KR19990083809A

KR19990083809A - 축산폐수 처리방법 및 그 장치

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Publication number: KR19990083809A
Application number: KR1019990032924A
Authority: KR
Inventors: 석승교; 변명호
Original assignee: 석승교; 주식회사 세정이앤이
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 1999-12-06

Abstract

본 발명은 축산폐수 처리방법 및 그 장치에 관한 것으로, 축산폐수 중 고형물을 퇴비화할시 톱밥, 왕겨 또는 석회 등을 첨가하지 않고도 발효시켜 퇴비화할 수 있도록 함은 물론, 고형물을 발효시켜 퇴비화하는 과정에서 최대한의 액상폐수를 소모시켜 액상폐수의 정화처리량을 최소한으로 줄일 수 있도록 하여 축산폐수 처리시설을 소형화할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 축사로부터 배출되는 원폐수를 저장하는 공정; 원폐수를 고형물과 액상폐수로 분리하는 고액 분리공정; 액상폐수의 고형물질을 침전시키는 공정; 상등액의 각종 유기물을 배양기로 하여 용존공기의 존재하에서 미생물의 혼합집단을 연속 배양시키는 1, 2차 호기 반응공정; 1, 2차 호기 반응공정 각각에 공기를 주입하는 공정; 정화처리된 처리수를 여과하는 공정; 여과된 처리수를 소독하는 공정; 소독 처리된 처리수의 일부를 1차 호기 반응공정으로 반송시키는 공정; 고액 분리공정에 의해 분리된 고형물을 일정기간 발효시키는 공정; 고형물질 침전공정의 액상폐수를 고형물 발효공정에 일정량 공급하는 공정; 고형물 발효공정에 공기를 주입하는 공정 및 유해가스 탈취공정을 포함하여 이루어진다. 이러한 구성에 의해 본 발명에 따른 축산폐수 처리장치는 축산폐수 중 고형물을 퇴비화할시 톱밥, 왕겨 또는 석회 등을 첨가하지 않음은 물론, 고형물을 발효시켜 퇴비화하는 과정에서 최대한의 액상폐수를 소모시켜 액상폐수의 정화처리량을 최소한으로 줄일 수 있도록 함으로써 축산폐수 처리시설을 소형화할 수 있는 효과가 발휘된다.

Description

축산폐수 처리방법 및 그 장치{HANDLE METHOD AND APPARATUS OF LIVESTOCK FARMING WASTE WATER}

본 발명은 축산폐수의 퇴비화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가축의 분뇨를 수거하여 호기조건하에서 숙성 발효시켜 양질의 퇴비를 생산할 수 있도록 하는 축산폐수의 퇴비화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 급격한 경제발전 과정에서 환경보전에 대한 인식이 부족하였으며, 국민소득이 증가함에 따라 쾌적한 환경에 대한 욕구는 날이 갈수록 증가되고 있다. 또한, 생활방식의 변화로 축산물의 수요가 증가되고 수입이 자유화됨에 따라 축산농가의 규모가 대형화되고 가축 사육두수도 매년 증가되고 있는 추세이다. 따라서, 축산폐수 또한 매년 증가되고 있는 추세이다.

전술한 바와 같은 축산폐수는 배출량 측면에서는 하수 또는 산업폐수에 비하여 적으나 오염도 즉, 오염부하량 측면에서는 결코 간과할 수 없는 실정이다. 특히, 가축의 사육은 농촌지역에서 이루어지고 있는 관계로 농업용수 및 주변의 상수원뿐만 아니라 지하수를 오염시킬 수 있으며, 악취와 해충 등으로 인한 인근 주민의 민원대상이 되고 있다.

한편, 축산폐수란 가축의 분뇨와 축사를 청소할 때 발생되는 세척수의 혼합물로 분(糞) 성분이 분리된 상태에서의 축산폐수의 오염도는 BOD(Biological Oxygen Demand, 생물학적 산소 요구량) 4,000∼5,000ppm 정도이나 분리되지 않으면 20,000ppm을 넘게 된다.

축산폐수를 배출하는 가축 중 소의 분뇨(糞尿)는 톱밥과 함께 섞이면 쉽게 건조되어 비가와도 빗물에 흘러내리는 경우가 적고 퇴비화도 용이해 축산폐수처리에 어려움이 없으나, 잡식성인 양돈의 분뇨는 쉽게 건조되지 않아 따로 분리해내는 작업이 용이하지 않다. 따라서, 대부분의 축산폐수에 의한 수질오염은 주로 양돈분뇨(養豚糞尿)에 의하여 이루어진다.

전술한 양돈분뇨는 축사의 형태(슬러리 돈사, 스크레퍼 돈사 등), 모돈, 자돈, 비육돈 등에 따라 발생량이 달라진다. 다만, 경험치에 의해 양돈의 두당 6∼12ℓ의 양돈분뇨가 발생되고 있으며, 발생량의 많고 적음에 따라 폐수의 농도도 표 1과 같이 차이가 난다.

양돈분뇨발생량(1두당)	BOD(ppm)	SS(ppm)
6 리터	38,500	127,170
7 리터	33,000	109,000
8 리터	28,880	95,370
9 리터	25,270	84,780
10 리터	23,100	76,300
11 리터	21,000	69,360
12 리터	19,250	63,580

표 1 과 같은 고농도 폐수를 처리하기 위하여 고액분리한 후 고형분은 발효하여 퇴비로 재활용하고, 폐수는 정화하여 처리수를 방류수계에 방류하는 방식이 가장 많이 이용되고 있다.

한편, 표 2 에서와 같이 축산폐수 처리시설의 방류수수질기준을 살펴보면 BOD와 SS{Suspended Solid; 현탁고체(懸濁固體), 부유성현탁개체(浮游性懸濁個體)를 말하는 것으로, 수중에 부유하는 미생물질을 말한다. 물이 더러워지는 원인이 된다.}의 기준이 날로 강화되는 것을 알 수 있다.

표 2 에서 ()는 '96. 6. 30일 이전에 적용한 기준이고, 특정지역이라 함은 상수원보호구역(수도법 제5조), 취수시설로부터 유하거리 4㎞ 이내의 상류지역(수도법 제3조), 특별대책지역(환경정책기본법 제22조), 특정호소수질관리구역(수질환경보전법 제33조), 공원구역(자연공원법 제4조∼제6조), 공원보호구역(자연공원법 제25조) 및 지하수전구역(지하수법 제12조)을 말한다.

도 1 은 종래 축산폐수의 처리공정을 개략적으로 보인 흐름도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이 종래의 축산폐수 처리시설의 대부분은 가축분뇨 중 고형물{가축분뇨 중 분(糞)을 말함}은 발효하여 퇴비화시키고, 액상폐수{가축분뇨 중 뇨(尿)를 말함}의 경우에는 정화처리를 통해 방류하는 별도의 처리방식으로 축산폐수를 처리한다.

즉, 고형물은 퇴비화시키기 위해 고형물에 톱밥, 왕겨 및 석회 등을 혼합·발효시켜 퇴비화시키고, 액상폐수는 단계별 정화처리 공정을 거쳐 정화시킨 후 정화된 처리수를 방류수계에 방류를 하는 별도의 처리방식으로 축산폐수를 처리한다.

그러나, 전술한 바와 같이 고형물과 액상폐수를 별도의 방법으로 처리하기 때문에 축산폐수처리시설의 규모가 매우 커질 수밖에 없는 문제가 있다.

즉, 고형물을 퇴비화시키는데 있어 고형물에 톱밥, 왕겨 및 석회 등을 첨가하게 되어 전체 부피가 늘어나기 때문에 퇴비화 발효시설의 규모가 커질 수밖에 없는 것이다. 또한, 액상폐수의 정화처리시 축사로부터 수거된 액상폐수 전체를 정화처리 하기 때문에 이 또한 정화처리시설의 규모를 크게 하는 요인이 되고 있다.

전술한 바와 같은 종래의 축산폐수 처리시설은 고형물의 퇴비화 발효시 톱밥, 왕겨 및 석회 등이 첨가되기 때문에 고형물을 퇴비화시키는데 따른 비용이 가중되어 축산농가의 경제적인 부담이 늘어나는 문제가 있다.

또한, 액상폐수의 정화처리시 발생하는 다량의 슬러지를 처리하는데 따른 막대한 슬러지 처리비용이 가중되는 문제가 발생된다.

한편, 전술한 바와 같은 종래의 축산폐수 처리시설은 규모가 매우 커질 수밖에 없기 때문에 축산폐수 처리시설을 유지시키기 위한 비용 부담의 문제가 따르게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 축산폐수 중 고형물을 퇴비화할시 톱밥, 왕겨 또는 석회 등을 첨가하지 않고도 발효시켜 퇴비화할 수 있도록 함은 물론, 고형물을 발효시켜 퇴비화하는 과정에서 최대한의 액상폐수를 소모시켜 액상폐수의 정화처리량을 최소한으로 줄일 수 있도록 하여 축산폐수 처리시설을 소형화할 수 있도록 한 축산폐수 처리방법 및 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 고형물의 퇴비화 발효시 톱밥, 왕겨 및 석회 등의 첨가가 필요치 않은 공정으로 고형물을 퇴비화시킴으로서 고형물의 퇴비화에 따른 축산농가의 경제적인 부담을 줄일 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고형물을 발효시켜 퇴비화하는 과정에서 최대한의 액상폐수를 소모시켜 액상폐수의 정화처리량을 최소한으로 줄일 수 있도록 함으로서 다량의 슬러지를 처리하는데 따른 막대한 슬러지 처리비용이 절감시킬 수 있도록 함에 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 목적은 축산폐수 처리시설을 소형화함으로써 시설면적을 작게 할 수 있도록 함은 물론, 축산폐수 처리시설을 유지하기 위한 유지비용을 절감시킬 수 있도록 함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명의 특징은 다음과 같다. 즉, 축사로부터 배출되는 원폐수를 저장하는 공정; 원폐수를 고형물과 액상의 폐수로 분리하는 고액 분리공정; 고액 분리공정에 의해 분리된 액상폐수를 저장하여 고형물질을 침전시키는 공정; 고형물질 침전공정으로부터 유입된 상등액의 각종 유기물을 배양기로 하여 용존공기의 존재하에서 미생물의 혼합집단을 연속 배양시키는 1, 2차 호기 반응공정; 1, 2차 호기 반응공정 각각에 공기를 주입하는 공정; 2차 호기 반응공정에 의해 정화처리된 처리수를 여과하는 공정; 여과공정에 의해 여과된 처리수를 소독하는 공정; 소독 처리된 처리수의 일부를 1차 호기 반응공정으로 반송시키는 공정; 고액 분리공정에 의해 분리된 고형물을 일정기간 발효시키는 공정; 고형물질 침전공정의 액상폐수를 고형물 발효공정에 일정량 공급하는 공정; 고형물 발효공정에 공기를 주입하는 공정 및 고형물 발효공정으로부터 발생된 유해가스를 탈취하는 공정을 포함하여 이루어진다.

전술한 구성에 더하여 고형물질 침전공정에 의해 침전된 고형물질을 고액 분리공정으로 이송시키는 공정이 더 구비될 수 있다.

한편, 고형물질 침전공정에서 1차 호기 반응공정으로 유입되는 상등액은 수두차에 의해 유입된다.

전술한 바와 같은 축산폐수 처리방법을 구현하기 위한 장치는 축사로부터 배출되는 원폐수를 저장하는 원폐수 저장조; 원폐수를 고형물과 액상의 폐수로 분리하는 고액 분리기; 고액 분리기에 의해 분리된 고형물을 저장하는 고형물 저장조; 고액 분리기에 의해 분리된 액상의 폐수를 저장하여 액상폐수에 섞여 있는 고형물질을 침전시키는 침전 분리조; 침전 분리조에 침전된 고형물질을 고액 분리기로 이송시키는 수단; 침전 분리조로부터 수두차에 의해 유입된 상등액의 각종 유기물을 배양기로 하여 용존공기의 존재하에서 미생물의 혼합집단을 연속 배양시키는 1, 2차 호기 반응조; 1, 2차 호기 반응조 각각에 공기를 주입하는 수단; 2차 호기 반응조에서 정화처리된 처리수를 여과하는 수단; 여과 처리된 처리수를 저장하여 소독 처리하는 처리수 소독조; 소독 처리된 처리수의 일부를 1차 호기 반응조에 반송시키는 수단; 고형물 저장조로부터 이송된 고형물을 일정기간 발효시키는 수단; 침전 분리조에 저장된 액상폐수를 고형물 발효수단에 일정량 공급하는 수단 및 고형물 발효수단으로부터 발생하는 유해가스를 탈취하는 수단을 포함하여 이루어진다.

전술한 고형물 발효수단은 일정량의 고형물을 저장하여 발효시키는 종형의 발효탱크; 발효탱크 내측에 회전 가능하게 종방향으로 설치된 중공의 회전축; 회전축을 구동시키는 수단; 중공의 회전축 외주면 적소에 횡방향으로 다수 설치되어 연통되는 한편, 그 각각의 적소에는 다수의 공기 주입공이 형성되어 회전축의 회전에 의해 고형물을 교반시키는 교반봉; 회전축의 중공 부분에 공기를 송풍하여 교반봉의 공기 주입공을 통해 발효탱크 내의 고형물에 공기를 주입하는 송풍기 및 발효탱크 하부측에 마련되어 일정기간 발효된 하부측의 퇴비를 수거하는 퇴비 수거구를 포함하여 이루어질 수 있다.

가스 탈취수단은 소정 크기의 탈취탱크; 탈취탱크에 저수되어 유입된 유해가스를 흡수하는 흡수용액; 탈취탱크 내부에 상하로 설치되어 유입된 유해가스를 흡착하는 제 1, 2 필터; 제 1 필터에 유해가스 흡수용액을 일정량씩 주기적으로 분사하는 수단; 탈취탱크의 적소에 설치되어 유해가스 흡수용액의 pH도를 조절하는 pH조절수단으로 이루어질 수 있다.

유해가스 흡수용액의 pH조절수단은 유해가스 흡수용액의 pH를 감지하는 pH센서를 포함한 조절회로; pH 조절용 알칼리 용액이 저장된 탱크 및 pH 조절회로에 의해 제어되어 탈취탱크에 저수된 유해가스 흡수용액에 알칼리 용액을 주입시키는 구동펌프로 이루어질 수 있다.

한편, 고형물 저장조에 저장된 고형물은 이송스크류에 의해 고형물 발효수단으로 이송될 수 있다.

도 1 은 종래 축산폐수의 처리공정을 개략적으로 보인 흐름도.

도 2 는 본 발명에 따른 축산폐수의 처리공정을 보인 흐름도.

도 3 은 본 발명에 따른 축산폐수의 퇴비화 발효장치를 보인 종단면도.

도 4 는 본 발명에 따른 축산폐수처리장치의 탈취장치를 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10. 원폐수 저장조 20. 고액 분리기

30. 고형물 저장조 40. 침전 분리조

50. 1차 호기 반응조 60. 2차 호기 반응조

62. 이송펌프 70. 컴프레서

72a, 72b. 폭기관 80. 여과기

85. 처리수 수독조 90. 이송스크류

100. 발효탱크 110. 회전축

120. 회전축 구동수단 130.교반봉

140. 송풍기 150. 가스 배출구

160. 퇴비 수거구 170. 집수판

172. 물방울 배출관 174. 집수통

180. 액상폐수 공급관 182. 노즐

200. 탈취탱크 202. 가스 유입구

204. 가스 배출구 210. 유해가스 흡수용액

220, 222. 제 1, 제 2 필터 230. 분사펌프

232. 분사노즐 240. pH조절회로

242. 알칼리 용액 탱크 244. 구동펌프

300. 부숙 저장조 400. 포장기

본 발명의 상세한 설명에서 기술될 "양돈분뇨"(養豚糞尿)는 축산폐수 중의 양돈으로부터 배출되는 폐수를 말하는 것으로, 축산폐수의 전부를 말하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명에서 기술되는 "양돈분뇨"(養豚糞尿)는 축산폐수의 한 예로 보면 된다.

한편, 본 발명에서 기술되는 "고형물"은 양돈분뇨의 "분"(糞)을 뜻하는 것이고, "액상폐수"는 양돈분뇨의 "뇨"(尿)와 "세척수"의 혼합물을 의미하는 것이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시 예에 따른 축산폐수 처리방법 및 그 장치에 대해 상세히 설명한다.

그리고, 축사의 형태에 따라 스크레퍼 타입{양돈분뇨의 분(糞)과 뇨(尿)를 분리저장}과 슬러리 타입{양돈분뇨의 분(糞)과 뇨(尿)를 혼합저장}의 분뇨를 수거하는 방식이 있는데, 본 발명은 전술한 두 스크레퍼 타입과 슬러리 타입에 적용될 수 있다. 이하에서 예를 들어 설명하는 축사의 분뇨수거 형태는 슬러리 타입을 그 예로 하여 설명한다.

본 발명에 따른 축산폐수 처리공정은 원폐수를 저장하는 공정, 원폐수를 고액 분리하는 공정, 액상폐수의 고형물질을 침전시키는 공정, 고형물질 짐전공정의 상등액을 호기 반응시키는 1, 2차 호기 반응공정, 1차 및 2차 호기 반응공정에 공기를 주입하는 공정, 2차 호기 반응공정의 처리수를 여과하는 공정, 여과된 처리수를 소독하는 공정, 소독 처리된 처리수의 일부를 1차 호기 반응공정으로 반송시키는 공정, 고액 분리공정에 의해 분리된 고형물을 발효시키는 공정, 고형물 발효공정에 고형물질 침전공정의 액상폐수를 일정량 공급하는 공정, 고형물 발효공정에 공기를 주입하는 공정 및 고형물 발효공정으로부터 발생된 유해가스를 탈취하는 공정으로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명은 축사로부터 배출된 양돈분뇨를 고형물과 액상폐수로 분리하여 액상폐수는 액상폐수의 고형물질을 침전시키는 공정, 상등액의 1, 2차 호기 반응공정, 처리수를 여과하는 공정, 여과된 처리수를 소독시키는 공정을 통해 정화처리하여 방류수계로 방류하고, 고형물은 고액 분리공정에 의해 분리된 고형물을 발효시키는 고형물 발효공정을 통해 발효시킨 후 퇴비화 하여 퇴비로 재활용 한다.

한편, 전술한 바와 같은 액상폐수 정화처리공정과 고형물의 퇴비화 발효공정을 거치는 동안 고형물 발효공정에 액상폐수를 일정량 공급하여 액상폐수를 고형물의 퇴비화 발효공정에서 최대한 소모시키게 된다. 따라서, 액상폐수의 정화처리공정에서 정화처리되는 액상폐수는 최소화 된다.

전술한 바와 같은 구성의 축산폐수 처리공정을 보다 상세히 설명하기 위해 구성요소의 상호관계 및 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 원폐수 저장공정은 축사로부터 배출되는 양돈분뇨 및 세척수가 혼합된 원폐수를 저장하는 공정으로, 이 공정에서는 필터를 이용하여 일정 크기 이상의 부유물을 거른 후 원폐수를 저장할 수도 있다. 한편, 저장된 원폐수는 고액 분리공정으로 이송된다.

이송된 원폐수는 고액 분리공정에 의해 고형물과 액상폐수로 분리되어 각각의 공정으로 이송된다. 즉, 고액 분리공정에 의해 분리된 고형물은 저장 후 이송되어 고형물 발효공정으로, 액상폐수는 고형물질 침전공정으로 이송된다.

고형물질 침전공정으로 이송된 액상폐수는 고형물질 침전공정을 통해 액상폐수에 섞여 있는 고형물질과 상등액으로 분리된다. 이때, 침전된 고형물질은 고액 분리공정으로 이송되어 원폐수와 혼합되고, 상등액은 호기 반응공정으로 수두차에 의해 유입된다. 한편, 고형물질 침전공정에서 고형물질의 침전이 이루어지는 동안 혐기적 소화와 탈질반응이 일어나게 되어 질산염이 제거된다. 이러한 혐기적 소화와 탈질 반응은 무공기 조건하에서 일어난다.

호기 반응공정은 고형물질 침전공정을 거친 폐수에 충분한 공기를 공급하여 액상폐수 속에 존재하는 질소를 질산화를 통하여 제거하기 위한 공정으로, 이 호기 반응공정은 1차 및 2차 호기 반응공정으로 이루어진다.

1, 2차 호기 반응공정에 공기를 주입하는 공정은 1, 2차 호기 반응공정의 액상폐수 내에 공기를 공급하여 호기조건 상태하의 반응 과정을 진행시키기 위한 공정으로, 공기 주입공정에 의해 충분한 공기가 공급되면 호기조건이 이루어져 액상폐수 속에 존재하는 질소가 질산화를 통해 제거된다. 2차 호기 반응공정에서의 폐수처리 방법으로는 활성오니법, 막분리법, 전자분해 방법 및 기타 다른 방법 등이 이용될 수 있다.

한편, 1차 및 2차 호기 반응공정 내의 액상폐수가 호기조건 상태가 이루어짐으로써 액상폐수에는 미생물의 혼합집단이 연속적으로 배양되어 액상폐수의 분해가 이루어는 가운데, 2차 호기 반응공정에서는 호기 반응과 함께 액상폐수에 함유된 활성 슬러지의 침전이 이루어진다. 이때, 침전된 활성 슬러지는 배출구를 통해 외부로 배출하거나 고형물질 침전공정으로 반송하여 유입되는 액상폐수와 희석되도록 하는 한편, 혐기적 소화에 의해 분해시켜 탈질시에 부족되기 쉬운 탄소원으로 이용되게 함으로써 외부 탄소원의 공급이 필요치 않도록 할 수 있다. 이와 같이 정화처리된 처리수는 여과공정을 통해 여과되어 처리수 소독공정으로 이송된다.

여과공정은 2차 호기 반응공정을 거친 처리수에 포함되어 있는 미세한 이물질을 여과하기 위한 공정으로, 본 발명에서는 필터를 통과시켜 여과처리하는 방식이 이용된다. 이처럼 여과공정에 의해 여과된 처리수는 처리수 소독공정으로 이송되어 소독과정을 거치게 된다.

여과공정을 거쳐 처리수 소독공정으로 이송된 처리수는 처리수 소독공정에 의해 수질이 더욱 양호하게 되어 방류수계로 방류된다. 이때, 소독 처리된 처리수의 일부가 처리수 반송공정에 의해 1차 호기 반응공정으로 반송된다.

처리수 반송공정은 소독 처리된 처리수를 1차 호기 반응공정으로 반송하여 고형물질 침전공정으로부터 유입된 상등액과 희석되도록 하며, 제거되지 않은 질산염을 탈질과정을 통해 제거할 수 있도록 한다.

한편, 고형물을 발효시켜 퇴비화하기 위한 계통은 고액 분리공정에 의해 분리된 고형물을 고형물 발효공정으로 이송하여 일정기간 발효시키게 된다. 고형물 발효공정으로 이성된 고형물은 일정기간 동안 충분한 공기의 공급과 교반과정을 통해 발효되어 퇴비화 된다.

이때, 고형물 발효공정에서 고형물의 발효가 이루어지는 동안 고형물질 침전공정 상의 액상폐수가 고형물 발효공정으로 최대한 공급되어 고형물의 발효과정에서 소모된다. 따라서, 정화처리할 액상폐수의 대부분은 고형물 발효공정으로 공급되어 소모됨으로써 정화처리되는 액상폐수는 최소화된다. 고형물 발효공정에서 고형물을 발효시키는 중에 발생하는 유해가스는 가스 탈취공정에 의해 탈취되어 무해한 상태로 배출된다.

전술한 바와 같은 고형물 발효공정의 계통에는 퇴비화된 고형물을 안정화시키는 부숙공정과 포장공정이 더 구성될 수 있는데, 부숙공정은 고형물 발효공정에 의해 발효되어 퇴비화된 고형물을 안정화시키는 공정으로, 이 부숙공정에 의해 고형물 발효공정에 의해 퇴비화된 고형물은 안정화되어 양질의 퇴비가 된다. 부숙공정에 의해 퇴비화된 공형물을 부숙시키는 과정에서 충분한 공기가 공급된다.

전술한 공기 주입공정은 고형물 발효공정과 부숙공정 각각에 공기를 주입하여 호기조건하에서 고형물의 발효와 부숙이 이루어지도록 하는 공정이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 축산폐수 처리공정은 고형물과 액상폐수를 처리하는 공정을 통해 양질의 퇴비를 생산할 수 있음은 물론, 대부분의 액상폐수를 고형물 발효공정 상에서 소모시킴으로써 액상폐수의 처리용량을 줄일 수 있다.

또한, 퇴비를 생산하는 과정에서 고형물에 톱밥, 왕겨 및 석회 등을 첨가하지 않고 호기조건하에서 발효를 통해 퇴비를 생산하기 때문에 발효시설을 소형화할 수 있다.

도 2 는 본 발명에 따른 축산폐수의 처리공정을 보인 흐름도, 도 3 은 본 발명에 따른 축산폐수의 퇴비화 발효장치를 보인 종단면도, 도 4 는 본 발명에 따른 축산폐수처리장치의 탈취장치를 보인 종단면도이다.

도 2 에 도시된 바와 같이 축산폐수 처리방법을 구현시키기 위해 구성되는 본 발명의 축산폐수 처리장치는 원폐수 저장조(10), 고액 분리기(20), 고형물 저장조(30), 침전 분리조(40), 침전된 고형물질을 고액 분리기(20)로 이송시키는 수단, 1차 및 2차 호기 반응조(50, 60), 1차 및 2차 호기 반응조(50, 60) 각각에 공기를 주입하는 수단, 2차 호기 반응조에서 정화처리된 처리수를 여과하는 여과기(80), 여과처리된 처리수를 소독하는 처리수 소독조(85), 고형물 이송수단, 고형물의 발효수단, 액상폐수 공급수단, 유해가스 탈취수단으로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 축산폐수 처리장치는 축사로부터 배출되어 원폐수 저장조(10)에 저장한 후 고액 분리기(20)를 통해 고형물과 액상폐수로 분리하여 액상폐수는 액상폐수에 섞여 있는 고형물질을 침전 분리시키는 침전 분리조(40), 침전 분리된 상등액을 호기 반응시키는 1, 2차 호기 반응조(50, 60), 1차 및 2차 호기 반응조(50, 60)에서 미생물 반응이 연속적으로 일어나도록 공기를 주입하는 공기 주입수단, 2차 호기 반응조(60)에서 정화처리된 처리수를 여과시키는 수단, 여과된 처리수를 처리수 소독조(85)를 통해 정화처리하여 방류하고, 고형물은 고액 분리기(20)에 의해 분리된 고형물을 발효시키는 고형물 발효수단을 통해 발효시킨 후 퇴비화 하여 퇴비로 재활용한다.

한편, 전술한 바와 같은 액상폐수 정화처리과정과 고형물의 퇴비화 발효과정을 거치는 동안 고형물 발효수단에 액상폐수를 일정량 공급하여 액상폐수를 고형물의 퇴비화 발효수단에서 최대한 소모시키게 된다. 따라서, 액상폐수의 정화처리과정에서 정화처리되는 액상폐수는 최소화된다.

그리고, 고형물을 발효시키는 과정에서 발생되는 유해가스는 가스 탈취수단을 통해 무해한 가스로 탈취한 후 대기중으로 배출하고, 고형물의 발효에 의해 퇴비화된 고형물은 부숙 저장조(300)를 통해 보다 양질의 퇴비를 생산할 수 있다.

전술한 바와 같은 구성의 축산폐수 처리공정을 보다 상세히 설명하기 위해 구성요소의 상호관계 및 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 원폐수 저장조(10)는 축사로부터 배출되는 양돈분뇨 및 세척수가 혼합된 원폐수를 혼합저장하기 위한 것으로, 이 원폐수 저장조(10)에서는 필터를 이용하여 일정 크기 이상의 부유물을 거른 후 원폐수를 저장할 수도 있다. 한편, 원폐수 저장조(10)에 저장된 원폐수는 펌프(12)에 의해 고액 분리기(20)로 이송된다.

고액 분리기(20)로 이송된 원폐수는 고액 분리기(20)에 의해 고형물과 액상의 폐수로 분리되어 고형물은 고형물 저장조(30)로 유입되고, 액상폐수는 침전 분리조(40)로 유입된다. 즉, 고액 분리기(20)에 의해 분리된 고형물은 고형물 발효과정의 고형물 저장조(30)로, 액상폐수는 정화처리과정의 침전 분리조(30)로 유입이 된다.

침전 분리조(40)로 유입된 액상폐수는 침전과정을 통해 액상폐수에 함유되어 있는 고형물질의 침전을 통해 고형물질과 상등액으로 분리된다. 이때, 침전된 고형물질은 배관(45)과 펌프(45a)를 통해 고액 분리기(20)로 이송되어 원폐수와 혼합되고, 상등액은 호기 반응조(50, 60)로 유입된다. 이때, 침전 분리조(40)에서는 무공기 조건하에서 혐기적 소화와 탈질반응이 일어나게 되어 질산염이 제거된다.

1, 2차 호기 반응조(50, 60)는 혐기겸 무공기 반응과정을 거친 액상폐수에 충분한 공기를 공급하여 액상폐수에 존재하는 질소를 질산화를 통하여 제거하기 위한 것으로, 1, 2차 호기 반응조(50, 60)에서는 유입된 액상폐수의 각종 유기물을 배양기로 하여 용존공기의 존재하에서 미생물의 혼합집단을 연속 배양시키게 된다.

이때, 1차 및 2차 호기 반응조(50, 60) 각각에 공기를 공급하기 위한 공기 주입수단이 구비되는데, 이 공기 주입수단은 공기를 불어넣는 컴프레서(70)와 1, 2차 호기 반응조(50, 60)의 내부에서 공기방울을 형성시키는 폭기관(72a, 72b)으로 이루어진다. 이처럼 1, 2차 호기 반응조(50, 60)에 공기를 주입함으로써 액상폐수 속에 존재하는 질소는 질산화가 이루어져 제거된다. 2차 호기 반응조(60)에서의 폐수처리 방법으로는 활성오니법, 막분리법 및 전자분해 방법 등이 이용될 수 있다.

전술한 침전 분리조(40)에 의해 분리된 상등액은 수두차에 의해 1차 호기 반응조(50)로 유입되고, 1차 호기 반응조(50) 내의 액상폐수는 펌프(52)에 의해 2차 호기 반응조(60)로 이송된다. 한편, 1차 호기 반응조(50)는 2차 호기 반응조(60)의 유량을 조절한다. 2차 호기 반응조(60)에 의해 정화처리된 처리수는 2차 호기 반응조(60)에 설치된 여과기(80)에 의해 여과 처리되어 이송펌프(62)에 의해 처리수 소독조(85)로 이송된다.

처리수 소독조(85)는 2차 호기 반응조(60)에서 정화처리된 처리수를 저장하여 소독시키는 것으로, 이 처리수 소독조(85)는 정화처리된 처리수를 방류하기 전에 다시 한 번 소독을 통해 수질을 보다 양호하게 한다. 처리수 소독조(85)에 의해 소독처리된 처리수는 방류수계로 방류된다. 이때, 처리수 소독조(85)에서 소독처리된 처리수는 배관(87)과 펌프(87a)로 이루어진 처리수 반송수단에 의해 1차 호기 반응조(50)로 반송되어 고형물질 침전 분리조(40)로부터 유입된 상등액과 희석됨으로써 제거되지 않은 질산염을 탈질과정을 통해 제거할 수 있도록 한다.

한편, 전술한 고액 분리기(20)에 의해 분리되어 고형물 저장조(30)로 유입된 고형물은 고형물 이송수단에 의해 고형물 발효수단으로 이송된다. 고형물 이송수단으로써 컨베이어 벨트, 엘리베이터 및 에스컬레이터를 이용할 수 있으나, 본 발명에서는 이송스크류(90)가 이용된다.

고형물 발효수단으로 유입된 고형물은 교반과 호기조건을 통해 일정기간 동안 발효되어 퇴비화된다. 즉, 전술한 고형물 발효수단은 유입된 고형물을 저장하여 일정기간 동안 발효시키는 과정에서 고형물을 퇴비화시키기 위한 것이다.

고형물 발효수단은 도 3 에 도시된 바와 같이 고형물을 저장하여 발효시키는 발효탱크(100), 발효탱크(100) 내측에 종방향으로 설치된 중공의 회전축(110), 회전축(110)을 구동시키는 구동수단(120), 회전축(110)의 중공 부분에 횡방향으로 연통되어 회전축(110)의 회전에 의해 고형물을 교반시키는 다수의 교반봉(130), 발효탱크(100) 내의 고형물에 공기를 주입하기 위한 송풍기(140), 발효탱크(100) 내의 유해가스를 배출시키는 배출구(150), 발효탱크(100) 하부측에 마련되어 일정기간 발효된 하부측의 퇴비를 수거하는 퇴비 수거구(160)로 이루어진다.

이처럼 구성된 고형물 발효수단은 매일 배출되는 양돈분뇨 중 고형물을 발효탱크(100)에 저장한 상태에서 교반봉(130)을 통해 고형물을 교반하는 한편, 송풍기(140)를 통해 발효탱크(100) 내의 고형물에 공기를 주입하여 호기조건하에서 일정기간 발효시켜 고형물을 퇴비화시키는 장치이다. 이때, 고형물을 발효시키는 과정에서 수거된 양돈분뇨 중 일정량의 액상폐수를 분사하여 고형물의 발효열에 의해 증발되도록 한다.

따라서, 양돈분뇨의 고형물은 퇴비로 재활용 할 수 있고, 액상폐수는 고형물의 퇴비화 과정에 최대한 분사하여 처리함으로써 액상폐수를 정화처리하는데 따른 비용을 최대한 줄일 수 있게 된다.

전술한 바와 같이 구성된 고형물 발효수단을 보다 상세히 설명하기 위해 구성요소의 상호관계 및 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 발효탱크(100)는 양돈분뇨 중 고형물을 저장하여 발효시키기 위한 것으로, 고형물을 일정기간 저장하여 발효과정을 통해 퇴비화시킬 수 있도록 축사의 규모에 알맞은 용량으로 설치된다.

회전축(110)은 그 외주면에 교반봉(130)을 다수 설치하여 교반봉(130)의 회전에 의해 발효탱크(100)에 저장된 고형물을 교반시킬 수 있도록 함은 물론, 그 내측을 통해 교반봉(130)으로 공기를 유입시켜 발효중인 고형물에 공기를 주입시킬 수 있도록 한 것이다. 이러한 회전축(110)은 그 내측이 중공으로 이루어져 발효탱크(100)의 중심에 종방향으로 회전 가능하게 설치된다.

발효탱크(100)의 하부측에는 회전축(110)을 구동시키는 구동수단(120)이 구비되는데, 이 회전축 구동수단(120)은 구동모터와 기어의 치(齒)합구조로 이루어질 수 있음은 물론, 실린더의 작동에 의해 회전축(110)을 구동시킬 수 있는 구조일 수도 있다. 한편, 전술한 회전축 구동수단(120)은 회전축(110)을 분당 수회의 회전주기로 회전시킨다. 본 발명의 장치에서는 분당 5회의 회전주기로 회전축(110)을 회전시킨다.

교반봉(130)은 발효탱크(100) 내에 저장되어 발효되는 고형물을 교반시키기 위한 것으로, 이 교반봉(130)은 회전축(110)의 외주면상에 상하로 다수 설치된다. 전술한 교반봉(130)의 설치시 상하의 교반봉(130)과 교반봉(130) 사이의 거리는 발효탱크(100)에 저장되는 양돈분뇨의 일일 배출량의 높이에 관계하여 등간격으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고형물 발효수단은 양돈분뇨의 8일 배출량을 기준으로 교반봉(130)을 설치하였다. 이처럼 설치된 교반봉(130) 중 최하부의 교반봉(130)은 1일차에 발효탱크(100)로 유입된 고형물을 교반시키기 되고, 그 다음의 교반봉(130)은 1일차와 2일차의 고형물 사이를 교반하게 된다. 또한, 그 다음의 교반봉(130)들은 2일차와 3일차, 3일차와 4일차, 4일차와 5일차, 5일차와 6일차, 6일차와 7일차 및 7일차와 8일차의 고형물 사이를 교반하게 된다.

한편, 회전축(110)의 외주면상에 등간격으로 다수 설치되는 교반봉(130)은 회전축(130)의 좌우로 180°의 각도로 설치하거나, 120°의 각도 또는 90°의 각도로 설치하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 설치된 교반봉(130) 역시 중공의 형태로 이루어져 회전축(110)의 외주면상에 설치될시 회전축(110)과 교반봉(130)의 중공 부분은 서로 연통되게 설치된다.

그리고, 교반봉(130) 각각의 적소에는 다수의 공기 주입공(132)이 관통·형성되는데, 이 공기 주입공(132)은 중공의 회전축(110)과 교반봉(130)을 통해 유입된 공기를 발효탱크(100) 내의 발효중인 고형물에 공기를 주입하게 된다. 즉, 발효탱크(100) 내의 발효중인 고형물에 공기를 주입하여 호기조건을 만들어 줌으로써 발효를 촉진시킬 수 있도록 한 것이다.

송풍기(140)는 발효탱크(100) 내의 발효중인 고형물에 공기를 주입시키기 위한 것으로, 이 송풍기(140)는 발효탱크(100)의 상부측에 설치되어 회전축(110)의 중공 부분과 연결된다.

전술한 바와 같은 구성에 의해 송풍기(140)를 가동시키면 공기는 중공의 회전축(110)과 교반봉(130)을 거쳐 교반봉(130) 각각에 형성된 공기 주입공(132)을 통해 발효탱크(100) 내의 발효중인 고형물에 주입된다. 따라서, 발효탱크(100) 내의 발효중인 고형물은 호기조건하의 미생물 반응에 의해 발효가 촉진된다.

발효탱크(100) 내의 발효중인 고형물에 공기를 주입하는 과정은 고형물에 공기의 주입이 골고루 이루어질 수 있도록 회전축(110)의 회전을 통해 고형물을 교반시키는 과정과 병행하여 실시하는 것이 바람직하다.

한편, 발효중인 고형물에 주입되는 공기의 양은 미생물의 번식이 양호한 조건을 만들어 줄 수 있을 정도로 주입하게 되는데, 시간당 10분 또는 20분 가량 주입 후 차단하는 방법으로 주입하게 된다. 즉, 공기의 주입은 24시간 주입하는 것이 아니다. 또한, 발효중인 고형물의 교반 역시 주기적으로 실시한다.

배출구(150)는 발효탱크(100) 내의 발효중인 고형물로부터 발생되는 유해가스를 탈취수단으로 유입되게 하기 위한 것으로, 이 배출구(150)는 발효탱크(100)의 상부측에 구비된다.

퇴비 수거구(160)는 발효탱크(100) 내의 고형물을 충분히 발효시켜 퇴비화된 것을 수거하기 위한 것으로, 이 퇴비 수거구(160)는 발효탱크(100)의 하부측에 구비되어 최초로 유입되어 퇴비화된 고형물부터 수거하게 된다.

따라서, 양돈분뇨의 8일 배출량을 기준으로 설치한 본 발명에 따른 고형물 발효수단은 8일차의 고형물을 유입시켜 발효를 진행하면서 9일차의 고형물을 유입시키기 전에 1일차의 퇴비화된 고형물을 퇴비 수거구(160)를 통해 수거하게 된다. 이처럼 그 다음 배출량이 발효탱크(100)에 유입되기 전에 최하부측의 퇴비화된 고형물을 수거함으로써 매일 배출되는 고형물을 저장하여 발효시킬 수 있게 된다. 배출된 고형물은 8일이라는 기간동안 발효탱크(110) 내에서 발효되어 퇴비화된 상태이다.

한편, 전술한 바와 같은 구성에 더하여 발효탱크(100) 내부와 외부의 온도차에 의해 발효탱크(100)의 내측 상부면에 생기는 물방울(결로현상)을 외부로 배출시키기 위한 수단이 더 구비되는데, 이러한 물방울 배출수단은 발효탱크(100) 내측 상부면의 하부측에 일정거리 이격·설치되어 낙하된 물방울을 발효탱크(100)의 내측면 방향으로 흐르도록 하는 물방울 집수판(170), 물방울 집수판(170)에 의해 발효탱크(100)의 내측면에 고인 물방울을 배출시키는 물방울 배출관(172) 및 물방울 배출관(172)을 통해 배출된 물방울을 집수하는 집수통(174)으로 이루어진다.

전술한 바와 같은 구성에 의해 집수통(174)으로 집수된 물방울은 액상폐수의 정화처리장치로 유입될 수도 있고, 집수된 물방울을 액체비료로 사용될 수도 있다.

전술한 구성 중 물방울 집수판(170)은 발효탱크(100)의 내측 상부면으로부터 낙하된 물방울을 발효탱크(100)의 내측면 방향으로 흐를 수 있도록 한 것이다. 즉, 물방울 집수판(170)을 회전축(110)으로부터 발효탱크(100)의 내측면 방향으로 하향의 경사진 형태로 설치하여 물방울 집수판(170)으로 낙하된 물방울이 물방울 집수판(170)과 발효탱크(100) 내측면의 연결부위에 흘러 고일 수 있도록 한 것이다.

한편, 전술한 물방울 집수판(170)에는 고형물이 발효되는 과정에서 발생하는 유해가스가 물방울 집수판(170)을 통과하여 상부로 배출될 수 있도록 다수의 통공(170a)이 형성된다. 이때, 통공(170a)은 낙하된 물방울이 통공(170a)을 통해 발효중인 고형물로 유입되지 않도록 하는 구조로 형성된다.

물방울 배출관(172)은 물방울 집수판(170)과 발효탱크(100) 내측면의 연결부위에 고인 물방울을 집수통(174)으로 배출시키기 위한 것으로, 이 물방울 배출관(172)은 물방울 집수판(170)과 발효탱크(100) 내측면의 연결부위로부터 집수통(174)으로 연장·설치된다.

그리고, 집수통(174)은 물방울 배출관(172)을 통해 배출된 물방울을 집수하는 것으로, 이 집수통(174)은 발효탱크(100)의 외측 적소에 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 고형물 발효수단의 작용·효과는 다음과 같다. 먼저, 양돈분뇨 중 고형물을 고형물 저장조(30)로부터 이송스크류(90)를 이용하여 발효탱크(100)로 이송시켜 저장한다. 고형물을 발효탱크(100)에 저장한 상태에서 회전축 구동수단(120)의 구동을 통해 회전축(110)을 회전시켜 교반봉(130)으로 저장된 고형물을 교반시킨다. 이때, 고형물은 교반과 함께 발효가 이루어진다.

발효탱크(100) 내에 저장된 고형물을 교반봉(130)을 통해 교반시키는 한편, 송풍기(140)를 통해 중공의 회전축(110)에 공기를 송풍시키게 되면, 중공의 회전축(110)으로 송풍된 공기는 중공의 교반봉(130)을 거쳐 각각의 교반봉(130)에 형성된 다수의 공기 주입공(132)을 통해 교반 및 발효되는 고형물에 주입된다.

전술한 바와 같이 교반 및 발효되는 고형물에 공기가 주입됨으로써 호기조건이 이루어져 미생물의 반응이 활성화되고, 이에 따라 고형물의 발효는 촉진된다.

한편, 교반, 발효 및 송풍이 이루어지는 동안 발효탱크(100) 내에 저장된 고형물이 발효되면 발효탱크(100) 내부의 온도가 상승하여 외부와 온도차가 발생하게 되고, 이에 따라 발효탱크(100) 내측의 상부면에는 물방울이 발생하게 된다. 이처럼 발효탱크(100) 내외부의 온도차에 의해 발생한 물방울은 낙하되어 물방울 집수판(170), 물방울 배출관(172)에 의해 집수통(174)으로 집수된다. 집수통(174)에 집수된 물방울은 액체비료로 이용되든지 고형물질 침전 분리조(40)로 이송되어 정화처리과정에 의해 정화처리 된다.

또한, 교반, 발효 및 송풍이 이루어지는 동안 발효탱크(100) 내에 발생되는 유해가스는 배출구(150)를 통해 가스 탈취수단으로 배출된다.

이와 같이 발효탱크(100) 내에서는 교반 및 송풍이 진행되는 동안에 계속적으로 고형물의 발효가 이루어지게 되며, 그 외에 가스의 배출, 물방울의 배출이 이루어진다.

전술한 바와 같이 교반 및 송풍이 진행되는 동안에 계속적으로 고형물의 발효가 이루어지게 되며, 그 외에 가스의 배출, 물방울의 배출이 이루어지고 있는 상태에서 2일차 배출된 고형물이 유입된다. 2일차의 고형물 또한 교반 및 송풍이 진행되는 동안에 계속적으로 발효가 진행되는 한편, 유해가스 및 물방울의 배출도 계속적으로 진행된다.

한편, 3일차, 4일차, 5일차, 6일차, 7일차를 거쳐 8일차 배출된 고형물이 유입되면, 8일 기준의 용량으로 이루어진 고형물 발효수단의 발효탱크(100) 내에는 8일 동안 배출된 고형물로 가득차게 된다. 8일차 배출된 고형물이 유입되는 동안에도 고형물의 발효, 교반, 송풍, 가스의 배출 및 물방울의 배출이 계속 진행된다. 이때, 1일차에서 발효탱크(100)로 유입된 고형물은 8일이라는 기간동안 발효되어 이미 퇴비화가 이루어진 상태이다.

8일차의 고형물을 유입시켜 발효를 진행시키는 상태에서 9일차의 고형물을 유입시키는 경우에는 9일차의 고형물을 유입시키기 전에 1일차의 퇴비화된 고형물을 퇴비 수거구(160)를 통해 수거한 후 9일차의 고형물을 유입시킨다.

발효탱크(100) 내에서 1일차의 고형물이 수거되고 9일차의 고형물이 유입됨으로써 발효탱크(100) 내에는 여전히 8일분의 고형물이 유지된다. 즉, 9일차 이후로는 계속해서 8일분의 고형물이 유지된다.

이처럼 그 다음 배출량이 발효탱크(100)에 유입되기 전에 최하부측의 퇴비화된 고형물을 수거함으로써 일일차분의 배출된 고형물은 하부측으로 이동하면서 8일이라는 기간동안 발효탱크(100) 내에서 발효를 거친 후 퇴비화 된다.

한편, 전술한 바와 같이 발효탱크(100) 내에서 고형물을 발효시키는 동안 액상폐수 공급수단에 의해 일정량의 액상폐수가 고형물질 침전 분리조(40)로부터 발효탱크(100) 내의 발효중인 고형물에 분사된다. 이때, 액상폐수 공급수단은 축사로부터 수거된 양돈분뇨 중 액상폐수의 일부를 발효탱크(100)의 내부로 공급하는 액상폐수 공급관(180) 및 발효탱크(100) 내측에 설치된 액상폐수 공급관(180)에 다수 설치되어 발효중인 고형물에 액상폐수를 분사하는 노즐(182)로 이루어진다.

이처럼 구성된 액상폐수 공급수단을 통해 발효탱크(100) 내의 발효중인 고형물로 분사된 액상폐수는 고형물이 발효되는 과정에서 증발하여 없어지게 된다. 고형물 발효수단에 의해 고형물의 교반, 발효 및 송풍이 이루어지는 동안 설정된 시간이나 또는 작업자의 제어에 의해 1일 2회 내지 3회 정도로 액상폐수 공급수단을 통해 교반 및 발효되는 고형물에 일정량의 액상폐수를 공급함으로써 고형물 발효수단을 통해 액상폐수를 최대한 증발시킨다.

한편, 발효탱크(100) 내의 발효중인 고형물에 너무 많은 액상폐수를 분사하게 되면 발효온도가 저하되어 고형물의 발효속도가 늦어질 수 있으므로 액상폐수의 공급은 고형물의 발효온도를 저하시키지 않는 범위 내에서 이루어져야 한다.

전술한 바와 같은 액상폐수 공급수단은 발효중인 고형물에 액상폐수를 분사하여 고형물의 발효를 촉진시키려는 목적도 있지만, 무엇보다도 궁극적인 목적은 축사로부터 배출되는 양돈분뇨 중 액상폐수를 발효중인 고형물에 최대한 분사하여 최소한의 액상폐수를 정화처리 할 수 있도록 함에 있다.

유해가스 탈취수단은 고형물을 고형물 발효수단을 통해 발효시킬 때 발생하는 유해가스 및 악취 등을 포집하여 탈취시키는 장치로, 이 유해가스 탈취수단은 소정 크기의 탈취탱크(200), 탈취탱크(200)에 저수되어 유입된 유해가스를 흡수하는 유해가스 흡수용액(210), 탈취탱크(200) 내부의 상하로 설치되어 유입된 유해가스를 흡착하는 제 1, 2 필터(220, 222), 제 1 필터(220)에 유해가스 흡수용액(210)을 분사하는 수단, 탈취탱크(200)의 적소에 설치되어 유해가스 흡수용액(210)의 pH를 조절하는 pH조절수단으로 이루어진다.

전술한 제 1 필터(220)에 유해가스 흡수용액(210)을 분사하는 수단은 분사펌프(230)와 분사노즐(232)로 이루어지며, 유해가스 흡수용액(210)의 pH조절수단은 유해가스 흡수용액(210)의 pH를 감지하는 pH센서를 포함한 pH조절회로(240), pH 조절용 알칼리 용액이 저장된 탱크(242) 및 pH 조절회로(240)에 의해 제어되어 저수된 유해가스 흡수용액(210)에 알칼리 용액을 주입시키는 구동펌프(244)로 이루어진다. 이때, 제 1 필터(220)는 미생물이 고정되는 담체의 역할을 한다.

전술한 바와 같이 구성된 유해가스 탈취수단의 작용은 다음과 같다. 즉, 고형물 발효수단으로부터 유입구(202)를 통해 탈취탱크(200)로 유해가스가 유입되면 유해가스 흡수용액(210)에 의해 일부가 흡수되고, 나머지는 제 1, 2 필터(220, 222)를 통과할 때 제 1, 2 필터(220, 222)에 흡착되어 분해됨으로써 무해한 상태가 되어 가스 배출구(204)를 통해 대기로 배출된다.

즉, 제 1, 2 필터(220, 222)에 흡착된 유해가스는 미생물의 분해작용에 의해 분해되어 무해한 상태로 외기로 배출된다.

한편, 제 1 필터(220)에 서식하는 미생물의 서식 조건을 유지하기 위해 유해가스 흡수용액(210)을 분사펌프(230)와 분사노즐(232)로 이루어진 유해가스 흡수용액(210) 분사수단을 통해 주기적으로 분사해 준다.

유입된 유해가스를 흡수하게 되면 유해가스 흡수용액(210)의 pH가 높아지게 되어 미생물의 서식 조건이 악화되기 때문에 pH조절수단을 통해 유해가스 흡수용액(210)의 pH를 적정하게 유지시킨다.

즉, pH센서가 구비된 pH조절회로(240)를 통해 유해가스 흡수용액(210)의 pH를 감지하여 유해가스 흡수용액(210)의 pH가 높게 되면, pH조절회로(240)의 제어에 의해 구동펌프(244)가 구동되어 저장탱크(242)로부터 pH 조절용 알칼리 용액을 유해가스 흡수용액(210)에 주입하여 중화시킨다.

이처럼 구성된 유해가스 탈취수단은 고형물 발효수단에서 고형물의 발효가 이루어지는 동안에 발생하는 유해가스 및 악취를 포집하여 탈취시킴으로써 무해한 가스로 만든 후 외기로 배출하게 된다.

한편, 고형물 발효수단을 통해 고형물을 발효시켜 퇴비화한 후 퇴비화된 고형물은 수거되어 부숙 저장조(300)로 이송되어 저장된다. 이 부숙 저장조(300)는 고형물 발효수단에 의해 발효되어 퇴비화된 고형물을 안정화시키는 것으로, 부숙 저장조(300)의 부숙과정에 의해 고형물 발효공정에 의해 발효되어 퇴비화된 고형물은 안정화되어 양질의 퇴비가 된다.

이때, 부숙 저장조(300)의 고형물에 공기를 주입시키는 수단이 구비되는데, 이 공기 주입수단은 부숙 저장조(300)에 저장된 퇴비화된 고형물을 더욱 숙성시켜 양질의 퇴비를 생산하기 위한 것이다. 이러한 공기 주입수단은 공기를 불어넣는 컴프레서(310)와 퇴비화된 고형물에 공기를 주입시키는 노즐(312)로 이루어진다.

부숙 저장조(300)에서 더욱 숙성되어 양질이 된 퇴비는 포장기(400)를 통해 포장되어 제품화 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 축산폐수 처리장치는 고형물과 액상폐수를 퇴비화 및 정화처리하는 과정을 통해 양질의 퇴비를 생산할 수 있음은 물론, 대부분의 액상폐수를 고형물 발효수단에서 소모시킴으로써 액상폐수의 처리용량을 줄일 수 있다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 축산폐수 처리장치를 정리·요약하면 다음과 같다. 즉, 본 발명은 축사로부터 배출되는 원폐수를 저장하는 원폐수 저장조(10), 원폐수를 고형물과 액상의 폐수로 분리하는 고액 분리기(20), 고액 분리기(20)에 의해 분리된 고형물을 저장하는 고형물 저장조(30), 고액 분리기(20)에 의해 분리된 액상의 폐수를 저장하여 액상폐수에 섞여 있는 고형물질을 침전시키는 침전 분리조(40), 침전 분리조(40)에 침전된 고형물질을 고액 분리기(20)로 이송시키는 수단, 침전 분리조(40)로부터 수두차에 의해 유입된 상등액의 각종 유기물을 배양기로 하여 용존공기의 존재하에서 미생물의 혼합집단을 연속 배양시키는 1, 2차 호기 반응조;(50, 60), 1차 및 2차 호기 반응조(50, 60) 각각에 공기를 주입하는 수단, 2차 호기 반응조(60)에서 정화처리된 처리수를 여과하는 여과기(80), 여과 처리된 처리수를 저장하여 소독 처리하는 처리수 소독조(85), 소독 처리된 처리수의 일부를 1차 호기 반응조(50)에 반송시키는 수단, 고형물 저장조(30)로부터 이송된 고형물을 일정기간 발효시키는 수단, 침전 분리조(40)에 저장된 액상폐수를 고형물 발효수단에 일정량 공급하는 수단 및 고형물 발효수단으로부터 발생하는 유해가스를 탈취하는 수단을 포함하여 이루어진다.

고형물 발효수단은 일정량의 고형물을 저장하여 발효시키는 종형의 발효탱크(100), 발효탱크(100) 내측에 회전 가능하게 종방향으로 설치된 중공의 회전축(110), 회전축(110)을 구동시키는 수단(120), 중공의 회전축(110) 외주면 적소에 횡방향으로 다수 설치되어 연통되는 한편 그 각각의 적소에는 다수의 공기 주입공(132)이 형성되어 회전축(110)의 회전에 의해 고형물을 교반시키는 교반봉(130), 회전축(110)의 중공 부분에 공기를 송풍하여 교반봉(130)의 공기 주입공(132)을 통해 발효탱크(100) 내의 고형물에 공기를 주입하는 송풍기(140), 발효탱크(100) 내의 유해가스를 배출시키는 가스 배출구(150) 및 발효탱크(100) 하부측에 마련되어 일정기간 발효된 하부측의 퇴비를 수거하는 퇴비 수거구(160)로 이루어진다.

한편, 가스 탈취수단은 소정 크기의 탈취탱크(200), 탈취탱크(200)에 저수되어 유입된 유해가스를 흡수하는 흡수용액(210), 탈취탱크(200) 내부에 상하로 설치되어 유입된 유해가스를 흡착하는 제 1, 2 필터(220, 222), 제 1 필터(220)에 유해가스 흡수용액(210)을 일정량씩 주기적으로 분사하는 수단, 탈취탱크(200)의 적소에 설치되어 유해가스 흡수용액(210)의 pH를 조절하는 pH조절수단으로 이루어진다.

유해가스 흡수용액(210)의 pH조절수단은 유해가스 흡수용액(210)의 pH를 감지하는 pH센서를 포함한 pH조절회로(240), pH 조절용 알칼리 용액이 저장된 탱크(242) 및 pH 조절회로(240)에 의해 제어되어 탈취탱크(200)에 저수된 유해가스 흡수용액(210)에 알칼리 용액을 주입시키는 구동펌프(244)로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 축산폐수 처리장치의 작용·효과를 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 축사로부터 수거된 양돈분뇨와 세척수의 혼합물인 원폐수를 원폐수 저장조(10)에 저장한 후 원폐수 저장조(10)에 저장된 원폐수를 고액 분리기(20)를 통해 고형물과 액상폐수로 분리하여 고형물은 고형물 저장조(30)에 저장하고, 액상폐수는 침전 분리조(40)로 유입되게 한다.

침전 분리조(40)에 유입된 액상폐수는 침전과정에 의해 침전된 고형물질은 고액 분리기(20)로 이송되어 원폐수와 혼합되고, 상등액은 수두차에 의해 호기 반응조(50, 60)로 유입된다. 1, 2차 호기 반응조(50, 60)에 유입된 침전 분리조(40)의 상등액인 액상폐수에 충분한 공기를 공급하여 액상폐수에 존재하는 질소를 질산화를 통하여 제거하게 된다. 이 호기 반응과정에서 공기 주입수단에 의해 1, 2차 호기 반응조(50, 60)의 액상폐수에 공기가 주입된다. 이처럼 1, 2차 호기 반응조(50, 60)의 호기 반응 과정에 의해 처리된 처리수는 2차 호기 반응조(60)에 설치된 여과기(80) 및 여과된 처리수를 처리수 소독조(85)로 이송시키는 이송펌프(62)에 의해 처리수 소독조(85)로 이송된 후 소독 처리되어 방류수계에 방류된다.

한편, 고형물 저장조(30)에 저장된 고형물은 이송스크류(90)에 의해 고형물 발효수단으로 유입되어 저장된다. 고형물 발효수단으로 유입된 고형물은 교반과 공기의 주입이 주기적으로 이루어지는 가운데 발효과정을 거치게 된다. 이때, 고형물질 침전 분리조(40)에 저장된 액상폐수가 일정량씩 발효수단에 의해 발효중인 고형물에 주입되어 소모된다. 또한, 가스 탈취수단 및 발효과정에서 발생되는 물방울의 배출수단에 의해 가스의 탈취 및 물방울의 배출이 이루어진다.

전술한 고형물 발효수단은 앞서서도 기술한 바와 같이 양돈분뇨의 8일 배출량을 기준으로 한 것이기 때문에 8일차에 분의 고형물까지 저장할 수 있다. 따라서, 9일차분의 고형물이 유입될 때에는 1일차때 유입되어 8일간의 발효과정을 거친 고형물은 수거되어 부숙 저장조(300)로 저장된다. 10일차분의 고형물이 유입되면 2일차때 유입되어 8일간의 발효과정을 거친 고형물이 수거되고, 11일차분의 고형물이 유입되면 3일차때 유입되어 8일간의 발효과정을 거친 고형물이 수거되어 부숙 저장조(300)로 저장된다. 이와 같이 8일 배출량을 기준으로 한 발효수단은 9일차부터는 그날의 고형물이 유입되면 8일전에 유입되어 발효과정을 거친 고형물이 수거되어 부숙 저장조(300)로 옮겨 저장된다. 한편, 고형물 발효수단은 축사의 규모에 알맞게 설계된다..

부숙 저장조(300)에 저장된 퇴비화된 고형물은 일정기간 부숙과정을 거쳐 안정화되어 양질의 퇴비가 된다. 양질의 퇴비는 포장기(400)에 의해 포장화되거나, 퇴비 자체를 운송수단으로 옮길 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 폐수처리장치는 고형물을 발효의 발효시 톱밥, 왕겨 및 석회와 같은 다른 첨가제를 첨가하지 않음으로써 발효장치를 소형화할 수 있다.

한편, 폐쇄된 공간 상에서 교반과 공기의 주입에 의해 숙성시켜 양질의 퇴비를 생산할 수 있게 되어 단시간에 가축분뇨를 퇴비화시킬 수 있다. 따라서, 고형물 발효수단을 소형화 할 수 있다.

다른 한편으로, 발효과정에 축사로부터 수거된 액상폐수를 분사하여 소모시켜 정화처리되는 액상폐수의 양을 최소화시킴으로써 정화처리시설을 소형화할 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 발효장치 및 정화처리시설을 소형화할 수 있으므로 전체적인 축산폐수처리시설을 소형화할 수 있게 된다.

또한, 고형물을 발효시켜 퇴비화하는 경우 톱밥이나 왕겨 또는 석회 등을 사용하지 않기 때문에 퇴비화하는데 따른 경제적인 부담을 줄일 수 있다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 축산폐수 중 고형물을 퇴비화할시 톱밥, 왕겨 또는 석회 등을 첨가하지 않고, 공기의 주입과 교반을 통해 발효시켜 퇴비를 생산하기 때문에 발효장치를 소형화시킬 수 있는 효과가 발휘된다.

본 발명의 다른 효과는 폐쇄된 공간에서 공기의 주입과 교반을 통해 발효시키기 때문에 단기간에 고형물을 퇴비화할 수 있다.

본 발명의 또 다른 효과로는 고형물을 발효시켜 퇴비화하는 과정에서 최대한의 액상폐수를 발효과정에 주입하여 소모시킴으로써 액상폐수의 정화처리량을 최소한으로 줄일 수 있다. 따라서, 정화처리시설을 소형화할 수 있음은 물론, 전체적인 축산폐수처리시설의 규모를 소형화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 축산폐수 중 고형물을 퇴비화할시 톱밥, 왕겨 또는 석회 등을 첨가하지 않고도 교반과 공기의 주입 및 축사로부터 수거된 액상폐수의 주입을 통해 발효시켜 양질의 퇴비를 생산할 수 있는 효과가 있다.

다른 한편으로, 고형물의 퇴비화 발효시 톱밥, 왕겨 및 석회 등의 첨가가 필요치 않은 공정으로 고형물을 퇴비화시킴으로써 고형물의 퇴비화에 따른 축산농가의 경제적인 부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 고형물을 발효시켜 퇴비화하는 과정에서 최대한의 액상폐수를 소모시켜 액상폐수의 정화처리량을 최소한으로 줄일 수 있도록 함으로서 다량의 슬러지를 처리하는데 따른 막대한 슬러지 처리비용을 절감시킬 수 있다.

다른 한편으로, 축산폐수처리시설을 소형화함으로써 시설면적을 작게 할 수 있도록 함은 물론, 축산폐수처리시설을 유지하기 위한 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 발휘된다.

Claims

축사로부터 배출되는 원폐수를 저장하는 공정;

상기 원폐수를 고형물과 액상의 폐수로 분리하는 고액 분리공정;

상기 고액 분리공정에 의해 분리된 액상폐수를 저장하여 고형물질을 침전시키는 공정;

상기 고형물질 침전공정으로부터 유입된 상등액의 각종 유기물을 배양기로 하여 용존공기의 존재하에서 미생물의 혼합집단을 연속 배양시키는 1, 2차 호기 반응공정;

상기 1, 2차 호기 반응공정 각각에 공기를 주입하는 공정;

상기 2차 호기 반응공정에 의해 정화처리된 처리수를 여과하는 공정;

상기 여과공정에 의해 여과된 처리수를 소독하는 공정;

상기 소독 처리된 처리수의 일부를 1차 호기 반응공정으로 반송시키는 공정;

상기 소독공정에 의해 소독 처리된 처리수를 방류하는 공정;

상기 고액 분리공정에 의해 분리된 고형물을 일정기간 발효시키는 공정;

상기 고형물질 침전공정의 액상폐수를 상기 고형물 발효공정에 일정량 공급하는 공정;

상기 고형물 발효공정에 공기를 주입하는 공정; 및

상기 고형물 발효공정으로부터 발생된 유해가스를 탈취하는 공정을 포함하여 이루어진 축산폐수 처리방법.
제 1 항에 있어서, 상기 고형물질 침전공정에 의해 침전된 고형물질을 상기 고액 분리공정으로 이송시키는 공정이 더 구비된 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리방법.
제 2 항에 있어서, 상기 고형물질 침전공정에서 1차 호기 반응공정으로 유입되는 상등액은 수두차에 의해 유입되는 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리방법.
축사로부터 배출되는 원폐수를 저장하는 원폐수 저장조;

상기 원폐수를 고형물과 액상의 폐수로 분리하는 고액 분리기;

상기 고액 분리기에 의해 분리된 고형물을 저장하는 고형물 저장조;

상기 고액 분리기에 의해 분리된 액상의 폐수를 저장하여 상기 액상폐수에 섞여 있는 고형물질을 침전시키는 침전 분리조;

상기 침전 분리조에 침전된 고형물질을 상기 고액 분리기로 이송시키는 수단;

상기 침전 분리조로부터 수두차에 의해 유입된 상등액의 각종 유기물을 배양기로 하여 용존공기의 존재하에서 미생물의 혼합집단을 연속 배양시키는 1, 2차 호기 반응조;

상기 1, 2차 호기 반응조 각각에 공기를 주입하는 수단;

상기 2차 호기 반응조에서 정화처리된 처리수를 여과하는 수단;

상기 여과 처리된 처리수를 저장하여 소독 처리하는 처리수 소독조;

상기 소독 처리된 처리수의 일부를 상기 1차 호기 반응조에 반송시키는 수단;

상기 고형물 저장조로부터 이송된 고형물을 일정기간 발효시키는 수단;

상기 침전 분리조에 저장된 액상폐수를 상기 고형물 발효수단에 일정량 공급하는 수단; 및

상기 고형물 발효수단으로부터 발생하는 유해가스를 탈취하는 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리장치.
제 4 항에 있어서, 상기 고형물 발효수단은 일정량의 고형물을 저장하여 발효시키는 종형의 발효탱크;

상기 발효탱크 내측에 회전 가능하게 종방향으로 설치된 중공의 회전축;

상기 회전축을 구동시키는 수단;

상기 중공의 회전축 외주면 적소에 횡방향으로 다수 설치되어 연통되는 한편, 그 각각의 적소에는 다수의 공기 주입공이 형성되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 고형물을 교반시키는 교반봉;

상기 회전축의 중공 부분에 공기를 송풍하여 상기 교반봉의 공기 주입공을 통해 상기 발효탱크 내의 고형물에 공기를 주입하는 송풍기; 및

상기 발효탱크 하부측에 마련되어 일정기간 발효된 하부측의 퇴비를 수거하는 퇴비 수거구를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리장치.
제 5 항에 있어서, 상기 가스 탈취수단은 소정 크기의 탈취탱크;

상기 탈취탱크에 저수되어 유입된 유해가스를 흡수하는 흡수용액;

상기 탈취탱크 내부에 상하로 설치되어 유입된 유해가스를 흡착하는 제 1, 2 필터;

상기 제 1 필터에 상기 유해가스 흡수용액을 일정량씩 주기적으로 분사하는 수단;

상기 탈취탱크의 적소에 설치되어 상기 유해가스 흡수용액의 pH도를 조절하는 pH조절수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리장치.
제 6 항에 있어서, 상기 유해가스 흡수용액의 pH조절수단은 상기 유해가스 흡수용액의 pH를 감지하는 pH센서를 포함한 pH조절회로;

pH 조절용 알칼리 용액이 저장된 탱크; 및

상기 pH 조절회로에 의해 제어되어 상기 탈취탱크에 저수된 유해가스 흡수용액에 알칼리 용액을 주입시키는 구동펌프로 이루어진 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리장치.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고형물 저장조에 저장된 고형물은 이송스크류에 의해 상기 고형물 발효수단으로 이송되는 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리장치.