KR20020066721A - A Livestock Sewage Treatment Unit of Continuous Typed and Method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가축분뇨를 연속적으로 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가축분뇨와 같은 유기성 폐기물을 최적의 조건에서 효율적으로 처리할 수 있고, 얻어진 발효처리물을 자원화 할 수 있는 연속식 가축분뇨 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for continuously treating livestock manure, and more particularly, a continuous type that can efficiently treat organic wastes such as livestock manure under optimal conditions, and can resource the fermentation products obtained. It relates to a livestock manure treatment device and method.
근래 들어 축산기술의 향상과 더불어 축산업이 날로 증가함에 따른 유기성 폐기물의 증가에도 불구하고 영세한 소규모 축농가에서부터 기업적 규모의 대단위 축산농가에 이르기까지 축산기술의 배설물을 효과적으로 처리할 수 있는 방법이 강구되어 오고 있지 못한 실정이다. 그러나, 소, 돼지, 말 등의 가축을 사육할 때 발생하는 분뇨는 환경오염을 일으키는 요인이 되고 있어 이에 대한 문제가 날로 커지고 있는 실정이다.In recent years, in spite of the improvement of livestock technology and the increase of organic waste due to the increase of livestock industry, there are ways to effectively treat livestock technology excrement from small scale farmers to large scale livestock farms of enterprise scale. The situation has not been. However, the manure that occurs when raising livestock such as cattle, pigs and horses is a factor causing environmental pollution, the situation is increasing.
이에 따라 농림부와 환경부에서는 정책적으로 가축분뇨 처리기술을 농가적응 및 경제성에 대한 검증을 통해 농가에 보급하고 있다. 연도별로 제시된 가축분뇨의 처리기술을 살펴보면, 1988년도에는 저장액비화, 퇴비화, 살수여상법, 산화구법, 토양침투법과 같은 정화처리를 위주로 가축분뇨를 처리하여 왔고, 1990년 초반 내지 중반에는 톱밥발효우사, 톱밥발효돈사, 건조식, 통풍식, 교반식 톱밥발효시설로서, 수분조절재로 톱밥을 사용하는 퇴비화 방법과 정화처리법이 주로 사용되었다. 그러나, 이러한 가축분뇨를 자원화하는 방법에서 사용되는 수분조절재의 수급이 어려워지고, 가격이 상승함으로써 영세한 축산농가에서 큰 경제적 부담을 느끼게 되었으며, 실질적인 처리가 어렵게 되었다. 정화처리방법도 축산폐수에 대한배출규제가 점차 강화되면서 경제적·기술적으로 열악한 축산농가에서는 규제농도에 맞도록 처리하기에는 현실적으로 어려움이 있었다. 이에 1990년대 후반에는 가축분뇨를 자원화하려는 농림부와 환경부에 의도에 따라 가축분뇨를 자원화하는 방법으로 가축분뇨를 액비화하여 토양에 살포하는 방법을 구상하였고, 이에 따라 각 농가에서는 저장액비화시설을 설치토록 하고, 완숙퇴비를 수분조절재로 재사용하는 즉, 수분조절재를 쓰지 않는 시설이 보급되고 있다. 그러나, 이와 같이 가축분뇨를 액비로써 농지에 살포하는 경우 수질오염과 질소와 악취오염이 또 다른 문제점으로 드러나게 되었다.Accordingly, the Ministry of Agriculture and Environment has been distributing livestock manure treatment technology to farmers through verification of farm adaptation and economic feasibility. Looking at the treatment technology of livestock manure presented by year, in 1988, the livestock manure has been treated mainly with purification treatments such as stock solution fertilization, composting, sprinkling filter method, oxidation method, and soil infiltration method. , Sawdust fermented pig, dry, ventilated, stirred sawdust fermentation facilities, the composting method using the sawdust as a moisture control material and the purification treatment was mainly used. However, the supply and demand of moisture control materials used in the method of recycling the livestock manure becomes difficult, and the price has risen, making it a big economic burden on the small livestock farmers, and practical treatment is difficult. As the discharge regulation on livestock wastewater has been tightened gradually, it has been difficult to deal with the regulated concentrations in livestock farms that are economically and technically poor. Therefore, in the late 1990s, the Ministry of Agriculture and Environment and the Ministry of Environment, which intend to resource livestock manure, envisioned the method of liquefying livestock manure and spreading it on the soil as a means of refining livestock manure. In other words, facilities that reuse mature compost as a moisture control material are being used. However, in the case of spraying livestock manure on farmland as a liquid fertilizer, water pollution, nitrogen and odor pollution were revealed as another problem.
또한, 현재 농가에서 주로 사용하는 저장액비화시설은 회분식이기 때문에 배설물을 매일 일정시간에 1회에 1일 투입량 전체를 투입하기 때문에 투입초기 낮은 온도로 낮아진 후 시간이 지나면서 온도가 높아지기 때문에 가축분뇨를 효과적으로 처리할 수 없고, 또한 처리기간 중의 온도의 변화폭이 크기 때문에 배출되는 발효처리물도 안전하게 비료로 사용할 수 없다는 단점이 있다.In addition, since the storage liquid ignition facility that is mainly used in farmhouses is batch type, the manure is inputted once a day at a predetermined time every day, so it is lowered to the low temperature at the beginning of the input, and the temperature increases as time passes. There is a drawback that the fermented product can not be safely used as a fertilizer because it can not be effectively treated and the temperature change during the treatment period is large.
이에 본 발명자들은 가축분뇨의 자원화를 추진하기 위해, 톱밥과 같은 수분조절재를 사용하지 않으면서 발생원 단계에서부터 수분을 감량화할 수 있고, 얻어진 발효처리물을 토양에 살포하였을 때 작물 및 토양에 악영향을 미치지 않으며, 수질오염과 악취오염을 해결할 수 있는 방법을 연구하면서, 상기와 같은 효과를 얻기 위해서 가축분뇨를 일정하게 유지되는 높은 온도로 처리하는 경우 가축분뇨를 효율적으로 처리할 수 있다는 점에 착안하여 연속식 가축분뇨의 처리장치 및 방법을 개발하기에 이르렀다.Accordingly, the present inventors can reduce the moisture from the source stage without using a moisture control material such as sawdust to promote the recycling of livestock manure, and adversely affect crops and soils when the obtained fermentation products are applied to the soil. While researching ways to solve water pollution and odor pollution, it is focused on the fact that animal manure can be efficiently processed when animal manure is kept at a high temperature to maintain the above effects. It has been developed a treatment device and method for continuous livestock manure.
따라서, 본 발명의 목적은 가축분뇨를 처리하여 얻어진 발효처리물을 효율적으로 자원화 할 수 있는 연속식 가축분뇨 처리 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a continuous livestock manure processing apparatus that can efficiently resource the fermentation products obtained by treating livestock manure.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 연속식 가축분뇨 처리 장치로 가축분뇨를 효율적으로 처리하는 방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for efficiently treating livestock manure with the continuous livestock manure treatment device.
도 1은 본 발명에 따른 연속식 가축분뇨 처리 장치의 정면도이다.1 is a front view of a continuous livestock manure processing apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 연속식 가축분뇨 처리 장치의 측면도이다.Figure 2 is a side view of a continuous livestock manure processing apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 연속식 처리방법에서의 온도변화를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the temperature change in the continuous treatment method according to the present invention.
도 4는 종래 기술에 따른 회분식 처리방법에서의 온도변화를 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the temperature change in the batch treatment method according to the prior art.
<<도면의 주요부에 대한 설명>><< Description of main part of drawing >>
1 --- 반응기2 --- 투입펌프1 --- reactor 2 --- dosing pump
3 --- 수중폭기장치4 --- 수분증발장치3 --- Submersible Aerator 4 --- Moisture Evaporator
5 --- 배출라인6 --- 온도 센서5 --- Drain line 6 --- Temperature sensor
7 --- 아크릴판 수위계8 --- 공기유속측정장치7 --- Acrylic plate water meter 8 --- Air flow rate measuring device
9 --- 시료 채취구10 --- 발효처리물 저유조9 --- Sampling port 10 --- Fermentation tank
11 --- 암모니아 회수장치12 --- 저류통11 --- ammonia recovery unit 12 --- reservoir
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 연속식 가축분뇨 처리 장치는 가축의 분뇨를 처리하는 반응기(1), 가축의 분뇨를 반응기(1)내로 투입하는 투입펌프(2); 투입된 가축분뇨를 폭기화하는 수중폭기장치(3); 폭기에 의해 발생된 기포를 소포화 하는 수분증발장치(4); 및 얻어진 발효처리물을 배출하는 배출밸브(5);를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the continuous livestock manure processing apparatus of the present invention is a reactor (1) for processing the manure of livestock, an input pump (2) for introducing the manure of livestock into the reactor (1); An underwater aeration apparatus 3 for aeration of the livestock manure introduced; A water evaporation apparatus 4 for saturating bubbles generated by aeration; And a discharge valve 5 for discharging the obtained fermentation product.
또한, 본 발명은 반응기의 내부 온도를 기록하는 온도센서(6), 반응기의 전면에서 수위를 확인할 수 있는 아크릴판 수위계(7) 및 반응기의 내부로 유입되는 공기의 유량을 확인할 수 있는 공기유속측정장치(8)를 더 구비하는 것이 처리과정을 최적화하는데 바람직하다.In addition, the present invention is a temperature sensor (6) for recording the internal temperature of the reactor, an acrylic plate level gauge (7) to check the water level in the front of the reactor and air flow rate measurement to check the flow rate of the air flowing into the reactor Further provision of the device 8 is desirable to optimize the process.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 가축분뇨를 반응기에 투입하는 투입단계; 투입된 가축분뇨를 수중폭기장치를 통해 폭기화하는 단계; 폭기에 의해 발생된 기포를 수분증발장치를 통해 소포화하는 단계; 및 얻어진 발효처리물을 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 가축분뇨 처리 방법이다.In addition, the present invention for achieving the above object is an input step of injecting livestock manure into the reactor; Aeration of the livestock manure input through the underwater aeration device; Defoaming bubbles generated by the aeration through the water vaporization apparatus; And discharging the obtained fermented product. Continuous livestock manure treatment method comprising a.
또한, 본 발명에서 가축분뇨는 1일처리량을 소정시간 간격으로 소정량을 나누어서 반응기내로 투입하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the livestock manure is preferably input into the reactor by dividing the predetermined amount by a predetermined time interval for the daily treatment amount.
또한, 본 발명은 배출된 발효처리물을 스크린을 통해 고형분을 제거한 후 액비화하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further comprise the step of liquefaction of the discharged fermentation product after removing the solids through the screen.
또한, 본 발명에서는 가축분뇨의 반응기 투입전에 가축분뇨에 악취제거용으로 광합성세균이 투입되는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, it is preferable that the photosynthetic bacteria are added to the livestock manure to remove odor before the livestock manure is introduced into the reactor.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
가축분뇨를 처리하는 과정에서 다음의 기술하는 몇가지 조건은 가축분뇨의 처리를 효율적으로 진행하고, 또한 얻어진 발효처리물을 안전하게 사용할 수 있게 하는 지표가 된다.In the treatment of livestock manure, several conditions described below are indicative of the efficient processing of livestock manure and the safe use of the obtained fermentation products.
첫 번째, 반응기내의 수위는 가축분뇨 처리에서 중요한 지표가 된다. 유기성 폐기물, 즉 분뇨의 증발, 유기성 폐기물의 부숙, 처리시 반응기의 온도와 밀접한 관계가 있으며, 유기성 폐기물의 투입·배출로 인하여 변하지만, 일정한 사이클을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 수위변화 사이클을 적게 유지하는 것이 중요하며, 사이클의 대·소는 일일처리량과 증발량에 영향을 미치기 때문에 수위변화 사이클이 적은 범위에서 운전하는 것이 바람직하다.First, the water level in the reactor is an important indicator for livestock manure treatment. Organic waste, ie evaporation of manure, maturation of organic waste, and temperature of the reactor during the treatment are closely related to each other, and are changed due to the input and discharge of organic waste, but it is desirable to form a constant cycle. In addition, it is important to keep the water level change cycles small, and it is preferable to operate in a range where the water level change cycles are small because the small and large cycles affect the daily throughput and the evaporation amount.
두 번째, 온도는 퇴비의 부숙도를 평가함에 있어서 매우 중요한 지표이다. 특히 액상퇴비화의 경우, 퇴비화시의 온도가 56℃ 이상이어야 비료로서 안전하게 사용될 수 있다. 이것은 퇴비화시 유기물의 분해열로 인하여 온도가 고온으로 유지됨으로써, 유해미생물 및 잡초종자의 사멸효과를 얻을 수 있기 때문이다. 따라서, 가축의 분뇨를 비료로 사용하기 위해서는 가축분뇨 처리 반응기를 항상 고온으로 높게 유지할 필요가 있다.Second, temperature is a very important indicator in evaluating the maturity of compost. Particularly in the case of liquid composting, the composting temperature must be 56 ° C. or higher to be used safely as a fertilizer. This is because the temperature is maintained at a high temperature due to the heat of decomposition of organic matter during composting, thereby obtaining a killing effect of harmful microorganisms and weed seeds. Therefore, in order to use livestock manure as a fertilizer, it is necessary to keep the livestock manure treatment reactor at a high temperature at all times.
세 번째, 가축분뇨의 처리과정에서 투입되는 공기는 처리과정의 상황을 파악하는 지표가 된다. 유기성 폐기물(분뇨)을 투입한 후, 공기를 주입하게 되면 거품이 생성된다. 이때, 반응기로 유입되는 공기유속의 차이가 발생하게 되는 데, 이러한 공기 유속의 변화는 반응기의 최적 조건을 확인 및 조절할 수 있는 지표가 될 수 있다.Third, the air introduced during the treatment of livestock manure is an indicator of the status of the treatment process. Injecting organic waste (manure) and then introducing air creates bubbles. At this time, the difference in the air flow rate is introduced into the reactor, the change in the air flow rate can be an indicator to check and control the optimum conditions of the reactor.
따라서, 상기와 같은 수위, 온도 및 공기유입속도가 최적으로 유지되는 것이 가축분뇨의 처리를 효과적으로 할 수 있다. 본 발명에 따른 연속식 가축분뇨 처리 장치는 상기와 같은 수위, 온도, 공기유입속도를 최적으로 조절하는 것이 가능하며, 수위변화 사이클를 작게 하고, 또한 온도를 일정온도 이상으로 유지시키며, 공기유속를 일정하게 유지할 수 있다.Therefore, maintaining the above-described water level, temperature and air inflow rate optimally can effectively treat livestock manure. Continuous livestock manure processing apparatus according to the present invention is capable of optimally adjusting the water level, temperature, air inflow rate as described above, and to reduce the water level change cycle, and also to maintain the temperature above a certain temperature, to maintain a constant air flow rate I can keep it.
도 1은 본 발명의 바람직한 일예로서 연속식 가축분뇨 처리 장치를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a continuous livestock manure treatment device as a preferred embodiment of the present invention.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 가축분뇨의 처리 장치는 가축분뇨를 처리하는 반응기(1), 가축분뇨를 반응기(1)로 투입하는 투입펌프(2), 투입된 가축분뇨를 폭기화 하는 수중폭기장치(3), 폭기화에 의해 발생된 기포를 소포화 하는 수분증발장치(4), 얻어진 발효처리물을 배출하는 배출라인(5)으로 구성되어 있으며, 여기에 온도센서(6), 아크릴판 수위계(7), 공기유속측정장치(8), 시료채취구 (9), 발효처리물 저유조(10), 암모니아 회수장치(11) 및 저류통(12)가 더 추가될 수 있다.As shown in Figure 1, the treatment device for livestock manure according to the present invention is a reactor (1) for processing livestock manure, an input pump (2) for feeding the livestock manure to the reactor (1), aeration of the introduced livestock manure It consists of an underwater aeration device (3), a water evaporation device (4) to saturate bubbles generated by aeration, and a discharge line (5) for discharging the obtained fermentation product, including a temperature sensor (6), An acrylic plate level gauge 7, an air flow rate measuring device 8, a sample collection port 9, a fermentation product storage tank 10, an ammonia recovery device 11, and a reservoir 12 may be further added.
또한, 얻어진 발효처리물중의 고형분을 제거하기 위한 스크린이 추가로 장착될 수 있으며, 또한, 아크릴판 수위계로 수위를 육안으로 확인함과 동시에 레벨 게이지(level gauge)센서를 이용하여 기계적으로 측정할 수도 있게 할 수 있다. 이는 레벌 게이지 센서의 최고점과 최저점을 설정함으로써 일정수위에서 자동투입 할 수 있도록 하는 것이다. 또한, 반응기에 장착되어진 각각의 장치 및 센서를 조절할 수 있는 조절부에 연속 투입용 타이머를 장착하여 일정수위로 설정한 레벨 게이지 센서에 감지되었을 때, 펌프가 작동하도록 설정할 수 있으며, 타이머를 이용하여 투입되는 양을 임의로 조절할 수 있도록 할 수 있다.In addition, a screen for removing solids in the obtained fermentation product may be additionally mounted, and the mechanical level may be measured using a level gauge sensor while visually checking the water level with an acryl plate level meter. You can also This sets the highest and lowest points of the level gauge sensor so that it can be automatically inserted at a certain level. In addition, by installing a timer for continuous input to the control unit that can control each device and sensor mounted in the reactor, the pump can be set to operate when detected by the level gauge sensor set to a certain level, using a timer The amount to be injected can be adjusted arbitrarily.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 가축분뇨의 처리 방법을 설명하면 다음과 같다. 우선 가축사육장에서 채취한 가축분뇨를 저류통(12)을 저류한 후, 반응기(1)내로 투입펌프(2)를 이용하여 투입하고, 투입된 무희석 상태의 가축분뇨를 수중폭기화장치(3)에 의해 폭기화 한다. 이때 고온이 발생하며, 다량의 기포가 발생되게 된다. 발생된 기포층은 외부온도와 차단되어 열의 단열효과를 가져다 주게 된다. 이어서 폭기화에 의해 발생된 다량의 기포를 수분증발장치(4)에 의해 소포화 한다. 이 소포화 과정에서 다량의 기포 속에 들어있는 고온의 수증기가 소포화 되면서 반응기의 외부로 강제 증산되어 수분의 감량화가 촉진되게 된다. 소포화 되면서 액상화 된 후 발효처리물이 반응기의 외부로 배출라인(5)을 통해 배출된다. 이어서, 배출된 발효처리물은 스크린을 통과시켜 고형분을 제거한 후 액비화하는 과정이 추가될 수 있다. 이는 발효처리물을 그대로 비료로 이용할 수도 있으나, 고형분을 제거한 후 액비로 이용할 수도 있기 때문이다. 또한, 가축분뇨는 1일 소정시간 간격으로 소정량을 나누어서 투입하며, 시간간격은 4시간 내지 8시간 간격으로 나누어서 투입하는 것이 바람직하다.Referring to Figures 1 and 2, when describing the treatment method of livestock manure according to the present invention. First, the livestock manure collected at the livestock farm is stored in the reservoir (12), and then introduced into the reactor (1) using an input pump (2), and the livestock manure in the undiluted state is added to the underwater aeration device (3). Aeration by At this time, a high temperature is generated, a large amount of bubbles are generated. The generated bubble layer is cut off from the outside temperature to give a heat insulation effect. Subsequently, a large amount of bubbles generated by aeration is defoamed by the water vaporization apparatus 4. In this desaturation process, the high temperature water vapor contained in a large amount of bubbles is saturated and forcedly evaporated to the outside of the reactor to promote the reduction of moisture. After being liquefied and liquefied, the fermentation product is discharged through the discharge line 5 to the outside of the reactor. Subsequently, the discharged fermentation product may be passed through a screen to remove solids and then liquefied. This is because the fermented product may be used as a fertilizer as it is, but may be used as a liquid ratio after removing the solid content. In addition, the livestock manure is divided into a predetermined amount at a predetermined time interval per day, the time interval is preferably divided into 4 to 8 hours intervals.
아울러, 반응기에 가축분뇨를 투입하기 전에 가축분뇨에 광합성 세균을 투입하여 악취를 제거할 수도 있다. 이때 광합성 세균으로는 로도스롤리움 루브럼 (Rhodospirillum rubrum), 로도슈도모나스 갭슐라타(Rhodopseudomonas capsulata), 로도슈도모나스 젤라티노사(Rhodopseudomonas gelationsa), 로도슈도모나스 스페로이드(Rhodopseudomonas sphaeroides) 및 크로마티움 비노섬(Chromatium vinosum)등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 세균이 투입될 수 있다.In addition, photosynthetic bacteria may be added to the livestock manure before the livestock manure is added to the reactor to remove odors. Photosynthetic bacteria include Rhodospirillum rubrum, Rhodopseudomonas capsulata, Rhodopseudomonas gelationsa, Rhodopdoudomonas spheroid and Rhodopseudomonas spomaroidosium. vinosum) and one or more bacteria selected from the group consisting of.
또한, 반응기의 내부측면에는 온도를 기록할 수 있는 온도센서(6)를 설치하고, 반응기의 전면에는 수위를 확인할 수 있는 아크릴판 수위계(7)와 시료를 채취할 수 있는 밸브(9)가 설치되어 있고, 반응기의 내부로 공기 흡입부를 통해 유입되는 공기의 유량을 확인하기 위한 공기유속측정장치(8)를 공기 흡입부에 부착하여 측정한다. 여기서 공기유속측정장치는 반응기내 공기가 주입되면서 내부의 압력변화에 따라 공기의 흡입에 이상현상이 발생되는지 여부를 외부에서 식별할 수 있다.In addition, a temperature sensor 6 capable of recording a temperature is installed on the inner side of the reactor, and an acrylic plate level gauge 7 capable of checking the water level and a valve 9 capable of collecting a sample are installed on the front of the reactor. The air flow rate measuring device 8 for checking the flow rate of the air flowing into the reactor through the air suction unit is attached to the air suction unit and measured. Here, the air flow rate measuring device may externally identify whether an abnormal phenomenon occurs in the intake of the air according to the pressure change in the inside while the air is injected into the reactor.
상기와 같은 가축분뇨 처리방법은 톱밥과 같은 별도의 수분조절재를 사용하지 않으면서 자체적으로 수분을 감량화하고, 얻어진 발효처리물이 작물 및 토양에 영향을 미치지 않을 뿐만 아니라 악취를 제거할 수 있다.Livestock manure treatment method as described above can reduce the water itself without using a separate moisture control material, such as sawdust, and the obtained fermented product does not affect crops and soil as well as can remove the odor.
이하, 본 발명을 실시예와 비교예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
실시예 1Example 1
연속식 가축분뇨 처리 방법Continuous livestock manure treatment
경기도 여주에 위치한 농장으로부터 가축분뇨를 채취한 후, 분뇨의 돈모 및 이물질을 제거하기 위하여 28메쉬, 200메쉬 스크린망을 부착한 진동스크린을 이용하여 여과한 액을 2㎥용량의 저류통에 저류한 후 광합성 세균을 투입하여 저장한 후 실험에 이용하였다. 상기 분뇨의 이화학적 성상은 다음 표 1과 같다.After collecting livestock manure from a farm located in Yeoju, Gyeonggi-do, the filtered solution was stored in a storage tank with a capacity of 2㎥ by using a vibrating screen equipped with a 28-mesh, 200-mesh screen net to remove manure and debris. After storage by adding photosynthetic bacteria was used in the experiment. Physicochemical properties of the manure are shown in Table 1 below.
본 실시예에서 이용한 연속식 가축분뇨 처리 장치는 반응기의 크기가 1.39m(L)×0.89m(W)×0.89(H), 면적 1.24㎡, 내용적은 1.1㎥인 Piolt scale의 탱크이다. 도 1에 나타난 바와 같이 반응기의 측면에는 분뇨투입펌프 1대를 설치하였으며, 온도를 기록할 수 있도록 온도센서를 반응기의 내부높이 20㎝에서 설치하였으며, 시료를 채취할 수 있는 밸브를 부착하였다. 반응기의 전면에는 수위를 확인할 수 있는 아크릴판 수위계를 부착하였고, 수분증발장치의 후면에는 가동 중 발효처리물(이하, Efflux라 함)를 배출할 수 있는 배출밸브와 대기중으로 증산되는 암모니아 가스 자원화시설을 부착하였다. 또한, 반응기의 내부로 유입되는 공기의 유량을 확인하기 위하여 공기유속측정장치를 공기 흡입부에 부착하여 측정하였다.The continuous livestock waste treatment apparatus used in this embodiment is a tank of a Piolt scale having a reactor size of 1.39 m (L) x 0.99 m (W) x 0.99 (H), an area of 1.24 m 2, and an inner volume of 1.1 m 3. As shown in FIG. 1, one manure injection pump was installed on the side of the reactor, and a temperature sensor was installed at a height of 20 cm inside the reactor to record the temperature, and a valve for sampling was attached. An acryl plate water level meter is attached to the front of the reactor, and a drain valve for discharging fermentation products (hereinafter referred to as Efflux) during operation and ammonia gas resource plant to be expanded to the atmosphere Was attached. In addition, in order to check the flow rate of the air flowing into the reactor, the air flow rate measuring device was attached to the air intake unit and measured.
따라서, 상기 채취한 분뇨를 1일 일정시간(예를 들면, 7:00, 11:00, 15:00...등 4시간)간격으로 일정량(Pilot scale인 경우 60ℓ)을 반응기에 투입한 후, 수증폭기장치에 의해 폭기화한 후, 폭기화 과정에서 발생된 다량의 기포를 수분증발장치를 이용하여 소포화한 후, 액상화하여 반응기 외부로 배출하였다. 그리고, 이때의 수위, 온도, pH, 공기유입속도 그리고 내부의 이화학적 성상의 변화를 측정하였다. 여기서 반응기의 온도는 투입시(0시)부터 24시간까지 8시간 간격으로 측정한 온도값을 도 3의 그래프로 나타냈다.Therefore, the collected manure is a certain amount of time (for example, 7:00, 11:00, 15:00 ... 4 hours, etc.) at intervals of a certain amount (60 L in the case of Pilot scale) into the reactor after After aeration with a water amplifier, a large amount of bubbles generated in the aeration process were defoamered using a water vaporization apparatus, and then liquefied and discharged to the outside of the reactor. At this time, the water level, temperature, pH, air inflow rate and changes in internal physicochemical properties were measured. Here, the temperature of the reactor is shown in the graph of FIG. 3 the temperature value measured at 8-hour intervals from 0 hours to 24 hours.
비교예 1Comparative Example 1
회분식 가축분뇨 처리 방법How to Treat Batch Cattle
실시예 1과 마찬가지로 경기도 여주에 위치한 농장으로부터 가축분뇨를 채취한 후, 저장용량 약 8㎥의 저장조에 투입하고, 광합성 미생물을 첨가하여 저장한 후, 본 실험에 이용하였다. 본 비교예에서 이용한 반응기는 크기가 8.63m(L)× 2.5m(W)×2.4(H), 면적 21.6㎡, 내용적은 52㎥이고, 그 내부에는 수중폭기장치 2대, 수분증발장치 2대를 설치하였고, 반응기의 측면에 분뇨투입펌프 1대를 설치하였으며, 온도를 기록할 수 있는 온도센서를 반응기의 내부측면에 설치하고, 반응기의 전면에는 수위를 확인할 수 있는 아크릴판 수위계와 시료를 채취할 수 있는 밸브를 부착하였다. 수분증발장치의 후면에는 가동 중 발효처리물을 배출할 수 있는 배출밸브와 대기중으로 증산되는 암모니아 가스 회수시설을 부착하였다.As in Example 1, livestock manure was collected from a farm located in Yeoju, Gyeonggi-do, and then put into a storage tank having a storage capacity of about 8 m 3, and stored with the addition of photosynthetic microorganisms. The reactor used in this comparative example has a size of 8.63 m (L) × 2.5 m (W) × 2.4 (H), an area of 21.6 m 2, and an area of 52 m 3, inside which two aeration devices and two water evaporators are used. Installed a manure pump to the side of the reactor, and installed a temperature sensor to record the temperature on the inner side of the reactor, collecting the acrylic plate level meter and sample on the front of the reactor to check the water level A valve can be attached. On the back of the water evaporation system, a discharge valve for discharging fermentation products during operation and an ammonia gas recovery facility that is expanded to the atmosphere are attached.
따라서, 상기 채취한 분뇨를 1일 일정시간(예를 들면, 오후 3:00)에 1회에 1일 투입량 전체를 무희석 상태로 반응기에 투입하여, 반응기내의 일련의 수중폭기장치에 의해 폭기를 행하고, 이어서 발생된 기포를 일련의 수분증발장치를 통해 소포화시켜 이를 액상화한 후 반응기 가동 18시간 경과 후에 이를 반응기의 외부로 배출구를 이용하여 배출하였다. 그리고, 이 때의 수위, 온도, pH, 증발량을 조사하였다. 여기서 반응기의 온도는 투입시(0시)부터 24시간까지 8시간 간격으로 측정한 온도값을 도 4의 그래프로 나타냈다.Therefore, the collected manure is put into the reactor in a dilution state once a day at a predetermined time (for example, 3:00 pm), and aerated by a series of underwater aerators in the reactor. Subsequently, the generated bubbles were saturated through a series of water evaporators to liquefy them, and after 18 hours of reactor operation, they were discharged out of the reactor by using an outlet. And the water level, temperature, pH, and evaporation amount at this time were investigated. Here, the temperature of the reactor is shown in the graph of Figure 4 the temperature value measured at intervals of 8 hours from (0 hour) to 24 hours.
비교예 2Comparative Example 2
비교예 1과 반응기내의 수증폭기장치가 3대 및 수분증발장치가 3대라는 점만제외하고, 동일한 실험을 행하였다.The same experiment was conducted except that Comparative Example 1 and three water amplifiers in the reactor and three water vaporizers were used.
비교예 3Comparative Example 3
비교예 1과 반응기내의 수증폭기장치가 3대 및 수분증발장치가 4대라는 점만 제외하고, 동일한 실험을 행하였다.The same experiment was conducted except that Comparative Example 1 and three water amplifiers in the reactor and four water vaporizers were used.
N·T : Not Test N·D : Not DetectedNT: Not Test ND: Not Detected
가축분뇨의 처리 방법에서 수위변화는 반응기의 운전기준으로써, 유기성 폐기물(분뇨)의 증발, 유기성 폐기물의 부숙, 처리시 반응기의 온도와 밀접한 관련이 있고, 일정한 사이클을 형성하는 것이 바람직하고, 수위변화 사이클을 작게 유지하는 것이 중요하다. 상기 표 2를 통해 알 수 있듯이, 실시예 1과 같이 연속식의 경우 수위변화 사이클은 4시간인 반면, 비교예와 같이 회분식의 경우는 24시간으로 연속식이 보다 효율적임을 알 수 있다.The change of water level in the treatment method of livestock manure is the operation standard of the reactor, which is closely related to the evaporation of organic waste (manure), the ripening of organic waste, the temperature of the reactor during processing, and it is desirable to form a constant cycle, It is important to keep the cycle small. As can be seen from Table 2, the water level change cycle is 4 hours in the case of the continuous as in Example 1, the batch is 24 hours in the case of the batch as in the comparative example it can be seen that the continuous is more efficient.
또한, 가축분뇨의 처리 방법에서, 특징은 부패성 폐기물(분뇨)에 포함되어진 유기물을 고온으로 처리하여 감량화, 액상 퇴비화하여 고급 액상비료로 이용할 수 있다는 것이다. 온도는 퇴비의 부숙도를 평가하는데 중요한 지표로서 온도가 고온을 유지하는 것이 발효처리물을 안전하게 사용할 수 있다. 표 2에 나타난 바와 같이 연속식인 경우 평균 내부온도가 59.8℃인 반면, 회분식의 경우 45 내지 55℃의 온도범위에 있기 때문에 연속식이 보다 비료로 활용할 수 있는 안전한 발효처리물을 얻을 수 있다. 또한, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 도 3의 연속식인 경우 반응기의 온도가 높은 온도 상태 55℃ 이상을 장시간 유지하기 때문에 증발량과 고온효과를 동시에 만족하면서, 처리량도 회분식에 비해 약 1.3배정도 배가 시킬 수 있다. 반면, 도 4의 회분식인 경우 투입초기 낮은 온도로 낮아진 후, 시간이 지나면서 온도가 60℃ 전후까지 상승한 후 24시간 정도 지나면 다시 56℃로 낮아지는 특성을 가지고 있기 때문에 연속식 만큼의 고온효과를 얻을 수 없다.In addition, in the treatment method of livestock manure, the characteristic is that the organic matter contained in the perishable waste (manure) can be used as a high-grade liquid fertilizer by reducing the weight, liquid composting by treating at high temperature. Temperature is an important indicator for evaluating the maturity of compost. Keeping the temperature at a high temperature can safely use fermentation products. As shown in Table 2, while the average internal temperature is 59.8 ℃ in the case of a continuous type, in the case of a batch type in the temperature range of 45 to 55 ℃ it can be obtained a safe fermentation treatment that can be utilized as a more fertilizer. In addition, as shown in Figures 3 and 4, in the case of the continuous type of Figure 3, the temperature of the reactor is maintained at a high temperature state of 55 ℃ or more for a long time while simultaneously satisfying the evaporation amount and the high temperature effect, the throughput is also about 1.3 times compared to the batch type You can double your stomach. On the other hand, in the case of the batch of FIG. 4, after the initial temperature is lowered to a low temperature, the temperature rises to around 60 ° C over time, and after about 24 hours, the temperature is lowered to 56 ° C. Can not get
가축분뇨의 처리 방법에서 또 다른 특징은 증발·감량효과이다. 이는 투입량, 배출량 및 잔존량의 확인으로 알 수 있다. 증발량은 투입량에서 배출량과 잔존량을 빼줌으로써 계산할 수 있으며, 투입량과 배출량의 조절에 의한 최적의 운전조건 도출로 증발량의 극대화를 위한 운전조건을 도출하는데 있어서 중요한 자료가 된다.Another characteristic of the treatment of livestock manure is the evaporation and weight loss effect. This can be seen by checking inputs, emissions and residuals. The amount of evaporation can be calculated by subtracting the amount of emissions and residuals from the input, and it is an important data in deriving the operating conditions for maximizing the amount of evaporation by deriving the optimal operating conditions by controlling the input and the amount of emissions.
면적당 일일투입량을 비교하였을 때, 회분식(비교예 3) 236.1ℓ/㎡, 연속식(실시예 1) 290ℓ/㎡로 연속식의 일일투입량이 약 60ℓ/㎡ 많았으나, 면적당 일일 증발량은 회분식(비교예 3) 120.3ℓ/㎡, 연속식 97.6ℓ/㎡로 두 방법의 증발량 차이는 22ℓ/㎡로 크지 않았다. 따라서, 연속식은 회분식과 비교해서 동일한 증발량에 대해 투입량(일일 처리량)을 늘릴 수 있는 방식이다.When the daily dose per area was compared, the daily dose of batch type (Comparative Example 3) 236.1ℓ / ㎡ and continuous type (Example 1) 290ℓ / ㎡ was about 60ℓ / ㎡. Example 3) At 120.3 L / m 2 and continuous 97.6 L / m 2, the difference in evaporation between the two methods was not as large as 22 L / m 2. Therefore, the continuous type is a method in which the input amount (daily throughput) can be increased for the same amount of evaporation as compared to the batch type.
COD는 BOD와 동일하게 유기물질의 농도를 간접적으로 나타내는 지표로서 COD농도가 높으면 유기물질의 농도도 높게 나타난다. 내부액의 CODcr 농도는 반응기의 온도유지에 영향을 미침으로 투입시료와 반응기 내부의 CODcr 농도를 살펴봄으로써, 반응기의 상태를 확인할 수 있다. 연속식 실험(실시예 1)에서 CODcr 농도 52,216㎎/ℓ인 투입시료를 계속적으로 투입함으로써, 반응기의 내부는 CODcr 농도가 계속 상승할 것으로 예상되었으나, 운전기간 중의 반응기의 내부 CODcr 농도는 평균 40,452㎎/ℓ로써, 일정하게 유지되었다.Like BOD, COD is an indirect indicator of the concentration of organic material. When COD concentration is high, the concentration of organic material is also high. As the CODcr concentration of the internal liquid affects the temperature maintenance of the reactor, the state of the reactor can be confirmed by looking at the input sample and the CODcr concentration inside the reactor. In the continuous experiment (Example 1), the CODcr concentration was expected to continuously increase in the inside of the reactor by continuously inputting a feed sample having a CODcr concentration of 52,216 mg / L, but the internal CODcr concentration of the reactor during the operation period was 40,452 mg on average. / l, it remained constant.
VFAs는 생물학적 산소 요구량인 BOD의 60%을 차지하는 물질로써, VFAs의 감소는 BOD의 감소를 의미하며, VFAs는 휘발성 저급지방산으로서, 악취를 유발하는 물질로 알려져 있고, 양돈분뇨를 비롯한 유기성 폐기물에는 고농도로 존재하고 있다. 연속식 실험에서 유기성 폐기물(양돈 분뇨)을 처리하였을 때, 악취물질인VFAs를 약 95%이상 제거함으로써 생활환경의 개선, 민원발생 제거, 부숙처리된 유용한 액비 생산과 같은 다양한 효과를 얻을 수 있다.VFAs account for 60% of BOD, the biological oxygen demand, and the decrease in VFAs means the reduction of BOD. Exist. When treating organic waste (swine manure) in a series of experiments, various effects such as improvement of living environment, elimination of complaints, and production of useful liquid fertilizers can be achieved by removing more than 95% of odorous VFAs.
이와 같이, 본 발명에 따른 연속식 가축분뇨 처리 장치 및 방법은 기존의 회분식 가축분뇨 처리 장치 및 방법에 비해, 가축분뇨가 효율적으로 악취없이 처리될 뿐만 아니라, 처리 결과물인 발효처리물이 안전하게 자원으로 활용될 수 있다.As described above, the continuous livestock manure processing device and method according to the present invention, as compared with the existing batch manure processing device and method, not only animal manure is efficiently treated without odor, but also the fermentation product as a result of the treatment is safely stored as a resource. Can be utilized.
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| KR1020010007054A KR20020066721A (en) | 2001-02-13 | 2001-02-13 | A Livestock Sewage Treatment Unit of Continuous Typed and Method thereof |
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| KR (1) | KR20020066721A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100750353B1 (en) * | 2006-09-28 | 2007-08-17 | 주식회사 엔텍 | High speed fermentation apparatus of cycling type for disposal a domestic animal excretions |
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