KR20080105648A

KR20080105648A - 축산 분뇨 처리장치 및 방법

Info

Publication number: KR20080105648A
Application number: KR1020070053487A
Authority: KR
Inventors: 황용하; 김귀봉; 이준행
Original assignee: 주식회사 지수테크
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-04
Also published as: KR100876104B1

Abstract

본 발명은 축사에서 발생되는 분뇨를 고액 분리하고, 분리된 여액에 함유되어 있는 미세 부유물질(SS: suspended solids)을 폴리머(Polymer)로 응집하여 원심탈수 후 배출되는 1차 분리수를 미생물을 이용한 생물학적 분해과정과 생물학적 탈질, 탈인 공정을 거쳐 유기물(BOD)과 영양염류(질소, 인) 등을 제거하여 연갈색의 1차 처리수를 얻고, 이에 함유되어 있는 잔류 유기물과 색도물질 등은 액티브 카본(Active carbon)과 반응시켜 난분해성 유기물과 색도유발물질을 제거하여 최종 처리수를 생산하여 방류하는 저비용 고효율의 축산 분뇨 처리장치 및 방법에 관한 것이다.

축산, 분뇨, 처리, 오염, 무색, 폭기, 부상, 데칸타, 탈수

Description

축산 분뇨 처리장치 및 방법{Device for disposing of livestock excretions and method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 축산 분뇨 처리장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 축산 분뇨 처리 방법의 공정도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 집수조 20: 고액분리기

30: 저류조 40: 탈수장치

50: 완충조 60: 제1유량조

70: 무산소조 71: 교반기

72: 스컴제거기 80: 폭기조

90: 제1침전조 91: 슬러지 수집장치

92: 슬러지 인출장치 100: 제2유량조

110: 부상조 111: 스크레퍼장치

112: 멤브레인산기관 120: 제3유량조

130: 반응조 140: 제2침전조

본 발명은 가축의 분뇨를 정화하는 처리장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축사에서 발생되는 분뇨를 고액 분리하고, 분리된 여액에 함유되어 있는 미세 부유물질(SS: suspended solids)을 폴리머(Polymer)로 응집하여 원심탈수 후 배출되는 1차 분리수를 미생물을 이용한 생물학적 분해과정과 생물학적 탈질, 탈인 공정을 거쳐 유기물(BOD)과 영양염류(질소, 인) 등을 제거하여 연갈색의 1차 처리수를 얻고, 이에 함유되어 있는 잔류 유기물과 색도물질 등은 액티브 카본(Active carbon)과 반응시켜 난분해성 유기물과 색도유발물질을 제거하여 최종 처리수를 생산하여 방류하는 저비용 고효율의 축산 분뇨 처리장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 축산분뇨 처리방법을 살펴보면, 표준활성오니 처리방법과 여러 공법을 조합한 변형된 시설들이 주를 이루고 있다.

상기 표준 활성오니 처리방법은 가장 보편적인 시설로, 축산분뇨 중 스크레퍼 분뇨에 적용하여 어느 정도 실효를 거두었으나, 유기물(BOD,SS,T-N) 등의 제거에 한계를 보여 왔고, 분뇨에 다량 함유되어 있는 영양염류(질소:N, 인:P)로 인해 폭기조의 정상적인 관리가 어려워 처리효율에 악재로 작용하여 왔다.

또한 축산분뇨 중 슬러리 분뇨의 경우는 고농도로 배출되는 관계로 전처리과 정을 거쳐야 함에도 불구하고 처리수질은 스크레퍼 분뇨처리에 비해 상대적으로 높아 축산분뇨처리 기술의 한계에 직면하고 있는 실정이다.

최근에는 각계 각층의 꾸준한 연구결과로 진일보하여 축산분뇨처리의 발전을 가져와 표준활성오니 처리의 변형된 처리방법들이 다각도로 현장에 적용되어 종전에 비해 좋은 결과를 얻고 있으나, 보완이 요구되는 부분들이 하나 둘씩 지적되기 시작하였고, 특히 유지관리비용이 많이 들고 비정상적 생물학적 처리공정으로 유기물 및 질소제거 효율이 낮아 재평가 되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 축사에서 발생되는 분뇨를 고액 분리하고, 분리된 여액에 함유되어 있는 미세 부유물질(SS)을 폴리머(Polymer)로 응집하여 원심탈수 후 배출되는 1차 분리수를 미생물을 이용한 생물학적 분해과정과 생물학적 탈질, 탈인 공정을 거쳐 유기물(BOD)과 영양염류(질소, 인) 등을 제거하여 연갈색의 1차 처리수를 얻고, 이에 함유되어 있는 잔류 유기물과 색도물질 등은 액티브 카본(Active carbon)과 반응시켜 난분해성 유기물과 색도유발물질을 제거하여 최종 처리수를 생산함으로써, 저비용 고효율로 축산농가의 가축분뇨를 효과적으로 처리하고, 특히 최대 관건인 운영관리의 원활함과 안정적인 처리수질을 얻어 민원발생의 주된 요소인 색도를 완전하게 제거하여 최종 처리수의 질적 향상을 기하고 축산농가로 하여금 안정된 생산 활 동에 전념할 수 있도록 한 축산 분뇨 처리장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 축산분뇨의 각 처리공정의 흐름을 원활히 하고 관리자 입장에서 동선 내지는 시간의 효율적 활용에 주안점을 두고 전문성을 요하지 않고 누구나 손쉽게 운영관리 할 수 있도록 하여 처리시설의 효율을 극대화시켜 종래의 기술에 비하여 뛰어난 축산 분뇨 처리장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 집수조를 거쳐 배출되는 분뇨에 포함된 고형물질을 제거하여 주는 고액분리기와; 상기 고액분리기를 통해 배출되는 고액 분리된 여액을 일시 저장하는 저류조와; 상기 저류조를 통해 배출되는 1차로 고액 분리된 여액에 염화제이철 또는 PAC와 응집제를 첨가하여 데칸타로 원심 탈수하여 1차 분리수를 생성하는 탈수장치와; 상기 탈수장치를 통해 배출되는 1차 원심 탈수 여액에서 미세슬러지를 부상 제거한 후, 균등한 상등수를 배출시키며, 상기 부상 슬러지는 다시 상기 저류조를 거쳐 탈수장치를 통해 최종 탈수케익으로 배출되어 퇴비화(액비화) 되도록 한 완충조와; 상기 완충조를 통해 배출되는 1차 처리수를 저장하고 유량 및 농도를 일정하게 제어하는 제1유량조와; 상기 제1유량조를 통해 배출되는 여액을 무산소상태에서 교반을 행하여 N2가스를 대기중으로 방출시켜 질소를 제거함으로서, 폭기조의 미생물 생활환경을 개선할 수 있도록 한 무산소조와; 상기 무산소조로부터 유입되는 분뇨로부터 활성오니 미생물을 배양하고 질산 화된 마지막 폭기조수를 무산소조로 이송하여 탈질효과를 돕는 폭기조와; 상기 폭기조에서 배출되는 충분히 활성화된 혼합액을 물과 슬러지로 최종 분리하고, 분리된 상등수는 제2유량조로 이송하고, 침강슬러지의 일부는 상기 무산소조로 반송하며, 나머지 잔량은 잉여슬러지로 상기 저류조를 통해 폐기시켜 탈수장치를 거쳐 최종 탈수처리 되도록 한 제1침전조와; 상기 제1침전조로부터 배출되는 1차 처리수를 일시 저장하고, 다음 처리공정의 부하량(농도, 유량)을 조절하여 배출하는 제2유량조와; 1단계로 교반조에 상기 제2유량조를 통해 배출되는 1차 처리수와 함께 염화제이철로 PH를 조절한 후, 폴리머(polymer)를 투여하여 플록(floc)을 형성시키고, 이에 응집된 상태로 유입된 플록들은 멤브레인산기관을 통해 발생되는 미세기포를 이용하여 부상시켜 물과 분리하며, 부상슬러지는 스크레퍼장치를 통해 제거하고 분리수는 제3유량조에 유입되도록 한 부상조와; 상기 부상조로부터 유입되는 부상처리수를 일시 저장 하고, 다음 처리공정의 부하량(농도, 유량)을 조절하는 제3유량조와; 상기 부상조를 거쳐 배출되는 부상처리수에 흡착제(활성탄)를 활용한 2차 반응을 실시하여 색도 및 난분해성 유기물을 제거하여 보다 양질의 처리수를 배출하는 반응조와; 상기 반응조로부터 유입되는 부상처리수를 물과 슬러지로 침전분리하고, 분리된 상등수는 처리수조로 배출하며, 침강슬러지의 일부는 상기 반응조로 반송하고 잉여량은 상기 저류조 및 탈수장치를 통해 폐기하는 제2침전조와; 상기 제2침전조의 상등수가 일시 저장되어 다음단계인 여과기의 유량을 조절하여 여과기 및 유량계를 통해 방류하는 처리수조를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 축산 분뇨 처리 방법에 있어서, 발생된 가축분뇨를 집수하여 저장하는 분뇨의 집수과정과; 상기 집수과정을 거쳐 배출되는 분뇨에 포함된 고형물질을 제거하여 주는 고액분리과정과; 상기 고액분리과정을 통해 배출되는 고액 분리된 여액을 일시 저장하여 주는 저류과정과; 상기 저류과정을 통해 배출되는 1차로 고액 분리된 여액에 염화제이철과 응집제를 첨가하여 데칸타로 원심 탈수하여 1차 분리수를 생성하는 탈수작업과정과; 상기 탈수작업과정을 통해 배출되는 1차 원심 탈수 여액에서 미세슬러지를 부상 제거한 후, 균등한 상등수를 배출시키며, 상기 부상 슬러지는 다시 상기 저류과정을 거쳐 탈수작업과정을 통해 최종 탈수케익으로 배출하여 퇴비화(액비화) 되도록 한 완충과정과; 상기 완충과정을 통해 배출되는 1차 처리수를 저장하고 유량 및 농도를 일정하게 제어하는 1차 유량조정 과정과; 상기 1차 유량조정과정을 통해 배출되는 여액을 무산소상태에서 교반을 행하여 N2가스를 대기중으로 방출시켜 질소를 제거함으로서, 폭기조의 미생물 생활환경을 개선해주는 질소처리과정과; 상기 질소처리과정후 유입되는 분뇨로부터 활성오니 미생물을 배양하고 질산화된 마지막 폭기조수를 무산소조로 이송하여 탈질효과를 돕는 미생물 처리과정과; 상기 미생물 처리과정에서 배출되는 충분히 활성화된 혼합액을 물과 슬러지로 최종 분리하고, 분리된 상등수는 2차 유량조정과정으로 이송하고, 침강슬러지의 일부는 상기 질소처리과정으로 다시 반송하며, 나머지 잔량은 잉여슬러지로 상기 저류과정을 통해 폐기시켜 탈수작업과정을 거쳐 최종 탈수처리 되도록 한 1차 침전과정과; 상기 1차 침전과정을 통해 배출되는 1차 처리수를 일시 저장하고, 다음 처리공정의 부하량(농도, 유량)을 조절하여 배출하는 2차 유 량조정과정과; 1단계로 교반조에 상기 2차 유량조정과정을 통해 배출되는 1차 처리수와 함께 염화제이철로 PH를 조절한 후, 폴리머(polymer)를 투여하여 플록(floc)을 형성시키고, 이에 응집된 상태로 유입된 플록들은 멤브레인산기관을 통해 발생되는 미세기포를 이용하여 부상시켜 물과 분리하며, 부상슬러지는 스크레퍼장치를 통해 제거하고 분리수는 3차 유량조정과정으로 유입되도록 한 부상분리과정과; 상기 부상분리과정로부터 유입되는 부상처리수를 일시 저장 하고, 다음 처리공정의 부하량(농도, 유량)을 조절하여 배출하는 3차 유량조정 과정과; 상기 부상조를 거쳐 배출되는 부상처리수에 흡착제(활성탄)를 활용한 2차 반응을 실시하여 색도 및 난분해성 유기물을 제거하여 보다 양질의 처리수를 배출하는 후처리 반응과정과; 상기 후처리 반응과정을 거쳐 유입되는 부상처리수를 물과 슬러지로 침전분리하고, 분리된 상등수는 처리수조과정으로 전송하며, 침강슬러지의 일부는 상기 후처리 반응과정으로 반송하고 잉여량은 상기 저류과정 및 탈수작업과정을 통해 폐기하여 최종 탈수되도록 한 최종침전과정과; 상기 최종침전과정의 상등수가 일시 저장되어 다음단계인 여과과정의 유량을 조절하는 처리수조과정; 및 최종침전과정에서 배출되는 부유성 미세 SS를 여과하여, 처리수의 탁도를 향상시켜 안정된 처리수를 최종 생성하는 여과과정을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 축산 분뇨 처리장치의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축산 분뇨 장치는 집수조(10), 고액분리기(20), 저류조(30), 탈수장치(40), 완충조(50), 제1유량조(60), 무산소조(70), 폭기조(80), 제1침전조(90), 제2유량조(100), 부상조(110), 제3유량조(120), 반응조(130), 제2침전조(140), 처리수조(150), 여과기(160) 및 유량계(170)를 포함한다.

집수조(10)는 축사형태에 따라 기계적인 형태 또는 자연유하 형태로 가축의 분뇨를 저장하는 장치이며, 보통 일일 발생량의 분뇨를 저장한다.

상기 가축분뇨는 보통 분과 뇨 및 세척수로 구분되며, 그 발생량을 보면 성돈 1두의 경우 분 1.6리터와 뇨 2.6리터, 여기에 세척수 4.4리터를 포함하여 통상 8.6리터가 하루 배출되고, 축사 구조에 따라 분뇨성상 및 발생량, 농도 등에 많은 차이를 보이며 특히 세척수의 량에 따라 크게 좌우된다.

고액분리기(20)는 상기 집수조(10)를 거쳐 배출되는 분뇨에 포함된 고형물질을 제거하여 주는 장치이다.

상기 집수조(10)를 통해 배출되는 슬러리 및 스크레퍼 분뇨에는 다량의 곡물과 분 및 털 등의 협잡물이 함유되어 함께 배출되므로, 기계적인 장치에 의해 상기 협잡물인 고형물질을 분쇄(제거)해주어야 한다.

상기 고액분리기(20)로는 시브스크린에 압착롤러가 부착된 기종(기계)을 사용함으로써, 고액분리수질을 향상시키고 분리된 고형물질의 함수율을 낮추어 수분 조절재인 톱밥 사용량을 최소화하여 퇴비화 하는데 유리하게 한다.

저류조(30)는 상기 고액분리기(20)를 통해 배출되는 고액 분리된 여액을 일시 저장하여 주는 장치이다. 상기 저류조(30)는 상기 고액 분리된 여액을 저장하여 발생되는 분뇨의 성상을 일정하게 하고, 제1침전조(90) 및 제2침전조(140)에서 최종 폐기되는 잉여 슬러지와 함께 저류되어 다음공정인 탈수공정을 원활하게하고 활성 슬러지의 유입에 의한 악취의 발생을 억제하는 기능을 수행한다.

탈수장치(40)는 상기 저류조(30)를 통해 배출되는 1차로 고액 분리된 여액에 염화제이철 또는 PAC와 응집제를 첨가하여 데칸타로 원심 탈수하여 1차 분리수를 생성하는 장치이다.

이는 상기 1차로 고액 분리된 여액의 부유물질(SS) 함량이 높아 생물학적 처리공정의 고부하가 예상되고 잉여슬러지의 발생량이 증가함에 따라 이를 제거하기 위해 수행 처리되는 공정이다.

상기 데칸타(고속원심분리기)의 용량은 분뇨발생량에 따라 3~30m³/hr까지 폭 넓게 사용된다. 또한 종래에 사용되던 밸트프레스의 단점을 보완하고자 본 발명에 따른 데칸타의 운전방법은 인버터방식으로 자동화하였다. 이러한 데칸타의 사용은 설치 공간 및 작업 환경 등의 관리적, 효율적 측면 모두 벨트프레스보다 우위에 있는 것으로 확인되었다.

완충조(50)는 상기 탈수장치(40)를 통해 배출되는 1차 원심 탈수 여액에서 미세슬러지를 부상 제거한 후, 균등한 상등수를 배출시키며, 상기 부상 슬러지는 다시 저류조(30)를 거쳐 탈수장치(40)를 통해 최종 탈수케익으로 배출되어 퇴비화(액비화) 되도록 한 장치이다.

상기 1차 탈수여액은 응집제와 부유성 미세슬러지를 함유하고 있어, 그대로 폭기조(80)에 유입될 경우 고부화 및 미생물 쇼크의 원인을 초래하기 때문에 완충조(50)에서 상기한 바와 같은 미세슬러지를 제거하는 것이다.

제1유량조(60)는 상기 완충조(50)를 통해 배출되는 1차 처리수를 저장하고 유량 및 농도를 일정하게 제어하는 장치로, 후술하는 미생물처리과정에 있어서 중요한 과정이다.

통상 체류시간은 2일 정도이며, 상황에 따라 증감할 수 있다.

무산소조(70)는 상기 제1유량조(60)를 통해 배출되는 여액을 무산소상태에서 교반을 행하여 N2가스를 대기중으로 방출시켜 질소를 제거함으로서, 폭기조(80)의 미생물 생활환경을 개선할 수 있도록 한 장치이다.

구체적으로, 축산분뇨에 다량함유되어 있는 질소는 NH3-N형태로 존재하며, 폭기조(80)에서 용존산소와 결합하여 NO2, NO3형태로 질산화가 진행되어 미생물 처리에 악영향을 초래한다.

질산화가 진행되면서 폭기조(80) 내의 PH가 산성화되고, 플록(floc)이 미세화되어 슬러지에 고착생활을 하는 원생동물들의 출현 및 미생물상에 악영향을 초래하여 처리효율을 전반적으로 악화시키는 원인이 된다.

특히 영양비 측면에서 보면 BOD:N:P의 비율이 100:5:1에 가까울수록 폭기조(80) 미생물 환경에 호조건이 되나, 축산분뇨의 경우 폭기조 유입수의 영양비가 통상 100:(20~45):1 정도로 불균형을 이루고 있어 정상적인 관리가 어려운 상태이며 질산화가 진행되면서 작은 부하변동에도 민감하여 관리가 쉽지 않은 상황이다.

이에 상기 무산소조(탈질조)(70)를 폭기조(80) 전단에 두어 무산소상태에서 교반을 행하여 N2가스를 대기중으로 방출시켜 질소를 제거함으로서, 폭기조(80)의 미생물 생활환경을 개선할 수 있도록 한 것이다.

상기 무산소조(70) 및 폭기조(80)는 내부반송과 오니반송 등으로 높은 MLSS를 유지할 수 있어 부하변동에 민감하지 않아 운영관리가 쉽고 안정된 처리수질을 얻을 수 있게 된다.

또한 상기 내부반송의 경우 통상 2Q 이상이고, HRT는 반송량을 포함하여 1~2일 정도이며, 무산소조(70) 내의 DO관리는 0.0~0.1로 유지한다. 탄소원(메탄올)의 공급은 별도로 하지 않고 원 폐수의 유입으로 대체하며 유입수의 PH를 8전후로 제어하여 무산소조(70) 내의 교반기(71) 설치로 탈질 작용을 촉진토록 하였다.

또한, 스컴제거기(72)를 설치하여 수면의 스컴을 제거하여준다.

이렇게 함으로써 높은 질소 제거 효율로 인하여 폭기조 관리 및 최종 침전조의 침강성을 향상시키는 효과를 얻었다.

폭기조(80)는 상기 무산소조(70)로부터 유입되는 분뇨로부터 활성오니 미생물을 배양하고 질산화된 마지막 폭기조수를 무산소조(70)로 이송하여 탈질효과를 돕는 장치로, 유기물을 먹이로 단계별 미생물이 출현하여 분해활동을 왕성하게 진행하는 공정이므로 외적인 조건을 맞추어 주어야 한다.

그 기본적인 사항은 수온, 부하량, 체류시간, 용존산소량, 영양밸런스, 독극물 유입관계, PH 등 여러 가지 요인들에 의해 좌우된다.

이러한 외적 요인들 외에 특히 중요한 운영인자로는 MLSS, SRT(슬러지 체류시간), SV(활성오니용량), 슬러지 반송율, 폐기량 등이 있으며, 이 요소들은 운영상태에 가변되며, 최적의 조건을 설정하여 준다.

상기 폭기조(80)에서 축산분뇨는 질산화가 진행되면서 점차 NH3-N에서 NO2-NO3형태로 변화되어 제1침전조(90)로 유입되나 본 발명에서는 제1침전조(90)로 유입되기 전의 마지막 폭기조(80)에서 무산소조(70)로의 내부반송을 2Q이상 실시하여 N2가스형태로 대기중에 방출시켜 폭기조(80)에서의 과도한 질산화가 일어나지 않음으로서 미생물관리가 원활하도록 하였다.

상기 폭기조(80)의 통상 MLSS은 약 6~7,000 정도로 유지하되 DO는 0.5~1.0이고, BOD 유입부하량은 약 0.2~0.3kgBOD/m³이며, 체류시간은 약 15일 정도이다.

또한 폭기조(80)의 높은 MLSS유지는 부하변동에 민감하지 않으며, 미생물상을 원활하게 유지할 수 있고, 최종침전의 가스발생을 억제하여 침강성을 향상시킨 다.

제1침전조(90)는 상기 폭기조(80)에서 배출되는 충분히 활성화된 혼합액을 물과 슬러지로 최종 분리하고, 분리된 상등수는 제2유량조(100)로 이송하고, 침강슬러지의 일부는 상기 무산소조(70)로 반송하며, 나머지 잔량은 잉여슬러지로 상기 저류조(30)를 통해 폐기시켜 탈수장치(40)를 거쳐 최종 탈수처리 되도록 한 장치이다.

상기 제1침전조(90)의 용량은 반송량을 포함하여 약 0.5일 정도이며 내부에는 슬러지 수집장치(91)와, 슬러지 인출장치(92)를 부착하여 슬러지의 수집과 인출이 원활하게 이루어지도록 한다.

제2유량조(100)는 상기 제1침전조(90)로부터 배출되는 1차 처리수를 일시 저장하고, 다음 처리공정의 부하량(농도, 유량)을 조절하여 후속처리의 원활함을 기할 수 있도록 하는 장치이다.

통상 체류시간은 약 1-2일 정도이다.

부상조(110)는 1단계로 교반조에 상기 제2유량조(100)를 통해 배출되는 1차 처리수와 함께 염화제이철로 PH를 조절한 후, 폴리머(polymer)를 투여하여 플록(floc)을 형성시키고, 이에 응집된 상태로 유입된 플록들은 멤브레인산기관(111)을 통해 발생되는 미세기포를 이용하여 부상시켜 물과 분리하며, 부상슬러지는 스 크레퍼장치(112)를 통해 제거하고 분리수는 제3유량조(120)에 유입되도록 함과 동시에 나머지 잔량 슬러지는 상기 저류조(30)를 통해 폐기시켜 탈수장치(40)를 거쳐 최종 탈수처리 되도록 한 장치이다.

상기 부상조(110)의 통상 체류시간은 약 30분이며 미세 SS와 난분해성 유기물 및 색도유발물질이 소량 제거되어 색도처리 공정으로 유입된다.

여기서 종래의 가압부상조는 가압펌프, 가압탱크를 구비하여 설치비 및 관리비 등이 비경제적이었던 반면 본 발명에 따른 부상조(110)는 멤브레인산기관(111)을 통해 발생되는 미세기포를 이용하여 부상시키므로 경제적 측면(시설비, 전력비)과 관리적 측면(관리용이)에서 모두 뛰어난 효과를 가진다.

제3유량조(120)는 상기 부상조(110)로부터 유입되는 부상처리수를 일시 저장 하고, 다음 처리공정의 부하량(농도, 유량)을 조절하여 후속처리의 원활함을 기할 수 있도록 한 장치이다.

통상 체류시간은 약 1~2일 정도이다.

반응조(130)는 상기 부상조(110)를 거쳐 배출되는 부상처리수에 흡착제(활성탄)를 활용한 2차 반응을 실시하여 색도 및 난분해성 유기물을 제거하여 보다 양질의 처리수를 배출하는 장치이다.

이는 상기 제1침전조(90)를 거쳐 배출되는 1차 생물학처리수는 방류기준을 준수할 수 있을 정도의 양호한 수질이나 색도 및 난분해성 유기물을 함유하고 있으 므로 그대로 방류할 경우 미관상 혐오감을 주어 민원의 주요인이 될 수 있기 때문이다.

상기 2차 반응은 약 1~2일 정도이고 반송오니량은 2Q 정도 실시하여 최종침전조의 침강성을 높이고 난분해성 유기물의 제거 효율을 높혔다. 또한 할성오니를 반송, 재사용 하여 활성탄 사용량을 최소화 하였다.

제2침전조(140)는 상기 반응조(130)로부터 유입되는 부상처리수를 물과 슬러지로 침전분리하고, 분리된 상등수는 처리수조(150)로 배출하며, 침강슬러지의 일부는 상기 반응조(130)로 반송하고 잉여량은 상기 저류조(30) 및 탈수장치(40)를 통해 폐기하여 최종 탈수된다.

상기 제2침전조(140)에서 폐기되는 슬러지는 저류조(30)의 슬러지를 개량하여 악취제거와 탈수효율을 높여 약품사용량을 절감하고 탈수케익의 퇴비화에 도움을 주는 일석이조의 효과를 얻는다.

처리수조(150)는 제2침전조(140)의 상등수가 일시 저장되어 다음단계인 여과기(160)의 유량을 조절하는 기능을 갖는다. 체류시간은 약 0.5~1일 정도이다.

여과기(160)는 제2침전조(140)에서 배출되는 부유성 미세 SS를 여과하는 장치로, 통상 모래여과를 행하여 처리수의 탁도를 향상시켜 안정된 처리수를 만들어 준다. 여과 능력은 5톤/HR 이상으로 폐수량에 따라 용량이 결정되어지며 자동으로 역세척이 이루어진다.

유량계(170)는 일일 배출되는 유량을 체크하여 방류하는 장치로, 전자유량계 또는 파샬프롬이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 축산 분뇨 처리 방법의 공정도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명 축산 분뇨 처리 방법은, 발생된 가축분뇨를 집수하여 저장하는 분뇨의 집수과정(S10)과, 상기 집수과정(S10)을 거쳐 배출되는 분뇨에 포함된 고형물질을 제거하여 주는 고액분리과정(S20)과, 상기 고액분리과정(S20)을 통해 배출되는 고액 분리된 여액을 일시 저장하여 주는 저류과정(S30)과, 상기 저류과정(S30)을 통해 배출되는 1차로 고액 분리된 여액에 염화제이철 또는 PAC과 응집제를 첨가하여 데칸타로 원심 탈수하여 1차 분리수를 생성하는 탈수작업과정(S40)과, 상기 탈수작업과정(S40)을 통해 배출되는 1차 원심 탈수 여액에서 미세슬러지를 부상 제거한 후, 균등한 상등수를 배출시키며, 상기 부상 슬러지는 다시 상기 저류과정(S30)을 거쳐 탈수작업과정(S40)을 통해 최종 탈수케익으로 배출하여 퇴비화(액비화) 되도록 한 완충과정(S50)과, 상기 완충과정(S50)을 통해 배출되는 1차 처리수를 저장하고 유량 및 농도를 일정하게 제어하는 1차 유량조정 과정(S60)과, 상기 1차 유량조정과정(S60)을 통해 배출되는 여액을 무산소상태에서 교반을 행하여 N2가스를 대기중으로 방출시켜 질소를 제거함으로서, 폭기조(80)의 미생물 생활환경을 개선해주는 질소처리과정(S70)과, 상기 질소처리과정(S70)후 유 입되는 분뇨로부터 활성오니 미생물을 배양하여 주는 미생물처리과정(S80)과, 상기 미생물 처리과정(S80)에서 배출되는 충분히 활성화된 혼합액을 물과 슬러지로 최종 분리하고, 분리된 상등수는 2차 유량조정과정(S90)으로 이송하고, 침강슬러지의 일부는 상기 질소처리과정(S70)으로 다시 반송하며, 나머지 잔량은 잉여슬러지로 상기 저류과정(S30)을 통해 폐기시켜 탈수작업과정(S40)을 거쳐 최종 탈수처리 되도록 한 1차 침전과정(S90)과, 상기 1차 침전과정(S90)을 통해 배출되는 1차 처리수를 일시 저장하고, 다음 처리공정의 부하량(농도, 유량)을 조절하여 배출하는 2차 유량조정과정(S100)과, 1단계로 교반조에 상기 2차 유량조정과정(S100)을 통해 배출되는 1차 처리수와 함께 염화제이철로 PH를 조절한 후, 폴리머(polymer)를 투여하여 플록(floc)을 형성시키고, 이에 응집된 상태로 유입된 플록들은 멤브레인산기관(111)을 통해 발생되는 미세기포를 이용하여 부상시켜 물과 분리하며, 부상슬러지는 스크레퍼장치(112)를 통해 제거하고 분리수는 3차 유량조정과정(S120)으로 유입되도록 한 부상분리과정(S110)과, 상기 부상분리과정(S110)로부터 유입되는 부상처리수를 일시 저장 하고, 다음 처리공정의 부하량(농도, 유량)을 조절하여 배출하는 3차 유량조정 과정(S120)과, 상기 1차 침전과정(S90)을 거쳐 배출되는 1차 생물학처리수에 흡착제(활성탄)를 활용한 2차 반응을 실시하여 색도 및 난분해성 유기물을 제거하여 보다 양질의 처리수를 배출하는 후처리 반응과정(S130)과, 상기 후처리 반응과정(S130)을 거쳐 유입되는 부상처리수를 물과 슬러지로 침전분리하고, 분리된 상등수는 처리수조과정(S150)으로 전송하며, 침강슬러지의 일부는 상기 후처리 반응과정(S130)으로 반송하고 잉여량은 상기 저류과정(S30) 및 탈수작업과 정(S40)을 통해 폐기하여 최종 탈수되도록 한 최종침전과정(S140)과, 상기 최종침전과정(S140)의 상등수가 일시 저장되어 다음단계인 여과과정(S160)의 유량을 조절하는 처리수조과정(S150)과, 최종침전과정(S140)에서 배출되는 부유성 미세 SS를 여과하여, 처리수의 탁도를 향상시켜 안정된 처리수를 최종 생성하는 여과과정(S160)을 포함한다.

상기 탈수작업과정(S40)은 저류과정(S30)을 통해 배출되는 1차로 고액 분리된 여액의 부유물질(SS) 함량이 높아 생물학적 처리공정의 고부하가 예상되고 잉여슬러지의 발생량이 증가함에 따라 이를 제거하기 위해 수행 처리되는 공정으로, 인버터 방식의 데칸타(고속원심분리기)를 이용한 고속 원심 탈수작업이 적용된다.

상기 완충과정(S50)은 1차 탈수여액이 응집제와 부유성 미세슬러지를 함유하고 있어, 그대로 폭기조(80)에 유입될 경우 고부화 및 미생물 쇼크의 원인을 초래하기 때문에 상기한 바와 같은 미세슬러지를 제거하는 공정이다.

상기 질소처리과정(S70)은 미생물 처리과정(S80)의 전단에 두어 무산소상태에서 교반을 행하여 N2가스를 대기중으로 방출시켜 질소를 제거함으로서, 폭기조(80)의 미생물 생활환경을 개선할 수 있도록 한 것으로, 내부반송의 경우 통상 2Q 이상이고, HRT는 반송량을 포함하여 1~2일 정도이며, 무산소조(70) 내의 DO관리는 0.0~0.1로 유지한다. 탄소원(메탄올)의 공급은 별도로 하지 않고 원 폐수의 유입으로 대체하며 유입수의 PH를 8전후로 제어하여 무산소조(70) 내의 교반기(71) 설치로 탈질 작용을 촉진하도록 한다.

상기 미생물 처리가정(S80)은 폭기조(80) 내의 유기물을 먹이로 단계별 미생물이 출현하여 분해활동을 왕성하게 진행하는 공정으로, 수온, 부하량, 체류시간, 용존산소량, 영양밸런스, 독극물 유입관계, PH 등 여러 가지 요인들을 적정하게 맞추어 주어야 한다.

본 발명에서는 제1침전조(90)로 유입되기 전의 마지막 폭기조(80)에서 무산소조(70)로의 내부반송을 2Q이상 실시하여 N2가스형태로 대기 중에 방출시켜 폭기조(80)에서의 과도한 질산화가 일어나지 않음으로서 미생물관리가 원활하도록 하였다.

상기 부상분리과정(S110)에서, 부상조(110)의 통상 체류시간은 약 30분이며 미세 SS와 난분해성 유기물 및 색도유발물질이 소량 제거되어 색도처리 공정으로 유입된다.

여기서 본 발명에 따른 부상조(110)는 멤브레인산기관(111)을 통해 발생되는 미세기포를 이용하여 부상시키므로 경제적 측면(시설비, 전력비)과 관리적 측면(관리용이)에서 모두 뛰어난 효과를 가진다.

이상에서와 같이 본 발명은 가축분뇨를 미생물과 활성탄소에 의한 폭기방식 으로 처리하여 처리된 분뇨를 방류하거나 세척수로 재사용 할 수 있으므로 분뇨로 인한 환경오염이나 방류로 인한 2차 오염의 우려가 전혀 없는 환경 친화적인 유용한 발명이다.

특히 본 발명은 폭기조 및 무산소조에서 유기물 및 질소제거 효율이 높아 안정적인 처리수질을 얻을 수 있으며 최종 방류수의 경우 색도 유발물질까지 완벽하게 제거함으로서 방류로 인해 발생하는 민원문제와 방류수계의 영양염류 과잉에 따른 부영양화를 방지할 수 있다.

또한 운영관리 측면도 한결 수월해 짐은 물론 폐수의 톤당 처리비용도 종래의 처리방법과 비교하여 볼 때 낮게 관리되어 축산농가의 경제적 부담을 한층 덜 수 있게 된다.

아울러 본 발명은 초기 투자비용이 저렴하고 부지의 필요면적이 작아 부담 없이 설치할 수 있으며, 일일폐수발생량이 10톤부터 규모에 따라 설치할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims

집수조(10)를 거쳐 배출되는 분뇨에 포함된 고형물질을 제거하여 주는 고액분리기(20);

상기 고액분리기(20)를 통해 배출되는 고액 분리된 여액을 일시 저장하는 저류조(30);

상기 저류조(30)를 통해 배출되는 1차로 고액 분리된 여액에 염화제이철 또는 PCA와 응집제를 첨가하여 데칸타로 원심 탈수하여 1차 분리수를 생성하는 탈수장치(40);

상기 탈수장치(40)를 통해 배출되는 1차 원심 탈수 여액에서 미세슬러지를 부상 제거한 후, 균등한 상등수를 배출시키며, 상기 부상 슬러지는 다시 상기 저류조(30)를 거쳐 탈수장치(40)를 통해 최종 탈수케익으로 배출되어 퇴비화(액비화) 되도록 한 완충조(50);

상기 완충조(50)를 통해 배출되는 1차 처리수를 저장하고 유량 및 농도를 일정하게 제어하는 제1유량조(60);

상기 제1유량조(60)를 통해 배출되는 여액을 무산소상태에서 교반을 행하여 N2가스를 대기중으로 방출시켜 질소를 제거함으로서, 폭기조(80)의 미생물 생활환경을 개선할 수 있도록 한 무산소조(70);

상기 무산소조(70)로부터 유입되는 분뇨로부터 활성오니 미생물을 배양하고 질산화된 마지막 폭기조수를 상기 무산소조(70)로 이송하여 탈질효과를 돕는 폭기 조(80);

상기 폭기조(80)에서 배출되는 충분히 활성화된 혼합액을 물과 슬러지로 최종 분리하고, 분리된 상등수는 제2유량조(100)로 이송하고, 침강슬러지의 일부는 상기 무산소조(70)로 반송하며, 나머지 잔량은 잉여슬러지로 상기 저류조(30)를 통해 폐기시켜 탈수장치(40)를 거쳐 최종 탈수처리 되도록 한 제1침전조(90);

상기 제1침전조(90)로부터 배출되는 1차 처리수를 일시 저장하고, 다음 처리공정의 부하량(농도, 유량)을 조절하여 배출하는 제2유량조(100);

1단계로 교반조에 상기 제2유량조(100)를 통해 배출되는 1차 처리수와 함께 염화제이철로 PH를 조절한 후, 폴리머(polymer)를 투여하여 플록(floc)을 형성시키고, 이에 응집된 상태로 유입된 플록들은 멤브레인산기관(111)을 통해 발생되는 미세기포를 이용하여 부상시켜 물과 분리하며, 부상슬러지는 스크레퍼장치(112)를 통해 제거하고 분리수는 제3유량조(120)에 유입되도록 한 부상조(110);

상기 부상조(110)로부터 유입되는 부상처리수를 일시 저장 하고, 다음 처리공정의 부하량(농도, 유량)을 조절하는 제3유량조(120);

상기 부상조(110)를 거쳐 배출되는 부상처리수에 흡착제(활성탄)를 활용한 2차 반응을 실시하여 색도 및 난분해성 유기물을 제거하여 보다 양질의 처리수를 배출하는 반응조(130);

상기 반응조(130)로부터 유입되는 부상처리수를 물과 슬러지로 침전분리하고, 분리된 상등수는 처리수조(150)로 배출하며, 침강슬러지의 일부는 상기 반응조(130)로 반송하고 잉여량은 상기 저류조(30) 및 탈수장치(40)를 통해 폐기하는 제2침전조(140); 및

상기 제2침전조(140)의 상등수가 일시 저장되어 다음단계인 여과기(160)의 유량을 조절하여 여과기(160) 및 유량계(170)를 통해 방류하는 처리수조(150)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 탈수장치(40)의 데칸타는 분뇨발생량에 따라 3~30m³/hr까지의 용량을 가지며, 인버터방식으로 구동 제어되는 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 무산소조(70)는 내부반송의 경우 2Q 이상이고, HRT는 반송량을 포함하여 1~2일 정도이며, DO관리는 0.0~0.1로 유지하는 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 무산소조(70)는 별도 탄소원(메탄올)의 공급 없이 원 폐수의 유입으로 대체하며, 유입수의 PH를 8전후로 제어하는 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 무산소조(70) 내에는 교반기(71)를 설치하여 탈질 작용을 촉진하도록 한 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 폭기조(80)는 무산소조(70)로의 내부반송을 2Q이상 실시하여 N2가스형태로 대기 중에 방출시켜 과도한 질산화가 일어나지 않도록 한 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 폭기조(80)의 MLSS은 6~7,000 정도로 유지하되, DO는 0.5~1.0이고, BOD 유입부하량은 약 0.2~0.3kgBOD/m³이며, 체류시간은 15일인 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반응조(130)는 2차 반응은 1~2일이고 반송오니량은 2Q 실시하며, 할성오니를 반송, 재사용 하여 활성탄 사용량을 최소화 하는 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리장치.
축산 분뇨 처리 방법에 있어서,

발생된 가축분뇨를 집수하여 저장하는 분뇨의 집수과정(S10);

상기 집수과정(S10)을 거쳐 배출되는 분뇨에 포함된 고형물질을 제거하여 주는 고액분리과정(S20);

상기 고액분리과정(S20)을 통해 배출되는 고액 분리된 여액을 일시 저장하여 주는 저류과정(S30);

상기 저류과정(S30)을 통해 배출되는 1차로 고액 분리된 여액에 염화제이철또는 PAC와 응집제를 첨가하여 데칸타로 원심 탈수하여 1차 분리수를 생성하는 탈수작업과정(S40);

상기 탈수작업과정(S40)을 통해 배출되는 1차 원심 탈수 여액에서 미세슬러지를 부상 제거한 후, 균등한 상등수를 배출시키며, 상기 부상 슬러지는 다시 상기 저류과정(S30)을 거쳐 탈수작업과정(S40)을 통해 최종 탈수케익으로 배출하여 퇴비 화(액비화) 되도록 한 완충과정(S50);

상기 완충과정(S50)을 통해 배출되는 1차 처리수를 저장하고 유량 및 농도를 일정하게 제어하는 1차 유량조정 과정(S60);

상기 1차 유량조정과정(S60)을 통해 배출되는 여액을 무산소상태에서 교반을 행하여 N2가스를 대기중으로 방출시켜 질소를 제거함으로서, 폭기조(80)의 미생물 생활환경을 개선해주는 질소처리과정(S70);

상기 질소처리과정(S70)후 유입되는 분뇨로부터 활성오니 미생물을 배양하고 질산화된 마지막 폭기조수를 무산소조(110)로 이송하여 탈질효과를 돕는 미생물처리과정(S80);

상기 미생물 처리과정(S80)에서 배출되는 충분히 활성화된 혼합액을 물과 슬러지로 최종 분리하고, 분리된 상등수는 2차 유량조정과정(S90)으로 이송하고, 침강슬러지의 일부는 상기 질소처리과정(S70)으로 다시 반송하며, 나머지 잔량은 잉여슬러지로 상기 저류과정(S30)을 통해 폐기시켜 탈수작업과정(S40)을 거쳐 최종 탈수처리 되도록 한 1차 침전과정(S90);

상기 1차 침전과정(S90)을 통해 배출되는 1차 처리수를 일시 저장하고, 다음 처리공정의 부하량(농도, 유량)을 조절하여 배출하는 2차 유량조정과정(S100);

1단계로 교반조에 상기 2차 유량조정과정(S100)을 통해 배출되는 1차 처리수와 함께 염화제이철로 PH를 조절한 후, 폴리머(polymer)를 투여하여 플록(floc)을 형성시키고, 이에 응집된 상태로 유입된 플록들은 멤브레인산기관(111)을 통해 발생되는 미세기포를 이용하여 부상시켜 물과 분리하며, 부상슬러지는 스크레퍼장 치(112)를 통해 제거하고 분리수는 3차 유량조정과정(S120)으로 유입되도록 한 부상분리과정(S110);

상기 부상분리과정(S110)로부터 유입되는 부상처리수를 일시 저장 하고, 다음 처리공정의 부하량(농도, 유량)을 조절하여 배출하는 3차 유량조정 과정(S120);

상기 부상분리과정(S110)을 거쳐 배출되는 부상처리수에 흡착제(활성탄)를 활용한 2차 반응을 실시하여 색도 및 난분해성 유기물을 제거하여 보다 양질의 처리수를 배출하는 후처리 반응과정(S130);

상기 후처리 반응과정(S130)을 거쳐 유입되는 부상처리수를 물과 슬러지로 침전분리하고, 분리된 상등수는 처리수조과정(S150)으로 전송하며, 침강슬러지의 일부는 상기 후처리 반응과정(S130)으로 반송하고 잉여량은 상기 저류과정(S30) 및 탈수작업과정(S40)을 통해 폐기하여 최종 탈수되도록 한 최종침전과정(S140);

상기 최종침전과정(S140)의 상등수가 일시 저장되어 다음단계인 여과과정(S160)의 유량을 조절하는 처리수조과정(S150); 및

최종침전과정(S140)에서 배출되는 부유성 미세 SS를 여과하여, 처리수의 탁도를 향상시켜 안정된 처리수를 최종 생성하는 여과과정(S160)을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 축산분뇨 처리방법.