KR840000462B1 - 분뇨의 호기적 고온발효 처리법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

분뇨의 호기적 고온발효 처리법

제1도는 본 발명의 분뇨처리방법에 관한 장치의 설명도로 삼측은 평면배치도, 하측은 상측의 측면도.

제2도는 본 방법의 처리에서 온도의 경시변화 표시도.

제3도는 본 방법의 처리에서 B.O.D. 값의 경시변화 표시도.

제4도는 본 방법의 처리에서 유기산의 경시변화 표시도.

제5도는 본 방법의 처리에서 C.O.D.의 경시변화 표시도.

본 발명은 리파아제, 셀룰라아제, 프로테아제가 함유된 효소제를 분뇨에 대하여 적어도 0.01%이상으로 되도록 첨가하고 처리하여 고체액체를 분리하여 되는 분뇨액을 약 25Nm³/B.O.D.kg/Day 이상으로 되는 폭기조건(曝氣條件)하에서 호기적으로, 또 약 50-80℃의 고온조건하에서 발효하여 처리용 원료분뇨가 함유하는 비효성분의 대부분을 이행함유하는 비효성의 처리완결액을 얻는 것을 요지로 하는 분뇨의 호기적 고온발효 처리법의 발명이다.

종래로 부터 분뇨의 처리는 여러가지 방법과 장치를 사용하여 수행하였으며, 근년에는 발명의 명칭 "고농도유기폐수의 처리법"이 일본국 공개특허공보 특개소 51-122940호에 발표된 다음, 같은 발명이 특허공보 소 54-26107호 (이를 아래에서는 선행발명 1이라 기재함)에 발표되었고 또 발명의 명칭 "높은 B.O.D. 농도폐수의 활성오이처리법"이 일본국 공개특허공보 소 53-26465호(이를 아래에서는 선행발명 2라고 기재함)에 발표되었다.

위에서 말한 선행발명 1의 목적은 비요성분인 질소와 인이 경감된 처리수를 얻음에 있으므로, 질소와 인과 칼륨 등의 비효성분을 경감함이 없는 비효성의 처리완결액을 얻음을 목적으로 하는 본 발명과는 목적이 반대이므로, 구태여 대비의 필요가 없다. 그러나 그 요지는 고농도의 유기성원료폐수를 호기적으로 활성오니처리하여, 배출되는 침전오니를 재차가열하여서 탈수고형물과 열처리분리액으로 분리하여, 이 열처리분리액을 고농도의 유기성원료폐수에 되돌리는 처리방법을 수행함에 있어서, 이 분리액을 되돌리기에 앞서서 위에서 말한 열처리분리액에 활성탄소를 첨가하고서 폭기처리하여 침전물과 상중액으로 분리하여, 이 상중액에는 응집제를 첨가하여 응집되는 오이와 처리수로 분리하여 이 처리수를 고농도의 유기성원료폐수에 되돌림을 특징으로 하는 고농도 유기폐수의 처리방법이다. 그러므로, 이 방법은, 재차가열한 열처리분리액을 활성탄소와 응집제로 처리한 다음에 처리수를 원료폐수에로 되돌리고서 처리함을 요지로 하는 것일 뿐이어서, 본원방법의 처리조건인 효소제에 의한 액화처리와, 50-80℃의 온도조건과, 25Nm³/B.O.D. kg/Day 이상의 폭기조건이 없고 또 원료오물의 비효성분을 거의 그대로 함유하는 비료화의 조건을 요지로 하는 본 발명과는 정반대이다. 그러므로 이는 기본이념과 구성부터가 본 원발명과는 별개이다. 또 선행발명 2의 요지는, B.O.D. 2,000ppm 이상의 고농도 폐수를 활성오니처리함에 있어서, 침전조(9)에서 침전되는 활성오이를 재폭기조(5)에 되돌림을 특징으로 하는 활성오니처리법이다. 이 방법도 재차폭기가 선행발명 1 및 선행발명 2의 제1도의 그것과 같으나, 재차폭기의 구체적과정이 별개이다. 또 이 선행발명 2에는 본원발명의 방법인 효소제에 의한 액화과정과 발효온도 50-80℃의 온도조건과 25Nm³/B.O.Dkg/Day 이상의 폭기조건에 의하여 원료분뇨에 함유된 비효성분을 거의 그대로 비료화한다는 기본이념과 방법이 없다. 그러므로 선행발명 2도 본원발명과는 별개이다.

또 종래에는, 비료용으로 이용하기 위하여 분뇨를 퇴비화처리 하기도 하였으나, 이처리는 분뇨를 여러가지 종류의 기타물질(예:쓰레기)과 혼합하여 분뇨중에 존재하는 미생물의 작용을 기타물질과 더불어 처리하는 것이기 때문에, 분뇨의 처리수단으로서는 바람직한 것이 못되며, 또 이 방법으로 처리된 퇴비는 그 B.O.D값이 대단히 높아서, 퇴비로서의 이용에 국한 될 뿐이었다. 또 종래의 수중에어레이터를 사용하는 호기적발효처리만으로는 하수 또는 오물을 처리하는 방식의 것이 공지이나, 이 호기적 발효처리에서는, 아래에서 설명하는 본 발명의 목적과 구성과 효과에 있어서 서로 상이하는 별개의 것이다.

발명자 등은 분뇨의 처리에 있어서, 분뇨가 함유하는 유용성인 비효성분을 손실 함이 없이, 또 단기간중에 B.O.D.값도 현저히 저하시켜서, 분뇨에 대한 양호 및 유용한 처리법을 다각도로 연구한 결과, 스크리인 처리로 분뇨중의 협잡물을 제거한 후의 분뇨액에 대하여 종래의 처리수단과 같은 협기적처리와 회석처리를 함이 없이, 그 분뇨에 리파아제, 셀룰라아제, 프로테아제가 함유된 효소제를 분뇨에 대하여 적어도 0.01%이상을 첨가하고서 처리한 다음에 약 25Nm³/B.O.D. kg/Day 이상의 폭기조건하 및 약 50-80℃의 고온조건하에서 호기적으로 발효처리함에 의하여, 분뇨중의 비효성분을 거의손실함이 없이, 또 그 B.O.D.값이 현저히 저하된 비효성의 처리완결액을 얻는다는 사실을 알게 되었다. 뿐만 아니라 이와 같이 처리한 분뇨는 회충난, 구충난(鉤蟲卵) 등의 분뇨중의 기생충난 및 구더기 이질균(痢疾菌) 등도 살명되는 것이어서, 종래와 같이 2황화탄소, 아질산소오다, 계자유 및 항상물질 등을 일부러 사용하여 이들의 생물을 살명시키는 수단이 불필요 하다는 것을 알게 되었다. 또 이처리공정에서는 황화수소의 발생도 현저히 억제되어서 악취발생의 방지가 양호하여 우수한 처리법으로 된다는 것을 알게 되었다. 또 이 처리에서 분뇨액을 사용함이 없이 물을 사용하여 공지의 수중몰입형 에어레이터를 사용하는 경우에는 34℃정도까지의 온도상승이 있음을 알았으며, 이와 같은 공기폭로처리에서 물을 분뇨액으로 대치하고서 공지인 수중에어레이터를 사용함에 의하여는, 그 발효온도를 50℃이상으로 상승시켜서 이로 인하여 분뇨처리에 소요되는 에너지를 더 유효하게 이용할 수 있음을 알게 되었으며, 또 고온 조건으로는 50-80℃가 양호함을 알게되었다.

본 발명은 위에서 말한 새로 알게된 방법을 실제화함에 의하여 상술함과 같은 성과를 얻으며 또 발효열을 발효에 보충이용하여 에너어지의 결제적조건을 유리하게 유도하면서 분뇨로 부터 질소, 인 및 칼륨등의비효성분을 거의 손실함이 없이 이행함유하여 B.O.D.은 유해성(有害性)이 배제되기 까지 경감된 처리완결액을 얻음에 목적을 두는 것이다.

이에 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

리파아제, 셀룰라아제, 프로테아제 등이 함유된 효소제를 생분뇨(이는 물로 희석하지 아니한 미처리분뇨를 의미 함)에 대하여, 적어도 0.01%이상을 첨가처리한 다음에 고체액체분리처리하여 협잡고형물을 제거한 분뇨액을 약 25Nm³/B.O.D. kg/Day이상의 폭기조건에서 호기적으로 발효열을 보충이용하면서 약 50-80℃의 고온조건하에서 발효시킴에 의하여 처리용 원료분뇨가 함유하는 질소, 인 및 칼륨등의 비효성분의 대부분이 그대로 이행함유된 비효성의 처리완결액을 얻음을 특징으로 하는 분뇨의 호기적 고온발효 처리법이다.

본 발명을 실시함에 있어서, 처리의 대상물인 분뇨의 종류로는 생분뇨도 바람직하다. 이 생뇨분뇨, 예를들면 효소제인 "크린티무" (상품명:도오요오 쿠린카가쿠샤제품)를 첨가작용시켜서 "크린티무"속의 셀룰라아제, 프로티아제, 리파아제 등의 효소 또는 그 효소배양물의 효소작용으로 분뇨를 전처리한다.

앞에서 말한 분뇨의 전처리를 예시하면, 생분뇨에 대체적으로 "크린티무"를 0.01%이상을 첨가함이 바람직하고, 이리함에 의하여 생분뇨의 점성을 적당한 정도로 경감시키며, 이점성경감에 의하여 그 이후의 과정인 고체액체분리처리 및 최종에 얻은 처리분뇨의 비효성분에 대하여 양호한 결과를 유래시키는 것이다. 또 0.05%이상으로 "크린티무"를 첨가혼합 함은 생분뇨의 점도저하에서 특별한 효과적 차이를 유래하는 것이 아니므로, 경제적으로 0.01%이상 0.05%이하로 함이 바람직하다. "크린티무"등의 효소제에 의한 효소처리의 소요시간은 장시간을 소요하는 것이 아니며, 일반적으로 10-25시간 정도로 수행하면 되는 것이다.

다음에는 효소처리한 분뇨를 즉시로 고체-액체분리장치에로 이송하여서 분뇨중의 협잡물을 분리하고 탈수하는 것이며, 이 과정에는 통상적으로 분뇨를 투입후 약 1일 정도의 시간이 소요되는 것이다. 그리고 이에 사용하는 고체-액체분리장치로서는, 종래에 사용되던 공지의 고체-액체분리장치를 사용하는 것이며, 예를 들면 망목의 크기가 0.3-1mm정도로 스크리인 장치를 사용함을 예시할 수 있다.

다시한번 이 스크리인장치로 협잡물을 재차제거함으로서 탈수를 겸행하여 얻는 분뇨액을 본 발명의 조건인 호기적 고온발효처리가 수행되는 호기적 고온발효조에로 이송하는 것이다. 호기적고온발효조로서는, 약 25Nm3/B.O.D. kg/Day 이상의 폭기조건을 보유하는 수중 에어레이터를 그 발효조 내에 잠입 또는 몰입시킨 방식의 것이 바람직 하고 이와같이 호기적 고온발효조 내에로 상술한 조건의 공기폭로장치를 몰입시킴에 의하여, 그 공기폭로장치를 운전시의 운동에너지와 발효열의 에너어지를 유효하게 이용하는 것이며, 특히 수중형의 에어레이터(공기송입장치)를 사용함이 바람직하고, 별개의 가열수단을 병행하여 약 50-80℃의 고온도로 상승시킴이 바람직하며, 특히 본 발명에서는, 호기적고온발효처리에 앞서서 희석처리하던 종래의 방법을 사용하지 아니하므로, 이 분뇨액은 유기물을 극히 고농도로 함유하게 되기 때문에, 발효과정에서의 발열작용이 대단히 크다. 그러므로 이 발효열을 보충 이용하여 고온화함이 바람직한 것이다. 또 이와 같은 조건을 통상적으롤 약 25-50Nm³/B.O.D.kg/Day 이상으로 하며, 이보다 적은 조건에서는 본 발명의 호기적고온 발효처리가 충분히 수행되지 아니하며, 또 발효열의 이용율도 대단히 열화하는 것이고 더욱이 호기적발효처리의 정도에도 저하를 유래하며, 그 결과 처리분뇨의 B.O.D,값도 높아져서, 처리한 분뇨라고 말할 수 없고, 또 그 이상의 조건으로 하면 분뇨중의 유기물의 분해를 현저히 진행시켜서, 이로 인하여 유기물 중에 함유되었던 비료화용성분이 이에 관련되는 미생물의 증식에로 소비되어서 비료용으로서는 무가치한 것으로 되는 것이며, 또 그 목적하는 처리를 하기 위한 고온조건으로는 약 25Nm³/B.O.D. kg/Day 이상의 폭기조건하에서 통상 50-80℃에서 수행하는 것이며, 이 고온조건을 보유시킴에 의하여, 그 발효조내의 미생물, 예를들면 크로스트리듐 속균(屬菌), 바실루스속균, 세루모악티노, 마이세스속균, 삭카로모노스포라속균, 세루모노스포라속균, 미크로모노 스포라속균, 등 중의 고온발효균이 양호하게 작용하는 것이며 처리일수로는 대체적으로 20-30일, 바람직하기는 25-28일 정도이다. 또 이 호기적고온발효조는 25Nm3/B.O.D. kg/Day 이상의 조건이 충족되면 하나의 고온발효조로는 수행할 수 있다. 그러나 제1호기적 고온발효조와 제2호기적 고온발효조로 되는 두개의 연속조를 사용함이 더 바람직한 것이다.

이와 같이 하여 처리된 분뇨액은, 예를들면 생분뇨의 B.O.D 값을 13,000-20,000ppm으로 부터 1,000-1,500ppm으로 B.O.D.값을 현저히 저하시키는 것이며, 또 그 총질소, 암모니아성 질소, 인, 칼륨등의 함유량은 생분뇨의 그것과 비교하여 거의 변화됨이 없는 것이어서, 생분뇨의 비효성분을 손실함이 없이거의 그대로 보유하는 처리분뇨액을 얻는 것이다. 뿐만 아니라 이와같이 하여 되는 처리분뇨액은, 그 비효성분을 충분히 보유하면서도 B.O.D. 값은 저하된 것이며, 또 이처리분뇨액은 고온처리의 조건을 경유한 것이므로, 회충난, 구충난 등의 기생충난 및 구더기 등의 존재가 일체 없고, 또 이질균 등은 본 발명의 호기적고온발효처리에서는 8분경과하면 사멸되므로, 이로 인하여 이 처리분뇨액은 저장조에 이송하고서 이를 그대로 액비체료로 이용할 수 있는 것이고, 또 이 처리분뇨액은 호기적 고온발효조에서 발효처리후, 이를 여과포를 사용하는 여과장치를 경유시킴에 의하여 그 B.O.D.값을 앞에서 말한 그것의 1/5정도인 200-300ppm정도로 저하 시킬 수 있는 것이어서, 이것을 희석하여 20-30ppm으로 ehl게한 것을 방류수(放流水)로 하여 방출하여도 무방한 것이다.

우선 본 발명에서 생분뇨에 대하여 효소제제(크린티무:적어도 티파이제, 셀룰라아제, 프로테아제를 함유하는 효소제제)를 첨가하는 분량에 관하여 설명하기로 한다. 즉 생분뇨에 대하여 효소제제를, 무첨가, 0.001%, 0.01%, 0.03%, 0.05%, 0.1%의 개별 분량을 첨가하고서 3시간 후에 분뇨의 점성을 측정한다.

그 결과는 다음과 같다.

위표에 의하여 알 수 있음과 같이, 효소제제를 첨가함이 없는 무첨가의 경우와 0.001%첨가의 경우에는 분뇨의 비점도가 현저히 높고, 이로 인하여 그 다음의 과정인 고체액체분리에서는 곤난성을 동반하며, 또 점성이 크기 때문에 처리과정 중의 교반이 또한 곤란하고, 비말을 발생하며, 악취발생의 원인도 되고 또 스컴(scum, 浮滓)도 많은 것이다.

이에 대하여, 효소제제를 0.01%이상으로 첨가하는 경우는, 그 점성이 알맞는 정도로 저하되고, 이로 인하여 교반성도 양호하며, 비말의 발생이 없고 악취발생도 없는 것이다.

다음에는, 효소제제의 첨가량과 최종에 얻sms 처리분뇨액의 비료 용성분으로서의 총질소량, 인산량(P₂O₂)과의 관계를 규명하였다.

측정에 있어서는, 전술의 분뇨를 스크리인장치에 의하여 분뇨중의 잔사물을 분리하여서 이 잔사물을 압착탈수한 고형물중의 총질소 및 P₂O₅의 분량을 분석 하였다.

그 결과는 다음과 같다.

위표에 의하면, 분뇨에 효소제제를 0.01%이상으로 첨가함에 의하여, 잔사중에 흡착잔존 되는 질소량 및 P₂OP₅량은 현저히 적어지고, 처리분뇨액의 액성부분에로 유 효하게 이행하였던 것이다.

또 이들의 결과로 부터 명백함과 같이, 효소제제의 첨가량을 0.1%로 하는 경우에는, 분뇨처리에 관하여 특별히 개량된 점이 인정되지 아니하므로, 경제적인 관점에서 볼때 0.01-0.01%를 첨가함이 바람직하다. 다음에서는, 폭기조건과 승온조건에 관하여 설명한다. 효소제제를 첨가한 분뇨를 스크린인장치로 처리한 다음에, 이에 대하여 수중형에어레이터(수중형공기송입기)로 폭기하여 분뇨를 호기적으로 처리하고 그 분뇨에 함유된 유기물의 산화분해에 기인되어서 발생되는 열에너지에 의한 분뇨액의 온도상승을 탐구하였다. 그 결과는 다음과 같았다.

상술함과 같으므로 본 발명은, 분뇨액을 처리하는 주요공정에서 호기적발효처리를 하되, 종래의 그것과는 달리 희석처리를 함이 없이, 상술의 특정조건하에서 호기적발효처리를 수행하여, 분뇨에 보유된 원래의 비효성분을 손실함이 없이 그 B.O.D.값을 헌저하게 경감시키고서, 또 모든 처리과정을 단시간화(신속화)하였으며, 또 악취발생도 현저히 경감시킨 유용한 분뇨처리방법 및 그 처리법으로 되는 것이다.

상술함과 같으므로 본 발명은 위에서 말한 새로 알게된 방법을 실제화함에 의하여 상술함과 같이 새로 알게된 여러종류의 성과를 얻으면서 또 소요되는 에너어지의 조건을 경제적으로 유리하게 유도하면서 호기적 고온발효처리를 수행하여 분뇨로 부터 질소분, 인산분 및 칼륨분 등의 비효성분이 거의 손실함이 없이 이행함유되며 B.O.D.값은 크게 경감시켜서 유해성이 배제된 처리완결액을 얻는 점에서 중요한 효과성을 유래한 진보적발명으로 되는 것이다. 다음에 본 발명의 실시예를 들고서 첨부도면에 따라 구체적으로 본 발명을 설명하는 바, 본 발명이 이 실시예에만 한정되는 것아니다.

[실시예 1]

컷터어펌프 1을 부설한 용량 40톤의 분뇨투입조 2를 고체-액체분리장치 3에 접속하고, 이것을 공기송입용펌프 4를 하측부에 잠입 시킨 용량 30톤의 제1호기적고온발효조 5에 접속하며, 또 이것을 공기송입용펌프 6을 하측부에 잠입시킨 용량 80톤의 제2호기적고온발효조 7에 접속하고, 또 이것을 용량 300톤의 저장조 8에 접속연결한다. 이 분뇨처리방식은 제1도에 표시하였다.

수집된 생분뇨 40Kl (1주일간 1회)를 투입조에 충입하고 이에 "크린티무"(도오요오 크린카가쿠회사 제품으로 적어도 리파아제, 셀룰라아제, 프로테아제를 함유하는 효소제제 임) 0.03%를 첨가하여 충분히 혼합시키고, 그 분뇨투입시로 부터의 다음날에 이 분뇨를 0.3-1mm의 망목으로 되는 스크린즉, 고체-액체분리장치를 경유시켜서 분뇨중의 협잡물을 제거탈수(협잡물의 함수량 약 60%정도까지 탈수)한 다음에 협잡물이 제거된 분뇨액을 수중공기송입 펌프(수중에어레이터, 쓰루미폼프회사 제품)를 사용하여 40-45Nm³/B.O.D. kg/Day로 되는 공기폭로조건하에서, 약 60℃에서, 제1호기적고온발효 및 제2호기적고온발효를 통상일수로 28일간 수행하였다.

이 분뇨처리는 1주마다 1회씩 40Kl의 생분뇨를 투입하는 것으로(즉, 분뇨처리능력 약5.7Kl/Day이다) 이 발효처리시의 온도의 경시변화는 제2도에 _선으로 표시한 그대로이며, 분뇨투입시의 온도는 15℃정도로 낮아지나, 후일에 가서는 약 60℃의 온도를 안전히 유지하는 것이다. 또 제2도에서 X…X선으로 표시한 곡선은 분뇨대신으로 물을 사용한 경우의 온도변화에 관한 것이다.

제3도는 이 처리에 있어서의 발효과정에서 B.O.D.의 경시변화를 표시하는 것으로, 이에 의하여 알 수 있음과 같이, 적어도 23일간을 경과하는 경우에도 처리가 충분히 되었음이 명백하다.

제5도는 처리과정에서 유기산의 경시변화를 표시하는 것이며, 제5도는 이 처리에서 C.O.D.의 경시변화를 표시하는 것이다. 따라서 위에서 말한 여러종류의 경시변화를 감안하면, 본 발명의 분뇨처리에 소요되는 일수로는, 25-28일 정도가 양호한 것으로 인정된다.

위에서 말한 분뇨처리에서 각개공정별의 분석결과를 다음의 제1표에 표시한다.

[제 1표]

또 이 제2호기적고온발효조에서의 분뇨처리액과 생분뇨의 비효성분에 관한 분석결과는 제2표의 표시와 같다.

[제 2표]

위의 제1표 및 제2표로 부터 명백한 바와 같이, 본 발명으로 처리한 처리분뇨액은 그 효비성분에 있어서 생분뇨의 비효성분을 전혀 손실하지 아니 하였으며, 또 생분뇨의 pH를 농업용비료로서 적당한 약염기성으로 되게 개질하였고, 또 비료로서의 B.O.D.경감 및 부유물질제거 등이 양호한 등의 성과를 가져온 것이다. 또 이처리분뇨에서는 기생충, 구데기 및 기타 이질균 등의 병원성 미생물이 검출되지 아니하였다. 따라서, 이 제2호기적고온발효조에서의 분뇨처리액을 저장조에 송입하고서 액체비료용으로 하였다.

또 이 처리분뇨를 여과포를 갖은 여과장치로 여과 하였던 바, 여과액의 성질이 pH 9.06 C.O.D. mg/1는 2200, B.O.D.mg/1는 230, 암모니아성 및 알부미노이드성의 질소 mg/1는 2420, 증발잔류물 mg/1는 1300, 강열잔류물 mg/1는 7430, 강열감량 mg/1는 3870, 유기산 mg/1는60, 염소이온 mg/1는 3650이며 이를 희석하는 것만으로 방류할 수 있는 것이었다.

Claims (1)

1. 처리용원료인 분뇨를 고체와 액체로 분리함에 있어서는, 리파아제, 셀룰라아제, 프로테아제를 함유하는 효소제를 분뇨에 대한 중량비로 적어도 0.01%이상을 첨가처리한 겻을 고체와 분뇨액으로 분리하며, 얻은 분뇨액을 호기적으로 발효처리함에 있어서는, 50-80℃의 온도조건과 25Nm³/B.O.D. kg/Day이상의 폭기조건하에서 호기적으로 고온발효처리하여, 처리용 원료분뇨가 함유하는 비효성분을 거의 그대로 이행함유하는 비효성의 처리완결액으로 형성함을 특징으로 하는 분뇨의 호기적 고온발효 처리법.

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