KR20090076267A - 소멸식 폐사돈 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축산농가에서 발생되는 폐사돈의 처리 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 진공건조 및 발효소멸 기술을 이용하여 폐사돈을 안전하고 위생적이고 효율적이며 환경친화적으로 폐사돈을 처리할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 돈분과 톱밥 80~92중량%와, 폐사돈 8~20중량%를 혼합된 혼합물을 진공건조하는 진공건조기와, 상기 진공건조 처리된 혼합물에서 폐사돈의 뼈를 선별 추출하는 뼈분리기와, 상기 뼈분리기에서 배출된 혼합물을 교반하며 유기발효시키는 소멸기와, 상기 소멸기에서 배출된 혼합물의 잔류 유기물을 발효시키는 후숙발효조로 구성된다.

상기와 같은 본 발명의 소멸식 폐사돈 처리 시스템은 양돈산업에 있어서 반드시 해결되어야 하는 폐사돈을 안전하고 위생적으로 소멸 처리하는 환경친화적이고 경제적인 소멸식 폐사돈 처리 시스템이다.

폐사돈, 진공건조기, 소멸기

Description

소멸식 폐사돈 처리 시스템 {The disposing system of swine carcass}

본 발명은 축산농가에서 발생되는 폐사돈의 처리 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 진공건조 및 발효소멸 기술을 이용하여 폐사돈을 안전하고 위생적이고 효율적이며 환경친화적으로 폐사돈을 처리할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

국내 양돈 산업은 농림업 생산액 중에서 쌀 다음으로 생산액이 많은 주요품목으로 성장해 왔다. 그러나, 최근 들어 양돈 전문인력의 부족, 지속적인 악성 전염성 질병의 발생, 분뇨 발생량과 폐사돈의 증가에 따른 환경오염, 공중위생과 동물복지 면에서 국민적 요구 등으로 인하여 양돈 산업의 생산성과 수익성의 경제적 손실이 증대되고 있는 실정이다.

농림부의 자료에 의하면 최근들어 국내 양돈산업은 만성소모성 돼지질병에 의하여 2005년도에는 221만 8천두가 폐사하여 10.7%의 폐사율을 보였고, 2006년도에는 폐사율이 더욱 증가하여 261만 6천두가 폐사하여 12.3%의 폐사율을 보였다. 돼지질병에 의한 폐사에 의한 경제적인 손실은 연간 1조원이 넘는 것으로 보고되어 지고 있다. 국내에서 폐사돈은 주로 돈분장에서 처리하고 있거나 매몰을 하고 있어 돈사주위 환경의 오염과 더불어 지속적으로 폐사체를 통해 질병이 저나되어 질병이 고질적으로 피해를 주고 있는 실정이다.

농장에서 폐사가축 발생시 가장 흔히 사용되는 처리법이 바로 매몰법으로 무엇보다 비용이 적게 들고 사체를 즉시 땅에 묻어버림으로써 외부에 불필요한 노출을 막을 수 있기 때문이다. 현재 사업장 일발 폐기물에 속하는 자연폐사가축의 경우 일반 관리형 매립지에 매립하는 것은 반입조차 불가능한 형편이며, 소각 역시 일반 소각시설을 이용하기 어려워 자체 설비를 갖추거나 위탁처리를 하는 수밖에 없다. 결국, 처리비용의 과중한 부담감을 느낀 농가들은 자연스럽게 농장 부지에 매몰을 하거나 개사료, 돈분장 등으로 사용하고 있는 실정이다. 환경법상으로는 불법이지만 농림부령에는 매몰이 가능하나 규정대로 매몰을 하지 않고 편의대로 간이 매몰을 하는 경우로써 어설프게 사체를 땅에 묻으면 외부동물을 유인하여 질병감염의 전파매개체로 만들 공산이 크고, 침출수 유입을 통한 지하수의 오염 확률이 크다.

폐사가축처리에 있어 매몰처리법을 대신할 대안책으로 소각기 처리법이 알려져 있으나, 설치비가 매우 고가인 경우가 대부분이어서 양돈장에 설치하기가 어려운 실정이다. 또한, 다이옥신 방출 등 소각시 발생하는 여러 환경규제 물질들을 최소화하기 위해서는 장시간의 처리가 불가피하여 가동시 연료비가 더욱 가중되고 소각기의 처리효율도 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 폐사가축처리에 있어 분뇨처리장을 통한 퇴비화방법이 있다. 비료 성 분이 골고루 함유된 유기성 축산 폐기물의 경우는 더없이 귀중한 퇴비화 재료가 되며 음식 쓰레기와 농업부산물은 농촌쓰레기의 감량화와 유기성 폐기물의 재자원화 면에 있어서 대단히 중요한 의의를 가진다. 현재 농장에서 폐사축처리에 있어서 돈분장에 매립하여 퇴비화하는 농장이 많이 있으나, 사실 제대로 퇴비화하기보다는 돈사체 폐기처리의 성격이 짙다. 제대로 처리가 않될시에는 부패, 악취 및 기타 세균 등에 의한 전염병이 발샐할 우려가 있고, 외부동물을 유인하여 질병감염의 전파매개체로 만들 공산이 크며 침출수 유입을 통한 지하수의 오염도 배제할 수 없다.

그리고, 폐사가축처리에 있어 스팀처리법이 있다. 스팀처리기를 사용시에는 매립처리에 의한 토양과 지하수 오염을 방지할 수 있으며, 소각기를 가동하면 유류비 등의 운용비가 다량으로 소요되지만 스팀처리기는 기기 자체가 밀폐되 있어서 폐사축 발생시 최대 500kg까지 모아두었다가 처리할 수 있다. 반면에 설치비용이 소각기에 비해 비싸고 전기비 등의 운용비가 많이 소모되는 단점이 있다.

따라서, 폐사체 처리 시스템은 돼지질병뿐만 아니라 사람에게도 감염되는 병원체를 완전하게 살균할 수 있는 안전성을 우선하고, 폐사체 양을 최소화할 수 있는 효능성, 운용비가 최소화할 수 있는 경제성에 부합되어야 하는 모든 면을 만족하는 시스템이 제공되어야 할 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 양돈산업에 있어서 반드시 해결되어야 하는 폐사돈을 안전하고 위생적으로 소멸 처리하는 환경친화적이고 경제적인 소멸식 폐사돈 처리 시스템을 제공하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 돈분과 톱밥 80~92중량%와, 폐사돈 8~20중량%를 혼합된 혼합물을 진공건조하는 진공건조기와, 상기 진공건조 처리된 혼합물에서 폐사돈의 뼈를 선별 추출하는 뼈분리기와, 상기 뼈분리기에서 배출된 혼합물을 교반하며 유기발효시키는 소멸기와, 상기 소멸기에서 배출된 혼합물의 잔류 유기물을 발효시키는 후숙발효조로 구성된다.

이때, 상기 진공건조기에 투입되는 혼합물은 C/N비가 15~30이고, 함수율은 80~88%인 것이 바람직하다.

또한, 상기 진공건조기에는 톱밥저장 호퍼와 스크류 컨베어가 더 포함된다.

그리고, 본 발명은 돈분과 톱밥 80~92중량%와, 폐사돈 8~20중량%를 혼합한 혼합물을 진공건조하고, 상기 진공건조된 혼합물 중 폐사돈의 뼈를 추출하며, 뼈가 추출된 혼합물을 유기발효시키도록 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 국내 양돈산업에 있어서 반드시 해결되어야 하는 폐사돈을 안전하고 위생적으로 처리할 수 있다. 이는 환경친화적이고 경제적인 장점을 가지고, 현장에서 폐사돈의 병원성 미생물인 감염원을 제거할 수 있다는 점에서 안전하고 위생적이다.

현재까지 국내에서의 폐사돈의 처리방법으로는 매몰, 퇴비 숙성, 개사료, 소각로에 의한 소각, 고압스팀 등의 처리방법이 있었다. 그러나 폐사체의 매몰법은 부지와 노동력의 확보와 토양과 지하수를 오염시킬 수 있어서 돼지질병의 방역차원에서 매우 높은 위험성을 내포하고 있으며, 극소수에서 사용하고 있는 소각로를 이용하는 방법은 대기오염을 유발할 수 있고 사용에 따른 비용과 주위 주민들의 민원이 부담되며 주기적인 검사와 다이옥신 등의 배출검사 등의 행정적으로도 매우 까다롭고 관리적인 면에서도 양돈장단위에서는 활용도가 떨어지고 있다. 또한 고압스팀법은 150℃ 고압 상태에서 5시간 이상 작동하여 사체를 고압증기로 처리하여 배출하는 장치로 배출되는 액체의 안정된 처리, 처리비용 및 연료비 등의 문제가 있으며 병원성 미생물의 사멸에 관한 안전한 결과가 제시되어야 한다. 개별적인 농가단위에서 기계를 사용하여 사료화할 경우 랜더링 회사의 규제가 기계사용자에게 그대로 적용되어지므로 어려움이 있는 방법이다. 농가에서 가장 많이 사용하고 있는 톱밥을 이용하여 퇴비사에서 숙성시키는 방법은 제대로 발효가 되지 못하면 부패하거나 숙성이 오래 걸려, 까치 등의 조류, 설치류 및 포유동물이 파헤치거나 파리 등이 다발하여 질병전파의 우려가 높고, 일부에서는 폐사돈을 개사료화 하여 동물 복지, 공중위생이나 질병의 전파에도 많은 문제를 안고 있다.

본 발명에 의한 폐사돈 처리 시스템은 폐사돈을 밀폐 가열하여 병원균 등의 감염을 최소화함으로써, 저온 건조로 인한 탄화 현상 방지 및 병원균이 사멸, 악취 및 환경오염을 방지할 수 있고, 또한 진공건조기에서 건조 후 배출되는 처리물은 단시간에 발효되는 특성이 있어 진공건조기의 기존의 돈분 처리 용도 외에 폐사축 처리 방법이 활용될 수 있다. 따라서 기존의 방법과 달리 폐사돈을 안전하고 경제적으로 병원균 등 감염원을 제거하며 축분과 동시에 폐사축을 처리하여 환경부담을 축소하고 잔유물은 양질의 비료로 활용할 수 있도록 함으로써 양돈장에서 상재화되어 있는 돼지질병의 전파차단, 공중위생 및 동물 복지면에 일익을 달성할 수 있다.

이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 소멸식 폐사돈 처리 시스템을 도시한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 폐사돈 처리 시스템은 진공건조기(30), 뼈분리기(60), 소멸기(70) 및 후숙발효기(80)로 구성된다.

상기 진공건조기(30)에 냉동고에 저장된 폐사돈을 투입하고, 톱밥 저장탱크(40)의 톱밥과 돈분 저장탱크(10)의 돈분을 투입한 후 수분을 조절해야 할 경우 물 저장탱크(20)로부터 관과 밸브를 통해 상기 진공건조기(30)로 공급한다.

이때, 상기 톱밥은 톱밥 저장탱크(40)로 부터 스크류 컨베이어(50)를 이용하여 진공건조기(30)로 자동 공급되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 진공건조기(30)는 이미 공지된 진공건조기로서 내용물을 저온 건조하여 내용물의 탄화현상이 방지되고, 80℃ 이상의 온도에서 일정시간 교반 및 건조하므로 내용물이 소립화되는 동시에 병원균이 사멸되며, 진공상태에서 건조가 진행되므로 악취 및 환경오염을 방지할 수 있다. 또한, 진공건조기(30)에서 건조 후 배출되는 처리물은 전량이 동시에 고온균에 의해 폭발적으로 발효가 일어날 수 있는 온도 및 습도를 갖추고 배출되므로 발효 품위가 높고, 단기간에 발효되는 특성이 있다.

상기와 같은 진공건조기(30)에 투입하는 돈분, 톱밥, 폐사돈의 투입량은 C/N비, 투입시 함수율, 그리고 폐사돈의 혼합비에 따라 결정된다. 진공건조기(30) 투입시 돈분과 톱밥의 혼합물 80~92중량%와, 폐사돈 8~20중량%를 진공건조기에 투입한다. 이때, 바람직하게는 상기 진공건조기(30)에 투입되는 혼합물은 C/N비가 15~30이고, 함수율은 80~88%인 것이 바람직한데 이는 상기 수치 내에 있을 때 소멸율이 가장 활발하기 때문이다.

상기 수치에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

적정 작동 C/N비를 15~30 범위로 한다.

C/N비는 소멸율에 영향을 미치며 C/N비가 15보다 낮거나 30보다 높으면 소멸율이 낮아진다. C/N는 돈분, 톱밥 및 폐사돈 각각의 탄소(C)의 양과 질소(N)의 양을 일반성분분석에 의해 측정하여 돈분과 톱밥, 폐사돈이 혼합되었을 때의 탄소의 총무게와 질소의 총 무게비로 C/N비를 계산한다. 측정하여 15보다 작으면 톱밥을 추가하고 30이 넘을 경우는 돈분 또는 폐사돈을 넣어서 상기 범위에 맞춘다.

진공건조기(30) 투입시 적정 함수율은 80~88%의 범위이다.

돈분과 톱밥의 투입량은 적정 함수율을 유지하기 위한 비율로 유지하되 위에서 밝힌 적정 C/N비 범위 안에서 결정한다. 함수율의 측정은 진공건조기(30) 투입 전 재료인 돈분, 폐사돈, 톱밥의 함수율을 측정하되, 102℃ 오븐에서 24시간 건조하는 오븐건조 방법으로 측정한다. 돈분, 톱밥, 폐사돈이 혼합되었을 때의 각 시료의 함수율 값을 기초로 투입시 함수율을 계산하며, 시료의 함수율이 80% 이하 또는 88% 이상이 되면, 물 또는 톱밥으로 함수율을 조절한다.

폐사돈의 적정 혼합비는 8~20%의 범위이다.

돈분과 톱밥의 건물 투입량 기준으로 폐사돈 혼합량이 결정된다. 혼합된 돈분, 톱밥, 폐사돈의 총 건물량 중 폐사돈의 건물량으로 혼합비를 결정하며 컴퓨터 계산에 의해 폐사돈의 가감이 결정된다.

상기와 같이 진공건조기(30)에 투입된 돈분과 톱밥의 혼합물과 폐사돈이 진공건조기(30)에 의해 소립화되어 배출되면, 상기 혼합물을 뼈분리기(60)에 투입하여 폐사돈의 뼈를 추출하여 분래 배출한다. 상기 뼈분리기(60)는 경사진 그물망 형태로 구성되어 뼈를 제외한 나머지는 상기 그물망을 통과하고 뼈만을 분리하여 배출하는 것이다.

진공건조기(30) 처리 후 배출되는 양은 함수율에 따라 달라지며 대략 55~70%의 함수율로 배출된다. 통상 배출물 중에 폐사돈의 육질은 완전 분해되고 잔유된 뼈는 폐사돈 투입량의 5~10%정도로 상기 뼈분리기(60)에 의해 수거된다. 진공건조 후 배출된 무게는 투입량 대비 30~50% 정도로 감소된다.

상기 뼈분리기(60)를 통해 뼈를 분리한 혼합물을 다음 그림과 같은 소멸기(70)에 투입한다.

<그림. 소멸기의 단면도>

소멸기(70)는 상기 그림에서와 같이 발효실, 컨트롤 박스, 교반기, 백금촉매, 공기 공급장치 및 가열탱크로 구성되어 있다. 상기 진공건조기(30)와 뼈분리기(60)를 통해 소립화된 혼합물을 상기 소멸기(70)의 사료투입구를 통해 발효실 내부로 투입하고 작동시키면 가열장치가 혼합물을 가열하면서 교반기가 혼합물을 교반하여 발효시키며 혼합물의 돈분과 폐사돈의 유기물이 발효되어 소멸되어 결국에는 톱밥과 소멸잔존물이 남게 된다.

상기의 톱밥과 소멸잔존물은 1~6%의 범위이며 최대 16%를 넘지 않는다. 상기의 톱밥과 소멸잔존물은 고품질의 비료로 사용하거나, 톱밥을 재활용하여 상기 진공건조기(30)에 재투입할 수 있다.

그리고, 상기 혼합물이 발효되는 동안에 발생되는 악취를 제거하기 위하여 백금촉매로 배출되는 공기를 연소하는 장치가 더 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 소멸기(70)의 내부에서 혼합물의 유기물이 발효 소멸시킨 후 상기 혼합물을 후숙발효조(80)에 저장하여 난분해성 잔유물이 최종적으로 발효 소멸되도록 하고, 최종 톱밥은 상기에 언급한 바와 같이 재활용하여 진공건조기(30)에 재투입한다.

상기와 같은 소멸기(70)는 이미 산업화된 공지의 것을 사용하되, 공지의 소멸기는 발효과정 중 수세식으로 수처리 부분으로 하수를 일부를 흘려 내는 구성이지만 이를 개조하여 발효실이 밀폐되도록 개조하여 사용한다.

이하, 본 발명의 소멸식 폐사돈 처리 시스템을 실험 실시한 예를 설명한다.

우선 다음은 이하에서 사용하는 용어의 의미이다.

① MC : 습량기준 함수율(%)

② TS(Total solid) : 고형물

③ VS(Volatile solid) : 유기물, TS에서 회분(ASH)을 제외한 값

④ Ash : 유기물을 제외한 회분(분해되지 않음)

⑤ BVS(Biodegradable Volatile Solid) : 분해 가능한 유기물

⑥ NBVS(Non-BVS) : 난분해성 유기물

⑦ Ks : 생분해도 계수(Biodegradability Coefficient) : 유기물질(VS)중 생 물학적으로 단기간에 분해 가능한 유기물(Biodegradability VS, BVS)부분과 난분해 유기물(Non Biodegradability VS, NBVS)로 구분하여 유기물(VS) 중 분해가능한 유기물 (BVS)의 %를 생분해도 계수로 하였다.

실험방법을 설명한다.

진공건조기 시료 투입구로 돈분, 폐사돈, 톱밥 및 필요하면 물을 조건에 맞게 투입한 후 진공건조기를 가동한다. 진공건조기를 정회전 장치를 작동한 후 진공펌프를 작동시키며 그 뒤에 버너를 작동시켜 진공건조기를 작동한다. 진공건조기 작동시간은 2시간으로 하였다.

진공건조기에서 배출된 혼합물을 뼈분리기에 의해 뼈를 분리하여 수거하고 나머지는 그대로 소멸기에 투입한다. 소멸기는 발효과정 중 수세식으로 수처리 부분으로 하수를 일부를 흘려 내는 구성이지만 이를 개조하여 발효실이 밀폐되도록 개조하였다. 소멸기의 온도는 55℃와 60℃, 교반은 단속 교반방법으로 시간당 7분, 공기는 200ℓ/min로 단속적으로 공급하였다.

진공건조된 재료의 함수율을 측정하고 진공건조된 재료를 일정 시간에 소멸기에 공급한다. 소멸 후 배출된 재료에서 TS와 VS를 102℃ 오븐 방법으로 측정하여 TS, VS감소량에 따른 BVS소멸율을 계산한다.

표 1. 진공건조기 투입 샘플 성분

표 2. 진공건조기 투입시의 C/N비, 함수율 및 폐사돈의 혼합비

표 3. 소멸기 투입량 및 결과

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 소멸기 총 투입량은 106.94kg이고, 이중 유기물(VS)의 양은 99.2kg(6.5kg+82.2kg+10.2kg)이다. 또한, TS감소량은 39.14kg이고 VS감소량은 36.9kg으로 측정되었다.

톱밥이 완전히 분해되었다고 가정했을 경우에는 BVS소멸율이 148%이고, 톱밥이 전혀 분해되지 않았다고 가정했을 경우 BVS소멸율이 188%로 측정되었고, ㄹ상기 와 같이 톱밥이 전혀 분해되지 않았다고 가정했을 경우 BVS소멸율이 188%로 나온것은 BVS가 모두 소멸된 것 말고도 난분해성이거나 장기 분해성 성분인 톱밥이나 NBVS가 추가로 일부 분해된 데서 기인한 것으로 추정된다.

상기 실험 결과에서 본 발명의 소멸식 폐사돈 처리 시스템의 효과를 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 소멸식 폐사돈 처리 시스템의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 돈분 저장탱크

20 : 물 저장탱크

30 : 진공건조기

40 : 톱밥 저장탱크

50 : 스크류 컨베이어

60 : 뼈분리기

70 : 소멸기

80 : 후숙발효기

Claims (4)

1. 돈분과 톱밥 80~92중량%와, 폐사돈 8~20중량%를 혼합된 혼합물을 진공건조하는 진공건조기(30)와,

   상기 진공건조 처리된 혼합물에서 폐사돈의 뼈를 선별 추출하는 뼈분리기(60)와,

   상기 뼈분리기(60)에서 배출된 혼합물을 교반하며 유기발효시키는 소멸기(70)와,

   상기 소멸기(70)에서 배출된 혼합물의 잔류 유기물을 발효시키는 후숙발효조(80)로 구성된 것을 특징으로 하는 소멸식 폐사돈 처리 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 진공건조기(30)에 투입되는 혼합물은 C/N비가 15~30이고, 함수율은 80~88%인 것을 특징으로 하는 소멸식 폐사돈 처리 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 진공건조기(30)에는 톱밥 저장탱크(40)와 스크류 컨베이어(50)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 소멸식 폐사돈 처리 시스템.
4. 폐사돈 처리 시스템에 있어서,

   돈분과 톱밥 80~92중량%와, 폐사돈 8~20중량%를 혼합한 혼합물을 진공건조하고, 상기 진공건조된 혼합물 중 폐사돈의 뼈를 추출하며, 뼈가 추출된 혼합물을 유기발효시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 소멸식 폐사돈 처리 시스템.

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