KR101772982B1 - 친환경의 복합 기능 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법 - Google Patents
친환경의 복합 기능 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고농도 유기성 폐기물로서 가정이나 식당 등에서 발생하는 음식물 쓰레기 처리 효율에 문제가 있는 종래 기술의 음식물 쓰레기 처리용 바이오 칩을 탈피하여, 환경 미생물의 활성을 촉진 시킬 수 있는 고비표면적 나노 세공 구조의 대나무 바이오칩을 형성하되 고밀도의 펠렛(pellet) 형상으로 정형화 가공하며,
상기와 같이 형성된 강하고 유연하게 형성된 고비표면적의 나노 세공 구조 대나무 바이오칩에 더하여, 음식물 쓰레기 분해 소멸처리에 상호보완적으로 작용하여 복합 시너지효과가 구현되게끔 섬유소, 전분 및 단백질 분해능 등 음식물 쓰레기 분해능이 우수한 바실러스균 포함 친환경 복합 미생물과 탄수화물 분해효소, 단백질 분해효소, 지방분해효소가 복합적으로 포함된 미생물 활성촉진용 복합 효소가 중량비로 100:5:5의 조성 비율로 혼합 조성된 음식물 쓰레기 소멸처리용 복합 기능 대나무 바이오칩을 형성하고,
상기와 같이 형성된 복합 기능 대나무 바이오칩을 음식물 쓰레기 처리장치에 투입하고 혼합 교반하고 음식물쓰레기를 분해 시킨 다음 분해된 음식물 쓰레기는 분해열로 물(H2 O)과 탄산가스(CO2 )로 상태 변환 증발시켜 음식물 쓰레기 자체를 소멸시켜 버리는 방법으로 음식물쓰레기를 신속하게 분해 소멸처리함으로써 악취와 음식물쓰레기 처리 후 잔재가 없게 하는 친환경의 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법에 관한 것이다.
상기와 같이 형성된 강하고 유연하게 형성된 고비표면적의 나노 세공 구조 대나무 바이오칩에 더하여, 음식물 쓰레기 분해 소멸처리에 상호보완적으로 작용하여 복합 시너지효과가 구현되게끔 섬유소, 전분 및 단백질 분해능 등 음식물 쓰레기 분해능이 우수한 바실러스균 포함 친환경 복합 미생물과 탄수화물 분해효소, 단백질 분해효소, 지방분해효소가 복합적으로 포함된 미생물 활성촉진용 복합 효소가 중량비로 100:5:5의 조성 비율로 혼합 조성된 음식물 쓰레기 소멸처리용 복합 기능 대나무 바이오칩을 형성하고,
상기와 같이 형성된 복합 기능 대나무 바이오칩을 음식물 쓰레기 처리장치에 투입하고 혼합 교반하고 음식물쓰레기를 분해 시킨 다음 분해된 음식물 쓰레기는 분해열로 물(H2 O)과 탄산가스(CO2 )로 상태 변환 증발시켜 음식물 쓰레기 자체를 소멸시켜 버리는 방법으로 음식물쓰레기를 신속하게 분해 소멸처리함으로써 악취와 음식물쓰레기 처리 후 잔재가 없게 하는 친환경의 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 친환경의 복합 기능 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법에 관한 것으로서,
더욱 자세히는 환경오염을 일으키게 하는 고농도 유기성 폐기물로서 가정이나 식당 등에서 발생하는 음식물 쓰레기 처리 효율에 장기간 사용시 안전성과 내구성이 떨어져서 문제가 있는 종래 기술의 음식물 쓰레기 처리용 바이오 칩을 탈피하여,
환경 미생물의 활성을 촉진 시킬 수 있는 고 비표면적의 미세공 매질로서 나노 분체에 의하여 다공성을 유지하는 고비표면적 나노 세공 구조의 대나무 바이오칩을 형성하되 고밀도의 펠렛(pellet) 형상으로 정형화 가공하며,
상기와 같이 강하고 유연하게 형성된 고비표면적의 나노 세공 구조 대나무 바이오칩에 더하여, 음식물 쓰레기 분해 소멸처리에 상호보완적으로 작용하여 복합 시너지효과가 구현되게끔 섬유소, 전분 및 단백질 분해능 등 음식물 쓰레기 분해능이 우수한 바실러스균 포함 친환경 복합 미생물과 탄수화물 분해효소, 단백질 분해효소, 지방분해효소가 복합적으로 포함된 미생물 활성촉진용 복합 효소가 중량비로 100:5:5의 조성 비율로 혼합 조성된 음식물 쓰레기 소멸처리용 복합 기능 대나무 바이오칩을 형성하고,
상기와 같이 형성된 복합 기능 대나무 바이오칩을 음식물 쓰레기 처리장치에 투입하고 혼합 교반하고 음식물쓰레기를 분해 시킨 다음 분해된 음식물 쓰레기는 분해열로 물(H2 O)과 탄산가스(CO2 )로 상태 변환 증발시켜 음식물 쓰레기 자체를 소멸시켜 버리는 방법으로 음식물쓰레기가 발생된 현장에서 음식물쓰레기를 상호 보완적이면서 환경친화적으로 신속하게 분해 소멸처리함으로써 악취와 음식물쓰레기 처리후 잔재가 없게 하는 친환경의 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법에 관한 것이다.
산업사회의 발달과 더불어 급속한 도시화에 따라 주거영역에서 대량으로 발생되는 음식물쓰레기 등의 고농도 유기성 폐기물은 오염 부하량이 매우 높아서 처리에 큰 곤란을 겪고 있으며 심각한 사회문제로 대두되고 있는바 이에 대한 처리가 절실하게 요구되고 있으며 정부와 기업, 식당, 가정 등에서 음식물 쓰레기를 줄이기 위한 다양한 노력이 이어지고있다
특히 가정이나 식당 등에서 매일 엄청나게 발생하는 음식물 쓰레기는 다른 종류의 쓰레기와는 달리 재활용이 제한되어 있고, 다량의 수분과 영양분 등 유기성분을 함유하고 있으므로 부패하기 쉬우며 이로 인하여 오염수와 악취 및 해충이 발생하여 환경오염을 초래하게 되는데 소각할 경우 대기오염이 되고 매립할 경우 부패하면서 가스와 인체에 해로운 환경호르몬이 생기고, 그것이 땅속으로 들어가면 지하수까지 오염시켜 수질오염까지 일으키게 되므로 처리 한계로 음식물 쓰레기 처리의 비효율성, 2차 오염 발생, 고 비용 발생 등 제반 문제점이 있어 이를 해결하기 위하여 건조, 바이오, 건조발효, 소멸 방식 등의 다양한 음식물 쓰레기의 처리 방법이 제안되었다.
통상 남은 음식물은 음식물의 종류에 따라 그 화학성분이 조금씩 달라지고 있으나 가수분해에 의해 당으로 전환될 탄수화물의 총량은 건조함량 기준으로
50∼60% 정도 되며, 남은 음식물에 존재하는 탄수화물의 주요성분은 전분, 섬유소, 헤미섬유소 기타 등으로 구분할 수 있으며, 국수, 밥찌꺼기, 감자 등은전분이 주종을 이루고 야채나 반찬류는 섬유소와 헤미섬유소가 주된 성분으로 구성되어 있다. 전분과 헤미섬유소는 분자간 에너지가 약하여 가수분해에 의해 쉽게 당으로 전환될 수 있고, 전분은 glucose, 헤미섬유소는 glucose와 xylose가 생성된다. 남은 음식물은 가수분해를 통하여 당을 추출한 뒤에 발효를 통해 유기산을 생산하고, Ca , Mg와 같은 염을 생산하기도 한다.
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한편 상기한 음식물 쓰레기의 감량을 위한 장치를 이용한 음식물 쓰레기의 처리 방법에서, 음식물쓰레기 발생원단위에서 처리시설을 설치하여 발생 즉시 바로 처리된다면 음식물쓰레기의 발생을 근본적으로 해결할 수 있고, 경제적이며, 안전한 방법으로써 발생한 음식물쓰레기를 1차 현장에서 완전 소멸을 유도하여 2차 오염으로 이한 여러 가지 폐해를 줄일 수 있어 이러한 관점에서 음식물 쓰레기의 처리 방법을 살펴 보면,
건조방식은 열풍이나 히터를 이용 열풍건조에 의해 수분만을 없애 음식물 쓰레기 자체의 무게와 체적을 80∼90%정도 줄이는 단순 처리 방식으로서 이는 미생물발효를 거치지 않기 때문에 발효 중에 나는 특유의 불쾌한 냄새가 없어 부엌에 두고 사용할 수 있는 장점이 있는 반면에 전처리, 탈수(분쇄, 압축, 고속회전), 건조, 악취제거, 분진제거 등의 과정이 요구되기 때문에 번거롭고 불편하며 유기물들이 그대로 남아있기 때문에 매립 후에 다시 환경오염을 유발하는 문제점이 있다.
바이오 방식은 특정 미생물을 첨가, 30~40도 온도에서 약 24시간 동안 음식물 쓰레기를 발효시켜 컴포스트(Compost)라로 불리는 혼합 유기비료로 만드는 방식으로 음식물쓰레기를 전량 컴포스트로 만들 수는 있지만 발효과정 중에 불쾌한 냄새가 처리기 밖으로 새어 나오기 때문에 집안에 두고 사용하기 어려워 베란다 등에 두고 사용해야 하는 불편함이 있다.
발효건조방식은 발효조에 열풍 혹은 히터를 장착하여 발효온도 보다 높은 온도를 설정하여 발효와 건조를 동시에 일어나게 하는 방식으로 초기부터 반응조 내부 온도를 60℃이상으로 설정하고 미생물에 의한 퇴비화를 유도하면서 동시에 수분을 제거하여 건조까지 병행하므로, 유기물질이 충분히 분해되지 않는 단점이 있다.
발효 소멸장치를 이용한 발효소멸방식은 교반과 미생물의 분해 능력을 이용하여 쓰레기 내의 유기물질을 물과 이산화탄소로 분해하는 방식으로 최근에 관심이 증가하고 있는 방식인데 기본적으로 발효방식의 원리와 같이 미생물 발효제에 의해 호기성 상태에서 유기물질이 분해되는 원리를 이용하여 장기간 발효시켜 감량율을 90%이상 높이는 소멸화 개념을 도입한 음식물쓰레기 처리방법으로 음식물쓰레기 처리과정에서 발생할 수 있는 심각한 환경 문제와 분쟁원을 원천 차단하고 설치와 운영에 있어서 현행 음식물쓰레기 처리방법중 가장 이상적이며 위생적이면서 효율적이고 경제성이 높아 음식물 쓰레기 처리의 현실적 문제를 획기적으로 개선할 수 있는 친환경적 음식물 쓰레기 처리방법이기는 하나 발효촉진기능과 악취제거 기능을 동시에 갖추지 못하여 미생물의 소멸능력, 냄새제거능력 부족 등의 원인으로 그 효율성이 낮아 완벽하게 음식물을 처리하지 못하는 문제점이 있다.
특히 종래 기술에서 미생물의 실용성 즉 소멸능력이 높지 않은 이유는 그 미생물들이 음식물분해효소(아밀라제, 프로테아제, 셀룰라제, 리파제)를 제대로 생산하지 못하였거나 또는 생산된 효소의 활성도가 매우 낮아, 음식물내의 고형물질 인 유기물중합체를 빠른 시간내에 분해소멸시키지 못하였기 때문이며, 한편 악취가 심하게 발생하는 것은, 음식물의 악취유발성분인 질소화합물, 황화합물, 저급지 방산 등을 효과적으로 분해제거하지 못하였기 때문으로 판단된다.
따라서 상기한 바와 같 각 유형별 처리방법에 모두 문제점을 안고 있는 음식물 쓰레기 처리방법 중에서 음식물쓰레기의 분리배출, 주민 편의성, 환경 보전성, 쾌적한 삶의 질 등을 종합적으로 판단할 때, 미생물을 이용한 완전 발효소멸 방법으로 음식물쓰레기를 발생원에서 궁극적으로 감량 소멸처리하는 방안이 적절하다고 판단되어 최근까지 다양한 미생물학적 접근이 시도되고 있지만 실제 감량 효율이 저조하고 최종부산물이 발생하므로 완전 소멸화를 유도할 수 없으며 악취가 발생하고 소음 및 유지비가 많이 요구되는 등의 사유로 인하여 큰 실효를 거두지 못하여 확실한 처리 방법이 개발되지 못하고 있는 실정으로 이러한 문제점을 완전히 극복할 수 있는 새로운 음식물쓰레기의 발효소멸화 시스템이 강력히 요구되고 있다.
이에 본 발명자는 상기한 문제점을 개선하고자 노력한 결과 종래 폐기처분되던 폐 대나무를 재활용하여 20 ㎛ 이하의 나노 크기의 초미립자 상태로 미세분말화 시켜 본래의 조직보다 더 고운 초미립자의 개질된 나노물질로서 나노 분체에 의하여 다공성을 유지하는 나노 세공 구조의 죽분을 이용한 바이오칩을 생산하되 음식물 쓰레기의 효과적인 처리를 위하여 섬유소, 전분 및 단백질 분해능이 우수한 균주들이 혼합된 복합 미생물과 복합 효소가 상호보완적으로 첨가되어 악취와 음식물쓰레기 처리 후 잔재가 없게끔 환경친화적으로 신속하게 분해 소멸처리할 수 있는 본 발명의 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법을 개발하게 된 것이다.
전술한 바와 같이 종래의 음식물 쓰레기 처리방법은 제반 문제점을 가지고 있는바,
현행 고농도 유기성 폐기물인 음식물 쓰레기 처리방법 중에서 가장 이상적이며 위생적이면서 효율적이고 경제성이 높은 바이오 칩과 미생물을 이용한 음식물 쓰레기의 발효소멸방식을 이용하되 소멸화(미생물에 의한 소화 분해)되지 않은 성분이나 악취가 배출되어서는 안되므로,
특히 종래 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 처리방법에서 요구되는 발효촉진기능과 악취제거 기능의 향상으로 음식물쓰레기를 발생원에서 궁극적으로 감량 소멸처리시켜야 하는 최적의 음식물 쓰레기 처리방법에서 요구되는 종합 용도 요구 특성을 한번에 충족시킬 수 있게 하는 음식물 쓰레기 처리방법을 개발하여야 하는 기술적 과제를 본 발명에서 해결한 것이다
상기한 바와 같이 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서,
장기간 사용시 안전성과 내구성이 떨어져서 음식물 쓰레기 처리 효율에 문제가 있는 종래 기술의 음식물 쓰레기 처리용 바이오 칩을 탈피하여,
환경 미생물의 활성을 촉진 시킬 수 있는 고 비표면적의 미세공 매질로서 나노 분체에 의하여 다공성을 유지하는 고비표면적 나노 세공 구조의 대나무 바이오칩을 형성하되 고밀도의 펠렛(pellet) 형상으로 정형화 가공하며,
상기와 같이 형성된 강하고 유연하게 형성된 고비표면적의 나노 세공 구조 대나무 바이오칩에 더하여, 음식물 쓰레기 분해 소멸처리에 상호보완적으로 작용하여 복합 시너지효과가 구현되게끔 섬유소, 전분 및 단백질 분해능 등 음식물 쓰레기 분해능이 우수한 바실러스균 포함 친환경 복합 미생물과 탄수화물 분해효소, 단백질 분해효소, 지방분해효소가 복합적으로 포함된 미생물 활성촉진용 복합 효소가 중량비로 100:5:5의 조성 비율로 혼합 조성된 음식물 쓰레기 소멸처리용 복합 기능 대나무 바이오칩을 형성하고,
상기와 같이 형성된 복합 기능 대나무 바이오칩을 음식물 쓰레기 처리장치에 투입하고 혼합 교반하고 음식물쓰레기를 분해 시킨 다음 분해된 음식물 쓰레기는 물(H2 O)과 이산화탄소(CO2 )로 상태 변환 증발시켜 음식물 쓰레기 자체를 소멸시켜 버리는 방법으로 음식물쓰레기가 발생된 현장에서 음식물쓰레기를 상호 보완적이면서 환경친화적으로 신속하게 분해 소멸처리함으로써 악취와 음식물쓰레기 처리후 잔재가 없는 친환경의 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법을 제공하는데 목적이 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법은 음식물쓰레기가 발생된 현장에서 음식물쓰레기를 상호 보완적이면서 환경친화적으로 신속하게 분해 소멸처리함으로써 악취와 음식물쓰레기 처리후 잔재가 없는 친환경 저비용 고효율의 음식물 쓰레기 처리방법으로서,
종래 음식물 쓰레기로 인해 야기되는 매립, 소각으로 인한 각종 환경 오염을 방지하여 쾌적한 자연 환경을 유지시키게 된다.
특히 본 발명은 음식물 쓰레기를 처리함에 있어서, 환경오염을 일으키지 않고, 신속하게 그리고 높은 효율을 발휘할 수 있는 자연 친화적인 음식물 쓰레기 처리방법으로서,
고비표면적 나노 세공 구조의 대나무 바이오칩에 음식물 쓰레기 분해 소멸처리에 상호보완적으로 작용하여 복합 시너지효과가 구현되게끔 섬유소, 전분 및 단백질 분해능 등 음식물 쓰레기 분해능이 우수한 바실러스균 포함 친환경 복합 미생물과 탄수화물 분해효소, 단백질 분해효소, 지방분해효소가 복합적으로 포함된 미생물 활성촉진용 복합 효소가 일정 비율로 혼합 조성된 음식물 쓰레기 소멸처리용 복합 기능 대나무 바이오칩으로 음식물쓰레기를 음식물쓰레기 처리장치에서 상호 보완적이면서 환경친화적으로 신속하게 분해 소멸처리함으로써,
미생물 적용의 한계를 극복할 수 있게끔 바이오 칩 및 미생물 군 및 효소군 등 각 구성 성분이 유기적 상호 보완적으로 결합된 복합 상승 효과로 처리가 번거롭지 않고, 냄새도 없으며, 2차 처리도 불필요하며 잔재물이 거의 없이 감량됨과 동시에 유해물질 발생도 저감시킴으로써 환경친화적이고 경제적으로서 환경 오염을 근원적으로 해결할 수 있으며 또한 처리가 매우 간편하고, 위생적이며, 고온을 필요로 하지 않아 전기소모가 적기 때문에 경제적인 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하여 음식물이 분해되고 남은 일부 잔재 유기물질은 발효숙성시켜 미생물에 의한 분해 후 유기비료로 활용할 수도 있는데 이 경우 음식물쓰레기의 발효 및 소멸뿐만 아니라 자원의 재활용이 가능하게 됨으로써 대나무 칩이 포함된 잔재 유기물질이 발효되어 형성되는 토착미생물이 토양을 더욱 비옥하게 도와주어 지력을 높이고 자원 순환형의 친환경적 효과를 구현하게 된다.
결국 본 발명은 음식물 폐기물의 발생장소에서 직접적이고 지속적인 음식물 쓰레기 처리가 가능할 뿐만 아니라 처리 효율도 우수한 저비용 고효율의 친환경적음식물 쓰레기 처리 방법으로서 종래 미생물의 소멸능력, 냄새제거능력 등의 원인으로 그 효율성이 낮은 미생물군만을 이용한 단순 음식물 쓰레기 공정보다 탄소발생을 감축시키는 월등한 환경 오염 방지효과와 처리비 절감 및 에너지 절약효과를 현저히 구현하게 된다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 음식물쓰레기 발효소멸용 바이오 칩을 이용한 음식물쓰레기 처리방법에 있어서,
미생물들의 신속한 환경적응이 어렵고 활동성이 떨어져서 장기간 사용시 안전성과 내구성이 떨어져서 음식물 쓰레기 처리 효율에 문제가 있는 종래 기술의 음식물 쓰레기 처리용 바이오 칩을 탈피하여,
환경 미생물의 활성을 촉진 시킬 수 있는 고 비표면적의 미세공 매질로서 나노 분체에 의하여 다공성을 유지하는 고비표면적 나노 세공 구조의 대나무 바이오칩을 형성하되 고밀도의 펠렛(pellet) 형상으로 정형화 가공하며,
상기 고비표면적의 나노 세공 구조 대나무 바이오칩에 더하여, 음식물 쓰레기 분해 소멸처리에 상호보완적으로 작용하여 복합 시너지효과가 구현되게끔 섬유소, 전분 및 단백질 분해능 등 음식물 쓰레기 분해능이 우수한 바실러스균 포함 친환경 복합 미생물과 탄수화물 분해효소, 단백질 분해효소, 지방분해효소가 복합적으로 포함된 미생물 활성촉진용 복합 효소가 중량비로 100:5:5의 조성 비율로 혼합 조성된 음식물 쓰레기 소멸처리용 복합 기능 대나무 바이오칩을 형성하고,
상기한 복합 미생물과 복합 효소가 상호 보완적으로 혼합 첨가되어 고정화 형성된 복합 기능 대나무 바이오칩을 음식물 쓰레기 처리장치에 투입하고 혼합 교반하고 온도 30 ∼ 40℃ 습도 30∼70% 조건에서 음식물쓰레기를 분해 시킨 다음 분해된 음식물 쓰레기는 물(H2 O)과 이산화탄소(CO2 )로 상태 변환시켜 상호 보완적이면서 환경친화적으로 음식물 쓰레기 자체를 소멸시켜 버리는 방법으로 음식물쓰레기가 발생된 현장에서 음식물쓰레기를 신속하게 분해 소멸처리함을 특징으로 하는 악취와 음식물쓰레기 처리후 잔재가 없는 친환경의 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다.
본 발명은 전술한 바와 같이 친환경의 복합 기능 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법으로서,
음식물 쓰레기 처리용 미생물군의 증식 및 성장에 필요한 온도,습도,산소를 최적으로 유지하게 하는 배양 매체제로서 대나무 바이오칩에 호기성, 혐기성 환경에 모두 작용할 수 있도록 각각 기능별로 단백질 분해, 지방, 암모니아, 메탄 등 악취를 분해 제거하는 복합 발효 미생물과 탄수화물 분해효소, 단백질 분해효소, 지방분해효소가 복합적으로 포함되어 발효과정을 촉시키는 미생물 활성촉진용 복합 효소가 중량비로 100:5:5의 조성 비율로 상호 보완적으로 기능하여 미생물이 활동하기 좋도록 혼합 조성된 음식물 쓰레기 소멸처리용 복합 기능 대나무 바이오칩을 형성하고,
상기와 같이 형성된 복합 기능 대나무 바이오칩을 음식물 쓰레기 처리장치에 투입하고 혼합 교반하여 유기성폐기물인 음식물 쓰레기를 잔재물, 침출수, 악취 발생이 없도록 24시간 이내에 음식물 쓰레기 처리장치에 투입된 음식물 쓰레기를 통채로 감량율 95% 이상 추가적인 오염 유발 없이 낮은 전기료와 저소음의 경제적인 방법으로 신속히 분해 소멸시키는 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법이다.
본 발명에 있어서 환경 미생물의 활성을 촉진 시킬 수 있는 미세공 매질로서 상기한 대나무 바이오칩은 장기간 사용시 안전성과 내구성이 떨어져서 음식물 쓰레기 처리 효율에 문제가 있는 분말형이나 단순 칩 형태 종래 기술의 음식물 쓰레기 처리용 바이오 칩을 탈피하여,
미생물이 왕성하게 장기간 착상할 수 있게끔 나노 기공 구조의 미세한 다공성과 통기성 및 넓은 표면적으로 고밀도의 펠렛(pellet) 형상으로 정형화 가공 형성되는데,
규산질이 풍부한 대나무를 뿌리와 잎을 포함한 상태로 채취하여 나노 분쇄 및 분급 기술을 이용하여 소량만 첨가해도 눈에 띄는 강도 향상 효과를 구현하게끔 초미립자 나노 대나무 분체를 포함하여 다공성을 유지하는 나노 물질 복합체로서 기존 방법에서 탈피한 새로운 공법으로 차별화되는 새로운 구조변환을 통해 나노 물질화된 대나무 분체로 보다 강하고 유연하게 대나무 바이오칩을 형성하게 되며 상기와 같이 형성된 대나무 바이오칩은 미세한 다공성과 통기성 및 넓은 표면적으로 미생물과 효소를 나노레벨에 균일하게 혼합 분산 및 고정화시켜 음식물쓰레기의 분해 및 소멸능을 향상시키고 또한 악취를 유발하게 되는 물질들에 대하여 우수한 흡착 분해능을 부여하여 발효소멸반응시 악취 발생을 억제하는 등 미생물이 정착 및 활동하기 좋은 환경을 제공하게 된다.
상기 대나무 바이오칩은 고속 순간 반응의 나노 분쇄 및 분급 기술이 적용되어 압축 성형되어 형성된 바이오 칩으로서
20 ㎛ 이하의 나노 크기의 초미립자 상태로 미세분말화 시킨 복합 원료 분말을 진공 열간압축성형장치(Vaccum Hot Press)를 이용하여 170∼250℃ 이상의 온도에서 70∼350㎏/㎠의 압력을 가하여 압축 성형하게 된다.
또한 상기와 같이 미생물이 정착 및 활동하기 좋도록 형성된 매체로서 대나무 바이오 칩은 음식물 쓰레기 분해 소멸처리에 상호보완적으로 작용하여 복합 시너지효과가 구현되게끔 섬유소, 전분 및 단백질 분해능 등 음식물 쓰레기 분해능이 우수한 바실러스균 포함 친환경 복합 미생물과 탄수화물 분해효소, 단백질 분해효소, 지방분해효소가 복합적으로 포함된 미생물 활성촉진용 복합 효소가 중량비로 100:5:5의 조성 비율로 혼합 조성된 음식물 쓰레기 소멸처리용 복합 기능 대나무 바이오칩을 형성하게 된다.
그리고 본 발명에 있어서 대나무 바이오 칩을 사용하는 것은 당분을 많이 함유하고 있는 다공질의 대나무 바이오 칩에 형성된 세공이 미생물에게 있어서 살기 좋은 집으로서의 환경을 제공하여 미생물의 자연적 증식을 돕게 되며 또한 대나무 바이오 칩의 나노 기공 구조 미세 세공은 암모니아 가스 등의 가스를 흡착하여 악취를 예방함과 동시에 세공에 흡착된 악취가 세공에 착생하고 있는 미생물을 증식시키기 때문이며 또한 대나무의 고유한 항균 작용으로 잡균이 서식하지 못하게 되고, 잡균이 침투하게 되더라도 먼저 증식하여 우세하게 된 유익한 세균이나 진균류가 분비하는 효소나 길항 물질의 작용에 의해 잡균의 증식을 억제할 수 있게 하기 위함이다.
또한 본 발명에 있어서 바이오 칩에 미생물의 효율적 숙성과 물론 음식물 쓰레기 분해처리가 최대화 되게끔 미생물과 효소가 고정화되어 부착율과 성장율이 종래 기술의 바이오 칩보다 대폭 향상된 상기 음식물 쓰레기 소멸처리용 복합 기능 대나무 바이오 칩은 대나무 바이오 칩과 복합 미생물군 및 복합 효소군의 혼합비율을 100:5:5의 조성 비율로 형성하는 것이 바람직하다.
상기한 복합 기능 대나무 바이오칩의 원료 혼합 구성에서 복합 미생물군 및 복합 효소군의 혼합비율이 대나무 바이오 칩 대비 5 중량 부 미만이면 발효 미숙으로 인하여 악취가 발생하게 되며 음식물 쓰레기가 충분히 분해되지 않고 발효시간도 연장될 수 있으며 5 중량부를 초과하는 것은 경제적이지 못하기 때문이다
상기와 같이 형성된 복합 기능 대나무 바이오칩은 종래 기술의 단순 미생물군이나 효소군으로만 형성된 미생물 발효 촉진제가 가지는 문제점을 해소시키기 위하여 친환경 복합 미생물과 탄수화물 분해효소, 단백질 분해효소, 지방분해효소가 복합적으로 포함된 미생물 활성촉진용 복합 효소를 상호 보완적으로 기능할 수 잇도록 혼합 조성한 것으로서,
고분자 화합물로서 음식물 쓰레기를 효소가 단분자화나 저분자화시켜 미생물이 활성화 되는데 소요되는 시간을 최대한 단축함으로써 대나무 바이오 칩속에 증식하는 미생물들이 영양원인 먹이로서 음식물 쓰레기를 신속히 먹을 수 있도록 하여 음식물 쓰레기 처리장치에 투입된 음식물 쓰레기를 통채로 감량율 95% 이상 추가적인 오염 유발 없이 신속히 분해 소멸시키게 된다.
본 발명에 있어서 상기한 미생물군 및 효소군은 섬유질, 단백질, 지방, 탄수화물 등의 소화 분해작용을 하는 서로 다른 발효균 및 효소가 구성되어 음식물 쓰레기를 분해하여 소멸화 처리하게 되는데,
본 발명에 적용되는 미생물군은 잔류 염분 농도가 20％이상에서도 활동 가능한 내염성이 탁월한 미생물 제재로로서 다양한 성상을 가지는 음식물 쓰레기의 다양한 종류 악취 발생원인 물질이나 유기화합물에 복합적으로 반응하여 제거하는 용도의 복합 미생물 제재인바,
단백질과 지질을 분해하는 미생물로 바실러스 속 (BACILLUS SP.)과, 황화수소(H2S) 또는 황(S)을 산화시켜 악취를 제거하는 산 생성 미생물로 홍색 유황세균( PURPLE SULFUR BACTERIA)인 티오바실러스 속(THIOBACILLUSSP.), 알칼리제네스 속( ALCALIGENES SP.), 플라보박테리움 속( FLAVOBACTRIUM SP.)과, 탄수화물 및 ABS, 헥산(HEXANE), 페놀(PHENOL), 탄화수소(HYDROCARBON) 등의 유기화합물과 난분해성 물질을 분해하는 미생물로 홍색 비유황세균(PURPLE NON-SULFUR BACTERIA), 슈도모나스 속( PSEUDOMONAS SP.), 코마모나스 속( COMAMONAS SP.)과, 질화 미생물로는 나이트로소모나스 속( NITROSOMONAS SP.), 나이트로박터 속( NITROBACTER SP.), 나이트로콕쿠스 속( NITROCOCCUS SP.)의 10속 27종의 천연미생물이 복합적으로 조성된다.
특히 본 발명의 미생물 제재는 호기성 또는 혐기성세균을 포함한 모든 미생물에 작용하고, 빛의 유무나 산, 알칼리성에도 관계가 없으며, 산소공급 유무나 질소(N), 인(P)의 영양 공급 없이도 잘 작용하고, 급격한 기온 변화에 영향을 받지 않으며, 유기화합물질에서도 잘 작용하고 악취까지 빠른 속도로 분해할 수 있다.
본 발명의 미생물제재에 함유되어 있는 미생물류는 미분해 단백질, 지질을 분해하는 미생물, 탄수화물및 유기화합물을 분해하는 미생물, 공기 및 물속의 질소를 고정하는 질화 미생물과 난분해성 물질을 분해하는 미생물 등으로 이 미생물들은 그 적용대상에 따라서는 단일 종으로 사용될 수 있으나, 통상 여러 종류의 미생물이 흡착, 배양되고, 바람직하게는 그것들 모두를 동시에 혼합 배양한 미생물 배양물질을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 이러한 복합 미생물 제제는 단지 설명할 목적으로 예를 들어 설명한 것이며, 유익한 것으로 알려진 다양한 미생물을 제한 없이 본 발명에 적용할 수 있음은 본 발명의 특징에 비추어 당업자에게 자명하다.
미생물의 입수는 자연 상태에 존재하는 균을 사용해도 좋으며, 상업적으로도 입수 가능한 것을 사용해도 좋고, 미생물 기탁기관으로부터 분양 받아서 사용해도 무방하다.
또한 상기 복함 미생물 군과 상호 작용하는 복합 효소군도 탄수화물 분해효소, 단백질 분해효소, 지방분해효소가 복합적으로 포함된 미생물 활성촉진용 복합 효소로서,
상기 복합효소는 탄수화물을 분해하는 글르코시다아제(Glucosidase)류, 단백질을 분해하는 프로테아제(Protease)류, 지방을 분해하는 리파아제(Lipase)를 하나 이상 혼합하여 첨가하게 된다.
또한 상기와 같이 형성된 복합 기능 대나무 바이오칩을 음식물 쓰레기 처리장치에 투입하고 혼합 교반하고 온도 30 ∼ 40℃ 습도 30∼70% 조건에서 음식물쓰레기를 분해 시킨 다음 분해된 음식물 쓰레기는 발효열로 물(H2 O)과 이산화탄소(CO2 )로 상태 변환시켜 음식물 쓰레기 자체를 소멸시켜 버리는 방법으로 상호 보완적이면서 환경친화적으로 발효ㆍ소멸시켜 배출하게 된다.
여기서 상기한 음식물 쓰레기 처리장치는 미생물과 효소가 고착된 상기 복합 기능 대나무 바이오칩으로 음식물 쓰레기를 분해소멸처리하는 장치로서,
산소공급과 온도가 보온 유지되는 상태에서 전체 반응이 이루어지는 음식물쓰레기와 복합 기능 대나무 바이오칩을 투입하는 투입저장부, 음식물과 칩을 교반하는 혼합반응부 등으로 구성된 통상의 음식물 쓰레기 처리장치로서 온도 및 습도센서로 미생물 활동과 증식에 적합한 온도와 습도 조건을 자동으로 유지하게 하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명의 복합 미생물과 복합 효소가 포함된 상기 복합 기능 대나무 바이오칩을 상기한 음식물 쓰레기 처리장치에 음식물 쓰레기와 함께 1:5의 비율로투입 혼합 교반하고 미생물이 가장 활동하기 좋은 온도 30 ∼ 40℃ 습도 30∼70% 조건에서 음식물쓰레기를 분해 시킨 다음 분해된 음식물 쓰레기는 물(H2 O)과 이산화탄소(CO2 )로 상태 변환시켜 상호 보완적이면서 환경친화적으로 발효ㆍ소멸시켜 배출하게 되는 것이다.
즉 상기 이러한 음식물 쓰레기는 각각의 기능을 유지하는 복합 미생물 제재에 포함된 가용화 효소 및 미생물 활성을 도와주는 복합 효소가 상호 보완적으로 작용하여 음식물 쓰레기 저분자 물질인 당, 지방산, 아미노산, 글리세린등으로 변화시키게 되며, 이어 분해 효소에 의해 분해되면서 24시간 이내에 물(H2 O)과 이산화탄소(CO2 )로 상태 변화하여 소멸처리되는 것이다.
실시예:
1. 나노 세공 구조 대나무 바이오 칩 형성 공정
난분쇄성 섬유질 원료로서 대나무의 가지, 잎, 마디부분을 제거하고 잘게 자른 다음 기류식 분쇄기로 분쇄하여 미분말화로 분체화 한 다음 분체를 포집하는 사이클론을 포함하며 사이클론으로 포집된 분체로부터 조분을 분리하는 복식 사이클론 분급기로 분급시키되 분쇄하는 동작을 5차례 반복하여 나노 사이즈의 초미분으로 분급시키는 폐회로(Closed Circuit System) 분쇄로 20 ㎛ 이하의 나노 크기의 초미립자 상태로 미세분말화 시킨 복합 원료 분말을 진공 열간압축성형장치(Vaccum Hot Press)를 이용하여 200℃ 온도에서 250㎏/㎠의 압력을 가하여 고밀도의 펠렛(pellet) 형상으로 압축 성형함으로써 고 비표면적의 미세공 매질로서 나노 분체에 의하여 다공성을 유지하는 고비표면적 나노 세공 구조의 대나무 바이오 칩을 형성하였다.
2. 복합 미생물과 복합 효소가 첨가된 복합 기능 대나무 바이오칩 형성 공정
상기와 같이 형성된 강하고 유연하게 형성된 고비표면적의 나노 세공 구조 대나무 바이오칩에 더하여, 음식물 쓰레기 분해 소멸처리에 상호보완적으로 작용하여 복합 시너지효과가 구현되게끔 섬유소, 전분 및 단백질 분해능 등 음식물 쓰레기 분해능이 우수한 바실러스균 포함 친환경 복합 미생물과 탄수화물 분해효소, 단백질 분해효소, 지방분해효소가 복합적으로 포함된 미생물 활성촉진용 복합 효소가 중량비로 100:5:5의 조성 비율로 혼합 조성된 음식물 쓰레기 소멸처리용 복합 기능 대나무 바이오칩을 형성하였다.
3. 복합 기능 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸처리 공정
상기와 같이 복합 미생물과 복합 효소가 상호 보완적으로 혼합 첨가되어 고정화 형성된 복합 기능 대나무 바이오칩을 음식물쓰레기와 복합 기능 대나무 바이오칩을 투입하는 투입저장부, 음식물과 칩을 교반하는 혼합반응부 등으로 구성된 음식물 쓰레기 처리장치에 음식물 쓰레기와 함께 1:5의 비율로 투입하고 혼합 교반하고 온도 40℃ 습도 50% 조건에서 음식물쓰레기를 분해 시킨 다음 분해된 음식물 쓰레기는 물(H2 O)과 이산화탄소(CO2 )로 상태 변환로 소멸률 95％ 이상으로 소멸시켜 음식물쓰레기가 발생된 현장에서 음식물쓰레기를 신속하게 분해 소멸처리하였다.
이와 같이 본 발명은 복합 기능 대나무 바이오칩을 음식물 쓰레기 처리장치에 투입하고 혼합 교반하고 음식물쓰레기를 분해 시킨 다음 분해된 음식물 쓰레기는 물(H2 O)과 이산화탄소(CO2 )로 상태 변환시켜 음식물 쓰레기 자체를 소멸시켜 버리는 방법으로 음식물쓰레기가 발생된 현장에서 음식물쓰레기를 최적의 발효소멸반응으로 상호 보완적이면서 환경친화적으로 신속하게 분해 소멸처리함으로써 악취와 음식물쓰레기 처리후 잔재가 없는 친환경의 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법을 제공하는데 특징이 있게 되는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Claims (3)
- 음식물쓰레기 발효소멸용 바이오 칩을 이용한 음식물쓰레기 처리방법으로서,
대나무를 미세분말화 시킨 원료 분말을 압출 성형하여 환경 미생물의 활성을 촉진 시킬 수 있는 고 비표면적의 미세공 매질로서 나노 분체에 의하여 다공성을 유지하는 고비표면적 나노 세공 구조의 대나무 바이오칩을 형성하고,
상기 고비표면적의 나노 세공 구조 대나무 바이오칩에 더하여, 음식물 쓰레기 분해 소멸처리에 상호보완적으로 작용하여 복합 시너지효과가 구현되게끔 섬유소, 전분 및 단백질 분해능의 음식물 쓰레기 분해능이 우수한 친환경 복합 미생물과 탄수화물 분해효소, 단백질 분해효소, 지방분해효소가 복합적으로 포함된 미생물 활성촉진용 복합 효소가 중량비로 100:5:5의 조성 비율로 혼합 조성된 음식물 쓰레기 소멸처리용 복합 기능 대나무 바이오칩을 형성하고,
상기한 복합 미생물과 복합 효소가 상호 보완적으로 혼합 첨가되어 형성된 복합 기능 대나무 바이오칩을 음식물 쓰레기 처리장치에 투입하고 혼합 교반하고 온도 30 ∼ 40℃ 습도 30∼70% 조건에서 음식물쓰레기를 분해 시킨 다음 분해된 음식물 쓰레기는 물(H2 O)과 이산화탄소(CO2 )로 상태 변환시켜 상호 보완적이면서 환경친화적으로 발효ㆍ소멸시키는 친환경의 복합 기능 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법에 있어서,
상기 나노 세공 구조의 대나무 바이오칩은 난분쇄성 섬유질 원료로서 대나무의 가지, 잎, 마디 부분을 제거하고 잘게 자른 다음 기류식 분쇄기로 분쇄하여 미분말화로 분체화 한 다음 분체를 포집하는 사이클론을 포함하며 사이클론으로 포집된 분체로부터 조분을 분리하는 복식 사이클론 분급기로 분급시키되 분쇄하는 동작을 5차례 반복하여 나노 사이즈의 초미분으로 분급시키는 폐회로(Closed Circuit System) 분쇄로 20㎛ 이하의 나노 크기의 초미립자 상태로 미세분말화 시킨 복합 원료 분말을 진공 열간압축성형장치(Vaccum Hot Press)를 이용하여 200℃ 온도에서 250㎏/㎠의 압력을 가하여 고밀도의 펠렛(pellet) 형상으로 압축 성형하고,
상기 대나무 바이오칩에 복합 효소와 함께 혼합 조성되는 복합 미생물은 음식물 쓰레기에 자생하는 미생물이 아니라 단백질과 지질을 분해하는 미생물로 바실러스 속 (BACILLUS SP.)과, 황화수소(H2S) 또는 황(S)을 산화시켜 악취를 제거하는 산 생성 미생물로 홍색 유황세균( PURPLE SULFUR BACTERIA)인 티오바실러스 속(THIOBACILLUSSP.), 알칼리제네스 속( ALCALIGENES SP.), 플라보박테리움 속( FLAVOBACTRIUM SP.)과, 탄수화물 및 ABS, 헥산(HEXANE), 페놀(PHENOL), 탄화수소(HYDROCARBON)의 유기화합물과 난분해성 물질을 분해하는 미생물로 홍색 비유황세균(PURPLE NON-SULFUR BACTERIA), 슈도모나스 속( PSEUDOMONAS SP.), 코마모나스 속( COMAMONAS SP.)과, 질화 미생물로는 나이트로소모나스 속( NITROSOMONAS SP.), 나이트로박터 속( NITROBACTER SP.), 나이트로콕쿠스 속( NITROCOCCUS SP.)의 10속 27종의 복합 천연미생물이 별도로 혼합 조성됨을 특징으로 하는 친환경의 복합 기능 대나무 바이오칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸 처리 방법 - 삭제
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