KR102192915B1 - 습·유기성 폐기물 처리용 첨가제를 이용한 습·유기성 폐기물의 발효 및 처리 방법 - Google Patents

습·유기성 폐기물 처리용 첨가제를 이용한 습·유기성 폐기물의 발효 및 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 습·유기성 폐기물 처리용 첨가제 및 이를 이용한 습·유기성 폐기물의 발효 및 처리 방법에 관한 것으로, 혼합부에서 호기성 미생물, 고온성 미생물 및 저온성 미생물로 이루어지는 미생물군과, 미생물의 활동성을 촉진시키는 바이오메스와, 복수의 첨가제를 순차적으로 혼합하여 혼합 조성물을 제조하는 혼합 조성물 제조단계; 및 폐기물 공급부 및 상기 혼합부로부터 각각 습유기성 폐기물 및 상기 혼합 조성물을 중량비로 4 : 6의 비율로 교반 및 발효부의 본체부로 공급하고, 에어 공급부를 통해 음이온과 일정 온도의 에어를 상기 본체부로 공급하여 24시간~48시간 동안 교반 및 발효시켜 함수율 40% 미만의 발효물을 제조하는 교반 및 발효단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

습·유기성 폐기물 처리용 첨가제를 이용한 습·유기성 폐기물의 발효 및 처리 방법 {Fermentation and treatment method of wet and organic wastes using wet and organic waste composition}
본 발명은 습·유기성 폐기물 처리용 첨가제 및 이를 이용한 습·유기성 폐기물의 발효 및 처리 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 습기성 폐기물, 또는 습기를 포함하는 유기성 폐기물의 처리시 저비용으로 악취 및 침출수를 발생시키지 않고, 처리 후 친환경적인 고품질의 퇴비, 또는 저위 발열량 3,500kcal 이상의 성형연료로 생산이 이루어지도록 함으로써, 저비용으로 습유기성 폐기물의 재활용이 가능한 습·유기성 폐기물 처리용 첨가제 및 이를 이용한 습·유기성 폐기물의 발효 및 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 음식쓰레기, 오수 및 폐수, 축분 등의 수분이 많은 유기성 폐기물은 수분조절제(첨가제)와 혼합하여 발효조에 저장시킨 다음, 발효조 하부로 블로어를 이용하여 발효공기를 공급하고, 또 균일한 발효와 연속적인 퇴비화를 위해 발효조 교반설비를 이용하여 인공적으로 교반한 후, 이를 호기성 발효 및 건조를 시켜서 안전한 퇴비가 되도록 하고 있다.
이때, 유기성 폐기물들을 교반시키지 않고 자연적으로 발효시키는 혐기성 발효는 각종 부패 세균 등이 번식하여 악취가 심한 문제점에 노출되어 있으며, 특히, 유기성 폐기물의 처리시 부숙 기간이 오래 걸리기 때문에 악취 및 유해가스 문제 뿐만 아니라, 재활용되어지는 발효 제품의 활용성이 떨어지는 문제점이 있다.
이에 따라 발효조에 교반장치를 설치하여 유기성 폐기물을 교반한 후, 발효 건조시켜서 퇴비를 만들고 있고, 이와 같은 각종 유기성 폐기물을 효율적으로 처리하는 방법과 장치에 대하여 여러 기술이 제시되고 있다.
일 예로서, 대한민국 등록특허 제10-0825988호에서는 발효조의 양측벽 상면에 설치되어 있는 레일을 따라 왕복 이동하는 발효교반차 및 상기 발효교반차에 설치되어 발효조에 저장된 유기성 폐기물을 퍼올린 후에 낙하시켜 교반하는 에스컬레이터를 포함하는 유기성 폐기물의 발효교반차의 퇴비단 파괴장치가 게재된 바 있다.
그러나, 전술한 선행기술문헌에 의하면, 수차례에 걸쳐 발효조 전체 면적을 전후 및 좌우로 운전해가면서 작업을 해야 하므로 처리하는 시간이나 처리하는 양 등의 측면에서 비효율적일 뿐만 아니라 처리 비용이 막대하게 소요될 수밖에 없으며, 단일 에스컬레이터 타입을 이용하여 유기성 폐기물을 섞어주는 방식인 관계로 유기성 폐기물을 균일하게 혼합하지 못하면서 발효상태가 고르지 못하여 발효 품질의 균일성을 제공할 수 없을 뿐만 아니라, 시간이 오래 걸리고(약10일~30일) 심각한 악취로 인해 고품질의 발효 제품을 제공하기 어려운 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0825988호
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전술한 배경기술에 의해서 안출된 것으로, 습기성 폐기물, 또는 습기를 포함하는 유기성 폐기물(이하, 습유기성 폐기물이라고 함.)의 처리시 악취 및 침출수를 발생시키지 않고, 처리 후 친환경적인 고품질의 퇴비, 또는 저위 발열량 3,500kcal 이상의 SRF, 또는 BIO SRF 등으로 이루어지는 성형연료로 생산이 가능한 습유기성 폐기물의 재활용이 가능한 습·유기성 폐기물 처리용 첨가제 및 이를 이용한 습·유기성 폐기물의 발효 및 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 호기성, 고온성, 저온성 미생물들을 습유기 폐기물에 투입하여 교반하고, 음이온 발생장치를 구비하여 온풍 공급시 음이온을 함께 공급함으로써, 악취 제거 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 미생물들의 활동을 촉진시켜 24시간~48시간 동안 발효 및 건조시켜 습유기 폐기물의 처리가 이루어지도록 함으로써, 기존의 습유기 폐기물의 처리 비용에 비해 20%~30%의 비용만으로도 처리가 가능함에 따라 짧은 시간 내에 저비용으로 습유기 폐기물의 처리가 가능하여 매우 경제적인 습·유기성 폐기물 처리용 첨가제 및 이를 이용한 습·유기성 폐기물의 발효 및 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함됨은 물론이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 혼합부에서 호기성 미생물, 고온성 미생물 및 저온성 미생물로 이루어지는 미생물군과, 미생물의 활동성을 촉진시키는 바이오메스와, 복수의 첨가제를 순차적으로 혼합하여 혼합 조성물을 제조하는 혼합 조성물 제조단계; 및 폐기물 공급부 및 상기 혼합부로부터 각각 습유기성 폐기물 및 상기 혼합 조성물을 중량비로 4 : 6의 비율로 교반 및 발효부의 본체부로 공급하고, 에어 공급부를 통해 음이온과 일정 온도의 에어를 상기 본체부로 공급하여 24시간~48시간 동안 교반 및 발효시켜 함수율 40% 미만의 발효물을 제조하는 교반 및 발효단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼합 조성물 제조단계 이후, 함수율이 80%~90%로 이루어지는 습유기 폐기물과 상기 혼합 조성물을 1차 교반하여 함수율 60%를 이루는 1차 교반물을 제조하고, 제조된 1차 교반물을 상기 교반 및 발효부로 공급하는 1차 교반단계;를 더 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼합 조성물 제조단계는, 왕겨 15중량%~20중량%, 우드칩 15중량%~20중량%, 피트모스 40중량%~55중량%, 톱밥 15중량%~20중량%으로 이루어지는 바이오메스와, 60.20 CEC(cmol/kg)로 이루어지고 200∼600 메쉬의 입도를 가진 분말 형태의 몬모릴로나이트(Montmorillonite)로 이루어지는 1차 첨가제를 각각 1차 첨가제 10중량%~20중량%와 바이오메스 80중량%~90중량%로 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 1차 혼합물 제조단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 1차 혼합물과, SiO2 70.0중량%~85.0중량%, Al2O3 10.0중량%~17.0중량%, Fe2O3 1.2중량%~2.6중량%, Cu 1.5중량%~3.7중량%, Mn 1.0중량%~2.2중량%, B 0.9중량%~2.0중량%, CaO 0.2중량%~1.7중량%, MgO 0.2중량%~0.8중량%로 이루어지는 2차 첨가제를 각각 2차 첨가제 5중량%~10중량%와, 1차 혼합물 90중량%~95중량%로 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 2차 혼합물 제조단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 혼합물 및 상기 미생물군을 상기 1차 교반부, 또는 교반 및 발효부로 투입하되, 상기 2차 혼합물 100 중량%에 대하여 미생물군 0.05중량%~0.1중량%의 범위로 투입하는 2차 혼합물 및 미생물 투입단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 교반 및 발효단계는, 발효가 완료된 발효물이 이송부를 통해 이송이 이루어질 때, 일정량의 발효물을 상기 교반 및 발효부로 재이송시켜 습유기 폐기물과의 재교반 및 발효가 이루어지도록 하는 발효물 리싸이클 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 교반 및 발효단계 이후, 발효물을 친환경 퇴비, 또는 친환경 성형연료로 성형하는 발효물 성형단계가 더 수행되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 습기성 폐기물, 또는 습기를 포함하는 유기성 폐기물의 처리시 악취 및 침출수를 발생시키지 않고, 처리 후 친환경적인 고품질의 퇴비, 또는 저위 발열량 3,500kcal 이상의 SRF, 또는 BIO SRF 등의 성형연료로 생산이 가능함으로써, 폐기물의 자원화를 저비용으로 달성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 호기성, 고온성, 저온성 미생물들을 습유기 폐기물에 투입하여 교반하고, 음이온과 온풍을 공급하여 미생물들의 활동을 촉진시켜 24시간~48시간 동안 발효 및 건조에 의해 습유기 폐기물의 처리가 이루어지도록 함으로써, 기존의 습유기 폐기물의 처리 비용에 비해 20%~30%의 비용만으로도 처리가 가능함에 따라 저비용으로 습유기 폐기물의 처리가 가능하고, 폐기물 처리 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습유기성 폐기물의 발효 및 처리를 위한 발효 및 처리장치를 개략적으로 나타낸 구성 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발효 및 처리장치를 이용한 습유기성 폐기물의 발효 및 처리 과정을 나타낸 순서도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 습유기성 폐기물을 이용한 발효장치의 교반 및 발효부를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 습유기성 폐기물을 이용한 발효장치의 성형부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 이하에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
한편, 본 발명에 있어서 습유기성 폐기물과 혼합되는 혼합 조성물은 효모, 방선균, 사상균으로 이루어지는 호기성 미생물, 45℃ 이상의 온도에서 생존하는 미생물로 이루어지는 고온성 미생물, 0℃에서도 성장이 가능한 플라보박테리움 등과 같은 저온성 미생물로 이루어진 미생물군과, 왕겨, 우드칩, 피트모스, 톱밥으로 이루어지며, 미생물의 활동성을 촉진시키는 바이오메스와, 몬모릴로나이트(Montmorillonite)로 이루어지며, 항균, 탈취 및 유해가스 감소와 같은 효능을 제공하는 것으로, 습유기성 폐기물과의 교반 및 발효시 습유기성 폐기물로부터 발생하는 악취를 소멸시키는 1차 첨가제 및 견운모와 같은 광물로 이루어지거나, SiO2, Al2O3, Fe2O3, Cu, Mn, B, CaO, MgO로 이루어져 풍부한 미네랄 성분들로 인해 퇴비, 또는 SRF, 또는 BIO SRF 등의 성형연료로서의 기능성을 향상시키는 2차 첨가제를 포함한다.
이때, 미생물군에 있어서 방선균은 산소를 요구하는 호기성이고 알칼리 조건에 내성을 가지며, 28℃ ~ 80℃의 온도 조건 상에서 성장이 이루어지는 것으로, 본 발명에서는 스트렙토마이시스 아우레오파키엔스(Streptomyces aureofaciens), 스트렙토마이시스 그리세우스(Streptomyces griseus), 스트렙토마이시스 베네주엘라이(Streptomyces venezuelae) 또는 스트렙토마이시스 올리바슈스(Streptomyces olivaceus), 스트렙토마이시스 그리세우스(Streptomyces griseus) 중 어느 하나로 이루어진다.
고온성 미생물은 고온성 방선균(Thermoactinomyces)으로 이루어지며, 바람직하게는 스트렙토미세스 속(Streptomyces sp.)으로 이루어진다.
또한, 저온성 미생물은 -10~+10°C 범위의 차가운 온도에서도 최적으로 생장하는 미생물로서, 플라보박테리움(Flavobacterium), 슈도모나스(Pseudomonas), 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 또는 슈도모나스 플로레센스(Pseudomonas fluorescences) 중 어느 하나로 이루어지고, 바람직하게, 활성오니에 적합하며 저온성 탈질화균으로 작용하며, 비타민과 아미노산을 생성하는 플라보박테리움(Flavobacterium)으로 이루어질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도시된 바와 같이, 습유기성 폐기물의 발효 및 처리방법은 혼합부(100), 교반 및 발효부(200), 에어 공급부(300), 이송부(400) 및 성형부(500)를 포함하는 발효 및 처리장치를 이용하여 습기성 폐기물, 또는 습기를 포함하는 유기성 폐기물(이하, 습유기성 폐기물이라고 함.)을 발효 및 처리하는 처리제를 제조하고, 제조된 처리제를 이용하여 습유기성 폐기물의 발효 및 처리가 이루어지도록 하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 습유기성 폐기물의 발효 및 처리방법은 혼합부(100)를 통해 호기성, 고온성, 저온성 미생물과 바이오메스 및 다양한 미네랄 성분을 포함하는 복수의 첨가제를 혼합하는 혼합 조성물 제조단계(S10)와, 혼합 조성물과 습유기성 폐기물을 1차 교반하여 일정한 함수율을 가지는 1차 교반물을 제조하는 1차 교반단계(S20)와, 1차 교반물, 혼합 조성물 및 습유기성 폐기물을 24시간~48시간 동안 25℃~80℃의 온도로 이루어지는 에어를 공급하면서 교반 및 발효시켜 발효물을 제조하는 교반 및 발효단계(S30)와, 발효물을 친환경 퇴비, 또는 SRF, 또는 BIO SRF 등으로 이루어지는 성형연료로 성형하는 발효물 성형단계(S40)가 순차적으로 수행된다.
먼저, 혼합 조성물 제조단계(S10)는 바이오메스와 1차 첨가제를 혼합한 후 일정 시간 동안 자연 건조하는 1차 혼합물 제조단계를 수행한다.
이때, 1차 혼합물 제조단계는 왕겨 15중량%~20중량%, 우드칩 15중량%~20중량%, 피트모스 40중량%~55중량%, 톱밥 15중량%~20중량%으로 이루어지는 바이오메스가 1차 첨가제와 일정 중량비로 혼합된다.
또한, 1차 혼합물 제조단계는 60.20 CEC(cmol/kg)로 이루어지고 200∼600 메쉬의 입도를 가진 분말 형태의 몬모릴로나이트(Montmorillonite)로 이루어지는 1차 첨가제를 왕겨, 우드칩, 미트모스 및 톱밥이 일정 중량비로 이루어지는 바에오메스와 혼합하는 단계로서, 본 발명에서는 1차 첨가제 10중량%~20중량%와 바이오메스 80중량%~90중량%로 혼합이 이루어지도록 구성되며, 1시간~2시간 동안 30℃~50℃의 온도에서 교반기에 의해 교반 및 건조가 이루어지도록 구성된다.
바람직하게는, 30분 간격으로, 교반 및 건조가 반복적으로 수행될 수 있으며, 1차 혼합물의 함수율이 40% 미만을 이룰 때 까지 수행된다.
이후, 혼합 조성물 제조단계(S10)는 제조된 1차 혼합물과 2차 첨가제를 혼합 및 건조하여 함수율이 40% 미만으로 형성되는 2차 혼합물을 제조하는 단계를 수행한다.
여기서, 1차 혼합물과 혼합되는 2차 첨가제는 총 중량에 있어서, SiO2 70.0중량%~85.0중량%, Al2O3 10.0중량%~17.0중량%, Fe2O3 1.2중량%~2.6중량%, Cu 1.5중량%~3.7중량%, Mn 1.0중량%~2.2중량%, B 0.9중량%~2.0중량%, CaO 0.2중량%~1.7중량%, MgO 0.2중량%~0.8중량%로 이루어지며, 1차 혼합물과 일정 중량비로 혼합 및 건조된다.
이때, 본 발명에서는 2차 첨가제 5중량%~10중량%와, 1차 혼합물 90중량%~95중량%로 혼합이 이루어지도록 구성되며, 4시간~6시간 동안 60℃의 온도에서 교반기에 의해 교반 및 건조가 이루어지도록 구성되며, 바람직하게는, 1시간 간격으로, 교반 및 건조가 반복적으로 수행될 수 있으며, 2차 혼합물의 함수율이 40% 미만을 이루고, CEC(cmol/kg)가 73.40을 이룰 때까지 수행된다.
아울러, 본 발명의 혼합 조성물 제조단계(S10)는 제조된 2차 혼합물을 1차 교반부(150)로 투입하되, 일정량의 미생물군과 함께 투입하는 2차 혼합물 및 미생물 투입단계를 수행한다.
2차 혼합물 및 미생물 투입단계는, 2차 혼합물 100 중량%에 대하여 미생물군 0.05중량%~0.1중량% 의 범위로 교반 및 발효부(200)로 투입하여 습유기성 폐기물과 교반 및 발효가 이루어지도록 한다.
하지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 2차 혼합물 및 미생물군을 1차 교반부(150)로 투입하여 습유기성 폐기물과 교반이 이루어지도록 한다.
1차 교반단계(S20)는 혼합 조성물 제조단계(S10) 이후에 수행되는 것으로, 혼합부(100)로부터 제조된 2차 혼합물 및 미생물군을 교반 및 발효본체(210)에 투입하기 전, 1차 교반부(150)로 상기 2차 혼합물, 미생물군 및 습유기 폐기물을 투입하여 1차 교반이 이루어지도록 하여 일정 함수율을 가지는 1차 교반물을 제조하고, 제조된 1차 교반물을 교반 및 발효부(200)로 공급하는 단계이다.
이러한 1차 교반단계(S20)는 1차 교반시 투입되는 습유기 폐기물의 경우 그 함수율이 80%~90%를 이루는 것을 투입하여 2차 혼합물 및 미생물군과 교반이 이루어지면서 함수율이 60%를 이루는 교반물의 제조가 이루어지도록 하고, 제조된 교반물을 교반 및 발효부(200)로 투입하여 2차 교반 및 발효가 이루어지도록 할 수 있다.
교반 및 발효단계(S30)는 혼합 조성물 제조단계(S10) 이후 수행되거나, 또는 1차 교반단계(S20)이후에 수행이 이루어지도록 구성된다.
즉, 교반 및 발효단계(S30)는 혼합 조성물 및 미생물군을 혼합부(100)로부터 직접 공급받아 습유기 폐기물과의 교반 및 발효가 이루어지도록 구성되거나, 1차 교반부(150)로부터 공급된 1차 교반물과 습유기성 폐기물을 교반 및 발효가 이루어지도록 구성되는 것으로, 미생물의 활동성을 촉진시키기 위해 일정 온도로 이루어지며, 음이온과 에어를 공급하면서 교반 및 발효가 이루어지도록 하는 단계이다.
이러한 교반 및 발효단계(S30)는 교반 및 발효부(200)를 통해 수행되며, 습유기성 폐기물의 투입량에 따라 S10, 또는 S20 단계에 의해 제조된 혼합 조성물, 또는 1차 교반물의 투입량을 조절 및 공급하여 습유기성 폐기물과 교반, 발효 및 건조를 수행하여 발효물을 제조하는 단계로, 교반시 습유기성 폐기물의 함수율을 0%이하로 낮추도록 한다.
여기서, 교반 및 발효단계(S30)는 폐기물 공급부로부터 함수율 80%~90%를 이루는 일정량의 습유기성 폐기물을 교반 및 발효부(200)로 공급하고, 이와 동시에 혼합부(100), 또는 1차 교반부(150)로부터 습유기성 폐기물의 공급량에 대해 일정 중량비의 혼합 조성물, 또는 1차 교반물을 교반 및 발효부(200)로 공급하는 원료 공급단계가 수행된다.
원료 공급단계는, 습유기성 폐기물과 혼합 조성물, 또는 1차 교반물이 각각 중량비로 4 : 6의 비율로 투입이 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 습유기성 폐기물의 함수율에 따라 혼합 조성물 또는 1차 교반물의 공급량이 달라질 수 있을 것이며, 본 발명에서는 습유기성 폐기물과 혼합 조성물 또는 1차 교반물의 투입비를 4 : 6의 중량비로 투입이 이루어지도록 함으로써, 혼합부(100)에 의해 함수율이 40% 이하로 조절된 혼합 조성물이 습유기성 폐기물과 교반이 이루어지면서 이 습유기성 폐기물에 대한 함수율의 조정 시간을 단축시킬 수 있도록 한다.
또한, 교반 및 발효단계(S30)는 습유기성 폐기물 및 혼합 조성물 또는 1차 교반물의 공급이 완료되면, 교반 및 발효부(200)에 구성된 교반 스크류(260)를 구동시켜 습유기성 폐기물 및 혼합 조성물을 교반하는 단계를 수행한다.
이와 동시에 교반 및 발효단계(S30)는 에어 구동부(300)로부터 일정 온도를 이루는 에어와 음이온 발생수단으로부터 제공되는 음이온을 교반 및 발효부(200)로 공급하여 교반과 함께 폭기가 이루어지도록 함으로써, 습유기성 폐기물 및 혼합 조성물 또는 1차 교반물에 대한 발효를 진행시키는 에어 공급 및 발효단계가 진행되도록 한다.
이때, 습유기성 폐기물 및 혼합 조성물을 교반시 2시간 간격으로 1시간씩 교반이 이루어지도록 교반 스크류(260)의 구동이 이루어지도록 제어하며, 24시간~48시간 동안 교반 및 발효가 이루어지도록 한다. 즉, 본 발명은 1시간 동안 일정 온도에서 교반이 이루어지도록 하고, 이후 2시간 동안 발효에 의한 폭기가 이루어지도록 하는 것이다.
이때, 습유기성 폐기물은 혼합 조성물 또는 1차 교반물과의 교반이 이루어지면서 습유기성 폐기물 자체에 대한 함수율이 낮아지게 되며, 혼합 조성물 또는 1차 교반물을 이루는 1차 첨가제의 성분과 음이온으로 인하여 습유기성 폐기물 자체의 악취 및 발표시 발생하는 유해가스가 저감되게 된다.
여기서, 교반 및 발효단계(S30)는 습유기성 폐기물 및 혼합 조성물 또는 1차 교반물의 교반시 공급되는 에어의 온도를 60℃로 조절하여 공급하였을 때, 습유기성 폐기물의 함수율이 낮아지는데 있어 최적의 효율성을 가지며, 악취 및 유해가스의 발생량 또한 종래의 습유기성 폐기물의 처리 방식에 비해 90% 저감되는 것을 확인할 수 있었다.
이에, 본 발명은 습유기성 폐기물의 함수율, 악취 및 유해가스 발생량의 저감을 위해 공급되는 에어가 60℃의 온도로 일정하게 공급되도록 함이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 교반이 완료된 후 2시간 동안 저온성 미생물에 의해 습유기성 폐기물의 발효가 안정적으로 이루어질 수 있도록 공급되는 에어의 온도를 순차적으로 상승시키도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 습유기성 폐기물 및 혼합 조성물 또는 1차 교반물의 1차 교반 및 발효시(1시간 교반 후 2시간 발효) 공급되는 에어의 온도를 10℃의 온도로 공급하여 발효가 이루어지도록 하고, 이후 2차 교반 및 발효시 공급되는 에어의 온도를 25℃의 온도로 공급하고, 3차 교반 및 발효시에는 40℃의 온도로 공급하고, 이후 4차 교반 및 발효부터 에어의 온도를 10℃씩 승온시켜 최대 80℃의 에어가 공급되도록 하며, 에어의 온도가 80℃의 온도로 공급된 이후 호기성 발효로 인한 자체 발열 온도가 60℃~80℃ 상승된 다음 차수에 대한 교반 및 발효시부터는 60℃를 일정하게 유지하면서 교반 및 발효가 이루어지도록 할 수 있다.
여기서, 공급되는 에어는 한 차수에 대하여 교반 및 발효가 이루어지는 3시간 동안 모두 공급됨이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 1시간의 교반이 완료된 후 2시간 동안만 공급이 이루어지도록 구성될 수 있다.
또한, 발효가 완료되는 시점에 도달하는 경우, 공급되는 에어의 온도를 25℃의 온도로 냉각하여 공급이 이루어지도록 하며, 발효가 완료된 발효물의 함수율이 40% 이하를 이룰 때까지 에어의 공급이 이루어지도록 한다.
한편, 본 발명은 교반 및 발효가 이루어질 때, 교반 및 발효부(200)의 본체부(210)의 내부에서 진행이 이루어지도록 구성되며, 교반 및 발효가 진행될 때, 본체부(210)의 상부를 커버부재(230)에 의해 밀폐가 이루어진 상태에서 진행이 이루어지도록 구성된다.
또한, 본체부(210)의 내부에는 교반을 위한 교반 스크류(260)가 구성되며, 본체부(210)의 하부 일측으로 교반 스크류(260)를 구동시키는 구동부(250)와, 하부 타측으로 발효가 완료된 발효물을 이송부(400)로 배출하는 배출부가 더 구성된다.
이때, 교반 스크류(260)는 총 2개를 이루도록 구성되며, 교반축(262)의 축 중심 사이의 거리가 500mm 이하를 이루도록 교반 및 발효본체(210)에 장착되어 습유기성 폐기물과 혼합 조성물 또는 1차 교반물의 섬세한 교반이 이루어지도록 함으로써, 서로 다른 물성을 가지는 습유기성 폐기물과 혼합 조성물 또는 1차 교반물에 대한 고형화가 발생되는 것을 방지하도록 구성된다.
이때, 교반축(262)의 축중심 사이의 거리는 본체부(210)의 용량에 따라 유동적으로 형성될 수 있음은 물론이다.
또한, 교반 스크류(260)는 습유기성 폐기물과 혼합 조성물 또는 1차 교반물의 교반 효율을 더욱 극대화하기 위하여 외주면 및 내주면으로 각각 외측 교반돌기(264a)와 내측 교반돌기(264b)가 형성된 교반 블레이드(264)가 구성되며, 교반 블레이드(264)는 교반축(262)과 교반 블레이드(264) 사이에 소정의 공간을 형성하도록 구성되며, 교반축(262)의 원주면을 따라 등간격으로 위치하는 교반날(264c)에 의해 교반축(262)과 결합이 이루어지도록 구성된다.
외측 및 내측 교반돌기(264a, 264b)는 교반 블레이드(264)의 외주면 및 내주면을 따라 소정 간격 이격되게 다수개로 돌출되게 형성되며, 칼날의 형태를 이루도록 구성되어 습유기성 폐기물과 혼합 조성물의 교반시 보다 섬세한 교반이 가능하도록 구성된다.
이에, 전,후방에 각각 위치하는 교반 블레이드(264)의 외측 및 내측 교반돌기(264a, 264b)에 의한 교반이 이루어짐과 동시에 교반축(262)과 교반 블레이드(264)의 내주면 사이의 공간을 통과하는 습유기성 폐기물과 혼합 조성물의 교반이 함께 이루어지도록 구성됨으로써, 습유기성 폐기물과 혼합 조성물 또는 1차 교반물에 대한 교반 효율성을 더욱 극대화할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명의 교반 및 발효단계(S30)는 발효가 완료된 발효물이 이송부(400)를 통해 이송이 이루어질 때, 일정량의 발효물을 교반 및 발효부(200)로 재이송시켜 습유기 폐기물과의 재교반 및 발효가 이루어지도록 하는 발효물 리싸이클 단계를 더 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 발효물 리싸이클 단계는 발효 공정이 완료된 발효물 중 일부는 이송부(400)로 이송되어 성형품으로 가공이 이루어지도록 구성되고, 나머지 일부는 교반본체(210)로 재투입이 이루어지도록 구성되어 습유기 폐기물, 혼합 조성물과 함께 재교반 및 발효가 이루어지도록 구성되는 것이며, 이때 발효물의 재투입으로 인한 교반 및 발효가 진행되는 경우, 상기 혼합 조성물은 24~48시간 동안 총 7~10회 투입이 이루어지되, 일정 간격으로 투입이 이루어지도록 구성된다.
발효물 성형단계(S40)는 교반 및 발효단계(S30)에 의해 발효가 완료된 발효물을 친환경 퇴비, 또는 SRF, 또는 BIO SRF 등으로 이루어지는 성형연료로 성형하는 단계로서, 이송부(400)를 통해 일정량의 발효물을 성형부(500)로 공급하여 다양한 형상으로 이루어진 친환경 퇴비, 또는 성형연료로 이루어지는 성형물을 성형하는 단계이다.
발효물 성형단계(S40)는 이송부(400)로부터 공급되는 발효물을 성형부(500)의 공급 하우징(510)으로 공급하여 충진 하우징(520) 및 성형 하우징(530)의 내부로 발효물의 충진이 이루어지도록 하는 단계를 수행한다.
이후, 발효물 성형단계(S40)는 제1 및 제2승하강 부재(540, 550)를 모두 하강시켜 제1승하강 부재(540)는 공급 하우징(510)의 내벽면을 차단하여 발효물의 공급이 차단되도록 하고, 발효물의 공급이 차단되면 제1승하강 부재(540)의 하강 작동을 정지시키며, 제2승하강 부재(550) 만이 계속 하강 작동하면서 충진 하우징(520) 및 성형 하우징(530)에 충진된 발효물을 가압하여 발효물을 성형하는 단계를 수행한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 습유기성 폐기물의 발효 및 처리방법은 습유기성 폐기물의 발효시 음이온을 공급함과 동시에 에어의 온도를 조절하여 공급이 이루어지도록 함으로써, 미생물의 활동성을 촉진시켜 발효(부숙) 시간을 단축시킬 수 있으며, 또한 혼합부(100)를 통해 일정한 함수율로 조절된 상태로 교반 및 발효가 이루어지도록 함으로써, 건조시간 역시 단축시킬 수 있게 되어 습유기성 폐기물의 처리 비용을 종래의 처리 비용에 비해 20%~20%의 비용만으로도 처리가 가능함에 따라 습유기성 폐기물에 대한 처리비용을 획기적으로 절감할 수 있는 한편, 복수의 첨가제들의 이로운 효과들로 인하여 처리시 발생하는 유해가스 및 악취를 최소화할 수 있는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 혼합부 200: 교반 및 발효부
300: 에어 공급부 400: 이송부
500: 성형부

Claims (5)

  1. 혼합부에서 호기성 미생물, 고온성 미생물 및 저온성 미생물로 이루어지는 미생물군과, 미생물의 활동성을 촉진시키는 바이오메스와, 복수의 첨가제를 순차적으로 혼합하여 혼합 조성물을 제조하는 혼합 조성물 제조단계;
    함수율이 80%~90%로 이루어지는 습유기 폐기물과 상기 혼합 조성물을 1차 교반하여 함수율 60%를 이루는 1차 교반물을 제조하고, 제조된 1차 교반물을 상기 교반 및 발효부로 공급하는 1차 교반단계;
    폐기물 공급부 및 상기 혼합부로부터 각각 습유기성 폐기물 및 상기 혼합 조성물을 중량비로 4 : 6의 비율로 교반 및 발효부의 본체부로 공급하고, 에어 공급부를 통해 음이온과 일정 온도의 에어를 상기 본체부로 공급하여 24시간~48시간 동안 교반 및 발효시켜 함수율 40% 미만의 발효물을 제조하는 교반 및 발효단계;를 포함하고,
    상기 혼합 조성물 제조단계는,
    왕겨 15 중량%~20중량%, 우드칩 15중량%~20중량%, 피트모스 40중량%~55중량%, 톱밥 15중량%~20중량%으로 이루어지는 바이오메스와, 60.20 CEC(cmol/kg)로 이루어지고 200~600 메쉬의 입도를 가진 분말 형태의 몬모릴로나이트(Montmorillonite)로 이루어지는 1차 첨가제를 각각 1차 첨가제 10중량%~20중량%와 바이오메스 80중량%~90중량%로 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 1차 혼합물 제조단계;
    상기 1차 혼합물과, SiO2 70.0중량%~85.0중량%, Al2O3 10.0중량%~17.0중량%, Fe2O3 1.2중량%~2.6중량%, Cu 1.5중량%~3.7중량%, Mn 1.0중량%~2.2중량%, B 0.9중량%~2.0중량%, CaO 0.2중량%~1.7중량%, MgO 0.2중량%~0.8중량%로 이루어지는 2차 첨가제를 각각 2차 첨가제 5중량%~10중량%와, 1차 혼합물 90중량%~95중량%로 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 2차 혼합물 제조단계;
    상기 2차 혼합물 및 상기 미생물군을 교반 및 발효부로 투입하되, 상기 2차 혼합물 100 중량%에 대하여 미생물군 0.05중량%~0.1중량%의 범위로 투입하는 2차 혼합물 및 미생물 투입단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 습·유기성 폐기물 처리용 첨가제를 이용한 습·유기성 폐기물의 발효 및 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 교반 및 발효단계는,
    발효가 완료된 발효물이 이송부를 통해 이송이 이루어질 때, 일정량의 발효물을 교반 및 발효부로 재이송시켜 습유기 폐기물과의 재교반 및 발효가 이루어지도록 하는 발효물 리싸이클 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 습·유기성 폐기물 처리용 첨가제를 이용한 습·유기성 폐기물의 발효 및 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 교반 및 발효단계 이후,
    발효물을 친환경 퇴비, 또는 친환경 성형연료로 성형하는 발효물 성형단계가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 습·유기성 폐기물 처리용 첨가제를 이용한 습·유기성 폐기물의 발효 및 처리 방법.
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