KR20140098396A - 하수슬러지 및 가축분뇨를 이용한 고속 퇴비화 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하수슬러지 및 가축분뇨 등을 이용한 퇴비화 기술에 관한 것으로서, 하수종말처리장이나 축산폐수처리장 등으로부터 발생된 하수슬러지 및 가축분뇨와 톱밥 및 피트 등을 혼합하여 퇴비화하는 기술에 관한 것이다. 하수슬러지 및 가축분뇨 등과 톱밥, 피트를 혼합하여 고속발효건조기에 투입하고, 후숙 발효조로 이송함으로써 발효 시일을 단축시키며 기존에 사용하던 톱밥의 량을 줄임으로써 경제적인 퇴비 생산을 가능하게 하는 하수슬러지 및 가축분뇨를 이용한 퇴비의 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 하수슬러지 및 가축분뇨 등을 이용한 퇴비화 기술에 관한 것으로서, 하수종말처리장이나 축산폐수처리장 등으로부터 발생된 하수슬러지 및 가축분뇨와 톱밥 및 피트 등을 혼합하여 퇴비화 하는 기술에 관한 것이다. 하수슬러지 및 가축분뇨 등과 톱밥, 피트를 혼합하여 고속발효건조기에 투입하고, 후숙 발효조로 이송함으로써 발효 시일을 단축시키며 기존에 사용하던 톱밥의 량을 줄임으로써 경제적인 퇴비 생산을 가능하게 하는 하수슬러지 및 가축분뇨를 이용한 퇴비의 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
퇴비화 방법으로는 개방형 발효시설과 하수슬러지를 적정 고화제를 통하여 퇴비로 만드는 방법 및 혼합소각, 건조 후 보조연료 및 연료화 등 다양한 방법이 이용되고 있다. 그러나 개방형 발효시설은 발효과정에서 배출되는 악취 및 침출수로 인해 수질오염과 토양오염의 주된 원인이 되고 있다. 하수슬러지에 적정 고화제를 통하여 퇴비로 만드는 방법은 유기성 하수슬러지에 제철부산물인 제강슬래그를 고화제로 하여 열풍회전건조로 및 양생사이로를 이용한 건조 + 고화 혼합방식의 설비를 이용하여 이화학적으로 표준화된 입상화 Bio-soil을 제조하는 방법이 있으나 건조한 고화물이 부패하는 등 많은 문제점을 지니고 있다. 이 밖에도 하수슬러지 등 유기성 슬러지의 자원화를 위해 혼합소각, 건조 후 보조연료 및 연료화 등 다양한 방법들이 추진 중이지만 아직은 불안정한 기술들이 많다.
또한 기존 공법들은 부숙화 과정이 45일 정도로 대량 처리시설 시 소요면적이 과다하게 요구되고, 장기간의 부숙화 과정에서 많은 악취가 발생하면서 민원의 소요가 많다.
기존의 퇴비화 방법의 경우 대부분이 개방형 발효시설을 이용하고 있어 발효과정에서 배출되는 악취로 인하여 주변지역에 많은 피해를 주고 있다. 또한 개방형 발효시설에서 흘러나오는 침출수로 인해 수질오염과 토양오염의 주된 원인이 되고 있다.
또한 하수슬러지를 적정 고화제를 통하여 퇴비로 만드는 방법이 있는데 유기성 하수슬러지에 제철부산물인 제강슬래그를 고화제로 하여 열풍회전건조로 및 양생사이로를 이용한 건조 + 고화 혼합방식의 설비를 이용하여 이화학적으로 표준화된 입상화 Bio-soil을 제조하는 방법이 있으나 건조한 고화물이 부패하는 등 많은 문제점을 지니고 있다.
이 밖에도 하수슬러지 등 유기성슬러지의 자원화를 위해 혼합소각, 건조 후 보조연료 및 연료화 등 다양한 방법들이 추진 중이지만 아직은 불안정한 기술들이 많다. 복토재 성분이 배출기준에 적합해야 하는 단점들을 가지고 있고 건조화 공법은 건조 후 연소에 따른 에너지 사용의 비효율과 부산물의 수요처가 대부분 장거리에 위치해 운송비가 과다하게 나오는 단점들이 있다.
또한 기존 공법들은 부숙화 과정이 45일 정도로 대량 처리시설 시 소요면적이 과다하게 요구되고, 장기간의 부숙화 과정에서 많은 악취가 발생하면서 민원의 소요가 많아 이를 해결하기 위한 하나의 방편으로 고속 부숙화 공정의 도입이다.
본 발명은 하수슬러지 및 가축분뇨를 이용한 퇴비의 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 상세히 설명하면 군지역 등의 하수종말처리장에서 나오는 하수슬러지나 축산폐수처리장 및 가축농가 등에서 배출되는 가축분뇨 슬러지를 효율적으로 재활용하기 위해서 톱밥 및 피트를 혼합하여 경제적이고 친환경적인 양질의 퇴비를 생산하기 위한 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
따라서 본 발명에서는 고속발효건조기 및 밀폐형 후숙발효조를 개발함으로써 발효과정을 약 10 ∼ 15일 줄일 수 있었으며 악취 및 침출수의 발생을 근원적으로 차단할 수 있는 방법을 개발하여 효과적인 퇴비의 생산을 가능케 하였다.
국내의 가축분뇨 슬러지의 경우 대부분이 80 ∼ 85％ 이상의 수분을 함유하고 있어 매립하지 않고 종래의 연소 처리방법으로 처리하는 경우에는 막대한 비용을 들여 건조하여 태워버리므로 전혀 경제성이 맞지 않고, 일부 시멘트제조공장에서 태우는 경우도 있겠지만, 건조슬러지의 경우 열량이 2,000 ∼ 3,000kcal/kg인 것을 고려하면 이 또한 에너지 자원의 낭비인 것을 알 수 있다.
또한 개방형 퇴비화 시설의 경우 기온이 떨어지는 겨울철 및 장마철 등에는 그 발효시일이 길어지며 퇴비더미 속에서 부패가 일어나는 등의 문제점 및 악취, 침출수 발생 등의 여러 가지 환경적 요인들로 인해 어려움이 많은 것을 알 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하고 하수슬러지 및 가축분뇨슬러지를 폐기물이 아닌 휴자원으로 간주하고, 새로운 개념의 양질의 퇴비로써 재활용함으로써 경종농가의 경제적 어려움을 극복하고 친환경적인 퇴비생산으로 자원절약 및 환경적 측면에서 보다 효과적이고 경제적으로 처리하기 위하여 하수슬러지 및 가축분뇨를 이용한 퇴비의 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 하수슬러지 및 가축분뇨를 이용한 퇴비의 제조공정을 나타낸 요약도를 도시한 것으로서, 슬러지 이송장치, 부형재 이송장치, 고속발효건조기, 후숙발효조, 선별기, 포장장치로 이루어져 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하수슬러지 및 가축분뇨 등을 이용한 퇴비화 기술에 관한 것으로서, 하수종말처리장이나 축산폐수처리장(가축분뇨처리장) 등으로부터 발생된 하수슬러지 및 가축분뇨와 톱밥 및 피트 등을 혼합하여 퇴비화 하는 기술에 관한 것이다. 투입 전 하수슬러지 및 가축분뇨의 함수율은 약 80 ∼ 83％이며 이때의 C/N비는 약 8 ∼ 10 이며, 부형재로 사용한 톱밥과 피트의 혼합물은 함수율이 20 2％이며 이때의 C/N비는 약 150 정도 였다. 하수슬러지 및 가축분뇨 등과 톱밥, 피트를 7.0 : 2.0 : 1.0 의 무게비로 혼합하여 고속발효건조기에 투입하며 두가지(유기성폐기물과 부형재)를 고속발효건조기에 투입하여 혼합을 해 주었을 때 함수율은 약 70 2％이며 C/N비는 약 30 내외이다. 이 혼합물질은 고속발효건조기에서 약 12시간 정도의 혼합 발효과정을 거쳐 후숙발효조로 이송이 되는데 이때의 함수율은 약 60％이며 C/N비는 30 내외, 혼합물의 온도는 약 55 정도이다. 고속발효건조기에서 고속발효시 발생하는 악취는 백금촉매연소장치를 통해 탈취를 하며 에너지회수를 통해 건조열원을 보충하도록 한다.
후숙발효조는 밀폐형으로 외부에 노출되는 부분이 없도록 설계하였으며 내부에는 수분 부족시를 대비한 스프링클러 장치와 적절한 산소 공급을 위해 바닥면에 통풍식 산소공급장치가 설치되어 있다. 후숙발효시 발생하는 악취가스는 백금촉매장치와 연결하여 탈취 할 수 있도록 설계되었으며 급기는 50 ∼ 200 L/min으로 설계하였다. 고속발효건조기에서 후숙발효조로 이송된 물질은 함수율은 약 60％이며 C/N비는 30 내외, 혼합물의 온도는 약 55 정도로 부숙 초기에 해당되는 물질이다. 이 물질이 후숙발효조에서 약 10일 정도 발효과정을 진행하게 되면 함수율은 약 55％, C/N비는 약 28 내외의 부숙도 중기 과정으로 진행을 하게 된다. 20일 정도 발효과정이 지난 후의 상태는 함수율은 약 50％, C/N비는 약 26 내외의 부숙도 중기 과정으로 진행을 하게 된다. 마지막으로 약 30일 정도 발효과정이 진행되면 함수율은 약 45％, C/N비는 약 25 내외의 부숙도 후기 과정으로 진행을 하게 되며 양질의 퇴비로서 사용이 가능하게 된다. 후숙발효공정에서 배출되는 침출수는 근원적으로 없앴으며 악취 또한 에너지 회수시스템으로 처리를 하여 탈취를 하도록 설계되었다. 고속발효건조기와 밀페형 후숙발효조를 사용함으로써 일반적인 개방형 발효시설에 비해 최적의 발효 환경을 조성할 수 있으며 발효기간을 약 10 ∼ 15일정도 단축할 수 있다. 그리고 바이오가스 연소열 이용 및 폐열 회수를 통한 에너지 비용을 절감할 수 있으며 악취 및 침출수의 발생을 없앰으로써 친환경적인 처리가 가능하도록 설계하였으며 제조된 퇴비는 비료공정규격(농촌진흥청 고시 제 2003-18호)에 맞추어 생산되며 그 사용목적에 맞는 일반퇴비로써 사용이 가능하도록 하였다.
하수종말처리장 또는 축산폐수처리장(가축분뇨처리장) 으로부터 발생된 유기성슬러지와 톱밥 및 피트를 각각 준비한 다음 탈수슬러지와 톱밥, 피트를 7.0 : 2.0 : 1.0 의 무게비로 혼합하여 고속발효건조기에 투입하며 두가지(유기성폐기물과 부형재)를 고속발효건조기에 투입하여 혼합을 해 주었을 때 함수율은 약 70 2％이며 C/N비는 약 30 내외이다. 이 혼합물질은 고속발효건조기에서 약 12시간 정도의 혼합 발효과정을 거쳐 후숙발효조로 이송이 되는데 이때의 함수율은 약 60％이며 C/N비는 30 내외, 혼합물의 온도는 약 55 정도이다. 고속발효건조기에서 고속발효시 발생하는 악취는 백금촉매연소장치를 통해 탈취를 하며 에너지회수를 통해 건조열원을 보충하도록 한다.
후숙발효조는 밀폐형으로 외부에 노출되는 부분이 없도록 설계하였으며 내부에는 수분 부족시를 대비한 스프링클러 장치와 적절한 산소 공급을 위해 바닥면에 통풍식 산소공급장치가 설치되어 있다. 후숙발효시 발생하는 악취가스는 백금촉매장치와 연결하여 탈취 할 수 있도록 설계되었으며 급기는 50 ∼ 200 L/min으로 설계하였다. 고속발효건조기에서 후숙발효조로 이송된 물질은 함수율은 약 60％이며 C/N비는 30 내외, 혼합물의 온도는 약 55 정도로 부숙 초기에 해당되는 물질이다. 이 물질이 후숙발효조에서 약 10일 정도 발효과정을 진행하게 되면 함수율은 약 55％, C/N비는 약 28 내외의 부숙도 중기 과정으로 진행을 하게 된다. 20일 정도 발효과정이 지난 후의 상태는 함수율은 약 50％, C/N비는 약 26 내외의 부숙도 중기 과정으로 진행을 하게 된다. 마지막으로 약 30일 정도 발효과정이 진행되면 함수율은 약 45％, C/N비는 약 25 내외의 부숙도 후기 과정으로 진행을 하게 되며 양질의 퇴비로서 사용이 가능하게 된다. 후숙발효공정에서 배출되는 침출수는 근원적으로 없앴으며 악취 또한 에너지 회수시스템으로 처리를 하여 탈취를 하도록 설계되었다. 고속발효건조기와 밀페형 후숙발효조를 사용함으로써 일반적인 개방형 발효시설에 비해 최적의 발효 환경을 조성할 수 있으며 발효기간을 약 10 ∼ 15일정도 단축할 수 있다. 그리고 바이오가스 연소열 이용 및 폐열 회수를 통한 에너지 비용을 절감할 수 있으며 악취 및 침출수의 발생을 없앰으로써 친환경적인 처리가 가능하도록 설계하였으며 제조된 퇴비는 비료공정규격(농촌진흥청 고시 제 2003-18호)에 맞추어 생산되며 그 사용목적에 맞는 일반퇴비로써 사용이 가능하도록 하였다.
1) 단위 공정별 특징
a. 반입 및 전처리 공정
발생되는 하수찌꺼기는 탈수실에서 하수찌꺼기 처리시설로 공압 콘베어로 이송되며 슬러지 저장조에 반입되어지고, 처리장의 탈수기 가동이 간헐적으로 가동하므로 탈수기 가동시간(슬러지 발생시간)에 슬러지를 일시 저장하였다가 고속발효건조기의 원활한 가동 및 24시간 일정량의 슬러지를 공급하고 기계고장 및 수리를 대비한다. 슬러지 저장조는 1일 발생되는 슬러지 발생량의 2일분 이상을 저장할 수 있는 용량으로 계획하였으며 하부에 슬러지 배출을 위해 배출장치를 설치하였다. 슬러지 이송펌프는 저장조에 저장된 슬러지를 항상 일정량으로 고속발효건조기로 공급하기 위한 시설로 고장에 대비하여 2대를 설치토록 계획하였다.
b. 발효 및 후숙 공정
유기성슬러지 퇴비화의 주처리공정은 발효와 후숙공정으로 나눠지며, 발효공정에서는 유기성슬러지 속에 함유되어 있는 수분 및 유기물을 제거하며, 후숙공정에서는 발효된 유기성슬러지를 완전 부숙화 시키는 공정이다. 발효공정은 혼합 및 발효건조공정으로 나눠지며, 유기성슬러지 속에 함유된 유기물 및 수분을 제거하는 공정이고, 반입된 슬러지와 부형제, 반송퇴비를 혼합하기 위한 시설로서 완전혼합을 위하여 고속발효건조기 내부에 기계식교반기를 설치하였으며, 악취의 외부 유출을 억제하기 위한 밀폐구조 적용하였고 배출 부산물을 일정량씩 선입선출 방식으로 자동 배출할 수 있는 시설로 구성하였다. 고속발효건조기에서 슬러지와 부형제, 반송퇴비가 완전 혼합되어, 일정조건하에서 미생물에 의한 유기물 분해 및 수분제거가 일어날 수 있도록 가온 및 교반시설을 설치하고, 60 미만의 호기성 발효는 방선균류 증식을 통해 탄수화물, 셀룰로우스, 리그닌 단백질을 분해하며, 60 이상의 호기성 발효에서는 바실러스균 증식 및 병원균 사멸효과가 있다.
후숙공정은 고속발효건조기를 통해 고온발효된 배출부산물을 에스컬레이터 교반기에 의하여 후숙발효조의 외부측으로부터 약 30일간 중앙으로 서서히 이동하면서 완전부숙(퇴비)이 진행되고, 점성을 갖는 혼합물이 효율적으로 발효가 될 수 있도록 횡축원통형 에스컬레이터 구조의 발효기를 설치하여 교반한다. 기물 분해를 통한 미생물의 활성화를 위하여 후숙발효조 하단부에 공기공급 장치를 통해 공급토록 하고, 혼합은 1회전/일으로 운전하며, 부숙 완료된 배출부산물을 일정량씩 자동 배출할 수 있다.
후숙 안정화를 위하여 발효물질이 완전 혼합되어 일정조건하에서 안정화가 가능토록 교반시설 및 공급시설을 설치하는데 원통 밀폐형으로 설계하여 내부에 교반기를 3단으로 설치, 부숙화중인 배출부산물들의 뭉침 현상을 방지토록 한다.
c. 퇴비 생산 및 포장 공정
발효 및 안정화를 거쳐 처리된 퇴비를 일시 저장하여 포장설비 이상발생 또는 휴일 등을 고려 3일 이상의 저장용량으로 설계하며 포장은 20kg단위로 자동포장이 가능토록 설계하였다.
에너지 비용 절감 측면을 살펴보면, 기존 개방형 퇴비화공법의 유기성슬러지 15톤/일 처리 시 필요 에너지 비용이 드는 반면, 유기성슬러지 1톤에 부형제 15％ 를 첨가하여 수분 400 제거 시, 함수율 약 60％ 내외가 되며 이때 필요한 열에너지 비용은 400750800 375 375 62.69원 23,510원/톤, 15톤/일 365일 23,510원/톤 = 128,720천 원/년(기계가동에너지는 제외, 순수 수분 제거 에너지만 적용)이다. 이에 비하여, 본 기술 퇴비화 공법의 하수찌꺼기 15톤/일 처리 시 필요 에너지 비용이 들고, 본 공법은 바이오가스 연소열을 수분제거 에너지로 사용하므로 에너지의 공급을 50％로 절감하며 이때 필요한 열에너지 비용은 15톤/일 365일 11,755원/톤 = 64,360천원/년이다. 따라서, 에너지 비용절감액은 64,360천원/년 = 128,720천원/년 - 64,360천원/년이라 할 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 바이오가스 연소열을 수분에너지로 사용함으로써 기존의 개방형 퇴비화 기술에 비하여 경제적이며 악취는 백금촉매를 통하여 탈취하였으며 발생되는 폐수를 근원적으로 차단하였으므로 환경적으로도 매우 안정적인 기술이라 할 수 있겠다. 또한 퇴비의 생산기간을 단축하였으며 생산비용 또한 절감함으로써 경종농가에 저가로 양질의 퇴비를 공급 가능하게 하였다. 이렇게 제조된 퇴비는 비료공정규격에 적합하도록 제조하였으며 최종적으로 경종농가의 생산비 부담을 크게 감소시킬 수 있다는 경제적인 효과가 있는 것이다.
Claims (3)
- 하수슬러지 및 가축분뇨슬러지를 이용한 퇴비의 제조방법에 있어서 하수슬러지 또는 가축분뇨슬러지를 탈수하고, 이를 톱밥 및 피트와 각각 무게비로 7.0 : 2.0 : 1.0로 혼합후, 고속발효건조기에서 약 12시간 정도 1차 발효하고, 후숙발효조에서 약 30일간 부숙하여 양질의 퇴비를 만드는 하수슬러지 또는 가축분뇨슬러지를 이용한 퇴비의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 톱밥은 2mm 이하로 분쇄된 것으로 유기물 함량은 약 15％, 함수율은 20％ 내외인 것을 특징으로 하는 하수슬러지 또는 가축분뇨슬러지를 이용한 퇴비의 제조방법.
- 청구항 2에 있어서, 상기 피트는 2mm 이하로 분쇄된 것으로 유기물 함량이 약 15％이고, 함수율이 약 20％ 내외인 것을 특징으로 하는 하수슬러지 또는 가축분뇨슬러지를 이용한 퇴비의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020130010952A KR20140098396A (ko) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | 하수슬러지 및 가축분뇨를 이용한 고속 퇴비화 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130010952A KR20140098396A (ko) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | 하수슬러지 및 가축분뇨를 이용한 고속 퇴비화 시스템 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20140098396A true KR20140098396A (ko) | 2014-08-08 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020130010952A KR20140098396A (ko) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | 하수슬러지 및 가축분뇨를 이용한 고속 퇴비화 시스템 |
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| KR (1) | KR20140098396A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102050065B1 (ko) * | 2019-07-09 | 2019-11-28 | (주)조은이엔티 | 하수 슬러지의 하이브리드형 퇴비화방법 |
| KR102498127B1 (ko) * | 2021-11-10 | 2023-02-09 | 주식회사 신영이노텍 | 하수 슬러지 건조를 위한 고속발효기 및 처리 방법 |
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2013
- 2013-01-31 KR KR1020130010952A patent/KR20140098396A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102050065B1 (ko) * | 2019-07-09 | 2019-11-28 | (주)조은이엔티 | 하수 슬러지의 하이브리드형 퇴비화방법 |
| KR102498127B1 (ko) * | 2021-11-10 | 2023-02-09 | 주식회사 신영이노텍 | 하수 슬러지 건조를 위한 고속발효기 및 처리 방법 |
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