KR102385134B1 - 하수 및 폐수 처리시설에서 발생하는 오니, 협잡물 등의 유기성 폐기물 감량화, 퇴비화 또는 연료화 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하수 및 폐수 처리시설에서 발생하는 유기성 폐기물 감량화 및 퇴비화 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 미생물 제제는 유기성 폐기물에 포함된 유기물, 중금속 및 염분을 분해하는 효과가 있을 뿐만 아니라, 80-160℃의 고온 내성이 있어 고온의 운전 조건에서도 생존하여 산화발효 활성을 유지할 수 있어 수분 제거를 위한 고온 처리에 유리한 효과가 있고, 본 발명에 따른 유기성 폐기물 감량화 방법을 통해 배출되는 응축수 및 잔재물은 모두 유기물, 중금속 및 염분의 수치가 하폐수 처리장에서 처리될 수 있는 일반 폐기물 기준을 만족할 뿐만 아니라, 비료로 사용할 수 있는 기준 역시 만족하는 효과가 있어, 중금속 및 염분을 포함하는 유기성 폐기물 처리에 유용할 수 있다.
Description
본 발명은 하수 및 폐수 처리시설에서 발생하는 유기성 폐기물(하수 슬러지(오니), 하수 협잡물, 폐수 슬러지(오니), 폐수 협잡물 등) 감량화, 퇴비화 또는 연료화 방법에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 상기 유기성 폐기물에 포함된 중금속 및 염분을 저감화하는 방법에 관한 것이다.
근래에 접어들면서 세계적으로 폐기물 문제가 사회 문제화되고, 상기 폐기물의 소각 및 매립 처리과정 중에 2차 오염이 발생하면서, 폐기물의 성상 중에 가장 문제가 될 수 있는 하수/폐수 슬러지, 하수/폐수 협잡물, 음식물 쓰레기나 축산분뇨에 대한 관심이 증가하게 되었다.
상기 하수/폐수 슬러지(오니), 하수/폐수 협잡물 등의 대부분은 미생물에 의해서 분해가능한 유기물을 많이 포함하고 있는 것으로 유기성 폐기물로 분류되고 있다. 상기 유기성 폐기물의 처리과정에서 문제가 되는 요인은 높은 수분함량으로서, 음식물쓰레기는 80~85% 전후, 하수/폐수 슬러지(오니)는 75~80% 전후를 보여주고 있다는 점이다. 이러한 높은 수분함량은 소각시에 발열량을 저하시켜 보조 연료의 사용량을 증가시키게 되며, 경우에 따라서는 불완전연소를 유도하게 된다.
또한, 매립단계에서 침출수의 증가요인이 되며, 높은 수분함량에 유기물이 급격히 분해되어 악취발생의 요인이 되기도 한다.
상기와 같은 여러가지 문제점 때문에 근래에 들어와 유기성 폐기물의 매립 규제 움직임이 발생했으며, 최대한 수분을 억제한 상태에서 반입을 유도하고 있으나, 아직까지 많은 문제점을 야기시키고 있는 실정이다.
상기 유기성 폐기물에 대한 관심은 우리나라만의 문제점이 아니라 선진국에서도 관심의 대상이 되고 있으며, 폐기물 처리에 있어서 유기성 폐기물을 효율적으로 처리할 수 있는 많은 대책을 수립하고 있다.
즉, 그 발생량이 증가 추세에 있는 유기성 폐기물이 환경오염의 주원인으로 대두되어 그의 처리를 목적으로 하는 다양한 장치의 개발이 이루어지고 있으며, 또한 다양한 방법들이 연구되고 있는 동시에 실시 내지는 시도되고 있는 것이 사실이다.
그 중에서도 특히, 상기와 같은 유기성 폐기물들은 소정의 처리공정을 거쳐 농작물 등의 발육을 활성화시킬 수 있도록 퇴비화하는 방법이 많이 이용되고 있는데, 이는 발효조를 구비한 유기성 폐기물 처리장치에서 발효 및 건조공정 등을 통하여 이루어지게 되는 것이다.
한편, 유기성 폐기물에는 다량의 염분이 포함되어 있어 이의 처리방법에 관한 연구도 활발히 진행되고 있고, 최근 환경오염으로 인한 중금속 역시 유기성 폐기물에 다량 포함되어 있어 이의 처리방법에 관한 연구도 활발히 진행되고 있으나, 처리비용을 최소화하며 대량으로 처리할 수 있는 방법은 전무한 실정이다.
등록특허공보 제10-1029764호에는 축산분뇨, 하수슬러지를 토양미생물을 이용하여 발효시키는 장치 및 이를 이용한 발효퇴비 제조방법이 개시되어 있다. 상기 장치는 축분과 하수슬러지를 동시에 처리함으로써 폐기물 처리에 효율적이며, 축분과 하수슬러지를 이용하여 퇴비를 생산하는 과정에서 발생할 수 있는 악취 및 오·폐수를 제거 및 억제함으로써 친환경적인 장점이 있지만, 유기성 폐기물에 포함된 염분 및 중금속을 처리할 수는 없는 단점이 있다.
이에, 본 발명자는 자체 개발하여 제조한 수탁번호 KFCC 11705P로 기탁된 미생물이 유기성 폐기물에 포함된 유기물 뿐만 아니라 염분 및 중금속 역시 분해하는 효과가 있을 뿐만 아니라 고온 내성이 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 하수 슬러지(오니), 하수 협잡물, 폐수 슬러지(오니), 폐수 협잡물, 음식물 쓰레기, 쓰레기 매립장 침출수, 유기성 폐액 등의 유기성 폐기물 감량화용, 퇴비화용 또는 연료화용 미생물 제제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유기성 폐기물 감량화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 유기성 폐기물 감량화 방법에서 얻은 응축수를 포함하는 액상 비료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 유기성 폐기물 감량화 방법으로 얻은 잔재물을 포함하는 고상 비료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 유기성 폐기물 감량화 방법으로 얻은 잔재물을 포함하는 연료 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 수탁번호 KFCC 11704P으로 기탁된 미생물, 수탁번호 KFCC 11705P으로 기탁된 미생물 및 수탁번호 KFCC 11706P으로 기탁된 미생물을 포함하는,
유기성 폐기물 감량화 및 퇴비화용 미생물 제제를 제공한다.
또한, 본 발명은 유기성 폐기물과 제1항의 미생물 제제를 건조발효장치에 투입하는 단계(단계 1);
상기 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 교반하면서 80-160℃의 온도로 운전하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하는 단계(단계 3); 및
상기 단계 1 내지 단계 3의 처리가 끝난 잔재물을 배출하는 단계(단계 4);를 포함하고,
상기 단계 2에서 유기성 폐기물에 포함된 유기물은 상기 미생물에 의한 산화발효반응에 의해 분해되는 것을 특징으로 하는,
유기성 폐기물 감량화 방법을 제공한다.
나아가, 본 발명은 유기성 폐기물과 제1항의 미생물 제제를 건조발효장치에 투입하는 단계(단계 1);
상기 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 교반하면서 80-160℃의 온도로 운전하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하는 단계(단계 3);
를 포함하여 얻은 응축수를 포함하는 액상 비료 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유기성 폐기물 감량화 방법으로 얻은 잔재물을 포함하는 고상 비료 조성물을 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기 유기성 폐기물 감량화 방법으로 얻은 잔재물을 포함하는 연료 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 미생물 제제는 유기성 폐기물에 포함된 유기물, 중금속 및 염분을 분해하는 효과가 있을 뿐만 아니라, 80-160℃의 고온 내성이 있어 고온의 운전 조건에서도 생존하여 산화발효 활성을 유지할 수 있어 수분 제거를 위한 고온 처리에 유리한 효과가 있고, 본 발명에 따른 유기성 폐기물 감량화 방법을 통해 배출되는 응축수 및 잔재물은 모두 유기물, 중금속 및 염분의 수치가 하폐수 처리장에서 처리될 수 있는 일반 폐기물 기준을 만족할 뿐만 아니라, 비료로 사용할 수 있는 기준 역시 만족하는 효과가 있어, 중금속 및 염분을 포함하는 유기성 폐기물 처리에 유용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기성 폐기물 감량화 방법 공정 개요도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
미생물 제제
본 발명은 수탁번호 KFCC 11704P으로 기탁된 미생물, 수탁번호 KFCC 11705P으로 기탁된 미생물 및 수탁번호 KFCC 11706P으로 기탁된 미생물을 포함하는,
유기성 폐기물 감량화 및 퇴비화용 미생물 제제를 제공한다.
본 발명에 따른 미생물 제제는 유기물을 분해할 뿐만 아니라, 놀랍게도 중금속 및 염분 역시 분해하는 효과가 있음을 확인하였다(실험예 1 및 2 참조).
또한, 본 발명에 따른 미생물 제제는 약 80-160℃의 고온 운전조건에서도 생존하는 고온 내성이 있어, 수분 처리를 위한 고온 설정에 제약이 없이 사용할 수 있는 장점이 있다. 종래 미생물을 이용한 유기성 폐기물 처리에 사용되는 미생물들은 고온 내성이 없어 낮은 온도(약 60℃ 이하)에서 운전하여야 하기 때문에, 수분 제거에 많은 시간이 요구되는 단점이 있지만, 본 발명에 따른 미생물은 고온 내성이 있어 고온에서 운전하여 수분을 빨리 제거할 수 있는 유리한 효과가 있다 할 수 있다.
상기 유기성 폐기물은 하수 슬러지(오니), 하수 협잡물, 폐수 슬러지(오니), 폐수 협잡물, 음식물 쓰레기, 쓰레기 매립장 침출수, 유기성 폐액 등을 아무런 제약 없이 사용할 수 있다. 상기 유기성 폐기물에는 유기물 뿐만 아니라, 중금속, 염분 등이 포함되어 있을 수 있다.
상기 유기성 폐기물 제거는 단백질, 지방, 탄수화물, 식이섬유 등의 유기물의 산화발효반응을 미생물이 촉진하여 제거되고, 상기 염분 제거는 NaCl의 산화발효반응을 미생물이 촉진하여 이산화염소(ClO2)로 분해함에 따라 염분이 제거되며, 상기 중금속 제거는 중금속의 산화발효반응을 미생물이 촉진하여 산화중금속으로 분해함에 따라 중금속이 제거되는 것을 특징으로 한다.
유기물에 포함된 단백질이 산소와 함께 본 발명에 따른 미생물 제제에 의해 산화발효 분해되는 반응은 하기와 같다.
유기물에 포함된 지방산은 본 발명에 따른 미생물 제제에 의해 디글리세라이드, 모노글리세라이드를 거쳐 글리세롤까지 분해되고, 글리세롤은 산소와 함께 산화발효 분해되는 반응은 하기와 같다.
염분이 산소와 함께 본 발명에 따른 미생물 제제에 의해 산화발효 분해되는 반응은 하기와 같다.
중금속, 일례로 구리가 산소와 함께 본 발명에 따른 미생물 제제에 의해 산화발효 분해되는 반응은 하기와 같다.
본 발명에 따른 미생물 제제는 액상, 분말, 펠렛 등의 형태로 제조하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 미생물 제제는 수탁번호 KFCC 11704P으로 기탁된 미생물, 수탁번호 KFCC 11705P으로 기탁된 미생물 및 수탁번호 KFCC 11706P으로 기탁된 미생물은 각각 1:1-10:1-10 중량비, 바람직하게는 1:3-7:2-6 중량비, 특히 바람직하게는 1:5:4 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
유기성 폐기물 감량화 방법
본 발명은 유기성 폐기물과 본 발명에 따른 상기 미생물 제제를 건조발효장치에 투입하는 단계(단계 1);
상기 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 교반하면서 80-160℃의 온도로 운전하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하는 단계(단계 3); 및
상기 단계 1 내지 단계 3의 처리가 끝난 잔재물을 배출하는 단계(단계 4);를 포함하고,
상기 단계 2에서 유기성 폐기물에 포함된 유기물은 상기 미생물에 의한 산화발효반응에 의해 분해되는 것을 특징으로 하는,
유기성 폐기물 감량화 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 처리방법은 1회당 약 10-20시간 운전하여, 유기성 폐기물 처리를 완료할 수 있다.
본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리방법 공정 개요도를 도 1에 나타내었다.
본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리방법은 80-160℃의 고온에서 운전함에 따라서 수분 제거에 필요한 시간을 현저히 단축할 수 있는 효과가 있는데, 이는 본 발명에 따른 미생물 제제의 고온 내성이 있기에 가능하고, 종래 알려진 고온 내성이 없는 미생물 제제를 사용할 경우에는 고온에서 운전할 수 없다.
상기 유기성 폐기물은 중금속 및/또는 염분을 더 포함할 수 있고, 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리방법은 중금속 및 염분을 분해하는 효과가 있는데, 이는 본 발명에 따른 미생물 제제가 중금속 및 염분을 분해하는 효과가 있기에 가능하다.
본 발명에 따른 미생물 제제에 의한 유기물, 중금속, 염분의 제거 원리는 상술한 바와 같다.
본 발명에 따른 처리방법에 있어서, 상기 단계 1은 유기성 폐기물과 본 발명에 따른 미생물 제제를 건조발효장치에 투입하는 단계이다. 구체적으로, 유기성 폐기물 100 중량부 대비 미생물 제제 0.1-1 중량부 투입할 수 있다.
본 발명에 따른 처리방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 교반하면서 80-160℃의 온도로 운전하는 단계이다. 80-160℃의 고온에서 운전함에 따라 수분 제거에 소요되는 시간을 종래 미생물 이용 처리방법 대비 현저히 단축할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 미생물 제제가 갖는 고온 내성 때문에 가능하다. 한편, 단계 2에서는 미생물에 의한 호기성 산화발효반응이 발생하므로 미생물 제제의 함수율을 15-45% 수준을 유지하도록 운전하는 것이 바람직하다. 여기서, 교반속도는 약 2-10 rpm 속도로 운전할 수 있다.
본 발명에 따른 처리방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하는 단계이다. 구체적으로, 상기 가스는 유기물 및 염분의 산화발효반응으로 인해 발생하는 가스로, 분리되는 응축수에 포함될 수 있어 이를 액상 비료로 사용할 수 있는 것이다. 액상 비료로 사용하지 않는다면 하폐수 처리장에 별도의 수처리 없이 폐기할 수 있는데, 상기 응축수의 생화학적 산소요구량(BOD)은 200ppm 이하, 화학적 산소요구량(COD)은 150ppm 이하, 총질소(TN)는 150ppm 이하, 염분 농도는 50 ppm 이하로서 일반 하수 기준치를 만족한다.
본 발명에 따른 처리방법에 있어서, 상기 단계 4는 상기 단계 1 내지 단계 3의 처리가 끝난 잔재물을 배출하는 단계이다. 단계 1에서 투입한 유기성 폐기물 총중량 대비 잔재물의 중량은 약 5-10% 수준으로 감량화될 수 있다. 상기 잔재물은 유기질 퇴비로서 사용하기 위한 법적 기준치를 만족한다.
액상 비료 조성물
본 발명은 유기성 폐기물과 본 발명에 따른 상기 미생물 제제를 건조발효장치에 투입하는 단계(단계 1);
상기 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 교반하면서 80-160℃의 온도로 운전하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하는 단계(단계 3);
를 포함하여 얻은 응축수를 포함하는 액상 비료 조성물을 제공한다.
상기 응축수의 생화학적 산소요구량(BOD)은 200ppm 이하, 화학적 산소요구량(COD)은 150ppm 이하, 총질소(TN)는 150ppm 이하, 염분 농도는 50 ppm 이하로서 일반 하수 기준치를 만족하여, 일반 하수로 하폐수 처리장에 별도의 수처리 없이 바로 방류할 수도 있으나, 응축수에는 유기물질이 풍부하여 액상 비료로서 사용이 가능하다.
상기 잔재물에는 염분, 중금속 등의 기준치가 모두 일반 폐기물 기준치 이하를 만족할 뿐만 아니라, 유기질 비료 기준치 역시 만족한다.
고상 비료 조성물
본 발명은 상기 유기성 폐기물 감량화 방법으로 얻은 잔재물을 포함하는 고상 비료 조성물을 제공한다.
상기 잔재물에는 염분, 중금속 등의 기준치가 모두 일반 폐기물 기준치 이하를 만족할 뿐만 아니라, 유기질 비료 기준치 역시 만족한다.
연료 조성물
본 발명은 상기 유기성 폐기물 감량화 방법으로 얻은 잔재물을 포함하는 연료 조성물을 제공한다.
상기 잔재물은 대부분 유기물질로 이루어져 있어, 보조 연료로서 응용이 가능하다. 일례로, 본 발명에 따른 연료 조성물은 유기성 폐기물 저감화 방법에서 가열 처리에 필요한 연료로서 재활용이 가능할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1> 미생물 제제의 제조
단계 1: 참나무, 소나무, 물푸레나무, 오동나무 및 왕겨 각각 100중량부에 호열성 미생물을 각각 0.5중량부를 접종하였다. 상기 참나무, 소나무, 물푸레나무 및 오동나무는 30㎝로 절단하여 사용하였다. 호열성 미생물이 접종된 참나무, 소나무, 물푸레나무, 오동나무 및 왕겨를 불을 끈 상태의 불가마에 7일 동안 두었다. 상기 불을 끈 상태의 불가마의 온도는 110℃이다.
단계 2: 상기 불가마로부터 상기 호열성 미생물이 접종되고 불가마에 방치된 참나무, 소나무, 물푸레나무, 오동나무 및 왕겨를 꺼내고, 상기 불가마에 공기구멍을 뚫어 불가마 안의 가스가 빠지게 한 후 호열성 미생물이 접종된 진흙을 24시간 동안 넣어 두었다. 진흙에 접종한 호열성 미생물은 상기 나무에 접종한 호열성 미생물과 동일한 종류의 호열성 미생물을 사용하였다.상기 진흙 100중량부에 호열성 미생물 15중량부를 접종하였다. 상기 진흙은 여름철 논에 있는 진흙을 사용하였다.
단계 3: 상기 호열성 미생물이 접종되고 불가마에 방치된 참나무, 소나무, 물푸레나무, 오동나무 및 왕겨 각각에 상기 호열성 미생물이 접종되고 불가마에 방치된 진흙을 중량비 2:1의 비율로 배합하였다.
단계 4: 상기 호열성 미생물이 접종되고 불가마에 방치된 진흙과 배합된 상기 호열성 미생물이 접종되고 불가마에 방치된 참나무, 소나무, 물푸레나무, 오동나무 및 왕겨 위에 제1 볏짚을 덮어 주고 50℃에서 30일 동안 발효시켰다.
단계 5: 상기 발효된 참나무, 소나무, 물푸레나무, 오동나무 및 왕겨를 중량비 2:1:1:1:2로 혼합하여 발효물을 제조하였다.
단계 6: 황토와 제2 볏짚을 중량비 1:10으로 혼합 후 7일 동안 폭기조에서 산소를 공급하면서 20℃에서 숙성하여 숙성물을 제조하였다.
단계 7: 상기 숙성물 100 중량부에 상기 발효물 15중량부를 혼합하고 3℃의 저온으로 폭기조에서 60일 동안 숙성하여 원조 미생물을 제조하였다.
단계 8: 상기 원조 미생물 100 중량부에 옻순 0.3중량부, 녹차잎 0.3중량부 및 대나무줄기 0.3중량부를 혼합하고 3℃에서 60일 동안 저온 숙성하여 제1 미생물 제제를 제조하였다. 상기 원조 미생물 100 중량부에 당귀잎 0.3중량부, 두충줄기 0.3중량부 및 은행열매 0.3중량부를 혼합하고 3℃에서 60일 동안 저온 숙성하여 제2 미생물 제제를 제조하였다. 상기 원조 미생물 100 중량부에 쑥잎 0.3중량부, 뽕잎 0.3중량부 및 상사화줄기 0.3중량부를 혼합하고 3℃에서 60일 동안 저온 숙성하여 제3 미생물 제제를 제조하였다. 상기 제1 미생물 제제, 제2 미생물 제제, 제3 미생물 제제를 중량비 1:1:1로 혼합한 제4 미생물 제제 100중량부에 대하여 제3 볏짚 3중량부를 혼합하고 폭기조에서 27℃의 온도에서 30일 동안 숙성한 후, 폭기를 끄고 10일 동안 정치한 후 상등수를 취해, 수탁번호 KFCC 11704P (Pseudomonas japonica EG-P01), 수탁번호 KFCC 11705P (Bacillus vietnamensis EG-B01), 수탁번호 KFCC 11706P (Curtobacterium oceanosedimentum EG-C01)로 각각 기탁된 미생물을 얻었다. 상기 제3 볏짚은 눈 밑에 30일 동안 쌓아 놓은 볏짚뿌리를 10㎝로 잘라서 사용하였다.
수탁번호 KFCC 11704P (Pseudomonas japonica EG-P01), 수탁번호 KFCC 11705P (Bacillus vietnamensis EG-B01), 및 수탁번호 KFCC 11706P (Curtobacterium oceanosedimentum EG-C01)는 1:5:4 중량비로 혼합하여 미생물 제제를 제조하였다.
상기 혼합한 미생물은 분말, 액상 및 다공성 PE 펠렛에 담지시킨 형태로 각각 제조하여 사용하였다.
<실시예 1> 당진 부곡 매립장 침출수의 처리
당진 부곡 매립장에서 발생한 침출수 100 중량부와 제조예 1에서 제조한 미생물 제제 0.5 중량부를 건조발효장치에 투입한 다음, 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 120±5℃의 온도로 운전하며 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하였다.
여기서, 미생물 제제의 함수율은 약 20-40% 수준을 유지하며 약 30일 동안 운전하여 처리를 종료하고, 잔재물은 5일 간격으로 총 투입량의 20%씩 배출하였다.
매립장 침출수의 처리가 완료된 후 대략 90-95% 감량화가 이루어진 것을 확인하였다.
<실시예 2> 음식 폐기물의 처리
성남시 분당구에서 발생한 음식 폐기물 100 중량부와 제조예 1에서 제조한 미생물 제제 0.2 중량부를 건조발효장치에 투입한 다음, 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 100±5℃의 온도로 운전하며 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하였다.
여기서, 미생물 제제의 함수율은 약 30-40% 수준을 유지하며 약 30일 동안 운전하여 처리를 종료하고, 잔재물은 5일 간격으로 총 투입량의 20%씩 배출하였다.
음식 폐기물 처리가 완료된 후 대략 80-85% 감량화가 이루어진 것을 확인하였다.
<실시예 3> 농축 폐액의 처리
농축 폐액(혼합 농축 폐수 농축수) 100 중량부와 제조예 1에서 제조한 미생물 제제 0.2 중량부를 건조발효장치에 투입한 다음, 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 100±5℃의 온도로 운전하며 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하였다.
여기서, 미생물 제제의 함수율은 약 20-40% 수준을 유지하며 약 30일 동안 운전하여 처리를 종료하고, 잔재물은 5일 간격으로 총 투입량의 20%씩 배출하였다.
농축 폐액 처리가 완료된 후 대략 90-95% 감량화가 이루어진 것을 확인하였다.
<실시예 4> 하수 슬러지(오니)의 처리
하수 슬러지 100 중량부와 제조예 1에서 제조한 미생물 제제 0.2-0.5 중량부를 건조발효장치에 투입한 다음, 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 120±5℃의 온도로 운전하며 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하였다.
여기서, 미생물 제제의 함수율은 약 20-40% 수준을 유지하며 약 60일 동안 운전하여 처리를 종료하고, 잔재물은 5일 간격으로 총 투입량의 20%씩 배출하였다.
하수 슬러지(오니) 처리가 완료된 후 대략 80-85% 감량화가 이루어진 것을 확인하였다.
<실시예 5> 하수 협잡물의 처리
하수 협잡물 100 중량부와 제조예 1에서 제조한 미생물 제제 0.2-0.5 중량부를 건조발효장치에 투입한 다음, 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 120±5℃의 온도로 운전하며 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하였다.
여기서, 미생물 제제의 함수율은 약 20-40% 수준을 유지하며 약 60일 동안 운전하여 처리를 종료하고, 잔재물은 5일 간격으로 총 투입량의 20%씩 배출하였다.
하수 협잡물 처리가 완료된 후 대략 80-85% 감량화가 이루어진 것을 확인하였다.
<실험예 1> 염분 제거능 평가
실시예 1 내지 5에서 각각 처리하여 얻은 응축수 및 잔재물의 분석을 통해 염분 제거능을 평가하였다.
구체적으로, 처리전 상태의 폐기물의 염소 이온(Cl-) 농도(mg/mL)를 측정한 다음, 처리 과정에서 배출되는 응축수와 처리가 완료된 후 배출되는 잔재물 각각의 염소 이온 농도를 측정하여 비교하였다.
| 폐기물의 종류 | 염소이온농도(mg/L) | |||
| 처리전 | 처리후 | |||
| 응축수 | 잔재물 | |||
| 실시예 1 | 당진부곡매립장침출수 | 44667 | 63 | 15.763 |
| 실시예 2 | 음식폐기물 | 67352 | 84 | 1.65 |
| 실시예 3 | 농축폐액 | 84526 | 102 | 24.58 |
| 실시예 4 | 하수 슬러지 | 21524 | 29 | 2.34 |
| 실시예 5 | 하수 협잡물 | 22316 | 30 | 2.57 |
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 미생물 제제는 염소 이온을 제거하는 효과가 매우 우수함을 확인할 수 있다. 구체적으로, 염소 이온과 산소를 미생물이 산화발효반응을 촉진하여 ClO2 가스로 제거가 이루어진다.
<실험예 2> 중금속 제거능 평가
실시예 1 내지 5에서 각각 처리하여 얻은 응축수 및 잔재물의 분석을 통해 중금속 제거능을 평가하였다.
구체적으로, 처리전 상태의 폐기물의 염소 이온(Cl-) 농도(mg/mL)를 측정한 다음, 처리 과정에서 배출되는 응축수와 처리가 완료된 후 배출되는 잔재물 각각의 중금속 이온 농도를 측정하여 비교하였다.
| 중금속 농도(mg/L) | |||||||||
| 지정 폐기물 기준치 |
실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | |||||
| 매림장침출수 | 음식폐기물 | 농축폐액 | 하수 슬러지 | ||||||
| 처리전 | 처리후 | 처리전 | 처리후 | 처리전 | 처리후 | 처리전 | 처리후 | ||
| Pb | 3 | 1.641 | 0.46 | 1.758 | 0.47 | 1.012 | 불검출 | 1.256 | 0.22 |
| Cu | 3 | 5.827 | 0.807 | 9.587 | 2.95 | 7.985 | 2.6 | 9.125 | 2.92 |
| As | 1.5 | 0.925 | 불검출 | 0.597 | 불검출 | 0.852 | 불검출 | 1.215 | 0.15 |
| Hg | 0.005 | 0.0032 | 0.0017 | 불검출 | 불검출 | 0.0018 | 불검출 | 0.0019 | 불검출 |
| Cd | 0.3 | 0.494 | 0.248 | 0.478 | 0.24 | 0.103 | 0.033 | 0.134 | 0.051 |
| Cr6+ | 1.5 | 0.845 | 불검출 | 0.421 | 불검출 | 0.984 | 0.02 | 0.751 | 불검출 |
| 중금속 농도(mg/L) | |||
| 지정 폐기물 기준치 |
실시예 5 | ||
| 하수 협잡물 | |||
| 처리전 | 처리후 | ||
| Pb | 3 | 1.287 | 0.23 |
| Cu | 3 | 9.411 | 2.95 |
| As | 1.5 | 1.355 | 0.16 |
| Hg | 0.005 | 0.0020 | 불검출 |
| Cd | 0.3 | 0.144 | 0.052 |
| Cr6+ | 1.5 | 0.764 | 불검출 |
표 2 내지 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 미생물 제제는 중금속을 제거하는 효과가 매우 우수함을 확인할 수 있다. 구체적으로, 중금속과 산소를 미생물이 산화발효반응을 촉진하여 산화중금속으로 제거가 이루어진다.
<실험예 3> 비료 적합성 평가
실시예 2의 음식 폐기물을 처리한 후 얻은 잔재물을 비료로 사용가능한지 알아보기 위하여, 농촌진흥청 비료시험연구기관, 에이티분석센타(주)에 의뢰하여 얻은 분석결과를 표 4에 나타내었다.
[표 4]
표 4에 나타난 바와 같이, 퇴비기준 16개 전항목에 적합함을 확인할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특히 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다
Claims (12)
- 수탁번호 KFCC 11704P으로 기탁된 미생물, 수탁번호 KFCC 11705P으로 기탁된 미생물 및 수탁번호 KFCC 11706P으로 기탁된 미생물을 1:5:4 중량비로 포함하는,
유기성 폐기물 내에 포함되어 있는 중금속 및 염분 중 1종 이상의 저감화용 미생물 제제.
- 제1항에 있어서,
상기 유기성 폐기물은 음식물 쓰레기, 하수 슬러지(오니), 하수 협잡물, 폐수 슬러지(오니), 폐수 협잡물, 쓰레기 매립장 침출수, 유기성 폐액 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 미생물 제제.
- 제1항에 있어서,
상기 미생물 제제는 유기성 폐기물의 감량화, 퇴비화 또는 연료화에 사용되는 것을 특징으로 하는, 미생물 제제.
- 제1항에 있어서,
상기 미생물은 80-160℃의 고온 내성을 갖는 것을 특징으로 하는, 미생물 제제.
- 제1항에 있어서,
상기 염분 제거는 NaCl의 산화발효반응을 미생물이 촉진하여 이산화염소(ClO2)로 분해함에 따라 염분이 제거되며,
상기 중금속 제거는 중금속의 산화발효반응을 미생물이 촉진하여 산화중금속으로 분해함에 따라 중금속이 제거되는 것을 특징으로 하는, 미생물 제제.
- 삭제
- 중금속 및 염분 중 1종 이상을 포함하는 유기성 폐기물과 제1항의 미생물 제제를 건조발효장치에 투입하는 단계(단계 1);
상기 건조발효장치 내부로 공기를 주입하며 교반하면서 80-160℃의 온도로 운전하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 발생하는 가스 및 수증기를 응축기로 포집하고 필터링하여 응축수를 분리하는 단계(단계 3); 및
상기 단계 1 내지 단계 3의 처리가 끝난 잔재물을 배출하는 단계(단계 4);를 포함하는,
유기성 폐기물 내에 포함되어 있는 중금속 및 염분 중 1종 이상의 저감화 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 저감화 방법은 유기성 폐기물의 감량화, 퇴비화 또는 연료화에 사용되는 것을 특징으로 하는, 저감화 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 중금속 또는 염분은 상기 미생물에 의한 산화발효반응에 의해 분해되는 것을 특징으로 하는, 저감화 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210019471A KR102385134B1 (ko) | 2021-02-10 | 2021-02-10 | 하수 및 폐수 처리시설에서 발생하는 오니, 협잡물 등의 유기성 폐기물 감량화, 퇴비화 또는 연료화 방법 |
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|---|---|
| KR102385134B1 true KR102385134B1 (ko) | 2022-04-18 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102385134B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102502684B1 (ko) * | 2022-09-20 | 2023-02-23 | 주식회사 새솔 | 악취 발생을 저감한 유기성 오니 처리방법 |
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-
2021
- 2021-02-10 KR KR1020210019471A patent/KR102385134B1/ko active IP Right Grant
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