KR100659601B1

KR100659601B1 - 복합토양 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 발효장치 및 이를이용한 발효방법

Info

Publication number: KR100659601B1
Application number: KR1020060022016A
Authority: KR
Inventors: 정상섭; 라종덕; 라현수
Original assignee: 라현수
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2006-12-19

Abstract

본 발명은 복합토양 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 발효장치 및 이를 이용한 발효방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음식물 쓰레기와 초산균(Acetobacter aceti), 아세토박터 자일리늄(Acetobacter xylinum), 초산박테리아(Acetobacter suboxydans) 등의 복합토양 미생물과 조정제를 일정비율로 혼합하여 호퍼, 열풍발생기, 열풍배출구, 열풍흡입구, 열풍순환블로워, 열풍분사장치, 교반장치, 반출장치 및 혼합기로 구성된 발효장치로 내부로 투입하여 일정시간 동안 발효시킨 후 음식물 쓰레기를 비료 및 사료로 사용하는 장치 및 이를 이용한 발효방법에 관한 것으로, 폐기되는 음식물 쓰레기를 재활용함으로써, 자원의 재활용 측면에서 매우 경제적이며, 하천 등을 오염시키는 오염물을 재활용한다는 측면에서 환경개선의 효과를 갖는다. 또한, 음식물 쓰레기를 이용하여 비료 및 사료를 제조함으로써, 그 제조단가를 낮출 수 있다는 효과를 갖는다.

유기물, 음식물, 쓰레기, 발효, 건조, 열풍, 일라이트, 발포

Description

복합토양 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 발효장치 및 이를 이용한 발효방법{APPARATUS FOR FERMENTING AN ORGANIC WASTE USING MICROORGANISM AND METHOD USING THE SAME}

제 1도는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 발효장치를 도시한 단면도.

제 2도는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 발효장치를 도시한 측 단면도.

제 3도는 본 발명에 따른 광물질 판넬을 도시한 분해 사시도.

* 도면 주요 부호의 설명 *

1 : 발효장치 11: 광물질 판넬 2 : 호퍼

21: 덮개 3 : 열풍배출구 31: 열풍발생기

4 : 열풍흡입구 41: 열풍순환블로워 5 : 열풍분사장치

6 : 교반장치 61: 회전축 62: 암

63: 교반날개 71: 반출구 72: 반출장치

73: 배출구 74: 제2구동장치 75: 혼합기

8 : 배기통 9 : 제1구동장치

각 가정이나 관공서에서 배출되는 음식물 쓰레기는 그 양이 매우 엄청난 것이어서, 국가 경제면에서나 환경오염에 있어서, 매우 심각한 상황이다.

이와 같은 심각한 상황을 타개하기 위해 많은 홍보와 교육을 하고 있지만 여전히 음식물 쓰레기의 방출은 사회문제점 중의 하나이다. 따라서, 이와 같이 버려지는 음식물 쓰레기를 재활용함으로써, 경제면과 환경개선에 많은 이점을 확보하고자 다각도로 많은 연구가 진행되고 있으며, 그러한 연구의 일환으로 음식물 쓰레기 를 건조 및 일정한 방법으로 재처리하여 비료나 사료로 사용되는 방법이 대두되고 있다.

이와 같은 음식물 쓰레기를 비료나 사료로 재활용하기 위한 선행기술은 상부에 배치된 음식물 쓰레기의 투입구, 급기구 및 배기구 하부에 배치된 건조 처리물의 반출구를 갖는 발효 건조조와 상기 발효 건조조 내의 하부에 수평 방향에 있어서 좌우 방향으로 설치된 회전축 및 그 회전축에 암(arm)을 이용하고 설치되어, 회전시에 상기 음식물 쓰레기를 좌우 방향의 중앙부에 모이도록 좌우로서 역방향의 배치된 리본 모양의 교반 날개를 갖고, 투입된 상기 음식물 쓰레기를 교반 혼합한 교반 장치와 상기 발효 건조조 내의 상부에 열풍을 공급한 열풍 발생장치와 상기 발효 건조조 내에 있어서 상기 열풍의 배출구와 상기 교반 장치 사이에서 상기 교반 장치의 회전축에 평행하고 늘어남과 동시에 하향으로 개구한 간극 상의 분사구를 갖고, 상기 열풍 발생 장치로부터의 열풍에 의하여 승온 된 조내 공기를 상기 음식물 쓰레기는 분사한 열풍 분사 장치를 구비한 발효 건조 장치가 있다.

그러나 이와 같은 장치는 그 내부온도를 일정하게 유지시키기 어려운 구성으로, 균일한 온도를 유지시키지 못함으로써 미생물에 의한 음식물 쓰레기의 분해가 잘 이뤄지지 않으며, 배출되는 처리된 음식물 쓰레기는 처리물로서 배출되는 경우 그 악취를 제거할 수 있는 장치적 구성이 없어 비료 또는 사료로 제조될 경우 그 악취 등이 남아 있어, 비료 또는 사료로 사용하기 부적합하다는 단점을 갖고 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명에서는 발효장치의 내부 온도를, 복합토양미생물이 가장 활발한 특정온도를 일정하게 유지하도록 하여 음식물 쓰레기의 유해물질을 분해효율을 높이고, 처리된 음식물 쓰레기에 미 분말의 광물질을 균일하게 도포하여, 악취 및 수분을 추가적으로 제거함으로써 비료 및 사료로서 상품가치를 높일 수 있도록, 음식물 쓰레기를 재처리하여 비료 및 사료 생산에 드는 비용을 절감할 수 있어 경제적이고, 폐기물 처리에 따른 환경개선 효과를 갖는 발효장치 및 이를 이용한 발효방법의 제공을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은,

음식물 쓰레기 10~90%와 조정제 10~90%를 투입하는 호퍼와,

투입된 조정제와 혼합된 음식물 쓰레기를 건조하기 위해 열풍발생기에서 발생된 열풍을 발효장치 내부로 배출하도록 상부 일측에 구비된 열풍배출구와,

그 열풍배출구에서 배출된 열풍을 열풍흡입구로 재흡수하고, 재흡수된 열풍을 열풍순환블로워를 통해 이송하여 열풍흡입구 아래로 분사하도록 구성된 열풍분사장치와,

그 열풍분사장치에서 분사된 열풍과 함께 음식물 쓰레기와 복합토양 미생물을 교반 혼합하는 교반장치와,

그 교반장치의 저부에 건조처리된 음식물 쓰레기를 배출하기 위해 구비된 반 출구와, 그 반출구로부터 일정시간 방냉되어 제품이 반출되도록 원통형 관으로 형성된 반출장치와,

그 반출장치의 일측에 구비되어 있는 배출구로부터 배출된 음식물 쓰레기와 광물질을 혼합하는 혼합기와,

발효장치 내부에서 발생한 수증기와 분진이 외부로 빠져나갈 수 있도록 구비된 배기통으로 이루어지되,

상기 발효장치의 내부는 광물질 판넬로 형성되고 그 판넬 내부에는 열선이 포함되어 있어 발효장치의 내부온도를 60 ~ 90℃로 균일하게 유지할 수 있도록 하고, 상기 광물질은 광물질 판넬과 음식물 쓰레기에 첨가시 사용하는 것으로, 그 종류로는 발포 버미큘라이트, 발포 펄라이트, 일라이트, 맥반석, 세피오라이트, 제오라이트, 몬모릴로나이트, 게르마늄, 백운석, 규석 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합인 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 구성을 더욱 상세히 살펴보도록 한다.

상기 호퍼는 음식물 쓰레기, 복합토양미생물 및 조정제를 투입하는 곳으로, 발효장치의 최상부에 위치하도록 구성하며, 그 호퍼에는 음식물 쓰레기를 투입한 후 발효장치 내부를 완전 밀봉하기 위해 덮개를 구비한다.

상기 열풍배출구는 발효장치의 상부 일측에 위치하도록 하여 발효장치 내부로 270 ~ 300℃의 열풍을 불어넣고, 제공된 열풍은 발효장치의 내측 저부(교반장치가 구비된 곳)의 온도를 60 ~ 90℃로 유지하도록 한다. 이와 같은 온도의 유지는 발효장치 내측 저부에 구비되어 있는 통상의 자동온도제어를 이용하여 일정온도 이하로 될 경우에는 열풍발생기를 가동시키고, 일정온도 이상이 될 경우에는 열풍발생기를 정지시키는 방법을 이용하며, 또한 이와 같은 발효장치 내측 저부의 일정 온도 유지는 발효장치의 내측 외둘레로 형성되어 있는 광물질 판넬에 의해 더 효과적으로 지속될 수 있으며, 그 광물질 판넬의 내부에는 열선이 구비된 것을 특징으로 하며, 광물질 판넬에 쓰이는 광물질은 발포 버미큘라이트, 발포 펄라이트, 일라이트, 맥반석, 세피오라이트, 제오라이트, 몬모릴로나이트, 게르마늄, 백운석, 규석 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상을 성형하여 사용한다.

상기 열풍흡입구는 열풍배출구에서 배출된 열풍 중 일부를 흡수하여 상기 열풍흡입구와 연통된 열풍순환블로워를 통해 발효장치 내부에 타설되어 상기 열풍배출구와 열풍흡입구의 저부에 위치하는 열풍분사장치 내부로 열풍을 불어넣게 된다. 열풍분사장치 내부로 흡입된 열풍은 열풍분사장치의 저부에 구비되어 있는 분사구(도면 미도시)를 통해 발효장치의 내측저부에 타설되어 있는 교반기로 분사하게 된다.

상기 교반장치는 복합토양미생물과 음식물 쓰레기를 혼합하는 기능을 하는 것으로, 나선형의 교반 날개를 갖는다. 이와 같은 교반날개는 처리되는 음식물 쓰레기를 중앙의 반출구를 통해 외부로 방출할 수 있도록 회전과 함께 음식물 쓰레기가 중앙에 집중될 수 있도록 한다.

상기 혼합기는 음식물 쓰레기와 혼합되는 광물질 80 ~ 250 mesh의 입도를 갖는 것으로, 음식물 쓰레기 90중량%이상에 대해, 광물질 10중량%이하로 첨가하는 것으로, 상기 광물질은 반드시 포함되어야 하며, 그 첨가량의 10중량%이하로 사용하지만 0중량% 보다는 큰 값으로 사용한다. 광물질은 비료 및 사료의 질을 높여주는 것으로, 80 mesh는 퇴비에 적합한 입도이며, 250 mesh는 사료로 사용하기 적합한 입도로써, 음식물 쓰레기에 첨가하는 광물질은 80 ~ 250 mesh의 범위의 입도로 사용하는 것이 바람직하며, 그 첨가량을 10중량%이상으로 사용하는 경우에는 처리된 음식물 쓰레기에 포함되어 있는 적정 수준의 수분의 양을 감소시켜 비료 및 사료의 질이 낮아지므로 10중량%이하로 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같은 광물질에는 유해물질이 포함되어 있어, 음식물 쓰레기를 사료로 사용할 경우에는 수비공정을 거쳐 사용하는 것으로, 상기 수비공정은 참나무멧돌에 필터에 의해 중금석이 제거된 연수물과 함께 광물질 분체를 넣고 갈아서 반죽 상태로 하고 난 다음, 미세한 스크린으로 연수물과 함께 걸러서 침전시킨다. 침전된 운모를 탈수하여 열풍기로 말려서 다시 마이크로밀 탱크로 미세하게 분쇄한 것을 사용한다.

이하, 상기한 내용을 도면을 통해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.

구체적으로 살펴보기에 앞서 도시한 도면을 간략히 살펴보면, 도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 발효장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 발효장치를 도시한 측 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 광물질 판넬을 도시한 분해 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 음식물 쓰레기 10 ~ 90%와 조정제 10 ~ 90% 비율로 혼합하고, 상기 혼합된 음식물 쓰레기 90중량% 이상에 대해 10중량%이하의 비율로 복합토양미생물이 발효장치(1) 상부에 위치한 호퍼(2)를 통해 발효장치(1) 내부로 투입되고, 이때 투입되는 음식물 쓰레기의 수분함량은 55 ~ 65%를 유지하는 것으로, 투입된 음식물 쓰레기는 열풍발생기(31)에서 발생되고 열풍배출구(3)를 통해 발효장치(1) 내부로 유입되는 열풍을 통해 열풍 가열된다. 상기 열풍발생기(31)에서 발생된 열풍의 최초온도는 270 ~ 300℃로서, 이와 같은 온도의 열풍은 발효장치(1)의 내부로 유입되면서, 발효장치(1)의 내측 외둘레에 구비되고, 그 내부에는 열선(도면미도시)을 포함하는 광물질 판넬(11)에서 발생되는 열과 함께 발효장치(1) 내부의 온도를 급격히 상승시키게 된다. 발효장치(1) 내부 상층부의 온도는 초기 광물질 판넬(11)에서 발생되는 열에 의해 150 ~ 200℃를 유지하며, 상온의 음식물 쓰레기와 복합토양미생물이 투입되면서 온도가 강하하나, 이때 270 ~ 300℃의 열풍이 유입됨에 따라 10분 경과 후 음식물 쓰레기는 55℃까지 상승하고, 20분 경과 후 음식물 쓰레기와 열풍과의 열교환 및 음식물 쓰레기의 자체발열에 의해 음식물 쓰레기의 평균온도가 60 ~ 90℃로 유지되면서 복합토양미생물의 활동이 활발해지면서 유해성 물질의 분해가 활발히 진행된다. 이와 같은 평균온도는 통상의 자동온도센서가 발효장치의 내측 저부에 구비(도면 미도시)되어 있고, 이와 같은 센서는 열풍발생기(31)와 연결되어 교반장치(6) 내측 저부에설치된 발효장치(1) 공간의 온도를 실시간으로 측정하여 60℃이하로 떨어질 경우에는 열풍발생기(31)를 가동시켜 열풍을 발효장치(1) 내부로 불어 넣어주고, 90℃ 이상으로 온도가 상승할 경우에는 열풍발생기(1)의 가동을 정지시켜 60 ~ 90℃의 온도를 유지시켜 주며, 이와 같은 온도의 범위는 복합토양미생물의 활동을 활발하게 유지시켜 주는 것으로, 발효장치 내에서 4 ~ 12시간 동안 음식물 쓰레기를 발효시켜 퇴비나 사료가 만들어져 배출된다. 배출시 퇴비나 사료의 수분함량은 15%이하를 유지하도록 한다, 15%이상의 수분함량을 유지할 경우에는 퇴비 또는 사료가 쉽게 부패하여 제품으로서의 가치가 떨어지는 단점이 있다.

상기 음식물 쓰레기에 조정제를 첨가하는 것은 음식물 쓰레기 내의 수분을 조정하기 위해 첨가하는 것으로, 그 종류로는 건조비지, 탈지겨, 밀기울,톱밥, 왕겨, 밤겨, 쌀겨,게등의 갑각류 껍질 ,건조생선쓰레기, 건조동물쓰레기, 건조야채쓰레기중 선택되는 어느 1 종 또는 2종 이상의 혼합을 사용한다.

상기 복합토양미생물은 초산균(Acetobacter aceti), 아세토박터 자일리늄(Acetobacter xylinum), 초산박테리아(Acetobacter suboxydans), 아크로모박터 니트릴로클라테스(Achromobacter nitriloclastes), 아크로모박터 파라피노클라스터스(Achromobacter paraffinoclastus), 아르트로박터 글로비포미스(Arthrobacter globiformis), 아르트로박터 파라피너스(Arthrobacter paraffineus), 아르트로박터 루벨러스(Arthrobacter rubellus), 아조토박터 아길리스(Azotobacter agilis), 아조토박터 크로코큠(Azotobacter chroococcum), 아조토박터 비넬란딜(Azotobacter vinelandil), 바실러스 아미로리퀴페시언(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 브레비스(Bacillus brevis), 바실러스 키티노스포러스(Bacillus chitinosporus), 바실러스 서큐란(Bacillus circulans), 바실러스 코아귤란(Bacillus coagulans), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 메가테리엄(Bacillus megaterium), 바실러스 폴리믹사(Bacillus polymyxa), 바실러스 라디시콜라(Bacillus radicicola), 바실러스 스테아로더마필러스(Bacillus stearothermophilus), 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 터린기에니시스(Bacillus thuringiensis), 셀루로모나스 비아조티아(Cellulomonas biazotea), 셀루로모나스 피미(Cellulomonas fimi), 셀루로모나스 푸실라(Cellulomonas pusilla), 클로스트리디윰 아세토부틸리큠(Clostridium acetobutylicum), 클로스트리디윰 파스터리아늄(Clostridium pasterianum), 클로스트리디윰 더마셀륨(Clostridium thermocellum), 클로스트리디윰 더마사카하로티큠(Clostridium thermosaccharolyticum), 코르네박테리윰 하이드로카보클라스터스(Corynebacterium hydrocarboclastus), 코르네박테리윰 디옥시단(Corynebacterium dioxydans), 코르네박테리윰 이큐(Corynebacterium equi), 코르네박테리윰 하이드로카복시단(Corynebacterium hydrocarbooxydans), 코르네박테리윰 리네일(Corynebacterium renale), 플라보박테리윰 옥시단(Flavobacterium oxydans), 클렙시엘라 오제네(Klebsiella ozaenae), 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus), 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 델브루엑키(Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스 데시디오서스(Lactobacillus desidiosus), 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 락티스(Lactobacillus lactis), 루코노스톡 시토보럼(Leuconostoc citovorum), 락토바실러스 덱트라니큠(Lactobacillus dextranicum), 락토바실러스 메센테로이드(Lactobacillus mesenteroids), 락토바실러스 오에노스(Lactobacillus oenos), 마이크로코쿠스 세리피칸(Micrococcus cerificans), 마이크로코쿠스 세롤리티쿠스(Micrococcus cerrolyticus), 마이크로코쿠스 파라피놀키쿠스(Micrococcus paraffinolyticus), 마이크로코쿠스 바리안(Micrococcus varians), 미코박테리윰 치테(Mycobacterium chitae), 미코박테이윰 파라피니큠(Mycobacterium paraffinicum), 니트로박터 유로페라(Nitrobacter europaea), 노카디아 코랄리나(Nocardia corallina), 노카디아 하이드로카본옥시단(Nocardia hydrocarbono-oxydans), 노카디아 케라토리티카(Nocardia keratolytica), 노카디아 미니마(Nocardia minima), 노카디아 오파카(Nocardia opaca), 노카디아 파라피니카(Nocardia parafinica), 노카디아 루브라(Nocardia rubra), 노카디아 살모니콜라(Nocardia salmonicolor), 슈도모나스 아시도보란(Pseudomonas acidovorans), 슈도모나스 알칼리제너스(Pseudomonas alcaligenes), 슈도모나스 알리콜라(Pseudomonas alliicola), 슈도모나스 세파시아(Pseudomonas cepacia), 슈도모나스 크레오소텐시스(Pseudomonas creosotensis), 슈도모나스 다큔해(Pseudomonas dacunhae), 슈도모나스 데스모리티카(Pseudomonas desmolytica), 슈도모나스 플루레신(Pseudomonas fluorescens), 슈도모나스 올레오보란(Pseudomonas oleovorans), 슈도모나스 프티다(Pseudomonas putida), 리조비엄 제포니큠(Rhizobium japonicum), 리조비엄 레규미노사륨(Rhizobium leguminosarum), 리조비엄 루피니(Rhizobium lupini), 리조비엄 멜리로티 (Rhizobium meliloti), 리조비엄 페세올리(Rhizobium phaseoli), 리조비엄 틀리폴리(Rhizobium trifolii), 세라티아 리퀴페시언(Serratia liquefaciens), 세라티아 마르세신(Serratia marcescens), 스테렙토코서스 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귤리에몬디(Candida guiliermondii), 캔디다 르포리티카(Candida lpolytica), 캔디다 슈도트로피칼리스(Candida pseudotropicalis), 캔디다 유틸리스(Candida utilis), 미로더시윰 베루카리아(Myrothecium verrucaria), 사카로미세스 우바륨 (Saccharomyces uvarum), 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae), 사카로미코미콥시스(Saccharomycopsis), 세룰로모나스 폴리아(Cellulomonas folia), 콘드로코커스 엑시거스(Chondrococcus exiguus), 믹소코커스 비레신(Myxococcus virescence), 엠.풀버스(M.fulvus), 티오바실러스 티옥시단(Thiobacillus thiooxidans), 티.데니티피칸(T.denityificans), 바실러스 세레우스(Bacillu cereus), 엔테로박터 클로아캐(Enterobacter cloacae), 플라보박테리움 발러스티늄(Flavobacterium balustinum), 퓨도모나스 플로레신(Pseudomonas fluorescence), 피.푸티아(P.putida), 피.스투제리(P.stutzeri), 산토모나스 말토필리아(Xanthomonas maltophilia), 퓨사리움 컬모륨(Fusarium culmorum), 스티산너스 스테모니티스(Stysanus stemonitis), 코프리너스 시네레어스(Coprinus cinereus), 시.메가세팔러스(C.megacephalus), 시.라고퍼스(C.lagopus), 클리토플리어스 핀시터스(Clitopilus pinsitus), 에이.테레어스(A.terreus), 에이.퓨미가터스(A.fumigatus), 리조푸스 니그리칸(Rhizopus nigricans), 알.오리재(R.oryzae), 틀리코더마 버디(Trichoderma virdie), 티.하지아늄(T.harzianum), 티.하마튬(T.hamatum), 티.코닌기(T.koningii), 무코 스피넨스(Mucor spinescens), 엠.아분다스(M.abundas), 엠.히말리스(M.hiemallis), 캐토미움 골보섬(Chaetomium golbosum), 시.아우레윰(C.aureum), 페니실리움 오크로-클로론(Penicillium ochro-chloron), 피.그리세오풀붐(P.griseofulvum), 글리오라디윰 비렌스(Gliocladium virens), 바실러스 스테로더모필리스(Bacillus stearothermophilis), 비.리체니포미스(B.licheniformis), 비.섭틸리스(B. subtilis), 비.코아굴란스(B.coagulans), 비.서큐란스(B.circulans), 비.브레비스(B.brevis), 비.스페리쿠스(B.sphaericus), 언나신드 바실러스 에스피피(Unassigned Bacillus spp), 노카디아 브라실리신시스(Norcadia brasilixnsis), 슈도노카디아 더마필라(Pseudonocardia thermophila), 스트렙토미세스 렉터스(Streptomyces rectus), 에스.더모퓨쿠스(S.thermofuscus), 에스.더마필러스(S.thermophilus), 에스.더마바이오라세스(S.thermoviolaceus), 에스.더모불가리스(S.thermovulgaris), 에스.바이오라세루버(S.violaceruber), 더모노스포라 커바타(thermonospora curvata), 티.푸스카(T.fusca), 티.글라우쿠스(T.glaucus), 아스퍼길러스 푸미기터스(Aspergillus fumigtus), 휴미콜라 인소렌스(Humicola insolens), 에이치.그리세어스(H.griseus), 에이치.라누기온사(H.lanugionsa), 무코 푸실러스(Mucor pusilus), 케토미엄 더마필리레(Chaetomium thermophile), 압시디아 라모사(Absidia ramosa), 탈라로미세스 듀폰티(Talaromyces duponti), 스포로트리츔 더마필(Sporotrichum thermophil), 에스.클로리늄(S.chlorinum), 스티벨라 더모필라(Stilbella thermophila), 말브란케아 불케라(Malbranchea pulchella), 더마시큐스 아우란티쿠스(Thermoascus auranticus), 토룰라 더마필(Torula thermophil),비소힐라미스 에스피(Byssohlamys sp.) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상을 혼합한 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이, 발효장치(1) 내측 상부의 높은 온도를 갖는 열풍의 일부는 열풍흡입구(4)로 재흡입되고, 그 흡입된 열풍은 상기 열풍흡입구(4)와 연통된 열풍순환블로워(41)를 통해 열풍배출구(3)와 열풍흡입구(4) 보다 아래에 위치하는 열풍 분사장치(5) 내부로 공급되고, 공급된 열풍은 열풍분사장치(5)의 저부면에 구비되어 있는 분사구(도면 미도시)를 통해 음식물 쓰레기에 직접 열을 가하게 되며, 이와 같은 상태를 15 ~ 20분간 유지함으로써, 그 수분함량 비율이 25 ~ 30%로 떨어지고, 스크류형상의 회전날개를 회전시키면서 교반장치(6)를 통해 음식물 쓰레기를 4 ~ 12시간 정도 발효 및 건조시키면 음식물 쓰레기의 재처리가 마무리된다. 그러나 이 같은 상태에서 바로 배출될 경우, 처리된 음식물 쓰레기 내부에 15 ~ 20%의 수분으로 인해 비료 및 사료로 사용하기 적합하지 못하고 또한, 쉽게 부패하기 때문에 그 가치가 떨어진다는 단점을 갖는다. 그리고 여전히 음식물 쓰레기 내부에 존재하는 악취로 인해 제품으로서 사용하기 부적절하다는 단점을 갖게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 음식물 쓰레기를 교반장치(6)에서 최종적으로 처리한 후 외부로 배출되기 전에 반출구(71)에서 일정시간 체류시키면서 긴 원통형의 반출장치(72)를 통해 외부로 균일속도로 배출하면서 최종적으로 수분함량을 15%이하로 유지하도록 건조하고, 반출장치(72)의 일측에 구비되어 있는 배출구(73)를 통해 외부로 배출되며, 상기 수분함량을 15%이하로 유지시킨 조정제 및 복합토양 미생물을 혼합하여 발효처리된 음식물 쓰레기는 혼합기에서 광물질과 혼합하게 되는데, 이때 조정제 및 복합토양 미생물을 혼합하여 발효처리된 음식물 쓰레기 90중량%이상에 대해, 80 ~ 250 mesh의 입도를 갖는 광물질 미분말 10중량%이하로 첨가하여 퇴비 및 사료의 질을 증가시켜 상품으로서의 가치를 높여주며, 그 광물질로는 발포 버미큘라이트, 발포 펄라이트, 일라이트, 맥반석, 세피오라이트, 제오라이트, 몬모릴로나이트, 게르마늄, 백운석, 규석 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 이루어지는 것으로, 상기 광물질 중 발포 버미큘라이트, 발포 펄라이트, 일라이트, 맥반석, 세피오라이트, 제오라이트, 몬모릴로나이트는 800 ~ 1300℃에서 급가열하여 기공을 팽창 전보다 20 ~ 30배로 증가시켜 경량화한 후 80 ~ 250 mesh의 크기로 분쇄한 것을 특징으로 한다.

상기 발포 버미큘라이트(질석)는 운모계 광석으로 1000℃에서 소성한 유공형의 무기질로 비중이 0.2 ~ 0.4이고, 흡수율이 90%인 것을 사용한다.

상기 발포 펄라이트는 단위 용적 중량이 0.03 ~ 0.25g/ℓ이고, 열전도율이 0.03 ~ 0.05kcal/mh·℃이고, pH가 6.5로서 화학적으로 중성(무독성)인 것을 사용한다.

상기 일라이트는 점토입자크기의 2 ~ 4㎛의 미립질 광물로 경도가 1 ~ 2이고, 비중이 2.6 ~ 2.9인 것을 사용한다.

상기 몬모릴로나이트는 굳기 1 ~ 1.5, 비중 2 ~ 2.5, 굴절률 1.48 ~ 1.6으로 수분을 흡수하여 원래 부피의 7 ~ 10배로 팽윤하는 것을 사용한다.

상기 교반장치(6)는 복합토양미생물과 음식물 쓰레기를 혼합하는 기능을 하는 것으로, 나선형의 교반 날개를 갖는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축(61)과 교반날개(63) 사이의 각 θ는 15.9°로써, 이와 같은 각은 교반날개를 통한 음식물 쓰레기와 복합토양 미생물의 교반을 효율적으로 할 수 있는 각도로써, 작업시간 단축에 따른 비용절감효과를 가져온다.

음식물 쓰레기의 처리과정에서 수분 및 분진이 발생되고, 이와 같이 발생된 수분 및 분진은 발효장치(1)의 내부에서 외부로 관통하여 형성된 관 형상의 배기구(8)를 통해 외부로 배출되게 되며, 이상에서와 같은 발효장치를 통한 처리과정을 통해 음식물 쓰레기를 건조 및 발효처리하여 비료 또는 사료로 사용하게 된다.

도 2는 광물질 판넬을 이용한 음식물 쓰레기 발효장치를 도시한 측 단면도이고, 도 3은 발효장치(1)의 내측 외둘레를 감싸고 있는 광물질 판넬(11)을 도시한 분해사시도로서, 일라이트 판(111) 내부에 열선(112)이 타설되어 있어, 발효장치(1) 내부로 유입된 열풍과 함께, 발효장치(1)의 내부 온도를 상승시키고, 상승된 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 기능을 갖는다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 고속발효장치를 이용하여 음식물 쓰레기 등의 음식물 쓰레기를 처리하는 경우, 음식물 쓰레기는 활성화된 복합토양 미생물의 작용으로 인해 발효가 촉진됨과 동시에, 발효 건조 조의 벽면으로부터 복사열과 열풍 분사 장치의 열풍 분사에 의한 가열로 건조 처리되는 것이 되어 발효 처리 시간을 현저하게 단축할 수 있고, 단일의 발효 건조 조로 발효 처리하면서 연속으로 건조 처리를 행할 수 있기 때문에 장치를 간결하게 구성할 수 있으며, 폐기되는 음식물 쓰레기를 재활용함으로써, 자원의 재활용 측면에서 매우 경제적이며, 하천 등을 오염시키는 오염물을 재활용한다는 측면에서 환경개선의 효과를 갖는다. 또한, 음식물 쓰레기를 이용하여 비료 및 사료를 제조함으로써, 그 제조단가 를 낮출 수 있다는 효과를 갖는다.

Claims

음식물 쓰레기 10 ~ 90중량%와 건조비지, 탈지겨, 밀기울, 톱밥, 왕겨, 밤겨, 쌀겨, 게 등의 갑각류 껍질, 건조생선쓰레기, 건조동물쓰레기, 건조야채쓰레기 중 선택되는 어느 1 종 또는 2종 이상의 혼합물 10~90중량%를 투입하는 호퍼(2)와,

투입된 음식물 쓰레기를 건조하기 위해 열풍발생기(31)에서 발생된 열풍을 발효장치(1) 내부로 배출하도록 상부 일측에 구비된 열풍배출구(3)와,

그 열풍배출구(3)에서 배출된 열풍을 열풍흡입구(4)로 재흡수하고, 재흡수된 열풍을 열풍순환블로워(41)를 통해 이송하여 열풍흡입구(4) 아래로 분사하도록 구성된 열풍분사장치(5)와,

그 열풍분사장치(5)에서 분사된 열풍과 함께 음식물 쓰레기와 복합토양 미생물을 교반 혼합하는 교반장치(6)와,

그 교반장치(6)의 저부에 건조처리된 음식물 쓰레기를 배출하기 위해 구비된 반출구(71)와, 그 반출구(71)로부터 일정시간 방냉되어 제품이 반출되는 되도록 원통형 관으로 형성된 반출장치(72)와,

그 반출장치(72)의 일측에 구비되어 있는 배출구(73)로부터 배출된 음식물쓰레기와 광물질을 혼합하는 혼합기(75)와,

발효장치 내부에서 발생한 수증기와 분진이 외부로 빠져나갈 수 있도록 구비된 배기통(8)으로 이루어진 것에 있어서,

상기 발효장치(1)의 내부는 광물질 판넬(11)로 형성되고 그 판넬 내부에는 열선이 포함되어 있어 발효장치(1)의 내부온도를 60 ~ 90℃로 균일하게 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 복합토양 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 발효장치.
제 1항에 있어서, 광물질은 발포 버미큘라이트, 발포 펄라이트, 일라이트, 맥반석, 세피오라이트, 제오라이트, 몬모릴로나이트, 게르마늄, 백운석, 규석 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합하여 경량화한 후 80 ~ 250 mesh의 크기로 분쇄한 후 발효처리된 음식물 쓰레기 90중량%이상에 대해 10중량%이하로 첨가하는 것을 특징으로 하는 복합토양 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 발효장치.
제 1항에 있어서, 복합토양 미생물은 초산균(Acetobacter aceti), 아세토박터 자일리늄(Acetobacter xylinum), 초산박테리아(Acetobacter suboxydans), 아크로모박터 니트릴로클라테스(Achromobacter nitriloclastes), 아크로모박터 파라피노클라스터스(Achromobacter paraffinoclastus), 아르트로박터 글로비포미스(Arthrobacter globiformis), 아르트로박터 파라피너스(Arthrobacter paraffineus), 아르트로박터 루벨러스(Arthrobacter rubellus), 아조토박터 아길리스(Azotobacter agilis), 아조토박터 크로코큠(Azotobacter chroococcum), 아조토박터 비넬란딜(Azotobacter vinelandil), 바실러스 아미로리퀴페시언(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 브레비스(Bacillus brevis), 바실러스 키티노스포러스(Bacillus chitinosporus), 바실러스 서큐란(Bacillus circulans), 바실러스 코아귤란(Bacillus coagulans), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 바 실러스 메가테리엄(Bacillus megaterium), 바실러스 폴리믹사(Bacillus polymyxa), 바실러스 라디시콜라(Bacillus radicicola), 바실러스 스테아로더마필러스(Bacillus stearothermophilus), 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 터린기에니시스(Bacillus thuringiensis), 셀루로모나스 비아조티아(Cellulomonas biazotea), 셀루로모나스 피미(Cellulomonas fimi), 셀루로모나스 푸실라(Cellulomonas pusilla), 클로스트리디윰 아세토부틸리큠(Clostridium acetobutylicum), 클로스트리디윰 파스터리아늄(Clostridium pasterianum), 클로스트리디윰 더마셀륨(Clostridium thermocellum), 클로스트리디윰 더마사카하로티큠(Clostridium thermosaccharolyticum), 코르네박테리윰 하이드로카보클라스터스(Corynebacterium hydrocarboclastus), 코르네박테리윰 디옥시단(Corynebacterium dioxydans), 코르네박테리윰 이큐(Corynebacterium equi), 코르네박테리윰 하이드로카복시단(Corynebacterium hydrocarbooxydans), 코르네박테리윰 리네일(Corynebacterium renale), 플라보박테리윰 옥시단(Flavobacterium oxydans), 클렙시엘라 오제네(Klebsiella ozaenae), 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus), 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 델브루엑키(Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스 데시디오서스(Lactobacillus desidiosus), 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 락티스(Lactobacillus lactis), 루코노스톡 시토보럼(Leuconostoc citovorum), 락토바실러스 덱트라니큠(Lactobacillus dextranicum), 락토바실러스 메센테로이드(Lactobacillus mesenteroids), 락토바실러스 오에노스(Lactobacillus oenos), 마이크로코쿠스 세리피칸(Micrococcus cerificans), 마이크로코쿠스 세롤리티쿠스(Micrococcus cerrolyticus), 마이크로코쿠스 파라피놀키쿠스(Micrococcus paraffinolyticus), 마이크로코쿠스 바리안(Micrococcus varians), 미코박테리윰 치테(Mycobacterium chitae), 미코박테이윰 파라피니큠(Mycobacterium paraffinicum), 니트로박터 유로페라(Nitrobacter europaea), 노카디아 코랄리나(Nocardia corallina), 노카디아 하이드로카본옥시단(Nocardia hydrocarbono-oxydans), 노카디아 케라토리티카(Nocardia keratolytica), 노카디아 미니마(Nocardia minima), 노카디아 오파카(Nocardia opaca), 노카디아 파라피니카(Nocardia parafinica), 노카디아 루브라(Nocardia rubra), 노카디아 살모니콜라(Nocardia salmonicolor), 슈도모나스 아시도보란(Pseudomonas acidovorans), 슈도모나스 알칼리제너스(Pseudomonas alcaligenes), 슈도모나스 알리콜라(Pseudomonas alliicola), 슈도모나스 세파시아(Pseudomonas cepacia), 슈도모나스 크레오소텐시스(Pseudomonas creosotensis), 슈도모나스 다큔해(Pseudomonas dacunhae), 슈도모나스 데스모리티카(Pseudomonas desmolytica), 슈도모나스 플루레신(Pseudomonas fluorescens), 슈도모나스 올레오보란(Pseudomonas oleovorans), 슈도모나스 프티다(Pseudomonas putida), 리조비엄 제포니큠(Rhizobium japonicum), 리조비엄 레규미노사륨(Rhizobium leguminosarum), 리조비엄 루피니(Rhizobium lupini), 리조비엄 멜리로티(Rhizobium meliloti), 리조비엄 페세올리(Rhizobium phaseoli), 리조비엄 틀리폴리(Rhizobium trifolii), 세라티아 리퀴페시언(Serratia liquefaciens), 세라티아 마르세신(Serratia marcescens), 스테렙토코서스 아가라티에(Streptococcus agalactiae), 스테렙토코서스 이퀴시밀리스(Streptococcus equisimilis), 스테렙토코서스 페시엄(Streptococcus faecium), 스테렙토코서스 락티스(Streptococcus lactis), 악티노플레인 미소우리엔시스(Actinoplane missouriensis), 아나릴푸스 자포니쿠스(Analipus japonicus), 스테렙토미세스 카카오이(Streptomyces cacaoi), 스테렙토미세스 셀루오세스(Streptomyces celluosae), 스테렙토미세스 시네모넨시스(Streptomyces cinnamonensis), 스테렙토미세스 디아스타티쿠스(Streptomyces diastaticus), 스테렙토미세스 프라디에(Streptomyces fradiae), 스테렙토미세스 그리세우스(Streptomyces griseus), 더마아세티노미세스 불가리스(Thermoactinomyces vulgaris), 더모모노스포라 비리디스(Thermomonospora viridis), 더모포리스포라 폴리포라(Thermopolyspora polyspora), 아스페기러스 니거(Aspergillus niger), 아스페리거스 아바모리(Aspergillus awamori), 아스페리거스 오리제(Aspergillus oryzae), 아스페르길러스 파라시티쿠스(Aspergillus parasiticus), 아스페리거스 포에니시스(Aspergillus phoenicis), 아우레오바시듐 불루란(Aureobasidium pullulans), 케토미윰 글로보슘(Chaetomium globosum), 케토미윰 피루리레륨(Chaetomium piluliferum), 케토미윰 리플렉슘(Chaetomium reflexum), 케토미윰 더마필륨(Chaetomium thermophilum), 클소스포리엄 아스페라큠(Chrysosporium asperatum), 클소스포리엄 케라티노필리엄(Chrysosporium 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duponti), 스포로트리츔 더마필(Sporotrichum thermophil), 에스.클로리늄(S.chlorinum), 스티벨라 더모필라(Stilbella thermophila), 말브란케아 불케라(Malbranchea pulchella), 더마시큐스 아우란티쿠스(Thermoascus auranticus), 토룰라 더마필(Torula thermophil), 비소힐라미스 에스피(Byssohlamys sp.) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합인 것을 특징으로하는 복합토양 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 발효장치.
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음식물 쓰레기 10 ~ 90중량%와 건조비지, 탈지겨, 밀기울, 톱밥, 왕겨, 밤겨, 쌀겨, 게 등의 갑각류 껍질, 건조생선쓰레기, 건조동물쓰레기, 건조야채쓰레기중 선택되는 어느 1 종 또는 2종 이상의 혼합물 10 ~ 90중량% 비율로 혼합하고, 상기 혼합된 음식물 쓰레기 90중량% 이상에 대해 10중량%이하의 비율로 복합토양미생물이 발효장치(1) 상부에 위치한 호퍼(2)를 통해 발효장치(1) 내부로 투입되고, 이때 투입되는 음식물 쓰레기의 수분함량은 55 ~ 65%를 유지하는 것으로, 투입된 음식물 쓰레기는 열풍발생기(31)에서 발생되고 열풍배출구(3)를 통해 발효장치(1) 내부로 유입되는 열풍을 통해 열풍 가열되고, 상기 열풍발생기(31)에서 발생된 열풍의 최초온도는 270 ~ 300℃로서, 이와 같은 온도의 열풍은 발효장치(1)의 내부로 유입되면서, 발효장치(1)의 내측 외둘레에 구비되고, 그 내부에는 열선 포함하는 광물질 판넬(11)에서 발생되는 열과 함께 발효장치(1) 내부의 온도를 급격히 상승시키면서, 발효장치(1) 내부 상층부의 온도는 초기 광물질 판넬(11)에서 발생되는 열에 의해 150 ~ 200℃를 유지하고, 상온의 음식물 센서는 열풍발생기(31)와 연결되어 교반장치(6) 내측 저부에 설치된 발효장치(1) 공간의 온도를 실시간으로 측정하여 60℃이하로 떨어질 경우에는 열풍발생기(31)를 가동시켜 열풍을 발효장치(1) 내부로 불어 넣어주고, 90℃ 이상으로 온도가 상승할 경우에는 열풍발생기(1)의 가동을 정지시켜 60 ~ 90℃의 온도로 4 ~ 12시간 유지하면서 음식물을 발효시키는 것을 특징으로 하는 복합토양 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 발효방법.