KR102509001B1 - 가축분뇨와 가축폐사체의 퇴비화 및 에너지화 처리시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 가축분뇨 뿐만 아니라 가축 사육과정에서 발생한 가축사체 특히 대량으로 발생한 가축폐사체를 매몰처분 하지 않고 안전하고 신속하게 처리하여 바이오에너지화 및 퇴비로 자원화 할 수 있는, 가축분뇨와 가축폐사체의 퇴비화 및 에너지화 처리시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 퇴비화 및 에너지화 처리시스템은 반입된 가축폐사체가 투입되는 투입호퍼(10), 유기성 폐기물을 저장하고 가온하여 유기물 축출을 용이하게 하는 가용화조(20), 유기성 폐기물을 이송시키는 제1 및 제2이송컨베이어(15, 15'), 절단육을 고액 분리시키는 탈수기(25), 퇴비화시키는 퇴비발효기(30), 반입된 바이오매스가 저장되는 바이오매스 반입저장조(40), 바이오매스에서 메탄가스를 생성하는 소화조(51), 소화액을 저장하는 소화액 저장조(53) 등을 기본적인 구성으로 구비하여 구성된다.
본 발명에 따른 퇴비화 및 에너지화 처리시스템은 반입된 가축폐사체가 투입되는 투입호퍼(10), 유기성 폐기물을 저장하고 가온하여 유기물 축출을 용이하게 하는 가용화조(20), 유기성 폐기물을 이송시키는 제1 및 제2이송컨베이어(15, 15'), 절단육을 고액 분리시키는 탈수기(25), 퇴비화시키는 퇴비발효기(30), 반입된 바이오매스가 저장되는 바이오매스 반입저장조(40), 바이오매스에서 메탄가스를 생성하는 소화조(51), 소화액을 저장하는 소화액 저장조(53) 등을 기본적인 구성으로 구비하여 구성된다.
Description
본 발명은 가축분뇨와 가축폐사체 처리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 가축분뇨는 물론 가축 사육과정에서 발생한 가축사체를 안전하고 신속하게 처리하여 에너지화 및 자원화 할 수 있는, 가축분뇨와 가축폐사체의 퇴비화 및 에너지화 처리시스템에 관한 것이다.
축산농가에서 발생되는 가축분뇨는 대부분 국가에서 설치한 공공처리시설 또는 국가 지원으로 설치된 공동처리시설에서 액비 또는 퇴비화로 처리되어 재활용 되고 있으며, 최근에는 신재생에너지화 정책에 따라 바이오에너지화 시설을 설치 운영하면서 액상의 폐기물을 처리하고 있다.
가축을 사육하다보면 폐사가 발생하기 마련이고 특히 대량폐사 및 집단 살처분할 경우 대다수 매몰처분을 하고 있는데, 이는 지하수 및 토양오염은 물론 악취문제 등 심각한 환경문제와 경제적 손실을 수반하여 사회적 문제를 야기하게 되고, 소각 또는 랜더링 처리하는 것은 그 과정에서 많은 에너지가 소요될 뿐만 아니라 대량으로 처분하는 데에는 한계가 있을 수밖에 없다는 문제가 있다.
한편, 지금까지 가축폐사체의 처리는 가축사체 간이소각로, 가축사체 랜더링기에 의한 소각 및 일부 퇴비화 처리를 해 왔으나, 과다한 에너지 비용과 처리량의 한계에 직면할 수밖에 없었고, 폐사체가 대량으로 발생하게 되는 비상시에는 매몰처분을 할 수밖에 없는 실정으로, 그에 따른 환경적 부담과 매몰처리 및 사후관리에 따른 비용은 물론 관계자들의 심리적 부담으로 작용하고 있기 때문에 사회적으로 시급하게 해결해야 할 심각한 과제이다.
가축분뇨나 가축폐사체와 같은 유기성 폐기물을 처리하는 기술과 관련하여 특허등록 제1569496호 "퇴비 고속발효기", 특허등록 제1582908호 "막힘 해소 구조를 갖는 공기공급 노즐을 구비한 퇴비발효기" 등 많은 기술이 출현하였으나, 지금까지 출현했던 대부분의 기술은 가축분뇨나 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 퇴비화 하기 위한 기술이기 때문에 에너지화 하기는 어렵다는 문제가 있고, 특히 가축전염병 등으로 인해 대량으로 발생하는 가축폐사체를 매몰시키지 않고 퇴비화 또는 에너지화 처리하는 기술에 대하여는 시급하게 해결해야 되지만 아직까지 출현된 기술이 전혀 없었다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 가축분뇨 뿐만 아니라 가축 사육과정에서 발생한 가축사체 특히 대량으로 발생한 가축폐사체를 매몰처분 하지 않고 안전하고 신속하게 처리하여 바이오에너지화 및 퇴비로 자원화 할 수 있는, 가축분뇨와 가축폐사체의 퇴비화 및 에너지화 처리시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 가축분뇨와 가축폐사체의 퇴비화 및 에너지화 처리시스템은, 반입된 가축폐사체가 투입되고, 투입된 가축폐사체를 하부에 설치된 파쇄절단기에서 파쇄 및 절단하여 하방으로 배출하며, 호퍼 내부에 오존수 또는 소독수를 살포하는 살포노즐과 호퍼의 상부를 개폐시키는 자동개폐도어가 설치된 투입호퍼; 호퍼 형상으로 형성되어, 파쇄된 절단육 또는 반입된 유기성 폐기물이 저장되고, 호퍼에 저장된 유기성 폐기물을 교반시키기 위한 교반기와 호퍼 내부를 가온(加溫)시켜 주기 위한 가열배관이 설치되며, 하부에는 개폐 가능한 제1 및 제2게이트가 설치된 가용화조; 상기 투입호퍼의 파쇄절단기에서 파쇄 및 절단되어 배출되는 절단육을 이송하여 가용화조의 투입구에 투입하는 제1이송컨베이어; 상기 가용화조의 하부에 설치되어, 가용화조의 제2게이트에서 배출된 절단육을 공급받아 육질을 고액(固液) 분리하여 제1 및 제2배출구를 통해 배출시키는 탈수기; 상기 탈수기의 후단에 설치되고, 가용화조의 제1게이트 또는 탈수기의 제2배출구에서 배출된 유기성 폐기물을 공급받아 발효조에서 발효시켜 퇴비를 생산하게 되며, 발효조의 후단에 싸이클론과 세정탈취장치 및 오존발생기를 구비하여 설치된 퇴비발효기; 상기 가용화조의 제1게이트 또는 탈수기의 제2배출구에서 배출된 유기성 폐기물을 이송하여 발효조의 투입구에 투입하는 제2이송컨베이어; 바이오매스 운송탱크로리에 의해 운반되어 반입된 바이오매스 및 탈수기의 제1배출구에서 배출된 액상의 탈리액이 투입되어 저장되는 바이오매스 반입저장조; 상기 바이오매스 반입저장조에 저장되어 있다가 펌핑되어 반입된 바이오매스를 혐기성 발효균에 의해 분해시켜 메탄가스를 생성하여 배출시키는 소화조; 상기 소화조에서 배출된 소화액을 저장하고, 내부에 설치된 소화액 이송펌프로 소화액을 펌핑하여 가용화조로 이송시키게 되는 소화액 저장조를 포함하여 구성되어, 발효조에서 발효시켜 생산된 퇴비는 퇴비로 사용되게 되고, 소화조에서 생성된 메탄가스는 정제하여 에너지로 사용되게 되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 제1 및 제2이송컨베이어 각각은, 수평방향으로 설치된 하부케이싱; 상기 하부케이싱의 선단부에서 수직방향으로 설치된 수직케이싱; 상기 수직케이싱의 상단 부분에 위치한 헤드부에 설치된 구동부; 상기 구동부와 한 쌍의 체인에 의해 연결되며, 하부케이싱의 단부(端部)에 설치된 종동부; 상기 헤드부에 형성되어 파쇄된 가축폐사체 또는 가축폐사체 탈수케익을 배출하여 가용화조 또는 발효조에 투입하게 되는 재료배출구를 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 시스템에는 가용화조에 연결된 바이오디젤 저장조가 더 설치되며, 바이오디젤 저장조에는 가용화조를 가열했을 때 가축폐사체의 육질에서 축출된 바이오디젤을 저장하게 되며, 바이오디젤 저장조의 내부에는 가온장치가 설치되어 구성된다.
바람직하게는, 투입호퍼와 퇴비발효기의 싸이클론 사이는 탈취덕트로 연결되어 있어서, 투입호퍼의 자동개폐도어가 닫힌 상태에서는 호퍼 내부가 음압으로 유지되게 되어 호퍼 내부공기가 외부로 확산되는 것을 차단하게 된다.
바람직하게는, 시스템에는 소화액 저장조에 연결되는 소화액 원심분리기가 더 설치되고, 소화액 원심분리기에서는 소화액 저장조에 저장된 소화액을 액상과 고상으로 분리시켜, 액상의 물질은 소화탈리액 저장조에 자장하고, 고상의 슬러지는 가용화조로 이송시키도록 구성된다.
본 발명에 따른 가축분뇨와 가축폐사체 처리시스템은, 가축사육을 하면서 자연폐사, 질병폐사, 집단폐사 등 대량으로 발생한 가축사체를 매몰처분 하지 않고 바이오에너지화 및 퇴비 자원화 할 수 있는 기술이므로, 매몰처분으로 인하여 발생하게 되는 지하수 및 토양오염은 물론 악취문제 등 심각한 환경문제 등을 원천적으로 차단할 수 있다.
특히, 가축사체를 투입하는 투입호퍼 내부는 음압으로 유지되면서 탈취기의 세정수로 사용되는 오존수(소독을 위해 살포하는 별도의 소독수를 포함한다)를 노즐을 통해 호퍼 내부에 분무 살포하여 살균처리하기 때문에 호퍼 내부에 있는 병원성 세균이 포함된 공기의 외부 확산이 방지될 뿐만 아니라 살균 및 멸균처리되므로 안전성이 확보되고, 호퍼 내부에서 가축사체를 일정 크기로 파쇄한 절단육을 완전 밀폐되도록 설치된 이송컨베이어를 통해 신속하게 가용화조로 투입한 후 발효조 또는 바이오에너지화 설비로 이송하여 신속하게 퇴비화 또는 에너지화 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가축분뇨와 가축폐사체 처리시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 이송컨베이어를 도시한 도면이다.
도 3은 교반기의 일종인 패들혼합기를 도시한 도면이다.
도 2는 이송컨베이어를 도시한 도면이다.
도 3은 교반기의 일종인 패들혼합기를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 가축분뇨와 가축폐사체 처리시스템의 기술적 특징은, 가축을 사육하면서 발생한 가축폐사체 특히 대량으로 발생한 가축폐사체를 매몰처분 하지 않고 안전하고 신속하게 처리하여 에너지화 및 퇴비 자원화 할 수 있게 함으로써 매몰처분으로 인해 야기되는 환경 및 오염문제를 근원적으로 차단할 수 있게 했다는 점이다.
본 발명의 명세서에서 '유기성 폐기물'이란 가축분뇨, 음식물 쓰레기는 물론 가축폐사체를 모두 포함하는 의미로 사용하고, '바이오매스'란 유기성 폐기물을 포함한 모든 유기물을 총칭하는 용어로 사용한다는 점을 밝혀둔다.
본 발명에 따른 퇴비화 및 에너지화 처리시스템은 반입된 가축폐사체가 투입되는 투입호퍼(10), 유기성 폐기물을 저장하고 가온(加溫)하여 유기물 축출을 용이하게 하는 가용화조(20), 유기성 폐기물을 이송시키는 제1 및 제2이송컨베이어(15, 15'), 절단육을 고액(固液) 분리시키는 탈수기(25), 유기성 폐기물을 퇴비화시키는 퇴비발효기(30), 반입된 바이오매스가 저장되는 바이오매스 반입저장조(40), 바이오매스에서 메탄가스를 생성하는 소화조(51), 소화액을 저장하는 소화액 저장조(53) 등을 기본적인 구성으로 구비하여 구성되며, 발효조(31)에서 발효시켜 생산된 퇴비는 퇴비자원으로 사용되게 되고, 소화조(51)에서 생성된 메탄가스는 정제하여 에너지로 사용되게 된다.
투입호퍼(10)는 반입된 가축폐사체를 로더 등의 장비를 사용하여 호퍼 상부에서 투입되게 되고, 투입된 가축폐사체를 호퍼(11)의 하부에 설치된 파쇄절단기(12)에서 파쇄 및 절단하여 절단육을 하방에 있는 제1이송컨베이어(15)로 배출하며, 호퍼(11) 상부를 자동으로 개폐시키는 자동개폐도어(111)가 구비되고, 호퍼 내부에 살균을 위해 세정탈취장치에 설치된 오존발생기(34)에서 생성된 오존수(소독을 위해 살포하는 별도의 소독수를 포함한다)를 살포하는 살포노즐(112)이 설치되어 구성된다. 또한, 투입호퍼(10)와 퇴비발효기의 싸이클론(32) 사이는 탈취덕트(13)로 연결되어 있어서, 투입호퍼의 자동개폐도어(111)가 닫힌 상태에서는 호퍼(11) 내부가 음압으로 유지되게 되어 호퍼(11) 내부공기가 외부로 확산되는 것을 차단하게 된다. 가축폐사체 처리에 있어서 안전성 등을 고려하여 자동개폐도어(111)가 작업안전 및 호퍼 내부공기가 외부로 확산되는 것을 막아주어야 하므로 도어가 닫혔을 때 완전 밀폐되도록 설치되는 것이 바람직하다.
파쇄절단기(12)는 상하 양측에 고정커터가 각각 설치되고 그 사이에 설치된 회전축에 등간격으로 회전커터가 설치되어 회전축이 회전하면서 동물 사체 등을 절단 및 파쇄하는 장치로, 해당 작업현장에서 많이 사용되고 있는 장치이기 때문에 구체적인 구성 설명은 생략한다.
가용화조(20)는 투입호퍼(10)로부터 제1이송컨베이어(11)에 의해 이송된 절단육을 저장하고 소화액과 절단육을 교반하면서 육질세포에서 유기물을 추출하기 위한 장치인데, 호퍼 형상으로 형성된 가용화조 본체(21)를 구비하여 가축폐사체를 파쇄한 절단육 또는 반입된 유기성 폐기물이 저장되고, 호퍼에 저장된 유기성 폐기물을 교반시키기 위한 교반기(22)와, 냉동 가축사체를 해동 및 유기물 추출을 용이하게 하기 위해 호퍼 내부를 가온(加溫)시켜 주기 위한 가열배관(23)이 설치되며, 가용화조 본체(21)의 하부에는 절단육의 육질과 소화슬러지를 각각 배출시키기 위해 개폐 가능한 제1 및 제2게이트(211, 212)가 설치되어 구성된다. 가열배관(23)은 호퍼 형상인 가용화조 본체(21) 내부에 열을 가해 줄 수 있는 수단이라면 어떤 수단이든 상관없으며, 발전기를 냉각한 냉각수와 같은 가온열원으로부터 배관으로 연결하여 사용할 수도 있다.
도 3은 교반기(22)의 일예인 패들혼합기를 도시한 것인데, 패들혼합기는 한 쌍의 아암(222)이 세트를 이루면서 회전축(221)을 중심에 두고 일직선으로 배치되어 회전축(221)과 수직을 이루도록 회전축(221)에 고정 설치되고, 각 아암(222)의 단부(端部)에는 패들(223)이 각각 설치되며, 회전축(221)의 길이방향에서 인접한 위치에 설치되는 아암(222)끼리는 회전축(221) 주위에서 90°를 이루도록 배치되어 구성된다. 여기서 세트를 이루는 아암(222)은 회전축(221) 주위에 2개 이상을 배치할 수도 있으며 이는 단순한 설계상의 문제이다. 회전축(221)은 모터의 구동에 의해 회전하게 되며, 회전축(221) 구동과 함께 아암(222)과 패들(223)이 회전하면서 유기성 폐기물을 교반시키게 된다. 또한, 패들(223)을 장착하지 않고 회전축(221)에 다수개의 아암(222)만 장착할 수도 있으며, 이는 단순한 설계변경의 문제이다.
가용화조 본체(21)에 근접하여 바이오디젤 저장조(24)를 더 설치해 두는 것이 바람직하다. 바이오디젤은 가용화조(20)를 가열했을 때 가축폐사체 절단육의 육질에서 축출된 동물성 기름인데, 가용화조(20)를 가온해 주면 육질에서 지방이 축출되어 축출된 기름이 가용화조 본체(21)의 상부에서 바이오디젤 저장조(24)로 흘러들어가 저장되게 된다. 바이오디젤 저장조(24)에는 기름이 굳지 않고 액상을 유지하도록 가온장치와 같은 가온수단이 설치되어 있어야 하며, 가온장치는 발전기를 냉각한 냉각수와 같은 가온열원으로부터 배관으로 연결하여 사용할 수도 있다. 저장된 바이오디젤은 정유회사로 운반되어 이용하게 된다.
투입호퍼의 파쇄절단기(12)에서 파쇄 및 절단되어 배출되는 절단육은 제1이송컨베이어(15)에 의해 운반되어 가용화조(20)의 투입구에 투입되게 된다. 제1이송컨베이어(15)는 수평방향으로 설치된 하부케이싱(153), 하부케이싱(153)의 선단부에서 수직방향으로 설치된 수직케이싱(154), 수직케이싱(154)의 상단 부분에 위치한 헤드부에 설치된 구동부(151), 하부케이싱(153)의 단부(端部)에 설치되고 구동부(151)와는 한 쌍의 체인에 의해 연결되어 있는 종동부(152), 헤드부에 형성되어 파쇄된 절단육을 헤드부의 하부에 설치된 가용화조(20)로 투입해 주게 되는 재료배출구(155)를 포함하여 구성된다(도 2 참조).
구동부(151)와 종동부(152) 사이는 한 쌍의 체인에 의해 연결되어 있고, 양측이 체인에 각각 연결되어 일정 간격으로 스크레이퍼(도면부호 미지정)가 설치되어 있어서, 스크레이퍼가 파쇄된 절단육을 운반하게 되는데, 스크레이퍼는 하부케이싱(153)과 수직케이싱(154)의 케이싱 내벽면을 긁으면서 공급된 파쇄된 절단육을 담아 운반하는 버켓과 같은 기능을 하게 된다.
또한, 제2이송컨베이어(15')는 제1이송컨베이어(15)와 구조는 동일하므로 구체적인 설명은 중복되므로 생략한다. 제2이송컨베이어(15')는 가용화조(20)와 발효조(31) 사이에 설치되어 가용화조의 제1게이트(211) 또는 탈수기의 제2배출구(252)에서 배출된 유기성 폐기물(절단육 또는 절단육 탈수케익)을 발효조(31)의 투입구까지 이송시키게 된다. 제1 및 제2이송컨베이어(15, 15')는 완전 밀폐형으로 제작되어 외기와 차단되도록 하는 것이 바람직하다.
탈수기(25)는 가용화조(20)의 하부에 설치되어, 가용화조의 제2게이트(212)에서 배출된 절단육을 공급받아 육질을 고액(固液) 분리하여 제1 및 제2배출구(251, 252)를 통해 각각 배출시키는 구성이다. 제2배출구(252)를 통해 배출되는 절단육 탈수케익은 제2이송컨베이어(15')로 배출되고, 액상의 탈리액은 탈수기의 케이싱과 바닥에 모여저 제1배출구(251)를 통해 배출되어 바이오매스 반입저장조(40)로 이송하게 된다. 탈수기(25)는 착즙을 위한 것으로, 유기물 덩어리(절단육)를 압착하여 액체가 빠져나오게 하여 고액(固液) 분리 작용이 일어나게 하는 구성으로, 범용적으로 사용되고 있는 착즙기 원리를 이용한 것이며, 고액 분리가 가능한 형태이면 어떤 것이든 사용할 수 있다.
퇴비발효기(30)는 제2이송컨베이어(15')에 의해 이송되어 공급된 절단육 탈수케익을 발효조(31)에서 발효시켜 퇴비를 생산하는 장치인데, 드럼통 형상의 쉘(shell) 내부에 교반축이 설치되고, 교반축에 복수의 교반날개가 설치되어 유기성 폐기물을 교반하면서 발효시키는 발효조(31)는 본 발명만의 특징적인 기술도 아니고 이미 공지되어 널리 사용되고 있는 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다. 미설명부호 32는 발효조(31) 상부에 설치되어 발효과정 및 투입호퍼(10)에서 발생한 배기가스와 분진 및 수증기 등을 탈취덕트(13)를 통해 수집하여 처리하는 싸이클론이고, 미설명부호 33은 발효조(31)에 근접하여 설치되어 싸이클론(32)에서 배출된 배기가스를 세정 및 탈취하는 세정탈취장치인데, 이들 장치는 본 발명에서 보호받고자 하는 구성이 아닐 뿐만 아니라 발효조와 함께 하나의 시스템으로 설치되어 이미 널리 사용되고 있는 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.
오존발생기(34)에서 오존을 발생시켜 세정탈취장치(33)의 세정수에서 오존이 용해되게 되며, 오존수 공급펌프(341)에서 오존수를 펌핑하여 살포노즐(112)을 통해 투입호퍼의 호퍼(11) 내부에 오존수를 분무하여 살포하고, 싸이클론(32) 내에 안개분무 및 세정탈취장치(33)에서 대기로 확산할 수 있는 병원성 세균을 멸균하는데 오존수가 사용되게 된다. 여기서 설포노즐(112)에서 살포하는 오존수는 소독을 위해 살포하는 별도의 소독수를 사용할 수도 있다.
발효조(31)의 상부에는 유기성 폐기물을 투입하는 투입구가 구비되어 있고, 발효조(31)의 하부에는 발효된 퇴비를 배출시키는 배출구가 구비되어 있으며, 배출구의 하부에는 발효되어 배출된 퇴비를 이송하는 제1퇴비배출컨베이어(311)가 설치되어 있고, 제1퇴비배출컨베이어(311)의 선단부(先端部)에는 이송된 퇴비를 제2이송컨베이어(15')에 투입하는 퇴비배출구가 형성되어 있다. 미설명부호 312는 발효조(31)의 배출구를 통해 배출된 퇴비를 퇴비로 활용하기 위하여 퇴비저장고나 암롤박스로 이송하는 제2퇴비배출컨베이어이다.
바이오매스 반입저장조(40)는 바이오매스 운송탱크로리(45)에 의해 운반되어 반입된 바이오매스 및 탈수기의 제1배출구(251)에서 배출된 액상의 탈리액이 투입되어 저장되는 저장조인데, 지하구조물로 설치하는 것이 바람직하고, 탱크로리에 의해 운반된 바이오매스는 가축분뇨 종합처리기(미도시)를 거쳐서 바이오매스에 섞여 있는 이물질을 제거한 상태로 저장조에 투입하는 것이 바람직하고, 저장조 내부에는 저장된 바이오매스를 펌핑하기 위한 소화조 공급펌프(41)가 설치되어 있다. 바이오매스 운송탱크로리(45)에 의해 운반된 바이오매스는 배관을 통해 가용화조(20)에 투입할 수도 있다.
소화조(51)는 바이오매스 반입저장조(40)에 저장되어 있다가 소화조 공급펌프(41)에 의해 펌핑되어 반입된 바이오매스를 혐기성 발효균에 의해 분해시켜 메탄가스를 생성하여 배출시키는 장치이다. 이와 같은 소화조(51)는 혐기성발효 균주인 메탄균에 의한 유기물을 분해하고 메탄가스를 생성하는 원형구조물의 소화조인데, 바이오가스 발전기 폐열 또는 바이오가스 보일러에 의한 온수를 소화조 내부에 코일 형태의 배관을 통과시켜 소화조를 가온하는 가온장치 및 공기탈황장치, 외부형탈황장치, 기체와 수분을 분리하는 기수분리기 등을 구비하고 있으며, 이와 같은 소화조는 본 발명만의 특징적인 구성이 아니고 바이오에너지를 생산하기 위한 기술분야에서는 범용적으로 사용되고 있는 기술이기 때문에 세부 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
미설명부호 52는 바이오가스 저장조인데, 바이오가스 저장조(52)는 소화조(51) 상부 구조물에 설치된 멤브레인 풍선으로, 풍선모양을 형성하여 소화조(51)에서 생성된 메탄가스를 저장하게 되며, 이는 바이오에너지 분야에서 일반적으로 사용되고 있는 구조이다. 소화조(51)에서 생성된 메탄가스는 바이오가스 저장조(52)에 저장된 뒤 관련 시설로 이송되어 메탄가스를 정제하여 발전기를 통한 전기생산, 보일러를 통한 스팀생산 등 다양한 용도로 이용되게 된다.
소화액 저장조(53)는 소화조(51)에서 배출된 소화액을 저장하는 지하구조물이고, 저장조 내부에 설치된 소화액 이송펌프(531)로 소화액을 펌핑하여 가용화조(20)로 이송하거나, 소화액 원심분리기(54)로 이송하게 된다.
소화액 원심분리기(54)는 소화액 저장조(53)에 연결 설치되어, 고농도 소화액에서 액상비료를 만들거나 정화처리기 하기 위하여 고형물인 슬러지를 제거하는 장치이다. 소화액 원심분리기(54)에서는 소화액 저장조(53)에 저장된 소화액을 소화액 이송펌프(531)로부터 펌핑받아 액상과 고상으로 분리시켜, 액상의 물질은 소화탈리액 저장조(55)에 저장하여 액비로 생산되거나 폐수로 처리되게 되고, 고상의 슬러지는 가용화조(20)로 이송된 후 발효조(31)로 이송되어 퇴비로 생산되게 된다. 소화탈리액 저장조(55)는 지하구조물로서 액비 생산시설 또는 정화처리 전단계의 일반적인 저장조이다.
본 발명에 따른 가축폐사체의 퇴비화 및 에너지화 처리시스템은 반입된 가축폐사체를 신속하게 절단 및 파쇄하여 고형물과 액상으로 분리하여 바이오에너지(혐기성 발효) 시설과 퇴비발효(호기성 발효) 시설에서 고상과 액상의 전혀 다른 물질을 처리할 수 있음은 물론 역할을 분담하므로 많은 양의 가축폐사체를 처리(돼지의 경우 시간당 100∼200두)할 수 있을 것으로 예상되므로 다른 방법에 비해 안전하고 저비용으로 많은 양을 신속하게 처리할 수 있다.
또, 본 발명의 처리시스템은, 가축폐사체를 처리함에 있어 별도의 처리공장을 신축하지 않고, 가축분뇨 바이오에너지 시설에 병합 적용할 수 있으며 상호보완적 기능으로 효과를 발휘할 수 있다. 가령 바이오에너지 시설에 퇴비발효기를 설치하여 평소에는 기존의 바이오에너지 시설에서 발생하는 소화슬러지를 발효시설에서 발효처리하여 퇴비 등으로 재활용하므로 슬러지 위탁처리 비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 탱크로리로 반입되는 가축분뇨를 가용화조에 반입하여 탈수기에서 동물털, 나뭇잎 및 가축분 덩어리 등이 제거되어 슬러지 형태로 되므로 혐기소화 전처리용으로 사용하다가 가축 집단폐사 상황이 발생했을 때 가축폐사쳬처리시설로 쉽게 전환하여 사용할 수 있으며, 냉동된 가축사체의 경우 바이오에너지 시설의 열원 및 소화액을 이용하여 가용화조를 가동하므로 탈수공정에서 가축폐사체에서 많은 유기물을 탈리액으로 축출하므로 바이오에너지 생산량을 증대할 수 있게 되어 본 발명의 처리시스템을 매우 유용하게 활용할 수 있다.
또한, 가축폐사체를 처리하지 않을 경우에는 투입호퍼(10)와 제1이송컨베이어(15)의 작동을 중지하고 가용화조(20)에 유기성 폐기물을 투입하여 퇴비발효기(30)의 발효조(31)에서 발효시켜 퇴비만을 생산하도록 이용할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 투입호퍼 11 : 호퍼
12 : 파쇄절단기 13 : 탈취덕트
15, 15' : 제1 및 제2이송컨베이어
20 : 가용화조 21 : 가용화조 본체
22 : 교반기 23 : 가열배관
24 : 바이오디젤 저장조 25 : 탈수기
30 : 퇴비발효기 31 : 발효조
32 : 싸이클론 33 : 세정탈취장치
34 : 오존발생기
40 : 바이오매스 반입저장조 41 : 소화조 공급펌프
45 : 바이오매스 운송탱크로리
50 : 바이오에너지화 설비 51 : 소화조
52 : 바이오가스 저장조 53 : 소화액 저장조
54 : 소화액 원심분리기 55 : 소화탈리액 저장조
56 : 소화슬러지 이송펌프
12 : 파쇄절단기 13 : 탈취덕트
15, 15' : 제1 및 제2이송컨베이어
20 : 가용화조 21 : 가용화조 본체
22 : 교반기 23 : 가열배관
24 : 바이오디젤 저장조 25 : 탈수기
30 : 퇴비발효기 31 : 발효조
32 : 싸이클론 33 : 세정탈취장치
34 : 오존발생기
40 : 바이오매스 반입저장조 41 : 소화조 공급펌프
45 : 바이오매스 운송탱크로리
50 : 바이오에너지화 설비 51 : 소화조
52 : 바이오가스 저장조 53 : 소화액 저장조
54 : 소화액 원심분리기 55 : 소화탈리액 저장조
56 : 소화슬러지 이송펌프
Claims (5)
- 반입된 가축폐사체가 투입되고, 투입된 가축폐사체를 하부에 설치된 파쇄절단기에서 파쇄 및 절단하여 하방으로 배출하며, 호퍼 내부에 오존수 또는 소독수를 살포하는 살포노즐과 호퍼의 상부를 개폐시키는 자동개폐도어가 설치된 투입호퍼;
호퍼 형상으로 형성되어, 파쇄된 절단육 또는 반입된 유기성 폐기물이 저장되고, 호퍼에 저장된 유기성 폐기물을 교반시키기 위한 교반기와 호퍼 내부를 가온(加溫)시켜 주기 위한 가열배관이 설치되며, 하부에는 개폐 가능한 제1 및 제2게이트가 설치된 가용화조;
상기 투입호퍼의 파쇄절단기에서 파쇄 및 절단되어 배출되는 절단육을 이송하여 가용화조의 투입구에 투입하는 제1이송컨베이어;
상기 가용화조의 하부에 설치되어, 가용화조의 제2게이트에서 배출된 절단육을 공급받아 육질을 고액(固液) 분리하여 제1 및 제2배출구를 통해 각각 배출시키는 탈수기;
상기 탈수기의 후단에 설치되고, 가용화조의 제1게이트 또는 탈수기의 제2배출구에서 배출된 유기성 폐기물을 공급받아 발효조에서 발효시켜 퇴비를 생산하게 되며, 발효조의 후단에 싸이클론과 세정탈취장치 및 오존발생기를 구비하여 설치된 퇴비발효기;
상기 가용화조의 제1게이트 또는 탈수기의 제2배출구에서 배출된 유기성 폐기물을 이송하여 발효조의 투입구에 투입하는 제2이송컨베이어;
바이오매스 운송탱크로리에 의해 운반되어 반입된 바이오매스 및 탈수기의 제1배출구에서 배출된 액상의 탈리액이 투입되어 저장되는 바이오매스 반입저장조;
상기 바이오매스 반입저장조에 저장되어 있다가 펌핑되어 반입된 바이오매스를 혐기성 발효균에 의해 분해시켜 메탄가스를 생성하여 배출시키는 소화조;
상기 소화조에서 배출된 소화액을 저장하고, 내부에 설치된 소화액 이송펌프로 소화액을 펌핑하여 가용화조로 이송하거나, 소화액에 포함된 슬러지를 분리시키기 위해 소화액 원심분리기로 이송시키게 되는 소화액 저장조;
를 포함하여 구성되어,
상기 발효조에서 발효시켜 생산된 퇴비는 퇴비로 사용되게 되고, 소화조에서 생성된 메탄가스는 정제하여 에너지로 사용되게 되는 것을 특징으로 하는 가축분뇨와 가축폐사체의 퇴비화 및 에너지화 처리시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2이송컨베이어 각각은,
수평방향으로 설치된 하부케이싱;
상기 하부케이싱의 선단부에서 수직방향으로 설치된 수직케이싱;
상기 수직케이싱의 상단 부분에 위치한 헤드부에 설치된 구동부;
상기 구동부와 한 쌍의 체인에 의해 연결되며, 하부케이싱의 단부(端部)에 설치된 종동부;
상기 헤드부에 형성되어 파쇄된 가축폐사체 또는 가축폐사체 탈수케익을 배출하여 가용화조 또는 발효조에 투입하게 되는 재료배출구;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가축분뇨와 가축폐사체의 퇴비화 및 에너지화 처리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 가용화조에 연결된 바이오디젤 저장조가 더 설치되며,
바이오디젤 저장조에는 가용화조를 가열했을 때 가축폐사체의 육질에서 축출된 바이오디젤을 저장하게 되며, 바이오디젤 저장조의 내부에는 가온장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가축분뇨와 가축폐사체의 퇴비화 및 에너지화 처리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 투입호퍼와 퇴비발효기의 싸이클론 사이는 탈취덕트로 연결되어 있어서, 투입호퍼의 자동개폐도어가 닫힌 상태에서는 호퍼 내부가 음압으로 유지되게 되어 호퍼 내부공기가 외부로 확산되는 것을 차단하게 되는 것을 특징으로 하는 가축분뇨와 가축폐사체의 퇴비화 및 에너지화 처리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 소화액 저장조에 연결되는 소화액 원심분리기가 더 설치되고,
소화액 원심분리기에서는 소화액 저장조에 저장된 소화액을 액상과 고상으로 분리시켜, 액상의 물질은 소화탈리액 저장조에 자장하고, 고상의 슬러지는 가용화조로 이송시키는 것을 특징으로 하는 가축분뇨와 가축폐사체의 퇴비화 및 에너지화 처리시스템.
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Citations (11)
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|---|---|---|---|---|
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