KR100581738B1 - 미생물을 이용한 유기성폐기물 처리의 악취방지방법 - Google Patents
미생물을 이용한 유기성폐기물 처리의 악취방지방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 미생물을 이용한 음식물쓰레기와 돈분, 인분, 하수슬러지(오니) 등 유기성폐기물의 소각처리 또는 자원화에서 발생하는 악취를 미생물을 이용하여 방지하는 방법으로 유기성폐기물을 수거하기 전, 유기성폐기물 발생처 또는 수집용기에 효모 등 미생물을 살포하여 운송함을 특징으로 한다.
미생물, 유기성폐기물, 악취제거
Description
도 1은 싸카로마이세스(Saccharomyces exiguus)속 SJP6728AF1 신규 균주의 전자현미경사진.
도 2는 싸카로마이세스(Saccharomyces exiguus)속 SJP6722AF2신규 균주의 전자현미경사진.
도 3은 칸디다(Candlda fructus)속 SJP6730AF3 신규 균주의 전자현미경사진.
도 4는 락토바실루스 (Lactobacillus paraplantarum)속 SJP6722A5 균주의 전자현미경사진.
도 5는 페니바실루스(Paenibacillus polymyxa)속 SJP6735B6 균주의 전자현미경사진.
도 6은 바실루스(bacillus badius)속 SJP6731B1 균주의 전자현미경사진.
도 7은 본 발명에 따른 미생물의 분석 결과를 나타낸 성적서.
도 8은 본 발명을 실시한 경기도시흥시음식물쓰레기 80톤 및 분뇨 100톤 퇴비화시설의 악취를 측정한 시험성적서.
도 9는 도8의 시험성적서를 작성하기 위하여 실시한 악취측정위치를 나타낸 도면.
본 발명은 유기성폐기물에서 악취가 발생하지 않도록 사전에 방지하기 위한 미생물사용방법에 관한 것이다.
음식물쓰레기와 돈분, 인분, 하수슬러지 등 유기성폐기물의 소각이나 건조, 발효과정에 발생한 악취를 미생물을 이용하여 제거하는 종래의 기술을 살펴보면 대부분 1일 수십톤부터 수백톤을 처리하는 대규모시설로 건설되어 있다. 상기 시설에서 발생하는 악취를 포집하여 별도로 설치된 토양미생물을 이용한 토양탈취방법과 필터에 미생물을 접종시킨 바이오필터방법, 대기에 발생한 악취에 미생물을 살포하여 저감시키는 미생물이 다양하게 개발되어 사용되고 있다. 그러나 이들 처리방법은 음식물쓰레기나 돈분 등 단백질의 부패에 의하여 발생하는 악취는 암모니아와 같은 난분해성악취로 대규모시설에서 엄청나게 발생하여 이미 대기로 퍼진 다음 해결하는 방법들이다. 그럼으로 악취를 해결하는 정도가 30~50%에 불과함으로 아직도 상기 유기성폐기물소각장이나 발효시설들이 환경오염시설의 오명을 벗지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 유기성폐기물에서 악취가 발생하지 않도록 사전에 방지하기 위한 미생물사용방법에 관한 것이다.
본 발명자는 악취나는 음식물쓰레기를 지렁이 사료로 주면 악취가 없다는 사 실에 주목하고 지렁이 사료로 악성음식물쓰레기와 돈분, 견분, 유황오리분, 계분, 재래식화장실에서 채취한 인분, 막걸리, 시중에서 구입한 효모 등 다양한 미생물을 집합시켜 놓고 독버섯류, 초호, 사군자, 부자 등 난분해성 유기물을 투입시켜 변종시키거나 훈련을 시켜보겠다는 생각으로 다수회 투입시켜 완전히 분해 된 분변토를 수집하여 1일 80톤 음식물쓰레기퇴비화시설에 투입한 결과 암모니아 악취가 100%해결되었다.
본 발명자는 상기 퇴비를 채취하여 농업과학기술원 생물부 병리과에 분석을 의뢰하여 분석한 결과 기존 대조퇴비에 존재하지 않은 24종(분리번호 SJP6719A1, SJP6722A5, SJP6723A6, SJP6728AF1, SJP6729AF2, SJP6730AF3, SJP6731B1, SJP6735B6, SJP6738B1, SJP6737B8, SJP6734B4, SJP6721A4, SJP6720A3, SJP6722A5, SJP6724A5, SJP6740B9, SJP6727A11, SJP6732B2, SJP6739B11, SJP6738B10, SJP6717C3, SJP6716B2, SJP6715C1, SJP6718C4)이 검출되었다.
이들 균주 중 1차로 10종(SJP6719A1, SJP6738B1, SJP6737B8, SJP6723A6, SJP6728AF1, SJP6722AF2, SJP6730AF3, SJP6722A5, SJP6735B6, SJP6731B1)의 SJP미생물이 분리되었다. 상기 SJP미생물의 배양방법은 통상적인 효모와 바실루스 속 미생물의 배양방법과 같이 배양배지로는 탄소원, 질소원, 비타민 및 미네랄로 구성된 배지를 선택하여 통상의 유산균 배양 조건과 같이 멸균된 배지에 30℃ 내지 45℃에서 10시간 내지 48시간 배양하여 각각의 균주별로 악취방지능력과 구더기살충능력을 다음 방법으로 실시하였다.
식물쓰레기자원화시설에 반입된 생선과 돼지고기 닭고기 등의 육류를 상온에 방치하여 구더기를 대량 생산한 다음 10개의 용기에 담아 시료를 준비하였다. 또한 악취가 진동하는 음식물쓰레기폐수(BOD 100,000ppm)를 20ℓ 들통에 10ℓ씩 담아 10통의 시료를 준비한 다음 상기 SJP미생물액상 10종을 10cc에 물 100cc를 각각 혼합하여 상기 구더기와 폐수에 각각 살포한 후 구더기사멸정도와 악취해소정도를 경과시간별로 측정하는 방법으로 10여차래 실시한 결과 분리번호 SJP6728AF1, SJP6722AF2, SJP6730AF3, SJP6722A5, SJP6735B6, SJP6731B1 6종의 미생물이 구더기살충능력과 악취해소능력이 특출하여 동정하였으며 이들 균주를 한국미생물보존센타에 기탁하여 표1과 같이 기탁번호를 부여 받았고 상기 미생물에 대하여는 국내에 특허 출원(국내 특허출원 2005-99940호)한 바 있다.
표1. SJP 미생물의 기탁 균주명 및 기탁번호
| 기탁균주명 | 기탁번호 |
| SJP6728AF1 | KCCM -10675P |
| SJP6729AF2 | KCCM -10677P |
| SJP6730AF3 | KCCM -10679P |
| SJP66722A5 | KCCM -10676P |
| SJP6735B6 | KCCM -10678P |
| SJP6731B1 | KCCM -10680P |
나머지 4종(
SJP6719A1
,
SJP6738B1
,
SJP6737B8
,
SJP6723A6
)은
구더기살충능력이
없었으며 악취해소능력이 다소 낮은 것으로 평가되어 동정하지 않았으나 상기 동정된 6종의
SJP
미생물과 함께 악취방지실험을 후술과 같이 실시하였다.
상기 10종의 SJP미생물 현장실험으로 음식물쓰레기 1일 80톤 처리규모의 퇴비발효시설에서 실시한 결과 상기 동정된 6종의 미생물은 악취없이 발효시키는 강력한 효능이 있었다. 그러나 상기 동정에서 제외된 SJP미생물은 상기 실험에서 보였던 정 도의 효과를 보이지 못하였다.
상기 4종 SJP미생물의 효과를 놓고 분석한 결과 발효능력이 좋지 못한 미생물에게 과다한 분량과, 소화가 불가능한 시간적 환경을 만들어 놓았다는 판단에 따라 상기 실험과 유사하게 소량의 음식물쓰레기에 처리하고 24시간 경과한 다음 수집하여 처리하는 방법을 선택하여 실시하였다. 아파트나 시가지에 있는 음식물쓰레기를 수거하기 위한 저장용기에 상기 4종의 SJP미생물배양액을 각각 살포하고 24시간 뒤에 확인한 결과 2종(SJP6738B1, SJP6737B8)에서 악취를 느낄 수가 없었다.
본 발명자는 이 사실을 확인하고 시중에서 판매되는 싸카로마이세스(Saccharomyces) 속 발효미생물 2종과 바실루스(bacillus) 속 발효미생물 1종을 구입하여 같은 방법으로 실험한 결과 1일 80톤 처리시설에서는 효과가 전혀 없었으나 소량의 저장용기에서는 1종의 미생물제제가 악취가 없음을 확인하였다. 이 실험으로 발효능력이 다소 약한 미생물도 상기한 방법으로 시간을 두고 유기성폐기물을 소량으로 장시간 발효시키면 능력이 좋은 상기 6종의 SJP미생물과 같이 악취 없이 자원화가 가능하다는 사실을 파악한 것이다.
현재 모든 유기성폐기물자원화시스템은 본 발명자가 시공한 시흥시자원화시설과 같이 1일에 수십~수백 톤을 해결해야만 하는 구성으로 되어 있다. 그동안 미생물을 연구한 많은 사람들이 연구실에서는 성공을 했는데 현장에서 실패한 이유가 능력이 약한 미생물에게 다량으로 짧은 시간에 효과를 얻고자 하는데 실패의 원인이 있음을 알았다. 이 같은 연유로 음식물쓰레기 수거를 위한 저장용기에 미생물제제를 살포하고 24시간 경과 후 수집 처리하는 본 발명을 안출하게 된 것이다. 또한 상기 6종의 SJP미생물과 같이 능력이 뛰어난 미생물이라 하더라도 소량으로 처리하여 수집하면 대량처리가 가능함으로 만에 하나 실수를 방지할 수 있는 것이다.
저장용기에 담겨진 음식물쓰레기는 첫째, 소량임으로 미생물이 소화하기가 용이하고 둘째, 자연적 산소공급만으로도 충분한 활성을 가질 수 있으며, 셋째, 하루에 한번 수거함으로 최소한 24시간 미생물이 분열하면서 소화할 수 있는 시간적 여유를 제공하게 된다. 특히 악취가 많이 발생하는 시기가 하절기로 미생물의 활성에 더욱 적당한 온도이어서 발효효과가 배가될 수 있다.
이와 같은 환경이 주어짐으로 처리장에 반입되는 음식물쓰레기 자체에 악취가 없고 따라서 전처리시설은 물론 퇴비화시설 또는 건조에도 불구하고 악취발생을 방지하는 결과를 얻게 된다.
저장용기에 액상 미생물제제 또는 고상 미생물제제를 음식물쓰레기를 수거하는 사람이 수거한 다음 다시 용기에 분무하거나 한주먹 뿌려주면 간단히 해결된다. 더욱 바람직하게는 수거 전에 배양미생물제제를 살포하고 수거 후 용기에 살포해 두는 것이다. 이렇게 실시하면 방금 투입된 음식물쓰레기도 운송되는 시간에 악취해소가 진행되고 용기에 뿌려진 미생물은 용기에 투입되는 음식물쓰레기에 전이되어 24시간 발효시킴으로 악취발생을 방지할 수 있다.
동절기를 제외한 계절은 음식쓰레기를 저장용기에서 악취가 발산함으로 시민들이 코를 막고 음식쓰레기를 투입하거나 코를 막고 지나가는 불편이 있다. 또 수거용자동차에서도 악취를 발생하여 거리를 오염시키고 있으나 이 같은 문제를 해결함으로 환경적인 거리조성이 가능한 부가적 효과도 있다.
돈분과 계분 등을 처리하는 축산분뇨비료공장을 살펴보면 교반장치가 구성된 발효조가 가로 4~6m 길이 50~70m 깊이 1.5~3m로 1~2 나인으로 시설되어 있고 상기 발효조 앞에 탱크로리에 담긴 분뇨를 쏘다 부으면 패루다로 톱밥을 희석하여 발효조로 밀어 넣고 있다.
여기에 악취를 미생물로 해결해 보겠다고 본 발명자뿐 아니라 많은 미생물업체가 수고를 아끼지 않고 있으나 해결하지 못하고 있다. 이와 같은 실험이 반복됨으로 돈분비료공장에서도 미생물업체 사람을 불신하여 아예 실험도 못하게 하는 실정이 되고 말았다.
하수처리장에서 발생하는 유기성폐기물(오니)의 처리방법을 살펴보면 해상투기하거나 소각 또는 매립으로 처리하고 있다. 앞으로 국제협약에 의하여 해상투기가 불가능하게 됨으로 모두 소각 또는 매립으로 처리할 수밖에 없는 실정이다. 여기에도 매립이나 소각 전 미생물을 처리하여 충분한 시간을 경과시켜 악취가 없을 때 소각하면 탈취장치의 가동비용과 악취민원을 해결할 수 있으며, 매립의 경우에도 침출수가 현저히 감소됨으로 환경적 처리가 가능해 진다.
또 인분처리과정을 살펴보면 악취를 발생시키면서 수거한 분뇨를 이물질 또는 혐기성오니를 분리하여 하수처리장에 투입하고 있는데 이 과정에 엄청난 악취가 발생하여 주위의 환경을 오염시키고 있는 실정이다. 이 악취 덩어리도 효모와 바실루스 등 미생물을 투입시켜 장시간 이동하면 운반되는 과정에 교반되는 효과에 의하여 산소가 공급됨으로 악취를 해소시켜 해결할 수 있는 것이다.
경기도 시흥시는 본 발명의‘미생물을 이용한 유기성폐기물 처리의 악취방지 방법’의 실험에 의해 세계최초로 음식물쓰레기 악취없는 친환경도시가 실현되었다. 시흥시 아파트와 시가지에 존재한 음식물쓰레기저장용기의 수량이 1,500여 개로 확인되었다. 1,500여개 저장용기에서 1일 80톤의 음식물쓰레기가 수거됨으로 1,500여개의 저장용기에서 미생물이 배양되고 있다는 결론이다. 상기와 같이 배양된 미생물이 퇴비발효시설에 효과를 주지만 대부분이 음식물쓰레기자원화시설을 통해 하수종말처리장으로 유입되어 악취를 해결하고 있다.
시흥시시설의 구성을 상세히 살펴보면 투입된 음식물쓰레기 80톤에 염분제거를 위한 용수가 1대3으로 유입됨으로 240톤의 용수가 음식물쓰레기를 세척하고 탈수장치에서 탈수되어 고형물은 퇴비발효장으로 이송되고 탈리액은 하수종말처리장으로 유입됨으로 하수처리장에서 발생하는 악취가 해결되는 것이다.
상기 실험을 실시하는 기간 중 1일 20여만 톤의 폐수를 정화시키는 시흥시하수종말처리장에서 악취를 느낄 수가 없었으며 이 사실은 도 8에 첨부한 악취시험성적서에서 충분히 확인할 수 있다.
도 8의 성적서는 도 9에 도시한 바와 같이 하수종말처리장 일부분에 음식물쓰레기자원화시설이 있고 상기 음식물쓰레기자원화시설 곁에 하수처리시설 중에 가장 악취가 심한 유입균등조가 설치되어 있다. 도 8에 제시된 시험성적서는 상기 두개의 시설물 5m거리에 위치한 부지경계선상에서 악취측정방법에 따라 악취를 포집하여 측정하였다.
이와 같이 설명한 본 발명은 음식물쓰레기와 돈분 등 축분, 인분의 이송이나 소각, 자원화에 따라 발생하는 악취문제를 가장 효율적이며 친환경적으로 해결할 수 있게 되었음으로 유기성폐기물 재활용산업에 크게 이바지할 것으로 예상되는 유용한 발명인 것이다.
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Claims (2)
- 유기성폐기물 저장용기에 미생물제제를 살포한 후 유기성페기물을 수거한 다음, 이를 수송하기 전에 다시 미생물제제을 투입하여 수송하는 것을 특징으로 하는 미생물제제를 이용한 유기성 폐기물의 악취제거 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 미생물제제로는 기탁번호 KCCM-10675P호로 기탁된 SJP6728AF1균주, 기탁번호 KCCM-10677P호로 기탁된 SJP6729AF2균주, 기탁번호 KCCM-10679P호로 기탁된 SJP6730AF3균주, 기탁번호 KCCM-10678P호로 기탁된 SJP6735B6균주, 기탁번호 KCCM-10676P호로 기탁된 SJP6722A5균주, 기탁번호 KCCM-10680P호로 기탁된 SJP6731B1균주 중 어느 하나를 살포하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기성폐기물의 악취제거 방법.
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