KR101088776B1 - 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 상하수 슬러지, 톱밥, 석회분, 미강을 혼합하는 단계; 상기 상하수 슬러지가 함유된 혼합물을 저주파 처리하는 단계; 상기 저주파 처리된 상하수 슬러지 함유 혼합물에 상하수 슬러지의 중금속 제거용 미생물, 아미노산을 첨가하고 교반한 후 숙성시키는 단계를 포함하는 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의해 상하수 슬러지의 처리 방안을 제시함으로써 상하수 슬러지의 재활용에 기여할 수 있으며, 또한 상하수 슬러지의 처리시 발생하는 환경오염을 방지할 수 있다.
본 발명에 의해 종래 오염원의 하나인 상하수 슬러지를 이용하여 유기질 비료 제조방법을 제공함으로써 농민에게는 적은 비용으로 양질의 비료를 제공할 수 있으며, 또한 종래 상하수 슬러지의 처리 방법인 매립, 소각 대신에 새로운 처리방법을 제시함으로써 상하수 슬러지 처리에 소용되는 비용감소와 환경오염 방지에 기여할 수 있다.
상하수 슬러지, 톱밥, 석회분, 미생물, 미강, 유기질 비료

Description

상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법{Manufacturing method of organic fertilizer using sludge of water supply and drainage}
본 발명은 상하수 슬러지(sludge of water supply and drainage)를 이용한 유기질 비료 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 상하수 슬러지, 톱밥, 석회분, 미강을 혼합하는 단계; 상기 상하수 슬러지가 함유된 혼합물을 저주파 처리하는 단계; 상기 저주파 처리된 상하수 슬러지 함유 혼합물에 상하수 슬러지의 중금속 제거용 미생물, 아미노산을 첨가하고 교반한 후 숙성시키는 단계를 포함하는 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법에 관한 것이다.
상하수 슬러지(sludge)는 상수 처리, 하수 처리 또는 정수(淨水)과정에서 생긴 침전물로서 오니(汚泥)라고도 한다.
상하수 슬러지 중에서 특히 하수 처리 후 발생하는 상하수 슬러지는 약 50％의 유기질을 함유하고 있으며, 함수율도 최초 침전 슬저지의 96∼98％에서 활성 상하수 슬러지의 99∼99.5％로 높기 때문에 처리하기 어렵다.
지금까지 상하수 슬러지는 혐기처리(嫌氣處理)에 의해 안정화한 후 탈수하여 매립하는 방법으로 처분하였다. 그러나 이 방법은 상하수 슬러지 양의 증가로 인해 곤란해짐에 따라 매립 이외에도 상하수 슬러지를 직접 기계탈수하여 수분을 제거한 후 소각하는 방법을 취하고 있다. 그 밖에 습식산화 또는 가열처리 등의 방법도 연구되고 있다.
현재 상하수 슬러지의 재활용 처리방법으로는 지렁이 사육, 정원, 공원, 임야, 간척지, 개간지, 도로절개지, 폐광지, 토양 식생복원 사업지 등에 부숙토를 이용한 토양 개량제 또는 매립지 복토용, 건축재료나 도로건설의 재료 등으로 사용되어지고 있으나, 이러한 재활용 방법은 비교적 비정기적이고 소량처리되기 때문에 수급이 안정적이지 못하다는 문제점으로 인하여 그 처리비율이 적은 편이다.
따라서, 최근에는 상하수 슬러지의 중장기적인 재활용의 측면에 대해 연구가 많이 진행되고 있으며, 이러한 연구 결과의 하나로 상하수 슬러지에 함유된 풍부한 유기물을 이용하여 퇴비화 내지 비료화에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 이는 하수상하수 슬러지가 생물학적 정화의 생성물이므로 미생물 균체 뿐만 아니라 유기물, 질소, 인 등의 비료성분을 풍부하게 함유하고 있어 농작물 생산성 향상에 기여할 수 있으며, 토양의 투수성 및 보수력을 증가시켜 토양 완충능력을 있는 것으로 알려져 있기 때문이다.
이에 본 발명에서는 상하수 슬러지를 재료로 하여 유기질 비료를 생산하기 위해 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법과 이러한 방법에 의해 제조한 유기질 비료를 제공하고자 한다.
본 발명은 상하수 슬러지를 재료로 하여 유기질 비료를 생산하기 위해 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법과 이러한 방법에 의해 제조한 유기질 비료를 제공하고자 한다.
본 발명은 상하수 슬러지, 톱밥, 석회분, 미강을 혼합하는 단계; 상기 상하수 슬러지가 함유된 혼합물을 저주파 처리하는 단계; 상기 저주파 처리된 상하수 슬러지 함유 혼합물에 상하수 슬러지의 중금속 제거용 미생물, 아미노산을 첨가하고 교반한 후 숙성시키는 단계를 포함하는 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 유기질 비료를 제공하고자 한다.
본 발명에 의해 상하수 슬러지의 처리 방안을 제시함으로써 상하수 슬러지의 재활용에 기여할 수 있으며, 또한 상하수 슬러지의 처리시 발생하는 환경오염을 방지할 수 있다.
본 발명은 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법을 나타낸다.
본 발명은 상하수 슬러지, 톱밥, 석회분, 미강을 혼합하는 단계; 상기 상하수 슬러지가 함유된 혼합물을 저주파 처리하는 단계; 상기 저주파 처리된 상하수 슬러지 함유 혼합물에 상하수 슬러지의 중금속 제거용 미생물, 아미노산을 첨가하고 교반한 후 숙성시키는 단계; 상기 숙성된 상하수 슬러지 함유 혼합물을 후숙시키는 단계를 포함하는 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법을 나타낸다.
상기에서 상하수 슬러지는 유기질 비료의 주재료로 사용하며, 이때 상하수 슬러지는 상수 슬러지 및/또는 하수도 슬러지를 사용할 수 있다.
상기에서 톱밥, 석회분, 미강은 상하수 슬러지의 수분 함량을 조절하고, 후술하는 상하수 슬러지 함유 혼합물에 상하수 슬러지의 중금속을 제거하기 위해 첨가하는 미생물의 영양성분의 역할을 한다.
본 발명의 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조시 상하수 슬러지 40∼60중량％, 톱밥 20∼40중량％, 석회분 5∼10중량％, 미강 3∼7중량％를 혼합할 수 있다.
본 발명의 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조시 상하수 슬러지가 함유된 혼합물에서 상하수 슬러지의 분해를 촉진하기 위한 처리를 실시한다. 이러한 상하수 슬러지의 분해를 촉진하기 위한 처리의 일예로서 저주파 처리를 실시할 수 있다. 이러한 처리의 다른 일예로서 적외선 처리를 실시할 수 있다. 이러한 상하수 슬러지의 분해를 촉진하기 위한 처리의 또 다른 일예로서 자기장 처리를 실시할 수 있다.
상기에서 상하수 슬러지가 함유된 혼합물을 10kHz의 이하에서 30분 이상의 저주파 처리를 실시할 수 있다.
상기에서 상하수 슬러지가 함유된 혼합물을 5∼10kHz에서 30분∼2시간 동안 저주파 처리를 실시할 수 있다.
상기에서 상하수 슬러지가 함유된 혼합물을 0.75㎛∼1000㎛ 파장대에서 30분∼2시간 동안 적외선 처리를 실시할 수 있다.
상기에서 상하수 슬러지가 함유된 혼합물을 5가우스(Gauss) 이상에서 30분 이상 자기장 처리를 실시할 수 있다.
상기에서 상하수 슬러지가 함유된 혼합물을 5∼30가우스에서 30분∼2시간 동안 자기장 처리를 실시할 수 있다.
본 발명의 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조시 상하수 슬러지의 분해를 촉진하기 위한 저주파 처리된 상하수 슬러지 함유 혼합물에서 상하수 슬러지의 중금속을 제거하기 위한 미생물과 아미노산을 첨가하고 교반 및 숙성을 시킨다.
상기에서 상하수 슬러지의 중금속을 제거하기 위한 미생물은 아스퍼질러스 니거(Aspergilus niger), 티로마이세스 팔러스트르스(Tyromyces palustrs)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 미생물을 사용할 수 있다.
상기에서 상하수 슬러지의 중금속을 제거하기 위한 미생물은 시중에서 상품으로 판매되고 있는 세루록스(일본 제품)를 사용할 수 있다.
상기에서 아미노산은 아미노산 분말 또는 아미노산 폐액을 사용하여 미생물 의 영양성분의 하나로 사용할 수 있다.
상기에서 아미노산은 글리신, 알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 트레오닌, 세린, 시스테인, 메티오닌, 아스파르트산, 아스파라긴, 글루탐산, 글루타민, 리신, 아르기닌, 히스티딘, 페닐알라닌, 티로신, 트립토판, 프롤린, β-알라닌, 팽(膨)-아미노부티르산 , 오르니틴, 시트룰린, 호모세린, 트리요드티로신, 티록신, 디옥시페닐알라닌의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조시 중금속을 제거하기 위한 미생물과 아미노산을 첨가하고 교반 및 숙성의 일예로 상하수 슬러지 함유 혼합물에 상하수 슬러지의 중금속을 제거하기 위한 미생물로서 아스퍼질러스 니거(Aspergilus niger), 티로마이세스 팔러스트르스(Tyromyces palustrs), 세루록스의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 미생물 3∼7중량％, 잔부의 아미노산을 첨가하고 50∼100rpm으로 1시간∼3시간 동안 교반한 후 60∼70℃에서 6일∼7일 동안 10∼20리터/일(L/day)의 산소를 공급하면서 숙성시킬 수 있다.
본 발명의 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조시 숙성이 끝난 상하수 슬러지 함유 혼합물은 후숙을 실시할 수 있다. 일예로 숙성이 끝난 상하수 슬러지 함유 혼합물을 60∼70℃에서 10∼15일 동안 5∼30리터/일(L/day)의 산소를 공급하면서 교반하되 이때 교반은 50∼100rpm으로 1시간∼2시간 동안 1∼2회/하루 실시하여 후숙시킬 수 있다.
본 발명의 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조시 유기질 비료 성분은 상하수 슬러지 40∼60중량％, 톱밥 20∼40중량％, 석회분 5∼10중량％, 미강 3∼7 중량％, 미생물 3∼7중량％, 잔부의 아미노산을 포함할 수 있다.
본 발명의 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조시 유기질 비료 성분은 상하수 슬러지 50중량％, 톱밥 30중량％, 석회분 7중량％, 미강 5중량％, 미생물 5중량％, 잔부의 아미노산을 포함할 수 있다.
본 발명의 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법에 대해 다양한 조건에 의해 조사한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건에 의해 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료를 포함한다.
이하 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
상하수 슬러지 50중량％, 톱밥 30중량％, 석회분 7중량％, 미강 5중량％을 혼합하여 혼합물을 얻고, 상기 혼합물을 10kHz에서 1시간 동안 저주파 처리를 하였다.
상기의 저주파 처리된 상하수 슬러지 함유 혼합물에 상하수 슬러지의 중금속을 제거하기 위한 미생물인 아스퍼질러스 니거(Aspergilus niger) 5중량％ 및 잔부의 아미노산으로 알라닌을 첨가하고 100rpm으로 1시간 동안 교반한 후 65±5℃에서 7일 동안 15리터/일(L/day)의 산소를 공급하면서 숙성시켰다.
상기의 숙성된 상하수 슬러지 함유 혼합물을 65±5℃에서 10일 동안 20리터/일(L/day)의 산소를 공급하면서 교반하되 이때 교반은 100rpm으로 1시간 동안 2회/하루 실시하여 후숙시켜 상하수 슬러지를 포함하는 유기질 비료를 제조하였다.
하기 표 1에 상기에서 사용한 유기질 비료의 조성 성분을 나타내었다.
<실시예 2>
상하수 슬러지 40중량％, 톱밥 40중량％, 석회분 7중량％, 미강 5중량％을 혼합하여 혼합물을 얻고, 상기 혼합물을 10kHz에서 1시간 동안 저주파 처리를 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상하수 슬러지를 포함하는 유기질 비료를 제조하였다.
<실시예 3>
상하수 슬러지 60중량％, 톱밥 20중량％, 석회분 5중량％, 미강 7중량％을 혼합하여 혼합물을 얻고, 상기 혼합물을 10kHz에서 1시간 동안 저주파 처리를 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상하수 슬러지를 포함하는 유기질 비료를 제조하였다.
표 1. 실시예 1 내지 실시예 3의 유기질 비료 조성(단위:중량％)
항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3
상하수 슬러지 50 40 60
톱밥 30 40 20
석회분 5 7 5
미강 7 5 7
미생물 5 5 5
아미노산 잔부 잔부 잔부
합 100 100 100
<실시예 4>
저주파 처리된 상하수 슬러지 함유 혼합물에 상하수 슬러지의 중금속을 제거하기 위한 미생물로서 아스퍼질러스 니거(Aspergilus niger) 대신 티로마이세스 팔러스트르스(Tyromyces palustrs)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상하수 슬러지를 포함하는 유기질 비료를 제조하였다.
<실시예 5>
저주파 처리된 상하수 슬러지 함유 혼합물에 상하수 슬러지의 중금속을 제거하기 위한 미생물로서 아스퍼질러스 니거(Aspergilus niger) 대신 세루록스(일본 제품)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상하수 슬러지를 포함하는 유기질 비료를 제조하였다.
<실시예 6>
저주파 처리 대신 500±20㎛ 파장대에서 1시간 동안 적외선 처리를 실시하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상하수 슬러지를 포함하는 유기질 비료를 제조하였다.
<실시예 7>
저주파 처리 대신 20±5가우스에서 1시간 동안 자기장 처리를 실시하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상하수 슬러지를 포함하는 유기질 비료를 제조하였다.
<비교예>
종래 상하수 슬러지를 포함하는 비료를 제조하기 위해 상하수 슬러지 70중량％, 톱밥 5중량％, 석회분 5중량％, 미강 7중량％을 혼합하여 혼합물을 얻고, 상기 혼합물을 100rpm으로 1시간 동안 교반한 후 65±5℃에서 17일 동안 발효시키되 상기 발효 기간 동안 100rpm으로 1시간 동안 교반을 실시하여 상하수 슬러지를 포함하는 비료를 제조하였다.
<시험예 1>
상기 실시예 1 내지 실시예 7에서 제조한 비료, 비교예의 비료, 대조구(control)로서 통상적으로 채소 재배시 사용하는 유기질 비료를 고추 생산시 각각 사용하고, 그 수확량을 비교하여 비료의 효과를 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
실시예 1 내지 실시예 7에서 제조한 비료, 비교예의 비료, 대조구의 비료는 각각 동일한 고추 재배 면적에 대해 동일한 함량 및 방법으로 고추 생산시 비료를 시비하였다.
<시험예 2>
상기 실시예 1 내지 실시예 7에서 제조한 비료, 비교예의 비료, 대조구(control)로서 통상적으로 채소 재배시 사용하는 비료를 배추 생산시 각각 사용하고, 그 수확량을 비교하여 비료의 효과를 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
실시예 1 내지 실시예 7에서 제조한 비료, 비교예의 비료, 대조구의 비료는 각각 동일한 고추 재배 면적에 대해 동일한 함량 및 방법으로 배추 생산시 비료를 시비하였다.
표 2. 비료의 종류에 따른 고추 및 배추 생산
항목 고추 배추
실시예 1 12.5 12.6
실시예 2 12.3 12.4
실시예 3 12.4 12.5
실시예 4 12.6 12.7
실시예 5 12.5 12.6
실시예 6 12.6 12.7
실시예 7 12.5 12.6
비교예 11.9 12.0
대조구 12.1 12.2
상기 표 2에서 언급한 것처럼 본 발명에 의해 제조한 상하수 슬러지를 이용 한 유기질 비료는 비교예의 비료, 통상적인 유기질 비료를 나타내는 대조구의 비료와 대비시 고추 및 배추의 생산량이 월등히 높아 비료의 효과가 우수함을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 의해 종래 오염원의 하나인 상하수 슬러지를 이용하여 유기질 비료 제조방법을 제공함으로써 농민에게는 적은 비용으로 양질의 비료를 제공할 수 있으며, 또한 종래 상하수 슬러지의 처리 방법인 매립, 소각 대신에 새로운 처리방법을 제시함으로써 상하수 슬러지 처리에 소용되는 비용감소와 환경오염 방지에 기여할 수 있다.

Claims (5)

  1. 상하수 슬러지 40∼60중량％, 톱밥 20∼40중량％, 석회분 5∼10중량％, 미강 3∼7중량％를 혼합하는 단계;
    상기 상하수 슬러지가 함유된 혼합물을 5∼10kHz에서 30분∼2시간 동안 저주파 처리하는 단계;
    상기 저주파 처리된 상하수 슬러지 함유 혼합물에 상하수 슬러지의 중금속을 제거하기 위한 미생물로서 아스퍼질러스 니거(Aspergilus niger), 티로마이세스 팔러스트르스(Tyromyces palustrs), 세루록스의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 미생물 3∼7중량％ 및 잔부의 아미노산을 첨가하고 50∼100rpm으로 1시간∼3시간 동안 교반한 후 60∼70℃에서 6일∼7일 동안 10∼20리터/일(L/day)의 산소를 공급하면서 숙성시키는 단계; 및
    상기 숙성된 상하수 슬러지 함유 혼합물을 60∼70℃에서 10∼15일 동안 5∼30리터/일(L/day)의 산소를 공급하면서 교반하되 이때 교반은 50∼100rpm으로 1시간∼2시간 동안 1∼2회/하루 실시하여 후숙시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 저주파 처리 대신 상기에서 0.75㎛∼1000㎛ 파장대에서 30분∼2시간 동안 적외선 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 저주파 처리 대신 5∼30가우스에서 30분∼2시간 동안 자기장 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료 제조방법.
  5. 청구항 제1항, 제3항 및 제4항 중 선택된 어느 한 항의 방법에 의해 제조한 상하수 슬러지를 이용한 유기질 비료.
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