KR101806489B1 - 축산 폐수 자원화 처리시설 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축산 폐수 자원화 처리시설에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축산 농가에서 발생한 분뇨를 전처리한 액비(액체비료) 상태의 폐수를 물리화학적 방법을 이용하여 재처리하여 폐수 내의 고형물을 완전히 분리해 퇴비화 처리가능토록 하고 처리수는 축산 용수 또는 가축의 음용수로 재활용할 수 있도록 이루어진 축산 폐수 자원화 처리시설에 관한 것이다.
이를 위해 고형물 처리시설부와 수처리 시설부로 이루어지고, 고형물 처리시설부를 통해 폐수 내의 고형물을 완전히 분리해 퇴비화 가능토록 하며, 수처리 시설부를 통해 고형물이 분리된 처리수를 축사 청소나 가축 음용 등으로 재활용 가능토록 한다.
이를 위해 고형물 처리시설부와 수처리 시설부로 이루어지고, 고형물 처리시설부를 통해 폐수 내의 고형물을 완전히 분리해 퇴비화 가능토록 하며, 수처리 시설부를 통해 고형물이 분리된 처리수를 축사 청소나 가축 음용 등으로 재활용 가능토록 한다.
Description
본 발명은 축산 폐수 자원화 처리시설에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축산 농가에서 발생한 분뇨를 전처리한 액비(액체비료) 상태의 폐수를 물리화학적 방법을 이용하여 재처리하여 폐수 내의 고형물을 완전히 분리해 퇴비화 처리가능토록 하고 처리수는 축산 용수 또는 가축의 음용수로 재활용할 수 있도록 이루어진 축산 폐수 자원화 처리시설에 관한 것이다.
현재 국민소득의 증가와 생활방식의 변화로 축산물의 수요가 증가되고 수입이 자유화됨에 따라 축산농가의 규모는 대형화되고 있으며 가축의 사육두수도 매년 증가되고 있는 추세이다.
이에 따라 축산농가에서 발생되는 축산 폐수 또한 매년 증가되고 있는 실정이다.
일반적으로, 축산 폐수란 가축의 분뇨와 축사를 청소할 때 발생되는 세척수의 혼합물로 고형물의 분(糞) 성분이 분리된 상태에서의 축산 폐수의 오염도는 BOD(Biological Oxygen Demand) 4,000∼5,000ppm 정도이나 분리 되지 않으면 20,000ppm 을 넘게 된다.
이러한 축산 폐수를 배출하는 가축 중 소의 분뇨(糞尿)는 톱밥과 함께 섞이면 쉽게 건조되어 비가 와도 빗물에 흘러내리는 경우가 적고 퇴비화도 용이해 축산 폐수처리에 어려움이 없으나, 잡식성인 양돈의 분뇨는 쉽게 건조되지 않아 따로 분리해내는 작업이 용이하지 않다.
따라서, 대부분의축산 폐수에 의한 수질오염은 주로 양돈분뇨(養豚糞尿)에 의하여 이루어지고 있다.
한편, 국내의 축산관련 주요 법규로 '오수·분뇨 및 축산 폐수의 처리에 관한 법률'이 있는데, 이에 따르면 축산농가가 가축분뇨를 포함한 축산 폐수를 퇴비화·액비화(液肥化) 시설 등의 자원화 시설을 통하여 자체적으로 처리하여야 한다.
국내 축산 폐수 처리현황을 보면 공공처리시설·간이축산폐수처리시설 등 공공처리시설에서 처리하는 폐수량은 전체의 2.0%인 3965t에 지나지 않고, 67%인 13만 3891t은 개별 처리하고 있으며, 규제 미만 축산농가에서 발생하는 축산 폐수 중 6만 2061t은 자체 자원화하거나 처리하지 않은 채 방류하고 있다.
이와 같은 축산 폐수는 환경기준에 적합한 상태로 처리가 어려울 뿐만 아니라 처리에 많은 비용이 소모되며, 환경에 지대한 오염을 유발하는 질소, 인의 농도가 높아 이를 하천 등의 생활환경에 배출시 사회적인 문제가 되고 있다.
축산 폐수를 퇴비화, 액비화를 통한 자원화시설을 이용하여 처리하고는 있으나, 이러한 퇴비 또는 액비를 만들어도 수요자를 못찾아 일부는 불법 매립 또는 바다에 투기되고 있다.
한편, 축산 폐수의 해양 투기 쿼터량은 매년 줄어들고 있으며 결국 자연순환농업을 통해 처리하지 않으면 안되는 상황이다.
이러한, 자연순환농업은 양축과정에서 발생하는 축산 폐수를 퇴비나 액비로 자원화해 경종농가에 환원하고, 경종농가는 퇴비나 액비를 활용해 농산물을 생산해 다시 축산업에 필요한 사료자원 등을 제공하는 것으로, 가장 친환경적이고 자원이용을 극대화하는 농축산 생산 활동이다.
이에 따라, 최근 경종농가와 축산농가가 연계된 자연순환형 농업에 대한 관심이 증대되고 있으나, 퇴비 및 액비는 악취나 낮은 품질, 이용 편의성에서 화학비료보다 불리해 경종농가의 이용이 부진한 실정이며, 특히, 악취가 많이 발생해 경종농가들이 작물피해를 우려해 사용을 꺼리고 있다.
한편, 일반적으로 축산 폐수를 액비화하여 농지에 살포할 때 바로 살포하기도 하지만 사용하지 않을 때는 액비저장조를 설치하고 이에 액비를 저장하여 필요할 때 사용하게 된다.
그러나, 시간의 경과에 따라 액비저장조에 저장된 액체비료는 하부에 침전물(뻘)로 많이 쌓이게 되고 심한 악취를 유발한다.
이에 따라, 경종농가는 액비저장조의 설치를 기피하고 악취가 나는 물질을 무단방류하거나 액비 사용을 기피하는 등의 문제점이 발생한다.
종래 가축분뇨를 포함한 고농도의 폐수를 처리하는 방법으로, (특허문헌 1) 한국 등록특허 제10-1082516호에 기재된 바와 같이 종래에는 주로 생물학적 활성슬러지 공법에 따른 미생물을 이용한 고농도 오폐수 처리방법이 이용되었다.
그러나, 이와 같은 생물학적 공법은 미생물 반응에 따른 처리과정으로 시설의 운영이 어려울 뿐만 아니라 시설이 대형화되어 정상적인 운전 및 유지관리에 많은 어려움을 초래하고 있다.
또한, 고농도 유기물을 함유한 오염원이면서 동시에 자원화가 될 수 있는 축산 폐수를 재활용 없이 전량정화시킴에 따라 처리 시설 용량이 커졌으며 슬러지도 많이 발생하여 비경제적이었다.
따라서, 이러한 축산 농가에서 발생한 분뇨를 처리한 액비(액체 비료) 상태의 폐수를 보다 안정화하여 퇴비화시키거나 이를 수처리하여 방류하거나 재활용할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이며, 경제적이고 시설투자의 부담이 적으면서 시설의 운전, 유지관리가 편리한 축산 폐수의 처리시설이 요구된다.
본 발명은 전술한 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로서, 축산 폐수에서 분이 제거된 액비 상태의 폐수를 물리화학적 방법을 이용해 처리할 수 있도록 이루어진 축산 폐수 자원화 처리시설을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 폐수 내의 고형물은 완전히 분리하여 퇴비화처리될 수 있게 하고, 고형물이 완전히 제거된 처리수는 방류하거나 축산 용수 또는 가축의 음용수로 재활용할 수 있도록 이루어진 축산 폐수 자원화 처리시설을 제공하는 것을 목적으로 한다.
더불어, 경제적이고 시설투자의 부담이 적으면서 시설의 운전, 유지관리가 편리한 축산 폐수 자원화 처리시설을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 축산 폐수 자원화 처리시설은, 축산 농가에서 발생한 분뇨를 처리한 액비(액체 비료) 상태의 폐수를 자원화시키도록 구성된다.
이를 위해 고형물 처리시설부와 수처리 시설부로 이루어진다.
고형물 처리시설부는, 축산 폐수 저장조에 집수된 상기 폐수가 유입되고 응집제와 교반기를 이용해 응집 처리하여 하부 침전물과 상부 처리수로 분리시키는 1차 응집반응조와, 1차 응집반응조에서 배출한 처리수가 유입되고 응집제와 교반기를 이용해 응집 처리하여 하부 침전물과 상부 처리수로 분리시키는 2차 응집반응조와, 1차 응집반응조와 2차 응집반응조에서 이송된 침전물이 집수되고 압력발생기에서 제공된 공기압을 이용해 유입된 침전물을 가압하여 퇴비화 처리되는 고형물과 2차 응집반응조로 반송되는 탈수액으로 분리시키는 슬러지 제거장치와, 2차 응집반응조에서 처리된 처리수를 집수하여 저장하는 분리액 저장조로 구성되어, 상기 폐수 내의 고형물을 분리 제거한다.
수처리 시설부는, 고형물 처리시설부를 거친 처리수를 오존발생기에서 공급된 오존을 이용하여 오존반응조에서 오존처리하는 오존처리장치와, 오존처리장치를 거친 처리수를 활성탄이 충진된 활성탄 여과기와 제올라이트가 충진된 질소제거탱크로 통과시켜 처리하는 흡착처리장치로 구성되어, 유입된 처리수를 축산 청소나 가축 음용 용도로 재활용 처리한다.
한편, 필요에 따라 고형물 처리시설부는, 축산 폐수 저장조에서 이송된 폐수 내의 대형 고형물을 제거하고 폐수를 1차 응집반응조로 이송시키는 백필터부와, 분리액 저장조에 집수된 처리수가 유입되어 유입된 처리수 내의 미세 고형물을 제거하기 위한 미세 백필터부와 모래여과기를 더 포함하여 이루어진다.
그리고, 슬러지 제거장치는, 1차 응집반응조 및 2차 응집반응조와 연통된 압력밀폐탱크와, 압력밀폐탱크와 연통되고 내부 필터를 가지는 슬러지분리기로 구성된다.
이때, 압력발생기에서 발생된 공기압에 의해 압력밀폐탱크로 유입된 침전물은 슬러지분리기로 밀려 이송되고 필터에 걸려 슬러지 고형물과 탈수액으로 분리되어, 슬러지 고형물은 퇴비화처리되고 탈수액은 2차 응집반응조로 유입된다.
필요에 따라, 슬러지 제거장치는, 조정조(130c)를 더 포함하여, 압력밀폐탱크의 가압 공정 시 1차 응집반응조 및 2차 응집반응조에서 이송된 침전물을 집수하고, 압력밀폐탱크의 가압 공정 후 집수된 침전물을 압력밀폐탱크로 이송시킨다.
한편, 바람직하게 1차 응집반응조는, 상부에 폐수가 유입되는 유입관과, 측부에 분리된 처리수를 외부로 이송시키기 위한 처리수 배출관과, 하부에 분리된 침전물을 외부로 이송시키기 위한 침전물 배출관을 포함하여 구성된다.
이때, 처리수 배출관은, 수직방향으로 간격을 가지며 다수개가 배열 형성되어, 처리수과 침전물의 분리 위치에 따라 밸브 개방된다.
한편, 처리수 배출관은, 이송되는 처리수 상태를 육안으로 확인할 수 있도록 투명 재질의 상태확인관과, 상태확인관과 밸브에 의해 연통된 본관으로 구성된다.
더불어, 1차 응집반응조는, 응집반응 과정에서 발생된 거품 및 스컴(scum)을 수집하여 반송관을 통해 축산 폐수 저장조로 반송시키는 집수부를 더 포함하여 구성된다.
그리고, 바람직하게 오존처리장치의 오존반응조는, 사구역 없이 오존이 처리수와 접촉될 수 있도록 길이방향을 따라 다수개의 산기관이 형성된다.
더불어, 필요에 따라 오존처리장치는, 오존반응조에서 배출된 처리수가 유입되는 2차 반응조를 더 포함하여, 오존반응조를 통과한 처리수가 2차 반응조 내로 유입되면서 와류를 형성하여 오존과의 접촉효율을 높일 수 있도록 구성된다.
한편, 흡착처리장치의 활성탄 여과기를 통과한 처리수는 오존처리장치의 오존반응조로 설정값에 따라 순환되어 반복 처리되어 효율을 높인다.
또한, 질소제거탱크는, 세정기에서 공급된 염화나트륨 수용액을 이용해 제올라이트가 역세척되어 재생 사용가능하도록 구성된다.
이와 같이 본 발명에 따른 축산 폐수 자원화 처리시설은, 첫째, 고형물 처리시설부를 통해 액비 상태의 폐수에서 고형물을 완전히 분리시켜 퇴비화 처리할 수 있는 효과를 가진다.
둘째, 수처리 시설부를 통해 액비 상태의 폐수를 처리하여 처리수는 방류하거나 축산 용수 또는 가축의 음용수로 재활용할 수 있는 수질을 가지게 되는 효과를 가진다.
셋째, 미생물을 이용한 생물학적 처리를 사용하지 않아 폐수의 재처리시 악취발생을 억제하는 효과를 가진다.
넷째, 버려지거나 방치되는 액비 상태의 폐수를 처리하여 보다 안정적인 퇴비를 확보할 수 있으며 연계수역의 수질을 개선하고 자연순환형 친환경 농업을 육성할 수 있는 효과를 가진다.
다섯째, 생물학적 처리를 이용하지 않아 경제적이고 시설투자의 부담이 적으면서 시설의 운전, 유지관리가 편리한 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 축산 폐수 처리시설을 보여주는 개략적인 전체 처리 공정도이다.
도 2는 본 발명의 축산 폐수 처리시설에 따른 고형물 처리시설부를 보여주는 처리 공정도이다.
도 3은 본 발명의 축산 폐수 처리시설에 따른 수처리 시설부를 보여주는 처리 공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 축산 폐수 처리시설의 공정 흐름을 보여주는 전체 처리 계통도이다.
도 5는 본 발명의 고형물 처리시설부에 적용된 1차 응집반응조를 보여주는 개략적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 고형물 처리시설부에 적용된 슬러지 제거장치를 보여주는 처리 계통도이다.
도 2는 본 발명의 축산 폐수 처리시설에 따른 고형물 처리시설부를 보여주는 처리 공정도이다.
도 3은 본 발명의 축산 폐수 처리시설에 따른 수처리 시설부를 보여주는 처리 공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 축산 폐수 처리시설의 공정 흐름을 보여주는 전체 처리 계통도이다.
도 5는 본 발명의 고형물 처리시설부에 적용된 1차 응집반응조를 보여주는 개략적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 고형물 처리시설부에 적용된 슬러지 제거장치를 보여주는 처리 계통도이다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 축산 폐수 자원화 처리시설의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 축산 폐수 처리시설을 보여주는 개략적인 전체 처리 공정도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 축산 폐수 자원화 처리시설(1)은, 농가에서 발생한 분뇨를 포함한 축산 폐수를 전처리하여 액비(액체 비료) 상태가 된 폐수를 재처리함으로 고형물은 완전히 분리하여 퇴비화처리될 수 있게 하고, 처리수는 방류하거나 축산 용수 또는 가축의 음용수 등으로 재활용 처리될 수 있게 한다.
축산 농가에서 발생하는 축산 폐수는 상술한 바와 같이, 가축의 분뇨와 축사를 청소할 때 발생되는 세척수의 혼합물로 구성되는데, 축산 농가에서는 이를 자체적으로 처리하여야 하며, 통상적으로 분리가 용이한 축산 폐수 내의 크기가 큰 고형물인 분(糞) 성분은 분리시켜 퇴비화처리시키고, 분 성분이 제거된 폐수는 액비(액체 비료)화하여 사용할 수 있게 한다.
그러나, 폐수의 액비화 사용에도 한계가 있으며 이를 축산 폐수 저장조(10)에 저장하고 필요에 따라 이를 불법 매립 또는 바다에 투기하고 있는 것이 실정이다.
이와 같이, 축산 농가에서 발생한 액비 상태의 폐수를 재처리하여 자원화시키기 위해, 본 발명은 크게 폐수 내의 고형물을 완전히 분리하여 제거하는 고형물 처리시설부(100)와, 고형물이 제거된 폐수를 물리화학적 방법으로 방류수질에 맞도록 처리하는 수처리 시설부(200)를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 고형물 처리시설부(100)에서 분리 제거된 고형물은 별도의 이송과정을 통해 함께 모아져 퇴비화처리된다.
또한, 상기 수처리 시설부(200)를 통과한 처리수는 수질과 탁도, 색상 등이 방류수질에 맞게 처리됨에 따라 별도 외부 방류되거나 축산 용수 또는 가축의 음용수 등으로 재활용 처리된다.
한편, 상기 고형물 처리시설부(100)와 수처리 시설부(200)는 자원화 시설(1) 내에 구비된 메인제어판넬(도 4, 300)을 통해 컨트롤 되며 각 장치별 공정이 제어처리된다.
도 2는 본 발명의 축산 폐수 처리시설에 따른 고형물 처리시설부를 보여주는 처리 공정도이고, 도 3은 본 발명의 축산 폐수 처리시설에 따른 수처리 시설부를 보여주는 처리 공정도이며, 도 4는 본 발명에 따른 축산 폐수 처리시설의 공정 흐름을 보여주는 전체 처리 계통도이다.
그리고, 도 5는 본 발명의 고형물 처리시설부에 적용된 1차 응집반응조를 보여주는 개략적인 도면이고, 도 6은 본 발명의 고형물 처리시설부에 적용된 슬러지 제거장치를 보여주는 처리 계통도이다.
이를 참조하여, 본 발명에 따른 축산 폐수 자원화 처리시설(1)를 보다 상세하게 살펴보면 하기와 같다.
먼저, 상기 고형물 처리시설부(100)는 폐수 내의 고형물을 물리화학적 방법을 통해 완전히 분리하여 퇴비화시킬 수 있도록 하는 시설로, 크게 1차 응집반응조(110)와 2차 응집반응조(120) 그리고 슬러지제거장치(130)와 분리액 저장조(140)를 포함하여 구성된다.
상기 축산 폐수 저장조(10)에 집수된 폐수는 펌프 등을 이용해 이송되어 상기 1차 응집반응조(110)와 2차 응집반응조(120)를 거치면서 응집반응을 통해 플럭(floc)의 고형물이 제거되고, 공기압을 이용한 슬러지제거장치(130)를 통과하면서 완전히 고형물이 분리 제거되어 분리액 저장조(140)에 저장된 후 수처리시설부(200)로 이송처리된다.
한편, 필요에 따라 폐수 내의 축산 폐수 저장조(10)와 1차 응집반응조(110) 사이에 백필터부(150)를 더 설치하는데, 상기 백필터부(150)는 축산 폐수 저장조(10)에서 이송된 폐수 내의 고형물을 제거하고 폐수를 상기 1차 응집반응조(110)로 이송시킨다.
즉, 상기 백필터부(150)는 폐수 내에 혹시 있을 대형 고형물을 제거하는 역할을 하게 되며, 고형물은 퇴비화처리된다.
그리고, 상기 분리액 저장조(140)에 집수된 처리수 분리액은 수처리시설부(200)로 이송되어 처리되기 전에 미세 백필터부(160)와 모래여과기(170)를 더 통과하게 되는데, 상기 미세 백필터부(160)와 모래여과기(170)를 통과하면서 처리수 내에 남아있을 수 있는 미세 고형물이 제거된다.
상술한 장치와 장치들에 의한 처리과정을 살펴보면 하기와 같다.
보다 상세하게, 축산 폐수 저장조(10)에 집수된 폐수는 상기 1차 응집반응조(110)로 유입된다.
이때, 상기 1차 응집반응조(110)는 설정된 값의 응집제와 희석수를 유입되는 폐수 성상에 맞게 투입하여 폐수를 응집반응 처리하는 곳으로, 상기 축산 폐수 저장조(10)의 크기에 따라 단독 또는 복수개가 구비될 수 있으며, 응집제와 교반기(111)를 이용해 폐수를 응집 처리하여 하부 침전물과 상부 처리수로 분리시킨다.
그리고, 상기 2차 응집반응조(120)는, 1차 응집반응조(110)에서 배출한 처리수가 유입되고 유입수의 성상에 맞게 설정된 값의 응집제와 희석수가 투입되며 교반기(121)를 이용해 응집 처리하여 하부 침전물과 상부 처리수로 분리시킨다.
한편, 상기 2차 응집반응조(120)는 1차 응집반응조(110)의 크기에 따라 유입되는 처리수를 연속 처리할 수 있도록 다수개가 설치됨이 바람직하다.
그리고, 바람직하게 상기 2차 응집반응조(120)는 1차 응집반응조(110) 보다 적은 용량을 가지게 되는데, 내부 응집반응에 따른 처리수와 침전물의 분리상태를 육안으로 확인할 수 있도록 반투명 상태의 재질이 사용된다.
상기 1차 응집반응조(110)와 2차 응집반응조(120)에서 응집반응에 따라 반응조 내에서 뭉쳐져 고형화된 플럭의 침전물은 슬러지 제거장치(130)로 유입되어 공기압에 의해 탈수처리되어 슬러지 케이크 형태의 고형물로 분리된다.
이와 같이 슬러지제거장치(130)에서 최종적으로 분리된 고형물은 별도 수거되거나 이송되어 퇴비화 처리된다.
구체적으로, 상기 슬러지 제거장치(130)는 상기 1차 응집반응조(110)와 2차 응집반응조(120)에서 이송된 침전물이 집수되고 압력발생기(131)에서 제공된 공기압을 이용해 가압하여 퇴비화 처리가능한 슬러지 고형물과 상기 2차 응집반응조(120)로 반송되는 탈수액으로 분리시킨다.
한편, 상기 2차 응집반응조(120)에서 처리된 처리수는 분리액 저장조(140)에 집수되어 저장된다.
한편, 도 4와 도 5를 참조하여, 상기 1차 응집반응조(110)를 보다 상세하게 살펴보면 하기와 같다.
상기 1차 응집반응조(110)는, 외부로 악취가 발산되지 않도록 덮개를 가지는 탱크 형상으로, PH센서와 레벨센서를 포함하고 있다.
그리고, 상부에 폐수가 유입되는 유입관(112)과, 측부에 분리된 처리수를 외부로 이송시키기 위한 처리수 배출관(113)과, 하부에 분리된 침전물을 외부로 이송시키기 위한 침전물 배출관(114)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 적용된 1차 응집반응조(110)로 유입된 폐수는 응집 반응에 따라 상부 처리수와 하부 침전물로 구분되어 위치되는데, 통상 6:4 의 비율로 형성된다.
통상적 응집반응에 따라 침전된 침전물은 진흙의 고형물이며 처리수는 고형물이 제거되어 어느 정도 맑은 물의 형상을 가진다.
한편, 유입되는 폐수의 성상에 따라 반응조에서 처리수와 침전물의 구분되는 위치가 달라질 수 있는데, 침전물은 하부에 위치되기 때문에 반응조 하부에 형성된 침전물 배출관(114)을 통해 용이하게 배출 처리될 수 있으나, 상기 침전물의 상부에 위치된 처리수는 처리수만을 배출하기 용이하지 않으며 처리수 배출관(113)을 통해 배출할 때 침전물이 섞여 배출될 소지가 있다.
본 발명에서 폐수의 고형물은 완전히 분리시켜 퇴비화시키고 처리수는 재활용 가능하도록 수처리 시키고자 하는 바, 가능한 처리수 만을 분리 배출할 필요가 있다.
이를 위해 상기 처리수 배출관(113)은 응집반응조(110)의 크기에 따라 수직방향으로 간격을 가지며 다수개가 배열 형성되도록 구성되며, 내부 처리수와 침전물의 구분되는 분리 위치에 따라 밸브 개방되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 제일 하부에 위치된 처리수 배출관(113)을 먼저 개방하여 처리수 상태를 확인하고 침전물의 섞임이 많다면 그 위의 처리수 배출관(113)을 열어 개방함으로써 침전물이 포함되지 않은 상태의 처리수 만을 분리 배출할 수 있다.
한편, 필요에 따라 상기 처리수 배출관(113)은, 통과되는 처리수의 상태를 별도 분리하여 확인하지 않고 관 내에서 육안으로 확인할 수 있도록 투명 재질의 상태확인관(113a)과, 상기 상태확인관(113a)과 밸브에 의해 연통된 본관(113b)으로 구분되게 구성된다.
이에 따라 작업자는 각 위치의 처리수 배출관(113) 중 예상되는 처리수 배출관(113)을 개방하여 처리수 상태를 확인할 수 있으며, 처리수를 외부 노출시키지 않고 상태확인관(113a)까지만 밸브 개방한 상태로 확인할 수 있어 쉽게 처리수 상태를 확인할 수 있다.
그리고, 상기 1차 응집반응조(110) 내로 유입되는 폐수는 유입과정 시 성상에 따라 많은 거품이 발생할 소지가 있고 응집반응 과정에서 유기성 입자가 부상하여 스컴(scum, 부유물)을 발생시킨다.
상기 거품 및 스컴은 많은 악취를 발생시키게 되고, 상기 1차 응집반응조(110)는 이러한 거품 및 스컴을 별도 분리하여 처리할 수 있도록 상기 거품 및 스컴을 수집하여 반송관(115)을 통해 상기 축산 폐수 저장조(10)로 반송시키는 집수부(116)를 더 포함하여 구성된다.
상기 집수부(116)는 부유식 스키머를 포함한 통상적인 스컴 스키머 형태가 적용될 수 있으며, 도 5에서와 같이 월류웨어(overflow weir)를 형성하여 집수부(116)로 모일 수 있도록 스컴 수로를 만들고 반송관(115)을 이용해 수집된 거품 및 스컴을 축산 폐수 저장조(10)로 반송시키도록 구성할 수 있다.
상술한 상기의 반응조 구조는 1차 응집반응조(110)에 한정하여 기술하였으나, 필요에 따라 2차 응집반응조(120)에도 적용 설치될 수 있음은 물론이다.
이어서, 재차 도 2, 도 4및 도 6을 참조하면, 상기 슬러지 제거장치(130)는 1차 응집반응조(110)와 2차 응집반응조(120)에서 침전물을 가압하여 다시 한번 고형물과 탈수액으로 분리시키고, 가압 분리된 고형물은 퇴비화처리될 수 있게 한다.
바람직하게 상기 슬러지 제거장치(130)는, 상기 1, 2차 응집반응조(110, 120)와 연통된 압력밀폐탱크(130a)와, 상기 압력밀폐탱트(130a)와 연통되고 내부 필터(130b-1)를 가지는 슬러지분리기(130b)로 구성된다.
상기 압력발생기(131)에서 주입된 공기압에 의해 상기 압력밀폐탱크(130a)로 유입된 침전물은 상기 슬러지분리기(130b)로 밀려 이송되고 상기 필터(130b-1)에 걸려져 슬러지 고형물과 탈수액으로 분리되는데, 상기 슬러지 고형물은 퇴비화처리되고 상기 탈수액은 상기 2차 응집반응조(120)로 유입되어 다시 한번 처리된다.
도 6을 참조하면, 상기 슬러지 제거장치(130)는 필요에 따라 조정조(130c)를 더 포함하여 구성된다.
상기 조정조(130c)는 상기 압력밀폐탱크(130a)의 가압 공정 시 상기 1차 응집반응조(110) 및 2차 응집반응조(120)에서 이송된 침전물을 집수하여 저장하고, 상기 압력밀폐탱크(130a)의 가압 공정 후 집수된 침전물을 압력밀폐탱크(130a)로 이송시킨다.
재차 설명하면, 1차 응집반응조(110)와 2차 응집반응조(120)에서 배출된 침전물 슬러지는 필요에 따라 조정조(130c)에 집수되어 저장되다가 이송펌프가 압력을 가하여 집수된 침전물을 압력밀폐탱크(130a)로 이송시켜 주면 압력밀폐탱크(130a)의 레벨센서에 의해 이송량이 측정되고 설정된 값이 측정되면 상기 압력밀폐탱크(130a)는 조정조(130c)에서 유입되는 침전물을 차단하고 가압 과정을 가지게 된다.
압력발생기(131)에서 발생된 공기는 압력밀폐탱크(130a)로 유입되어 공기압을 생성하고, 상기 공기압에 따라 침전물은 이송관을 통해 슬러지분리기(130b)로 밀려 이송된다.
바람직하게 상기 슬러지분리기(130b)는 유입관과 배출관을 구비하고 압력계를 가지며 내부에 필터(130b-1)를 가지는 장치로, 상기 밀려 이송된 침전물은 상기 필터(130b-1)에 걸려 고형물은 남게 되고 필터에 걸려져 짜내어진 탈수액은 다시 한번 2차 응집반응조(120)로 유입되어 처리된다.
그리고, 압력계가 정해진 일정 수치, 예를 들어 1bar를 넘는다면 상기 필터(130b-1)는 포화된 상태로 확인하고, 상기 필터(130b-1)는 외부 분리하여 걸려진 고형물을 분리하여 퇴비화처리될 수 있게 한다.
한편, 상기 압력발생기(131)는 고압의 액체용 압력펌프가 아닌 공기압축기를 사용하게 된다.
유입되는 침전물은 유동성이 높지 않으며 걸쭉한 진흙의 상태를 가지고 있는데 액체용 압력펌프를 사용하게 되면 압력에 의해 배관, 필터, 모터 등이 급속한 훼손 발생이 있을 수 있으며, 본 발명에서는 압력발생기(131)로 공기압축기를 이용함에 따라 발생된 공기를 지속적으로 반복하여 밀어주는 방식으로 장치에 손상을 줄이고 침전물을 고형물과 탈수액으로 확실하게 분리시킬 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 상기 조정조(130c)는 처리되는 폐수 량에 따라 가동하거나 설치하지 않을 수 있다.
그리고, 상기 압력밀폐탱크(130a)와 슬러지분리기(130b)를 별도 분리하여 구성함을 기술하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 상기 압력밀폐탱크(130a) 내에 필터를 구비하여 단일 탱크로 슬러지 제거장치(130)를 구성할 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이, 축산 폐수 저장조(10)에 저장된 폐수는 1차 응집반응조(110)와 2차 응집반응조(120) 및 슬러지제거장치(130)를 구비한 고형물 처리시설부(100)를 통과하면서 폐수 내의 고형물은 완전히 분리되어 퇴비화가능하도록 처리된다.
그리고, 2차 응집반응조(120)에서 처리된 처리수는 분리액 저장조(140)로 집수되어 수처리 시설부(200)로 이송처리된다.
필요에 따라, 상기 분리액 저장조(140)에서 수처리 시설부(200)로 이송되기 전 미세 고형물을 제거하기 위한 미세 백필터부(160)와 모래여과기(170)를 더 통과하게 되며, 이에 따라 수처리 시설부(200)로 이송처리되는 처리수 내에는 부유고형물을 포함하여 플럭을 형성하는 고형물은 완전히 분리처리된 상태이다.
그리고, 폐수를 1차 응집반응조(110)로 이송시키는 백필터부(150)와 상기 미세 백필터부(160)는 서로 크기가 다른 필터가 내부가 삽입되며, 상기 필터에 따라 해당되는 크기의 고형물을 거르고 이를 다시 퇴비화시킬 수 있다.
또한, 상기 모래여과기(170)는 역세척 가능하며 재생사용 가능함은 물론이다.
이어서, 재차 도 3과 도 4를 참조하여, 상기 수처리 시설부(200)를 상세하게 살펴보면 하기와 같다.
본 발명에 적용되는 수처리 시설부(200)는 크게 오존처리장치(210)와 흡착처리장치(220)로 구분되어 설치되는데, 상기 오존처리장치(210)를 통과하면서 처리수 내의 유기물질이 제거되고 탈색처리 및 독소가 제거되며 냄새가 저감된다.
그리고, 상기 흡착처리장치(220)는, 크게 활성탄여과기(220a)와 질소제거탱크(220b)로 구성되는데, 각각 활성탄과 제올라이트가 충진되어 처리수는 이를 통과하면서 유해물질이 제거되고 인, BOD 제거 및 질소가 제거되어 방류될 수 있는 수질을 갖게 된다.
구체적으로, 상기 수처리 시설부(200)는, 상기 고형물 처리시설부(100)를 거친 처리수를 오존발생기(211)에서 공급된 오존을 이용하여 오존반응조(210a)에서 유기물질을 제거하고 탈색처리하여 방류가능한 수준으로 정화하는 오존처리장치(210)와, 상기 오존처리장치(210)를 거친 처리수를 활성탄이 충진된 활성탄 여과기(220a)로 통과시키고 이어서 제올라이트가 충진된 질소제거탱크(220b)를 통과시키는 흡착처리장치(220)로 구성되어, 처리수를 방류 또는 축사 청소나 가축 음용 용도로 사용될 수 있도록 재활용 처리한다.
일반적으로 오존(O3) 은 강한 산화력을 가지며 살균, 표백, 탈취, 철과 망간의 제거, 시안 화합물, 페놀, 세제 등의 분해, 하수의 최종처리 등에 사용되고 있으며, 폐수의 생물학적 처리와 병용되거나 물리화학적 처리에 있어 고도처리 시설로 사용되고 있다.
상기 오존반응조(210a)는, 오존 발생기(211)에서 오존이 공급되며 반응조 내에서 처리수와 오존이 접촉할 수 있게 한다.
그리고, 상기 오존반응조(210a)는 사구역 없이 오존과 처리수가 접촉될 수 있도록 길이방향을 따라 다수개의 산기관(212)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 오존처리장치(210)는 필요에 따라 오존반응조(210a)에서 배출된 처리수가 유입되어 집수되는 2차 반응조(210b)를 더 포함하여 구성된다.
이때, 상기 2차 반응조(210b)는 오존반응조(210a)를 통과한 처리수가 상기 2차 반응조(210b) 내로 유입되면서 와류를 형성하여 오존과의 접촉효율을 높일 수 있게 한다.
한편, 상기 오존발생기(211)는 통상적인 구조이며 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.
미설명된 부호 211-1은 산소발생기이며, 211-1a는 산소를 모아 분사하는 부스터, 211-2는 오존발생기의 열을 제거하기 위한 냉동기, 그리고 211-3은 냉각수 탱크이다.
이어서, 상기 흡착처리장치(220)는 상술한 바와 같이 활성탄 여과기(220a)와 질소제거탱크(220b)로 구성된다.
먼저, 상기 활성탄 여과기(220a)는 방류수질에 맞게 유입된 처리수의 인과 BOD를 제거하기 위한 것으로, 활성탄이 충진되어 유입된 처리수 내의 COD, BOD, ABS, Phenol등 유해물질을 제거하고 냄새를 줄인다.
한편, 상기 활성탄 여과기(220a)를 통과한 처리수는 상기 오존처리장치(210)의 오존반응조(210a)로 설정값에 따라 순환 반복 처리되어 그 처리효율을 높일 수 있도록 이루어진다.
그리고, 상기 질소제거탱크(220b)는 제올라이트(Zeolite)가 충진된 탱크로, 상기 오존처장치(210)와 활성탄 여과기(220a)를 통과한 처리수가 유입되며 제올라이트에 의해 처리수 내의 질소가 제거 처리된다.
또한, 상기 질소제거탱크(220b)는 세정기(220b-1)에서 공급된 염화나트륨 수용액(소금물)을 이용해 제올라이트를 역세척 할 수 있으며, 이에 따라 제올라이트는 재생 사용이 가능하다.
그리고, 상기 질소제거탱크(220b)를 거쳐 최종적으로 처리된 처리수는 방류수질을 만족하며 축산 청소나 가축음용 용도로 재활용 된다.
또한, 필요에 따라 방류 처리될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 축산 폐수 자원화 처리시설(1)은, 축산 농가에서 발생한 분뇨를 처리한 액비(액체 비료) 상태의 폐수를 재처리하여 자원화할 수 있도록, 고형물 처리시설부(100)를 통해 고형물을 완전히 분리해 퇴비화 처리될 수 있게 하고, 수처리 시설부(200)를 통해 방류수질에 맞게 처리해 처리수가 축산 청소나 가축 음용 등으로 재활용될 수 있게 한다.
더불어, 생물학적 방법을 이용하지 않아 악취를 저감시킬 수 있으며, 고형물 처리시설부(100)와 수처리 시설부(200)를 설치하는 공간을 많이 요구하지 않아 경제적이고 시설투자의 부담이 적으면서 시설의 운전, 유지관리가 편리한 효과를 가진다.
이상에서 설명한 본 발명은 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
1 : 축산 폐수 자원화 처리시설
100 : 고형물 처리시설부 110 : 1차 응집반응조
120 : 2차 응집반응조 130 : 슬러지 제거장치
130a : 압력밀폐탱크 130b : 슬러지분리기
140 : 분리액 저장조 150 : 백필터부
160 : 미세 백필터부 170 : 모래여과기
200 : 수처리 시설부 210 : 오존처리장치
210a : 오존반응조 211 : 오존발생기
220 : 흡착처리장치 220a : 활성탄 여과기
220b : 질소제거탱크 300 : 메인컨트롤판넬
100 : 고형물 처리시설부 110 : 1차 응집반응조
120 : 2차 응집반응조 130 : 슬러지 제거장치
130a : 압력밀폐탱크 130b : 슬러지분리기
140 : 분리액 저장조 150 : 백필터부
160 : 미세 백필터부 170 : 모래여과기
200 : 수처리 시설부 210 : 오존처리장치
210a : 오존반응조 211 : 오존발생기
220 : 흡착처리장치 220a : 활성탄 여과기
220b : 질소제거탱크 300 : 메인컨트롤판넬
Claims (11)
- 축산 농가에서 발생한 분뇨를 처리한 액비(액체 비료) 상태의 폐수를 자원화시키기 위한 축산 분뇨 자원화 처리시설에 있어서,
축산 폐수 저장조(10)에 집수된 상기 폐수가 유입되고 응집제와 교반기(111)를 이용해 응집 처리하여 하부 침전물과 상부 처리수로 분리시키는 1차 응집반응조(110)와,
상기 1차 응집반응조(110)에서 배출한 처리수가 유입되며, 상기 1차 응집반응조(110) 보다 작은 크기로 다수개가 연속적으로 설치되고, 응집제와 교반기(121)를 이용해 응집 처리하여 하부 침전물과 상부 처리수로 분리시키되, 처리수와 침전물 상태를 육안으로 확인하도록 반투명 재질로 구성된 2차 응집반응조(120)와,
상기 1차 응집반응조(110)와 2차 응집반응조(120)에서 이송된 침전물이 집수되고 압력발생기(131)에서 반복적으로 밀어주는 방식으로 주입된 공기압을 이용해 유입된 침전물을 가압하여 퇴비화 처리되는 고형물과 상기 2차 응집반응조(120)로 반송되는 탈수액으로 분리시키는 슬러지 제거장치(130)와,
상기 2차 응집반응조(120)에서 처리된 처리수를 집수하여 저장하는 분리액 저장조(140)로 구성되어, 상기 폐수 내의 고형물을 분리 제거하여 고형물 처리시설부(100)와;
상기 고형물 처리시설부(100)를 거친 처리수를 오존발생기(211)에서 공급된 오존을 이용하여 오존반응조(210a)에서 오존처리하는 오존처리장치(210)와,
상기 오존처리장치(210)를 거친 처리수를 활성탄이 충진된 활성탄 여과기(220a)와 제올라이트가 충진된 질소제거탱크(220b)로 통과시켜 처리하는 흡착처리장치(220)로 구성되어, 유입된 처리수를 축사 청소나 가축 음용 용도로 재활용 처리하는 수처리 시설부(200)를; 포함하여 이루어지되;
상기 1차 응집반응조(110)는, 상부에 폐수가 유입되는 유입관(112)과, 측부에 분리된 처리수만을 외부로 이송시키기 위한 처리수 배출관(113)과, 하부에 분리된 침전물을 외부로 이송시키기 위한 침전물 배출관(114)을 포함하여 구성되고;
상기 처리수 배출관(113)은, 이송되는 처리수 상태를 육안으로 확인할 수 있도록 투명 재질의 상태확인관(113a)과, 상기 상태확인관(113a)과 밸브에 의해 연통된 본관(113b)으로 구성되고, 수직방향으로 간격을 가지며 다수개가 배열 형성되어, 처리수과 침전물의 분리 위치에 따라 밸브 개방되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 자원화 처리시설.
- 제 1항에 있어서,
상기 고형물 처리시설부(100)는,
상기 축산 폐수 저장조(10)에서 이송된 폐수 내의 대형 고형물을 제거하고 폐수를 상기 1차 응집반응조(110)로 이송시키는 백필터부(150)와,
상기 분리액 저장조(140)에 집수된 처리수가 유입되어 유입된 처리수 내의 미세 고형물을 제거하기 위한 미세 백필터부(160)와 모래여과기(170)를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 축산 폐수 자원화 처리시설.
- 제 1항에 있어서,
상기 슬러지 제거장치(130)는,
상기 1차 응집반응조(110) 및 2차 응집반응조(120)와 연통된 압력밀폐탱크(130a)와, 상기 압력밀폐탱크(130a)와 연통되고 내부 필터(130b-1)를 가지는 슬러지분리기(130b)로 구성되되,
상기 압력발생기(131)에서 발생된 공기압에 의해 상기 압력밀폐탱크(130a)로 유입된 침전물은 상기 슬러지분리기(130b)로 밀려 이송되고 상기 필터(130b-1)에 걸려 슬러지 고형물과 탈수액으로 분리되어, 상기 슬러지 고형물은 퇴비화처리되고 상기 탈수액은 상기 2차 응집반응조(120)로 유입되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 자원화 처리시설.
- 제 3항에 있어서,
상기 슬러지 제거장치(130)는,
조정조(130c)를 더 포함하여, 상기 압력밀폐탱크(130a)의 가압 공정 시 상기 1차 응집반응조(110) 및 2차 응집반응조(120)에서 이송된 침전물을 집수하고, 상기 압력밀폐탱크(130a)의 가압 공정 후 집수된 침전물을 압력밀폐탱크(130a)로 이송시키는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 자원화 처리시설.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 1차 응집반응조(110)는,
응집반응 과정에서 발생된 거품 및 스컴(scum)을 수집하여 반송관(115)을 통해 상기 축산 폐수 저장조(10)로 반송시키는 집수부(116)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 자원화 처리시설.
- 제 1항에 있어서,
상기 오존처리장치(210)의 오존반응조(210a)는,
사구역 없이 오존이 처리수와 접촉될 수 있도록 길이방향을 따라 다수개의 산기관(212)이 형성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 자원화 처리시설.
- 제 1항에 있어서,
상기 오존처리장치(210)는,
상기 오존반응조(210a)에서 배출된 처리수가 유입되는 2차 반응조(210b)를 더 포함하여, 상기 오존반응조(210a)를 통과한 처리수가 상기 2차 반응조(210b) 내로 유입되면서 와류를 형성하여 오존과의 접촉효율을 높일 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 자원화 처리시설.
- 제 1항에 있어서,
상기 흡착처리장치(220)의 활성탄 여과기(220a)를 통과한 처리수는 상기 오존처리장치(210)의 오존반응조(210a)로 설정값에 따라 순환되어 반복 처리되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 자원화 처리시설.
- 제 10항에 있어서,
상기 질소제거탱크(220b)는,
세정기(220b-1)에서 공급된 염화나트륨 수용액을 이용해 제올라이트가 역세척되어 재생 사용가능한 것을 특징으로 하는 축산 폐수 자원화 처리시설.
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|---|---|---|---|
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