WO2020116728A1

WO2020116728A1 - 축산 분뇨 처리장치

Info

Publication number: WO2020116728A1
Application number: PCT/KR2019/005942
Authority: WO
Inventors: 윤성현
Original assignee: 윤성현
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2020-06-11
Also published as: KR101955168B1

Abstract

본 발명은 축산 분뇨의 신속하게 발효되고, 온도가 낮은 동절기에도 분뇨의 발효과정에서 발생되는 메탄가스를 이용한 발전효율을 극대화시킬 수 있도록 함과 아울러 축산 분뇨 등의 유기성 폐기물은 액비화하고 축사의 악취는 제거할 수 있도록 한 축산 분뇨 처리장치에 관한 것이다. 본 발명은 분뇨저장탱크에서 배출되는 폐수는 액비화되고, 분뇨저장탱크에서 발생되는 메탄가스는 포집되어 메탄가스 발전기를 통해 발전이 이루어지는 축산 분뇨 처리장치에 있어서, 상기 분뇨저장탱크내의 하부에 여과망체가 설치되고 여과망체의 하부에 제1,2열교환관이 설치된 열교환실을 구비하되 상기 제1열교환관은 메탄가스 발전기의 가스엔진부를 냉각하기 위한 냉각수관과 연결되고, 상기 제2열교환관은 메탄가스 발전기를 거쳐 배출되는 배기가스가 내부를 통과하는 열교환관이 설치된 온수가열통과 연결되어 분뇨저장탱크의 열교환이 이루어지는 것을 포함하며,상기 축사의 상부 일측에 구비된 환기구는 배출관로와 연결하되 배출관로의 관로상에 분사노즐이 설치되어 분사노즐에서 배출공기에 미세한 물입자를 고압으로 분사시켜 수분이 함유되게 하고, 상기 배출관로의 진행방향 끝단부는 기수분리기와 연결되어 수분은 하부로 낙하하고 공기는 상향 배출되어 악취를 제거하도록 한 축산 분뇨 처리장치를 특징으로 한다.

Description

축산 분뇨 처리장치

본 발명은 축산 분뇨 처리장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 축산 분뇨의 신속하게 발효되고, 온도가 낮은 동절기에도 분뇨의 발효과정에서 발생되는 메탄가스를 이용한 발전효율을 극대화시킬 수 있도록 함과 아울러 축산 분뇨 등의 유기성 폐기물은 액비화하고 축사의 악취는 제거할 수 있도록 한 축산 분뇨 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 축산 농가의 축사에서는 분뇨에 의해 악취가 발생할 뿐만 아니라 이러한 축산 분뇨는 많은 수분을 함유하고 있음에 따라 처리하는데 상당한 비용과 어려움이 야기되고 있는 실정이다.

이러한 축산 분뇨의 처리방법은 여러 가지 방법이 있겠으나, 대체적으로 액비 또는 퇴비로 시비하는 방법과 수처리 시설을 활용하는 활성오니 처리 방법 및 수분 조정제를 투입하여 고속 발효시켜 퇴비 또는 퇴비의 원료로 활용하는 고속 발효 방법 등이 널리 적용되고 있다.

또한, 가축 분뇨를 액비화시키는 방법 중에서 가장 많이 사용되는 것이 가축 분뇨를 발효시키기 위한 발효장치는, 분뇨저장조와 발효처리조를 이용하여 자연 발효시키는 방법으로서, 이는 분뇨의 발효처리시간이 많이 걸리고, 발효가 균일하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 임펠라를 가진 교반장치를 이용하고 있으나, 이는 교반장치의 제작크기가 한정되어 있으므로 접합한 크기의 발효실 면적만을 가질 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

즉, 크기가 한정된 교반장치가 넓은 면적의 발효실을 교반할 수 없기 때문에 작은 면적의 발효실에서만 교반함에 따라 많은 가축 분뇨를 처리하지 못하고 많은 악취가 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 분뇨저장탱크에서 배출되는 메탄가스를 포집하여 가스 발전기를 통해 생산된 전기를 에너지원으로 사용하도록 하고 있지만, 종래의 분뇨저장탱크에서는 온도가 높은 하절기에는 충분한 메탄가스 발생량으로 발전효율을 높일 수 있었으나 온도가 낮은 동절기에는 발효가 제대로 이루어지지 않아서 메탄가스 발생량이 크게 줄어들기 때문에 발전효율이 크게 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 분뇨저장탱크에 유입되는 축산 분뇨를 이용하여 액비를 공급하도록 함과 아울러 분뇨저장태크에서 발생되는 메탄가스를 이용하여 발전이 이루어지도록 한 가축 분뇨 처리장치에 있어서, 분뇨저장탱크내의 하부에 제1,2열교환관이 설치된 가열수단을 구비하여 신속한 발효가 이루어질 수 있도록 하되 상기 제1열교환관은 메탄가스 발전기의 가스엔진부를 냉각하면서 뜨거워진 냉각수관의 온수가 제1열교환관에 순환 공급되어 열교환이 이루어지도록 함과 아울러 메탄가스의 배기열은 온수가열통에 설치된 열교환관을 거쳐 배기되는 과정으로 온수가열통의 열교환된 온수가 제2열교환관에 순환 공급되어 열교환이 이루어지도록 하는 수단으로 분뇨저장탱크의 분뇨발효는 신속하게 이루어지고 동절기에도 메탄가스를 이용한 발전효율을 극대화할 수 있도록 한 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 축사에서 발생되는 악취를 포함하는 배출공기는 환풍기를 통해 배출관로를 통해 배출되는 과정에서 분사노즐을 통해 분사되는 미세한 물입자와 혼합되어 수분이 함유되게 하는 수단으로 악취를 희석시킴과 아울러 기수분리판이 구비된 기수분리기를 통해 악취를 포집하고 있는 수분은 하부로 낙하하고 공기는 상향 배출되게 한 수단으로 탈취가 이루어지도록 한 것을 목적으로 한다.

본 발명은 축사에서 분뇨배출관을 통해 분뇨가 유입되어 발효가 이루어지는 분뇨저장탱크와, 상기 분뇨저장탱크에서 배출되는 폐수는 액비화되고, 분뇨저장탱크에서 발생되는 메탄가스는 포집되어 메탄가스 발전기를 통해 발전이 이루어지는 축산 분뇨 처리장치에 있어서, 상기 분뇨저장탱크내의 하부에 여과망체가 설치되고 여과망체의 하부에 제1,2열교환관이 설치된 열교환실을 구비하되 상기 제1열교환관은 메탄가스 발전기의 가스엔진부를 냉각하기 위한 냉각수관과 연결되고, 상기 제2열교환관은 메탄가스 발전기를 거쳐 배출되는 배기가스가 내부를 통과하는 열교환관이 설치된 온수가열통과 연결되어 분뇨저장탱크의 열교환이 이루어지는 것을 포함하며,상기 축사의 상부 일측에 구비된 환기구는 배출관로와 연결하되 배출관로의 관로상에 분사노즐이 설치되어 분사노즐에서 배출공기에 미세한 물입자를 고압으로 분사시켜 수분이 함유되게 하고, 상기 배출관로의 진행방향 끝단부는 기수분리기와 연결되어 수분은 하부로 낙하하고 공기는 상향 배출되어 악취를 제거하도록 한 축산 분뇨 처리장치를 특징으로 한다.

상기 메탄가스 발전기의 가스엔진부에 메탄가스가 공급되어 발전이 이루어지되 가스엔진부의 배출구를 통해 배기되는 배기가스는 온수가열통에 코일형으로 된 열교환관을 거쳐 온수가열통의 물을 열교환한 다음 배기라인을 거쳐 배기관로로 보내지는 구성으로 됨을 특징으로 한다.

상기 배출관로의 관로상에 설치되는 분사노즐은 배출공기 진행방향으로 약 30 내지 60도의 경사각도로 물분사되게 설치되어 배출관로를 통과하는 배출공기에 미세한 물입자를 고압으로 분사시켜 배출공기에 물입자가 혼합되어 수분이 함유되게 한 것을 특징으로 한다.

상기 배출관로는 수평으로 배치하되 배출관로의 배출공기 진행방향 끝단부에 연결되는 기수분리기에 하향 경사진 기수분리판이 구비되어 수분이 함유된 배출공기가 기수분리판에 부딪히는 작용으로 기수분리가 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 기수분리기의 하부로 낙하되는 수분은 배출수관을 통해 반응조로 보내지도록 하되 배출수관은 배수트랩이 구비되어 반응조에서 냄새가 역류되지 않도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 가축 분뇨 처리장치는 분뇨저장탱크내의 하부에 열교환실을 구비하여 제1,2열교환관에 의해 분뇨 발효를 신속하게 할 수 있고, 온도가 낮은 동절기에도 메탄가스를 이용한 발전이 이루어지면서 발전효율을 극대화할 수 있도록 되어 있으며, 제1,2열교환관은 메탄가스 발전기의 가스엔진부를 냉각하는 과정에서 발생되는 온수 및 메탄가스 배기열이 배출되는 과정에서 가열되는 온수가열통의 온수를 이용하여 열교환이 되고, 별도의 전기 등과 같은 에너지원을 사용하는 난방장치를 필요치 않게 되어 매우 경제적으로 사용될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 축사에서 발생되는 악취를 포함하는 배출공기는 배출과정에서 배출공기에 물입자가 혼합되어 수분이 함유되게 하여 악취를 희석시킨 다음 기수분리기에서 악취를 포집하고 있는 수분은 하부로 낙하 처리되고 탈취된 배출공기는 외부로 배출되게 한 수단으로 자연 친화적인 축사를 운영할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 축산 분뇨 처리장치의 전체적인 구성을 나타낸 단면 예시도.

도 2는 본 발명에 의한 축산 분뇨 처리장치에서 제1,2열교환관 부분의 구성을 나타낸 일부 확대 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 축산 분뇨 처리장치에서 축사에서 배출되는 악취를 제거하는 탈취과정을 나타낸 일부 확대 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 축산 분뇨 처리장치에서 기수분리기의 구성을 나타낸 확대 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 의한 축산 분뇨 처리장치는, 축사(10)에서 분뇨배출관(11)을 통해 배출되는 분뇨가 유입되어 발효가 이루어지는 분뇨저장탱크(20)와, 상기 분뇨저장탱크(20)에서 배출되는 폐수가 저장되고 산소를 용해시키는 폭기작용으로 유기물을 분해하여 액비화하는 반응조(30)와, 상기 반응조(30)에서 유입되는 액체를 저장하는 액비저장조(35)를 포함하여 이루어지며, 상기 분뇨저장탱크(20)에서 발생된 메탄가스는 포집되어 메탄가스 발전기(50)를 통해 발전이 이루어지는 구성으로 되어 있다.

그리고, 본 발명은 분뇨저장탱크(20)내의 하부에 설치되어 고형물은 걸러내고 액상의 분뇨는 하부로 통과되게 한 여과망체(22)와, 상기 여과망체(22)의 하부에 제1,2열교환관(25)(26)이 설치된 열교환실(24)을 구비하여 제1,2열교환관(25)(26)에 의해 분뇨저장탱크(20)를 가열하는 수단으로 분뇨의 발효되어 신속한 분뇨처리를 할 수 있도록 함과 아울러 분뇨저장탱크(20)에서 발생되는 메탄가스 발생량을 최대화하여 발전효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

상기 제1열교환관(25)은 제1연결라인(25a)을 통해 메탄가스 발전기(50)의 가스엔진부(52)를 냉각하기 위해 구비되는 냉각수관(도시되지 않음)과 연결되어 엔진의 냉각과정에서 뜨거워진 온수가 제1열교환관(25)에 순환 공급되어 분뇨저장탱크(20)의 열교환이 이루어질 수 있도록 되어 있다.

또, 상기 제2열교환관(26)은 제2연결라인(26a)을 통해 메탄가스 발전기(50)를 거쳐 배기가스가 내부를 통과하는 열교환관(62)이 설치된 온수가열통(60)과 연결되어 열교환관(62)의 내부를 통과하는 메탄가스 배기열에 의해 온수가열통(60)의 물을 가열하는 수단으로 열교환된 온수를 순환펌프(66)에 의해 제2열교환관(26)에 순환 공급되도록 하는 수단으로 분뇨저장탱크(20)의 열교환이 이루어질 수 있도록 되어 있다.

즉, 본 발명은 분뇨저장탱크(20)에 유입되는 분뇨의 발효를 촉진하기 위하여 제1,2열교환관(25)(26)에 의해 가열하는 수단으로 온도가 낮은 동절기에도 발효를 신속하게 할 수 있도록 하되 별도의 전기 등과 같은 에너지를 사용하는 난방장치를 설치하지 않고 열교환이 이루어지도록 하였는바, 이는 분뇨저장탱크(20)에서 발생되는 메탄가스를 이용한 메탄가스 발전기(50)의 가스엔진부(52)를 냉각하기 위한 냉각수관에 의해 뜨거워진 온수는 제1열교환관(25)으로 순환 공급이 되고, 상기 메탄가스 발전기(50)를 거쳐 배기되는 메탄가스의 배기열에 의해 열교환되는 온수가열통(60)의 온수는 제2열교환관(26)에 순환공급되게 한 2중의 열교환수단에 의해 분뇨저장탱크(20)의 열교환효율을 크게 높일 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 축사(10)에서 발생되는 분뇨는 분뇨배출관(11)을 통해 분뇨저장탱크(20)로 유입이 이루어지되 분뇨배출관(11)의 관로상에 체크밸브(12)가 구비되어 분뇨저장탱크(20)에서 발생되는 메탄가스가 분뇨배출관(11)을 통해 축사로 역류되지 않도록하고, 분뇨저장탱크(20)에는 분뇨가 항상 일정 수위를 유지할 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 분뇨저장탱크(20)내의 상부 일측에는 가스포집구(40)가 구비되어 가스포집구(40)를 통해 포집된 메탄가스는 차단밸브(41) 및 안전밸브(42)가 구비된 가스공급관로(44)를 거쳐 메탄가스 발전기(50)의 가스엔진부(52)에 공급되어 메탄가스에 의해 발전이 이루어지고, 가스엔진부(52)의 배출구를 통해 배기되는 배기가스는 온수가열통(60)에 코일형으로 된 열교환관(62)을 거쳐 온수가열통(60)의 물을 열교환한 다음 배기라인(62)을 거쳐 배기관로(74)로 보내지도록 한다.

또, 분뇨저장탱크(20)에서 분뇨의 발효과정이 완료되고 여과망체(22)를 통해 열교환실(24)로 유입된 액상의 분뇨로 이루어진 폐수는 반응조(30)로 보내진 다음, 상기 반응조(30)에서 산소를 용해시키는 폭기작용으로 유기물을 분해하고 이를 액비화하는 과정을 거친 다음 액비저장조(35)로 보내지도록 되어 있다. 상기 반응조(30) 및 액비저장조(35)는 통상적인 시스템이나 이와 유사한 구조의 시스템으로 이루어질 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 축사(10)의 상부 일측에 환풍기(14)가 구비된 환기구(13)는 축사(10)의 상부 일측에 환풍기(14)가 구비된 환기구(13)는 수평으로 배치된 배출관로(15)와 연결되어 축사(10)에서 발생되는 악취를 포함하는 축사 내부의 배출공기는 환기구(13)를 거쳐 수평으로 배치된 배출관로(15)로 보내지도록 하되 배출관로(15)의 관로상에 배출공기 진행방향으로 약 30 내지 60도의 경사각도로 물분사가 되는 분사노즐(16)이 설치되어 급수탱크(17)와 연결된 급수펌프(18)를 통해 분사노즐(16)에서 배출관로(15)를 통과하는 배출공기에 미세한 물입자를 고압으로 분사시켜 배출공기에 물입자가 혼합되어 수분이 함유되게 하는 수단으로 악취를 희석시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 배출관로(15)의 배출공기 진행방향 끝단부는 기수분리기(70)와 연결되어 수분은 하부로 낙하하고 공기는 상향 배출되게 한 수단으로 악취를 제거할 수 있도록 하되 기수분리기(70)에 하향 경사진 기수분리판(72)이 구비되어 배출관로(15)의 배출공기가 부딪히면서 악취를 포집하고 있는 수분은 하부로 낙하하고 공기는 상향 배출되는 기수분리가 이루어지도록 되어 있다.

상기 기수분리기(70)의 하부로 낙하되는 수분은 배출수관(76)을 통해 반응조(30)로 보내지도록 하되 배출수관(76)은 배수트랩(78)이 구비되어 반응조(30)에서 냄새가 역류되지 않도록 하고, 기수분리기(70)의 상측은 악취가 제거된 공기가 배기관로(74)를 통해 배출되되 배기관로(74)의 관로상에 상기 메탄가스 발전기(50)와 온수가열통(60)을 거쳐 배기되는 배기라인(62)의 끝단이 분기 연결되어 배기관로(74)를 통해 자연 친화적으로 배출이 된다.

이와 같이 된 본 발명에 의한 축산 분뇨 처리장치에 의한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 축사(10)에서 발생되는 분뇨는 하부 일측에 설치된 분뇨배출관(11)을 통해 분뇨저장탱크(20)에 유입되어 분뇨저장탱크(20)에서 발효과정을 수행하게 되며, 분뇨의 발효과정에서 발생되는 메탄가스는 상부의 가스포집구(40)를 통해 가스공급관로(44)를 거쳐 메탄가스 발전기(50)의 가스엔진부(52)에 공급되어 메탄가스에 의한 발전이 이루어지고, 상기 분뇨저장탱크(20)에서 배출되는 폐수를 액비화하는 반응조(30) 및 액비저장조(35)를 거쳐 액비생산이 이루어지게 된다.

이때, 본 발명은 분뇨저장탱크(20)를 가열하여 신속한 발효를 하기 위한 수단으로 분뇨저장탱크(20)내의 하부에 열교환실(24)을 구비하여 제1,2열교환관(25)(26)에 의해 열교환효율을 크게 높일 수 있도록 되어 있다.

즉, 도 2와 같이 제1열교환관(25)은 제1연결라인(25a)을 통해 메탄가스 발전기(50)의 가스엔진부(52)를 냉각하기 위한 냉각수관과 연결되어 냉각과정에서 뜨거워진 냉각수관의 온수가 제1열교환관(25)에 순환 공급되어 분뇨저장탱크(20)의 열교환이 이루어지게 됨과 아울러 제2열교환관(26)은 제2연결라인(26a)을 통해 메탄가스 배기열에 의해 가열되는 온수가열통(60)의 온수가 제2열교환관(26)에 순환 공급되어 분뇨저장탱크(20)의 열교환이 이루어지도록 함으로써 분뇨저장탱크(20)의 열교환효율을 크게 높여줄 수 있게 되어 분뇨저장탱크(20)를 신속하게 발효시키게 된다.

또한, 분뇨저장탱크(20)는 제1,2열교환관(25)(26)에 의해 신속한 발효 및 발효효율을 높일 수 있게 되어 온도가 낮은 동절기에도 분뇨 발효에 의한 메탄가스 생산이 원활하게 이루어지게 되므로 메탄가스 발전량을 크게 증대 시킬 수 있게 된다.

한편, 축사(10)내에서 분뇨에 의해 발생되는 악취를 포함하는 축사 내부의 배출공기는 환기구(13)를 거쳐 배출관로(15)를 통과하는 과정에서 배출관로(15)의 관로상에 설치된 분사노즐(16)에서 미세한 물입자를 고압으로 분사시켜 배출공기에 물입자가 혼합되어 수분이 함유되게 하는 수단으로 악취를 희석시킨 다음 배출관로(15)의 끝단에 구비된 기수분리기(70)의 기수분리판(72)에 배출공기가 부딪히면서 악취를 포집하고 있는 수분은 하부로 낙하되어 배출수관(76)을 통해 반응조(30)로 보내지고, 악취가 제거된 축사의 배출공기는 상부의 배기관로(74)를 통해 배출되게 한 수단으로 이루어진 탈취과정으로 자연 친화적인 축사 운영을 할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

Claims

축사(10)에서 분뇨가 분뇨배출관(11)을 통해 유입되어 발효가 이루어지는 분뇨저장탱크(20)와, 상기 분뇨저장탱크(20)에서 배출되는 폐수는 액비화되고, 분뇨저장탱크(20)에서 발생되는 메탄가스는 포집되어 메탄가스 발전기(50)를 통해 발전이 이루어지는 축산 분뇨 처리장치에 있어서,

상기 분뇨저장탱크(20)내의 하부에 여과망체(22)가 설치되고 여과망체(22)의 하부에 제1,2열교환관(25)(26)이 설치된 열교환실(24)을 구비하되 상기 제1열교환관(25)은 메탄가스 발전기(50)의 가스엔진부(52)를 냉각하기 위한 냉각수관과 연결되고, 상기 제2열교환관(26)은 메탄가스 발전기(50)를 거쳐 배출되는 배기가스가 내부를 통과하는 열교환관(62)이 설치된 온수가열통(60)과 연결되어 분뇨저장탱크(20)의 열교환이 이루어지는 것을 포함하며,

상기 축사(10)의 상부 일측에 구비된 환기구(13)는 배출관로(15)와 연결하되 배출관로(15)의 관로상에 분사노즐(16)이 설치되어 분사노즐(16)에서 배출공기에 미세한 물입자를 고압으로 분사시켜 수분이 함유되게 하고, 상기 배출관로(15)의 진행방향 끝단부는 기수분리기(70)와 연결되어 수분은 하부로 낙하하고 공기는 상향 배출되어 악취를 제거하도록 한 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 메탄가스 발전기(50)의 가스엔진부(52)에 메탄가스가 공급되어 발전이 이루어지되 가스엔진부(52)의 배출구를 통해 배기되는 배기가스는 온수가열통(60)에 코일형으로 된 열교환관(62)을 거쳐 온수가열통(60)의 물을 열교환한 다음 배기라인(64)을 거쳐 배기관로(74)로 보내지는 구성으로 됨을 특징으로 하는 축산 분뇨 처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 배출관로(15)의 관로상에 설치되는 분사노즐(16)은 배출공기 진행방향으로 약 30 내지 60도의 경사각도로 물분사되게 설치되어 배출관로(15)를 통과하는 배출공기에 미세한 물입자를 고압으로 분사시켜 배출공기에 물입자가 혼합되어 수분이 함유되게 한 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 배출관로(15)는 수평으로 배치하되 배출관로(15)의 배출공기 진행방향 끝단부에 연결되는 기수분리기(70)에 하향 경사진 기수분리판(72)이 구비되어 수분이 함유된 배출공기가 기수분리판(72)에 부딪히는 작용으로 기수분리가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 기수분리기(70)의 하부로 낙하되는 수분은 배출수관(76)을 통해 반응조(30)로 보내지도록 하되 배출수관(76)은 배수트랩(78)이 구비되어 반응조(30)에서 냄새가 역류되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 축산 분뇨 처리장치.