KR20040026404A - 축산폐수 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축산폐수 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 많은 양의 축산폐수를 신속히 처리할 수 있으며 축산폐수 원수를 액비화하거나, 방류수 또는 소독수로 이용할 수 있도록 정화시키는 축산폐수 처리 방법에 관한 것이다.

이 같은 본 발명은 축사로부터 배출되는 원수를 저장하는 공정; 상기 원수를 고형물과 액상폐수로 고속탈수에 의하여 분리하는 고액 분리공정; 상기 고액 분리공정에 의해 분리된 액상폐수를 저장하는 공정; 상기 저장된 액상폐수에 산화제를 투입하여 산화시키면서 미세한 입자로 고속분해 하는 공정; 상기 산화와 고속분해공정을 거친 처리수에 교반을 통해 산소를 투입하여 생물학적 반응을 일으키는 산화처리 공정; 상기 산화처리 공정을 거친 처리수에 응집제를 주입하여 슬러지로 응집시키는 공정; 상기 응집공정에서 발생한 슬러지를 분리하는 공정; 상기 슬러지가 분리된 처리수를 침전시키는 공정; 상기 침전 후 처리수를 분류하기 위해 저장하는 공정; 상기 저장된 처리수가 액화비료로 사용되어지는 공정; 또는 상기 분류저장 공정 후 중산소 접촉하여 살균, 소독된 후 방류되거나 소독, 청소용으로 사용되어지는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

축산폐수 처리방법{METHOD FOR TREATING WASTE WATER FROM ANIMAL HUSBANDRY}

본 발명은 축산폐수 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 많은 양의 축산폐수를 신속히 처리할 수 있으며 축산폐수 원수를 액비화하거나, 방류수 또는 소독수로 이용할 수 있도록 정화시키는 축산폐수 처리 방법에 관한 것이다.

급격한 경제발전 과정에서 환경보전에 대한 인식이 부족하였으며, 국민소득이 증가함에 따라 쾌적한 환경에 대한 욕구는 날이 갈수록 증가되고 있고 또한 생활방식의 변화로 축산물의 수요가 증가되고 수입이 자유화됨에 따라 축산농가는 규모가 대형화되고 가축 사육두수도 매년 증가되고 있으며 이에 따라 축산폐수 또한 매년 증가되고 있는 추세이다.

축산폐수는 배출량 측면에서는 하수 또는 산업폐수에 비하여 적으나 오염도 즉, 오염 부하량 측면에서는 결코 간과할 수 없는 실정이다. 특히, 가축의 사육은 농촌지역에서 이루어지고 있는 관계로 농업용수 및 주변의 상수원뿐만 아니라 지하수를 오염시킬 수 있으며, 악취와 해충 등으로 인한 인근 주민의 민원대상이 되고 있다.

축산폐수의 처리는 폐수 중에 현탁 또는 용해되어 있는 오탁물질을 제거하는 조작이며, 폐수가 처리되지 않은 상태로 하천이나 호소 또는 바다 등의 수역으로 방류되면, 부패에 의한 산소의 감소, 수서 생물의 폐사, 부식성 찌꺼기의 퇴적 및 조류의 이상증식 등을 초래하여 수질이 오염되게 된다.

일반적으로 축산폐수는 고농도 유기성 폐수이면서 악취성분과 영양염류의 농도가 높을 뿐만 아니라 축사의 형태 및 분뇨의 분리 유무에 따라 BOD 농도가 5,000ppm에서 20,000ppm까지 큰 차를 보이는 등의 이유로 인하여 적정 처리가 어렵고, 설사 가능하다고 하더라도 적정 처리를 위해서는 생산성 대비 투자비가 과다한 특징을 가지고 있다.

또한 각 축산 농가에 설치된 폐수처리시설은 비전문가에 의해 운영되는 것이 현실로 정밀한 조절을 필요로 하는 설비는 유지관리가 어렵고, 약품 및 전력비 등 유지관리 비용이 과다하면 경제적인 이유로 적절히 운영되지 못하는 문제점도 있다.

본 고안의 목적은 상기에서와 같은 종래의 결점을 해소하기 위해 창출한 것으로 축산 농가에서 발생하는 방대한 양의 축산폐수를 신속하게 처리할 수 있도록 하고, 적은 비용으로 처리가 가능하며, 축산폐수 원수를 액비화하거나 방류수 또는 소독수로 사용할 수 있도록 하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축산폐수 처리방법은, 축산폐수 원수를 저장하는 공정; 고형물과 액상폐수로 분리하는 고액분리 공정; 고액분리 공정을 거친 액상폐수를 저장하는 공정; 저장된 액상폐수를 유입시켜 폐수에 포함된 유기물을 산화함과 동시에 고속분해하는 공정; 미세한 입자로 분해된 유기물을 포함하고 있는 처리수를 산화처리하는 공정; 응집제를 투입하여 가라앉지 않는 입자를 응집시키는 공정; 응집공정에서 발생한 슬러지를 분리하는 공정; 슬러지 분리후의 처리수를 침전조에 채워 분리되지 않은 작은 슬러지를 침전시키는 공정; 침전공정을 거친 처리수를 분류하기 위해 저장하는 공정; 저장된 처리수를 액화비료로 사용하는 공정; 저장된 처리수를 중산소 접촉시킨 후 방류 또는 소독, 청소용으로 사용할 수 있도록 하는 공정으로 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 공정도,

도 2는 본 발명에 따른 고속분해기의 개략 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 원수 저장탱크 20 : 고속탈수기

30 : 액상폐수 저장탱크 40 : 고속분해기

41 : 원수 공급부 42 : 에어 공급부

43 : 유기물 분해부 50 : 산화 반응조

51 : (산화)교반기 60 : 응집 반응조

61 : (응집)교반기 70 : 침전조

80 : 분류 저장탱크 90 : 중산소접촉조

P : 원수 A : 공기

축산폐수 처리는 축산폐수 중에 포함된 오염물질의 제거를 목적으로 하며 그 처리방식에 따라 1차 처리, 2차 처리, 3차 처리로 분류된다.

1차 처리는 축산폐수 중에 부유하는 물질이나 침강성 물질을 물리적으로 제거하는 방법으로 중력침강, 부상분리 등의 시설이 이용되며 대개 축산폐수 처리장에서 최초침전지까지의 공정이 이에 해당한다.

2차 처리는 축산폐수 중에 용존되어 있는 유기물 및 1차 처리에서 처리되지 않은 유기성 고형물의 제거를 목적으로 생물학적 처리방식이 주로 이용되며, 방식에 따라 처리효율에 차이가 있지만 대개 60% 이상의 제거율을 나타낸다.

3차 처리는 물리, 화학, 생물학적 처리방식을 조합하여 2차 처리에서 제거되지 않은 유기물이외에 질소, 인과 같은 영양물질을 제거하는 고도의 처리과정이다.

이하 첨부된 도면을 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고속분해기의 개략 단면도이다.

도 1에 도시된 본 발명은 축사로부터 배출되는 원수를 저장하는 공정; 상기 원수를 고형물과 액상폐수로 고속탈수에 의하여 분리하는 고액 분리공정; 상기 고액 분리공정에 의해 분리된 액상폐수를 저장하는 공정; 상기 저장된 액상폐수에 산화제를 투입하여 산화시키면서 미세한 입자로 고속분해 하는 공정; 상기 산화와 고속분해공정을 거친 처리수에 교반을 통해 산소를 투입하여 생물학적 반응을 일으키는 산화처리 공정; 상기 산화처리 공정을 거친 처리수에 응집제를 주입하여 슬러지로 응집시키는 공정; 상기 응집공정에서 발생한 슬러지를 분리하는 공정; 상기 슬러지가 분리된 처리수를 침전시키는 공정; 상기 침전 후 처리수를 저장하는 공정; 상기 저장된 처리수가 액화비료로 사용되어지는 공정; 또는 상기 분류저장 공정 후 중산소에 접촉하여 살균, 소독된 후 방류되거나 소독, 청소용으로 사용되어지는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리방법에 관한 것이다.

원수를 저장하는 공정은 축사에서 배출되는 축산폐수 원수를 원수 저장탱크(10)에 저장하는 공정으로 이 공정에서는 필터를 이용하여 일정 크기 이상의 부유물을 거른 후 원수를 저장할 수도 있다.

상기 저장공정을 거친 원수는 고속탈수기(20)로 이송되는데, 상기 고속탈수기(20)는 슬러지의 수분과 고형물을 회전에 의한 원심력의 작용에 의하여 분리하며, 이는 밀도의 차를 이용하여 정지 상태에서는 비중이 큰 물질이 바깥쪽으로 밀려나고 가벼운 물질은 안쪽으로 모이나, 회전시키면 비중이 큰 물질에 작용하는 원심력이 크므로 밖으로 밀려나가게 되는 원리를 기초로 한다.

원심력을 이용하는 원심고속탈수기(20)는 운전조작이 비교적 용이하고, 약품사용량과 세척수량이 적으며, 취기대책이 용이하다. 따라서 비전문가가 사용하기에 적합하다는 이점이 있다.

이러한 고속의 탈수작용에 의한 고액분리 공정으로 분리된 고형물과 액상폐수는 각각의 공정으로 이송된다.

즉, 고액분리 공정에 의해 분리된 고형물은 퇴비화가 되고 액상폐수는 액상폐수 저장탱크(30)로 이송된다.

상기 액상폐수는 잠시 액상폐수 저장탱크(30)로 이송되어 저장되어 있다가 유기물 고속분해기(40)로 다시 이송되는 데, 유기물 고속분해기(40)에서의 고속분해공정에서는 후에 상술할 반응공정에서의 신속한 처리를 위하여 액상폐수에 포함되어 있는 유기물을 미세한 입자로 분해하는 과정을 거친다.

상기 고속분해기(40)는 약품을 첨가한 원수를 공급하는 원수 공급부(41)와, 공기를 공급하는 에어 공급부(42)와, 유기물의 분해를 담당하는 유기물 분해부(43)로 이루어져 있다.

유기물 분해부(43)는 에어 공급부(42)로부터 유입되는 공기에 의한 공기압에 의해 액상폐수가 세차례에 걸쳐 유기물 분해부(43) 내의 벽에 충돌함으로서 액상폐수에 내포된 유기물이 점차적으로 분해되도록 구성되어 있다.

또한 고속분해기(40) 안으로 원수를 유입하기 전 원수 속에는 약품을 첨가하는데, 상기 약품은 산화제인 과망산칼륨, 중크롬산칼륨 등의 수용액이며 이러한 산화제를 투입함으로서 액상폐수 속에 내포되어 있는 유기물을 산화시켜 분해부(43)에서의 물리적 분해를 돕는다.

상기 고속분해 공정에서 액상폐수에 포함된 유기물을 미세한 입자로 분해하는 공정을 거친 후의 처리수는 산화 반응조(50)로 이송된다.

상기 산화 반응조(50)는 폭기조로서 교반기(51)를 갖추고 있어 교반에 의하여 처리수를 균일한 상으로 만들어 반응속도를 빠르게 할 뿐만 아니라 처리수와 공기를 충분히 접촉시킴으로서 산화작용과 호기성 세균에 의한 소화작용을 촉진하게 된다.

호기성 세균에 의한 소화작용은 산소공급조건하에서 유기성 처리수 내의 유기물을 기질로 하여 미생물을 증식시킴으로써, 미생물의 호흡 및 합성과정을 통해 처리수 내의 유기물질을 제거하며 처리수 내에 존재하는 암모니아성 질소가 미생물의 작용으로 아질산성 질소나 질산성 질소로 변화되는 질산화 과정을 포함한다.

또한 이 공정에서 미생물은 소화작용에 의해 처리수에 포함되어 있는 탄산가스, 황화수소, 메탄가스 등을 제거한다.

즉, 처리수에 폭기하여 미생물로 하여금 처리수를 정화하게 하는 공정이며, 처리수 중에 침전하기 어려운 부유물질 및 용해성 물질들을 미생물 등의 작용을 이용하여 침전하기 쉬운 슬러지로 변화시켜주는 공정이다.

산화처리 공정을 마친 처리수는 슬러지의 응집을 유도하는 응집 반응조(60)로 이송된다.

응집 반응조(60)에서는 처리수에 응집제를 투입하여 응집 반응을 일으키는데, 응집은 유기물, 세균, 조류, 색소, 콜로이드 등의 탁도를 일으키는 콜로이드 상태의 불순물을 제거하기 위해 채택되며, 이때 투입하는 응집제로는 황산알루미늄, 황상제이철, 염화제이철 등, 알루미늄이나 철 등의 화합물이 사용된다.

약품에 의하여 침전시키는 이 방법은 가만히 놓아두면 가라앉지 않는 콜로이드성 물질이나 색도 등을 제거하기 위해 응집제를 처리수에 가해서 침전시키는 방법이다.

콜로이드성 입자는 전지적 반발력(Zeta potential), 전기적 인력(Vander Waals), 중력에 의해서 전기역학적으로 평형되어 있어 침전되지 않으므로, 응집은 이러한 콜로이드성 입자의 제타(Zeta)전위를 화학약품을 첨가하여 전기적 중화에 의한 반발력을 감소시키고 입자를 충돌시켜 입자끼리 크게 뭉치게 하여 침전시키는 방법이다.

한편 응집 반응조(60)에서도 산화 반응조(50)와 동일하게 교반기(61)를 갖추고 있어 교반에 의한 처리수를 균일한 상으로 만들어 반응속도를 빠르게 한다.

상기 응집 공정에서 응집, 침전되어 발생한 슬러지는 분리 공정에 의해 별도로 분리된 후, 침전조(70)로 이송된다.

침전조(70)는 처리수 내에 들어있는 현탁 물질을 가라앉혀 분리하고 물의 흐름을 조절하며 가라앉은 침전물을 없앤다. 또한 이전 공정에서 미쳐 걸러내지 못한 미세한 협잡물 등을 침전시켜 분리시키는 기능을 한다.

침전조(70)에서 침전 공정을 거쳐 협잡물등이 분리된 처리수는 분류 저장탱크(80)로 이송되어 저장되어 진다.

상기 분류 저장탱크(80)에 저장된 처리수는 액화비료로 사용되기 위해 방출되거나, 액화비료로 사용되지 않고 중산소접촉조(90)로 이송되어 고도처리공정을 거치게 된다.

중산소접촉조(90)에서는 중산소를 이용한 산화처리 방법을 사용하므로서, 폐수를 중산소에 직접 접촉시켜 살균 및 살충효과와 폐수의 고유 색도를 분해시킨다.

중산소를 이용한 산화처리 방법은 대기중에 존재하는 산소의 분자 연결고리를 강제로 끊어 산화성 기체를 생성하는데, 처리수 내의 모든 박테리아와 세균, 바이러스는 중산소접촉조(90)에서 생성된 산화성 기체와 접하게 되면 쉽게 껍질이 떨어져 나가 사멸된다.

순수한 공기를 인입한 후 산소만을 골라 전자충돌로 발생되는 단위산소를 인위적으로 합성시킨 산화성 기체는 매우 강력한 살균력과 탈취력을 가지고 있어 처리수를 방류수나 소독수 기준까지 처리할 수 있다.

중산소접촉조(90)에서 고도처리를 거친 물을 사용하여 축사의 바닥, 각종 축사용기구 등을 세척하면 축사 바닥 등에 붙어있는 오물에서 발생되는 냄새를 말끔히 제거하고, PED(유행성 설사), PD(전염성 위장병), 구제역 및 콜레라를 예방할 수 있다.

축산 농가에서 발생하는 방대한 양의 축산폐수를 신속하게 처리할 수 있도록 하고, 운전조작이 비교적 용이하고, 약품사용량과 세척수량이 적으며, 추기 대책이 용이하므로 비전문가가 사용하기에 적합하며 또한 적은 비용으로 처리가 가능하고, 중산소를 이용하여 완전히 소독하므로 청소용으로 사용할 경우 축사 바닥 등에 붙어 있는 오물에서 발생되는 냄새의 제거와 구제역 및 콜레라 예방에 효과가 있으며 중산소 처리전의 폐수는 액비화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 축사로부터 배출되는 원수를 저장하는 공정;

   상기 원수를 고형물과 액상폐수로 회전에 의한 원심 고속탈수에 의하여 분리하는 고액 분리공정;

   상기 고액 분리공정에 의해 분리된 액상폐수를 저장하는 공정;

   상기 저장된 액상폐수에 산화제를 투입하여 산화시키면서 고속의 공기를 이용하여 원수내의 유기물을 여러차례 충돌시키는 작용에 의하여 점차 미세한 입자로 고속분해 하는 공정;

   상기 산화와 고속분해공정을 거친 처리수에 교반에 의하여 처리수를 균일한 상으로 만들어 반응속도를 빠르게 하면서 처리수와 공기를 충분히 접촉시킴으로서 산화작용과 호기성 세균에 의한 소화작용을 촉진하는 산화처리 공정;

   상기 산화처리 공정을 거친 후, 가만히 두어도 가라앉지 않는 콜로이드성 물질이나 색도 등을 제거하기 위해 응집제를 처리수에 가해서 침전시키는 공정;

   상기 응집공정에서 발생한 슬러지를 분리하는 공정;

   상기 공정들에서 미쳐 걸러내지 못한 미세한 협잡물 등을 침전시켜 분리시키는 공정;

   상기 침전공정을 거친 처리수를 분류하기 위해 저장하는 공정;

   상기 저장된 처리수가 액화비료로 사용되어지는 공정을 포함하여 이루어진 축산폐수 처리방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 침전물이 제거된 처리수를 저장하는 공정 후 중산소를 직접 접촉시켜 살균 및 살충효과와 폐수의 고유 색도를 분해시키는 고도처리과정을 거친 후 방류 또는 소독, 청소용으로 사용되도록 하는 공정을 거쳐 축산폐수를 처리하는 축산폐수 처리방법.