KR101184406B1 - 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법 - Google Patents

음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법

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Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기를 수거한 후 이물질 제거를 위해 파쇄 및 선별처리 하는 단계; 상기 파쇄 및 선별된 음식물 쓰레기, 톱밥, 코코피트, 수피, 미생물 및 광물을 혼합하고 상기 혼합물을 통풍식 발효시설에서 5 내지 15일간 발효시키는 단계; 및 상기 발효물을 교반식 발효시설에서 10 내지 15일간 교반하여 숙성시키는 단계를 포함하는 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 통풍식 발효시설 및 교반식 발효시설을 거치는 2차 발효과정을 통해 음식물 쓰레기 처리 공정에서 폐수가 발생하지 않으므로, 2차 오염 없이 효과적으로 자원을 재활용 할 수 있다.

Description

음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법{Preparation method of Organic Matter Fertilizer Using Food Waste}
본 발명은 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법에 관한 것으로, 특히 음식물 쓰레기를 재활용하고, 이것을 자원화하여 양질의 우수한 비료 및 퇴비를 생산하는 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기성 폐기물은 매일같이 많은 량이 발생하며, 이에 대한 처리시설의 부족과 완벽한 처리기술이 없으므로 유기성 폐기물의 많은 량이 매립 및 소각되고, 그 일부는 탈수 및 세척 후에 발효과정을 거친 후 퇴비 및 사료로 활용되고 있는 실정이다.
기존의 유기성 폐기물의 처리방법 중 감량화 처리기술은 근본적으로 유해물질을 제거할 수 없다는 기준에서 함수율이 85% 이상인 유기성 폐기물에서 수분을 제거하여 폐기물을 최소화하는 기술이며, 기타 방법은 유해물질을 제거하기 위하여 탈수 및 세척 후 톱밥 등을 혼합하여 유해물질을 희석하는 방법으로 퇴비를 생산 또는 일반사료와 유기성 폐기물을 일부 혼합하여 사료를 만드는 기술이다.
이와 같은 종래의 기술중 감량화 기술은 유기성 폐기물, 특히 음식물쓰레기를 건조 및 발효로 최소화하여 잔량 폐기물을 매립하는 경우, 오수에 의해 침출수가 발생하여 지하수 및 토양을 오염시키며, 악취 및 병원균이 발생하며, 소각하는 경우에는 다이옥신 등과 같은 맹독이 발생하여 국민건강을 위협하며, 자원의 재활용화가 안됨으로써 경제적인 손실이 막대하다는 문제점이 있다.
또한, 탈수, 세척 및 발효에 의한 퇴비생산은 그 처리과정에서 침출수 및 오폐수 등의 발생으로 2차 오염이 발생하여 처리공장 주변의 자연환경을 훼손하며, 생산된 퇴비에 유해물질의 잔류 등으로 시비 후 2차 토양오염이 발생하고, 시설투자 비용이 막대하다는 문제점이 있다.
유기성 폐기물의 처리기술은 근본적으로 처리시에 2차 오염이 발생 되어서는 안되며, 처리결과물도 자연환경을 오염시켜서는 안 되는 자원 재활용 기술의 기본원칙을 지키는 기술이어야 하나, 종래의 처리기술은 처리에 여러 가지 문제점이 노출되어 처리에 한계가 있다. 현재 매일같이 발생하는 유기성 폐기물을 매립 및 소각에 의존하고 있는 실정이나, 환경법에 의하면 유기성 폐기물의 매립 및 소각을 금지되어 있어 지방자치단체 환경 담당자뿐만 아니라 전세계의 모든 국가가 크게 고심하고 있다.
이와 같이 매일 발생하는 많은 양의 유기성 폐기물을 종래의 처리방법으로 처리할 경우에는 처리시 발생하는 2차 오염의 방지가 매우 어려운 문제가 아닐 수 없으며, 이를 효과적으로 처리하여 2차 오염 없이 자원을 재활용할 수 있는 다양한 방법에 대한 연구와 장치의 개발이 이루어지고 있으나, 근본적인 해결방법이 개발되지 않고 있어 이에 대한 보다 현실적으로 자원 재활용화가 가능한 기술의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 10-0250112호에 기재되어 있다.
따라서 본 발명은 2차 오염 없이 유기성 폐기물 자원을 재활용 하는 기술로써, 음식물 쓰레기를 폐수 방출 등의 2차 오염 없이 유기질 비료로 재활용 하는 기술을 제공하고자 한다.
본 발명은 음식물 쓰레기를 수거한 후 이물질 제거를 위해 파쇄 및 선별처리 하는 단계; 상기 파쇄 및 선별된 음식물 쓰레기, 톱밥, 코코피트, 수피, 미생물 및 광물을 혼합하고 상기 혼합물을 통풍식 발효시설에서 5 내지 15일간 발효시키는 단계; 및 상기 발효물을 교반식 발효시설에서 10 내지 15일간 교반하여 숙성시키는 단계를 포함하는 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 통풍식 및 교반식 발효를 통해 음식물 쓰레기 처리 공정에서 폐수가 발생하지 않으므로, 2차 오염 없이 효과적으로 음식물 쓰레기를 비료로 재활용 할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 유기질 비료는 처리시 첨가되는 유기물질 및 광물로 인해 품질이 우수하여 부산물 비료로써 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기질 비료 제조방법의 모식도이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
본 발명은 음식물 쓰레기를 수거한 후 이물질 제거를 위해 파쇄 및 선별처리 하는 단계; 상기 파쇄 및 선별된 음식물 쓰레기, 톱밥, 코코피트, 수피, 미생물 및 광물을 혼합하고 상기 혼합물을 통풍식 발효시설에서 5 내지 15일간 발효시키는 단계; 및 상기 발효물을 교반식 발효시설에서 10 내지 15일간 교반하여 숙성시키는 단계를 포함하는 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법을 제공한다.
이하 도 1은 본 발명에 따른 유기질 비료 제조방법의 모식도이다. 이하 각 단계를 상세히 설명한다.
음식물 쓰레기를 수거한 후, 이물질 제거를 위해 파쇄 및 선별처리 하는 단계에서는, 음식물 쓰레기와 함께 존재하는 비닐, 유리, 쇠붙이 등이 제거되는 단계이다. 이후, 이러한 불순물이 제거된 음식물 쓰레기에, 톱밥, 코코피트, 수피, 미생물 및 광물을 혼합하고 상기 혼합물을 통풍식 발효시설에서 5 내지 15일간 발효시키는 단계가 수행된다.
음식물 쓰레기는 전체 혼합물 대비 15 내지 25중량부 포함될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 음식물 쓰레기와 혼합되는 톱밥은 음식물 쓰레기의 수분조절제 및 퇴비의 성분인 유기물로서 사용될 수 있으며, 전체 혼합물 100 중량부 대비 15 내지 25중량부 또는 18 내지 22 중량부가 사용될 수 있다. 또한 코코피트는 전체 혼합물 100 중량부 대비 10 내지 20중량부 또는 13 내지 17중량부 사용될 수 있으며, 섬유질이 풍부하여 수분을 오래 지속하는 특징이 있어 이에 따라 음식물 쓰레기의 수분조절제로 사용되며 발효기 내에 통기성을 원활하게 하여 호기 조건을 형성해 줄 수 있으며, 이를 포함하는 본 발명의 유기질 비료는 섬유질을 다량 포함하여 시비 후 잦은 물주기를 필요로 하지 않는 장점이 있다.
또한 수피는 전체 혼합물 100 중량부 대비 1 내지 15중량부 또는 5 내지 12중량부 사용될 수 있으며, 이는 나무줄기의 코르크 형성층(形成層)보다 바깥 조직으로서, 음식물 특유의 비린내를 제거하고, 퇴비의 색을 짙게 하며, 유기물을 많이 함유하고 있어 유기질 비료의 유기물 공급재로서 사용된다.
본 발명에 사용되는 미생물은 전체 혼합물 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부 또는 1 내지 5 중량부 사용될 수 있으며, 발효 과정 중 음식물 쓰레기 중의 유기물을 분해시킨다. 이때, 미생물 종균으로는 바실러스 속(Bacillus sp.) KMO1, 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium), 바실러스 아밀로리퀴파시엔스(Bacillus amyloquef aciens), 셀룰로모나스 속(Cellulomonas sp .), 아스퍼질러스 오리재 (Aspergillus oryzae), 바실러스 라이키니포미스(Bacillus licheiformis), 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis), 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 트리코더마 리세이(Trichoderma reesei), 로도슈도모나스 속(Rhodopseudimonas sp.), 사카로미세스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae) 및 트리코더마 하지아움(Trichoderma harziaum)등 호기성 내지 통성 혐기성의 미생물들이 이용될 수 있으며, 보다 구체적으로는 락토바실러스 균주를 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 사용되는 광물은 전체 혼합물 100 중량부 대비 1 내지 5중량부 또는 1 내지 4중량부 사용될 수 있으며, 활성미네랄 성분이 다량 함유된 유문암(流紋巖) 또는 대사이드(Dacite)질의 화산회토, 맥반석, 천매암, 거정석, 패화석, 제올라이트, 모스나이트, 알라고나이트, 인광석, 산호화석, 고토, 석탄회(Fly-ash), 생석회, 백운석과 같은 광물의 분말, 고령토, 질석, 알로페인, 황토, 일라이트, 녹니석, 몽모릴로나이트와 같은 점토광물분말과 같이 활성미네랄 성분을 다량 함유한 광물들을 혼합한 분말이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 보다 구체적으로는 제올라이트를 사용할 수 있다. 이는 음식물의 수분과 혼합되어 높은 열을 방출할 수 있다. 따라서 본 발명의 한 구체예에서, 광물의 열반응으로 인한 고온으로 인한 멸균?살균과 동시에 호기성 발효로 발생하는 악취를 제거할 수 있다.
본 발명의 한 구체예에서, 상기 제조방법은 상기 혼합물과 우분, 돈분, 계분 및 왕겨로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 추가로 혼합하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때 혼합물 100 중량부 대비 우분 및 계분은 각각 1 내지 10중량부, 돈분은 1 내지 30중량부, 왕겨는 1 내지 20중량부일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 우분, 돈분 및 계분은 각각 소, 돼지, 닭의 분뇨로서, 유기질 비료에 유기성분 및 질소성분을 공급하기 위해 사용될 수 있으며, 발효 전 혼합물 100 중량부 대비 우분 및 계분은 각각 1 내지 10 중량부 또는 3 내지 7 중량부 사용될 수 있으며, 돈분은 1 내지 30중량부, 10 내지 20중량부 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 왕겨는 유기질 비료에 인산 성분을 공급하기 위해 사용될 수 있으며, 발효 전 혼합물 100 중량부 대비 1 내지 20중량부 또는 10 내지 20중량부 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 발효시키는 단계의 온도는 70 내지 85℃ 또는 70 내지 80℃ 일 수 있으며, 이러한 높은 온도로 인해 멸균?살균 효과 및 악취 제거 효과가 얻어진다. 또한 압력은 1 내지 3 atm, 바람직하게는 1.5 내지 2.5 atm일 수 있으며, 염기조건, 보다 구체적으로 pH 8 내지 12에서 발효가 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 발효시에는 산소공급장치가 별도로 공급되어 호기성 발효를 촉진시킬 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 통풍식 발효 조건만으로도 발효 단계가 수행될 수 있다. 통풍식 발효가 일어나는 통풍식 발효시설로 인해 음식물 쓰레기에 존재하는 수분 증발이 용이하게 일어나게 되어, 별도의 폐수배출이 요구되지 않는다는 장점이 있다. 상기 통풍식 발효시설은 통풍이 용이하게 일어나는 발효조 구조로서, 인위적으로 공기 주입구 및 배출구를 구비하여 통풍이 일어나도록 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 발효는 5 내지 15일 또는 8 내지 12일간 수행될 수 있으며, 이를 통해 수분이 감소된 발효 산물이 얻어진다.
이후, 상기 발효물을 교반식 발효시설에서 10 내지 15일간 교반하여 숙성시키는 단계가 추가로 수행된다. 상기 숙성 단계의 온도는 70 내지 80℃일 수 있으며, 압력은 1 내지 3 atm, 바람직하게는 1.5 내지 2.5 atm 일 수 있으며, 약염기조건, 보다 구체적으로 pH 7 내지 9 조건에서 숙성이 이루어질 수 있다.
10 내지 15일간 지속적으로 발효물이 교반되면서, 발효물의 수분이 추가적으로 증발되며, 적합한 함수율을 갖는 유기질 비료가 제조될 수 있다. 이후 숙성된 숙성물은 이물질 제거를 위해 추가적인 선별 처리 과정이 수행될 수 있으며, 이후 이를 포장 및 출하하는 단계를 거쳐 유기질 비료로 사용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 음식물 쓰레기를 수거한 후 이물질 제거를 위해 파쇄 및 선별처리 하는 단계;
    혼합물 100중량부 대비 상기 파쇄 및 선별된 음식물 쓰레기 15 내지 25중량부, 톱밥 15 내지 25중량부, 코코피트 10 내지 20중량부, 수피 1 내지 15중량부, 미생물 1 내지 10중량부 및 광물 1 내지 5중량부를 혼합하고 상기 혼합물을 통풍식 발효시설에서 5 내지 15일간 70 내지 80℃, 1.5 내지 2.5 atm, pH 8 내지 12 조건으로 발효시키는 단계; 및
    상기 발효물을 교반식 발효시설에서 10 내지 15일간 70 내지 80℃, 1.5 내지 2.5 atm, pH 7 내지 9 조건으로 교반하여 숙성시키는 단계를 포함하는 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물과 우분, 돈분, 계분 및 왕겨로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 추가로 혼합하는 단계를 포함하는 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 추가로 혼합하는 단계는 혼합물 100 중량부 대비 우분 1 내지 10중량부, 돈분 1 내지 30중량부, 계분 1 내지 10중량부 및 왕겨 1 내지 20중량부로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 추가혼합되는 것인 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법.
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