KR100544348B1 - 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물의 처리공정에서 악취를 저감하는 방법 - Google Patents

음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물의 처리공정에서 악취를 저감하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음식물쓰레기, 인분뇨 및 축산분뇨, 농·수산부산물, 식품공장부산물, 도축공장부산물과 같은 유기성폐기물을 퇴비화, 사료화, 건조, 소각…등의 처리공정에서 발생되는 악취를 효율적으로 처리할 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 유기성폐기물처리공정에서 배출되는 탈수여액 또는 침출액을 미생물배양조(1)에 공급하고, 송풍기(7)로부터 공기를 공급하여 폭기를 하면서 배양액이송펌프(8)에 의해서 미생물배양액을 부식질토양을 가공한 펠렛트(Pellet)와 미네랄(Minerals)용출이 용이한 광물질의 충전물(4)을 충전한 생물반응기(3)가 내장된 미생물 활성화조(2)에 공급하고 송풍기(7)로부터 공기를 공급하여 폭기를 하면 배양액은 생물반응기(3)의 충전물(4)층을 순환하면서 미네랄 및 여러 활성물질을 공급받아 토양미생물 중에서 폴리페놀(Polyphenol)성 대사산물을 배설하여 유기물질을 부식물질(腐植物質)로 전환하는 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 미생물은 활발한 대사활동을 하면서 활성화되며, 반면에 부패 및 변패성미생물, 병원성미생물과 같이 이들 미생물과 상호길항관계에 있는 미생물은 생육이 억제하게 된다.
그리고, 보다 활성화된 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 토양미생물을 배양하기 위해서는 전술한 충전물(4)에 자화(磁化)된 자철광(磁鐵鑛)과 원적외선(遠赤外線) 및 음이온방사량이 많은 광물질을 함께 충전한다.
미생물활성화조(2)에서 활성화된 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 미생물을 미생물배양조(1)에 공급하면 이들 미생물이 배양된다.
활성화된 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 미생물배양액을 유기성폐기물처리공정의 투입구, 발효공정, 혼화공정, 배기가스의 배출공정 등에 공급하면 휘발성악취발생물질은 비휘발성인 부식전구물질(腐植前驅物質)에 부동화(Immobilization) 됨으로서 악취발생이 저감하게 된다.
유기성 폐기물, 음식물쓰레기, 악취, 부식질 토양, 자철광, 원적외선, 음이온, 광물질, 부식전구물질

Description

음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물의 처리공정에서 악취를 저감하는 방법{Malodorant reducing method for the same garbage as the waste organics treatment process}
도 1은 악취제거의 공정도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 미생물배양조 2 : 미생물 활성화조
3 : 생물반응기(Bio-reactor) 4 : 충전물(充塡物)
5 : 산기관 6 : 배양액이송펌프(Pump)
7 : 송풍기(Air blower)
본 발명은 음식물쓰레기, 인분뇨 및 축산분뇨, 농·수산부산물, 식품공장부산물, 도축공장부산물과 같은 유기성폐기물을 퇴비화, 사료화, 건조, 소각…등으로 처리하는 공정에서 발생되는 악취를 탈수여액 또는 침출액을 배양액으로 사용하여 토양미생물 중 폴리페놀(Polyphenol)성 대사산물을 배설하여 유기물질을 부식물질(腐植物質)로 전환하는 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 미생물을 부식질토양을 가공한 펠렛트(Pellet)와 미네랄(Minerals) 용출이 용이한 광물질, 또는 이들과 자화(磁化)된 자철광(磁鐵鑛)과 원적외선(遠赤外線) 및 음이온방사량이 많은 광물질 등을 이용하여 배양된 미생물배양액을 유기성폐기물처리공정의 투입구, 발효공정, 혼화공정, 배기가스의 배출공정 등에 주입하여 휘발성악취발생물질을 비휘발성인 부식전구물질(腐植前驅物質)에 부동화(不動化 ; Immobilization)하여 악취발생을 저감하는 방법에 관한 것이다.
유기성폐기물 중에는 탄수화합물, 단순단백질과 같이 미생물에 의해서 분해가 용이한 물질이 분해되면서 산소농도가 떨어지게 되면 부패 및 변패성미생물이 활동하면서 암모니아(NH3), 유화수소(H2S), 메르캅탄(Mercaptan), 휘발성아민, 휘발성알코올, 휘발성유기산과 같은 악취물질이 발생하면서 2차 오염을 야기하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 유기성폐기물처리공정에서 발생되는 악취발생을 탈수여액 또는 침출액을 사용하여 부식질토양과 미네랄 용출이 용이한 광물, 또는 이들과 자화된 자철광, 원적외선 및 음이온을 방사하는 광물 등을 이용하여 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 미생물을 배양한 미생물배양액을 유기성 폐기물처리공정에 공급하여 악취발생을 저감하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
음식물쓰레기, 인분뇨 및 축산분뇨, 농·수산부산물, 식품공장부산물, 도축공장부산물과 같은 유기성폐기물처리공정에서 발생되는 악취발생을 저감하기 위해서 탈수공정에서 배출되는 탈수여액이나 침출수를 배양액으로 미생물배양조(1)에 주입하고 송풍기(Air blower ; 7)로부터 공기를 공급하여 폭기를 하면서 미생물을 배양한다.
미생물배양조(1)의 미생물 배양액을 풀브산Fulvic acid) 함량이 높은 부식질토양을 펠렛트(Pellet)형태로 가공한 펠렛트와 미네랄(Minerals) 용출이 용이한 감람석(橄欖石), 각섬석(角閃石), 흑운모(黑雲母), 진주석(眞珠石), 흑요석(黑曜石), 송지석(松脂石), 유문암(流紋岩)이나 대사이드(Dacite)질의 부석(浮石)과 같은 광물을 1종류이상의 광물을 충전한 생물반응기(Bio-reactor ; 3)가 내장된 미생물활성화조(2)에 공급하고, 송풍기(7)로부터 공기를 공급하여 폭기를 하면 배양액은 생물반응기(3)에 충전된 충전층(4)을 순환하면서 미네랄(Minerals) 및 여러 활성물질을 공급받아 토양미생물 중에서 폴리페놀(Polyphenol)성 대사산물을 배설하여 유기물질을 부식물질(腐植物質)로 전환하는 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 미생물은 활성화되면서 활발한 대사활동을 하게 되며, 반면에 부패 및 변패성미생물, 병원성미생물과 같이 이들 미생물과 상호길항관계에 있는 미생물은 생육이 억제하게 된다.
소용량의 유기성폐기물을 처리하는 경우에는 비용절감을 위해서 미생물배양조(1)와 미생물활성화조(2)를 구분하지 않고 이들 두 개조를 통합한 단일조에 부식질토양의 펠렛트와 광물질을 충전한 생물반응기(3)를 설치한다.
그리고, 보다 활성화된 미생물을 배양하기 위해서는 전술한 생물반응기(3)에 충전된 부식질토양의 펠렛트와 미네랄 용출이 용이한 광물에 자화(磁化)된 자철광괴(磁鐵鑛塊)와 원적외선(遠赤外線)이나 음이온을 방사하는 천매석(千枚石), 맥반석(麥飯石), 전기석(電氣石), 거정석(巨晶石), 의왕석(醫王石), 석영섬록암(石英閃綠岩), 귀보석(貴寶石), 태징석(泰澄石), 신명석(神明石), 석영편암(石英片岩)과 같은 광물 1종류이상을 함께 충전한다.
물(유체)이 자화된 자철광의 자계와 원적외선이나 음이온을 방사하는 광물 등이 충전된 충전층을 통과하게 되면 자기유체역학(MHD ; Magneto-Hydro-Dynamics)전압이 발생하면서 전자의 파동(波動)에 의해서 물분자의 집단체(集團體 ; Cluster)가 미세화(微細化)되면서 표면장력(表面張力)이 적어져 침투력(浸透力)이 향상하게 되어 용해력이 향상하게 되면서 탈취효율도 향상하게 되고, 또한 미생물 세포막의 투과율이 향상하게 됨으로서 미생물은 더욱더 활발한 대사활동을 하게 된다.
미생물활성화조(2)에서 활성화된 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 미생물을 미생물배양조(1)에 공급하게 되면 전체 시스템(System)에서는 이들 미생물이 배양되는 환경분위기로 전환하게 된다.
미생물배양조(1)에서 배양된 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 미생물배양액을 유기성폐기물처리공정의 투입구, 발효공정, 혼화공정, 배기가스의 배출공정 등에 공급하면 휘발성물질인 악취발생물질은 비휘발성인 부식전구물질(腐植前驅物質)에 부동화(Immobilization) 됨으로서 악취발생이 저감하게 된다.
유기성폐기물이 부패 및 변패에 의한 악취발생과 부식화반응에 의한 탈취반 응 메커니즘(Mechanisms)은 다음과 같다.
유기성폐기물은 1차 호기성미생물에 의해서 탄수화합물, 단순단백질과 같이 분해가 용이한 물질이 CO2 , H2 O와 같은 간단한 무기물질로 분해가 된다.
Figure 112003507824036-pat00001
호기성미생물이 활발한 대사활동을 하면서 산소농도가 떨어져 혐기성상태가 되면 혐기성미생물이 활동하게 되면서 유기물질은 CO2, CH4, NH3, H2S와 같은 간단한 무기물질과 휘발성아민류, 휘발성알코올류, 휘발성유기산류, 메르캅탄류와 같은 저분자성유기물질로 분해가 일어나면서 악취가 발생하게 된다.
Figure 112003507824036-pat00021
토양미생물 중에서 방선균(放線菌)류, 바실루스 마이코이데스(Bacillus mycoides)와 같은 간균(桿菌)류, 소랑
Figure 112003507824036-pat00031
세루로섬(Sorangium cellulosum), 믹소박데리아(Myxobacteria)류, 곰팡이류(Aspergillus niger, Penicillium sp., Mucor sp., Fusarium sp. 등)와 같이 유기물질을 부식물질로 전환하는 폴리페놀(Polyphenol)성 화합물을 대사산물로 배설하는 부식화미생물이 활동하게 되면 유기물질은 안정된 부식물질로 전환되는 부식화반응이 일러나게 된다.
Figure 112003507824036-pat00022
폴리페놀성대사산물은 공기 중에서 산화효소(Polyphenoloxidase)의 촉매작용에 의해서 퀴논(Quinone)화합물로 산화되면서 과산화수소(H2O2)가 생성되며, 과산화수소는 효소와 반응해서 산화효소를 생성한다.
Figure 112003507824036-pat00004
퀴논화합물은 미생물에 의해서 분해가 어려운 리그닌(Lignin), 셀룰로오스(Cellulose), 타닌(Tannin)과 같은 물질과 중축합반응(重縮合反應)을 하여 물에 불용성이면서 비휘발성인 안정된 부식물질로 전환된다.
이때 암모니아(NH3), 유화수소(H2S), 휘발성아민류, 휘발성알코올류, 휘발성유기산류, 메르캅탄류와 같은 악취발생물질은 부식물질에 부동화( Immobilization)됨으로서 악취발생이 저감하게 된다.
Figure 112003507824036-pat00024
부식물질은 토양의 미네랄성분과 반응하여 부식산미네랄염 상태인 콜로이드 미셀(Colloidal micelle)형태의 부식질토양(Humus soil)이 생성된다.
Figure 112003507824036-pat00025
또한, 부식화미생물과 상호 공생관계에 있는 토양미생물은 악취발생을 유발하는 부패성미생물 및 유해병원성미생물의 생육을 억제하는 항생물질을 배설하여 이들 미생물의 생육을 억제하는 상호길항관계를 유지하게 된다.
따라서 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호 공생관계에 있는 토양미생물의 생육환경조건을 최적의 상태로 유지하여 주면 악취발생은 억제하게 된다.
유기물질을 부식물질로 전환하는 폴리페놀성화합물의 대사산물을 배설하는 전술한 부식화미생물과 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 토양미생물은 세포막이나 세포핵 중에는 미네랄 함량이 높은 특성이 있기 때문에 이들 미생물이 생육할 수 있는 최적의 환경조건을 조장(助長)하여 주면서 미네랄 및 활성물질을 충분히 공급하였을 때 활발한 대사활동을 하면서 상호길항관계에 있는 부패 및 변패를 야기시키는 혐기성미생물의 생육은 억제하게 된다.
본 발명은 유기물질을 부패 및 변패 하여 악취를 발생시키는 혐기성미생물의 생육을 최대한 억제하여 전술한 ②의 반응을 최소화하면서 악취물질의 발생을 저감하기 위해서는 전술한 부식물질을 생성하는 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 미생물을 배양한 미생물배양액을 유기성폐기물처리공정의 투입구, 발효공정, 혼화공정, 배기가스의 배출공정 등에 공급하여 악취발생이 저감되도록 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 음식물쓰레기, 인분뇨 및 축산분뇨, 농·수산부산물, 식품공장부산물, 도축공장부산물과 같은 유기성폐기물을 퇴비화, 사료화, 건조, 소각…등으로 처리하는 공정에서 발생되는 악취를 효율적으로 처리를 할 수 있기 때문에 이들 유기성폐기물을 처리하는 공정에서 발생되는 악취제거에 널리 이용될 것으로 전망된다.

Claims (3)

  1. 음식물쓰레기, 인분뇨 및 축산분뇨, 농·수산부산물, 식품공장부산물, 도축공장부산물과 같은 유기성폐기물처리공정의 탈수공정에서 배출되는 탈수여액이나 침출수를 배양액으로 미생물배양조(1)에 공급하고 송풍기(Air blower ; 7)로부터 공기를 공급하여 폭기를 하면서 미생물을 배양하며, 미생물배양조(1)의 미생물배양액은 배양액이송펌프(6)에 의해서 풀브산(Fulvic acid) 함량이 높은 부식질토양을 펠렛트(Pellet)형태로 가공한 펠렛트와 미네랄(Minerals) 용출이 용이한 감람석(橄欖石), 각섬석(角閃石), 흑운모(黑雲母), 진주석(眞珠石), 흑요석(黑曜石), 송지석(松脂石), 유문암(流紋岩)이나 대사이드(Dacite)질의 부석(浮石)과 같은 광물을 1종류이상이 충전된 생물반응기(Bio-reactor ; 3)가 내장된 미생물활성화조(2)에 공급하고, 송풍기(7)로부터 공기를 공급하여 폭기를 하면 미생물배양액은 생물반응기(3)에 충전된 충전층(4)을 순환하면서 미네랄(Minerals) 및 여러 활성물질을 공급받아 토양미생물 중에서 폴리페놀(Polyphenol)성 대사산물을 배설하여 유기물질을 부식물질(腐植物質)로 전환하는 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 미생물이 활발한 대사활동을 하는 활성화된 이들 미생물을 미생물배양조(1)에 공급하면 전체 시스템(System)에서 이들 미생물이 배양하게 되면 이 미생물배양액을 유기성폐기물처리공정의 투입구, 발효공정, 혼화공정, 배기가스의 배출공정 등에 공급하여 악취발생을 저감하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 보다 활성화된 미생물을 배양하기 위해서 전술한 생물반응기(3)에 충전된 부식질토양의 펠렛트와 미네랄 용출이 용이한 광물에 자화(磁化)된 자철광괴(磁鐵鑛塊)와 원적외선(遠赤外線)이나 음이온을 방사하는 천매석(千枚石), 맥반석(麥飯石), 전기석(電氣石), 거정석(巨晶石), 의왕석(醫王石), 석영섬록암(石英閃綠岩), 귀보석(貴寶石), 태징석(泰澄石), 신명석(神明石), 석영편암(石英片岩)과 같은 광물을 1종류이상을 함께 충전하여 악취발생을 저감하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 소용량의 유기성폐기물을 처리하는 경우에는 비용절감을 위해서 미생물배양조(1)와 미생물활성화조(2)를 구분하지 않고 이들 두개 조를 통합한 단일조에 부식질토양의 펠렛트와 미네랄 용출이 용이한 광물을 충전하거나 이들과 자화된 자철광괴와 원적외선 및 음이온 방사율이 높은 광물을 함께 충전한 생물반응기(3)를 설치하여 부식화미생물 및 이들 미생물과 상호공생관계에 있는 미생물을 배양한 미생물배양액을 유기성폐기물처리공정의 투입구, 발효공정, 혼화공정, 배기가스의 배출공정 등에 공급하여 악취발생을 저감하는 방법.
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