KR102664238B1 - 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법 및 액비화 시스템 - Google Patents
가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법 및 액비화 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법 및 액비화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액비의 제조방법은 가축분뇨액을 24 내지 48시간 동안 폭기하는 가축분뇨액폭기단계, 상기 가축분뇨액폭기단계를 통해 폭기된 가축분뇨액 100 중량부에 미생물 0.1 내지 0.3 중량부를 배합하고 폭기 및 발효하는 배합물폭기단계, 상기 배합물폭기단계를 통해 폭기 및 발효된 배합물 100 중량부에 악취제거용 생균혼합물 0.01 내지 0.05 중량부를 혼합하고 2 내지 4일 동안 폭기시키는 악취제거단계, 상기 악취제거단계를 통해 악취가 제거된 배합물에 함유된 암모니아 가스의 함량이 20ml/L 이하를 나타낼 때까지 30 내지 60℃의 온도로 가열하여 부숙하는 부숙단계, 상기 부숙단계를 통해 부숙된 부숙물을 5 내지 7시간 간격으로 25 내지 35분 동안 폭기하는 부숙물폭기단계 및 상기 부숙물폭기단계를 통해 제조된 액비 100 중량부에 세리사이트 추출물 10 내지 20 중량부, 질소질구아노 분말 5 내지 20 중량부 및 팜애쉬 1 내지 5 중량부를 혼합하는 영양성분첨가단계로 이루어지며,
액비화 시스템은 축사로부터 유출되는 가축의 분뇨를 수집하는 저장조, 상기 저장조로부터 이송펌프를 통해 이송되는 분뇨를 고상의 가축분뇨와 액상의 분뇨액으로 분리하는 고액분리기, 상기 고액분리기로부터 이송펌프를 통해 이송된 분뇨액을 호기성 발효하는 고속발효기 및 상기 고속발효기로부터 이송펌프를 통해 이송된 발효액을 제어하여 축사나 돈사로 원하는 양만큼 이송하는 액비이송장치를 포함한다.
상기 액비의 제조방법 및 액비화 시스템은 가축분뇨를 영양성분이 풍부하게 함유된 액비로 빠르게 발효시켜 자원을 재활용하고 환경오염을 방지할 뿐만 아니라, 제조된 액비는 악취가 제거되어 축사를 청소하는 세척수로도 활용할 수 있도록 하는 효과를 나타낸다.
액비화 시스템은 축사로부터 유출되는 가축의 분뇨를 수집하는 저장조, 상기 저장조로부터 이송펌프를 통해 이송되는 분뇨를 고상의 가축분뇨와 액상의 분뇨액으로 분리하는 고액분리기, 상기 고액분리기로부터 이송펌프를 통해 이송된 분뇨액을 호기성 발효하는 고속발효기 및 상기 고속발효기로부터 이송펌프를 통해 이송된 발효액을 제어하여 축사나 돈사로 원하는 양만큼 이송하는 액비이송장치를 포함한다.
상기 액비의 제조방법 및 액비화 시스템은 가축분뇨를 영양성분이 풍부하게 함유된 액비로 빠르게 발효시켜 자원을 재활용하고 환경오염을 방지할 뿐만 아니라, 제조된 액비는 악취가 제거되어 축사를 청소하는 세척수로도 활용할 수 있도록 하는 효과를 나타낸다.
Description
본 발명은 기축분뇨를 이용한 액비의 제조방법 및 액비화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가축분뇨를 영양성분이 풍부하게 함유된 액비로 빠르게 발효시켜 자원을 재활용하고 환경오염을 방지할 뿐만 아니라, 제조된 액비는 악취가 제거되어 축사를 청소하는 세척수로도 활용할 수 있도록 하는 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법 및 액비화 시스템에 관한 것이다.
현재 축산업에서는 대량의 가축을 상대적으로 좁은 장소에 밀집시켜 사육하는 방법을 이용하고 있으며, 이로 인해 축산업 면적대비 가축분뇨가 대량으로 발생되고 있다.
축산농가에서 가축분뇨 관리방법 중 퇴비화는 고형물 처리에 매우 효과적인 방법이며, 축산 밀집지역에서 농경지역으로 장거리 이송이 가능하다는 큰 장점을 갖고 있다. 또한 가축분뇨로 제조된 퇴비는 산업부산물로 제조되는 퇴비보다 품질이 우수하기 때문에 사업성이 인정되고 있다. 반면에 가축분뇨의 퇴비화는 퇴비화 과정 중 많은 양의 질소 손실을 일으키며, 퇴비제조시에 사용하는 기계설비와 부재료 등 운영비가 과다하게 소요되는 단점을 갖고 있다.
따라서, 대부분의 축산농가는 운영비 등의 문제로 인해 대량으로 발생되는 가축분뇨는 단순 적체한 후에 자연발효시키는 방법 외에 별다른 처리방법이 없는 실정인데, 상기와 같이 가축분뇨를 적체하게 되면 자연발효에 1 내지 4개월이 소요될 뿐만 아니라, 가축분뇨에서 발생하는 악취로 인해 주변 거주자에 피해를 입히게 되고, 강우시에 지하수를 오염시키기 때문에 심각한 사회문제로 대두되고 있다.
또한, 축산농가에서는 가축분뇨를 자연발효하기 위해 적체하는 과정 뿐만 아니라, 축사를 물세척하는 과정에서 발생하는 폐수를 무단으로 방류하여 토양과 지하수가 오염되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 가축분뇨를 영양성분이 풍부하게 함유된 액비로 빠르게 발효시켜 자원을 재활용하고 환경오염을 방지할 뿐만 아니라, 제조된 액비는 악취가 제거되어 축사를 청소하는 세척수로도 활용할 수 있도록 하는 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법 및 액비화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 산성토양을 중성화할 수 있는 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법 및 액비화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 가축분뇨액을 24 내지 48시간 동안 폭기하는 가축분뇨액폭기단계, 상기 가축분뇨액폭기단계를 통해 폭기된 가축분뇨액 100 중량부에 미생물 0.1 내지 0.3 중량부를 배합하고 폭기 및 발효하는 배합물폭기단계, 상기 배합물폭기단계를 통해 폭기 및 발효된 배합물 100 중량부에 악취제거용 생균혼합물 0.01 내지 0.05 중량부를 혼합하고 2 내지 4일 동안 폭기시키는 악취제거단계, 상기 악취제거단계를 통해 악취가 제거된 배합물에 함유된 암모니아 가스의 함량이 20ml/L 이하를 나타낼 때까지 30 내지 60℃의 온도로 가열하여 부숙하는 부숙단계, 상기 부숙단계를 통해 부숙된 부숙물을 5 내지 7시간 간격으로 25 내지 35분 동안 폭기하는 부숙물폭기단계 및 상기 부숙물폭기단계를 통해 제조된 액비 100 중량부에 세리사이트 추출물 10 내지 20 중량부, 질소질구아노 분말 5 내지 20 중량부 및 팜애쉬 1 내지 5 중량부를 혼합하는 영양성분첨가단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법.을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 미생물은 질화미생물 및 산생성균으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 상기 질화미생물은 니트로박터 및 니트로소모나스 균주로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지고, 상기 산생성균은 바실러스 서브틸리스로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 악취제거용 생균혼합물은 바실러스 리체니포미스, 바실러스 소노렌시스, 바실러스 코아굴란스, 바실러스 아밀롤리퀴파시엔스, 페디오코커스 펜토사세우스, 사카로마이세스 세레비지애, 테트라티오박터 카시미렌시스 및 스트렙토마이세스 아우레오렉투스로 이루어진 그룹에서 선택된 둘 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 가축분뇨액폭기단계 이전에는 고액분리기를 이용하여 가축분뇨에 함유된 가축분뇨액을 분리하는 고액분리단계가 더 진행되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 세리사이트 추출물은 세리사이트를 200 내지 400 메시로 분쇄한 후에, 분쇄된 세리사이트 분쇄물 100 중량부에 알칼리수 200 내지 300 중량부를 혼합하고, 70 내지 90℃의 온도로 1 내지 3시간 동안 가열한 후에 고형분을 제거하여 제조되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 알칼리수는 pH가 9 내지 11인 수산화나트륨 수용액인 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 영양성분첨가단계 이후에는 상기 영양성분첨가단계를 통해 제조된 액비를 분리막으로 여과 및 농축하는 여과농축단계가 더 진행되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 분리막에는 블레이드 형상의 와류발생 로터가 구비되는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 축사로부터 유출되는 가축의 분뇨를 수집하는 저장조, 상기 저장조로부터 이송펌프를 통해 이송되는 분뇨를 고상의 가축분뇨와 액상의 가축분뇨액으로 분리하는 고액분리기, 상기 고액분리기로부터 이송펌프를 통해 이송된 가축분뇨액을 호기성 발효하는 고속발효기 및 고속발효기로부터 이송펌프를 통해 이송된 발효액을 제어하여 축사로 원하는 양만큼 이송하는 액비이송장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 액비화 시스템을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 고속발효기는 가축분뇨액을 폭기시키는 폭기조, 상기 폭기조의 일측에 구비되어 폭기조 내에 온도를 조절하는 컨트롤러, 상기 폭기조의 일측에 구비되어 폭기조에 투입되는 미생물의 투입량을 조절하는 미생물투입장치 및 상기 폭기조의 일측에 구비되어 폭기조 내 부숙물의 암모니아 가스의 농도를 측정하는 암모니아측정장치를 포함하는 것으로 한다.
본 발명에 따른 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법 및 액비화 시스템은 가축분뇨를 영양성분이 풍부하게 함유된 액비로 빠르게 발효시켜 자원을 재활용하고 환경오염을 방지할 뿐만 아니라, 제조된 액비는 악취가 제거되어 축사를 청소하는 세척수로도 활용할 수 있도록 하는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 산성토양을 중성화할 수 있는 가축분뇨를 이용한 액비를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가축분뇨를 이용한 액비화 시스템을 나타낸 계략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가축분뇨를 이용한 액비화 시스템을 나타낸 계략도이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법은 가축분뇨액을 24 내지 48시간 동안 폭기하는 가축분뇨액폭기단계(S101), 상기 가축분뇨액폭기단계(S101)를 통해 폭기된 가축분뇨액 100 중량부에 미생물 0.1 내지 0.3 중량부를 배합하고 폭기 및 발효하는 배합물폭기단계(S103), 상기 배합물폭기단계(S103)를 통해 폭기 및 발효된 배합물 100 중량부에 악취제거용 생균혼합물 0.01 내지 0.05 중량부를 혼합하고 2 내지 4일 동안 폭기시키는 악취제거단계(S105), 상기 악취제거단계(S105)를 통해 악취가 제거된 배합물에 함유된 암모니아 가스의 함량이 20ml/L 이하를 나타낼 때까지 30 내지 60℃의 온도로 가열하여 부숙하는 부숙단계(S107), 상기 부숙단계(S107)를 통해 부숙된 부숙물을 5 내지 7시간 간격으로 25 내지 35분 동안 폭기하는 부숙물폭기단계(S109) 및 상기 부숙물폭기단계(S109)를 통해 제조된 액비 100 중량부에 세리사이트 추출물 10 내지 20 중량부, 질소질구아노 분말 5 내지 20 중량부 및 팜애쉬 1 내지 5 중량부를 혼합하는 영양성분첨가단계(S111)로 이루어진다.
상기 가축분뇨액폭기단계(S101)는 가축분뇨액를 폭기하는 단계로, 가축분뇨액을 24 내지 48시간 동안 폭기하여 이루어지는데, 액상의 가축분뇨액을 폭기조(310)에 투입하고, 폭기조(310) 내에 구비된 브로어로부터 공급되는 공기를 공급받아 가축분뇨액을 24 내지 48시간 동안 폭기하는 과정으로 이루어진다.
이때, 상기 가축분뇨액폭기단계(S101)는 교반기가 구비된 폭기조(310)를 이용하여 가축분뇨액을 폭기시킴과 동시에 150 내지 300rpm의 속도로 교반하는 것이 바람직한데, 상기와 같이 폭기와 교반이 동시에 진행되면 가축분뇨액에 함유된 유해한 미생물이나 세균을 사멸되며 거품의 발생이 억제되어 상기 배합물폭기단계(S103)나, 부숙단계(S105)의 효율성이 향상될 수 있다.
상기 배합물폭기단계(S103)는 상기 가축분뇨액폭기단계(S101)를 통해 폭기된 가축분뇨액에 미생물을 배합하고 폭기 및 발효하는 단계로, 상기 가축분뇨액폭기단계(S101)를 통해 폭기된 가축분뇨액 100 중량부에 미생물 0.1 내지 0.3 중량부를 배합하고 5 내지 10시간 동안 폭기하여 이루어진다.
상기와 같은 배합물폭기단계가 진행되면, 가축분뇨액이 발효되면서 유해한 미생물이나 세균이 사멸되고, 상기 미생물이 증식되어 호기성 발효가 진행된다.
이때, 상기 미생물의 배합량이 0.1 중량부 미만이면 호기성 발효의 효율성이 저하되며, 상기 미생물의 배합량이 0.3 중량부를 초과하게 되면 호기성 발효의 효율성은 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.
또한, 상기 미생물은 질화미생물 및 산생성균으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 상기 질화미생물은 니트로박터 및 니트로소모나스 균주로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지고, 상기 산생성균은 바실러스 서브틸리스로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배합물폭기단계(S103)에서 폭기조(310) 내부의 온도는 30 내지 40℃를 유지하는 것이 바람직하며, 34℃를 유지하는 것이 더욱 바람직한데, 상기의 온도조건이 호기성 발효를 위해 투입되는 미생물의 생존조건으로서 가장 적합하기 때문이다.
상기 악취제거단계(S105)는 상기 배합물폭기단계(S103)를 통해 폭기 및 발효된 배합물 100 중량부에 악취제거용 생균혼합물 0.01 내지 0.05 중량부를 혼합하고 2 내지 4일 동안 폭기시키는 단계로, 상기 악취제거용 생균혼합물은 바실러스 리체니포미스, 바실러스 소노렌시스, 바실러스 코아굴란스, 바실러스 아밀롤리퀴파시엔스, 페디오코커스 펜토사세우스, 사카로마이세스 세레비지애, 테트라티오박터 카시미렌시스 및 스트렙토마이세스 아우레오렉투스로 이루어진 그룹에서 선택된 둘 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기의 성분으로 이루어지는 악취제거용 생균혼합물을 혼합하고 2 내지 4일 동안 폭기하게 되면, 상기 배합물폭기단계(S103)를 통해 제조된 배합물에 악취가 현저하게 제거되어 우수한 상품성을 나타내는 액비를 제공할 수 있다.
이때, 상기 악취제거용 생균혼합물은 파인애플 8 내지 13 중량부, 천매암 8 내지 13 중량부, 도라지, 더덕 및 황죽초를 포함하는 생약재 20 내지 42 중량부, 옥수수 엿밥 20 내지 42 중량부, 비타민 B 부산물 8 내지 13 중량부를 각각 30 내지 35℃의 온도에서 2 내지 5일 동안 배양한 후, 상기 배양된 원료들을 혼합하고 28 내지 32℃의 온도에서 5 내지 10일 동안 발효숙성시키는 과정을 통해 제조된다.
생균혼합물의 원료로 사용하는 파인애플에는 식물성 유산균인 락토바실러스(Lactobacillus)류와 류코노스톡(Leuconostoc)류가 많이 함유되어 있으며, 이들은 식물, 특히 섬유소 등을 영양원으로 하여 자라기 때문에 사료원료의 이용효율을 높여줄 수 있다.
또한, 천매암에는 테트라티오박터 카시미렌시스과 스트렙토마이세스 아우레오렉투스가 많이 함유되어 있다.
또한, 생약재는 바람직하게는 도라지, 더덕 및 황죽초를 각각 0.5 내지 2중량부로 혼합하여 사용한다. 옥수수 엿밥은 옥수수로 물엿을 만들고 남은 부산물로, 바실러스 아밀로리큐퍼시엔스, 사카로마이세스 세레비지애, 아스퍼질러스 오리제, 베나글루칸, 베타아밀라아제 및 알파아밀라아제가 함유되어 있다.
또한, 비타민 B 부산물은 비타민 B의 제조과정에서 발생하는 비타민 B가 포함된 부산물이다.
상기 부숙단계(S107)는 상기 악취제거단계(S105)를 통해 악취가 제거된 배합물을 부숙하는 단계로, 상기 악취제거단계(S105)를 통해 악취가 제거된 배합물에 함유된 암모니아 가스의 함량이 20ml/L 이하를 나타낼 때까지 30 내지 60℃의 온도로 가열하여 부숙하는 과정으로 이루어진다.
이때, 부숙단계(S107)가 30 내지 60℃로 진행되는 과정에서는 질화과정을 유발할 수 있도록 폭기조(310)에 구비된 브로어로부터 공급되는 공기의 양을 조절하여 폭기시키는 과정이 진행될 수 있으며, 40 내지 60℃로 진행되는 과정에서는 유기물의 산화가 발생한다.
가축분뇨에는 질소, 인산 및 칼륨과 같은 성분이 풍부하게 함유되어 비료로서 탁월한 성능을 발휘할 수 있지만, 상기 성분 외에 악취를 유발하는 인자인 암모니아, 황화수소 및 메틸머캅탄 등이 함유되어 있는데, 이러한 악취유발인자는 상기의 악취제거단계(S105)를 통해 대부분 제거되고, 상기 부숙단계(S107)를 통해 잔존하는 악취가 다시 한번 제거된다.
상기 부숙물폭기단계(S109)는 상기 부숙단계(S107)를 통해 부숙된 부숙물을 폭기하는 단계로, 상기 부숙단계(S107)를 통해 부숙된 부숙물을 5 내지 7시간 간격으로 30분 동안 폭기하는 과정으로 이루어지는데, 상기 부숙단계(S107)를 통해 부숙된 부숙물은 부숙단계(S107)가 완료되고 일정시간이 경과하면 잔존해있는 유해 세균 등에 의해 혐기성 발효가 진행될 수 있는데 이를 차단하기 위해 부숙단계(S107)가 완료된 부숙물을 상기와 같이 주기적으로 폭기하게 된다.
상기 영양성분첨가단계(S111)는 상기 부숙물폭기단계(S109)를 통해 제조된 액비 100 중량부에 세리사이트 추출물 10 내지 20 중량부, 질소질구아노 분말 5 내지 20 중량부 및 팜애쉬 1 내지 5 중량부를 혼합하는 단계로 상기의 과정을 통해 부족한 영양성분을 보충해 줄 수 있으며, 알칼리성을 나타내는 액비가 제공되어 산성화된 토양을 중성화할 수 있으며, 작물의 생육환경이 나쁜 경우에도 저항성을 증가시켜 생육을 양호하게 하는 효과를 나타낸다.
상기 세리사이트 추출물은 세리사이트를 200 내지 400 메시로 분쇄한 후에, 분쇄된 세리사이트 분쇄물 100 중량부에 알칼리수 200 내지 300 중량부를 혼합하고, 70 내지 90℃의 온도로 1 내지 3시간 동안 가열한 후에 고형분을 제거하여 제조되는데, 이때, 상기 알칼리수는 pH가 9 내지 11인 수산화나트륨 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.
상기의 과정을 통해 제조되는 세리사이트 추출물에는 칼륨, 칼슘 및 나트륨 등이 다량 함유되어 있으며, 알칼리성을 나타내므로 작물의 생장 촉진 및 산성토양을 중화시키는 액비가 제공될 수 있도록 하는 역할을 하는데, 상기 세리사이트 추출물의 함량이 10 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 세리사이트 추출물의 함량이 20 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 액비가 지나치게 알칼리화되기 때문에 바람직하지 못하다.
또한, 상기 질소질구아노 분말은 5 내지 20 중량부가 함유되는데, 영양성분을 분석한 결과 질소 17%, 인산 13%, 가리 3%를 함유하고 있어 액비의 영양성분 공급원으로 적합하다. 일반적으로 질소질구아노는 천연 분말형태로 되어있고 입자가 크고 균일하지 않아 일반 관주시설에 사용하게 되면 관주용 점적호스가 막히는 현상이 발생하여 사용이 불가능기 때문에, 점적호스에 사용이 가능하도록 입자크기가 250 내지 325 메시인 분말형태로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 팜애쉬의 영양성분을 분석한 결과 가리 43%를 함유하여 액비의 가리 공급원으로 적합하였고 질소질구아노 분말과 마찬가지로 분말의 입자를 250 내지 325메시로 미분하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가축분뇨액폭기단계(S101) 이전에는 고액분리기(200)를 이용하여 가축분뇨에 함유된 가축분뇨액을 분리하는 고액분리단계(S100)가 더 진행될 수도 있다.
축사에서 저장조(100)로 수집된 가축분뇨는 일반적으로 COD가 32000 내지 33000ppm이고, SS는 50000 내지 60000ppm이며, T-N은 9000 내지 10000ppm을 나타내는데, 가축분뇨를 고액분리기(200)로 고액분리하게 되면 고상의 가축분뇨와 액상의 가축분뇨액으로 분리되며, 고상의 가축분뇨는 분리 후 퇴비처리를 통해 퇴비화하여 재활용하고, 액상인 가축분뇨액만 따로 이송하여 액비화하게 된다.
일반적으로, 고상의 가축분뇨가 분리된 가축분뇨액은 COD가 15000 내지 20000ppm이고, SS는 28000 내지 30000ppm이며, T-N은 5000 내지 10000ppm을 나타내기 때문에 비료로서의 충분한 상태를 나타낸다.
또한, 상기 영양성분첨가단계(S111) 이후에는 상기 영양성분첨가단계(S111)를 통해 제조된 액비를 분리막으로 여과 및 농축하는 여과농축단계(S113)가 더 진행될 수도 있는데, 상기 분리막은 블레이드 형상의 와류발생로터가 구비된 와류발생형 분리막으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같이 와류발생형 분리막으로 액비를 여과 및 농축하게 되면, 제조된 액비에 함유된 유기성 오염물질을 제거하기 위해 별도로 침전 등의 과정을 거치지 않고도 순도가 높고 상품성이 우수한 액비를 제공할 수 있어 액비로 사용될 뿐만 아니라, 축사를 청소하는 세척수로서의 활용도도 매우 향상될 수 있다.
한편, 종래에 막분리 시스템에 적용했던 십자류 흐름(cross flow)방식은 액비를 밀어내는 압력만이 작용함으로 막 표면에 유기 오염물질 등이 축적되어 막의 막힘 현상을 가속화시키는 문제점으로 인해 유기 오염물질이 다량 함유된 가축분뇨를 원료로 하는 액비에는 적용할 수 없다.
그러나, 본 발명에 사용되는 와류발생형 분리막은 내부 유로에 연속된 블레이드(blade) 형태의 와류발생로터(vortex generator)가 설치되어 회전함으로써 강한 와류를 발생시키고, 이 와류는 막표면에 강한 전단력을 발생시켜 막의 막힘 현상을 억제하고 이로 인해 분리막을 통과하는 처리수의 양을 대폭 증가시킴으로써 전체적인 처리용량을 증가시킨다.
또한, 상기 와류발생형 분리막 장치는 모듈부, 모듈 지지부 및 모듈구동부(드라이브 모터)로 구성될 수 있으며, 드라이브 모터는 회전동력을 발생시켜 모듈부의 회전축에 전달함으로써 와류발생로터를 회전시키는 역할을 한다. 모듈 지지부는 모듈부와 드라이브 모터를 지지한다. 또한, 분리막 장치는 유입구, 농축수 배출구 및 유출구를 구비하고 있는데, 모듈부 내에는 분리막과 와류발생로터를 순차적으로 배치한 적층형 구조로 되어 있는 필터링 유니트가 설치되어 있다. 와류발생로터는 분리막과 분리막 사이의 유로에서 와류를 발생시키는 작용을 하며, 고온과 산 및 알칼리에 안정하도록 금속과 성질이 유사한 고강도 엔지니어링 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 가축분뇨를 이용한 액비화 시스템은 축사로부터 유출되는 가축의 분뇨를 수집하는 저장조(100), 상기 저장조(100)로부터 이송펌프를 통해 이송되는 분뇨를 고상의 가축분뇨와 액상의 가축분뇨액으로 분리하는 고액분리기(200), 상기 고액분리기(200)로부터 이송펌프를 통해 이송된 가축분뇨액을 호기성 발효하는 고속발효기(300) 및 상기 고속발효기(300)로부터 이송펌프를 통해 이송된 발효액을 제어하여 축사로 원하는 양만큼 이송하는 액비이송장치(400)를 포함한다.
상기 저장조(100)는 축사로부터 유출되는 가축의 분뇨를 수집하는 역할을 하는데, 축사로부터 유출되는 가축분뇨를 수집하여 가축분뇨를 1차적으로 저장하면서 자연적으로 악취를 일부 제거하고 호기성 분해를 시키기 위한 준비를 하게 된다.
상기 고액분리기(200)는 상기 저장조로부터 이송펌프를 통해 이송되는 분뇨를 고상의 가축분뇨와 액상의 가축분뇨액으로 분리하는 역할을 하는데, 상기 저장조(100)로부터 이송펌프를 통해 이송되는 가축분뇨를 받아 고상의 가축분뇨와 액상의 가축분뇨액을 고액분리기(200)를 통해 분리하며, 상기 고액분리기(200)를 통해 분리된 고상의 가축분뇨는 퇴비처리를 통해 재활용하고, 액상의 가축분뇨액은 액비화의 과정을 준비하게 된다.
상기 고속발효기(300)는 상기 고액분리기(200)로부터 이송펌프를 통해 이송된 가축분뇨액을 호기성 발효하는 역할을 하는데, 상기 고액분리기(200)로부터 이송펌프를 통해 이송된 가축분뇨액을 폭기시키는 폭기조(310), 상기 폭기조(310)의 일측에 구비되어 폭기조 내에 온도를 조절하는 컨트롤러(311), 상기 폭기조(310)의 일측에 구비되어 폭기조(310)에 투입되는 미생물의 투입량을 조절하는 미생물투입장치(312) 및 상기 폭기조(310)의 일측에 구비되어 폭기조(310) 내 혼합물의 암모니아 가스 농도를 측정하는 암모니아측정장치(313)를 포함한다.
더욱 상세하게는 상기 고액분리기(200)로부터 이송펌프를 통해 폭기조(310)로 가축분뇨액이 이송되면, 상기 폭기조(310)의 일측에 구비된 컨트롤러를 통해 폭기조(310)의 온도를 30 내지 40℃의 온도로 가열한 상태에서 폭기를 시작하고, 폭기가 시작됨과 동시에 상기 폭기조(310)의 일측에 구비된 암모니아측정장치(313)를 가동하여 폭기조(310) 내에 암모니아의 양을 확인하고, 폭기가 24 내지 48시간 동인 진행된 후에는 미생물투입장치(312)를 통해 폭기조(310) 내 가축분뇨액 100 중량부 대비 미생물 0.1 내지 0.3 중량부를 배합한 후에 5 내지 10시간 동안 폭기시키는데, 이때도 상기 폭기조(310)의 일측에 구비된 암모니아측정장치(313)를 가동하여 폭기조(310) 내에 암모니아의 양을 측정한다.
또한, 미생물 배합 후 폭기하는 과정이 종료된 후에는 폭기조(310)의 온도를 30 내지 60℃의 온도로 유지하여 부숙의 과정을 진행하며, 상기 폭기조(310)의 일측에 구비된 암모니아측정장치(313)를 통해 폭기조(310) 내 암모니아의 농도가 20ml/L 미만이 되면 부숙과정을 종료한다.
상기 고속발효기(300)에서 진행되는 고속발효 과정의 구체적인 내용은 상기 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법 중 가축분뇨액폭기단계(S101), 배합물폭기단계(S103) 및 부숙단계(S105)에 기재된 내용에 근거하여 진행한다.
또한, 고속발효기(300)에서 제조된 액비를 바로 사용하지 않는 경우에는 고속발효기(300)에서 제조된 액비를 별도의 저장공간에 보관 후 필요에 따라 사용하게 되는데, 이 경우 저장공간에 보관한 액비에서 자연적인 혐기성 발효가 진행되는 것을 억제하기 위해 폭기장치가 구비된 저장공간을 사용하는 것이 바람직하며 저장공간에 타이머 등을 연결하여 5 내지 7시간 주기로 30분씩 저장공간에 저장된 액비를 폭기하여 혐기성 발효를 억제하는 것이 바람직하다.
상기 액비이송장치(400)는 상기 고속발효기(300)로부터 이송펌프를 통해 이송된 발효액을 제어하여 축사로 원하는 양만큼 이송하는 역할을 하는데, 축사로 이동된 발효액은 토양에 적용되어 액비로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 축사 내부를 청소하는 세척수로도 활용될 수 있다.
상기와 같이 발효액을 사용하여 축사 내부를 청소하게 되면, 축사 내부의 악취원인인 딱딱하게 굳어있는 고착슬러지와 슬러리피트 내부에 썩어 부폐 하고 있는 각종 악취유발 유기물들을 분해함과 동시에 물리적으로 밀어내는 과정이 진행되어 축사 내부에서 발생하는 악취가스 등이 개선된다.
또한, 축사로 이동된 발효액을 세척수로 사용하는 경우에는 세척수를 상기 저장조로 다시 수집하여 재사용할 수 있기 때문에, 세척후에 폐수로 인해 토양 등이 오염되지 않고, 액비로 재사용할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법 및 액비화 시스템은 가축분뇨를 영양성분이 풍부하게 함유된 액비로 빠르게 발효시켜 자원을 재활용하고 환경오염을 방지할 뿐만 아니라, 제조된 액비는 악취가 제거되어 축사를 청소하는 세척수로도 활용할 수 있다.
또한, 산성토양을 중성화할 수 있는 가축분뇨를 이용한 액비를 제공한다.
100 ; 저장조
200 ; 고액분리기
300 ; 고속발효기
310 ; 폭기조
311 ; 컨트롤러
312 ; 미생물투입장치
313 ; 암모니아측정장치
400 ; 액비이송장치
S100 ; 고액분리단계
S101 ; 가축분뇨액폭기단계
S103 ; 배합물폭기단계
S105 ; 악취제거단계
S107 ; 부숙단계
S109 ; 부숙물폭기단계
S111 ; 영양성분첨가단계
S113 ; 여과농축단계
200 ; 고액분리기
300 ; 고속발효기
310 ; 폭기조
311 ; 컨트롤러
312 ; 미생물투입장치
313 ; 암모니아측정장치
400 ; 액비이송장치
S100 ; 고액분리단계
S101 ; 가축분뇨액폭기단계
S103 ; 배합물폭기단계
S105 ; 악취제거단계
S107 ; 부숙단계
S109 ; 부숙물폭기단계
S111 ; 영양성분첨가단계
S113 ; 여과농축단계
Claims (8)
- 가축분뇨액을 24 내지 48시간 동안 폭기하는 가축분뇨액폭기단계;
상기 가축분뇨액폭기단계를 통해 폭기된 가축분뇨액 100 중량부에 미생물 0.1 내지 0.3 중량부를 배합하고 폭기 및 발효하는 배합물폭기단계;
상기 배합물폭기단계를 통해 폭기 및 발효된 배합물 100 중량부에 악취제거용 생균혼합물 0.01 내지 0.05 중량부를 혼합하고 2 내지 4일 동안 폭기시키는 악취제거단계;
상기 악취제거단계를 통해 악취가 제거된 배합물에 함유된 암모니아 가스의 함량이 20ml/L 이하를 나타낼 때까지 30 내지 60℃의 온도로 가열하여 부숙하는 부숙단계;
상기 부숙단계를 통해 부숙된 부숙물을 5 내지 7시간 간격으로 25 내지 35분 동안 폭기하는 부숙물폭기단계; 및
상기 부숙물폭기단계를 통해 제조된 액비 100 중량부에 세리사이트 추출물 10 내지 20 중량부, 질소질구아노 분말 5 내지 20 중량부 및 팜애쉬 1 내지 5 중량부를 혼합하는 영양성분첨가단계;로 이루어지며,
상기 세리사이트 추출물은 세리사이트를 200 내지 400 메시로 분쇄한 후에, 분쇄된 세리사이트 분쇄물 100 중량부에 pH가 9 내지 11인 수산화나트륨 수용액 200 내지 300 중량부를 혼합하고, 70 내지 90℃의 온도로 1 내지 3시간 동안 가열한 후에 고형분을 제거하여 제조되는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 미생물은 질화미생물 및 산생성균으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지며,
상기 질화미생물은 니트로박터 및 니트로소모나스 균주로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지고,
상기 산생성균은 바실러스 서브틸리스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 악취제거용 생균혼합물은 바실러스 리체니포미스, 바실러스 소노렌시스, 바실러스 코아굴란스, 바실러스 아밀롤리퀴파시엔스, 페디오코커스 펜토사세우스, 사카로마이세스 세레비지애, 테트라티오박터 카시미렌시스 및 스트렙토마이세스 아우레오렉투스로 이루어진 그룹에서 선택된 둘 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 가축분뇨액폭기단계 이전에는 고액분리기를 이용하여 가축분뇨에 함유된 가축분뇨액을 분리하는 고액분리단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 영양성분첨가단계 이후에는 상기 영양성분첨가단계를 통해 제조된 액비를 분리막으로 여과 및 농축하는 여과농축단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 분리막에는 블레이드 형상의 와류발생로터가 구비되는 것을 특징으로 하는 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법.
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| KR1020210112576A KR102664238B1 (ko) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법 및 액비화 시스템 |
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| KR1020210112576A KR102664238B1 (ko) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | 가축분뇨를 이용한 액비의 제조방법 및 액비화 시스템 |
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2021
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