KR100997769B1 - 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법은, 65wt% 내지 95wt%의 가축분뇨와, 5wt% 내지 35wt%의 음식물류 폐기물을 혼합하여 이루어진 원료를 혐기 소화조에서 혐기소화시키는 혐기소화 단계; 상기 혐기소화 단계에서 형성된 혐기 소화액에 대해 2wt% 내지 4wt%의 생석회와, 1wt% 내지 10wt%의 코코피트를 혼합하는 제1혼합 단계; 상기 제1혼합 단계에서 혼합된 혼합물을 건조하여 그 혼합물의 함수율을 70% 내지 80%로 건조시키는 제1건조 단계; 상기 제1건조 단계 중 상기 혼합물의 온도가 40℃이하로 하강하는 시점에 상기 혼합물에 대해 1wt% 내지 10wt%의 코코피트와 상기 코코피트에서 분리한 섬유소 및 리그닌 분해 미생물인 바실러스 종(Bacillus sp.)과 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida)와 함께 생장촉진물질인 부식산으로 조성한 복합미생물제제를 첨가하여 혼합하는 제2혼합 단계; 상기 제2혼합 단계를 거친 혼합물을 함수율 65% 내지 70%로 건조시키는 제2건조 단계; 상기 제2건조 단계를 거친 혼합물을 밀폐형 발효조 내에 투입하여 발효시키는 발효 단계; 및 상기 발효 단계를 거쳐 발효된 혼합물을 2차적으로 발효시키는 후숙발효 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법{Manufacturing method of compost using anaerobic digestive fluid}
본 발명은 바이오가스 생산과정에서 생성되는 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법에 관한 것이다.
오늘날 화석연료의 남용 및 고갈로 인한 지구환경변화로 지구촌 인류의 건강 및 생존에 심각한 위기감이 조성되면서 이를 타개하기 위한 국제적 노력의 일환으로 세계 주요국들은 온실가스 감축을 위한 교토의정서를 체결하였고 한국도 머지않아 감축의무국에 포함될 전망이다. 이에 각국은 지구온난화 방지를 위한 다각적 노력과 함께 화석연료를 대체할 대체에너지의 개발에 미래의 국운을 걸고 있는 상황이라 할 것이다.
음식물류폐기물, 축산분뇨 등의 유기성폐기물은 바이오에너지, 퇴비, 사료 등의 유용한 산물로 전환이 가능한 활용가치가 높은 바이오메스 자원이다. 특히, 국토가 좁고 인구밀도가 높으며 자원빈국인 동시에 남은음식물 발생량이 상대적으로 높은 한국적 상황에서 이들의 자원재활용은 매우 긴요하고 바람직한 방안이 아닐 수 없다.
유기성폐기물의 재활용 산물 중 바이오에너지는 여타의 신재생에너지와 비교하여 환경성과 경제성에서 탁월한 우위에 있음이 밝혀진바 있으며 선진 독일에서는 2006년도 전체 신재생에너지 중에서 가축분뇨 등의 유기성폐기물에서 생성된 바이오에너지가 차지하는 비율이 60%를 상회하고 있을 정도로 선진국의 바이오에너지에 대한 의존도는 매우 높은 것으로 나타나고 있다.
또한, 런던협약에 따라 국내에서 발생되는 축산분뇨와 음식물류폐기물의 해양투기행위가 2012년 이후 전면 금지될 예정인 바, 이에 대한 대책마련이 시급한 과제로 부상하고 있는 만큼 이들의 바이오에너지로의 전환은 매우 시의적절한 방법이라 할 것이다.
한편, 유기성폐기물의 바이오에너지 전환에 대한 이 같은 국내·외적 필요성과 타당성에도 불구하고 혐기소화과정을 통하여 발생된 혐기소화액의 적정처리에 대한 문제는 정부가 적극적으로 추진하려는 유기성폐기물의 바이오에너지 관련 정책에 상당한 걸림돌로 작용하고 있는 것이 현실이다.
현재 국내에서 논의되고 있는 유기성 폐기물의 바이오가스화 후 발생된 혐기소화액에 대한 적정 처리방안으로는 혁신적인 생물학적 또는 물리화학적 처리의 개발이나 기존 하수처리장과 연계한 병합처리 등의 수처리 방안이 있으며, 한편으로는 발생된 혐기소화액을 액상의 비료(액비)로 활용하는 방안에 관한 것이 있다.
기존의 생물학적 폐수처리방법은 소화액 내 고농도 암모니아 성분으로 인하여 탈질에 필요한 외부 탄소원의 공급을 통한 막대한 비용의 문제가 발생하여 현실성이 없으며, 새로운 대안으로 제시된 혁신적인 생물학적 처리방법이나 여타의 물리화학적 방법 역시 현재 개발중인 기술로서 실용화에 이르기까지 많은 시간과 비용이 필요한 상황이다.
그러나, 이와 같은 폐수처리방법은 유용자원인 혐기소화액이 상당한 비용을 소모하며 처리 및 소멸된다는 점에서 에너지 자원순환체계를 구축하려는 정부의 시책에 배치되며 귀중한 자원의 낭비를 초래하는 바람직하지 못한 방안이라 할 것이다.
한편, 발생된 혐기소화액을 액비로 활용하는 방안은 수처리기술과 비교하여 친환경적이며 에너지 자립도를 높이는 바람직한 대안임에 틀림없으나 현재 혐기소화액에 대한 명확한 액비의 기준이 설정되어 있지 않으며 축산분뇨를 이용한 기존의 액비생성 및 사용상에 있어서 다음과 같은 여러 가지 문제점이 돌출됨으로써 액비활용의 큰 걸림돌로 부각되어 있는 것이 현실이다.
첫째, 기존 축산분뇨를 이용한 액비의 경우 표준화된 액비제조기술의 결여 또는 각 농가에 따른 불완전한 액비생성으로 인하여 비료로서의 가치문제와 함께 각종유해물질, 병원성 세균 등의 안전성 문제가 제기되고 있다.
둘째, 액비를 생산하는 축산농가와 이를 사용하는 경종농가와의 불일치성으로 적절한 액비의 적용농지를 확보하는데 어려움이 있다.
셋째, 액비의 주 적용시기가 봄, 가을 연 2차례로 제한적인 관계로 발생된 액비의 저장상의 문제점이 지적되고 있다.
넷째, 액비의 생성과정과 운반과정 및 농지에 액비 살포시에 발생되는 악취의 문제는 저장 및 대상농지가 확보된다 하여도 해결되지 않는 문제로서 액비사용 과정에서 끊임없이 민원이 제기되는 가장 큰 문제가 되고 있다.
따라서, 발생된 혐기소화액의 액비사용의 문제점을 극복할 수 있는 현실적인 대안이 시급한 상황이라 할 것이다.
정부는 유기성 폐기물의 바이오가스관련 정책으로 2008년 10월 "폐자원 및 바이오메스 에너지 대책"을 발표하였다. 그 주요내용은 현재 대부분 해양투기 되고 있는 음식물류폐기물, 축산분뇨 등의 유기성 폐기물을 2012년까지 25%. 2020년까지 100% 바이오가스화 또는 고형연료화 한다는 계획이다. 이에 따라, 2012년까지 대도시 중심의 전국 10개 권역별 1~2개소의 "환경·에너지 종합타운"을 건설하고 2020년까지 전국에 600개의 농촌형 "저 탄소 녹색 마을""을 조성할 계획을 수립하고 있다. 이를 통하여 2020년까지 농촌지역의 에너지 자립도를 40~50%까지 제고하려는 것으로 2010년부터 시범사업(4개 마을)을 추진하며 2012년까지 12개소(1,580톤/일)의 음식물류폐기물과 가축분뇨 병합처리 시설을 확충할 계획이다.
음식물류폐기물과 기축분뇨의 병합처리는 바이오가스화의 효율성을 높이기 위한 조치이다. 음식물류폐기물은 수소이온농도(pH)가 낮고 염분농도가 높으며 질소에 대한 유기물의 비율(C/N비)이 높은 특징이 있는 반면, 축산분뇨는 C/N비가 낮고 암모니아의 농도가 높아 음식물류폐기물과 혼합하였을 때, pH를 높여주고 염분농도를 낮춰주며 적절한 C/N비를 조성하여 유기물 분해율을 높여주고 산발효를 쉽게 진행되게 하여 바이오가스 생성을 위한 최적의 혐기소화조건을 충족시킬 수 있기 때문이다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 음식물류폐기물과 축산분뇨의 병합 혐기소화 후 발생된 혐기성 소화액을 양질의 퇴비로 전환시켜 사계절 농가에 보급함으로써 친환경농업을 장려하고 유기성폐기물에 대한 진정한 자원순환시스템을 구축하려는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 지구온난화에 대한 국제적 압력에 적절히 대응함은 물론, 국내적으로 2020년까지 전국의 농촌지역을 중심으로 600개의 에너지 자립형 저 탄소 녹색 마을을 구축하려는 정부시책에 적극 부응하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법은, 65wt% 내지 95wt%의 가축분뇨와, 5wt% 내지 35wt%의 음식물류 폐기물을 혼합하여 이루어진 원료를 혐기 소화조에서 혐기소화시키는 혐기소화 단계;
상기 혐기소화 단계에서 형성된 혐기 소화액에 대해 2wt% 내지 4wt%의 생석회와, 1wt% 내지 10wt%의 코코피트를 혼합하는 제1혼합 단계;
상기 제1혼합 단계에서 혼합된 혼합물을 건조하여 그 혼합물의 함수율을 70% 내지 80%로 건조시키는 제1건조 단계;
상기 제1건조 단계 중 상기 혼합물의 온도가 40℃이하로 하강하는 시점에 상기 혼합물에 대해 1wt% 내지 10wt%의 코코피트와 상기 코코피트에서 분리한 섬유소 및 리그닌 분해 미생물인 바실러스 종(Bacillus sp.)과 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida)와 함께 생장촉진물질인 부식산으로 조성한 복합미생물제제를 첨가하여 혼합하는 제2혼합 단계;
상기 제2혼합 단계를 거친 혼합물을 함수율 65% 내지 70%로 건조시키는 제2건조 단계;
상기 제2건조 단계를 거친 혼합물을 밀폐형 발효조 내에 투입하여 발효시키는 발효 단계;
상기 발효 단계를 거쳐 발효된 혼합물을 2차적으로 발효시키는 후숙발효 단계; 및
상기 후숙발효 단계를 거쳐 퇴비화된 혼합물을 포장하는 퇴비 포장 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.
상기 제1건조 단계 또는 상기 제2건조 단계에서 발생된 수증기는 진공흡입기에 의해 제거되며, 그 수증기에 포함된 악취물질은 코코피트를 주원료로 제조된 제1바이오 필터를 사용하여 탈취시키는 것이 바람직하다.
상기 발효 단계에서 발생된 수증기 내의 악취물질은 상기 제1바이오 필터와 다른 독립적인 제2바이오 필터에 의해 제거되는 것이 바람직하다.
상기 제1바이오 필터는 암모니아와 황화수소를 탈취시키는 균주인 니트로소모나스(Nitrosomonas sp.)와 티오바실루스(Thiobacillus sp.)를 포함하고 있는 것이 바람직하다.
상기 제2바이오 필터를 통과한 수증기는 응축과정을 거쳐 응축수로 변환한 후에 상기 발효 단계에서 포집된 침출수와 함께 발효 단계 중인 혼합물의 상부에 분사시키는 것이 바람직하다.
상기의 방법을 수행하는 장치를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법은, 혐기소화 단계에서 생성되는 대량의 혐기성 소화액을 이용하여 입자성 퇴비를 제조함으로써, 이 퇴비를 시간에 제한을 받지 않고 사계절 농가에 활용시킴으로써 유기성 폐기물에 대한 진정한 자원순환시스템을 구축하는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명은 화석연료를 절감하여 지구온난화에 대한 국제적 압력에 적절히 대응하고, 국내적으로 2020년까지 전국의 농촌지역을 중심으로 600개의 에너지 자립형 저 탄소 녹색 마을을 구축하려는 정부시책에 적극 부응하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 퇴비를 생산하는 공정도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 퇴비를 생산하는 공정도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 바람직한 실시 예에 따른 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법은, 혐기소화 단계(S1)와, 제1혼합 단계(S2)와, 제1건조 단계(S3)와, 제2혼합 단계(S4)와, 제2건조 단계(S5)와, 발효 단계(S6)와, 후숙발효 단계(S7)와, 퇴비포장 단계(S8)를 포함하고 있다.
상기 혐기소화 단계(S1)에서는 65wt% 내지 95wt%의 가축분뇨와, 5wt% 내지 35wt%의 음식물류 폐기물을 혼합하여 이루어진 원료를 혐기 소화조에서 혐기 소화시킨다. 상기 혐기소화 단계(S1)에서 가축분뇨의 비율이 65wt% 미만인 경우에는 혐기 소화 후 소화액에 대한 퇴비 발효 제품에 대하여 농림부가 규정한 가축분 퇴비로서 인증받기 어려운 문제점이 있다. 상기 혐기소화 단계(S1)에서 가축분뇨의 비율이 95%를 초과하는 경우에는 혐기소화효율이 낮아질 수 있는 문제점이 있다. 한편, 상기 혐기소화 단계에서 혼합되는 음식물류 폐기물의 비율이 5wt% 미만인 경우에는 혐기소화효율이 낮아질 수 있는 문제점이 있다. 또한, 상기 혐기소화 단계에서 혼합되는 음식물류 폐기물의 비율이 30wt%를 초과하는 경우에는 혐기 소화 후 소화액에 대한 퇴비 발효 제품에 대하여 농림부가 규정한 가축분 퇴비로서 인증받기 어려운 문제점이 있다.
혐기 소화과정은 미생물에 의한 메탄발효과정을 일컫는 것으로 이는 다음과 같이 3단계로 구분한다.
첫째는 가수분해 과정으로서, 고분자물질인 유기물이 다양한 미생물에 의해 단량체로 전환되는 과정이며 산소공급에 의해 가속화된다. 상기 가수분해 과정의 전형적인 예는 탄수화물이 포도당으로 분해되는 과정이나, 단백질이 아미노산으로, 지방이 아세트산 등으로 분해되는 과정이다.
둘째는 산발효 과정으로서, 단량체로 전환된 물질이 다양한 발효세균에 의해서 각종 유기산으로 전환되는 과정이며 혐기상태에서 진행된다. 산발효 과정의 전형적인 예는 포도당이 아세트산(CH3COOH), 에탄올(C2H5OH), 이산화탄소(CO2), 수소(H2) 등으로 분해되는 과정이다.
셋째는 메탄발효 과정으로서, 아세트산(CH3COOH), 이산화탄소(CO2), 수소(H2) 등, 산발효 과정에서 생성된 물질들이 메탄형성세균에 의해서 메탄(CH4)로 전환되는 과정이다.
상기 혐기소화 단계에서 생성된 메탄(CH4)은 바이오 가스의 전형적인 예로서 발전, 난방 등의 에너지원으로 사용됨으로써, 화석연료의 소비절감에 기여한다.
혐기 소화액이란 혐기 소화과정을 거치면서 최종적으로 남은 액상의 물질을 말한다. 소화 과정 중 원액 내 다량의 유기물이 메탄(CH4), 이산화탄소(CO2) 등으로 전환되어 상대적으로 많은 양의 암모니아(NH3)를 포함하고 있다.
상기 혐기소화 단계를 수행하는 혐기 소화조의 온도는 50℃로 유지되는 것이 바람직하다. 상기 혐기소화 단계에 투입되는 원료는 살균 등의 전처리 과정을 거치는 것이 일반적이다. 상기 혐기소화 단계에서 사용되는 용어로서 단상은 한 소화조 내에서 가수분해, 산발효, 메탄발효가 동시에 이루어지는 것을 의미한다. 한편, 상기 혐기소화 단계에서 사용되는 용어로서 이상은 2개의 소화조를 두고 가수분해와 산발효가 하나의 소화조에서 이루어지며, 다른 소화조에서 메탄발효를 분리해서 운영하는 기술을 의미한다. 일반적으로 혐기 소화조의 온도가 30℃로 유지되는 것을 중온이라고 하며, 혐기 소화조의 온도가 50℃~55℃로 유지되는 것을 고온이라 한다.
상기 제1혼합 단계(S2)에서는 상기 혐기소화 단계(S1)에서 형성된 혐기 소화액에 대해 2wt% 내지 4wt%의 생석회와, 1wt% 내지 10wt%의 코코피트를 혼합한다. 상기 제1혼합 단계(S2)에서 생석회와 코코피트를 혼합하는 과정은 교반 등의 방식이 적용될 수 있다. 상기 제1혼합 단계에서 첨가되는 생석회는 수분과의 화학적 발열반응으로 수증기의 발생을 도모하는 한편 각종 유기산의 발생으로 산성화된 혐기 소화액을 발효조건에 알맞은 중성으로 중화시키는 작용을 한다. 또한, 상기 제1혼합 단계(S2)에서 첨가되는 코코피트는 셀룰로오스와 리그닌으로 구성되어 토양에 안정적인 물질이기 때문에 일반 유기성 폐기물의 퇴비화시 안정성 확보를 위한 오랜 기간의 발효기간과 부숙기간이 필요하지 않은 장점을 제공한다. 또한, 상기 제1혼합 단계(S2)에서 사용되는 혐기 소화액은 상기 혐기소화 단계(S1)에서 가축분뇨 내에 존재하는 항생제를 비롯하여 각종 병원성 미생물 및 유충 등 각종 유해물질들이 1차적으로 사멸되어 안정성과 위생성이 뛰어난 원료이다. 상기 제1혼합 단계(S2)에서 첨가되는 생석회의 비율이 2wt% 미만인 경우에는 혐기소화액에 대한 중화기능이 약해지거나 소화액과의 화학적 반응에서 소화액내 수분감소율이 낮아지는 문제점이 있다. 한편, 상기 제1혼합 단계(S2)에서 첨가되는 생석회의 비율이 4wt%를 초과하는 경우에는 높은 석회질비료의 함량으로 소화액에 대한 퇴비발효제품에 대하여 농림부가 규정한 발효퇴비로서 인증받기 어려운 문제점이 있다. 또한, 상기 제1혼합 단계(S2)에서 첨가되는 코코피트의 비율이 1wt% 미만인 경우에는 수분흡수율이 낮아져 혼합이 불량해지는 문제점이 있다. 한편, 상기 제1혼합 단계에서 첨가되는 코코피트의 비율이 10wt%를 초과하는 경우에는 비용이 증가하는 문제점이 있다.
상기 제1건조 단계(S3)에서는 상기 제1혼합 단계(S2)에서 혼합된 혼합물을 건조하여 그 혼합물의 함수율을 70% 내지 80%로 건조시킨다. 상기 제1건조 단계(S3)는 송풍장치 및 진공펌프 등을 이용하여 혼합물의 수분을 감소시킴으로써 건조시키는 과정이다. 상기 제1건조 단계(S3) 후에 혼합물의 함수율이 70% 미만인 경우에는 건조에 따른 비용이 증가하는 문제점이 있다. 한편, 상기 제1건조 단계(S3) 후에 혼합물의 함수율이 80%를 초과하는 경우에는 후술하는 발효 단계(S6)에서 발효 과정이 원활하지 못한 문제점이 있다. 더 구체적으로, 상기 제1건조 단계(S3) 후에 혼합물의 함수율이 80%를 초과하는 경우에는 후술하는 제2혼합 단계(S4)에서 10wt% 이상의 코코피트를 첨가해야 하는 문제가 있다.
상기 제2혼합 단계(S4)에서는 상기 제1건조 단계(S3) 중의 혼합물의 온도가 40℃ 이하로 하강하는 시점에 상기 혼합물에 대해 1wt% 내지 10wt%의 코코피트와 상기 코코피트에서 분리한 섬유소 및 리그닌 분해 미생물인 바실러스 종(Bacillus sp.)과 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida)와 함께 생장 촉진 물질인 부식산이 포함된 복합미생물제제를 첨가하여 혼합한다. 상기 제2혼합 단계(S4)는 상기 제1혼합 단계(S2)와 동일한 장치에서 수행될 수 있다. 상기 제2혼합 단계(S4)에서 첨가되는 코코피트의 비율이 1wt% 미만인 경우에는 유기질/질소의 비율이 낮아져 생산되는 퇴비의 품질이 낮아지는 문제점이 있다. 또한, 상기 제2혼합 단계(S4)에서 첨가되는 코코피트의 비율이 10wt%를 초과하는 경우에는 퇴비 생산비용이 증가하는 문제점이 있다.
상기 제2건조 단계(S5)에서는 상기 제2혼합 단계(S4)를 거친 혼합물을 함수율 65% 내지 70%로 건조시킨다. 상기 제2건조 단계(S5)에서 건조된 혼합물의 함수율이 65% 미만인 경우에는 수분감량에 따른 비용 증가의 문제가 발생한다. 한편, 상기 제2건조 단계(S5)에서 건조된 혼합물의 함수율이 70%를 초과하는 경우에는 후술하는 발효 단계(S6)에서 혼합물의 발효가 충분히 진행되지 않는 문제점이 있다.
상기 발효 단계(S6)에서는 상기 제2건조 단계(S5)를 거친 혼합물을 밀폐형 발효조 내에 투입하여 발효시킨다. 상기 발효 단계(S6)는 밀폐된 원형 발효조에서 진행되는 것이 바람직하다. 상기 발효 단계(S6) 중에 발효가 진행되는 혼합물의 발효 반응을 촉진시키기 위해 혼합물의 교반이 충분히 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 발효 단계(S6)에서 혼합물의 교반은 원형 발효조 내에 설치된 장치의 공전과 자전에 의해 수행될 수 있다. 또한, 상기 발효 단계(S6)에서 발효되는 혼합물의 하단으로부터 강제로 송풍이 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 발효 단계(S6)에서 공급되는 공기는 발효 반응을 촉진시키는 역할을 한다. 상기 발효 단계(S6)에서 발효기간은 15일을 초과하지 않는 것이 바람직하다. 상기 발효 단계(S6)에서 발효되는 혼합액의 온도는 교반과 외부 공기의 주입에 의해 자체적으로 중온, 고온, 중온으로 순차적으로 변화되는 것이 일반적이다.
상기 제1건조 단계(S3) 또는 상기 제2건조 단계(S5)에서 발생된 수증기는 진공흡입기에 의해 제거될 수 있다. 상기 제1건조 단계(S3) 또는 상기 제2건조 단계(S5)에서 발생된 수증기에 포함된 악취물질은 코코피트를 주원료로 제조된 제1바이오 필터를 사용하여 탈취시키는 것이 바람직하다. 상기 제1바이오 필터는 암모니아와 황화수소를 탈취시키는 균주인 니트로소모나스(Nitrosomonas sp.)와 티오바실루스(Thiobacillus sp.)를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 상기 제1바이오 필터는 혐기 소화액 내의 악취의 주성분인 암모니아와 황화수소를 집중적으로 탈취시키는 작용을 한다.
상기 발효 단계(S6)에서 발생된 수증기내의 악취물질은 상기 제1바이오 필터와 다른 독립적인 제2바이오 필터에 의해 제거되는 것이 바람직하다. 상기 제1바이오 필터와 상기 제2바이오 필터를 통해 악취가 제거된 배기물질의 일부는 수증기와 함께 대기로 방출되며 나머지 일부는 발효 단계(S6)를 수행하는 원형 발효조의 하단부를 통하여 발효조 내로 외부 공기와 함께 혼합 공급될 수 있다.
상기 제2바이오 필터를 통과한 수증기는 응축과정을 거쳐 응축수로 변환한 후에 상기 발효 단계에서 포집된 침출수와 함께 발효 단계 중인 혼합물의 상부에 분사시키는 것이 바람직하다.
상기 후숙발효 단계(S7)에서는 상기 발효 단계(S6)를 거쳐 발효된 혼합물을 2차적으로 발효시킨다. 상기 후숙발효 단계(S7)를 거친 혼합물은 함수율이 40% 내지 50%인 상태가 되어 입자성 퇴비로서 사용 가능한 상태가 된다. 상기 후숙발효 단계(S7)에서는 상기 발효 단계(S6)에서 미분해된 섬유질, 난분해성 물질 등의 분해를 촉진한다. 또한, 상기 후숙발효 단계(S7)는 혼합물에서 생성된 가스 및 열이 방출되어 퇴비로서의 화학적, 물리적 안정성을 확보하는 단계이다. 상기 후숙발효 단계(S7)는 21일 정도로 유지하는 것이 바람직하다. 상기 후숙발효 단계(S7)는 상기 발효 단계(S6)를 진행하는 밀폐형 발효조와 동일한 발효조에서 진행될 수 있다. 이 경우에 상기 발효 단계(S6)와 상기 후숙발효 단계(S7)를 진행하는 발효조는 한 쌍을 구비함으로써 발효의 효율성을 높일 수 있다. 즉 하나의 발효조에서 발효단계(S6)가 진행되고 있는 동안에 다른 발효조에서는 후숙발효 단계(S7)을 진행할 수 있다. 즉 한 쌍의 발효조를 이용하여 번갈아 가면서 상기 발효단계(S6)와 상기 후숙발효 단계(S7)를 진행함으로써 퇴비 생산성을 높일 수 있다.
상기 퇴비포장 단계(S8)에서는 상기 후숙발효 단계(S7)를 거쳐 퇴비화된 혼합물을 포장한다. 상기 퇴비포장 단계(S8)에서 생성되는 제품은 분말 또는 입자상의 퇴비로서 농가에서 시간 및 장소에 구애됨이 없이 보관 가능한 상태로서 매우 유용한 형태가 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법은, 상기 혐기소화 단계에서 발생된 혐기 소화액 중 일정량의 수분을 제거한 후에 토양에 이로운 중화제 및 수분 조절재를 첨가함으로써 고품질의 퇴비를 생산할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 제1건조 단계(S3)에서 수분제거시 필요한 에너지는 혐기소화 단계에서 사용된 고온의 메탄발효공정과 연계하여 자체적으로 조달 가능하므로 추가적인 외부에너지의 공급이 필요치 않는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 전 공정을 밀폐형으로 구성할 수 있으므로 공정 중 발생된 암모니아 등의 악취 유발 물질은 바이오필터를 이용한 친환경적인 탈취법으로 처리함으로써 악취로 인한 민원제기를 원천적으로 차단할 수 있다. 또한, 상기 제1바이오 필터와 상기 제2바이오 필터는 자연 건조 후 수분조절재로 재활용되므로 별도의 탈취비용을 절감할 수 있는 경제성을 지니고 있다.
상기 발효 단계(S6)에서 사용되는 생석회나 고토 등은 산화칼슘 또는 산화마그네슘 등의 석회질 비료로 조성되어 혐기 소화액의 산도를 중화시킬 뿐만 아니라 토양 개량제로서 우수한 기능을 발휘할 수 있다.
상기 제1건조 단계(S3) 및 상기 제2건조 단계(S5)에서 첨가되는 수분조절재는 톱밥, 왕겨 등의 농림 부산물도 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 물리성과 이화학성이 뛰어난 코코피트를 사용함으로써 고품질의 퇴비를 생산할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 퇴비를 생산하는 방법은 퇴비화 공정 기간을 종래에 비하여 절반 이하로 단축시키는 고속의 퇴비발효 공정을 실현하여 우수 농산물의 수확 및 농가의 소득증대에 이바지할 수 있다.
본 발명에 따른 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법은, 유기성 폐기물 중 축산분뇨와 음식물류 폐기물을 이상적인 비율로 혼합하여 수소이온농도(pH), 염분, C/N비를 조절함으로써 최적·최고의 바이오가스 생성을 유도하고 있으며, 발생된 혐기소화액은 고온 혐기소화 공정의 자체열로 인한 수분증발, 양질의 중화제 및 수분조절재를 첨가한 고속, 고품질의 발효퇴비 생산, 악취 및 폐수발생의 완전차단 등, 환경성과 경제성을 확보한 기술로 국내에서 발생되는 유기성 폐기물에 대한 진정한 자원순환시스템을 구축함으로서 지구온난화에 대한 국제적 압력에 강력히 대응할 뿐만 아니라 국가의 저탄소, 녹색성장에 의한 녹색국가의 건설에 선도적 역할을 담당할 수 있다.
본 실시 예에서는 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법에 관하여 서술하였으나, 이와 같은 방법을 이용하는 장치를 제조할 수 있음은 자명하다.
이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.
S1 : 혐기소화 단계 S2 : 제1혼합 단계
S3 : 제1건조 단계 S4 : 제2혼합 단계
S5 : 제2건조 단계 S6 : 발효 단계
S7 : 후숙발효 단계 S8 : 퇴비포장 단계

Claims (7)

  1. 65wt% 내지 95wt%의 가축분뇨와, 5wt% 내지 35wt%의 음식물류 폐기물을 혼합하여 이루어진 원료를 혐기 소화조에서 혐기소화시키는 혐기소화 단계;
    상기 혐기소화 단계에서 형성된 혐기 소화액에 대해 2wt% 내지 4wt%의 생석회와, 1wt% 내지 10wt%의 코코피트를 혼합하는 제1혼합 단계;
    상기 제1혼합 단계에서 혼합된 혼합물을 건조하여 그 혼합물의 함수율을 70% 내지 80%로 건조시키는 제1건조 단계;
    상기 제1건조 단계 중 상기 혼합물의 온도가 40℃이하로 하강하는 시점에 상기 혼합물에 대해 1wt% 내지 10wt%의 코코피트와 상기 코코피트에서 분리한 섬유소 및 리그닌 분해 미생물인 바실러스 종(Bacillus sp.)과 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida)와 함께 생장촉진물질인 부식산으로 조성한 복합미생물제제를 첨가하여 혼합하는 제2혼합 단계;
    상기 제2혼합 단계를 거친 혼합물을 함수율 65% 내지 70%로 건조시키는 제2건조 단계;
    상기 제2건조 단계를 거친 혼합물을 밀폐형 발효조 내에 투입하여 발효시키는 발효 단계; 및
    상기 발효 단계를 거쳐 발효된 혼합물을 2차적으로 발효시키는 후숙발효 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후숙발효 단계를 거쳐 퇴비화된 혼합물을 포장하는 퇴비 포장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1건조 단계 또는 상기 제2건조 단계에서 발생된 수증기는 진공흡입기에 의해 제거되며, 그 수증기에 포함된 악취물질은 코코피트를 주원료로 제조된 제1바이오 필터를 사용하여 탈취시키는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발효 단계에서 발생 된 수증기 내의 악취물질은 상기 제1바이오 필터와 다른 독립적인 제2바이오 필터에 의해 제거되는 것을 특징으로 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1바이오 필터는 암모니아와 황화수소를 탈취시키는 균주인 니트로소모나스(Nitrosomonas sp.)와 티오바실루스(Thiobacillus sp.)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2바이오 필터를 통과한 수증기는 응축과정을 거쳐 응축수로 변환한 후에 상기 발효 단계에서 포집된 침출수와 함께 발효 단계 중인 혼합물의 상부에 분사시키는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화액을 이용하여 퇴비를 생산하는 방법.
  7. 삭제
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