KR102042928B1

KR102042928B1 - 축산분뇨 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102042928B1
Application number: KR1020180080875A
Authority: KR
Inventors: 강대화
Original assignee: 주식회사 러블리
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2019-11-27

Abstract

가축의 분뇨의 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 축산분뇨 처리 방법 및 장치가 개시된다. 축산분뇨 처리 장치는 축사에 결합되는 제1 배관을 통해 액상사료를 축사의 물통에 공급하는 제1 공급부, 축사에 결합되는 제2 배관을 통해 축사에 제1 배양액을 공급하는 제2 공급부, 축사에 결합되는 제3 배관을 통해 축사에 연결된 제1 분뇨집하장에 제2 배양액을 분사하는 제3 공급부, 및 축사에 연결된 제2 분뇨집하장에서 소변을 이송하여 처리하는 소변처리부를 포함하며, 소변처리부는 축사에서 제2 분뇨처리장의 분뇨 중 소변을 특정 목적지로 이송하는 소변 이송부, 소변 이송부에 의해 이송된 소변을 플라즈마 에너지 펄스로 산화 및 살균하는 플라즈마 리액터, 플라즈마 리액터에서 나오는 유체에 나노 버블을 공급하는 나노버블 발생기, 나노버블 발생기에서 나오는 유체를 저장하는 저장 탱크, 및 저장 탱크에 저장된 유체에 배양액을 주입하는 제4 공급부를 구비한다.

Description

축산분뇨 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR LIVESTOCK EXCRETION TREATMENT}

본 발명의 실시예는 축산분뇨 처리 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소, 돼지, 오리, 닭 등 가축의 분뇨의 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 축산분뇨 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 축산분뇨 또는 가축분뇨는 부영양화의 원인 물질인 질소, 인 등이 다량으로 포함되어 심한 악취를 발생시킨다. 이러한 가축분뇨에 포함된 질소, 인은 미생물의 활동 및 증식을 위한 단백질과 핵산 합성의 필수 영양소를 포함하고 있으나 그 활용이 아직까지 부진한 실정이다.

특히, 가축분뇨는 하천이나 호수로 방류될 경우 부영양화의 현상을 확장시킴으로써 수질 오염의 원인이 된다.

통상적인 가축분뇨의 처리 방식에 있어서 생물학적 처리공정 또는 화학적 처리공정이 적용되고 있으나 화학적 처리공정의 적용은 처리 비용이나 전문 관리인의 상주 등의 복잡성은 물론 환경의 악영향 등으로 인하여 실제 적용에 어려움이 있다.

또한 가축폐수의 처리에 있어서는 일반 생활오폐수와 달리 처리에 장애 요인이 많아 별도의 처리공정이나 장치를 설치해야 하므로 사용상 불편함이나 처리의 안정성 확보가 어려워 개선책이 요구되고 있는 실정이다.

또한, 종래의 가축분뇨 처리방법에서 처리의 장애 요인이 되고 있는 가축폐수 슬러지에서의 유기성 고형물을 처리하기 위하여 통상적으로 고액분리장치를 이용하지만 그 성능상의 한계 등으로 인하여 일정 시간 이상 안정적인 처리가 잘 이루어지지 않아 고액분리 후 그 배출수에 많은 부유 유기물질이 남게 되는 문제가 있다.

이러한 부유 유기물질은 다음의 처리과정에서의 처리 부담으로 작용하여 처리 시스템 전체적으로 안정적인 처리가 어려운 문제가 있다.

이와 같이, 종래의 축산분뇨 처리기술은 부유 유기물질의 처리를 위해 수처리 설비가 커지고 점유 공간을 많이 차지하며 처리시간이 길어 고비용 저효율이라는 단점이 있다.

또한, 종래의 가축분뇨 처리방법은, 활성슬러지 공법 등을 사용하여 처리 효율이 높이는 것이 가능하지만 통상 희석수를 사용함으로써 처리량이 증가하는 단점과, 활성유기물의 부족으로 탈질이 제대로 안되어 외부 탄소원을 추가 주입해야 하는 단점과, 악취의 주범인 영양, 염류, 질, 인 처리에 한계가 있어 이의 개선이 절실한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 액상사료, 분무식 배양액, 플라즈마 리액터 및 나노버블 생성기를 사용하여 축산분뇨의 악취를 효과적으로 제거할 수 있고, 축산분뇨를 유기질 비료와 액상비료로 재생할 수 있는 축산분뇨 처리 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 축산분뇨 처리 장치는, 축사에 결합되는 제1 배관을 통해 액상사료를 상기 축사의 물통에 공급하는 제1 공급부; 상기 축사에 결합되는 제2 배관을 통해 상기 축사에 제1 배양액을 공급하는 제2 공급부; 상기 축사에 결합되는 제3 배관을 통해 상기 축사에 연결된 제1 분뇨집하장에 제2 배양액을 분사하는 제3 공급부; 및 상기 축사에 연결된 제2 분뇨집하장에서 소변을 이송하여 처리하는 소변처리부를 포함한다.

일실시예에서, 축산분뇨 처리 장치는, 상기 제1 분뇨집하장에 연결되어 상기 제2 배양액에 의해 배양된 유기질비료를 수집하는 수집부를 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 소변처리부는, 상기 축사에서 상기 제2 분뇨처리장의 분뇨 중 소변을 특정 목적지로 이송하는 소변 이송부; 상기 소변 이송부에 의해 이송된 소변을 플라즈마 에너지 펄스로 산화 및 살균하는 플라즈마 리액터; 상기 플라즈마 리액터에서 나오는 유체에 나노 버블을 공급하는 나노버블 발생기; 상기 나노버블 발생기에서 나오는 유체를 저장하는 저장 탱크; 및 상기 저장 탱크에 저장된 유체에 배양액을 주입하는 제4 공급부를 구비할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 축산분뇨 처리 방법은, 축사에 결합되는 제1 배관을 통해 액상사료를 상기 축사의 물통에 공급하는 단계; 상기 축사에 결합되는 제2 배관을 통해 상기 축사에 제1 배양액을 공급하는 단계; 상기 축사에 결합되는 제3 배관을 통해 상기 축사에 연결된 제1 분뇨집하장에 제2 배양액을 분사하는 단계; 및 상기 축사에 연결된 제2 분뇨집하장에서 소변을 이송하여 처리하는 단계를 포함하고, 상기 처리하는 단계는, 상기 축사에서 상기 제2 분뇨처리장의 분뇨 중 소변을 특정 목적지로 이송하고, 이송된 소변을 플라즈마 에너지 펄스로 산화 및 살균하고, 산화 및 살균된 유체에 나노버블을 공급하고, 나노버블로 처리된 유체를 저장 탱크에 저장하고, 저장된 유체에 제3 배양액을 주입하도록 이루어진다.

일실시예에서, 축산분뇨 처리 방법은, 상기 제2 배양액을 분사하는 단계 후에 상기 제2 배양액에 의해 처리되어 생성된 유기질비료를 수집하는 단계; 또는 상기 처리하는 단계에서 제3 배양액에 의해 처리되어 생성된 액비를 방출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

전술한 본 발명의 축산분뇨 처리 방법 및 장치를 사용하는 경우에는, 액상사료에 의해 축산분뇨의 악취를 근본적으로 제거할 수 있고, 축산분뇨 중 대변에 배양액을 분무하여 악취제거와 함께 유기질비료를 생산할 수 있으며, 특히 플라즈마 리액터를 구비한 제1 처리조에서 축산분뇨의 소변을 플라즈마 반응에 의해 처리하고, 나노버블 발생기를 구비한 제2 처리조에서 500㎚ 이하의 나노버블을 통해 플라즈마 처리된 액상분뇨 또는 소변에 대해 산화 및 환원 작용을 촉진하고, 오염유기물 사멸 및 응집, 잔류 질소, 인 제거 미생물 활성화, 서식 동식물 성장 촉진, 물 클러스터 세분화, 잔류된 응축 오물 제거, 하이드록실 이온 발생, 살균 효과. 계면 활성 효과, 표면 장력 저하, 세정 환원 유화작용 등을 통해 악취제거와 함께 액비를 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 플라즈마 반응 및 나노버블 처리에 의해 축산분뇨 처리공정 중 소변 처리공정을 단순화하여 설비 및 점유 공간을 감소시킴과 동시에 처리시간을 단축시켜 비용대비 효율성을 극대화할 수 있다. 아울러, 축산분뇨의 악취제거뿐 아니라 축산분뇨의 처리 후 방류시의 환경기준에 적합하여 하천의 수질 개선에 영향을 줄 수 있고, 유기질비료와 액비를 축사로 리턴하여 재활용할 수 있으며, 온실, 밭, 논, 수경재배, 양어장 등에도 활용할 수 있어 산업상 매우 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축산분뇨 처리 방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 도 1의 축산분뇨 처리 방법 중 소변을 처리하는 단계의 상세를 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 축산분뇨 처리 장치의 개략적인 블록도.
도 4는 본 발명의 축산분료 처리 장치에 의한 축산분뇨 처리 과정을 전체적으로 보여주는 공정 흐름도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 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.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 아니하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 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 명세서에서, "포함한다", "가진다" 등과 관련된 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.

본 명세서에서 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 포함한다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 의미와 일치하는 의미로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축산분뇨 처리 방법을 나타낸 흐름도이다. 그리고 도 2는 도 1의 축산분뇨 처리 방법 중 소변을 처리하는 단계의 상세를 나타낸 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 축산분뇨 처리 방법은, 축사에 결합되는 제1 배관을 통해 액상사료를 상기 축사의 물통에 공급하는 단계(S11), 축사에 결합되는 제2 배관을 통해 축사에 제1 배양액을 공급하는 단계(S12), 축사의 분뇨를 분뇨집하장으로 집하하는 단계(S13), 축사에 결합되는 제3 배관을 통해 축사에 연결된 제1 분뇨집하장에 제2 배양액을 분사하는 단계(S14), 및 상기 축사에 연결된 제2 분뇨집하장에서 소변을 이송하여 처리하는 단계(S15)를 포함한다.

좀더 구체적으로 설명하면, 먼저 축사의 물통에 액상사료를 공급하는 단계(S11)는 미리 준비된 액상사료를 물통에 공급함으로써 축사의 물통에서 물을 먹는 가축들의 분뇨에게 발생하는 악취를 근본적으로 감소시키도록 기능한다. 이는 축산분뇨에서 악취가 발생하는 원인 중 하나인 가축 내 신진대사를 조절하여 분뇨의 악취를 제거하기 위한 것이다.

축사에서 발생하는 분뇨 냄새 물질은 주로 황화합물류, 휘발성 지방산류, 페놀류, 인돌류, 암모니아 및 휘발성 아민류로 분류되고 있는데, 이들 물질이 생성되는 주요 원인으로는 가축의 몸속이나 축사에서의 불완전한 협기소화 과정에서 발효탄수화물이 부복하고 단백질이 과다한 경우이다. 따라서, 본 실시예에서는 축사에 공급되는 사료를 조절하여 근본적으로 분뇨 악취를 제거한다. 이를 위해, 액상사료는 비육돈 사료일 수 있다. 비육돈 사료를 사용하면, 높은 함량의 발효탄수화물을 통해 분뇨의 산도를 낮출 수 있다. 예를 들어, 액상사료는 홍삼박 성분을 함유하는 액상첨가제일 수 있다. 이 액상첨가제는 젖산 및 진세노사이드를 함유하는 홍삼박 발효액을 포함할 수 있다.

한편, 구현에 따라서 상기의 액상사료 대신에 규산염광물질과 같은 흡착제를 물통에 혼합시키거나 별도로 사료에 첨가하는 것도 가능하다. 아울러, 축사의 물통이나 사료에는 가축의 몸에서 생성된 유기물을 잘 분해할 수 있도록 액상사료 외에 효소제나 유용미생물이 추가되도록 이루어질 수 있다.

다음으로, 제1 배양액을 공급하는 단계(S12)는 축사 내 분뇨에 제1 배양액을 공급하여 분뇨를 산성화하여 악취를 발생시키는 미생물의 성장을 억제하거나 흡착제가 함유된 배양액을 사용하여 악취물질을 흡착하도록 이루어질 수 있다.

제1 배양액은 가축분뇨를 산성화할 수 있는 물질을 함유하는 액체를 포함할 수 있다. 제1 배양액은 황산, 염산 등을 포함할 수 있다. 황산이나 염산은 독성이 강하므로, 축사에 가축이 없거나 별도의 시설에서 특정 조건(시간 등)에서만 사용될 수 있다.

또한, 제1 배양액은 규산염광물질 등의 흡착제를 소정량 포함하도록 이루어질 수 있다. 이 경우, 흡착제는 자체에 작은 구멍으로 악취물질을 흡수하여 냄새를 줄이도록 기능할 수 있다.

다음으로, 축사의 분뇨를 분뇨집하장으로 집하하는 단계(S13)는 축사의 분뇨를 분(대변)과 뇨(소변)으로 분리하여 대변을 제1 분뇨집하장으로, 소변을 제2 분뇨집하장으로 각각 이송하여 집하하도록 이루어진다. 축산분뇨를 대변과 소변으로 분리하여 집하하면, 배변과 소변이 혼합될 때 발생하는 암모니아를 현저하게 감소시킬 수 있다. 그것은 대변에 분해효소인 유레아제(urease)가 소변에 있는 요소를 분해시켜 암모니아를 만드는데, 이를 사전에 차단하기 때문이다.

대변과 소변의 분리는 축사의 구조에 의해 액상의 분뇨나 소변이 축사 하부의 이송관송를 통해 별도의 장소에 수집되는 구조에 의해 구현될 수 있다. 별도의 장소는 제2 분뇨집하장 또는 제2 분뇨집하장의 저장조를 포함할 수 있다.

다음으로, 제1 분뇨집하장에 제2 배양액을 분사하는 단계(S14)는 대변에 제2 배양액을 분사하여 대변을 발효시켜 유기질 비료를 생산하기 위한 과정을 포함할 수 있다. 본 단계(S14)는 제2 배양액에 의해 화학반응된 유기물질이 유기수산화염, 중탄산칼슘, 탄산칼슘의 내액에 포획되었다가 수분 공급에 의하여 서서히 분해되도록 이루어질 수 있다. 즉, 본 단계(S14)는 제2 배양액을 분사하고, 일정 시간 후에 적어도 1회 이상으로 수분을 공급하거나 분사하는 과정을 포함할 수 있다.

상기의 제2 배양액을 분사하는 단계 후에는 제2 배양액에 의해 처리되어 생성된 유기질비료를 수집하는 과정이 추가로 수행될 수 있다. 유기질비료의 수집은 제1 분뇨집하장에 설치되어 제1 분뇨집하장의 바닥에 존재하는 유기질비료를 제1 분뇨집하장의 일측 개구부를 통해 외부 또는 하부로 밀어내는 밀대 등의 수집장치에 의해 이루어질 수 있다. 수집장치는 축산분뇨 처리 장치의 제어장치의 일련의 동작에 따른 신호(제어신호)에 응하여 제1 분뇨집하장에서 대변을 발효시켜 만든 유기질비료를 수집하도록 동작할 수 있다.

다음으로, 제2 분뇨집하장에서 소변을 이송하여 처리하는 단계(S15)는 소변을 별도의 과정을 통해 처리하여 액상비료(액비)로 제조하는 과정을 포함할 수 있다. 즉, 본 단계(S15)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 축사에서 이송된 제2 분뇨처리장의 소변을 특정 목적지로 이송하거나 특정 목적지 내 장치에 주입하고, 이송된 소변을 플라즈마 에너지 펄스로 산화 및 살균하고(S21), 산화 및 살균된 유체에 나노버블을 공급하고(S22), 나노버블로 처리된 액체를 저장 탱크에 저장하고, 저장된 유체에 제3 배양액을 주입하는(S23) 과정들을 포함할 수 있다.

여기서, 저장 탱크는 기본적으로 수일 내지 수십일 간 액체를 저장하여 숙성 및/또는 발효시키기 위한 것이다. 저장 탱크에서 숙성되는 액체는 요산이 중화되고 발효되게 된다. 제3 배양액은 플라즈마 에너지 펄스와 나노버블로 처리된 소변 혹은 숙성되는 액체를 화학반응을 통해 액비로 제조하기 위한 성분을 포함할 수 있다. 소변은 질소 성분이 다량 함유되어 있어 액비로 사용하기 좋다.

따라서, 본 실시예에서는 플라즈마 에너지 펄스와 나노버블로 처리된 소변에서 혐기성 발효 냄새 등의 악취를 완전히 제거하고 우수한 성능의 액비를 제조하기 위해 제3 배양액을 공급하도록 이루어질 수 있다. 제3 배양액은 클로렐라 배양수, 유산균 등을 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 제3 배양액을 공급하기 전에 물을 공급하여 저장된 액체를 희석하는 공정을 더 포함할 수 있다. 전술한 물 공급, 클로렐라 배양수 공급 및 유산균 공급은 동시에 혹은 기재된 순서대로 시차를 두고 순차적으로 수행될 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 상기의 처리하는 단계(S15)나 이 단계 이후에는 일정 기간 동안 저장 탱크에 저장거나 제3 배양액에 의해 처리되어 생성된 액비를 방출하는 공정이 더 포함될 수 있다. 액비는 무공해 천연액상비료로서 마늘, 양파, 대파, 쪽파 등의 채소 재배 등에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 축산분뇨 처리 장치의 개략적인 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 축산분뇨 처리 장치(30)는, 축사에 결합되는 제1 배관을 통해 액상사료를 상기 축사의 물통에 공급하는 제1 공급부; 상기 축사에 결합되는 제2 배관을 통해 상기 축사에 제1 배양액을 공급하는 제2 공급부; 상기 축사에 결합되는 제3 배관을 통해 상기 축사에 연결된 제1 분뇨집하장에 제2 배양액을 분사하는 제3 공급부; 및 상기 축사에 연결된 제2 분뇨집하장에서 소변을 이송하여 처리하는 소변처리부를 포함한다.

본 실시예에서, 제1 공급부는 액상사료 공급부(31)에 대응하고, 제2 공급부 및 제3 공급부는 배양액 공급부(32)에 포함되며, 소변처리부는 플라즈마 리액터(35) 및 나노버블 발생기(36)를 포함할 수 있다. 소변처리부는 넓은 의미에서 소변이송부(34)와 저장탱크(37)를 더 포함할 수 있고, 구현에 따라서 저장탱크(37)에 결합된 제3 배양액 공급부도 더 포함할 수 있다.

제1 배관, 제2 배관 및 제3 배관 각각은 적어도 하나의 배양액 저장조에 연결되고 각 배관에 결합되는 펌프 및 밸브의 동작을 제어하는 제어장치의 동작에 따라 배양액을 미리 지정된 위치나 장소에 공급/분사하도록 설치될 수 있다.

또한, 축산분뇨 처리 장치(30)는 제1 분뇨집하장에 설치되어 제2 배양액에 의해 배양된 유기질비료를 수집하는 수집부 혹은 수집장치를 더 포함할 수 있다. 수집장치는 제어장치의 제어에 따라 제1 분뇨집하장에 존재하는 유기질비료를 모으거나 미리 준비된 용기에 담을 수 있는 수단이나 구성부를 포함할 수 있다.

또한, 축산분뇨 처리 장치(30)는, 소변을 처리하는 구성부(소변처리부)로서, 소변 이송부(34), 플라즈마 리액터(35), 나노버블 발생기(36) 및 저장 탱크(37)를 포함할 수 있다. 소변 이송부(34)는 제2 분뇨처리장의 소변을 특정 목적지나 특정 목적지에 설치된 장치로 이송한다. 플라즈마 리액터(35)는 소변 이송부(34)에 의해 이송된 소변을 플라즈마 에너지 펄스로 산화 및 살균한다. 나노버블 발생기(36)는 플라즈마 리액터(35)에서 나오는 유체에 나노 버블을 공급한다. 저장 탱크(37)는 나노버블 발생기(36)에서 나오는 유체를 저장한다. 또한, 소변처리부는 저장 탱크에 저장된 유체에 배양액(제3 배양액 등)을 주입하는 제4 공급부를 더 구비할 수 있다.

소변 이송부(34)는 스크린이나 필터를 구비하고, 제2 분뇨집하장에 수집된 소변에 대응하는 유체 내에서 협잡물을 제거한 후 액상의 유체를 플라즈마 리액터(35)에 보내도록 이루어질 수 있다. 스크린이나 필터와 샌드 필터 등을 포함할 수 있다.

플라즈마 리액터(35)는 소변을 다수회 반복 순환시켜 플라즈마 반응을 수행함으로써 소변 내 오염물질을 산화, 침전 및 살균 처리한다.

플라즈마 리액터(35)는 제어장치에 의해 제어되는 고전압 에너지 펄스를 소변에 직접 전달하도록 구현될 수 있다. 고전압 에너지 펄스는 여러 산화제(OH, H, O, O₃ 및 H₂O₂)를 생산하여 소변 내 비소, 칼슘, 마그네슘, 납, 아연 등의 중금속과 기타 유해한 유기물 등을 분해하고, 산화 및 침전시킬 수 있다. 또한, 플라즈마 리액터(35)는 60~300㎚의 고강도 자외선을 생성하여 소변 내 세균, 바이러스, 박테리아 등을 살균할 수 있다. 고강도 자외선의 온도는 약 5,500℃일 수 있다.

축산분뇨의 악취의 원인은 황화수소(H₂S), 암모니아 등이다. 따라서, 플라즈마 리액터(35)는 플라즈마에서 발생하는 OH, H, O, O₃, H₂O₂ 등의 멀티옥시던트(multi oxidant)나 자외선(UV)을 통해 소변 내 중금속 및 박테리아를 산화, 침전 및 분해하여 제거할 수 있다.

나노버블 발생기(36)는, 고도처리조로서, 나노버블을 발생하여 축산분뇨의 소변 내 용존 산소량을 증가시키고 유기물을 산화 분해시켜 정화한다. 나노버블 발생기(36)는 500㎚ 이하의 나노버블을 발생시킬 수 있다.

나노버블 발생기에서 발생한 나노버블은 플라즈마 처리된 축산분료의 소변에 나노버블수를 생성할 수 있고, 구현에 따라서 산소 또는 수소를 함유한 나노버블수를 생산할 수 있다.

나노버블을 이용한 소변 처리 기술은, 나노 수준의 초미세기포가 수중에 오랫동안(예컨대, 6개월) 잔류하고 용존 산소량을 증가시켜 소변을 정화한다. 이러한 초미세 기포는 소변 중에서 체류하며 기포 내부의 표면 장력이 내부를 압축하며 고온, 고압을 발생한다. 이러한 초미세 기포에 의한 자기 가압 효과는 100만분의 1초의 짧은 반감기를 가지며, 4,000 ~ 6,000℃ 순간 고열로 압축, 파열의 연쇄반응을 일으켜 소변 내 유기물을 효과적으로 산화 분해시킬 수 있다.

또한 나노버블 수처리 기술은 저장탱크에 저장되는 소변 속에서 장시간(예컨대, 3-6개월) 머물면서 슬러지, 오염 물질 등과 결합하여 물질을 분해 정화하고, 구현에 따라 방류되는 나노버블수는 개천, 강, 댐, 호수 등 나노버블수가 유입되는 곳에서 점진적으로 수질을 개선하는데 기여할 수 있다.

또한, 나노버블에 의하면, 소변 내 오염물질, 유기화합물, 무기물질 등을 살균 분해할 수 있고, 유해 박테리아 및 바이러스 균의 증식 억제하며, 미생물 활성도를 향상시켜 생화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 부유물질(suspended solid, SS)를 현저하게 감소시키고 암모니아, 황화수소 등을 분해하여 악취를 제거하는 정화기능을 수행하며, 2차 오염 및 부산물 발생을 방지할 수 있다.

또한 나노버블 소변 처리 기술은, 오직 물, 공기만으로 500㎚ 이하의 나노버블을 생성하고 지속적으로 소변 속에 주입하여 나노버블에서 발생된 수산화(OH) 음이온으로 소변 내 잔류 응축 및 부유물질을 분해하고, 악취와 냄새 유발 주범인 잔류 질소, 인 및 황화수소 제거하며, 대장균, 각종 유해 세균과 병원성 미생물에 대한 2차 살균 작용을 수행하여 평균 2급수 이상 혹은 1급수까지 수질을 개선하는데 기여할 수 있다.

전술한 나노버블수를 이용하면, 돼지 분뇨 등의 분뇨를 플라즈마로 처리한 무색, 무취, 박테리아 제로의 처리수를 나노버블 처리하여 돈사로 되돌려보내 돈사를 청소하고, 돼지를 목욕시켜 모근에 침투된 오염물까지 제거해주고, 그에 의해 돼지고기의 맛을 더욱 좋게 할 수 있고 나노버블수를 사료와 함께 먹임으로써 돼지의 질병 면역과 성장샘의 자극으로 몸무게를 약 10-20% 증가시킬 수 있다. 나노버블수는 양계장의 닭, 오리, 소, 말 양, 염소 등의 사료와 사육장을 청소하는데 사용할 수 있고 농작물에 액비로 사용할 수 있다.

또한, 방류한 플라스마 나노버블은 물밑에서 3-6개월 머물면서 슬러지 알지, 오염물질과 결합하여 분해하여 정화하는데 이용될 수 있다. 분뇨, 오폐수, 하수 등의 처리장으로 방류되는 나노버블수는 개천, 강, 댐, 호수 등에 유입되어 점진적으로 해당 장소나 환경을 정화하는데 이용될 수 있다.

또한, BTD(Bio-Thermic Digester) 등의 열분해장치를 추가로 사용할 수 있는데, 그 경우 열분해장치는, 오폐수, 하수, 폐수 슬러지, 산업 폐수 등을 처리하고 남을 수 있는 슬러지, 닭, 소, 양 등 가금류 분뇨 또는 호텔, 병원, 공장 등에서의 음식물, 유기물 등 생활 쓰레기를 발생 현장에서 처리하는 호기성 박테리아 소화조(Thermophilic Bacteria Digester)로 처리대상물의 함수율을 80% 이하로 낮추고, 슬러지, 분뇨 등을 80℃ ~ 100℃에서 호기성 박테리아로 처리하여 48 ~ 72 시간 내에 함수율 10% ~ 20%의 퇴비 및 에너지 펠렛을 생산할 수 있다.

플라즈마, 나노버블, 호기성 열 박테리아 소화조(저장탱크)의 복합 융합 공정은 모든 축산분뇨의 악취를 제거하고, 중금속, 유해 화학물질을 산화, 살균, 침전 제거하고, 오일 폐수, 식품 폐수, 산업 폐수 등을 플라즈마 고온 고압 이온화 재결합을 통하여 무공해 가스(natural gas)를 생산하며, 살균된 소변을 나노버블로 처리하며, 모든 잔존 고체 쓰레기는 호기성 열분해를 통하여 유기물 비료나 유기물 비료의 가공을 통해 퇴비 및 펠렛으로 리사이클링을 할 수 있고, 그에 의해 무취, 무균의 제로 쓰레기 공정을 구현할 수 있다.

본 실시예에서 축산분뇨 처리 장치는 제어장치를 포함할 수 있다. 제어장치는 프로세서와 메모리를 구비할 수 있다. 제어장치는 PLC(programmable logic controller)로 구현될 수 있다.

도 4는 본 발명의 축산분뇨 처리 장치에 의한 축산분뇨 처리 과정을 전체적으로 예시하여 보여주는 공정 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 축산분료 처리 장치는 축사의 물통에 1600 대 1의 비율로 액상사료를 공급하여 근본적인 측면에서 축산분뇨의 적어도 일부의 악취를 감소시키고(S11), 돈사 등의 축사에 배양액을 분무하여 축사에 존재하는 분뇨의 악취를 1차적으로 제거할 수 있다(S12).

또한, 축사의 분뇨는 별도의 분뇨집하장으로 이송될 수 있다(S13). 이때, 축사의 분뇨 중 대변은 제1 분뇨집하장으로 이송되고, 축사의 분뇨 중 소변을 제2 분뇨집하장으로 이송될 수 있다.

다음, 축산분료 처리 장치는 제1 분뇨집하장에 수집된 대변에 배양액을 분무하여 대변을 처리할 수 있다(S14). 처리된 대변은 유기질 비료로 활용될 수 있다. 그리고 축산분료 처리 장치는 제2 분료집하장에 수집된 소변을 플라즈마 리액터(plasma reactor)의 동작(S21)과 나노버블 발생기(nano bubble generator)의 동작(S22)를 통해 처리한 후 탱크에 저장하고 배양액을 분무(S23)하여 처리할 수 있다. 처리된 소변은 액비로 활용될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 의하면, 축산분뇨에 대한 플라즈마, 나노버블 및 배양 공정의 융합 솔루션을 통해 축산 시설 현장에서 축산분뇨의 악취를 제거하고 축산 쓰레기 제로 솔루션을 제공할 수 있다.

지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

축사에 결합되는 제1 배관을 통해 액상사료를 상기 축사의 물통에 공급하는 제1 공급부;
상기 축사에 결합되는 제2 배관을 통해 상기 축사에 제1 배양액을 공급하는 제2 공급부;
상기 축사에 결합되는 제3 배관을 통해 상기 축사에 연결된 제1 분뇨집하장에 제2 배양액을 분사하는 제3 공급부; 및
상기 축사에 연결된 제2 분뇨집하장에서 소변을 이송하여 처리하는 소변처리부를 포함하며,
상기 소변처리부는,
상기 축사에서 상기 제2 분뇨집하장의 분뇨 중 소변을 특정 목적지로 이송하는 소변 이송부;
상기 소변 이송부에 의해 이송된 소변을 플라즈마 에너지 펄스로 산화 및 살균하는 플라즈마 리액터;
상기 플라즈마 리액터에서 나오는 유체에 나노 버블을 공급하는 나노버블 발생기;
상기 나노버블 발생기에서 나오는 유체를 저장하는 저장 탱크; 및
상기 저장 탱크에 저장된 유체에 배양액을 주입하는 제4 공급부를 구비하는, 축산분뇨 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 분뇨집하장에 연결되어 상기 제2 배양액에 의해 배양된 유기질비료를 수집하는 수집부를 더 포함하는, 축산분뇨 처리 장치.
삭제
축사에 결합되는 제1 배관을 통해 액상사료를 상기 축사의 물통에 공급하는 단계;
상기 축사에 결합되는 제2 배관을 통해 상기 축사에 제1 배양액을 공급하는 단계;
상기 축사에 결합되는 제3 배관을 통해 상기 축사에 연결된 제1 분뇨집하장에 제2 배양액을 분사하는 단계; 및
상기 축사에 연결된 제2 분뇨집하장에서 소변을 이송하여 처리하는 단계를 포함하고,
상기 처리하는 단계는, 상기 축사에서 상기 제2 분뇨집하장의 분뇨 중 소변을 특정 목적지로 이송하고, 이송된 소변을 플라즈마 에너지 펄스로 산화 및 살균하고, 산화 및 살균된 유체에 나노버블을 공급하고, 나노버블로 처리된 유체를 저장 탱크에 저장하고, 저장된 유체에 제3 배양액을 주입하는, 축산분뇨 처리 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 제2 배양액을 분사하는 단계 후에 상기 제2 배양액에 의해 처리되어 생성된 유기질비료를 수집하는 단계; 또는
상기 처리하는 단계에서 제3 배양액에 의해 처리되어 생성된 액비를 방출하는 단계를 더 포함하는 축산분뇨 처리 방법.