KR101647448B1 - 분뇨 제거용 미생물 제조방법 및 분뇨 소멸 악취 제거제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분뇨 냄새 제거제 및 이를 이용한 분뇨 처리방법에 관한 것으로, 본 발명의 분뇨 냄새 제거제는 누룩곰팡이(Aspergillus)를 이용하여 인체 및 환경에 무해하며, 분뇨 냄새 제거능이 탁월하다.

Description

분뇨 제거용 미생물 제조방법 및 분뇨 소멸 악취 제거제 {Method for production of microorganism for removal of excretions and removal agent of stink from excretions}

본 발명은 분뇨 냄새 제거제 및 이를 이용한 분뇨 처리방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 누룩곰팡이(Aspergillus)를 이용한 분뇨 냄새 제거제 및 이를 이용한 분뇨 처리방법에 관한 것이다.

일반적인 악취 제거 방법은 수세법, 흡착법 및 화학적방법이 있다. 수세법은 악취물질을 물세척하는 방법으로, 악취물질에서 친수성의 극성기를 가지는 성분을 물에 의해 제거하는 것이다. 수세법은 다량의 물이 필요하며, 중성이나 비극성 성분의 악취물질의 제거는 어렵다. 또한, 흡수용해된 물을 방류할 경우는 악취성분이 다시 방출되어 2차 오염공해를 발생시킨다.

흡착법은 활성탄과 같은 흡착제를 이용하여 악취물질을 흡착제거하는 방법이다. 흡착법은 흡착제의 흡착능력의 한계에 이르면 흡착제를 재생 또는 주기적으로 교체하여야 하는 문제가 있다.

화학적방법은 황산, 염산과 같은 강산이나, 가성소다 등의 약품을 사용하여 악취가스를 제거하는 방법이다. 화학적방법이 가장 널리 사용되고 있으나, 약품이 작업자에게 유해하다는 문제가 있다.

한편, 일반적으로 이동식 화장실은 산, 강, 유원지 등의 야외에 설치된다. 대부분의 이동식 화장실은 분뇨가 분뇨저장조로 투하되고, 분뇨 자체를 건조시킨 후 배출시켜 퇴비로 사용한다. 다만, 상하수도 관로가 설치되어 있지 않은 이동식 화장실은 변기 세정수 공급과 오수 배출에 따른 악취 및 수질, 환경오염 문제가 발생되고 있다. 이와 같은 문제를 해결하고자 자체적으로 정화처리 능력을 갖춘 무방류 순환 수세식 화장실이 보급되고 있다. 하지만 무방류 순환 수세식 화장실의 경우에는, 분뇨를 발효시 심각한 악취를 발생시킨다는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1260872호 (등록일자: 2013.04.29)에는, 바실러스(Bacillus)균, 락토바실러스(Lactobacillus)균, 엔테로코커스(Enterococcus)균, 스트렙토코커스(Streptococcus)균 및 효모(Saccharomyces)균으로 구성되는 미생물 생균제를 함유하는 악취 제거제에 대한 기술이 기재되어 있다. 대한민국 등록특허 제10-1229281호 (등록일자: 2013.01.29)에는, 브레번디모나스 디미누타(Brevundimonas diminuta) 균주를 포함하는 악취 제거제에 대한 기술이 기재되어 있다. 대한민국 등록특허 제10-1087052호 (등록일자: 2011.11.21)에는, 바실러스 속 또는 락토바실러스 속 미생물 배양액을 포함하는 악취 제거제에 대한 기술이 기재되어 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하고자 하는 것으로, 누룩곰팡이(Aspergillus)를 이용하여 인체 및 환경에 무해하며, 분뇨 냄새 제거능이 탁월한 분뇨 냄새 제거제 및 이를 이용한 분뇨 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 누룩곰팡이와 이산화규소(SiO₂), 산화칼슘(CaO), 산화칼륨(K₂O), 삼산화알루미늄(Al₂O₃), 산화망간(MgO), 산화철(Fe₂O), 삼산화인(P₂O₃)으로 조성된 발효보조제를 혼합하여 누룩곰팡이 발효제를 제조하는 단계 (A); 및 상기에서 제조된 누룩곰팡이 발효제에 당을 혼합한 후, 발효시키는 단계 (B);를 포함하는 과정으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 분뇨 냄새 제거제를 제공한다.

이하에서는 본 발명의 분뇨 냄새 제거제에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

<단계 (A): 누룩곰팡이 발효제의 제조>

본 단계는 누룩곰팡이 발효제를 제조하는 단계로, 바람직하게는 누룩곰팡이와 발효보조제를 1:2~5의 무게비율로 혼합하여 제조하는 것이다.

상기 누룩곰팡이는 바람직하게 우육건조분말, 증류수 및 한천을 포함하는 배지와 맥아분, 산화칼슘(CaO), 삼산화철(Fe₂O₃), 이스트, 당 및 물을 포함하는 영양물질을 첨가하고 누룩곰팡이를 접종한 후, 6~20 rpm으로 2~3시간 동안 배양한 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 상기 배양된 누룩곰팡이를 우육건조분말 및 증류수를 포함하는 배지에 접종한 후, 35~37℃에서 2~4일 동안 더욱 배양된 것을 사용하는 것이 좋다. 이때, 배양기간 동안 공기가 잘 통하도록 교반해 주는 것이 좋다. 또한, 상기 배양된 누룩곰팡이는 50~60℃에서 12~24시간 동안 건조시킨 후, 120~140 rpm으로 5~10분 동안 분쇄한 것을 사용할 수 있다.

상기 발효보조제는 바람직하게 이산화규소(SiO₂) 15중량부에 대하여, 산화칼슘(CaO) 0.1~0.5중량부, 산화칼륨(K₂O) 0.5~2중량부, 삼산화알루미늄(Al₂O₃) 7~12중량부, 산화망간(MgO) 0.01~1중량부, 산화철(Fe₂O) 0.2~5중량부, 삼산화인(P₂O₃) 0.001~1중량부로 조성된 것이 좋다. 이때, 상기 발효보조제는 2500~4500 rpm으로 분쇄한 후, 40~60℃에서 12~32시간 동안 건조한 후 사용할 수 있다. 상기와 같이 조성된 발효보조제를 사용하면 분뇨의 냄새를 더욱 빠른 시간 내에 제거할 수 있으며, 상기 조성대로 제조되지 않은 것을 사용하면 분뇨 냄새 제거능이 현저하게 좋지 못하다.

상기와 같이 제조된 누룩곰팡이 발효제는 40~60℃에서 12~32시간 동안 발효시킨 후, 사용하는 것이 좋다.

<단계 (B): 분뇨 냄새 제거제의 제조>

본 단계는 분뇨 냄새 제거제를 제조하는 단계로, 상기에서 제조된 누룩곰팡이 발효제에 당을 혼합한 후, 발효시키는 단계이다.

바람직하게 상기 누룩곰팡이 발효제 15중량부에 대하여, 당 20~40중량부를 혼합하고 35~40℃의 물에 용해시킨 후, 곡물분말 20~24중량부를 더욱 혼합하여 제조된 혼합물을 발효시키는 것이다. 더욱 바람직하게는 상기 혼합물의 수분함량을 60~70%로 조정한 후, 40~50℃에서 15~20일 동안 발효시켜 제조되는 것이 좋다. 상기와 같이 제조된 분뇨 냄새 제거제는 분뇨로부터 발생하는 악취를 탁월하게 제거할 수 있다.

상기 당류는 본 기술이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용하는 것을 사용할 수 있다. 일 예로 설탕일 수 있다.

상기 곡물분말은 본 기술이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용하는 것을 사용할 수 있다. 일 예로 쌀겨, 보리겨, 밀기울일 수 있다.

한편, 상기 분뇨 냄새 제거제는, 바람직하게 솔향 또는 커피향을 포함할 수 있다. 솔향 또는 커피향을 포함하면 분뇨로부터 발생하는 역겨운 냄새를 개선할 수 있으며, 파리, 모기 등의 벌레를 퇴치할 수 있다.

한편, 상기 분뇨 냄새 제거제의 형태는 바람직하게 환, 가루, 액상 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.

한편, 본 발명은 분뇨저장조에 상기 분뇨 냄새 제거제를 뿌려주어 분뇨를 발효시키는 것을 특징으로 하는 분뇨의 처리방법을 제공한다. 본 발명의 분뇨 냄새 제거제를 분뇨에 처리하면 분변의 성질개선으로 파리, 모기 등의 벌레를 퇴치할 수 있고, 유기산 가스탐식으로 인해 악취 가스 및 온실 가스를 제거할 수 있다.

상기 분뇨의 처리방법은, 바람직하게 분뇨에 열을 가하는 것이며, 더욱 바람직하게는 태양열을 분뇨에 가하는 것이다. 열을 가하여 분뇨를 처리하는 방법은 분뇨가 발효되면서 심각한 악취를 발생시키는데, 본 발명의 분뇨 냄새 제거제를 뿌려주면 악취를 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 솔향 또는 커피향으로 인하여 분뇨로부터 발생하는 역겨운 냄새를 개선할 수 있고, 분뇨 주변에 꼬이는 벌레를 효과적으로 퇴치할 수 있어 쾌적한 환경을 조성할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 분뇨 처리방법을 일 실시예를 들어 설명하고자 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 이동식 화장실 분뇨 건조장치(10)는 변기(12)로부터 발생된 분뇨가 저장되는 분뇨저장부(13), 분뇨저장부(13)에는 변기(12)로부터 떨어지는 분뇨(M)를 지그재그 방식으로 하부로 안내하며 자연 건조되게 형성된 자연건조판(15a, 15b)과, 분뇨저장부(13)의 내부온도를 태양열에 의해 상승시키도록 일측벽에 형성된 태양열흡수판(14)과, 태양열흡수판(14)의 작동이 없을 때 분뇨저장부(13) 내부를 가열하는 가열전구(16)와, 냄새를 배출하는 배출부(17)를 구비한다.

이동식 화장실 분뇨 건조장치(10)는 자연건조판(15a, 15b)을 통해 분뇨(M)의 이동시간을 지연시키고, 태양열흡수판(14)을 통해 흡수되는 태양열(L)에 의해 분뇨를 1차 건조한다. 그 후, 분뇨(M)는 분뇨저장부(13)로 이동하게 되고, 분뇨저장부(13)의 분뇨(M) 위로 본 발명의 분뇨 냄새 제거제를 뿌려준다. 그 후, 태양열(L)에 의해 분뇨(M)에 열이 가해져 발효가 진행되고, 발효로 인해 생성되는 가스는 배출관(17)을 통해 외부로 배출된다. 또한, 분뇨출입구(13a)를 통해 발효된 분뇨를 꺼내어 퇴비로 이용할 수 있다.

본 발명에 의할 경우, 누룩곰팡이(Aspergillus)를 이용하여 인체 및 환경에 무해하며, 분뇨 냄새 제거능이 탁월한 분뇨 냄새 제거제 및 이를 이용한 분뇨 처리방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 화장실에서의 분뇨 처리방법을 도시한 도이다.

이하, 본 발명의 구성을 하기 실시예를 통해 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.

[ 실시예 1: 분뇨 냄새 제거제의 제조]

(1) 누룩곰팡이 발효제의 제조

평판배지 (증류수 100 cc, 우육건조분말 0.4 g, 한천 0.4 g)에 누룩곰팡이를 접종하여 배양하였다. 그 후, 희석액 배지 (우육건조분말 0.6 g, 증류수 100 cc) 60 ㎖에 상기 평판배지에서 배양하여 수득한 누룩곰팡이 1 ㎖를 접종한 후, 36℃에서 3일 동안 배양하였다. 배양 후, 누룩곰팡이 배양액 101.6 g을 60℃에서 20시간 동안 건조시킨 후, 130 rpm으로 7분 동안 분쇄하였다. 그 후, 누룩곰팡이 분말과 발효보조제를 1 대 3의 무게비율로 섞어 18 rpm으로 2시간 동안 혼합한 후, 50℃에서 25시간 동안 건조하여 누룩곰팡이 발효제를 수득하였다. 이때, 상기 발효보조제는 이산화규소(SiO₂) 15중량부에 대하여, 산화칼슘(CaO) 0.18중량부, 산화칼륨(K₂O) 1.11중량부, 삼산화알루미늄(Al₂O₃) 9.62중량부, 산화망간(MgO) 0.04중량부, 산화철(Fe₂O) 1.77중량부, 삼산화인(P₂O₃) 0.01중량부로 조성된 것을 3500 rpm으로 분쇄한 후, 50℃에서 25시간 동안 건조하여 제조한 것이다.

(2) 분뇨 냄새 제거제의 제조

상기 누룩곰팡이 발효제 15 g, 설탕 30 g을 혼합한 후, 38℃의 물 18 ℓ에 용해시키고, 쌀겨, 보리겨, 밀기울이 혼합된 곡물분말 30 g을 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 그 후, 혼합물의 수분함량을 70%로 조정한 후, 45℃에서 17일 동안 발효시켜 분뇨 냄새 제거제를 제조하였다.

[비교예 1: 분뇨 냄새 제거제의 제조]

상기 실시예 1에 기재된 방법으로 분뇨 냄새 제거제를 제조하되, 사용되는 발효보조제를 이산화규소(SiO₂) 3중량부에 대하여, 산화칼슘(CaO) 20중량부, 산화칼륨(K₂O) 2중량부, 삼산화알루미늄(Al₂O₃) 11중량부로 조성된 것을 이용하여 분뇨 냄새 제거제를 제조하였다.

[비교예 2: 분뇨 냄새 제거제의 제조]

상기 실시예 1에 기재된 방법으로 분뇨 냄새 제거제를 제조하되, 사용되는 발효보조제를 산화칼륨(K₂O) 15중량부에 대하여, 삼산화알루미늄(Al₂O₃) 15중량부, 산화망간(MgO) 1중량부, 산화철(Fe₂O) 1.11중량부, 삼산화인(P₂O₃) 0.01중량부로 조성된 것을 이용하여 분뇨 냄새 제거제를 제조하였다.

[실험예 1: 탈취 성능 시험]

본 실험예에서는 상기 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 분뇨 냄새 제거제의 탈취 성능을 확인하고자 하였다.

상기 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 분뇨 냄새 제거제를 액상으로 제조한 후, 각 액상의 분뇨 냄새 제거제 20 ㎖를 5 ℓ의 반응기에 넣었다. 시험가스의 초기 농도를 암모니아 100 μ㏖/㏖(ppm)로 주입하고, 시험가스의 농도를 초기(0시간), 6시간, 12시간, 18시간, 24시간에서 측정한 후, 이를 암모니아 농도라 하였다. 시험가스의 농도는 KS I 2218 : 2009에 의해 측정하였다. 시험 중 온도는 23℃ ± 5℃, 습도는 50% ± 10%를 유지하였다. 이때, 별도로 시료가 없는 상태에서 상기 과정과 동일한 시험을 진행하고 이를 blank 농도라 하였다. 각 시간대별로 시험가스의 제거율은 하기 수학식 1에 의해 계산하였다. 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

[수학식 1]

경과시간	blank 농도 (ppm)	암모니아 농도 (ppm)	암모니아 탈취율 (%)
실시예 1
0	100	100	0
6시간	100	70	30
12시간	99	44	55.6
18시간	99	32	67.7
24시간	99	25	74.7
비교예 1
0	100	0	0
6시간	100	77	23
12시간	100	70	30
18시간	99	62	37.4
24시간	98	54	44.9
비교예 2
0	100	0	0
6시간	100	81	19
12시간	99	72	27.3
18시간	99	65	34.3
24시간	98	52	46.9

실험결과, 도포 24시간 후, 실시예 1의 암모니아 탈취율은 74.7%로 비교예 1 및 비교예 2의 암모니아 탈취율보다 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 도포 12시간 후부터, 암모니아를 50% 이상 제거하여 빠른 시간 내에 암모니아를 제거함을 확인할 수 있었다. 상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 분뇨 냄새 제거제를 분뇨에 처리할 경우 우수하게 분뇨의 악취를 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

1. 변기로부터 발생된 분뇨가 저장되는 분뇨저장부, 변기로부터 떨어지는 분뇨를 자연건조시키며 상기 분뇨저장부로 안내하는 자연건조판, 상기 분뇨저장부의 일측벽에 형성되어 상기 분뇨저장부의 내부온도를 태양열에 의해 상승시키는 태양열흡수판, 상기 태양열흡수판의 작동이 없을 때 상기 분뇨저장부 내부를 가열하는 가열전구 및 냄새를 배출하는 배출부를 구비하는 이동식 화장실 분뇨 건조장치에서 상기 분뇨저장부에 분뇨 냄새 제거제를 뿌려주고 분뇨에 태양열을 가하며 분뇨를 발효시키며,
   상기 분뇨 냄새 제거제는,
   누룩곰팡이와 이산화규소(SiO₂), 산화칼슘(CaO), 산화칼륨(K₂O), 삼산화알루미늄(Al₂O₃), 산화망간(MgO), 산화철(Fe₂O), 삼산화인(P₂O₃)으로 조성된 발효보조제를 1:3의 무게비율로 혼합하여 누룩곰팡이 발효제를 제조하는 단계 (A); 및
   상기 단계 (A)에서 제조된 누룩곰팡이 발효제에 설탕을 혼합하여 물에 용해시킨 후, 쌀겨, 보리겨 및 밀기울이 혼합된 곡물분말을 혼합한 후, 40~60℃에서 12~32시간 동안 발효시키는 단계 (B);를 포함하는 과정으로부터 제조되며,
   상기 단계 (A)의 발효보조제는,
   이산화규소(SiO₂) 15중량부에 대하여, 산화칼슘(CaO) 0.18중량부, 산화칼륨(K₂O) 1.11중량부, 삼산화알루미늄(Al₂O₃) 9.62중량부, 산화망간(MgO) 0.04중량부, 산화철(Fe₂O) 1.77중량부, 삼산화인(P₂O₃) 0.01중량부로 조성된 것을 특징으로 하는 분뇨의 처리 방법.
   
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5. 제1항에 있어서,
   상기 분뇨 냄새 제거제는,
   솔향 또는 커피향을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 분뇨의 처리방법.
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