KR20200052154A - Livestock manure storage system to reduce green house gas and odor emission through hybrid control of temperature for reducing green house gas and odor emission using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저장 시스템 및 이를 이용한 온실가스 및 악취 배출 저감 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 온도 제어를 통한 온실가스 및 악취 배출 저감이 가능한 가축 분뇨 저장 시스템 및 이를 이용한 가축분뇨 유래 온실가스 및 악취 배출 저감 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a storage system and a method for reducing greenhouse gas and odor emissions using the same, and more specifically, a livestock manure storage system capable of reducing greenhouse gas and odor emissions through temperature control and a greenhouse gas and odor emission reduction derived from livestock manure using the same It's about how.
일반적으로, 축산농가에서 배출되는 가축분뇨는 외부로 유출되지 않고 위생적으로 관리가 되어야 하지만, 대부분이 저장시설 없이 야적 또는 개방형 저장조에 저장되며, 바이오가스 생산, 비료화 등의 후 처리공정으로 이송되기 전에 7일에서 길게는 6개월까지 저장조에 저장된다. 이 기간 동안 저장조에 저장된 가축분뇨로부터 다량의 악취 및 온실가스가 발생하여 그대로 대기 중으로 방출되고, 축사 주변 주민에게 피해를 끼치는 등의 다양한 환경오염을 일으키고 있다. In general, livestock manure discharged from livestock farms must be managed hygienically without being leaked to the outside, but most of them are stored in open-air or open storage tanks without storage facilities, before being transferred to post-treatment processes such as biogas production and fertilization. Stored in reservoirs from 7 days to as long as 6 months. During this period, a large amount of odor and greenhouse gas are generated from livestock manure stored in the storage tank and released into the atmosphere as it is, causing various environmental pollution such as damaging residents around the house.
가축분뇨에서 발생하는 대표적인 온실가스는 메탄(CH4)이 있으며, 그 발생량은 농업분야의 총 배출량 중 상당량을 차지한다. 암모니아(NH3) 및 황화수소(H2S)는 가축분뇨에서 발생하는 대표적인 악취 물질이며 다른 종류의 악취들이 혼재하면 상승작용을 일으킬 수도 있고 인체뿐만 아니라 가축들의 성장에도 악영향을 미치는 것으로 알려져 있다.The representative greenhouse gas generated from livestock manure is methane (CH4), which accounts for a significant portion of the total emissions of the agricultural sector. Ammonia (NH3) and hydrogen sulfide (H2S) are typical malodorous substances from livestock manure and are known to have a synergistic effect when other types of malodors are mixed and adversely affect the growth of animals as well as the human body.
이를 해결하기 위한 방법으로, 덴마크에서 상용화된 가축분뇨로부터 악취(암모니아) 및 온실가스(메탄 발생량)를 저감하기 위해 가축분뇨를 산성화하여 저장하는 기술이 주를 이루고 있다.As a method to solve this, the technology mainly stores acidified manure to store odor (ammonia) and greenhouse gas (methane generation) from livestock manure commercialized in Denmark.
그러나, 고형물 함유량이 높은 우분의 경우 첨가제와의 혼합의 어려움이 있으며, 대부분의 산성화 기술은 가격이 저렴한 황산을 이용하고 있으나, 황산을 산 첨가제로 이용하게 되면 황화수소(H2S), 메틸메르캅탄((CH3)SH) 등의 다양한 환경오염을 일으키는 가스가 발생하는 문제점이 일어날 수 있다.However, in the case of the high content of solids, it is difficult to mix with additives, and most acidification techniques use inexpensive sulfuric acid, but when sulfuric acid is used as an acid additive, hydrogen sulfide (H 2 S) and methyl mercaptan ((CH 3 ) SH), such as gas that causes various environmental pollution may occur.
본 발명은 저장조의 온도를 제어하여 개선된 온실가스 및 악취 감축 효과를 얻을 수 있는 온도 제어가 가능한 가축분뇨 저장 시스템 및 이를 이용한 가축분뇨 유래 온실가스 및 악취 저감 방법을 제공하고자 한다. 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The present invention is to provide a livestock manure storage system capable of controlling temperature to obtain an improved greenhouse gas and odor reduction effect by controlling the temperature of a storage tank and a method for reducing greenhouse gas and odor derived from livestock manure using the same. The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
실시예들에 따른 온도 제어가 가능한 가축분뇨 저장 시스템은 축사로부터 전달된 분뇨를 섭씨 20도 이하의 온도로 저장하기 위한 밀폐형 저장조를 포함한다. The animal manure storage system capable of temperature control according to the embodiments includes a sealed storage tank for storing manure delivered from the house at a temperature of 20 degrees Celsius or less.
실시예들에 따른 가축분뇨 유래 온실가스를 저감하는 방법은 축사로부터 전달된 분뇨를 섭씨 20도 이하의 온도로 저장한다. The method of reducing greenhouse gas derived from livestock manure according to the embodiments stores manure delivered from the house at a temperature of 20 degrees Celsius or less.
본 발명의 실시예들에 따른 온도 제어가 가능한 가축분뇨 저장 시스템 및 이를 이용한 가축분뇨 유래 온실가스 및 악취 저감 방법에 따르면 가축분뇨의 산성화에 이용되는 산 첨가제 사용량을 최소화 하거나 사용하지 않음으로써, 환경오염을 일으키는 온실가스 발생량을 감축할 수 있다. According to the animal manure storage system capable of temperature control according to the embodiments of the present invention and a method for reducing greenhouse gas and odor derived from animal manure using the same, by minimizing or not using the amount of acid additive used for acidifying livestock manure, environmental pollution Can reduce the amount of greenhouse gas emissions
또한, 황산 등의 산 첨가제 사용량을 줄여 가축분뇨 저장 시스템의 유지 비용 절감의 경제적인 효과가 있다.In addition, by reducing the amount of acid additives such as sulfuric acid, there is an economical effect of reducing the maintenance cost of the livestock manure storage system.
도 1은 본 발명에 따른 온도 제어가 가능한 가축분뇨 저장 시스템을 나타낸 모식도이다.
도 2는 한우 우분을 대상으로 한 저장조 온도 조절을 통한 Non-CO2 온실가스 발생량 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 젖소 우분을 대상으로 한 저장조 온도 조절을 통한 Non-CO2 온실가스 발생량 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 한우 우분을 대상으로 한 저장조 온도 조절을 통한 암모니아 발생량 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 한우 우분을 대상으로 한 저장조 온도 조절을 통한 황화수소 발생량 측정 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a schematic view showing a livestock manure storage system capable of temperature control according to the present invention.
2 is a graph showing the results of measuring the amount of non-CO 2 greenhouse gas emissions through temperature control of storage tanks targeted for Korean beef.
3 is a graph showing the result of measuring the amount of non-CO 2 greenhouse gas emissions through temperature control of a storage tank targeting cow milk.
4 is a graph showing the result of measuring the amount of ammonia generated through temperature control of a storage tank targeted for Korean beef.
5 is a graph showing the result of measuring the amount of hydrogen sulfide generated through temperature control of a storage tank targeted for Korean beef.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. The present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 및 pH 복합 제어가 가능한 가축분뇨 저장 시스템(1)은 축사(10), 온도 조절이 가능한 저장조(20) 및 온도 제어부(30)를 포함할 수 있다.1 is a livestock manure storage system capable of controlling temperature and pH in combination according to an embodiment of the
축사(10)는 우사, 돈사, 육계사, 산란계사 등의 축사일 수 있다. The
저장조(20)는 저장조 본체(22), 온도 조절 장치(24), 및 온도 센서(26)를 포함할 수 있다. The
저장조 본체(22)는 바람직하기로는 개방형보다는 밀폐형으로 이루어지는 것이 악취가 발생하는 것을 저감시킬 수 있으며 온실 가스가 공기 중으로 직접 배출되는 것을 방지할 수 있다. 또한 개방형보다는 밀폐형으로 구성하는 것이 온도 조절 장치(24)에 의해 저장조 본체(20)의 온도를 원하는 온도로 조절하기가 용이할 수 있다. 온도 조절 장치(24)는 저장조 본체(20)의 온도를 약 섭씨 15 내지 20도 정도로 조절하여 분뇨로부터 온실가스 및 악취가 발생하는 것을 방지한다. The
저장조 본체(22) 내에 저장된 분뇨의 온도는 저장조 본체(22)에 설치된 온도 센서(26)에 의해 주기적으로 또는 실시간으로 측정되어 온도 제어부(30)로 전달된다. 온도 제어부(30)는 온도 센서(26)로부터 전달된 데이터에 기반하여 온도 조절 장치(24)를 제어하여 최종적으로 저장조 본체(22)의 온도를 제어할 수 있다. The temperature of the manure stored in the
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by the following examples. However, these examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.
실시예 1. 저온 저장을 통한 가축분뇨 유래 온실가스(메탄) 저감Example 1. Reduction of greenhouse gas (methane) derived from livestock manure through cold storage
저온저장을 통한 가축분뇨 온실가스 저감화에 있어, 가축 분뇨 중 축사에서 얻어지는 한우 우분 및 젖소 우분을 이용하여 저장온도 조절에 따른 온실가스(메탄) 발생량을 확인하였다.In the reduction of greenhouse manure from livestock manure through low temperature storage, the amount of greenhouse gas (methane) generated according to the storage temperature control was confirmed by using the cow cattle cow and cow cow cow milk obtained from livestock during manure.
본 발명의 일 실시예에 사용된 한우 우분 및 젖소 우분의 TS(총 고형물, total solids)는 각각 17 내지 25%, 16 내지 19%이며, 82일간 저장하였다. 각각 1L의 우분이 포함된 저장조의 온도를 각각 20도 및 30도가 되도록 조절하여 각각의 온도 조건에서 발생하는 온실가스(메탄)를 2일, 5일, 9일, 13일, 16일, 22일, 26일, 30일, 35일, 41일, 48일, 54일, 58일, 62일, 72일, 및 82일에 해당하는 날에 발생량을 측정하였다.TS (total solids, total solids) of the cow and cow milk used in one embodiment of the present invention are 17 to 25% and 16 to 19%, respectively, and stored for 82 days. Greenhouse gas (methane) generated under each temperature condition is controlled by adjusting the temperature of the storage tank containing 1 L of each to be 20 degrees and 30 degrees, respectively, for 2, 5, 9, 13, 16, 22 , 26 days, 30 days, 35 days, 41 days, 48 days, 54 days, 58 days, 62 days, 72 days, and 82 days, the amount of occurrence was measured.
본 발명의 일 실시예에 따른 저장조 온도 조절을 통한 온실가스(메탄) 발생량 측정 결과를 도 2, 3 및 표 1에 나타내었다.The results of measuring the amount of greenhouse gas (methane) generated by controlling the storage tank temperature according to an embodiment of the present invention are shown in FIGS. 2, 3 and Table 1.
(kg CO2 eq./
kg manure)Greenhouse Gas Generation
(kg CO 2 eq./
kg manure)
(%)Reduction ratio
(%)
표 1에 나타난 바와 같이, 한우 및 젖소 각각의 우분의 종류에 따른 온실가스 발생량은 큰 차이를 보이지 않는 것으로 확인되었다.As shown in Table 1, it was confirmed that the amount of greenhouse gas generated according to the type of each cow and cow did not show a significant difference.
한우 우분을 온도가 20도 조건이 되도록 저장하는 동안 발생한 온실가스량이 7.8 kg CO2 eq./kg manure로 30도 조건에서 저장한 우분의 온실가스 배출량보다 약 63% 감소하였으며, 젖소 우분의 경우 온도가 20도 조건이 되도록 저장하는 동안 발생한 온실가스량이 30도의 조건이 되도록 저장한 젖소 우분의 온실가스 배출량 대비 66% 감소한 것으로 확인되었다.The amount of greenhouse gas generated during storage of Korean cattle cows at a temperature of 20 degrees was 7.8 kg CO 2 eq./kg manure, which was reduced by about 63% compared to the greenhouse gas emissions of cows stored at 30 degrees. It was found that the amount of greenhouse gas generated during storage to be at a condition of 20 degrees decreased by 66% compared to the amount of greenhouse gas emitted from cow cows stored to be at a condition of 30 degrees.
도 2 및 3에 나타난 바와 같이, 온실가스 배출량은 온도가 20도 조건이 되도록 저장하는 동안 30도 조건이 되도록 저장한 경우보다 온실가스 배출량이 감소한 것으로 확인되었다. 또한, 82일간의 저장 기간에도 불구하고 온실가스가 지속적으로 배출되고 구간별 배출량이 증가하는 것을 확인할 수 있어, 가축 분뇨의 저장기간이 증가할 경우, 온도 조절에 따른 온실가스 배출량의 차이는 더욱더 증가할 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3, it was confirmed that the greenhouse gas emission was reduced compared to the case where the temperature was stored to be at a 30 degree condition while the temperature was stored at a 20 degree condition. In addition, despite the 82-day storage period, it can be confirmed that the greenhouse gas is continuously discharged and the emission by section is increased. When the storage period of livestock manure is increased, the difference in greenhouse gas emission due to temperature control increases even more. You can see that you can.
실시예 2. 저온 저장을 통한 가축분뇨 유래 암모니아 및 황화수소 저감Example 2. Reduction of ammonia and hydrogen sulfide derived from livestock manure through cold storage
저온저장을 통한 가축분뇨 악취 저감화에 있어, 가축 분뇨 중 축사에서 얻어지는 한우 우분을 이용하여 저장온도 조절에 따른 암모니아 및 황화수소 발생량을 확인하였다.In reducing the odor of livestock manure through low-temperature storage, the amount of ammonia and hydrogen sulfide generated by controlling the storage temperature was checked using the Korean beef cattle obtained from livestock during manure.
본 발명의 일 실시예에 사용된 우분의 TS(총 고형물, total solids)는 약 14%이며, 가축분뇨 저장조에서 저장된 기간은 31일이었다. The TS (total solids) of the cow manure used in one embodiment of the present invention was about 14%, and the storage period in the animal manure storage tank was 31 days.
각각 1L의 우분이 포함된 저장조의 온도를 각각 20도 및 30도가 되도록 조절하여 각각의 온도 조건에서 발생하는 암모니아 및 황화수소를 4일, 8일, 18일, 23일, 28일 및 31일에 해당하는 날에 발생량을 측정하였다.The ammonia and hydrogen sulfide generated at each temperature condition are controlled on the 4th, 8th, 18th, 23rd, 28th and 31st by adjusting the temperature of the storage tank containing 1L of the right amount to 20 and 30 degrees respectively. The amount of occurrence was measured on the day.
본 발명의 일 실시예에 따른 저장조 온도 조절을 통한 암모니아(NH3) 및 황화수소(H2S) 발생량 측정 결과를 도 4, 5 및 표 2에 나타내었다.The results of measuring the amount of ammonia (NH 3 ) and hydrogen sulfide (H 2 S) generated through temperature control of a storage tank according to an embodiment of the present invention are shown in FIGS. 4, 5 and Table 2.
(mg/kg cattle manure)Generation
(mg / kg cattle manure)
(%)Reduction ratio
(%)
표 2에 나타난 바와 같이, 저장조의 온도가 낮을수록 악취를 발생시키는 암모니아(NH3) 및 황화수소(H2S)의 발생량이 현저히 줄어드는 것이 확인되었다. As shown in Table 2, it was confirmed that the lower the temperature of the storage tank, the significantly lower the amount of ammonia (NH 3 ) and hydrogen sulfide (H 2 S) generating odor.
한우 우분을 온도가 20도 조건이 되도록 저장하는 동안 발생한 암모니아 발생량이 102.0 mg/kg manure로 30도 조건에서 저장한 우분의 암모니아 배출량보다 약 96.2% 감소하였으며, 황화수소의 발생량 역시 20도 조건이 되도록 저장하는 동안의 발생량이 30도의 조건이 되도록 저장한 한우 우분의 배출량 대비 96.1% 감소한 것으로 확인되었다.The amount of ammonia generated during storage of Hanwoo's beef powder at a temperature of 20 ° C was 102.0 mg / kg manure, which was reduced by about 96.2% compared to the ammonia emission of the beef powder stored at a temperature of 30 ° C. It was found that the amount generated during the period was 96.1% lower than the discharge amount of the Korean beef stock stored so as to be in a condition of 30 degrees.
도 4 및 5에 나타난 바와 같이, 암모니아 및 황화수소의 배출량은 온도가 20도 조건이 되도록 저장하는 동안 30도 조건이 되도록 저장한 경우보다 온실가스 배출량이 감소한 것으로 확인되었다. 또한, 31일간의 저장 기간에도 불구하고 암모니아 및 황화수소가 지속적으로 배출되고 구간별 배출량이 증가하는 것을 확인할 수 있어, 가축 분뇨의 저장기간이 증가할 경우, 온도 조절에 따른 암모니아 및 황화수소 배출량의 차이는 더욱더 증가할 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5, it was confirmed that the emission amount of ammonia and hydrogen sulfide was reduced compared to the case where the temperature was stored under the condition of 20 degrees while the temperature was stored under the condition of 20 degrees. In addition, despite the storage period of 31 days, it can be confirmed that ammonia and hydrogen sulfide are continuously discharged, and the emission amount by section is increased. It can be seen that it can increase even more.
저장조에 저장된 가축분뇨로부터 발생하는 다량의 온실가스 및 악취 발생을 줄이기 위해, 본 발명의 실시예의 결과를 바탕으로 확인되는 조건을 적용하여, 가축분뇨 저장조의 온도를 15 내지 20도가 되도록 낮게 제어한다면, 기존의 산첨가제를 이용한 온실가스 감축 보다, 개선된 온실 가스 감축 효과와 산 첨가제인 황산으로 발생하는 황화수소, 메틸메르캅탄 등의 가스 발생 줄일 수 있으며, 산첨가제 사용을 위한 구입 비용을 줄일 수 있다.In order to reduce the occurrence of large amounts of greenhouse gases and odors generated from livestock manure stored in a storage tank, and applying conditions identified based on the results of the embodiments of the present invention, if the temperature of the livestock manure storage tank is controlled to be as low as 15 to 20 degrees, Rather than reducing greenhouse gases using conventional acid additives, the improved greenhouse gas reduction effect and the generation of gases such as hydrogen sulfide and methyl mercaptan generated by sulfuric acid as an acid additive can be reduced, and the purchase cost for the use of acid additives can be reduced.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The above description of the present invention is for illustration only, and those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
Claims (4)
상기 온도는 섭씨 15 내지 20도인 가축분뇨 저장 시스템.According to claim 1,
The temperature is 15 to 20 degrees Celsius livestock manure storage system.
상기 온도는 섭씨 15 내지 20도인 가축분뇨 저장 시스템.According to claim 3,
The temperature is 15 to 20 degrees Celsius livestock manure storage system.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180135385A KR20200052154A (en) | 2018-11-06 | 2018-11-06 | Livestock manure storage system to reduce green house gas and odor emission through hybrid control of temperature for reducing green house gas and odor emission using the same |
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Publications (1)
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| KR (1) | KR20200052154A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102238403B1 (en) * | 2020-07-08 | 2021-04-13 | (주)성지환경건설 | Method and apparatus for treatmenting livestock manure |
-
2018
- 2018-11-06 KR KR1020180135385A patent/KR20200052154A/en unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102238403B1 (en) * | 2020-07-08 | 2021-04-13 | (주)성지환경건설 | Method and apparatus for treatmenting livestock manure |
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