KR100266089B1 - 유기성 폐기물 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기성 폐기물 처리 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 폐기물에 호기성 미생물과, 폐기물의 중량을 기준으로 하여 1중량배 이상의 물을 첨가하는 단계; 상기 혼합물에 공기를 공급하여 교반시키는 단계; 및 상기 혼합물에 과산화수소수를 공급하는 단계를 포함하고 있다. 본 발명에 따르면, 악취 발생이 거의 없으며 호기성 미생물의 활성을 증가시켜 유기성 폐기물의 처리 효율이 매우 향상된다. 또한, 종래의 유기성 폐기물 처리 방법에 비하여 공기 공급량을 줄일 수 있으므로 거품의 발생을 억제할 수 있다. 따라서 거품제거장치를 설치할 필요가 없으므로 경제적이다.

Description

유기성 폐기물 처리 방법

본 발명은 유기성 폐기물을 생물학적으로 처리하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는, 유기성 폐기물에 물을 다량으로 첨가한 다음, 공기를 공급하면서 일정시간동안 교반하여 폐기물을 소멸시키는 방법에 관한 것이다.

인구가 증가하고 산업이 발달됨에 따라, 음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 축산 폐기물, 인 분뇨, 가축 분뇨 등과 같은 각종 유기성 폐기물의 발생량은 점차 증가 추세에 있다. 유기성 폐기물중 특히 음식물 쓰레기는 전체 폐기물 발생량의 31% 정도를 차지할 정도로 그 양이 방대하다. 따라서, 이러한 음식물 쓰레기를 효율적으로 처리하는 방법에 대하여 많은 연구가 활발히 이루어지고 있다.

음식물 쓰레기를 처리하는 방법으로는 매립하는 방법이 가장 보편적으로 사용되었다. 그러나 이 방법에 따르면, 부패한 침출수가 발생되어 악취 발생이 심하고 지하수와 주변의 하천을 오염시킬 뿐만 아니라, 침출수를 처리하는 데 막대한 비용이 소요된다.

음식물 쓰레기를 처리하는 다른 방법으로서, 고속건조기 및 발효기를 이용하는 방법을 들 수 있다. 이 방법은 매립하는 방법에 비하여 처리비용이 절감되는 장점을 가지고 있다. 그러나, 쓰레기 처리속도가 느리고 톱밥, 왕겨 등과 같은 수분조정제가 지속적으로 요구되며, 악취 발생이 심하다는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 수분조정제를 사용하지 않으면서 악취 발생을 줄일 수 있는 음식물 쓰레기 처리 방법으로서, 액상 처리 방법이 제안되었다(국내 출원 제97-66553호). 상기 액상 처리 방법은 음식물 쓰레기 등의 유기성 폐기물에 물을 다량 첨가하고 공기를 공급하면서 일정시간동안 교반하여 물과 이산화탄소로 완전분해시킴으로써 폐기물을 소멸시키는 방법이다. 이 방법에 따르면, 폐기물 처리시 다량의 산소가 요구되는데, 이러한 산소를 공급하기 위한 방법으로는 공기 공급 방식을 사용하고 있다. 그런데, 이러한 공기 공급 방식으로만으로는 산소가 충분하게 공급되지 못한다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 많은 양의 산소를 효율적으로 공급할 수 있는 유기성 폐기물의 처리 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리 과정을 도식화하여 나타낸 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, (a) 폐기물에 호기성 미생물과, 폐기물의 중량을 기준으로 하여 1중량배 이상의 물을 첨가하는 단계;

(b) 상기 혼합물에 공기를 공급하여 교반시키는 단계; 및

(c) 상기 혼합물에 과산화수소수를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리 방법을 제공한다.

본 발명은 유기성 폐기물에 산소를 공급하기 위하여 공기와 과산화수소를 함께 사용한 데 그 특징이 있다. 과산화수소는 미생물에 의하여 생산된 효소 카탈라아제(catalase)에 의하여 물과 산소로 분해된다(반응식 1).

[반응식 1]

2H₂O₂→ 2H₂O + O₂

상기 반응식 1로부터, 과산화수소 10g을 분해시키면 산소 4.7g을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 과산화수소를 폐기물 처리 반응조에 공급하면 폐기물에 산소를 효율적으로 공급할 수 있게 된다. 이러한 산소는 미생물의 활동에 이용되어 결국 유기성 폐기물의 소멸 성능이 향상되는 것이다.

도 1은 원통형 반응조를 이용하여 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 처리 과정을 나타낸 것이다. 이를 참조하여 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리 방법을 살펴보기로 한다.

먼저 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 폐기물을 필요에 따라 분쇄한다. 상기 유기성 폐기물로는 음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 축산 폐기물, 인 분뇨, 가축 분뇨 등이 있으며, 유기성 폐기물이 동물뼈나 채소를 함유된 음식물 쓰레기인 경우에는 이러한 음식물 쓰레기를 잘게 파쇄하여 부피당 표면적을 증가시켜 처리하는 것이 보다 바람직하다. 그리고 유기성 폐기물이 슬러지, 인 분뇨, 가축 분뇨 등과 같이 고형분의 크기가 작은 경우에는 이러한 파쇄 공정을 생략할 수도 있다.

상기 유기성 폐기물에, 폐기물의 중량을 기준으로 하여 1중량배 이상의 물과 호기성 미생물을 첨가한다. 여기에서 상기 미생물은 특별히 제한되지는 않으나, 바실루스(bacillus) 속(屬)의 박테리아를 사용한다. 그 함량은 공정 조건에 따라 자유롭게 조절가능하다.

상기 폐기물과 물의 혼합물에, 혼합물 총부피 1ℓ당 0.1ℓ/분 이상의 속도로, 보다 바람직하기로는 0.5∼0.7ℓ/분 이상의 속도로 공기를 공급하여 교반시킨다. 본 발명에서의 처리조내에서의 교반속도는 100rpm 이상으로 유지하는 것이 바람직하다. 이와 같이 공기의 공급속도와 교반속도를 제어하면 처리조내에서 악취 발생이 거의 없으며 호기성 미생물의 활성을 증가시켜 유기성 폐기물의 처리 효율이 향상된다.

그 후, 상기 혼합물에 과산화수소수를 공급한다. 여기에서 과산화수소수의 농도는 3 내지 30중량%인 것이 바람직하다. 그리고 과산화수소수는 상기 혼합물내에서의 용존 산소농도가 0인 된 시점에 공급하는 것이 가장 바람직한데, 이 때 미생물의 활동이 가장 원활하기 때문이다.

과산화수소수의 공급속도는 사용하는 과산화수소수의 농도에 따라 변화가능한데, 바람직하게는 유기성 폐기물과 물의 혼합물의 총부피 1ℓ당 2 내지 21㏄/hr이다. 여기에서 유기성 폐기물에 공급하는 과산화수소수를 유기성 폐기물의 소멸에 필요한 양보다 과량으로 공급하면 산화력이 큰 과산화수소에 의하여 미생물이 사멸될 수 있으므로 적당량 공급하는 것이 매우 중요하다. 유기성 폐기물중 음식물 쓰레기에는 미생물에 의하여 분해되기 어려운 셀룰로오즈, 리그닌 등과 난분해성 물질이 함유되어 있다. 본 발명에서는 산소 공급원으로서 과산화수소수를 사용함으로써 이러한 난분해성 물질을 일부 분해하여 미생물에 의하여 소멸화될 수 있는 형태로 변화시키므로 액상 소멸후 잔존하는 난분해성 물질을 감소시킬 수 있다.

본 발명에서는 산소 공급원으로서 공기와 과산화수소수를 함께 사용하므로 종래방식에 비하여 공기 공급량을 현저하게 줄일 수 있다. 따라서 쓰레기 처리과정에서 거품의 발생을 억제할 수 있다. 따라서 별도의 거품제거장치를 설치할 필요가 없으므로 경제적이다. 그리고 과산화수소는 병원성균의 멸균 효과가 있기 때문에 위생적인 측면에서 유리하다.

그런데, 과산화수소수만을 이용하여 산소를 공급하는 경우에는 음식물 쓰레기가 분해되면서 발생하는 이산화탄소가 폐기물 처리 반응조에 과량 녹아 있게 됨으로써 미생물의 활성을 저하될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 공기를 공급함으로써 이산화탄소를 탈기시킨다.

상술한 방법에서, 유기성 폐기물의 소멸 속도를 증가시키고자 하는 경우에는 퇴비, 미생물 제제 또는 인, 질소 또는 칼륨 등을 함유하고 있는 물질을 더 부가한다.

본 발명의 방법에서는 상술한 바와 같이 유기성 폐기물에 유기성 폐기물의 중량을 기준으로 1중량배 이상의 물을 부가하여 처리한다. 유기성 폐기물에 물을 부가하여 일정기간 경과되면 유기성 폐기물의 내부에 물분자가 침투되어 유기성 폐기물은 부풀어 오른다. 부풀려진 폐기물은 지속적인 교반하에 의하여 분쇄되면서 부피당 표면적이 증가되며, 이들의 일부분은 물에 용해된다. 이와 같이 물에 용해된 유기성 폐기물은 미생물과의 접촉이 가속되어 궁극적으로 이산화탄소로 전환되어 대기중에 배출됨으로써 소멸된다. 또한, 소멸반응중에 생성되는 악취를 유발하는 휘발성 가스는 첨가된 물에 의하여 용해되어 악취 발생이 거의 없으며, 특히 상온에서 운전하므로 가스의 용해도가 고온에서 운전하는 경우에 비하여 크게 유지된다. 이와 같이 처리된 유기성 폐기물은 빈번하게 배출할 필요 없이 대략 6개월에 한 번씩 배출하는 편리한 방법이다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이고 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.

실시예

음식물 쓰레기 900g(건조 중량 94g)과 호기성 미생물 20g을 원통형 반응조(도 1 참조)에 투입하고 전체 부피가 1ℓ가 되도록 물을 공급하였다. 그 후, 공기의 공급 속도를 0.5ℓ/분으로 고정하고 120rpm의 속도로 교반하였다. 여기에서 상기 미생물은, 각종 완숙퇴비와 미생물 제제를 혼합한 다음, 음식물 쓰레기를 투입하고 물을 첨가한 다음, 공기와 과산화수소수를 공급하면서 장기간 배양하여 얻은 것이다.

1일이 경과하여, 반응조내의 용존 산소 농도가 0이 되면, 14% 과산화수소수를 4.4㏄/hr의 유량으로 공급하였다. 8일 경과후, 음식물 쓰레기의 건조중량, 악취 여부 및 거품 발생 정도를 조사하였다.

비교예

공기의 공급 속도를 1ℓ/분으로 고정하고 과산화수소수를 공급하지 않은 것을 제외하고는, 실시예와 동일한 방법에 따라 실시하였다.

상기 실시예 및 비교예에 따라 처리된 음식물 쓰레기의 건조중량, 악취 여부 및 거품 발생 정도를 하기 표 1에 나타내었다.

	투입된 음식물쓰레기건조중량(g)	공기 공급속도(ℓ/분)	과산화수소수 공급속도(㏄/hr)	잔존 쓰레기의건조중량(g)	악취 여부	거품발생정도
실시예	94	0.5	4.4	23.3	×	거의 발생하지 않음
비교예	94	1	0	45.4	×	많은 양의 거품이 발생됨

상기 표 1로부터, 과산화수소수를 이용하는 경우(실시예)에 따르면, 그렇지 않은 경우(비교예)에 비하여 음식물 쓰레기 소멸화 성능이 약 1.95배 향상되고 악취가 거의 발생되지 않는다는 것을 알 수 있었다. 또한, 과산화수소수를 사용하기 때문에 공기 공급량을 반으로 줄일 수 있게 되어 거품이 거의 발생되지 않았다. 반면, 비교예의 경우 거품이 많이 발생되었다.

본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리 방법은 다음과 같은 효과를 갖고 있다.

첫째, 악취 발생이 거의 없으며 호기성 미생물의 활성을 증가시켜 유기성 폐기물의 처리 효율이 매우 향상된다.

둘째, 종래의 유기성 폐기물 처리 방법에 비하여 공기 공급량을 줄일 수 있으므로 거품의 발생을 억제할 수 있다. 따라서 거품제거장치를 설치할 필요가 없으므로 경제적이다.

셋째, 과산화수소수를 사용함으로써 병원성균 멸균 효과가 있기 때문에 위생적이다.

넷째, 수분조정제가 불필요할 뿐만 아니라, 상온에서 수행하므로 가열할 필요가 없어서 폐기물 처리 비용이 절감된다.

Claims (8)

1. (a) 폐기물에 호기성 미생물과, 폐기물의 중량을 기준으로 하여 1중량배 이상의 물을 첨가하는 단계;

   (b) 상기 혼합물에 공기를 공급하여 교반시키는 단계; 및

   (c) 상기 혼합물에 과산화수소수를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 과산화수소수의 농도가 3 내지 30중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계에서, 과산화수소수의 공급속도가 (b) 단계로부터 얻은 혼합물 총부피 1ℓ당 2 내지 21㏄/hr인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계로부터 얻은 혼합물내의 용존산소가 0이 된 시점에서 과산화수소수를 부가하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서, 공기의 공급속도가 혼합물의 총부피 1ℓ당 0.1ℓ/분 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서, 폐기물에 미생물 제제, 퇴비 또는 질소, 인 또는 칼륨 함유 물질을 더 부가하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서, 유기성 폐기물에 물을 가하기 전에 유기성 폐기물을 파쇄하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서, 교반속도가 100rpm 이상인 것을 특징으로 하는 방법.