KR101721185B1 - 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제 - Google Patents

유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제에 관한 것으로, 두부비지와 진흙을 혼합하고 제1 볏짚으로 덮어주고 발효시켜 발효물을 수득하는 단계(단계 1); 물에 황토를 혼합한 후 숙성하여 제1 숙성물을 제조하는 단계(단계 2); 상기 제1 숙성물에 상기 발효물, 솔잎, 명아주, 인삼잎 및 개똥쑥을 혼합하고 숙성하여 제2 숙성물을 제조하는 단계(단계 3); 상기 제2 숙성물에 옻순, 숙주 및 질경이를 혼합한 후 숙성하여 제3 숙성물을 제조하는 단계(단계 4); 상기 제2 숙성물에 느릅나무톱밥, 싸리나무톱밥 및 소나무톱밥을 혼합한 후 숙성하여 제4 숙성물을 제조하는 단계(단계 5); 상기 제2 숙성물에 땅콩, 감자, 호두 및 해바라기씨를 혼합한 후 숙성하여 제5 숙성물을 제조하는 단계(단계 6); 상기 제3 숙성물, 제4 숙성물, 제5 숙성물 및 제2 볏짚을 혼합한 후 숙성하여 제6 숙성물을 제조하는 단계(단계 7); 및 상기 제6 숙성물을 정치한 후 상등수를 취하고, 톱밥에 상기 상등수를 혼합하고 숙성하여 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제를 제조하는 단계(단계 8);를 포함하여 제조하는 것을 기술적 특징으로 하며, 장기숙성하므로 인해 열악한 환경에서도 미생물이 쉽게 사멸하지 않고, 저온숙성하므로 인해 균의 산패를 지연시켜 유기성 슬러지 분해시 냄새를 저감시킨 장점이 있다.

Description

유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제{Manufacturing Method of Microbial Agent for annnihilation of Organic Sludge and Microbial Agent for annihilation of Organic Sludge manufactured by the same}
본 발명은 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열악한 환경에서도 미생물이 쉽게 사멸되지 않으며 유기성 슬러지 분해시 냄새를 저감시킬 수 있는 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제에 관한 것이다.
일반적으로 하수 또는 오폐수 슬러지는 하수 또는 오폐수의 처리 과정에서 발생되며, 침전 등의 방법으로 농축된 유기성 농축 슬러지는 높은 오염도로 인해 유기물의 분해가 지연됨으로써 그 오염의 정도는 시간이 경과 될수록 증가되는 특성이 있다. 최근 산업 현장의 대형화와 양적 증가, 집단 주거 시설의 개발 등으로 인하여 하수 또는 오폐수의 발생량이 지속적으로 증가되고 있으며, 도심의 경우 특히 자연 정화의 기회가 심각하게 훼손됨으로써 농축 슬러지로 인한 환경 오염의 심각성은 날로 증가하고 있는 실정이다.
이와 같이 하수 또는 오폐수 처리 과정에서 발생하는 유기성 농축 슬러지는 높은 오염도로 인하여 난분해성 물질로 분류되며, 일반적인 물리 또는 화학적 처리를 통한 정화 처리의 한계를 초과하고 있다. 또한 유기성 농축 슬러지 등의 오염 물질의 해양 투기가 전면 금지된 상황에서 또 다른 처리 방법에 따른 처리 기회를 갖지 못한다면 시간이 갈수록 하수 또는 오폐수의 오염의 정도가 증가하고 이로 인해 큰 사회 문제가 발생될 우려가 있다.
대한민국등록특허공보 제10-1122766호(2012.03.16.)에는 혼합미생물(BM-S-1)을 포함한 미생물 제제, 이를 이용한 하천·호수의 생물학적 처리방법 및 슬러지 자가 소화공정이 개시되어 있다.
상기 미생물 제제는 오염된 하천이나 호수에 직접 투입되어 하천 또는 호수에 포함된 슬러지의 유기물을 효율적으로 분해하는 생물학적 처리를 통해 하천이나 호수의 오염을 방지하고 회복시킬 수 있는 유용한 미생물 제제이나, 이 미생물 제제는 하수 또는 오폐수로부터 분리 수집되어 농축된 유기성 농축 슬러지에 이 미생물 제제를 투입하여 처리하는 경우 유기물의 분해 효율이 떨어지는 단점이 있다.
KR 10-1122766 B1 2012.03.16.
본 발명의 목적은 열악한 환경에서도 미생물이 쉽게 사멸되지 않으며 유기성 슬러지 분해시 냄새를 저감시킬 수 있는 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 수단을 제공한다.
본 발명은 두부비지와 진흙을 혼합하고 제1 볏짚으로 덮어주고 발효시켜 발효물을 제조하는 단계(단계 1); 물에 황토를 혼합한 후 숙성하여 제1 숙성물을 제조하는 단계(단계 2); 상기 제1 숙성물에 상기 발효물, 솔잎, 명아주, 인삼잎 및 개똥쑥을 혼합하고 숙성하여 제2 숙성물을 제조하는 단계(단계 3); 상기 제2 숙성물에 옻순, 숙주 및 질경이를 혼합한 후 숙성하여 제3 숙성물을 제조하는 단계(단계 4); 상기 제2 숙성물에 느릅나무톱밥, 싸리나무톱밥 및 소나무톱밥을 혼합한 후 숙성하여 제4 숙성물을 제조하는 단계(단계 5); 상기 제2 숙성물에 땅콩, 감자, 호두 및 해바라기씨를 혼합한 후 숙성하여 제5 숙성물을 제조하는 단계(단계 6); 상기 제3 숙성물, 제4 숙성물, 제5 숙성물 및 제2 볏짚을 혼합한 후 숙성하여 제6 숙성물을 제조하는 단계(단계 7); 및 상기 제6 숙성물을 정치한 후 상등수를 취하고, 톱밥에 상기 상등수를 혼합하고 숙성하여 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제를 제조하는 단계(단계 8); 를 포함하는 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법을 제공한다.
상기 단계 1은 두부비지 100중량부에 대하여 진흙 30~35중량부로 혼합하고 1~2㎝ 길이의 제1 볏짚을 덮어준 후 40~45℃에서 30~40일 동안 발효시키며, 상기 단계 2는 물 100중량부에 대하여 황토 4~10중량부를 혼합한 후 35~40℃ 온도에서 7~10일 동안 폭기조에서 산소를 공급하면서 숙성하며, 상기 단계 3은 상기 제1 숙성물 100중량부에 대하여 상기 발효물 20~25중량부, 솔잎 20~25중량부, 명아주 10~15중량부, 인삼잎 10~15중량부 및 개똥쑥 10~15중량부를 혼합하고 1~5℃에서 60~70일 동안 저온 숙성한다.
상기 단계 4는 상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 옻순 0.1~1중량부, 숙주 0.1~1중량부, 질경이 0.1~1중량부를 혼합한 후 1~5℃에서 60~70일 동안 저온 숙성하며, 상기 단계 5는 상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 느릅나무톱밥 0.1~1중량부, 싸리나무톱밥 0.1~1중량부 및 소나무톱밥 0.1~1중량부를 혼합한 후 1~5℃에서 60~70일 동안 저온 숙성하며, 상기 단계 6은 상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 땅콩 0.1~0.5중량부, 감자 0.1~0.5중량부, 호두 0.1~0.5중량부 및 해바라기씨 0.1~0.5중량부를 혼합한 후 1~5℃에서 60~70일 동안 저온 숙성한다.
상기 단계 7은 상기 제3 숙성물, 제4 숙성물, 제5 숙성물을 혼합한 혼합숙성물 100중량부에 대하여 제2 볏짚 8~10중량부를 혼합한 후 폭기조를 이용하여 25~30℃의 온도에서 30~40일 동안 숙성하고, 상기 단계 8은 상기 제6 숙성물을 10일 동안 정치한 후 상등수를 취하고, 톱밥 100중량부에 대하여 상기 상등수 10~15중량부를 혼합하고 30~35℃에서 15일 동안 비닐을 덮고 숙성하되, 상기 혼합숙성물은 제3 숙성물, 제4 숙성물 및 제5 숙성물을 중량비 1:1:1로 혼합하고, 상기 제2 볏짚은 눈 밑에 10~60일 동안 쌓아 놓은 볏짚뿌리를 10~12㎝로 잘라서 사용한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되는 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제를 제공한다.
본 발명에 따른 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제는 장기숙성하므로 인해 열악한 환경에서도 미생물이 쉽게 사멸하지 않고, 저온숙성하므로 인해 균의 산패를 지연시켜 유기성 슬러지 분해시 냄새를 저감시킨 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제에 하폐수종말처리장에서 발행하는 탈수케익슬러지를 투입하여 탈수케익슬러지 분해성능을 실험하는 실험장비 사진이다.
도 2는 실험예 1에 따른 누적유기물량과 유기물잔량을 분석한 그래프이다.
도 3 본 발명에 따른 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제와 탈수케익슬러지를 혼합한 직후의 혼합슬러지의 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제와 탈수케익슬러지를 혼합하고 24시간 경과 후의 혼합슬러지의 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법은
두부비지와 진흙을 혼합하고 제1 볏짚으로 덮어주고 발효시켜 발효물을 제조하는 단계(단계 1);
물에 황토를 혼합한 후 숙성하여 제1 숙성물을 제조하는 단계(단계 2);
상기 제1 숙성물에 상기 발효물, 솔잎, 명아주, 인삼잎 및 개똥쑥을 혼합하고 숙성하여 제2 숙성물을 제조하는 단계(단계 3);
상기 제2 숙성물에 옻순, 숙주 및 질경이를 혼합한 후 숙성하여 제3 숙성물을 제조하는 단계(단계 4);
상기 제2 숙성물에 느릅나무톱밥, 싸리나무톱밥 및 소나무톱밥을 혼합한 후 숙성하여 제4 숙성물을 제조하는 단계(단계 5);
상기 제2 숙성물에 땅콩, 감자, 호두 및 해바라기씨를 혼합한 후 숙성하여 제5 숙성물을 제조하는 단계(단계 6);
상기 제3 숙성물, 제4 숙성물, 제5 숙성물 및 제2 볏짚을 혼합한 후 숙성하여 제6 숙성물을 제조하는 단계(단계 7); 및
상기 제6 숙성물을 정치한 후 상등수를 취하고, 톱밥에 상기 상등수를 혼합하고 숙성하여 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제를 제조하는 단계(단계 8);
를 포함한다.
상기 단계 1은 두부비지 100중량부에 대하여 진흙 30~35중량부로 혼합하고 1~2㎝ 길이의 제1 볏짚을 덮어준 후 40~45℃에서 30~40일 동안 발효시켜 발효물을 제조하는 단계이다.
상기 진흙은 특별히 한정되지 아니하나, 바실러스균의 활성이 뛰어나고 아미노산과 미네랄 개체수를 많이 함유하고 있는 여름철 논에 있는 진흙을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 두부비지 100중량부에 대하여 진흙 30중량부 미만으로 혼합하면 미생물 생육을 과다 촉진하여 기능성이 떨어져 조기 사멸하는 문제가 있으며, 35중량부 초과 혼합하면 두부가 가진 유기성 미생물 먹이가 줄어드는 문제가 있다.
상기 발효시 40℃ 미만의 온도로 발효시키면 생육이 떨어지는 문제가 있고, 45℃ 초과의 온도로 발효시키면 볏짚의 발열 현상이 심해져서 미생물 생육을 과다 촉진시켜 추후 유기물 분해시 쉽게 사멸되는 문가 있다.
상기 발효시 30일 미만 동안 발효시키면 미생물 배양 완료시 쉽게 사멸하는 문제가 있고, 40일 초과하여 발효시키면 배양 중 미생물이 자동 사멸하여 다량의 미생물이 존재하지 못하는 문제가 있다.
상기 단계 2는 물 100중량부에 대하여 황토 4~10중량부를 혼합한 후 35~40℃ 온도에서 7~10일 동안 폭기조에서 산소를 공급하면서 숙성하여 제1 숙성물을 제조하는 단계이다.
상기 물 100중량부에 대하여 황토 4중량부 미만 혼합하면 미생물배양 완료시 균이 쉽게 사멸하는 문제가 있으며, 10중량부 초과 혼합하면 배양중 미생물이 자동 사멸하여 다량의 미생물이 존재하지 못하는 문제가 있다.
황토는 미생물의 생육을 억제하는 성향이 있지만, 미생물과 협착을 이루면 미생물은 황토에 있는 미네랄 성분을 먹으며 사멸하지 않고 생존할 수 있으며 오히려 황토의 항균 성분과도 친해질 수 있다.
상기 물에 황토를 혼합한 후 35℃ 미만의 온도에서 숙성하면 미생물이 황토의 미네랄을 먹지 못해 균이 죽는 문제가 있으며, 40℃ 초과의 온도에서 숙성하면 균이 쉽게 황토의 미네랄을 먹으면서 다량의 개체로 존재하나 생명주기가 떨어지는 문제가 있다.
상기 물에 황토를 혼합한 후 7일 미만 동안 숙성하면 미생물이 황토의 미네랄을 미섭취해 활동성이 떨어지는 문제가 있으며, 10일 초과하여 숙성하면 균이 쉽게 황토에 미네랄을 먹으면서 다량의 개체로 존재하나 균의 생명주기가 떨어지는 문제가 있다.
상기 단계 3은 상기 제1 숙성물 100중량부에 대하여 상기 발효물 20~25중량부, 솔잎 20~25중량부, 명아주 10~15중량부, 인삼잎 10~15중량부 및 개똥쑥 10~15중량부를 혼합하고 1~5℃에서 60~70일 동안 저온 숙성하여 제2 숙성물을 제조하는 단계이다.
상기 제1 숙성물 100중량부에 대하여 상기 발효물 20중량부 미만으로 포함하면 균이 적게 포함되어 활성도가 저해되는 문제가 있고 25중량부 초과 포함하면 균이 너무 많아져서 먹이가 너무 많이 필요로 하는 문제가 있다.
상기 제1 숙성물 100중량부에 대하여 솔잎 20중량부 미만으로 포함하면 유기물을 분해할 때 냄새가 심하게 발생하는 문제가 있고 25중량부 초과 포함하면 솔잎의 항균력이 너무 지나쳐서 발효물에 조성된 균이 사멸되는 문제가 있다.
상기 제1 숙성물 100중량부에 대하여 명아주 10중량부 미만으로 포함하면 균의 먹이가 부족함으로 인해 균이 숙성되지 못하는 문제가 있고, 15중량부 초과 포함하면 균의 먹이가 너무 많아져 상단이 부패되는 문제가 있다.
상기 제1 숙성물 100중량부에 대하여 인삼잎 10중량부 미만으로 포함하면 균의 먹이가 부족함으로 인해 균이 숙성되지 못하는 문제가 있고, 15중량부 초과 포함하면 균의 먹이가 너무 많아져 상단이 부패되는 문제가 있다.
상기 제1 숙성물 100중량부에 대하여 개똥쑥 10중량부 미만으로 포함하면 균의 먹이가 부족함으로 인해 균이 숙성되지 못하는 문제가 있고, 15량부 초과 포함하면 균의 먹이가 너무 많아져 상단이 부패되는 문제가 있다.
상기 숙성시 1℃ 미만의 온도에서 숙성하면 균이 활성화되지 못하는 문제가 있고, 5℃ 초과의 온도에서 숙성하면 숙성시 산패되어 바닥에 시커먼 균사체가 모이는데 이는 유기성 슬러지 소멸시 지독한 냄새의 원인이 되는 문제가 있다.
상기 숙성시 60일 미만 동안 숙성하면 유기물 소멸시 균이 쉽게 사멸하는 문제가 있고, 70일 초과하여 숙성하면 산패되어 냄새의 원인이 되는 문제가 있다.
상기 솔잎(pine leaf)은 소나무의 잎을 의미한다. 상기 명아주(Chenopodium album var. centrorubrum)은 쌍떡잎식물 중심자목 명아주과의 한해살이풀을 의미하며 줄기와 잎을 사용한다. 상기 인삼잎(ginseng leaf)은 쌍떡잎식물 산형화목 두릅나무과의 여러해살이풀인 인삼의 잎을 의미한다. 상기 개똥쑥(Artemisia annua)은 쌍떡잎식물 초롱꽃목 국화과의 한해살이풀을 의미하며 줄기와 잎을 사용한다.
상기 단계 4는 상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 옻순 0.1~1중량부, 숙주 0.1~1중량부, 질경이 0.1~1중량부를 혼합한 후 1~5℃에서 60~70일 동안 저온 숙성하여 제3 숙성물을 제조하는 단계이다.
상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 옻순 0.1중량부 미만 포함하면 균의 항진력이 떨어져 쉽게 사멸하는 문제가 있으며, 1중량부 초과 포함하면 최종 미생물 제제가 검붉은색으로 변이되는 문제가 있다.
상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 숙주 0.1중량부 미만 포함하면 균의 먹이가 적어 잘 숙성되지 않는 문제가 있으며, 1중량부 초과 포함하면 균의 먹이가 초과되어 상단이 부패되어 냄새가 나는 문제가 있다.
상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 질경이 0.1중량부 미만 포함하면 균의 먹이가 적어 잘 숙성되지 않는 문제가 있으며, 1중량부 초과 포함하면 균의 먹이가 초과되어 상단이 부패되어 냄새가 나는 문제가 있다.
상기 숙성시 1℃ 미만의 온도에서 숙성하면 균이 활성화되지 못하는 문제가 있고, 5℃ 초과의 온도에서 숙성하면 숙성시 산패되어 바닥에 시커먼 균사체가 모이는데 이는 유기성 슬러지 소멸시 지독한 냄새의 원인이 되는 문제가 있다.
상기 숙성시 60일 미만 동안 숙성하면 유기물 소멸시 균이 쉽게 사멸하는 문제가 있고, 70일 초과하여 숙성하면 산패되어 냄새의 원인이 되는 문제가 있다.
상기 옻순은 옻나무의 어린 순을 의미한다. 상기 숙주(bean sprouts)는 녹두를 물에 불려 싹이 나게 하여 기른 나물을 의미한다. 상기 질경이는 쌍떡잎식물 질경이목 질경이과의 여러해살이풀을 의미하며, 줄기와 잎을 사용한다. 상기 옻순, 숙주, 질경이는 건조하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 단계 5는 상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 느릅나무톱밥 0.1~1중량부, 싸리나무톱밥 0.1~1중량부 및 소나무톱밥 0.1~1중량부를 혼합한 후 1~5℃에서 60~70일 동안 저온 숙성하여 제4 숙성물을 제조하는 단계이다.
상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 느릅나무톱밥 0.1중량부 미만 포함하면 잘 숙성되지 않는 문제가 있으며, 1중량부 초과 포함하면 균의 먹이가 초과되어 상단이 부패되어 냄새가 나는 문제가 있다.
상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 싸리나무톱밥 0.1중량부 미만 포함하면 잘 숙성되지 않는 문제가 있으며, 1중량부 초과 포함하면 균의 먹이가 초과되어 상단이 부패되어 냄새가 나는 문제가 있다.
상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 소나무톱밥 0.1중량부 미만 포함하면 잘 숙성되지 않는 문제가 있으며, 1중량부 초과 포함하면 균의 먹이가 초과되어 상단이 부패되어 냄새가 나는 문제가 있다.
상기 숙성시 1℃ 미만의 온도에서 숙성하면 균이 활성화되지 못하는 문제가 있고, 5℃ 초과의 온도에서 숙성하면 숙성시 산패되어 바닥에 시커먼 균사체가 모이는데 이는 유기성 슬러지 소멸시 지독한 냄새의 원인이 되는 문제가 있다.
상기 숙성시 60일 미만 동안 숙성하면 유기물 소멸시 균이 쉽게 사멸하는 문제가 있고, 70일 초과하여 숙성하면 산패되어 냄새의 원인이 되는 문제가 있다.
상기 느릅나무톱밥은 느릅나무(Ulmus davidiana var. japonica)를 가공하는 과정에서 발생하는 부산물을 의미하고, 싸리나무톱밥은 싸리나무(Lespedeza bicolor TURCZ.)를 가공하는 과정에서 발생하는 부산물을 의미하고, 소나무톱밥은 소나무(Pinus densiflora)를 가공하는 과정에서 발행하는 부산물을 의미한다.
상기 단계 6은 상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 땅콩 0.1~0.5중량부, 감자 0.1~0.5중량부, 호두 0.1~0.5중량부 및 해바라기씨 0.1~0.5중량부를 혼합한 후 1~5℃에서 60~70일 동안 저온 숙성하여 제5 숙성물을 제조하는 단계이다.
상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 땅콩 0.1중량부 미만 포함하면 잘 숙성되지 않는 문제가 있으며, 0.5중량부 초과 포함하면 균의 먹이가 초과되어 상단이 부패되어 냄새가 나는 문제가 있다.
상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 감자 0.1중량부 미만 포함하면 잘 숙성되지 않는 문제가 있으며, 0.5중량부 초과 포함하면 균의 먹이가 초과되어 상단이 부패되어 냄새가 나는 문제가 있다.
상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 호두 0.1중량부 미만 포함하면 잘 숙성되지 않는 문제가 있으며, 0.5중량부 초과 포함하면 균의 먹이가 초과되어 상단이 부패되어 냄새가 나는 문제가 있다.
상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 해바라기씨 0.1중량부 미만 포함하면 잘 숙성되지 않는 문제가 있으며, 0.5중량부 초과 포함하면 균의 먹이가 초과되어 상단이 부패되어 냄새가 나는 문제가 있다.
상기 숙성시 1℃ 미만의 온도에서 숙성하면 균이 활성화되지 못하는 문제가 있고, 5℃ 초과의 온도에서 숙성하면 숙성시 산패되어 바닥에 시커먼 균사체가 모이는데 이는 유기성 슬러지 소멸시 지독한 냄새의 원인이 되는 문제가 있다.
상기 숙성시 60일 미만 동안 숙성하면 유기물 소멸시 균이 쉽게 사멸하는 문제가 있고, 70일 초과하여 숙성하면 산패되어 냄새의 원인이 되는 문제가 있다.
상기 땅콩(Arachis hypogaea)은 쌍떡잎식물 이판화군 장미목 콩과의 한해살이풀의 줄기와 잎을 사용한다. 상기 감자(Potato)는 쌍떡잎식물 통화나물목 가지과의 여러해살이풀의 괴경(덩이줄기)를 사용한다. 상기 호두(walnut)는 가래나무과의 낙엽교목인 호두나무(Juglans sinensis)의 열매의 종자를 사용하며, 상기 해바라기씨는 쌍떡잎식물 초롱꽃목 국화과의 한해살이풀인 해바라기(Helianthus annuus)의 씨를 사용한다.
상기 단계 4, 단계 5, 단계 6은 서로 다른 용기에서 숙성을 시킨다.
상기 단계 7은 상기 제3 숙성물, 제4 숙성물, 제5 숙성물을 혼합한 혼합숙성물 100중량부에 대하여 제2 볏짚 8~10중량부를 혼합한 후 폭기조를 이용하여 25~30℃의 온도에서 30~40일 동안 숙성하여 제6 숙성물을 제조하는 단계이다.
상기 혼합숙성물은 제3 숙성물, 제4 숙성물, 제5 숙성물을 중량비 1:1:1로 혼합하여 수득할 수 있다.
상기 제2 볏짚은 영하의 기온에서 볏짚 특유의 발효균만을 사용할 수 있기 때문에 눈 밑에 10~60일 동안 쌓아 놓은 볏짚뿌리를 10~12㎝로 잘라서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 혼합숙성물 100중량부에 대하여 제2 볏짚 8중량부 미만 포함하면 볏짚 특유의 발효균이 미흡해지는 문제가 있고, 10중량부 초과 포함하면 볏짚 특유의 발효균이 혼합숙성물의 균을 과도하게 먹어버리는 문제가 있다.
상기 숙성시 25℃ 미만의 온도에서 숙성하면 생육이 떨어지는 문제가 있고, 30℃ 초과의 온도에서 숙성하면 볏짚의 발열현상이 심해져서 미생물 생육을 과다 촉진시켜 추후 유기물 분해시 쉽게 사멸되는 문제가 있다.
상기 숙성시 30일 미만 동안 숙성하면 생육이 떨어지는 문제가 있고, 40일 초과하여 숙성하면 볏짚의 발열현상이 심해져서 미생물 생육을 과다 촉진시켜 추후 유기물 분해시 쉽게 사멸하는 문제가 있다.
상기 단계 8은 상기 제6 숙성물을 10일 동안 정치한 후 상등수를 취하고, 톱밥 100중량부에 대하여 상기 상등수 10~15중량부를 혼합하고 30~35℃에서 15일 동안 비닐을 덮고 숙성하여 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제를 제조하는 단계이다.
상기 톱밥 100중량부에 대하여 상기 상등수 10중량부 미만 포함하면 유기물 분해 속도가 느려지는 문제가 있고, 15중량부 초과 포함하면 균들이 서로가 서로를 잡아먹는 문제가 발생하여 유기물 분해시 톱밥이 쉽게 사라지는 문제가 있다.
또한, 본 발명은 상기 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법에 따라 제조된 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제를 제공한다.
본 발명의 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제는 유기성 슬러지에 투입 후 일정 기간이 경과하여도 유기성 슬러지 분해 효율이 매우 우수하므로 경제성이 우수한 장점이 있다.
미생물은 열악한 환경에서 쉽게 사멸되는 문제가 있다.
본 발명에서는 균이 살기 어려운 환경에서 장기숙성하므로 인해 균의 힘을 기르고 면역력을 길러 열악한 환경에서도 미생물이 쉽게 사멸하지 않으며, 저온숙성하므로 인해 균의 산패를 지연시켜 유기성 슬러지 분해시 냄새를 저감시킨 장점이 있다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
두부비지 100중량부에 진흙 30중량부로 혼합하고 1㎝ 길이의 제1 볏짚을 덮어준 후 40℃에서 30일 동안 발효시켜 발효물을 제조하였다. 상기 진흙은 여름철 논에 있는 진흙을 사용하였다. 물 100중량부에 황토 5중량부를 혼합한 후 37℃ 온도에서 7일 동안 폭기조에서 산소를 공급하면서 숙성하여 제1 숙성물을 제조하였다. 상기 제1 숙성물 100중량부에 상기 발효물 20중량부, 솔잎 20중량부, 영아주 줄기 10중량부, 인삼잎 10중량부 및 개똥쑥 줄기 10중량부를 혼합하고 3℃에서 60일 동안 저온 숙성하여 제2 숙성물을 제조하였다. 상기 제2 숙성물 100중량부에 옻순 0.3중량부, 숙주 0.3중량부, 질경이 줄기 0.3중량부를 혼합한 후 3℃에서 60일 동안 저온 숙성하여 제3 숙성물을 제조하였다. 상기 옻순, 숙주, 질경이 줄기는 건조하여 사용하였다. 상기 제2 숙성물 100중량부에 느릅나무톱밥 0.3중량부, 싸리나무톱밥 0.3중량부 및 소나무톱밥 0.3중량부를 혼합한 후 3℃에서 60일 동안 저온 숙성하여 제4 숙성물을 제조하였다. 상기 제2 숙성물 100중량부에 땅콩 줄기 0.2중량부, 감자(괴경) 0.2중량부, 호두 종자 0.2중량부 및 해바라기씨 0.2중량부를 혼합한 후 3℃에서 60일 동안 저온 숙성하여 제5 숙성물을 제조하였다. 상기 제3 숙성물, 제4 숙성물, 제5 숙성물을 혼합한 혼합숙성물 100중량부에 제2 볏짚 10중량부를 혼합한 후 폭기조를 이용하여 27℃의 온도에서 30일 동안 숙성하여 제6 숙성물을 제조하였다. 상기 혼합숙성물은 제3 숙성물, 제4 숙성물, 제5 숙성물을 중량비 1:1:1로 혼합하여 수득하였다. 상기 제2 볏짚은 눈 밑에 30일 동안 쌓아 놓은 볏짚뿌리를 10㎝로 잘라서 사용하였다. 상기 제6 숙성물을 10일 동안 정치한 후 상등수를 취하고, 톱밥 100중량부에 상기 상등수 10중량부를 혼합하고 33℃에서 15일 동안 비닐을 덮고 숙성하여 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제를 제조하였다.
[실험예 1]
실시예 1에서 제조한 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제에 탈수케익슬러지를 투입하여 탈수케익슬러지 감량화 및 분해성능을 실험하였다. 실험장소는 한국수자원공사 아산시 아산정수장이었으며, 실험기간은 2015년 6월 30일부터 7월 18일까지 실시하였다. 실험장치는 전자저울 및 반응기로 구성되었으며, 처리용량은 2.5~8.0㎏/day(탈수케익슬러지 투입기준)이며, 규격 35㎝×60㎝×80㎝, 동력 220V×0.4kW 이고 실험장비 사진을 도 1에 나타내었다.
총 고형물(TS, total silids)과 휘발성 고형물(VS, volatile solids) 측정은 다음 표 1과 같이 실시하였다.
구분 측정방법
총 고형물(TS) (1) 적당한 재질의 증발 접시를 105~110℃의 건조기 속에서 4시간 이상 건조시켜 데시케이터 속에서 냉각한 후 무게를 정확히 칭량한다.
(2) 시료를 증발 접시에 넣고 건조기 내에서 4시간 이상 증발 건조시킨 다음, 데시케이터에서 냉각 후 무게를 칭량한다.
(3) 이 결과를 가지고 총 고형물의 양을 계산한다.
휘발성 고형물(VS) (1) 총 고형물을 구한다.
(2) 증발 잔류물이 남아 있는 접시를 600±25℃의 전기로에 넣고 30분간 또는 하얀재가 남을 때까지 강열시킨다.
(3) 데시케이터 내에서 30분 정도 냉각시킨 후, 무게를 정확히 칭량한다.
김포 하폐수종말처리장에서 발생하는 90㎏의 탈수케익슬러지를 샘플링하여 실험기간 동안 사용하였으며, 정확한 실험결과 도출을 위해 실험기간 중 실시예 1에서 제조한 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제는 처음 투입 후 2차 투입은 없었고 매일(휴일 제외) 탈수케익슬러지만 투입하였으며 실험장비 안의 혼합물 또한 제거하지 않았다.
실험장비에 투입되는 탈수케익슬러지의 성상을 분석하여 표 2에 나타내었다.
일자 탈수케익
투입량
(㎏)		 함수율
(%)		 TS
(%)		 VS
(%)		 FS
(%)
6/30 6 86.9 13.1 81.6 18.4
7/01 6 86.9 13.1 81.6 18.4
7/02 6 77.2 22.8 86.2 13.8
7/03 5 84.0 16.1 79.9 20.1
7/04 5 85.7 14.3 78.0 22.0
7/06 5 77.3 22.8 83.3 16.7
7/07 7 67.6 32.4 87.1 12.9
7/08 5 86.6 13.4 78.8 21.2
7/09 5 68.6 31.3 88.4 11.5
7/13 5 70.6 29.3 87.5 12.4
7/14 5 74.9 25.0 84.7 15.2
7/15 5 67.2 32.7 83.7 16.4
7/16 5 71.6 28.3 82.0 17.9
7/17 6 82.2 17.5 71.0 28.9
표 2를 보면 투입된 탈수케익슬러지의 성상은 함수율 67.6%~86.9%(평균 77.6%), 유기물함량(VS) 78.8%~88.4%(평균 82.4%)로 분석되었다.
실시예 1에서 제조한 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제(건조시켜 함수율 23%이 되도록 함) 5.36㎏에 탈수케익슬러지 6.0㎏(함수율 86.9%) 투입하여 혼합슬러지의 함수율이 약 40~55%가 되도록 조정하여 감량화 실험을 시작하였다.
상기 실험장비에 투입된 탈수케익슬러지의 유기물 감량화율을 측정하여 표 3에 나타내었다.
일자 탈수케익투입량
(㎏)		 혼합슬러지량
(㎏)		 함수율
(%)		 수분량
(㎏)		 TS
(%)		 고형물량
(㎏)		 VS
(%)		 유기물
잔량
(㎏)		 FS
(%)		 무기물
잔량
(㎏)		 유기물
감량
화율
(%)
6/30 6 11.3 22.7 1.2 77.2 4.1 95.1 3.9 4.8 0.2 -
7/01 6 12.5 29.6 1.9 70.3 4.6 91.1 4.1 8.8 0.4 8.4
7/02 6 13.3 29.9 2.1 70.0 5.1 73.9 3.7 26.0 1.3 27.4
7/03 5 14.0 37.4 3.3 62.5 5.6 68.7 3.8 31.2 1.7 39.1
7/04 5 14.9 37.6 3.7 62.3 6.2 65.9 4.0 34.0 2.1 41.9
7/06 5 13.3 19.2 1.6 80.7 6.7 66.2 4.4 33.7 2.2 41.0
7/07 7 16.7 25.4 2.4 74.5 7.2 61.0 4.4 38.9 2.8 48.4
7/08 5 17.1 34.1 4.1 65.8 8.0 63.6 5.1 36.3 2.9 51.5
7/09 5 17.7 34.0 4.3 65.9 8.4 63.2 5.3 36.7 3.0 51.8
7/10 - 13.5 34.2 4.6 65.7 8.9 62.4 5.5 37.5 3.3 55.3
7/13 5 17.7 32.4 4.1 67.5 8.6 63.4 5.4 36.5 3.1 56.1
7/14 5 18.2 31.3 4.1 68.6 9.0 60.9 5.5 39.0 3.5 59.8
7/15 5 18.5 28.8 3.9 71.1 9.6 61.7 5.9 38.2 3.6 59.8
7/16 5 18.8 27.3 3.7 72.6 10.0 62.7 6.2 37.2 3.7 61.0
7/17 6 20.3 27.3 3.9 72.6 10.4 59.7 6.2 40.2 4.2 63.9
7/18 - 15.38 29.5 4.5 70.4 10.8 59.8 6.4 40.1 4.3 64.1
(혼합슬러지량 = 탈수케익슬러지 + 미생물제제)
전일 탈수케익슬러지 투입 후 다음날 감량된 혼합슬러지의 경우 함수율 19.2%~27.6%, 유기물함량(VS) 59.7%~95.1%의 범위를 나타내었다.
총 투입된 양(탈수케익슬러지, 미생물제제 포함)은 81.36㎏, 잔량은 15.38㎏으로 물질감량은 65.98㎏, 총 감량화율은 81.1%(수분 63.6%, 유기물 17.5%)이며, 이중 유기물 감량은 총 18.06㎏ 투입에 잔량 6.49㎏으로 11.57㎏ 감량되어 약 64.1%가 감량된 것으로 나타났다. 누적유기물량과 유기물잔량분석 그래프를 도 2에 나타내었다.
표 3 및 도 2에 의하면, 본 발명에 따른 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제는 일정 기간이 경과하여도 미생물이 사멸되지 않아 유기성 슬러지 분해 효율이 매우 우수한 것을 확인할 수 있으므로, 매우 경제적인 장점이 있다.
실시예 1에서 제조한 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제와 탈수케익슬러지를 혼합한 직후의 혼합슬러지의 사진을 도 3에 나타냈고, 24시간 경과 후의 혼합슬러지의 사진을 도 4에 나타내었다.

Claims (5)

  1. 두부비지와 진흙을 혼합하고 제1 볏짚으로 덮어주고 발효시켜 발효물을 제조하는 단계(단계 1);
    물에 황토를 혼합한 후 숙성하여 제1 숙성물을 제조하는 단계(단계 2);
    상기 제1 숙성물에 상기 발효물, 솔잎, 명아주, 인삼잎 및 개똥쑥을 혼합하고 숙성하여 제2 숙성물을 제조하는 단계(단계 3);
    상기 제2 숙성물에 옻순, 숙주 및 질경이를 혼합한 후 숙성하여 제3 숙성물을 제조하는 단계(단계 4);
    상기 제2 숙성물에 느릅나무톱밥, 싸리나무톱밥 및 소나무톱밥을 혼합한 후 숙성하여 제4 숙성물을 제조하는 단계(단계 5);
    상기 제2 숙성물에 땅콩, 감자, 호두 및 해바라기씨를 혼합한 후 숙성하여 제5 숙성물을 제조하는 단계(단계 6);
    상기 제3 숙성물, 제4 숙성물, 제5 숙성물 및 제2 볏짚을 혼합한 후 숙성하여 제6 숙성물을 제조하는 단계(단계 7); 및
    상기 제6 숙성물을 정치한 후 상등수를 취하고, 톱밥에 상기 상등수를 혼합하고 숙성하여 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제를 제조하는 단계(단계 8);
    를 포함하는 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단계 1은 두부비지 100중량부에 대하여 진흙 30~35중량부로 혼합하고 1~2㎝ 길이의 제1 볏짚을 덮어준 후 40~45℃에서 30~40일 동안 발효시키며,
    상기 단계 2는 물 100중량부에 대하여 황토 4~10중량부를 혼합한 후 35~40℃ 온도에서 7~10일 동안 폭기조에서 산소를 공급하면서 숙성하며,
    상기 단계 3은 상기 제1 숙성물 100중량부에 대하여 상기 발효물 20~25중량부, 솔잎 20~25중량부, 명아주 10~15중량부, 인삼잎 10~15중량부 및 개똥쑥 10~15중량부를 혼합하고 1~5℃에서 60~70일 동안 저온 숙성하는,
    유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 단계 4는 상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 옻순 0.1~1중량부, 숙주 0.1~1중량부, 질경이 0.1~1중량부를 혼합한 후 1~5℃에서 60~70일 동안 저온 숙성하며,
    상기 단계 5는 상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 느릅나무톱밥 0.1~1중량부, 싸리나무톱밥 0.1~1중량부 및 소나무톱밥 0.1~1중량부를 혼합한 후 1~5℃에서 60~70일 동안 저온 숙성하며,
    상기 단계 6은 상기 제2 숙성물 100중량부에 대하여 땅콩 0.1~0.5중량부, 감자 0.1~0.5중량부, 호두 0.1~0.5중량부 및 해바라기씨 0.1~0.5중량부를 혼합한 후 1~5℃에서 60~70일 동안 저온 숙성하는,
    유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 단계 7은 상기 제3 숙성물, 제4 숙성물, 제5 숙성물을 혼합한 혼합숙성물 100중량부에 대하여 제2 볏짚 8~10중량부를 혼합한 후 폭기조를 이용하여 25~30℃의 온도에서 30~40일 동안 숙성하고,
    상기 단계 8은 상기 제6 숙성물을 10일 동안 정치한 후 상등수를 취하고, 톱밥 100중량부에 대하여 상기 상등수 10~15중량부를 혼합하고 30~35℃에서 15일 동안 비닐을 덮고 숙성하되,
    상기 혼합숙성물은 제3 숙성물, 제4 숙성물 및 제5 숙성물을 중량비 1:1:1로 혼합하고,
    상기 제2 볏짚은 눈 밑에 10~60일 동안 쌓아 놓은 볏짚뿌리를 10~12㎝로 잘라서 사용하는,
    유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제의 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 유기성 슬러지 소멸용 미생물 제제.
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