KR101011594B1 - 고형연료의 소각재를 이용한 분변토의 제조방법과 분변토 제조를 위한 지렁이 사육상 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고형연료의 소각재와 게껍질, 패각(굴, 꼬막, 바지락 등의 조개껍질), 황토를 지렁이에 급이하여 분변토를 제조할 수 있도록 하는 고형연료 소각재를 이용한 분변토 제조방법과 분변토 제조를 위한 지렁이 사육상에 관한 것으로,
고형연료 소각재를 분쇄하는 단계와; 패각과 게껍질을 세척하여 염분을 제거후 수분을 80%이상 제거하는 단계와; 상기 세척을 마친 패각과 게껍질을 분쇄하는 단계와; 상기 고형연료의 연소재와 패각 및 게껍질을 황토: 60~70중량%, 고형연료 연소재: 20~30중량%, 패각 및 게껍질: 10~20중량%의 비율로 혼합하는 단계와; 상기 혼합한 혼합물을 발효시켜 부숙화하는 단계와; 상기 부숙화된 혼합물을 지렁이에게 급이하여 지렁이에 의해 분변토를 제조하는 단계로 이루어지며,
분변토 제조를 위한 지렁이 사육상(50)은 고형연료 연소재와 패각, 게껍질 및 황토를 혼합하여 제조한 먹이를 급이하는 급이부(52)와, 지렁이가 사육되어 분변토를 생산하는 사육실(51)과, 사육실(51)에서 생산된 분변토를 배출시키는 배출부(53)로 구성한 것에 특징이 있다.

Description

고형연료의 소각재를 이용한 분변토의 제조방법과 분변토 제조를 위한 지렁이 사육상{THE CASTING PRODUCTION METHOD USING THE R.D.F. AND THE EARTHWORM BREEDING APPARATUS}

본 발명은 고형연료의 소각재(灰)를 이용한 분변토의 제조방법과 분변토 제조를 위한 지렁이 사육상에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고형연료의 연소과정에서 발생된 소각재(灰)를 지렁이에게 급이하여 분변토를 제조함으로써 고형연료의 소각재를 친환경적이고 경제적으로 처리할 수 있으며 고형연료의 소각재를 이용하여 분변토를 얻을 수 있는 고형연료의 소각재를 이용한 분변토의 제조방법과 분변토 제조를 위한 지렁이 사육상에 관한 것이다.

음식물쓰레기, 가연성폐기물, 해양폐기물 등을 이용하여 제조되는 고형연료(R.D.F.)는 그 소각열을 유효하게 이용하는 것으로 이러한 고형연료는 발열량이 높고 폐기물이 연료로 재생산됨으로써 가격이 저렴할 뿐만 아니라 폐자원의 재활용에 따른 경제적 이익과 함께 연소시에 연료에서 발생하는 가스에 의한 연소기구의 부식성이 없고 저장시설에 별도의 안전설비가 필요없는 등의 여러 장점을 갖추고 잇어 각종 산업분야는 물론 유류비용부담이 큰 농어촌 등에서 대체에너지로 널리 사용되고 있다.

고형연료의 연소후 발생되는 소각재(灰)에 대해서는 효과적인 처리방법이 개발되지 않아 매립장 등에 매립하는 방법을 사용함으로써 그 처리비용과 함께 매립에 따른 환경오염문제 등을 유발하여 이를 해결할 수 있는 기술이 요구되고 있다.

한편, 분변토는 지렁이가 섭취한 먹이를 소화관 내에서 소화하고 미분해된 섬유질 등은 점성물질을 섞어 배설한 것으로 지렁이는 먹이가 불균일하여도 위아래로의 혼합, 장내에서의 혼합으로 비교적 균일한 분변토를 얻을 수 있다.

이러한 분변토는 치환성칼슘, 마그네슘, 칼륨, 인산함유율이 높으며 유기물질 함유량도 높고 먹이원에 따라 물리적, 화학적인 면에서 커다란 차이를 나타내지 않는 것이 특징으로, 이는 지렁이의 소화기능의 한계로 인해 먹이원이 다르더라도 먹이원 중에서 부숙도(腐熟度)가 비슷한 유기물만을 이용하기 때문이다.

또 분변토는 암갈색으로 냄새 및 가스 장애가 없으며 유기물, 질소, 인산, 가리 등 미량의 성분을 함유하고 항생균인 바칠루스 종(Bacillus sp.)의 미생물을 다량으로 함유하고 있어 토양에 유해한 곰팡이를 파괴하거나 용해하여 병,해충에 대한 저항력을 높여주는 등 최고의 천연 유기질 비료로 알려져 있다.

이하에 비료의 제조 및 분변토 등에 대하여 살펴보면 이하와 같다.

대한민국 공개특허공보 제10-2003-0013054호에는 하수슬러지 탈수 케이크 100중량부에 생석회 28~59중량부를 혼합하고 3~5일 동안 기건양생하여 상기 하수슬러지 탈수케이크를 함수율이 3~10%가 되도록 건조시키는 단계 및 건조된 하수슬러지 100중량부에 스테인레스강 슬래그 40~60중량부 및 갈륨성분 첨가제 5~15중량부를 혼합하는 단계를 포함하는 복합비료 제조방법이 게재되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0088843호에는; 하수슬러지 65~70중량%와 톱밥 5~10중량%, 미강 5~10중량%, 게껍질 5~10중량% 및 제올라이트 5~10중량%를 혼합하고 종균으로 미강에서 배양된 것을 전체 량에 대하여 약 1중량%를 접종한 다음 상기 혼합물을 공기공급량이 200㎖/kgmin인 발효조 내에서 발효시켜 퇴비화시키되, 발효가 진행되는 도중에 최초 발효물 내부의 온도가 약 30~50℃까지 내려가면 발효물의 뒤집기를 한번 시행한 다음 더 이상의 온도변화가 없을 때까지 퇴비화시키는 하수슬러지를 이용한 비료의 제조방법이 게재되어 있다.

대한민국 발명특허 제10-0812686호에는; 우유가공 슬러지를 지렁이에 급이하여 발생되는 분변토와 지렁이를 재활용하는 방법으로서 종래의 슬러지 처리방법보다 간편하고 운전관리비용이 적게 들며 재활용이 가능하게 우유가공 슬러지를 퇴비화하는 방법이 게재되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0026226호에는; 흡수성 고분자수지 100중량부, 키토산 30~70중량부, 배지에 고초균, 유산균, 효모균 및 사상균으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 균주를 접종하여 배양시킨 발효배양물 20 내지 40 중량부, 운모 20 내지 40 중량부 및 산화칼슘 분말 20 내지 40 중량부를 포함하여 이루어진 토지개량제가 게재되어 있다.

이하에는 분변토의 생산을 위한 지렁이 사육장치 등과 관하여 살펴보면 하기와 같다.

대한민국 공개특허공보 제10-2002-0045871호에는 유기성 폐기물이 공급되어 지렁이를 사육하는 지렁이 상자, 분변토 상자로 이루어지는 조립체, 조립체가 수납가능한 창고, 이송수단으로 이루어져 유기성 폐기물이 공급되어 지렁이를 사육하는 지렁이 사육장치가 게재되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-1998-082831호에는 음식물 찌꺼기를 상층으로부터 급이하면서 하층으로부터 분변토를 수거함과 아울러 지렁이 알이 부화하여 이동하는 데 소요되는 시간 동안 축적되면서 고결된 분변토를 파쇄한 후 배출하여 수거함으로써 지렁이를 증식시키는 음식물 찌꺼기를 이용한 지렁이 양식 및 분변토 수거방법과 장치가 게재되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2000-63722호에는; 저장조에 저장된 유기원료를 미세하게 분쇄하는 분쇄장치, 분쇄장치에서 분쇄된 분쇄물을 크기에 따라 분리하여 큰 알맹이는 분쇄장치로 재이송시키는 분리장치, 분리장치에서 분리된 미세한 유기원료를 공기를 주입하여 이송시키는 송풍장치, 송풍장치에 의해 이송된 유기원료를 건조시키는 건조장치, 건조장치에서 건조된 유기원료를 일정 크기의 포대에 담는 포장장치가 게재되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2003-0032249호에는 지렁이 사육상을 상자형으로 형성하여 입체식 다층식 사육이 가능하면서도 지렁이의 생육이 안정적으로 이루어지고 잉여의 분변토를 손쉽게 분리할 수 있도록 한 지렁이 사육장치가 게재되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2004-0006777호에는; 지렁이를 사육상에 담아 적층시킨 상태로 사육할 수 있게 함으로써 사육면적을 극대화하도록 하고, 사육방식의 자동화로 분변토 수집을 용이하게 하는 분변토 생산을 위한 지렁이 사육장치가 게재되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2004-0063882호에는 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 퇴비화공정의 발효숙성공정에서 발효숙성이 된 완숙퇴비를 벨트컨베이어가 다단으로 설치된 밴드형의 지렁이 사육상으로 보내어 지렁이를 사육한 다음에 지렁이 선별기로 보내어 성숙된 지렁이를 선별한 후 분변토 반송 버킷컨베이어에 의해서 시딩(Seeding)용으로 지렁이 사육상 상부 투입구로 반송하고 나머지는 분변토 이송컨베이어에 의해서 포장공정으로 보내는 처리공정에 의해 분변토를 생산하는 지렁이 분변토(Casting)를 생산하는 방법에 대하여 게재되어 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0294434호에는; 지렁이 사육을 위한 분변토를 사육상에 담아 적층시킨 상태로 사육할 수 있게 하여 사육면적의 극대화 및 자동화에 따른 분변토 수집이 용이한 지렁이 사육장치가 게재되어 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0287400호에는; 실린더 형상의 원통 내부에 지렁이를 선별할 수 있는 선별핀을 돌출되게 형성하고 이 원통에 분변토를 배출하여 선별할 수 있는 구멍을 타공하여 지렁이와 지렁이 알 및 지렁이 분변토를 간편하게 선별하는 선별장치가 게재되어 있다.

한편, 키토산은 일반적으로 게껍질, 패각 등에서 얻을 수 있는 데 이러한 키토산은 토양 내의 후사리움균 밀도를 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라 식물의 항바이러스계 역할을 수행할 수 있으며 토양 내 유용 미생물(방선균, 유산균 등) 등을 증식할 수 있고 미생물에서 나오는 키틴을 분해하는 효소를 증진하거나 토양 내의 병원균을 녹이거나 활성을 약하게 하는 자위작용을 촉진할 수 있다.

본 발명은 음식물쓰레기, 가연성폐기물, 해양폐기물 등으로 제조되는 고형연료의 연소후 배출되는 소각재(灰)를 지렁이에 급이하여 처리함으로써 고형연료 소각재의 처리문제를 해결하고자 하며, 고형연료 소각재에 해양폐기물로서 처리가 곤란하면서도 키토산 등의 유익한 성분을 갖고 있는 게껍질, 패각을 황토와 함께 혼합하여 지렁이에게 급이함으로써 고형연료 소각재를 이용하여 양질의 분변토를 생산하고 이를 비료, 토양개선제 등으로 널리 공급할 수 있게 하고자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은;

[청구항 1]에 기재된 발명에 따르면; 고형연료 소각재를 분쇄하는 단계와; 패각과 게껍질을 세척하여 염분을 제거후 수분을 80%이상 제거하는 단계와; 상기 세척을 마친 패각과 게껍질을 분쇄하는 단계와; 상기 고형연료의 연소재와 패각 및 게껍질을 황토: 60~70중량%, 고형연료 연소재: 20~30중량%, 패각 및 게껍질: 10~20중량%의 비율로 혼합하는 단계와; 상기 혼합한 혼합물을 발효시켜 부숙화하는 단계와; 상기 부숙화된 혼합물을 지렁이에게 급이하여 지렁이에 의해 분변토를 제조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

[청구항 2]에 기재된 발명에 따르면; 분변토 제조를 위한 지렁이 사육상은 고형연료 연소재와 패각, 게껍질 및 황토를 혼합하여 제조한 먹이를 급이하는 급이부와, 지렁이가 사육되어 분변토를 생산하는 사육실과, 사육실에서 생산된 분변토를 배출시키는 배출부로 구성한 것을 특징으로 한다.

[청구항 3]에 기재된 발명에 따르면; 제2항에 있어서, 상기 지렁이 사육상은; 사육실 상부에 통공이 형성되어 상기 통공에 부합되는 급이관이 형성된 급이부를 탈착결합하여 먹이를 투입,공급할 수 있게 하고, 상기 사육실 양측에는 생산된 분변토를 배출하기 위한 배출부를 형성하며, 상기 배출부는 사육실에 배출구를 형성하고 배출도어를 결합하여 분변토 배출시에 배출도어를 열고 배출받이를 삽입하여 사육실 내부의 분변토를 배출할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 고형연료의 연소과정에서 발생된 소각재와 게껍질, 패각을 지렁이에 급이하여 분변토를 생산함으로써 고형연료의 소각재처리 문제를 친환경적 경제적으로 해결할 수 있으며, 고형연료의 소각재를 게껍질, 패각 등과 함께 지렁이의 먹이로 제공하여 분변토를 제조함으로써 더욱 우수한 품질의 비료, 토질개량제 등을 생산할 수 있는 이익과 효과가 있다.

도 1은 본 발명중 지렁이 먹이의 제조과정을 보인 공정도이다.
도 2는 본 발명중 지렁이 사육장의 전체 구성도이다.
도 3은 도 2의 요부 발췌도이다.
도 4는 본 발명중 지렁이 사육상의 일사용상태도이다.

본 발명은 고형연료의 연소후 발생된 소각재(灰)에 굴, 꼬막, 바지락 등의 패각과 게껍질, 황토 등을 혼합하여 지렁이에게 급이함으로써 고형연료의 소각재 처리 문제를 해결함과 동시에 고형연료의 소각재를 이용하여 분변토를 생산할 수 있도록 한 것이다.

고형연료의 소각재는 고형연료를 연소시켜 그 연소열을 이용하는 고형연료용 보일러의 연소로에서 배출되는 것으로, 상기 연소재 배출과정에서는 완전히 연소가 이루어지지 않은 덩어리 형태의 불완전연소된 고형연료의 소각재도 그대로 배출되므로 상기 소각재는 분쇄과정을 통해 불완전연소된 덩어리형태의 형태의 연소재를 분쇄시킨다.

그리고 굴, 꼬막, 바지락 등의 패각(이하, 패각이라 함.)과 게껍질은 물로 세척하여 염분을 어느 정도 제거하고 세척과정에서의 수분을 함유하고 있는 상태 그대로 분쇄작업하여 분말화한다.

상기와 같이 분쇄작업을 마친 고형연료의 연소재와 패각 및 게껍질 분말은 황토와 혼합하고 발효조에 이송하여 부숙화시킨 다음 지렁이 사육상에서 지렁이에게 급이하여 분변토를 생산한다.

분변토 생산을 위한 지렁이의 사육상은 대분하여 고형연료 연소재와 패각 및 게껍질 분말을 혼합한 먹이를 급이하는 급이부와, 지렁이가 사육되어 분변토를 생산하는 사육부와, 사육부에서 생산된 분변토를 배출시키는 배출부로 이루어진다.

이하 본 발명의 실시내용을 구체적으로 살펴보면 이하와 같다.

도 1은 본 발명중 지렁이 먹이의 제조과정을 보인 공정도, 도 2는 본 발명중 지렁이 사육장의 전체 구성도, 도 3은 도 2의 요부 발췌도, 도 4는 본 발명중 지렁이 사육상의 일사용상태도이다.

-고형연료의 소각재를 이용한 분변토의 제조-

고형연료용 보일러에서 분체(粉體) 형태로 배출되는 소각재는 덩어리 형태로 배출되는 불완전연소 소각재와 함께 수거하여 분쇄조(10)에서 분쇄한다.

상기 고형연료의 소각재는 일반적인 황토의 입도(0.02~0.05mm) 보다 다소 굵은 0.2~0.5mm의 입도로 분쇄하거나 황토의 입도와 동일한 입도로 분쇄하여 지렁이가 먹기 좋도록 한다.

그리고 굴, 꼬막, 바지락 등의 패각과 게껍질은 세척조(20)에서 물로 세척하여 표면에 잔류된 염분을 제거하고 수분을 80%이상 제거한다. 세척과 수분제거는 패각 및 게껍질에 함유된 염분이 지렁이에 유해할 수 있으므로 이를 방지하기 위한 것이다.

상기 세척을 마친 패각과 게껍질은 분쇄조(10a)에서 분쇄한다. 상기 패각과 게껍질 역시 전술한 고형연료의 소각재와 같이 황토의 입도(0.02~0.05mm) 보다 다소 굵은 0.2~0.5mm의 입도로 분쇄하거나 황토의 입도와 동일한 정도로 분쇄한다.

상기와 같이 분쇄작업을 마친 고형연료의 연소재와 패각 및 게껍질 분말은 황토와 함께 혼합조(MIXER)(30)에 투입하여 혼합한다.

상기 혼합조(30)에서는 황토: 60~70중량%, 고형연료 연소재: 20~30중량%, 패각 및 게껍질: 10~20중량%의 비율로 혼합하고 혼합과정에서 수분을 공급하여 수분함유율 70%이상으로 혼합한다.

상기 혼합조(30)에서 충분히 혼합한 혼합물은 발효조(40)로 이송하여 발효조(40)에서 발효시켜 부숙화하는 데 지렁이는 어느 정도 부숙된 먹이만을 취하므로 상기한 혼합물을 부숙화시켜서 지렁이에 공급하기 위한 것이다.

상기와 같이 황토와 고형연료 소각재 등을 혼합하여 발효조(40)에서 부숙화시킨 먹이는 지렁이 사육상(50)에서 지렁이에게 급이하여 지렁이에 의해 분변토를 제조한다.

이하에는 지렁이 사육상(50)의 구성 등에 대하여 살펴보기로 한다.

-지렁이 사육상-

분변토 생산을 위한 지렁이의 사육상(50)은 대분하여 전술한 고형연료 연소재와 패각, 게껍질 및 황토를 혼합하여 제조한 먹이를 급이하는 급이부(52)와, 지렁이가 사육되어 분변토를 생산하는 사육실(51)과, 사육실(51)에서 생산된 분변토를 배출시키는 배출부(53)로 이루어진다.

사육실(51)은 상자형으로 형성하여 상부에 커버(54)를 결합하고 커버(54)에는 다수의 통공(55,55')을 형성하여 통공(55,55')을 통해 먹이를 투입, 공급할 수 있게 한다. 상기 커버(52)의 통공(55,55')은 평상시 사육실(51) 내외로 공기가 유통되게 하고 급이시에는 급이부(52)를 탈착, 결합하여 먹이를 투입, 공급한다.

상기 급이부(52)는 사육실(51) 상부 통공(55,55')에 부합되는 급이관(56,56')을 형성하여 먹이 공급시에 상기 급이관(56,56')을 통공(55,55')에 결합하고 급이부(52)의 급이관(56,56')을 통해 사육실(51) 상부에서 사육실(51) 내로 먹이를 투입,공급한다.

상기 급이부(52)는 사육실(51)의 습도조절을 위한 수분공급시에도 통공(55,55')에 급이관(56,56')을 결합하고 급이관(56,56')을 통해 수분을 공급하여 습도를 조절한다.

일반적으로 지렁이는 습하고 지하 20cm이하의 깊이에서 서식하므로 최초 지렁이 입식 때에는 충분한 수분으로 최적의 습도를 갖춘 흙을 사육실(51) 내부에 충분한 높이로 깔아서 지렁이를 입식시키고, 내부에는 사육실(51)의 온도 및 습도 확인을 위한 온도계 및 습도계(도시생략)를 구비한다.

한편, 상기 사육실(51) 일측에는 생산된 분변토를 배출하기 위한 배출부(53)를 형성한다. 배출부(53)는 사육실(51) 일측에 배출구(57)를 형성하여 배출구(57)에는 배출도어(58)를 힌지결합하여 하향으로 개폐시킬 수 있게 한다.

상기 배출구(57)는 지렁이가 서식하는 깊이보다 높게 형성하여 분변토 배출시에 지렁이가 해를 입지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 배출도어(58)가 개패되는 배출구(57)는 배출도어(58)를 열고 배출받이(59)를 삽입하여 사육실(51) 상층부에 생산된 분변토를 외부로 퍼내어 배출할 수있게 한다.

상기에서 분변토 배출은 사육실(51)에 있는 분변토를 전량 제거하여 주는 것이 아니라 약 60%정도만 제거하고 나머지는 지렁이가 사는 서식지 및 새로운 먹이와 혼합될 수 있도록 하여 항시 양호하고 최적의 사육조건을 유지할 수 있게 한다

이하의 후술하는 부호의 설명을 포함하여 본 발명의 상세한 설명과 청구범위에 사용된 용어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 사용한 것으로 본 발명의 상세한 설명과 청구범위 및 도면을 포함한 전체 기재내용을 바탕으로 그 기술사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석하여야 하는 것이지 사전적인 의미로만 한정 해석하여 사용된 용어의 의미와 개념을 불분명하게 하여서는 아니된다.

본 발명의 내용을 구체적으로 설명하기 위하여 첨부한 도면에 사용된 부호에 대하여 간략히 설명하면 이하와 같다.
10,10a: 분쇄조 20: 세척조
30: 혼합조 40: 발효조
50: 사육상
51: 사육실 52: 급이부
53: 배출부 54: 커버
55,55': 통공 56,56': 급이관
57: 배출구 58: 배출도어
59: 배출받이

Claims (3)

1. 고형연료 소각재를 분쇄하는 단계와;
   패각과 게껍질을 세척하여 염분을 제거후 수분을 80%이상 제거하는 단계와;
   상기 세척을 마친 패각과 게껍질을 분쇄하는 단계와;
   상기 고형연료의 연소재와 패각 및 게껍질을 황토: 60~70중량%, 고형연료 연소재: 20~30중량%, 패각 및 게껍질: 10~20중량%의 비율로 혼합하는 단계와;
   상기 혼합한 혼합물을 발효시켜 부숙화하는 단계와;
   상기 부숙화된 혼합물을 지렁이에게 급이하여 지렁이에 의해 분변토를 제조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 고형연료 소각재를 이용한 분변토의 제조방법.
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