KR20170090827A

KR20170090827A - 액비 순환 시스템

Info

Publication number: KR20170090827A
Application number: KR1020160011679A
Authority: KR
Inventors: 이종국
Original assignee: 주식회사 에코바이론
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-08-08

Abstract

본 발명은 액비 순환 시스템에 관한 것으로 특히, 공지된 액비 순환 시스템에 있어서, 슬러리 배출용 파이프들 상에 제어부의 출력신호에 대응하여 각각 개폐되며 각각의 단위 유니트형 피트에서 배출되어 집수조로 유입되는 슬러리의 배출량을 제어하는 슬러리 배출량 제어밸브를 각각 설치하고, 상기 집수조와 액비화조 사이에는 바닥면이 중앙을 향해 테이퍼진 형상을 갖고 상기 상등수 배출 파이프를 통해 유입되는 상등수 및 시브 스크린을 통해 필터링된 후 전달되는 집수조의 돈 분뇨에 포함되어 있는 고농도 침전물을 중력으로 침전시키고 상등수만 액비화조로 전달하는 침전조를 설치하며, 상기 집수조 내에는 각각의 단위 유니트형 피트에서 슬러리 배출용 파이프 및 슬러리 배출량 제어밸브를 통해 각각 유입되는 슬러리를 시브 스크린 측으로 이송시켜 주는 집수조 배출용 펌프를 설치하고, 상기 집수조 배출용 펌프와 침전조 사이에는 집수조 배출용 펌프를 통해 이송되어 오는 슬러리에 포함되어 있는 사료 찌꺼기를 포함한 각종 이물질을 필터링하여 고형물과 여액으로 분리한 후 침전조로 공급해 주는 시브 스크린을 설치한 것을 특징으로 한다.
따라서, 돈사 피트에서 발생되는 돈 분뇨의 상등수를 자동 이송하여 중심부의 내통에 흐르게 하고, 중력 침전시켜 상등수를 액비화조로 이송하며, 하부에는 중력 침전시켜 모은 고농도의 미세 침전물을 수중펌프를 이용하여 고농도 액비로 활용하며, 또한 돈사 피트의 하부바닥에 침전된 고농도 침전물(슬러리)을 자동이송하여 집수조에 저장하고, 시브 스크린을 이용하여 사료 찌꺼기 등 이물질을 분리하여 돈 분뇨의 고형분(SS)을 낮추어 액비화시설의 부하를 감소시킬 수 있으며, 공기공급 송풍기의 용량을 감소시키고, 액비화시설의 전체 용량을 낮추어 설치비와 운영비를 감소시킬 수 있다.

Description

액비 순환 시스템{Slurry Circulation System}

본 발명은 액비 순환 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 일체의 화학적 응집처리를 배제하고 물리적, 생물학적 방법만을 이용하여 가축분뇨(특히 돈뇨)를 처리하는 프로세스로서 돈사에서 발생되는 상등수는 침전조를 거쳐 액비화 시설에서 액비로 생산하고, 다시 돈방으로 순환시키며, 돈사 피트 하부에 침전된 슬러리는 자동배출되어 집수조에 저류하고, 고액분리기(시브 시크린)에 의해 분리하여 분리된 고형물과 분(糞)은 유기질 퇴비로 만들고 뇨(尿)는 생물학적 처리를 거처 돈사 피트에 순환시켜 순환수의 미생물에 의해 악취발생 물질을 최소화하고, 탈질산화를 유도하여 돈사에서 배출되는 분뇨의 총질소 농도를 3500∼5000ppm에서 600ppm 이하로 유지시켜 최종 배출수의 방류수 수질기준 이하로 정화방류 할 수 있으며, 또한 액비 비수기시에 나노 분리막을 이용하여 정화방류 처리가 가능하고, 호기성처리한 가축분뇨를 돈사로 순환하여 더 이상 오염원이 아닌 자원으로 인식하게 하여 환경을 생각하는 기반을 마련하며, 악취 및 수질오염에 대한 효과적인 대안을 제시하여 깨끗한 농촌환경을 추구할 수 있도록 발명한 액비 순환 시스템에 관한 것이다.

현재 축산농가가 대형화, 단지화되어 많은 가축을 정형화된 축사 내부에서 밀집사육 함에 따라 축사환경이 아주 심각한 상황이며, 축 분뇨와 같은 오폐수의 처리도 문제가 되고 있는 상황에 처해 있다.

즉, 대형화된 축사 내지 축사단지에서 계속적인 가축의 분뇨 발생 및 다량의 사육두수에 따른 환경오염이 단지 전체에 걸쳐 이루어지고 있으며, 한곳에서 오랫동안 가축을 사육함에 따라 대기의 순환이 이루어지지 않고, 오염공기가 정체됨으로써 환경오염도가 심각하여 축사주변 공기에는 가스 및 악취, 각종 세균 등의 이물질이 가득한 상황이라, 축사주변 대기 공기를 정화하여 사용해야 할 시점에 있다.

이런 상황에서 단순히 축사 내부와 외부의 공기순환을 하는 것으로서는 개선에 한계가 있으며, 따라서 축사에 동력 환풍기, 동력 송풍기, 대형 선풍기, 에어컨 등을 수없이 설치하여 많은 동력비와 시설비의 부담을 감수하며 투자를 하여도 근본적인 해결이 되지 않고 있는 상황이다.

이에 따라 축사 내부에 가축이 각종유해 가스에 노출, 중독되어 치료방법이 없이 폐사하며 심지어 가축들이 집단 폐사하는 경우에 병균도 모르고 확실한 원인도 모른 채 신종 병이라며 농장을 폐쇄하고, 다른 농장으로 이주를 하는 농가도 발생하고 있는 실정이다.

더욱 심각한 것은 이와 같은 유해가스는 가축뿐만 아니라 이를 사육하는 사육자에게도 인체 극심한 영향을 미칠 수 있다는 것인데, 이러한 유해가스로는 황화수소, 암모니아, 이산화탄소, 메탄 등을 들 수 있고, 이들은 거의 대부분이 무색이며, 암모니아와 황화수소를 제외하고는 무취로서 사육자는 자신도 모르는 사이에 이러한 유해가 스에 노출되는 위험을 감수하여야 한다.

특히 이와 같은 오염은 겨울철과 여름철에 더욱 심각한 상황에 처하게 되는데, 겨울철에는 축사 내부를 보온을 하기 위해 각종 열기구 사용으로 인한 일산화탄소가스가 발생 증가하고 보온을 하기 위해 환기를 최소화하기 때문에 각종 유해가스 및 오염된 공기에 가축들이 노출되며, 여름철에는 기온이 상승하면서 습도까지 동반하여 축사내외부의 부패물의 부패를 가속시켜 각종 병균과 유해가스가 더욱 많이 발생하며 이로 인한 유해가스에 가축이 중독되어 폐사하기 쉬운 문제점이 있다.

또 축사에서 발생하는 각종 가스가 가연성이라서 밀집된 축사들 중에 제일 낮은 지대 대기 통풍이 원활하지 못하는 곳에 위치한 축사는 원인을 모르는 화재가 종종 발생하는데 그 이유는 저지대일수록 통풍이 원활하지 못하여 축사에서 발생하는 가연성 가스가 체류하면서 발생하므로 이러한 폭발위험을 방지하기 위해서도 축사 내의 공기를 효율적으로 정화, 배출하여야 하는 과제의 해결이 절실히 요구되는 실정이다.

또한 가축의 사육에 따라 발생하는 축 분뇨와 오폐수의 발생은 가축 사육 가구에게 이의 처리를 위한 많은 비용의 발생을 야기시키며, 이의 처리를 위한 많은 연구가 현재에도 진행중이다.

한편, 통상적으로 돈사 내부에서 악취 및 유해가스를 제거하는 방법으로는 환기시스템을 이용하여 돈사 내부의 공기를 강제적으로 순환시키거나 돈사 상부에 악취를 제거하는 물질을 살포함으로써 악취를 제거하고 있는 형편이며, 이는 많은 비용의 발생과 더불어 사용되어 지는 악취제거 물질로 인하여 다른 기타의 문제를 발생시키고 있는 현실이다.

따라서 본 출원인은 상기한 문제점 등을 해결하기 위한 방안으로 "액비를 이용한 악취 저감 돈사 세정 순환 시스템"을 개발하여 국내 특허등록공보 10-1248110호로 제시한 바 있다.

이는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 일정 폭과 깊이를 갖도록 콘크리트를 이용하여 수 줄로 길게 성형하되 바닥면에는 슬러리 볼(3)에 의해 개폐되는 수개의 슬러리 및 세정수 배출용 파이프(2)가 정해진 간격을 두고 설치된 피트(100)의 상부에 돼지가 배설하는 분과 뇨를 피트의 바닥 측으로 떨어지게 하는 수개의 철망형 바닥판(13)을 연이어 착탈 가능하게 설치하고, 바닥면에는 정해진 두수의 돼지를 가두어 둘 수 있도록 출입구를 구비한 울타리(14)를 설치한 구조를 갖는 돈사의 피트 내 세정 순환 시스템을 구성함에 있어서, 호기성 발효 시스템에 의해 제조되진 액비를 저장하는 액비 저장조(4)와; 상기 액비 저장조(4) 내에 저장된 액비를 피트(100)의 일측 벽에서 정해진 높이에 관통되게 설치되어 있는 액비공급관(10a)을 통해 공급시켜 주는 액비 송수 펌프(5)와; 상기 액비 공급관(10a) 상에 설치되어 액비 송수 펌프(5)에서 피트(100) 내로 송수되어 오는 액비의 공급량을 제어하는 액비 공급량 제어밸브(6)와; 상기 피트(100)의 타측 벽과 집수조(8) 사이에 설치되어 있는 세정수 배출 파이프(10b)에 설치되어 피트(100)의 내부를 세척하고 집수조(8) 측으로 배출되는 액비의 배출량을 제어하여 피트(100) 내의 수위가 일정 수위를 유지하도록 하는 액비 배출량 제어밸브(7)와; 상기 세정수 배출 파이프(10b)와 슬러리 및 세정수 배출용 파이프(2)들을 통해 배출되는 세정수 및 돈 분뇨 슬러리를 포집하여 집수조(8)와; 상기 집수조(8)에 집수된 세정수 및 돈 분뇨 슬러리를 분뇨 액과 고형분으로 고액분리한 다음 원심분리를 거쳐 분리한 분뇨 액을 호기성 미생물을 이용하여 액비로 생산하여 액비 저장조(4)로 보내주는 액비화조(9);로 구성되어 있다.

이때, 상기 피트(100) 내에는 정해진 간격을 두고 격벽(11)을 더 설치하여 피트(100) 자체를 수개의 단위 유니트형 피트(1₁-1n)로 형성하되, 각각의 격벽(11)에는 서로 반대 위치에 피트 세정용 액비 통과공(12)을 지그재그식으로 천공하여 액비가 각각의 단위 유니트형 피트(1₁-1n)를 대각선 방향으로 서로 반대되게 지그재그식으로 통과하며 세정하도록 구성되어 있다.

또, 상기 단위 유니트형 피트(1₁-1n)의 바닥은 가장자리에서 슬러리 및 세정수 배출용 파이프(2)가 설치되어 있는 중심부를 향해 더 깊어지도록 테이퍼지게 형성하고, 상기 슬러리 볼(3)에는 개폐용 끈(31)의 일 단부를 고정시키고, 상기 개폐용 끈(31)의 타 단부는 피트(100)의 철망형 바닥판(13)에 묶어두었다가 철망형 바닥판(13)을 제거하지 않고 외부에서 개폐용 끈(31)을 이용하여 슬러리 및 세정수 배출용 파이프(2)의 개구부를 막고 있는 슬러리 볼(3)을 분리하고 단위 유니트형 피트(1₁-1n)들의 바닥을 청소할 수 있도록 구성되어 있다.

그리고 상기 액비 송수 펌프(5)는 수중펌프를 포함하는데, 이때 상기 액비 송수 펌프(5)는 제어부(200)에 의해 정해진 시간마다 정해진 시간동안만 구동되게 제어하는 구성으로 되어 있다.

또한, 상기 액비 공급량 제어밸브(6)와 액비 배출량 제어밸브(7)는 제어부(200)에 의해 그의 개폐량이 자동 제어되는 전자밸브를 포함하고, 상기 액비 공급량 제어밸브(6)와 액비 배출량 제어밸브(7)는 타이머를 구비하고 액비 송수 펌프(5)와 함께 정해진 시간에 정해진 시간 동안 개폐되는 타이머 밸브를 포함할 뿐만 아니라, 상기 액비 공급량 제어밸브(6)와 액비 배출량 제어밸브(7)는 제어부(200)에 의해 그의 개폐량이 자동 제어되는 솔레노이드밸브를 포함하는 구성으로 되어 있다.

그러나 이와 같은 구성을 갖는 액비를 이용한 악취 저감 돈사 세정 순환 시스템은 돈사 피트에서 발생되는 돈 분뇨를 호기성 처리하여 세정수로 순환함에 있어 배관이 자주 막히며, 순환유량을 자동조절하는데 어려움이 있고, 운영상 관리 유지비가 많이 소요되며, 부유물질의 농도가 높아 집수조 및 액비화시설의 용량이 커지는 문제 즉, 돈사 피트에서 발생되는 돈 분뇨 전체를 호기성 처리하여 세정수로 순환하기 때문에 집수조 및 고액분리시설의 용량이 상당히 커지는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 10-1248110호(2013년 03월 21일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 액비 순환 시스템에 구비된 집수조와 액비화조 사이에 침전조를 더 설치하여 돈사 피트에서 발생되는 돈 분뇨의 상등수를 자동 이송하여 중심부의 내통에 흐르게 하고, 중력 침전시켜 상등수를 액비화조로 이송하며, 하부에는 중력 침전시켜 모은 고농도의 미세침전물을 수중펌프를 이용하여 고농도 액비로 활용하며, 또한 돈사 피트의 하부바닥에 침전된 고농도 침전물(슬러리)을 자동이송하여 집수조에 저장하고, 시브 스크린을 이용하여 사료 찌꺼기 등 이물질을 분리하여 돈 분뇨의 고형분(SS)을 낮추어 액비화시설의 부하를 감소시킬 수 있으며, 공기공급 송풍기의 용량을 감소시키고, 액비화시설의 전체 용량을 낮추어 설치비와 운영비를 감소시킬 수 있는 액비 순환 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 액비 저장조의 후단부에 나노 분리막을 더 설치하여 액비의 사용이 적은 비수기시에 나노 분리막을 이용하여 정화방류 처리가 가능하도록 함은 물론 액비로써의 활용도 가능하도록 하여 호기성처리한 가축분뇨를 돈사로 순환하여 더 이상 오염원이 아닌 자원으로 인식하게 하여 환경을 생각하는 기반을 마련하고, 악취 및 수질오염에 대한 효과적인 대안을 제시하여 깨끗한 농촌환경을 추구할 수 있는 액비 순환 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일정 폭과 깊이를 갖도록 콘크리트를 이용하여 수 줄로 길게 성형된 단위 유니트형 피트들의 바닥면에는 각각 슬러리 배출용 파이프들이 정해진 간격을 두고 설치된 피트와; 상기 피트의 상부에 연이어 착탈 가능하게 설치되어 돼지가 배설하는 분뇨를 피트의 바닥 측으로 떨어지게 하는 수개의 철망형 바닥판과; 바닥면에 정해진 두수의 돼지를 가두어 둘 수 있도록 설치된 출입구를 구비한 울타리와; 호기성 발효 시스템에 의해 제조되진 액비를 저장하는 액비 저장조와; 상기 액비 저장조 내에 저장된 액비를 피트의 일측 벽에서 정해진 높이에 관통되게 설치되어 있는 액비 공급관을 통해 공급시켜 주는 액비 송수 펌프와; 상기 액비 공급관상에 설치되어 액비 송수 펌프에서 피트 내로 송수되어 오는 액비의 공급량을 제어하는 액비 공급량 제어밸브와; 상기 피트의 타측 벽에 설치되어 있는 상등수 배출 파이프에 설치되어 피트에서 발생되는 상등수의 배출량을 제어하는 상등수 배출량 제어밸브와; 상기 슬러리 배출용 파이프들을 통해 배출되는 돈 분뇨 슬러리를 포집하는 집수조와; 상등수 및 돈 분뇨 슬러리를 분뇨 액과 고형분으로 고액분리한 다음 원심분리를 거쳐 분리한 분뇨 액을 호기성 미생물을 이용하여 액비로 생산하여 액비 저장조로 보내주는 액비화조와; 상기 펌프들의 구동 및 밸브들의 개폐를 제어하는 제어부;로 구성된 액비 순환 시스템에 있어서, 상기 슬러리 배출용 파이프들 상에 제어부의 출력신호에 대응하여 각각 개폐되며 각각의 단위 유니트형 피트에서 배출되어 집수조로 유입되는 슬러리의 배출량을 제어하는 슬러리 배출량 제어밸브를 각각 설치하고, 상기 집수조와 액비화조 사이에는 바닥면이 중앙을 향해 테이퍼진 형상을 갖고 상기 상등수 배출 파이프를 통해 유입되는 상등수 및 시브 스크린을 통해 필터링된 후 전달되는 집수조의 돈 분뇨에 포함되어 있는 고농도 침전물을 중력으로 침전시키고 상등수만 액비화조로 전달하는 침전조를 설치하며, 상기 집수조 내에는 각각의 단위 유니트형 피트에서 슬러리 배출용 파이프 및 슬러리 배출량 제어밸브를 통해 각각 유입되는 슬러리를 시브 스크린 측으로 이송시켜 주는 집수조 배출용 펌프를 설치하고, 상기 집수조 배출용 펌프와 침전조 사이에는 집수조 배출용 펌프를 통해 이송되어 오는 슬러리에 포함되어 있는 사료 찌꺼기를 포함한 각종 이물질을 필터링하여 고형물과 여액으로 분리한 후 침전조로 공급해 주는 시브 스크린을 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 침전조의 바닥에는 중력 침전을 통해 모여진 고농도의 미세 침전물을 펌핑하여 고농도 액비로 사용자에게 제공하거나 또는 퇴비사에 살포 또는 약품을 이용하여 밸트 프레스로 탈수처리한 후 사용할 수 있도록 하는 침전조 배출용 펌프를 더 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 액비 저장조의 후단부에는, 상기 액비 저장조 내에 저장된 액비속에 용존(녹아)되어 있는 부유물질을 제거하기 위해 5kg/㎠의 고압으로 나노 분리막 측으로 이송시켜 주는 액비 배출용 펌프와; 상기 액비 배출용 펌프를 통해 이송되어 오는 액비 내에 포함되어 있는 고형물(SS) 성분을 나노(10^-9m)의 필터를 통해 제거하여 정화방류 처리하는 나노 분리막;을 더 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 나노 분리막에는 여과된 고형성분을 제거하고 역세척하는 기능을 부가시켜 연속적인 운전이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 액비 송수 펌프와 집수조 배출용 펌프, 침전조 배출용 펌프 및 액비 배출용 펌프는 수중펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 액비 순환 시스템에 의하면, 액비 순환 시스템에 구비된 집수조와 액비화조 사이에 침전조를 더 설치하여 돈사 피트에서 발생되는 돈 분뇨의 상등수를 자동 이송하여 중심부의 내통에 흐르게 하고, 중력 침전시켜 상등수를 액비화조로 이송하며, 하부에는 중력 침전시켜 모은 고농도의 미세 침전물을 수중펌프를 이용하여 고농도 액비로 활용하며, 또한 돈사 피트의 하부바닥에 침전된 고농도 침전물(슬러리)을 자동이송하여 집수조에 저장하고, 시브 스크린을 이용하여 사료 찌꺼기 등 이물질을 분리하여 돈 분뇨의 고형분(SS)을 낮추어 액비화시설의 부하를 감소시킬 수 있으며, 공기공급 송풍기의 용량을 감소시키고, 액비화시설의 전체 용량을 낮추어 설치비와 운영비를 감소시킬 수 있다.

뿐만 아니라 본 발명에서는 액비 저장조의 후단부에 나노 분리막을 더 설치하여 액비의 사용이 적은 비수기시에 나노 분리막을 이용하여 정화방류 처리가 가능하도록 함으로써 액비로써의 활용도 가능하여 호기성 처리한 가축분뇨를 돈사로 순환하여 더 이상 오염원이 아닌 자원으로 인식하게 하여 환경을 생각하는 기반을 마련하고, 악취 및 수질오염에 대한 효과적인 대안을 제시하여 깨끗한 농촌환경을 추구할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래 액비를 이용한 악취 저감 돈사 세정 순환 시스템의 개략적인 정면도.
도 2는 종래 액비를 이용한 악취 저감 돈사 세정 순환 시스템의 개략적인 평면도.
도 3은 종래 액비를 이용한 악취 저감 돈사 세정 순환 시스템 중 단위 유니트형 피트의 사시도.
도 4는 본 발명이 적용된 액비 순환 시스템의 개략적인 정면도.
도 5는 본 발명이 적용된 액비 순환 시스템의 개략적인 평면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예 및 작동상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명이 적용된 액비 순환 시스템의 개략적인 정면도를 나타낸 것이도, 도 5는 본 발명이 적용된 액비 순환 시스템의 개략적인 평면도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명은,

일정 폭과 깊이를 갖도록 콘크리트를 이용하여 수 줄로 길게 성형된 단위 유니트형 피트(1₁-1n)들의 바닥면에는 각각 슬러리 배출용 파이프(2)들이 정해진 간격을 두고 설치된 피트(100)와; 상기 피트(100)의 상부에 연이어 착탈 가능하게 설치되어 돼지가 배설하는 분뇨를 피트의 바닥 측으로 떨어지게 하는 수개의 철망형 바닥판(13)과; 바닥면에 정해진 두수의 돼지를 가두어 둘 수 있도록 설치된 출입구를 구비한 울타리(14)와; 호기성 발효 시스템에 의해 제조되진 액비를 저장하는 액비 저장조(4)와; 상기 액비 저장조(4) 내에 저장된 액비를 피트(100)의 일측 벽에서 정해진 높이에 관통되게 설치되어 있는 액비 공급관(10a)을 통해 공급시켜 주는 액비 송수 펌프(5)와; 상기 액비 공급관(10a)상에 설치되어 액비 송수 펌프(5)에서 피트(100) 내로 송수되어 오는 액비의 공급량을 제어하는 액비 공급량 제어밸브(6)와; 상기 피트(100)의 타측 벽에 설치되어 있는 상등수 배출 파이프(10b)에 설치되어 피트(100)에서 발생되는 상등수의 배출량을 제어하는 상등수 배출량 제어밸브(7)와; 상기 슬러리 배출용 파이프(2)들을 통해 배출되는 돈 분뇨 슬러리를 포집하는 집수조(8)와; 상등수 및 돈 분뇨 슬러리를 분뇨 액과 고형분으로 고액분리한 다음 원심분리를 거쳐 분리한 분뇨 액을 호기성 미생물을 이용하여 액비로 생산하여 액비 저장조로 보내주는 액비화조(9)와; 상기 펌프들의 구동 및 밸브들의 개폐를 제어하는 제어부(200);로 구성된 액비 순환 시스템에 있어서,

상기 슬러리 배출용 파이프(2)들 상에 제어부(200)의 출력신호에 대응하여 각각 개폐되며 각각의 단위 유니트형 피트(1₁-1n)에서 배출되어 집수조(8)로 유입되는 슬러리의 배출량을 제어하는 슬러리 배출량 제어밸브(21)를 각각 설치하고,

상기 집수조(8)와 액비화조(9) 사이에는 바닥면이 중앙 저부을 향해 테이퍼진 형상을 갖고 상기 상등수 배출 파이프(10b)를 통해 유입되는 상등수 및 시브 스크린(400)을 통해 필터링된 후 전달되는 집수조(8)의 돈 분뇨에 포함되어 있는 고농도 침전물을 중력으로 침전시키고 상등수만 액비화조(9)로 전달하는 침전조(300)를 설치하며,

상기 집수조(8) 내에는 각각의 단위 유니트형 피트(1₁-1n)에서 슬러리 배출용 파이프(2) 및 슬러리 배출량 제어밸브(21)를 통해 각각 유입되는 슬러리를 시브 스크린(400) 측으로 이송시켜 주는 집수조 배출용 펌프(81)를 설치하고,

상기 집수조 배출용 펌프(81)와 침전조(300) 사이에는 집수조 배출용 펌프(81)를 통해 이송되어 오는 슬러리에 포함되어 있는 사료 찌꺼기 등을 포함한 각종 이물질을 필터링하여 고형물과 여액으로 분리한 후 침전조(300)로 공급해 주는 시브 스크린(400)을 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 침전조(300)의 바닥에는 중력 침전을 통해 모여진 고농도의 미세 침전물을 펌핑하여 고농도 액비로 사용자에게 제공하거나 또는 퇴비사에 살포 또는 약품을 이용하여 밸트 프레스로 탈수처리한 후 사용할 수 있도록 하는 침전조 배출용 펌프(301)를 더 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 액비 저장조(4)의 후단부에는,

상기 액비 저장조(4) 내에 저장된 액비 속에 용존(녹아)되어 있는 부유물질을 제거하기 위해 5kg/㎠의 고압으로 나노 분리막(600) 측으로 이송시켜 주는 액비 배출용 펌프(500)와;

상기 액비 배출용 펌프(500)를 통해 이송되어 오는 액비 내에 포함되어 있는 고형물(SS) 성분을 자체 내에 구비된 나노(10^-9m)의 필터를 통해 제거하여 정화방류 처리하는 나노 분리막(600);을 더 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 나노 분리막(600)에는 여과된 고형성분을 제거하고 역세척하는 기능을 부가시켜 연속적인 운전이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 액비 송수 펌프(5)와 집수조 배출용 펌프(81), 침전조 배출용 펌프(301) 및 액비 배출용 펌프(500)는 수중펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 액비 순환 시스템에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명이 적용된 액비 순환 시스템은 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 공지의 액비 순환 시스템에 구비된 집수조(8)와 액비화조(9) 사이에 침전조(300)를 더 설치하여 돈사 피트(100)에서 발생되는 돈 분뇨의 상등수를 자동 이송하여 중심부의 내통에 흐르게 하고, 중력 침전시켜 상등수를 액비화조(9)로 이송하며, 또한 돈사 피트(100)의 하부바닥에 침전된 고농도 침전물(슬러리)을 자동이송하여 집수조(8)에 저장하고, 시브 스크린(400)을 이용하여 사료 찌꺼기 등 이물질을 분리하여 돈 분뇨의 고형분(SS)을 낮추어 액비화시설의 부하를 감소시킬 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 공지된 액비 순환 시스템은 피트(100)와 철망형 바닥판(13), 울타리(14), 액비 저장조(4), 액비 송수 펌프(5), 액비 공급량 제어밸브(6), 상등수 배출량 제어밸브(7), 집수조(8), 액비화조(9) 및 제어부(200)를 구비한 형태를 갖는다.

상기 구성요소 중 피트(100)는 기본적으로 일정 폭과 깊이를 갖도록 콘크리트를 이용하여 수 줄로 길게 단위 유니트형 피트(1₁-1n)들을 연속 성형한 형태를 가짐은 물론 상기 단위 유니트형 피트(1₁-1n)들의 바닥면에는 각각 슬러리 배출용 파이프(2)들이 정해진 간격을 두고 설치된 형태를 갖는다.

또, 상기 피트(100)의 상부에는 돼지가 배설하는 분과 뇨를 피트의 바닥 측으로 떨어지게 하는 수개의 철망형 바닥판(13)이 연이어 착탈 가능하게 설치되고, 바닥면에는 정해진 두수의 돼지를 가두어 둘 수 있도록 출입구를 구비한 울타리(14)가 설치된 구조를 갖는다.

또한, 상기 액비 저장조(4)는 소정용적을 갖고 호기성 발효 시스템에 의해 제조되진 액비를 저장하는 기능을 수행하고, 상기 액비 송수 펌프(5)는 제어부(200)의 제어를 받아 작동하여 액비 저장조(4) 내에 저장되어 있는 액비를 피트(100)의 일측 벽에서 정해진 높이에 관통되게 설치되어 있는 액비 공급관(10a)을 통해 공급시켜 주는 기능을 수행하게 된다.

또, 상기 액비 공급량 제어밸브(6)는 액비 송수 펌프(5)와 연결되어 있는 상기 액비 공급관(10a) 상에 설치되어 액비 송수 펌프(5)에서 피트(100) 내로 송수되어 오는 액비의 공급량을 제어하게 되고, 상기 상등수 배출량 제어밸브(7)는 피트(100)의 타측 벽에 설치되어 있는 상등수 배출 파이프(10b)에 설치되어 피트(100)의 내부를 세척하고 배출되는 상등수를 후술하는 침전조(300) 측으로 배출되는 액비의 배출량(즉, 상등수의 배출량)을 제어하여 피트(100) 내의 수위가 일정 수위를 유지하도록 하는 기능을 수행하게 된다.

이때, 상기 액비 공급량 제어밸브(6)와 상등수 배출량 제어밸브(7)는 관리자가 직접 손으로 노브를 잡고 개폐시킬 수 있는 일반 밸브를 설치할 수도 있으나, 필요에 따라서는 제어부(200)에 의해 그의 개폐량이 자동 제어되는 전자밸브 또는 솔레노이드밸브를 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 타이머를 구비하고 액비 송수 펌프(5)와 함께 제어부(200)의 제어를 받아 정해진 시간에 정해진 시간 동안 개폐되는 타이머 밸브를 설치할 수도 있다.

또한, 상기 집수조(8)는 상기 슬러리 배출용 파이프(2)들을 통해 배출되는 돈 분뇨 슬러리를 포집하고, 상기 액비화조(9)는 상등수 및 돈 분뇨 슬러리를 분뇨 액과 고형분으로 고액분리한 다음 원심분리를 거쳐 분리한 분뇨 액을 호기성 미생물을 이용하여 액비로 생산하여 액비 저장조(4)로 보내주어 비트의 내부로 재투입하거나 후술하는 액비 배출용 펌프(500)와 나노 분리막(600)를 통해 필어링하여 정화처리 후 방류 처리할 수 있도록 한다.

이때, 상기 액비화조(9)는 단순히 호기성 액비화를 목적으로 하면 폭기조만으로 가능하나, 액비를 초지에 살포시 질소시비량을 염두에 두기 때문에 액비 중 질소농도를 줄여주는 탈질조를 포함하며, 상기 폭기조는 송풍기를 통해 유입되는 공기를 폭기하여 온도가 37~65℃로 유지되도록 열을 발생함에 따라 온도, 산소, 수분 3대 요소를 갖춰 호기성 미생물을 활성화시킨다.

이와 같이 활성화된 호기성 미생물이 포함된 액비는 축분에 존재할 수 있는 병원성 세균을 제거하며, 병원성 세균의 발효로 인하여 암모니아 냄새 발생을 방지하게 된다.

뿐만 아니라, 상기 액비화조(9)를 통해 생산된 액비는 액비화조에서의 분뇨 액이 미생물에 의해 분해되도록 호기성 미생물이 활성화되어 혼합된 상태를 가지게 되는데, 이때 미생물 활성액인 상기 액비는 인간과 환경에 유익한 미생물(Effective Microorganisms)의 수십 종을 조합, 배양한 것으로, 항산화력, 소생력, 정화력이 탁월한 유용 미생물 군을 말한다.

또, 상기 제어부(200)는 전술한 각종 펌프들의 구동 및 밸브들의 개폐를 사용자의 요구 또는 정해진 프로그램에 맞춰 제어하는 기능을 수행한다.

한편, 본 발명에서는 상기와 같이 공지된 액비 순환 시스템 중 상기 슬러리 배출용 파이프(2)들 상에는 제어부(200)의 출력신호에 대응하여 각각 별도로 개폐되며 슬러리 배출량 제어밸브(21)를 각각 설치하여, 각각의 단위 유니트형 피트(1₁-1n)에서 배출되어 집수조(8)로 유입되는 슬러리의 배출량을 전기적인 신호로 자동 제어할 수 있도록 하였다.

또한, 본 발명에서는 상기 집수조(8)와 액비화조(9) 사이에 중력 침전되는 슬러리를 잘 모을 수 있도록 바닥면이 중앙 저부을 향해 테이퍼진 형상을 갖는 침전조(300)를 더 설치하되, 상기 침전조(300)에는 상기 상등수 배출량 제어밸브(7)를 구비하고 피트(100)의 타측 벽에 일단부가 연결된 상등수 배출 파이프(10b)의 타단부를 연결시켜 줌은 물론 후술하는 시브 스크린(400)의 배출관을 연결하여 주었다.

이와 같은 상기 집수조(8)에서는 상기 상등수 배출 파이프(10b)를 통해 유입되는 상등수는 물론 시브 스크린(400)을 통해 필터링된 후 전달되는 집수조(8)의 돈 분뇨에 포함되어 있는 고농도 침전물을 중력으로 침전시키고 고농도의 미세 침전물의 상부에 존재하는 상등수만 액비화조(9)로 전달해 주는 기능을 수행한다.

또, 본 발명에서는 상기 집수조(8) 내에 수중펌프로 된 집수조 배출용 펌프(81)를 설치하여 각각의 단위 유니트형 피트(1₁-1n)에서 슬러리 배출용 파이프(2) 및 슬러리 배출량 제어밸브(21)를 통해 각각 유입되는 슬러리를 후술하는 시브 스크린(400) 측으로 이송시켜 줄 수 있도록 하였다.

또한, 본 발명에서는 상기 집수조 배출용 펌프(81)와 침전조(300) 사이에 시브 스크린(400)을 설치하여 줌으로써 상기 집수조 배출용 펌프(81)를 통해 집수조(8)로부터 이송되어 오는 슬러리에 포함되어 있는 사료 찌꺼기 등을 포함한 각종 이물질을 필터링하여 고형물과 여액으로 분리한 후 여액만 고농도 침전물을 중력으로 침전시키고 상등수만 액비화조(9)로 전달시켜 주는 침전조(300)로 공급해 줄 수 있다.

이와 같이 시브 스크린(400)을 이용하여 사료 찌꺼기 등 이물질을 분리하여 돈 분뇨의 고형분(SS)을 낮게 되면 액비화시설의 부하를 크게 감소시킬 수 있고, 또 공기공급 송풍기의 용량을 감소시킬 수 있으므로 액비화시설의 전체 용량을 낮추어 설치비와 운영비를 감소시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에서는 상기 침전조(300)의 바닥에 수중펌프인 침전조 배출용 펌프(301)를 더 설치하여, 상기 침전조(300)에서 중력에 의해 침전을 통해 모여진 고농도의 미세 침전물을 상기 침전조 배출용 펌프(301)를 통해 펌핑하여 고농도 액비로써 사용자에게 직접 제공하거나 또는 퇴비사 등에 보내어 살포 또는 약품을 이용하여 밸트 프레스로 탈수처리한 후 사용할 수 있도록 함으로써 고농도 액비에 대한 활용도를 높일 수 있다.

또, 본 발명에서는 상기 액비 저장조(4)의 후단부에 액비 배출용 펌프(500)와 나노 분리막(600)를 더 설치하여 액비의 사용이 적은 비수기시에 상기 액비 배출용 펌프(500)를 작동시켜 나노 분리막(600)을 이용하여 액비 저장조(4)에 수용되어 있는 액비를 정화처리 한 후 방류할 수 있도록 함으로써 액비로써의 활용도 가능하여 호기성 처리한 가축분뇨를 돈사로 순환하여 더 이상 오염원이 아닌 자원으로 인식하게 하여 환경을 생각하는 기반을 마련할 있음은 물론 악취 및 수질오염에 대해 효과적인 대안을 제시할 수 있어 깨끗한 농촌환경을 추구할 수 있다.

이때, 상기 액비 배출용 펌프(500)는 일반 펌프를 외부에 설치할 수도 있고 수중펌프로써 액비 저장조(4) 내에 설치할 수도 있는 것으로, 이와 같은 액비 배출용 펌프(500)는 사용자의 조작에 대응하는 제어부(200)의 출력신호에 따라 작동되어 상기 액비 저장조(4) 내에 저장된 액비 속에 용존(녹아)되어 있는 부유물질을 제거하기 위해 5kg/㎠의 고압으로 나노 분리막(600) 측으로 이송시켜 주는 기능을 수행한다.

또한, 상기 나노 분리막(600)은 시중에서 널리 사용되고 있는 것이라서 상세한 구조 도면을 생략하였으나 가압펌프와 나노 분리막 본체, 회전 감속모터, 하우징 및 멤브레인 등으로 구성된 것이다.

이와 같은 나노 분리막(600)은, 상기 액비 배출용 펌프(500)를 통해 이송되어 오는 액비 내에 포함되어 있는 고형물(SS) 성분을 자체 내에 구비된 나노(10^-9m) 필터를 통해 제거하여 정화처리 즉, 탈질산화를 유도하여 돈사에서 배출되는 분뇨의 총질소 농도를 3500∼5000ppm에서 600ppm 이하로 유지시켜 최종 배출수의 방류수 수질기준 이하로 정화하여 일반 하수도에 방류시켜 주는 기능을 수행한다.

이때, 상기 나노 분리막(600)에는 여과된 고형성분을 제거하는 역세척 기능을 구비시켜 줄 경우 연속적인 운전이 가능하게 된다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

100 : 피트 1₁-1n : 단위 유니트형 피트
10a : 액비 공급관 10b : 상등수 배출 파이프
11 : 격벽 12 : 피트 세정용 액비 통과공
13 : 철망형 바닥판 14 : 울타리
2 : 슬러리 배출용 파이프 21 : 슬러리 배출량 제어밸브
4 : 액비 저장조
5 : 액비 송수 펌프
6 : 액비 공급량 제어밸브
7 : 상등수 배출량 제어밸브
8 : 집수조 81 : 집수조 배출용 펌프
9 : 액비화조
200 : 제어부
300 : 침전조 301 : 침전조 배출용 펌프
400 : 시브 스크린
500 : 액비 배출용 펌프
600 : 나노 분리막

Claims

단위 유니트형 피트들의 바닥면에는 각각 슬러리 배출용 파이프들이 설치된 피트와; 호기성 발효 시스템에 의해 제조되진 액비를 저장하는 액비 저장조와; 상기 액비 저장조 내에 저장된 액비를 액비 공급관을 통해 공급시켜 주는 액비 송수 펌프와; 상기 액비 공급관상에 설치되어 피트 내로 송수되어 오는 액비의 공급량을 제어하는 액비 공급량 제어밸브와; 상등수 배출 파이프에 설치되어 피트에서 발생되는 상등수의 배출량을 제어하는 상등수 배출량 제어밸브와; 상기 슬러리 배출용 파이프들을 통해 배출되는 돈 분뇨 슬러리를 포집하는 집수조와; 상등수 및 돈 분뇨 슬러리를 액비로 생산하여 액비 저장조로 보내주는 액비화조와; 상기 펌프들의 구동 및 밸브들의 개폐를 제어하는 제어부;로 구성된 액비 순환 시스템에 있어서,
상기 슬러리 배출용 파이프들 상에 제어부의 출력신호에 대응하여 각각 개폐되며 각각의 단위 유니트형 피트에서 배출되어 집수조로 유입되는 슬러리의 배출량을 제어하는 슬러리 배출량 제어밸브를 각각 설치하고, 상기 집수조와 액비화조 사이에는 바닥면이 중앙을 향해 테이퍼진 형상을 갖고 상기 상등수 배출 파이프를 통해 유입되는 상등수 및 시브 스크린을 통해 필터링된 후 전달되는 집수조의 돈 분뇨에 포함되어 있는 고농도 침전물을 중력으로 침전시키고 상등수만 액비화조로 전달하는 침전조를 설치하며, 상기 집수조 내에는 각각의 단위 유니트형 피트에서 슬러리 배출용 파이프 및 슬러리 배출량 제어밸브를 통해 각각 유입되는 슬러리를 시브 스크린 측으로 이송시켜 주는 집수조 배출용 펌프를 설치하고, 상기 집수조 배출용 펌프와 침전조 사이에는 집수조 배출용 펌프를 통해 이송되어 오는 슬러리에 포함되어 있는 사료 찌꺼기를 포함한 각종 이물질을 필터링하여 고형물과 여액으로 분리한 후 침전조로 공급해 주는 시브 스크린을 설치한 것을 특징으로 하는 액비 순환 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 침전조의 바닥에는 중력 침전을 통해 모여진 고농도의 미세 침전물을 펌핑하여 고농도 액비로 사용자에게 제공하거나 또는 퇴비사에 살포 또는 약품을 이용하여 밸트 프레스로 탈수처리한 후 사용할 수 있도록 하는 침전조 배출용 펌프를 더 설치한 것을 특징으로 하는 액비 순환 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 액비 저장조의 후단부에는,
상기 액비 저장조 내에 저장된 액비속에 용존(녹아)되어 있는 부유물질을 제거하기 위해 5kg/㎠의 고압으로 나노 분리막 측으로 이송시켜 주는 액비 배출용 펌프와;
상기 액비 배출용 펌프를 통해 이송되어 오는 액비 내에 포함되어 있는 고형물(SS) 성분을 나노(10^-9m)의 필터를 통해 제거하여 정화방류 처리하는 나노 분리막;을 더 설치한 것을 특징으로 하는 액비 순환 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 나노 분리막에는 여과된 고형성분을 제거하고 역세척하는 기능을 부가시켜 연속적인 운전이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 액비 순환 시스템.