KR101226722B1 - 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기 등의 식품부산물, 계분, 돈분 등의 축산 배설물, 하수슬러지 및 도축부산물과 같은 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기성폐기물과 유효미생물을 교반기에 투입하여 혼합하는 미생물혼합단계, 미생물혼합단계를 거친 유기성폐기물에 유화제를 첨가하는 유화제첨가단계 및 유화제첨가단계를 거친 유기성폐기물에 생석회를 첨가하는 생석회첨가단계를 포함하여 이루어진다.

Description

유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법{CALCIUM FERTILIZER FOR SOIL IMPROVEMENT USING ORGANIC WASTES}

본 발명은 본 발명은 음식물 쓰레기 등의 식품부산물, 계분, 돈분 등의 축산 배설물, 하수슬러지 및 도축부산물과 같은 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미생물혼합단계, 유화제첨가단계 및 생석회첨가단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 본 발명은 음식물 쓰레기 등의 식품부산물, 계분, 돈분 등의 축산 배설물, 하수슬러지 및 도축부산물과 같은 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미생물혼합단계, 유화제첨가단계 및 생석회첨가단계를 포함하여 이루어진다.

일반적으로, 유기성 폐기물이라 함은 미생물에 의해 분해 가능한 유기물을 다량 포함하는 물질 중 폐기가 필요한 물질을 일컫는 것으로, 대표적으로는 음식물 쓰레기 등의 식품부산물, 계분, 돈분 등의 축산 배설물, 하수슬러지 및 도축부산물 등을 들 수 있다.

이러한, 유기성 폐기물 중 축산 배설물은 최근 축산업의 발전에 따라 각종 목장이나 양돈, 양계장에서 자체적인 정화처리가 불가능할 정도로 많은 양이 배출되고 있고, 또한 음식물 쓰레기 역시 생활수준의 향상과 외식 문화의 발달로 인해 그 양이 기하급수적으로 늘어나고 있는 실정이다.

이러한 유기성 폐기물을 처리하기 위한 다양한 방법이 시도되었으나, 악취제거 및 소성온도의 유지가 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 여러 장치를 이용한 유기성 폐기물 처리방법이 사용되었으나, 유기성 폐기물을 처리하는데 처리시간 및 비용이 고가인 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 유기성 폐기물의 악취, 유해성분 및 염분을 제거하여 토양을 개량할 수 있는 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조시간이 짧고, 제조비용이 저렴한 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 친환경적인 천연성분으로 이루어져 토양을 오염시키지 않는 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 유기성폐기물과 유효미생물을 교반기에 투입하여 혼합하는 미생물혼합단계, 미생물혼합단계를 거친 유기성폐기물에 유화제를 첨가하는 유화제첨가단계 및 유화제첨가단계를 거친 유기성폐기물에 생석회를 첨가하는 생석회첨가단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 미생물혼합단계는 유기성폐기물 100 중량부과 유효미생물 5 내지 15 중량부를 교반기에 투입하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 미생물혼합단계는 임펠러교반기를 이용하여 30분 내지 90분 동안 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 유효미생물은 효모, 유산균, 누룩균, 광합성세균 및 방성균을 포함하는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 유화제첨가단계는 유기성폐기물 100 중량부에 유화제 0.01 내지 0.1 중량부를 첨가하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 유화제는 알긴산프로필렌글리콜인 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 생석회첨가단계는 유기성폐기물 100 중량부에 생석회 25 내지 35 중량부를 첨가하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 생석회는 직경이 6 내지 7 센티미터인 것으로 한다.

본 발명에 따른 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법은 유기성 폐기물의 악취, 유해성분 및 염분을 제거하며, 토양을 개량할 수 있는 칼슘성분이 함유된 비료를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 친환경적인 천연성분으로 제조되어 토양을 오염시키지 않고, 제조시간이 짧으며, 제조비용이 저렴한 비료의 제조방법을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법은 유기성폐기물과 유효미생물을 교반기에 투입하여 혼합하는 미생물혼합단계(S101), 미생물혼합단계(S101)를 거친 유기성폐기물에 유화제를 첨가하는 유화제첨가단계 (S103) 및 유화제첨가단계(S103)를 거친 유기성폐기물에 생석회를 첨가하는 생석회첨가단계(S105)를 포함하여 이루어진다.

전술한 미생물혼합단계(S101)는 유기성폐기물과 유효미생물을 교반기에 투입하여 혼합하는 단계로, 유기성폐기물 100 중량부과 유효미생물 5 내지 15 중량부를 교반기에 투입하여 이루어지는데, 이때, 교반기는 임펠러교반기이며, 이러한 임펠러교반기를 이용하여 저속으로 30분 내지 90분 동안 교반과정이 이루어진다.

이때, 전술한 유효미생물은 효모, 유산균, 누룩균, 광합성세균 및 방성균을 포함하는데, 이러한 유효미생물은 음식물 쓰레기 등의 식품부산물, 계분, 돈분 등의 축산 배설물, 하수슬러지 및 도축부산물과 같은 유기성폐기물에 함유되어 살균효과 및 악취제거 효율을 나타내며, 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 유기질 성분 함량을 향상시키는 역할을 한다.

전술한 유화제첨가단계(S103)는 미생물혼합단계(S101)를 거친 유기성폐기물에 유화제를 첨가하는 단계로, 미생물이 혼합되어 살균 및 악취가 제거된 유기성폐기물 100 중량부가 함유된 반응기에 유화제 0.01 내지 0.1 중량부를 첨가하여 이루어지는데, 이때, 유화제는 알긴산프로필렌글리콜을 사용하는 것이 바람직하다.

전술한 알긴산프로필렌글리콜은 유화를 촉진하는 안정된 고분자 물질이며, 화학적으로 합성이 가능하나, 본 발명에 사용되는 알긴산프로필렌글리콜은 천연 해조류물질에서 추출하여 사용한다.

알긴산프로필렌글리콜은 알긴산의 카르복시기에 프로필렌글리콜을 도입하여 에스테르화한 것이기 때문에 알긴산나트륨을 수용액의 결점을 없애고, 안정도가 큰 고분자 콜로이드 용액이 되며, 강력한 유화성을 갖추고 있으며, 음식물 쓰레기의 성상구조인 각종 식물성 잔재와 동물성 기름성분 및 식물성 유지성분의 교반이 용이하도록 하여 전술한 생석회의 소성효율을 높이는 역할을 하며, 유기성 폐기물에 함유된 농약, 발암물질 및 중금속을 제거하는 역할을 한다.

기존의 알긴산프로필렌글리콜을 추출하는 방법은 알카리를 이용하는 화학적합성 방법이 주로 사용되었으나, 화학적 합성방법으로 제조된 알긴산프로필렌글리콜은 토양을 오염시킬 수 있으며, 이러한 토양에서 재배된 수확물은 인체에 해로울 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명에서 사용되는 알긴산프로필렌글리콜은 알긴산프로필렌글리콜이 다량함유되어 있으나, 채취과정에서 폐기처분되는 미역 줄기에 해조류 분해균을 혼합하여 알긴산프로필렌글리콜을 추출하는데, 이러한 미역줄기의 활용은 폐기물의 발생을 줄일 뿐만 아니라, 친환경적인 비료를 제조할 수 있도록 하는 역할을 한다.

미역줄기로부터 알긴산프로필렌글리콜을 추출하는 방법을 상세하게 설명하면, 해조류분해 미생물 DS-02를 배양해 균과 효소액을 분리하고, 이 효소액에 미역줄기를 넣고 각 25 내지 45℃의 온도에서 교반한 후, 여과하여 얻은 추출액에 알코올을 첨가해 알긴산프로필렌글리콜을 추출한다.

전술한 생석회첨가단계(S105)는 유화제첨가단계(S103)를 거친 유기성폐기물에 생석회를 첨가하는 단계로, 유기성폐기물 100 중량부에 생석회 25 내지 35 중량부를 첨가하여 소성 발열반응을 유도하는데, 전술한 생석회가 첨가된 유기성폐시물은 약 100 내지 150분 동안 180 내지 210℃의 온도로 소성 발열반응이 진행된다.

이때, 생석회는 효율이 90%이상인 생석회를 사용하는 것이 바람직하며, 생석회의 입자크기는 지름이 6 내지 7 센티미터인 것이 바람직한데, 이러한 생성회의 입자크기는 유기성폐기물에 함유된 수분과의 반응에서 가장 높은 소성 발열반응을 유도할 수 있는 크기이며, 전술한 크기로 형성된 생석회는 교반기 내로 첨가되어 음식물 쓰레기 등의 유기성 폐기물과 혼합되는 과정에서 중금속을 제거하고, 강력한 소성 발열반응으로 인해 유기성 폐기물을 180 내지 210℃의 고온으로 삶아주는 효과가 발생하여 유기성 폐기물에 함유된 오폐수와 각종 병원성 미생물 을 제거하며, 악취를 제거할 수 있다.

이때, 생석회가 가장 이상적인 발열 소성반응을 할 수 있는 유기성폐기물의 함수율은 평균 80% 내외인데, 유기성 폐기물의 경우 수거과정에서 수분의 함량은 60 내지 70% 이며, 유기성 폐기물을 반응기 내로 이송하는 반입탱크에 설치된 리본스크류에 의해 유기성 폐기물이 교반기 내부로 이송될 때, 리본 스크류가 유기성폐기물을 압축시켜 유기성 폐기물 중 고체성분에 함유된 수분을 배출하게 하여 수분함량을 높이게 되므로, 교반기 내에서 반응할 때는 약 80% 정도의 수분을 갖게 된다.

또한, 유기성폐기물의 함수율이 지나치게 낮을 경우에는 별도로 수분을 공급하여 80% 정도의 함수율을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

전술한 함량으로 함유되는 생석회는 소성 발열반응을 통해 알긴산프로필렌글리콜이 유기성폐기물에 포함된 각종 농약, 발암물질 및 중금속 등을 흡수하고, 강력한 이온 교환기능을 통해, 구형으로 만든 후에 풍선효과로 인한 증기의 밴트공정으로 각종 농약, 발암물질 및 중금속 등을 대기 중으로 전량 증발시킬 수 있는 온도를 제공한다.

또한, 전술한 생석회는 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료에 첨가되어, 칼슘비료의 산성도가 10 내지 12 pH를 갖도록 하는 역할을 한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법을 실시예를 들어 설명한다.

<실시예>

음식물쓰레기로 이루어지며, 함수율이 80%인 유기성폐기물 20kg을 임펠러교반기에 투입하고, 효모, 유산균, 누룩균, 광합성세균 및 방성균을 포함하는 유효미생물 2kg을 투입하여 60분 동안 교반하여 음식물 쓰레기의 악취와 세균을 제거하고, 미역 줄기에서 추출된 알긴산 프로필렌 글리콜 10 밀리리터를 교반기에 첨가하여 교반하고, 지름이 6 내지 7 센티미터인 생석회 덩어리 6kg을 교반기에 첨가하고 120분 동안 소성 발열반응을 진행하여 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료를 제조하였다.

전술한 실시예를 통해 제조된 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 성분분석을 국립농업과학원에 의뢰하여, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.

(단, 성분분석 방법은 농촌진흥청 비료의 품질검사방법 및 시료채취기준 제10조 제1항에 규정에 의한 검사방법으로 진행하였다.)

<표 1>

위에 표 1에 나타낸 것처럼 본 발명에 따른 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법으로 제조된 칼슘비료는 알칼리분의 함량이 매우 높게 나타났으며, 염분의 함량이 낮고, 수은이나 납과 같은 중금속의 함량이 극히 미미하여 토양을 개량할 수 있는 비료로 적합한 상태인 것을 알 수 있다.

또한, 3시간 이내에 처리시간을 나타내어, 짧은 시간에 많은 양의 비료를 제조할 수 있기 때문에 산업화 가능성이 높고, 친환경적인 천연성분으로 제조되어 토양의 오염을 유발하지 않는 장점을 나타낸다.

S101 ; 미생물혼합단계
S103 ; 유화제첨가단계
S105 ; 생석회첨가단계

Claims (8)

1. 유기성폐기물과 유효미생물을 교반기에 투입하여 혼합하는 미생물혼합단계;
   미생물혼합단계를 거친 유기성폐기물 100 중량부에 알긴산프로필렌글리콜로 이루어진 유화제 0.01 내지 0.1 중량부를 첨가하는 유화제첨가단계; 및
   유화제첨가단계를 거친 유기성폐기물 100 중량부에 생석회 25 내지 35 중량부를 첨가하는 생석회첨가단계;를 포함하며,
   상기 유효미생물은 효모, 유산균, 누룩균, 광합성세균 및 방성균을 포함하고,
   상기 생석회는 직경이 6 내지 7 센티미터인 것을 특징으로 하는 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 미생물혼합단계는 유기성폐기물 100 중량부과 유효미생물 5 내지 15 중량부를 교반기에 투입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 미생물혼합단계는 임펠러교반기를 이용하여 30분 내지 90분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물을 이용한 토양개량용 칼슘비료의 제조방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

Images