KR101359897B1 - 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기성 폐기물인 인분 또는 가축 분뇨를 교반 발효시켜 유기를 비료를 제조하면서 발생되는 악취를 효과적으로 저감하고 양질의 유기질 비료를 제조할 수 있도록 한 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 분뇨가 담겨진 저장탱크에서 분뇨의 교반과 파쇄가 이루어지도록 한 분뇨물 교반공정; 및 상기 저장탱크의 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취성분을 분해 및 탈취처리하도록 하는 제1악취저감공정과; 상기 파쇄된 분뇨물을 이송시켜 부원료와 혼합하면서 분쇄하는 부원료 혼합공정과; 상기 부원료와 혼합된 혼합 분뇨물을 열교환장치에 통과시켜 상기 혼합 분뇨물에 열을 가하는 가열공정과; 상기 가열된 혼합 분뇨물을 발효탱크에 이송시켜 교반시키면서 일정한 온도로 발효시키는 발효공정; 및 상기 발효탱크의 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취성분을 분해 및 탈취처리하도록 하는 제2악취저감공정과; 상기 발효된 분뇨물을 건조하여 수분을 조절하는 수분조절공정과; 상기 수분이 조절된 분뇨물을 고형의 비료형태로 성형하는 비료성형공정;을 포함하여서 되는 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조방법을 특징으로 한다.

Description

분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조방법 {Manufacturing method of the organic fertilizer using feces as a raw material}

본 발명은 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 유기성 폐기물인 인분 또는 가축 분뇨를 교반 발효시켜 유기를 비료를 제조하면서 발생되는 악취를 효과적으로 저감하고 양질의 유기질 비료를 제조할 수 있도록 한 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 유기성 폐기물인 인분 또는 가축 분뇨는 토양오염 및 수질오염을 유발하고 악취로 인한 대기오염까지 유발하여 생태계 파괴의 한 요인으로 작용하므로 이러한 배설물에 대한 적절한 관리와 이용이 요구되는 한편 퇴비의 이용 감소에 따른 농지의 감퇴 등의 문제가 발생하게 되었는바, 이러한 배설물을 발효 처리하여 농작물의 퇴비로 재활용하는 방안이 제안되고 있다.

즉, 인분을 포함하는 유기성 폐기물의 인공 발효에 사용되는 발효장치는 종래 소정의 공간을 갖는 하우징 내부에 발효탱크 및 교반기를 설치하고 모터, 감속기 등을 구비하여 교반기를 회전시키고, 히팅장치를 이용하여 고온으로 유지하면서 발효시키는 것이 일반적이었다.

이는 횡형구조의 열풍가열식 분쇄용 발효 건조장치로서 호퍼 및 이송용 스크류를 구비하고 있으며 하우징의 내부로 발효탱크가 위치하고 발효탱크의 내부로는 축 및 교반기가 구비되고 교반기는 하우징의 측면에 위치하는 구동모터의 정역회전에 의해 내부에 혼입된 유기성 폐기물을 교반하여 발효작용을 하며. 고온 상태로 교반된 유기성 폐기물은 발효과정이 완료되면 비료화되어 배출구를 통해 외부로 배출되는 형태로 되어 있다.

이러한 분뇨처리 방법은 가압폭기식, 감압증발식, 액상부식 분뇨처리 시설 등이 있고, 이들 시설이 이용하는 분뇨처리공정으로는 혐기성 소화와 호기성 소화를 병행하는 방식, 호기성 소화 또는 산화 및 호기성 소화방식을 병행하는 방법, 호기성 산화를 이용하되 약품처리를 더하는 방법등이 있었다. 이런 대다수의 처리시설들은 공정상 최종 처리 후 폐수를 외부로 내보내는 경우가 많아 또 다른 오염을 유발하는 문제점이 있다.

또한, 선행기술로 개시된 특허 제10-1045399호의 축분과 인분을 이용한 유기질 비료의 제조방법 및 그 제조시스템에서는 축분과 인분을 교반 및 파쇄한 다음 상기 축분과 인분에 각종 부원료를 첨가하여 혼합하여 발효시킨 다음, 발효된 비료를 건조시켜 비료 형태로 형성하는 공정으로 형성하여, 고품질의 유기질 비료를 제조할 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기와 같은 유기질 비료는 그 제조과정에서 분뇨의 교반 및 발효과정에서 분뇨 자체에 존재하는 악취유발 물질 및 혐기성 발효과정에서 발생되는 악취물질로 인해 주변지역의 민원이 발생하거나, 작업자에게 불쾌감을 유발하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 분뇨를 교반 및

파쇄하는 교반공정과, 상기 교반된 분뇨에 부원료를 첨가하여 부원료 혼합공정과,가열공정과, 상기 혼합 분뇨물을 발효시키는 발효공정과, 상기 발효된 분뇨물을 건조시키는 공정을 거쳐 유기질 비료를 제조하는 과정에서 악취발생을 유발하는 주된 공정에 해당되는 분뇨의 교반공정 및 발효공정시에 유기산을 이용한 생균제를 투입하여 악취성분을 분해 및 탈취처리하도록 하는 수단으로 악취를 저감하고 양질의 유기질 비료를 제공할 수 있도록 한 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조방법 에 목적이 있다.

본 발명은 분뇨가 담겨진 저장탱크에서 분뇨의 교반과 파쇄가 이루어지도록 한 분뇨물 교반공정; 및 상기 저장탱크의 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취성분을 분해 및 탈취처리하도록 하는 제1악취저감공정과; 상기 파쇄된 분뇨물을 이송시켜 부원료와 혼합하면서 분쇄하는 부원료 혼합공정과; 상기 부원료와 혼합된 혼합 분뇨물을 열교환장치에 통과시켜 상기 혼합 분뇨물에 열을 가하는 가열공정과; 상기 가열된 혼합 분뇨물을 발효탱크에 이송시켜 교반시키면서 일정한 온도로 발효시키는 발효공정; 및 상기 발효탱크의 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취성분을 분해 및 탈취처리하도록 하는 제2악취저감공정과; 상기 발효된 분뇨물을 건조하여 수분을 조절하는 수분조절공정과; 상기 수분이 조절된 분뇨물을 고형의 비료형태로 성형하는 비료성형공정;을 포함하여서 되는 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조방법을 특징으로 한다.

상기 제1악취저감공정 및 제2악취저감공정에 사용되는 유기산을 이용한 생균제는 pH가 2.0~4.0 이 되게 물에 희석된 것임을 특징으로 한다.

물에 희석된 유기산을 이용한 생균제는 분뇨물 전체 중량부에 대하여 0.01~0.03 중량부가 투입되는 것을 특징으로 한다.

상기 발효공정후에 발효 분뇨물에 포함된 글리세린을 분리하는 글리세린 분리공정을 더 포함한다.

또, 본 발명은 분뇨가 담겨지고 교반날개에 의해 분뇨의 교반과 파쇄가 이루어지도록 하는 저장탱크와; 상기 저장탱크의 내부 상측에서 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취저감이 되도록 하는 제1분무장치와; 상기 저장탱크의 분뇨물을 부원료와 혼합하면서 분쇄하는 부원료 혼합탱크와; 상기 부원료 혼합탱크로부터 이송받은 혼합 분뇨물을 교반하면서 상기 혼합 분뇨물이 일정한 온도에서 발효되도록 하는 발효탱크와; 상기 발효탱크의 내부 상측에서 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취저감이 되도록 하는 제2분무장치와; 상기 발효된 혼합 분뇨물을 열풍건조시켜 수분을 조절할 수 있도록 하는 수분조절장치와; 상기 건조된 발효 분뇨물을 고형의 비료형태로 성형하는 비료성형장치;를 포함하는 구성으로 이루어진 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조장치로 이루어져 있다.

상기 제1분무장치 및 제2분무장치는 저장탱크 및 발효탱크의 내부 상측에 분무노즐이 각각 구비되어 이와 연결된 악취저감제 공급부로 부터 공급되는 유기산을 이용한 생균제를 분뇨물에 분무할 수 있도록 한다.

상기 발효탱크의 일측에는 과망산칼륨 또는 차아염소산을 보조적으로 공급하기 위한 비료보조제 공급부를 구비한다.

상기 발효탱크의 일측에는 발효 분뇨물의 상층에 부유되는 글리세린을 분리제거하기 위한 글리세린 분리탱크가 더 포함된다.

본 발명은 유기성 폐기물인 인분 또는 가축 분뇨를 교반 발효시켜 유기를 비료를 제조하는 과정에서 악취발생을 유발하는 주된 공정에 해당되는 분뇨의 교반공정 및 발효공정시에 유기산을 이용한 생균제를 투입하여 악취성분을 분해 및 탈취처리하도록 하는 수단으로 악취를 저감할 수 있게 되어 분뇨의 악취때문에 야기되었던 환경문제를 해소할 수 있게 됨과 아울러 최적의 조건에서 양질의 비료를 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조공정을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조공정을 나타낸 또 다른 실시예의 블록도
도 3은 본 발명의 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조장치를 나타낸 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 의한 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조방법은, 분뇨가 담겨진 저장탱크에서 분뇨의 교반과 파쇄가 이루어지도록 한 분뇨물 교반공정(S1); 및 상기 저장탱크의 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취성분을 분해 및 탈취처리하도록 하는 제1악취저감공정(S1-1)과; 상기 파쇄된 분뇨물을 이송시켜 부원료와 혼합하면서 분쇄하는 부원료 혼합공정(S2)과; 상기 부원료와 혼합된 혼합 분뇨물을 열교환장치에 통과시켜 상기 혼합 분뇨물에 열을 가하는 가열공정(S3)과; 상기 가열된 혼합 분뇨물을 발효탱크에 이송시켜 교반시키면서 일정한 온도로 발효시키는 발효공정(S4); 및 상기 발효탱크의 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취성분을 분해 및 탈취처리하도록 하는 제2악취저감공정(S4-1)과; 상기 발효된 분뇨물을 건조하여 수분을 조절하는 수분조절공정(S5)과; 상기 수분이 조절된 분뇨물을 고형의 비료형태로 성형하는 비료성형공정(S6);을 포함하여서 됨을 특징으로 한다.

그리고 상기 발효공정(S4)후에 발효 분뇨물에 포함된 글리세린을 분리하는 글리세린 분리공정(S4-a)을 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 상기와 같은 제조방법과 연계하는 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조장치는, 분뇨가 담겨지고 교반날개에 의해 분뇨의 교반과 파쇄가 이루어지도록 하는 저장탱크(10)와; 상기 저장탱크(10)의 내부 상측에서 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취저감이 되도록 하는 제1분무장치(21)와; 상기 저장탱크(10)의 분뇨물을 부원료와 혼합하면서 분쇄하는 부원료 혼합탱크(30)와; 상기 부원료 혼합탱크(30)로부터 이송받은 혼합 분뇨물을 교반하면서 상기 혼합 분뇨물이 일정한 온도에서 발효되도록 하는 발효탱크(50)와; 상기 발효탱크(50)의 내부 상측에서 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취저감이 되도록 하는 제2분무장치(22)와; 상기 발효된 혼합 분뇨물을 열풍건조시켜 수분을 조절할 수 있도록 하는 수분조절장치(60)와; 상기 건조된 발효 분뇨물을 고형의 비료형태로 성형하는 비료성형장치(70);를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.

저장탱크(10)는 내부에 교반날개가 설치되어 유기성 폐기물인 인분 또는 가축 분뇨가 담겨지면 발효탱크 내부에서 교반날개가 회전하면서 분뇨물을 골고루 혼합 교반하고 교반날개에 의해 덩어리 형태로 되어 있는 것을 잘게 파쇄하게 된다.

제1분무장치(21) 및 제2분무장치(22)는 저장탱크(10) 및 발효탱크(50)의 내부 상측에 분무노즐(24)이 각각 구비되어 이와 연결된 악취저감제 공급부(26)로 부터 공급되는 유기산을 이용한 생균제를 분뇨물에 뿌려지도록 하여 악취성분을 분해 및 탈취처리하도록 하여 악취저감이 이루어지도록 한다.

상기 생균제라 함은 프로바이오틱(probiotic) 또는 DFM(direct-fedmicrobials)으로 불리워지는 것으로서, 살아있는 유익 미생물 자체를 가지고 만든 제제로서 다른 병원성 미생물과 경쟁적 배제를 통해 유해 미생물의 성장을 억제하고, 유해균을 사멸시키는 능력이 우수한 락토바실러스 균을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 유기산을 이용한 생균제는 이를 분무하기 위해 물에 희석하여 사용하게 되는 것으로, 생균 효능 발휘를 위해 상기 생균제 조성물은, 물의 희석비율을 100~200배로 하여 pH가 2.0~4.0 으로 하는 것이 바람직한 것으로, 이는 유산균을 pH 가 2.0 이하인 경우에는 생균 효능이 유지될 수 없고, pH 4.0 이상인 경우에 생균 효능은 유지될 수 있으나, 분뇨의 발효 측면에서 바람직하지 않다.

그리고 상기 물에 희석된 유기산을 이용한 생균제는 분뇨물 전체 중량부에 대하여 0.01~0.03 중량부가 투입되어 분뇨물에 골고루 살포되도록 함으로써 악취저감을 함과 아울러 양질의 유기질 비료를 제조할 수 있게 된다.

상기 저장탱크(10)에서 파쇄되면서 교반되어지는 분뇨물은 부원료 혼합탱크(30)로 이송되어 부원료와 혼합되는데, 상기 부원료는 연탄재, 패각분, 왕겨분말 및 톱밥 등을 사용하여 수분함량을 조절하면서 유기질비료의 품질을 높일 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 부원료 혼합탱크(30)의 내부에는 분쇄스크류(32)가 구비되어 있어 분뇨물과 부원료가 더욱 용이하게 교반되면서 잘게 분쇄되어 지도록 한다.

상기와 같이 부원료 혼합탱크(30)에서 부원료와 혼합되어진 혼합 분뇨물은 발효탱크(50)로 이송되는데, 이송되는 과정에서 열교환장치(40)를 거치도록 함으로써 혼합 분뇨물에 열을 충분히 제공하여 발효탱크(50)에서의 발효진행이 신속하게 이루어지도록 한다.

상기 혼합 분뇨물이 투입되는 발효탱크(50)는 분뇨물과 각종 부원료가 혼합된 혼합 분뇨물을 발효시키는 장치로서, 그 내부에는 여러 개의 교반용 스크류(51)가 설치되어 있고, 그 일측에는 자동온도조절부(52)가 형성되어 발효탱크(50)에 투입된 혼합 분뇨물은 일정한 온도에서 효과적으로 교반되면서 발효되도록 하고, 발효탱크(50)의 일측에는 외부공기 유입부(53)와 함께 공기순환부(54)가 연결형성되어 발효탱크(50)의 공기를 새로운 공기로 순환시켜 주어 상기 발효탱크(50) 내부에서 분뇨물을 발효시키는 호기성 미생물에 산소를 공급하여 줌으로써 상기 혼합 분뇨물의 발효가 보다 활발하게 이루어지도록 한다.

상기 발효탱크(50)의 일측에는 비료보조제 공급부(56)를 구비하여 과망산칼륨 또는 차아염소산을 보조적으로 공급하여 혼합 분뇨물의 분해를 촉진하는 역할을 하면서 발효가 용이하도록 하고 상기 혼합 분뇨물에 식물의 생장에 필요한 영양성분을 공급할 수 있도록 한다.

또, 발효탱크(50)의 일측에 글리세린 분리탱크(57)가 구비되어 발효 분뇨물을 10분정도 침전시킨 다음 상층에 부유되는 글리세린(glycerin)을 분리제거할 수 있도록 한다.

한편, 상기 발효탱크(50)를 이용하여 혼합 분뇨물을 일정한 온도에서 발효시키면서 발생되는 가스는 상부에 구비된 흡입배기구(58)를 통해 외부 배출이 되도록 한다.

상기 발효탱크(50)를 통해 발효되어 배출되는 발효 분뇨물은 수분조절장치(60)로이송되어 발효 분뇨물을 열풍 건조하는 수단으로 고형의 비료를 성형할 수 있도록 수분조절을 하게 된다.

상기 열풍건조되어 수분이 조절된 발효 분뇨물은 비료성형장치(70)로 이송되어 발효 분뇨물을 압출스크류 등을 통해 압출되는 구성에 의해 고형의 비료를 성형하게 된다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

S1 : 분뇨물 교반공정 S1-1 : 제1악취저감공정
S2 : 부원료 혼합공정 S3 : 가열공정
S4 : 발효공정 S4-1 : 제2악취저감공정
S4-a : 글리세린 분리공정 S5 : 수분조절공정
S6 : 비료성형공정 10 : 저장탱크
21,22 : 제1,2분무장치 24 : 분무노즐
26 : 악취저감제 공급부 30 : 부원료 혼합탱크
32 : 분쇄스크류 40 : 열교환장치
50 : 발효탱크 51 : 교반용 스크류
52 : 자동온도조절부 53 : 외부공기 유입부
54 : 공기순환부 56 : 비료보조제 공급부
57 : 분리탱크 58 : 흡입배기구
60 : 수분조절장치 70 : 비료성형장치

Claims (8)

1. 분뇨가 담겨진 저장탱크에서 분뇨의 교반과 파쇄가 이루어지도록 한 분뇨물 교반공정(S1); 및
   상기 저장탱크의 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취성분을 분해 및 탈취처리하도록 하는 제1악취저감공정(S1-1)과;
   상기 파쇄된 분뇨물을 이송시켜 부원료와 혼합하면서 분쇄하는 부원료 혼합공정(S2)과;
   상기 부원료와 혼합된 혼합 분뇨물을 열교환장치에 통과시켜 상기 혼합 분뇨물에 열을 가하는 가열공정(S3)과;
   상기 가열된 혼합 분뇨물을 발효탱크에 이송시켜 교반시키면서 일정한 온도로 발효시키는 발효공정(S4); 및
   상기 발효탱크의 분뇨물에 유기산을 이용한 생균제를 분무하여 악취성분을 분해 및 탈취처리하도록 하는 제2악취저감공정(S4-1)과;
   상기 발효된 분뇨물을 건조하여 수분을 조절하는 수분조절공정(S5)과;
   상기 수분이 조절된 분뇨물을 고형의 비료형태로 성형하는 비료성형공정(S6)과;
   상기 제1악취저감공정(S1-1) 및 제2악취저감공정(S4-1)에 사용되는 유기산을 이용한 생균제는 pH가 2.0~4.0 이 되게 물에 희석된 것임을 특징으로 하는 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조방법.
   
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3. 제 1항에 있어서,
   물에 희석된 유기산을 이용한 생균제는 분뇨물 전체 중량부에 대하여 0.01~0.03 중량부가 투입되는 것을 특징으로 하는 분뇨를 이용한 유기질 비료의 제조방법.
   
   
   
   
   
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