KR102072456B1

KR102072456B1 - 축분을 이용한 퇴비 제조장치 및 퇴비 제조 방법 및 제조된 퇴비제품

Info

Publication number: KR102072456B1
Application number: KR1020190040262A
Authority: KR
Inventors: 정문성
Original assignee: 정문성
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2020-02-04

Abstract

본 발명은 고체형, 슬러리형, 액상 형태의 퇴비를 동시에 제조 가능하며 살균과 발효 과정을 거친 퇴비에 최종 단계에서 수분율과 탄소율 조정을 위해 별도의 수분조절재를 사용하지 않고 건조 퇴비를 이용함으로써 별도의 후숙 발효과정이 필요하지 않는 축분을 이용한 퇴비 제조장치 및 퇴비 제조 방법 및 제조된 퇴비제품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축분을 이용한 퇴비 제조장치는 소, 돼지, 닭 등의 축분인 가축분뇨를 이용하여 퇴비를 제조하는 장치에 관한 것으로, 축분의 1차 숙성을 위한 숙성부, 숙성된 축분의 발효를 위한 발효부, 발효된 원료를 숙성하는 후숙부, 후숙으로 인한 퇴비를 습윤 상태로 포장하는 습윤포장부, 후숙으로 인한 퇴비를 건조시켜 포장하는 건조퇴비부, 축분에서 발생되는 침출수를 가열 정제하여 액상 퇴비를 제조하는 액상퇴비부로 구성하여; 살균과 발효 과정을 거친 퇴비에 최종 단계에서 수분율과 탄소율 조정을 위해 건조 퇴비를 분쇄하여 투입하여 별도 수분조절재를 구비하거나 구입하지않아 추가 비용이 발생되지 않는 효과가 있다.

Description

축분을 이용한 퇴비 제조장치 및 퇴비 제조 방법 및 제조된 퇴비제품{COMPOSITION MANUFACTURING APPARATUS AND COMPOSITION MANUFACTURING METHOD USING STRAIN PARTICLES}

본 발명은 퇴비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 살균과 발효 과정을 거친 퇴비에 수분율과 탄소율을 간단히 조정할 수 있으며 고체 퇴비 제조업체, 액상 비료 제조업체, 건조 퇴비 제조업체 및 퇴비 후가공 공장, 퇴비 포장 공장 등에 적용하여 사용할 수 있는 축분을 이용한 퇴비 제조장치 및 퇴비 제조 방법 및 제조된 퇴비제품에 관한 것이다.

비료는 화학물질을 농작물에 공급하여 농작물의 생장을 촉진하는 역할을 하지만 화학비료는 토양을 산성화 하거나, 또는 지하수 오염의 주요 원인이기도 하다.

반면 유기성 퇴비는 토양친화형이어서 토양에 미생물을 공급하여 건강한 토양을 유지 할 뿐만 아니라 농작물의 생장에 필요한 영양분을 공급하는 역할을 하기 때문에 유기농업 또는 자연농업에 퇴비는 필수이다.

퇴비는 다량의 유기물과 소량의 미량원소를 함유하고 있어 작물에 유용할 뿐만 아니라 토양의 물리성, 화학성 및 미생물성을 개량하는 유익한 천연 비료이다.

그래서, 일반적으로 축산농가의 가축분뇨는 생물학적 산소요구량(BOD)이 대개 수만ppm을 나타내므로 환경기준에 적합한 상태로 처리가 어려울 뿐만 아니라 처리에 많은 비용이 소모되며, 특히 환경에 지대한 오염을 유발하는 질소, 인의 농도가 높아 이를 하천 등의 생활환경에 배출 시에는 사회적인 문제가 되고 있다.

현재 이러한 가축분뇨는 퇴비화, 액비(액체비료)화를 통한 자원화시설을 이용하여 처리되고 있으나, 이러한 퇴비 또는 액비를 만들어도 수요자를 찾지 못하여 일부는 불법 매립 또는 바다에 투기되는 것으로 알려지고 있다.

그러나 가축분뇨의 해양투기 쿼터량이 2011년까지 400만톤으로 줄어듦에 따라 자연순환농업을 통해 가축분뇨를 처리하지 않으면 안 되는 상황이다.

이러한, 자연순환농업은 양축과정에서 발생하는 가축분뇨를 퇴비나 액비로 자원화해 경종농가에 환원하고, 경종 농가는 가축분뇨 퇴비나 액비를 활용해 농산물을 생산해 다시 축산업에 필요한 사료자원 등을 제공하는 것으로, 가장 친환경적이고 자원이용을 극대화하는 농축산 생산 활동이다.

이에 따라, 최근 경종농가와 축산농가가 연계된 자연순환형농업에 대한 관심이 증대되고 있으나, 퇴비 및 액비는 악취나 낮은 품질, 이용편의성에서 화학비료보다 불리해 경종농가의 이용이 부진한 실정이다. 따라서 축산 농가의 환경오염 발생 문제를 해결하면서 수익사업이 가능한 축분뇨 자원화 장치가 절대적으로 필요하게 되었으며, 여기에 축분뇨의 퇴비화, 즉 유기질 비료로의 전환 생산 및 판매로 인한 수익으로 인해 축산농가에 경제적으로 커다란 이익창출을 가져오고, 가축분뇨 처리 문제까지 원활히 해결할 수 있음으로써 환경과 토양오염 문제의 해소까지 여러 가지 효과로 인해 가축분뇨 퇴비화시설의 수요가 점점 늘어가고 있는 추세이다.

이와 같이 가축분뇨를 퇴비화 하는 퇴비화시설은 분뇨를 열린 공간에서 공기와 접촉시켜 발효시키는 통풍식 발효조가 있고, 통풍식 발효조에서 1차 발효된 퇴비를 교반식 발효조에서 강제로 교반시켜 내부까지 잘 발효시킬 수 있게 한다. 마지막으로 후숙식 발효조에서 최종 발효시키게 된다. 이와 같은 발효과정에서 많은 악취가 발생하게 되는데, 이러한 악취는 주로 분뇨의 혐기적 분해반응에 의해 생성되고, 가축분뇨에는 자연적으로 존재하는 미생물의 에너지원으로 사용되는 유기물질과 영양성분이 포함되어 있다.

이러한 가축분뇨가 미생물에 의해 분해될 때 다양한 가스와 휘발성 물질을 발생시킨다. 가축분뇨의 분해작용이 혐기적으로 일어날 때 이런 가스와 성분들은 악취가 나고, 호기적으로 분해되면 주로 이산화탄소, 물 및 소량의 암모니아가 발생되며, 탄수화물은 대사작용에 의해 알콜, 알데히드, 키톤 및 유기산으로 분해된다. 또한 가축분뇨 내의 유기물질은 주로 단백질, 탄수화물과 지방으로 구성되어 있으며, 단백질이 혐기적으로 분해되면 암모니아와 휘발성 유기산이 형성된다. 그리고 황(S) 성분을 포함하는 아미노산은 인체에 유해한 황화물과 메르캅탄으로 분해된다.

축사나 가축분뇨 퇴비화 시설에서 발생되는 대부분의 냄새를 가진 가스와 먼지는 작업자에게 유해하므로 악취를 포집하여 배출하는 장치를 가축분뇨 퇴비화 시설에 설치된다.

이러한 퇴비화시설은 인근에 악취를 발생시키기 때문에 일반적으로 창문을 밀폐한 뒤에 내부에 설치된 덕트의 포집후드에 의하여 악취를 빨아들여 스크러버로 보내 처리한다. 퇴비화 시설에서 포집후드는 천정 인접한 곳에 위치하여 퇴비화 시설 내부에서 발생하여 상승하는 악취를 포집하고 있다. 하지만, 내부 공간이 크고 설치 장소가 높기 때문에 작업자가 지나다니는 높이에서는 악취 제거 효과가 크지 않아 작업자의 불편함은 여전하였다.

퇴비화시설에서 가장 악취가 심한 곳은 통풍식 발효조나 공기의 이동이 가능하도록 개방형으로 형성되는 것이 일반적이었다. 하지만, 심한 악취로 인하여 외부 민원이 발생하여 실외를 향한 창문을 열기 어려워 작업자의 환경은 매우 열악하였다. 그리고 내부의 공기는 퇴비화 처리 과정에서 발생하는 고온이므로 내부의 공기는 위를 향하여 올라가지만 지붕의 내벽면을 통해 결로현상을 일으키거나 많은 양의 악취가스가 지붕을 타고 다시 아래로 내려와 지붕에 형성된 덕트를 통해 쉽게 외부로 배출되지 않는다.

이와 관련한 종래기술로는 미생물을 이용한 축산 분뇨 감량화 처리 방법이 예시되어 있고, 미생물을 이용하여 가축분뇨 등의 신속한 무취화 및 퇴비화 방법 및 그 조성물이 예시되어 있고, 광합성 미생물을 사용하여 축산 분뇨의 악취를 제거하고 축산 분뇨를 고상과 액상으로 분류한 뒤 고상은 퇴비화하고 액상은 밀폐단열된 감량조에서 가온감압시켜 감량화하는 무방류 무악취 축산폐수 처리시스템 및 그 처리방법이 예시되어 있다. 그러나 이들 처리방법은 퇴비화 시설의 내부에서 발생하는 암모니아를 포함하는 악취가스가 내부 시설의 부식을 가속화시켜 기계장치의 노후화를 빨리 진행시키는 등 많은 문제점을 항상 가지고 있다.

또한, 축분을 퇴비로 만들기 위한 방법으로 축분과 톱밥을 혼합한 후 수분을 조절하면서 뒤집기를 반복하면서 발효시켜 퇴비로 만드는 방법이 주류를 이루고 있었다.

톱밥을 혼합하는 것은, 돼지 축분 속에 질소가 다량 함유하고 있어 질소와 탄소와의 영양 균형을 이루지 않아 발효시 암모니아가 유실되어 비료성분이 유실되고 아울러 악취를 유발하므로 이를 방지하기 위한 것과, 돼지 축분은 전처리 과정에서 뇨(수분)를 분리하였다 하더라도 수분 함량이 90%이상으로 발효시 온도가 상승되지 않고 부패가 될 우려가 있어 수분을 조절하기 위함이다.

그러나 톱밥은 리그닌 성분으로 발효기간이 길며, 뒤집기에 암모니아 가스 등으로 악취를 유발하여 민원의대상이 되고, 톱밥가격이 고가이며,구득에 어려움이 있어 축분 처리에 많은 비용을 초래하는 단점이 있었다.

이로 인하여, 축분을 이용하여 다양한 형태의 퇴비를 제조할 수 있으며 별도의 수분조절재를 이용하지 않고 자체 퇴비를 이용하여 수분율과 탄소율을 조절할 수 있는 개선된 축분을 이용한 퇴비 제조장치 및 퇴비 제조 방법 및 제조된 퇴비제품이 절실히 요구되는 실정이다.

특1998-032444 (축분 건조기를 이용한 퇴비 제조방법) 공개특허 특2001-0100145 (축분을 이용한 고체 및 액체 유기질 비료의 제조 방법) 등록특허 10-0763262 (축분 퇴비화 방법과 그 장치) 등록특허 10-1103100 (가축분뇨의 퇴비화설비 및 이를 사용한 가축분뇨의 퇴비화방법) 5)등록특허 10-1567525 (가축분뇨 퇴비화시설의 숙성조) 6)등록특허 10-1609180 (가축분뇨 퇴비화시설) 등록특허 10-1807632 (배출가스 순환형 고효율 축분 퇴비화장치 및 이를 이용한 고효율 축분 퇴비화방법)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고체형, 슬러리형, 액상 형태, 건조 퇴비를 동시에 제조 가능한 축분을 이용한 퇴비 제조장치 및 퇴비 제조 방법 및 제조된 퇴비제품를 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 살균과 발효 과정을 거친 퇴비에 최종 단계에서 수분율과 탄소율 조정을 위해 건조 퇴비를 분쇄하여 투입하도록 하는 데 있다.

더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 마지막 발효 단계나 포장 전 단계에서 퇴비의 수분율과 탄소율을 체크하여 별도의 수분조절재를 사용하지 않고 건조 퇴비를 이용함으로써 별도의 후숙 발효과정이 필요하지 않는 하는 데 있다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은 건조 퇴비 제조시 판 형태로 제작하여 용도에 맞게 사용 및 부피를 축소할 수 있도록 하는 데 있다.

여기서, 본 발명의 또 다른 목적은 살균과 발효과정에서 발생하는 퇴비 침출수를 수거하여 추가 살균 및 발효, 악취를 제거하여 액상 비료를 제조하도록 하는 데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 축분을 이용한 퇴비 제조장치 및 퇴비 제조 방법 및 제조된 퇴비제품은 소, 돼지, 닭 등의 축분인 가축분뇨를 이용하여 퇴비를 제조하기 위하여 원료가 되는 축분인 가축분뇨에 스테비아 발효액 분무 후 저장되어 숙성하는 숙성부, 상기 숙성부에서 수성된 원료를 교반하면서 숙성하는 후숙부, 상기 후숙부에서 숙성이 완료된 습윤 퇴비를 단위 포장 방식으로 포장하는 습윤포장부, 상기 후숙부에서 숙성이 완료된 습윤 퇴비를 건조시킨 후 후숙부에 저장된 후숙 퇴비의 수분율과 탄소율을 조정하기 위해 재공급하거나 건조된 퇴비를 단위 포장 방식으로 포장하는 건조퇴비부, 상기 숙성부, 후숙부에서 발생되는 퇴비 침출수를 수집하여 액화 퇴비로 제조하는 액상퇴비부로 이루어지는 퇴비 제조장치에 있어서, 상기 건조퇴비부는 후숙부에서 공급되는 습윤 퇴비에서 수분을 탈수하기 위한 탈수조, 상기 탈수조를 거쳐 수분이 제거된 퇴비를 액상퇴비부에서 공급되는 가열 침출수가 순환되면서 제공하는 열에 의해 탈수 퇴비를 열 건조하며 탄소율(C/N)을 30으로 조정을 위하여 별도의 발효가 완료된 후 건조된 상추, 쑥갓, 일당귀, 입들깨. 고추, 토마토, 가지, 고구마, 강낭콩, 옥수수, 건초, 석회질소, 왕겨, 볏집, 낙엽, 톱밥, 깻묵 중 단일 또는 혼합하는 건조기, 상기 건조기를 거친 건조 퇴비를 단위 포장 방식으로 포장하는 건조포장기로 형성하며, 상기 액상퇴비부는 숙성부, 후숙부에서 공급되는 퇴비 침출수가 담겨져 끓여 액상 퇴비를 제조하는 가열조, 상기 가열조에서 가열되어 끓여진 액상 퇴비 중 일부는 건조퇴비부의 건조기로 공급된 후 순환되어진 냉각 액상 퇴비와 나머지 액상 퇴비를 냉각하는 냉각기, 상기 냉각기를 거쳐 냉각된 액상 퇴비를 통에 담아 단위 포장하는 액상포장기로 형성하며, 상기 후숙부의 퇴비 수분율과 탄소율을 조정하기 위해서는 건조 퇴비를 다시 재 공급하기 위하여 호퍼본체의 상부를 통해 건조퇴비부에서 제조된 건조 퇴비가 수분율과 탄소율을 조정 하기 위해 투입되면 후숙부의 습윤 퇴비와 혼합을 원할히 하기 위하여 분말 형태로 분쇄되도록 분쇄모터의 구동력으로 회전하는 한 쌍의 분쇄롤러에 의해 분말 상태로 분쇄되어 후숙부의 습윤 퇴비에 투입하는 분쇄기가 형성된 분쇄호퍼를 구성하는 것을 특징으로 하는 축분을 이용한 퇴비 제조장치.를 구성한다.

삭제

한편, 축분인 가축분뇨를 이용하여 퇴비를 제조하는 방법에 있어서, 운반되어진 소, 돼지, 닭의 축분을 숙성조에 적재하여 축분에 포함된 수분 분리 및 톱밥과 스테비아 발효액을 분무 및 미생물을 혼합 한 후 산소를 공급시켜 자연 발효를 통해 유해균을 자연 사멸시키며 습윤 퇴비로 전환되는 숙성단계,상기 발효단계를 거친 후, 발효된 축분을 후숙부로 이동시켜 교반장치를 이용하여 주기적으로 교반하면서 수일 동안 후숙과정을 거치는 후숙단계, 상기 후숙단계를 거친 후, 후숙이 완료된 습윤 퇴비를 습윤포장부를 이용하여 단위 포장 방식으로 포장하는 습윤포장단계, 상기 후숙단계를 거친 후, 후숙이 완료된 습윤 퇴비를 건조퇴비부로 이동시켜 수분을 탈수한 탈수 퇴비를 열 건조시켜 단위 포장 방식으로 포장하는 건조퇴비포장단계, 상기 숙성단계, 발효단계, 후숙단계에서 발생되는 축분 수분 및 퇴비 수분을 가열조에 모아서 90~97℃의 범위로 끓여 2차적인 살균을 시행 후 냉각 과정을 거쳐 통에 단위 포장하는 액상퇴비포장단계, 상기 후숙단계에서 퇴비의 수분율과 탄소율을 조절이 요구될 경우 건조 퇴비를 재 투입함으로써 별도의 숙성이나 후숙 과정이 필요없어 교반 후 수분율과 탄소율을 조절이 완료되면 제품화로 포장하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 축분을 이용한 퇴비 제조 방법을 구성한다.

삭제

본 발명의 실시 예에 따르면, 고체형, 슬러리형, 액상 형태, 건조 퇴비를 동시에 제조 가능하여 효율성이 증대되는 효과가 있다.

그리고, 살균과 발효 과정을 거친 퇴비에 최종 단계에서 수분율과 탄소율 조정을 위해 건조 퇴비를 분쇄하여 투입하여 별도 수분조절재를 구비하거나 구입하지않아 추가 비용이 발생되지 않는 효과가 있다.

더불어, 마지막 발효 단계나 포장 전 단계에서 퇴비의 수분율과 탄소율을 체크하여 별도의 수분조절재를 사용하지 않고 건조 퇴비를 이용함으로써 별도의 후숙 발효과정이 필요하지 않는 제조 공정 및 단순화와 제조시간이 단축되는 효과가 있다.

아울러, 건조 퇴비 제조시 판 형태로 제작하여 용도에 맞게 사용 및 부피를 축소할 수 있어 보관이 편리하며 사용자가 용량에 맞게 뜯어서 사용 가능한 편리한 효과가 있다.

여기서, 살균과 발효과정에서 발생하는 퇴비 침출수를 수거하여 추가 살균 및 발효, 악취를 제거하여 액상 비료를 제조함으로써 수질 오염의 방지 및 부수물을 수익화하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 축분을 이용한 퇴비 제조장치의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 건조퇴비포장부의 탈수기 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 건조퇴비포장부의 탈수기 작동도,
도 4는 본 발명에 따른 건조퇴비포장부의 건조기 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 액상퇴비포장부의 가열조 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 분쇄부의 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 축분을 이용한 퇴비 제조 방법의 전체 구성도,
도 8 내지 도 10은 스테비아 발효액을 이용한 퇴비, 스테비아 발효액을 이용한 건조 퇴비, 스테비아 발효액을 이용한 액상 퇴비의 제품 구상도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 이하 본 발명의 구성을 첨부되는 도면을 참조로 설명하면, 축분을 이용한 퇴비 제조장치는 소, 돼지, 닭 등의 축분인 가축분뇨를 이용하여 퇴비를 제조하는 장치에 관한 것으로, 축분의 1차 숙성을 위한 숙성부(10), 발효된 원료를 숙성하는 후숙부(20), 후숙으로 인한 퇴비를 습윤 상태로 포장하는 습윤포장부(30), 후숙으로 인한 퇴비를 건조시켜 포장하는 건조퇴비부(40), 축분에서 발생되는 침출수를 가열 정제하여 액상 퇴비를 제조하는 액상퇴비부(50)로 퇴비제조장치(100)를 구성한다.

상기 퇴비제조장치(100)의 원료가 되는 축분인 가축분뇨에 스테비아 발효액 분무 후 저장되어 숙성하는 숙성부(10)를 형성한다.

상기 숙성부(10)는 축분을 농장에서 운반하여 톱밥과 스테비아 발효액을 일정량 투입한 다음 혼합한 상태에서 미생물을 활성화 시키기 위해 별도의 송풍기(12)를 이용해 축분의 내부에 공기를 주입한 상태로 수 십일 정도 숙성하도록 형성한다.

상기 숙성부(10)에 의해 숙성되는 축분은 숙성 과정에서 내부에서는 발열반응이 일어나 계절과 기온에 따라 차이가 있지만 약 60~70℃의 열이 발생하는 것에 의해 자체적으로 유해균은 대부분 사멸된다.

상기 숙성부(10)는 숙성조(11)에 축분이 저장되며 하부에는 신선한 공기를 발효에 이용되도록 강제로 분사하는 송풍기(12)를 하부에 설치한다.

상기 숙성조(11)의 하부에는 축변의 수분과 숙성시 발생되는 침출수의 배출 이동을 위한 숙성배출관(13)을 설치한다.

그리고, 상기 퇴비제조장치(100)는 숙성부(10)에서 숙성된 원료를 교반하면서 숙성하는 후숙부(20)를 형성한다.

상기 후숙부(20)는 숙성부(10)에 의해 1차 숙성이 완료된 퇴비를 2차 숙성 하기 위한 것으로 숙성부(10)의 퇴비가 컨베이어에 의해 이동하여 후숙조(21)에 저장되며, 교반기(22)에 의해 약 7~10일 정도 교반하면서 2차적으로 후숙 과정을 진행하기 위한 것이다.

상기 교반기(22)는 후숙조(21)의 내부에 설치하는 레일(23)을 따라 이동하며 교반스크류(24)의 회전으로 퇴비를 교반하면서 신선한 공기와 접촉시켜 후숙을 돕는다.

상기 후숙조(21)의 하부에는 숙성시 발생되는 침출수의 배출 이동을 위한 후숙배출관(25)을 설치한다.

상기 후숙부(20)에서는 후숙이 일어나는 과정에서 수분율과 탄소율(C/N)을 체크하며 정확히 조절한다.

상기 후숙부(20)에서 숙성이 완료된 습윤 퇴비를 단위 포장 방식으로 포장하는 습윤포장부(30)를 형성한다.

상기 습윤포장부(30)에서는 후숙부(20)에서 2차 숙성이 완료된 퇴비가 컨베이어에 의해 이동할 때 수분율을 체크하는 감지센서(31)에서 감지되는 정보를 관리장치(31a)를 통해 실시간 모니터링이 가능하며 수분율이 설정값을 넘어설 경우 경보음이 울려 작업자에게 알리도록 구성할 있다.

상기 습윤포장부(30)는 포장기(32)의 내부로 퇴비가 이동하면 정량적으로 자동으로 포대 방식으로 포장하여 제품으로 완성되어 단위 팩 형태의 포장되어 이동된다.

아울러, 상기 퇴비제조장치(100)의 후숙부(20)에서 숙성이 완료된 습윤 퇴비를 건조시킨 후 후숙부(20)에 저장된 후숙 퇴비의 수분율과 탄소율을 조정하기 위해 재공급하거나 건조된 퇴비를 단위 포장 방식으로 포장하는 건조퇴비부(40)를 구성한다.

상기 건조퇴비부(40)는 후숙부(20)에서 공급되는 습윤 퇴비에서 수분을 탈수하기 위한 탈수조(41)를 형성한다.

상기 탈수조(41)는 후숙부(20)로부터 컨베이어 방식으로 이동하는 퇴비가 탈수컨베이어(44)의 상부에 올려져 이동하며, 탈수컨베이어(44)의 상부에는 제1롤러(45)와 제2롤러(46)에 의해 각각 가압되면서 수분을 탈수하도록 구성한다.

상기 제1롤러(45)와 제2롤러(46)의 가압력은 제2롤러(46)가 탈수컨베이어(44)에 더 근접하게 설치되어 가압력이 더 크다.

상기 제2롤러(46)의 후방으로는 가압된 퇴비에 수분이 재 흡수되는 것을 방지한는 가압컨베이어(47)가 형성되어 탈수된 퇴비를 가압한 상태로 건조를 위해 이동시도록 구성한다.

상기 탈수조(41)를 거쳐 수분이 제거된 퇴비를 액상퇴비부(50)에서 공급되는 가열 침출수가 순환되면서 제공하는 열에 의해 탈수 퇴비를 열 건조하는 건조기(42)를 형성한다.

상기 건조기(42)는 열에 영향을 받지 않는 금속 메쉬컨베이어(48)에 올려져 이동하며 액상퇴비부(50)에서 공급되어 바닥을 순환하는 가열 액상 퇴비의 열에 의해 건조된다.

상기 건조기(42)는 건조 효율을 높이기 위하여 천정에 발열장치(49)를 추가로 설치한다.

상기 건조기(42)를 거친 건조 퇴비를 단위 포장 방식으로 포장하는 건조포장기(43)를 통해 습기에 영향을 받지 않도록 비닐팩 형태의 개별 단위로 포장한다.

상기 건조기(42)에는 탄소율(C/N)을 약 30으로 조정을 위하여 별도의 발효가 완료된 후 건조된 상추, 쑥갓, 일당귀, 입들깨. 고추, 토마토, 가지, 고구마, 강낭콩, 옥수수, 건초, 석회질소, 왕겨, 볏집, 낙엽, 톱밥, 깻묵 중 단일 또는 혼합하여 제조한 것을 투입한다.

상기 건조퇴비부(40)는 후숙부(20)의 퇴비 수분율과 탄소율을 조정하기 위해서는 건조 퇴비를 다시 재 공급하기 위한 분쇄호퍼(60)을 더 설치한다.

상기 분쇄호퍼(60)는 호퍼본체(61)의 상부를 통해 건조퇴비부(40)에서 제조된 건조 퇴비가 수분율과 탄소율을 조정 하기 위해 투입되면 후숙부(20)의 습윤 퇴비와 혼합을 원할히 하기 위하여 분말 형태로 분쇄되도록 분쇄기(62)를 설치한다.

상기 분쇄기(62)는 분쇄모터(63)의 구동력으로 회전하는 한 쌍의 분쇄롤러(64)에 의해 분말 상태로 분쇄되어 후숙부(20)의 습윤 퇴비에 투입된다.

한편, 상기 숙성부(10), 후숙부(20)에서 발생되는 퇴비 침출수를 수집하여 액화 퇴비로 제조하는 액상퇴비부(50)를 형성하는데, 상기 침출수는 펌프(54)에 의해 유동한다.

상기 액상퇴비부(50)는 숙성부(10), 후숙부(20)에서 공급되는 퇴비 침출수가 담겨져 끓여 액상 퇴비를 제조하는 가열조(51)를 형성한다.

상기 가열조(51)의 하부 외면에 히터(56)를 설치하며, 가열시 발생하는 유해가스나 악취는 필터(55)를 통해 정화된 상태로 배기된다.

상기 가열조(51)의 내부 바닥에는 침출수를 끓일 때 호기성 발효를 증대하기 위하여 버블기(57)에 의하여 꾸준하게 기포를 발생시키도록 설치한다.

상기 가열조(51)의 외면 상부에는 숙성부(10), 후숙부(20)에서 공급되는 퇴비 침출수의 공급량을 감지하기 위한 수위센서(58)을 설치한다.

상기 가열조(51)에서 가열되어 끓여진 액상 퇴비 중 일부는 건조퇴비부(40)의 건조기(42)로 공급된 후 순환되어진 냉각 액상 퇴비와 나머지 액상 퇴비를 냉각하는 냉각기(52)를 형성한다.

상기 건조퇴비부(40)로 공급되어 순환되어진 냉각 액상퇴비는 냉각기(52)를 거치지 않고 액상포장기(53)로 유동한다.

상기 냉각기(52)를 거쳐 냉각된 액상 퇴비를 통에 담아 단위 포장하는 액상포장기(53)를 형성하는 것이다.

상기와 같이 구성되는 축분을 이용한 퇴비 제조장치를 이용하여 퇴비 제조 방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 1 및 도 7, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 축분인 가축분뇨를 이용하여 퇴비를 제조하는 방법에 관한 것으로, 축분을 1차로 숙성하는 숙성단계(S1); 1차 숙성된 2차 숙성 및 후숙을 위한 후숙단계(S2); 후숙이 완료된 퇴비를 습윤 상태로 포장하는 습윤포장단계(S3); 후숙이 완료된 퇴비를 건조시켜 포장하는 건조퇴비포장단계(S4); 숙성단계(S1), 후숙단계(S2)에서 발생하는 축분 침출수를 끓여 제조된 액상 퇴비를 포장하는 액상퇴비포장단계(S5)의 순서로 이루어진다.

우선, 운반되어진 소, 돼지, 닭의 축분을 숙성조(11)에 적재하여 축분에 포함된 수분 분리 및 톱밥과 스테비아 발효액을 분무 및 미생물을 혼합 한 후 산소를 공급시켜 자연 발효를 통해 유해균을 자연 사멸시키며 습윤 퇴비로 전환되는 숙성단계(S1)를 거친다.

상기 숙성단계(S1)에서는 축분을 농장에서 운반하여 톱밥과 스테비아 발효액을 일정량 투입한 다음 혼합한 상태에서 미생물을 활성화 시키기 위해 별도의 송풍기(12)를 이용해 축분의 내부에 공기를 주입한 상태로 수 십일 정도 숙성하는 단계이다.

상기 숙성단계(S1)에서 스테비아 발효액을 첨가함으로써 토양을 소생시켜주며 당도를 높여 주는데 특히 다이옥신 등의 독성을 분해, 유해화학물질과 농양 및 화ㅇ학비료 해독 작용, 발암 억제, 대장균을 억제하는 특징이 있는 것이다.

상기 숙성부(10)의 숙성조(11)에 발생되는 수분 및 침출수는 숙성배출관(13)을 통해 가열조(51)로 유동한다.

이후, 상기 숙성단계(S1)를 거친 후, 발효된 축분을 후숙부(20)로 이동시켜 교반기(22)를 이용하여 주기적으로 교반하면서 수일 동안 후숙과정을 거치는 후숙단계(S2)를 거친다.

상기 후숙부(20)는 숙성부(10)에 의해 1차 숙성이 완료된 퇴비를 2차 숙성 하기 위한 것으로 숙성부(10)의 퇴비가 컨베이어에 의해 이동하여 후숙조(21)에 저장되며, 교반기(22)에 의해 약 7~10일 정도 교반하면서 2차적으로 후숙 과정을 거치게된다.

상기 교반기(22)는 후숙조(21)의 내부에 설치하는 레일(23)을 따라 이동하며 교반스크류(24)의 회전으로 퇴비를 교반하면서 신선한 공기와 접촉시켜 후숙이 빨리 이루진다.

상기 후숙조(21)의 후숙조(21)에 발생되는 수분 및 침출수는 후숙배출관(25)을 통해 가열조(51)로 유동한다.

상기 후숙부(20)에서는 2차 숙성을 통해 스테비라 발효액과 함께 완숙이 되어 분뇨 냄새와 가스 발생을 방지하는 특징이 있다.

다음으로,상기 후숙단계(S2)를 거친 후, 후숙이 완료된 습윤 퇴비를 습윤포장부(30)를 이용하여 단위 포장 방식으로 포장하는 습윤포장단계(S3)를 거친다.

상기 습윤포장부(30)에서는 후숙부(20)에서 2차 숙성이 완료된 퇴비가 컨베이어에 의해 이동할 때 수분율을 체크하는 감지센서(31)를 통해 실시간 모니터링이 가능하며 수분율이 설정값을 넘어설 경우 경보음이 울려 작업자에게 알림하면, 관리자나 작업자는 수분율을 확인 후 높을 경우 건조 퇴비를 후숙조(21)에 투입하여 55%이하가 되도록 재 조정하는 단계이다.

상기 후숙단계(S2)에서 퇴비의 수분율과 탄소율을 조절이 요구될 경우 건조 퇴비를 재 투입함으로써 별도의 숙성이나 후숙 과정이 필요없어 교반 후 수분율과 탄소율을 조절이 완료되면 제품화로 포장가능한 특징이 있다.

상기 후숙단계(S2)의 습윤 퇴비에 건조 퇴비를 투입할 경우 분쇄기(62) 분쇄모터(63)의 구동력으로 회전하는 한 쌍의 분쇄롤러(64)에 의해 분말 상태로 분쇄되어 건조퇴비투입단계(S6)를 거치게 되어 간단하면서 빠르게 혼합시킬 수 있으며 수분율과 탄소율의 조정이 용이한 특징이 있다.

그 다음으로, 상기 후숙단계(S2)를 거친 후, 후숙이 완료된 습윤 퇴비를 건조퇴비부(40)로 이동시켜 수분을 탈수한 탈수 퇴비를 열 건조시켜 단위 포장 방식으로 포장하는 건조퇴비포장단계(S4)를 거친다.

상기 건조퇴비포장단계(S4)에서는 건조퇴비부(40)로 이동한 퇴비가 탈수조(41)의 제1롤러(45)를 통과하며 1차 탈수되고 제2롤러(46)를 통과하면서는 두께가 더 얇아지게 가압하여 2차로 탈수한다.

상기 제2롤러(46)에 의해 2차 탈수된 퇴비는 탈수컨베이어(44)에 의해 가압된 상태로 수분이 다시 흡수되는 것을 방지한 상태로 건조기(42)로 이동한다.

상기 건조기(42)로 이동된 퇴비는 메쉬컨베이어(48)에 올려져 이동하면서 바닥에서는 액상퇴비부(50)에서 공급되어 순환하는 가열 액체 퇴비에 잔열에 의해 건조되고, 상부에서는 발열장치(49)의 열에 의해 빠르게 건조되는 특징이 있다.

상기 건조기(42)를 거친 건조 퇴비는 판 형태로서 단위 포장 방식으로 포장하는 건조포장기(43)를 통해 습기에 영향을 받지 않도록 비닐팩 형태의 개별 단위로 포장함으로써, 사용자가 사용량에 맞게 건조 퇴비를 뜯거나 잘라서 사용가능한 특징이 있다.

이후, 상기 숙성단계(S1), 후숙단계(S2)에서 발생되는 축분 수분 및 퇴비 수분을 가열조(51)에 모아서 90~97℃의 범위로 끓여 2차적인 살균을 시행 후 냉각 과정을 거쳐 통에 단위 포장하는 액상퇴비포장단계(S5)를 거친다.

상기 액상퇴비포장단계(S5)는 숙성부(10), 후숙부(20)에서 발생되는 퇴비 침출수를 펌프(54)에 의해 유동하여 가열조(51)로 수집되면, 히터(56)의 작동으로 가열하여 내부에 유해균을 사멸시키고 유해 가스나 냄새는 필터(55)로 정화시켜 대기로 배기함으로써 환경오염을 방지하는 특징이 있다.

상기 액상퇴비포장단계(S5)에서는 버려지거나 토양의 오염을 발생시키는 퇴비의 침출수를 활용하여 액체 퇴비를 제조함으로써 환경적 보적 측면이나 사업장의 환경이 쾌적해지는 특징이 있다.

이로 인하여, 본 발명에서는 소, 돼지, 닭의 축분에 스테비아 발효액을 혼합하여 축분을 이용한 퇴비 제조 장치 또는 축분을 이용한 퇴비 제조 방법에 의해 제조되는 습윤 퇴비, 건조 퇴비, 액상 퇴비 중 하나로 제품화하여 스테비아의 특성에 의해 토양의 정화 및 재생시켜 성장대상물의 병충해를 예방과 과실 및 성장조건을 향상시키는 특징이 있는 것이다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본원발명인 축분을 이용한 퇴비 제조장치 및 퇴비 제조 방법 및 제조된 퇴비제품을 설명함에 있어 특정형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 숙성부 11 : 숙성조
12 : 송풍기 13 : 숙성배출관
20 : 후숙부 21 : 후숙조
22 : 교반기 23 : 레일
24 : 교반스크류 25 : 후숙배출관
30 : 습윤포장부 31 : 감지센서
32 : 포장기 40 : 건조퇴비부
41 : 탈수조 42 : 건조기
43 : 건조포장기 44 : 탈수컨베이어
45 : 제1롤러 46 : 제2롤러
47 : 가압컨베이어 48 : 메쉬컨베이어
49 : 발열장치 50 : 액상퇴비부
51 : 가열조 52 : 냉각기
53 : 액상포장기 54 : 펌프
55 : 필터 56 : 히터
60 : 분쇄부 61 : 분쇄호퍼
62 : 분쇄기 63 : 분쇄모터
64 : 분쇄롤러 100 : 퇴비제조장치
S1 : 숙성단계 S2 : 후숙단계
S3 : 습윤포장단계 S4 :건조퇴비포장단계
S5 : 액상퇴비포장단계

Claims

소, 돼지, 닭 등의 축분인 가축분뇨를 이용하여 퇴비를 제조하기 위하여 원료가 되는 축분인 가축분뇨에 스테비아 발효액 분무 후 저장되어 숙성하는 숙성부(10), 상기 숙성부(10)에서 수성된 원료를 교반하면서 숙성하는 후숙부(20), 상기 후숙부(20)에서 숙성이 완료된 습윤 퇴비를 단위 포장 방식으로 포장하는 습윤포장부(30), 상기 후숙부(20)에서 숙성이 완료된 습윤 퇴비를 건조시킨 후 후숙부(20)에 저장된 후숙 퇴비의 수분율과 탄소율을 조정하기 위해 재공급하거나 건조된 퇴비를 단위 포장 방식으로 포장하는 건조퇴비부(40), 상기 숙성부(10), 후숙부(20)에서 발생되는 퇴비 침출수를 수집하여 액화 퇴비로 제조하는 액상퇴비부(50)로 이루어지는 퇴비 제조장치에 있어서,
상기 건조퇴비부(40)는 후숙부(20)에서 공급되는 습윤 퇴비에서 수분을 탈수하기 위한 탈수조(41), 상기 탈수조(41)를 거쳐 수분이 제거된 퇴비를 액상퇴비부(50)에서 공급되는 가열 침출수가 순환되면서 제공하는 열에 의해 탈수 퇴비를 열 건조하며 탄소율(C/N)을 30으로 조정하기 위하여 별도의 발효가 완료된 후 건조된 상추, 쑥갓, 일당귀, 입들깨. 고추, 토마토, 가지, 고구마, 강낭콩, 옥수수, 건초, 석회질소, 왕겨, 볏집, 낙엽, 톱밥, 깻묵 중 단일 또는 혼합하는 건조기(42), 상기 건조기(42)를 거친 건조 퇴비를 단위 포장 방식으로 포장하는 건조포장기(43)로 형성하며,
상기 액상퇴비부(50)는 숙성부(10), 후숙부(20)에서 공급되는 퇴비 침출수가 담겨져 끓여 액상 퇴비를 제조하는 가열조(51), 상기 가열조(51)에서 가열되어 끓여진 액상 퇴비 중 일부는 건조퇴비부(40)의 건조기(42)로 공급된 후 순환되어진 냉각 액상 퇴비와 나머지 액상 퇴비를 냉각하는 냉각기(52), 상기 냉각기(52)를 거쳐 냉각된 액상 퇴비를 통에 담아 단위 포장하는 액상포장기(53)로 형성하며,
상기 후숙부(20)의 퇴비 수분율과 탄소율을 조정하기 위해서는 건조 퇴비를 다시 재 공급하기 위하여 호퍼본체(61)의 상부를 통해 건조퇴비부(40)에서 제조된 건조 퇴비가 수분율과 탄소율을 조정 하기 위해 투입되면 후숙부(20)의 습윤 퇴비와 혼합을 원할히 하기 위하여 분말 형태로 분쇄되도록 분쇄모터(63)의 구동력으로 회전하는 한 쌍의 분쇄롤러(64)에 의해 분말 상태로 분쇄되어 후숙부(20)의 습윤 퇴비에 투입하는 분쇄기(62)가 형성된 분쇄호퍼(60)를 구성하는 것을 특징으로 하는 축분을 이용한 퇴비 제조장치.
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축분인 가축분뇨를 이용하여 퇴비를 제조하는 방법에 있어서,
운반되어진 소, 돼지, 닭의 축분을 숙성조(11)에 적재하여 축분에 포함된 수분 분리 및 톱밥과 스테비아 발효액을 분무 및 미생물을 혼합 한 후 산소를 공급시켜 자연 발효를 통해 유해균을 자연 사멸시키며 습윤 퇴비로 전환되는 숙성단계(S1),
상기 숙성단계(S1)를 거친 후, 발효된 축분을 후숙부(20)로 이동시켜 교반기(22)를 이용하여 주기적으로 교반하면서 수일 동안 후숙과정을 거치는 후숙단계(S2),
상기 후숙단계(S2)를 거친 후, 후숙이 완료된 습윤 퇴비를 습윤포장부(30)를 이용하여 단위 포장 방식으로 포장하는 습윤포장단계(S3),
상기 후숙단계(S2)를 거친 후, 후숙이 완료된 습윤 퇴비를 건조퇴비부(40)로 이동시켜 수분을 탈수한 탈수 퇴비를 열 건조시켜 단위 포장 방식으로 포장하는 건조퇴비포장단계(S4),
상기 숙성단계(S1), 후숙단계(S2)에서 발생되는 축분 수분 및 퇴비 수분을 가열조(51)에 모아서 90~97℃의 범위로 끓여 2차적인 살균을 시행 후 냉각 과정을 거쳐 통에 단위 포장하는 액상퇴비포장단계(S5),
상기 후숙단계(S2)에서 퇴비의 수분율과 탄소율을 조절이 요구될 경우 건조 퇴비를 재 투입하는 건조퇴비투입단계(S6)를 시행함으로써 별도의 숙성이나 후숙 과정이 필요없어 교반 후 수분율과 탄소율을 조절이 완료되면 제품화로 포장하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 축분을 이용한 퇴비 제조 방법.
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