KR102056204B1 - 폐기물 슬러지를 이용한 유기질 비료 및 토양 개량제의 제조방법 - Google Patents

폐기물 슬러지를 이용한 유기질 비료 및 토양 개량제의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐기물 슬러지에 소다회(soda ash), 생석회(burned lime) 및 소석회(slaked lime)로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 첨가하여 혼합하고 숙성하는 단계(S1); 이온교환 수지 또는 광물질을 첨가하여 이온교환 공정을 거쳐 1차 원료를 얻는 단계(S2); 상기 1차 원료에 술폰산 화합물을 희석한 용액을 분사하고 교반하여 2차 원료를 얻는 단계(S3); 상기 2차 원료에 석탄회, 우분, 소석회, 경량기포콘크리트 분말, 톱밥, 코코피트, 제올라이트, 펄라이트 및 질석으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 첨가하고 혼합하여 3차 원료를 얻는 단계(S4); 및 상기 3차 원료를 교반시설로 옮겨 공기와 미생물을 첨가하여 발효하고 숙성시키는 단계(S5);를 포함하는 유기질 비료 및 토양 개량제의 제조방법에 관한 것으로, 폐기물 슬러지의 처리방법을 제공하고 본 발명에 따라 제조된 유기질 비료 및 토양 개량제를 이용하면 짧은 시간 내에 토양을 안정화시키고, 식물의 발아 및 생육면에서 특히 우수한 효과를 제공한다.

Description

폐기물 슬러지를 이용한 유기질 비료 및 토양 개량제의 제조방법{Method of manufacturing organic fertilizer and soil conditioner using waste sludge}
본 발명은 폐기물 슬러지를 이용한 유기질 비료 및 토양 개량제의 제조방법 에 관한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.
폐기물이란 쓰레기, 연소제, 오니, 폐유, 폐산, 폐알칼리, 동물의 사체 등으로 사람의 생활이나 산업활동에 필요하지 않게 된 물질을 말하는데, 사람의 일상 생활에 수반하여 발생하는 것은 생활 폐기물, 사업 활동에 수반하여 발생하는 것은 사업장 폐기물이라 한다. 사업장 폐기물은 폐유, 폐산 등 주변 환경을 오염시킬 수 있거나 의료폐기물 등 인체에 위해(危害)를 줄 수 있는 해로운 물질인 지정폐기물 및 이를 제외한 사업장일반폐기물 등으로 분류할 수 있다.
생활 폐기물 및 사업장 일반 폐기물 처리방향은 학계 등 여러 분야에서 지대한 관심을 갖고 있다. 그러나 발생추이에 비추어 장기적인 관리대책 및 처리방안이 불분명하고 특히 농업적 이용 및 토양개량에는 매우 소극적인 입장을 보여온 것이 사실이다. 지금까지의 생활 폐기물 및 사업장 일반 폐기물 처리정책을 재검토하고 경제적이고 효율적인 폐기물 처리를 위한 중장기 경제정책 방향을 수립해야 할 것이다.
생활 폐기물 슬러지에는 식물생육에 필요한 질소, 인산, 카리는 물론 미생물 원소도 다량 함유하고 있어 토양의 이화학적 특성 개량 및 토양의 비옥도 증진에도 유용한 자원이 될 수 있다. 그러나 한편으로는 유해 중금속이 토양오염 기준을 초과하는 것이 많아 토양오염으로 인한 토양환경의 질적 하락과 식품 안정에도 문제의 소지가 많아 재활용에 어려운 실정이다.
지금까지 생활 폐기물 및 일반 폐기물로 분류된 산업 폐기물은 유기물 함량이 우수하고 함수율이 80~90%로 높기 때문에 처리하기 쉽지 않았다. 지금까지는 협기 처리 후 안정화 한 후 탈수하여 매립하는 방법으로 처리하였고 이 방법은 일반 폐기물 양의 증가로 인해 처리가 곤란해짐에 따라 수분을 제거 후 소각하는 방법을 강구하고 있다.
현재 생활 폐기물 및 일반 폐기물로 분류된 사업장 폐기물을 재활용하는 처리방법으로는 지렁이 사육을 활용한 도로절개지, 토양식생복원 사업지 등에 토양개량제, 매립지 복토용으로 사용되고 있으나 이러한 재활용 방법은 비정규적이고 소량이기 때문에 수급에 어려움이 많아 처리 효율에 어려움을 격고 있다.
따라서 최근에는 폐기물의 중장기적 재활용측면에서 연구가 많이 진행되고 있으며 이러한 연구 결과의 하나로 생활 폐기물 및 일반 폐기물로 분류된 사업장 폐기물에 풍부한 유기물을 이용한 퇴비화에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
이에 본 발명은 생활 폐기물과 사업장 일반 폐기물을 포함하는 폐기물 슬러지를 이용하여 토양과 식물생육에 적합한 유기질 비료를 제조하는 방법과 이러한 방법에 의해 제조된 유기질 비료를 제공하고자 한다.
1. 한국등록특허 제10-1533430호(2015.06.26) 2. 한국등록특허 제10-1179825호(2012.08.29)
본 발명은 생활 폐기물과 사업장 일반 폐기물을 포함하는 폐기물 슬러지 속에 포함된 유해 중금속을 토양 기준에 맞게 처리하고, 이를 유기질 비료 및 토양 개량제로 생산 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한 본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.
본 발명에 따른 폐기물 슬러지를 이용한 유기질 비료 및 토양 개량제의 제조방법은 폐기물 슬러지에 소다회(soda ash), 생석회(burned lime) 및 소석회(slaked lime)로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 첨가하여 혼합하고 숙성하는 단계(S1), 이온교환 수지 또는 광물질을 첨가하여 이온교환 공정을 거쳐 중금속 함량을 낮춰 1차 원료를 얻는 단계(S2), 상기 1차 원료에 술폰산 화합물을 희석한 용액을 분사하고 교반하여 중금속 함량을 더욱 낮춰 2차 원료를 얻는 단계(S3), 상기 2차 원료에 석탄회, 우분, 소석회, 경량기포콘크리트(Autoclaved Lightweight Concrete, ALC), 톱밥, 코코피트, 제올라이트, 펄라이트 및 질석으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 첨가하고 혼합하여 3차 원료를 얻는 단계(S4), 상기 3차 원료를 교반시설로 옮겨 공기와 미생물을 첨가하여 발효하고 숙성시켜 유기질 비료를 얻는 단계(S5)를 포함한다.
상기 단계(S1)는 폐기물 슬러지에 소다회(soda ash) 등을 첨가하여 혼합하고 숙성하는 단계로서, 폐기물 슬러지에 소다회(soda ash), 생석회(burned lime) 및 소석회(slaked lime)로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 첨가하고 1일 2 내지 3회 교반하여 혼합한 후 2 내지 4일간 숙성하는 단계이다.
폐기물 슬러지는 음식물류 폐기물 및 처리물, 폐지류, 폐합성수지, 폐합성고무류, 폐의류, 원단류, 연탄재, 연소잔재물, 폐석고, 폐석회, 폐석재류, 소각재, 동물성 잔재물, 식물성 잔재물, 영농폐기물, 유기성오니류, 무기성오니류, 폐토사류 및 폐사료로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다. 바람직하게는 유기성오니류, 식물성 잔재물, 연소잔재물 및 폐지류로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 생활 하수 슬러지 및 제지 슬러지를 혼합하여 사용하는 것이 좋고, 이 때 생활 하수 슬러지를 65 내지 85 wt% 로 포함하는 것이 좋다. 폐기물 슬러지는 수분함량 70 내지 90% 인 것을 사용한다.
상기 생활 폐기물 및 사업장 일반 폐기물 등은 생화학적 정황의 생성물이므로 생물이 생육하는 필수요소인 질소, 인산, 카리 이외에 식물의 발달에 도움을 주는 미량원소를 함유하고 있어 농작물 생산성 향상에 기여할 수 있으며 토양의 투수성 및 안정성은 물론 보수력을 향상시켜 토양의 완충효과를 볼 수 있다.
더욱 상세하게는 상기 폐기물 슬러지 100 중량부에 대하여 소다회(soda ash), 생석회(burned lime) 및 소석회(slaked lime)로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 5 내지 20 중량부를 첨가한다. 더욱 바람직하게는 폐기물 슬러지 100 중량부에 대하여 소다회(Soda Ash), 생석회(burned lime) 및 소석회(slaked lime)로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 5 내지 10 중량부를 첨가하는 것이 좋다.
폐기물 슬러지에 소다회 등을 첨가한 후 경운기 등을 이용하여 1일 2 내지 3회 혼합하고 상온에서 2 내지 3일 숙성시킨다.
상기 단계(S2)는 이온교환 수지 또는 광물질을 첨가하여 이온교환 공정을 거쳐 중금속 함량을 낮추는 단계로서, 더욱 구체적으로는 상기 폐기물 슬러지 100 중량부에 대하여 이온교환 수지 또는 광물질을 0.5 내지 10 중량부 첨가하여 중금속을 제거함으로써 1차 원료를 얻는다. 바람직하게는 상기 폐기물 슬러지 100 중량부에 대하여 이온교환 수지를 1 내지 5 중량부 첨가하는 것이 좋다.
이온교환 광물질은 제올라이트, 벤토나이트, 산성백토, 맥반석 및 점토로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다.
상기 단계(S3)는 상기 얻어진 1차 원료에 술폰산 화합물을 희석한 용액을 분사하고 교반하여 중금속 함량을 더욱 낮추는 단계로서, 상기 1차 원료를 교반하면서 술폰산 화합물을 10 내지 50배의 물로 희석한 술폰산 희석 용액을 분사하고 5 내지 7시간 교반하여 중금속을 더욱 제거함으로써 pH가 4.0 이하인 2차 원료를 얻는다. 이 때 술폰산 화합물은 상기 폐기물 슬러지 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부, 더욱 바람직하게는 4 내지 10 중량부가 희석되어 분사되며, 2차 원료의 수분함량은 70 내지 80wt% 이다.
술폰산기를 갖는 화합물을 물에 희석하여 섞어주면 pH가 4.0 이하, 더욱 바람직하게는 3.5 이하로 산성화됨으로 슬러지의 중금속 함량을 현저히 낮출 수 있어 유기질 비료를 생산하는데 지장이 없는 토양화를 만들 수 있다. 이는 유기질 비료의 중금속 함량이 토양환경 기준에 적합한 물질로 변하게 되므로 환경오염을 방지 할 수 있다.
상기 술폰산 화합물은 술포기(sulfo group)를 포함하는 화합물로서, 설파믹산(sulfamic acid)을 포함한다.
상기 단계(S4)는 2차 원료에 석탄회, 우분, 소석회, A.L.C(경량기포콘크리트) 분말, 톱밥, 코코피트, 제올라이트, 펄라이트 및 질석으로 구성되는 군에서 선택되는 2종 이상을 첨가하여 혼합하는 단계로서, 더욱 구체적으로는 석탄회, 우분, 소석회 및 A.L.C(경량기포콘크리트) 분말로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상 및 톱밥, 코코피트, 제올라이트, 펄라이트 및 질석으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 적어도 2종 이상을 첨가하고 혼합하여 수분함량이 40 내지 60wt% 인 3차 원료(최종 원료)를 얻는다.
상기 폐기물 슬러지 100 중량부에 대하여 상기 석탄회는 1 내지 5 중량부, 상기 우분은 5 내지 6 중량부, 상기 소석회는 3 내지 5 중량부, ALC 분말은 5 내지 10 중량부, 상기 톱밥은 1 내지 5 중량부, 상기 코코피트는 1 내지 3 중량부, 상기 제올라이트는 1 내지 5 중량부, 상기 펄라이트는 1 내지 5 중량부, 상기 질석은 1 내지 5 중량부를 혼합한다.
상기 단계(S5)는 상기 3차 원료를 교반시설로 옮겨 공기와 미생물을 첨가하여 발효하고 숙성시키는 단계로서, 상기 3차 원료에 호기성 미생물을 첨가하여 7 내지 10일 동안 호기성 발효 및 숙성시킴으로써 유기질 비료를 얻는 단계이다. 본 반응은 발열반응으로 약 70 내지 80℃까지 온도가 상승될 수 있다.
더욱 구체적으로 상기 미생물은 바실러스균, 호모균, 유산균의 복합균 또는 광합성균을 사용할 수 있고, 3차 원료 1kg 에 대하여 상기 미생물을 0.1 내지 3g을 첨가하여 발효 및 숙성시킨다.
본 발명에 따라 제조된 유기질 비료 및 토양 개량제를 이용하여 빠른 시간 내로 토양을 안정화시키고, 식물의 발아 및 생육면에서 특히 우수한 효과를 나타낸다.
본 발명에 의해 일상 생활에서 발생하는 생활 폐기물과 산업용 폐기물 중 일반 폐기물로 분류된 폐기물 슬러지의 처리방법을 제시함으로서 폐기물의 재활용에 기여할 수 있으며 또한 폐기물을 처리함으로 환경오염을 방지함은 물론 자원 재이용 이라는 측면에 효과가 있다.
또한 본 발명에 따라 제조된 유기질 비료 및 토양 개량제를 이용하여 식물을 재배하면 짧은 시간 내에 토양을 안정화시키고, 식물의 발아 및 생육면에서 특히 우수한 효과가 있다.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.
<실시예 및 비교예>
(1) 실시예 1
충청북도 괴산군 소재 괴산하수종말처리장에서 탈수케익 3,000kg을 수거하였고, 충청북도 청주시 오창읍 소재 제지 슬러지 처리장에서 1,000kg을 수거하여 시험을 실시하였다.
상기 하수 슬러지와 제지 슬러지를 65:15 중량비로 포함하는 폐기물 슬러지 100 중량부에 소다회(soda ash) 6.2 중량부를 경운기를 이용하여 1일 2~3회 혼합하고 3일간 숙성시킨다. 여기에 제올라이트 3.1 중량부를 첨가 혼합하여 중금속을 제거하여 1차 원료를 얻는다. 다음으로 술포민산 6.2 중량부를 30배의 물에 희석한 용액을 상기 1차 원료에 분사하여 2차 원료를 얻는다. 로타리 기계에 상기 2차 원료 및 코코피트 1.2 중량부, 석탄회 2.5 중량부, 톱밥 5.0 중량부, A.L.C 6.2 중량부를 넣고 혼합하여 최종 원료인 3차 원료를 얻었다.
상기 최종 원료를 로터리 교반시설로 옮기고 공기와 효모균 Saccharomyces cerevisiae 을 상기 최종 원료 1kg 당 1g을 첨가하여 8시간 발효시킨 후, 8일 동안 숙성하여 친환경 유기질 비료를 제조하였다.
(2) 실시예 2
상기 하수 슬러지와 제지 슬러지를 60:20 중량비로 포함하는 폐기물 슬러지 100 중량부에 소다회(soda ash) 6.2 중량부를 경운기를 이용하여 1일 2~3회 혼합하고 3일간 숙성시킨다. 여기에 제올라이트 3.1 중량부를 첨가 혼합하여 중금속을 제거하여 1차 원료를 얻는다. 다음으로 술포민산 6.2 중량부를 30배의 물에 희석한 용액을 상기 1차 원료에 분사하여 2차 원료를 얻는다. 로타리 기계에 상기 2차 원료 및 코코피트 1.2 중량부, 석탄회 2.5 중량부, 톱밥 5.0 중량부, A.L.C 6.2 중량부를 넣고 혼합하여 최종 원료인 3차 원료를 얻었다.
상기 최종 원료를 로터리 교반시설로 옮기고 공기와 유산균 Lactobacillus plantarum을 상기 최종 원료 1kg 당 0.2g을 첨가하여 8시간 발효시킨 후, 8일 동안 숙성하여 친환경 유기질 비료를 제조하였다.
(3) 실시예 3
상기 하수 슬러지와 제지 슬러지를 55:25 중량비로 포함하는 폐기물 슬러지 100 중량부에 소다회(soda ash) 6.2 중량부를 경운기를 이용하여 1일 2~3회 혼합하고 3일간 숙성시킨다. 여기에 제올라이트 3.1 중량부를 첨가 혼합하여 중금속을 제거하여 1차 원료를 얻는다. 다음으로 술포민산 6.2 중량부를 30배의 물에 희석한 용액을 상기 1차 원료에 분사하여 2차 원료를 얻는다. 로타리 기계에 상기 2차 원료 및 코코피트 1.2 중량부, 석탄회 2.5 중량부, 톱밥 5.0 중량부, A.L.C 6.2 중량부를 넣고 혼합하여 최종 원료인 3차 원료를 얻었다.
상기 최종 원료를 로터리 교반시설로 옮기고 공기와 효모균 Saccharomyces cerevisiae 을 상기 최종 원료 1kg 당 1g을 첨가하여 8시간 발효시킨 후, 8일 동안 숙성하여 친환경 유기질 비료를 제조하였다.
(4) 실시예 4
상기 하수 슬러지와 제지 슬러지를 60:20 중량비로 포함하는 폐기물 슬러지 100 중량부에 소다회(soda ash) 6.2 중량부를 경운기를 이용하여 1일 2~3회 혼합하고 3일간 숙성시킨다. 여기에 제올라이트 3.1 중량부를 첨가 혼합하여 중금속을 제거하여 1차 원료를 얻는다. 다음으로 술포민산 4.5 중량부를 30배의 물에 희석한 용액을 상기 1차 원료에 분사하여 2차 원료를 얻는다. 로타리 기계에 상기 2차 원료 및 코코피트 1.2 중량부, 석탄회 2.5 중량부, 톱밥 5.0 중량부, A.L.C 6.2 중량부를 넣고 혼합하여 최종 원료인 3차 원료를 얻었다.
상기 최종 원료를 로터리 교반시설로 옮기고 공기와 유산균 Lactobacillus plantarum을 상기 최종 원료 1kg 당 0.2g을 첨가하여 8시간 발효시킨 후, 8일 동안 숙성하여 친환경 유기질 비료를 제조하였다.
(5) 실시예 5
상기 하수 슬러지와 제지 슬러지를 60:20 중량비로 포함하는 폐기물 슬러지 100 중량부에 소다회(soda ash) 6.2 중량부를 경운기를 이용하여 1일 2~3회 혼합하고 3일간 숙성시킨다. 여기에 제올라이트 3.1 중량부를 첨가 혼합하여 중금속을 제거하여 1차 원료를 얻는다. 다음으로 술포민산 9.0 중량부를 30배의 물에 희석한 용액을 상기 1차 원료에 분사하여 2차 원료를 얻는다. 로타리 기계에 상기 2차 원료 및 코코피트 1.2 중량부, 석탄회 2.5 중량부, 톱밥 5.0 중량부, A.L.C 6.2 중량부를 넣고 혼합하여 최종 원료인 3차 원료를 얻었다.
상기 최종 원료를 로터리 교반시설로 옮기고 공기와 효모균 Saccharomyces cerevisiae 을 상기 최종 원료 1kg 당 1g을 첨가하여 8시간 발효시킨 후, 8일 동안 숙성하여 친환경 유기질 비료를 제조하였다.
(6) 실시예 6
상기 하수 슬러지와 제지 슬러지를 65:15 중량비로 포함하는 폐기물 슬러지 100 중량부에 소다회(soda ash) 6.2 중량부를 경운기를 이용하여 1일 2~3회 혼합하고 3일간 숙성시킨다. 여기에 제올라이트 3.1 중량부를 첨가 혼합하여 중금속을 제거하여 1차 원료를 얻는다. 다음으로 술포민산 6.2 중량부를 30배의 물에 희석한 용액을 상기 1차 원료에 분사하여 2차 원료를 얻는다. 로타리 기계에 상기 2차 원료 및 코코피트 1.2 중량부, 석탄회 2.5 중량부, 톱밥 5.0 중량부, A.L.C 6.2 중량부, 펄라이트 3.0 중량부, 우분 5.5 중량부를 넣고 혼합하여 최종 원료인 3차 원료를 얻었다.
상기 최종 원료를 로터리 교반시설로 옮기고 공기와 유산균 Lactobacillus plantarum을 상기 최종 원료 1kg 당 0.2g을 첨가하여 8시간 발효시킨 후, 8일 동안 숙성하여 친환경 유기질 비료를 제조하였다.
(7) 비교예 1
상기 하수 슬러지와 제지 슬러지를 60:20 중량비로 포함하는 폐기물 슬러지 100 중량부에 소다회(soda ash) 6.2 중량부를 경운기를 이용하여 1일 2~3회 혼합하고 3일간 숙성시킨다. 여기에 제올라이트 3.1 중량부를 첨가 혼합하여 중금속을 제거하여 1차 원료를 얻는다. 다음으로 180 중량부의 물을 상기 1차 원료에 분사하여 2차 원료를 얻는다. 로타리 기계에 상기 2차 원료 및 코코피트 1.2 중량부, 석탄회 2.5 중량부, 톱밥 5.0 중량부, 펄라이트 7.2 중량부, 우분 7.5 중량부를 넣고 혼합하여 최종 원료인 3차 원료를 얻었다.
상기 최종 원료를 로터리 교반시설로 옮기고 공기와 효모균 Saccharomyces cerevisiae 을 상기 최종 원료 1kg 당 1g을 첨가하여 8시간 발효시킨 후, 8일 동안 숙성하여 친환경 유기질 비료를 제조하였다.
(8) 비교예 2
상기 하수 슬러지와 제지 슬러지를 60:20 중량비로 포함하는 폐기물 슬러지 100 중량부에 소다회(soda ash) 6.2 중량부를 경운기를 이용하여 1일 2~3회 혼합하고 3일간 숙성시킨다. 여기에 제올라이트 3.1 중량부를 첨가 혼합하여 중금속을 제거하여 1차 원료를 얻는다. 다음으로 술포민산 12 중량부를 30배의 물에 희석한 용액을 상기 1차 원료에 분사하여 2차 원료를 얻는다. 로타리 기계에 상기 2차 원료 및 코코피트 1.2 중량부, 석탄회 2.5 중량부, 톱밥 5.0 중량부, A.L.C 6.2 중량부를 넣고 혼합하여 최종 원료인 3차 원료를 얻었다.
상기 최종 원료를 로터리 교반시설로 옮기고 공기와 유산균 Lactobacillus plantarum을 상기 최종 원료 1kg 당 0.2g을 첨가하여 8시간 발효시킨 후, 8일 동안 숙성하여 친환경 유기질 비료를 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 1 비교예 2
폐기물 슬러지
(하수:제지) 		100
(65:15)		 100
(60:20)		 100
(55:25)		 100
(60:20)		 100
(60:20)		 100
(65:15)		 100
(60:20)		 100
(60:20)
soda ash 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2
제올라이트 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1
술포민산 6.2 6.2 6.2 4.5 9.0 6.2 - 12
코코피트 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
석탄회 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
톱밥 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
ALC 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 - 6.2
펄라이트 - - - - - 3.0 7.2 -
우분 - - - - - 5.5 7.5 -
2차 원료 pH 3.7 3.9 4.0 4.9 4.1 4.12 9.36 3.2
3차 원료 pH 6.7 6.5 6.5 7.13 5.86 6.9 7.86 5.01
<실험예>
(1) 비료 성분 측정
2차 원료의 중금속 함량이 비료에 적합한지를 측정하여 표 2에 나타내었고, 3차 원료의 성분 분석표를 표 3에 나타내었다.
성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 1 비교예 2
비소 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출
카드뮴 0.4 0.39 0.35 0.47 0.36 0.39 0.59 0.39
수은 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출
납 6.102 5.637 6.27 11.26 5.66 6.12 15.34 5.13
크롬 0.67 0.90 1.13 0.61 0.63 0.85 1.17 0.59
구리 37.69 49.75 46.81 60.37 43.70 50.35 134.46 45.31
니켈 4.00 4.11 3.93 5.11 4.03 4.06 15.46 3.93
아연 122.23 120.01 113.58 156.26 114.11 115.90 316.46 108.35
성분
 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 1 비교예 2
수분 56 60 60 60 60 60 60 60
질소전량 0.57 0.62 0.40 1.13 0.51 0.51 1.10 0.81
인산전량 0.51 0.49 0.40 0.78 0.48 0.38 0.70 0.41
카리전량 0.11 0.16 0.13 0.085 0.13 0.17 0.065 0.10
토양산도 6.7 6.5 6.4 7.86 5.76 6.9 8.40 4.9
전기전도도 0.72 0.60 0.67 1.09 0.65 0.77 0.81 -
염분 0.131 0.124 0.158 0.121 0.125 0.159 0.26 0.31
유기물 26.83 26.16 25.13 32.12 30.23 35.54 63.03 28.05
(2) 비료 효능 측정
실시예 및 비교예에서 제조한 유기질 비료를 이용한 식물의 생육조건을 측정하기 위하여 괴산군 장암면에 소재한 밭흙 6,000kg을 이용하여 식양토를 제조하였고, 시중에서 판매하는 부산물 비료 및 유기질 비료를 이용한 식양토를 대조군으로 하여 고추의 발아 및 성장과정을 비교하였다.
밭흙 80 중량부에 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 유기질 비료 20 중량부를 잘 혼합하여 500kg을 제조하고, 밭흙 80 중량부에 시판 부산물 비료 20 중량부 또는 시판 유기질 비료 20 중량부를 잘 혼합하여 각각 500kg을 제조하여 가로 1m × 세로 1m × 높이 0.1m 크기의 모판을 만들었다. 각 모판마다 1일 1회 물을 관수하여 성장속도를 측정하였으며 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
(cm) 최초 발아일
(일)		 15일 성장도 30일 성장도 60일 성장도 90일 성장도
실시예 1 6 2.1 5.5 12.3 33
실시예 2 6 2.0 5.4 11.9 29
실시예 3 6 1.9 5.3 11.8 30
실시예 4 7 1.6 4.0 10.3 19
실시예 5 8 1.2 4.1 10.5 18
실시예 6 7 1.1 3.4 11.1 13
비교예 1 10 0.8 1.0 2.1 5.0
비교예 2 8 0.9 1.4 3.0 6.1
부산물 비료 7 1.9 5.3 11.7 28
유기질 비료 6 2.0 5.4 12.0 30
상기 표 4에 나타나는 것과 같이 실시예 1의 유기질 비료를 사용한 경우 발아 및 성장도가 가장 우수하였으며, 비교예 1의 유기질 비료를 사용한 토양(알칼리 토양)에서는 발아의 개체수도 적고 성장도가 현저히 떨어졌으며, 비교예 2의 유기질 비료를 사용한 토양(약산성 토양)에서도 알카리 토양과 비슷한 발아율과 성장도를 나타낸 것을 알 수 있다.
상기 결과를 통해 폐기물 슬러지를 이용하더라도 본 발명에 따른 제조방법을 이용하여 유기질 비료를 제조하는 경우 기존의 부산물 비료 및 유기질 비료와 동등 이상의 성능을 갖는 것을 알 수 있다.
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 폐기물 슬러지에 소다회(soda ash), 생석회(burned lime) 및 소석회(slaked lime)로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 첨가하여 혼합하고 숙성하는 단계(S1);
    이온교환 수지 또는 광물질을 첨가하여 이온교환 공정을 거쳐 1차 원료를 얻는 단계(S2);
    상기 1차 원료를 교반하면서 상기 폐기물 슬러지 100 중량부에 대하여 설파믹산(sulfamic acid)을 포함하는 술폰산 화합물 1 내지 10 중량부를 10 내지 50배의 물로 희석한 술폰산 희석 용액을 분사하고 5 내지 7시간 교반하여 2차 원료를 얻는 단계(S3);
    상기 2차 원료에 석탄회, 우분, 소석회, 경량기포콘크리트 분말, 톱밥, 코코피트, 제올라이트, 펄라이트 및 질석으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 첨가하고 혼합하여 3차 원료를 얻는 단계(S4); 및
    상기 3차 원료에 미생물을 첨가하여 발효하고 숙성시키는 단계(S5);를 포함하는 유기질 비료 및 토양 개량제의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계(S1)는 상기 폐기물 슬러지 100 중량부에 대하여 소다회(soda ash), 생석회(burned lime) 및 소석회(slaked lime)로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 5 내지 20 중량부를 첨가하고 교반하여 혼합한 후 2 내지 4일간 숙성하는 것을 특징으로 하는 유기질 비료 및 토양 개량제의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계(S2)는 상기 폐기물 슬러지 100 중량부에 대하여 이온교환 수지 또는 광물질을 0.5 내지 10 중량부 첨가하는 단계이고,
    상기 이온교환 광물질은 제올라이트, 벤토나이트, 산성백토, 맥반석 및 점토로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기질 비료 및 토양 개량제의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계(S4)는 석탄회, 우분, 소석회 및 A.L.C(경량기포콘크리트) 분말로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 첨가하고 혼합하는 단계 및 톱밥, 코코피트, 제올라이트, 펄라이트 및 질석으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 첨가하고 혼합하는 단계를 포함하고,
    상기 폐기물 슬러지 100 중량부에 대하여 상기 석탄회는 1 내지 5 중량부, 상기 우분은 5 내지 6 중량부, 상기 소석회는 3 내지 5 중량부, ALC 분말은 5 내지 10 중량부, 상기 톱밥은 1 내지 5 중량부, 상기 코코피트는 1 내지 3 중량부, 상기 제올라이트는 1 내지 5 중량부, 상기 펄라이트는 1 내지 5 중량부, 상기 질석은 1 내지 5 중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 유기질 비료 및 토양 개량제의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단계(S5)는 상기 3차 원료에 호기성을 첨가하여 7 내지 10일 동안 호기성 발효 및 숙성시키는 단계인 것을 특징으로 하는 유기질 비료 및 토양 개량제의 제조방법.
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