KR101005194B1 - 하수 및 축산 찌꺼기의 부숙토 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 하수 및 축산 찌꺼기의 부숙토 제조방법은 하수 및 축산 찌꺼기를 건조하여 발효장치로 투입하고, 또한, 하수 및 축산 찌꺼기를 생물학적 처리장치에서 처리하여 발생된 슬러지 미생물을 위의 발효장치로 투입한 후, 이 발효장치내로 볏짚 및 굴껍질을 투입하여 발효장치내로 온풍을 공급하면서 골고루 섞어주어 발효를 시키고, 다시 후숙발효기에서 수분함량을 더 낮혀 발효시킨다. 이때, 슬러지미생물, 볏짚 및 굴껍질은 합산중량이 하수 및 축산 찌꺼기의 중량대비 30~40%가 되도록 투입시키며, 굴껍질:볏짚:슬러지미생물은 중량대비 70:25:5의 비율로 투입됨이 적당하다.

Description

하수 및 축산 찌꺼기의 부숙토 제조방법{Sewage and Stockbreeding sludge compost manufacturing method}

본 발명은 하수 및 축산 찌꺼기를 토양개량제의 역할을 할 수 있도록 부숙토로 제조하는 방법에 관한 것이다.

하수 및 축산찌꺼기는 토양과 수질오염의 주원인으로 지목돼 왔으며, 또한 주로 해양투기로 인한 바다오염이 발생되고 있어 사회적으로 큰 문제가 되어 왔다.

따라서, 이와 같은 자연보호와 자원재활용 측면에서도 하수 및 축산찌꺼기를 부숙토로 제조하여 토양오염을 방지하고 자연환경을 지키려는 노력이 계속되고 있다.

이러한 하수 및 축산 찌꺼기를 부숙토로 발효하는 방법은 도 1에서 보는 바와 같이 하수 및 축산 찌꺼기를 호퍼에 저장하고, 이 호퍼내의 찌꺼기를 이송컨베이어를 통해 찌꺼기 공급펌프로 이송한 후, 다시 이송컨베이어를 통해 전기 건조기에서 건조한 후, 다시 이송컨베이러를 통해 발효장치로 투입시켜 발효한 다음, 후속 발효기에 옮겨 다시 발효하고, 마지막으로 부숙토로 완성되는 것이다.

이러한 공정에서 발효장치는 도 2에서 보는 바와 같이 하우징내(1)에 교반기(5)를 설치하고 모터(3), 감속기(4), 체인(2) 등을 이용하여 교반기(5)를 회전시켜 전기히팅장치(6)나 열매체유를 이용하여 찌꺼기투입구(12)로 투입된 찌꺼기를 고온에서 송풍기(A)에 의해서 에어가 공급되도록 하는 발효장치이다.

상기와 같은 도 2의 구조로 이루어진 종래의 하수 및 축산 찌꺼기 발효장치에서 생산된 부숙토는 수분이 다량으로 포함하고 있어 점성이 높아 질퍽 질퍽한 상태로 배출구(25)에서 배출되고, 또한 발효시 발생되는 악취는 가스배출관(7)을 통해서 배출되어 악취가스 처리 문제로 민원발생이 야기되어 왔다.

이런 문제점을 해결코자 분산재 투입구(26)를 통해서 톱밥이나 분산재를 일정량 만큼 투입하였을 때 발효시 수분조절이나 유기물 보완은 해결되었으나 부숙토에 포름알데히이드나 페인트 등이 포함되어 저질의 톱밥이나 분산재 사용으로 인한 오염된 부숙토 사용으로 인한 2차 환경사고가 발생되고 있는 실정이다.

또한, 생석회를 이용한 퇴비 및 토양개량제 제조방법이 최근 일부 지방자치단체에서 채택되어 시험 가동 중에 있으나 하수 및 축산찌꺼기에 함유된 생석회와 순간적인 반응하여 산화열로 수분을 증발하여 발효 중에 증기와 악취가스 및 분진이 다량으로 발생되어 이를 처리하는 많은 어려움이 있으며, 또한 하수 및 축산 찌꺼기 수분함량이 일정치 않아 발효시간이 달라 운전이 중단되거나 유지관리상 어려움이 발생되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 적정 미생물의 농도를 유지하는 오·폐수의 생물학적 처리장치를 이용하여 하수 및 축산 찌꺼기의 유기물을 빠르게 분해하여 발효를 촉진시킬 수 있고, 볏짚을 이용하여 수분조절을 하며, 굴껍질을 이용하여 토양을 알칼리화하는 토양개량제의 역할을 할 수 있도록 하는 발효방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은,

하수 및 축산 찌꺼기를 발효시켜 부숙토를 제조하는 방법에 있어서,

하수 및 축산 찌꺼기를 수분함량 65%이내가 되도록 건기건조시킨 후, 발효장치로 투입하는 단계;

하수 및 축산 찌꺼기를 생물학적 처리장치에서 처리하여 발생된 슬러지 미생물을 발효장치로 투입시키는 단계;

발효장치내로 5~20mm의 크기로 절단된 볏짚을 투입하는 단계;

발효장치내로 200~325메쉬로 분쇄한 굴껍질 분말을 투입하는 단계;

발효장치내에 온풍을 송출하면서 교반기를 이용해 골고루 섞어주어 수분함량 45~50%가 되도록 발효시키는 단계;

발효단계를 거친후에 다시 후숙발효기에서 수분함수율 40%이하가 되도록 발효시키는 단계;를 포함하며,

슬러지미생물, 볏짚 및 굴껍질은 합산중량이 하수 및 축산 찌꺼기의 중량대비 30~40%가 되도록 투입시키며, 굴껍질:볏짚:슬러지미생물은 중량대비 70:25:5의 비율로 투입됨을 특징으로 하는 하수 및 축산 찌꺼기의 부숙토 제조방법을 제공한다.

전술한 바와 같은 본 발명은 슬러지 미생물을 투입함으로써, 하우징내의 유기물을 분해하여 빠른 시간내에 발효를 촉진토록 할 수 있고, 발효시 발생되는 악취가스를 저감할 수 있게 된다.

또한, 절단된 볏짚을 공급함으로써, 하우징내의 찌꺼기의 수분함량을 조절하여 발효시간을 단축할 수 있게 된다.

또한, 분말형태의 굴껍질을 공급하여 토양속의 중금속을 흡수하고, 산성화된 토양을 알칼리화하는 토양개량제 역할을 하여 유익한 부숙토를 제조하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 하수 및 축산 찌꺼기의 부숙토 제조장치 계략도이고,
도 2는 하수 및 축산 찌꺼기의 부숙토 제조공정도이고,
도 3은 본 발명에 따른 하수 및 축산 찌꺼기의 발효장치도이고,
도 4는 교반날개를 측면에서 바라본 도면이며, 그리고
도 5는 블레이드의 조립도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하수 및 축산 찌꺼기의 부숙토 제조방법을 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 부숙토 제조용 발효장치를 나타낸 도면이다.

도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 부숙토 제조용 발효장치(100)는 일정크기의 하우징(110)을 구비하고, 이 하우징(110)의 상부에 하수 및 축산 찌꺼기가 유입되는 투입구(111)가 형성된다.

그리고 하우징(110)의 상부에는 오,폐수 생물학적 처리장치(120)가 더 연결된다. 오폐수 생물학적 처리장치(120)는 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 특허 제445316호에서 개시한 장치로서, 하수 및 축산 처리과정에서 발생되는 슬러지 미생물이 이 생물학적 처리장치(120)의 출구인 공급구(121)를 통해서 하우징(110)내로 공급되어 하우징내의 찌꺼기의 유기물을 빠르게 분해하여 발효를 촉진시키게 된다.

또한, 하우징(110)의 상부에는 볏짚저장탱크(130)가 더 연결되어 이 볏짚저장탱크(130)의 볏짚공급구(131)로 5~20mm의 길이를 갖는 볏짚을 공급함으로써, 섬유질이 풍부한 볏짚에 의해 찌꺼기의 수분함량의 수분조절제 역할을 하고, 또한 찌꺼기의 유기물 부족을 보완하게 된다.

그리고 하우징(110)의 상부에는 굴껍질저장탱크(140)가 더 연결되어 이 굴껍질저장탱크(140)의 굴껍질투입구(141)로 200~325메쉬 크기의 굴껍질 분말이 공급되어 토양속의 중금속을 흡수하고, 산성화된 토양을 알칼리화 하는 토양개량제 역할을 하도록 구성된다.

한편, 슬러지 미생물, 굴껍질, 볏짚과, 하수 및 축산찌꺼기가 유입되는 하우징(110)내에는 위 물질들을 배합하기 위한 교반기(150)가 설치된다.

교반기(150)는 하우징(110)의 양측을 횡단하면서 회전되는 교반축(151)상에 블레이드(152)가 결합된 것으로, 블레이드(152)의 특별한 형상과 교반축(151)의 정, 역회전에 의해 내부의 배합물들이 최적의 발효상태로 섞이게 된다.

즉, 교반기(150)는 하우징(110)내에 서로 평행한 두 개의 교반축(151)상에 다수의 블레이드(152)를 장착하되, 각 축(151)상에는 인접한 한쌍의 블레이드(152)가 스페이서(153)에 의해 한쌍으로 구성되도록 다수의 쌍으로 결합 구성된다.

도 4는 도 3에 도시된 교반기를 측면에서 바라본 도면이고, 도 5는 교반기의 회전에 따른 작용을 보인 도면이다.

교반기(150)를 좀더 상세하게 살펴보면, 도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이 인접한 한쌍의 블레이드(152)는 상부 및 하부가 각각 쟁기의 삽날 형상을 갖는 것으로, 상부측 한쌍의 날부 및 하부측 한쌍의 날부는 축의 길이방향으로도 반대방향이고, 축의 폭 방향으로도 반대방향으로 형성된다. 이러한 블레이드(152)가 축(151)의 길이방향으로 반복해서 장착된다.

따라서 하나의 축에서는 도 5의 화살표 방향에서 보는 바와 같이 축이 우회전(실선)하게 되면, 우회전쪽으로 날이 형성된 블레이드(152)에 의해 배합물들이 오른쪽(실선)방향으로 이동하게 되고, 축(151)이 좌회전(점선)하게 되면, 좌회전쪽으로 날이 형성된 블레이드(152)에 의해 배합물들이 왼쪽(점선)방향으로 이동하게 된다.

또한, 두 개의 축은 서로 반대방향으로 회전하도록 모터(159)와 체인(156)결합되어 있어 배합물들을 활발히 교반시켜준게 된다.

또한, 교반기(150)를 구동시키기 위해 하우징(110)의 외부에는 교반축(151)의 어느 일단에 형성된 연동풀리(155)와, 이 연동풀리(155)에 체인(156)으로 연결된 구동풀리(157)와 구동풀리(157)를 회전시켜주는 감속기(158) 및 구동모터(159)로 구성된다.

여기에서 하우징(110) 내부의 상층부에는 다수의 공기배출구멍을 가진 공기송출관(160)을 설치하고, 외부에 설치된 송풍기(A)에어가 공기송출관(160)에 연결된 전기히터(161)를 통해서 하우징(110)내의 온도가 뜨꺼워 지도록 구성하고, 또한, 내부 온도를 측정하는 열전대(162)를 설치하여 이들이 자동제어 장치(165)에 의해서 제어토록 구성한다.

한편, 하우징(110)의 하부 배출구(170)에는 이송컨베이어(175)가 연결되어 후속 발효장치(도시되지 않음)로 배출 찌꺼기를 이송시켜준다.

또한, 발효과정에서 발생되는 악취가스를 배출시키기 위해 하우징(110)의 상부에는 탈취기(B)가 구비되고, 이 탈취기(B)는 하우징(110)의 상부면상에 형성되는 가스전동조절밸브(181)와 가스배출관(183)을 통해 탈취팬(182)에 의해서 탈취기(B)를 통과하여 필터링된 다음 대기 방출된다.

위와 같은 구성으로 이루어진 하수 및 가축 분뇨찌꺼기의 발효장치를 이용한 부숙토 제조방법에 대해서 설명하면 아래와 같다.

전술한 공정중에서 투입구(111)전의 하수 및 축산찌꺼기의 수분 함량은 대략 75~85%이다. 이러한 하수 및 축산찌꺼기를 도 1에서 보는 바와 같이 전기건조기를 거치게 되면 찌꺼기의 수분함량은 65%이하로 되어 이와 같은 상태의 찌꺼기를 본 발명의 발효장치에 투입하게 된다.

이때, 하수 및 축산 처리과정에서 발생된 슬러지 미생물을 적정 미생물 농도를 유지시키는 생물학적 처리장치(120)를 이용하여 미생물 공급구(121)로 투입하고, 5~20mm크기로 절단된 볏짚을 볏짚 공급구(131)를 통해서 볏짚 저장탱크(130)로부터 공급하고, 200~325mesh로 분말 형태인 굴껍질 투입구(141)를 통해서 굴껍질 저장탱크(140)로부터 공급하여, 슬러지 미생물, 볏짚 및 굴껍질의 중량이 투입된 하수 및 축산찌꺼기의 중량대비 30~40%가 되도록 투입토록 한다.

이때, 하우징(110) 내부의 상층부에 설치된 공기송출관(160)을 통해서 송풍기(A)에어가 공기 송출관(160)에 연결된 전기히터(161)로부터 공급되어 하우징(110) 내부 온도가 75~85℃온도까지 온도를 유지토록 한다. 이때, 구동모터(159)를 가동하여 교반기(150)를 회전 시키면 슬러지 미생물, 볏짚 및 굴껍집 분말이 쟁기 삽날모양의 블레이드(152)가 찌꺼기를 서로 반대방향으로 혼합하여 발효가 시작된다.

또한, 하우징(110) 내부 온도가 일정온도에 도달하고 내부 압력이 일정하게 유지되도록 압력조절밸브(23)를 설치하고, 찌꺼가 발효시 발생되는 증기 및 악취가스 등은 가스배출관(183)에 연결된 가스전동조절밸브(181)를 통해서 악취방지 시설인 탈취팬(182)을 거쳐 탈취기(B)에서 오염물질을 완전 제거 후 대기중에 배출된다.

여기서, 굴껍질 중량, 볏짚의 중량, 슬러지 미생물 중량은 70:25:5의 비율로 한다.

또한, 하수 및 축산찌꺼기가 본 발명의 발효장치에 투입하여 발효과정을 거친 찌꺼기의 수분 함량은 45~50%로 배출구(170)에 방출된다.

그리고 다시 한번의 후숙 발효기에서 발효와 후숙 공정을 거치면서 함수율이 40%이하의 토양개량에 유익한 부숙토가 완성된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 부숙토 제조용 발효장치
110 : 하우징 111 : 투입구
120 : 생물학적 처리장치 121 : 공급구
130 : 볏짚저장탱크 140 : 굴껍질저장탱크
141 : 굴껍질투입구 150 : 교반기
151 : 교반축 152 : 블레이드
153 : 스페이서 160 : 공기송출관
161 : 전기히터 162 : 열전대
165 : 자동제어장치 170 : 배출구
175 : 이송컨베이어 181 : 가스전동조절밸브
182 : 탈취팬 183 : 가스배출관
B : 탈취기

Claims (1)

1. 하수 및 축산 찌꺼기를 발효시켜 부숙토를 제조하는 방법에 있어서,
   상기 하수 및 축산 찌꺼기를 수분함량 65%이내가 되도록 건기건조시킨 후, 발효장치로 투입하는 단계;
   상기 하수 및 축산 찌꺼기를 생물학적 처리장치에서 처리하여 발생된 슬러지 미생물을 상기 발효장치로 투입시키는 단계;
   상기 발효장치내로 5~20mm의 크기로 절단된 볏짚을 투입하는 단계;
   상기 발효장치내로 200~325메쉬로 분쇄한 굴껍질 분말을 투입하는 단계;
   상기 발효장치내에 온풍을 송출하면서 교반기를 이용해 골고루 섞어주어 수분함량 45~50%가 되도록 발효시키는 단계;
   상기 발효단계를 거친후에 다시 후숙발효기에서 수분함수율 40%이하가 되도록 발효시키는 단계;를 포함하며,
   상기 슬러지미생물, 볏짚 및 굴껍질은 합산중량이 상기 하수 및 축산 찌꺼기의 중량대비 30~40%가 되도록 투입시키며, 굴껍질:볏짚:슬러지미생물은 중량대비 70:25:5의 비율로 투입됨을 특징으로 하는 하수 및 축산 찌꺼기의 부숙토 제조방법.

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