KR100809850B1

KR100809850B1 - 음식물 쓰레기의 퇴비화 방법

Info

Publication number: KR100809850B1
Application number: KR20070019854A
Authority: KR
Inventors: 이학성; 박영우
Original assignee: (주)광선; 윤형만
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-03-04

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기의 퇴비화 방법에 관한 것으로, 전처리된 음식물 쓰레기에 고토석회(중량비20~40%)와 토양미생물 슬러지를 혼합하여 일차 발효시킨 후 숙성된 퇴비에 인을 3~7중량% 함유한 활성황토(중량비10~15%)를 혼합하는 것을 특징으로 한다.

음식물, 쓰레기, 고토석회, 황토

Description

음식물 쓰레기의 퇴비화 방법{Organic wastes reusing system for producing organic fertilizer}

도 1은 본 발명의 공정을 나타낸 플로우챠트.

도 2는 본 발명에 사용된 함인 입상황토의 사진

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 투입호퍼 12 : 선별기

13 : 파쇄기 14 : 탈수기

21 : 발효기 22 : 숙성실

23 : 혼합기 24 : 포장기

31 : 집수조 32 : 폭기조

33 : 침전조 34 : 슬러지 탈수기

35 : 탈취기

본 발명은 음식물 쓰레기를 양질의 퇴비로 재활용하는 방법에 관한 것이다.

최근 가정이나 음식점 단체급식소 등에서 쏟아져 나오는 음식물 쓰레기를 처리하기 위해 많은 방법들이 고안되어 나름대로 적용되고 있으며 그 대표적인 방법이 사료화 혹은 퇴비화하는 것이다.

그러나 기존의 어느 방법이든 음식물 쓰레기 특성상 악취가 진동하고 여러 가지 협잡물을 포함한데다 오폐수가 유출되므로 그 처리장은 항상 환경오염의 문제가 있으며 일반인들이 기피하는 시설로 인식되고 있는 실정이다.

특히 퇴비화 경우에는 높은 염분으로 작물에 장해를 일으키기도 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기의 문제점들을 해소하고 음식물 쓰레기를 양질의 퇴비로 재활용하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 음식물 쓰레기 퇴비화 방법은 수거된 음식물 쓰레기가 ‘투입 선별 파쇄 탈수’ 과정을 거치면서 깨끗이 되는 전처리공정(1)과 처리물이 ‘발효 숙성 혼합 포장’ 과정을 거쳐서 제품으로 되는 퇴비화공정(2), 그리고 기존의 처리방법에는 미흡한 ‘집수 폭기 침전 슬러지탈수’ 과정을 거치면서 음식물 쓰레기의 오폐수가 정화되고 각 공정에서 발생된 가스 먼지 등을 포집하여 세정함으로써 악 취를 없애는 탈취과정으로 이루어지는 오염방지공정(3)을 포함한다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다,

음식물 쓰레기를 퇴비화하는 방법에 있어 그 첫 단계는 전처리공정(1)으로 수거된 음식물 쓰레기가 반입되는 투입 호퍼(11)에는 투입된 내용물 위로 냄새 제거 및 염분 감소를 위해 세척수를 뿌려주는 살수장치가 있으며 냄새 확산을 방지하는 뚜껑이 부착된다. 호퍼 하부에는 음식물 쓰레기를 다음 과정으로 올려주는 이송 콘베어가 설치된다.

음식물 쓰레기에 포함된 이물질인 비닐류, 금속류, 나무, 모래 등이 분리되는 선별과정은 우선 트롬멜 스크린에서 비교적 큰 사이즈의 비닐류 통뼈 등이 걸려진 후 특수하게 고안된 부상유동식 선별기(12)로 유입된다. 선별기 내에는 유입된 음식물 쓰레기가 세척 유동될 수 있도록 물이 공급되어 가벼운 비닐류 나무 등은 위로 부상하여 제거되며 비중이 높은 금속류 모래 등은 바닥에 가라앉아서 배출된다. 그리고 염분이 충분히 씻기고 이물질이 없는 음식물만이 중앙부를 통해 다음의 파쇄과정으로 유출된다.

음식물 파쇄기(13) 에서는 회전하는 한쌍의 파쇄 롤러에 의해서 음식물이 파쇄되며 상부에는 유입구 하부에는 파쇄물이 배출되는 빗살홈통이 있다.

전처리 공정의 마지막 단계인 탈수기(14) 에서는 선별 파쇄된 음식물의 함수율이 80% 이상이므로 발효에 적당한 60% 정도의 함수율로 탈수된다. 탈수기 내에서 회전하는 스크류를 따라 음식물이 압착되어 전진함으로써 탈수되며 하부 케이스에서는 배수구멍이 적절히 뚫어져있다.

전처리공정(1)에서 깨끗이 처리된 음식물은 본격적으로 퇴비화공정(2)의 발효기(21)로 들어가 고토석회(중량비 20~40%)와 슬러지탈수기(34)에서 배출된 토양미생물 슬러지와 혼합되어 일차 발효된다

여기서 슬러지는 전처리공정에서 발생한 오수를 정화 처리한 결과물로 그 자체가 토양성미생물을 함유한 유기물로써 발효제 역할을 한다. 한편 고토석회는 주성분이 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO)으로 산성토양을 중화시키며 비료의 필수원소인 마그네슘을 공급하여 식물의 성장을 촉진시키는 효과가 있다.

발효기 내부온도를 50°C로 유지한 상태에서 2시간 정도 내용물들을 골고루 혼합 발효시킨 일차 발효물은 숙성실로 옮겨져 양질의 퇴비로 숙성된다. 숙성기간은 15일이며 숙성실은 바닥으로부터 공기가 공급되어 발효를 돕고 천정에는 숙성중 발생하는 가스를 포집하는 닥트시설이 있다.

흡기를 위한 닥트시설은 숙성실 뿐만 아니라 발효기(21)와 혼합기(23) 포장기(24)에도 설치되며 전처리공정(1)에서 포집된 가스와 함께 탈취과정으로 유입되어져 세정되고 악취가 없어진다.

염분과 냄새가 없이 충분히 숙성된 퇴비는 수분조절과 품질향상을 위해 혼합기(23)에서 3~7중량%의 인을 함유한 활성황토(중량비 10~15%)와 혼합된 후 제품으로 출하하게 된다.

황토는 실리카(SiO₂) 알루미나(Al₂O₃) 산화철(Fe₂O₃)이 주성분인 점토광물로써 탈취 흡착 항균 보온 보습능력이 뛰어나 예로부터 생활 깊숙이 다용도로 사용되고 있다. 황토가루에 수산화칼슘(Ca(OH)₂)과 황산철(FeSO₄)을 10~20중량% 혼합한 반죽을 직경 3~7mm 크기의 입자로 만들어서, 300℃~500℃로 가열 소성하면 쉽게 부스러지지 않게 된다. 이러한 입상황토를 적당한 상자형태의 철망에 넣어서 하수처리장의 방류구에 설치하여 흐르는 물속에 용해되어 있는 인(PO₄^3-)을 효과적으로 흡착하여 Ca₅(PO₄)₃OH, Ca(H₂PO₄)₂, CaHPO₄, Ca₃(PO₄)₂, Fe₃(PO₄)₂등의 형태로 3~7%의 인을 함유한 입상황토 속에 존재하게 되는 활성황토로 되며, 이 활성황토를 퇴비에 섞어서 제조되므로 인의 함량이 높은 퇴비가 생성된다.

본 발명의 특징인 오염방지공정(3)은 수처리 과정과 탈취과정으로 구분된다.

음식물 쓰레기 처리시 발생하는 오수는 수처리 과정을 통해서 깨끗한 물로 정화되며 악취는 탈취과정을 거치면서 충분히 흡착된 후 배기되므로 처리장 환경은 훨씬 개선되어 외부로는 친환경적인 시설로 평가받을 수 있다.

전처리공정(1)의 투입호퍼(11) 부상선별기(12)에는 음식물 쓰레기의 세척 및 유동을 위해서 소정의 물이 사용된 후 이로부터 자연 배출되고 스크류탈수기(14)를 통해서 강제 배출되는데 이 오수들은 모두 집수조(31)로 유입되어 생물학적 오수처리 시스템인 폭기조(32) 침전조(33) 슬러지탈수기(34)를 차례로 통과하면서 깨끗이 처리된다.

생물학적 오수처리 시스템에서 정화활동의 주체인 환경미생물은 보통 보티셀라(Vorticella)균, 에피스틸리스(Epistylis)균 혹은 원생동물 등인데 이와는 달리 본 발명에서는 고농도 유기물의 분해 능력이 뛰어나고 토양 활성에도 유익한 토양 미생물인 바실러스(Bacillus)균, 슈도모나스(Pseudomonas)균, 노카르디아(Norcardia)균 등을 선택적으로 집중 배양하여 그 처리효율을 훨씬 높였다. 특히 바실러스균은 퇴비의 고온 발효과정에도 활약하며 노카르디아균은 퇴비의 숙성시에 활약하는 미생물로 알려져 있다.

이러한 토양미생물들은 주변 환경이 좋으면, 고농도 유기물을 분해하여 활발하게 증식하며, 먹이가 없거나 산소공급이 없으면 포자를 형성하여 활동을 중지하지만, 여타 미생물들은 생존하지 못하고, 죽게 된다. 따라서 토양미생물들을 우점배양하기 위해서는 폭기조를 삼등분하여 1조에서는 전체 폭기량의 90%를 공급하고, 2조에서는 10%의 공기를 폭기하며, 3조에서는 혐기상태로 두면, 1조에서 왕성하게 증식한 여러 종류의 미생물들이 2조 및 3조로 이동하면서 먹이와 산소의 부족으로 사멸하게 되며, 토양미생물들만 포자상태로 생존하여 1조로 순환되어 포자로부터 나와서 다시 활발한 유기물 분해활동을 하게 된다. 이렇게 폭기조에서 내부반송 과정을 거치면서 토양미생물들이 우점배양된다.

토양미생물은 현재 이를 활성화하여 오수정화하고 있는 시설에서 취득할 수 있으며, 가동 후에는 토양미생물의 증식에 필요한 규조토와 마그네슘혼합물을 소량씩 공급하여 선택적으로 활성화시킨다.

토양미생물이 현저하게 우점화된 활성슬러지를 탈수한 케이크는 작물에도 장해가 없으므로 별도로 반출할 필요가 없으며, 비료의 필수성분인 인도 3~7% 정도 함유하고 있으므로 발효제로써 음식물과 함께 퇴비화되어 인의 함량을 높일 수 있다.

상기의 수처리 과정을 거친 정화된 물의 일부는 각 공정으로 순환되어 용수로 사용되며 나머지는 수질허용치 내로 방류하게 된다. 본 발명에 필요한 용수량 및 급배수량은 음식물 쓰레기 투입량을 Q라고 하면 다음의 범위이다.

* 용수량 : 3.5~5Q

* 급수량 : 1Q (지하수,상수)

* 순환수량 : 2.5~4Q

* 탈수량 : 0.5Q (배출)

* 외부방류량 : 1.5Q

탈취과정을 보면 각 공정에서 발생한 가스는 닥트시설에 포집되어 일차로 세정탑으로 유입되어 탈취력이 강한 목초액이 희석된 세정수에 의해 먼지 악취가 흡착되며, 이차로 바이오필터를 통과함으로써 잔여 악취가 제거된 후 깨끗한 공기로 배출된다. 바이오필터에는 악취를 분해하는 질산화미생물 황산화 미생물 등이 담체의 표면에 부착되어 생물막을 형성한 여과층이 내장되어 있어 가스 중의 암모니아 메캅탄 황화수소 등의 냄새가 충분히 제거된다.

음식물 쓰레기를 퇴비화 함에 있어 본 발명에 따른 방법으로 악취가 없으며 정화 처리된 물을 배출하므로 처리장 환경이 개선되며, 염분이 제거된 음식물에 토양개량제인 고토석회를 혼합하여 발효시킨 후 숙성된 퇴비에 인을 함유한 활성황토를 혼합하므로 퇴비의 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims

‘투입 선별 파쇄 탈수’과정으로 구성되는 음식물쓰레기의 전처리공정(1)과 '발효 숙성 혼합 포장’과정을 거쳐서 제품으로 되는 퇴비화공정(2), 그리고 음식물 쓰레기의 오폐수 정화 및 각 공정에서 발생된 가스 먼지를 포집하여 세정하는 탈취를 위한 '집수 폭기 침전 슬러지탈수’ 과정으로 구성되는 오염방지공정(3)을 포함하는 음식물 쓰레기의 퇴비화방법에 있어서, 전처리된 음식물 쓰레기에 고토석회(중량비20~40%)와 토양미생물 슬러지를 혼합하여 일차 발효시킨 후 숙성된 퇴비에 인을 3~7중량% 함유한 활성황토(중량비10~15%)를 혼합하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 퇴비화방법.
제 1 항에 있어서, 상기 토양미생물 슬러지는 바실러스(Bacillus)균, 슈도모나스(Pseudomonas)균 및 노카르디아(Norcardia)균으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 우점배양한 활성 슬러지인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 퇴비화방법.
제 2 항에 있어서, 상기 토양미생물의 우점배양은 폭기조를 삼등분하여 1조에서는 전체 폭기량의 90%를 공급하고, 2조에서는 10%의 공기를 폭기하며, 3조에서는 혐기상태로 두는 것으로 행해지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 퇴비화방법.
제 1 항에 있어서, 상기 황토는 황토가루에 수산화칼슘(Ca(OH)₂)과 황산철(FeSO₄)을 10~20중량% 혼합한 반죽을 직경 3~7mm 크기의 입자로 만들어서, 300℃~500℃로 가열 소성시킨 입상 황토인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 퇴비화방법.