KR102217394B1 - 유기성 폐기물 비료화 방법 및 그에 사용되는 유기성 폐기물 비료화 장치 - Google Patents

유기성 폐기물 비료화 방법 및 그에 사용되는 유기성 폐기물 비료화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102217394B1
KR102217394B1 KR1020200103268A KR20200103268A KR102217394B1 KR 102217394 B1 KR102217394 B1 KR 102217394B1 KR 1020200103268 A KR1020200103268 A KR 1020200103268A KR 20200103268 A KR20200103268 A KR 20200103268A KR 102217394 B1 KR102217394 B1 KR 102217394B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
organic waste
weight
waste
parts
organic
Prior art date
Application number
KR1020200103268A
Other languages
English (en)
Inventor
황상규
Original Assignee
황상규
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 황상규 filed Critical 황상규
Priority to KR1020200103268A priority Critical patent/KR102217394B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102217394B1 publication Critical patent/KR102217394B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/20—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation using specific microorganisms or substances, e.g. enzymes, for activating or stimulating the treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F29/00—Mixers with rotating receptacles
    • B01F29/60—Mixers with rotating receptacles rotating about a horizontal or inclined axis, e.g. drum mixers
    • B01F29/64—Mixers with rotating receptacles rotating about a horizontal or inclined axis, e.g. drum mixers with stirring devices moving in relation to the receptacle, e.g. rotating
    • B01F9/08—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/10—Addition or removal of substances other than water or air to or from the material during the treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/90—Apparatus therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/90—Apparatus therefor
    • C05F17/964—Constructional parts, e.g. floors, covers or doors
    • C05F17/971—Constructional parts, e.g. floors, covers or doors for feeding or discharging materials to be treated; for feeding or discharging other material
    • C05F17/979—Constructional parts, e.g. floors, covers or doors for feeding or discharging materials to be treated; for feeding or discharging other material the other material being gaseous
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F7/00—Fertilisers from waste water, sewage sludge, sea slime, ooze or similar masses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/10—Solid or semi-solid fertilisers, e.g. powders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/005—Mixing or agitating manure, dung
    • B01F2215/0003—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

본 발명은 a) 냄새와 악취가 심하거나 수분함량이 75 중량%를 초과하는 상태의 유기성 폐기물(제1 유기성 폐기물)과 냄새 및 악취가 약하고 수분함량이 75 중량% 이하인 유기성 폐기물(제2 유기성 폐기물)을 분류하는 유기성 폐기물 분류단계: b) 상기 제1 유기성 폐기물을 전저류조로 이송하고, 제2 유기성 폐기물을 건조장치로 이송하는 유기성 폐기물 이송단계; c) 전저류조로 이송된 제1 유기성 폐기물을 80~90℃로 가열하는 유기성 폐기물 예열단계; d) 상기 예열된 제1 유기성 폐기물을 반응조로 이송하고, 반응조 내에서 160~180℃의 온도로 20~30분간간 가열하는 제1 유기성 폐기물 열가수분해(THP) 단계: e) 상기 가수분해된 제1 유기성 폐기물을 반응조에서 후저류조(40)로 이송하고, 후저류조(40)의 내부 온도를 39~40℃로 유지한 상태에서 미생물을 넣고 소화(digestion)시키면서 소화에 의해 발생하는 바이오가스를 발생시키는 유기성 폐기물의 소화단계; f) 상기 e)단계에서 소화처리된 제1 유기성 폐기물을 탈수시키는 단계; g) 상기 f)단계에서 탈수된 제1 유기성 폐기물 및 상기 b)단계에서 직접 이송된 제2 유기성 폐기물 중의 어느 하나 이상을 건조시키는 유기성 폐기물 건조단계; h) 상기 g)단계에서 건조된 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로, 상기 a)단계 내지 g)단계에서 발생된 탈리 유기물 10~20 중량부를 상기 건조된 유기성 폐기물에 코팅 또는 혼합하고, 숙성시키는 유기성 폐기물 숙성단계; i) 상기 숙성시킨 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로 질소전량 4~10 중량부, 인전량 4~10 중량부, 및 칼리전량 4~10 중량부 중에서 선택되는 1종 이상을 배합하는 영양소 배합단계; 및 j) 상기 i)단계에서 제조된 배합물을 시비 편의성에 따라 분말형, 과립형, 또는 펠릿형으로 성형하는 성형단계;를 포함하는 유기성 폐기물 비료화 방법 및 이에 사용되는 유기성 폐기물의 비료화 장치를 제공한다.

Description

유기성 폐기물 비료화 방법 및 그에 사용되는 유기성 폐기물 비료화 장치{Organic waste fertilizing method and organic waste fertilizing device used therein}
본 발명은 유기성 폐기물 비료화 방법 및 그에 사용되는 유기성 폐기물 비료화 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 하수슬러지와 음식물쓰레기는 수분 함량이 80~85%로서 쉽게 부패되어 악취와 오수가 발생하므로 분리 수거 및 운반이 어려우며, 매립시 다량의 침출수가 흘러나와 토양 및 지하수를 오염시키는 등 2차적인 환경 오염을 유발한다. 이와 같은 음식물쓰레기를 처리하기 위한 다양한 방법이 시도되어 왔는데 그중 대표적인 것이 호기성 미생물을 이용한 퇴비화 방법이다.
이 방법은 호기성 미생물에 의해 유기물질을 분해하여 무기물질과 같은 부산물과 CO2와 NH3 등으로 변환시켜 안정화시키는 방법으로서, 호기성 상태의 발효기 내에서 투입된 미생물 발효제에 의해 음식물 쓰레기 내의 유기물질이 안정된 부식토로 전환되며, 병원균은 지속적인 발효열에 의해 사멸되고 최종적으로 흙 냄새가 나는 짙은 갈색의 퇴비가 되는 것이다.
그러나, 상술한 호기성 미생물을 이용한 음식물쓰레기 처리 방법은 퇴비가 완성되기 전까지 몇 개월 정도의 기간이 소요되는 등 시간 소요가 많으며, 선별 시설, 혼합 및 발효 시설, 불순물 제거 시설, 숙성 시설 등 많은 종류의 시설이 요구되어 경제성이 떨어진다는 문제점이 있었다.
또한, 유기성 쓰레기에 포함된 유해균을 완벽하게 제거하지 못하는 문제가 있었다.
그러므로 이러한 단점을 개선할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0069569호
본 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 개선하기 위하여 안출된 것으로서,
수분을 다량으로 포함하고 있는 유기성 폐기물의 수분을 용이하게 감소시키며, 유해균을 전체적으로 완벽하게 제거할 수 있으며, 상대적으로 짧은 시간에 유기성 폐기물의 비료화를 가능하게 하며, 저염분으로 영양분이 풍부한 천연 비료를 제공할 수 있는 유기성 폐기물 비료화 방법 및 상기 방법에 사용되는 유기성 폐기물 비료화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은
a) 냄새와 악취가 심하거나 수분함량이 75 중량%를 초과하는 상태의 유기성 폐기물(제1 유기성 폐기물)과 냄새 및 악취가 약하고 수분함량이 75 중량% 이하인 유기성 폐기물(제2 유기성 폐기물)을 분류하는 유기성 폐기물 분류단계:
b) 상기 제1 유기성 폐기물을 전저류조로 이송하고, 제2 유기성 폐기물을 건조장치로 이송하는 유기성 폐기물 이송단계;
c) 전저류조로 이송된 제1 유기성 폐기물을 80~90℃로 가열하는 유기성 폐기물 예열단계;
d) 상기 예열된 제1 유기성 폐기물을 반응조로 이송하고, 반응조 내에서 160~180℃의 온도로 20~30분간 가열하는 제1 유기성 폐기물 열가수분해(THP) 단계:
e) 상기 가수분해된 제1 유기성 폐기물을 반응조에서 후저류조(40)로 이송하고, 후저류조(40)의 내부 온도를 39~40℃로 유지한 상태에서 미생물을 넣고 소화(digestion)시키면서 소화에 의해 발생하는 바이오가스를 발생시키는 유기성 폐기물의 소화단계;
f) 상기 e)단계에서 소화처리된 제1 유기성 폐기물을 탈수시키는 단계;
g) 상기 f)단계에서 탈수된 제1 유기성 폐기물 및 상기 b)단계에서 직접 이송된 제2 유기성 폐기물 중의 어느 하나 이상을 건조시키는 유기성 폐기물 건조단계;
h) 상기 g)단계에서 건조된 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로, 상기 a)단계 내지 g)단계에서 발생된 탈리 유기물 10~20 중량부를 상기 건조된 유기성 폐기물에 코팅 또는 혼합하고, 숙성시키는 유기성 폐기물 숙성단계;
i) 상기 숙성시킨 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로 질소전량 4~10 중량부, 인전량 4~10 중량부, 및 칼리전량 4~10 중량부 중에서 선택되는 1종 이상을 배합하는 영양소 배합단계; 및
j) 상기 i)단계에서 제조된 배합물을 시비 편의성에 따라 분말형, 과립형, 또는 펠릿형으로 성형하는 성형단계;를 포함하는 유기성 폐기물 비료화 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
a) 냄새와 악취가 심하거나 수분함량이 75 중량%를 초과하는 상태의 유기성 폐기물(제1 유기성 폐기물)과 냄새 및 악취가 약하고 수분함량이 75 중량% 이하인 유기성 폐기물(제2 유기성 폐기물)을 분류하는 유기성 폐기물 분류조(10),
b) 상기 제1 유기성 폐기물을 80~90℃로 예열하는 전저류조(20),
c) 상기 제1 유기성 폐기물을 160~180℃의 온도로 가열하여 열가수분해(THP)하는 반응조(30),
d) 내부 온도를 39~40℃로 유지한 상태에서 상기 열가수분해된 제1 유기성 폐기물에 미생물을 넣고 소화(digestion)시키면서 소화에 의해 발생하는 바이오가스를 발생시키는 후저류조(40),
e) 상기 소화시킨 제1 유기성 폐기물에서 수분을 탈수시키는 탈수조(50),
f) 상기 e)단계에서 탈수된 제1 유기성 폐기물 및 상기 a)단계에서 분류된 제2 유기성 폐기물 중의 어느 하나 이상을 건조시키는 건조장치(60), 및
g) 상기 f)단계에서 건조된 유기성 폐기물에 본 공정에서 발생한 탈리 유기물을 코팅 또는 혼합하고, 질소전량, 인전량, 및 칼슘전량 중에서 선택되는 1종 이상을 배합하는 숙성조(70)를 포함하는 제1항의 유기성 폐기물 비료화 방법에 사용되는 유기성 폐기물 비료화 장치를 제공한다.
본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법은 유기성 폐기물 전체에서 수분을 효과적으로 감소시키며 효율적으로 유해균을 제거하는 효과를 제공한다. 또한, 상대적으로 짧은 시간에 유기성 폐기물의 비료화를 가능하게 하며, 염분이 제거된 영양분이 풍부한 유기성 비료를 제공한다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물의 비료화 장치는 상기 비료화 방법을 경제적, 효율적으로 수행하는 것을 가능하게 하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법을 플로우 차트로 나타낸 것이며,
도 2는 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
아래 설명과 도면은 당업자가 설명되는 장치와 방법을 용이하게 실시할 수 있도록 특정 실시예를 예시한다. 다른 실시예는 구조적, 논리적으로 다른 변형을 포함할 수 있다. 개별 구성 요소와 기능은 명확히 요구되지 않는 한, 일반적으로 선택될 수 있으며, 과정의 순서는 변할 수 있다. 몇몇 실시예의 부분과 특징은 다른 실시예에 포함되거나 다른 실시예로 대체될 수 있다.
도 1은 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법을 플로우 차트로 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 장치를 예시적으로 나타낸 도면이다.
상기 도 1 및 2에 예시된 바와 같이, 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법은
a) 냄새와 악취가 심하거나 수분함량이 75 중량%를 초과하는 상태의 유기성 폐기물(제1 유기성 폐기물)과 냄새 및 악취가 약하고 수분함량이 75 중량% 이하인 유기성 폐기물(제2 유기성 폐기물)을 분류하는 유기성 폐기물 분류단계를 포함할 수 있다. 상기 분류단계는 예를 들어, 도 2에 예시된 분류조(10)에서 수행될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에서 상기 유기성 폐기물은 하수슬러지, 음식물 쓰레기, 도축 및 도계장 쓰레기, 어패류 쓰레기, 채소 쓰레기, 및 농산물 쓰레기 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기에서 유기성 폐기물을 분류하는 기준은 상기 기재된 기준에 따르지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 유기성 폐기물의 분류는 비료화 방법을 더 효율적으로 수행하기 위하여 필요한 것이므로, 상기 기준을 다소 벗어나더라도 본 발명의 실시가 어려워지는 것은 아님을 밝혀둔다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법은
b) 상기 제1 유기성 폐기물을 전저류조(20)로 이송하고, 제2 유기성 폐기물을 건조장치(60)로 이송하는 유기성 폐기물 이송단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 및 하기에 기재된 이송은 도 2에 예시된 바와 같은 컨베이어에 의해 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야에 공지된 이송 방법에 의해 수행될 수도 있다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법은
c) 전저류조로 이송된 제1 유기성 폐기물을 80~90℃로 가열하는 유기성 폐기물 예열단계를 포함한다. 상기 예열에 의하여 수분의 일부가 증발에 의해 제거될 수 있으며, 세균 등의 미생물의 일부도 사멸될 수 있다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법은
d) 상기 예열된 제1 유기성 폐기물을 반응조로 이송하고, 반응조 내에서 160~180℃의 온도로 20~30분간 가열하는 제1 유기성 폐기물 열가수분해(THP) 단계를 포함할 수 있다. 상기 열가수분해에 의해 다량의 수분이 증발에 의해 제거될 수 있으며, 세균 등의 미생물도 완벽하게 사멸될 수 있다. 따라서, 상기 열가수분해에 의해 유기성 폐기물의 악취도 상당부분 제거되는 효과가 얻어진다. 이 때, 열가수분해가 완료된 제1 유기성 폐기물을 바로 건조장치로 이송하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법은
e) 상기 가수분해된 제1 유기성 폐기물을 반응조에서 후저류조(40)로 이송하고, 후저류조(40)의 내부 온도를 39~40℃로 유지한 상태에서 미생물(혐기성 또는 호기성)을 넣고 소화(digestion)시키면서 소화에 의해 발생하는 바이오가스를 발생시키는 유기성 폐기물의 소화단계를 포함할 수 있다.
상기 소화단계는 14~16일 동안 수행될 수 있다. 상기 미생물은 제1 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5 중량부로 사용될 수 있다.
호기성 미생물로는 바실러스 스테아로써모필러스(Bacillus Stearothermophilus), 바실러스 코아굴란스(Bacillus coagulans), 바실러스 플라보써무스(Bacillus flavothermus), 바실러스 카우스토필러스(Bacillus kaustophilus), 바실러스 쉴레겔리(Bacillus schlegelii), 바실러스 스미시(Bacillus smithii), 바실러스 써모카테눌라투스(Bacillus thermocatenulatus), 바실러스 써모클로아케(Bacillus thermocloacae), 바실러스 써모디니트리피칸스(Bacillus thermodenitrificans), 바실러스써모글루코시데시어스(Bacillus thermoglucosidasius), 바실러스 써모레오보란스(Bacillus thermoleovorans), 바실러스 슈스시(Bacillus tusciae), 바실러스 써모루버(Bacillus thermoruber), 바실러스 브레비스(Bacillus brevis), 바실러스 팔리더스(Bacillus pallidus), 바실러스 렌터스(Bacillus lentus)와 같은 고온성 간균(桿菌), 클로스트리듐 서모사카로리티쿰(Clostridium thermosaccharolyticum), 락토바실러스 써모필러스(Lactobacillus thermophilus), 락토바실러스 델브루에키이(Lactobacillus delbrueckii)와 같은 고온성 유산간균, 시네초코커스 리비두스(Synechococcus lividus), 스트렙토코쿠스 테르모필루스(Streptococcus thermophilus), 스트렙토마이세스 써모필루스(Streptomyces thermophilus), 디설포토마쿨럼 니그리피칸스(Desulfotomaculum nigrificans), 지오바실러스 써모디니트리피칸스(Geobacillus thermodenitrificans), 지오바실러스 퇴비(Geobacillus toebii), 지오바실러스 스테아로써모필러스(Geobacillus stearothermophilus)와 같은 고온성 지오바실러스속(Geobacillus sp.), 지오바실러스 스테아로써모필러스(Geobacillus tearothermophilus), 지오바실러스 써모레오보란스(Geobacillus thermoleovorans)와 같은 지오바실러스속(Geobacillus sp.), 써모크리스퓸속(Thermocrispum sp.), 테르무스 테르모필루스(Thermus thermophilus), 안옥시바실러스 베푸엔시스(Anoxybacillus beppuensis), 안옥시바실러스 루피엔시스(Anoxybacillus rupiensis), 안옥시바실러스 푸라비써머스(Anoxybacillus flavithermus)와 같은 고온성 안옥시바실러스속(Anoxybacillus p.), 서모액티노마이세스 불가리스(Thermoactinomyces vulgaris), 서모액티노마이세스 사카리(Thermoactinomyces sacchari), 써모모노스포라 카바라(Thermomonospora curｖara)와 같은 고온 방사선균(Thermophilic actinomycetes), 술폴로부스 아시도칼다리우스(Sulfolobus acidocaldarius), 알리사이클로바실러스속(Alicyclobacillus sendaiensis sp.), 후미콜라 인솔렌스(Humicola insolens), 마스티고클라두스 라미노서스(Mastigocladus laminosus), 타라로마이세스, 듀폰티(Talaromyces dupontii) 또는 게오트리쿰 칸디둠(Geotrichum candidum) 중에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이 분야에 공지된 미생물이 제한 없이 사용될 수 있다.
혐기성 미성물로는 락토바실러스(Lactobacillus), 스테필로코커스(Staphylococcus), 스트렙토코커스(Streptococcus), 슈도모나스(Pseudomonas), 엔테로박터(Enterobacter) 중에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이 분야에 공지된 미생물이 제한 없이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법은
f) 상기 e)단계에서 소화처리된 제1 유기성 폐기물을 탈수시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 탈수는 탈수조(50)에서 수행될 수 있으며, 예를 들어, 중력에 의한 자연탈수, 탈수기를 사용한 탈수 등에 의하여 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법은
g) 상기 f)단계에서 탈수된 제1 유기성 폐기물 및 상기 b)단계에서 직접 이송된 제2 유기성 폐기물 중의 어느 하나 이상을 건조시키는 유기성 폐기물 건조단계를 포함할 수 있다. 상기 건조단계는 건조장치(60)에서 수행될 수 있으며, 자연건조, 열풍건조 등의 방법으로 수행될 수 있다. 상기 건조에 의해 유기성 폐기물의 수분함량은 20 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 10 중량% 이하로 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법은
h) 상기 g)단계에서 건조된 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로, 상기 a)단계 내지 g)단계에서 발생된 탈리 유기물 10~20 중량부를 상기 건조된 유기성 폐기물에 코팅 또는 혼합하고, 숙성시키는 유기성 폐기물 숙성단계를 포함할 수 있다. 이러한 공정에 의해 유기성 폐기물에서 발생되는 인산염 및 질산염 등이 포함된 탈리 유기물을 유용하게 활용할 수 있으며, 이에 따라 상기 유기성 폐기물은 토양개량 효과가 큰 바이오솔리드(biosolid) 상태가 된다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법은
i) 상기 숙성시킨 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로 질소전량 4~10 중량부, 인전량 4~10 중량부, 및 칼리전량 4~10 중량부 중에서 선택되는 1종 이상을 배합하는 영양소 배합단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법은
j) 상기 i)단계에서 제조된 배합물을 시비 편의성에 따라 분말형, 과립형, 또는 펠릿형 등으로 성형하는 성형단계를 포함할 수 있다. 이러한 단계를 거쳐 유기성 폐기물은 영양분이 풍부한 복합 비료로 재탄생된다.
본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법에서
상기 e)단계는 배출되는 바이오가스를 바이오가스 저장조(80)에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법은
상기 a)단계 전에 유기성 폐기물의 수분을 탈수시키는 탈수단계를 더 포함할 수 있다. 이 때 탈수는 중력에 의한 자연탈수 또는 탈수기에 의한 탈수에 의해 수행될 수 있다.
상기 d) 열가수분해 단계는 반응조 내에서 160~180℃의 온도로 가열한 후에 제1 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로 오일(Oil) 5 내지 20 중량부 및 유화제 2 내지 10 중량부를 혼합하여 유기성 폐기물 표면에 오일을 코팅하고, 상기 오일이 코팅된 유기성 폐기물 분쇄물의 오일에 착화하여 수분함량을 감소시키는 동시에 유해균을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
오일은 물과 섞이지 않으므로, 유화제를 사용하여 오일이 물을 머금은 유기성 폐기물의 표면에 균일하게 코팅되게 함으로써, 착화시 유기성 폐기물의 전영역이 균일하게 가열되어 수분을 증발시키며, 유해균도 빈틈없이 제거한다.
상기 오일(Oil)은 휘발유, 등유 및 중유 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 착화가 가능한 오일이라면 다른 오일을 사용하는 것도 가능하다.
상기 유화제는 소듐 라우릴 설페이트(SLS), 소듐 라우레스 설페이트(SLES), 암모늄 라우릴 설페이트(ALS), 암모늄 라우레스 셀페이트(ALES), 트리에탄올아민 라우릴 설페이트(TLS), 디소듐 라우레스 설포숙시네이트(DLES), 포타슘코코일글리세네이트(PCG), 소듐 메틸 스테아로일타우레이트(STS20), 소듐라우로일사코시네이트, 및 소듐코코일글루타메이트 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 유화제는 하기 화학식 1로 표시된 양이온성 고분자 계면활성제를 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 3 중량부로 더 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020086415235-pat00001
상기 화학식 1의 양이온성 고분자 계면활성제로서 유기성 폐기물 표면의 물과 오일이 잘 혼합되게 하는 기능을 수행한다. 특히, 고분자 형태이므로, 오일이 물 표면에 더 견고하게 붙어 있게 한다.
상기 화학식 1의 양이온성 고분자 계면활성제는 중량평균분자량이 50,000 내지 300,000인 것이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 100,000 내지 200,000인 것이 사용될 수 있다.
<제조예 1: 화학식 1의 양이온성 고분자 계면활성제의 제조>
반응용매인 에틸벤젠에 2-(디메틸아미노)에틸메타크릴레이트(2-(Dimethylamino)ethyl methacrylate) 단량체 5몰 및 브로모 옥탄(bromo octane) 6몰을 첨가하고, 단량체 100 중량부에 노르말 머캡탄 0.5 중량부를 혼합하여 균일하게 만들었다.
상기에서 제조한 중합용액을 15 L/hr의 속도로 25 L 반응기에 투입하면서 110℃의 온도로 중합하고, 휘발조에서 150℃의 온도로 미반응 단량체와 반응용매을 제거하고 세척, 탈수, 건조하여 중량평균분자량이 150,000인 화학식 1의 양이온성 고분자 계면활성제를 얻었다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 d)단계는 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로 마른 소나무 잎 분쇄물 1 내지 5 중량부를 더 투입할 수 있다. 상기 마른 소나무 잎은 구하기 쉬우며, 토양에 유해균에 대한 저항성을 향상시키며, 우수한 영양성분을 제공한다.
또한, 본 발명은, 도 2에 예시된 바와 같이,
a) 냄새와 악취가 심하거나 수분함량이 75 중량%를 초과하는 상태의 유기성 폐기물(제1 유기성 폐기물)과 냄새 및 악취가 약하고 수분함량이 75 중량% 이하인 유기성 폐기물(제2 유기성 폐기물)을 분류하는 유기성 폐기물 분류조(10),
b) 상기 제1 유기성 폐기물을 80~90℃로 예열하는 전저류조(20),
c) 상기 제1 유기성 폐기물을 160~180℃의 온도로 가열하여 열가수분해(THP)하는 반응조(30),
d) 내부 온도를 39~40℃로 유지한 상태에서 상기 열가수분해된 제1 유기성 폐기물에 미생물을 넣고 소화(digestion)시키면서 소화에 의해 발생하는 바이오가스를 발생시키는 후저류조(40),
e) 상기 소화시킨 제1 유기성 폐기물에서 수분을 탈수시키는 탈수조(50),
f) 상기 e)단계에서 탈수된 제1 유기성 폐기물 및 상기 a)단계에서 분류된 제2 유기성 폐기물 중의 어느 하나 이상을 건조시키는 건조장치(60), 및
g) 상기 f)단계에서 건조된 유기성 폐기물에 본 공정에서 발생한 탈리 유기물을 코팅 또는 혼합하고, 질소전량, 인전량, 및 칼슘전량 중에서 선택되는 1종 이상을 배합하는 숙성조(70)를 포함하는 본 발명의 유기성 폐기물 비료화 방법에 사용되는 유기성 폐기물 비료화 장치에 관한 것이다.
상기 유기성 폐기물 비료화 방법에서 언급된 기술 내용은 본 발명의 비료화 장치에 그대로 적용될 수 있다.
본 발명에서 가열이 필요한 전저류조(20), 반응조(30) 및 후저류조(40)은 화염에 의해 직접 가열되는 방식, 전기 열선에 의해 가열하는 방식, 고온의 유체에 의해 가열되는 방식 중에서 선택되는 방식을 채용할 수 있다.
상기 반응조(30)은 회전구동이 가능한 반응조일 수 있다. 예를 들어, 반응조가 회전하면서, 내벽에 일정 높이로 돌출 고정된 유기성 폐기물 뒤집기 판넬에 의해 유기성 폐기물이 자동으로 섞이면서, 가열되는 반응조가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 유기성 폐기물 비료화 장치는 상기 후저류조(40)에서 배출되는 바이오가스를 저정하는 바이오가스 저장조(80)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 유기성 폐기물 비료화 장치는 상기에서 특별히 기술된 장치 및 구조를 제외하고는 이 분야에서 통상적으로 채용되는 장치 및 구조를 제한 없이 채용할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
실시예 1: 유기성 비료 제조
냄새와 악취가 심하고 수분함량이 80 중량%인 유기성 폐기물(제1 유기성 폐기물)과 냄새 및 악취가 약하고 수분함량이 50 중량%인 유기성 폐기물(제2 유기성 폐기물)을 분류조(10)에서 분류하여, 상기 제1 유기성 폐기물을 전저류조(20)로 이송하고, 제2 유기성 폐기물을 건조장치(60)로 이송하였다.
상기 전저류조로 이송된 제1 유기성 폐기물을 80~90℃로 예열한 후, 상기 예열된 제1 유기성 폐기물을 반응조(30)로 이송하고, 반응조를 회전시키면서 160~180℃의 온도로 60분간 가열하여 제1 유기성 폐기물을 열가수분해(THP)시켰다.
상기 열가수분해된 제1 유기성 폐기물을 반응조(30)에서 후저류조(40)로 이송하고, 온도를 39~40℃로 유지한 상태에서 미생물로서 바실러스 스테아로써모필러스(Bacillus Stearothermophilus) 균제를 상기 제1 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로 0.5 중량부를 넣고 소화시키면서, 발생되는 바이오가스를 바이오가스 저장조(80)로 배출시켰다.
상기 소화처리된 제1 유기성 폐기물을 수분함량이 50 중량%가 되도록 탈수시킨 후, 건조장치(60)로 이송하고, 상기 분류조(10)에서 직접 이송된 제2 유기성 폐기물과 함께 자연건조시켰다.
상기 자연건조된 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로, 탈리 유기물 15 중량부를 혼합하고, 이를 상기 자연건조된 유기성 폐기물에 코팅 또는 혼합하고, 24 시간동안 숙성시켰다.
상기 숙성시킨 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로 질소전량 7 중량부 및 칼리전량 7 중량부를 배합시켰다. 이후 제조된 배합물을 과립형으로 성형하여 유기성 폐기물의 비료를 제조하였다.
실시예 2: 유기성 비료 제조
상기 열가수분해 단계에서 반응조를 160~180℃의 온도로 가열한 후에 제1 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로 오일(Oil) 10 중량부, 유화제 4 중량부, 및 상기 화학식 1로 표시되는 중량평균분자량이 150,000인 양이온성 고분자 계면활성제 1 중량부를 혼합하여 제1 유기성 폐기물 표면에 오일을 코팅하고, 상기 오일이 코팅된 유기성 폐기물 분쇄물의 오일에 착화하여 수분함량을 감소시키는 동시에 유해균을 제거하는 단계를 더 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기성 비료를 제조하였다.
시험예 1: 유기성 비료의 외관 및 냄새 평가
상기 실시예 1 및 2에서 제조된 유기물 비료의 외관을 육안으로 살펴보고, 손으로 만져보는 방식으로 평가하고 냄새를 확인하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<외관 평가 기준>
1: 수분이 충분히 제거되지 않아 전체적으로 질척거림
2: 수분이 충분히 제거되지 않아 질척거림 약간 존재함
3. 수분이 충분히 제거되어 손에 들러붙지 않음
4. 수분이 충분히 제거되어 뽀송 뽀송함이 느껴짐
<냄새 평가 기준>
1: 음식물 부패 냄새가 심하게 남
2: 음식물 부패 냄새가 약간 남아 있음
3: 음식물 부패 냄새가 거의 안남
외관 평가 냄새 평가
실시예 1 4 3
실시예 2 4 3
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 유기물 비료는 수분이 잘 제거되어 손에 들러붙지 않으며, 음식물 부패 냄새도 거의 나지 않는 것으로 확인되었다. 특히, 실시예 2의 경우는 실시예 1과 점수는 동일하게 부여되었지만, 수분제거 및 냄새제거 측면에서 실시예 1보다 더 우수하였다.

Claims (8)

  1. a) 냄새와 악취가 심하거나 수분함량이 75 중량%를 초과하는 상태의 유기성 폐기물(제1 유기성 폐기물)과 냄새 및 악취가 약하고 수분함량이 75 중량% 이하인 유기성 폐기물(제2 유기성 폐기물)을 분류하는 유기성 폐기물 분류단계:
    b) 상기 제1 유기성 폐기물을 전저류조로 이송하고, 제2 유기성 폐기물을 건조장치로 이송하는 유기성 폐기물 이송단계;
    c) 전저류조로 이송된 제1 유기성 폐기물을 80~90℃로 가열하는 유기성 폐기물 예열단계;
    d) 상기 예열된 제1 유기성 폐기물을 반응조로 이송하고, 반응조 내에서 160~180℃의 온도로 20~30분간 가열하는 제1 유기성 폐기물 열가수분해(THP) 단계:
    e) 상기 가수분해된 제1 유기성 폐기물을 반응조에서 후저류조(40)로 이송하고, 후저류조(40)의 내부 온도를 39~40℃로 유지한 상태에서 미생물을 넣고 소화(digestion)시키면서 소화에 의해 발생하는 바이오가스를 발생시키는 유기성 폐기물의 소화단계;
    f) 상기 e)단계에서 소화처리된 제1 유기성 폐기물을 탈수시키는 단계;
    g) 상기 f)단계에서 탈수된 제1 유기성 폐기물 및 상기 b)단계에서 직접 이송된 제2 유기성 폐기물 중의 어느 하나 이상을 건조시키는 유기성 폐기물 건조단계;
    h) 상기 g)단계에서 건조된 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로, 상기 a)단계 내지 g)단계에서 발생된 탈리 유기물 10~20 중량부를 상기 건조된 유기성 폐기물에 코팅 또는 혼합하고, 숙성시키는 유기성 폐기물 숙성단계;
    i) 상기 숙성시킨 유기성 폐기물 100 중량부를 기준으로 질소전량 4~10 중량부, 인전량 4~10 중량부, 및 칼리전량 4~10 중량부 중에서 선택되는 1종 이상을 배합하는 영양소 배합단계; 및
    j) 상기 i)단계에서 제조된 배합물을 시비 편의성에 따라 분말형, 과립형, 또는 펠릿형으로 성형하는 성형단계;를 포함하며,
    상기 유기성 폐기물은 하수슬러지, 음식물 쓰레기, 도축 및 도계장 쓰레기, 어패류 쓰레기, 채소 쓰레기, 및 농산물 쓰레기 중에서 선택되는 1종 이상이며,
    상기 반응조는 회전구동 반응조이며,
    상기 e)단계는 배출되는 바이오가스를 바이오가스 저장조에 저장하는 단계를 더 포함하며,
    상기 a)단계 전에 유기성 폐기물의 수분을 탈수시키는 탈수단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 비료화 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
KR1020200103268A 2020-08-18 2020-08-18 유기성 폐기물 비료화 방법 및 그에 사용되는 유기성 폐기물 비료화 장치 KR102217394B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200103268A KR102217394B1 (ko) 2020-08-18 2020-08-18 유기성 폐기물 비료화 방법 및 그에 사용되는 유기성 폐기물 비료화 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200103268A KR102217394B1 (ko) 2020-08-18 2020-08-18 유기성 폐기물 비료화 방법 및 그에 사용되는 유기성 폐기물 비료화 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102217394B1 true KR102217394B1 (ko) 2021-02-19

Family

ID=74687306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200103268A KR102217394B1 (ko) 2020-08-18 2020-08-18 유기성 폐기물 비료화 방법 및 그에 사용되는 유기성 폐기물 비료화 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102217394B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102616264B1 (ko) 2022-09-06 2023-12-20 한동욱 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100759523B1 (ko) * 2006-07-18 2007-09-18 박연석 유기성 폐기물의 비료화 방법 및 이를 이용한 비료 조성물
KR20110069569A (ko) 2009-12-17 2011-06-23 제이엠바이오 주식회사 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템
KR20150019954A (ko) * 2013-08-16 2015-02-25 구수진 유기성 폐기물이 생석회 수화반응으로 제조된 슬러지를 이용한 기능성비료 및 그의 제조방법
KR20170088176A (ko) * 2016-01-22 2017-08-01 주식회사 포스코건설 열가수분해를 포함하는 유기성 폐기물 혐기소화 시스템
KR20200048220A (ko) * 2018-10-29 2020-05-08 주식회사 포스코건설 유기성 폐기물의 열가수분해 혐기소화 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100759523B1 (ko) * 2006-07-18 2007-09-18 박연석 유기성 폐기물의 비료화 방법 및 이를 이용한 비료 조성물
KR20110069569A (ko) 2009-12-17 2011-06-23 제이엠바이오 주식회사 열 안정화 공법을 이용하여 음식물쓰레기 및 유기물 쓰레기를 비료화하는 비료제조시스템
KR20150019954A (ko) * 2013-08-16 2015-02-25 구수진 유기성 폐기물이 생석회 수화반응으로 제조된 슬러지를 이용한 기능성비료 및 그의 제조방법
KR20170088176A (ko) * 2016-01-22 2017-08-01 주식회사 포스코건설 열가수분해를 포함하는 유기성 폐기물 혐기소화 시스템
KR20200048220A (ko) * 2018-10-29 2020-05-08 주식회사 포스코건설 유기성 폐기물의 열가수분해 혐기소화 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102616264B1 (ko) 2022-09-06 2023-12-20 한동욱 악취 저감 및 에너지 절약형 유기성 폐기물의 비료 제조장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhou et al. A new strategy for co-composting dairy manure with rice straw: Addition of different inocula at three stages of composting
Zhao et al. Effect of four crop straws on transformation of organic matter during sewage sludge composting
Sarkar et al. Optimization of a vegetable waste composting process with a significant thermophilic phase
Karnchanawong et al. Effects of microbial inoculation on composting of household organic waste using passive aeration bin
AU2020101640A4 (en) Method of treating organic solid wastes and biological organic fertilizer prepared thereby
Alattar et al. Effects of microaerobic fermentation and black soldier fly larvae food scrap processing residues on the growth of corn plants (Zea mays)
CN107141047B (zh) 一种湿热预处理促进畜禽粪便腐熟的堆肥方法
Gaind Effect of fungal consortium and animal manure amendments on phosphorus fractions of paddy-straw compost
Koivula et al. Ash in composting of source-separated catering waste
CN104370582B (zh) 一种有机垃圾无臭好氧堆肥方法
CN107211765A (zh) 利用城市固废制造栽培用生态营养土的方法
Yu et al. Application of seasonal freeze-thaw to pretreat raw material for accelerating green waste composting
CN107573111A (zh) 一种利用发酵菌好氧堆肥处理有机生活垃圾的方法
Hafeez et al. Rapid composting of different wastes with yash activator plus
Chinakwe et al. Effect of temperature changes on the bacterial and fungal succession patterns during composting of some organic wastes in greenhouse
CN105039226B (zh) 一种高效发酵有机垃圾资源化利用技术
CN108949551A (zh) 一种酵解干燥方法
Füleky et al. Composting to recycle biowaste
KR102217394B1 (ko) 유기성 폐기물 비료화 방법 및 그에 사용되는 유기성 폐기물 비료화 장치
Parihar et al. Composting: a better alternative of chemical fertilizer
Lim et al. Feedstock amendment for the production of quality compost for soil amendment and heavy metal immobilisation
Zuberer et al. Composting: the microbiological processing of organic wastes
Sadeli et al. The comparative of activator effect and fermentation time on nutrient quality, physical quality (temperature, pH) in compost
US20100058821A1 (en) Plant and process for transformation of organic material
Said Livestock waste and its role in the composting process: A review

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant