KR19990083922A - 축산분뇨 처리방법 및 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소나 말 같은 가축의 분뇨를 효율적으로 정수처리할수 있는 축산분뇨 처리방법 및 처리장치에 관한것으로, 축산분뇨 처리방법은, 호기성 미생물을 투입하는 미생물 투입공정과; 호기성 처리에 의한 거품을 제거하는 거품제거공정과; 혐기성 미생물에 의한 탈질소공정과; 액중막 투과방식에 의한 막분리 방식을 사용하는 정수공정과; 상기 정수된 물을 방출하여 저장하는 저류공정으로 이루어 지고, 축산분뇨 처리장치는 축산 오니가 저장된 오니저류조에서 유출된 오수가 유입되고, 호기성 미생물이 투입되는 폭기조와; 상기 폭기조로 부터 발생된 거품을 제거하여 다시 폭기조로 보내는 거품제거조와; 상기 폭기조내의 오수에서 혐기성 미생물에 의한 탈질산 과정에 의하여 질소 및 인 성분을 제거하는 질소제거조와; 상기 질소제거조에서 탈질소 처리된 오수를 정수하기 위하여 액중막셋트를 다수개 설치하여 막투과에 의한 막분리 방식을 사용하는 정수처리조와; 상기 정수처리조에서 정수된 물을 저류 방출하는 저류조로 이루어 진것이다.
Description
본 발명은 소나 말 같은 가축의 분뇨를 효율적으로 정수처리할수 있는 축산분뇨 처리방법 및 처리장치에 관한것이다.
일반적으로 정화조에 유입되는 오폐수 및 축산 분뇨는 유기성 물질이기 때문에 이를 처리하기 위하여 미생물을 이용하여 정화하고 있다.
이와같이 미생물에 의한 오니처리에는 호기처리와 혐기처리를 조합시킨 처리방식으로서 혐기·호기생물막법 및 혐기·호기 활성오니법이 있다. 오니에 살아있는 질화균, 탈질소균의 기능을 프로세스중에서 합리적으로 조합시킨 방식으로 탈질소, 탈인을 목적으로 하여 질화액 순환 활성 오니방식 및 3차처리로서의 탈질소·탈인 방식 중에서 채용되고 있다.
질소를 제거하는 기술로서는 혐기·호기처리법과 같은 생물학적 방법뿐만 아니라 물리학적 방법, 화학적 방법도 종래로 부터 각 방면에서 실용화 되고 있으나, 환경에 미치는 영향, 재생방법등에 문제가 있기 때문에 생물학적 질소제거법이 주류를 이루고 있는 실정이었다.
이와같은 미생물을 이용하는 처리장치는 대개 오폐수 및 분뇨가 유입되는 오니 저류조, 상기 오니저류조의 오수가 유입되는 폭기조, 상기 폭기조에서 발효된 오폐수 및 분뇨에서 질소를 제거하는 질소제거조, 이 질소제거 처리된 오폐수를 정수하는 정화조의 순으로 이루어져 있다.
이와같은 오수처리장치에서 가축의 분뇨는 양도 많고, 유기성 물질이므로 정화시에 많은 시간이 소요될뿐만 아니라 후단에 폐수처리된 오수의 정화율을 높이기 위해서는 처리장치가 대형화하는 경향이 있어 처리시설의 설비시에 많은 비용이 소요되기 때문에 대형화된 축산 시설에만 사용되고 있는 실정이었다.
그러나 수백마리 이하의 규모나 이보다 적은 규모의 가축을 키우는데에 있어서 처리장치의 소형화와 더불어 오수의 정화율이 높은 처리장치가 요망되는 것이었다.
본 발명의 출원인은 이와같은 점을 감안하여 가능한한 소형 경량의 오니처리장치를 제공하기 위하여 폭기조의 크기를 줄일필요가 있으며, 정수시에도 부유물의 제거와 정수효율을 높이기 위한 대책이 필요한 것이었다.
본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명의 목적은 활성오니의 처리효율을 높일수 있도록 하여 불필요하게 폭기조가 증가되는 것을 방지하여 소규모나 중규모 축산 농가에서 활용할수 있는 소형 경량화된 축산분뇨 처리방법 및 처리장치를 제공하고자 하는 것이다.
다른목적은 소형 경량화된 다른 처리장치에 비하여 고효율로 축산 오니를 처리할수 있는 축산분료 처리방법 및 처리장치를 제공하고자 하는 것이다.
이와같은 축산분뇨 처리방법은, 호기성 미생물을 투입하는 미생물 투입공정과; 호기성 미생물에 의한 발효된 거품을 제거하는 거품제거공정과; 혐기성 미생물에 의한 탈질소공정과; 액중막 투과방식에 의한 막분리 방식을 사용하는 정수공정과; 상기 정수된 물을 방출하여 저장하는 저류공정으로 이루어 진다.
또한 축산분뇨 처리장치는 축산 오니가 저장된 오니저류조에서 유출된 오수가 유입되고, 호기성 미생물이 투입되는 폭기조와; 상기 폭기조내의 미생물에 의하여 발생된 거품을 제거하여 다시 폭기조로 보내는 거품제거조와; 상기 폭기조내의 오수에서 혐기성 미생물에 의한 탈질산 과정에 의하여 질소 및 인 성분을 제거하는 질소제거조와; 상기 질소제거조에서 탈질소 처리된 오수를 정수하기 위하여 액중막셋트를 다수개 설치하여 막투과에 의한 막분리 방식을 처리된 정수처리조와; 상기 정수처리조에서 정수된 물을 저류·방출하는 저류조로 이루어진다.
상기 상기 거품제거조내에는 물로서 거품을 제거하기 위한 샤워를 상부에 설치하고, 상기 정수조내에 배치되는 다수개의 액중막셋트는 정수조내의 세로길이에 대하여 좌우벽을 기준으로 하여 지그재그식으로 설치하여 오수의 양에 대하여 효율적으로 정수할수 있도록 배열설치할 수도 있다.
도 1는 본 발명의 축산분뇨 처리장치를 나타내는 개략적인 개요도,
도 2는 본 발명의 축산분뇨 처리장치의 전체를 나타내는 단면도,
도 3는 본 발명에서 사용되는 거품제거조의 동작상태를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에서 사용되는 질소제거조의 동작상태를 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명에서 사용되는 침적형인 액중막 유니트를 나타내는 부분 단면도,
도 6는 본 발명의 정수조에서 사용되는 액중막셋트의 배치상태를 나타낸 평면도,
도 7는 일반적인 축산 분뇨장치를 나타내는 개략적인 개요도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10. 폭기조 11. 제 1 폭기조
12. 제 2 폭기조 20. 거품제거조
21. 샤워 30. 질소제거조
40. 정수조 41. 액중막카트리지
42. 튜우브 44. 공기공급장치
45. 액중막셋트 50. 저류조
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7는 종래의 축산분뇨에 있어서의 처리장치의 개요도를 나타내고 있다. 이 축산분요 처리장치는 오폐수 및 분뇨에서 유출되는 오수가 유입되는 폭기조 (10)와, 상기 폭기조 (10)내의 오폐수 및 분뇨의 질소성분을 제거하는 질소제거조 (30)와, 상기 질소제거조 (30)에서 질소성분을 제거후 유입되는 오수를 정화하는 정화조 (40)와, 상기 정화조 (40)에 정화된 정수를 저장하는 저류조 (50)로 구성되어 있다.
이와같은 처리장치는 상술한 바와같이 대형화가 될 뿐만 아니라, 장치에 비하여 처리효율도 떨어져, 소규모의 가축을 키우는데는 적합하지 못한 것이었다.
도 1는 본 발명의 축산분뇨 처리장치의 흐름도를 나타내고 있는 것으로 축산분뇨 처리장치는 오폐수 및 분뇨에서 유출되는 오수가 유입되는 폭기조 (10)와, 상기 폭기조에서 발생되는 거품을 제거하는 거품제거조 (20)와, 상기 폭기조내의 오폐수 및 분뇨의 질소성분을 제거하는 질소제거조 (30)와, 상기 질소제거조 (30)에서 질소성분을 제거후 유입되는 오수를 정화하는 정화조 (40)와, 상기 정화조 (40)에 정화된 정수를 저장하는 저류조 (50)로 구성되어 있다.
특히, 도 7와 비교할때 거품제거조 (20)와, 막분리 방식을 사용하는 정화조 (40)를 사용하고 있는 것으로 이에 대한 상세한 구성은 도 2와 같다.
도 2는 본 발명의 축산분뇨 처리장치의 전체를 나타내는 단면도로서, 폭기조 (10)는 대용량의 처리시스템에서는 제 1 폭기조 (11) 및 제 2 폭기조 (12)로 구분할수 있으나, 중형 및 소형의 처리장치에서는 단일의 폭기조 (10)로 구성할수 있고, 이 폭기조 (10)에는 도시하지 아니한 오니저류조에서 발생된 오수가 유입된다.
폭기조 (10)내에는 미생물 발효처리를 하고, 호기성 미생물에 공기를 공급하기 위한 펌프 (P1)가 하부에 설치되어 있다. 이 폭기조 (10)에서 발생한 거품을 제거하기 위하여 폭기조 (10)의 후단에 거품제거조 (20)가 형성되어 있다. 거품제거조 (20)내의 상부에는 샤워 (21)가 설치되어 발생된 거품을 제거시킨다. 또한 폭기조 (10)의 후단에는 거품이 제거된 오수가 질소제거조 (30)에 유입되도록 설치되어 있다. 질소제거조 (30)는 혐기성 미생물에 의하여 탈질소세균의 질산화 호흡 및 아질산화호흡에 의하여 질소가스로 환원되면서 질소성분을 제거시킨다.
상기 질소제거조 (30)의 후단에는 정화조 (40)가 설치되어 있으며, 내부에는 막분리 방식의 액중막 유니트 (45)를 사용하여 정화된 정수를 처리수 저류조 (50)로 보내도록 구성되어 있다.
이 과정은 미생물 처리공정, 거품제거공정, 탈질소공정, 막분리 방식에 의한 정수공정의 순으로 진행하게 되는 것으로 이 공정순에 의하여 설명하면 다음과 같다.
* 미생물 처리공정
도시되지 아니한 오니저류조에 쌓인 오니는 침전되면서 오수 성분은 떠올라 폭기조 (10)내에 유입되고, 침전된 오니는 잉여오니로서 퇴비성분을 포함하고 있으므로 나중에 퇴비와 섞어 비료를 만드는데 사용한다.
폭기조 (10)에서 오수를 태양에 노출시킴과 동시에 대기중에 공기를 압축하여 공급해주어 산소의 농도를 일정수준 이상으로 유지시켜 주어 미생물을 활성화할수 있게하는 것으로 폭기조 (10)내의 오폐수 및 분뇨인 오니의 분해속도를 향상하기 위하여 특정의 토양균인 미생물을 투입한다. 본 발명에서는 토양균의 일종인 고초균 (Bacillus Subtilis)을 사용한다.
이때 미생물의 투입은 흘러들어 오는 오수의 상황에 의하여 투입하고, 활성오니가 양호하게 되면, 이 상태를 유지한다. 통상의 활성오니인 경우에 MLSS는 2,000mg/l이나 고초균을 사용하는 경우에는 10,000 mg/l 내지 17,000 mg/l 상태로서 충분하다.
이 폭기조 (10)는 오니의 분해속도를 향상시키면 시킬수록 폭기조의 용량을 최소화 할수 있으며, 전체의 처리장치에서 이 폭기조가 차지하는 용량이 1/3 이 되므로 처리장치의 최소화를 위하여 오니의 분해속도의 향상이 중요하다.
* 거품제거공정
폭기조 (10)에서는 호기성 미생물에 의하여 오수를 분해시 거품이 발생하게 된다. 폭기조내에는 펌프 (P1)로서 공기를 공급하여 미생물이 활성화 되도록 하고 있으나, 이때 발생되는 거품은 오수의 분해속도를 떨어뜨리는 원인이 되므로 이 거품을 제거하여 오수의 분해속도를 향상시킬 필요가 있다.
도 3는 본 발명에서 사용되는 거품제거조의 동작상태를 나타낸 단면도로서, 도 3에서와 같이 폭기조 (10)내에서 발생한 거품은 상승하여 거품제거조 (20)로 떨어지면, 상부에 설치된 샤워 (21)에서 물을 공급하여 이 거품을 물로서 두드려 물이 생기게 한후 펌프 (P)를 통하여 다시 폭기조 (10)내에 유입되게 하여 폭기조내의 거품을 제거하여 오수의 분해속도를 촉진시킨다.
따라서 거품제거조 (20)로 거품이 떨어지게 하기 위하여 거품제거조의 벽면의 높이는 포기조의 벽면의 높이보다 약간 낮게 형성한다.
그후 폭기조 (10)내의 유기물을 질소제거조 (30)에 유입되게 하여 질소성분을 제거시키는 것으로 탈질소되는 과정은 다음과 같다.
* 탈질소공정
이 과정은 도 4와 같이 폭기조 (10)내에서는 호기성 미생물에 의한 분해를 진행하고, 질소제거조 (30)에서는 혐기성 미생물에 의한 분해를 진행하게 된다.
이때 폭기조 (10)에서는 호기성 미생물에 의하여 암모니아가 질산화 하여 질소상태로서 질소제거조 (30)에 유입되고, 이 유기물은 혐기성 미생물에 의하여 탈질소균의 질산 호흡 및 아질산 호흡에 의하여 질소가스로 환원되면서 질소성분을 제거시키게 된다.
이 과정은 탈아미노 반응, 질화반응, 탈질소반응순으로 진행되는 것으로, 탈아미노 반응시에는 유입 오수중의 질소형태는 유기성 질소와 암모니아성 질소가 거의 차지하고 있으며 그 비는 4 : 6 정도가 되고, 이 유기성 질소가 탈아미노화 될때 알카리도가 감소하게 된다.
다음으로 질화반응시에는 탈아미노화가 되어 유입되는 알카리도가 적으면 pH의 저하를 초래하는 동시에 오니의 해체가 발생된다. 그후 탈질소반응으로 질소제거조 (30)에서 질화성 질소가 탈질소될때 알칼리도가 증가되어 pH가 상승하게 되는 것으로 질산화와 탈질소의 공정의 조합에 의하여 pH의 저하를 방지하는 동시에 처리기능을 안정시키게 된다.
이때 발생되는 생물학적 인제거법을 효과적으로 가동시키기 위하여는 다음에 나타난 조건을 만족시키면서 오수처리할 필요가 있다.
(1) 유입수의 유기물농도는 BOD로서 50mg/l 이상일것
(2) BOD 부하량과의 균형도 있으나, 일반적으로 DO은 혐기조에서는 검출되지 않는것이 바람직하고, 호기조에서는 대략 2mg/l 이상이면 충분하다.
(3) 폭기조에서 태양에 쪼이는 폭기시간이 길게되면, 내생호흡의 결과 활성오니로 부터 인이 용출하여 오기때문에 장기간 폭기는 바람직하지 않다.
이와 같이 오니에서 질소를 제거한후 정수처리하기 위하여는 다음과 같은 공정을 진행하게 된다.
* 막분리 방식에 의한 정수공정
본 발명에서는 막분리 방식에 의한 정수공정으로서 액중막 유니트를 사용하고 있다.
도 5는 본 발명에서 사용되는 침적형 액중막 유니트를 나타내고 있는 것으로,
액중막이란 표면에 무수이 적은 구멍이 뚫어져 있는 침적형의 개별 액분리장치로서 이 액중막을 다수개 집합하여 액중막세트 (45)을 이루고 있으며, 액중막 셋트 (45)는 파이프의 양쪽에 미세 다공성막을 부친 막 카드리지 (41)와, 그 안쪽으로 부터 처리수를 인출하는 튜브 (42)와, 다매수의 막 카드리지를 수납하는 막 케이스 (43)와 하부로 부터 공기를 공급하는 공기공급장치 (44)로 구성되어 있다. 상부의 집합관 (46)은 정수된 물을 모아 저류조 (50)에 공급하는 역할을 한다.
이 막 카드리지 (41)는 일매씩 꺼낼수가 있고, 점검, 교환도 간단하다.
또한 공기를 공급하는 공급장치 (44)는 활성오니에서의 산소공급과, 막면의 크리닝이라고 하는 2 개의 중요한 역활을 가지고 있다. 막면에 흡입되는 활성오니와 더러운 입자는 하부의 공기공급장치로 부터 발생되는 기포와 기포의 상승에 의하여 만들어지는 수류에 의하여 막면에서의 부착을 방지하고 있다.
이와같은 액중막셋트 (45)는 기존에 생산판매되고 있는 구보다 회사 제품의 침적형 막 분리장치를 사용하고 있다.
도 6는 정수조에서 사용되는 액중막셋트의 배치상태를 나타낸 평면도로서 정수조 (40)내에 액중막셋트 (45)가 배치된 상태를 나타내고 있다.
정수조 (40)내에 배치되는 액중막셋트 (45)는 오수처리 및 정수되는 양에 따라 병렬로 다수개 구성시킬수도 있으나, 정수조 (50)내에 세로길이에 대하여 좌우벽을 기준으로 하여 지그재그식 설치하여 오수의 양에 대하여 효율적으로 정수할수 있도록 배치 할수도 있다.
* 기타 방류수에 대하여
이와같이 정류조 (50)의 막분리장치인 액중막 셋트에서 집합관 (56)을 통하여 모아진 정수(방류수)는 저류조 (50)에 저장되는 것으로 이 방류수는 액비로서 밭이나 화단등에 비료도 되는 것이 바람직하나 물과 섞어서 하천으로 방류할수도 있다.
상기한 처리공정을 거쳐 소의 분료를 처리한 결과를 JIS식 계량조사 방법에 의하여 조사한 결과를 얻었다.
| 측정예 | 유입량 | 유출량 | 제거율 |
| BOD(생화학적 산소 요구량) | 34,000mg/l | 10mg/l | 99.9% |
| SS(부유물질량) | 53,000mg/l | 4.1mg/l | 99.9% |
| T-N(모든질소) | 4,400mg/l | 240mg/l | 94.5% |
이와같은 처리방법 및 처리장치는 소형경량화된 오니처리장치에서 다른 장치들보다 처리효율이 높고, 특히 정수된 물의 정수값들이 양효하여 소규모 축산농가에 사용하기에 적합함을 알수 있다.
이상에서 설명한 내용은 본 발명의 바람직한 특정 실시예에 대하여 도시하고 설명한 것이나, 본 발명은 본 실시예에 국한되는 것이 아니라 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지의 실시예 및 변형이 가능할 것이다.
이상에서와 같이 본 발명은 활성오니쪽에 고초균을 미생물을 첨가하고, 미생물발효시 발생되는 거품이 제거되게 하므로서 활성오니의 처리효율을 높일수 있도록 하여 불필요하게 폭기조가 증가하는 것을 방지할수가 있어 처리시스템의 경량화 및 소형화를 기할수가 있으며, 혐기처리로서 질소제거조에서 질소제거에 필요한 BOD원이 많은 활성오니쪽의 후단에 설치하여 효율적인 질소제거를 기할수가 있다.
또한 후단에 막분리 활성화 오니처리방법을 사용하여 부유물의 제거를 행하여 BOD를 낮출수가 있어 고농도 오니에 대하여 비교적 소형이면서 효율높은 축산 분뇨 처리방법 및 처리장치를 제공할수 있는 효과가 있다.
Claims (6)
- 활성오니가 분해되게 하기 위하여 활성오니쪽에 호기성 미생물을 투입하는 미생물 투입공정과;상기 호기성 미생물에 의한 분해시 발생되는 거품을 제거하는 거품제거공정과;혐기성 미생물에 의하여 탈질소세균의 질산화호흡 및 아질산화호흡에의하여 질소가스를 방출하는 탈질소공정과;액중막 투과방식에 의한 막분리 방식으로 탈질소 처리된 오수를 정수하기 위한 정수공정과;상기 정수된 물을 방출하여 저장하는 저류공정으로 이루어진 축산분뇨 처리리방법.
- 제 1항에 있어서,상기 호기성 미생물은 고초균을 사용하는 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리방법.
- 축산 오니가 저장된 오니저류조에서 유출된 오수가 유입되고, 호기성 미생물이 투입되는 폭기조와;상기 폭기조내의 미생물에 의하여 발생된 거품을 제거하여 다시 폭기조로 보내는 거품제거조와;상기 폭기조내의 오수에서 혐기성 미생물에 의한 탈질산 과정에 의하여 질소 및 인 성분을 제거하는 질소제거조와;상기 질소제거조에서 탈질소 처리된 오수를 정수하기 위하여 액중막셋트를 다수개 설치하여 막투과에 의한 막분리 방식을 사용하는 정수처리조와;상기 정수처리조에서 정수된 물을 저류 방출하는 저류조로 이루어진 축산분뇨 처리장치.
- 제 3항 에 있어서,상기 거품제거조내에는 상부에 물로서 거품을 제거하기 위한 샤워를 상부에 설치한 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 정수조내에 배치되는 다수개의 액중막셋트는 정수조내 세로길이에 대하여 좌우벽을 기준으로 하여 지그재그식 설치하여 오수의 양에 대하여 효율적으로 정수할수 있도록 배열설치된 축산분뇨 처리장치.
- 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,액중막 셋트는 파이프의 양쪽에 적은 다공성막을 부친 막 카드리지와, 그 안쪽으로 부터 처리수를 인출하는 튜브와, 다매수의 막 카드리지를 수납하는 막 케이스와 하부로 부터 공기를 공급하는 공기공급장치로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
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