KR100496215B1 - 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물 및 그의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 찌꺼기, 활성탄 및 쌀겨를 포함하여 이루어지며, 발효시키지 않아 제조시간이 단축되며, 활성탄에 의하여 냄새가 나지 않는 새로운 조성의 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 평균 입경 100 내지 300메쉬(mesh)이고, 신탄 및 수리처리용, 농업용, 축산폐수 처리용으로 사용된 폐활성탄 중에서 선택되는 활성탄 5 내지 20중량%, 통상의 쌀겨 5 내지 15중량% 및 잔량으로서 평균입경 100 내지 300 메쉬의 젖은 상태의 음식물찌꺼기를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물 및 그의 제조방법 {Fertilizer comprising food refuse and activated carbon and manufacturing method thereof}

본 발명은 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 음식물 찌꺼기, 활성탄 및 쌀겨를 포함하여 이루어지며, 발효시키지 않아 제조시간이 단축되며, 활성탄에 의하여 염분제거, 침출수 제거 및 냄새가 나지 않는 새로운 조성의 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

음식물 찌꺼기의 처리문제는 날로 심각해지고 있는 상황이다. 음식물 찌꺼기의 처리에서 일차적으로 고려되는 것은 매립이다. 그러나, 매립은 처리가 간단하기는 하나, 매립장의 선정, 매립 동안의 침출수에 의한 환경오염 문제, 매립 동안의 냄새의 발생 등에 의한 문제가 심각하며, 매립은 유기물자원의 하나인 음식물 찌꺼기를 단순 매립하여 처리하는 것이기 때문에 근본적으로 효과적인 처리방법은 아니다.

음식물 찌꺼기의 처리에서 다음으로 고려되는 것은 소각이다. 그러나, 소각은 음식물 찌꺼기 자체가 수분함량이 높기 때문에 별도의 연료 소비를 요구하며, 저온소각시 다이옥신 등의 유해물질이 발생하는 문제점이 있으며, 역시 유기물자원을 낭비하는 것이기 때문에 여전히 근본적으로 효과적인 처리방법은 아니다.

유기물자원으로서 음식물 찌꺼기를 활용하는 방법으로서 음식물 찌꺼기를 비료화하는 방법이 있다. 음식물 찌꺼기를 사료화하는 방법에는 여러 가지가 있으나, 유해물질과 기타 이물질들을 선별해내는 데에 많은 비용이 들거나, 별도의 탈수공정이나, 분쇄공정이 요구된다. 또한, 발효조건에 따라 발효가 충분히 이루어지지 않는 등의 문제가 있다. 발효공정은 음식물 찌꺼기의 비료화에서 매우 중요한 공정의 하나이기는 하나, 발효조건에 따른 설비, 비용 및 노력이 많이 드는 단점이 있다. 대한민국 특허등록 제271906호에는 토양 미생물을 이용하는 음식물 찌꺼기사료화 방법이 기술되어 있다. 그러나, 이 방법 역시 전처리 공정과, 제1발효공정과, 제2발효공정을 포함하는 방법으로서 여전히 방법에 많은 절차가 요구되어 노력과 시간이 많이 들며, 여전히 생산성이 높지 않다는 단점이 있다.또한 대한민국 공개특허공보 제2003-9235호에는 '자화비료의 제조방법' 이 기술되어 있으며, 여기에서는 음식물쓰레기 등을 발효를 위한 미생물을 접종시키기 위한 산야의 흙을 비롯하여, 황토, 점토, 제올라이트, 왕겨, 활성탄, 왕사, 적토, 소석회, 소성돌로마이트, 천매암, 패화석, 질석, 맥반석과 같은 광물질의 분말과 자성자철광분말을 혼합하고, 톱밥, 왕겨, 부엽토, 이탄, 수태, 바크, 코코피트와 같은 수분조절제를 주입하여 함수율을 60% 정도로 조절한 후, 발효숙성시켜서 자화된 비료를 제조하는 제조방법을 제공하고 있으나, 역시 발효 등의 과정을 거치기 위하여 적어도 40일간의 발효를 거치기 때문에 여전히 방법에 많은 절차가 요구되어 노력과 시간이 많이 들며, 여전히 생산성이 높지 않다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 발효공정을 포함하지 않으면서도 음식물 찌꺼기를 비료화하는 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물은, 평균입경 100 내지 300메쉬(mesh)이고, 신탄 및 수리처리용, 농업용, 축산폐수 처리용으로 사용된 폐활성탄 중에서 선택되는 활성탄 5 내지 20중량%, 통상의 쌀겨 5 내지 15중량% 및 잔량으로서 평균입경 100 내지 300 메쉬의 젖은 상태의 음식물찌꺼기를 포함하여 이루어진다.

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본 발명에 따른 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물의 제조방법은, (1) 활성탄 및 음식물 찌꺼기를 각각 평균입경 100 내지 300메쉬로 분쇄하는 분쇄단계;

(2) 상기 분쇄단계에서 분쇄된 활성탄 5 내지 20중량%, 통상의 쌀겨 5 내지 15중량% 및 잔량으로서 젖은 상태의 분쇄된 음식물찌꺼기를 서로 혼련하는 혼련단계; 및 (3) 상기 혼련단계에서 혼련된 원료혼합물을 건조시키는 건조단계;들을 포함하여 이루어진다.

상기 건조단계는 바람직하게는 70 내지 105℃의 온도의 열풍을 적용시키는 것으로 이루어진다.

상기 혼련단계와 상기 건조단계 사이에 원료혼합물을 통상의 펠릿성형기를 사용하여 펠릿으로 성형시키는 성형단계를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물은, 평균입경 100 내지 300메쉬(mesh)이고, 신탄 및 수리처리용, 농업용, 축산폐수 처리용으로 사용된 폐활성탄 중에서 선택되는 활성탄 5 내지 20중량%, 통상의 쌀겨 5 내지 15중량% 및 잔량으로서 평균입경 100 내지 300 메쉬의 젖은 상태의 음식물찌꺼기를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서 활성탄은 당업자에게는 상용적으로 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것이다. 활성탄은 목재, 갈탄, 무연탄 및 야자껍질 등을 원료로 제조되는 미세 세공이 잘 발달된 무정형 탄소의 집합체로서, 활성화 과정에서 분자 크기 정도의 미세 세공이 잘 형성되어 큰 내부 표면적을 가지게 되는 흡착제이다. 이 흡착제는 g당 1,000mm² 이상의 표면적을 갖기도 하는데 표면에 존재하는 탄소 원자의 관능기가 주위의 액체 또는 기체에 인력을 가하여 피흡착질의 분자를 흡착하는 성질이 있다. 따라서 활성탄소는 연초제조, 환경(대기, 수질), 식품공업 등 제반산업 분야에서 필터용, 탈색용, 탈취용, 용제회수용, 가스제거용 등 다방면에 활용되고 있는 것으로서, 국내외 유수의 제조업자들에 의해 상용적으로 제공되는 것을 구입하여 사용할 수 있는 것이다. 본 발명에서는 신규하게 제조된 활성탄은 물론 각종 산업용 등으로 사용된 후의 폐활성탄의 사용 또한 가능하다. 탈취 내지는 소취작용은 폐활성탄에서도 유효하며, 이는 음식물 찌꺼기를 보관(방치)하는 동안에 발생하는 냄새를 탈취 내지는 소취하는 기능을 한다. 상기 활성탄은 입도의 상태에 따라서 100 내지 300메쉬의 범위의 평균입경을 갖도록 분쇄하여 사용한다. 분쇄는 통상의 분쇄기를 사용하여 달성될 수 있다. 상기 활성탄은 수분과 염분의 함량을 적절히 조절하는 기능을 한다. 상기 활성탄이 전체 조성물 중에서 5중량% 미만으로 포함되는 경우, 수분 및 염분 함량 조절이 부족해질 수 있으며, 특히 탈취 및/또는 소취기능을 충분히 발휘하지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 20중량%를 초과하는 경우, 다른 성분들의 함량이 상대적으로 줄어들게 되며, 경제적으로도 바람직하지 못하다. 상기 활성탄은 신탄 및 수리처리용, 농업용, 축산폐수 처리용으로 사용된 폐활성탄이 될 수 있다. 또한, 상기 폐활성탄은 바람직하게는 고온의 수증기를 적용시켜 재활성화시켜 사용할 수 있다.

상기에서 쌀겨는 통상 정미소 등에서 도정 공정 중에 부산물로 나오는 것으로서 통상 이해될 수 있는 것이다. 상기 쌀겨는 음식물 찌꺼기와 함께 유기물원으로 기능하며, 또한 비료조성물의 수분을 조절하는 기능을 한다. 상기 쌀겨가 전체 조성물 중에서 5중량% 미만으로 포함되는 경우, 수분조절이 충분치 못하게 되어 전체 비료 조성물이 너무 많은 수분을 포함하게 되어 보관 및 취급이 불편하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 15중량%를 초과하는 경우, 역시 다른 성분들의 함량이 상대적으로 줄어들게 되며, 경제적으로도 바람직하지 못하다.

상기에서 음식물 찌꺼기는 가정 또는 식당 등 일반 생활환경에서 배출되는 것으로서, 본 발명에서는 이를 특별히 탈수 및 발효 등을 거치지 않고 그대로 사용한다. 따라서, 사용이 간편하다. 상기 음식물 찌꺼기는 그대로 사용할 수 있으며, 다만 나뭇가지, 막대, 쇠붙이, 젓가락, 수저 등의 이물질들은 제거하는 것이 바람직하다. 상기 음식물 찌꺼기는 상기한 활성탄과 쌀겨와 함께 혼합되되, 전체 비료조성물 중에서 상기 활성탄과 쌀겨의 함량을 제외한 양으로 포함된다. 이는 폐자원을 재활용하는 것으로서, 그 함량이 높을수록 유리하다. 따라서, 필수적으로 요구되는 상기 활성탄과 쌀겨 이외의 함량으로 포함되는 것으로 이해될 수 있다.

본 발명에 따른 비료조성물은 상기한 바의 활성탄과 음식물 찌꺼기를 상기한 바 대로의 비율대로 통상의 혼련기를 사용하여 잘게 부수면서 혼련시킨다. 혼합의 정도를 높이기 위하여는 상용화된 와류형 혼련기를 사용할 수 있다.

상기한 바와 같은 구성에 의하여, 본 발명에 따른 비료조성물을 수득할 수 있게 되며, 이 비료조성물은 특히 음식물 찌꺼기 중의 수분의 함량에 따라 적절히 건조시킬 수 있다.

상기 비료조성물은 바람직하게는 펠릿으로 성형된 후, 건조되어 이루어진다. 펠릿은 통상 3 내지 5mm의 범위가 적절하다. 펠릿의 크기가 3mm 미만인 경우, 취급이 용이하지 않을 수 있으며, 5mm를 초과하는 경우, 건조 등이 효과적으로 이루어지지 않을 수 있다. 상기에서 펠릿으로의 성형은 통상의 펠릿성형기를 사용하여 이루어질 수 있으며, 이는 보관 및 취급을 용이하게 한다. 펠릿성형기에 의한 성형시 필요에 따라 상기 비료조성물에서 수분이 어느 정도 포함된 상태에서 성형될 수 있으며, 이는 상기한 활성탄과 쌀겨의 함량에 따라 조절될 수 있으며, 수분이 너무 부족하게 되면 펠릿으로의 성형이 이루어지지 않을 수 있으며, 이 경우, 수분을 적절히 첨가하여 성형할 수 있으며, 너무 수분이 많은 경우, 적절히 건조시킨 후, 펠릿으로 성형할 수 있음은 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다. 수분의 조절, 즉 건조 등은 통상의 자연건조나 열풍건조 등 공지의 건조방법들이 사용될 수 있음은 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물의 제조방법은, (1) 활성탄 및 음식물 찌꺼기를 각각 평균입경 100 내지 300메쉬로 분쇄하는 분쇄단계; (2) 상기 분쇄단계에서 분쇄된 활성탄 5 내지 20중량%, 통상의 쌀겨 5 내지 15중량% 및 잔량으로서 젖은 상태의 분쇄된 음식물찌꺼기를 서로 혼련하는 혼련단계; 및 (3) 상기 혼련단계에서 혼련된 원료혼합물을 건조시키는 건조단계;들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 분쇄단계는 통상의 분쇄기에 의해서 이루어질 수 있으며, 활성탄 및 음식물 찌꺼기 등의 균질한 혼합을 용이하게 한다.

상기 혼련단계는 통상의 혼련기에 의해 혼합, 혼련시킬 수 있다. 이러한 혼련기는 상용적으로 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것이다.

상기 건조단계는 상기 혼련단계에서 수득된 비료조성물을 건조시켜 보관 및 취급을 용이하게 한다.

상기 건조단계는 바람직하게는 70 내지 105℃의 온도의 열풍을 적용시키는 것으로 이루어진다. 상기 건조온도가 70℃ 미만인 경우, 건조에 많은 시간이 걸려 생산성이 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 105℃를 초과하는 경우, 열풍의 높은 온도를 유지시키기 위한 에너지의 과다사용에 따른 경제적인 문제점이 있을 수 있다.

상기 혼련단계와 상기 건조단계 사이에 원료혼합물을 통상의 펠릿성형기를 사용하여 펠릿으로 성형시키는 성형단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 바에 따라 수득된 본 발명에 따른 비료조성물은 농작물 등의 제조에서 효과적인 유기물원으로 기능한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

실시예

100메쉬로 분쇄시킨 활성탄 15kg, 도정 공장에서 나온 쌀겨 10kg 및 이물질만 제거한 음식물 찌꺼기 75kg을 혼련시키되, 활성탄과 음식물 찌꺼기를 먼저 혼련기에 투입하여 음식물 찌꺼기가 분쇄 및 혼련되도록 하였다. 혼련된 혼합물은 통상의 펠릿성형기를 사용하여 4mm의 크기로 성형한 후, 90℃의 온도의 열풍으로 건조시켰다.

비교예

상용적으로 구입하여 사용할 수 있는 통상의 화학비료의 일종을 대조군으로 선정하여 실험예에서 실시예와 함께 실험에 사용하였다.

실험예 1

산도 6.5 내지 7.0의 범위의 산도를 갖는 논과 밭을 선정하여 2년 연속 쌀과 고추를 연작하였다. 시비의 양 및 시기 등은 일반 화학비료의 시비와 동일하게 수행하였다. 재배면적은 쌀과 고추에 대해 각각 10ha을 기준으로 하였다. 2년간의 연작 후, 토양의 산도는 6.8 내지 7.5의 범위로 산도가 증가하였으며, 연작에 따른 특이 현상은 나타나지 않았다. 쌀과 고추에 대한 수확량, 당도(쌀) 또는 캡사이신 함량(고추), 비타민씨, 병해여부 등에 대한 결과들을 하기 표 1(쌀) 및 표 2(고추)에 각각 나타내었다.

캡사이신은 매운맛을 나타내는 성분으로서, 고추의 품질을 나타내는 기준이다. 따라서, 매운맛을 감하여 매운 것을 먹지 못하는 사람에게는 보다 먹기 용이한 고추를 제공할 수 있다.

병해유무의 항목에서 병해가 있다는 것은 탄저병, 역병, 근부병, 잘록병, 흰가루병 등 일반적으로 농작물 재배시 생길 수 있는 일반적인 병충해가 나타남을 의미하며, 병해가 없다는 것은 상기한 일반적인 병충해가 거의 나타나지 않음을 의미하였다. 상기한 실시예들을 종합한 결과, 본 발명에 따른 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물은 폐기물로서 단순 매립 또는 소각시켜오던 음식물 찌꺼기를 식물들을 재배하는 훌륭한 유기물원으로 재활용할 수 있으며, 활성탄에 의한 소취효과에 의해 관상어 사료로도 활용할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 음식물 찌꺼기, 활성탄 및 쌀겨를 포함하여 이루어지며, 발효시키지 않아 제조시간이 단축되며, 활성탄에 의하여 냄새가 나지 않는 새로운 조성의 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 평균입경 100 내지 300메쉬(mesh)이고, 신탄 및 수리처리용, 농업용, 축산 폐수 처리용으로 사용된 폐활성탄 중에서 선택되는 활성탄 5 내지 20중량%, 통상의 쌀겨 5 내지 15중량% 및 잔량으로서 평균입경 100 내지 300 메쉬의 젖은 상태의 음식물찌꺼기를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물.
3. 삭제
4. (1) 활성탄 및 음식물 찌꺼기를 각각 평균입경 100 내지 300메쉬로 분쇄하는 분쇄단계;

   (2) 상기 분쇄단계에서 분쇄된 활성탄 5 내지 20중량%, 통상의 쌀겨 5 내지 15중량% 및 잔량으로서 젖은 상태의 분쇄된 음식물찌꺼기를 서로 혼련하는 혼련단계; 및

   (3) 상기 혼련단계에서 혼련된 원료혼합물을 건조시키는 건조단계;

   들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료 조성물의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 건조단계가 70 내지 105℃의 온도의 열풍을 적용시키는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물의 제조방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 혼련단계와 상기 건조단계 사이에 원료혼합물을 통상의 펠릿성형기를 사용하여 펠릿으로 성형시키는 성형단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 음식물 찌꺼기와 활성탄을 포함하는 비료조성물의 제조방법.