KR200287722Y1 - 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치는 폐지솜이 투입되는 발효조(3), 이송수단(4a)에 의하여 전후 왕복 운동하는 발효 교반기(4), 발효조(3)내부의 내용물을 섞을 수 있도록 상기 발효 교반기(4)에 설치되며 이송수단(5a)에 의하여 발효 교반기(4)상에서 좌/우 왕복 운동하는 투인 스크류(5), 상기 발효 교반기(4)에 설치되는 축산폐수 분사노즐(8), 축산폐수 저류조(6), 축산폐수 저류조(6)로부터 상기 축산폐수 분사노즐(8)로 축산폐수를 공급하는 펌프(7), 발효조(3)저부에 설치된 공기공급관(12), 상기 공기공급관(12)과 연결된 송풍기(9), 발효조(3)내부의 온도를 측정하는 온도센서(11) 및 상기 온도센서(11)로부터 출력되는 신호를 기준으로 하여 송풍기(9)의 동작을 제어하는 제어부(10)로 구성되는 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치를 제공함으로써, 폐지솜 및 축산폐수를 유용하게 재활용할 수 있도록 한 것이다.

Description

폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치{Manufacturing apparatus for compost}

본 고안은 도시 일반 폐기물중 폐지류를 분리 수거하여 폐지솜화하고 이것을 축산분뇨에 첨가하여 퇴비화 하는 것에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발효조 내부에 폐지솜과 축산폐수를 넣고 발효 교반기 및 투인 스크류를 사용하여 혼합하면서, 온도센서로 검출된 발효조 내부의 온도를 기준으로 하여 송풍기의 동작을 제어하여 발효조 내부의 공기공급량 및 공급시간을 조절함으로써, 축산폐수와 폐지솜의 재활용이 가능하도록 하는 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치에 관한 것이다.

도시일반 생활 쓰레기 중 폐지류(잡종지류)는 그 발생비율이 일반쓰레기의 30%이상으로 매우 높기 때문에 취득이 용이하나, 종래에는 상기 폐지가 일반 생활 쓰레기에 혼합되어 매립장에서 매립되어 왔으며, 이로 인하여 매립장의 부지가 잠식되고, 폐지가 썩어서 침출수가 발생하므로 이에 따른 처리가 문제화 되고있을 뿐 아니라, 귀중한 자원이 소멸되었다.

그리고, 현재 대부분의 축산 농가에서 발생하는 축산분뇨는 이의 처리에 따른 경제적, 기술적 문제로 그 처리 대책이 절실히 요구되고 있는 실정에 있으며, 상기한 축산폐수의 처리방법 중 일예로써 축산분뇨를 퇴비화하는 방법이 있으며, 이는 상기 축산분뇨 폐수가 80~82%의 높은 수분함량과 높은 질소함량을 갖기 때문에 톱밥이나 왕겨, 폐목재등의 수분조절물질겸 C/N비 조절용 물질을 5~6㎝로 파쇄하여 투입하고 있다.

그러나, 상기한 수분조절제는 자기 무게의 1배 정도밖에 수분을 흡수하지 못하므로 축산폐수를 퇴비화하기 위해서는 많은 량의 투입이 요구되고 있으나, 상기 톱밥은 1㎏당 150원으로 축산농가에서 구입하는데 경제적 부담이 클 뿐만 아니라, 리그닌(Lignin) 때문에 발효기간이 늦다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 발효조 내부에 폐지솜과 축산폐수를 넣고 발효 교반기 및 투인 스크류를 사용하여 혼합하면서, 온도센서로 검출된 발효조 내부의 온도를 기준으로 하여 송풍기의 동작을 제어하여 발효조 내부의 공기공급량 및 공급시간을 조절함으로써, 축산폐수와 폐지솜의 재활용이 가능하도록 함과 아울러, 축산폐수와 폐지솜이 자동으로 퇴비화 되도록 하는 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 고안에 따른 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 방법 및 장치의 흐름도

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*

1 : 폐지솜저장조 2 : 스크류 콘베어

3 : 발효조 4 : 발효 교반기

5 : 투인 스크류 6 : 축산폐수 저류조

7 : 펌프 8 : 축산폐수 분사 노즐

9 : 송풍기 10 : 제어부

11 : 온도센서 12 : 공기공급관

13 : 침출수 저류조

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 실시예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.

도 1은 본 고안에 따른 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치를 나타내는 흐름도로이다.

본 고안에 따른 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치는 폐지솜이 투입되는 발효조(3), 이송수단(4a)에 의하여 전후 왕복 운동하는 발효 교반기(4), 발효조(3)내부의 내용물을 섞을 수 있도록 상기 발효 교반기(4)에 설치되며 이송수단(5a)에 의하여 발효 교반기(4)상에서 좌/우 왕복 운동하는 투인 스크류(5), 상기 발효 교반기(4)에 설치되는 축산폐수 분사노즐(8), 축산폐수 저류조(6), 축산폐수 저류조(6)로부터 상기 축산폐수 분사노즐(8)로 축산폐수를 공급하는 펌프(7), 발효조(3)저부에 설치된 공기공급관(12), 상기 공기공급관(12)과 연결된 송풍기(9), 발효조(3)내부의 온도를 측정하는 온도센서(11) 및 상기 온도센서(11)로부터 출력되는 신호를 기준으로 하여 송풍기(9)의 동작을 제어하는 제어부(10)로 구성된다.

한편, 상기한 본 고안에서 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치에는 배출 스크류(1a)가 내부에 설치된 폐지솜저장조(1)와, 상기 폐지솜저장조(1)의 하부와 발효조(3)를 연결하는 스크류 콘베어(2)가 더 구비되어 폐지솜은 배출 스크류(1a)및 스크류 콘베어(2)에 의하여 발효조(3)내부로 투입된다.

그리고, 상기 제어부(10)는 발효조(3)내부의 혐기성화 방지를 위하여 퇴비내의 산소 농도가 10%이상으로 유지되고, PH는 5.5~8.5범위에 있도록 송풍기(9)의 동작을 제어하여 공기 공급량을 조절한다.

상기한 구성에서 발효 교반기(4)와 투인 스크류(5)를 좌/우 이동시키기 위한 이송수단(4a)(5a)의 구조는 해당업자에게는 자명한 것으로 그 상세한 설명은 생략하며, 상기 투인 스크류(5)를 구동하는 구동장치(미도시) 역시 해당업자에게는 자명한 것이므로 상세한 설명을 생략한다.

도면중 미설명부호 13은 발효조 침출수 저류조를 나타낸다.

한편, 상기한 바와 같은 본 고안에서 폐지솜은 축산폐수의 높은 수분 및 질소함량을 낮추기 위하여 투입되는 것으로, 그 원소식은 C₁₁H₂₄O₅N으로 C:4.5%, H:8.2%, O:40.5% N:0.1%, S:0.01% 등으로 구성되며 발열량은 5,700kcal/kg이다. 그리고 폐지솜의 섬유장은 11~81.4㎛로 무게비에 따른 체적은 1:8.26배이다.

그리고 폐지솜은 자기 무게장 5배의 축산 폐수를 흡수 할 수 있으므로, 축산폐수 발생량을 기준으로 하여 폐수 1.0㎥당 폐지솜을 120㎏의 비율로 투입하며, 이때 함수율은 60%가 된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 실시예를 하기에서 살펴본다.

폐지솜 저장조(1)에 저장된 폐지솜은 비중이 가벼워 배출이 원활치 않으므로 배출 스크류(1a)를 가동시켜 스크류 콘베어(2)내부로 배출이 되도록하고, 이와 같이 스크류 콘베어(2)내부로 투입된 폐지솜은 스크류 콘베어(2)의 동작으로 발효조(3)내부로 투입된다.

이때, 투입 폐지솜량은 자기 무게당 5배의 축산 폐수를 흡수하므로, 축산폐수 발생량을 기준으로 하여 폐수 1.0㎥당 폐지솜을 120㎏의 비율로 투입한다.

이와 같이 발효조(3)에 폐지솜을 가득 채워 넣은 후, 이를 골고루 펴기 위해서 발효 교반기(4) 및 투인 스크류(5)를 전/후, 좌/ 우, 지그재그식으로 운전하여 발효 교반기(4) 하부에 부착된 투인 스크류(5)가 작동하여 폐지솜을 평탄하게 고르도록 한다.

이와 같이 발효 교반기(4)및 투인 스크류(5)의 동작으로 발효조(3)내부의 폐지솜이 골고루 평탄하게 된 후에는 축산폐수 저류조(6)와 축산폐수 분사 노즐(8)을 연결하는 펌프(7)를 구동하여 축산폐수를 폐지솜에 투입한다.

그리고, 폐지솜과 축산폐수의 혼합을 위해서 발효 교반기(4) 및 투인 스크류(5)를 전/후진 및 좌/우 이동시켜 발효조(3)내부를 지그재그식으로 운전하여 폐지솜과 축산폐수를 골고루 혼합 교반한다.

한편, 발효조(3) 하부에 발생되는 침출수는 침출수 저류조(13)에 저류시켰다가 발효조(3)가 고온일 때 발효조(3)내부로 다시 살포한다.

그리고, 상기한 송풍기(9)는 온도센서(11)(발효조 퇴비더미 속에 설치)로부터 측정된 온도를 기준으로 하여 상기 제어부(10)에 의하여 그 동작이 제어된다.

내용물의 투입이 완료된 발효조(3)에서 초기 단계는 중온성 미생물에 의해 가용성 유기물이 산해 분해되고 이것에 의하여 열이 발생되어 퇴비 더미 속의 온도는 4일 경과후에는 여름철에는 40℃ 겨울철은 32℃정도로 오르기 시작하여 5일이상 유지한다. 그리고 수분은 여름철은 60%, 겨울철은 58% 정도가 된다.

그리고 초기 단계에서 유기물이 분해될 때 충분한 공기공급이 이루어지지 않으면 퇴비내에 혐기성 상태가 유발되며 이때 산생성 유기물의 작용으로 PH가 낮아지기도 한다. 그러나 이것은 수일내로 중성인 PH7,8로 돌아오는 것이 일반적이다.

초기 단계의 유기물 분해로 퇴비 더미에 열이 축적되고 온도가 상승하면 고온성 미생물의 활동이 증가된다. 이때 퇴비더미내의 온도는 10~12일 경과후 여름철에는 80℃, 겨울철은 60℃ 정도로 유지하다가 서서히 감소하여 발효 30일 경과후 약 30~35℃를 유지한다.

퇴비더미의 뒤집기는 왕복교반을 1일 3회정도로 퇴비의 국소적인 혐기성화 방지와 산소, 수분의 고른 혼합을 위해 실시한다.

그리고 미생물 활성에 최적온도 범위로 공기 공급량을 조절하는데, 이를 보다 상세하게 살펴보면, 혐기성화 방지를 위하여 퇴비내의 산소 농도는 10%이상으로 유지 되어야하고 PH는 5.5~8.5범위에 있도록 여름철에는 80℃, 겨울철은 60℃이상일경우에 송풍기를 가동시켜 공기 공급량을 조절한다.

고온단계 진행중 가장 주된 변화는 탄소함량의 감소이다.

탄질율을 미생물의 분해대상인 지질(유기물)의 특성으로 효과적으로 퇴비화를 진행시키기위한 가장 직접적인 중요인자이다. 축산폐수는 통상 C/N비가 10-12로 섬유질이 높은 폐지솜을 첨가하여, C/N비를 20-30으로 조절한다.

퇴비화의 완료정도, 즉 퇴비숙성도를 나타내는 뚜렷한 지표는 없지만, 온도, CO₂발생량, 탈질율, 색깔변화등으로 이용하고 있다. 본고안의 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 숙성도를 확인 할 수 있는 방법으로는 온도는 40℃이하, 부피는 약 70% 정도가 줄어든다. 그리고 색깔은 회색 또는 흑갈색, 함수율은 40%정도의 완숙 건조 퇴비를 얻을 수 있다.

그리고 완숙 퇴비 물질은 배출측(16)으로 차츰 차츰 밀려 연 2회 발효조(3) 전체 교체가 되므로 유기물의 안정화가 이루어져 완숙퇴비를 생산 할 수 있다.

도시일반 생활 쓰레기 중 폐지류(잡종지류)의 발생비율이 30%이상으로 높아 취득이 용이한 폐지류를 해리(解離)솜화하여 처리가 어려운 축산분뇨 퇴비화시 흡습재 및 팽화재로 활용시 폐자원의 유효 이용 측면에서 바람직하며, 환경적으로도 매립장 부지 잠식, 매립비용 침출수 처리비용등을 절감 할 수 있어, 재활용 개념에서 장점을 보유하고 있다.

또한, 종래 축산농가에서 그 처리가 문제시되었던 축산폐수를 퇴비화 함으로써, 축산 농가의 폐수 처리를 해결 할 수 있으며 소득 증대에 효과가 크다.

Claims (4)

1. 축산폐수를 퇴비화하기 위한 장치에 있어서,

   폐지솜이 투입되는 발효조(3),

   이송수단(4a)에 의하여 전후 왕복 운동하는 발효 교반기(4),

   발효조(3)내부의 내용물을 섞을 수 있도록 상기 발효 교반기(4)에 설치되며 이송수단(5a)에 의하여 발효 교반기(4)상에서 좌/우 왕복운동하는 투인 스크류(5),

   상기 발효 교반기(4)에 설치되는 축산폐수 분사노즐(8),

   축산폐수 저류조(6),

   축산폐수 저류조(6)로부터 상기 축산폐수 분사노즐(8)로 축산폐수를 공급하는 펌프(7),

   발효조(3)저부에 설치된 공기공급관(12),

   상기 공기공급관(12)과 연결된 송풍기(9),

   발효조(3)내부의 내용물 내부의 온도를 측정하는 온도센서(11) 및

   상기 온도센서(11)로부터 출력되는 신호를 기준으로 하여 송풍기(9)의 동작을 제어하여 폐지솜과 축산폐수가 퇴비화되도록 하는 제어부(10)로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치는 배출 스크류(1a)가 내부에 설치된 폐지솜저장조(1)와, 상기 폐지솜저장조(1)의 하부와 발효조(3)를 연결하는 스크류 콘베어(2)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부(10)는 발효조(3)내부의 혐기성화 방지를 위하여 퇴비내의 산소 농도가 10%이상으로 유지되고, PH는 5.5~8.5범위에 있도록 여름철에는 80℃, 겨울철은 60℃ 이상일경우 송풍기(9)를 구동시켜 공기 공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 폐지솜의 섬유장은 11~81.4㎛이고, 폐수 1.0㎥당 폐지솜을 120㎏의 비율로 투입하는 것을 특징으로 하는 폐지솜을 이용한 축산폐수 퇴비화 장치.