KR20010078871A

KR20010078871A - 오존을 이용한 액상폐기물의 악취제거와 액비제조방법 및그 장치

Info

Publication number: KR20010078871A
Application number: KR1020010025344A
Authority: KR
Inventors: 조현종
Original assignee: 조현종
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2001-08-22

Abstract

본 발명은 가축분뇨 및 폐수슬러지 등과 같이 액체와 고형물이 혼합된 액상폐기물을 오존 처리하여 악취가 저감된 액비를 단기간에 제조하는 것이 특징이다. 액상폐기물이 농작물의 경작에 사용 할 수 있는 액비가 되기 위해서는 부숙과 산화가 되어야 한다. 본 발명에서 오존으로 액상폐기물 속의 유기물질을 단시간에 산화시켜 악취를 줄이면서 액비를 생산하는데 목적이 있다.

본 발명의 구성은 액상폐기물을 수집하고 저장하는 저장조에 오존을 액상폐기물에 접촉시켜 녹이는 오존폭기장치가 저장조 내에 설치되고, 오존폭기장치에 오존을 공급하는 오존발생기가 설치되고, 오존가스는 오존가스관을 통해 오존폭기장치에 공급되도록 설치된다.

또한 유기물질의 산화환원 정도를 측정하는 산화환원측정센서가 저장조 내에 설치되며, 산화환원측정센서는 산화환원측정자동제어장치(ORP Controller)에 연결되고, 산화환원측정자동제어장치는 오존발생기에 연결되어 액상폐기물의 산화 정도를 측정하여 산화환원측정자동제어장치의 액정화면에 mV 단위로 표시되며, 자동운전제어기능에 의해 오존발생기가 자동운전 되며, 저장조의 액상폐기물은 오존으로 폭기되어 액상폐기물에 있는 유기물질이 오존에 의해 산화되고, 악취가 분해되어 악취가 저감된 액비가 된다. 종전의 미생물에 의한 액상폐기물을 부숙 시킬 때 처리기간이 3-6개월의 비교적 장시간이 소요되었으며, 미숙성 된 액상폐기물의 저장, 고액분리, 증발건조 및 살포시 악취문제가 발생되었으나, 오존에 의한 급속 산화로액상폐기물의 부숙기간 단축과 악취제거를 동시에 실현하는 특징을 가진 액비제조 방법 및 그 장치.

[용어정의]

1. 액비(liquid compost) : 가축의 사육으로 인하여 배출되는 뇨 및 오수에 분이 함유되어 수분 함유량이 90% 이상인 액상물이 혐기상태 또는 호기적 연속 폭기 상태에서 부숙된 가축의 분뇨, 액상산업 폐기물과 오니의 정화처리 후 배출되는 1차 처리 수를 포함한 액상 퇴비화 된 것.

2. 부숙 : 액상폐기물 속의 유기물질이 호기성 미생물과 혐기성 미생물의 활동에 의해서 숙성되는 것으로 호기성 미생물의 활동은 악취가 적고 숙성의 속도가 빠르고, 혐기성 미생물의 활동은 악취가 많고 숙성의 속도가 늦다.

3. 액상폐기물 : 축산분뇨, 오니, 폐수슬러지 등과 같이 액상에 고형 물질이 혼합된 폐기물.

4. 산화환원측정자동제어장치(ORP : Oxidation Reduction Potential Controller) : 액체 중에 있는 유기물질의 산화와 환원의 정도를 측정하는 계측기 기능과 운전할 측정값을 미리 설정하고 측정된 값에 따라 자동운전제어 기능을 가진 장치.

Description

오존을 이용한 액상폐기물의 악취제거와 액비제조방법 및 그 장치{Equipment of producing liquid compost and reducing odor for liquid waste matter with ozone(O3)}

가축분뇨와 오니 및 폐수찌꺼기 등 액상폐기물을 처리하는데 많은 노력과 비용이 요구된다. 폐기물의 처리가 미흡하거나 소홀히 하면 수질과 대기오염의 주요 요인이 되고 있다. 본 발명은 중금속과 같은 유해한 난 분해물질이 포함되지 않은 액상폐기물을 액비로 제조하여 농작물의 경작에 필요한 비료로 재활용하기 위해 종전의 미생물에 의한 퇴비화 시 악취발생과 장기간의 부숙 문제를 개선하는데 목적이 있다.

사람은 하루에 BOD(생물학적산소요구량)기준 47g의 오염물질을 배출하는데 비해 소는 사람의 14배, 돼지는 3배의 오염물질을 배출한다. 가축의 분뇨는 질소, 인과 같은 영양염류가 높은 부패성 물질이 많기 때문에 정화가 되지 않고 인근 수계에 유입 시 수질오염의 원인이 되고 악취와 병원균의 전파와 같은 위생문제가 되지만, 완숙 시 농작물에 필요한 유기질비료가 된다.

이러한 가축분뇨는 대부분 분과 뇨를 분리하여 분은 건조 부숙시켜 건 퇴비로 사용하고, 뇨는 미생물처리 후 방류 또는 액비의 제조, 증발건조의 방법으로 처리하고 있다.

미생물 처리는 호기성 미생물처리와 혐기성 미생물처리로 나누어진다. 호기성 미생물처리는 액상폐기물에 공기(산소) 폭기를 통해 용존산소를 증가시켜 호기성 미생물의 증식으로 유기물질을 분해시키며, 혐기성 미생물처리 보다 비교적 단 시간에 분해가 이루어진 다. 그러나 분과 뇨가 충분히 분리가 안된 상태이거나 BOD 농도가 6000ppm 이상 지나치게 높은 경우에는 미생물의 번식이 늦고 긴 시간을 필요 한다. 혐기성 미생물처리는 메탄균등 혐기성미생물의 활동에 의해서 유기물질이 분해되며 악취와 메탄가스가 발생된다. 메탄균은 번식이 늦고, 용액의 pH7.5 전후에서 왕성하고, 용존산소농도 0.01mg/ℓ이상에서 생존이 어렵다. 이러한 미생물에 의한 액비의 생산은 부숙 기간이 약 3-6개월 소요되어 대량의 액비를 생산하는데 저장 시설의 규모가 크고 방대한 단점이 있다. 또한 액상폐기물의 저장, 고액분리, 증발건조 및 살포 시 악취가 심하게 발생되어 액비로서 활용이 저조했다.

본 발명에서는 미생물에 의한 부숙의 단점을 개선한 것으로 강력한 산화력을 가진 오존을 액상폐기물에 폭기 접촉시켜 유기물질을 산화시켜 악취가 저감되고 부숙의 기간을 단축한 액비 제조 방법이 특징이다.

본 발명에서 오존(O₃)은 산소를 전기방전, 프라즈마, 화학분해, 자외선을 이용한 산소분해 등으로 만들어진다. 오존(O₃)은 강력한 산화력으로 암모니아(NH₃), 유화수소(H₂S), 메탄(CH₄) 등을 비롯한 각종 유기물질을 산화 분해하고 또한 세균과 바이러스 등을 살균하는 능력은 널리 알려져 있다. 오존은 물과 접촉 시 산소(O₂)가 물에 녹는 속도보다 빨리 물에 녹으면서 물 속의 유기물질을 산화시키고 물에 녹은 용존오존농도가 0.2ppm 이상이며 각종 세균과 바이러스를 살균하는 소독수가 된다. 용존오존은 우선 물 속의 유기물질과 결합하여 소멸되고 남는 용존오존은 약 25분의 반감기를 가진 후 다시 용존산소가 많은 일반 물(오존이 없는 물)로 환원된다.

본 발명에서는 액상폐기물을 폭기하여 조성된 용존오존은 액상 폐기물 속의 고농도의 유기물질과 결합하여 유기물질을 산화시키고 잔류한 용존오존은 용존산소로 환원되어 미생물의 활동을 돕는다. 이렇게 유기물질이 오존에 의해 산화가 일어나고, 미생물에 의해 부숙 되어 악취가 저감되고 안정화된 액비가 된다. 이러한 과정은 액상폐기물 저장조 내에서 이루어지나 저장조 내에서 용존오존량과 용존산소량을 측정 할 필요성은 없다. 다만 유기물질이 산화된 상태를 산화환원측정센서와 산화환원측정자동제어장치(ORP Controller)를 통해 측정하고 오존발생기의 운전이자동으로 제어되도록 한다. 액상폐기물의 산화환원 즉 부숙의 상태를 mV로 표시하여 액상폐기물의 완숙과 미숙을 판단한다. 미숙한 액상폐기물이 경작지에 과다 살포되어 작물이 피해를 입거나 악취가 발생하는 것을 사전에 예방 할 수 있다. 본 발명에서 액상폐기물의 처리량은 오존 투입량과 비례한다. 즉 단위 시간당 오존 투입량을 많이하며 짧은 시간에 액상폐기물을 처리하게되며, 적게 투입하면 시간이 길어진다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타낸 개략도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

(1) 오존발생기 (2) 액상폐기물 저장조

(3) 액상폐기물 (4) 오존가스 배관

(5) 오존폭기장치 (6) 오존기포

(7) 산화환원측정(ORP) 센서 (8) 산화환원측정자동제어장치

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도1을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만 설명하며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 홑트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

액상폐기물을 모우고 저장하는 액상폐기물저장조(2)에 액상폐기물(3)을 채우고 오존발생기(1)에서 생산된 오존(O₃)가스를 액상폐기물(3)에 접촉하여 녹이는 장치인 오존폭기장치(5)가 설치되며, 오존폭기장치(5)는 오존가스배관(4)을 통해 오존발생기(1)에 연결된다. 오존발생기(1)는 산소발생기 또는 공기 공급장치인 공기 펌프를 포함한다. 오존발생기(1)에서 생산된 오존(O₃)은 오존가스배관(4)을 통해 오존폭기장치(5)에서 산기되어 액상폐기물(3)에 미세한 공기방울인 오존기포(6)로 방출되어 폭기가 일어나고 액상폐기물에 녹는다. 액상폐기물에 녹은 용존오존은 유기물질을 산화시키고 일부는 용존산소로 환원되어 미생물의 활동을 돕는다. 또한 액상폐기물저장조(2)에는 산화환원측정센서(7)가 설치되고, 산화환원측정센서(7)은 산화환원측정자동제어장치(ORP Controller)(8)에 연결되며, 산화환원측정자동제어장치(8)은 오존발생기(1)와 연결되어 액상폐기물저장조(2)의 액상폐기물(3)의 부숙 상태를 산화환원측정자동제어장치(8)의 액정화면에 mV 단위로 표시되며 산화환원측정자동제어장치(8)의 자동제어기능에 의해 오존발생기(1)의 운전을 자동제어 한다.

액상폐기물 속의 용존오존이 0.1ppm 이하에서는 유기물은 산화되지만 미생물은 살균되지 않고 오히려 증식된다. 용존오존의 농도를 점점 증가시키며 각종 미생물은 살균되고(포도상구균은 0.18ppm 이상, 대장균은 0.35ppm 이상, 곰팡이는 0.5ppm 이상에서 살균) 유기물질의 산화는 가속되어 액비를 만드는 시간은 단축된다. 액상폐기물저장조(2)에 0.2ppm 이상의 고농도 용존오존 처리 시는 미생물의 살균과 유기물질 산화가 동시에 일어나지만 산화의 속도는 용존오존의 농도에 비례하여 빨라진다. 처리기간을 얼마로 할 것인지에 대해서는 액상폐기물의 량과 오존투입량에 따라 기간이 결정된다. 통상적인 실시의 예는 오존처리 초기에는 호기성 미생물의 활동이 증가되고 유기물질도 산화되지만 오존의 투입량을 계속 증가시켜 유기물질의 산화가 빨라지고 미생물도 살균된다. 따라서 악취가 저감되며 미생물이 살균된 완숙된 유기질 액비가 된다. 오존발생기(1)는 산화환원측정센서(7)와 산화환원측정자동제어장치(8)에 의해서 자동으로 운전될 수 있는데 돼지 분뇨의 경우 저장조의 초기 산화환원측정값은 통상 -500mV에서 -300mV(생물학적산소요구량 기준으로 10,000ppm에서 40,000ppm)로 측정되어 진다. 이러한 액상폐기물에 오존을 접촉시켜 산화환원측정값이 0mV 일 때는 대부분 유기물질이 산화되어 악취가 없는 액비로서 적합한 상태가 된다. 오존발생기(1)의 운전조건은 산화환원측정 값이 0mV 미만 일 때 오존발생기(1)를 작동시키고 0mV 이상 일 때는 정지시키도록 미리 설정하며 오존발생기(1)는 프로그램에 따라 자동운전 된다. 산화환원측정자동제어장치(8) 없이 사용할 때는 액상폐기물의 냄새를 후각으로 맞아 냄새가 없어진 후 사용할 수 있다.

상기 오존폭기장치(5)를 통과한 오존(O3)은 액상폐기물에 80-90% 정도 녹지만 녹지 않고 액상폐기물(3) 밖으로 방출된 10-20%의 오존은 액상폐기물에서 발생된 암모니아, 메탄, 유화수소 등 악취를 산화시켜 냄새를 없애므로 주변 악취를 저감한다.

액상폐기물 저장조(2)와 오존 폭기장치(5) 등은 일반적으로 구매 가능한 제품 또는 구축물이며 강력한 산화력에 견디는 재료로 제작된 것이어야 한다.

종전의 액상폐기물의 고액분리, 증발건조 살포 및 액비 제조 과정에서 발생되는 악취문제와 미생물에 의한 장기간 부숙기간의 단점을 본 발명에서는 오존산화를 통해 동시에 해결하여 장기간 부숙으로 인한 저장조의 규모와 크기를 줄여 편리하고 저렴하게 대량의 액상폐기물을 액비로 생산할 수 있고 또한 액상폐기물의 처리과정에서 발생되는 악취를 저감시켜 주변의 악취 민원을 해소하고 작업기피 요인을 제거함으로 환경오염의 주요 요인인 가축분뇨 등을 자원으로 재활용과 환경개선을 동시에 이루는 효과가 있다.

Claims

가축분뇨, 오니, 폐수슬러지 등과 같은 액상폐기물(3)을 저장하는 액상폐기물 저장조(2) 내에 오존을 액상폐기물에 접촉시켜 녹이는 오존폭기장치(5)가 설치되고, 오존폭기장치(5)에 오존을 공급하는 오존가스배관(4)와 오존발생기(1)로 연결되고, 오존발생기(1)에서 생산된 오존(O₃)은 오존폭기장치(5)를 통해 저장조의 액상폐기물(3)에 미세한 공기방울(6)로 폭기되며, 또한 상기의 액상폐기물저장조(2)에는 산화환원측정센서(7)가 설치되고, 산화환원측정센서(7)는 산화환원측정자동제어장치(8)와 연결되고, 산화환원측정자동제어장치(8)는 오존발생기(1)와 연결되어 저장조(2)의 액상폐기물(3)의 부숙 정도가 산화환원측정자동제어장치(8)의 액정화면으로 표시되며, 산화환원측정자동제어장치(8)에 미리 설정된 농도 프로그램에 따라 오존발생기(1)의 운전을 자동제어 되도록 하여, 액상폐기물저장조(2)에 있는 액상폐기물(3)을 오존으로 악취를 제거하고 부숙의 기간을 단축하는 것을 특징으로 하는 액비제조방법.
제1항에서 액상폐기물(3)을 저장하는 액상폐기물 저장조(2) 내에 오존폭기장치(5)가 설치되고, 오존폭기장치(5)에 오존가스배관(4)과 오존발생기(1)로 연결되고, 또한 상기의 액상폐기물저장조(2)에는 산화환원측정센서(7)가 설치되고, 산화환원측정센서(7)는 산화환원측정자동제어장치(8)와 연결되고, 산화환원측정자동제어장치(8)는 오존발생기(1)와 연결되어 저장조(2)의 액상폐기물(3)의 부숙 정도에 따라 산화환원측정자동제어장치(8)가 오존발생기(1)의 운전을 자동제어하여, 액상폐기물저장조(2)에 있는 액상폐기물(3)을 오존으로 악취제거와 부숙의 기간을 단축하는 것을 특징으로 하는 액비제조장치.