KR100759523B1 - 유기성 폐기물의 비료화 방법 및 이를 이용한 비료 조성물 - Google Patents

유기성 폐기물의 비료화 방법 및 이를 이용한 비료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기 및 동물성 잔재물과 같은 유기물을 충분히 함유하는 유기성 폐기물의 비료화 방법 및 이를 이용한 비료 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 비료화 방법은, 음식물 쓰레기 및 동물성 잔재물을 포함하는 유기성 폐기물을 각각 분리하여 제공하는 단계; 유기성 폐기물을 각각 열분해 및 건조시킴으로써, 복수의 고형의 유기성 비료 원료들을 생성하는 단계; 고형의 유기성 비료 원료를 각각 파쇄하는 단계; 유기성 비료 원료들의 성분비를 각각 판정하는 단계; 및 성분비를 고려하여, 소정의 비료 제품 규격을 만족하도록 소정의 혼합 중량비로 유기성 비료 원료들을 혼합하여 유기성 비료 제품을 생산하는 단계를 포함한다.
싸이로, 오일 자켓, 간접 가열

Description

유기성 폐기물의 비료화 방법 및 이를 이용한 비료 조성물{Method of fertilizing organic waste and fertilizer composition using the same}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 폐기물의 비료화 방법을 도시하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 비료 원료의 생성 방법을 도시하는 순서도이다.
도 3은 표 1의 음식물 쓰레기와 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료를 혼합하여 제조된 비료 제품이 갖는 주요 성분의 모사값(simulation value)을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 폐기물로부터 제조된 비료 조성물의 사진이다.
본 발명은 유기성 폐기물의 비료화 방법 및 이를 이용한 비료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 음식물 쓰레기 및 동물성 잔재물과 같은 유기물을 충분히 함유하는 유기성 폐기물의 비료화 방법 및 이를 이용한 비료 조성물에 관한 것이다.
최근, 인간의 생산활동과 소비활동이 가속화되는 현대 산업사회에서 산업 폐기물 중 생활 폐기물로 분류되는 음식물 쓰레기와 육류 가공 및 도축 산업으로부터 발생하는 동물성 잔재물의 배출량은 점차적으로 증가하는 추세이다. 이러한 생활 폐기물에 대하여 우리나라의 폐기물 처리는 대부분 매립에 의존하고 있으며, 국토현실을 고려하여 차츰 소각처리율을 높이고 있는 실정이다.
그러나, 매립하는 경우 매립지에서 흘러나오는 침출수가 지하수나 토양을 크게 오염시킬 수 있으며, 소각처리의 경우 소각 과정에서 다이옥신과 같은 환경호르몬이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 막대한 양의 생활 폐기물이 발생되는 현대 산업사회에서 이를 효율적으로 처리하여 재활용하는 기술은 환경 보전을 위하여 매우 중요한 의미를 갖는다. 또한, 최근 국제식품규격위원회(코덱스; CODEX)가 유기농산물 및 유기축산물의 국제기준을 제정함에 따라, 각국은 유기농업을 위한 친환경농업기술을 확보하여야 한다. 코덱스의 기준에 따르면 화학합성재료의 사용이 전면적으로 금지되고 있기 때문에, 농업관련 기술은 생물학적 또는 기계적 방법으로만 달성되어야 하며, 생산된 비료 등의 자재는 합성첨가제나 합성 약품을 포함하여서는 아니 된다.
생활 폐기물 중 음식물 쓰레기 및 동물성 잔재물은 유기물의 함량이 풍부하고 중금속이나 농약 등의 인공 독성 물질 및 자연 독성 물질을 거의 함유하지 않기 때문에 농업용 퇴비나 가축의 사료 등으로 재활용될 수 있다. 이의 재활용 방법으로서, 미생물을 이용한 생물학적 처리과정인 퇴비화 방법이 전통적으로 오랫동안 사용되고 있다. 그러나, 퇴비화 방법은 친환경농업기술로서 상기 코덱스 기준에 부합하지만, 퇴비화 과정은 일반적으로 3 ~ 4 주의 장시간을 필요로 하며, 호기성 환경을 만들어주어야 하기 때문에 개방된 환경이 필요하다는 단점이 있다. 이로 인하여 상기 퇴비화 방법은 악취와 보관의 어려움으로 그 적용이 쉽지 않다. 또한, 퇴비화에 의해 생산된 퇴비는 비료 가치가 낮으며, 다양한 재료를 이용하므로 퇴비 제품의 품질 표준화가 어려우며, 퇴비가 완성되어도 부피가 크게 감소되지 않는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 유기성 폐기물인 음식물 쓰레기 및 동물성 잔재물을 재활용하는 것으로서, 별도의 화학합성재료를 사용하지 않고 비료화함으로써 코덱스 기준에 부합하는 유기성 폐기물의 비료화 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 친환경농업기술을 위한 상기 코덱스 기준에 부합하고, 표준화된 품질 규격을 가지고, 악취에 따른 보관과 적용 상의 문제점을 개선하기 위한 유기성 폐기물을 이용한 유기성 비료 조성물을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물의 비료화 방법은, 가정 또는 음식점 등에서 수거된 음식물 쓰레기와 육류가공 공장 또는 도축장 등에서 수거된 동물성 잔재물인 유기성 폐기물들을 각각 분리하여 제공하는 단계; 상기 유기성 폐기물을 각각 열분해 및 건조시킴으로써, 복수의 고형의 유기성 비료 원료들을 생성하는 단계; 상기 고형의 유기성 비료 원료를 각각 파쇄하는 단계; 상기 유기성 비료 원료들의 성분비를 각각 판정하는 단계; 및 상기 성분비를 고려하여, 소정의 비료 제품 규격을 만족하도록 소정의 혼합 중량비로 상기 유기성 비료 원료들을 혼합하여 유기성 비료 제품을 생산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에서는, 외부에 오일 유로가 부설된 각각의 처리탱크 내로 상기 유기성 폐기물을 각각 투입한 후, 상기 오일 유로에 가열된 오일을 순환시켜 상기 처리탱크를 가열함으로써 상기 유기성 폐기물을 열분해 및 건조시키는 제 1 차 가열 및 상기 오일 유로에 가열된 오일을 순환시켜 상기 처리탱크를 가열하면서, 상기 처리탱크에 고화제를 투입하여 상기 유기성 폐기물을 고형화시키는 제 2 차 가열을 수행함으로써, 고형의 유기성 비료 원료를 생성한다. 이 때, 상기 제 1 차 가열시의, 오일의 온도는 200 ℃ 내지 300 ℃의 범위 내이며, 상기 제 2 차 가열 단계시의, 오일의 온도는 150 ℃ 내지 200 ℃의 범위 내인 것이 바람직하다.
상기 제 1 차 가열은 상기 유기성 폐기물의 함수율이 20 중량% 내지 50 중량% 의 범위, 바람직하게는 20 중량% 내지 30 중량% 내일 때 종료된다. 이 후, 상기 2 차 가열을 수행하면서 고화제를 투입하여 잔류 수분을 고갈시켜 유기성 비료 원료를 고형화 시킨다.
상기 유기성 비료 원료에는 계분, 축분, 깻묵 및 살겨로 이루어진 전통적인 퇴비원료를 첨가할 수도 있다. 이때, 첨가되는 계분, 축분, 깻묵 및 쌀겨는 어느 정도 퇴비화되고 건조된 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 음식물 쓰레기와 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료의 유기물 중량%는 25 중량% 내지 75 중량% 의 범위 내이며, 유기물대질소비는 20 내지 60 의 범위 내이다. 상기 음식물 쓰레기로부터 얻어진 유기성 비료 원료와 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료의 혼합 중량비가 0.7 : 0.3 내지 0.3 : 0.7 범위 내로 함으로써, 그린1급 퇴비규격을 만족하는 비료 제품을 제조할 수 있다.
또한, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 비료 조성물은, 상술한 유기성 폐기물의 비료화 방법에 의하여 제조되며, 최대 직경이 5 mm 내지 20 mm 의 범위 내인 고형의 그레인 형태를 갖는다. 이때, 음식물 쓰레기로부터 얻어진 유기성 비료 원료와 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료의 혼합 중량비는 0.7 : 0.3 내지 0.3 : 0.7의 범위 내이다. 본 발명의 비료 조성물은 서로 다른 조성비를 갖는 유기성 비료 원료의 혼합 중량비를 조절함으로써 소정의 비료 제품 규격을 만족하고 표준화된 품질을 가질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 폐기물의 비료화 방법을 도시하는 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 비료 원료의 생성 방법을 도시하는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 가정 또는 음식점 등에서 수거된 음식물 쓰레기와 육류 가공 공장 또는 도축장 등에서 수거된 동물성 잔재물인 유기성 폐기물들을 각각 분리하여 보관한다(S100). 각 유기성 폐기물들은 예를 들면, 각각의 싸이로(silo) 장치에 보관된다. 유기성 폐기물에 포함된 수분의 일부가 상기 싸이로의 하부에 설치된 배수관을 통하여 제거될 수 있다. 수분이 어느 정도 제거된 유기성 폐기물은 각각 처리탱크에 투입되어 열분해 및 건조됨으로써, 유기성 비료 조성물을 제조하기 위한 고형의 유기성 비료 원료로 변환된다(S200).
이하, 도 2를 참조하여, 상기 고형의 유기성 비료 원료를 생성하는 과정을 상술한다. 싸이로에서 어느 정도 수분이 제거된 유기성 폐기물을 처리탱크에 투입한다(S201). 상기 처리탱크는 본 명세서에 참조로서 그 전체가 포함된 한국특허출원공개 제2005-0046667호에 개시된 처리탱크일 수 있다. 처리탱크는 상기 처리탱크의 외부에 밀착 설치되며 내부에 오일을 순환시키기 위한 오일 유로가 형성된 오일 자켓을 포함할 수 있다.
상기 오일 유로를 통하여 가열된 오일이 순환하면서 상기 처리탱크를 가열함으로써, 상기 유기성 폐기물을 각각 열분해 및 건조시킨다(S202). 이 때, 오일의 온도는 200 ℃ 내지 250 ℃의 범위 내이다. 사용되는 오일은, 열전도도가 우수하고 증기압이 낮아 고온에서도 낮은 압력을 가지는 것으로서, 예를 들면, 극동 오일 & 케미컬사의 에코덤 2000(ECOTHEM 2000)등이 이용될 수 있다.
상기 온도 범위에서 유기성 폐기물은 수분 감소와 함께, 함유된 유기성 고분자 물질이 열분해되어 저분자화될 수 있다. 비교적 고온임에도 불구하고 상기 순환하는 오일에 의한 처리탱크의 가열은, 유기성 폐기물들의 열분해 및 건조 과정에서 발생할 수 있는 탄화되어 무기성으로 변하는 현상을 최소화한다. 또한, 상기 온도 범위에서는 유기성 폐기물 내의 대장균과 살모넬라균과 같은 보건상 우려되는 병원균뿐만 아니라 악취가 완전히 제거되어 유기성 비료 원료로부터 얻어지는 최종 비료 제품의 품질이 제고된다.
가열된 오일에 의한 유기성 폐기물의 열분해 및 건조는 유기성 폐기물의 함수율이 20 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 20 중량% 내지 30 중량%가 될 때까지 지속된다. 이 때, 처리탱크 내의 유기성 폐기물은 가열되는 동안 교반 및 파쇄되는 것이 바람직하다. 유기성 폐기물을 열분해 및 건조하는 공정이 완료되면, 유기성 폐기물의 함수율이 감소되고, 유기성 고분자의 열분해로 인해 유기성 폐기물은 오일과 같은 응축된 유기성 액체로 변한다.
유기성 폐기물의 함수율이 20 중량% 내지 30 중량% 의 범위가 되면, 처리탱크의 온도를 150 ℃ 내지 200 ℃로 감소시킨 후에, 상기 처리탱크에 고화제를 투입하여 상기 유기성 폐기물을 고형화시킨다(S203). 이 때, 투입된 고화제와 유기성 폐기물이 혼합되도록 충분히 교반한다. 상기 고화제는 생석회 또는 황토와 같은 흙일 수 있으며, 고화제로서 이들을 개별적으로 또는 혼합하여 사용할 수도 있다.
특히, 생석회를 투입하는 경우, 생석회는 음식물 쓰레기 및 동물성 잔재물에 함유된 잔류 수분과 혼합되어 급속한 발열 반응을 일으킨다. 상기 발열 반응으로 인하여 처리탱크의 온도가 증가되므로, 오일의 온도를 감소시킬 필요가 있다.
투입된 고화제는 잔류 수분을 고갈시키면서, 동시에 오일과 같은 응축성 유기 액체를 흡수하여, 상기 응축된 유기성 액체를 고형화시킨다. 고형화된 유기성 비료 원료는 후술하는 그레인 성형 공정을 위한 기계적 강도를 제공할 수 있다. 상기 고화제는 상기 열분해 및 건조된 유기성 폐기물에 대해 10 % 내지 20 %의 체적비로 투입된다. 상기 고화제로서 사용되는 생석회는 잔류 수분과 반응하여 칼슘 산화물 상태로 안정화될 수 있으며, 최종 비료 제품에 알칼리 특성을 제공하는 이점이 있다. 고화제로서 사용되는 황토와 같은 흙은 비료 제품에 새로운 영양원으로서 미네랄 또는 철 성분의 함유량을 증가시킬 수 있다.
처리탱크를 가열하는 동안, 처리 탱크의 내부에는 고압의 증기압이 발생될 수 있다. 이 때, 상기 처리탱크의 상부에 벤트(VENT)를 부설하여, 가열되는 동안 이를 통하여 배출되는 수증기를 응축시킴으로써 액상 비료를 생성할 수도 있다.
다시, 도 1를 참조하면, 투입된 고화제에 의해 유기성 비료 원료가 고형화되면, 이를 처리탱크로부터 꺼내어 각각 파쇄한다(S300). 파쇄 공정에 의한 유기성 비료 원료의 입자 크기는 약 5 mm 내지 20 mm 가 된다. 파쇄 공정은 당해 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이, 고정칼날, 왕복칼날 또는 회전칼날을 가진 분쇄기를 사용하여 수행될 수 있다. 이와 같은 파쇄 공정은 유기성 비료 원료의 부피를 더욱 감소시키고, 후술하는 혼합 공정을 용이하게 하여 최종 비료 제품의 조성을 균일하게 한다.
후속하여, 파쇄된 유기성 비료 원료로부터 불순물 예를 들면, 금속 또는 비 닐과 같은 폐기물을 선별하기 위한 공정을 더 수행할 수 있다(S350). 선별 공정은 당해 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이, 자석 선별 장치를 이용하여 철 등의 자성체를 선별할 수 있으며, 수직형 공기 선별기를 이용하여 비닐과 같은 가벼운 불순물을 선별할 수도 있다.
다음으로, 파쇄된 유기성 비료 원료들의 성분비를 판정한다(S400). 제조된 유기성 비료 원료들은 수거 지역에 따라 또는 시기에 따라 그 성분비를 달리한다. 예를 들면, 유기성 비료 원료의 유기물 중량%는 식습관의 영향에 의해 농촌 지역에 비해 도시 지역에서 더 클 것으로 기대된다. 또한, 유기성 비료 원료의 유기물 중량%는 겨울에 비하여 여름에 더 클 것으로 기대된다. 유기성 비료 원료의 유기물 중량% 및 유기물대질소비가 수거 지역이나 시기에 따라 편차가 발생할 수 있으므로, 균일한 품질의 비료 제품을 제조하기 위하여 이의 성분비를 조사하고 이를 기록하여 축적할 필요가 있다.
표 1은 본 발명의 일실시예에 관한 비료화 방법에 의해 음식물 쓰레기 및 동물성 잔재물로부터 각각 얻어진 유기성 비료 원료의 성분비의 조사 결과를 나타낸다. 표 1의 좌측의 자료는 2002년 12월 31일자로 한국 농촌진흥청에서 정한 비료공정규격에 따른 그린1급 퇴비규격의 성분비를 나타낸다. 음식물 쓰레기는 도시지역에서 여름철 수거된 것이며, 동물성 잔재물은 도축장에서 수거된 것이다. 5 가지의 음식물 쓰레기로부터 생성된 유기성 비료 원료와 5 가지의 동물성 잔재물로부터 생성된 유기성 비료 원료로부터 얻어진 각각의 평균값이며, 유기물 중량%와 유기물대질소비는 약 ±Δ 15의 분포를 갖는다. 그에 따라, 유기물 중량%는 약 25 중량% 내지 60 중량% 의 범위 내에 분포하며, 유기물대질소비는 약 18 내지 60 의 범위의 값을 갖는다. 그러나, 유기성 비료 원료의 성분비는 이에 한정되지 않으며, 고화제의 함량을 조절하여 상술한 범위의 이하 또는 이상으로 유기물 중량%를 제어할 수 있다. 예를 들면, 음식물 쓰레기 및 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료의 유기물 중량%는 25 중량% 내지 75 중량%가 되고, 유기물대질소비가 20 내지 60의 범위가 되도록 제조될 수 있다.
성분 음식물 쓰레기 동물성 잔재물 그린1급 퇴비규격
질소 (중량%) 1.44 0.94 -
인산 (중량%) 1.43 0.65 -
가리 (중량%) 0.57 0.12 -
유기물 (중량%) 32.11 49.24 40 이상
칼슘 (중량%) 41.12 38.84 -
유기물대질소비 22.30 52.38 40 이상
비소(mg/kg) 0.46 0.41 25 이하
카드뮴(mg/kg) 0.31 흔적 2.5 이하
수은(mg/kg) 0.001 흔적 1이하
납 (mg/kg) 4.55 0.79 75 이하
크롬 (mg/kg) 19.85 6.20 150 이하
구리 (mg/kg) 15.76 1.28 200 이하
니켈 (mg/kg) 8.30 3.59 25 이하
아연 (mg/kg) 162.89 흔적 500 이하
pH 8.65 11.73 -
전기전도도 (ms) 4.24 5.64 -
수분 (중량%) 12.84 0.12 45 이하
염분 (중량%) 0.62 0.09 1 이하
표 1을 참조하면, 음식물 쓰레기와 동물성 잔재물로부터 생성된 각각의 유기성 비료 원료는 그린1급 퇴비규격 중 유해 성분, 즉, 비소, 카드뮴, 수은, 납, 크롬, 구리, 니켈 및 아연의 함유량에 관한 규격을 만족한다. 이것은, 음식물 쓰레기와 동물성 잔재물이 인간의 식생활에서 발생한 폐기물이기 때문에, 중금속이나 인공 및 자연 독성 물질이 자체에 적게 포함되어 있기 때문이다.
또한, 유기성 비료 원료는 충분히 건조되어 수분과 염분의 함유량이 그린1급 퇴비규격의 규격 보다 훨씬 작음을 알 수 있다. 유기성 비료 원료는 질소, 인산 및 가리의 함유량이 비교적 높아, 이를 퇴비로서 사용하는 경우, 질소 인산 및 가리를 제공하기 위한 다른 화학 비료의 사용을 감소시킬 수 있다.
또한, 칼슘의 함량이 비교적 높은 것을 볼 수 있는데, 이 칼슘은 고화제로서 사용된 생석회로부터 발생한 것이다. 제조된 유기성 비료 원료는 염기성의 pH의 가진다. 이로부터, 본 발명의 유기성 비료 원료가 토양의 산성화를 억제할 수 있는 유기성 비료 제품의 원료로 사용될 수 있음을 알 수 있다.
그러나, 표 1을 참조하면, 각각의 유기성 비료 원료에 있어서, 음식물 쓰레기로부터 얻어진 유기성 비료 원료는 그린1급 퇴비규격의 유기물대질소비의 규격을 만족하지만, 유기물 중량%의 규격을 만족하지 못하는 문제점이 있다. 이와 대조적으로, 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료는 그린1급 퇴비규격의 유기물 중량%의 규격을 만족하지만, 유기물대질소비의 규격을 만족하지 못하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 도 1에서와 같이, 상기 유기성 비료 원료의 성분비를 고려하여, 소정의 혼합 중량비로 상기 음식물 쓰레기로부터 얻어진 유기성 비료 원료와 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료를 혼합한다면(S500), 소정의 비료 제품 규격 예를 들면, 그린1급 퇴비규격이 상보적으로 만족될 수 있다.
도 3은 표 1의 음식물 쓰레기와 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료를 혼합하여 제조된 비료 제품이 갖는 주요 성분비의 모사값(simulation value)을 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 서로 다른 성분비를 갖는 유기성 비료 원료를 혼합하면 그 혼합 중량비에 따라 유기물 중량%와 유기물대질소비가 이론적으로 변하는 것을 알 수 있다. 유해 성분, 수분 및 염분의 성분비는 혼합 중량비에 관계없이 그린1급 퇴비규격을 만족한다. 그러나, 음식물 쓰레기로부터 얻어진 유기성 비료 원료와 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료가 단독 조성물(각각 X축에서 0 및 100에 해당)일 경우는 상기 유기물 중량%와 유기물대질소비 중 어느 하나를 만족하지 못하지만, 음식물 쓰레기로부터 얻어진 유기성 비료 원료와 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료의 혼합 중량비가 0.55 : 0.45 내지 0.41 : 0.59 범위 내(평행한 점선으로 닫힌 부분)인 경우에는 이론적으로 상기 그린1급 퇴비규격을 만족함을 알 수 있다.
상기 음식물 쓰레기로부터 얻어진 유기성 비료 원료와 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료의 유기물 중량% 및 유기물대질소비 값의 분포범위가 대략 약 ±Δ 15 임을 고려할 때, 상기 그린1급 퇴비규격을 만족하는 유기성 비료 원료의 혼합 중량비는 0.62 : 0.38 내지 0.32 : 0.68의 범위 내에 존재할 수 있다. 이와 같이, 서로 다른 조성비의 유기성 비료 원료를 혼합함으로써, 소정의 비료 제품 규격을 만족하고 표준화된 품질을 갖는 비료 조성물을 제조하는 것이 가능해진다.
표 2는 표 1의 음식물 쓰레기 및 동물성 잔재물로부터 각각 얻어진 유기성 비료 원료를 소정의 혼합 중량비로 실제로 혼합함으로써 얻어진 유기성 비료 원료의 성분비를 나타낸다. 이하, 음식물 쓰레기로부터 얻어진 유기성 비료 원료를 유기성 비료 원료(A)라 하고, 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료를 유기성 비료 원료(B)라 한다. 시료 1 내지 시료 5는 유기성 비료 원료(A)와 유기성 비료 원료(B)가 각각 0.8 : 0.2, 0.6 : 0.4, 0.5 : 0.5, 0.4 : 0.6 및 0.2 : 0.8의 중량비로 혼합된 유기성 비료 원료이다.
성분 시료 1 시료 2 시료 3 시료 4 시료 5
질소(중량%) 1.49 1.29 1.12 1.04 0.89
인산(중량%) 0.82 0.65 0.61 0.41 0.28
가리(중량%) 0.38 0.32 0.28 0.24 0.16
유기물(중량%) 38.67 39.41 40.52 42.11 45.55
칼슘 (중량%) 32.62 32.43 34.76 35.45 36.54
유기물대질소비 25.95 30.55 36.18 40.49 51.18
비소(mg/kg) 4.20 4.36 4.02 4.02 3.37
카드뮴(mg/kg) 1.33 흔적 흔적 흔적 흔적
수은(mg/kg) 흔적 흔적 흔적 흔적 흔적
납 (mg/kg) 7.41 4.71 5.11 4.01 1.73
크롬 (mg/kg) 101.99 44.89 48.36 44.48 87.54
구리 (mg/kg) 31.27 15.33 14.02 15.36 5.03
니켈 (mg/kg) 38.41 17.36 18.76 19.86 21.99
아연 (mg/kg) 26.74 22.60 22.08 18.89 8.14
pH 12.34 12.84 12.93 12.93 12.85
전기전도도 (ms) 4.85 6.07 6.06 6.02 4.61
수분 (중량%) 13.15 12.96 10.31 9.50 3.89
염분 (중량%) 0.84 0.65 0.51 0.40 0.24
표 2를 참조하면, 유기물 비료 원료(A)의 함량이 높을수록 질소의 중량%가 증가됨을 알 수 있다. 또한, 유기물 비료 원료(B)의 함량이 높을수록 유기물의 중량%가 증가됨을 알 수 있다. 그에 따라, 유기물의 중량%를 높이기 위해서는 유기물 비료 원료(B)의 함량을 높이고, 질소의 중량%에 따른 유기물대질소비를 감소시키기 위해서는 유기물 비료 원료(A)의 함량을 높여야 함을 알 수 있다.
도 3에서 설명된 바와 같이 이론적으로 예측된 0.55 : 0.45 내지 0.41 : 0.59 범위 내의 혼합 중량비를 갖는 시료 3이 그린1급 퇴비규격을 만족함을 알 수 있다. 또한, 상기 범위의 상한과 하한에 근접하는 시료 2 및 시료 4의 경우도 그린1급 퇴비규격에 대략적으로 근사됨을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 있어서 혼합 중량비는 이론적으로 예측된 상기 범위에 한정되지 아니하며, 수거된 유기성 폐기물의 성분에 따라 0.7 : 0.3 내지 0.3 : 0.7의 범위일 수 있다.
이와 같이, 특정 비료 제품 규격을 만족하도록 혼합된 유기성 비료 원료는 그레인(grain) 또는 알갱이 형태로 가공되어 비료 제품화될 수 있다. 혼합된 유기성 비료 원료는 예를 들면, 가압 성형 방식에 의하여 그레인 형태로 가공될 수 있다. 그레인 형태로 가공된 비료 조성물의 최대 직경은 5 mm 내지 20 mm의 범위 내일 수 있다. 그레인 형태의 비료 제품은 정량화가 용이하여 포장 및 운반을 용이하게 하며, 토양에 적용시 비산되는 것을 방지할 수 있다.
상기 가압 성형을 위하여 필요한 경우, 2 내지 5 중량% 정도의 수분을 혼합된 유기성 비료 원료에 더 첨가함으로써, 성형을 위한 압력을 감소시킬 수 있다. 첨가된 수분이 다시 건조되면, 그레인 형태를 갖는 고형의 유기성 비료 제품이 형성된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 폐기물의 비료화 방법에 의해 제조된 비료 조성물의 사진이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 비료 조성물은 최대 직경이 약 9 mm로 제조된 고형의 그레인 형태를 갖는다. 그러나, 비료 조성물의 최대 직경은 이에 한정되지 않으며, 5 mm 내지 20mm 범위 내일 수 있다. 상기 비료 조성물에 있어서, 음식물 쓰레기로부터 얻어진 유기성 비료 원료와 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료의 혼합 중량비는 상기 그린1급 퇴비규격을 만족하도록 0.7 : 0.3 내지 0.3 : 0.7의 범위 내일 수 있다. 본 방법에 따른 비료 조성물은 질소, 인산 및 칼륨을 함유하고 있을 뿐만 아니라, 칼슘의 함유량이 20 % 이상 존재하기 때문에, 상용 화학 비료의 사용량을 감소시키고, 토양을 알칼리화할 수 있는 이점이 있다.
음식물 쓰레기 및 동물성 잔재물로부터 얻어진 유기성 비료 원료에, 전통적인 퇴비 원료인 계분, 축분, 깻묵 및 쌀겨를 더 첨가할 수도 있다. 이때, 첨가되는 계분, 축분, 깻묵 및 쌀겨는 어느 정도 퇴비화되고 건조된 것이 바람직하다. 본 발명의 유기성 비료 조성물은, 토양에 적용시 분해가 쉬운 저분자 형태의 유기물이 많이 함유되어, 별도의 퇴비화 기간을 거칠 필요없이 토양에 바로 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
본 발명에 따른 유기성 폐기물의 비료화 방법은, 인간의 생산활동과 소비활동에 의하여 점차적으로 증가하는 유기성 폐기물의 재활용 처리 기술로서, 음식물 쓰레기와 동물성 잔재물로부터 고형의 유기성 비료 원료를 각각 생성하고, 비료 제품의 성분 규격을 충족하도록 소정의 중량비로 혼합함으로써, 조성비가 균일하고, 악취를 개선하며, 별도의 퇴비화 기간을 거칠 필요없이 바로 토양에 적용할 수 있 으며, 별도의 화학합성재료가 첨가되지 않은 유기성 폐기물의 비료화 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 비료 조성물은 화학합성재료가 첨가되지 않기 때문에 친환경농업기술을 위한 상기 코덱스 기준에 부합하고, 성분비가 일정하여 표준화된 품질을 가지며, 질소, 인산 및 가리가 풍부하여 비료로서 가치를 가지며, 그레인 형태로 제조되어 부피가 감소되고, 별도의 퇴비화 기간을 거칠 필요없이 바로 토양에 적용할 수 있으며, 악취 또는 비산의 염려가 없는 유기성 퇴비 또는 비료를 제공한다.

Claims (17)

  1. 음식물 쓰레기로 이루어진 제 1 유기성 폐기물 및 동물성 잔재물로 이루어진 제 2 유기성 폐기물을 각각 분리하여 제공하는 단계;
    상기 제 1 유기성 폐기물과 상기 제 2 유기성 폐기물을 각각 열분해 및 건조시킴으로써, 복수의 고형의 유기성 비료 원료들을 생성하는 단계;
    상기 고형의 유기성 비료 원료들을 각각 파쇄하는 단계;
    상기 유기성 비료 원료들의 성분비를 각각 판정하는 단계; 및
    상기 성분비를 고려하여, 일정한 혼합 중량비로 상기 유기성 비료 원료들을 혼합하여 비료 규격을 만족하는 유기성 비료 제품을 생산하는 단계를 포함하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고형의 유기성 비료 원료들을 생성하는 단계는,
    외부에 오일 유로가 부설된 복수의 처리탱크 내로 상기 제 1 유기성 폐기물 및 상기 제 2 유기성 폐기물을 각각 투입하는 단계;
    상기 오일 유로에 가열된 오일을 순환시켜 상기 처리탱크를 가열함으로써 상기 제 1 유기성 폐기물 및 상기 제 2 유기성 폐기물을 각각 열분해 및 건조시키는 제 1 차 가열 단계; 및
    상기 오일 유로에 가열된 오일을 순환시켜 상기 처리탱크를 가열하면서, 상기 처리탱크에 고화제를 투입하여 상기 제 1 유기성 폐기물 및 상기 제 2 유기성 폐기물을 고형화시키는 제 2 차 가열단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 차 가열 단계에서, 오일의 온도는 200 ℃ 내지 300 ℃의 범위 내이며,
    상기 제 2 차 가열 단계에서, 오일의 온도는 150 ℃ 내지 200 ℃의 범위 내인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 차 가열 단계에서, 상기 제 1 유기성 폐기물 또는 상기 제 2 유기성 폐기물의 함수율은 20 % 내지 50 % 의 범위 내로 감소되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 고화제는 생석회, 흙 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 고화제는 상기 열분해 및 건조된 유기성 폐기물에 대하여 10 % 내지 20 %의 체적비로 투입되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 차 및/또는 제 2 차 가열 단계에서 발생하는 수증기를 응축하여 액상 비료를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 고형의 유기성 비료 원료들을 파쇄하는 단계 이후에,
    불순물을 선별하는 선별 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 비료 제품을 생산하는 단계에서,
    상기 비료 제품은 그레인(grain) 형태로 성형되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 그레인의 최대 직경은 5 mm 내지 20 mm 범위 내인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기성 비료 원료에 계분, 축분, 깻묵 및 쌀겨로 이루어진 퇴비원료들 중 하나 이상을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기성 비료 원료들의 유기물 중량%는 25 중량% 내지 75 중량% 의 범위 내이며, 유기물대질소비는 20 내지 60의 범위 내인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 중량비는 0.7: 0.3 내지 0.3 : 0.7의 범위 내인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 비료화 방법.
  14. 음식물 쓰레기로 이루어진 제 1 유기성 폐기물 및 동물성 잔재물로 이루어진 제 2 유기성 폐기물로부터 각각 얻어진 유기성 비료 원료들을 0.7 : 0.3 내지 0.3 내지 0.7 범위의 혼합 중량비를 갖도록 혼합하여 형성된 유기성 비료 조성물.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유기성 비료 조성물은 최대 직경이 5 mm 내지 20 mm 의 범위인 고형의 그레인(grain) 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 유기성 비료 조성물.
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서
    계분, 축분, 깻묵 및 쌀겨로 이루어진 퇴비원료들 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 비료 조성물.
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