KR19990046670A - 가축분뇨의발효시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 다량의 가축(소, 돼지등)의 사육시에 발생되는 분뇨 및 농산 폐기물등을 계절에 제약을 받지 않고 발효시켜 배수와 통기가 잘 이루어지므로 발효의 효율을 높여 발효시에 발생되는 열을 이용하여 수분을 증발시키므로 별도의 폐수처리를 하지 않고도 고도로 농축된 질소와 암모니아 및 요소등의 성분이 포함된 유기질 비료를 생산할 수 있도록 한 가축분뇨의 발효 시스템에 관한 것이다.

발효상의 양, 측벽에 형성 레일을 설치하여 교반기가 왕복하면서 교반이 이루어지도록 하고 발효상의 저부에는 급기및 배수홈을 형성하여 급기와 배수가 이루어지도록 한 것에 있어서; 상기 발효상에 부재가 만충된 상태에서 분뇨가 공급되도록 하고, 발효상의 저부와 교반기 사이에 간극(t)을 가져 교반되지 않는 부재의 발효시 발열되는 열로 수분을 증발시키도록 하고, 또한 수분공급에 의해 발생되는 침출수는 공급탱크에 재공급하여 순환 증발시키므로 침출수가 발생되지 않는다. 상기 발효상의 일측에 길게 설치되어, 분뇨저장소로부터 펌프로 공급받는 분뇨공급탱크와; 상기 분뇨공급탱크로 부터 분뇨가 공급되도록 한 분뇨공급용기와 상기 레일상에서 교반기의 이동에 따라 발효상에 분뇨가 공급되도록 한 것이다.

Description

가축분뇨의 발효 시스템{Animal's feces and urine fermentation system}

본 발명은 주로 다량의 가축(소, 돼지등)의 사육 시에 발생되는 분뇨 및 농산폐기물등을 계절에 제약을 받지 않고 공해물질의 발생을 최소화하면서 발효시켜 비료로 사용할 수 있게 하는 것으로서, 특히 배수와 통기가 잘 이루어 지도록 하므로 발효의 효율을 높여 발효시에 발생되는 열을 이용하여 수분을 증발시키므로 별도의 폐수처리를 하지 않고도 고도로 농축된 질소와 암모니아 및 요소등의 성분이 포함된 유기질 비료를 생산할 수 있도록 한 가축분뇨의 발효 시스템에 관한 것이다.

현재 가축의 사육에 있어서, 소규모의 가축사육은 채산이 맞지 않기 때문에 기업의 형태로 다량으로 사육되고 있으나 가축으로부터 발생되는 분뇨에 의한 공해가 매우 심각하기 때문에 가축의 사육에 많은 제약을 받고 있으며 이러한 문제로 인하여 톱밥 또는 왕겨등을 이용한 발효기계를 많이 채용하고 있다.

이러한 발효기계들은 발효과정 및 처리 구조가 바람직하지 못하여 기계를 설치한 후에 폐기되는 경우가 대다수이며 처리되는 경우에도 침출수의 처리가 되지 않기 때문에 별도의 침출수 처리 공정을 가져 처리 하지만 처리후 환경부의 배출기준에 미달하므로 많은 문제를 안고 있다.

이는 미생물의 성질을 제대로 파악되지 못한데 기인하는 것으로, 미생물은 호기성과 혐기성으로 구분되며 발효시스템에 경우 거의 호기성미생물에 의한 생분해로 이루어지며 이러한 상태를 발효라고 하는데 호기성미생물에서도 고온균, 중온균, 저온균으로 구분되며 각기 생성과 발효활동에 적절한 온도는 고온균 80C'-90C' 중온균 60C'-80C' 저온균 60C' 이하이다

이중에서도 가장 발효 분해효율이 높은 미생물은 중온균으로 적합하며 중온균이 활성화되도록 적절한 온도와 습도, 그리고 산소공급이 이루지는 구조를 갖도록 이루어져야 한다.

그러나 도 2의 블럭도에 보인바와 같이 종래에는 가축에서 발생되는 분뇨를 모아서 축사에 근접된 위치에 분뇨저장소에 수집하게 되며 침출수는 침출수탱크로 배출되어 정화처리 후 방류하고 일부는 다시 수분조절용으로 발효상에 공급하게된다.

분뇨저장소에 저장된 고형물은 일부의 수분이 함유된 상태로 수분 조절제인 톱밥 또는 왕겨등과 같이 발효상에 공급되며 발효상의 저부에 설치된 휀에 의해 외부의 공기가 흡입되어 호기성 미생물에 산소를 공급하게 된다.

여기서 발효상 상부에 설치된 교반기에 의해 교반이 이루어져 호기성 미생물에 산소공급으로 고형물의 생분해가 이루어지며 발효 상태에 따라 교반기의 회전 및 이동 속도를 제어기로 제어하게 된다.

그리고 수분 조절용으로 발효상에 공급된 침출수는 적량은 발효상에 잔류되어 미생물의 발효에 적절한 습도를 유지시켜 주고 수분이 포화상태에 이르면 발효상의 저면으로 흘러가 침출수 탱크로 모이게 되어 다시 침출수를 정화후 배출시키게 된다.

상기와 같은 분뇨의 발효처리에 있어서, 봄, 여름, 가을, 겨울의 계절 구분이 뚜렷한 상태에서 날씨가 더운 계절에는 60C'-80C' 정도의 중온균미생물에 적절한 온도가 유지되어 발효가 잘 이루어지나, 추운 날씨에는 적정한 온도를 유지시키지 못하여 중온균미생물이 사멸되어 발효가 잘 이루어지지 않아 처리 효율이 떨어져 발효장치를 동작시킬 수 없게 된다

또한 처리 방법에도 산소공급을 위해 잦은 교반으로 열의 손실이 많아짐과 함께 처리장에 분의 고형물을 투입하면서 보습제로 사용되는 톱밥 또는 왕겨를 같이 교반하면서 투입하므로 유기물을 생분해하는 호기성 미생물이 생성되어 분해하는데, 자연적으로 미생물의 생성이 지연되므로 많은 시간이 소요되어 발효 분해효율을 저하시키는 요소이다.

즉, 계절적인 요인으로 온도 변화에 적응되지 않아 추운 계절에는 사용할 수없는 제약을 받게 되는 동시에 부재와 고형물을 같이 교반하여 발효상에 투입되므로 발효시간이 많이 소요되며, 배출되는 침출수를 별도로 정화 처리하여야 하는 등의 문제점들이 있다.

본 발명은 계절적인 요소 등으로 외부 온도가 변화하여도 항시 원활한 산소공급과 자체 발효열로 적절한 온도를 유지시키므로 중온균이 활성화되어 효율적인 발효가 이루어져 계절 및 온도변화에 관계없이 고도로 농축된 질소와 암모니아 및 요소등의 성분이 포함된 유기질 비료를 생산할 수 있도록 한 가축분뇨의 발효 시스템을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 가축분뇨의 발효시 발생되는 열에 의하여 수분을 증발시켜 침출수를 발생시키지 않도록 한 가축분뇨의 발효 시스템을 제공하려는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 발효상의 양측에 측벽을 형성하여 레일을 설치하여 레일상에 교반기가 왕복하면서 발효상내에서 교반이 이루어지도록 하고, 발효상의 저부에는 급기및 배수홈을 형성하여 급기측에 휀으로 급기되도록 하고, 타측에 배수가 이루어지도록 한 것에 있어서; 상기 발효상에 부재가 만충된 상태에서 분뇨가 발생되는 대로 발효상에 분뇨가 공급되도록하고, 발효상의 저부와 교반기 사이에 간극을 가져 교반되지 않는 부재의 발효시 발열되는 열로 수분을 증발시켜 가스안내대를 통해 배풍휀으로 배출되도록 하며, 수분공급이 과도하여 발생되는 침출수는 다시 공급탱크에 재공급하여 순환 증발시키므로 침출수가 발생되지 않게 한 것을 특징으로 한다.

상기 발효상의 일측에 길게 설치되어, 분뇨저장소로부터 펌프로 공급받는 공급탱크와; 상기 분뇨공급탱크로 부터 분뇨공급펌프로 분뇨가 공급되도록 한 공급용기와; 상기 레일상에서 분뇨공급용기와 교반기의 이동에 따라 발효상에 분뇨가 공급되도록 한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명 가축분뇨의 발효시스템의 처리과정을 보인 블럭도.

도 2는 종래의 실시예를 보인 처리과정의 블럭도.

도 3은 본 발명의 실시예를 보인 사시도.

도 4는 본 발명 가축분뇨의 발효시스템에 설치된 교반기의 이동상태를 보인 개략도.

도 5는 본 발명의 급기및 배수상태를 보인 개략도.

도 6은 본 발명의 구성을 보인 종 단면도.

도 7은 본 발명의 구성을 보인 횡단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1:수집탱크 2:공급탱크 2': 침출수탱크

3:교반기 4:발효상 5:배기휀

6:제어기 7:급기휀

21:회수펌프 22:이송펌프 23:공급펌프

24:공급용기 25:공급파이프

31:프레임 32:교반축 32':교반익

33:모터 34:이동모터 35:이동로울러

41.41':측벽 43:급기및 배수홈 44:타공망

45:자갈층 46:휠터 47:레일

48:배수구 49:배수로

51:가스안내대

o:분뇨 w:침출수 k:부재

본 발명을 첨부된 바람직한 실시도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면 분뇨의 수집이 용이한 곳에 분뇨(o)의 수집탱크(1)가 설치되어 발생되는 분뇨(o)를 수집된 상태에서 이송펌프(22)로 공급탱크(2)에 저장하게 되며 공급탱크(2)에 일시 저장된 분뇨(o)는 공급펌프(23)에 의해 교반기(3)를 통해 발효상(4)에 공급된다.

발효상(4)에는 만충된 상태의 부재(k)가 유지되며 발효상(4)에 공급된 분뇨(o)는 교반기(3)에 의해 부재(k)와 분뇨(o)가 섞이는 상태가 되며 부재(k)에서 흡수하지 못하는 수분은 침출수탱크(2')에 수집되어 회수펌프(21)에 의해 다시 공급탱크(2)로 재 공급되는 것이다.

미생물에 산소공급이 원활하게 발효상(4)의 저부의 일측에는 급기휀(7)이 공기를 공급하여 미생물의 생분해에 좋은 조건을 제공하고 발효상(4)에서 발생되는 가스는 배기휀(5)으로 배출된다.

도 3과 도 4 및 도 5를 참조하면, 발효상(4)의 양측에 측벽(41)(41')이 설치되고, 측벽(41)(41')위에는 레일(47)이 교반기(3)가 이동될 수 있게 설치되어 있다.

일측 측벽(41)에는 분뇨(o)를 공급되도록 공급탱크(2)가 길게 설치되어 분뇨(o)를 발효상(4)에 공급하도록 공급파이프(25)의 일단이 분뇨(o)에 침지된 상태로 유지되면서 교반기(3)에 설치된 타단의 공급파이프(25)와 공급펌프(23)로 공급용기(24)에 공급하게 된다.

타측 측벽(41')에는 급기휀(7)과 배수구(48)가 등간격으로 규모에 따라 수개 설치되며, 배수로(49)와 침출수탱크(2')가 설치되어 배출되는 침출수(W)를 수집하여 다시 회수펌프(21)로 공급탱크(2)에 보내지게 된다

그리고 교반기(3)의 프레임(31)상에는 가스안내대(51)와 배기휀(5)이 설치되어 발효상(4)에서 발생되는 가스를 배기시키게 된다.

발효상(4)에서 교반기(3)가 좌, 우로 회전하면서 이동모터(34)의 작동에 의해 이동되고, 이때 교반이 이루어지게 되는데 교반익(32')의 끝단은 발효상(4)의 저부와 간극(T)이 유지된 상태로 교반축(32)이 모터(33)의 회전에 의해 회전된다.

여기서 발효상(4)의 저부는 급기및 배수홈(43)이 설치되는데, 일단은 급기휀(7)이 그리고 타단은 배수구(48)가 설치되어 있으며, 급기및 배수홈 (43)위에는 타공망(44)과 타공망(44)위에는 자갈층(45) 그리고 휠터(46)가 설치되어 급기와 배수가 용이하게 이루어지도록 되어 있다.

도 6과 도 7을 참조하면 교반기(3)는 프레임(31)의 네곳의 모서리측에 레일(47)상에서 좌, 우로 이동이 가능하도록 각기 이동로울러(35)가 설치되어 제어기(6)의 제어로 24시간동안 약 1-2회정도 이동모터(34)의 구동에 의해 좌, 우로 왕복 이동이 이루어지며, 교반익(32')은 교반축(32)에 고정되어 모터(33)와 연동되며, 모터(33)는 제어기(6)의 제어로 분당 약 5-15rpm정도로 교반익(32')을 회전시켜 발효상(4)에서 교반이 이루지게 된다.

이때 분뇨(o)의 공급은, 수집탱크(1)에서 이송펌프(22)로 공급되는 분뇨(o)는 일단 공급탱크(2)에 저장된 상태에서 교반기(3)에 설치된 공급펌프(23)의 공급파이프(25)의 일단이 공급탱크(2)의 분뇨(o)에 침지된 상태로 이동되면서 타측의 공급파이프(25)로 공급용기(24)에 공급된다.

공급용기(24)에 공급되는 대로 분뇨(o)는 교반기(3)가 이동되면서 공급용기(24)에서 넘쳐 발효상(4)에 공급되므로 교반기(3)의 이동에 따라 분뇨(o)는 고르게 발효상(4)에 공급이 이루어져 교반기(3)에 의해 부재(k)와 혼합, 교반이 이루어지는 것이다.

여기서 부재(k)에는 이미 충분한 양의 미생물이 활성화가 되어 있는 상태로 비례적으로 소량의 분뇨(o)가 투여되어 부재(k)와 교반이 이루어지므로 쉽게 미생물이 고르게 교반되어 생분해가 이루어진다,

교반시 고온(약 60C'-80C'정도)으로 유지되던 부재(k)는 교반익((32')에 의해 부재(k)의 표면적이 넓어져 부재(k)중 다수의 수분은 증발하게 되며, 공급되는 분뇨(o)중 부재(k)가 수분을 흡수하고서 포화상태가 되고난 나머지 수분은 부재(k)와 휠터(46)를 통과하여 자갈층(45)과 타공망(44)을 거쳐 급기및 배수홈(43)으로 흘러내려 배출되게 된다.

이때 수분은 부재(k)를 통과하여 발효상(4)의 저부로 흘러내리는데, 휠터(46)는 자갈층(45)에 부재(k)가 섞이지 않도록 하며 자갈층(45)이 부재(k)를 타공망(44)과 이격시켜 주므로 배수 면적을 넓게 하여 배수가 용이하게 이루어지며 타공망(44)은 급기및 배수홈(43)에 자갈층(45)에 자갈이 공기와 수분의 흐름에 장애가 되지 않도록 공간을 확보해 주는 역할이 이루어진다.

급기및 배수홈(43)으로 흘러내린 침출수(w)는 배수구(48)로 배출되며 다시 배수로(49)를 타고 침출수탱크(2')에 모아져 회수펌프(21)의 구동에 따라 공급탱크(2)로 회수되어 발효상(4)에 재 공급된다.

그리고, 급기휀(7)은 급기및 배수로(43)에 외기 공기를 송풍시키므로 타공망(44)과 자갈층(45) 그리고 휠터(46)를 통과하여 발효상(4)의 부재(k)와 교반된 분뇨(o)에 산소를 공급하므로 발효가 원활하게 이루어진다.

교반기(3)의 교반익(32')의 끝단과 휠터(46) 사이에 간극(t)은 교반되지 않는 부재(k)층으로 형성되는데 이는 상부에서 공급되는 분뇨(o)등의 영양소가 공급되어 발효 작용으로 발열을 하게 되며 발효시 발생될 수 있는 최대온도가 약 80도이며 보통 60C'-80C'의 온도가 항시 유지되게 된다.

즉 60C'-80C'는 중온균 미생물이 가장 활성화가 되는 온도이며 발효상(4)의 저부에서 공급되는 산소와 과도한 수분의 배수에 의해 적절한 습도유지와 함께 연속적인 분뇨(o)의 투여로 영양소의 공급이 이루어지며 발효상(4)은 최적의 조건을 유지하므로 추운 날씨에는 영향을 받지 않게 된다.

그리고 항시 60C'-80C'의 온도가 유지되므로 높은 온도에 의해 수분은 활성화되어 증발이 이루어지므로 자체적으로 수분을 소화시키게 되며 추가적으로 부재(k)를 투여하지 않고도 미생물의 생분해에 의해 다수가 수분과 탄산가스로 변환되어 투여되는 분뇨(o)의 양이 증가되지 않고 약 6개월에서 12개월정도 유지되며 한번정도 발효상(4)의 부재(k)를 교환하는 것으로 관리가 이루어진다.

교환된 부재(k)는 고도로 농축된 양질의 비료로 사용할 수 있게 된다.

본 발명은 계절적인 요소 등으로 외부온도가 변화하여도 항시 원활한 산소공급과 자체 발효열로 적절한 온도를 유지시키므로 중온균이 활성화되어 효율적인 발효가 이루어져 계절 및 온도변화에 관계없이 고도로 농축된 질소와 암모니아 및 요소등의 성분이 포함된 유기질 비료를 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한 배수와 통기가 잘 이루어지도록 하므로 발효의 효율을 높여 발효시에 발생되는 열을 이용하여 수분을 증발시키므로 별도의 폐수처리를 하지 않고도 침출수를 소화시키므로 공해물질을 발생시키지 않고 분뇨를 처리할 수 있으며, 한꺼번에 부재를 투여하여 6개월에서 12개월정도 유지가 되므로 유지및 관리가 편리한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 발효상의 양측에 측벽을 형성하여 레일을 설치하여 레일상에 교반기가 왕복하면서 발효상내에서 교반이 이루어지도록 하고, 발효상의 저부에는 급기및 배수홈을 형성하여 급기측에 휀으로 급기되도록 하고, 타측에 배수가 이루어지도록 한 것에 있어서;

   상기 발효상에 부재가 만충된 상태에서 분뇨가 발생되는 대로 발효상에 분뇨가 공급되도록하고, 발효상의 저부와 교반기 사이에 간극을 가져 교반되지 않는 부재의 발효시 발열되는 열로 수분을 증발시켜 가스안내대를 통해 배풍휀으로 배출되도록하며, 수분공급이 과도하여 발생되는 침출수는 다시 공급탱크에 재공급하여 순환 증발시키므로 침출수가 발생되지 않게 한 것을 특징으로 하는 가축분뇨의 발효시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 발효상의 일측에 길게 설치되어, 분뇨저장소로부터 펌프로 공급받는 공급탱크와; 상기 분뇨공급탱크로 부터 분뇨공급펌프로 분뇨가 공급되도록 한 공급용기와; 상기 레일상에서 분뇨공급용기와 교반기의 이동에 따라 발효상에 분뇨가 공급되도록 한 것을 특징으로 한 가축분뇨의 발효시스템.