분뇨 및 가축분 처리방법

제 1도 (a)는 본 발명의 공정 블럭도, (b)는 본 발명의 공정 개략도,

제 2도는 본 발명의 혼합 소화조를 나타낸 도면,

제 3도는 본 발명의 산화 발효조를 나타낸 도면,

제 4도는 본 발명의 원심 분리기를 나타낸 도면,

제 5도는 본 발명의 예비 완숙조를 나타낸 도면,

제 6도는 본 발명의 여과기를 나타낸 도면,

제 7도의 (a)(b)(c)는 본발명의 숙성 발효조를 나타낸 도면이다.

* 도면에 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1',1'',15,27 : 투입구 3 : 스크린 바스켓

4,4',4'',4''' : 모터 5,5',5'',5''' : 모터풀리

6,6',6'' : 벨트풀리 7,7',7'' : 축

8,8',8'',31 : 산소공급장치 10,10',13 : 열공급장치

19,11' : 가열관 12,12',12'' : 열센서

14 : 주연공간 16 : 보올

16' : 내벽 17 : 기어박스

18 : 스크류 19 : 배출구

20,26 : 배수구 21 : 스폰지 필터링

22 : 활성탄층 23 : 모래

24 : 자갈 25 : 스크린 메쉬

28 : 콘베어 29 : 히타

A : 혼합소화조(消化漕) B : 산화발효조

C : 원심분리기 D : 액비완숙조

E : 여과조 F : 숙성발효조

본 발명은 사람의 분뇨나 가축분을 처리하는 과정 및 과정의 전, 후 어느 과정에서도 공해 및 오염이 전혀 없이 처리되게 하는 것일뿐만 아니라 처리후 부산물로서 유기질 비료와 액상의 비료가 생산되게하는 분뇨 및 가축분 처리방법에 관한 것이다.

종래의 분뇨 및 가축분 처리장치는 시 및 군에서 설치한 종말 처리장 같은 것이 있었으나, 이와 같은 종말 처리장은 노천의 땅을 파서 콘크리트로 마감 처리한 후 분뇨 및 가축분을 채워서 일정한 기간동안 자연 침전시키고, 중화시킨 다음 희석 시키어 수분은 염소 등으로 살균 처리하여 방류시키고, 찌꺼기는 소각, 매립 또는 비료등으로 사용되고 있었다.

그러나, 이와 같은 종말 처리 시설은 자연 발효로 처리되기 때문에 사람의 배설물과 가축분의 증가 추세에 신속히 대처할 수가 없어, 증가분 만큼의 자연발효 저장 탱크를 계속하여 노천에 구덩이를 파서 만들어야 하는 문제점이 있었고, 이와 같이 노천에서 자연발효 시키므로 주변에는 냄새가 나게 되어 주민들에게 혐오감을 주는 등의 폐단이 있었는 바, 거의 실시 불능에 이른 것이다.

또한, 이보다 진보된 것으로서는 인분을 주제로한 복합비료 제조장치(1989. 6. 15. 공고제 4013호)가 있으나, 이 발명은 인분을 수거하여 여과기로 여과할 때 급수를 공급하여 오수등을 희석한 후 방류하도록 되어 있고, 발효 및 살균처리에 있어서도 각각 화학약품을 투여하도록 되어 있는 바, 오수에 의해 물이 오염되고, 화학약품이 투입된 복합비료에 의해 토양이 오염되며, 특히, 화학약품이 인분주제에 투입됨에 의해 그 혼합으로 인하여 이차적 독성이 발생될 우려가 있는 등 자연환경 파괴에 오히려 역기능을 갖는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 이상과 같은 문제점들을 한꺼번에 해결하기 위하여 인분 및 가축분이 최적의 발효조건을 구비한 밀폐된 탱크내에 종균을 투입하여 활발한 증식 활동을 도모하므로서 속성 발효 처리되게 한 것인 바, 이를 개괄적으로 설명하면, 도면 제 1도(가)의 공정 블럭도 및 (나)의 공개략도에서와 같이 저장조, 혼합소화조, 산화발효조를 거친다음 원심 분리기에서 수분과 찌꺼기로 분리한다.

이와 같이 분리된 수분은 액비완숙조, 여과기, 농축조를 거쳐서 액비의 상품이 되고, 한편, 찌꺼기는 숙성 발효조를 거쳐서 유기질의 비료가 상품화 되게 한 것이다.

이들 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

수거차로 수거하여온 살람의 분뇨 및 가축분은 1차로 저장조에 투입할 때 분뇨 및 가축분의 수거시에 들어 있을지도 모를 쇠붙이등을 제거하기 위하여 강력한 자석이 부착된 스크린 바스켓을 저장조의 투입구상에 설치하고, 모래나 자갈등의 협잡물을 제거하기 위하여 저장조의 투입구 밑에 요부를 형성하고 이물질이 침지되어 걸려지게 한후, 다시한번 상기한 협잡물을 제거하기 위하여 저장조의 투입구 상에도 철망을 설치하여 협잡물이 걸려지게 한다.

그리고 이 저장조에는 상기와 같은 불순물들을 청소하기에 편리하도록 적당한 크기의 맨홀이 설치되어 구성되어 있다.

이와 같은 저장조를 통하여 불순물이 제거된 분뇨 및 가축분은 혼합소화조(A)의 투입구(1)를 통하여 투입된다.

이때, 불순물을 제거하기 위하여 다시한번 투입구(1)상에 설치된 스크린 바스켓(3)을 통하여 오물이 걸려지게 한다.

이와 같이 불순물이 제거되어 순수하게 된 분뇨 및 가축분은 펌프에 의해 자동으로 혼합소화조 (A)내로 투입되어 혼합소화조(A)의 수요량에 달하면 자동으로 공급이 차단하게 된다.

그런다음 수분조절제 및 균주의 먹이로 유기물질인 톱밥 또는 분말상태의 왕겨를 분뇨 및 가축분의 20-25%를 투입하여 혼합소화조(A)내의 세균번식의 호조건 상태인 함수율 60-70%이내가 되도록 조절한 후 모터(4)를 분당 15-30rpm으로 구동시키어 모터풀리(5)와 벨트풀리(6)로 연결된 축 (7)상의 임벨라(8)를 회동시키어 교반함과 동시에 산소공급장치(9)를 통하여 체적당 약 12%의 산소를 공급하여 슬러리와 뇨의 안정을 기하고, 열공급장치(10)와 연결된 가열관(11)을 통하여 내부온도를 최고 90℃까지 상승시켜 2시간동안 불필요한 병원균을 사멸시킨다.

그런다음 산소공급을 중단함과 동시에 열공급장치(10)를 차단하고 냉각수를 가열관(11)에 순환시켜 온도를 55℃로 유지시킨 상태에서 협기성종균(클로스트리디움 서모아세티쿰(Clestridium thermoaceticum))을 투입하고 15시간 동안 유지시켜 생물학정 산소요구량 수준을 최대한 저하 시키도록 혐기 처리한다.

이와 같은 상태에서 다시 호기성 발효조건이 요구되는 슬러리 체적당 약 1/12%의 산소를 공급함과 동시에 온도를 70-80℃로 급상승시키면서 분당 30rpm으로 교반작용을 하여 슬러리의 안정을 도모한 다음 속성배양 및 증식을 위하여 호기성 종균(수도모나스프티다-Pseudomomas Putida)을 일정량 투입하고, 이 종균의 활발한 번식 활동을 위하여 소량의 농축 영양제에 또는 요소, 설탕 및 쌀겨등을 첨가하여 약 5시간정도 유지시킨다.

이때, 열센서(12)의 온도감지에 의해서 혼합소화조 (A)내의 온도가 일정 온도이상 또는 일정온도이하로 내려가는 것을 방지케 한다.

이와 같이 발효되는 분뇨 및 가축분을 주발효조인 산화발효조(B)의 투입구(1')로 이송투입시킨다음 모터(4')를 분당 30rpm으로 구동시키어 모터풀리(5')와 벨트풀리(6')로 연결된 축(7')상의 임펠라(8')를 회동시키어 교반함과 동시에 열공급장치(13)를 통하여 주연공간(14)으로 스팀이나 또는 온수를 공급하여 산화발효조 (B)내의 온도가 60-70℃로 유지되게 하며, 산소공급장치(9')을 통하여 슬러리 체적당 약 12%를 공급하면서 50-80시간 동안 활발한 산화분해작용을 한다.

이때, 열센서(12')의 온도감지에 의해서 산화발효조(B)내의 온도가 60-70℃가 유지되게 한다.

이와 같이 발효되어 부식함량이 최소한 5-10% 상태에서 원심분리기(C)의 투입구(15)로 자동연속공급되게 하여 보올(16)의 중앙부로 공급되게 하면 약 4000rpm으로 구동되는 모터와 벨트풀리(6'')로 연결된 보올(16)이 고속으로 회전되면서 이 회전력에 의하여 분뇨 및 가축분은 보올(16)의 내벽(16')에 뿌려지게되고, 보올(16)의 내벽(16')에 뿌려진 분뇨 및 가축분은 기어박스(17)내의 감속장치에 의해서 보올(16)의 회전속도 보다도 약간 감속된 스쿠류(18)에 의하여 보올(16)의 완만한 경사면인 내벽(16')을 따라 강제반송되면서 탈수된다.

이와 같이 탈수된 찌꺼기는 배출구(19)로 배출되고, 동시에 스크류(18)에 의하여 짜여진 물(이하 액비라함)을 배수구(20)로 넘쳐서 배수된다.

이와같이 원심분리기(C)의 스크류(18)에서 짜여진 액비는 배수구(20)에서 액비완숙조(D)의 투입구(1'')로이송투입된다.

그러면 액비완숙조(D)에 장치된모터(4")가 분당 약 30rpm으로 작동하여 모터풀리(5")와 벨트풀리(6")로 연결된 축(7")상의 임펠라(8")를 회동시켜 액비를 교반하게함과 동시에 산소공급장치(9")를 통하여 체적당 12%의 산소를 공급하고, 가열관(11")을 통하여 40℃가 유지되도록 한 상태에서 약 48시간동안 숙성시킨다.

그런다음 여과조(E)로 이송시켜 스폰지필터링(21) 및 활성탄층(22)을 통과하면서 불순물과 탈색, 탈취되며, 모래(23), 자갈(24)층 및 스크린 메쉬(목면 또는 합성섬유재)(25)를 통과하면서 완전히 여과되게한 후 배수구(28)를 통해 농축조로 이송되어 일정배율로 농축시킨다음 일정용기에 담아 포장하여 액비로 사용되는 상품이 완성된다.

한편, 배출구(19)로 배출되는 함수율 45-50%의 찌꺼기는 숙성발효조(F)의 투입구(27)로 투입되어 콘베어(28)로 이송되게 되는 데 이때, 숙성발효조(F)내의 온도는 숙성발효조(F)의 양측면에 설치된 히타(29)에 의하여 40℃가 유지되게 하고, 산소공급은 산소공급장치(30)를 통하여 찌꺼기 체적당 약 8-10%의 산소가 공급되게 하며, 숙성발효조(F)내에 간설된 교반장치인 임펠라(31)의 작동은 찌꺼기가 투입된 1-5일간은 하루 2회, 그리고 6-15일간은 하루 1회정도 작동시키어 찌꺼기를 고루 저어서 세균의 산화작용을 촉진케 한다음 건조실에서 1일 1회 1.5-2m씩 15일간 진행되게 하여 찌꺼기의 함수율이 20%이하로 건조되게 한 다음 일정량씩 포장하여 비료의 상품이 완성된다.

이와같은 장치 및 방법에 의해 처리되는 본 발명은 분뇨에 의해서 유발되는 공해를 한꺼번에 해결한 것일 뿐만 아니라, 이의 처리에 의해 그 부산물이 양질의 유기질비료 및 액상비료가 생산되게 한 것인바, 이 비료들을 사용함에 따라 산성화 되어가는 전국토의 토양의 지력을 배양하며 또한 장소적 제약을 해결한 것이고, 자체적으로 발생되는 열원으로 가동되게 한 것이므로 시설 및 운용자금이 저렴하여 공해방지에 있어서 획기적인 발명인 것이다.