KR20160120501A - 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템 및 그 액비화 처리방법 - Google Patents

고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템 및 그 액비화 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가축분뇨를 활용하여 액비를 제조하는 데 있어 화학약품을 사용하지 않고, 순수한 가축분뇨만을 이용하여 액비를 제조할 수 있고, 호기성 미생물을 이용한 방법으로 비료가치가 높으면서 현장적용이 용이한 다양한 액비를 생산 공급할 수 있으며, 가축분뇨의 분뇨액이 유기물 산화조에 유입되기 전에 고액 분류과정을 배치함으로써 별도의 화학약품을 투입하지 않고, 물리적인 처리방법 만으로 일정한 부유물질의 농도를 조정할 수 있고, 고액 분류를 2차로 나누어 가축분뇨의 처리 효율을 향상시키고, 2차 고액 분류된 잔여액성분도 침전조로 주입 농축하여 다시 원심분리기를 이용하여 원심분리함으로써 고형물의 제거율을 향상시킬 수 있는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템 및 그 액비화 처리방법에 관한 것이다.

Description

고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템 및 그 액비화 처리방법{THE PROCESSING SYSTEM FOR MAKING LIQUID STATE FERTILIZER OF DOMESTIC ANIMALS HAVING ORGANIC OXIDATION TANK AND PROCESSING METHOD THEREOF}
본 발명은 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템 및 그 액비화 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가축분뇨를 활용하여 액비를 제조하는 데 있어 화학약품을 사용하지 않고, 순수한 가축분뇨만을 이용하여 액비를 제조할 수 있고, 호기성 미생물을 이용한 방법으로 비료가치가 높으면서 현장적용이 용이한 다양한 액비를 생산 공급할 수 있으며, 가축분뇨의 분뇨액이 고속 유기물 산화조에 유입되기 전에 고액 분류과정을 배치함으로써 별도의 화학약품을 투입하지 않고, 물리적인 처리방법 만으로 일정한 부유물질의 농도를 조정할 수 있고, 고액 분류를 2차로 나누어 가축분뇨의 처리 효율을 향상시키고, 2차 고액 분류된 잔여액성분도 침전조로 주입 농축하여 다시 원심분리기를 이용하여 원심분리함으로써 고형물의 제거율을 향상시킬 수 있는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템 및 그 액비화 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 가축분뇨(또는 축산분뇨)는 경제성장과 더불어 축산물의 수요가 증가함에 따라 사육규모가 커지면서 사육가축의 마릿수도 증가하여 단일 축산시설에서 발생하는 분뇨의 양도 점점 늘어나고 있다. 이 같은 분뇨에는 각종 유기화합물과 질소·인산·칼륨 등의 비료성분이 많이 함유되어 있어 농작물이나 과수에 거름으로 이용되기도 하지만 양이 지나치게 많아 미처 활용되지 않고 폐기되는 비율이 높아지면서 축산환경 오염문제의 발생원이 되고 있는 실정이다.
그리고 상기와 같은 가축분뇨가 방치되어 악취를 일으키고 파리·모기 등 각종 해충들의 서식지가 되어 농촌 생활환경을 악화시키며, 빗물이나 축사를 청소한 물과 섞여 방류될 경우 축산폐수가 되기도 한다.
또한 이같은 분뇨의 질적 특성은 저장기간, 축사의 형태 및 사료의 종류에 따라 많은 차이를 보이고, 동일한 사육시설에서조차 시간적, 계절적, 수거방법에 따라 상이하게 나타난다. 그리고 사료에 포함된 중금속 및 방역에 의한 소독제의 잔류로 인하여 독성물질이 함유되어 있기도 하다.
한편 가축분뇨 액비라 함은 가축의 사육과정에서 배출되는 분, 뇨 및 청소수의 혼합물 또는 기타 축산분뇨 처리과정(혐기발효 폐액, 속성발효 액상분뇨)에서 발생되는 물직을 비료로 활용할 목적으로 수집, 저장하고 일정기간 동안 부숙시켜 병원성 미생물, 충란, 잡초종자 등을 사멸시키고 난분해성 물질 등을 분해하여 환경에 노출되어도 위해성이 없고, 경종적으로 안정화된 액상물을 말한다.
이와 같은 액비는 작물생육에 필요한 성분인 질소, 인, 칼리 외에도 칼슘, 마그네슘, 나트륨 등과 같은 미량원소도 포함하고 있어 비료로서의 가치가 높다고 볼 수 있다.
그러나 가축분뇨를 액비화하여 직접 농경지에 살포하는 것은 현재까지 실용화하되지 못하고 있으나 국내 여건으로 보아 여러 가지 장점을 갖고 있는 것이 현실이다.
액비화는 가축분뇨를 액상으로 처리하여 부재료 구입의 문제점을 최소화 할 수 있을 뿐만아니라 부수적으로 대체연료를 생산하며 분뇨 처리비용을 퇴비화보다 크게 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
그러나 액비화는 장거리 이송처리가 불가능하고 살포시 취급이 퇴비보다 상대적으로 불리하며 분뇨를 판매하는 것은 현실적으로 불가능하다는 단점이 있다.
그럼에도 가축분뇨 액비화는 슬러리 축사의 분뇨 뿐만 아니라 정화처리후 방류수도 이용할 수 있다는 장점이 있다. 축사의 뇨폐수는 정화처리후 방류시 현행 수질규제기준을 충족시키는데 한계가 있다. 따라서 정화처리 시설을 설치한 축산농가도 정화후 방류수의 액비화는 환경측면에서 매우 바람직한 수단이라고 할 수 있다.
근래 들어 가축분뇨를 자원화하여 액비로 사용하는 다양한 방법이 제시되고 있으나 액비의 사용시기 및 사용처의 다양한 요구에 대하여 액비의 특성상 성분 및 부숙정도도 일정하지 못하고 보관을 위해 대규모의 탱크를 설치해야 하는 비효율적인 부분이 문제점으로 지적되고 있다.
상기와 같이 미생물을 이용하여 가축분뇨를 액비로 제조하는 방법에는 크게 두가지로 호기성 미생물을 이용한 방법과 혐기성 미생물을 이용하는 방법이 있다. 전자는 신속한 액상 비료화, 고온으로 인한 유해균과 잡초종자의 사멸 등의 장점이 있으나, 비료의 가치가 다소 떨어지고, 과다한 동력사용의 단점이 있다. 반면 혐기성 미생물을 이용하는 방법은 적은 동력비와 유기물가치가 높은 비료를 생산할 수 있다는 장점이 있지만 상대적으로 긴처리시간 살포시 악취문제로 인한 민원의 문제점을 가지고 있다. 그리고 일반적으로 호기성 방식이 혐기성 방식보다 부숙속도가 더 빠른 것으로 알려져 있다.
그러나 종래의 연속 배치식 액상부식법에 의한 고농도 유기오수의 처리 방법은 고농도 유기폐수인 가축분뇨를 처리하는 공정에서 유기물부하를 저하시키기 위하여 전처리공정에서 응집제를 주입하고 별도의 탈수공정을 진행하여야 했으며, 고농도 유기물 폐액이 액상부식조에 주입되어 유기물분해에 의한 발열이 발생하였고, 이에 따라 액상부식조의 온도가 높아지거나 온도상승에 따른 용존 산소가 저하되는 현상도 나타나는 문제점이 있었고, 고농도 유기물을 함유한 오염원이면서 동시에 자원화가 될 수 있는 가축분뇨를 재활용 없이 전량 정화 시킴에 따라서, 처리 시설 용량이 커졌으며, 슬러지도 많이 발생하여 비경제적인 문제점이 있었다.
그리고 종래의 액비화 처리시스템는 각 조에서 발생되는 악취를 화학약품을 사용하여 탈취하는 방법이 사용되고 있다.
그러나 상기와 같은 방법은 화학약품을 하용함으로써 폐수가 발생하게 되고, 이 폐수를 처리하기 위해 전문업체에 위탁처리를 해야하는 문제점이 있고, 위탁처리에 따른 비용이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제876104호(2008. 12. 19. 등록) 대한민국 등록특허 제1127640호(2012. 03. 09. 등록) 대한민국 등록특허 제1333246호(2013. 11. 20. 등록)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 가축분뇨를 활용하여 액비를 제조하는 데 있어 화학약품을 사용하지 않고, 순수한 가축분뇨만을 이용하여 액비를 제조할 수 있는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템 및 그 액비화 처리방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명은 호기성 미생물을 이용한 방법으로 비료가치가 높으면서 현장적용이 용이한 다양한 액비를 생산 공급할 수 있는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템 및 그 액비화 처리방법을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 가축분뇨의 분뇨액이 고속 유기물 산화조에 유입되기 전에 고액 분류과정을 배치함으로써 별도의 화학약품을 투입하지 않고, 물리적인 처리방법 만으로 SS농도(물속에 존재하는 부유물질의 농도)가 20,000mg/l 이하의 성상을 일정하게 유지할 수 있는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템 및 그 액비화 처리방법을 제공하는 데 목적이 있다.
그리고 본 발명은 고액 분류를 2차로 나누어 가축분뇨의 처리 효율을 향상시키고, 2차 고액 분류된 잔여액성분도 침전조로 주입 농축하여 다시 원심분리기를 이용하여 원심분리함으로써 고형물의 제거율을 향상시킬 수 있는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템 및 그 액비화 처리방법을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 다수의 액비화 시설 중 공기공급으로 발생된 배출가스는 상부 포집덕트를 통해서 바이오크리클링 탈취기를 통해 악취 성분이 탈취된 깨끗한 공기를 대기중에 배출하여 환경오염을 방지할 수 있는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템 및 그 액비화 처리방법을 제공하는 데 목적이 있다.
그리고 본 발명은 상기와 같이 바이오트리클링 탈취기를 이용하여 2단계 발효조에서 생성된 액비를 탈취탑 내부에서 살수하여 액비에 의해 용해성악취물을 1차로 처리하고, 다단으로 구비된 탈취탑 내부의 여재를 이용하여 악취성분을 2차로 분해시킴으로써 악취의 탈취 효율이 높고, 탈취에 사용되고 남은 잔여 액비를 다시 미생물 조정조로 유입되도록 순환시킴으로써 2차오염이 발생하지 않고, 탈취비용을 절감할 수 있어 경제적인 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템 및 그 액비화 처리방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 가축분뇨의 액비화 처리시스템에 있어서,
수거된 고농도 가축분뇨가 투입되어 협잡물을 제거하는 협잡물 제거기(100)와;
상기 협잡물 제거기(100)에서 협잡물이 제거된 가축분뇨가 유입되어 저장되고, 내부에 원수를 이송하는 원수펌프(111)가 구비되며, 하부에 침전물로 인한 펌프의 막힘과 가축분뇨의 부패를 방지하기 위해 원수를 교반하는 집수조 수중교반기(112)가 구비된 집수조(110)와;
상기 집수조(110)의 원수펌프(111)로 처리물이 투입되어 큰 입자의 불순물을 제거하는 드럼스크린(120)과;
상기 드럼스크린(120)에서 불순물이 제거된 처리물이 유입되고, 내부에 처리물을 이송하는 제 1유량조정펌프(131)가 구비되며, 하부에 처리물을 교반하는 제 1수중교반기(132)가 구비된 제 1유량조정조(130)와;
상기 제 1유량조정조(130)의 제 1유량조정펌프(131)로 처리물이 투입되어 슬러지와 분뇨액으로 분류하는 고속데칸타(140)와;
상기 고속데칸타(140)에서 슬러지가 분류된 분뇨액이 유입되고, 내부에 분뇨액을 이송하는 제 2유량조정펌프(151)가 구비되며, 하부에 분뇨액을 교반하는 제 2수중교반기(152)가 구비된 제 2유량조정조(150)와;
상기 제2유량조정조(150)의 제 2유량조정펌프(151)로 분뇨액이 일정하게 유입되어 침전물을 침전시키는 침전조(160)와;
상기 침전조(160)의 침전물이 침전조(160)와 연결된 침전물 이송배관(171)을 통해 유입되고, 내부에는 농축조 펌프(172)가 구비된 농축조(170)와;
상기 농축조(170)의 농축조 펌프(172)를 통해 유입된 침전물을 고액분리하여 고형물과 분뇨액으로 분리하여 분뇨액은 다시 침전조(160)로 투입하는 원심분리기(180)와;
다수의 조로 구획되어 순차적으로 상기 침전조(160)의 분뇨액 상등수가 유입되고, 각조의 하부에는 분뇨액에 산소를 공급하는 에어레이터(191)가 구비되며, 각조의 상부에는 폭기시 발생되는 이상거품을 파쇄하는 거품파쇄기(192)가 구비된 고속 유기물 산화조(190)와;
다수의 조로 구획되어 순차적으로 상기 고속 유기물 산화조(190)의 분뇨액이 유입되고, 각조의 하부에는 분뇨액에 공기를 공급하는 제 1공기공급장치(201)가 구비된 미생물 조정조(200)와;
다수의 조로 구획되어 순차적으로 상기 미생물 조정조(200)의 분뇨액이 유입되고, 각조의 하부에는 분뇨액에 공기를 공급하는 제 2공기공급장치(211)가 구비되며, 중앙에 위치한 조의 하부에는 발효조 이송펌프(212)가 구비되며, 마지막 조의 하부에는 반송액을 미생물 조정조(200) 상부에서 반송 가지관(213a)을 통해 살포되도록 반송시키는 반송 및 소포펌프(213)와 액비를 외부로 반출시키는 제 1액비 반출펌프(214)가 구비된 2단계 발효조(210)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 2단계 발효조(210)의 후단에 다수의 조로 구획되도록 설치되고, 순차적으로 2단계 발효조(210)의 분뇨액이 유입되며, 각조의 하부에 분뇨액에 공기를 공급하는 제 3공기공급장치(221)가 구비되어 2단계 발효조(210)에서 미처 발효되지 못해 완숙 액비로 전환하지 못한 분뇨액를 처리하고, 생산된 완숙 액비를 저장하는 3단계 발효조(220)와, 상기 3단계 발효조(220)의 후단에 다수의 조로 구획되도록 설치되고, 3단계 발효조(220)에서 나온 액비를 저장하며, 각조의 하부에는 액비에 공기를 공급하는 제 4공기공급장치(231)가 구비되고, 마지막 조의 하부에는 액비를 외부로 반출시키는 제 2액비 반출펌프(232)가 구비된 임의성 발효조(230)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 임의성 발효조(230) 후단에 설치되고, 임의성 발효조(230)에서 유입된 액비를 침전하여 상등수는 저농도 액비로 구분하고, 하부 침전수는 고농도 액비로 구분하여 생산하는 안정화조(240)를 포함하되, 상기 안정화조(240)는 임의성 발효조(230)에서 유입된 액비를 침전시키는 안정화 침전조(241)와;
상기 안정화 침전조(241)의 하단에 침전된 침전수가 침전수 이동관(242a)으로 유입되고, 하부에는 고농도 액비 이송펌프(242b)가 구비된 제 1고농도 액비 저장조(242)와;
다수의 조로 구획되어 상기 안정화 침전조(241)의 상등수가 유입되고, 각조 하부에는 유입된 상등수에 공기를 공급하는 제 5공기공급장치(243a)가 구비되며, 마지막 조의 하부에는 저농도 액비를 외부로 반출시키는 저농도 액비 반출펌프(243b)가 구비된 저농도 액비 저장조(243)와;
다수의 조로 구획되어 상기 제 1고농도 액비 저장조(242)의 고농도 액비 이송펌프(242b)로 고농도 액비가 유입되고, 각조 하부에는 고농도 액비에 공기를 공급하는 제 6공기공급장치(244a)가 구비되며, 마지막 조의 하부에는 고농도 액비를 외부로 반출시키는 고농도 액비 반출펌프(244b)가 구비된 제 2고농도 액비 저장조(244)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 각 조의 상부에 포집라인을 통해 포집된 악취를 탈취하는 바이오트리클링 탈취기(250)를 포함하되, 상기 바이오트리클링 탈취기(250)는 일측에 악취 유입구(251a)가 구비된 탈취탑(251)과;
상기 탈취탑(251)의 일측에 구비되어 포집라인을 통해 포집된 악취를 탈취탑(2510의 악취 유입구(251a)로 유입하는 포집팬(252)과;
상기 탈취탑(251)의 상부에 구비되는 연통(253)과;
상기 탈취탑(251) 하부 일측에 구비되어 2단계 발효조(210)에서 생성된 액비가 반송 및 소포펌프(213)에 의해 유입되어 탈취탑(251) 하부로 액비가 투입되는 액비 유입탱크(254)와;
상기 탈취탑(251)의 내부 중앙에 수직으로 연장되도록 구비되는 액비 순환관(255)과;
상기 액비 순환관(255)의 상부에 다단으로 구비되어 탈취탑(251) 내부 상측에서 액비를 하향으로 살포하는 살수관(256)과;
상기 순환관(255)의 하부에 구비되어 탈취탑(251) 내측 하부에 유입된 액비를 살수관(256)으로 순환시키는 액비 순환펌프(257)와;
상기 살수관(256)의 하부 위치 탈취탑(251) 내부에 표면에 미생물막이 형성되어 탈취탑(251) 내부로 유입된 악취가 미생물막과 접촉되어 악취성분이 분해되도록 구비된 여재(258)와;
상기 액비 유입탱크(254)의 상부 일측면에 일측단은 액비 유입탱크(254) 내부와 연통되도록 결합되고, 타측단은 미생물 조정조(200)와 결합되어 탈취에 사용되고 남은 잉여 액비를 미생물 조정조(200)로 유입시키는 액비 오버플로우관(259)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명에 따른 가축분뇨의 액비화 처리방법은 수거된 고농도 가축분뇨를 협잡물 제거기(100)에 투입하여 협잡물을 제거하는 협잡물 제거과정(S10);
상기 협잡물 제거과정(S10)에서 협잡물이 제거된 가축분뇨를 하부에 침전물로 인한 펌프의 막힘과 가축분뇨의 부패를 방지하기 위해 집수조 수중교반기(112)로 교반되고, 원수펌프(111)로 이송되도록 집수조(110)에 유입하는 집수조 유입과정(S20);
상기 집수조(110)의 원수펌프(111)로 처리물을 드럼스크린(120)에 투입하여 큰 입자의 불순물을 제거하고, 상기 드럼스크린(120)에서 불순물이 제거된 처리물을 제 1유량조정조(130)로 유입하여 하부에 구비된 제 1수중교반기(132)로 교반하고, 제 1유량조정펌프(131)로 처리물을 고속데칸타(140)로 투입하여 슬러지와 분뇨액으로 분류하는 고액분류과정(S30);
상기 고속데칸타(140)에서 슬러지가 분류된 분뇨액을 제 2유량조정조(150)로 유입하여 하부에 구비된 제 2수중교반기(152)로 교반하고, 제 2유량조정펌프(151)로 침전조(160)에 일정하게 유입하여 침전시키는 제 1침전과정(S40);
상기 침전조(160)의 침전물이 침전조(160) 하부에 연결된 침전물 이송배관(171)을 통해 농축조(170)로 유입되고, 농축조(170)의 농축조 펌프(172)를 통해 유입된 침전물을 원심분리기(180)에 투입하여 고형물과 분뇨액으로 분리하고, 분리된 분뇨액은 다시 침전조(160)로 이송하여 침전시키는 제 2침전과정(S50);
상기 침전조(160)의 분뇨액 상등수가 다수의 조로 구획된 고속 유기물 산화조(190)에 유입되고, 각조의 하부에 구비된 에어레이터(191)로 분뇨액에 유리물 산화에 필요한 산소를 공급하며, 각조의 상부에 구비된 거품파쇄기(192)로 폭기시 발생되는 이상거품을 파쇄하는 유기물 산화과정(S60);
상기 고속 유기물 산화조(190)의 분뇨액이 다수의 조로 구획된 미생물 조정조(200)에 유입되고, 각조의 하부에 구비된 제 1공기공급장치(201)로 분뇨액에 공기를 공급하여 호기성 미생물을 증식시키는 미생물 증식과정(S70);
상기 미생물 조정조(200)의 분뇨액이 다수의 조로 구획된 2단계 발효조(210)로 유입되고, 각조의 하부에 구비된 제 2공기공급장치(211)로 분뇨액에 공기를 공급하여 살포 가능한 액비를 생산하여 제 1액비 반출펌프(214)로 반출하고, 반송액은 반송 및 소포펌프(213)를 이용하여 반송 가지관(213a)을 통해 미생물 조정조(200)의 상부에서 살포되도록 반송시키는 제 1액비 생산과정(S80);
상기 각 조의 상부에 포집라인을 통해 포집된 악취를 바이오트리클링 탈취기(250)로 탈취하는 악취 탈취과정(S90)을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 2단계 발효조(210)의 분뇨액이 다수의 조로 구획된 3단계 발효조(220)로 유입되고, 각조의 하부에 구비된 제 3공기공급장치(221)로 분뇨액에 공기를 공급하여 2단계 발효조(210)의 제 1액비 생산과정(S80)에서 미처 발효되지 못해 완숙 액비로 전환하지 못한 분뇨액를 처리하여 완숙 액비를 생산하고, 생산된 액비를 저장하는 제 2액비 생산과정(S100)과 상기 3단계 발효조(220)의 후단에 설치된 다수의 조로 구획된 임의성 발효조(230)에 제 2액비 생산과정(S100)의 3단계 발효조(220)에서 나온 액비를 저장하며, 각조의 하부에 구비된 제 4공기공급장치(231)로 액비에 공기를 공급하고, 마지막 조의 하부에 구비된 제 2액비 반출펌프(232)로 액비를 외부로 반출시키는 액비 저장과정(S110)을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 임의성 발효조(230) 후단에 설치되어 임의성 발효조(230)에서 유입된 액비를 안정화조(240)에서 침전하여 상등수는 저농도 액비로 구분하고, 하부 침전수는 고농도 액비로 구분하여 생산하는 제 3액비 생산과정(S120)을 포함하되, 상기 제 3액비 생산과정(S120)은 임의성 발효조(230)에서 안정화조(240)의 안정화 침전조(241)에 유입된 액비를 침전시키고, 상기 안정화 침전조(241)의 하단에 침전된 침전수는 침전수 이동관(242a)을 통해 제 1고농도 액비 저장조(242)로 유입되어 저장되며, 상기 안정화 침전조(241)의 상등수는 다수의 조로 구획된 저농도 액비 저장조(243)에 유입되어 저장되고, 각조 하부에 구비된 제 5공기공급장치(243a)로 상등수에 공기를 공급하며, 마지막 조의 하부에 구비된 저농도 액비 반출펌프(243b)로 저농도 액비를 외부로 반출시키는 저농도 액비 생산과정(S121);
상기 제 1고농도 액비 저장조(242)의 고농도 액비 이송펌프(242b)로 고농도 액비가 다수의 조로 구획된 제 2고농도 액비 저장조(244)로 유입되어 저장되고, 각조 하부에 구비된 제 6공기공급장치(244a)로 고농도 액비에 공기를 공급하며, 마지막 조의 하부에 구비된 고농도 액비 반출펌프(244b)로 고농도 액비를 외부로 반출시키는 고농도 액비 생산과정(S122)을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.
한편 상기 악취 탈취과정(S90)은 탈취탑(251) 하부 일측에 구비된 액비 유입탱크(254)로 2단계 발효조(210)에서 생성된 액비가 반송 및 소포펌프(213)에 의해 유입되어 탈취탑(251) 하부로 액비가 투입되는 액비 투입과정(S91);
상기 탈취탑(251) 하부로 투입된 액비는 탈취탑(251)의 내부 중앙에 수직으로 연장된 액비 순환관(255)의 하부에 구비된 액비 순환펌프(257)에 의해 액비 순환관(255)을 통하여 액비 순환관(255) 상부에 다단으로 구비된 살수관(256)으로 탈취탑(251) 내부 상측에서 하향으로 살포되는 액비 살포과정(S92);
상기 탈취탑(251)의 일측에 구비되어 포집라인을 통해 포집된 악취를 포집팬(252)으로 탈취탑(251)의 악취 유입구(251a)로 유입시키는 악취 유입과정(S93);
상기 탈취탑(251) 내부로 유입된 악취는 살수관(256)에서 살포되는 액비에 의해 용해성 악취물질이 처리되는 제 1차 악취처리과정(S94);
상기 살수관(256)의 하부 위치 탈취탑(251) 내부에 구비된 여재(258)의 표면에 미생물막이 형성되어 탈취탑(251) 내부로 유입된 악취가 미생물막과 접촉되어 악취성분이 분해되는 제 2악취처리과정(S95);
상기 액비 유입탱크(254)의 상부 일측면에 일측단은 액비 유입탱크(254) 내부와 연통되도록 결합되고, 타측단은 미생물 조정조(200)와 결합된 액비 오버플로우관(259)으로 탈취에 사용되고 남은 잉여 액비를 미생물 조정조(200)로 유입시켜 순환시키는 액비 순환과정(S96);
상기 탈취탑(251) 내부에서 악취가 탈취된 깨끗한 공기를 탈취탑(251) 상부에 구비된 연통(253)으로 배출하는 배출과정(S97)을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 가축분뇨의 액비화 처리시스템 및 그 처리방법은 가축분뇨를 활용하여 액비를 제조하는 데 있어 화학약품을 사용하지 않고, 순수한 가축분뇨만을 이용하여 액비를 제조할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명은 호기성 미생물을 이용한 방법으로 비료가치가 높으면서 현장적용이 용이한 다양한 액비를 생산 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 가축분뇨의 분뇨액이 고속 유기물 산화조에 유입되기 전에 고액 분류과정을 배치함으로써 별도의 화학약품을 투입하지 않고, 물리적인 처리방법 만으로 SS농도(물속에 존재하는 부유물질의 농도)를 20,000mg/l 이하의 성상을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명은 고액 분류를 2차로 나누어 가축분뇨의 처리 효율을 향상시키고, 2차 고액 분류된 잔여액성분도 침전조로 주입 농축하여 다시 원심분리기를 이용하여 원심분리함으로써 고형물의 제거율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 다수의 액비화 시설 중 공기공급으로 발생된 배출가스는 상부 포집덕트를 통해서 바이오크리클링 탈취기를 통해 악취 성분이 탈취된 깨끗한 공기를 대기중에 배출하여 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명은 상기와 같이 바이오트리클링 탈취기를 이용하여 2단계 발효조에서 생성된 액비를 탈취탑 내부에서 살수하여 액비에 의해 용해성악취물을 1차로 처리하고, 다단으로 구비된 탈취탑 내부의 여재를 이용하여 악취성분을 2차로 분해시킴으로써 악취의 탈취 효율이 높고, 탈취에 사용되고 남은 잔여 액비를 다시 미생물 조정조로 유입되도록 순환시킴으로써 2차오염이 발생하지 않고, 탈취비용을 절감할 수 있어 비용에 있어서도 경제적인 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가축분뇨의 액비화 처리시스템를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 가축분뇨의 액비화 처리시스템에서 바이오트리클링 탈취기를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 가축분뇨의 액비화 처리방법을 나타낸 공정도.
도 4는 본 발명에 따른 가축분뇨의 액비화 처리방법에 악취탈취방법을 나타낸 공정도.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 가축분뇨의 액비화 처리시스템는 도 1에 도시된 바와 같이 수거된 고농도 가축분뇨가 투입되어 협잡물을 제거하는 협잡물 제거기(100)와; 협잡물 제거기(100)에서 협잡물이 제거된 가축분뇨가 유입되어 저장되고, 내부에 원수를 이송하는 원수펌프(111)가 구비되며, 하부에 침전물로 인한 펌프의 막힘과 가축분뇨의 부패를 방지하기 위해 원수를 교반하는 집수조 수중교반기(112)가 구비된 집수조(110)와; 상기 집수조(110)의 원수펌프(111)로 처리물이 투입되어 큰 입자의 불순물을 제거하는 드럼스크린(120)과; 상기 드럼스크린(120)에서 불순물이 제거된 처리물이 유입되고, 내부에 처리물을 이송하는 제 1유량조정펌프(131)가 구비되며, 하부에 처리물을 교반하는 제 1수중교반기(132)가 구비된 제 1유량조정조(130)와; 상기 제 1유량조정조(130)의 제 1유량조정펌프(131)로 처리물이 투입되어 슬러지와 분뇨액으로 분류하는 고속데칸타(140)와; 상기 고속데칸타(140)에서 슬러지가 분류된 분뇨액이 유입되고, 내부에 분뇨액을 이송하는 제 2유량조정펌프(151)가 구비되며, 하부에 분뇨액을 교반하는 제 2수중교반기(152)가 구비된 제 2유량조정조(150)와; 상기 제2유량조정조(150)의 제 2유량조정펌프(151)로 분뇨액이 일정하게 유입되어 침전물을 침전시키는 침전조(160)와; 상기 침전조(160)의 침전물이 침전조(160)와 연결된 침전물 이송배관(171)을 통해 유입되고, 내부에는 농축조 펌프(172)가 구비된 농축조(170)가 각각 구비된다.
이때 상기 집수조(110)에는 협잡물 제거기(100)에 의해 협잡물이 제거된 고농도의 가축분뇨가 유입되어 저장되고, 집수조(110)의 원수펌프(111)에 처리물이 투입되는 드럼스크린(120)에서는 사료 찌꺼기, 퇘지털, 모래등 비교적 큰입자의 불순물을 제거하여 펌프의 막힘현상이나 기계의 손상을 방지하게 된다.
그리고 제 1유량조정조(130)의 제 1유량조정펌프(131)에 의해 처리물이 투입되는 고속데칸타(140)는 드럼스크린(120)에서 미처 제거되지 못한 미세한 입자의 불순물을 제거한다.
그리고 상기 농축조(170)의 농축조 펌프(172)를 통해 유입된 침전물을 고액분리하여 고형물과 분뇨액으로 분리하여 분뇨액은 다시 침전조(160)로 투입하는 원심분리기(180)와; 다수의 조로 구획되어 순차적으로 상기 침전조(160)의 분뇨액 상등수가 유입되고, 각조의 하부에는 분뇨액에 산소를 공급하는 에어레이터(191)가 구비되며, 각조의 상부에는 폭기시 발생되는 이상거품을 파쇄하는 거품파쇄기(192)가 구비된 고속 유기물 산화조(190)와; 다수의 조로 구획되어 순차적으로 상기 고속 유기물 산화조(190)의 분뇨액이 유입되고, 각조의 하부에는 분뇨액에 공기를 공급하는 제 1공기공급장치(201)가 구비된 미생물 조정조(200)와; 다수의 조로 구획되어 순차적으로 상기 미생물 조정조(200)의 분뇨액이 유입되고, 각조의 하부에는 분뇨액에 공기를 공급하는 제 2공기공급장치(211)가 구비되며, 중앙에 위치한 조의 하부에는 발효조 이송펌프(212)가 구비되며, 마지막 조의 하부에는 반송액을 미생물 조정조(200) 상부에서 반송 가지관(213a)을 통해 살포되도록 반송시키는 반송 및 소포펌프(213)와 액비를 외부로 반출시키는 제 1액비 반출펌프(214)가 구비된 2단계 발효조(210)가 각각 구비된다.
이때 상기 고속 유기물 산화조(190)는 액을 처음 폭기하게 되면 발생되는 이상거품이 외부로 유출되지 않도록 방지하기 위하여 상부가 밀폐된 형상으로 실시하는 것이 바람직하고, 거품이 발생 및 처리할 수 있도록 다른 조보다 수위와 상부 슬라브 사이 공간이 넓은 것이 바람직하다.
그리고 상기 2단계 발효조(210)의 후단에 다수의 조로 구획되도록 설치되고, 순차적으로 2단계 발효조(210)의 분뇨액이 유입되며, 각조의 하부에 분뇨액에 공기를 공급하는 제 3공기공급장치(221)가 구비되어 2단계 발효조(210)에서 미처 발효되지 못해 완숙 액비로 전환하지 못한 분뇨액를 처리하고, 생산된 완숙 액비를 저장하는 3단계 발효조(220)와, 상기 3단계 발효조(220)의 후단에 다수의 조로 구획되도록 설치되고, 3단계 발효조(220)에서 나온 액비를 저장하며, 각조의 하부에는 액비에 공기를 공급하는 제 4공기공급장치(231)가 구비되고, 마지막 조의 하부에는 액비를 외부로 반출시키는 제 2액비 반출펌프(232)가 구비된 임의성 발효조(230)가 각각 구비된다.
또한 상기 임의성 발효조(230) 후단에 설치되고, 임의성 발효조(230)에서 유입된 액비를 침전하여 상등수는 저농도 액비로 구분하고, 하부 침전수는 고농도 액비로 구분하여 생산하는 안정화조(240)가 구비된다.
이때 상기 안정화조(240)는 임의성 발효조(230)에서 유입된 액비를 침전시키는 안정화 침전조(241)와; 상기 안정화 침전조(241)의 하단에 침전된 침전수가 침전수 이동관(242a)으로 유입되고, 하부에는 고농도 액비 이송펌프(242b)가 구비된 제 1고농도 액비 저장조(242)와; 다수의 조로 구획되어 상기 안정화 침전조(241)의 상등수가 유입되고, 각조 하부에는 유입된 상등수에 공기를 공급하는 제 5공기공급장치(243a)가 구비되며, 마지막 조의 하부에는 저농도 액비를 외부로 반출시키는 저농도 액비 반출펌프(243b)가 구비된 저농도 액비 저장조(243)와; 다수의 조로 구획되어 상기 제 1고농도 액비 저장조(242)의 고농도 액비 이송펌프(242b)로 고농도 액비가 유입되고, 각조 하부에는 고농도 액비에 공기를 공급하는 제 6공기공급장치(244a)가 구비되며, 마지막 조의 하부에는 고농도 액비를 외부로 반출시키는 고농도 액비 반출펌프(244b)가 구비된 제 2고농도 액비 저장조(244)가 각각 구비된다.
한편 상기 각 조의 상부에 포집라인을 통해 포집된 악취를 탈취하는 바이오트리클링 탈취기(250)는 도 2에 도시된 바와 같이 일측에 악취 유입구(251a)가 구비된 탈취탑(251)과; 상기 탈취탑(251)의 일측에 구비되어 포집라인을 통해 포집된 악취를 탈취탑(2510의 악취 유입구(251a)로 유입하는 포집팬(252)과; 상기 탈취탑(251)의 상부에 구비되는 연통(253)이 각각 구비된다.
상기 탈취탑(251) 하부 일측에 구비되어 2단계 발효조(210)에서 생성된 액비가 반송 및 소포펌프(213)에 의해 유입되어 탈취탑(251) 하부로 액비가 투입되는 액비 유입탱크(254)와; 상기 탈취탑(251)의 내부 중앙에 수직으로 연장되도록 구비되는 액비 순환관(255)과; 상기 액비 순환관(255)의 상부에 다단으로 구비되어 탈취탑(251) 내부 상측에서 액비를 하향으로 살포하는 살수관(256)과; 상기 순환관(255)의 하부에 구비되어 탈취탑(251) 내측 하부에 유입된 액비를 살수관(256)으로 순환시키는 액비 순환펌프(257)와; 상기 살수관(256)의 하부 위치 탈취탑(251) 내부에 표면에 미생물막이 형성되어 탈취탑(251) 내부로 유입된 악취가 미생물막과 접촉되어 악취성분이 분해되도록 구비된 여재(258)와; 상기 액비 유입탱크(254)의 상부 일측면에 일측단은 액비 유입탱크(254) 내부와 연통되도록 결합되고, 타측단은 미생물 조정조(200)와 결합되어 탈취에 사용되고 남은 잉여 액비를 미생물 조정조(200)로 유입시키는 액비 오버플로우관(259)이 각각 구비된다.
한편 본 발명에 따른 가축분뇨의 액비화 처리방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 도 1과 3에 도시된 바와 같이 수거 차량으로 수거된 고농도 가축분뇨를 협잡물 제거기(100)에 투입하여 협잡물을 제거하는 협잡물 제거과정(S10)과; 상기 협잡물 제거과정(S10)에서 협잡물이 제거된 가축분뇨를 하부에 침전물로 인한 펌프의 막힘과 가축분뇨의 부패를 방지하기 위해 집수조 수중교반기(112)로 교반되고, 원수펌프(111)로 이송되도록 집수조(110)에 유입하는 집수조 유입과정(S20)과; 상기 집수조(110)의 원수펌프(111)로 처리물을 드럼스크린(120)에 투입하여 큰 입자의 불순물을 제거하고, 상기 드럼스크린(120)에서 불순물이 제거된 처리물을 제 1유량조정조(130)로 유입하여 하부에 구비된 제 1수중교반기(132)로 교반하고, 제 1유량조정펌프(131)로 처리물을 고속데칸타(140)로 투입하여 슬러지와 분뇨액으로 분류하는 고액분류과정(S30)과; 상기 고속데칸타(140)에서 슬러지가 분류된 분뇨액을 제 2유량조정조(150)로 유입하여 하부에 구비된 제 2수중교반기(152)로 교반하고, 제 2유량조정펌프(151)로 침전조(160)에 일정하게 유입하여 침전시키는 제 1침전과정(S40)과; 상기 침전조(160)의 침전물이 침전조(160) 하부에 연결된 침전물 이송배관(171)을 통해 농축조(170)로 유입되고, 농축조(170)의 농축조 펌프(172)를 통해 유입된 침전물을 원심분리기(180)에 투입하여 고형물과 분뇨액으로 분리하고, 분리된 분뇨액은 다시 침전조(160)로 이송하여 침전시키는 제 2침전과정(S50)과; 상기 침전조(160)의 분뇨액 상등수가 다수의 조로 구획된 고속 유기물 산화조(190)에 유입되고, 각조의 하부에 구비된 에어레이터(191)로 분뇨액에 유리물 산화에 필요한 산소를 공급하며, 각조의 상부에 구비된 거품파쇄기(192)로 폭기시 발생되는 이상거품을 파쇄하는 유기물 산화과정(S60)과; 상기 고속 유기물 산화조(190)의 분뇨액이 다수의 조로 구획된 미생물 조정조(200)에 유입되고, 각조의 하부에 구비된 제 1공기공급장치(201)로 분뇨액에 공기를 공급하여 호기성 미생물을 증식시키는 미생물 증식과정(S70)과; 상기 미생물 조정조(200)의 분뇨액이 다수의 조로 구획된 2단계 발효조(210)로 유입되고, 각조의 하부에 구비된 제 2공기공급장치(211)로 분뇨액에 공기를 공급하여 살포 가능한 액비를 생산하여 제 1액비 반출펌프(214)로 반출하고, 반송액은 반송 및 소포펌프(213)를 이용하여 반송 가지관(213a)을 통해 미생물 조정조(200)의 상부에서 살포되도록 반송시키는 제 1액비 생산과정(S80)과; 상기 각 조의 상부에 포집라인을 통해 포집된 악취를 바이오트리클링 탈취기(250)로 탈취하는 악취 탈취과정(S90)을 포함한다.
이때 상기 집수조 유입과정(S20)에서 집수조(100)는 고액분류과정(S30)에서의 드럼스크린(120), 고속데칸타(140)의 고장에 대비하여 가축분뇨의 체류시간을 2일 이상으로 실시하는 것이 바람직하고, 집수조(110) 하부의 침전물로 인해 원수펌프(111)의 막힘현상과 가축분뇨의 부패현상을 방지하기 위하여 집수조 수중교반기(112)를 작동시켜 24시간 교반을 하는 것이 바람직하다.
그리고 고액분류과정(S30)을 거쳐 제 2유량조정조(150)에 저장된 가축분뇨를 침전조(160)로 일정하게 유입시켜 침전시키는 제 1침전과정(S40)은 침전조(160)에서 12시간 이상 침전시키는 것이 바람직하다.
또한 제 2침전과정(S50)에서 농축조(170)의 농축조 펌프(172)를 통해 유입된 침전물을 원심분리기(180)에 투입하여 고형물과 분뇨액으로 분리된 고형물은 퇴비원료로 사용하게 된다.
상기와 같은 과정을 거치게 되면 수거된 가축분뇨의 SS농도는 20,000mg/l 이하의 성상을 갖게 된다.
그리고 상기 고액분류과정(S30)에는 화확약품을 사용하지 않으므로 순수한 고형물은 퇴비의 원료로 사용되며, 퇴비 부숙기간이 짧아지고, 성상 또한 일정하게 유지할 수 있다.
또한 유기물 산화과정(S60)에서 고속 유기물 산화조(190)의 각조 하부에 구비된 에어레이터(191)로 분뇨액에 유리물 산화에 필요한 산소를 공급할 때 산소 필요량은 유기물산화에 필요한 산소량을 계산하여 적용하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 고속 유기물 산화조(190)의 체류시간은 3일~5일 정도로 고속으로 유기물이 산화되도록 실시하는 것이 바람직하다.
한편 미생물 증식과정(S70)에서 고속 유기물 산화조(190)의 분뇨액이 다수의 조로 구획된 미생물 조정조(200)에 유입되고, 분뇨액에는 각조의 하부에 구비된 제 1공기공급장치(201)를 통해 0.03㎥/min·㎥ 공기를 공급하게 되면 여러거지 호기성 미생물이 유기물을 영양원으로 하여 증식하게 된다. 상기 유기물질은 공급된 산소와 반응하여 호기성 미생물로 전환되고, 호기성 미생물이 우점화 함에 따라 병원성 미생물은 점차 사멸하게 된다.
그리고 상기 2단계 발효조(210)에서 반송된 반송액은 10~20Q이며, 이러한 반송액은 미생물 조정조(200)의 온도 및 성상을 균일하게 하는 역할을 하게 되며, 반송 미치 소포펌프(213)를 통해 반송 가지관(213a)을 통해 상부에 살포시키면 거품을 제거 할 수 있는 효과도 같이 얻을 수 있다. 그리고 상기 미생물 조정조(300) 분뇨액 체류시간은 15일 이상으로 실시하는 것이 바람직하다.
또한 제 1액비 생산과정(S80)에서 상기 미생물 조정조(200)를 거친 분뇨액이 다수의 조로 구획된 2단계 발효조(210)로 유입되면 악취가 나지 않는 살포가능한 액비로 생성된다. 상기 2단계 발효조(210)에서의 체류시간은 15일 이상으로 실시하는 것이 바람직하고, 반송액은 10~20Q로 미생물 조정조(200)로 반송하며, 각조의 하부에 구비된 제 2공기공급장치(211)를 통해 0.03㎥/min·㎥ 공기를 공급하는 것이 바람직하다.
한편 악취 탈취과정(S90)은 바이오트리클링 탈취기(250)의 탈취탑(251) 하부 일측에 구비된 액비 유입탱크(254)로 2단계 발효조(210)에서 생성된 액비가 반송 및 소포펌프(213)에 의해 유입되어 탈취탑(251) 하부로 액비가 투입되는 액비 투입과정(S91)과; 상기 탈취탑(251) 하부로 투입된 액비는 탈취탑(251)의 내부 중앙에 수직으로 연장된 액비 순환관(255)의 하부에 구비된 액비 순환펌프(257)에 의해 액비 순환관(255)을 통하여 액비 순환관(255) 상부에 다단으로 구비된 살수관(256)으로 탈취탑(251) 내부 상측에서 하향으로 살포되는 액비 살포과정(S92)과; 상기 탈취탑(251)의 일측에 구비되어 포집라인을 통해 포집된 악취를 포집팬(252)으로 탈취탑(251)의 악취 유입구(251a)로 유입시키는 악취 유입과정(S93)과; 상기 탈취탑(251) 내부로 유입된 악취는 살수관(256)에서 살포되는 액비에 의해 용해성 악취물질이 처리되는 제 1차 악취처리과정(S94)과; 상기 살수관(256)의 하부 위치 탈취탑(251) 내부에 구비된 여재(258)의 표면에 미생물막이 형성되어 탈취탑(251) 내부로 유입된 악취가 미생물막과 접촉되어 악취성분이 분해되는 제 2악취처리과정(S95)과; 상기 액비 유입탱크(254)의 상부 일측면에 일측단은 액비 유입탱크(254) 내부와 연통되도록 결합되고, 타측단은 미생물 조정조(200)와 결합된 액비 오버플로우관(259)으로 탈취에 사용되고 남은 잉여 액비를 미생물 조정조(200)로 유입시켜 순환시키는 액비 순환과정(S96)과; 상기 탈취탑(251) 내부에서 악취가 탈취된 깨끗한 공기를 탈취탑(251) 상부에 구비된 연통(253)으로 배출하는 배출과정(S97)을 포함한다.
상기 악취 탈취과정(S90)에 바이오트리클링 탈취기(250)의 탈취탑(251) 내부에서 일어나는 반응은 다음과 같다.
악취물질 + 액비(미생물) → CO2 + H2O + Biomass + 무기염류.
황화계 악취물질이 처리되는 반응은 다음과 같다.
분해기작: (CH3)2S2, (CH3)2S → CH3SH → H2S → SO42-
분해미생물: Thiobacillus sp., Pseudomonas sp., Cytophaga sp., Sulfolobus sp., Xanthomonas sp.
질소계 악취물질이 처리되는 반응은 다음과 같다.
분해기작: NH3 → NO2- → NO3-
분해미생물: Nitrobacter sp., Nitrosomanas sp., Arthrobacter sp., Bacillus sp.
한편 상기 악취 탈취과정(S90)에서 액비 투입과정(S91)은 2단계 발효조(210)에서 생성된 액비가 반송 및 소포펌프(213)에 의해 유입되어 탈취탑(251) 하부로 24시간 투입되도록 실시하는 것이 바람직하다.
그리고 상기와 같이 본 발명에 따른 바이오트리클링 탈취기(250)는 기존 화학약품 사용하여 탈취를 함으로써 폐수가 발생되고, 이를 처리하기 위해 위탁처리를 하지 않도록 생산된 액비를 살포하고, 잔여 여액은 다시 액비화 시설로 유입시켜 2차오염이 발생하지 않는 순환형 형태로 처리효율이 높고, 경제적인 구조의 탈취 방식으로 구성된 것이다.
한편 상기 2단계 발효조(210)의 분뇨액이 다수의 조로 구획된 3단계 발효조(220)로 유입되고, 각조의 하부에 구비된 제 3공기공급장치(221)로 분뇨액에 공기를 공급하여 2단계 발효조(210)의 제 1액비 생산과정(S80)에서 미처 발효되지 못해 완숙 액비로 전환하지 못한 분뇨액를 처리하여 완숙 액비를 생산하고, 생산된 액비를 저장하는 제 2액비 생산과정(S100)과; 상기 3단계 발효조(220)의 후단에 설치된 다수의 조로 구획된 임의성 발효조(230)에 제 2액비 생산과정(S100)의 3단계 발효조(220)에서 나온 액비를 저장하며, 각조의 하부에 구비된 제 4공기공급장치(231)로 액비에 공기를 공급하고, 마지막 조의 하부에 구비된 제 2액비 반출펌프(232)로 액비를 외부로 반출시키는 액비 저장과정(S110)을 포함한다.
이때 상기 제 2액비 생산과정(S100)은 제 3공기공급장치(221)를 통해 분뇨액에 0.03㎥/min·㎥ 공기를 공급하는 것이 바람직하고, 체류시간은 15일 이상으로 실시하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 액비 저장과정(S110)에서 임의성 발효조(230)는 액비 수요가 적은 비수기시 액비를 저장하기 위한 시설로 각조의 하부에 구비된 제 4공기공급장치(231)를 통해 액비에 0.03㎥/min·㎥ 공기를 공급하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제 2액비 생산과정(S100)은 적은 공기량으로 호기성 상태를 유지하게 되면서 액비에 유용한 질소성분을 보존하게 되고, 액비의 혐기화가 진행되지 않아 악취가 발생하지 않게 된다.
또한 상기 임의성 발효조(230)의 체류시간은 15일~30일로 실시하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 2단계 발효조(210) 및 3단계 발효조(220)에서 생성된 액비는 일반용 액상비료로 계절적으로는 봄, 가을에 작물의 밑거름용으로 살포할 수 있는 비료로 사용하는 것이 바람직하다.
한편 상기 임의성 발효조(230) 후단에 설치되어 임의성 발효조(230)에서 유입된 액비를 안정화조(240)에서 침전하여 상등수는 저농도 액비로 구분하고, 하부 침전수는 고농도 액비로 구분하여 생산하는 제 3액비 생산과정(S120)을 포함하되, 상기 제 3액비 생산과정(S120)은 임의성 발효조(230)에서 안정화조(240)의 안정화 침전조(241)에 유입된 액비를 침전시키고, 상기 안정화 침전조(241)의 하단에 침전된 침전수는 침전수 이동관(242a)을 통해 제 1고농도 액비 저장조(242)로 유입되어 저장되며, 상기 안정화 침전조(241)의 상등수는 다수의 조로 구획된 저농도 액비 저장조(243)에 유입되어 저장되고, 각조 하부에 구비된 제 5공기공급장치(243a)로 상등수에 공기를 공급하며, 마지막 조의 하부에 구비된 저농도 액비 반출펌프(243b)로 저농도 액비를 외부로 반출시키는 저농도 액비 생산과정(S121)과; 상기 제 1고농도 액비 저장조(242)의 고농도 액비 이송펌프(242b)로 고농도 액비가 다수의 조로 구획된 제 2고농도 액비 저장조(244)로 유입되어 저장되고, 각조 하부에 구비된 제 6공기공급장치(244a)로 고농도 액비에 공기를 공급하며, 마지막 조의 하부에 구비된 고농도 액비 반출펌프(244b)로 고농도 액비를 외부로 반출시키는 고농도 액비 생산과정(S122)을 포함한다.
상기와 같은 제 3액비 생산과정(S120)의 저농도 액비 생산과정(S121)과 고농도 액비 생산과정(S122)에 따라 임의성 발효조(230)에서 넘어온 액비를 침전하여 상등수는 저농도 액비로, 하단 침전수는 고농도 액비로 구분되어 저장된 액비 중 저농도 액비는 수도작 기비 또는 여름철 액비비수기 수도작 추비로 사용하도록 하고, 고농도 액비는 밭, 과수원, 비닐하우스 등 다비작물 재배시 기비로 사용하도록 함으로써 다양한 수요처에 공급가능한 액비를 생산할 수 있는 것이다.
100 : 협잡물 제거기 110 : 집수조
111 : 원수펌프 112 : 집수조 수중교반기
120 : 드럼스크린 130 : 제 1유량조정조
131 : 제 1유량조정펌프 132 : 제 1수중교반기
140 : 고속데칸타 150 : 제 2유량조정조
151 : 제 2유량조정펌프 152 : 제 2수중교반기
160 : 침전조 170 : 농축조
171 : 침전물 이송배관 172 : 농축조 펌프
180 : 원심분리기 190 : 고속 유기물 산화조
191 : 에어레이터 192 : 거품파쇄기
200 : 미생물 조정조 201 : 제 1공기공급장치
210 : 2단계 발효조 211 : 제 2공기공급장치
212 : 발효조 이송펌프 213 : 반송 및 소포펌프
213a : 반송 가지관 214 : 제 1액비 반출펌프
220 : 3단계 발효조 221 : 제 3공기공급장치
230 : 임의성 발효조 231 : 제 4공기공급장치
232 : 제 2액비 반출펌프 240 : 안정화조
241 : 안정화 침전조 242 : 제 1고농도 액비 저장조
242a : 침전수 이동관 242b : 고농도 액비 이송펌프
243 : 저농도 액비 저장조 243a : 제 5공기공급장치
243b : 저농도 액비 반출펌프 244 : 제 2고농도 액비 저장조
244a : 제 6공기공급장치 244b : 고농도 액비 반출펌프
250 : 바이오트리클링 탈취기 251 : 탈취탑
251a : 악취 유입구 252 : 포집팬
253 : 연통 254 : 액비 유입탱크
255 : 액비 순환관 256 : 살수관
257 : 액비 순환펌프 258 : 여재
259 : 액비 오버플로우관

Claims (13)

  1. 가축분뇨의 액비화 처리시스템에 있어서,
    수거된 고농도 가축분뇨가 투입되어 협잡물을 제거하는 협잡물 제거기(100)와;
    상기 협잡물 제거기(100)에서 협잡물이 제거된 가축분뇨가 유입되어 저장되고, 내부에 원수를 이송하는 원수펌프(111)가 구비되며, 하부에 침전물로 인한 펌프의 막힘과 가축분뇨의 부패를 방지하기 위해 원수를 교반하는 집수조 수중교반기(112)가 구비된 집수조(110)와;
    상기 집수조(110)의 원수펌프(111)로 처리물이 투입되어 큰 입자의 불순물을 제거하는 드럼스크린(120)과;
    상기 드럼스크린(120)에서 불순물이 제거된 처리물이 유입되고, 내부에 처리물을 이송하는 제 1유량조정펌프(131)가 구비되며, 하부에 처리물을 교반하는 제 1수중교반기(132)가 구비된 제 1유량조정조(130)와;
    상기 제 1유량조정조(130)의 제 1유량조정펌프(131)로 처리물이 투입되어 슬러지와 분뇨액으로 분류하는 고속데칸타(140)와;
    상기 고속데칸타(140)에서 슬러지가 분류된 분뇨액이 유입되고, 내부에 분뇨액을 이송하는 제 2유량조정펌프(151)가 구비되며, 하부에 분뇨액을 교반하는 제 2수중교반기(152)가 구비된 제 2유량조정조(150)와;
    상기 제2유량조정조(150)의 제 2유량조정펌프(151)로 분뇨액이 일정하게 유입되어 침전물을 침전시키는 침전조(160)와;
    상기 침전조(160)의 침전물이 침전조(160)와 연결된 침전물 이송배관(171)을 통해 유입되고, 내부에는 농축조 펌프(172)가 구비된 농축조(170)와;
    상기 농축조(170)의 농축조 펌프(172)를 통해 유입된 침전물을 고액분리하여 고형물과 분뇨액으로 분리하여 분뇨액은 다시 침전조(160)로 투입하는 원심분리기(180)와;
    다수의 조로 구획되어 순차적으로 상기 침전조(160)의 분뇨액 상등수가 유입되고, 각조의 하부에는 분뇨액에 산소를 공급하는 에어레이터(191)가 구비되며, 각조의 상부에는 폭기시 발생되는 이상거품을 파쇄하는 거품파쇄기(192)가 구비된 고속 유기물 산화조(190)와;
    다수의 조로 구획되어 순차적으로 상기 고속 유기물 산화조(190)의 분뇨액이 유입되고, 각조의 하부에는 분뇨액에 공기를 공급하는 제 1공기공급장치(201)가 구비된 미생물 조정조(200)와;
    다수의 조로 구획되어 순차적으로 상기 미생물 조정조(200)의 분뇨액이 유입되고, 각조의 하부에는 분뇨액에 공기를 공급하는 제 2공기공급장치(211)가 구비되며, 중앙에 위치한 조의 하부에는 발효조 이송펌프(212)가 구비되며, 마지막 조의 하부에는 반송액을 미생물 조정조(200) 상부에서 반송 가지관(213a)을 통해 살포되도록 반송시키는 반송 및 소포펌프(213)와 액비를 외부로 반출시키는 제 1액비 반출펌프(214)가 구비된 2단계 발효조(210)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 2단계 발효조(210)의 후단에 다수의 조로 구획되도록 설치되고, 순차적으로 2단계 발효조(210)의 분뇨액이 유입되며, 각조의 하부에 분뇨액에 공기를 공급하는 제 3공기공급장치(221)가 구비되어 2단계 발효조(210)에서 미처 발효되지 못해 완숙 액비로 전환하지 못한 분뇨액를 처리하고, 생산된 완숙 액비를 저장하는 3단계 발효조(220)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 3단계 발효조(220)의 후단에 다수의 조로 구획되도록 설치되고, 3단계 발효조(220)에서 나온 액비를 저장하며, 각조의 하부에는 액비에 공기를 공급하는 제 4공기공급장치(231)가 구비되고, 마지막 조의 하부에는 액비를 외부로 반출시키는 제 2액비 반출펌프(232)가 구비된 임의성 발효조(230)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 임의성 발효조(230) 후단에 설치되고, 임의성 발효조(230)에서 유입된 액비를 침전하여 상등수는 저농도 액비로 구분하고, 하부 침전수는 고농도 액비로 구분하여 생산하는 안정화조(240)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 안정화조(240)는 임의성 발효조(230)에서 유입된 액비를 침전시키는 안정화 침전조(241)와;
    상기 안정화 침전조(241)의 하단에 침전된 침전수가 침전수 이동관(242a)으로 유입되고, 하부에는 고농도 액비 이송펌프(242b)가 구비된 제 1고농도 액비 저장조(242)와;
    다수의 조로 구획되어 상기 안정화 침전조(241)의 상등수가 유입되고, 각조 하부에는 유입된 상등수에 공기를 공급하는 제 5공기공급장치(243a)가 구비되며, 마지막 조의 하부에는 저농도 액비를 외부로 반출시키는 저농도 액비 반출펌프(243b)가 구비된 저농도 액비 저장조(243)와;
    다수의 조로 구획되어 상기 제 1고농도 액비 저장조(242)의 고농도 액비 이송펌프(242b)로 고농도 액비가 유입되고, 각조 하부에는 고농도 액비에 공기를 공급하는 제 6공기공급장치(244a)가 구비되며, 마지막 조의 하부에는 고농도 액비를 외부로 반출시키는 고농도 액비 반출펌프(244b)가 구비된 제 2고농도 액비 저장조(244)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 각 조의 상부에 포집라인을 통해 포집된 악취를 탈취하는 바이오트리클링 탈취기(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 바이오트리클링 탈취기(250)는 일측에 악취 유입구(251a)가 구비된 탈취탑(251)과;
    상기 탈취탑(251)의 일측에 구비되어 포집라인을 통해 포집된 악취를 탈취탑(2510의 악취 유입구(251a)로 유입하는 포집팬(252)과;
    상기 탈취탑(251)의 상부에 구비되는 연통(253)과;
    상기 탈취탑(251) 하부 일측에 구비되어 2단계 발효조(210)에서 생성된 액비가 반송 및 소포펌프(213)에 의해 유입되어 탈취탑(251) 하부로 액비가 투입되는 액비 유입탱크(254)와;
    상기 탈취탑(251)의 내부 중앙에 수직으로 연장되도록 구비되는 액비 순환관(255)과;
    상기 액비 순환관(255)의 상부에 다단으로 구비되어 탈취탑(251) 내부 상측에서 액비를 하향으로 살포하는 살수관(256)과;
    상기 순환관(255)의 하부에 구비되어 탈취탑(251) 내측 하부에 유입된 액비를 살수관(256)으로 순환시키는 액비 순환펌프(257)와;
    상기 살수관(256)의 하부 위치 탈취탑(251) 내부에 표면에 미생물막이 형성되어 탈취탑(251) 내부로 유입된 악취가 미생물막과 접촉되어 악취성분이 분해되도록 구비된 여재(258)와;
    상기 액비 유입탱크(254)의 상부 일측면에 일측단은 액비 유입탱크(254) 내부와 연통되도록 결합되고, 타측단은 미생물 조정조(200)와 결합되어 탈취에 사용되고 남은 잉여 액비를 미생물 조정조(200)로 유입시키는 액비 오버플로우관(259)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리시스템.
  8. 가축분뇨 액비화 처리방법에 있어서,
    수거된 고농도 가축분뇨를 협잡물 제거기(100)에 투입하여 협잡물을 제거하는 협잡물 제거과정(S10);
    상기 협잡물 제거과정(S10)에서 협잡물이 제거된 가축분뇨를 하부에 침전물로 인한 펌프의 막힘과 가축분뇨의 부패를 방지하기 위해 집수조 수중교반기(112)로 교반되고, 원수펌프(111)로 이송되도록 집수조(110)에 유입하는 집수조 유입과정(S20);
    상기 집수조(110)의 원수펌프(111)로 처리물을 드럼스크린(120)에 투입하여 큰 입자의 불순물을 제거하고, 상기 드럼스크린(120)에서 불순물이 제거된 처리물을 제 1유량조정조(130)로 유입하여 하부에 구비된 제 1수중교반기(132)로 교반하고, 제 1유량조정펌프(131)로 처리물을 고속데칸타(140)로 투입하여 슬러지와 분뇨액으로 분류하는 고액분류과정(S30);
    상기 고속데칸타(140)에서 슬러지가 분류된 분뇨액을 제 2유량조정조(150)로 유입하여 하부에 구비된 제 2수중교반기(152)로 교반하고, 제 2유량조정펌프(151)로 침전조(160)에 일정하게 유입하여 침전시키는 제 1침전과정(S40);
    상기 침전조(160)의 침전물이 침전조(160) 하부에 연결된 침전물 이송배관(171)을 통해 농축조(170)로 유입되고, 농축조(170)의 농축조 펌프(172)를 통해 유입된 침전물을 원심분리기(180)에 투입하여 고형물과 분뇨액으로 분리하고, 분리된 분뇨액은 다시 침전조(160)로 이송하여 침전시키는 제 2침전과정(S50);
    상기 침전조(160)의 분뇨액 상등수가 다수의 조로 구획된 고속 유기물 산화조(190)에 유입되고, 각조의 하부에 구비된 에어레이터(191)로 분뇨액에 유리물 산화에 필요한 산소를 공급하며, 각조의 상부에 구비된 거품파쇄기(192)로 폭기시 발생되는 이상거품을 파쇄하는 유기물 산화과정(S60);
    상기 고속 유기물 산화조(190)의 분뇨액이 다수의 조로 구획된 미생물 조정조(200)에 유입되고, 각조의 하부에 구비된 제 1공기공급장치(201)로 분뇨액에 공기를 공급하여 호기성 미생물을 증식시키는 미생물 증식과정(S70);
    상기 미생물 조정조(200)의 분뇨액이 다수의 조로 구획된 2단계 발효조(210)로 유입되고, 각조의 하부에 구비된 제 2공기공급장치(211)로 분뇨액에 공기를 공급하여 살포 가능한 액비를 생산하여 제 1액비 반출펌프(214)로 반출하고, 반송액은 반송 및 소포펌프(213)를 이용하여 반송 가지관(213a)을 통해 미생물 조정조(200)의 상부에서 살포되도록 반송시키는 제 1액비 생산과정(S80);
    상기 각 조의 상부에 포집라인을 통해 포집된 악취를 바이오트리클링 탈취기(250)로 탈취하는 악취 탈취과정(S90)을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 2단계 발효조(210)의 분뇨액이 다수의 조로 구획된 3단계 발효조(220)로 유입되고, 각조의 하부에 구비된 제 3공기공급장치(221)로 분뇨액에 공기를 공급하여 2단계 발효조(210)의 제 1액비 생산과정(S80)에서 미처 발효되지 못해 완숙 액비로 전환하지 못한 분뇨액를 처리하여 완숙 액비를 생산하고, 생산된 액비를 저장하는 제 2액비 생산과정(S100)을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 3단계 발효조(220)의 후단에 설치된 다수의 조로 구획된 임의성 발효조(230)에 제 2액비 생산과정(S100)의 3단계 발효조(220)에서 나온 액비를 저장하며, 각조의 하부에 구비된 제 4공기공급장치(231)로 액비에 공기를 공급하고, 마지막 조의 하부에 구비된 제 2액비 반출펌프(232)로 액비를 외부로 반출시키는 액비 저장과정(S110)을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 임의성 발효조(230) 후단에 설치되어 임의성 발효조(230)에서 유입된 액비를 안정화조(240)에서 침전하여 상등수는 저농도 액비로 구분하고, 하부 침전수는 고농도 액비로 구분하여 생산하는 제 3액비 생산과정(S120)을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제 3액비 생산과정(S120)은 임의성 발효조(230)에서 안정화조(240)의 안정화 침전조(241)에 유입된 액비를 침전시키고, 상기 안정화 침전조(241)의 하단에 침전된 침전수는 침전수 이동관(242a)을 통해 제 1고농도 액비 저장조(242)로 유입되어 저장되며, 상기 안정화 침전조(241)의 상등수는 다수의 조로 구획된 저농도 액비 저장조(243)에 유입되어 저장되고, 각조 하부에 구비된 제 5공기공급장치(243a)로 상등수에 공기를 공급하며, 마지막 조의 하부에 구비된 저농도 액비 반출펌프(243b)로 저농도 액비를 외부로 반출시키는 저농도 액비 생산과정(S121);
    상기 제 1고농도 액비 저장조(242)의 고농도 액비 이송펌프(242b)로 고농도 액비가 다수의 조로 구획된 제 2고농도 액비 저장조(244)로 유입되어 저장되고, 각조 하부에 구비된 제 6공기공급장치(244a)로 고농도 액비에 공기를 공급하며, 마지막 조의 하부에 구비된 고농도 액비 반출펌프(244b)로 고농도 액비를 외부로 반출시키는 고농도 액비 생산과정(S122)을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리방법.
  13. 청구항 8에 있어서, 상기 악취 탈취과정(S90)은 바이오트리클링 탈취기(250)의 탈취탑(251) 하부 일측에 구비된 액비 유입탱크(254)로 2단계 발효조(210)에서 생성된 액비가 반송 및 소포펌프(213)에 의해 유입되어 탈취탑(251) 하부로 액비가 투입되는 액비 투입과정(S91);
    상기 탈취탑(251) 하부로 투입된 액비는 탈취탑(251)의 내부 중앙에 수직으로 연장된 액비 순환관(255)의 하부에 구비된 액비 순환펌프(257)에 의해 액비 순환관(255)을 통하여 액비 순환관(255) 상부에 다단으로 구비된 살수관(256)으로 탈취탑(251) 내부 상측에서 하향으로 살포되는 액비 살포과정(S92);
    상기 탈취탑(251)의 일측에 구비되어 포집라인을 통해 포집된 악취를 포집팬(252)으로 탈취탑(251)의 악취 유입구(251a)로 유입시키는 악취 유입과정(S93);
    상기 탈취탑(251) 내부로 유입된 악취는 살수관(256)에서 살포되는 액비에 의해 용해성 악취물질이 처리되는 제 1차 악취처리과정(S94);
    상기 살수관(256)의 하부 위치 탈취탑(251) 내부에 구비된 여재(258)의 표면에 미생물막이 형성되어 탈취탑(251) 내부로 유입된 악취가 미생물막과 접촉되어 악취성분이 분해되는 제 2악취처리과정(S95);
    상기 액비 유입탱크(254)의 상부 일측면에 일측단은 액비 유입탱크(254) 내부와 연통되도록 결합되고, 타측단은 미생물 조정조(200)와 결합된 액비 오버플로우관(259)으로 탈취에 사용되고 남은 잉여 액비를 미생물 조정조(200)로 유입시켜 순환시키는 액비 순환과정(S96);
    상기 탈취탑(251) 내부에서 악취가 탈취된 깨끗한 공기를 탈취탑(251) 상부에 구비된 연통(253)으로 배출하는 배출과정(S97)을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 액비화 처리방법.
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