KR200233109Y1 - Purifying apparatus of excrementitious matter for lomestic animals - Google Patents
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Abstract
처리시간을 단축시킴과 동시에 다량의 분뇨를 정화시킬 수 있는 축산분뇨 정화장치가 개시된다. 상기 축산분뇨 정화장치는 축산분뇨가 섞인 폐수를 고농도 미생물을 이용하여 단시간에 유기물을 제거하고 미처리된 유기물입자와 미생물을 액중막세트를 이용하여 회수하여, 다시 미생물과 접촉시키므로 폐수에 함유된 분뇨중의 유기물을 완전하게 제거할 수 있다. 그러므로, 축사에서 발생되는 폐수로 인하여 환경이 오염되는 문제점을 완전히 해소할 수 있다. 또한, 축산분뇨가 섞인 폐수를 동시에 스크린 및 탈수한 후, 고주파를 이용하여 단시간에 가열하므로 정화공정의 시간이 대단히 단축된다.Disclosed is a livestock manure purification device capable of reducing processing time and purifying a large amount of manure. The livestock manure purification device removes organic matter in a short time using high concentration microorganisms and collects untreated organic matter particles and microorganisms using a liquid film set, and contacts the microorganisms in the manure contained in the wastewater. Organics can be completely removed. Therefore, it is possible to completely solve the problem that the environment is polluted by the waste water generated in the barn. In addition, the screening and dehydration of wastewater mixed with livestock manure at the same time, and then heated in a short time using a high frequency, the time of the purification process is greatly shortened.
Description
본 고안은 처리시간을 단축시킴과 동시에 다량의 분뇨를 정화시킬 수 있는 축산분뇨 정화장치에 관한 것이다.The present invention relates to a livestock manure purification device that can reduce the processing time and at the same time purify a large amount of manure.
일반적으로, 축산농가에서는 수마리에서부터 수천마리의 가축을 사육하고 있다. 그런데, 기업화 된 축산농가는 분과 뇨를 분리수거할 수 있도록 되어 있으나, 중소규모의 축산농가는 분과 뇨를 혼합하여 수거하는 경우가 많다. 그리고, 기업화된 축산농가는 자체적으로 축산분뇨 및 축산폐수를 처리하는 정화설비를 갖추고 있으나, 중소규모의 축산농가는 축산분뇨 및 축산폐수를 처리하는 설비를 갖추고 있지 못하다.In general, livestock farmers raise several to thousands of livestock. However, commercialized livestock farms are capable of separating and collecting manure and urine, but small and medium sized livestock farms often collect manure and urine. In addition, commercialized livestock farms have their own purification facilities for treating livestock manure and livestock wastewater, but small and medium-sized livestock farms do not have facilities for processing livestock manure and livestock wastewater.
기업화 된 축산농가에서 일반적으로 사용하는 폐수 및 분뇨처리방법을 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한다.Wastewater and manure treatment methods commonly used in commercialized livestock farms will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.
종래의 폐수 정화방법을 도 1a를 참조하여 설명한다. 단계(S10)에서는 축사에서 수거한 폐수를 수조에 투입하고, 단계(S11)에서는 상기 수조에 저장된 상기 폐수를 스크린하여 협잡물을 거른다. 그리고, 상기 스크린된 폐수는 저류(貯留)시키고(S15), 폐수로부터 스크린된 협잡물은 탈수한다(S13). 그리하여, 상기 협잡물로부터 발생된 여액도 저류(貯留)시키고, 여액이 제거된 상기 협잡물은배출한다(S14). 단계(S17)에서는 저류공정을 거친 상기 여액과 상기 스크린된 폐수가 섞인 혼합액을 혐기성소화조에 넣어서 유기물질을 분해하고, 단계(S20)에서는 상기 혼합액에 화학약품을 첨가하여 상기 혼합액에 함유된 유기물질을 화학적으로 응집시켜 침전시킨다. 그리고, 단계(S22)에서는 상기 혼합액의 유기물에 함유된 암모니아를 제거한 후, 공기를 공급하여 미생물을 활성화시키고 침전시킨다(S24 및 S26). 이때, 미생물의 활성화(S24) 및 침전(S26)은 1회 반복되는데, 활성화 및 침전과정중에 필요없는 미생물은 배출된다(S25). 그리고, 단계(S28)에서는 활성탄으로 상기 미생물을 흡착한 후, 상기 혼합액을 방류한다(S30).A conventional wastewater purification method will be described with reference to FIG. 1A. In step S10, the wastewater collected from the barn is introduced into the tank, and in step S11, the wastewater stored in the tank is screened to filter out contaminants. The screened wastewater is stored (S15), and the screened contaminants from the wastewater are dewatered (S13). Thus, the filtrate generated from the contaminant is also stored, and the condensate from which the filtrate is removed is discharged (S14). In step S17, the mixed solution of the filtrate and the screened wastewater, which have undergone the storage process, is put in an anaerobic digestion tank to decompose an organic material, and in step S20, a chemical is added to the mixed solution to contain the organic material in the mixed solution. Is chemically aggregated to precipitate. Then, in step S22, after removing ammonia contained in the organic material of the mixed solution, air is supplied to activate and precipitate the microorganisms (S24 and S26). At this time, the activation of the microorganisms (S24) and precipitation (S26) is repeated once, the microorganisms are unnecessary during the activation and precipitation process is discharged (S25). Then, in step S28, after adsorbing the microorganism with activated carbon, the mixed solution is discharged (S30).
종래의 분뇨 정화방법을 도 1b를 참조하여 설명한다. 유기물질을 분해하는 단계(S17)까지는 폐수 정화방법과 동일하다. 단계(S40)에서는 스크린된 폐수와 여액이 섞인 혼합액을 농축시키고, 단계(S42)에서는 상기 혼합액에 희석수를 섞어서 희석시킨다. 그후, 공기를 공급하여 미생물을 활성화시키고 침전시키는 과정을 1회 반복하는데(S44 및 S46), 활성화 및 침전과정중에 필요없는 미생물은 배출된다(S45). 그리고, 단계(S48)에서는 상기 혼합액을 소독한 후 방류한다(S50).A conventional manure purification method is described with reference to FIG. 1B. The step of decomposing the organic material (S17) is the same as the waste water purification method. In step S40, the mixture of the screened wastewater and the filtrate is concentrated, and in step S42, dilution water is mixed with the mixture and diluted. Thereafter, the process of activating and settling the microorganisms by supplying air is repeated once (S44 and S46), and microorganisms which are not necessary during the activation and precipitation process are discharged (S45). In step S48, the mixed solution is disinfected and then discharged (S50).
상기와 같은 종래의 폐수 및 분뇨 정화방법은 폐수 및 분뇨를 혐기성 또는 호기성 소화시키고, 표준활성오니법 또는 장기폭기법, 접촉안정화법, 단계폭기법, 회전원판법, 생물여과법, 살수여상법 및 산화구법 등과 같은 표준활성오니법의 변법을 사용하여 유기물을 제거한다. 이러한 방법은 유기물의 농도가 소정치 이상이면 폐수 및 분뇨를 정화할 수 없는 단점이 있고, 유기물을 분해시키는 속도가 느린 단점이 있다. 또한, 유기물이 8∼36시간 동안 미생물과 접촉한 후 제거되므로 처리할 수 있는 폐수의 양에 한계가 있고, 활성화 및 침전시킬 수 있는 미생물(MLSS)의 양에 한계가 있으므로 고농도의 미생물을 사용할 수 없는 단점이 있다.Conventional wastewater and manure purification methods as described above are anaerobic or aerobic digestion of wastewater and manure, standard activated sludge method or long-term aeration method, contact stabilization method, step aeration method, rotational disc method, biofiltration, sprinkling filter method and oxidation Organic matter is removed using a variation of the standard activated sludge method such as the old method. Such a method has a disadvantage in that the waste water and the manure cannot be purified when the concentration of the organic material is more than a predetermined value, and there is a disadvantage in that the decomposition rate of the organic material is slow. In addition, since organic matter is removed after contact with microorganisms for 8 to 36 hours, there is a limit on the amount of wastewater that can be treated and a limit on the amount of microorganisms (MLSS) that can be activated and settled. There are no drawbacks.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 분뇨 및 폐수를 단시간에 정화할 수 있음과 동시에 다량을 정화할 수 있는 축산분뇨 정화장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to provide a livestock manure purification apparatus that can purify the manure and waste water in a short time and at the same time a large amount.
도 1a는 종래의 폐수 정화방법을 보인 도.Figure 1a is a view showing a conventional wastewater purification method.
도 1b는 종래의 분뇨 정화방법을 보인 도.Figure 1b is a view showing a conventional manure purification method.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 축산분뇨 정화장치의 구성을 보인 블럭도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the livestock wastes purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 축산분뇨 정화장치을 보인 도.3 is a view showing a livestock waste purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4a는 본 고안의 일 실시예에 따른 축산분뇨 정화장치의 고주파 전자가열기의 구성을 보인 평면도.Figure 4a is a plan view showing the configuration of a high-frequency electronic heater of the livestock waste treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4b는 도 4a의 정면도.4B is a front view of FIG. 4A.
도 5a는 본 고안의 일 실시예에 따른 축산분뇨 정화장치의 혐기성 고온소화조의 구성을 보인 평면도.Figure 5a is a plan view showing the configuration of the anaerobic high temperature digestion tank of the livestock waste purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5b는 도 5a의 정단면도.5B is a front sectional view of FIG. 5A.
도 6은 본 고안의 일 실시예에 따른 축산분뇨 정화장치의 원심회전농축분리기의 구성을 보인 도.Figure 6 is a view showing the configuration of the centrifugal rotary concentrate separator of the livestock waste treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
50 : 고주파 전자가열기 60 : 혐기성소화조50: high frequency electronic heater 60: anaerobic digestion tank
65 : 1차냉각조 80 : 원심회전농축분리기65: primary cooling tank 80: centrifugal rotary concentrated separator
83 : 2차냉각조 90 : 액중막세트83: secondary cooling bath 90: submerged film set
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 축산분뇨 정화장치는, 축산분뇨를 저장하는 수조; 상기 수조에 저장된 폐수를 스크린 및 탈수하여 상기 폐수로부터 협잡물을 스크린하는 회전형 슬러지 탈수장치; 상기 스크린 및 탈수된 폐수를 100℃로 가열하는 고주파 전자가열기; 상기 가열된 폐수를 60℃로 냉각시키는 1차냉각조; 상기 냉각된 폐수를 혐기성 고온소화시키는 혐기성소화조; 상기 혐기성 고온소화된 폐수를 원심회전농축분리하는 원심회전농축분리기; 상기 원심회전농축분리된 폐수를 냉각하는 2차냉각조; 상기 2차냉각된 폐수를 활성화시키는 반응조; 상기 활성화된 미생물이 함유된 폐수를 분리하는 액중막세트를 구비한다.Livestock manure purification apparatus according to the present invention for achieving the above object, the tank for storing livestock manure; A rotary sludge dewatering device for screening and dewatering wastewater stored in the water tank to screen contaminants from the wastewater; A high frequency electron heater for heating the screen and dehydrated wastewater to 100 ° C; A primary cooling tank for cooling the heated wastewater to 60 ° C; Anaerobic digestion tank for anaerobic high temperature digestion of the cooled waste water; A centrifugal rotary concentrate separator for centrifugal rotary concentrated separation of the anaerobic hot digested wastewater; A secondary cooling tank for cooling the centrifugal concentrated concentrated wastewater; A reaction tank for activating the secondary cooled wastewater; And a submerged membrane set for separating wastewater containing the activated microorganisms.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 축산분뇨 정화장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the livestock waste treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
사람은 식생활의 차이는 있으나 모든 음식을 익혀서 먹고, 일부의 야채는 생식을 하나 충분히 씹어서 먹는다. 그리고, 사람이 흡수한 음식물은 소화효소가 분비되어 인체내에 소화 가능한 물질을 최대한 소화시킨 후 약 24시간 후에 변으로배출한다. 그러나, 가축의 사료는 주로 분쇄된 생옥수수 및 밀에 일부 필요한 생선가루등을 혼합한 것으로, 사람의 식사와는 다르다. 그리고, 가축은 사람처럼 완전히 씹어서 먹는 것이 아니고 조대(粗大)물질만 분쇄하여 먹는다. 그러므로 가축의 분(糞)에는 미소화된 옥수수, 밀 및 야채줄기 등이 다량 함유되어 있다.There are differences in diet, but all foods are cooked and some vegetables are eaten with one full chew. In addition, food absorbed by humans is excreted by digestive enzymes and digested in the human body as much as possible after about 24 hours after discharge into feces. However, livestock feed is mainly mixed with crushed raw corn and some fish powder necessary for wheat, which is different from human meal. And livestock are not eaten by chewing like humans, but eat only coarse matter. Therefore, livestock meal contains large amounts of micronized corn, wheat and vegetable stems.
이러한 가축의 분뇨인 축산분뇨를 정화하는 본 실시예에 따른 정화장치를 도 2를 참조하여 설명한다.A purification apparatus according to the present embodiment for purifying livestock manure, which is manure of livestock, will be described with reference to FIG. 2.
본 실시예에 따른 정화장치는 축사에서 배출되는 가축의 분뇨가 저장되는 수조(30)와, 수조(30)에 저장된 분뇨와 물이 섞인 폐수를 스크린 및 탈수하는 회전형 슬러지 탈수장치(40)와, 상기 스크린 및 탈수된 폐수를 가열하는 고주파 전자가열기(50)와, 상기 가열된 폐수를 1차냉각하는 1차냉각조(65)와, 상기 1차냉각된 폐수를 혐기성고온소화시키는 혐기성소화조(60)와, 상기 혐기성고온소화된 폐수를 원심회전농축분리시키는 원심회전농축분리기(80)와, 상기 원심회전농축분리된 폐수를 2차냉각 및 활성화시키는 2차냉각조(83) 및 반응조(85)와, 상기 활성화된 폐수를 분리하는 액중막세트(90)를 가진다.Purifier according to the present embodiment is a water tank (30) for storing the manure discharged from the livestock barn, a rotary sludge dewatering device (40) for screening and dewatering the waste water mixed with the manure stored in the water tank (30) and A high-frequency electronic heater (50) for heating the screen and the dehydrated wastewater, a primary cooling tank (65) for primary cooling the heated wastewater, and an anaerobic digestion tank for anaerobic high temperature digestion of the primary cooled wastewater (60), a centrifugal rotary concentrate separator (80) for centrifugally concentrating and separating the anaerobic high temperature wastewater, and a secondary cooling tank (83) and a reaction tank for secondary cooling and activating the centrifugal rotary concentrated wastewater ( 85) and a submerged film set 90 for separating the activated wastewater.
상기와 같이 구성된 본 실시에 따른 정화장치를 이용하여 축산분뇨를 정화방법을 도 3을 설명한다. 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 축산분뇨의 정화방법을 보인 도이다.3 illustrates a method for purifying livestock manure using the purifying apparatus according to the present embodiment configured as described above. 3 is a view showing a method for purifying livestock manure according to an embodiment of the present invention.
단계(S100)에서는 축산분뇨를 수거하여 수조에 투입한다. 단계(110)에서는 분뇨가 섞인 폐수를 스크린 및 탈수하여, 상기 스크린된 협잡물을 배출(S115)한다. 단계(S120)에서는 상기 스크린 및 탈수된 폐수를 고주파로 전자가열한다(S120). 그리고, 단계(S130)에서는 고주파로 가열된 상기 폐수를 혐기성고온소화의 조건인 약 60℃로 유지하기 위하여 1차 냉각시켜서, 혐기성 고온소화시킨다(S140). 상기 폐수를 1차냉각시키는 냉각수로는 후술할 약 30℃의 정화된 정화수를 사용하거나, 약 10∼15℃의 지하수를 사용할 수 도 있다.In step S100, the livestock manure is collected and put in a tank. In step 110, the waste water mixed with the manure is screened and dehydrated to discharge the screened contaminants (S115). In step S120, the screen and the dewatered wastewater are electronically heated at high frequency (S120). In step S130, the waste water heated at high frequency is first cooled to maintain about 60 ° C., which is a condition for anaerobic high temperature digestion, and anaerobic high temperature digestion (S140). As cooling water for primary cooling of the waste water, purified water of about 30 ° C. to be described later may be used, or ground water of about 10 to 15 ° C. may be used.
상기 1차냉각되고 혐기성 고온소화된 상기 폐수는 원심회전농축분리기에 의하여 슬러지와 폐수로 원심회전농축분리된다(S150). 그리하여, 상기 슬러지는 혐기성 고온소화공정으로 공급되고(S155), 상기 분리된 폐수는 호기성 미생물활성화 조건인 약 30℃를 유지하기 위하여 2차냉각된다(S160). 2차냉각에 사용되는 냉각수는 약 10∼15℃의 지하수이다. 그후, 2차냉각된 상기 폐수의 미생물은 공기를 공급받아 활성화되고(S170), 액중막세트에서 분리된다(S180). 활성화공정(S170)과 액중막세트에서의 분리공정(S180)은 수 회 반복되는데, 이때 완전히 산화되지 않은 미생물은 활성화공정으로 다시 공급된다(S175). 액중막세트에서의 분리공정을 통하여 정화된 정화수(S190)의 일부는 1차냉각공정에 사용되고 나머지는 방류된다(S200).The first cooled and anaerobic hot-digested wastewater is centrifugally concentrated into sludge and wastewater by a centrifugal rotary concentrator (S150). Thus, the sludge is supplied to an anaerobic high temperature digestion process (S155), and the separated wastewater is secondly cooled to maintain about 30 ° C, which is an aerobic microorganism activation condition (S160). The cooling water used for the secondary cooling is ground water at about 10 to 15 ° C. Thereafter, the microorganisms of the waste water cooled second are activated by receiving air (S170), and are separated from the submerged film set (S180). The activation step (S170) and the separation step (S180) in the immersion membrane set are repeated several times, wherein the microorganisms that are not completely oxidized are supplied back to the activation step (S175). Part of the purified water (S190) purified through the separation process in the submerged membrane set is used in the primary cooling process and the rest is discharged (S200).
이하, 본 실시예에 따른 축산분뇨의 정화방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the method for purifying livestock manure according to the present embodiment will be described in detail for each step.
본 실시예에 따른 정화방법의 스크린 및 탈수공정에는 본 출원인이 등록권리자인 실용신안등록번호 제 112450호의 회전형 슬러지 탈수장치가 사용된다. 상기 회전형 슬러지 탈수장치는 원형의 스크류 본체에 1㎜ 정도의 망이 형성되어 있으므로, 미세한 협잡물을 제거함과 동시에 스크류에 의해 협잡물이 밀려 나가면서 압착되어 협잡물과 여액이 분리된다.In the screen and dewatering process of the purification method according to the present embodiment, the rotary sludge dewatering apparatus of Utility Model Registration No. 112450, which is the applicant's right holder, is used. Since the rotary sludge dewatering apparatus is formed with a net of about 1 mm in a circular screw body, the fine contaminants are removed and the condensate is pushed out by the screw and the condensate and the filtrate are separated.
상기 여액중에는 1㎜ 정도의 직경을 갖는 유ㆍ무기물 등이 액체 상태로 유입되게 된다. 가축의 분중에는 생곡물이 있기 때문에 완전 소화가 되지 않은 상태에서 대부분 1㎜ 정도의 직경을 갖는 유기물 및 셀루로이즈 상태로 존재한다. 그러므로 상기 여액을 용해성 유기물질화 하기 위하여 고주파로 전자가열한다. 즉, 고주파 전자가열기로 약3분 정도 100℃로 가열하여 곡물의 입자상이 물에 용해 및 분해될 수 있도록 한다. 이를 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다.In the filtrate, organic and inorganic substances having a diameter of about 1 mm are introduced into the liquid state. Since livestock grains are present in livestock, most of them are in the state of organic matter and cellulose, which have a diameter of about 1 mm without being completely digested. Therefore, the filtrate is electronically heated at high frequency to dissolve the organic material. In other words, by heating to 100 ℃ for about 3 minutes with a high-frequency electronic heater so that the grains of grains can be dissolved and decomposed in water. This will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.
도 4a는 본 고안의 일 실시예에 따른 축산분뇨 정화장치에 사용되는 고주파 전자가열기의 구성을 보인 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 정면도이다.Figure 4a is a plan view showing the configuration of the high-frequency electronic heater used in the livestock waste purification apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 4b is a front view of Figure 4a.
도시된 바와 같이, 고주파 전자가열기(50)의 유입관(51)으로 스크린 및 탈수된 폐수가 유입되어 각 밸브(53)를 통하여 지그재그 형태의 순환관(55)으로 공급되고, 상기 폐수는 순환관(55)을 순환하여 토출관(57)으로 토출된다. 순환관(55)을 상기 폐수가 통과하는 도중, 고주파발생기(58)에서 발생되는 고주파에 의하여 상기 폐수가 가열된다.As shown, the screen and dehydrated wastewater flows into the inlet pipe 51 of the high frequency electronic heater 50 and is supplied to the zigzag-shaped circulation pipe 55 through each valve 53, and the waste water is circulated. The tube 55 is circulated and discharged to the discharge tube 57. While the wastewater passes through the circulation pipe 55, the wastewater is heated by the high frequency generated by the high frequency generator 58.
순환관(55)은 고주파는 통과시키고 압력에 견딜 수 있는 폴리프로필렌을 사용하며, 유입에서 토출까지 약 3분정도 소요되도록 순환관(55)을 도 4b와 같이 구성한다. 상기 폐수는 순환관(55)을 통과하는 동안 고주파에 의해 입자상의 난분해성 유기물질에서 분해성 유기물질로 변한다.The circulation tube 55 uses polypropylene capable of passing high frequency and withstanding pressure, and configures the circulation tube 55 as shown in FIG. 4B so that it takes about 3 minutes from inflow to discharge. The wastewater changes from particulate hardly decomposable organic material to degradable organic material by high frequency while passing through the circulation pipe 55.
고주파를 이용한 가열방법은 상기 폐수에 혼합되어 있는 입자상의 물질이 내부부터 가열된 후 외부로 열을 전달하므로, 물질의 온도가 동시에 올라가는 특징이 있다. 그러므로, 입자상의 물질이 대단히 빠른 시간에 가열되는 특징이 있다. 고주파 가열방법은 가정의 전자레인지나 주물공장의 철을 용해하는데는 사용되었으나, 분뇨 및 폐수 처리용으로 사용된 예는 없다.The heating method using a high frequency has a characteristic that the temperature of the substance rises at the same time since the particulate matter mixed in the waste water is heated from the inside to the outside to transfer heat. Therefore, there is a characteristic that the particulate matter is heated in a very fast time. High frequency heating methods have been used to dissolve iron in home microwaves and foundries, but none have been used for manure and wastewater treatment.
토출관(57)측에는 온도감지 센서(59)를 부착하여, 상기 폐수의 온도를 조절할 수 있다. 즉, 상기 폐수의 온도가 100℃ 이상이면 유입량을 증가시키고, 이하이면 유입량을 줄이면 된다.A temperature sensor 59 may be attached to the discharge tube 57 to adjust the temperature of the wastewater. That is, if the temperature of the waste water is 100 ° C. or more, the inflow amount may be increased, and the inflow amount may be reduced.
고주파 전자가열기를 통과한 상기 폐수의 온도는 100℃이므로 미생물처리의 온도로는 적당하지 않다. 이로인해, 100℃인 상기 폐수에 30℃의 1차냉각수를 혼합하여 약 60℃의 1차냉각 폐수를 만든다. 이때, 상기 폐수 : 1차냉각수 = 1 : 1 인 것이 바람직하며, 1차냉각에 사용되는 냉각수는 후술할 정화수의 일부이다. 그리고, 1차냉각수로 약 10∼15℃의 지하수가 사용될 경우에는 상기 폐수의 양보다 1차냉각수의 양이 적게 적절한 비율로 공급한다.Since the temperature of the wastewater passing through the high frequency electron heater is 100 ° C, it is not suitable as the temperature of the microbial treatment. Due to this, the primary cooling water at 30 ° C. is mixed with the waste water at 100 ° C. to produce the primary cooling waste water at about 60 ° C. At this time, it is preferable that the waste water: primary cooling water = 1: 1, and the cooling water used for the primary cooling is a part of the purified water to be described later. When the ground water of about 10 to 15 ° C. is used as the primary cooling water, the amount of the primary cooling water is less than that of the waste water, and is supplied at an appropriate ratio.
고농도 유기물을 분해하기 위해서는 혐기성 소화방식을 채택하고, 주로 많이 사용된 혐기성 소화방식에는 60℃ 전후의 고온소화, 35℃ 전후의 중온소화, 20℃ 전후의 저온소화가 있다. 이것은 소화조의 온도조건에 따라 분류되는데, 이는 폐수의 체류일수와도 절대적인 관계가 있다. 즉, 체류일수가 길다는 것은 소화조의 크기가 커진다는 것이다.In order to decompose high concentration organic matter, the anaerobic digestion system is adopted. The most frequently used anaerobic digestion system includes high temperature digestion around 60 ° C, medium temperature digestion around 35 ° C, and low temperature digestion around 20 ° C. It is classified according to the temperature conditions of the digester, which is absolutely related to the retention days of the waste water. In other words, longer stay means larger digester.
종래의 혐기성소화 가열방식은 소화조의 크기를 체류시킬 폐수의 용량에 맞게 결정하고 소화조내에 스팀을 직접 주입하는 방식이나, 본 실시예에 따른 혐기성소화 가열방식은 소화조 내부에 파이프를 설치하고 파이프 내부에 스팀을 통과시키는 간접 가열방식이다. 이를 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다.Conventional anaerobic digestion heating method is determined by the size of the waste water to maintain the size of the digester and direct steam injection into the digester, the anaerobic digestion heating method according to the present embodiment is to install a pipe inside the digester and the inside of the pipe Indirect heating method that allows steam to pass through. This will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
도 5a는 본 고안의 일 실시예에 따른 축산분뇨 정화장치에 사용되는 혐기성 고온소화조의 구성을 보인 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 정단면도이다.Figure 5a is a plan view showing the configuration of the anaerobic digestion tank used in the livestock wastes purification apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 5b is a front sectional view of Figure 5a.
도시된 바와 같이, 100℃로 들어오는 상기 폐수에 30℃의 1차냉각수를 1:1로 섞어서 60℃ 정도의 1차냉각된 폐수로 만들어 혐기성소화조(60)로 공급한다. 혐기성소화조(60)는 제 1, 2, 3, 4 실(61,62,63,64)로 구성되어 각각 완전히 밀폐된다. 혐기성소화이기 때문에 대기중의 공기가 들어가면 O2가 공급되어 혐기성소화가 되지 않는다. 그러므로, 산소가 없는 공기만이 혐기성소화조(60)로 공급된다. 즉, 산소(O2)가 존재하지 않고 주로 CH4가스만 존재하는 공기가 공급된다.As shown, the primary cooling water of 30 ℃ to 1: 1 mixed with the waste water coming in 100 ℃ to make the first cooled waste water of about 60 ℃ to supply to the anaerobic digestion tank (60). Anaerobic digestion tank 60 is composed of the first, second, third, fourth chamber (61, 62, 63, 64) is completely sealed respectively. As it is anaerobic digestion, O 2 is supplied when air in the air enters, so it is not anaerobic digestion. Therefore, only air without oxygen is supplied to the anaerobic digestion tank 60. That is, air in which oxygen (O 2 ) does not exist and mainly contains only CH 4 gas is supplied.
혐기성소화조(60)에는 메탄균 및 질산균 등과 같은 혐기성미생물이 서식하므로, 1차냉각된 폐수와 혐기성미생물이 충분히 접촉할 수 있도록 교반한다. 본 실시예에서는 교반방식을 수중교반과 폭기를 동시에 할 수 있는 수중교반기(65)를 채택했으며 폭기는 혐기성소화조(60)의 수면 위에서 흡입할 수 있도록 한다.In the anaerobic digestion tank 60, anaerobic microorganisms such as methane bacteria and nitrate bacteria are inhabited, so that the first cooled wastewater and anaerobic microorganisms are sufficiently in contact with each other. In the present embodiment, the agitation method is an underwater stirrer 65 that can simultaneously carry out agitation and aeration, and the aeration allows the aerobic digestion tank 60 to suck on the water surface.
혐기성소화조(60)에서 메탄균에 의해 유기물이 분해되면 유기물량의 약 8∼10배의 CH4가스가 생성된다. CH4가스는 유기물질의 약 8∼10배로써 혐기성소화조(60) 상부에 설치된 포집파이프(66)를 통하여 포집조(68)에 포집된다. 포집된 CH4가스는 축산 농가에서 연료로 사용할 수 있다.When the organic matter is decomposed by methane in the anaerobic digestion tank 60, about 4 to 10 times the amount of CH 4 gas is generated. The CH 4 gas is collected in the collecting tank 68 through the collecting pipe 66 installed on the anaerobic digestion tank 60 at about 8 to 10 times the organic material. The collected CH 4 gas can be used as fuel in livestock farms.
유기성 폐수가 혐기성 미생물에 접촉하면 폐수중의 유기물은 다음과 같이 환원 분해되어 미생물이 증식한다.When organic wastewater comes into contact with anaerobic microorganisms, the organic matter in the wastewater is reduced and degraded as follows to grow microorganisms.
ⓛ 유기물의 환원 분해 : CnHaOb+ H2O →CH4+ CO2 Reductive decomposition of organics: C n H a O b + H 2 O → CH 4 + CO 2
② 세포질의 합성 : CnHaOb+ NH3+ H2O →C5H9NO3+ CO2+ CH4 ② Synthesis of cytoplasm: C n H a O b + NH 3 + H 2 O → C 5 H 9 NO 3 + CO 2 + CH 4
③ 세포물질의 분해 : C5H9NO3+ H2O → CH4+ CO2+ NH3 ③ Degradation of cellular material: C 5 H 9 NO 3 + H 2 O → CH 4 + CO 2 + NH 3
※ 가스 발생량 추정 공식※ Gas generation amount estimation formula
CnHaOb+ (n - a/4 - b/2)H2O →(n/2 - a/8 + b/4)CO2+ (n/2 + a/8 - b/4)CH4 C n H a O b + (n-a / 4-b / 2) H 2 O → (n / 2-a / 8 + b / 4) CO 2 + (n / 2 + a / 8-b / 4 ) CH 4
제 4 실(64)의 1차냉각된 폐수는 고농도 유기물질이 어느 정도 분해되고 미분해된 유기물은 용존상태로 존재하기 때문에, 펌프를 이용하여 강제로 원심회전농축분리기로 공급한다.The first cooled wastewater of the fourth chamber 64 is forcibly supplied to the centrifugal rotary centrifuge by using a pump since the high concentration of organic matter is decomposed to some extent and the undecomposed organic matter is in a dissolved state.
원심회전농축분리기(80)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 용해성 상기 1차냉각된 폐수와 하부에 모아진 메탄균을 함유한 슬러지를 분리하여 슬러지는 혐기성소화조(60)의 제 1 실(61)로 보내고, 상부의 용해성 1차냉각된 폐수는 2차냉각되어 약 30℃된 후, 반응조로 공급되어 활성화된다.As shown in FIG. 6, the centrifugal rotary concentrator 80 separates the first chamber 61 of the anaerobic digestion tank 60 from which the sludge containing methane bacteria collected at the lower part of the soluble first cooled wastewater and sludge is sludged. ) And the soluble primary cooled wastewater at the top is secondary cooled to about 30 [deg.] C. and then fed to the reactor and activated.
종래의 폭기공정과 침전공정은 생물학적 처리 방법으로 표준 활성오니법과 그 변법을 이용한다. 그리고, 미생물 접촉법, 생물여과법 등을 이용하나 이는 폭기조에서 미생물과 유기물을 접촉시키고 공기(산소)를 공급시켜주어 호기성 미생물에 의해서 유기물을 분해하는 방식이다. 이는 폐수가 폭기조에 유입되어 미생물과 접촉하고 침전지에서 처리수와 미생물이 침전 분리되어 처리수는 방류하게 되어 있다. 그러므로 유입에서 방류까지의 처리시간(체류시간)내에 유기물이 제거되지 않으면 방류수질에 직접적인 영향을 미친다.Conventional aeration and precipitation processes utilize standard activated sludge processes and their variations as biological treatment methods. In addition, microbial contact method and biofiltration method are used, but this is a method of contacting microorganisms and organic matter in an aeration tank and supplying air (oxygen) to decompose organic matter by aerobic microorganisms. The waste water flows into the aeration tank and contacts the microorganisms, and the treated water and microorganisms are separated from the sedimentation basin to discharge the treated water. Therefore, if organic matter is not removed within the treatment time (retention time) from inflow to discharge, the discharge water quality is directly affected.
특히 폭기조에서 미생물의 량이 침전지와 연결되어 적정 한계내에서 유지 관리되어야 하기 때문에 미생물의 량이 고농도이면 침전지에서 침강 분리가 잘 않되며 수질을 악화시킨다. 또한 폭기조에서 사용되는 미생물은 호기성 미생물로서 유입 유기물 농도의 적정 범위(2,000∼4,000㎎/ℓ) 안에서 처리가 되고 폭기조 수온에 절대적인 영향을 받는다. 그래서 종래에는 BOD부하를 맞추기 위해서 희석조에서 청정수를 몇 배에서 수십 배로 희석하여 폭기조에 공급하게 되고 희석수의 온도에 영향을 받기 때문에 겨울철에는 미생물 처리에 대단히 어렵다.In particular, because the amount of microorganisms in the aeration tank is connected to the sedimentation basin and maintained within an appropriate limit, sedimentation and sedimentation in the sedimentation basin are poor and water quality deteriorates at high concentrations. In addition, the microorganisms used in the aeration tank are aerobic microorganisms, which are treated within an appropriate range (2,000 to 4,000 mg / l) of the influent organic matter concentration and are absolutely affected by the aeration tank water temperature. Therefore, in order to meet the BOD load, in the dilution tank, clean water is diluted several times to several tens of times and supplied to the aeration tank, and it is very difficult to treat microorganisms in winter because it is affected by the temperature of the dilution water.
본 실시예에 따른 활성화공정에 사용되는 미생물은 호기성 미생물로서 고농도에서도 적응이 잘되는 바셀리우스균의 비율이 높은 미생물을 우선적으로 배양하여 사용함으로 BOD부하의 범위를 높여주고 특히 반응조에서 미생물의 농도(8,000∼12,000㎎/ℓ)를 높여 사용하기 때문에 고농도 유기물을 단시간내에 처리가 가능하다.The microorganisms used in the activation process according to the present embodiment are aerobic microorganisms, which preferentially cultivate microorganisms having a high proportion of V. erythrocytes that are well adapted even at high concentrations, thereby increasing the range of BOD load and in particular, the concentration of microorganisms in the reactor (8,000). -12,000 mg / l) is used to increase the concentration of organic materials in a short time.
또한, 본 실시예에 따른 액중막세트를 이용한 분리공정은 침전지가 없으므로 침강분리의 한계점에서 벗어난다.In addition, the separation process using the submerged membrane set according to the present embodiment is out of the limit of sedimentation separation because there is no sedimentation basin.
상기 액중막세트의 막은 콜로이드나 고분자 물질을 제거하는 고분자계의 초정밀막으로 분자량 단위로 표시된다. 상기 막이 여과할 수 있는 물질들을 현탁물질은 물론 Viruses, Infeetious, Hepatitis, 알부민단백질, 젤라틴 및 담배연기 등으로, 막의 구멍 크기가 0.001㎛∼0.1㎛ 정도이다. 참고로, 효모세포는 약 10㎛, 박테리아는 약 0.5∼20㎛, 적혈구는 약 5∼10㎛ , 꽃가루는 약 30∼120㎛정도의 입경을 갖는다.The membrane of the submerged membrane set is a high-precision membrane of a polymer type that removes colloids or polymer materials and is expressed in molecular weight units. Substances that can be filtered by the membrane include suspensions as well as viruses, infeetious, hepatitis, albumin proteins, gelatin and tobacco smoke, and the pore size of the membrane is about 0.001 μm to 0.1 μm. For reference, yeast cells have a particle size of about 10㎛, bacteria about 0.5-20㎛, erythrocytes about 5-10㎛, pollen about 30-120㎛.
이러한 물질들을 분리하기 위해서 본 실시예에서는 평막형을 채택한다. 또한, 십자류 여과방식(Cross-flow)을 채택하고 막의 단면구조는 비대칭형으로 구성하여 막힘을 방지한다. 다른막보다 막히지 않은 이유는 막의 구멍 크기가 0.001∼0.1㎛이므로 상기 나열한 입자들은 10배∼100배 정도 크기 때문에 막힘을 생각할 수 없다. 단, 스케링에 의해 막표면층을 간섭할 수 있으나 Cross-Flow방식을 택하므로 입자들에 의해 세척 역할을 하며 용액이 통과된다.In order to separate such materials, the present embodiment adopts a flat membrane type. In addition, cross-flow is adopted and the cross-sectional structure of the membrane is asymmetric to prevent clogging. The reason why it is not blocked than other membranes is that the pore size of the membrane is 0.001 to 0.1 mu m, so the clogging is not considered because the particles listed above are about 10 to 100 times larger. However, it can interfere with the film surface layer by the scaling, but it uses the cross-flow method, so it plays a role of washing by the particles and the solution passes.
그러므로 미생물은 물론 세균까지도 통과 못하는 울트라 필름막을 사용하게 되므로 어떠한 입자상 물질이나 미생물 및 폐수중에 용존해 있는 유기물도 입자의 상태로 존재하기 때문에 막을 통과 할 수가 없다. 단, 막을 통과할 수 있는 것은 순수한 H2O와 미량의 이온화 된 용존물질만이 통과하는 특징이 있기 때문에 미생물과 미처리된 유기물 등은 전량 활성화공정으로 공급되어 다시 미생물과 유기물이 접촉 산화 분해된다. 종래 처리방식은 유입에서 침전지 방류의 1회성 이지만 본 처리공법은 유기물이 미생물과 접촉하여 완전 산화분해 될 때까지 선별적으로 활성화공정과 액중막세트를 수회에서 수십차례 계속 반송된다는 특징을 갖고 있다.Therefore, the use of ultra-film film that can not pass microorganisms as well as bacteria, so any particulate matter or microorganisms and organic matter dissolved in the waste water can not pass through the membrane because they exist in the form of particles. However, since only the pure H 2 O and a small amount of ionized dissolved substances pass through the membrane, microorganisms and untreated organics are supplied through the whole amount activation process, and the microorganisms and organics are catalytically oxidatively decomposed. The conventional treatment method is a one-time discharge of the sedimentation basin at the inflow, but this treatment method is characterized in that the activation process and the membrane set are continuously conveyed several times several times until the organic matter is completely oxidatively decomposed in contact with microorganisms.
유기성 폐수가 호기성 미생물과 접촉하면 폐수중의 유기물은 다음과 같이 산화 분해된다.When organic wastewater comes into contact with aerobic microorganisms, organic matter in the wastewater is oxidatively decomposed as follows.
① 유기물의 산화① Oxidation of Organics
CxHyOz+ (x + y/4 - z/2)O2→xCO2+ (y/2)H2O -HC x H y O z + (x + y / 4-z / 2) O 2 → x CO 2 + (y / 2) H 2 O- H
② 세포질의 합성② synthesis of cytoplasm
nCxHyOz+ nNH3+ n(x + y/4 - z/2 - 5)O2 nC x H y O z + nNH 3 + n (x + y / 4-z / 2-5) O 2
→(C5H7NO2)n+ n(x - 5)CO2+ n/2(y-4)H2O -H→ (C 5 H 7 NO 2 ) n + n (x-5) CO 2 + n / 2 (y-4) H 2 O- H
③ 세포물질의 분해③ decomposition of cellular material
(C5H7NO2)n+ 5nO2→ 5NCO2+ 2nH2O + nNH3-H(C 5 H 7 NO 2 ) n + 5nO 2 → 5NCO 2 + 2nH 2 O + nNH 3- H
활성화공정에서 액중막세트에 의해 유기물이 분해된 상기 폐수를 펌프로 주입하므로 처리된 물은 막을 통과하여 청정한 정화수로 된다. 미생물과 미처리된 유기성폐수는 펌프의 압력에 의해 활성화공정으로 재공급된다. 이때, 산화되지 않은 미생물을 미생물활성화공정으로 재공급하는 관로상에 본 출원인이 등록권리자인 실용신안등록번호 제 93900호의 이젝트를 부착하여 생물과 유기물이 산화 분해하는데 필요한 산소(O2)를 공급할 수 있다. 그러므로 종래의 폭기조에서 블로워(BLOWER)를 이용하여 공기를 공급하는 것에 비하여 에너지 절약 및 소음공해를 줄일 수 있다.In the activation process, the wastewater from which the organic matter is decomposed by the submerged membrane set is injected into the pump, so that the treated water passes through the membrane to become clean purified water. Microorganisms and untreated organic wastewater are resupplied to the activation process by the pressure of the pump. At this time, by applying the ejector of Utility Model Registration No. 93900, which is the applicant's right holder, on the pipeline for re-supplying unoxidized microorganisms through a microbial activation process, oxygen (O 2 ) necessary for oxidative decomposition of living organisms and organic matter can be supplied. have. Therefore, energy saving and noise pollution can be reduced compared to supplying air using a blower in a conventional aeration tank.
본 실시예에 따른 축산분뇨 정화장치은 축산시 발생되는 폐수를 정화시키는 방법으로도 사용될 수 있다.Livestock manure purification apparatus according to this embodiment can also be used as a method for purifying the wastewater generated during livestock raising.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 축산분뇨 정화장치는 축산분뇨가 섞인 폐수를 고농도 미생물을 이용하여 단시간에 유기물을 제거하고 미처리된 유기물입자와 미생물을 액중막세트를 이용하여 회수하여, 다시 미생물과 접촉시키므로 폐수에 함유된 분뇨중의 유기물을 완전하게 제거할 수 있다. 그러므로, 축사에서 발생되는 폐수로 인하여 환경이 오염되는 문제점을 완전히 해소할 수 있다.As described in detail above, the livestock manure purifying apparatus according to the present invention is to remove the organic matter in a short time by using a high concentration of microorganisms in the wastewater mixed with livestock manure, and to recover the untreated organic particles and microorganisms using a liquid film set, Contact with microorganisms can completely remove organic matter in the manure contained in the wastewater. Therefore, it is possible to completely solve the problem that the environment is polluted by the waste water generated in the barn.
또한, 축산분뇨가 섞인 폐수를 동시에 스크린 및 탈수한 후, 고주파를 이용하여 단시간에 가열하므로 정화공정의 시간이 대단히 단축된다.In addition, the screening and dehydration of wastewater mixed with livestock manure at the same time, and then heated in a short time using a high frequency, the time of the purification process is greatly shortened.
이상에서는, 본 고안의 일 실시예에 따라 본 고안을 설명하였지만, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 고안에 속함은 당연하다.In the above, the present invention has been described in accordance with one embodiment of the present invention, but those skilled in the art to which the present invention belongs without modification and modification within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. Of course.
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|---|---|---|---|---|
| KR100432321B1 (en) * | 2002-08-13 | 2004-05-20 | 엔바이로텍 주식회사 | Method for advanced wastewater treatment without excess sludge using sludge disintegration |
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