KR20020021289A - Method for treating a food waste and livestock wastes at the same time - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 음식물 쓰레기와 축산폐수를 동시에 처리하는 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 종래에 독립적인 처리시스템을 통하여 처리되던 음식물 쓰레기와 축산폐수를 서로 혼합하여 단일 처리시스템에서 처리함으로써 서로 다른 특성을 지닌 음식물 쓰레기와 축산폐수의 상호 보완작용으로 처리효율을 증대시킴과 아울러 처리공정 및 소요 설비의 단순화를 도모할 수 있도록 한 음식물 쓰레기와 축산폐수의 혼합처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for simultaneously treating food waste and livestock wastewater, and more particularly, by mixing food waste and livestock wastewater previously treated through an independent treatment system and treating each other in a single treatment system. The present invention relates to a method of mixing and treating food waste and livestock wastewater, which can increase the treatment efficiency by complementary action of food waste and livestock wastewater, and to simplify the treatment process and required equipment.
근래에 이르러 인구의 과밀화 및 산업의 급속한 발달에 수반하여 각종 쓰레기와 폐수의 량이 증가되고 있으며, 또한 그 종류 역시 다양화되고 있는 실정이다. 이와 같은 다양한 종류의 쓰레기나 폐수중에서 특히 일상생활의 결과로 배출되는음식물 쓰레기와 기업화 내지는 대형화되고 있는 축산농가에서 발생되는 축산폐수의 처리를 어떻게 할 것인가의 문제가 심각하게 고려되고 있는 바, 이러한 음식물 쓰레기와 축산폐수의 처리와 관련된 여태까지의 대표적인 처리방식중 몇가지를 간략하게 살펴보면 다음과 같다.In recent years, with the overcrowding of the population and the rapid development of the industry, the amount of various wastes and wastewater is increasing, and the kinds thereof are also diversifying. Among these various kinds of wastes and wastewaters, especially the food waste discharged as a result of daily life and the livestock wastewater generated in the industrialized or large-scale livestock farms are seriously considered. Some of the representative treatments that have been made so far related to the disposal of garbage and livestock wastewater are as follows.
먼저, 음식물 쓰레기의 가장 일반적인 처리형태로는 매립방식을 들 수 있는 데, 날이 갈수록 매립지의 확보에 어려워지고 있으며, 매립 후 침출수가 발생되어 지하수 및 토양을 오염시키는 등의 2차 환경오염을 유발시키며, 이같은 침출수의 폐해를 없애기 위해 매립지에서 발생된 침출수를 처리하기 위해서는 그 설비와 처리비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.First of all, the most common form of disposal of food waste is landfill, which is becoming harder to secure landfills, and leachate is generated after landfill, causing secondary environmental pollution such as contaminating groundwater and soil. And, in order to treat the leachate generated in the landfill in order to eliminate the damage of such leachate there is a problem that takes a lot of equipment and treatment cost.
한편, 매립방식에서 지적되고 있는 상기의 문제점을 감안하여 음식물 쓰레기를 소각처리하는 방식이 일부 시행되고 있는 데, 음식물 쓰레기는 수분함량이 90% 이상으로서 이의 소각을 위해서는 상당한 연료비와 소각설비를 필요로 하며 소각시 발생되는 매연이나 분진, 다이옥신 등에 의한 대기오염이 초래되는 단점이 있다.On the other hand, in view of the above problems pointed out in the landfill method, some methods of incineration of food waste are implemented. Food waste has a water content of 90% or more, which requires considerable fuel costs and incineration facilities. In addition, there is a disadvantage that air pollution caused by smoke, dust, dioxins, etc. generated during incineration.
음식물 쓰레기의 효과적인 처리방안의 하나로 이를 퇴비나 사료로 재활용하는 방법이 고려되고 있는 데, 이를 위해서는 음식물 이외의 여타 이물질이 포함되지 않도록 하는 엄격한 분리 배출 및 신속한 수집,운반이 선결되어야 하나 현실적으로 분리배출이 제대로 행해지지 않고 있는 실정이며, 그나마 기온이 높은 하절기 등의 경우에는 음식물 쓰레기가 쉽게 부패하거나 변질되어 사료화나 퇴비화의 재활용 자원으로 처리하는 데는 많은 어려움이 있다.As an effective treatment method of food waste, it is considered to recycle it as compost or feed, which requires strict separation discharge and rapid collection and transportation to prevent other foreign substances from being included. The situation is not properly performed, but in the summer, when the temperature is high, food waste is easily decayed or deteriorated, and there are many difficulties in treating it as a recycling resource for feed or compost.
음식물 쓰레기를 사료화하여 가축의 먹이로 재활용되고 있는 사례로, 군부대나 학교등의 단체 급식소나 대형 음식업소에서 발생되는 잔반이나 유통업체에서 발생되는 유효기간 경과식품 들을 대상으로 하여 이를 일부 자영 축산업자 들이 직접 가축의 먹이로 활용하거나 보조사료로 사용하는 경우를 들 수 있긴 하나, 이는 전체 음식물 쓰레기 발생량중에서 극히 미미한 수준에 그치고 있다.Food waste is fed into livestock feed and recycled as food for livestock. This may be the case for direct feeding of livestock or as a supplementary feed, but this is only a small fraction of the total food waste generation.
한편, 음식물 쓰레기를 퇴비화하는 처리방식에서는 음식물 쓰레기에 포함된 염분 및 수분조절을 위한 벌킹제로서 톱밥이나 왕겨와 같은 부재료를 음식물 쓰레기와 함께 혼합하여 발효시키게 되는 데, 이는 상당히 많은 양의 톱밥 등을 필요로하며, 이러한 톱밥 등의 부재료 수급에 어려움이 따르기 때문에 경제성이 떨어지는 것으로 알려져 있다. 특히, 염분이 제대로 제거되지 않은 상태로 퇴비화되는 경우에는 오히려 식물의 생장을 저해하게 되므로, 음식물 쓰레기의 퇴비화 처리시 염분조절은 매우 중요한 문제로 작용하는 데, 우리나라의 음식물은 상대적으로 높은 염분치를 나타냄에 따라 별도의 염분제거공정을 거치거나 과량의 톱밥이 사용되어야 하고, 그에 따라 음식물 쓰레기의 퇴비화 처리는 보다 어려운 면이 있다.On the other hand, in the treatment method for composting the food waste, as a bulking agent for controlling salt and water contained in the food waste, subsidiary materials such as sawdust or chaff are mixed with the food waste and fermented, which is a considerable amount of sawdust. It is known that the economy is inferior because of the difficulty in supply and demand of subsidiary materials such as sawdust. In particular, when the salt is composted in a state that is not properly removed, rather than inhibiting the growth of plants, salt control is a very important problem in the composting treatment of food waste, the food of our country shows a relatively high salinity Depending on the separate desalination process or excessive sawdust should be used, according to the composting of food waste there is a more difficult side.
다음, 축산폐수는 가축의 분뇨와 축사 세척수가 혼합된 폐수이며, 고농도의 유기성 폐수로서 배출수계의 용존산소를 고갈시켜 하천의 자정능력을 저하시키며, 호수나 저수지 등에 유입되면 조류의 급속한 번식을 유도하여 부영양화 (eutrophication)가 발생하는 등의 심각한 오염원으로 작용하고 있다. 이와 같은 축산폐수의 처리방법으로는 톱밥등을 이용한 퇴비화 방법, 저장액비화 방법, 활성오니법 및 혐기 발효법 등이 알려져 있고 실제로 일부 축산농가 등에 적용되고 있긴 하나 그 처리 효율이 떨어지고 처리비용의 부담이 있어서 실용화되고 있지는 못하고 있는 실정이다.Next, the livestock wastewater is a wastewater mixed with livestock manure and livestock wash water, and is a high concentration organic wastewater that depletes the dissolved oxygen in the discharge water system, lowering the self-cleaning ability of the stream, and inducing rapid reproduction of algae when it enters lakes or reservoirs. It acts as a serious pollutant such as eutrophication occurs. As a method of treating livestock wastewater, composting methods using sawdust, etc., storage liquid fertilization method, activated sludge method and anaerobic fermentation method are known, and although they are actually applied to some livestock farms, the processing efficiency is low and the processing cost is burdensome. It is not practical.
즉, 분과 뇨가 혼합된 축산폐수는 다량의 유기성 고형물을 함유하고 있기 때문에 이들 고형물의 분리를 위해서는 많은 약품이 사용되어야 하며 분리된 고형물질은 퇴비화 처리를 거치게 되고 분리된 액은 별도로 몇 단계의 정화처리를 거쳐야만 하는 데, 분리액은 그 자체가 농도가 높기 때문에 적정처리를 위해서는 많은 희석수와 동력을 필요로 한다.That is, because livestock wastewater mixed with manure and urine contains a large amount of organic solids, many chemicals must be used to separate these solids, and the separated solids are subjected to composting treatment, and the separated liquid is purified several steps separately. It must be treated, but the separation liquid itself is high in concentration and therefore requires a great deal of dilution and power for the titration.
축산폐수의 퇴비화 처리를 어렵게 하는 요인의 하나로 슬러리 돈사와 같은 분뇨혼합형 축사의 경우 분뇨가 장기간 저장되어 있다가 퇴비화 시설로 이송된다는 점을 들 수 있다. 이와 같이 처리전 저장기간이 긴 경우에는 그 동안에 유기물이 혐기성 상태에서 분해되므로 정작 퇴비화 시설에서 발효미생물의 에너지원으로 사용되어야 할 탄소가 부족하게 되고, 그로 인해서 발효효율이 떨어지게 된다.One of the factors that makes composting of livestock wastewater difficult is that manure-mixed houses such as slurry pigs are stored for long periods of time before being transported to the composting facility. In this case, if the storage period before the treatment is long, the organic matter is decomposed in the anaerobic state during that time, the carbon that should be used as an energy source of fermentation microorganisms in the composting facility is insufficient, and thus the fermentation efficiency is reduced.
한편, 축산폐수는 이를 생물학적으로 완전하게 분해시킬 경우에도 COD는 50mg/L 이상이 배출된다. 이는 생태계에 영향을 주지 않는 NBD성분(천연유기물이 주성분으로서 자연상태에서도 많이 발생되는 것으로 알려져 있다.)이 주원인이다. 그러나, 현재 운용되고 있는 국내의 축산폐수공동처리장의 COD 규제가 50mg/L 이하로 되어 있어 이의 처리를 위해 많은 시설투자와 약품이 소모되고 있는 현실이다.On the other hand, even if the livestock waste is completely decomposed biologically, COD is emitted more than 50mg / L. This is mainly due to the NBD component (natural organic substance is known to occur a lot in the natural state as a main component) does not affect the ecosystem. However, the current COD regulation of domestic livestock wastewater treatment plant is under 50mg / L, so much facility investment and chemicals are consumed for its treatment.
이상에서 살펴본 바와 같이, 기존의 음식물 쓰레기 처리방식이나 축산폐수 처리방식은 다양한 형태가 제시 또는 시도되고 있긴 하나 아직까지 경제성과 처리비용 및 처리효율면에서 만족할 만한 수준에 이르지는 못하고 있는 실정이어서 이에 대한 연구개발이 요망되고 있다.As mentioned above, the existing food waste treatment method or livestock waste water treatment method has been proposed or tried in various forms, but it is not yet satisfactory in terms of economic efficiency, treatment cost, and treatment efficiency. Research and development is desired.
한편, 국내 등록특허공보(특허 제200031호)에는 음식물 쓰레기를 이용한 퇴비발효제와 그 제조방법 및 그를 이용한 축산폐수의 퇴비화 방법이 개시되어 있는 바, 이는 일정 입도로 분쇄된 음식물 쓰레기에 유기물분해 미생물이 배양된 상태로 존재하는 피트(Peat)를 벌킹제 또는 발효 효소제로 혼합하여 얻어진 혼합물에 다시 칼슘화합물을 혼합하고 호기성 발효조에서의 발효에 이은 혐기성 발효공정을 거쳐 퇴비 발효제를 얻는 방식을 취하고 있다.On the other hand, Korean Patent Publication (Patent No. 200031) discloses a compost fermentation agent using a food waste, a method of manufacturing the same and a method for composting livestock wastewater using the same, which is organic matter decomposition microorganism Pits present in the culture are mixed with a bulking agent or fermentation enzyme to mix the calcium compound and fermentation in an aerobic fermenter followed by an anaerobic fermentation step to obtain a compost fermentation agent.
그런데, 상기 특허에서는 피트와 칼슘화합물을 필요로 하여 음식물 처리비용의 상승이 초래되고 또한 후속공정으로서의 호기성 발효공정 및 혐기성 발효공정을 수행하여야 하기 때문에 공정의 복잡화 및 처리기간의 장기화를 피할 수 없는 문제점이 지적되고 있다.However, the above patent requires a pit and a calcium compound, resulting in an increase in food processing costs, and also requires an aerobic fermentation process and an anaerobic fermentation process to be performed as subsequent processes. This is being pointed out.
그리고, 동 특허에서는 상기 음식물 쓰레기로부터 얻어지는 퇴비 발효제가 축산폐수의 퇴비화에 사용될 수 있다고 밝히고 있긴 하나, 축산폐수의 퇴비화와 관련하여서는 구체적인 기재사실을 찾아볼 수 없다.In addition, although the patent discloses that the compost fermentation agent obtained from the food waste can be used for composting livestock wastewater, there is no specific description regarding the composting of livestock wastewater.
본 발명의 발명자는 기존에 각각의 처리 시스템을 통하여 처리되어 오고 있는 음식물 쓰레기와 축산폐수를 단일 처리 시스템을 통하여 동시에 처리하는 경우 상호보완 작용을 통해서 처리효율의 증대를 도모할 수 있지 않을까 하는 관점에서 본 발명의 개발에 착수하였고 많은 실험을 통하여 유용하고 만족할 만한 결과를 얻어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention can improve the processing efficiency through the complementary action when simultaneously processing food waste and livestock wastewater that has been treated through each treatment system through a single treatment system. Development of the present invention has been undertaken and many experiments have led to the completion of the present invention with useful and satisfactory results.
즉, 음식물 쓰레기는 산성인 반면에 축산폐수는 알칼리성이므로 이를 서로 혼합할 경우 중성을 유지할 수 있다는 사실과, 음식물 쓰레기를 세척하는 과정에서 염분과 매운맛이 제거되고, 제거된 염분은 폐수처리과정으로 유입되어 처리되므로 퇴비화 시설에서의 염분문제, 사료화 시설에서의 염분과 매운맛 문제를 해결할 수 있다는 점, 축산폐수의 단독처리시 발효조의 열량부족의 문제를 풍부한 탄소원을 보유하고 있는 음식물 쓰레기로부터 공급받아 적절한 C/N비를 유지함으로써 발효의 활성화를 도모할 수 있고, 톱밥발효 정화시설의 침출여액의 정화처리시 외부탄소의 부족으로 인한 문제를 음식물 쓰레기중의 유기물을 이용할 수 있다는 점, 음식물 쓰레기의 처리시 발생하는 악취를 톱밥발효 정화시설의 공기공급라인과 연결하여 발효조로 보냄으로써 발효미생물에 의한 악취물질의 분해효과를 가져와 악취문제를 해결할 수 있을 것이라는 전제에서 반복적인 실험이 시도되었다.That is, food waste is acidic, while livestock wastewater is alkaline, so mixing it with each other can maintain neutrality, and salt and spicy are removed while washing food waste, and the removed salt flows into the wastewater treatment process. It is possible to solve the problem of salinity in composting facilities, salt and spicy taste in feeder facilities, and the lack of calories in fermenters when treating livestock wastes alone. By maintaining the / N ratio, the fermentation can be activated, and the problem caused by the lack of external carbon can be used to clean up the leaching filtrate of the sawdust fermentation purification facility. The odor generated is connected to the air supply line of the sawdust fermentation plant and sent to the fermenter. As the premise gets the degradation effect of the odor substances by microbial fermentation it would be able to solve the odor problem was trying repetitive experiments.
이에, 본 발명은 종래에 각각의 처리 프로세스를 통하여 처리되던 음식물 쓰레기와 축산폐수를 단일 프로세스를 통하여 동시에 처리함으로써 음식물 쓰레기와 축산폐수 각각이 지니고 있는 물리적, 화학적 특성의 상호 보완작용을 통해서 단순한 설비와 간단한 처리공정으로 고효율의 음식물 쓰레기 사료화와 축산폐수 퇴비화 처리를 수행할 수 있도록 하는 음식물 쓰레기와 축산폐수의 혼합 처리방법을 제공함에 목적을 두고 있다.Thus, the present invention is a simple equipment and through the complementary action of the physical and chemical properties of each of the food waste and livestock waste water by simultaneously processing the food waste and livestock waste water that was conventionally treated through each treatment process through a single process and A simple treatment process aims to provide a mixed treatment method of food waste and livestock wastewater which enables high efficiency food waste feed and livestock waste composting.
도1은 본 발명의 방법에 의한 음식물 쓰레기와 축산폐수의 처리 공정도.1 is a process step of treating food waste and livestock wastewater by the method of the present invention.
본 발명의 상기 목적은 음식물 쓰레기를 선별하고 세척하여 염분을 제거하는단계와, 염분이 제거된 상태의 음식물 쓰레기를 사료화하는 단계와, 염분이 제거된 상태의 음식물 쓰레기중 사료화가 불가능한 음식물 쓰레기를 분쇄하여 슬러리 상태화(곤죽)하는 단계와, 상기 슬러리 상태의 음식물 쓰레기를 집수조에 저장된 축분뇨에 투입하여 혼합하는 단계와, 다공성 바닥면을 중심으로 그 하부에 접촉여재(메디아)조가 구비되고 바닥면 상부로는 톱밥이 채워지며 외부로부터 접촉여재조와 바닥면을 경유하여 공기의 공급이 이루어지는 톱밥발효 정화조 내부의 톱밥 상면으로 상기 집수조에 저장된 음식물 쓰레기와 축산폐수의 혼합물을 주기적으로 살포하는 단계와, 톱밥층 상면에 살포된 음식물 쓰레기와 축산폐수의 혼합물과 톱밥을 교반시키면서 에어를 공급하여 발효가 이루어지도록 하여 퇴비화하는 단계와, 상기 음식물 쓰레기의 세척과정에서 발생된 세척수와 톱밥발효 정화조의 접촉여재조를 거쳐 나온 침출여액을 저장하여 폐수의 농도를 균질화하는 단계와, 가압부상조에서 균질화된 폐수중의 이물질을 부상시켜 부상된 스컴을 제거하는 단계 및 가압부상 처리를 거친 폐수를 생물학적 탈질처리를 하는 단계로 이루어져 있다.The object of the present invention is to remove the salt by screening and washing the food waste, and to feed the food waste in the salt-free state, the food waste in the salt-free state of the food waste is not pulverized food waste And slurrying, and mixing and mixing food slurry in the slurry state into the manure manure stored in the water collection tank, and having a contact media (media) bath at the bottom of the porous bottom surface and having a bottom surface. The furnace is filled with sawdust and periodically spraying the mixture of food waste and livestock waste water stored in the sump to the top of the sawdust inside the sawdust fermentation septic tank is supplied air through the contact filter tank and the bottom surface from the outside, the sawdust layer While stirring the mixture of food waste and livestock wastewater sprayed on the top and sawdust Supplying fish to allow fermentation to occur, and storing the leaching filtrate from the contacting medium of the washing water and the sawdust fermentation septic tank generated during the washing of the food waste and homogenizing the concentration of the waste water, and pressurizing It consists of the step of removing the scum injured by floating the foreign matter in the homogenized waste water in the flotation tank and the biological denitrification treatment of the waste water subjected to the pressure injury treatment.
본 발명의 방법에 의한 음식물 쓰레기와 축산폐수의 혼합처리 방법에서의 각 단계별 공정을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at each step in the method of mixing the food waste and livestock wastewater by the method of the present invention in more detail as follows.
먼저, 수거된 음식물 쓰레기중에서 비교적 분리수거가 잘 되어 있고 양질의 상태를 유지하고 있는 것들과 분리수거와 상태가 불량한 음식물 쓰레기는 별도의 세척,선별을 한 후 분리하여 양질의 음식물 쓰레기에 대하여 사료화 처리를 한다.First, among the collected food wastes, those that are relatively well collected and kept in good condition and those that are separated and poorly collected are separately washed and sorted and then separated and fed into high quality food waste. Do
이같은 사료화 처리는, 음식물 쓰레기중에 포함된 행주나 물수건 또는 비닐 등의 사료화에 불필요한 이물질들을 세척,선별하여 제거한 후 건식사료화 및 습식사료화 공정에 의해서 수행된다.Such feed treatment is performed by dry feed and wet feed processes after washing, selecting and removing foreign matters unnecessary for feed, such as dish towels, towels, or vinyl, which are included in food waste.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 건식사료화 공정은 음식물 쓰레기의 염분 및 매운맛을 제거하기 위해 세척, 탈수를 한 후 증자시설에서 90 - 110℃ 온도로 30분간 증자하여 가공에 따른 영양소 파괴를 최소화하고, 이어서 90℃에서 1시간 동안 건조시켜 수분 함량을 10%로 낮춘 후 로터리 방식으로 냉각시켜 수분함량을 6% 정도로 조절한다. 마지막으로, 햄머밀을 이용하여 분쇄한 후 진동채로 걸러서 이물질을 제거하여 얻어진 단미사료를 배합사료의 원료로 이용하거나 축산농가에 공급하여 기존 배합사료와 혼합하여 사용하도록 하는 것이고, 습식사료화 공정은 음식물 쓰레기의 염분 및 매운맛을 제거하기 위해 세척, 탈수를 한 후 수분이 있는 상태에서 분쇄하여 가온, 멸균 또는 유기산을 첨가하여 부패균을 사멸시킨 후 배합사료나 농산부산물 등과 혼합발효시켜 사용하는 것이다.In more detail, the dry feed process is washed and dehydrated to remove salt and spicy taste of food waste, and then cooked for 30 minutes at a temperature of 90-110 ° C. in a cooking facility to minimize nutrient breakdown during processing. After drying at 90 ° C. for 1 hour, the water content was lowered to 10% and cooled by a rotary method to adjust the water content to about 6%. Finally, the pulverized using a hammer mill to filter the vibrating sieve to remove foreign matters to use as a raw material of the blended feed or feed it to livestock farms to mix with the existing blended feed, the wet feed process is to use food In order to remove the salt and spicy taste of the trash, it is crushed in the state of water after washing, dehydration, and then added by heating, sterilization or organic acid to kill the decayed bacteria and mixed fermentation with compound feed or agricultural by-products.
한편, 사료화가 곤란한 상태의 음식물 쓰레기는 퇴비화 처리가 행해지게 된다. 이와 같은 음식물 쓰레기의 퇴비화 처리는 상기 사료화 처리와 마찬가지로 선별 및 세척과정을 통해서 행주, 물수건, 고무장갑 또는 나무젓가락 등의 이물질의 제거 및 염분농도의 저하가 이루어지게 된다. 염분농도가 낮은 음식물 쓰레기의 사료화 촉진을 장려하기 위해서 정부 당국에서는 현재의 퇴비공정 규격에 원료의 30% 이하로 규정된 음식물 쓰레기의 사용비율을 염분농도 기준으로 대체함에 따라 상기와 같이 세척과정을 통해서 음식물 쓰레기를 세척하는 것이 바람직하다.On the other hand, composting treatment is performed on the food waste of the state which is difficult to feed. This composting treatment of food waste is to remove the foreign matter, such as dishcloth, towels, rubber gloves or wooden chopsticks, and to lower the salt concentration through the screening and washing process similar to the feed treatment. In order to encourage the promotion of food wastes with low salt concentrations, the government authorities replaced the use ratio of food wastes, which are defined as 30% or less of raw materials in the current composting process standards, with salt concentration standards. It is desirable to wash food waste.
다음, 세척,선별된 음식물 쓰레기중 사료화가 곤란한 음식물 쓰레기는 분쇄공정에서 분쇄기에 의해 잘게 분쇄되어 슬러리 상태(곤죽)로 된다.Next, the food waste, which is difficult to feed in the washed and selected food waste, is finely pulverized by a crusher in the crushing process to become a slurry state (porridge).
이어서, 상기 슬러리 상태의 음식물 쓰레기는 집수조에서 축사로부터 이송된 축분뇨와 혼합되어 저장된다. 이때 집수조에 저장된 축분뇨와 음식물 쓰레기의 혼합물은 그 후속공정의 수행설비인 톱밥발효 정화조에 약 3일 간격으로 배출되어 살포되므로 집수조의 용량은 5일치 이상이 저장될 수 있는 용량이 되도록 설계하는 것이 바람직하다.Subsequently, the slurry of food waste is mixed with the manure manure transferred from the barn in the sump and stored. At this time, the mixture of livestock waste and food waste stored in the sump is discharged and sprayed every 3 days at the sawdust fermentation septic tank, which is a facility for the subsequent process, so that the capacity of the sump is preferably designed to store more than 5 days. Do.
다음, 집수조에 저장된 축산폐수와 음식물 쓰레기의 혼합물은 내부에 톱밥이 채워진 톱밥발효 정화조로 투입되어 발효에 의한 퇴비화 및 정화가 이루어지게 된다. 이때, 상기 톱밥발효 정화조는 하부의 다공성 바닥면을 중심으로 그 아랫쪽에 접촉여재(메디아)조가 구비되고 바닥면 상부로는 톱밥이 채워지며 외부의 송풍기로부터 접촉여재조와 바닥면을 경유하여 공기의 공급이 이루어지는 구조로서, 톱밥의 상부로 살포된 고농도의 유기물질(SS)을 함유한 유기성 폐수인 축산폐수와 음식물 쓰레기의 혼합물은 미생물에 의한 호기성 발효와 정화가 동시에 이루어지게 된다.Next, the mixture of the livestock wastewater and food waste stored in the sump is put into a sawdust fermentation septic tank filled with sawdust therein to compost and purify by fermentation. At this time, the sawdust fermentation septic tank is provided with a contact medium (media) tank at the bottom centered on the porous bottom surface of the bottom, the sawdust is filled in the bottom surface of the sawdust fermentation through the contact filter tank and the bottom surface from the outside blower With this structure, a mixture of livestock wastewater and food waste, which is an organic wastewater containing a high concentration of organic material (SS) sprayed to the top of sawdust, is simultaneously aerobic fermentation and purification by microorganisms.
상기 공정은 화학약품을 사용함이 전혀 없이 축산폐수와 음식물 쓰레기의 혼합물을 물리, 생물학적으로 처리하여 고형분은 양질의 퇴비로 생산하고, 톱밥 발효층을 통과하여 하부로 흘러내려 모인 침출여액중의 오염물질은 접촉여재조에서의 접촉산화 등의 방식으로 미생물에 의해 처리가 이루어짐으로써 오염원이 최소화된다.The process physically and biologically treats a mixture of livestock wastewater and food waste without using chemicals to produce solids with high quality compost, and contaminants in the leachate collected by flowing down through the sawdust fermentation layer. The source of contamination is minimized by treatment by microorganisms such as catalytic oxidation in silver contact media.
본 발명에서의 상기 톱밥발효 정화공정은 축산폐수와 톱밥을 혼합한 후 이를 발효조에 투입하는 방식이 아니라 톱밥발효 정화조 내부에 미리 장입되어 있는 톱밥에 축산폐수와 음식물 쓰레기의 혼합폐수을 살포하면서 교반시켜 주는 방식으로서 이에 사용되는 톱밥발효 정화장치는 본원인에 의해서 이미 선출원(출원번호:특허출원 제2000-45974호)된 바 있다.The sawdust fermentation purification process in the present invention is not a way to mix the livestock wastewater and sawdust and then put it into the fermentation tank, but to stir while spraying the mixed wastewater of the livestock wastewater and food waste to the sawdust pre-loaded inside the sawdust fermentation septic tank The sawdust fermentation purification device used in this manner has already been filed by the present applicant (application number: Patent Application No. 2000-45974).
본 발명의 톱밥발효 정화공정에서는 투입된 혼합폐수량의 약 30%가 여액으로 발생되고, 처리수 수질이 약품처리 후 탈수한 여액보다 처리수질이 양호하여 처리비의 절감을 기대할 수 있다.In the sawdust fermentation purification process of the present invention, about 30% of the mixed wastewater input is generated as a filtrate, and the treatment water quality is better than the filtrate dehydrated after chemical treatment, and thus the treatment cost can be reduced.
상기 톱밥발효 정화공정에서의 음식물 쓰레기와 축산분뇨(축산폐수)가 서로 상호 보완작용을 하여 퇴비화를 위한 발효반응이 촉진되어지는 메카니즘을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the mechanism that the food waste in the sawdust fermentation purification process and livestock manure (livestock wastewater) mutually complementary action to promote the fermentation reaction for composting as follows.
미생물의 세포 구성요소는 주로 탄소, 질소, 산소 및 인으로 되어 있으며, 특히 탄소와 질소는 많은 양을 필요로 한다. 따라서, 발효반응에서의 반응속도는 유기물 내에 존재하는 탄소와 질소비(C/N)에 큰 영향을 받으며 미생물의 종류에 따라 필요로 하는 C/N비에 큰 차이를 나타내는 것으로 알려져 있다.Cellular components of microorganisms are mainly carbon, nitrogen, oxygen and phosphorus, especially carbon and nitrogen require large amounts. Therefore, the reaction rate in the fermentation reaction is greatly influenced by the carbon and nitrogen ratio (C / N) present in the organic matter and is known to show a large difference in the C / N ratio required according to the type of microorganism.
일반적으로 퇴비화가 가능한 C/N비는 50 이하이며, 운전조건에 따라 다소의 차이가 있긴 하나 최적의 C/N비 범위는 10 - 30 정도로 알려져 있다. C/N비가 높을 경우에는 질소원의 부족으로 인하여 분해속도가 늦어져 퇴비화에 장시간이 요구되며, 부분적으로 혐기성화 되면서 저급지방산이 생성되어 pH가 저하된다. 반대로 C/N비가 낮을 때에는 반응시간은 단축될 수 있으나 암모니아가 과다하게 발생되어 분해율이 낮아지고 질소분이 상실될 가능성이 있다.In general, the compostable C / N ratio is less than 50, and the optimum C / N ratio range is known to be about 10-30, although there are some differences depending on the operating conditions. When the C / N ratio is high, the decomposition rate is slowed due to the lack of nitrogen source, so a long time is required for composting, and the pH is lowered due to the formation of lower fatty acids as it is partially anaerobic. On the contrary, when the C / N ratio is low, the reaction time may be shortened, but ammonia is excessively generated, resulting in low decomposition rate and loss of nitrogen.
본 발명의 톱밥발효 정화공정에서는 축산폐수의 장기간 저장과정에서 혐기성분해에 의해 소모된 탄소원이 음식물 쓰레기로부터 보충되어져서 분해속도를 최대화할 수 있는 범위의 적정한 C/N비로 유지시킬 수 있게 된다.In the sawdust fermentation purification process of the present invention, the carbon source consumed by anaerobic decomposition in the long-term storage of the livestock wastewater can be supplemented from food waste to maintain the appropriate C / N ratio in the range to maximize the decomposition rate.
한편, 상기 톱밥발효 정화조에서 발효가 완료된 퇴비는 유기질 비료로서 농가등에 공급되어질 수 있다.On the other hand, the fermentation is completed in the sawdust fermentation septic tank can be supplied to farms and the like as organic fertilizer.
다음, 음식물 쓰레기의 세척과정에서 발생된 세척폐수와 톱밥발효 정화조에서 배출된 침출여액은 여액저장조로 이송되어 균질화된다. 톱밥발효 저장조에서 발생된 침출여액은 이미 1단계 정화처리를 거쳤기 때문에 상당부분의 유기물이 제거된 상태이어서 유기물질의 농도는 상대적으로 낮고 질소의 농도는 상대적으로 높은 상태를 유지하고 있다.Next, the leaching filtrate discharged from the washing wastewater and sawdust fermentation septic tank generated during the washing process of food waste is transferred to the filtrate storage tank and homogenized. Since the leaching filtrate from the sawdust fermentation tank has already undergone one stage of purification, most of the organic matter has been removed, so the concentration of organic matter is relatively low and the concentration of nitrogen is relatively high.
따라서, 상기와 같은 상태의 침출여액을 그 후속공정인 탈질공정을 통해서 생물학적 처리를 할 경우에는 영양 밸런스의 불균형으로 인해 정상적인 처리가 어렵기 때문에 별도의 외부탄소원을 투입하여야 하는 문제점이 있다.Therefore, when biological treatment of the leaching filtrate in the above state through the denitrification process that is a subsequent process, there is a problem that a separate external carbon source must be added because normal treatment is difficult due to the imbalance of nutritional balance.
그런데, 본 발명에서는 상기 침출여액이 곧바로 탈질공정으로 이행되는 것이 아니라 상대적으로 유기물질의 농도가 높고 질소의 농도가 낮은 음식물 쓰레기의 세척폐수와 혼합되어 균질화 처리가 이루어지기 때문에 별도의 탄소원을 부가적으로 공급해야 할 필요가 배제되는 이점이 있다.However, in the present invention, the leaching filtrate is not directly transferred to the denitrification process, but is mixed with the washing wastewater of the food waste having a high concentration of organic material and low nitrogen, so that a homogenization treatment is performed, thereby providing an additional carbon source. This has the advantage of eliminating the need to supply.
다음, 여액 조정조에서 균질화된 세척수와 침출여액의 혼합폐수는 가압부상 공정을 통해서 이물질의 부상분리가 행해지게 된다. 즉, 음식물 쓰레기의 세척수중에는 다량의 기름성분과 협잡물이 포함되어 있는 데, 이들은 가압 부상조에서 표면으로 부상되어 스컴으로서 제거되며, 이같이 분리된 스컴은 축산폐수 저장조로보내어져 처리가 이루어지게 된다.Next, the mixed wastewater of the homogenized washing water and the leaching filtrate in the filtrate adjusting tank is subjected to flotation and separation of foreign matters through a pressurized flotation process. That is, the washing water of the food waste contains a large amount of oil components and contaminants, which are floated to the surface in the pressure flotation tank to be removed as scum, this separated scum is sent to the livestock waste water storage tank to be processed.
마지막 공정으로서, 가압부상 처리가 완료된 혼합폐수는 탈질공정이 포함된 생물학적 처리를 거쳐 방류가 이루어지게 된다. 즉, 톱밥발효 정화조로부터의 침출여액과 음식쓰레기 세척폐수중에는 다량의 유기성 오염물질이 포함되어 있으므로 활성오니법 등과 같은 생물학적 처리를 하여야 하며, 또한 폐수중에는 다량의 질소 성분이 포함되어 있으므로 반드시 탈질공정이 포함된 생물학적 처리를 거쳐 적정기준치 이내의 질소성분(통상적으로 60ppm 이하)이 되도록 탈질처리 후 방류되어 진다.As a final process, the mixed wastewater in which the pressure flotation is completed is discharged through a biological treatment including a denitrification process. That is, the leaching filtrate from the sawdust fermentation septic tank and the food waste washing waste water contain a large amount of organic contaminants. Therefore, biological treatment such as activated sludge process should be performed. It is discharged after denitrification so that the nitrogen component (typically 60ppm or less) within a proper standard is passed through the biological treatment included.
상기 본 발명의 방법에 대한 실시예를 도1로 도시된 일련의 처리공정도에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.An embodiment of the method of the present invention will be described with reference to the series of process flow charts shown in FIG.
먼저, 음식물 쓰레기는 세척수와 함께 세척 및 선별기에 의해서 사료화 및 퇴비화가 불가능한 이물질에 대한 제거가 이루어짐과 아울러 염분, 매운맛, 부패된 물질 및 독성성분 등을 씻어내게 된다. 이때, 음식물 쓰레기중에서 신선하고 양질의 상태가 유지된 것들은 별도로 선별하여 습식사료화 공정이나 건식사료화 공정으로 보내어 사료화 처리를 행하게 되며, 그 외의 사료화가 불가능한 음식물 쓰레기는 분쇄가 행해져서 슬러리 상태로 된 후 집수조에 저장되어 축산폐수와 함께 처리된다.First, the food waste is washed with water and the removal of foreign matter that is impossible to feed and compost by washing and sorting, and also to wash the salt, spicy taste, spoiled substances and toxic components. At this time, fresh and high-quality food wastes are sorted separately and sent to a wet feed process or dry feed process for feed treatment.Other food wastes that are impossible to feed can be pulverized to become a slurry state and then into a collecting tank. It is stored in and treated with livestock wastewater.
한편, 상기 세척과정에서 발생된 세척폐수는 톱밥발효 정화시설의 침출여액과 혼합되어 처리된다.On the other hand, the washing wastewater generated in the washing process is mixed with the leaching filtrate of the sawdust fermentation purification plant is treated.
상기 세척 및 선별된 음식물 쓰레기는 사료의 용도에 따라 습식사료화 공정과 건식사료화 공정을 거치게 되는 데, 습식사료화 공정은 세척 및 선별과정에서 나온 젖은 상태의 음식물을 분쇄(습식분쇄)하고 사료의 보관성과 안전성을 높이기 위해 가온, 멸균을 하여 부패균을 사멸시키고, 음식물 쓰레기 사료의 부족되는 영양소를 보충하기 위해 배합사료 및 농업부산물을 혼합하여 발효시키고 축산농가에서 사료로 이용한다.The washed and sorted food waste is subjected to a wet feed process and a dry feed process according to the use of the feed. In order to increase the safety, it is heated and sterilized to kill the decayed bacteria, and to supplement the insufficient nutrients of food waste feed, the mixed feed and agricultural by-products are mixed and fermented and used as feed in livestock farms.
건식사료화 공정은 세척 및 선별과정에서 나온 음식물 쓰레기를 탈수한 후 증자시설에서 90 ∼ 110℃의 온도로 30분간 증자하여 가공에 따른 영양소 파괴를 최소화시키고, 2차적으로 90℃에서 1시간 동안 건조시켜 수분함량을 10% 이하로 낮춘 후 로터리방식으로 냉각시켜 수분함량을 6% 정도가 되도록 한다. 이어서, 햄머밀을 이용하여 분쇄한 후 진동채로 이물질을 제거하여 배합사료 원료로 이용하거나 축산농가에 공급하여 기존 배합사료와 혼합하여 사용한다.The dry feed process dehydrates food waste from washing and screening process, and then increases the temperature at 90 ~ 110 ℃ in the cooking facility to increase the temperature for 30 minutes to minimize the nutrient destruction according to processing, and secondly, it is dried at 90 ℃ for 1 hour. Lower the water content to 10% or less and cool it by rotary method so that the water content is about 6%. Subsequently, it is pulverized using a hammer mill and the foreign matter is removed with a vibrating sieve to be used as a raw material for blended feed or supplied to a livestock farm and mixed with an existing blended feed.
한편, 축사에서 발생된 축분뇨는 세척 및 선별 후 분쇄되어 슬러리 상태로 된 음식물 쓰레기와 함께 집수조에 혼합저장된다.On the other hand, the livestock manure generated in the barn is mixed with the food waste in the form of slurry after being crushed after washing and sorting and stored in the sump tank.
집수조에 저장된 음식물 쓰레기와 축산분뇨의 혼합폐수는 하부에 접촉여재가 구비되어 정화처리가 가능한 접촉여재조가 구비된 톱밥발효 정화조로 약 3일의 주기로 공급된다.The mixed wastewater of food waste and livestock manure stored in the sump is supplied to the sawdust fermentation septic tank equipped with a contact filter tank capable of purifying treatment with a contact filter at the bottom thereof.
상기 톱밥발효 정화조로 유입된 혼합폐수중의 유기물은 호기성 미생물에 의해 분해가 이루어지게 되며, 혼합폐수중의 고형물질은 톱밥발효 정화조의 톱밥층과 혼합되어 약 6개월간 발효가 이루어져 퇴비화된 후 포장과정을 거쳐 유기질 비료로 판매된다.The organic matter in the mixed wastewater introduced into the sawdust fermentation septic tank is decomposed by aerobic microorganisms, and the solid material in the mixed wastewater is mixed with the sawdust layer of the sawdust fermentation septic tank and fermented for about 6 months, followed by a packaging process. It is sold as an organic fertilizer.
그리고, 톱밥발효 정화조로 유입된 혼합폐수중 약 30%는 침출여액으로 발생되어 음식물 쓰레기 세척수와 함께 여액 저장조에 저장되어 균질화되어 가압부상조로 이송된다.Then, about 30% of the mixed wastewater introduced into the sawdust fermentation septic tank is generated as a leaching filtrate and is stored in the filtrate storage tank together with the food waste washing water to be homogenized and transferred to the pressure flotation tank.
이어서, 가압부상조에서 처리가 완료된 폐수는 유량조정조를 거쳐 탈질공정이 포함된 생물학적 처리공정에 의해 미처리된 잔류오염물질과 질소의 농도를 적정기준치 이하로 처리한 후 최종적으로 외부로 방류하게 된다.Subsequently, the wastewater treated in the pressure flotation tank is discharged to the outside after treating the concentration of untreated residual pollutants and nitrogen below a proper standard by a biological treatment process including a denitrification process through a flow adjusting tank.
이때, 상기 탈질공정이 포함된 생물학적 처리공정과 방류조 사이에는 정화처리의 정도를 보다 높이기 위해 별도의 정화처리 시설이 부가적으로 장치될 수도 있을 것이다.In this case, a separate purification treatment facility may be additionally installed between the biological treatment process including the denitrification process and the discharge tank to further increase the degree of purification treatment.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 종전에 별도의 처리설비를 통하여 각기 처리되던 음식물 쓰레기와 축산폐수를 단일 설비를 이용하여 동시에 처리할 수 있음에 따라 처리비용의 절감을 도모할 수 있다.As described above, the present invention can treat the food waste and livestock wastewater, which have been previously treated through separate treatment facilities at the same time using a single facility, thereby reducing the treatment cost.
즉, 종전의 음식물 쓰레기를 소각 방식으로 처리하는 경우 막대한 소각시설 설치 및 운용 비용을 필요로 하게 되고 또한 소각으로 인한 다이옥신 방출문제 및 대기오염의 문제가 있었고, 매립처리 방식의 경우 매립지 확보의 곤란성과 침출수 발생의 문제가 있었으며, 음식물 쓰레기를 바로 퇴비화 처리를 할 경우 토양에 염분이 축적되어 작물의 고사원인으로 작용하는 문제가 있었으나, 본 발명의 방법에 의하면 상기의 제반 문제점 들이 배제된다.In other words, the disposal of food waste by incineration requires enormous incineration facility installation and operation costs, and there is a problem of dioxin emission and air pollution due to incineration. There was a problem of leachate generation, and when the food waste is composted directly, there is a problem that the salt accumulates in the soil and acts as a high cause of crops, but the above problems are excluded by the method of the present invention.
특히, 본 발명에서는 음식물 쓰레기의 사료화를 통해 대부분을 수입에 의존하고 있는 사료에 대한 수입대체 효과를 기대할 수 있고, 본 발명의 방법으로 얻어진 사료는 약간의 염분을 포함하고 있기 때문에 이를 배합사료와 혼합하여 가축에 급여하는 경우 배합사료에 별도로 소금을 첨가하지 않아도 되는 이점이 있다.In particular, the present invention can be expected to replace the import effect on the feed that is mostly dependent on the import through the food waste of the food waste, and the feed obtained by the method of the present invention contains a small amount of salt, so it is mixed with the feed compound Therefore, when fed to livestock there is an advantage that does not need to add salt to the feed compounded separately.
그리고, 본 발명은 음식물 쓰레기와 축산폐수 각각이 지니고 있는 특성의 상호 보완작용에 의해서 퇴비화를 위한 분해가 촉진되어 양질의 퇴비를 생산할 수 있고, 별도의 화학약품을 필요로 함이 없이 물리적, 생물학적 처리만을 통해서 퇴비화가 이루어지므로 처리에 소요되는 부대비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention can promote the decomposition for composting by the complementary action of the characteristics of each of the food waste and livestock waste water can produce a good compost, without the need for a separate chemical physical and biological treatment Composting is done through the bay, so there is an advantage in reducing the incidental cost of processing.
또한, 본 발명은 톱밥발효 정화시설을 이용하여 축산분뇨를 처리함으로써 다량의 유기성 고형물질이 포함된 축산분뇨중의 분과 뇨를 분리하지 않은 상태로 효율적으로 처리하므로 기존의 분,뇨 분리를 위한 시설비와 노동력의 절감을 기할 수 있고, 그간 수급문제로 퇴비화의 장해요인으로 되어 왔던 수분조절재(톱밥 등)의 사용량이 90% 이상 줄어들기 때문에 경제적이며, 특히 슬러리 돈사가 안고 있던 퇴비화나 정화처리의 문제점을 해결할 수 있다.In addition, the present invention by treating the livestock manure by using a sawdust fermentation purification facility to efficiently treat the manure and urine in the livestock manure containing a large amount of organic solid material without separating the existing facility costs for separation of manure, urine It is economical because the amount of moisture control material (sawdust, etc.), which has been a obstacle to composting due to supply and demand, is reduced by more than 90%, especially in the composting and purification treatments held by slurry pigs. The problem can be solved.
그리고, 종래의 고농도 축산폐수 처리시에는 많은 에너지와 화학약품을 투입하여 고액분리한 폐수를 생물학적으로 처리를 하는 한편으로 그 과정에서 발생된 고액분리 협잡물과 슬러지는 별도의 퇴비화 처리를 해야 했으나, 본 발명의 톱밥발효 정화시설을 이용한 축분뇨 처리시에는 전혀 약품을 투입하지 않고 발효와 정화를 동시에 수행함으로써 상부 발효조에서의 유기성 고형분에 대한 퇴비화와 병행하여 하부 정화시설로 내려온 여액의 정화처리가 상당히 이루어져서 후속되는 생물학적 처리공정에서의 오염부하량을 감소시킬 수 있게 된다.In the conventional high concentration livestock wastewater treatment, a large amount of energy and chemicals are added to biologically treat the wastewater separated from the solid-liquid, while the solid-liquid separation contaminants and sludge generated in the process have to be separately composted. In the treatment of manure manure using the sawdust fermentation purification system of the present invention, fermentation and purification are carried out simultaneously without adding any chemicals, so that the filtrate that has been brought down to the lower purification facility in parallel with the composting of organic solids in the upper fermentation tank is considerably made. It is possible to reduce the contamination load in the biological treatment process.
또한, 본 발명에서는 6개월간에 걸친 발효에 의해 톱밥속의 리그닌까지 분해되어 양질의 퇴비가 얻어지게 되고, 발효조 하부의 접촉여재층에 사용되고 남은 에어가 발효층에서 재사용되며, 특히 겨울철에는 차가운 공기가 접촉여재층을 거쳐서 발효층에 도달되므로 온도저하에 따른 발효효율의 저하가 방지되는 예열작용을 기대할 수 있다.In the present invention, the fermentation over 6 months to the lignin in the sawdust is decomposed to obtain a good compost, the air used in the contact medium layer of the lower part of the fermenter is reused in the fermentation layer, in particular cold air contact Since it reaches the fermentation layer through the filter media layer can be expected to preheat the action to prevent the degradation of the fermentation efficiency due to temperature decrease.
이에 더하여, 본 발명에서는 축산폐수를 단독으로 처리할 경우에 지적되는 문제점의 하나인 발효조의 열량부족 문제를 음식물 쓰레기를 이용하여 해결할 수 있고, 또한 정화처리시 발생하는 외부탄소원 부족문제를 음식물 쓰레기 세척수를 이용하여 탄소원을 공급하므로 적절한 C/N비를 유지할 수 있는 이점이 있다.In addition, in the present invention, it is possible to solve the caloric shortage problem of the fermenter by using food waste, which is one of the problems pointed out when treating livestock waste water alone, and also solve the problem of lack of external carbon source generated during purification treatment. By supplying a carbon source by using there is an advantage that can maintain an appropriate C / N ratio.
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