KR100299069B1

KR100299069B1 - 하수 슬러지와 음식물 쓰레기를 이용한 유기성 퇴비 제조 방법및 장치

Info

Publication number: KR100299069B1
Application number: KR1019990016342A
Authority: KR
Inventors: 김병채
Original assignee: 김동수; 대경그린 주식회사
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2001-09-13
Also published as: KR19990064759A

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기 및 하수 슬러지와 팽화재인 목편을 호퍼에 투입하여 콘베어로 혼합드럼에 이송시켜 믹싱한 다음 1차 발효장에서 약 7∼10일간 자연발효시킨 후 3단 선별드럼으로 퇴비, 목편, 협잡물로 각각 선별하여 협잡물은 폐기하고, 목편은 다시 호퍼에 투입하여 재사용하며, 퇴비는 2차 발효장에서 약 7∼10일간 발효시켜 퇴비선별기로 입자의 크기가 상, 중, 하로 구분되도록 분리하여 각각의 저장창고에서 약 14일간 숙성시키면 완전한 유기질 비료를 얻을 수 있도록 된 것이다. 이상과 같이 이루어지는 유기질 퇴비화 공정 중 혼합드럼에서 발생되는 침출수는 1, 2차 발효장으로 환수되어 습도 조절 물로 사용되고 1, 2차 발효장에서 발효시 발생되는 악취는 공기 배출 파이프를 통하여 자갈과 목피, 미숙성 퇴비로 이루어진 필터를 통과하면서 정화시키게 된다. 이렇게 된 본 발명은 생활 폐기물로 발생되는 하수 슬러지와 음식 쓰레기는 유기질 퇴비로 제조하고, 가구, 합판 등의 목재 폐기물은 파쇄시켜 퇴비 제조시 수분 조절재인 팽화재로 재활용함으로써, 매립으로 인한 토양오염, 침출수에 의한 수질오염, 소각으로 인한 대기오염 등의 환경을 오염시키지 않고 폐기물을 처리할 수 있도록 발명된 것이다.

Description

하수 슬러지와 음식물 쓰레기를 이용한 유기성 퇴비 제조 방법 및 장치{THE METHORD AND SYSTEM OF COMPOSTING ORGANIC FERTILITER WITH SEWAGE SLUDGE AND FOOD WASTE}

본 발명은 가정, 음식점 등에서 발생되는 하수 슬러지, 음식물 쓰레기를 가구, 합판 등을 파쇄한 목편과 혼합하여 발효장에서 일정 기간 발효시킨 다음 목편과 유기성 퇴비로 발효된 음식물 쓰레기를 분리시켜 목편은 재사용하고, 퇴비는 농작물의 비료 또는 복토재로 사용할 수 있도록 발명된 음식물 쓰레기를 이용한 유기성 퇴비 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

현재 하수 슬러지와 가정 및 음식점에서 발생되는 유기성 폐기물은 하루에 1,400톤 이상 발생되고 있으며 이는 대부분 매립에 의존하고 있는 실정이며, 앞으로도 중소도시와 농촌지역의 하수 처리장이 증설 및 확충하게 된다면 하수 슬러지는 기하급수적으로 증가할 것이다. 이렇게 발생된 대부분의 하수 슬러지와 음식물 쓰레기는 매립 이외에는 별다른 대안이 없는 실정이며, 정부에서는 폐기물 관리법 개정으로 2001년부터 직매립을 금지하고 있어 제3의 폐기 방법이나 재활용하는 수단을 긴급히 모색해야 할 시점에 와 있으나, 하수 슬러지는 수분 함량이 70%∼80%로서 이 수분을 증발시켜야 하기 때문에 건조하기 위해서는 별도의 수분 증발 장치가 필요하며 수분을 건조한 후에도 이를 재활용 또는 소각하기 위한 비용과 노력이 많이 소요되기 때문에 경제적이지 못하였다. 따라서 발생되는 하수 슬러지와 음식물 쓰레기를 이용하여 유기질 퇴비화 연구가 활발히 진행되고 있으나 기존에는 수분을 조절하기 위해 유기성 폐기물에 톱밥 30%를 섞어 일정한 탱크에서 수분이60-65%가 될 때까지 예비 숙성한 후 발효기에서 적당량의 산소를 공급하면서 60-65℃의 온도에서 호기성균을 배양시켜 유기성 폐기물과 톱밥이 발효되도록 하여 유기성 되비를 생산하였으나, 이 경우 호기성균을 첨가하여 유기성 폐기물과 톱밥을 발효킨다 하더라도 음식물 쓰레기와 톱밥은 미생물에 의하여 분해되는 시점이 다르기 때문에 톱밥을 수분 조절재로 이용하여 생산한 퇴비는 상단한 문제점이 발생하였다. 즉, 톱밥이 혼합된 퇴비를 농작물 경작지에 비료로 뿌리게 되면 음식물 쓰레기로 된 퇴비는 약간의 기간이 지나면 분해되어 흙속으로 흡수되나 톱밥은 퇴비로 사용할 수 있도록 완전 발효된 상태가 아니므로 흙의 표면에 잔류하여 공기 접촉에 의하여 건조되므로 분해되지 않고 톱밥 상태로 남아 폐기물로 변하여 작물의 생육을 방해하는 요인으로 작용하는 폐단이 발생되어 농민들이 톱밥이 혼합된 유기질 비료를 기피하는 현상이 발생되고 있는 실정이다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로서, 음식물 쓰레기 및 하수 슬러지와 팽화재인 목편을 공급호퍼에 투입하여 콘베어로 혼합드럼에 이송시켜 믹싱한 다음 1차 발효장에서 약 7∼10일간 자연 발효시킨 후 3단 선별드럼으로 퇴비, 목편, 협잡물로 각각 선별하여 협잡물은 폐기하고, 목편은 다시 호퍼에 투입하여 재활용하며, 퇴비는 2차 발효장에서 약 7∼10일간 발효시켜 퇴비 선별기로 입자의 크기가 상, 중, 하로 구분되도록 분리하여 각각의 저장창고에서 약 14일간 숙성시키면 완전한 유기질비료를 얻을 수 있도록 된 것이다. 이상과 같이 이루어지는 유기질 퇴비화 공정 중 혼합드럼에서 발생되는 침출수는 1, 2차 발효장으로 환수되어 습도 조절 물로 사용되고 1, 2차 발효장에서 발효시 발생되는 악취는 공기 배출 파이프를 통하여 자갈과 목피, 부숙퇴비로 이루어진 공기 필터를 통과하면서 정화시킬 수 있도록한 것이다. 이렇게 된 본 발명은 생활 폐기물로 발생되는 하수 슬러지와 음식 쓰레기는 유기질 퇴비로 제조하고, 가구, 합판 등의 목재 폐기물은 파쇄시켜 퇴비 제조시 수분 조절재인 팽화재로 재활용함으로써, 매립으로 인한 토양오염, 침출수에 의한 수질오염, 소각으로 인한 대기오염 등의 환경 오염을 시키지 않고 폐기물을 처리할 수 있도록 발명된 것이다.

도1은 본 발명의 퇴비 제조 공정 블럭도.

도2는 본 발명의 퇴비 제조 공정 시스템 구성도.

도3은 본 발명의 혼합드럼 설치 구성도.

도4는 본 발명의 혼합드럼 일부 절개 구성 단면도.

도5는 혼합드럼 내의 일측 파쇄콘 구성 단면도.

도6은 본 발명의 퇴비 제조시 발생되는 냄새 제거 필터 구성도.

도7은 본 발명의 다른 실시예의 제조 공정 시스템 구성도.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호 설명>

1:공급 호퍼, 2:이송 콘베어, 3:혼합드럼, 3a:입구,

3b:배출구, 4:1차 발효장, 5:3단 선별기,

6:2차 발효장, 7:퇴비 선별기, 8:저장 창고,

9:협잡물, 10:목편, 11:퇴비, 12:파쇄침,

13: 교반편, 14:파이프, 15:물 분사 노즐,

16:공기 흡인기, 17:공기 필터, 18:자갈, 18':목피 및 미숙성 퇴비

이하 첨부 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명 하면 다음과 같다. 하수 슬러지, 음식물 쓰레기 등의 유기성 폐기물을 수거하여 파쇄기로 약40㎜크기로 절단한 목편(10)과 함께 공급호퍼(1)에 인입시켜 이송 콘베어(2)로 두 개의 혼합드럼(3)에 공급하여 유기성 폐기물과 목편(10)이 혼합드럼(3)에서 약 6시간(1RPM으로 회전됨) 믹싱되면서 유기성 폐기물의 수분은 목편(10)에 흡수되어 부피가 45% 정도 감량된 상태에서 다시 이송 콘베어(2)에 의하여 1차 발효탱크(4)로 이송된 후 온도45 ∼60℃의 1차 발효장(4)에서 약 7∼10일간 발효시킨 후 3단 선별기(5)로 협잡물(9), 목편(10), 퇴비(11)로 분리하여 협잡물(9)은 폐기하고, 목편(10)은 다시 공급호퍼(1)로 환원시켜 팽화재로 재사용하며, 1차 발효된 퇴비(11)는 2차 발장(6)에서 약7∼10일간 완전 발효시킨 다음 퇴비 선별기(7)로 입자의 구분에 따라 상, 중, 하로 각각 선별되어 저장 창고(8)에서 2∼일간 숙성시켜 유기질 퇴비를 제조할 수 있도록 된 구성과;

상기의 유기질 퇴비 제조 방법에 있어서, 음식물 쓰레기 및 목편 등의 유기질 폐기물을 공급호퍼(1)에 투입하여 이송 콘베어(2)로 2개의 혼합드럼(3)에 이송시켜 음식물 쓰레기와 목편을 믹싱하도록 된 구성과; 혼합드럼(3)에서 믹싱된 유기질 폐기물을 이송 콘베어로 1차 발효장(4)에 이송시켜 약 7∼10일간 발효시킨 후 3단 선별기(5)로 협잡물(9), 목편(10), 퇴비(11)로 각각 선별하여 목편(10)은 공급호퍼(1)에 환원시키고, 퇴비는 다시 2차 발효 탱크(6)에서 약 7∼10일간 발효시켜 퇴비 선별기(7)로 입자가 상중하로 구분되도록 선별하여 저장 창고(8)에서 숙성시켜서 유기질 퇴비가 만들어 지도록된 제조 장치의 구성과;

상기 혼합드럼(3)은 일측에 입구(3a)을 갖고 타측 외면 상하 좌우에 배출구(3b)를 구비하고 혼합드럼(3)은 전체가 길이 방향으로 약 2도 경사지도록 형성된 것으로서, 입구(3a)측의 드럼 내벽에는 도4의 X거리만큼 콘 형태의 파쇄침(12)이 지그재그로 설치되어 협잡물과 비닐을 절단할 수 있도록 하고, 혼합드럼(3) 전체 내벽에는 길이 방향으로 믹싱편(13)이 설치되어 음식물 쓰레기와 목편을 믹싱하도록 하며, 혼합드럼(3) 외면에는 체인 기어가 형성되어 모터(19)의 구동을 체인으로 전달하여 혼합드럼(3)을 회전시켜 내용물을 믹싱할 수 있도록 된 구성과;

상기 1, 2차 발효장(4)(6) 바닥 저면 공간부에는 블로워의 공기를 분출시킬 수 있도록 파이프(14)가 배관되고, 상부에는 펌프 및 침출수의 물이 분사되도록 분사 노즐(15)이 설치되어 퇴비 발효시 수분 증발을 조절하여 양질의 퇴비로 발효되도록 된 구성과;

상기의 1, 2차 혼합장(4)(6) 상단에 공기 흡입기(16)를 설치하여 일측에 자갈(18)과 목피 및 미숙성 퇴비(18')로 이루어진 공기 필터(17) 저면 공간부에는 배관된 파이프(14)와 연결시켜, 1, 2차 발효장(4)(6)에서 발효시 발생되는 악취를 공기필터(17)로 정화시킬 수 있도록 구성된 것이다.

또한 본 발명의 다른 실시 예로서 퇴비화 공정 중에서 발효장를 1, 2차 발효 장(4)(6) 공정으로 나누어 발효시키지 않고 도7과 같이 음식 쓰레기와 목편을 공급호퍼에 투입이송 콘베어로 혼합드럼(3)으로 이송혼합드럼에서 6시간 믹싱1차 발효탱크(4)에서 20∼25일간 발효3단 선별기(5)로 협잡물, 목편, 퇴비로 각각 선별퇴비 저장 창고에서 약 14일간 숙성시킴유기질 퇴비 완성의 공정 순서로 퇴비를 제조할 수 있도록 시스템을 구성할 수 있도록 된 것이다.

미설명 부호 20은 1, 2차 발효장 및 공기 필터 바닥 저면에 설치된 파이프에 공기를 공급하는 블로워이며, 21은 공기 필터 상단 흙에 심어져 가스 및 공기를 정화할 수 있도록 된 잡초이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 유기질 퇴비를 만들기 위해서는 가정 및 음식점에서 발생되는 음식 쓰레기 및 하수 슬러지를 수거하여 공급호퍼(1)에(공급호퍼는 설치 환경에 따라서 지상 또는 지면 보다 낮게 설치할 수 있다) 투입하면 저면에 설치된 이송 콘베어(2)가 혼합드럼(3) 입구(3a) 내로 이송시키게 된다. 이 때 음식물 쓰레기와 하수 슬러지등의 유기성 폐기물은 상당량의 수분을 함유하고 있으므로 가정에서 발생되는 폐가구와 합판 등의 목재 폐기물을 파쇄기로 약40㎜정도로 절단시켜 공급호퍼(1)에 투입하면 혼합드럼(3) 내에서 유기성 폐기물과 함께 믹싱되는 동시에 수분이 목재에 흡수되어 팽화재 역할을 하게 되므로 부피는 상당히 줄어들게 된다.

특히 혼합드럼(3)에서 믹싱되는 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 등의 유기질 폐기물 내에는 음식물과 목편 이외에 동물 뼈, 비닐 등이 포함되어 있으나, 도4와 같이 혼합드럼(3) 입구(3a)에서부터 내측으로 X거리 만큼의 혼합드럼(3) 내벽에는 지그재그로 콘형태의 파쇄침(12)이 다수 설치되어 혼합드럼(3)과 함께 회전되므로 동물뼈, 비닐 등이 파쇄침(12)에 부딪쳐 파쇄되거나 분쇄하게 되며, 입구(3a)에서부터 타측 배출구(3b) 내측 길이 방향으로는 내벽을 따라 방사형으로 믹싱편(13)이 설치되어 내용물을 약 6시간 동안 혼합시킴으로써, 혼합드럼(3)의 유기질 폐기물의 함수율과 부피는 약 45%정도 감소되는 것으로 나타났다.

따라서 본 발명은 혼합 드럼에 하수 슬러지와 음식물 쓰레기의 투입량 변화에 의해 부피 감량 효과가 어떻게 일어나는지의 실험 결과를 다음과 같은 그래프의 효과를 얻을 수 있었다.

상기의 그래프에서 알 수 있듯이 RUN-1은 하수 슬러지만을 수분 조절재를 이용하여 감량화를 유도한 결과로서 초기 부피 감량 효과는 크게 일어났다. 이것은 슬러지의 입자가 균등함에 따라 수분 조절재의 입자가 불균일하기 때문에 이들의 입자 사이로 초기 1시간 내에 모두 들어간 것에 의해 일어난 것으로 판단되며, 또한, 이들의 입자는 수분 조절재 사이에서 다시 나오지 않음으로 인해서 공극의 불량을 유도할 수 있는 우려 사항이 생길 수도 있으나, RUN-2와 RUN-3는 음식물 쓰레기의 함량을 증가시킨 것으로서 음식물 쓰레기의 입자가 불균일함으로 인해서 이들의 파쇄 정도가 이루어짐에 따라 서서히 부피 감량 효과가 일어나기 시작하였다.

상기 부피 감량 효과는 시간이 지남에 따라 약 5시간 경과 후부터는 하수 슬러지 단독으로 부피 감량 실험을 실시한 것보다 감량율이 뛰어났는데 이 높은 함수율을 가진 음식 쓰레기의 수분이 파쇄에 의해 배어 나옴으로 인해 이들의 수분이수분 조절 팽화재인 목편(10)에 의해 흡수되어 버리고 나머지 잔존 유기물은 입자가 혼합드럼(3) 내벽에 설치된 믹싱편(13)의 혼합에 의해 잘게 부수어지므로 이들이 수분 조절재인 목편(10) 사이 사이로 배어 들어간 것으로 판단된다. 따라서 음식물 쓰레기를 약 50:50으로 처리하였을 때와 하수 슬러지만을 단독으로 처리했을 때는 부피 감량 효과가 6시간 경과 후에 약 40%의 감량 효과를 기대할 수 있었지만 음식물의 양을 증가시켜 약 80:20 비율로 처리한 경우에서는 6시간이 지나 약 45% 정도의 차이를 가질 수 있었다. 이상에서도 알 수 있듯이 혼합드럼(3) 내에서 하수 슬러지와 같은 균질한 물질은 초기 이들의 혼합에 의한 부피 감량이 극대화됨으로써 혼합에 의한 효과는 곧바로 나타날 수 있지만 이들의 파쇄와 수분 흡수에 의한 효과는 극히 적은 것으로 판단된다. 반면, 음식물 쓰레기와 같은 비균질 물질을 원료로 하여 감량 효과 특성을 고찰하면 이들의 물질은 비균질한 물질이며 수분 함량이 하수 슬러지에 비하여 높은 특성을 갖고 있음으로 인하여 이들의 파쇄와 혼합에 의해 입자의 균일성이 높아지고 수분 조절재인 목편(10) 사이의 공극 사이로 유기물질과 수분의 흡수가 이루어짐으로 감량 효과는 지속적으로 유지하게 됨을 알 수 있다.

또한, 교반 시간 정도에 의해 점차 이들의 부피 감량 효과는 더욱 더 크게 되고 약 6시간 이후의 부피 변화는 거의 없는 것으로 관찰되었으며, 혼합 드럼(3)의 교반 시간을 6시간 이내로 설정함이 타당하며 더 이상의 혼합은 경제적이지 못할 것으로 판단된다.

상기와 같이 음식물 쓰레기와 하수 슬러지, 목편(10) 등을 홉합드럼(3)에서약 6시간 믹싱한 다음 1차 발효장(4)에서 약 7∼10일간 발효시키게 되는데 혼합된 유기질 폐기물은 자체의 분해 열에 의하여 발효되는 동시에 이의 환경 조건을 최적화시키기 위해 바닥 저면 공간부에 위치한 블로워(20)에 의해서 공급되는 배관 파이프 공기와 상부의 물 분사 노즐(15)에서 공급되는 수분을 임의 설정된 44℃∼55℃ 온도가 1차 발효장(4) 내에서 유지되도록 물과 공기를 자동 공급하도록 설정하였다. 이렇게 1차 발효된 유기질 퇴비(11)는 3단 선별기(5)에서 협잡물(9), 목편(10), 퇴비(11)로 각각 선별하여 협잡물(9)은 폐기하고 목편(10)은 다시 팽화재로 사용하기 위해 공급호퍼(1)로 환원하며, 1차 발효된 퇴비(11)는 2차 발효장(6)에서 다시 약 7∼10일간 발효시키게 된다. 이 발효 과정에서도 상기 1차 발효장(6)에서와 같이 하수 슬러지는 음식물 쓰레기에 비하여 유기물 함량, 발열량, 생분해도, 분해 속도에서 뒤지기 때문에 퇴비화(COMPOSTING) 과정에서 발생 열량이 적으나 음식 쓰레기는 발생 열량이 높아 단독 콤포스팅시 적정 콤포스트화 온도인 45℃∼55℃로 제어하기 위해 2차 발효 탱크(6) 저부에는 블로워의 공기를 분출하도록 파이프를 설치하여 공기가 유기질 퇴비(11) 저부에서 분출 공급되도록 하고 상부에서는 물 분사 노즐(15)이 구비되어 수분을 공급하도록 구성되어 있다.

상기와 같이 이루어지는 콤포스트화 과정의 실시예를 간단히 설면하면 다음과 같다.

실험의 기간은 약 한 달간 수행되었으며 이 때 이용된 발효장은 구조물식으로 콤포스트화 발효장 2곳을 이용하였다. 상기의 1차 발효장은 길이 3,530㎝, 폭 800㎝, 높이 180㎝로 약 508.3㎥의 내부 용적을 가지며, 2차 발효장은 길이 5,470㎝, 폭 605㎝, 높이 150㎝로 약 496.4㎥의 내부 용적을 갖는 것으로서, 발효장 바닥은 약 175㎝의 간격을 두고 산기관을 설치하여 하부로부터 공기가 공급되도록 하였다. 이 때 데이터 측정은 온도, 유량, 이산화탄소, 및 산소 농도 등을 자동 계측하여 컴퓨터에 입력되도록 하였으며, 공기 공급은 온도 센서로 온도를 일정하게 유지시키는 온도 대응 공급 방식과 일정한 공기량을 공급하는 일정 공기 공급 방식으로 조절할 수 있다. 실험 재료로 사용한 음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 이용하였으며, 음식물 쓰레기는 주변 식당에서 발생되는 음식 폐기물을 이용하였으며, 하수슬러지는 난지 하수 처리장의 하수 슬러지를 이용하고, 수분 조절재로는 폐가구를 파쇄한 약 10% 함수율의 목편을 사용하였다. 실험 조건은 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 혼합 부피비 0:10, 3:7, 4:6으로 한 3개의 조건으로 실시하였다. 이 때 원료의 건조 기준 고위 발열량은 다음의 표와 같다.

구 분	음식물폐기물:하수슬러지	Calorie(cal/g)
Run-1	0:10	3000
Run-2	3:7	3642
Run-3	4:6	3866

이상의 조건에 의하여 콤포스트화 진행시 Run-1은 발열량의 부족으로 인하여 약 38℃에서 최대치를 이루고 하강을 하기 시작하여 정상적인 콤포스트화가 불가능한 것으로 판단되며, Run-2는 초기에는 약 55℃까지 온도가 급격히 상승한 후 44℃∼55℃의 범위에서 불규칙적으로 변화하는 반응을 보이고 있어 공기 공급, 뒤집기, 외부 온도 등 외부 조건에 민감하게 변화함을 알 수 있었으며, Run-3는 55℃ 이상의 고온대로 상승한 후 일정 기간 동안 유지되므로 정상적인 콤포스트화가 이루어지고 있음을 알 수 있었다. 또한 상기의 Run-2가 에너지 관점에서 콤포스트화 가능성에 대한 임계점(critical point)이라고 추론되며, 이 때의 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 혼합 비율은 3:7이고 습윤 상태의 음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 콤포스트화할 수 있는 최저 혼합비이다. 따라서 고온대에서 다소의 온도 변동은 실플랜트에서 열 손실이 소형 발효 탱크에 비하여 훨씬 적고 안정적이므로 콤포스트화 적정운전이 가능할 것으로 판단된다.

상기의 실시예를 기초로 하여 협잡물과 목편으로 선별된 퇴비는 2차 발효장(6)에서 온도 45℃∼55℃로 유지되면서 발효된 유기질 퇴비는 입자의 크기에 따라 퇴비 선별기(7)에서 상, 중, 하로 각각 선별되어 저장 창고(8)에서 약 14일간 숙성 기간을 거쳐 완전한 유기질 퇴비로 완성된다. 상기 콤포스트 공정에 있어서 유기질 퇴비를 발효시키는 과정에서 발생되는 악취는 1, 2차 발효장(4)(6)의 상단부에 설치된 공기 흡인기(16)와 연결된 배출 파이프를 통하여 자갈과 목피 및 미숙성 퇴비로 된 공기 필터(17) 저면으로 배출되어 공기 필터(17)를 통하여 외부로 방출된다. 이 때 공기 필터(17)의 저부에 생긴 침출수와 혼합드럼(3)에서 발생된 침출수는 1, 2차 발효장(4)(6)에 보내져 수분 조절재로 사용됨으로써 침출수에 의한 2차 오염을 방지하도록 된 것이다.

이상과 같이 된 본 발명은 음식물 쓰레기와 하수 슬러지는 각각 염분과 중금속을 함유하고 있어 그들 단독으로 콤포스트화하면 수분 증발과 유기물의 분해로 인하여 감량화되면서 농축되며, 이러한 농축 현상은 콤포스트의 품질에 영향을 미치게 되므로 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 합병 콤포스트화는 운전성에서의 상호 보완 작용 뿐만 아니라 염분 및 중금속 농도의 희석 효과를 갖게 되므로 상당히 효과적인 방안인 것이다. 또한 생분해도의 변화에 따라서는 희석 효과의 폭이 적고 혼합 비율의 차이에 따라 중금속 농도의 변화가 크다. 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 혼합 비율이 7:3에서 초기 중금속 농도에 비하여 0.5배의 중금속 희석 효과가 있다. 따라서 혼합 비율 7:3보다 하수 슬러지의 혼합 비율이 커지면 중금속 농도는 그보다 커지게 되어 최대 슬러지 혼합 비율인 3:7에서 초기 중금속 농도의 약 0.7배로 최소 희석 효과를 갖는다. 이와 같은 혼합 비율을 그래프로 표시하면 다음과 같다.

이상의 표는 음식물 쓰레기의 생분해도 0.8, 하수 슬러지의 생분해도 0.5일 때 혼합 비율에 따른 염분 및 중금속의 희석률은 급격한 반면 중금속의 농축 효과는 완만히 증가하고, 혼합 비율이 6:4 보다 작아지면 중금속 및 염분 농도가 공히 희석 효과를 갖는 것으로 나타났다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 유기질 퇴비 제조 공정을 간단히 요약하여 보면, 도2와 같이 음식물 쓰레기와 팽화재(목편)를 공급호퍼(1)에 투입이송 콘베어(2) 혼합드럼(3)에 이송혼합드럼(3)에서 6시간 믹싱(이 때 발생된 침출수는 1차 또는 2차 발효장 수분 조절재로 활용)믹싱된 유기질 폐기물을 이송 콘베어로 1차 발효장(4)에 이송1차 발효장(4)에서 약 7∼10일간 숙성3단 선별기(5)로 협잡물(9), 목편(10), 퇴비(11)로 각각 선별퇴비만 이송 콘베어로 2차 발효장(6)에 이송2차 발효장(6)에서 약 7∼10일간 발효퇴비 선별기(7)에서 상, 중, 하의 입자 크기로 선별선별된 퇴비를 각각의 저장 창고(8)에서 약 14일간 숙성유기질 퇴비 완성의 제조 공정을 거쳐서 콤포스트화를 이룩할 수 있게 된 것이다.

상기의 본 발명은 콤포스팅 공정에서 일정한 크기를 갖는 목편을 팽화재로 사용하여 콤포스팅 공정 중 1차 발효 후 3단 선별기(5)로 선별 회수하여 재사용하므로 신규 팽화재 사용량을 최소화하도록 할 뿐만 아니라 목편에 의한 순환 사용은 콤포스팅 물질에 미생물의 접종의 역할을 겸하도록 하였으며, 슬러지와 같은 강도가 약한 고함수 유기 물질을 혼합 믹싱시 목편으로 충격 파쇄하여 미립화시키고,콤포스팅 물질은 목편을 담체로 하여 목편 주변에 퍼져 달라 붙게 됨으로써, 콤포스팅에 필요한 공극율이 약 25%를 확보하는 상태에서 부피를 약 40% 정도 감량시키게 되어 후속 공정 처리 용량의 40% 정도 향상시키도록 된 것이다.

또한 본 발명의 다른 실시 예로서 퇴비화 공정 중에서 발효장를 1, 2차 발효 장(4)(6) 공정으로 나누어 발효시키지 않고 도7과 같이 음식 쓰레기와 목편을 공급호퍼에 투입이송 콘베어로 혼합드럼(3)으로 이송혼합드럼에서 6시간 믹싱1차 발효 탱크(4)에서 20∼25일간 발효3단 선별기(5)로 협잡물, 목편, 퇴비로 각각 선별퇴비 저장 창고에서 약 14일간 숙성시킴유기질 퇴비 완성의 공정 순서로 퇴비를 제조할 수도 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 생활 주변에서 발생되는 음식물 쓰레기와 가구 폐기물을 사용하여 농작물의 유기질 비료로 사용함으로써, 매립에 의한 토양오염, 소각에 의한 대기오염, 침출수에 의한 수질오염을 방지함은 물론 저렴한 가격의 토량 개량제, 복토제 등으로 널리 사용할 수 있으며, 농작물을 유기농법으로 경작하여 생태계의 파괴를 방지할 수 있도록된 것으로서, 생활 주변에서 무한정으로 발생되는 음식 쓰레기를 환경오염 없이 경제적으로 처리할 수 있도록 된 효과를 갖게 되었다.

Claims

하수 슬러지, 음식물 쓰레기 등의 유기성 폐기물을 수거하여 파쇄기로 약40㎜ 크기로 절단한 목편(10)과 함께 공급호퍼(1)에 인입시켜 이송 콘베어(2)로 두 개의 혼합드럼(3)에 공급하여 유기성 폐기물과 목편(10)이 혼합드럼(3)에서 약 6시간(1RPM으로 회전됨) 믹싱되면서 유기성 폐기물의 수분은 목편(10)에 흡수되어 부피가 45% 정도 감량된 상태에서 다시 이송 콘베어(2)에 의하여 1차 발효장(4)으로 이송된 후 온도 45℃∼60℃의 1차 발효장(4)에서 약 7∼10일간 발효시킨 후 3단 선별기(5)로 협잡물(9), 목편(10), 퇴비(11)로 분리하여 협잡물(9)은 폐기하고, 목편(10)은 다시 공급호퍼(1)로 환원시켜 팽화재로 재사용하며, 1차 발효된 퇴비(11)는 2차 발효장(6)에서 약 7∼10일간 완전 발효시킨 다음 퇴비 선별기(7)로 입자의 구분에 따라 상, 중, 하로 각각 선별되어 저장 창고(8)에서 약 14일간 숙성시켜 유기질 퇴비를 제조할 수 있도록 된 구성을 특징으로 하는 하수 슬러지와 음식 쓰레기를 이용한 유기성 퇴비 제조 방법.
음식물 쓰레기 및 하수 슬러지와 목편 등의 유기질 폐기물을 공급 호퍼(1)에 투입하여 이송 콘베어(2)로 2개의 혼합 드럼(3)에 이송시켜 음식물 쓰레기 및 하수 슬러지와 목편을 믹싱하도록 된 구성과; 혼합드럼(3)에서 믹싱된 유기질 폐기물을 이송 콘베어로 1차 발효장(4)에 이송시켜 약 7∼10일간 발효시킨 후 3단 선별기(5)로 협잡물(9), 목편(10), 퇴비(11)로 각각 선별하여 목편(10)은 공급호퍼(1)에 환원시키고, 퇴비는 다시 2차 발효장(6)에서 약 7∼10일간 발효시켜 퇴비 선별기(7)로 입자가 상중하로 구분되도록 선별하여 저장 창고(8)에서 약 14일간 숙성시켜서 유기질 퇴비가 만들어지도록 된 구성과;

상기 1, 2차 발효장(4)(6) 바닥 저면 공간부에는 블로워의 공기를 분출시킬 수 있도록 산기관 파이프(14)가 175㎝로 배관되고, 상부에는 펌프 및 침출수의 물이 분사되도록 분사 노즐(15)이 설치되어 퇴비 발효시 수분 증발을 조절하여 양질의 퇴비로 발효되도록 된 구성과;

상기의 1, 2차 혼합 탱크(4)(6) 상단에 공기 흡입기(16)를 설치하여 일측에 자갈(18)과 목피 및 미숙성 퇴비(18')로 이루어진 공기 필터(17) 저면 공간부에 배출되도록 배관된 파이프(14)와 연결시켜, 1, 2차 발효 탱크(4)(6)에서 발효시 발생되는 악취를 공기 필터(17)로 정화시킬 수 있도록 구성된 시스템을 특징으로 하는 하수 슬러지와 음식물 쓰레기를 이용한 유기성 퇴비 제조 장치.
제2항에 있어서, 상기 혼합드럼(3)은 일측에 입구(3a)를 갖고 타측 외면 상하 좌우에 배출구(3b)를 구비하고 혼합드럼(3)은 전체가 길이 방향으로 약 2도 경사지도록 형성된 것으로서, 입구(3a)측의 드럼 내벽에는 도4의 X 거리만큼 콘 형태의 파쇄침(12)이 지그재그로 설치되어 협잡물과 비닐을 절단할 수 있도록 하고, 혼합드럼(3) 전체 내벽에는 길이 방향으로 믹싱편(13)이 설치되어 음식물 쓰레기와 목편을 믹싱하도록 하며, 혼합드럼(3) 외면에는 체인 기어가 형성되어 모터(19)의 구동을 체인으로 전달하여 혼합드럼(3)을 회전시켜 내용물을 믹싱할 수 있도록 된구성을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 유기성 퇴비 제조 장치.
제2항에 있어서, 본 발명의 퇴비화 공정 중에서 발효장를 1, 2차 발효 장(4)(6) 공정으로 나누어 발효시키지 않고 도7과 같이 음식 쓰레기와 목편을 공급호퍼에 투입이송 콘베어로 혼합드럼(3)으로 이송혼합드럼에서 6시간 믹싱1차 발효 탱크(4)에서 20∼25일간 발효3단 선별기(5)로 협잡물, 목편, 퇴비로 각각 선별퇴비 저장 창고에서 약 14일간 숙성시킴유기질 퇴비 완성의 공정 순서로 퇴비를 제조할 수있도록 시스템을 구성한 것을 특징으로 하는 하수 슬러지와 음식물 쓰레기를 이용한 유기성 퇴비 제조 장치.