KR102616567B1 - 산소산과 응집제를 이용한 가축분뇨폐수의 처리 방법 및 가축분뇨폐수 처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가축분뇨폐수를 처리 하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등을 사용하여 가축을 사육하면서 발생하는 가축분뇨폐수를 처리하는 시스템 및 그 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 산화조(100), 약품응집조(200), 침전조(300), 여과조(400)를 포함하여 구성된 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 흡착조(500)가 더 포함된 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 성장 촉진제, 항생제 또는 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 방법에 있어서,
집수조(11)에서 산화조(100)로 유입된 가축분뇨폐수에 포함된 각종의 자연발생적이거나 인위적인 호기성, 혐기성의 균류와 병원세균, 전염병원균을 사멸시키기 위한 살균 과정(1과정),
상기한 산화조(100)의 살균 과정을 거친 후 약품응집조(200)로 이동하여 고농도의 부유물질이 포함된 가축분뇨폐수를 응집시키는 과정(2과정),
상기한 약품응집조(200)를 거쳐 응결된 가축분뇨폐수의 부유물이 침전될 수 있도록 침전조(300)로 이동하여 침전시키는 과정(3과정),
상기한 침전조(300)를 거친 가축분뇨폐수가 여과조(400)에서 가축분뇨폐수 속의 제거되지 않은 부유물을 제거하는 과정(4과정)이,
포함된 가축분뇨폐수 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 산화조(100), 약품응집조(200), 침전조(300), 여과조(400)를 포함하여 구성된 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 흡착조(500)가 더 포함된 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 성장 촉진제, 항생제 또는 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 방법에 있어서,
집수조(11)에서 산화조(100)로 유입된 가축분뇨폐수에 포함된 각종의 자연발생적이거나 인위적인 호기성, 혐기성의 균류와 병원세균, 전염병원균을 사멸시키기 위한 살균 과정(1과정),
상기한 산화조(100)의 살균 과정을 거친 후 약품응집조(200)로 이동하여 고농도의 부유물질이 포함된 가축분뇨폐수를 응집시키는 과정(2과정),
상기한 약품응집조(200)를 거쳐 응결된 가축분뇨폐수의 부유물이 침전될 수 있도록 침전조(300)로 이동하여 침전시키는 과정(3과정),
상기한 침전조(300)를 거친 가축분뇨폐수가 여과조(400)에서 가축분뇨폐수 속의 제거되지 않은 부유물을 제거하는 과정(4과정)이,
포함된 가축분뇨폐수 처리 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 가축분뇨폐수를 처리하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등을 사용하여 가축을 사육하면서 발생하는 가축분뇨폐수를 처리하는 시스템 및 그 처리 방법에 관한 것이다.
가축분뇨폐수는 가축의 사육으로 인해 발생되는 액체 또는 고체성의 오염된 물을 말하며, 대부분 가축의 분뇨, 그리고 축사의 세척수이다. 유기물, 질소 및 인의 농도가 매우 높으며 생물학적 처리방법으로 처리가 가능하다.
축산 과정 중 강우 시 비점오염원에 의해서도 많은 오염물질이 배출된다. 가축분뇨폐수의 BOD는 가축의 종류에 따라 차이가 있으며 1만~6만 ppm에 이르고 있다. 가축의 종류에 따라 가축분뇨폐수의 발생량에 차이가 있는데, 소, 말의 경우 가장 많은 1일 30L, 돼지의 경우 5L, 닭은 0.2L 정도이다.
가축분뇨폐수는 농촌지역에 많으므로 댐 상류 유역에 위치한 경우도 많아 상수원수의 수질을 위협할 수도 있다. 소규모 가축분뇨폐수의 처리는 가축분뇨폐수처리장에서 높은 질소와 인을 제거하기 위해 매우 복잡한 공정으로 이루어져 있다.
이와 같은 고농도 BOD의 가축분뇨폐수를 처리하기 위해서는 종래의 생물학적 처리를 기본적으로 포함하여 시행하는 것을 원칙으로 한다.
따라서 종래의 고농도 BOD의 가축분뇨폐수를 처리하기 위하여 요구되는 생물학적 처리 기술에 대한 문제점은 아래와 같은 사실에서도 알 수 있게 된다.
수질오염의 여러 원인 중 가축분뇨폐수는 전체 폐수발생량의 07 %에 불과하나 BOD(생물학적 산소 요구량)로는 8 %에 이른다고 알려져 있다. 가축분뇨폐수에 의한 심각한 수질오염을 방지하기 위하여 종래 여러 공법이 도입되어 시행되었으나, 어느 방법도 현행 방류수 기준을 만족시키는 결과를 주지 못하였다.
이런 결과를 야기하는 주된 원인은 폐수 중에 총 질소 양이 너무 많기 때문으로 폐수 중에 존재하는 질소를 생물학적으로 제거하기 위해서는 기본적으로 두 단계의 반응이 필요하다. 첫 번째 단계는 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화되는 질산화반응(nitrification)이며, 두 번째 단계는 질산성 질소를 전자수용체로 이용하여 질소가스로 전환시켜 대기 중으로 방출시키는 탈질산화반응(denitrification)이다.
따라서 수중에서의 질소제거는 탈질산화반응 이 완료되어 최종적으로 질소가스 상태로 전환됨을 의미하며, 이는 질산화반응이 선행되어야 후속적인 탈질산화반응을 진행시킬 수 있다. 질산화반응에 관여되는 주요 미생물로는 니트로조모나스(nitrosomonas) 및 니트로박터(nitrobacter)이다.
이들은 성장에 필요한 에너지를 무기질소의 산화에 의해 얻기 때문에 독립영양세균으로 분리된다. 니트로조모나스는 암모니아성 질소를 아질산염으로 산화시키며, 니트로박터는 니트로조모나스에 의해 생성된 아질산염을 질산염으로 산화시킨다. 따라서 질산화반응이 완결되기 위해서는 두 가지의 연속적인 반응이 진행되어야 하며, 수처리 과정에서는 니트로조모나스 및 니트로박터 공생을 위한 적절한 환경조건이 충족되어야 한다.
그러나, 가축분뇨폐수 중에는 질소가 BOD에 비하여 상대적으로 많기 때문에 탈질산화반응이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 높은 질소농도는 니트로조모나스에 부정적으로 작용하여 질산화반응이 어려워지고 결과적으로 처리수내에는 NH 4N, NO 2 N, 및 NO 3 N 농도가 높아진다.
종래의 가축분뇨폐수 처리방법으로는 SBR(sequencing batch reactor) 공법, C-SBR 공법 등이 있다. 가축분뇨폐수를 직접 처리하는 SBR 공법은 반응조 내의 과량의 질소(NH 4 N)에 의한 질산화미생물 저해작용으로 인하여 처리수내에 NH4 N가 높고 C/N(COD/TKN)비가 낮기 때문에 탈질이 어려워 처리수에 NO 3 N가 높아 질소제거효율이 낮다는 문제점이 있다. 또한 부족한 탄소를 주입시키는 C-SBR 공법은 질소제거효율은 우수하나, 폐수처리 기간이 길어진다는 문제점이 있었다.
따라서 상기와 같은 종래의 미생물 처리에 의한 가축분뇨폐수 처리방법을 개선하기 위하여,
등록특허 10-254998호(이하 선행기술 1)는 미생물에 의한 질산화 및 탈질소화 과정 전에 과량의 공기를 주입하여 질소를 암모니아로 전환시켜 제거하는 과량질소 제거단계와 산소의 긴장상태를 유지시켜 미생물에 의한 질산화 단계를 조정하여 탈질효율을 증가시키는 미생물반응단계와 약품주입단계로 이루어진 가축분뇨폐수처리방법에 대하여 개시하고 있다.
또한 등록특허 10-0473350호(축산폐수의 처리방법)는 "가축분뇨폐수 처리방법에 있어서, a) 폐수원수를 폭기조에 투입하여 폐수원수의 pH를 10 이상으로 상승시켰다가 7.0 내지 8.0으로 조절하여 폐수 중의 유기물 및 암모니아성 질소를 분해 및 산화시키는 단계; b) 상기 a)단계에서 폭기된 폐수에 응집제를 투입하여 pH가 4 내지 5가 될 때까지 응집시켜 잔류 인과 고형물을 제거하는 단계; c) 상기 b)단계에서 응집된 폐수를 고액분리하는 단계; 및 d) 상기 c)단계에서 고액분리된 폐수를 폭기조에 투입하여 미생물로 처리하는 단계를 포함하는 축산폐수의 처리방법"을 개시한바 있다.
또한 등록특허 10-0479649호(축산폐수 처리공정 및 장치)는 " 원심분리장치에서 분리된 가축분뇨폐수와 유기산 발효 조에서 생성된 유기산을 미리 정한 비율로 혼합하여 C/N비 조정조에서 C/N비를 적절하게 조정하는 장치; 상기 C/N비 조정 조로부터 이송된 폐수를 미생물 반응장치에서 미생물을 이용하여 혐기성과 호기성 처리를 교차 반복하거나 별도의 처리 조를 사용하여 유기물과 영양염류를 정화 처리하는 미생물 반응 장치; 상기 미생물 반응조로부터 이송된 처리수를 응집 반응조에서 응집반응을 거쳐 고액분리 하고 슬러지를 탈수하는 고액분리장치; 상기 응집반응을 거친 처리 수를 2차 C/N비 조정 조에서 미리 정한 비율로 상기 유기산 발효 조에서 생성된 유기산을 혼합하는 C/N비 조정 장치;및 상기 C/N비 조정공정을 거친 폐수를 혐기성 생물여과 장치와 호기성 생물 여과장치로 구성한 2단계 미생물 반응장치에서 유기물과 영양염류를 제거하는 장치를 포함하는 축산폐수 처리장치"를 제공한바 있다.
하지만, 상기한 종래기술 및 선행기술은 미생물을 이용한 생물학적 처리를 기본으로 하는 것이지만, 최근에는 가축을 사육하면서 가축들의 사료에 포함된 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 미생물의 생장 억제제로 작용하기 때문에 이러한 생물학적 처리에서 미생물의 성장 및 반응이 현저히 좋지 않아 생물학적 처리가 제대로 실행되고 있지 않아 종래기술 및 선행기술의 가축분뇨폐수 처리 시스템에서 가축분뇨폐수의 처리가 현실적으로 전혀 이루어지고 있지 않은 심각한 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같이 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등(이하 사료첨가물 이라한다)이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 효율적으로 처리하기 위한 가축분뇨폐수의 처리 시스템 및 처리 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 혐기반응조, 무산소조, 호기조, 생물막 반응조 등의 생물학적 처리에 기초한 처리가 아닌 화학적 처리를 기본으로 하여 처리 효율성을 현저히 높인 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 효율적으로 처리하기 위한 가축분뇨폐수의 처리 시스템 및 처리 방법을 제공하고자 한다.
또한 종래의 생물학적 처리는 생물학적 처리에서 온도가 중요하여 계절의 수온과 기온의 변화에 민감하지만, 본 발명은 계절의 수온과 기온의 변화에 무관한 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 효율적으로 처리하기 위한 가축분뇨폐수의 처리 시스템 및 처리 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 가축분뇨 폐수처리 뿐만 아니라 다량의 항생제, 의약품, 공단 중금속, 독성물질 등이 포함되어 미생물 처리가 불가능한 병원폐수, 공장폐수, 실험실 폐수, 대량가축폐사 침출수, 음식물 침출수, 쓰레기 침출수 등도 처리할 수 있는 기능이 있는 가축분뇨 폐수처리 시스템 및 처리방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 미생물 처리 장치가 필요하지 않아 처리시설의 부지가 많이 필요하지 않아 운반용 컨테이너 등에 장착하여 사용할 수 있어 시설 비용이 현저히 감소되는 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 효율적으로 처리하기 위한 가축분뇨폐수의 처리 시스템 및 처리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기한 문제점 및 요구를 해결하기 위하여,
산화조(100), 약품응집조(200), 침전조(300), 여과조(400)를 포함하여 구성된 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 흡착조(500)가 더 포함된 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 성장 촉진제, 항생제 또는 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 방법에 있어서,
집수조(11)에서 산화조(100)로 유입된 가축분뇨폐수에 포함된 각종의 자연발생적이거나 인위적인 호기성, 혐기성의 균류와 병원세균, 전염병원균을 사멸시키기 위한 살균 과정(1과정),
상기한 산화조(100)의 살균 과정을 거친 후 약품응집조(200)로 이동하여 고농도의 부유물질이 포함된 가축분뇨폐수를 응집시키는 과정(2과정),
상기한 약품응집조(200)를 거쳐 응결된 가축분뇨폐수의 부유물이 침전될 수 있도록 침전조(300)로 이동하여 침전시키는 과정(3과정),
상기한 침전조(300)를 거친 가축분뇨폐수가 여과조(400)에서 가축분뇨폐수 속의 제거되지 않은 부유물을 제거하는 과정(4과정)이,
포함된 가축분뇨폐수 처리 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 여과조(400)를 거친 가축분뇨 폐수가 흡착조(500)에서 잔유물을 흡착제거하는 과정(5과정)이, 포함된 가축분뇨 폐수 처리 방법을 제공한다.
종래의 가축분뇨폐수 처리 시스템에서의 생물학적 처리 시스템은 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등(이하 사료첨가물 이라한다)이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수의 처리가 되지 않은 문제점이 있는바,
본 발명에 따른 가축분뇨폐수의 처리 시스템 및 처리 방법은 혐기반응조, 무산소조, 호기조, 생물막 반응조 등의 생물학적 처리에 기초한 처리가 아닌 화학적 처리를 기본으로 하여 처리 효율성을 현저히 높여서 댐 상류 유역의 비점오염원 중 가장 큰 가축분뇨 폐수처리를 매우 효과적으로 처리할 수 있는 효과가 나타난다.
또한 종래의 생물학적 처리는 생물학적 처리에서 온도가 중요하여 계절의 수온과 기온의 변화에 민감하지만, 본 발명은 가축분뇨폐수의 처리 시스템 및 처리 방법은 생물학적 처리를 포함하지 않기 때문에 계절의 수온과 기온의 변화에 무관하여 가축분뇨폐수를 계절의 수온과 기온의 변화에 관계없이 전천후로 가축분뇨폐수를 매우 효율적으로 처리하는 효과가 나타난다.
또한 본 발명에 따른 가축분뇨폐수의 처리 시스템 및 처리 방법은 가축분뇨폐수 처리 뿐만 아니라 다량의 항생제, 의약품 등이 포함되어 미생물 처리가 불가능한 병원 폐수도 처리할 수 있는 효과가 나타난다.
또한 본 발명에 따른 가축분뇨폐수의 처리 시스템 및 처리 방법은 미생물 처리 장치가 필요하지 않기 때문에 처리시설의 부지가 많이 필요하지 않아 운반용 컨테이너 등에 장착하여 사용할 수 있어 시설 비용이 현저히 감소되고 가축분뇨폐수 처리 시설의 설치가 어려운 오지(奧地)에까지 가서 처리할 수 있는 효과가 나타난다.
또한 본 발명에 따른 가축분뇨폐수의 처리 시스템 및 처리 방법은 (고)액비화 처리된 자연비료라 불리는 고농도의 BOD 폐수도 처리할 수 있는 효과가 나타난다.
또한 본 발명에 따른 가축분뇨폐수의 처리 시스템 및 처리 방법은 분뇨가 혼합된 메탄발효가 끝난 고농도의 BOD 폐수도 처리 할 수 있는 효과가 나타난다.
또한 본 발명에 따른 가축분뇨폐수의 처리 시스템 및 처리 방법은 고농도의 BOD가 포함된 음식물 찌꺼기(쓰레기)와 각종의 쓰레기 침출수도 처리 할 수 있는 효과가 나타난다.
또한 본 발명에 따른 가축분뇨폐수의 처리 시스템 및 처리 방법은 상기한 바와 같이 생물학적 처리 공정이 포함되지 아니한바 기존 수질인자인 BOD, COD, SS, T-N, T-P의 농도에 무관하게 폐수를 처리할 수 있는 효과가 나타난다.
도 1은 종래의 가축분뇨폐수 처리 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 방법 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 방법 구성도.
이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 기술적 특징은 상기한 바와 같이 종래기술 및 선행기술은 미생물을 이용한 생물학적 처리를 기본으로 하는 것이지만, 최근에는 가축을 사육하면서 가축들의 사료에 포함된 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 미생물의 생장 억제제로 작용하기 때문에 이러한 생물학적 처리에서 미생물의 성장 및 반응이 현저히 좋지 않아 생물학적 처리가 제대로 실행되고 있지 않아 종래기술 및 선행기술의 가축분뇨폐수 처리 시스템에서 가축분뇨폐수의 처리가 현실적으로 전혀 이루어지고 있지 않은 심각한 문제점이 발생하게 되는데 이러한 문제점을 해결하는 발명이다.
본 발명의 기술적 특징은 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 효율적으로 처리하기 위하여, 혐기반응조, 무산소조, 호기조, 폭기조, 부패조, 생물막 반응조 등의 생물학적 처리에 기초한 처리가 아닌 화학적 처리 방법을 주로 사용하는 점이다.
도 1은 종래의 가축분뇨폐수를 처리하기 위한 가축분뇨폐수 처리 시스템(등록특허 10-1935966호)을 보여준다.
도 1에서 보는 바와 같이 종래의 가축분뇨폐수 처리 공정은 가축분뇨폐수의 높은 BOD를 이유로 반드시 탈질조, 질화조 등의 미생물을 이용한 생물학적 처리를 포함하게 된다.
따라서 가축분뇨폐수는 고농도의 BOD를 나타내어 생물학적 처리를 하는 것이 최우선이지만 현재의 가축분뇨폐수는 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함되어 있어서 생물학적 처리에 기본이 되는 미생물의 성장이 억제되거나 방해되기 때문에 생물학적 처리로는 가축분뇨폐수가 처리되지 않기 때문에,
본 발명의 상기한 바와 같이 혐기반응조, 무산소조, 호기조, 폭기조, 부패조, 생물막 반응조 등의 생물학적 처리를 사용하지 않은 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명은 산화조(100), 약품응집조(200), 침전조(300), 여과조(400)를 포함하여 구성된 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등(이하 사료첨가물 이라한다)이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템 및 가축분뇨폐수 처리 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 성장 촉진제, 항생제 또는 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 방법에 있어서,
집수조(11)에서 산화조(100)로 유입된 가축분뇨폐수에 포함된 각종의 자연발생적이거나 인위적인 호기성, 혐기성의 균류와 병원세균, 전염병원균을 사멸시키기 위한 살균 과정(1과정),
상기한 산화조(100)의 살균 과정을 거친 후 약품응집조(200)로 이동하여 고농도의 부유물질이 포함된 가축분뇨폐수를 응집시키는 과정(2과정),
상기한 약품응집조(200)를 거쳐 응결된 가축분뇨폐수의 부유물이 침전될 수 있도록 침전조(300)로 이동하여 침전시키는 과정(3과정),
상기한 침전조(300)를 거친 가축분뇨폐수가 여과조(400)에서 가축분뇨폐수 속의 제거되지 않은 부유물을 제거하는 과정(4과정)이,
포함된 가축분뇨폐수 처리 방법을 제공한다.
도 2에서 보는 것처럼, 축사(10)에서 가축분뇨폐수가 유출되어 집수조(11)에 보관되게 된다.
본 발명의 기술적 특징은 상기한 집수조(11)에서 산화조(100)로 유입되어 가축분뇨폐수에 포함된 각종의 자연발생적이거나 인위적인 호기성, 혐기성의 균류와 병원세균, 전염병원균을 사멸시키는 과정을 수행하게 하는 점이다.
본 발명의 산화조(100)는 가축분뇨폐수에 포함된 각종의 자연발생적이거나 인위적인 호기성, 혐기성의 균류와 병원세균, 전염병원균 등이 폐수처리에 도움을 주지 못하고 관리, 운영자에게 해를 끼치는 것을 방지하기 위하여 이들을 약품이나 가스를 이용하여 살균하는 장치 또는 반응조를 의미한다.
본 발명의 산화조(100)에 사용하는 약품은 수처리시 살균을 하는 약품을 사용할 수 있다.
따라서 상기한 약품은 각종의 산소산류(HClO3 등과 아염소산과 차아염소산류와 과염소산류 등을 포함하고 그의 염인 NaClO3 와 과염소산, 아염소산, 차아염소산을 모두 포함한다)와 염소 기체 및 오존을 포함하게 된다.
따라서 본 발명의 이와 같은 산화조(100)가 가축분뇨폐수 처리에 사용되는 것은 지금까지 전례가 없었던 것으로 가축분뇨폐수에 포함된 각종의 자연발생적이거나 인위적인 호기성, 혐기성의 균류와 병원세균, 전염병원균 등이 약품응집조(200)에서의 반응에 방해가 되는 것을 차단하기 위한 것이다.
본 발명은 상기한 산화조(100)의 살균 과정을 거친 후 약품응집조(200)로 이동하여 고농도의 부유물질이 포함된 가축분뇨폐수를 응집시키는 과정을 수행하게 된다.
본 발명의 약품응집조(200)는 가축분뇨폐수에 응집제를 주입하여 가축분뇨폐수의 부유물질을 혼화 및 응집시켜서 침강시키는 기능을 수행하는 장치 또는 반응조를 의미한다.
본 발명의 약품응집조(200)에 사용되는 응집제는 황산알루미늄, 황산제1철, 황산제2철, 염화제2철, 칼륨명반, PAC(폴리알미늄클로라이드), 알루민산나트륨, 암모늄명반, 염화코퍼러스, 페록, 점토, 수산화칼슘, 산화칼슘, 활성규산, 고분자 응집제 등과 같은 철염, 또는 알루미늄 계열 응집제 등 다양하게 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 약품응집조(200)는 응집보조제를 사용하여 가축분뇨폐수의 혼화 및 응집을 촉진하게 할 수 있다.
또한 본 발명의 상기한 약품응집조(200)는 하나의 반응조에서 수행될 수 있고, 또한 혼화조(201) 및 응집조(202)로 구분되어 구성될 수 있다.
본 발명의 상기한 혼화조(201)는 상기한 응집제를 투입하여 응집제와 가축분뇨폐수의 부유물이 잘 응결되도록 잘 혼합시키는 공정을 수행하는 장치 또는 반응조를 의미한다.
본 발명의 상기한 응집조(202)는 상기한 혼화조에서 응집제와 가축분뇨폐수의 부유물이 잘 응결되도록 잘 혼합시키는 공정을 수행된 후 가축분뇨폐수의 부유물이 서로 응결되어 침강이 잘 되도록 하는 공정이 수행되는 장치 또는 반응조를 의미한다.
본 발명은 상기한 약품응집조(200)를 거쳐 응결된 가축분뇨폐수의 부유물이 침전될 수 있도록 침전조(300)로 이동하여 침전 과정이 수행된다.
본 발명의 침전조(300)는 통상의 침전조를 의미하는 것으로 상기한 약품응집조(200)를 거쳐 응결된 가축분뇨폐수의 부유물이 침전될 수 있도록 하는 장치 또는 반응조를 의미한다.
상기한 침전조(300)에서 침전된 고 농축의 가축분뇨폐수 폐기물은 침전조 하부의 배출구(301)를 통하여 배출되게 된다.
본 발명은 상기한 침전조(300)를 거친 가축분뇨폐수는 여과조(400)를 거쳐서 가축분뇨폐수 속의 제거되지 않은 부유물을 제거하는 과정을 수행한다.
본 발명의 여과조(400)는 모래 여과 또는 필터 여과 등의 다양한 여과장치를 사용할 수 있다.
일실시 예로 본 발명의 여과조(400)는 여과장치본체, 모래여과재층, 처리수유입부, 처리수유출부, 역세척부, 역세수배출부 등을 포함하는 모래 여과 장치를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기한 모래 여과 장치는 상기한 모래여과재층이 인공적으로 제조한 기능성 여과 장치용 모래를 사용한 점이 특징이다.
따라서 본 발명의 여과조의 일실시 예로 상기한 모래 여과 장치의 모래여과재층에 사용되는 모래가 기능성 여과 장치용 모래를 제공하게 된다.
본 발명의 상기한 기능성 여과 장치용 모래는 강도가 높아서 마모에 강한 특성을 보여 여과재의 수명을 높이는 효과가 있다.
또한 본 발명의 상기한 기능성 여과 장치용 모래는 모래 입경을 일정한 크기로 형성할 수 있어 여과재층의 공극률을 일정하게 함에 따라 여과시의 채널링(channeling)을 방지하여 여과 효율을 극대화하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 상기의 기능성 여과 장치용 모래는 다음과 같은 방법으로 제조된 것을 특징으로 한다.
유리 원료를 850~1800℃의 온도범위로 용해시키는 과정을 수행한다.
상기의 유리 원료는 석영, 일반의 유리, 유리병, 유리 폐품 등을 포함하는 개념이다.
상기 과정은 통상의 유리 용해 단계로써 상기 온도범위 또한 그러하다.
본 발명의 기술적 특징은 상기한 유리 원료에 실리카 성분(SiO2)을 혼합하여 용해시키는 과정을 수행하는 점이다.
본 발명은 상기한 유리 원료 100중량부에 실리카 성분(SiO2) 10~100중량부 혼합하여 용해시키는 과정을 수행한다.
일반적으로 모래 여과시에 사용하는 여과용 모래는 모래에 최대로 들어있는 실리카(SiO2)의 성분이 약 10% 정도 이하인데, 이는 실리카의 등전점(iso-electric point)이 pH 2.5이고, 이 이하 pH 2.5에서는 실리카가 (+)하전을 갖게 되고 처리수 내의 알루미늄염도 (+)하전을 갖게 되어 흡착의 효과가 현저히 저하되어 여과 효율이 현저히 떨어지게 된다. 그러나 통상 이렇게 낮은 pH의 운전은 지극히 예외 상황에 해당하지만 이와 같은 pH 2.5 이하에서의 실리카의 대전 특성은 모래 여과에 사용되는 모래의 여과 특성을 나타내는 지표로 활용될 수 있다.
따라서 본 발명은 유리 원료 100중량부에 실리카 성분(SiO2) 10~100중량부 혼합하여 용해시키는 과정을 수행하게 됨에 따라 실리카의 등전점(iso-electric point)이 pH 2.5라는 것을 이용하고자 중성 부근의 pH 범위로 유지시키고 더욱 바람직하게는 pH 5~9 정도로 만들어서 실리카가 (-)하전을 띠게 하는 입자로 만들게 됨에 따라 (+)하전을 갖는 처리수 내의 알루미늄염이 상기한 기능성 여과 장치용 모래에 흡착되게 하여 여과 효율이 현저히 증진시키는 기능을 수행하게 된다.
이와 같은 기능으로 알루미늄 염(수산화알루미늄, 응집 플럭)이 침전지를 넘어오는(carry over) 상태를 맞이해도, 금속염을 지체시키는 동력을 갖게 되는 것이다. 이런 특징이 있는 실리카 성분이 보강된 기능성 여과 장치용 모래는 여과의 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명의 상기한 실리카 성분이 보강된 기능성 여과 장치용 모래는 정수지에 사용할 경우 약 1~2단(층) 정도의 보조재(구슬 층)를 구비하게 된다면, 정수공정에서 미처 다 처리하지 못한 미량의 철, 망간을 효과적으로 처리할 수 있게 되는 기능을 수행하게 된다.
또한 상기의 용해과정 후에 상온의 물속에서 용해 유리 덩어리를 급냉시키는 과정을 수행한다.
상기 과정은 용해상태의 유리를 상온의 물에 넣어서 파쇄의 예비적 조처로써 내부에 균열을 갖게 하기 위해서이다. 또한 이때 용해상태의 유리는 적정한 크기를 가질 것으로 소프트볼 정도의 크기로써 약 5Kg 정도의 무게이다. 이상의 크기에서는 용해 유리의 중심 속까지 급냉의 효과가 미치지 못하여 유리 덩어리에 균열을 가져오지 못하기 때문이다.
이와 같은 과정으로 유리 덩어리는 강도가 현저히 높아지는 효과가 나타난다.
상기의 급냉 과정을 거친 유리 덩어리를 파쇄기(10)에 넣고 파쇄하는 과정을 수행한다.
상기한 파쇄기는 통상의 파쇄기를 사용할 수 있다.
상기 파쇄 과정 후에 파쇄된 유리를 크기별로 선별하는 선별 과정을 수행하게 된다.
이 과정은 알갱이 크기별로 구멍을 갖는 진동 컨베이어 등과 같은 통상의 선별 장치에 의해 선별되어 이송컨베이어로 이동되어 다음 단계인 가열 구면화 단계로 이송된다.
상기한 알갱이 크기는 급속여과장치 또는 완속여과장치에 따라 다르게 설정할 수 있으며, 급속여과장치인 경우에는 0.45~0.7mm 균등계수 1.7이하, 완속여과장치인 경우에는 0.3~0.4mm 균등계수 2.0 이하로 설정할 수 있다.
상기 과정 후에 서서히 가열되고 서서히 서냉되는 가열로에서의 가열 서냉시키는 구면화 장치에 의하여 파쇄 알갱이를 구면화하는 과정을 수행하게 된다.
본 발명의 상기 구면화 장치는 서서히 가열하고 서서히 냉각시키는 이송가열로에 의하여 유리 파쇄 알갱이의 거친 표면을 녹여서 구면화하는 장치 또는 수단을 의미한다.
구면화 장치의 일 실시예로 이송컨베이어, 이송 가열로를 포함하여 구성되어 있다.
따라서 상기의 이송 가열로는 별도의 열발생장치가 구비되어 있으며, 이송 가열로를 지나면서 하기할 바와 같은 온도 구배를 실현하도록 열발생장치에서 발생하는 열을 분배하여 구성하게 된다.
상기 구면화 장치의 구동은 이송컨베이어가 상부에 중심온도 약 1300℃ 내외인 가열원을 갖는 이송 가열로의 내부를 서서히 지나면서 컨베이어의 상부에 얹어진 파쇄 유리 알갱이가 80rpm 정도의 속도로 운행된다.
따라서 파쇄 유리알갱이가 이송 가열로의 초기 진입시 300~400℃의 온도 분위기에서 가열로 하부를 지나며 정점 온도인 1000~1800℃ 정도를 유지하고, 유리 알갱이가 가열로를 빠져나가는 때의 온도 분위기가 약 500~600℃로 되게 하여 유리 알갱이의 파단 면의 예리한 부분들을 녹여서 구면화를 이루는 기능으로 수행하게 된다.
또한 유리 알갱이는 상기의 과정 후에 연마장치로 연마하는 과정으로 연마되어 인공 모래 여과재로 제조되게 된다.
상기에서 연마 과정은 고속 원심 바랠기와 같은 통상의 연마장치를 사용할 수 있으며 연마 장치는 상기 구면화된 유리 알갱이를 용도에 따라 광택을 내거나, 간유리 표면처럼 처리할 수 있는 기능을 구비하게 된다.
이상과 같이 방법으로 제조되는 본 발명은 그 형태가 다양한 자갈이나 모래의 형태를 가지게 되는 것으로 컨베이어의 이송으로 자동화 제조단계로써 대량 생산을 가능하게 하여 제조 단가를 저렴하게 할 수 있으며, 원하는 크기 및 표면 상태를 갖는 다양한 형태로 제조할 수가 있어서 여과재층의 공극률을 일정하게 할 수 있음에 따라 여과시의 채널링(channeling)을 방지하여 여과 효율을 극대화하는 효과가 있다.
본 발명은 흡착조(500)를 더 포함하여 구성된 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템을 제공한다.
본 발명은 상기한 여과조(400)를 거친 가축분뇨폐수를 흡착조(500)를 통과시키게 하여 흡착 공정을 수행하여 처리된 가축분뇨폐수의 용존 물질을 제거하는 과정이 수행된다.
본 발명의 상기한 흡착조(500)는 통상의 흡착제가 충진되어 가축분뇨폐수의 용존 물질을 흡착하는 기능을 수행하는 장치 또는 반응조를 의미한다.
상기한 흡착제는 통상의 활성탄, 제올라이트, 알루미나 등을 사용할 수 있다.
상기한 흡착조(500)를 거친 가축분뇨폐수는 저류조(12)로 유입되어 방류하게 된다.
또한 상기한 저류조(12)의 처리수는 축사로 되돌려서 공정수로 사용할 수 있다.
본 발명은 상기한 흡착조(500)의 전 공정 또는 후 공정으로 RO(Reverse Osmosis, 역삼투) 공정을 부가하여 무기질소를 제거하는 과정을 수행할 수 있다.
상기한 RO 공정은 역삼투막을 이용하여 수행할 수 있으며 가축분뇨 폐수에 포함된 무기질소를 현저히 제거하여 가축분뇨 폐수를 고도로 처리하여 배출하게 되는 효과가 나타나게 된다.
본 발명은 상기한 산화조(100), 약품응집조(200), 침전조(300), 여과조(400), 흡착조(500)의 사이에 가축분뇨폐수의 유량을 조정하는 조정조 유량을 저장하는 저장조 또는 체류조를 포함할 수 있어 가축분뇨폐수 처리의 효율을 도모할 수 있다.
본 발명의 상기와 같은 구성을 가진 가축분뇨폐수 처리 시스템은 (고)액비화 처리된 자연비료라 불리는 고농도의 BOD 폐수도 처리할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 분뇨가 혼합된 메탄발효가 끝난 고농도의 BOD 폐수도 처리 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 고농도의 BOD가 포함된 음식물 찌꺼기(쓰레기)와 각종의 쓰레기 침출수도 처리 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기한 바와 같이 생물학적 처리 공정이 포함되지 아니한바 기존 수질인자인 BOD, COD, SS, T-N, T-P의 농도에 무관하게 폐수를 처리할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 가축분뇨폐수 처리 시스템은 산화조(100), 약품응집조(200), 침전조(300), 여과조(400)를 포함하여 구성되어 있어 구성이 간단하고 공간이 작아 이동이 가능한 운반용 컨테이너에 장착시킬 수가 있어 오지(奧地) 작업이 가능하도록 하는 특징을 갖는다.
<실시예>
1. 축산 폐수 처리 실시
청주지역의 축산업체(돼지 사육)에 대하여 본 발명의 산소산과 응집제를 이용한 가축분뇨폐수의 처리 시스템을 적용하여 처리함.
상기한 청주지역의 축산업체(돼지 사육)에서 나온 축산폐수에 대하여 본 발명에 따른 산소산과 응집제를 이용한 가축분뇨폐수의 처리 시스템을 적용하여 실시한 결과 아래와 같은 결과를 도출하였다.
2. 폐수 처리 결과
(1) [표 1]은 2019.06.21.일자 검사자료로서 상기의 축산폐수에 대하여 본 발명의 처리시스템을 적용하여 나온 결과를 보여준다.
| 기준항목 | 방류수수질기준 | 처리전 | 처리후 |
| (mg/L) | (mg/L) | (mg/L) | |
| BOD | 30이하 | 12,312 | 1.9 |
| COD | 50이하 | 16,268 | 6.8 |
| SS | 30이하 | 17,923 | 1.6 |
| T-N | 60이하 | 6,481 | 21.1 |
| T-P | 8이하 | 598 | 1.5 |
(2) [표 2]는 2019.07.08.일자의 검사자료로서 상기의 축산폐수에 대하여 본 발명의 처리시스템을 적용하여 나온 결과를 보여준다,
| 기준항목 | 방류수수질기준 | 처리전 | 처리후 |
| (mg/L) | (mg/L) | (mg/L) | |
| BOD | 30이하 | 13,520 | 1.2 |
| COD | 50이하 | 15,620 | 2.8 |
| SS | 30이하 | 17,224 | 2.8 |
| T-N | 60이하 | 7,020 | 118.5 |
| T-P | 8이하 | 632 | 2.2 |
상기한 축산폐수에 대한 처리전의 측정치는 축산폐수를 고액분리한 폐수에 대한 것이고, 처리후는 이와 같이 고액분리한 폐수를 본 발명의 산소산과 응집제를 이용한 가축분뇨폐수의 처리 시스템을 적용하여 처리하여 나온 결과를 보여준다.
상기한 결과에 의하면 축산폐수의 평균 COD가 15,000~16,000 mg/l인데, 본 발명에 따른 산소산과 응집제를 이용한 가축분뇨폐수의 처리 시스템을 적용하여 실시한 결과 처리수가 6.8~2.8 mg/l으로 현저히 낮아져서 99.95 %이상의 높은 처리효율을 보여주고 있는바 이는 가축 분뇨 정화시설의 방류수 수질기준인 50(mg/l, ppm)보다 현저히 낮은 수준으로 처리가 됨을 알 수가 있어 본 발명의 가축분뇨폐수의 처리 시스템은 처리 시스템이 간단하고 운영도 간단함에도 가축폐수 처리효율이 현저히 높음을 알 수가 있다.
더불어 BOD는 99.98% 이상의 제거율, SS는 99.98%이상의 제거율, T-N(총질소) 는 99.67%의 제거율, T-P는 99.65%의 이상의 제거율을 보여준바 이와 같은 결과는 본 발명에 따른 축산폐수처리 효율이 생물학적 처리 효율보다 현저히 높음을 알수가 있는 것입니다.
본 발명은 상기한 구성과 기능으로 이루어진 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템 및 가축분뇨폐수 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 가축분뇨폐수 또는 병원 페수를 처리하는 시스템을 생산, 제조, 판매, 유통, 연구하는 산업에 유용하다.
특히 본 발명은 각종의 성장 촉진제, 항생제, 방부제 등이 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 효율적으로 처리하기 위한 가축분뇨폐수를 처리하는 시스템을 생산, 제조, 판매, 유통, 연구하는 산업에 유용하다.
산화조(100),
약품응집조(200),
침전조(300),
여과조(400),
흡착조(500),
약품응집조(200),
침전조(300),
여과조(400),
흡착조(500),
Claims (2)
- 산화조(100), 약품응집조(200), 침전조(300), 여과조(400)를 포함하여 구성되되,
집수조(11)에서 산화조(100)로 유입된 가축분뇨폐수에 포함된 각종의 자연발생적이거나 인위적인 호기성, 혐기성의 균류와 병원세균, 전염병원균을 사멸시키기 위한 살균 과정을 수행하되,
상기 산화조(100)에 사용하는 약품은 HClO3, 아염소산, 차아염소산류, 과염소산류, NaClO3, 염소 기체, 오존을 포함하고,
상기한 산화조(100)의 살균 과정을 거친 후 약품응집조(200)로 이동하여 고농도의 부유물질이 포함된 가축분뇨폐수를 응집시키는 과정,
상기한 약품응집조(200)를 거쳐 응결된 가축분뇨폐수의 부유물이 침전될 수 있도록 침전조(300)로 이동하여 침전시키는 과정,
상기한 침전조(300)를 거친 가축분뇨폐수가 여과조(400)에서 가축분뇨폐수 속의 제거되지 않은 부유물을 제거하는 과정을 수행하되,
상기한 여과조(400)는 여과장치본체, 모래여과재층, 처리수유입부, 처리수유출부, 역세척부, 역세수배출부를 포함하며,
상기한 모래여과재층은,
석영, 일반의 유리, 유리병 또는 유리 폐품과 같은 유리 원료 100중량부에 실리카 성분(SiO2) 10~100중량부 혼합하여 850~1800℃의 온도범위로 용해하는 과정,
상기의 용해과정 후에 상온의 물속에서 용해 유리 덩어리를 급냉시키는 과정,
상기의 급냉 과정을 거친 유리 덩어리를 파쇄기(10)에 넣고 파쇄하는 과정,
상기 파쇄 과정 후에 파쇄된 유리를 크기별로 선별하는 선별 과정,
상기 파쇄 과정 후에 서서히 가열되고 서서히 서냉되는 가열로에서의 가열 서냉시키는 구면화 장치에 의하여 파쇄 알갱이를 구면화하는 과정을 포함하되,
상기한 구면화 장치는 열발생장치가 구비된 이송 가열로로서,
파쇄 알갱이가 이송 가열로의 초기 진입시 300~400℃의 온도 분위기에서 가열로 하부를 지나며 정점 온도인 1000~1800℃ 정도를 유지하고, 유리 알갱이가 가열로를 빠져나가는 때의 온도 분위기가 500~600℃로 되게 하여 유리 알갱이의 파단 면의 예리한 부분들을 녹여서 구면화하는 방법으로 제조한 기능성 여과 장치용 모래를 사용하고,
흡착조(500)가 포함된 것을 특징으로 하는 각종의 성장 촉진제, 항생제 또는 방부제가 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기한 약품응집조(200)는 혼화조(201) 및 응집조(202)로 구성된 것을 특징으로 하는 각종의 성장 촉진제, 항생제 또는 방부제가 포함된 가축 사료를 이용하여 가축을 사육하는 과정에서 배출되는 가축분뇨폐수를 처리하는 가축분뇨폐수 처리 시스템.
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| KR1020190141716A KR20210055839A (ko) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | 산소산과 응집제를 이용한 가축분뇨폐수의 처리 방법 및 가축분뇨폐수 처리 시스템 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Citations (2)
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| JP2000202493A (ja) * | 1999-01-18 | 2000-07-25 | Ebara Corp | 内分泌撹乱物質または発ガン性物質を含有する有機汚水の処理方法 |
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2022
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Patent Citations (2)
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| JP2000202493A (ja) * | 1999-01-18 | 2000-07-25 | Ebara Corp | 内分泌撹乱物質または発ガン性物質を含有する有機汚水の処理方法 |
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