WO2012141429A2 - 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 설비 및 생산 방법 - Google Patents

축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 설비 및 생산 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to electricity and compost production equipment and production method by livestock manure fermentation.
  • methane gas which is a representative greenhouse gas along with carbon dioxide, which causes global warming.
  • methane gas can also be used as an electrical energy source, a method of capturing this methane gas to produce electrical energy has been attempted.
  • the present invention is to solve the above problems, complete fermentation of livestock manure to produce high-quality compost without remaining liquid residues, shorten the fermentation period to generate a large amount of methane gas to produce a large amount of electricity It is an object of the present invention to provide electricity and compost production facilities and production methods by livestock manure fermentation.
  • the livestock and manure production equipment by the livestock manure fermentation of the present invention storage tank for storing livestock manure;
  • a mixing chamber connected to the storage tank, wherein the livestock manure of the storage tank is transferred and the fermentation composition is added to mix the both;
  • a fermentation chamber connected to the mixing chamber, wherein the mixture of the livestock manure and the fermentation composition is transferred to compost by fermentation;
  • a water supply device connected to the mixing chamber and the fermentation chamber to supply water;
  • a methane gas collection tank connected to the storage tank and the fermentation chamber to collect methane gas;
  • an electricity production device for producing electricity by using methane gas collected in the methane gas collection tank, and transferring heat generated in the process to the storage tank and the fermentation chamber.
  • the electricity and compost production method by the livestock manure fermentation of the present invention in order to achieve the above object, the first step of adding the composition for fermentation to livestock manure to store in a storage tank; Transferring the stored livestock manure and the fermentation composition to the mixing chamber and adding the fermentation composition as a secondary; Composting the mixed livestock manure and the fermentation composition to a fermentation chamber and fermenting; Collecting methane gas from the storage tank and the fermentation chamber; And producing electricity using the collected methane gas, and transferring heat generated in the process to the storage tank and the fermentation chamber, wherein the composition for fermentation comprises dried soil; And a plant or chaff pulverized powder obtained by drying the plant or chaff and grinding it to a particle size of 50 to 500 mesh.
  • Electricity and compost production equipment and production method by livestock manure fermentation of the present invention is to fully ferment the livestock manure to produce high quality compost without any liquid residues, shorten the fermentation period to a large amount of methane It generates gas, which makes it possible to produce large amounts of electricity.
  • 1 is a schematic view for explaining the electricity and compost production equipment by livestock manure fermentation of the present invention.
  • the livestock and manure production equipment by the livestock manure fermentation of the present invention includes a storage tank, mixing chamber, fermentation chamber, water supply device, methane gas collection tank, and electricity production device.
  • Storage tanks are where livestock manure is stored. All spaces except the inlet 12 and the outlet 14 are completely sealed and the ceiling, walls, and floors are completely waterproofed to prevent leakage of contaminants.
  • the methane gas generated here is collected through the line into the methane gas collection tank.
  • a line is connected to use heat generated in the electricity production process of the electricity production apparatus described later.
  • the mixing chamber is connected to a storage tank where livestock manure is transferred and the composition for fermentation is added and both are mixed.
  • the composition for fermentation refers to an additive added to livestock manure to promote fermentation, which will be described later.
  • the mixing chamber like the storage tank, is completely waterproofed and completely sealed to prevent leakage of harmful gases.
  • a mixer is installed inside so that the mixture of livestock manure and fermentation composition is mixed well.
  • a line is connected from the water supply device to supply water when there is a lack of water. When the livestock manure and the fermentation composition is well mixed, the mixture is automatically transferred to the fermentation chamber through the outlet 22.
  • the fermentation chamber is connected to the mixing chamber, where a mixture of livestock manure and fermentation composition is transferred and composted by fermentation.
  • the fermentation chamber is also completely waterproofed and completely sealed to prevent leakage of harmful gases, and temperature and humidity measuring devices are installed.
  • the lines are connected to use heat generated in the electricity production process of the electricity production apparatus described below.
  • a line is connected from the water supply unit so that water can be supplied in case of water shortage during fermentation.
  • a mixer (rotary) is installed to invert (mix) the livestock manure and the fermentation composition so that the livestock manure can ferment rapidly and generate a large amount of methane gas.
  • the methane gas generated here is collected through the line into the methane gas collection tank.
  • the water supply unit is connected to the mixing chamber and the fermentation chamber to supply water in the case of lack of water in the fermentation process.
  • Methane gas collection tanks are connected to storage tanks and fermentation chambers to capture methane gas.
  • the electricity generating device generates electricity by using methane gas collected in the methane gas collecting tank, and transfers the heat generated in the process to the storage tank and the fermentation chamber.
  • the production method of electricity and compost by livestock manure fermentation of the present invention is as follows.
  • the composition for fermentation is first added to the livestock manure and stored in a storage tank.
  • the fermentation composition is partially added in advance so that the fermentation time in the fermentation chamber is shortened during the storage period.
  • addition amount about 30-50% of the addition amount of the whole fermentation composition is preferable.
  • water is supplied when the composition for fermentation is added. It is advisable to keep the temperature of the storage tank above 18 ° C, for which heat is supplied from the electricity production unit through the line if necessary.
  • the stored livestock waste and fermentation composition is transferred to the mixing chamber, and the fermentation composition is added secondly and mixed.
  • the addition amount is preferably 50 to 70% of the remainder of the primary addition amount. Mixing is done evenly with a mixer. Since there is a difference in moisture content according to livestock manure, water is supplied through the line from the water supply device when there is a lack of moisture.
  • the fermentation chamber maintains proper temperature and humidity.
  • the temperature is preferably 35-37 ° C., which is similar to body temperature, which is the most suitable temperature for microorganisms to work.
  • the heat generated in the electricity production process of the electricity production apparatus is used through the line.
  • water is supplied from the water supply apparatus through a line when there is a lack of water.
  • Livestock manure is rapidly fermented and the livestock manure and fermentation compositions are frequently inverted (mixed) with a mixer (rotary) to generate a large amount of methane gas.
  • a mixer rotary
  • Methane gas from the storage tanks and fermentation chambers is collected via a line into the methane gas collection tank.
  • the collected methane gas is used to generate electricity, and the heat generated in this process is transferred to the storage tank and the fermentation chamber to maintain the proper temperature.
  • the electricity produced is used as necessary for the relevant facilities, and the surplus electricity is connected to the utility line and sold.
  • composition for fermentation used in the present invention includes dried soil and plant or chaff pulverized powder obtained by drying the plant or rice husk and grinding it to a particle size of 50 ⁇ 500 mesh.
  • Soil is rich in beneficial microorganisms and should not be contaminated. For this purpose, it is preferable to use soil about 50 cm deep at the ground surface.
  • Naturally dried soil should be stored in a well-ventilated place, maintaining its natural state at the time of harvesting without any artificial processing or shape change, which is also intended to protect the microorganisms in the soil.
  • the plants refer to all conventional plants and include grass as well as trees. All plants have fiber, which is used for fermentation of livestock manure. Chaff is a byproduct of a once-processed plant, although it is part of the plant, and is referred to here separately from the plant. In the case of chaff, the fibrous component is also used for fermentation of livestock manure.
  • the kind of said plant is decided according to the crop to which livestock manure compost is used. It is preferable to use a tree type as the plant for growing rice, which is a long-growing aquatic plant, and to use a grass type for growing field plants such as vegetables.
  • plants or rice husks should be harvested uncontaminated. This is to remove the source of contamination in principle.
  • Harvested plants or chaff are dried first. There is a difference in the method of drying specifically according to the plant, but all plants or chaff is preferably dried naturally. This is because a variety of beneficial microorganisms live in plants or rice hulls, which are intended to protect and propagate these microorganisms.
  • Naturally dried plants or rice husks are pulverized or crushed according to the characteristics of each plant and then subjected to final grinding to form a powder having a particle size of 50 to 500 mesh.
  • the powdering of plants or rice husks is intended to shorten the time for microorganisms in the soil to decompose the plants or rice husks during fermentation of livestock manure, thereby shortening the fermentation period of livestock manure.
  • the particle size is less than 50 mesh, the particle size is so large that the decomposition time of the powder during the fermentation of livestock manure is long, and eventually the fermentation period of the livestock manure becomes long. Moreover, when particle size exceeds 500 mesh, powdering will be expensive.
  • composition ratio of the dried soil and the crushed powder of plants or rice hulls depends on which livestock manure is fermented.
  • Pigs are omnivorous and less digestible than other livestock, so they produce less fermented feces in the pig's body. In order to ferment such pig manure, it is preferable that it is 40-60 volume%, and it is more preferable that it is a relatively large content of plant or rice husk powder.
  • Cows are herbivores and have excellent digestive power, so they excrete feces in the fermented state in the cow's body, and there is little moisture in the manure.
  • it is preferable that it is 10-30 volume%, and, as for the content of a plant or chaff crushed powder, it is more preferable that it is 20 volume%.
  • Chickens are algae and have a separate urine tract so that water is excreted in the feces, which is more water-containing than manure and less than pig manure.
  • the content of plant or rice husk crushed powder is preferably 20 to 40% by volume, more preferably 30% by volume.
  • the content of the plant or chaff crushed powder is determined according to the type of livestock manure and the water content contained therein, and the total content is preferably 10 to 60% by volume. Accordingly, the content of dried soil is preferably 40 to 90% by volume.
  • Livestock manure is often mixed with undigested feed. This is because the animals are densely discharged because their digestive function is lowered because they select a method for faster growth by raising large numbers of livestock. In this case, a lot of methane gas is generated during fermentation and it takes a long time to ferment.
  • the fermentation composition of the present invention is mixed with livestock manure, fermenting livestock manure can produce 100% of high quality compost with no liquid residue remaining, and also shortens the fermentation period of livestock manure.
  • a large amount of methane gas discharged as the livestock manure is fermented in a short time. In the case of the fermentation period, it took 6 months or more, but can be shortened to 3 months or less when using the composition for fermentation of the present invention.
  • the composition for fermentation of the present invention includes the soil collected in nature, because the soil is collected in nature, native microorganisms are inhabited.
  • the composition for fermentation of the present invention includes the soil collected in nature, because the soil is collected in nature, native microorganisms are inhabited.
  • when mixing regular rice husk or sawdust with livestock manure it takes a long time for them to decompose naturally.
  • the decomposition time is greatly shortened. Therefore, the fermentation time of livestock manure is shortened, and methane gas, which is a product of fermentation, is also discharged in a short time (more than twice as much as before), and the economic efficiency is sufficient even if this methane gas is collected and produced.
  • the capture of methane gas is not just the production of electrical energy. Since 2011, the carbon trading scheme has been implemented to allow the buying and selling of greenhouse gas emission rights. If the greenhouse gas emissions are lower than the quota granted by each country, the margin can be sold to other countries. Conversely, if greenhouse gas emissions exceed quotas, other countries could buy credits. While greenhouse gas emission quotas are granted by country, most carbon trading is done between companies. In addition to carbon dioxide, methane gas, a representative greenhouse gas, can be traded as a carbon credit as it reduces emissions to the atmosphere. In this way, the carbon credits are obtained by collecting methane gas, and as long as electricity is produced from the collected methane gas, carbon credits are obtained.
  • the use of the present invention is to solve the problem of the treatment of livestock manure, the utilization value as a resource for obtaining livestock manure rather than electric energy or carbon credits is increased.

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Abstract

본 발명의 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 설비는, 축산분뇨가 저장되는 저장 탱크; 상기 저장 탱크에 연결되며, 저장 탱크의 축산분뇨가 이송되고 발효용 조성물이 첨가되어 양자가 혼합되는 혼합실; 상기 혼합실에 연결되며, 축산분뇨와 발효용 조성물의 혼합물이 이송되어 발효에 의해 퇴비화하는 발효실; 상기 혼합실과 상기 발효실에 연결되어 물을 공급하는 물 공급 장치; 상기 저장 탱크와 상기 발효실에 연결되어 메탄가스를 포집하는 메탄가스 포집 탱크; 및 상기 메탄가스 포집 탱크에서 포집된 메탄가스를 이용하여 전기를 생산하고, 이 과정에서 발생한 열을 상기 저장 탱크와 상기 발효실에 전달하는 전기 생산 장치를 포함한다. 본 발명은 축산분뇨를 완전 발효시켜 액상의 잔여물질이 전혀 남지 않는 양질의 퇴비를 생산할 수 있게 하고, 발효기간을 단축하여 단기간에 다량의 메탄가스를 발생시켜 다량의 전기를 생산할 수 있게 한다.

Description

축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 설비 및 생산 방법
본 발명은 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 설비 및 생산 방법에 관한 것이다.
축산분뇨 처리시에 배출되는 유해가스를 줄이는 방법들이 개발되어 실행되고 있는데, 축산분뇨를 발효시키기 위하여 미생물과 기타 여러 가지 화학성분들을 혼합하여 사용하는 것이 그 예이다. 또, 식물의 섬유질이 축산분뇨의 발효에 효과가 있음을 알고서 시도되는 것으로서, 축산분뇨에 왕겨나 톱밥을 투입하는 방법이 있으나, 이 경우 식물의 특성상 발효되는 기간이 길다는 문제가 있다.
이들 방법은 축산분뇨를 100% 완전 발효시키지 못할 뿐 아니라, 액상의 잔여물질이 남아 그 처리에 또 다른 문제가 야기되고 있다. 현재 액상의 잔여물질의 처리 방법으로는, 해양에 투기하는 방법과, 미생물을 혼합하여 액비라는 이름으로 농지에 투여하는 방법을 사용하고 있는데, 문제는 2012년부터는 해양 투기가 금지된다는 것이다.
한편, 축산분뇨를 발효시키면 메탄가스가 발생하게 되는데, 이 메탄가스는 이산화탄소와 더불어 대표적인 온실가스로서 지구온난화를 가속시키는 원인이 된다. 또, 메탄가스는 전기 에너지원으로도 이용될 수 있기 때문에 이 메탄가스를 포집하여 전기 에너지를 생산하는 방법이 시도되고 있다.
그러나, 상기한 발효 방법으로는 발효가 느려 메탄가스의 발생량이 충분치 않게 되고 시간이 많이 소요되어 경제성이 떨어지기 때문에, 축산분뇨 발효시설에서 메탄가스를 포집하는 과정을 생략하고 축산분뇨의 발효만이 진행되고 있는 것이 현실이다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로서, 축산분뇨를 완전 발효시켜 액상의 잔여물질이 남지 않는 양질의 퇴비를 생산하고, 발효기간을 단축하여 단기간에 다량의 메탄가스를 발생시켜 다량의 전기를 생산할 수 있는, 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 설비 및 생산 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 설비는, 축산분뇨가 저장되는 저장 탱크; 상기 저장 탱크에 연결되며, 저장 탱크의 축산분뇨가 이송되고 발효용 조성물이 첨가되어 양자가 혼합되는 혼합실; 상기 혼합실에 연결되며, 축산분뇨와 발효용 조성물의 혼합물이 이송되어 발효에 의해 퇴비화하는 발효실; 상기 혼합실과 상기 발효실에 연결되어 물을 공급하는 물 공급 장치; 상기 저장 탱크와 상기 발효실에 연결되어 메탄가스를 포집하는 메탄가스 포집 탱크; 및 상기 메탄가스 포집 탱크에서 포집된 메탄가스를 이용하여 전기를 생산하고, 이 과정에서 발생한 열을 상기 저장 탱크와 상기 발효실에 전달하는 전기 생산 장치를 포함한다.
또, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 방법은, 축산분뇨에 발효용 조성물을 1차로 첨가하여 저장 탱크에 저장하는 단계; 저장된 축산분뇨 및 발효용 조성물을 혼합실로 이송하고 발효용 조성물을 2차로 첨가하여 혼합하는 단계; 혼합된 축산분뇨 및 발효용 조성물을 발효실로 이송하고 발효시켜 퇴비화하는 단계; 상기 저장 탱크 및 상기 발효실로부터 메탄가스를 포집하는 단계; 및 포집된 메탄가스를 이용하여 전기를 생산하고, 이 과정에서 발생한 열을 상기 저장 탱크와 상기 발효실에 전달하는 단계를 포함하고, 상기 발효용 조성물은 건조된 흙; 및 식물체 또는 왕겨를 건조시키고 입도 50~500메쉬로 분쇄하여 얻어지는 식물체 또는 왕겨 분쇄 분말을 포함한다.
본 발명의 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 설비 및 생산 방법은 축산분뇨를 완전 발효시켜 액상의 잔여물질이 전혀 남지 않는 양질의 퇴비를 생산할 수 있게 하고, 발효기간을 단축하여 단기간에 다량의 메탄가스를 발생시켜 다량의 전기를 생산할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 설비를 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 설비는 저장 탱크, 혼합실, 발효실, 물 공급 장치, 메탄가스 포집 탱크, 및 전기 생산 장치를 포함한다.
저장 탱크는 축산분뇨가 저장되는 곳이다. 투입구(12)와 배출구(14)를 제외한 모든 공간을 완전 밀폐하고, 천장, 벽, 바닥을 완전 방수처리하여 오염원이 밖으로 새어나오지 못하게 한다. 여기서 발생되는 메탄가스는 라인을 통하여 메탄가스 포집 탱크로 포집되도록 한다. 저장 탱크의 온도를 적정 온도로 유지하기 위해 후술하는 전기 생산 장치의 전기 생산 과정에서 발생하는 열을 이용할 수 있도록 라인이 연결된다.
혼합실은 저장 탱크에 연결되며, 저장 탱크의 축산분뇨가 이송되고 발효용 조성물이 첨가되어 양자가 혼합되는 곳이다. 발효용 조성물은 축산분뇨에 첨가하여 발효를 촉진시키는 첨가물을 말하며 후술한다. 혼합실은 저장 탱크와 마찬가지로 전체를 완전 방수처리하고, 유해가스가 새어나가지 못하도록 완전 밀폐시킨다. 혼합기를 내부에 설치하여 축산분뇨와 발효용 조성물의 혼합물이 잘 혼합되도록 한다. 또, 축산분뇨에 따라서 수분함량의 차이가 있으므로, 수분 부족시 물을 공급할 수 있도록 물 공급 장치로부터 라인이 연결된다. 축산분뇨와 발효용 조성물이 잘 혼합되면 그 혼합물이 자동으로 배출구(22)를 통하여 발효실로 이송되도록 한다.
발효실은 혼합실에 연결되며, 축산분뇨와 발효용 조성물의 혼합물이 이송되어 발효에 의해 퇴비화하는 곳이다. 발효실도 전체를 완전 방수처리하고, 유해가스가 새어나가지 못하게 완전히 밀폐시키며, 온도 및 습도 측정 장치가 설치된다. 적정 온도를 유지하기 위해 후술하는 전기 생산 장치의 전기 생산 과정에서 발생하는 열을 이용할 수 있도로 라인이 연결된다. 또, 발효과정에서 물 부족시 물을 공급할 수 있도록 물 공급 장치로부터 라인이 연결된다. 축산분뇨가 신속하게 발효되어 메탄가스가 대량으로 발생할 수 있도록 축산분뇨와 발효용 조성물을 뒤집어주는(섞어주는) 혼합기(로터리)를 설치한다. 여기서 발생되는 메탄가스는 라인을 통하여 메탄가스 포집 탱크로 포집되도록 한다.
물 공급 장치는 혼합실과 발효실에 연결되어 발효과정에서 물 부족시 물을 공급한다.
메탄가스 포집 탱크는 저장 탱크와 발효실에 연결되어 메탄가스를 포집한다.
전기 생산 장치는 메탄가스 포집 탱크에서 포집된 메탄가스를 이용하여 전기를 생산하고, 이 과정에서 발생한 열을 저장 탱크와 상기 발효실에 전달한다.
본 발명의 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 방법은 다음과 같다.
먼저, 축산분뇨에 발효용 조성물을 1차로 첨가하여 저장 탱크에 저장한다. 저장 탱크에 축산분뇨만을 저장하는 것이 아니라, 발효용 조성물을 미리 일부 첨가해 둠으로써 저장기간 동안 발효를 일부 진행시켜 발효실에서의 발효시간을 단축하게 된다. 첨가량은 전체 발효용 조성물 첨가량의 30~50% 정도가 바람직하다. 축산분뇨에 수분이 부족한 경우에는 발효용 조성물 첨가시 물을 공급해 준다. 저장 탱크의 온도는 18℃ 이상으로 유지하는 것이 좋은데, 이를 위해 필요시 전기 생산 장치로부터 라인을 통하여 열을 공급받는다.
다음에, 저장된 축산분뇨 및 발효용 조성물을 혼합실로 이송하고 발효용 조성물을 2차로 첨가하여 혼합한다. 첨가량은 1차 첨가량의 나머지인 50~70%가 바람직하다. 혼합은 혼합기를 이용하여 고루 섞이도록 한다. 축산분뇨에 따라서 수분함량의 차이가 있으므로, 수분 부족시 물 공급 장치로부터 라인을 통하여 물을 공급해준다.
혼합된 축산분뇨 및 발효용 조성물은 발효실로 이송하고 발효시켜 퇴비화한다. 발효실에서는 온도 및 습도를 적정하게 유지해 준다. 온도는 체온과 유사한 35~37℃가 바람직한데, 이는 미생물이 활동하기에 가장 적합한 온도이다. 이 온도를 유지하기 위해 라인을 통하여 전기 생산 장치의 전기 생산 과정에서 발생하는 열을 이용한다. 또, 발효과정에서 물 부족시 라인을 통하여 물 공급 장치로부터 물을 공급받는다. 축산분뇨가 신속하게 발효되어 메탄가스가 대량으로 발생할 수 있도록 혼합기(로터리)로 축산분뇨와 발효용 조성물을 수시로 뒤집어준다(섞어준다). 축산분뇨가 완전히 발효되어 퇴비화하면 배출구(32)로부터 꺼내어 퇴비 저장 창고로 이송하고 소정 단위(예컨대 20㎏)로 포장한다.
저장 탱크 및 발효실에서 발생한 메탄가스는 라인을 통하여 메탄가스 포집 탱크로 포집된다.
포집된 메탄가스를 이용하여 전기를 생산하고, 이 과정에서 발생한 열을 저장 탱크와 발효실에 전달하여 적정 온도를 유지하게 한다. 생산한 전기는 관련시설에 필요한 만큼 사용하고, 잉여 전기는 전력회사의 라인에 연결하여 판매한다.
본 발명에서 사용하는 발효용 조성물은 건조된 흙, 및 식물체 또는 왕겨를 건조시키고 입도 50~500메쉬로 분쇄하여 얻어지는 식물체 또는 왕겨 분쇄 분말을 포함한다.
흙은 유익한 미생물을 많이 함유하고 오염되지 않은 것이 좋다. 이를 위해 지표면에서 대략 50㎝ 깊이의 흙을 사용하는 것이 바람직하다.
채취한 흙은 자연 건조시키는 것이 좋다. 그것은 흙 속에 살아있는 미생물을 보호하여 그 미생물이 보다 건강한 상태를 유지하도록 하고, 흙 속에 남아있는 메탄가스를 제거하기 위한 것이다.
자연 건조시킨 흙은 어떤 인위적인 가공이나 형태의 변경 없이 채취할 당시의 자연 상태를 유지하여 환기가 잘 되는 곳에 저장해 두는 것이 좋은데, 이 또한 흙 속의 미생물의 보호하기 위한 것이다.
상기 식물체는 통상적인 모든 식물을 말하는 것으로, 나무는 물론 풀도 포함된다. 모든 식물체는 섬유질을 가지고 있고, 이 섬유질이 축산분뇨의 발효에 이용된다. 왕겨는 식물체의 일부이기는 하나, 한 번 가공을 거친 식물체의 부산물로서, 여기서는 식물체와 구분하여 언급한다. 왕겨의 경우도 그 섬유질 성분이 축산분뇨의 발효에 이용된다.
축산분뇨 퇴비가 사용되는 작물에 따라 상기 식물체의 종류가 정해지는 것이 바람직하다. 성장기간이 긴 수생식물인 벼를 재배하는데는 상기 식물체로서 나무 종류를 사용하는 것이 좋고, 채소와 같은 밭 식물을 재배하는데는 풀 종류를 사용하는 것이 좋다.
식물체 또는 왕겨는 오염되지 않은 것을 채취하는 것이 원칙이다. 이는 원천적으로 오염원을 제거하기 위한 것이다.
채취한 식물체 또는 왕겨는 먼저 건조시킨다. 식물체에 따라 구체적으로 건조시키는 방법에는 차이가 있지만, 모든 식물체 또는 왕겨는 자연 건조시키는 것이 바람직하다. 이는 식물체 또는 왕겨에 각종 유익한 미생물이 살아있는데, 이 미생물을 보호하고 번식이 잘 되게 하기 위한 것이다.
자연 건조시킨 식물체 또는 왕겨를, 각 식물의 특성에 따라서 분쇄 또는 파쇄한 후 최종 분쇄과정을 거쳐 입도 50~500메쉬의 분말로 만든다. 이렇게 식물체 또는 왕겨를 분말화하는 것은, 축산분뇨의 발효시 흙에 있는 미생물이 이 식물체 또는 왕겨를 분해하는 시간을 단축하여 결국 축산분뇨의 발효기간을 단축하기 위한 것이다.
입도가 50메쉬 미만이면, 입도가 너무 커서 축산분뇨의 발효시 이 분말의 분해시간이 길어져 결국 축산분뇨의 발효기간이 길어지게 된다. 또, 입도가 500메쉬를 초과하면, 분말화에 비용이 많이 들게 된다.
상기한 건조된 흙과, 식물체 또는 왕겨 분쇄 분말의 조성비는 어떤 가축의 분뇨를 발효시키느냐에 따라 달라진다.
돼지는 잡식동물로서 다른 가축에 비해 소화력이 떨어지므로 돼지 체내에서 발효가 덜 된 상태의 분변을 배출한다, 또 돼지 분뇨에는 수분이 많다. 이러한 돼지 분뇨를 발효시키는데에는, 식물체 또는 왕겨 분쇄 분말의 함량이 상대적으로 많은 40~60체적%인 것이 바람직하고, 50체적%인 것이 더 바람직하다.
소는 초식동물로서 소화력이 뛰어나므로 소 체내에서 발효가 많이 된 상태의 분변을 배출하고, 분뇨에 수분이 적다. 이러한 소 분뇨를 발효시키는데에는, 식물체 또는 왕겨 분쇄 분말의 함량이 10~30체적%인 것이 바람직하고, 20체적%인 것이 더 바람직하다.
닭은 조류로서 별도의 소변기관이 없이 분변에 수분이 섞여 배출되므로 소 분뇨에 비해서는 수분함량이 많고 돼지 분뇨에 비해서는 적다. 이러한 닭 분뇨를 발효시키는데에는, 식물체 또는 왕겨 분쇄 분말의 함량이 20~40체적%인 것이 바람직하고, 30체적%인 것이 더 바람직하다.
이와 같이 축산분뇨의 종류 및 그에 포함된 수분함량에 따라 식물체 또는 왕겨 분쇄 분말의 함량이 결정되며, 전체적으로 볼 때 그 함량은 10~60체적%인 것이 바람직하다. 이에 따라, 건조된 흙의 함량은 40~90체적%인 것이 바람직하다.
축산분뇨에는 소화되지 못한 사료가 혼합되어 있는 경우가 많다. 이는 가축들을 밀집 대량 사육하여 보다 빠른 성장을 위한 방법을 선택하다 보니 가축들의 소화기능이 저하되어 있는 상태에서 배설물을 배출하게 되기 때문이다. 이렇게 되면 발효시에 메탄가스가 많이 발생되고 발효되는 시간도 많이 소요된다.
그러나, 본 발명의 발효용 조성물을 축산분뇨에 혼합하여 사용하면, 축산분뇨를 100% 발효시켜 액상의 잔여물질이 전혀 남지 않는 양질의 퇴비를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 축산분뇨의 발효기간도 단축시켜주고, 아울러 축산분뇨가 발효되면서 배출되는 메탄가스도 단시간에 다량이 배출된다. 발효기간의 경우 기존에는 6개월 이상이 소요되었으나, 본 발명의 발효용 조성물을 이용할 경우 3개월 이하로 단축시킬 수 있다.
본 발명의 발효용 조성물이 어떻게 축산분뇨를 발효시키는지에 대하여 설명하면 다음과 같다.
축산분뇨 속에도 미생물이 서식하고 있어 꾸준히 분뇨를 발효시키고 있지만, 문제는 축산분뇨 속에서 서식하고 있는 미생물이 축산분뇨를 발효시키는데 많은 시간이 소요된다는 점이다. 본 발명의 발효용 조성물은 자연에서 채취한 흙을 포함하는데, 흙은 자연에서 채취한 상태이므로 토종 미생물이 서식하고 있다. 또, 일반 왕겨나 톱밥을 축산분뇨에 혼합하는 경우 이들이 자연분해되는데 많은 시간이 소요되는데 반해, 입도 50~500메쉬로 분쇄하여 얻어지는 미세한 식물체 또는 왕겨 분쇄 분말을 토종 미생물이 서식하고 있는 흙과 함께 축산분뇨에 혼합하는 경우, 그 분해시간이 대폭 단축된다. 따라서 축산분뇨의 발효시간이 단축되고, 발효의 산물인 메탄가스도 단시간에 다량(기존의 2배 이상)이 배출되어, 이 메탄가스를 포집하여 전기 에너지를 생산해도 경제성이 충분하게 된다.
메탄가스의 포집은 전기 에너지의 생산에만 그치는 것이 아니다. 2011년부터 탄소배출권 거래제가 시행되는데, 이는 온실가스 배출 권리를 사고 팔 수 있도록 한 제도로서, 각 국가가 부여받은 할당량 미만으로 온실가스를 배출할 경우, 그 여유분을 다른 국가에 팔 수 있고, 그 반대로 온실가스의 배출이 할당량을 초과할 경우에는 다른 국가에서 배출권을 사들일 수 있도록 한 것이다. 온실가스 배출 할당량은 국가별로 부여되지만 탄소배출권 거래는 대부분 기업들 사이에서 이뤄진다. 이산화탄소와 더불어 대표적인 온실가스인 메탄가스는 대기중으로의 배출을 감축한 만큼 탄소배출권으로서 거래할 수 있다. 이렇게 메탄가스의 포집에 의해 탄소배출권을 획득하고, 포집한 메탄가스로 전기를 생산한 만큼 또 탄소배출권을 획득하게 되어 이중으로 탄소배출권을 획득하게 된다.
이와 같이, 본 발명을 이용하면 축산분뇨의 처리문제가 해결되고, 축산분뇨가 오히려 전기 에너지나 탄소배출권을 획득할 수 있는 자원으로서의 활용가치가 높아지게 되는 것이다.
이상에서 살펴본 본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

  1. 축산분뇨가 저장되는 저장 탱크;
    상기 저장 탱크에 연결되며, 저장 탱크의 축산분뇨가 이송되고 발효용 조성물이 첨가되어 양자가 혼합되는 혼합실;
    상기 혼합실에 연결되며, 축산분뇨와 발효용 조성물의 혼합물이 이송되어 발효에 의해 퇴비화하는 발효실;
    상기 혼합실과 상기 발효실에 연결되어 물을 공급하는 물 공급 장치;
    상기 저장 탱크와 상기 발효실에 연결되어 메탄가스를 포집하는 메탄가스 포집 탱크; 및
    상기 메탄가스 포집 탱크에서 포집된 메탄가스를 이용하여 전기를 생산하고, 이 과정에서 발생한 열을 상기 저장 탱크와 상기 발효실에 전달하는 전기 생산 장치를 포함하는 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 설비.
  2. 축산분뇨에 발효용 조성물을 1차로 첨가하여 저장 탱크에 저장하는 단계;
    저장된 축산분뇨 및 발효용 조성물을 혼합실로 이송하고 발효용 조성물을 2차로 첨가하여 혼합하는 단계;
    혼합된 축산분뇨 및 발효용 조성물을 발효실로 이송하고 발효시켜 퇴비화하는 단계;
    상기 저장 탱크 및 상기 발효실로부터 메탄가스를 포집하는 단계; 및
    포집된 메탄가스를 이용하여 전기를 생산하고, 이 과정에서 발생한 열을 상기 저장 탱크와 상기 발효실에 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 발효용 조성물은
    건조된 흙; 및
    식물체 또는 왕겨를 건조시키고 입도 50~500메쉬로 분쇄하여 얻어지는 식물체 또는 왕겨 분쇄 분말을 포함하는 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발효용 조성물의 조성비는 흙 40~90체적%, 및 식물체 또는 왕겨 분쇄 분말 10~60체적%인 것을 특징으로 하는 축산분뇨 발효에 의한 전기 및 퇴비 생산 방법.
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