하여 압축 성형한 다음 성형된 폐기물을 파쇄기에 투입할 수 있다. 상기 압축 성형은 폐기물에 압력을 가하여 성형하는 공정으로, 사체 파쇄 성능 및 효율을 높일 수 있어 더욱 좋다. 상기 압축 성형 공정은 압력을 가하므로 폐기물로부터 고형물과 분리되는 액상 폐기물이 생성되는데 이는 침출 배관을 구비하여 별도로 수집되어 처리될 수 있다. 상기 액상 폐기물은 유지공장으로 보내져 비료 또는 공업용 유지로 재활용될 수 있다. 상기 성형된 폐기물인 고형물은 냉각 처리될 수 있다. 냉각 처리는 살수 처리 후 영하 이하의 바람을 이용하여 실시될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 이는 사체의 가죽과 내장과 같은 파쇄가 어려운 부분의 파쇄를 원활하게 실시할 수 있어 더욱 좋다.
상기 (a) 전처리 단계는 파쇄 후 진동 스크린 공정을 더 포함할 수 있다. 상기 진동 스크린 공정은 파쇄된 폐기물을 사축 폐기물과 오염토양으로 분리할 수 있도록 하는 것으로, 오염토양을 효과적으로 걸러낼 수 있다. 이때, 상기 스크린의 크기는 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 조절이 가능하다.
상기 (a) 전처리 단계를 통해 전처리가 완료된 사체는 후공정인 (b) 처리 단계로 연계된다. 이는 시설 내부 적치장에 보관한 후 적절한 용량을 이송시켜 처리 단계에 적용시킬 수 있는 것도 포함할 수 있다.
본 발명에서 (b) 처리 단계는 전처리 단계에서 분리된 폐기물을 혐기성 소화공정, 호기성 소화공정 및 식물정화 공정 중에서 선택되는 하나 이상의 공정으로 처리하는 공정이다.
상기 (b) 처리 단계는 전처리된 폐기물을 상기의 공정으로 투입하기 위하여 폐기물의 상태를 특정 기준에 따라 분류한 다음 이송하는 것을 포함한다. 이때, 폐기물의 상태는 오염토양이 분리되어 있는지 여부에 따라 오염토양이 분리된 사체는 혐기성 소화 공정으로 이송되고, 오염토양과 분리되지 않은 사체는 호기성 소화 공정으로 이송된다. 또한, 오염토양은 식물정화 공정으로 이송되어 처리되는 것을 특징으로 한다.
상기 폐기물의 상태는 사체로부터 오염토양의 분리 유무를 전처리된 폐기물의 오염토양 함량 또는 사체의 겉면에 부착된 오염토양을 통해 결정될 수 있다. 일예로, 오염토양의 함량 기준을 설정하여 실시되거나 사체에 부착된 오염토양의 겉보기 면적을 측정하여 분류 결정을 실시할 수 있다.
상기 혐기성 소화 공정은 고형 폐기물인 사체를 액상화하여 잔유물을 남지 않도록 하는 공정이다. 이는 원형을 유지하고 있거나 충분히 분해되지 않은 사체를 우선 파쇄하고 파쇄된 사체와 매몰지 침출수를 고온 고압으로 열가수분해 반응기에서 처리하는 것이다. 이때, 미생물을 이용하는 방법으로 혐기성 세균을 활용할 수 있다.
상기 혐기성 소화 공정은 그 전후 단계로 고압 렌더링 처리를 포함할 수 있다. 렌더링(rendering)은 고온 고압의 스팀으로 멸균 처리하는 것으로, 바이러스를 제거하여 2차 오염 가능성을 차단할 수 있어 더욱 좋다.
본 발명에서 혐기성 소화 공정은 열가수분해 반응기를 이용할 수 있으며, 사체와 오염토양이 섞여 있지 않을수록 더욱 좋다. 일예로, 가축매몰지 내 섬유강화플라스틱(FRP) 저장조에 별도로 살처분된 사축의 경우에는 더욱 효과적이다.
또한, 상기 혐기성 소화 공정은 실시 후 최종 부산물 중 부유하는 유분을 바이오매스(biomass)로 이용할 수 있다. 바이오매스는 오염토양의 식물정화 공정 상 바이오차(biochar)를 제조하는 데 적용될 수 있으며, 또한 바이오 디젤과 같은 에너지원으로 활용되어, 공정에 재사용될 수 있다.
상기 호기성 소화 공정은 분해를 통해 폐기물의 체적 감량 및 감량화 효율을 높이기 위한 것으로, 수분 공급 및 교반을 통해 실시될 수 있다. 구체적으로, 살수처리와 같이 수분을 공급하면서 호기성 미생물을 포함하는 첨가물을 첨가하여 교반한 다음 발효 공정을 통해 실시될 수 있다.
상기 발효 공정은 정치시켜 실시하며, 호기성 미생물의 균체 활성화를 유도하는 공정을 더 포함할 수 있다. 일예로, 60 내지 80℃의 온도 범위의 고온 상태를 유지할 수 있도록 할 수 있다. 이후 부산물을 숙성시켜 폐기물을 퇴비화 시킬 수 있다. 사축을 원료로 하는 퇴비의 생산은 관련법규에 의해 금지되어 있으나, 본 발명에서는 식물정화 공정 상 식재되는 토양에 공급하여 활용할 수 있도록 한다.
또한, 혐기성 소화 공정에서 생성되는 메탄 가스를 이용하여 바이오가스를 추출할 수 있다. 이는 본 발명의 처리 단계에서 열 에너지원으로 재활용할 수 있으며, 외부에서 별도의 에너지원을 공급받지 않고 자체적으로 에너지원을 공급할 수 있어 더욱 좋다.
상기 호기성 소화 공정은 지속적으로 수분을 공급하고 교반을 실시하므로 오염토양과 분리되지 않은 사체를 처리하는데 유용하므로, 상술한 바와 같이 전처리 단계에서 분리된 폐기물의 상태를 통한 분류 시 이러한 사체는 호기성 소화 공정에 적용하도록 한다. 호기성 소화 공정이 아닌 경우 본 발명에서는 처리 시간 및 잔존물 처리 측면에서 바람직한 혐기성 소화 공정을 실시하는 것이 더욱 좋다. 본 발명은 상기 공정들을 폐기물의 상태에 따라 신속하게 적용하여 연계된 공정을 실시할 수 있어 공정 효율의 상승효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에서 상술한 혐기성 소화 공정 및 호기성 소화 공정은 폐기물의 안정화를 촉진시키는 공정으로, 안정화된 폐기물은 외부로의 반출을 포함하는 후속 공정으로 이송되어 처리되는 것을 포함한다.
상기 (a) 전처리 단계를 통해 분리되는 오염토양은 사체 조각이나 비닐, 자갈 등을 포함하고 있어 곧바로 농지 토양에 적용이 어렵다. 특히, 오염토양은 질소 성분이 작물로 전이될 수 있으며, 항생제, 병원균 등의 미량유기물질인 오염성분이 함유되어 있다. 이러한 오염토양은 식물정화 공정을 통해 질소 저감 및 항생제(antibiotic), 병원균(pathogen) 등의 오염물질을 제거할 수 있도록 한다.
본 발명에서 식물정화 공정은 오염토양 내 유해한 오염물질을 제거 또는 안정화하는데 식물체를 이용하는 공정이다.
상기 식물정화 공정은 수집된 오염토양을 바이오차(biochar)와 혼합한 것을 포함하는 토지에 식물체를 식재하여 오염토양 내 오염물질을 제거하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 바이오차는 바이오매스를 열분해하여 제조된 것을 특징으로 한다. 좋게는 앞서 혐기성 소화 공정에서 발생되는 바이오매스를 공급받아 제조될 수 있다. 이는 혐기성 소화 공정과 식물정화 공정의 연계로 본 발명의 처리 시스템을 일원화할 수 있어 더욱 좋다.
상기 바이오차의 제조는 처리 단계의 후속 공정인 후처리 단계에서 실시될 수 있다. 일 구체예로, 혐기성 소화 공정에서 공급받은 바이오매스를 밀폐된 용기에 수용하고, 무산소 분위기 하에서 간접 가열을 통해 상기 바이오매스를 열분해시켜 바이오차로 변환시킬 수 있다. 이때, 무산소 분위기는 산소가 없는 상태인 것이 좋으나, 산소에 의해 발화가 최소화되거나 거의 없다는 전제하에 저산소 분위기에서도 가열이 수행되는 것도 포함할 수 있다. 상기 간접 가열은 바이오매스를 직접 가열하는 것이 아니라 용기 자체를 가열하거나 고주파 가열과 같은 간접적인 가열을 통해 상기 용기에 수용된 바이오매스를 가열하는 것을 의미한다. 가열에 따른 바이오매스의 열분해 온도는 바이오차를 제조하는 범위 내에서 조절될 수 있으며, 바람직하게는 400 내지 900℃일 수 있다. 상기 온도 범위 미만인 경우 바이오매스에 함유되어 있는 오일이 외부로 배출되면서 열분해가 원활하지 않으며, 상기 온도 범위 초과이면 열분해되기 전에 탄화될 수 있다.
제조된 바이오차는 높은 표면적과 미세 다공성 구조를 갖는 것으로, 오염토양과의 혼합으로 상기 오염토양 내 함유되어 있는 미량유기물질들을 흡착하는데 효과적일 뿐만 아니라 바이오차에 흡착된 오염물질을 식물정화 공정 상 식재된 식물체의 생장에 따라 식물체로 이동시킬 수 있다. 상기 식물체는 수확 후 바이오차 제조에 적용되어 오염토양을 효율적으로 제거하는 시스템의 순환 구조를 확보할 수 있어 더욱 좋다.
상기 바이오차는 비드 형태를 갖는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 바이오차는 다른 양태로 앞서 전처리 단계 또는 처리 단계 상 발생되는 침출수가 지하수로 유출되는 것을 차단할 수 있는 차단벽을 시공하는데 활용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 식물정화 공정은 호기성 소화 공정 및 혐기성 소화 공정과의 연계되어 제조된 바이오차를 활용할 수 있으며 상기 바이오차를 이용한 오염토양 내 오염물질의 흡착과 동시에 식재된 식물체의 자가 구성력에 의하여 오염물질을 식물 내부로 이동시켜 반영구적 정화 구현이 가능하다.
상기 식물정화 공정에 의해 정화된 토양은 양질의 토양 또는 바이오차와 혼합하여 농지에 환원될 수 있으며, 좋게는 소멸 매몰지 주변에 미화에 적용할 수 있다.
본 발명에서 (c) 후처리 단계는 앞서 혐기성 소화 공정, 호기성 소화 공정 및 식물정화 공정 중에서 선택되는 하나 이상의 공정에서 생성되는 유기부산물인 바이오매스를 이용하여 바이오디젤, 바이오가스와 같은 바이오연료 또는 바이오차를 생산하는 공정이다. 이는 처리 단계 상 발생되는 부산물을 바이오매스로 재생 에너지화 하는 것으로, 본 발명에 따른 처리방법 상 에너지원을 자체적으로 공급할 수 있고, 처리 공정을 단일화할 수 있어 좋다.
상기 후처리 단계에서 생성되는 바이오디젤, 바이오가스 및 바이오차는 앞서 설명한 처리 단계의 에너지원으로 사용할 수 있다.
또한 상기 바이오연료 및 바이오차는 농가에 공급되거나 연계 처리 단계에 활용됨으로써 비용을 절감할 수 있다.
상기 (d) 연계 처리 단계는 상기 전처리 단계, 처리 단계 또는 후처리 단계에서 수득되는 부산물을 기존 처리시설로 이송하는 단계로서, 상기 수득되는 부산물은 기존의 처리시설(분뇨처리장, 소각장, 특수매몰지 등)에서 처리 가능한 안정화된 상태이며, 이를 기존의 처리시설로 안전하게 이송하여 분뇨처리, 특수매몰, 소각, 농지환원 등을 수행한다.
본 발명에서 전처리 단계 및 처리 단계에서 발생되는 침출수는 일예로 가축분뇨, 위생분뇨 처리시설에 이송되어 연계 처리될 수 있으며, 이외에 폐수처리시설이나 소각장으로 연계하여 처리될 수 있다. 이때, 침출수는 pH 처리 후 연계 처리 시 정상 운전이 방해되지 않은 범위 내의 부하를 갖도록 총질소 또는 총인의 오염부하량을 조절하여 이송한다. 또한, 혐기성 소화 공정 또는 호기성 소화 공정에서 나오는 부산물은 소각되며, 식물정화 공정에서 처리된 토양은 농지에 환원되는 연계 처리를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리방법의 일 양태는 도 2에서 나타낸 바와 같이, 전처리 단계(S1), 처리 단계(S2), 후처리 단계(S3) 및 연계 처리 단계(S4)가 순차적으로 실시되는 것일 수 있으며, 각 단계에서 발생되는 부산물들은 서로 연계되어 전체 공정이 하나의 공정으로 일원화될 수 있고, 상호 복합 처리됨으로써 신속하고 경제적으로 상기 혼합폐기물을 처리할 수 있다. 처리시스템을 통하여 수득되는 부산물은 기존의 처리시설(분뇨처리장, 소각장, 특수매몰지 등)에서 처리 가능한 안정화된 상태이며, 연계 처리 단계(S4)를 통하여 상기 부산물을 기존의 처리시설로 안전하게 이송하여 분뇨처리, 특수매몰, 소각, 농지환원 등을 수행한다.
또한, 도 3에서 나타낸 바와 같이, 처리 단계에서 발생한 부산물로부터 수득되는 바이오매스를 재활용함으로써 바이오디젤, 바이오가스와 같은 바이오연료 또는 바이오차로 에너지화할 수 있고, 이는 다시 처리 단계의 혐기성 소화 공정, 호기성 소화 공정 및 식물정화 공정 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 공정으로 공급하여 에너지원으로 사용함으로써 공정 전체의 에너지 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 장기간 지속적으로 폐기물의 안정화를 도모할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 설명은 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 것에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 전처리조, 200: 처리조, 300: 후처리조

Claims (7)

  1. 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물을 가축 사체와 오염된 토양으로 분리 및 파쇄하는 전처리조;
    상기 전처리조에서 분리된 가축 사체와 오염된 토양을 생물반응 또는 식물정화하여 처리하며,
    오염된 토양이 분리된 가축 사체를 처리하는 혐기성 소화부, 오염된 토양이 분리되지 않은 가축 사체를 처리하는 호기성 소화부 및 오염된 토양을 처리하는 식물정화부를 포함하는 처리조; 및
    상기 처리조에서 발생되는 부산물을 에너지화하여 바이오연료 및 바이오차를 수득하는 후처리조;를 포함하며,
    반입되는 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물을 처리함으로써 기존의 처리시설에서 처리 가능한 안정화된 상태의 부산물을 수득하고, 상기 부산물을 기존의 처리시설로 이송하며,
    가축 매몰지를 소멸 처리하여 매몰지 주변의 악취, 토지 사용 또는 잠재 지하수 오염으로 인한 피해를 방지하는 것을 특징으로 하는 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리조는 후단의 후처리조에서 수득되는 바이오연료를 공급받아 에너지원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리시스템.
  4. (a) 가축매몰지의 폐기물을 분리 및 파쇄하는 전처리 단계,
    (b) 상기 전처리 단계에서 분리된 폐기물을 혐기성 소화공정, 호기성 소화공정 및 식물정화 공정 중에서 선택되는 하나 이상의 공정으로 처리하는 처리 단계,
    (c) 상기 처리 단계에서 발생되는 바이오매스를 이용하여 에너지화하거나 바이오차를 제조하는 후처리 단계 및
    (d) 상기 전처리 단계, 처리 단계 또는 후처리 단계에서 수득되는 부산물을 분뇨처리, 매몰, 소각 및 농지환원 중에서 선택되는 하나 이상의 공정을 수행하기 위해 이송하는 연계 처리 단계를 포함하고,
    상기 (b) 처리 단계의 분리된 폐기물에서, 오염토양이 분리된 가축 사체는 혐기성 소화 공정으로 이송되어 처리되고, 오염토양과 분리되지 않은 가축 사체는 호기성 소화 공정으로 이송되어 처리되며, 오염토양은 식물정화 공정으로 이송되어 처리되는 것을 특징으로 하는 제1항의 혼합폐기물 처리시스템을 사용한 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 식물정화 공정은 수집된 오염토양 내의 질소, 항생제 또는 병원균을 함유하는 오염물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 식물정화 공정은 수집된 오염토양에 바이오차를 혼합한 것을 포함하는 토지에 식물체를 식재하여 오염토양 내 오염물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 매몰 가축 사체 및 오염된 토양의 혼합폐기물 처리방법.
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