KR100378667B1 - 가축분뇨등의 신속한 무취화 및 퇴비화 방법 및 그 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가축분뇨에서 발생하는 악취나 음식물 쓰레기등의 부패초기에 발생되는 부패취를 제거하고, 신속히 발효 분해시켜 무취화된 유기질 비료를 만드는데 사용되는 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은 스트렙토미세스 속(Streptomyces sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 마이크로콕커스 속(Micrococcus sp.), 아크로모박터 속(Achromobacter sp.), 후라보박테리움 속(Flavobacterium sp.), 에쎄리씨아 속(Escherichia sp.) 및 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.)에서 선택된 1종 이상의 균주를 뉴트리엔트배지나 TSB배지와 같은 일반적인 액체배지에서 호기적으로 배양하여 석회석 분말, 벤트나이트 점토 또는 부식질 토양에서 선택된 흡착매체에 흡착시킨후 건조시켜서 얻음을 특징으로 한다.

본 발명은 종래 환경문제를 유발하고 있는 축산분뇨등을 처리함에 있어, 대규모의 축산분뇨의 발효처리 시설의 설치를 하지 않고서도 용이하게 악취를 제거하고, 신속히 발효시키는 방법을 제공하는 것으로, 축산분뇨의 악취 발생을 없애고, 파리등의 벌레 발생을 방지하며, 퇴비로서 재활용하게 하여 환경오염을 방지하는 유용한 발명이다. 또한 본 발명의 탈취제 조성물은 냉장고, 화장실, 음식물 쓰레기 처리장등의 악취를 흡수하여 제거함으로서 쾌적한 환경을 제공하는 유용한 발명이다.

Description

가축분뇨등의 신속한 무취화 및 퇴비화 방법 및 그 조성물{Orderlessfying and converting method into compost of excreta and composition thereof}

본 발명은 가축분뇨에서 발생하는 악취나 음식물 쓰레기등의 부패초기에 발생되는 부패취를 제거하고, 신속히 발효 분해시켜 무취화된 유기질 비료를 만드는데 사용되는 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 축산업의 발전에 따라 각종 목장이나 양돈, 양계장에서는 자체적으로 정화처리가 불가능하여 엄청난 가축분뇨가 배출되고 있고, 이들 가축분뇨는 별다른 정화처리 없이 하천이나 지하수로 유입되어 생활환경을 크게 오염시킬 뿐 아니라 분뇨에서 발생하는 악취로 인해 주변 주민의 생활에 큰 불편을 미치고 있는 실정이다. 한편, 이와 같이 가축분뇨는 유기물질로서 폐기물인 동시에 유기질 비료로서 높은 가치를 지니고 있고, 미생물에 의한 호기성 발효작용을 통하여 퇴비가 되는 특성을 지니고 있는 반면 이를 수거 및 처리하는 방법에 있어서의 문제점은 현실적으로 해결되지 못하고 있는 실정이었다. 따라서, 이러한 가축분뇨를 신속히 처리하여 퇴비등의 비료로 활용하게 함으로 환경오염을 방지하고, 악취가 주변에 방산되지 않도록 하기 위한 기술들이 제안되어 왔다. 예를 들어 특허출원 제96-38320호의 "가축분뇨 퇴비의 발효 교반기"는 『복수개의 바퀴에 의하여 이동하게 된 기체와, 기체의 앞쪽 하단부에 수평으로 설치된 제1스크류와, 제1스크류의 중앙부에서 기체의 뒤쪽 상부로 경사지게 설치된 제2스크류와, 기체의 중단(中段)에 설치된 한쌍씩의 제1임폐라 교반수단과, 상단(上段)에 설치된 제2임폐라 교반수단과 송풍기 및 오즘통으로 구성된 것』으로 발효교반기를, 특허출원 제99-13056호의 "가축분뇨의 발효시스템"은 『발효상의 양측에 측벽을 형성하여 레일을 설치하여 레일상에 교반기가 왕복하면서 발효상내에서 교반이 이루어지도록 하고, 발효상의 저부에는 급기 및 배수홈을 형성하여 급기측에 휀으로 급기되도록 하고, 타측에 배수가 이루어지도록 한 것에 있어서, 상기 발효상에 부재가 만충된 상태에서 분뇨가 발생되는 대로 발효상에 분뇨가 공급되도록 하고, 발효상의 저부와 교반기 사이에 간극을 가져 교반되지 않는 부재의 발효시 발열되는 열로 수분을 증발시켜 가스안내대를 통해 배풍휀으로 배출되도록 하며, 수분공급이 과도하여 발생되는 침출수는 다시 공급탱크에 재공급하여 순환 증발시키므로 침출수가 발생되지 않게 한 것』을 제안하고 있으나, 이들은 다량으로 퇴적된 가축분뇨의 발효물질을 하층에서 상층까지 전체적으로 뒤집히게 교반하면서 적절한 수분과 산소공급 조절에 의하여 호기성 세균의 반식을 활발하게 하고, 유기질 폐기물의 발효에 의한 분해작용을 촉진시키어 양질의 유기질 비료를 제고할 수 있게 한 것으로, 이러한 발효교반기의 설치는 소규모의 영세한 축산업자에게는 시설투자 및 가동비의 부담으로 채산수지의 악화를 초래하여 그 설치 및 가동을 기피하려는 경향이 있을 뿐 아니라, 가축분뇨에서 발생하는 악취 문제는 여전히 해결되지는 않았다.

또한, 특허출원 제97-52719호의 "가축분뇨의 부숙 퇴비화 장치"는 『가축분뇨를 공기에 의해 부숙화시키는 퇴비 부숙조; 부숙화된 재료로부터 배출된 가스를 포집하기 위한 가스 포집기; 및 암모니아를 아질산으로 산화시킬 수 있는 질산화균이 배양된 미생물 배양조를 포함하는 가축분뇨의 부숙 퇴비화 장치로서, 상기한 퇴비 부숙조는 하단부에 연결되어 공기를 공급하기 위한 공기 주입기 및 상기한 가스를 암모니아로 단일화시키기 위해 상부에 설치된 덮개를 포함하고, 상기한 가스 포집기는 한쪽 말단이 상기한 덮개에 연결된 배기관과, 상기한 배기관의 일부를 에워싸도록 부착된 냉각기 및 상기한 배기관의 다른쪽 말단이 연결된 암모니아 수집조를 포함하며, 상기한 가스 포집기와 상기한 미생물 배양조는 각각의 상단을 연결하는 암모니아가스관과 각각의 하단을 연결하는 암모니아수로에 의해 연결됨을 특징으로 하는 가축분뇨의 부숙 퇴비화 장치』를 제공하는 것으로, 이는 가축분뇨의 부숙화시 발생하는 악취가스인 암모니아를 질산화균으로 아질산으로 산화하며, 악취가스제거 및 유실되는 질소자원을 재활용 할 수 있게 한 장치에 관한 것이며, 특허출원 제99-56325호의 "환경세라믹 2.1과 가축분뇨 자원화"는 『통상적으로 「가축분」100%와 석탄회, 석회석, 카본 등으로 구성된 「환경세라믹 2.1」50%를 혼합 첨부된 「환경세라믹 2.1 가축분뇨 자원화 계통도」의 새로운 시스템에 의거 청정기술을 통한 「유기질 비료」(부산물 비료)를 제조 장기간 보관이 용이하도록 펠렛 형태로 건조, 포장 생산하여 적기에 수요농가에게 효율적으로 판매할 수 있는 제조기술』에 관한 것으로 개재되어 있다.

그런데, 상기한 발명의 방법 또한 그 설치비용과 처리비용이 많이 소요되며,특히 소규모 축산업자에게 이러한 장치의 채택은 채산성이 많지 않아 채택할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 복잡한 가축분뇨 발효장치에 의하지 않고, 생물학적으로 용이하게 가축분뇨의 악취를 제거하고, 신속히 발효시킬 수 있는 방법을 제공하기 위한 것으로, 섬유소, 단백질등의 식품성분이나 분뇨성분의 분해력이 큰 미생물군과 이들이 용이하게 생육할 수 있는 조건을 제공함으로서 본 발명을 완성하였다.

또한, 본 발명은 상기 미생물군과 이들이 흡착된 흡착제로 되어, 가축분뇨의 악취뿐 아니라 음식물의 부패시 발생되는 악취등의 각종 악취를 흡수하는 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 유기질이 많은 농토의 표층에서 분리한 가축분뇨 성분을 잘 분해하는 균주인 스트렙토미세스 속(Streptomyces sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 마이크로콕커스 속(Micrococcus sp.), 아크로모박터 속(Achromobacter sp.), 후라보박테리움 속(Flavobacterium sp.), 에쎄리씨아 속(Escherichia sp.) 및 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.)등에서 선택된 1종 이상의 균주를 배양특성에 따라 분류하여 뉴트리엔트배지나 TSB배지 또는 Bennet배지와 같은 일반적인 액체배지를 사용하여 혼합 또는 단독으로 호기적으로 배양하여 석회석 분말, 벤트나이트 제오라이트 또는 부식 토양에 흡착시킨후 건조시켜서 얻음을 특징으로 하는 무취화 조성물이다.

또한, 상기한 본 발명의 무취화 조성물을 가축분뇨에 일정 비율, 좋기로는 1:10∼20으로 하고, 여기에 수분을 감소시키고 호기적 발효상태로 변환시킬 수 있게 톱밥, 왕겨 및 낙엽분말을 섞어 가축분뇨의 악취를 흡수하면서 신속히 분뇨 성분등을 발효 분해시킴을 특징으로 하는 가축분뇨의 무취화 및 퇴비화 방법이다.

상기한 각 미생물은 섬유소, 단백질, 전분류등 식품성분이나 가축분뇨성분의 분해력이 크고 사람이나 가축에 대하여 전혀 독성, 병원성이 없으며, 다양한 배지에서 왕성하게 증식하는 균주들이다.

이들 균주 중에는 약간 혐기성인 균주도 있으나 뉴트리엔트배지나 TSB배지 또는 Bennet배지등 일반적인 액체배지를 사용한 호기적 배양에서 대체적으로 잘 증식하는 특성을 갖고 있다. 또 이들 균주를 같은 액체배지에 혼합배양을 연속하면 최초의 균총(Microflora)의 변화가 약간 있으나, 가끔 균주 특성에 따라 선택배지에 분리 배양하여 혼합하면 각종 균체수가 많은 배양액을 얻을 수 있고, 이 배양액을 상기의 석회석 분말이나 벤트나이트 제오라이트 또는 부식토양에 흡착시키면 매우 오래동안 생균수와 균총의 큰 변화가 없다. 또 이들 미생물 균주등의 배양액을 모두 혼합하여 여러차례로 석회석 분말, 토양 또는 톱밥등에 흡착 건조시켜 균체농도를 높히면 분뇨 또는 음식물찌꺼기의 분해력이 더 커진다. 그러기 위해서는 각 균주를 특성별로 분리하여 각각 최적배지에서 최적조건으로 배양(예를 들어, 방성균주인 스트렙토미세스 속은 방성균 선택배지에 DO를 높이고 25℃에서 5일간 배양)하여 여러 가지 매체에 수차에 걸쳐 흡착 건조시키고 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 분뇨등의 탈취효과나 분해 퇴비화의 효과가 현저히 증가된다. 이때 균체농도가 매우 낮을 경우에는 처리효과가 낮아진다. 또한, 매체에 흡착된 미생물 균주의 활력은 상온에서도 수개월간 큰 변화가 없으나 냉장상태에서는 매우 장기간 그 활성을 잃지 않는다.

특히, 본 발명에서는 상기 미생물군을 흡착매체에 고농도로 흡착시키기 위해서는 균주에 따라 최적 배양조건에서 대수기에 달했을 때 배양을 중지시키고 혼합한 배양액을 석회석 분말, 부식 토양등의 흡착매체에 1:5정도의 중량비로 흡착하고 건조시키는 단계를 2∼3회 반복하는 방법을 사용하면 보다 바람직하다.

사용되는 흡착제제로는 200목(目)이상 고도로 미분쇄 된 순도가 높은 석회석(또는 탄산칼슘 분체) 분말을 사용하는데 미분체 일수록 악취성분의 흡수가 빠르며, 부패 초기 부패취의 주성분인 산성물질등을 중화 제거하게 되며, 분뇨등 물질을 중성상태로 유도하여 미생물의 번식과 물질분해력을 증진시킨다. 또 이 제제는 과량 사용하여 유기질비료 속에 남아있어도 시비한 토양을 중화시키며 작물에 좋은 영향을 준다. 보다 바람직하기로는 비옥한 토양중의 미생물 활성유지에 큰 도움이 된다.

한편, 혐기적인 부패상태를 호기적으로 전환시키는 재료로는 건조된 톱밥이 가장 적당하며, 낙엽의 분말이나 왕겨도 쓸 수 있으며, 왕겨는 공기함량이 커서 호기적 상태로 전환시키는 효과는 좋으나 그 자체에 규산질이 많아서 분해속도가 느리고 퇴비화가 늦어지는 단점이 있다.

이하, 본 발명을 실시예로 보다 상세히 설명하지만 본 발명을 이에 한정하고자 함은 아니다.

<실시예 1>

방선균과 일반토양세균이 모두 잘 생육하는 TSB배지에 호기적으로 3일간 배양한 상기의 균주군 배양액 0.5∼1.0리터를 탄산칼슘 순도 95%이상 100목 이상의 석회석 분말 6kg에 흡착 상온에서 건조시키면 균체의 농도는 10⁸/g이상이 된다. 세균배양액을 매체에 흡착시킬 경우 세균의 농도가 높도록하면 좋으며, 가급적 건조가 빨리되도록 하기 위해 2∼3회로 나누어 흡착건조의 속도를 조절해야 한다. 이 분말 1kg에 잘 건조된 톱밥 5kg과 고르게 섞고 가축분뇨(우분 또는 돈분) 10-20kg을 가하여 잘 혼합하면 한시간 이내에 강한 악취는 없어지고, 2-3일 후에는 악취가 발생하지 않는 생태로 안정화되므로 이것을 거두어 50-60cm정도 높이로 쌍아두면 빠른 시일내에(기온에 따라 부숙 기간은 다르며, 여름철에는 약 1개월정도 소요된다) 사용가능한 좋은 퇴비로 부숙된다. 부숙되는 동안에도 악취발생이 없으며, 파리등 곤충도 발생하지 않아서 깨끗한 환경을 유지할 수 있다. 퇴적층이 높으면 발열하거나 혐기적 상태가 유도되어 악취가 발생할 수도 있다. 이런 경우는 탈취제제를 첨가하여 재 퇴적하거나 퇴적층 중간에 공기가 통하도록 조치하면 목적을 달성할 수 있다.

<실시예 2>

상기의 분뇨 무취화 처리방법을 실시할 때 각 세균배양액을 탄산칼슘 분말에 흡착시키는 외에 톱밥이나 점토 벤트나이트 부식질이 많은 토양분말등에 흡착 건조시켜 혼합하여 사용하면 더욱 효과적이다. 토양류에 배양액을 흡착시키면 세균의활력이 더 오랫동안 유지된다. 각 재료의 혼합비율은 분뇨의 수분량을 고려하여 취급에 편하도록 조절하며, 반듯이 일정하지 않아도 좋다. 일반적으로 상기 세균 배양액 흡착 토양:톱밥(왕겨 또는 건조된 낙엽분말):분뇨의 혼합비율은 1:5:15 정도가 바람직하며, 분뇨의 수분이 많을 경우에는 톱밥이나 왕겨의 양을 늘리거나 낙엽분말등을 혼합해 사용하여도 무취화와 퇴비화에 좋은 효과를 얻는다. 왕겨를 사용할 경우에는 무취화는 쉽게 이루어지나 규산질 때문에 왕겨의 분해가 잘 되지 않는 결점이 있다.

<실시예 3>

분뇨 무취화 및 퇴비화에 사용되는 방선균등 세균류는 토양미생물이며, 가축분뇨등을 오래 시비했던 농토등에서 분리된 것이므로 유효한 미생물의 배양이 여의치 못할 경우에는 그와 같은 농토의 토양을 채취하여 탄산칼슘 분말에 1/3-1/4정도 양을 고르게 심고, 톱밥(왕겨 또는 낙엽분말)등과 혼합하여 사용하여도 상당한 효과를 볼 수가 있다.

상기와 같은 방법으로 무취화가 안정된 분뇨를 퇴적하여 퇴비화 할 때 50cm이상으로 과퇴적하면 실시예 1의 경우 보다 쉽게 혐기적 상태가 유도되어 다시 악취가 생기거나 발열할 경우가 있다. 이때에는 엷게 재퇴적하거나 적당한 방법으로 퇴적 중간층에 공기가 통하도록 하면 목적을 달성할 수가 있다.

<실시예 4>

상기 실시예 1의 방법에 따라 세균류 배양액을 소량 흡착시킨 탄산칼슘 분말은 100목 이상의 미립자이며, 그 자체가 개스의 흡착력이 크며, 특히 산성 악취물질에 대하여는 강한 흡수력을 갖고 있으므로 냉장고 내에 펼쳐두면 여러 가지 잡취를 흡수 제거할 수가 있다. 또 가정의 음식물 쓰레기통이나 잡화장 운반차량등에도 소량의 살포로 즉시 음식물 부패취를 제거할 수 있다. 이 분말을 다소 과량 사용하여도 사람이나 동물에 접촉독성이 없으며, 토양 하천등의 오염도 개선의 효과가 있다.

또, 처리된 음식물 쓰레기를 토양에 매립하면 음식물의 종류에 따라 다소 차이는 있으나 매우 빠른 시일(4∼5일)내에 분해되어 토양에 흡수되어 버린다.

<실시예 5>

가정의 냉장고 잡취 또는 김치냄새의 흡수 제거를 목적으로 할 경우는 300목 이상되도록 고도로 분쇄된 상기의 처리된 탄산칼슘 분말을 사용하거나 중조(중탄산소오다)를 1/5∼1/10정도의 비율로 잘 혼합하고, 흡수 표면적이 넓도록 고안된 용기에 넣어 덮개를 하지 않고, 냉장고의 일각에 두면 음식물 냄새 또는 부착미생물에 의한 냉장고 특유의 냄새가 짧은 시간내에 깨끗이 제거된다.

또, 상기의 석회석(탄산칼슘) 분말에 몇가지 탈취에 효과적인 상기의 미생물 배양액을 흡수건조시킨 상태의 것을 사용하면 더욱 장기간 냄새 흡착제의 효능이 유지된다.

이와 같은 제제를 재래식 화장실이나 악취가 많이 발생되는 쓰레기장등에 살포하여도 매우 효과가 있다.

본 발명은 종래 환경문제를 유발하고 있는 축산분뇨등을 처리함에 있어, 대규모의 축산분뇨의 발효처리 시설의 설치를 하지 않고서도 용이하게 악취를 제거하고, 신속히 발효시키는 방법을 제공하는 것으로, 축산분뇨의 악취 발생을 없애고, 파리등의 벌레 발생을 방지하며, 퇴비로서 재활용하게 하여 환경오염을 방지하는 유용한 발명이다. 또한 본 발명의 탈취제 조성물은 냉장고, 화장실, 음식물 쓰레기 처리장등의 악취를 흡수하여 제거함으로서 쾌적한 환경을 제공하는 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 본 발명은 스트렙토미세스 속(Streptomyces sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 마이크로콕커스 속(Micrococcus sp.), 아크로모박터 속(Achromobacter sp.), 후라보박테리움 속(Flavobacterium sp.), 에쎄리씨아 속(Escherichia sp.) 및 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.)에서 선택된 1종 이상의 균주를 뉴트리엔트배지나 TSB배지와 같은 일반적인 액체배지에서 호기적으로 배양하여, 그 배양액을 석회석 분말, 벤트나이트 점토 또는 부식질 토양에서 선택된 흡착매체에 1:5정도의 중량비로 흡착하고 건조시키는 단계를 2∼3회 반복하여 얻음을 특징으로 하는 가축분뇨의 무취화 조성물.
2. 청구항 1의 무취화 조성물을 가축분뇨에 일정 비율, 좋기로는 1:10∼20으로 하고, 여기에 톱밥, 왕겨 및 낙엽분말을 섞어 호기적 발효조건을 조성하므로 가축분뇨의 악취를 흡수하면서 신속히 분해시킴을 특징으로 하는 가축분뇨의 무취화 및 퇴비화 방법.
3. 제 1항에 있어서, 각종의 토양 미생물 배양액을 흡착 건조시킨 석회석 분말, 벤트나이트, 점토 및 부식질 토양을 2종 이상 혼합하여 얻음을 특징으로 하는 무취화 조성물.