KR100220209B1

KR100220209B1 - 수분조절제 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100220209B1
Application number: KR1019970026152A
Authority: KR
Inventors: 김재인
Original assignee: 김재인
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 1999-09-01
Also published as: KR19980063340A

Abstract

본 발명은 조미료 생산공장에서 발생하는 강산성의 아미노산 원액과 강알카리성 Fly Ash를 혼합하여 과립기와 입상제조기에 투입하고 고속압출기로 밀어내거나 찍어내어 과립, 입상으로 제조한 다음, 이를 건조로에서 함수율 5%이하로 건조한 수분조절제 RGO(Recycle Growth Organic)및 그 제조방법과 상기 RGO와 가축분뇨를 이용한 비료에 관한 것으로 본 발명의 수분조절제는 톱밥을 대체재로 사용되고 이를 가축분뇨의 처리에 사용하여 가축분뇨를 효과적으로 재활용하고 이를 이용한 비료를 제공하는 효과가 있다.

[색인어]

비료, 수분조절제인 RGO, 아미노산 원약, FlY Ash

Description

수분조절제 및 그 제조방법

본 발명은 톱밥대체 수분조절제(bulking agent)인 RGO(Recycle Growth Organic) 및 그 제조방법과 상기 RGO와 가축분뇨를 이용한 비료에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 조미료 생산공장에서 발생하는 강산성의 아미노산 원액과 강알카리성 Fly Ash를 혼합하여 안정한 중성의 수분조절제인 RGO 및 그 제조방법과 축사에서 나오는 가축분뇨를 이용한 비료에 관한 것이다.

일반적으로 조미료(MSG,IMP, GMP)생산공정에서 부산물로 발생하는 아미노산 원액은 년간 수십만 톤에 이르고 있다. pH 3∼4의 강산성의 아미노산 원액의 재활용 기술부족과, 양분의 불균형, 액비사용 농작물의 한계성, 비료제조시의 톱밥등 부자재 조달의 어려움으로 현재 개발된 비료제조 기술로 생산된 비료의 품질에 문제가 발생하였고 토양과 농작물에 부작용이 발생되는 문제점이 지적되고 있다. 또한, 조미료공장에서는 배출되는 아미노산원액 처리의 어려운 문제를 해결하기 위하여 해양투기로 버리고 있고 그 처리비용도 수십억원에 이른다.

한편, 석탄을 사용하는 화력발전소, 제지 빛 펄프공장의 슬러지 소각로에서 발생하는 Fly Ash는 1996년도에 312만 톤에 달하는 정도이며, 제지펄프공장, 화력발전소의 증설과 석탄사용량의 증가에 따라 2005년도에는 570만 톤에 달할 것으로 추정되고 있다.

국내에서 발생되고 있는 Fly Ash의 재활용 실적을 살펴보면,1995년도에 약18% 정도만이 시멘트 원료, 레미콘 혼화제 등 건축토목 분야에 재활용되고 있고, 나머지는 회처리장에 매립하고 있다.(한국전력공사 석탄회 활용 국제 워크숍 96 한국전력공사 환경관리처 오성원처장, 석탄회처리 현황과 대책 참조) 그러나, 석탄 사용 화력발전소, 제지, 펄프공장에서의 Fly Ash 매립지 확보의 곤란으로 인한 재활용 기술개발과 확대는 현안문제로 대두되고 있다. 그러나, Fly Ash에는 아래의 표 1에서 나타난 바와 같이, 규산질, 석회, 철분 등 작물에 유효한 성분을 가지고 있으며, 함수율 0%의 다공체이므로 수분과 영양분의 흡착능력과 연기 치환용량이 높고, 수분조절제로서 아주 적합한 물성을 가지고 있다.

국민소득 수준의 향상에 따라 식생활양상이 동물성 단백질의 수요가 증가되고, 가축의 사육규모가 기업화되면서 가축의 사육두수가 증가함에 따른 분뇨의 발생량 또한 증가하여 1996년도에는 년간 분뇨생산량이 약 4400 만톤에 이르는 것으로 보고되고 있다. 이러한 가축분뇨를 그대로 방류하거나 생분상태로 버릴 때 수질오염, 호수의 부영양화, 지하수 오염, 악취 및 해충의 번식은 농촌생활환경을 악화시킬 뿐 아니라, 축산폐수로 오염된 농업용수의 사용은 농산물의 수확량을 감소시킬 수 가 있어 가축분뇨의 방출의 제한 등, 법적인 규제를 강화하여 축산농가의 시급한 현안으로 대두되고 있다.

그리고, 자원화시설을 사용하여 상기 가축분뇨를 재활용해서 비료로 사용되고 있으며, 이러한 자원화시설에는 축사바닥에 10∼60cm 깊이로 톱밥을 채우고 분뇨를 흡착 발효건조시키는 방법과, 축사밖에 분뇨를 수거하여 톱밥과 발효 퇴비화 방법, 톱밥여과시설 등 여러 가지 방법이 있다.

축산 농가들이나 축분을 수거하여 퇴비를 제조하는 비료공장에 톱밥의 수요가 폭발적으로 증가함에 따라 연간 톱밥의 수요는 수십만 톤에 달하며, 제재소에서 부산물로 생산되는 톱밥만으로는 그 수요를 충당할 수 가 없어 톱밥의 가격이 폭등하고, 구입하기가 용이하지 않아 자원화시설의 보급에 문제가 되고 있다. 즉, 톱밥 발효돈사, 톱밥 깔집우사, 마사 등 깔집축사시설의 운영 및 비료공장 운영과 원가의 상승하여 어려움이 많고 실패의 원인이 되고 있어, 가축분뇨의 자원화가 어려운 현실이다. 이에 따라 톱밥대체 수분조절제의 개발과 농가보급형 가축분뇨처리 시스템의 연구개발 보급사업은 축산기술연구단체나 축산업계의 시급하고, 중요한 당면 과제로 대두되고 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 톱밥을 대체할 수 있는 중성의 수분조절제인 RGO와 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 상기 RGO를 이용하여 가축분뇨를 재활용할 수 있는 비료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적은 조미료 생산공장에서 발생하는 강산성의 아미노산 원액과 강알카리성 Fly Ash를 혼합하여 안정한 중성의 수분조절제인 RGO를 제조하여 톱밥을 대체하고 이를 이용하여 가축분뇨를 재활용하여 비료를 제조함으로써 달성된다.

이하, 본 발명의 구체적인 구성 및 작용을 제조공정에 의하여 상세히 설명한다.

제 1 공정 :운반공정

발전소나 제지, 펄프공정에서 함수율 0% 상태로 배출하는 Fly ash를 탱크로리로 수거운반하여 Ash silo (탱크)에 보관한다. 조미료 생산공장에서 배출하는 아미노산 원액 또는 당밀, 엿물을 수거하여 탱크로리로 운반하여 원액탱크에 보관한다.

제 2 공정 :혼합공정

Ash silo에 보관되어 있는 Ash와 원액탱크에 보관되어 있는 원액을 Fly ash 80∼90중량%와 아미노산원액 10∼20중량%를 자동화 시스템으로 계근, 혼합조에 운반하여고속교반기로 완전 혼합한다. 배합비율은 아미노산원액의 농도에 따라 점도의 차이가 있으므로 조정하며, 점도가 부족하여 덩어리가 쉽게 무너짐(부서짐)을 방지하기 위하여 농축액을 사용하거나, 당밀액, 과당액, 엿물등 식물성 바인더를 다른 화학접착제를 혼합하여 접착제로 사용한다.

제 3 공정 : 입상, 과립상 제조공정

혼합공정을 거친 후에 콘베이어로 이송하여 과립기 (몰드직경 3∼10mm), 입상제조기(몰드직경 10∼30mm)에 투입하여 고속압축기로 밀어내거나 찍어내어 온도에 따라 과립상, 입상으로 제조한다.

제 4 공정 : 건조공정

함수율 10∼20%로 제조한 입상, 과립상 덩어리를 200∼250℃의 고온의 터널식 건조로에 10∼15 분간 통과하여 함수율 5%이하로 건조하여, 입상, 과립상으로 강도의 유지와 수분과 양분의 흡착능력을 높여 본 발명의 수분조절제 RGO를 만든다.

제 5 공정 : 포장운반공정

제품의 포장은 운반보관중에 흡습을 방지하기 위하여 20kg PE포대에 포장하거나, 수요공급량이 많은 수요자에게는 생산 물류비를 절감하기 위하여 1톤 백에 벌크상태로 운반공급한다. 보관 빛 운반도중에 물에 젖지 않도록 주의한다.

제 6 공정 :비료제조 공정

발효돈사, 우사 및 깔집축사에서 가측분뇨를 처리한 후에 수거한 RGO 잔폐물에는 유기물과 비료성분, 양분을 공극 내에 흡착하여 포화된 상태로 수거, 적치 중에 후발효되어 수도용 비료로 사용이 가능하다.

수거한 잔폐물의 부가가치를 높이고, 후숙처리과정 중에 부족한 비료성분을 보충하기 위하여 잔폐물 70∼90중량%에 아미노산원액의 재활용량을 높이고 수집, 운반에번거로움을 생략하기 위하여 Fly ash 분말이나 과립상 RGO 70∼80 중량%에 아미노산원액 10∼30 중량%를 혼합후 발효안정화시켜 비료를 제조한다.

Fly ash와 아미노산원액의 재활용량을 높이고 수집, 운반에 번거로움을 생략하기 위하여 Fly ash 분말이나 과립상 RGO 70∼80중량%에 직접 아미노산원액 20∼30중량%를 흡착 안정화하여 곧바로 비료를 제조하여 포장한다.

본 발명에서 사용되는 Fly ash는 규산질 다공체로서 공극율이 높고, 함수율이 0%로서 수분과 양분의 흡착력이 높으나, 알카리성(pH 11∼12)의 미세한 분말이므로 깔집축사 또는 수분조절제로 사용하기 위하여는 분진에 의한 가축의 호흡기 질병의 우려와 운반, 보관상 2차 공해로 인한 문제점이 있으므로 접착제를 사용하여 fly ash를 입상, 과립상으로 결합시킨다. 그리고, 본 발명에서 사용되는 아미노산 원액의 성분은 표 1과 같다.

[표 1]

그리고, 본 발명에서 사용되는 조미료 공장의 폐액인 강산성의 아미노산원액은 Fly ash와 혼합 사용하여 알카리성인 상기 Fly ash를 pH 6∼7의 중성으로 안정화한다. 그리고, 본 발명에서 사용되는 Fly ash의 성분은 표 2과 같다.

[표 2]

Fly ash는 상기 표 2와 같이 가용성 규산질, 석회, 고토, 가리, 철분 등 작물에 유용한 성분으로 이루어진 함수율 0%의 다공체로서 수분과 영양분의 흡착능력과 염기치환 용량이 높고, 영양분의 흡착능력과 염기 치환용량이 높고, 영양분을 3∼5개월이상 함유하다가 서서히 배출하므로, 완효성 비료 및 수분조절재의 성분으로 아주 적합한 물성을 가지고 있다.

위와 같이 제조한 비료의 유기물함량은 다음의 표 3과 같다.

[표 3]

이와같은 유기물을 함유하는 본 발명의 수분조절제 RGO는 악취와 유기물, 질소등 영양분과 수분을 다량 흡착, 보관성이 높은 미세다공질로 염기치환용량이 100∼140mg/100g으로 높고, 질소 등 비료성분과 유기물, 규산질, 고토, 석회, 철분등 각종 유효성분을 다량함유하고, 서서히 공급해 주므로 과비현상과 비료의 유실을 방지하는 완효성 종합 토양개량제로 경운시에 1회의 기비로 100∼150일 이상 비교효과를 나타내며, 무농약 저화학비료 농법으로 고품질 양질미를 증산하여 주식량(쌀)자급을 위한 농업기반 조성에 기여하며, 농촌노동력 부족에 대비한 시비, 농약살포 노동력 절감을 위한 쌀 생산비의 절감과 생력화로 국제 경쟁력을 키울 수 있는 수도용 생력적 노동력 절감형 비료가 된다.

우리나라 논토양에는 규산질의 적정함량 130∼180ppm에 평균함량 70∼80ppm으로 크게 미달되어 전체 논의 97.2%가 규산이 부족하여 규산질비료를 주어야 하며, 벼생육에 필요한 규산질은 질소질의 8배 이상을 필요로 하는 논토양의 보약과 같다.(농협중앙회 흙살리기운동 비료사업방향 p18∼20 참조, 일본 후쿠이 농시 76 참조) 규산함량이 12%이상인 본 발명 비료를 논에 사용했을 때에 흡수된 규산질은 세포에 들어가 규화세포를 형성하며, 벼 도열병 등의 병해나 해충의 충해에 대한 저항성을 높여 농약사용량이 줄어지며 또 세포를 강화하여 튼튼해진 벼는 내도복성을높이고, 경엽의 수광상태를 좋게 하여 벼가 잘익어 등숙 보합을 높이는 효과가 있어, 쌀 5%의 증수와 고품질 양질미 생산에 기여하는 좋은 결과를 얻었다.

그리고, 본 발명의 수분조절제를 사용하면 축사의 분뇨를 처리할 수 있으며, 그 방법은 다음과 같다.

축사바닥에 10∼60cm의 발효상을 설치하고, 톱밥 20∼30 중량%를 상부에, 본 발명의 수분조절제 70∼80중량%를 하부에 발효상제를 채운다. 발효상위에 가축을 사육하면 배설한 분뇨가 상제에 흡착하여 호기성 발효균제에 의하여 발효분해되어 악취와 수분이 증발되고, 축사내에서 퇴비화하는 방법으로 가축분뇨의 무방류화로 수질오염을 근원적으로 방지하며, 시설비와 유지관리 처리비가 절감되어 효율적이고 간편하게 가축분뇨가 처리되게 된다.

이로인해 화력발전소, 제지공장, 조미료 제조공장에서 폐기되는 부산물로 값이 저렴하게 제조한 RGO를 발효돈사, 깔집축사에 사용할 때에 5∼30일간, 발효돈사는 6개월 이상 가축분뇨를 흡착하고, 부방류하여 근원적으로 처리하며 분뇨를 매일 수거하는 인력과 비용이 절감되며, 파리,모기 등해충이 구제되는 효율적이고 생력적인 가축분뇨처리 시스템이다.

실시예 1

본 발명 비료의 수도작 경작 시험과 그 결과

실시예 2

본 발명의 수분조절제를 사용한 축사의 분뇨처리방법

(1) 발효돈사

본 발명의 수분조절제 40cm 이상을 사용한 발효상을 설치한후, 사육평당 6두 성돈 3두를 입식시킨 다음 상기 발효상위에 가축을 사육하면 배설한 분뇨가 상제에 흡착하여 6∼12개월 동안 발효건조하였고 악취와 수분이 증발되고, 그 결과 본 발명의수도용 비료가 제조되었다. 그 후에 본 발명의 수분조절제를 사용한 발효상재를 교체한다.

(2) 깔집축사 (우사, 마사)

본 발명의 수분조절제 10cm 이상을 사용한 발효상을 설치한 후, 사육평당 2두 성우마 1두를 입식시킨 다음 상기 발효상위에 가축을 사육하면 배설한 분뇨가 상제에 흡착하여 5∼30일간 발효건조하여 축사내에 흡착시킨 결과 본 발명의 수도용 비료가 제조되었다. 그 후에 본 발명의 수분조절제를 사용한 발효상의 재료를 교체한다.

발명의 상세한 설명에서 알수 있는 바와 같이, 본 발명의 수분조절제는 톱밥의 대체재로 사용되어 톱밥의 수요부족을 해결하는 효과가 있으며 아미노산원액과 Fly ash 및 가축분뇨를 재활용하고 이를 이용하여 비료를 제공하는 효과가 있으므로 본 발명은 환경보존 및 비료산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

(정정) 조미료 생산공정에서 발생하는 아미노산원액 10∼20 중량%과 화력발전소, 제지펄프공장 고로에서 배출하는 함수율 0%의 Fly ash 80∼90 중량%를 교반하여 혼합한후, 입자크기 3∼1Omm의 과립기와 몰드직경 10∼30mm의 입상제조기에 투입하고고속압출기로 밀어내거나 찍어내어 과립, 입상으로 제조한 다음, 함수율 10∼20%의상기 과립상, 입상 덩어리를 200∼250t의 건조로에서 10∼15 분간 통과시켜 함수율5%이하로 건조시키는 공정으로 이루어지는 수분조절제 제조방법.
(정정) 제 1항 기재의 과립상 수분조절제 또는 pH 10∼12의 분말형 Fly ash 60∼90 중량%에 pH 3∼4의 아미노산원액 10∼40중량%를 흡착교반하여 pH 6∼7로 안정화 하여 분뇨를 재활용 하여 규산질, 석회, 고토, 철분, 유기물, 질소, 가리비료가 함유된 것을 특징으로 하는 토양개량제용 비료.
(정정) 축사바닥에 10∼60cm의 발효상을 설치하고, 제 1항 기재의 과립상, 입상의 수분조절제 70∼80중량%를 상기 발효상 하부에 톱밥 20∼30 중량%를 상기 발효상 상부에 채우고, 가축을 사육하면 배설한 분뇨가 발효상재에 흡착하여 호기성 미생물에 의하여 발효와 분해건조로 악취와 분뇨를 근원적으로 처리하고 퇴비화하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨처리 방법.