KR101830130B1 - 내부공기 순환 및 간헐포기를 통한 고온소화 액비 제조 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

내부공기 순환 및 간헐포기를 통한 고온소화 액비 제조 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부공기 순환 및 간헐포기를 통한 고온소화 액비 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로 밀폐된 소화조 내부에 벤츄리 펌프를 이용하여 내부공기 및 거품, 악취를 순환시켜 호기적으로 축산분뇨를 50~70℃까지 외부의 열원 없이 자가발열 소화함으로써 병원균이 적은 액비를 효율적으로 생산하는 장치이다. 또한, 밀폐된 액비 반응조의 내부에 미생물들이 붙어 고농도로 자랄 수 있는 미생물 부착 담체를 추가하여 구성하고, 간헐적으로 폭기를 꺼 무산소 조건을 만들어주어 전기비용의 절약 및 미생물의 다양화를 통한 악취, 분뇨내의 여러 유기물 및 무기물을 분해하여 병원균이 적은 고품질의 액비를 생산하는 효과를 기대할 수 있다.

Description

내부공기 순환 및 간헐포기를 통한 고온소화 액비 제조 장치 및 그 제조 방법 {An autothermal aerobic/anaerobic digestion system in swine farms}
본 발명은 축산 농가에 설치되는 밀폐형 액비 반응조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밀폐된 소화조 내부에 벤츄리관 펌프를 이용하여 내부공기 및 거품, 악취를 순환시켜 호기적으로 축산분뇨를 60~70℃까지 외부의 열원없이 자가발열 소화시킨 후 호기와 무산소 상태를 번갈아 유지시켜 운전하는 내부공기 순환 및 간헐포기를 통한 고온소화 액비 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 축산 분뇨의 자원화를 촉진하기 위해 축산 농가마다 액비 반응조를 설치하고 있으며, 액비 반응조에서 부숙된 액비는 작물에 없어서는 안 될 귀중한 비료원으로 사용되고 있다.
전통적인 액비 반응조는 폐수의 저장 외에 부숙을 목적으로 단순히 저어주거나 폭기하여 부숙시키는 방법을 채택하고 있다. 그러나 이 경우 부숙속도와 악취의 문제가 발생된다. 특히, 초기 미생물 농도가 아주 적은 경우 부숙속도가 현저히 낮아지는데 이는 온도가 낮은 겨울철에는 보다 심각해져서 6개월에서 1년을 발효시키더라도 부숙되지 못하는 경우가 많다.
가축 분뇨 및 축산 시설에서 발생되는 악취물질은 황화합물류, 휘발성 지방산류, 페놀류, 인돌류, 암모니아 및 휘발성 아민류로 분류되고 있다. 이 물질들은 가축의 소화기관 또는 가축 분뇨를 저장하거나 처리할 때 분뇨가 혐기 발효되면서 생성된다.
상기한 악취를 제거하기 위한 방법으로 액비 반응조에 탈취시스템을 갖춘 장치가 개발되어 사용되고 있다. 이는 액비 반응조의 축산 폐수를 폭기하여 나오는 악취를 강제 송풍하여 악취가스를 탈취재료에 흡착시키거나 탈취재료에 부착한 미생물의 분해에 의해 냄새를 없애는 방법이라 할 수 있다. 그러나 상기한 방법은 액비 반응조 외에 또 다른 탈취시스템을 필요로 하기 때문에 운전비가 많이 소요되며 부숙속도를 높이기 위해서 폭기의 양을 높이면 탈취 시스템의 크기가 커져야 하는 문제점이 발생된다.
상기한 문제를 해결하기 위하여 강구된 선행기술로는 등록특허공보 10-547281을 들 수 있다. 상기 문헌은 슬러리 형태 유기성 폐기물을 수용한 폐쇄형의 처리조내에 호기성 고온 발효균인 바실러스속 세균을 투입하고, 처리조내에 통기를 행하여 호기성 고온 발효균인 바실러스속 세균의 증식을 촉진함으로써, 45 ~ 68℃의 고온 발효를 수행함으로써 슬러리 형태 유기성 폐기물을 처리한 후, 이어서, 광합성 세균을 투입하여 슬러리 형태 유기성 폐기물을 액체 비료로 하는 것을 특징으로 하는 슬러리 형태 유기성 폐기물의 처리법에 관한 것이다. 상기한 처리법에 의하여 호기성 발효균은 60℃ 전후에서 안정된 증식을 행하므로, 당초 분해처리를 고온 상태에서 장시간 지속하여 행할 수 있고, 악취를 발생시키지 않고 비교적 단시간에 발효 처리할 수 있는 장점이 있다.
그러나 상기 문헌의 처리장치는 탈취탑이 필요하고 거품의 제거를 위하여 사이클론이 설치되어야 하는 등 소규모 농가에서 설치하여 운전하기가 용이하지 않다는 문제점이 있다.
등록특허공보 10-547281
없음
본 발명은 내부공기 순환 및 간헐포기를 이용하여 고온에서 액비를 고효율로 부숙시킬 수 있을 뿐만 아니라, 악취와 거품의 제거 및 자가발열이 가능한 고온소화 액비 제조 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 발명은 고온 발효 미생물을 식종하고 내부 공기, 악취, 거품을 벤츄리관을 통해 순환시킬 수 있는 고온소화 액비 제조 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. 또한 자가발열 후 온도가 50~60℃로 올라간 후 중온 온도인 30~40℃로 유지시키기 위하여 호기, 무산소 상태를 번갈아줌으로써 전기비용을 절감할 수 있는 고온소화 액비 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하수종말처리장 생슬러지, 반송슬러지, 음식물쓰레기 등 고농도의 유기성폐수에서 적용할 수 있는 자가발열이 가능한 고온소화 액비 제조 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 자가발열 고온소화 액비 제조 장치는,
축산 폐수 및 고온 호기성 미생물의 유입을 위한 원료 유입구와;
공기가 유입되는 공기 유입구와;
침전된 슬러지 및 분해 완료된 액비를 배출시키는 배출구와; pH센서와; 온도센서와; pH 컨트롤러를 포함하여 구성되며,
상기 액비 반응조의 내부에는 미생물이 부착되어 자랄 수 있도록 공극을 가진 구조의 복수의 미생물 부착 담체를 포함하며,
상기 액비 반응조의 하부에는 상부의 공기 및 거품을 순환시켜 폐수에 폭기하기 위한 벤추리펌프가 부착된 것을 구성상의 특징으로 하는 축산 농가 폐수의 부숙속도를 높이고 악취 저감을 위한 자가발열고온 액비 반응조를 과제 해결을 위한 수단으로 제공한다.
더욱 구체적으로, 본 발명의 자가발열 고온소화 액비 제조 장치는, 내부공기 순환 및 간헐포기를 이용하는 자가발열 고온소화 액비 제조 장치에 있어서, 본체(100)의 상부 일측에 형성되어 축산 폐수 및 고온 호기성 미생물이 유입되는 원료 유입구(110)와, 상기 본체(100)의 상부에 형성되어 공기가 유입되는 공기 유입구(120)와, 상기 본체(100)의 하부 일측에 형성되어 침전된 슬러지 및 축산 폐수의 분해가 완료된 액비를 배출시키는 배출구(130)를 구비하는 액비 반응조(10); 상기 액비 반응조(10)의 내부에서 미생물이 부착되어 성장할 수 있도록 공극 구조를 가지고 수직방향으로 고정설치되는 복수의 미생물 부착 담체(20); 상기 액비 반응조(10)의 하부에 설치되어 상기 원료 유입구(110)로 유입된 축산폐수를 상부의 공기 및 거품과 순환시켜 폭기하는 벤추리 펌프(30);를 포함하되, 상기 액비 반응조(10)는, 상기 배출구(130)로 배출될 내부 액체의 pH를 측정하기 위한 pH센서(40)와; 상기 원료 유입구(100)로 유입된 액체의 온도를 측정하기 위한 온도센서(50)와; 상기 pH센서(40)에서 측정된 신호를 이용하여 분해되는 액체의 pH를 조절하기 위한 pH 컨트롤러(60); 로 이루어지고, 상기 미생물 부착 담체(20)는, 미생물이 고농도로 성장할 수 있도록 복수의 수직 미생물 담체(200)와; 상기 수직 미생물 담체(200) 사이에 층상으로 형성되는 수평 미생물 담체(210);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 미생물 부착 담체는 미생물이 고농도로 성장할 수 있도록 상하방향으로 길게 고정 설치되며, 공극율이 85 ~ 95% 범위, 비표면적은 65 ~ 500m2/m3 범위이며, 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐리덴(Polyvinyldene)로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
상기 고온소화 액비 제조 장치에 의한 액비 제조 방법은 초기 운전단계에서 미생물의 생성 및 활성을 촉진하기 위하여 축분퇴비, 하수종말처리장 발효조 고형물, 호기성슬러지, 토양 혼합물을 혼합하여 10일 이상 반응시켜 순응시킨 식종제를 이용하여 식종을 실시하는 것을 특징으로 하며,
상기 식종제는 자가발열호기소화균, 가수분해균, 발효미생물, 황환원미생물, 탈질미생물, 철환원미생물로, 호기성미생물로부터 선택될 수 있다.
상기 액비 반응조는 운전 초기에 분뇨의 온도를 자가 발열을 사용하여 60℃까지 올려 병원균, 잡초종자를 사멸시키고, 주기적으로 무산소와 호기 상태를 번갈아 작동시켜 30~40℃의 액비 반응조 온도를 유지시켜 주는 방법을 특징으로 한다.
더욱 구체적으로, 내부공기 순환 및 간헐포기를 통한 고온소화 액비 제조 방법에 있어서, 초기 운전 단계에서 미생물의 생성 및 활성을 촉진시키기 위해 식종을 실시하는 단계(S100); 상기 단계(S100)에서 식종된 액비 반응조 내부의 자가발열을 통해 액비 반응조 내부의 온도를 50~70℃까지 승온하고, 공기 폭기로 호기, 무산소를 번갈아 운전하면서 3~6일간 유지시켜 병원균을 사멸시키는 단계(S200); 상기 단계(S200)에서 병원균이 사멸된 액비 반응조의 온도를 30~40℃로 유지시키는 단계(S300); 상기 단계(S300) 이후 액비 반응조 내부의 온도가 30℃ 이하가 되면, 산소를 3~5시간 동안 공급하여 액비 반응조 내부의 온도를 승온시켜주는 단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자가발열고온 액비 반응조에 의하면, 고온 발효미생물등을 식종하고 내부 공기, 악취, 거품을 벤츄리관을 통해 순환시킴으로써 악취, 거품을 제거할 수 있고, 고온에서 액비를 효과적으로 부숙시켜 병원균이 적은 액비를 생산할 수 있다.
또한, 혐기와 무산소 상태를 번갈아 만들어주어 공기 폭기시 소요되는 전기 비용을 절약할 수 있으며 미생물의 다양화를 통해 좀 더 다양한 유기물, 무기물을 제거할 수 있다.
뿐만 아니라 미생물 담체를 사용하여 미생물의 농도를 증가시켜 부숙기간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
상기와 같은 장점을 가진 본 발명의 액비 반응조는 축산분뇨 뿐만 아니라, 하수종말처리장 생슬러지, 반송슬러지, 음식물쓰레기 등 고농도의 유기성폐수에서 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 액비 반응조의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 액비 반응조 내부의 시간에 따른 온도변화를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 액비 반응조 내부의 시간에 따른 T-N변화를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 액비 반응조 내부의 시간에 따른 알칼리도변화를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 액비 반응조 내부의 시간에 따른 암모니아성 질소의 변화를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 액비 반응조 내부의 시간에 따른 전기전도도의 변화를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 액비 반응조의 호기/무산소 조건에서 시간에 따른 온도변화를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 액비 제조 과정을 나타낸 순서도를 나타낸다.
이하 도면과 실시예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 액비 반응조의 구성을 개략적으로 나타내는 도면인데 도시된 바와 같이 본 발명의 액비 반응조(10)는 원료 유입구(110), 공기 유입구(120), 배출구(130), pH센서(40), 온도센서(50), pH 컨트롤러(60), 펌프 컨트롤 박스(70)로 구성되어 있고, 내부에 미생물 부착 담체(20)를 포함하고 있다.
운전 초기에 미생물의 생성 및 활성을 촉진시키기 위하여 식종을 실시(S100)하고, 초기 액비 반응조(10) 내부의 운전은 자가발열을 통해 액비 반응조(10) 내부의 온도를 50~70℃까지 승온하며, 이를 3~6일간 유지시켜 병원균을 사멸(S200)시킨 후, 30~40℃로 유지(S300)한다. 그런 다음 액비 반응조(10) 내부의 온도가 30℃ 이하가 되면 다시 산소를 일정시간(예를 들면 4시간) 동안 공급하여 액비 반응조(10) 내부의 온도를 올려주도록(S400)한다. 이를 통해 액비 반응조(10) 운전시 소요되는 전력을 절약할 수 있다.
본 발명의 액비 반응조(10)의 하부에는 벤추리 펌프(30)가 부착되어 있다.
상기 원료 유입구(110)로부터 축산 폐수 및 고온 및 중온 호기, 혐기성 미생물이 유입된다.
상기 공기 유입구로(120)로부터 공기가 유입된다.
상기 배출구(130)로부터 침전된 슬러지 및 분해 완료된 액비가 배출된다.
상기 액비 반응조(10)의 내부에는 전술한 바와 같이 미생물 부착 담체(20)가 구성되어 있는데, 여기에서 미생물이 부착되어 성장된다.
상기 액비 반응조(10)의 하부에 설치된 벤추리 펌프(30)는 원료 유입구(110)로 유입된 축산폐수를 상부의 공기 및 거품과 순환시켜 폐수에 폭기하는 역할을 담당한다.
상기 pH센서(40)는 상기 배출구(130)로 배출될 내부 액체의 pH를 측정한다.
상기 온도센서(50)는 상기 원료 유입구(100)로 유입된 액체의 온도를 측정한다.
상기 pH 컨트롤러(60)는 상기 pH센서(40)에서 측정된 신호를 이용하여 분해되는 액체의 pH를 조절한다.
상기 펌프 컨트롤 박스(70)는 상기 온도센서(50)에서 감지된 온도에 의해 벤추리 펌프(30)를 제어한다.
이하 본 발명의 세부적인 구성요소에 대한 보다 상세한 설명을 덧붙이자면 다음과 같다.
원료 유입구(110)를 통해 원료가 유입된다. 상기 원료에 해당되는 것으로 축산농가에서 발생되는 가축분뇨 등을 포함하는 축산폐수, 하수종말처리장에서 발생되는 생슬러지, 반송슬러지, 음식물쓰레기 처리시설에서 발생되는 고농도의 유기성폐수 등을 들 수 있다. 상기한 원료는 바이오 에너지화하여 완전히 처리한 다음 하천으로 방류할 수도 있지만, 고농도의 유기물과 악취를 함유하고 있기 때문에 소규모 농가의 경우 생물학적으로 안정화시켜 액비 형태로 처리한 후 자연 순환시키는 방법이 더 효율적이다.
생물학적으로 안정화시켜 액비 형태로 처리한 후 자연 순환시키는 것도 좋은 방법이다.
벤츄리 펌프(30)를 통해 상부의 공기, 악취 등이 다시 분뇨로 들어옴으로써 미생물에 의하여 악취가 분해되고, 호기성 미생물에 의해 산소가 부족해지면 미생물들이 필요로 하는 공기가 음압에 의하여 공기 유입구(120)를 통해 액비 반응조(10) 내부로 유입된다.
배출구(130)를 통해 침전된 슬러지 및 분해 완료된 액비가 배출된다. 상기 배출은 pH컨트롤러(60) 및 pH센서(40)를 이용하여 1개월의 부숙과정을 거쳐 부숙도를 측정한 후, 부숙도가 액비로서 적합하다고 판단되면 배출되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 당업자라면 액비 반응조 내부의 운전상태를 고려하여 적절히 선택할 수 있다.
상기 액비 반응조(10)의 내부공간에는 미생물이 부착되어 고농도로 자랄 수 있는 복수의 미생물 부착 담체(20)가 소정 간격을 두고 설치된다.
상기 미생물 부착 담체(20)는 미생물이 부착될 수 있도록 상하방향으로 길게 고정 설치되는 수직 미생물 담체(200)와 수평미생물 담체(210)로 구성되며, 부착된 미생물이 고농도로 자라 축산 폐수의 발효에 이용된다.
상기 미생물 부착 담체(20)의 형상은 로프형 외에도 원형, 타원형, 벌집형, 격자형 등을 사용할 수 있으며 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐리덴(Polyvinyldene) 종류의 재질이 가능하고, 액비 반응조(10) 유효용적의 5% 이상, 바람직하게는 5 ~ 30 % 정도가 되도록 고르게 충진된다.
본 발명의 액비 반응조(10)에서는 운전 초기에 미생물의 생성 및 활성을 촉진시키기 위하여 식종을 실시한다. 식종이란 운전 초기 축산분뇨 처리에 적합한 미생물을 투입하는 것을 말하며, 외부 환경 즉, pH, 온도, 산소 등을 잘 맞추어 분뇨를 처리하는 데 필요한 미생물들이 더욱 번식하여 축산분뇨를 보다 효율적으로 처리할 수 있다. 초기에는 분뇨 내에 원하는 미생물이 매우 적거나 전혀 없기 때문에 축산분뇨에서 잘 자라는 미생물을 투입해야 원하는 미생물학적 반응이 활발히 일어난다.
식종제로는 축분퇴비, 하수종말처리장 발효조 고형물, 호기성슬러지, 토양 혼합물을 혼합하여 10일 이상 일정 조건(온도, pH, 산소 등)에서 축산분뇨에 순응시켜 다수의 미생물을 포함한 액을 이용한다. 상기 식종제로는 자가발열호기소화균, 가수분해균, 발효미생물, 황환원미생물, 탈질미생물, 철환원미생물, 호기성미생물 등 여러 종류의 미생물 군을 포함한다.
상기한 호기성 및 혐기성 미생물의 선택은 당업자에게 자명한 것으로, 축산분뇨에서 잘 자라는 미생물을 사용한다.
본 발명의 액비 반응조(10)는 액비 반응조 용적의 1/20 이상, 바람직하기로는 1/20 ~ 1/5을 여유 공간으로 남겨두어 운전하는데, 여유 공간이 상기 범위를 벗어나면 식종액을 다시 넣어주어야 하는 번거로움이 발생된다.
이하 액비 반응조(10)의 운전상태에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 액비 반응조(10)에 축산분뇨를 채워넣고, 상기에 설명한 식종제를 넣은 후 호기로 운전이 되며, 운전 3~6일 내로 온도가 50~60℃ 이상이 되면 호기, 무산소를 번갈아 운전하게 된다. 열을 재활용하는 것을 목적으로 한다면 호기조건만으로 운전하여 열교환기를 통해 열을 재활용할 수도 있지만 호기/무산소로 운전함으로써 폭기비용을 저감할 수 있으며 액비 반응조 내의 미생물의 다양화를 통해 분뇨의 처리가 용이해 진다.
호기/무산소 조건에서 3~4주 정도 발효를 하면 축산분뇨가 갈색으로 변하며 악취가 거의 나지 않게 된다.
본 발명의 액비 반응조(10)에서 벤추리 펌프(30)를 이용하여 폭기를 실시하면 이산화탄소가스가 물밖으로 나오면서 pH가 10까지 올라가게 된다. 이렇게 pH가 상승하면 황산을 이용하여 pH를 8정도로 유지시켜 스트르바이트가 형성이 되도록 함으로써 암모니아와 인이 완효성비료가 되도록 한다.
또한 액비를 배출할 때에는 암모니아 냄새가 날 수 있으므로 pH를 6.5~7.5 정도로 낮추어 배출한다. 암모니아성 질소의 pKa가 9.3이므로 pH 가 9.3일 경우 암모늄 이온과 암모니아 가스가 같은 농도로 존재하고 pH가 7정도일 경우 대부분이 암모늄 이온으로 존재하므로 암모니아 가스 냄새는 아주 줄어든다. pH가 10정도가 되면 주로 암모니아 가스 형태로 존재하므로 pH를 반드시 낮추어 이온 형태로 바꾸어야 한다.
이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
[실시예 1: 시간에 따른 액비 반응조의 온도 및 성분변화]
강원도 춘천시 팔미리에 위치한 돈사에서 채취한 고액분리된 분뇨 20L를 부피 40L 액비 반응조에 넣고, 온도센서를 설치한 후, 벤츄리 타입의 펌프를 이용하여 폭기하면서 반응액의 온도를 실시간으로 관찰하였다. 반응액의 온도가 50℃로 상승한 것을 확인한 후 30일 이상 안정적으로 운전하여 온도 50℃를 유지하였다.
상기 액비 반응조를 ATAD1, ATAD2로 구분하고, 각각에 대하여 벤츄리관을 통해 유입되는 공기유량을 달리하여(ATAD 1: 100~150 mL/min, ATAD 2: 5 L/min) 반응을 진행시켰다.
분석항목은 T-N, T-P, COD, SS, VSS, NO2 --N, NO3 --N, pH, EC, 온도, NH4 +-N,알칼리도이며, 분석항목에 따라 매일분석(pH, EC, 온도), 2일간격 분석(NH4 +-N, 알칼리도), 3일간격 분석(T-N, T-P, COD, SS, VSS, NO2 --N, NO3 --N)로 나누어 분석을 실시하였다. 온도는 PT100Ohm 센서를 PLC에 연결하고, CIMON사의 CIMON 및 CICON 프로그램을 이용하여 실시간으로 측정값을 확인하여 저장되도록 하였으며 NH4 +-N은 암모니아 전극을 이용하여 분석하였다. 다른 분석 항목은 Standard method, 18th Edition의 분석방법을 이용하여 분석하였다. 중금속은 최종 발효된 액비에 대하여 분석하였다.
실험결과 벤츄리관을 통해 유입되는 유량이 적을시 유기물의 분해정도 및 온도의 상승은 5L/min의 경우보다 적었으며 유량이 5L/min의 경우 내부 분뇨의 온도는 30일 내내 45~65℃를 유지하였다. 외부온도는 5~17℃였다. 암모니아성 이온은 5100에서 600 mg/L 정도로 제거가 되었으며 이는 질산화에 의한 제거라기 보다는 화학적인 제거 즉 스트로바이트 침전등에 의한 제거로 판단된다. 질소는 비료의 중요한 성분이며 액비로 사용이 되기 위해서는 T-N이 1000mg/L이상이 되어야 하며 이를 만족한다. ATAD2 액비 반응조의 부숙이 완료된 액비의 전기전도도는 약 8mS/cm, 알칼리도는 약 2500mg/L이었다. 반응 기간동안 완전히 밀폐가 되고 거품은 다시 벤츄리관으로 유입되므로 거품의 넘침등이 없었다. 반응완료 후 액비의 색은 진한 갈색이며 흙 냄새가 나며 분뇨의 독한 악취는 나지 않았다. 중금속, 병원균 등 다른 항목들에 대해서도 대한민국 가축분뇨 발효비료의 공정규격을 만족하였다.
그 결과를 도 2 내지 도 6을 통해 도시하였다.
[실시예 2: 호기/무산소 조건에서 액비 반응조 내부에서의 온도변화]
액비 반응조 내 분뇨의 온도가 자가발열에 의하여 50~60℃로 유지된 후 호기와 무산소 조건의 시간(4시간:1시간, 4시간:2시간, 4시간:3시간, 4시간:4시간)을 다르게 번갈아 유지시켰을 때 분뇨의 온도변화를 실험하였다. 외부의 온도는 10-15℃였으며 호기시에는 온도가 상승하였고 무산소 조건에서는 온도가 하강하였다. 호기와 무산소유지 시간을 4시간:4시간을 유지하였을 때에도 35~40℃의 온도가 유지되었다. 그 결과를 도 7을 통해 도시하였다.
상기 실시예 및 도 2~7을 통해 본 발명의 액비반응은 고액분뇨의 악취, 거품을 효과적으로 제거할 수 있고, 고온에서 액비를 보다 효율적으로 부숙시켜 병원균이 적은 액비를 생산할 수 있다.
또한 혐기와 무산소 상태를 번갈아 만들어주어 공기폭기시 소요되는 전기 비용을 절약할 수 있으며, 미생물의 다양화를 통해 좀 더 다양한 유기물, 무기물을 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다.
전술한 도면과 실시예는 본 발명을 특정한 실시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 사용된 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
10: 액비 반응조 20: 미생물 부착 담체
30: 벤츄리 펌프 40: pH센서
50: 온도센서 60: pH컨트롤러
70: 펌프 컨트롤 박스 110: 원료 유입구
120: 공기 유입구 130: 배출구
200: 수직 미생물 부착 단체 210: 수평 미생물 부착 담체

Claims (7)

  1. 내부공기 순환 및 간헐포기를 이용하는 자가발열 고온소화 액비 제조 장치에 있어서,
    본체(100)의 상부 일측에 형성되어 축산 폐수 및 고온 호기성 미생물이 유입되는 원료 유입구(110)와, 상기 본체(100)의 상부에 형성되어 공기가 유입되는 공기 유입구(120)와, 상기 본체(100)의 하부 일측에 형성되어 침전된 슬러지 및 축산 폐수의 분해가 완료된 액비를 배출시키는 배출구(130)를 구비하는 액비 반응조(10);
    상기 액비 반응조(10)의 내부에서 미생물이 부착되어 성장할 수 있도록 공극 구조를 가지고 수직방향으로 고정설치되는 복수의 미생물 부착 담체(20);
    상기 액비 반응조(10)의 하부에 설치되어 상기 원료 유입구(110)로 유입된 축산폐수를 상부의 공기 및 거품과 순환시켜 폭기하는 벤추리 펌프(30);
    를 포함하되,
    상기 액비 반응조(10)는,
    상기 배출구(130)로 배출될 내부 액체의 pH를 측정하기 위한 pH센서(40)와;
    상기 원료 유입구(110)로 유입된 액체의 온도를 측정하기 위한 온도센서(50)와;
    상기 pH센서(40)에서 측정된 신호를 이용하여 분해되는 액체의 pH를 조절하기 위한 pH 컨트롤러(60);
    로 이루어지고,
    상기 미생물 부착 담체(20)는,
    미생물이 고농도로 성장할 수 있도록 복수의 수직 미생물 담체(200)와;
    상기 수직 미생물 담체(200) 사이에 층상으로 형성되는 수평 미생물 담체(210);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내부공기 순환 및 간헐포기를 통한 자가발열 고온소화 액비 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 내부공기 순환 및 간헐포기를 통한 고온소화 액비 제조 방법에 있어서,
    초기 운전 단계에서 미생물의 생성 및 활성을 촉진시키기 위해 식종을 실시하는 단계(S100);
    상기 단계(S100)에서 식종된 액비 반응조 내부의 자가발열을 통해 액비 반응조 내부의 온도를 50~70℃까지 승온하고, 공기 폭기로 호기, 무산소를 번갈아 운전하면서 3~6일간 유지시켜 병원균을 사멸시키는 단계(S200);
    상기 단계(S200)에서 병원균이 사멸된 액비 반응조의 온도를 30~40℃로 유지시키는 단계(S300);
    상기 단계(S300) 이후 액비 반응조 내부의 온도가 30℃ 이하가 되면, 산소를 3~5시간 동안 공급하여 액비 반응조 내부의 온도를 승온시켜주는 단계(S400);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부공기 순환 및 간헐포기를 통한 자가발열 고온소화 액비 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 식종을 실시하는 단계(S100)는,
    축분퇴비, 하수종말처리장 발효조 고형물, 호기성슬러지, 토양 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이 균등하게 혼합된 혼합물과;
    자가발열호기소화균, 가수분해균, 발효미생물, 황환원미생물, 탈질미생물, 철환원미생물 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 균등하게 혼합된 호기성 미생물;
    을 균등하게 혼합하고. 10일 이상 반응시켜 순응된 식종제를 이용하는 것을 특징으로 하는 내부공기 순환 및 간헐포기를 통한 고온소화 액비의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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