KR102605015B1 - Method for Preparing Liquid Fertilizer by Organic Waste Reduction Treatment using Multi-Complex Fermented Microorganisms and Environment-Friendly Liquid Fertilizer Prepared Thereby - Google Patents
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Abstract
복합미생물의 발효기술을 이용하여 유기성 폐기물을 감량처리하여 액체비료를 제조하는 방법 및 이로부터 제조되는 친환경 액체비료를 개시한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 외부로부터 유기성 폐기물을 유입받아 복합발효미생물과 혼합하여 복합발효미생물을 활성화시키는 단계와 상기 활성화된 복합발효미생물의 작용에 의해 유기성 폐기물을 용해(Lysis) 및 분해시키면서 유기성 폐기물을 가용화하는 단계와 상기 가용화된 유기성 폐기물을 고액 분리하여 상등액과 잉여 슬러지로 분리하는 단계 및 상기 고액 분리된 상등액에 대하여 잔류 유기물질을 제거하고 입자성 무기물질을 용해시켜 액체비료로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 복합발효미생물 감량처리에 의한 액체비료 제조방법을 제공한다.Disclosed is a method for producing liquid fertilizer by reducing the amount of organic waste using fermentation technology of complex microorganisms, and an eco-friendly liquid fertilizer manufactured therefrom.
According to one aspect of the present invention, a step of receiving organic waste from the outside and mixing it with complex fermentation microorganisms to activate the complex fermentation microorganisms, and lysing and decomposing the organic waste through the action of the activated complex fermentation microorganisms to form organic waste. Solubilizing waste, separating the solubilized organic waste into solid-liquid and supernatant and excess sludge, and removing residual organic substances from the solid-liquid separated supernatant, dissolving particulate inorganic substances, and discharging them as liquid fertilizer. It provides a method for producing liquid fertilizer by complex fermentation microorganism reduction treatment of organic waste, comprising:
Description
본 발명은 복합미생물의 발효기술을 이용한 유기성 폐기물의 감량처리를 통하여 제조되는 액체비료의 제조방법 및 그로부터 제조되는 환경 친화적인 액체비료에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing liquid fertilizer produced through reduction processing of organic waste using fermentation technology of complex microorganisms, and to an environmentally friendly liquid fertilizer produced therefrom.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section simply provides background information for this embodiment and does not constitute prior art.
유기성 폐기물의 직매립 금지, 해양투기 금지와 같은 제도 개정으로 인해, 유기성 폐기물의 감량 및 재활용 등 유기성 폐기물을 효율적으로 처리할 수 있는 기술에 대한 관심이 급증하고 있다.Due to system revisions such as the ban on direct landfilling of organic waste and the ban on ocean dumping, interest in technologies that can efficiently process organic waste, such as reduction and recycling of organic waste, is rapidly increasing.
일반적으로 유기성 폐기물은 음식물 쓰레기를 포함하여 축산 폐기물 등과 같이 수분을 포함하는 고형물, 하·폐수 처리장에서 발생되는 하·폐수 잉여슬러지 및 전술된 폐기물이 일차적으로 탈수 처리된 탈수 케익 등을 포함한다.In general, organic waste includes water-containing solids such as food waste and livestock waste, sewage and wastewater surplus sludge generated from sewage and wastewater treatment plants, and dehydrated cakes in which the above-mentioned wastes are primarily dehydrated.
이와 같은 유기성 폐기물의 감량을 위해 일반적으로 적용되는 기술들은 약품에 의한 응집, 오존 처리, 기계적인 탈수, 열처리, 건조, 소각 등으로, 이러한 기술들은 유기성 폐기물의 감량을 위해 에너지 소비량 및 운전비용의 증가, 약품 사용에 의한 2차 영향 등의 문제점이 있다.Technologies commonly applied to reduce organic waste include coagulation with chemicals, ozone treatment, mechanical dehydration, heat treatment, drying, and incineration. These technologies increase energy consumption and operating costs to reduce organic waste. , there are problems such as secondary effects caused by the use of drugs.
반면, 생물학적인 유기성 폐기물의 감량 방식은 위와 같은 물리적, 화학적 및 열적 처리방식 대비 환경 친화적인 처리가 가능하여 확대되고 있다. 그러나 호기성 소화에 의해 유기성 폐기물을 처리하는 방식 역시 소화조 온도 유지를 위한 에너지가 소요되는 문제가 있고, 대표적인 유기성 폐기물 처리 기술인 혐기성 소화 기술 역시 폐기물의 배출을 원천적으로 차단하거나 최소화하는데 한계가 있다.On the other hand, biological organic waste reduction methods are expanding because they are more environmentally friendly than the physical, chemical, and thermal treatment methods described above. However, the method of treating organic waste through aerobic digestion also has the problem of requiring energy to maintain the temperature of the digester, and anaerobic digestion technology, a representative organic waste treatment technology, also has limitations in fundamentally blocking or minimizing the discharge of waste.
한편, 유기성 폐기물에는 식물생육에 필요한 질소, 인산, 칼륨은 물론 미량 원소도 다량 함유하고 있어 토양의 이화학적 특성 개량 및 비옥도 증진에 유용한 자원이 될 수 있다. 그러나 한편으로는, 유기성 폐기물에는 유해 중금속, 악취 또는 병원성 미생물의 잔류 가능성 등으로 인한 토양환경의 질적 하락과 식품 안정과 관련한 문제의 소지가 많기 때문에, 유기성 폐기물의 재활용도 어려운 실정이다.Meanwhile, organic waste contains a large amount of trace elements as well as nitrogen, phosphoric acid, and potassium necessary for plant growth, so it can be a useful resource for improving soil physicochemical properties and increasing fertility. However, on the other hand, recycling of organic waste is difficult because organic waste has many potential problems related to food safety and qualitative decline in the soil environment due to the possibility of residual harmful heavy metals, bad odors, or pathogenic microorganisms.
따라서 최근에는 폐기물 자체의 재활용 측면에서 연구가 많이 진행되고 있으며, 유기성 폐기물의 풍부한 유기물을 이용한 비료 제조에 대한 다양한 시도가 이루어지고 있다.Therefore, recently, a lot of research has been conducted in terms of recycling of the waste itself, and various attempts have been made to manufacture fertilizer using the abundant organic matter of organic waste.
본 발명의 일 실시예는, 유기성 폐기물의 가용화 과정에서 별도의 화학약품의 투입이나 기계적 탈수, 열처리, 건조 등의 후속 처리 없이 복합발효미생물을 투입하여 유기성 폐기물을 분해시키는 과정만으로 액체비료를 제조함으로써, 친환경적으로 유기성 폐기물을 감량 처리함과 동시에, 유기성 폐기물 내 포함된 가용 자원을 액체비료로 변환시킬 수 있는 액체비료의 제조방법 및 그로부터 제조되는 친환경 액체비료를 제공하는데 일 목적이 있다.In one embodiment of the present invention, liquid fertilizer is manufactured only through the process of decomposing organic waste by adding complex fermentation microorganisms in the process of solubilizing organic waste without the addition of separate chemicals or subsequent treatments such as mechanical dehydration, heat treatment, and drying. The purpose is to provide a method for producing liquid fertilizer that can reduce and process organic waste in an environmentally friendly manner and at the same time convert available resources contained in organic waste into liquid fertilizer, and provide an eco-friendly liquid fertilizer manufactured therefrom.
본 발명의 일 측면에 의하면, 복합미생물의 발효기술을 이용하여 유기성 폐기물을 감량처리하여 액체비료를 제조하는 방법에 있어서, 외부로부터 유기성 폐기물을 유입받아 복합발효미생물과 혼합하여 복합발효미생물을 활성화시키는 단계와 상기 활성화된 복합발효미생물의 작용에 의해 유기성 폐기물을 용해(Lysis) 및 분해시키면서 유기성 폐기물을 가용화하는 단계와 상기 가용화된 유기성 폐기물을 고액 분리하여 상등액과 잉여 슬러지로 분리하는 단계 및 상기 고액 분리된 상등액에 대하여 잔류 유기물질을 제거하고 입자성 무기물질을 용해시켜 액체비료로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 복합발효미생물 감량처리에 의한 액체비료 제조방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, in the method of producing liquid fertilizer by reducing the amount of organic waste using complex microbial fermentation technology, organic waste is introduced from the outside and mixed with complex fermentation microorganisms to activate the complex fermentation microorganisms. A step of solubilizing organic waste while lysing and decomposing the organic waste by the action of the activated complex fermentation microorganisms; Separating the solubilized organic waste into solid and liquid into a supernatant and excess sludge; and separating the solid and liquid. It provides a method for producing liquid fertilizer by complex fermentation microbial reduction treatment of organic waste, comprising the steps of removing residual organic substances from the supernatant, dissolving particulate inorganic substances, and discharging them as liquid fertilizer.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 복합발효미생물과 유기성 폐기물을 혼합시켜 복합발효미생물을 활성화시키는 단계는 종자미생물 배양조에서 배양된 복합발효미생물을 공급받아 유기성 폐기물과 혼합시키면서 상기 미생물을 활성화시키되, 상기 복합발효미생물은 상기 유입받은 유기성 폐기물에 대하여 기 설정된 비율로 공급되어 혼합이 이루어는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the step of activating the complex fermentation microorganisms by mixing the complex fermentation microorganisms and organic waste includes receiving complex fermentation microorganisms cultured in a seed microorganism culture tank and mixing them with organic waste to activate the microorganisms, The complex fermentation microorganisms are supplied at a preset ratio with respect to the received organic waste and are mixed.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 유기성 폐기물을 가용화시키는 단계는 복수 개의 단위 발효 액화조가 직렬로 배치되어 유기성 폐기물이 순차적으로 발효 및 분해되도록 하되, 상기 복수 개의 단위 발효 액화조 중 최하류의 발효 액화조는 상류측 발효 액화조의 용량 대비 1.5배 내지 2배 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, in the step of solubilizing the organic waste, a plurality of unit fermentation liquefaction tanks are arranged in series so that the organic waste is sequentially fermented and decomposed, and the most downstream of the plurality of unit fermentation liquefaction tanks is fermented and liquefied. The tank is characterized in that it is formed 1.5 to 2 times larger than the capacity of the upstream fermentation liquefaction tank.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 가용화된 유기성 폐기물을 고액 분리하여 상등액과 잉여 슬러지로 분리하는 단계는 분리막 생물반응조(MBR), 부상분리조, 원심분리조, 중력침전조 중 어느 하나를 이용하여 고액 분리가 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the step of separating the solubilized organic waste into solid-liquid and supernatant and excess sludge is performed by using any one of a membrane bioreactor (MBR), a flotation tank, a centrifugal separation tank, and a gravity sedimentation tank. It is characterized by separation.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 잔류 유기물질을 제거하고 입자성 무기물질을 용해시켜 액체비료로 배출하는 단계는 고정층 생물막 반응기에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the step of removing the residual organic material, dissolving the particulate inorganic material, and discharging it as liquid fertilizer is characterized in that it is performed by a fixed bed biofilm reactor.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 종자미생물은 바실러스 종(Bacillus sp.) 미생물들 또는 락토바실루스 종(Lactobacillus sp.) 미생물들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the seed microorganism is characterized in that it includes at least one of Bacillus sp. microorganisms or Lactobacillus sp. microorganisms.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 외부로부터 유입되는 유기성 폐기물은 하·폐수 처리장치에서 발생되는 잉여슬러지, 전처리가 수행된 음식물류 폐기물, 음폐수 및 가축분뇨 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the organic waste flowing in from the outside is any one selected from the group consisting of surplus sludge generated from a sewage and wastewater treatment device, pre-treated food waste, food waste water, livestock manure, or a mixture thereof. It is characterized by being.
본 발명의 일 측면에 의하면, 외부로부터 유기성 폐기물을 유입받아 복합발효미생물과 혼합하여 복합발효미생물을 활성화시키는 발효 혼합조와 상기 발효 혼합조에서 혼합된 복합발효미생물과 유기성 폐기물을 유입받아 상기 복합발효미생물의 작용에 의해 유기성 폐기물을 용해(Lysis) 및 분해시키는 발효 액화조 및 상기 발효 액화조에서 유기물이 분해된 폐기물을 공급받아 고액 분리하는 발효 합성조를 포함하여 액체비료를 제조하기 위한 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is a fermentation mixing tank that receives organic waste from the outside and mixes it with complex fermentation microorganisms to activate the complex fermentation microorganisms, and receives the complex fermentation microorganisms and organic waste mixed in the fermentation mixing tank to activate the complex fermentation microorganisms. A composite of organic waste for producing liquid fertilizer, including a fermentation liquefaction tank that dissolves and decomposes organic waste by the action of and a fermentation synthesis tank that receives waste from which organic matter is decomposed in the fermentation liquefaction tank and separates solid and liquid. A fermentation microorganism treatment device is provided.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 발효 혼합조로 유입되는 유기성 폐기물은 하·폐수 처리장치에서 발생되는 잉여슬러지, 전처리가 수행된 음식물류 폐기물, 음폐수 및 가축분뇨 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the organic waste flowing into the fermentation mixing tank is any selected from the group consisting of surplus sludge generated from a sewage and wastewater treatment device, pre-treated food waste, food waste water, and livestock manure, or mixtures thereof. It is characterized by being one.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 발효 혼합조는 복합발효미생물을 종자미생물 배양조로부터 공급받고, 상기 종자미생물은 바실러스 종(Bacillus sp.) 미생물들 또는 락토바실루스 종(Lactobacillus sp.) 미생물들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 종자미생물 배양조는 종자미생물을 시스템 내에서 배양하여 기 설정된 비율로 유입되는 유기성 폐기물과 혼합시키고, 복합발효미생물을 활성화시키는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the fermentation mixing tank receives complex fermentation microorganisms from a seed microorganism culture tank, and the seed microorganisms are at least one of Bacillus sp. or Lactobacillus sp. It includes one or more seed microorganisms, and the seed microorganism culture tank is characterized by cultivating seed microorganisms within the system, mixing them with incoming organic waste at a preset ratio, and activating complex fermentation microorganisms.
본 발명의 일 측면에 의하면, 유기성 폐기물로부터 제조된 친환경 액체비료로서, 상기 액체비료는 상기 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리에 의한 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 친환경 액체비료를 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is provided an eco-friendly liquid fertilizer manufactured from organic waste, wherein the liquid fertilizer is manufactured by a manufacturing method by complex fermentation microbial treatment of the organic waste.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복합발효미생물을 이용하여 복합발효미생물에 의한 세포 용해를 발생시켜 유기성 폐기물을 가용화시킴에 따라, 유기성 폐기물로부터 입자성 물질이 분해 및 제거된 최종 처리수를 별도의 후가공 없이 액체비료로서 직접 사용할 수 있어, 폐기물 처리 비용의 절감 및 자원 회수에 유리하다는 장점이 있다.As described above, according to one aspect of the present invention, organic waste is solubilized by generating cell lysis by complex fermentation microorganisms using complex fermentation microorganisms, thereby producing a final product in which particulate matter is decomposed and removed from organic waste. The advantage is that treated water can be used directly as liquid fertilizer without additional post-processing, which is advantageous in reducing waste disposal costs and recovering resources.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복합발효미생물에 의한 유기성 폐기물의 가용화 처리는 복합발효미생물의 대사를 위해 별도의 화학물질이 전혀 투입되지 않고, 처리 과정에서 유기성 폐기물의 높은 분해효율로 인해 배출되는 고형물이 거의 발생되지 않으므로, 폐기물의 후처리를 위한 탈수장치 또는 건조장치 등 에너지가 소요되는 추가적 감량 공정이 생략 가능하여, 친환경적인 유기성 폐기물의 감량처리가 가능하다는 장점이 있다.According to one aspect of the present invention, the solubilization treatment of organic waste by complex fermentation microorganisms does not require any separate chemicals for metabolism by complex fermentation microorganisms, and solids discharged due to the high decomposition efficiency of organic waste during the treatment process. Since this rarely occurs, additional energy-consuming reduction processes such as dehydration or drying equipment for post-treatment of waste can be omitted, which has the advantage of enabling environmentally friendly reduction treatment of organic waste.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복합발효미생물에 의한 가용화를 통하여 유기성 폐기물(슬러지)에 포함된 고형물 및 난분해성 유기물은 분해 및 제거되고 유효한 성분만 포함된 액체비료로 변환됨에 따라, 양질의 액체비료를 경제적으로 보급할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to one aspect of the present invention, through solubilization by complex fermentation microorganisms, solids and non-degradable organic matter contained in organic waste (sludge) are decomposed and removed and converted into liquid fertilizer containing only effective ingredients, thereby producing high-quality fertilizer. There is an advantage in that liquid fertilizer can be distributed economically.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체비료 제조를 위한 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치의 공정도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치 내에서 복합발효미생물에 의해 유기성 폐기물이 감량처리되는 기작을 도시한 그림이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치에서 배출되는 최종 처리수의 처리수질 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합발효미생물을 이용한 유기성 폐기물 감량처리에 의한 친환경 액체비료의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 친환경 액체비료에 대한 파종작물의 비해시험 결과를 도시한 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 친환경 액체비료에 대한 상추의 생육시험 및 비해시험 결과를 도시한 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 친환경 액체비료에 대한 병원성 미생물 검사 및 작물에 대한 비해 평가의 시험 성적서이다.Figure 1 is a diagram showing a process diagram of a complex fermentation microbial treatment device for organic waste for producing liquid fertilizer according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the mechanism of organic waste reduction treatment by complex fermentation microorganisms in the complex fermentation microorganism treatment device for organic waste according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing changes in the quality of the final treated water discharged from the complex fermentation microbial treatment device for organic waste according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flowchart showing a method for producing eco-friendly liquid fertilizer by reducing and treating organic waste using complex fermentation microorganisms according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a photograph showing the results of a comparative test of sown crops against an eco-friendly liquid fertilizer manufactured according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a photograph showing the results of a growth test and comparison test of lettuce for an eco-friendly liquid fertilizer prepared according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a test report of pathogenic microorganism testing and comparative evaluation against crops for an eco-friendly liquid fertilizer manufactured according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention. The term and/or includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "include" or "have" should be understood as not precluding the existence or addition possibility of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.Additionally, each configuration, process, process, or method included in each embodiment of the present invention may be shared within the scope of not being technically contradictory to each other.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체비료를 제조하기 위한 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치의 공정도를 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing a process diagram of a complex fermentation microbial treatment device for organic waste for producing liquid fertilizer according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 액체비료는 고농도의 유기성 폐기물을 복합발효미생물을 이용한 가용화 처리를 수행하여 배출되는 최종 처리수를 재활용함으로써 제조된다. 유기성 폐기물을 가용화하여 배출되는 최종 처리수는 식물생육에 필요한 적정 수준의 유기물과 질소, 인, 칼륨 외에도 다양한 미량무기물질을 포함하고 있다. The liquid fertilizer according to the present invention is manufactured by solubilizing high-concentration organic waste using complex fermentation microorganisms and recycling the final treated water discharged. The final treated water discharged by solubilizing organic waste contains various trace inorganic substances in addition to the appropriate levels of organic matter, nitrogen, phosphorus, and potassium necessary for plant growth.
본 발명의 유기성 폐기물의 가용화 처리는 복합발효미생물에 의해 유기성 폐기물이 용해(Lysis) 및 분해되어 수행되고, 그에 따라 복합발효미생물 처리장치로부터 최종적으로 배출되는 생성물은 고형물 등 입자성 물질이 거의 포함되지 않는, 용존성 유/무기물질만을 함유하는 처리수이다. 따라서, 복합발효미생물 처리장치에서 배출되는 처리수는 별도의 후가공 없이 그 자체로 액체비료로 활용될 수 있다.The solubilization treatment of organic waste of the present invention is performed by lysing and decomposing the organic waste by complex fermentation microorganisms, and as a result, the product finally discharged from the complex fermentation microorganism treatment device contains almost no particulate matter such as solids. It is treated water containing only dissolved organic/inorganic substances. Therefore, the treated water discharged from the complex fermentation microbial treatment device can be used as liquid fertilizer itself without any additional post-processing.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체비료를 제조하기 위한 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치(100)(이하에서 '처리장치(100)'라 한다)는 발효 혼합조(110), 종자미생물 배양조(120), 발효 액화조(130), 발효 합성조(140), 촉매 합성조(150) 및 처리수조(160)를 포함한다. 처리장치(100)는 하나의 장치로 구현되어 전술한 구성을 포함하고 있을 수도 있고, 전술한 각 구성이 하나의 장치나 공정으로 구현될 수도 있다.Referring to Figure 1, the complex fermentation
발효 혼합조(110)는 외부로부터 유입되는 고농도의 유기성 폐기물과 발효 합성조(140)로부터 반송되는 활성화 슬러지를 공급받아, 종자미생물 배양조(120)로부터 투입되는 복합발효미생물 제재와 유기성 폐기물, 활성화 슬러지를 혼합한다.The
발효 혼합조(110)는 발효 액화조(130)에서 효과적인 유기물 제거가 이루어지도록, 투입된 발효미생물과 유기성 폐기물을 혼합시키면서 미생물의 활성을 상승시킨다. 이를 위하여 발효 혼합조(110)는 호기 환경으로 유지되며, 기 설정된 주기(Cycle)에 의해 포기 및 휴지가 반복된다. 발효 혼합조(110)에서 혼합된 발효미생물과 유기성 폐기물은 발효 액화조(130)로 배출된다.The
한편, 외부로부터 유입되는 고농도의 유기성 폐기물은 하·폐수 처리장치에서 발생되는 잉여슬러지, 전처리가 수행된 음식물류 폐기물, 음폐수 및 가축분뇨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.Meanwhile, high-concentration organic waste flowing in from outside may be selected from the group consisting of surplus sludge generated from sewage and wastewater treatment equipment, pre-treated food waste, food waste water, livestock manure, and mixtures thereof.
이러한 유기성 폐기물(슬러지)은 발효 혼합조(110)로 유입되기 전 별도의 저류조(미도시)에서 수집될 수 있으며, 효과적인 유기성 폐기물의 처리를 위해 별도의 전처리가 수행될 수도 있다.Such organic waste (sludge) may be collected in a separate storage tank (not shown) before being introduced into the
일 예로, 음식물류 슬러지는 파쇄선별 또는 비중선별 등을 통해 적정 크기로 파쇄된 상태로 발효 혼합조(110)로 이송될 수 있으며, 가축분뇨 슬러지의 경우는 협잡물 제거 후 발효 혼합조(110)로 이송될 수 있다. 또한, 2종 이상의 유기성 폐기물을 혼합하여 처리하는 경우에도 각각의 폐기물의 종류에 따라 개별적인 전처리를 수행한 후 발효 혼합조(110)에서 혼합될 수도 있으나, 유기성 폐기물의 전처리 방법은 이에 한정되지 않는다.As an example, food waste sludge can be transported to the
종자미생물 배양조(120)는 유기성 폐기물을 처리하기 위한 복합발효미생물의 종자미생물을 배양하여 발효 혼합조(110)로 기 설정된 비율에 의해 복합발효미생물 제재를 공급한다.The seed
이를 위하여, 종자미생물 배양조(120)는 외부로부터 종자미생물을 공급받으며, 하수처리장에서 발생되는 잉여슬러지를 기재(Substrate)로 공급받아 복합발효미생물을 배양한다. 종자미생물 배양조(120)에서 배양된 복합발효미생물은 발효미생물과 발효산물을 이용하는 합성미생물이 혼합된 형태로 구성될 수 있다.To this end, the seed
종자미생물은 발효 대사를 수행할 수 있는 미생물 등을 포함할 수 있으며, 탄소 화합물들을 분해하거나 질소 화합물들을 고정할 수 있는 미생물들이 포함될 수 있다. Seed microorganisms may include microorganisms capable of performing fermentation metabolism, and may include microorganisms capable of decomposing carbon compounds or fixing nitrogen compounds.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합발효미생물 처리장치(100)는, 유기성 폐기물의 가용화에 의한 최종 산물을 비료로서 활용하기 위하여, 종자미생물로서 바실러스 종(Bacillus sp.) 미생물들 또는 락토바실러스 종(Lactobacillus sp.) 미생물들 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. The complex fermentation
바실러스 종(Bacillus sp.) 미생물들은, 바람직하게는 바실러스 푸밀루스(Bacillus pumilus), 바실러스 브레비스(Bacillus brevis), 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) 및 바실러스 리체니포르미스(Bacillus licheniformis)로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나 이상 선택될 수 있다. Bacillus sp. Microorganisms are preferably from the group consisting of Bacillus pumilus , Bacillus brevis , Bacillus velezensis and Bacillus licheniformis . Any one or more may be selected.
또한, 락토바실러스 종(Lactobacillus sp.)은 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 플라나타룸(Lactobacillus planatarum) 및 락토바실러스 페르멘투스(Lactobacillus fermentus)로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나 이상 선택될 수 있다. Additionally, Lactobacillus sp. may be selected from the group consisting of Lactobacillus casei , Lactobacillus planatarum , and Lactobacillus fermentus .
종자미생물 배양조(120)로부터 복합발효미생물 제재가 발효 혼합조(110)로 투입되는 기 설정된 비율은, 일 예로 발효 혼합조(110)로 유입되는 유기성 폐기물 유입량에 대하여 3%(v/v) 이내의 비율일 수 있다. The preset rate at which complex fermentation microbial material is introduced from the seed
발효 액화조(130)는 발효 혼합조(110)의 복합발효미생물과 유기성 폐기물의 혼합물을 공급받아, 유기성 폐기물(슬러지)을 분해하여 폐기물의 감량을 수행한다. The
발효 액화조(130)는 하나 이상의 반응조로 구성될 수 있으며, 발효 액화조의 개수는 시스템(100)으로 유입되는 유기성 폐기물의 종류(성상 및 농도 등)에 따라 변경될 수 있다.The
유입되는 유기성 폐기물이 고농도인 경우, 적어도 3개 이상, 더욱 바람직하게는 4개의 발효 액화조를 포함하는 것이 바람직하나, 발효 액화조(130)를 구성하는 반응조의 개수는 이에 한정되지 않는다. When the incoming organic waste is at a high concentration, it is preferable to include at least three, more preferably four, fermentation liquefaction tanks, but the number of reaction tanks constituting the
일 예로, 발효 액화조(130)는 제1 발효 액화조(132), 제2 발효 액화조(136) 및 제3 발효 액화조(139)를 포함하며, 제1 내지 제3 발효 액화조(133, 136, 139)는 이웃하여 직렬 배치된다. 고농도의 유기성 폐기물인 경우, 유기성 폐기물이 복수 개의 발효 액화조(133, 136, 139)를 순차적으로 거치는 과정에서 유기성 폐기물의 발효 및 분해 효율이 더욱 향상될 수 있다.As an example, the
발효 액화조(130)가 복수의 발효 액화조로 이루어진 경우, 가장 하류에 위치한 발효 액화조는 상류 측의 발효 액화조 대비 1.5배 내지 2.0배 큰 용량으로 형성될 수 있다. 일 예로, 3단의 발효 액화조(133, 136, 139)로 구성된 경우, 제3 발효 액화조(139)의 용량은 제1 및 제2 발효 액화조(133, 136)의 용량보다 1.5배 내지 2.0배 크게 형성될 수 있다.When the
제1 내지 제3 발효 액화조(133, 136, 139)는 호기성 및 혐기성 발효 미생물에 의해 유기물이 분해되는 대사 작용이 발생된다. 이를 위하여 각각의 발효 액화조(133, 136, 139)는 호기 및 혐기 환경으로 유지되며, 유기성 폐기물(슬러지)의 해체 및 유기물의 분해를 위해 발효 혼합조(110) 대비 높은 용존 산소가 유지되도록 한다.In the first to third fermentation liquefaction tanks (133, 136, 139), a metabolic process in which organic matter is decomposed by aerobic and anaerobic fermentation microorganisms occurs. To this end, each fermentation liquefaction tank (133, 136, 139) is maintained in an aerobic and anaerobic environment, and higher dissolved oxygen is maintained compared to the fermentation mixing tank (110) for dismantling organic waste (sludge) and decomposing organic matter. .
호기 및 혐기 환경을 유지하기 위해, 각각의 발효 액화조(133, 136, 139)는 기 설정된 주기(Cycle)에 의해 포기 및 휴지가 반복된다. 일 예로, 발효 액화조(130)의 기 설정된 주기(Cycle)는 20시간 포기 후, 4시간 휴지로 구성될 수 있다.In order to maintain an aerobic and anaerobic environment, each fermentation liquefaction tank (133, 136, 139) is repeatedly aerated and paused according to a preset cycle (Cycle). As an example, the preset cycle of the
제1 내지 제3 발효조(133, 136, 139)를 순차적으로 거치면서 유기물이 분해되어 가용화된 상태의 슬러지로 형성됨으로써 발효 합성조(140)로 배출된다.While passing through the first to third fermentation tanks (133, 136, and 139) sequentially, organic matter is decomposed to form sludge in a solubilized state and is discharged to the fermentation synthesis tank (140).
본 발명의 처리장치(100)는 발효 액화조(130)를 직렬로 배치되는 복수의 반응조로 형성하고, 나아가 가장 하류의 발효 액화조는 그 용량을 상류 측의 발효 액화조보다 더 크게 형성함으로써, 발효 액화조(130)에서의 슬러지 체류시간을 더욱 연장시킬 수 있다.The
이 때, 발효 액화조(130)의 F/M비는 상대적으로 낮아지게 된다. 그 결과, 발효 액화조(130)는 미생물에 의한 유기물 분해 대사 작용뿐만 아니라, 무기 고형물(Fixed Suspended Solids, FSS)의 분해 작용도 발생된다. 이와 같이 처리장치(100)에서 조성되는 기 설정된 환경에서 유기성 폐기물이 가용화 및 감량 처리되는 기작은 도 2에 도시되어 있다.At this time, the F/M ratio of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치(100)에서 복합발효미생물에 의해 유기성 폐기물(슬러지)이 감량처리되는 기작을 도시한 그림이다.Figure 2 is a diagram showing the mechanism of reduction treatment of organic waste (sludge) by complex fermentation microorganisms in the complex fermentation
도 2를 참조하면, 복합발효미생물에 의한 슬러지의 가용화는 복합적인 작용에 의해 이루어짐을 확인할 수 있다. Referring to Figure 2, it can be seen that the solubilization of sludge by complex fermentation microorganisms is achieved through complex actions.
본 발명의 처리장치(100)는 상대적으로 긴 슬러지 체류시간(Sludge Retention Time, SRT)과 낮은 F/M비로 유지되는데, 이에 처리장치(100) 내 유기성 폐기물과 복합미생물이 접촉하는 반응조들, 즉 발효 혼합조(110), 발효 액화조(130) 및 발효 합성조(140) 등에서는 미생물에 의해 유기물이 분해되는 유지 대사 과정이 진행된다.The
유지 대사 과정에서 복합미생물은, 유기성 폐기물(슬러지)에 포함된 영양분의 가수분해(Hydrolysis) 및 미생물의 용해(Lysis) 작용에 의해 방출되는 용존성 유기 및 무기물질을 이용하여 유지 에너지를 생성한다.In the process of oil and fat metabolism, complex microorganisms generate oil and fat energy by using dissolved organic and inorganic substances released through hydrolysis of nutrients contained in organic waste (sludge) and lysis of microorganisms.
유기성 폐기물(슬러지)의 가용화는 미생물의 용해-은폐 성장(Lysis-Cryptic Growth) 과정에 의해 달성된다. 용해-은폐 성장 과정에서는 세포가 파괴되고 가수분해 효소에 의해 용해되며, 미생물은 새로운 세포 성장을 위해 용해물과 용해된 무기물을 재사용하게 됨에 따라, 유기성 폐기물이 가용화되고 최종적으로는 폐기물의 감량이 이루어진다.Solubilization of organic waste (sludge) is achieved by the Lysis-Cryptic Growth process of microorganisms. In the lysis-hidden growth process, cells are destroyed and dissolved by hydrolytic enzymes, and as microorganisms reuse the lysate and dissolved minerals for new cell growth, organic waste is solubilized and ultimately waste reduction is achieved. .
다시 도 1을 참조하면, 발효 합성조(140)는 발효 액화조(130)에서 배출된 슬러지를 공급받아 고액 분리를 수행하며, 고액 분리된 처리수는 촉매 합성조(150)로 배출하여 처리하고, 고액 분리되어 반응조 내 축적된 슬러지 중 일부는 발효 혼합조(110)로 반송시켜 발효 혼합조(110)에서의 발효미생물 활성화를 가속시킨다.Referring again to FIG. 1, the
발효 합성조(140)는 고액 분리의 기능을 수행함을 전제로 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 분리막 생물반응조(Membrane Bioreactor, MBR), 부상분리조, 원심분리조, 중력침전조 등의 고액 분리를 위한 반응조 가운데 어느 하나로 선택되어 구성될 수 있다.The
일 예로, 발효 합성조(140)가 분리막 생물반응조(MBR)인 경우, 반응조 내에 침지되는 멤브레인은 중공사 막일 수 있다. 특히, 유효 기공 크기가 0.1㎛ 정도인 중공사 막이 적용됨으로써, 슬러지와 처리수가 발효 합성조(140)에서 여과 및 분리된다.For example, when the
본 발명의 처리장치(100)에서 발효 혼합조(110)로부터 발효 합성조(140)까지의 수리학적 체류시간(Hydraulic Retention Time, HRT)은, 40 내지 75일 정도이다. 그러나 처리장치(100)의 체류시간(HRT)는 유기성 폐기물의 유입 유량에 따라 변경될 수 있다. In the
한편, 발효 혼합조(110)로 반송되기 위해 발효 합성조(140)로부터 인발되는 잉여슬러지는 처리장치(100)로 유입되는 유기성 폐기물량의 20 내지 40%(v/v)의 범위일 수 있다. Meanwhile, the surplus sludge drawn from the
유기성 폐기물의 생물학적 처리는 반응조 내 활성화된 미생물, 즉 유효 미생물의 개체수에 따라 폐기물의 처리효율을 향상시킬 수 있다. 일반적으로 활성슬러지 공법은 106 내지 109 CFU/㎖의 수준의 유효 미생물 개체수가 요구되는 것으로 알려져 있다. Biological treatment of organic waste can improve waste treatment efficiency depending on the number of activated microorganisms, that is, effective microorganisms, in the reaction tank. It is generally known that the activated sludge method requires an effective microbial population of 10 6 to 10 9 CFU/ml.
따라서, 처리장치(100) 내의 유효 미생물 개체수는 유기성 폐기물(슬러지)의 가용화율을 향상시켜 고형물의 무배출 처리를 구현하기 위해 매우 중요하다. 특히, 고농도의 유기성 폐기물을 감량처리를 통하여 액체비료 수준의 처리수 수질로 처리하기 위해서는 처리장치(100) 내 적어도 1013 bacteria/㎖ 이상의 유효 미생물 개체수가 형성되어야 한다. 이를 위하여, 처리장치(100)는 발효 합성조(140)의 잉여슬러지를 발효 혼합조(110)로 반송시켜 장치 내 유효 미생물 개쳬수를 유지하도록 한다.Therefore, the effective population of microorganisms in the
이 때, 처리장치(100)는 필요에 따라 잉여슬러지의 반송라인 내에 별도의 반송슬러지 발효조(미도시)를 더 포함할 수 있다. 반송슬러지 발효조(미도시)는 발효 합성조(140) 내 축적된 잉여슬러지 중 일부를 유입받아 이를 재발효시켜 잉여슬러지 내 미생물을 활성화시킨 후 발효 혼합조(110)로 반송시킴으로써, 처리장치(100) 내의 유효 미생물 개체수를 증가시킬 수 있다.At this time, the
반송슬러지 발효조(미도시)가 포함되는 경우, 반송슬러지 발효조(미도시)를 거쳐 발효 혼합조(110)로 반송되는 잉여슬러지의 비율은 30%(v/v) 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 유입되는 유기성 폐기물의 종류 및 성상에 따라 달라질 수 있다. 또한, 반송슬러지 발효조(미도시)는 적어도 하나 이상의 발효조로 구성될 수 있으며, 복수 개의 발효조로 이루어지는 경우에는 단위 발효조들이 직렬로 배치될 수 있다. 반송슬러지 발효조(미도시)를 구성하는 단위 발효조의 개수 역시 유입되는 유기성 폐기물의 종류, 농도 등에 따라 달라질 수 있다.When a return sludge fermentation tank (not shown) is included, the ratio of surplus sludge returned to the
또한, 반송슬러지 발효조(미도시)가 포함되는 경우, 반송슬러지 발효조(미도시)는 필요에 따라 종자미생물 배양조(120)로부터 기 설정된 비율로 복합발효미생물 제재를 공급받을 수 있다. 복합발효미생물 제제를 공급받는 경우, 기 설정된 비율은 유기성 폐기물 유입량의 3%(v/v) 이내일 수 있다.In addition, when a returned sludge fermentation tank (not shown) is included, the returned sludge fermentation tank (not shown) may receive complex fermentation microbial agents at a preset ratio from the seed
촉매 합성조(150)는 발효 합성조(140)에서 고액 분리된 상등액을 공급받아, 상등액에 포함된 잔류 유기물질 및 입자성 물질을 제거한 후, 최종 처리수를 처리수조(160)로 배출한다.The
촉매 합성조(150)는 분리막 생물반응조(MBR), 고정층 생물막 반응기(Fixed-Film Bioreactor, FFB), 활성탄 여과기 등과 같이 잔류 입자성 물질의 여과가 가능한 반응기 중 어느 하나를 선택하여 적용할 수 있다.The
일 예로, 촉매 합성조(150)가 고정층 생물막 반응기(FFB)인 경우, 다단의 반응조로 구현될 수 있다. 촉매 합성조(150) 역시 호기 상태로 운전되며, 전술된 다른 반응조와 동일한 주기(Cycle)에 따라 호기 및 휴지가 반복되는 형태로 운전된다. For example, if the
촉매 합성조(150)에서는 발효 합성조(140)로부터 유입받은 상등수에 포함된 유기산과 발효산물에 의해 입자성 무기물(Particulate Inorganic Matter, PIM)의 용해가 더 이루어지며, 그 결과 촉매 합성조(150)에서 배출되는 처리수는 이전 단계의 다른 단위 반응조의 처리수보다 높은 농도의 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 칼륨(K), 칼슘(Ca) 등의 무기원소를 포함하고 있다.In the
본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치(100)를 302일 간 운전하면서, 각 단위 반응조의 무기원소 함유량을 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the results of measuring the content of inorganic elements in each unit reaction tank while operating the complex fermentation
(mg/L)Fermentation mixing tank
(mg/L)
(mg/L)Fermentation liquid tank
(mg/L)
(mg/L)Fermentation synthesis tank
(mg/L)
(mg/L)Catalyst synthesis tank
(mg/L)
전술한 바와 같이, 무기원소의 농도는 처리장치(100)의 유입 측으로부터 하류의 반응조를 거치면서 단계적으로 증가하였다. 특히, 발효 합성조(140) 및 촉매 합성조(150)의 상등수에 포함된 무기원소의 농도가 전단의 발효 혼합조(110) 및 발효 액화조(130) 대비 현저하게 증가되고 있음을 확인할 수 있다.As described above, the concentration of inorganic elements gradually increased from the inlet side of the
이는 발효 액화조(130)에서 용해-은폐 성장(Lysis-Cryptic Growth) 과정을 거치면서 1차적으로 입자성의 유기성 폐기물과 난분해성 유기물질이 분해가 이루어지면서 유기산과 발효 중간체가 형성되고, 하류 측의 발효 합성조(140) 및 촉매 합성조(150)에 이르러 유기산과 발효 중간체에 의해 입자성 무기물질(PIM)의 용해가 진행된 결과로 해석된다.Through the lysis-cryptic growth process in the
특히, 규소(Si) 성분의 농도 증가는 유기성 폐기물(슬러지)의 가용화에 의한 직접적인 증거로 볼 수 있다.In particular, the increase in concentration of silicon (Si) component can be seen as direct evidence of solubilization of organic waste (sludge).
표 1에 나타난 바와 같이, 촉매 합성조(150)에서 배출되는 처리수는 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 망간(Mn), 칼륨(K) 등의 미량요소가 포함되어 있으므로, 처리장치(100)에서 생산된 최종 처리수는 비료로서 사용하기에 적합하다.As shown in Table 1, the treated water discharged from the
처리수조(160)는 촉매 합성조(150)에서 배출된 처리수를 공급받아, 친환경 액체비료로 사용되기 전까지 일시적으로 저류하며, 저류된 처리수는 그 자체로 액체비료로 사용하도록 공급될 수 있다. The
처리수조(160)로 유입된 최종 처리수는 일련의 복합미생물의 발효 반응을 거치면서 입자성 물질의 제거 및 난분해성 유기물질의 가용화가 충분한 이루어진 상태로서, 별도의 정제 및/또는 여과 등의 공정을 거치지 않고 직접적으로 액체비료로서 공급되기에 충분한 수질을 갖는다. 처리장치(100)에서 배출되는 최종 처리수의 처리수질이 도 3에 도시되어 있다.The final treated water flowing into the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치의 운전을 통하여 처리수조(160)에 집수된 최종 처리수의 수질 변화를 도시한 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the change in water quality of the final treated water collected in the
도 3(a)는 최종 처리수의 BOD, COD 및 SS이며, 도 3(b)는 최종 처리수의 T-N 및 T-P 농도이다.Figure 3(a) shows the BOD, COD, and SS of the final treated water, and Figure 3(b) shows the T-N and T-P concentrations of the final treated water.
본 발명의 일 실시예에 따른 처리장치(100)의 운전 기간동안, 처리장치(100)로 유입되는 유기성 폐기물의 평균 수질은 BOD 3,938 ㎎/L, COD 3,009㎎/L, SS 12,366㎎/L, T-N 547㎎/L 및 T-P 356㎎/L이었다.During the operation period of the
도 3을 참조하면, 200일간의 운전기간이 경과된 후, 처리수조(160)로 집수되는 처리수의 수질은 평균 BOD 1~2㎎/L, COD 55~75㎎/L, SS 1.0㎎/L, T-N 60~75㎎/L 및 T-P 10~14㎎/L로 확인되었다. Referring to FIG. 3, after an operation period of 200 days has elapsed, the water quality of the treated water collected into the
따라서, 본 발명의 복합발효미생물을 이용한 유기성 폐기물의 처리장치(100)는 유기성 폐기물의 가용화 처리 과정을 통하여 98% 이상의 유기물 및 입자성 물질의 제거율을 달성하였으며, T-N 및 T-P 역시 80% 이상 제거가 가능하였다. Therefore, the organic
이러한 결과로부터, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합발효미생물의 대사 작용을 이용한 유기성 폐기물의 처리장치(100)는 대부분의 입자성 물질이 제거된 최종 처리수를 생산하는 것 외에, 유기성 폐기물(슬러지)에 대하여 슬러지 무배출에 가까운 폐기물의 감량 효과도 달성할 수 있다.From these results, the organic
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체비료 제조장치는 유기성 폐기물을 감량 처리하여 제조함에 있어, 별도의 화학 약품의 투입 없이 복합발효미생물의 발효 및 분해 작용만을 적용하므로, 친환경적인 폐기물의 처리 및 비료의 제조를 구현할 수 있다.That is, the liquid fertilizer production device according to an embodiment of the present invention applies only the fermentation and decomposition effects of complex fermentation microorganisms without the input of separate chemicals in producing organic waste by reducing the amount, thereby providing environmentally friendly waste treatment and Manufacture of fertilizer can be implemented.
본 발명의 일 실시예에 따른 처리장치(100)로부터 제조된 액체비료는, 복합발효미생물의 유기성 폐기물의 감량 처리를 거친 최종 처리수에 포함된 유기성분 및 영양염류와 미량요소를 기반으로, 별도의 후가공 공정을 포함하지 않고도 바로 식물 재배에 투입될 수 있다.The liquid fertilizer manufactured from the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합발효미생물의 유기성 폐기물 감량처리에 의한 친환경 액체비료의 제조방법을 도시한 순서도이다.Figure 4 is a flowchart showing a method for producing eco-friendly liquid fertilizer by reducing and treating organic waste using complex fermentation microorganisms according to an embodiment of the present invention.
발효 혼합조(110)는 유기성 폐기물을 유입받는다(S410).The
발효 혼합조(110)는 유입받은 유기성 폐기물과 종자미생물 배양조(120)로부터 공급받은 복합발효미생물 제재를 기 설정된 시간동안 혼합하면서 복합발효미생물을 활성화시키며, 혼합된 폐기물과 미생물을 발효 액화조(130)로 배출한다(S420).The
이 때, 발효 혼합조(110)는 발효 합성조(140) 내 축적된 잉여슬러지 중 일부를 유입받아, 복합발효미생물의 활성화를 촉진시킬 수 있다.At this time, the
발효 액화조(130)는 복합발효미생물의 대사작용을 진행시키면서 유기성 폐기물을 가용화 처리하며, 처리된 유기성 폐기물을 발효 합성조(140)로 배출한다(S430).The
발효 액화조(130)는 복합발효미생물의 용해-은폐 성장(Lysis-Cryptic Growth) 과정을 통하여 유기성 폐기물(슬러지)의 가용화 및 감량 처리를 수행한다.The
발효 액화조(130)는 복수의 단위 발효 액화조가 직렬로 구비되어 순차적으로 발효미생물에 의한 가용화 처리가 수행되며, 기 설정된 주기(Cycle)에 의해 포기 및 휴지가 반복된다. 일 예로, 발효 액화조(130)의 기 설정된 주기(Cycle)는 20시간 포기 후, 4시간 휴지로 구성될 수 있다.The
가용화된 유기성 폐기물은 발효 합성조(140)에서 고액 분리되며, 분리된 상등액은 촉매 합성조(150)로 배출된다(S440).The solubilized organic waste is separated into solid and liquid in the
촉매 합성조(150)는 발효 합성조(140)에서 분리된 상등액을 공급받아, 잔류 유기물질의 제거 및 입자성 무기물질의 용해 반응을 수행한다(S450).The
촉매 합성조(150)에서 유기물질의 제거 및 입자성 무기물질이 용해된 처리수는 처리수조(160)로 집수되며, 집수된 처리수는 액체비료로서 공급된다(S460). The treated water from which organic substances are removed and particulate inorganic substances dissolved in the
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치를 통하여 제조된 친환경 액체비료에 대한 식물 비해시험 및 생육시험 결과를 통하여 비료로서의 적합도 및 성능을 평가하였다.Below, the suitability and performance as a fertilizer were evaluated through the plant comparison test and growth test results for the eco-friendly liquid fertilizer manufactured through the complex fermentation microbial treatment device for organic waste according to an embodiment of the present invention.
실시예 1: 파종작물에 대한 비해시험Example 1: Comparison test on sowed crops
본 발명의 일 실시예의 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치를 거친 최종 처리수에 대하여, 친환경 액체비료로 적합도를 판단하기 위해 비해시험을 실시하였다.A comparative test was conducted on the final treated water that had passed through the complex fermentation microbial treatment device for organic waste in one embodiment of the present invention to determine its suitability as an eco-friendly liquid fertilizer.
일 실시예에 따른 복합발효미생물 처리장치(100)는 종자미생물로서 바실러스 리체니포르미스(Bacillus licheniformis)를 포함하는 복합발효미생물을 배양하여 유기성 폐기물의 가용화에 적용하였다.The complex fermentation
유기성 폐기물은 하수처리장에서 발생된 잉여 슬러지를 공급받아 가용화 처리를 수행하였으며, 액체비료는 처리장치(100)에서 200일 이상의 운전기간이 경과된 후 배출되는 최종 처리수를 시료로서 사용하였다.Organic waste was solubilized by receiving surplus sludge generated from a sewage treatment plant, and for liquid fertilizer, the final treated water discharged from the
본 발명의 일 실시예에 따른 액체비료는 도 3 및 표 1에 전술된 바와 같은 수준의 무기물 및 유기물을 포함하고 있다.The liquid fertilizer according to an embodiment of the present invention contains inorganic and organic substances at the levels described above in FIG. 3 and Table 1.
비해시험은 파종작물로서 땅콩(재래종), 참깨(풍강참깨) 및 완두(청진주)를 포트에 파종하여 엽면시비 후 3일, 5일 및 7일차에 비해 유무를 조사하되, 비해시험은 비료의 품질검사방법 및 시료채취기준의 비해 판정기준에 의거하여 비해유무를 달관조사하였다.In the comparison test, peanuts (native species), sesame seeds (Pungang sesame) and peas (Cheongjinju) are sown in pots and the presence or absence of fertilizers is investigated on the 3rd, 5th and 7th days after foliar application. A cross-examination was conducted to determine whether or not there was noncompliance based on the comparison criteria of the quality inspection method and sample collection standards.
비해시험은 실시예의 액체비료에 대하여 기준량(500배 희석), 배량(250배 희석) 및 4배량(125배 희석)으로 각각 시비하였으며, 비해시험에서의 대조군으로는 무처리구(비료 무처리)가 적용되었다. In the comparison test, the liquid fertilizer of the example was fertilized at a standard amount (500-fold dilution), a double amount (250-fold dilution), and a 4-fold amount (125-fold dilution), and an untreated group (no fertilizer treatment) was applied as the control group in the comparison test. It has been done.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 액체비료에 대한 파종작물의 비해시험 결과를 도시한 사진이다.Figure 5 is a photograph showing the results of a comparative test of sown crops against liquid fertilizer prepared according to an embodiment of the present invention.
도 5(a)는 땅콩에 대한 비해시험의 사진이며, 도 5(b)는 참깨, 도 5(c)는 완두에 대한 비해시험의 결과를 나타내는 사진이다.Figure 5(a) is a photograph showing the results of a comparative test on peanuts, Figure 5(b) is a photograph showing the results of a comparative test on sesame, and Figure 5(c) is a photograph showing the results of a comparative test on peas.
도 5를 참조하면, 땅콩, 참깨 및 완두에 대하여 일 실시예에 따라 제조된 액체비료를 기준량, 배량 및 4배량으로 각각 엽면시비한 결과, 조사 7일차까지 비해가 관찰되지 않음을 확인할 수 있었으며, 대조군(무처리구) 대비 특이 사항이 관찰되지 않았다. 표 2에는 땅콩, 참깨 및 완두에 대한 비해시험 결과를 달관조사법으로 평가한 결과가 정리되어 있다.Referring to Figure 5, as a result of foliar application of liquid fertilizer prepared according to an example to peanuts, sesame seeds, and peas at the standard amount, double amount, and 4 times the amount, it was confirmed that no comparison was observed until the 7th day of investigation. No unusual findings were observed compared to the control group (untreated). Table 2 summarizes the comparative test results for peanuts, sesame seeds, and peas evaluated using the Dalgwan survey method.
3일차After fertilization
Day 3
5일차After fertilization
Day 5
7일차After fertilization
Day 7
실시예 2: 상추 식물재배에 대한 비효, 비해시험Example 2: Effectiveness and comparison test on lettuce plant cultivation
상기 실시예 1과 동일하게 제조된 일 실시예에 따른 액체비료에 대하여 상추의 비효 및 비해시험을 진행하였다.An effectiveness and comparison test on lettuce was conducted on the liquid fertilizer according to an example prepared in the same manner as in Example 1 above.
상추는 멀칭 재배 방식에 의해 재배되었으며, 비효시험은 비료를 사용하지 않은 무처리군과 기 설정된 함량의 미량요소를 포함하는 비료를 시비한 대조군 및 본 발명의 일 실시예에 따른 액체비료를 기준량 및 배량으로 각각 시비한 실시예들에 대하여 진행되었고, 비해시험은 실시예 1과 동일한 방법으로 수행되었다.Lettuce was grown using a mulching method, and the effectiveness test was performed on an untreated group without fertilizer, a control group fertilized with fertilizer containing a preset amount of trace elements, and a standard amount of liquid fertilizer according to an embodiment of the present invention. The examples were each fertilized in double doses, and the comparative test was performed in the same manner as Example 1.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 친환경 액체비료에 대한 상추의 생육시험 및 비해시험 결과를 도시한 사진이다.Figure 6 is a photograph showing the results of a growth test and comparison test of lettuce for an eco-friendly liquid fertilizer prepared according to an embodiment of the present invention.
도 6(a)는 상추의 비효시험에 따른 생육 결과의 사진이며, 도 6(b)는 상추에 대한 비해시험의 결과를 나타내는 사진이다.Figure 6(a) is a photograph showing the growth results of the lettuce ineffectiveness test, and Figure 6(b) is a photograph showing the results of the comparison test for lettuce.
상추에 대한 비효시험을 위하여 비료의 처리는 생육기 7일 간격으로 2회 경엽처리에 의해 진행되었으며, 이 때 시험에 사용된 비료 종류는 표 3에 정리하였다.For the efficacy test on lettuce, fertilizer treatment was carried out by foliage treatment twice at 7-day intervals during the growing season, and the types of fertilizers used in the test are summarized in Table 3.
몰리브덴산 0.0005%Boric acid 0.05%+
Molybdic acid 0.0005%
기준량
(500배 희석)liquid fertilizer
standard amount
(500 times diluted)
배량
(250배 희석)liquid fertilizer
distribution
(250 times diluted)
(기준량)Example 2-1
(standard amount)
(배량)Example 2-2
(quantity)
(기준량)Example 2-1
(standard amount)
(배량)Example 2-2
(quantity)
(기준량)Example 2-1
(standard amount)
(배량)Example 2-2
(quantity)
위의 표 4 내지 표 6는 상추에 대하여 정식 28일 후 조사된 비효시험 결과로서, 표 4-5는 생육조사 결과이며, 표 6은 수량조사 결과이다. 본 발명에서 비효시험은 농업과학기술 연구조사분석기준에 준하여 진행되었다.Tables 4 to 6 above are the results of efficacy tests conducted on lettuce 28 days after planting, Tables 4-5 are the results of the growth survey, and Table 6 are the results of the quantity survey. In the present invention, the efficacy test was conducted in accordance with the Agricultural Science and Technology Research and Analysis Standards.
표 4 내지 표 6에 개시된 비효시험의 결과 및 도 6(a)에 개시된 생육시험 사진으로부터, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 액체비료를 기준량 및 배량으로 시비할 경우, 상추의 생육 및 수량 측면에서 무처리군 및 대조군 대비 통계적으로 유의한 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있다.From the results of the efficacy test disclosed in Tables 4 to 6 and the growth test photo disclosed in Figure 6(a), when the liquid fertilizer prepared according to an embodiment of the present invention is fertilized in the standard amount and double amount, the growth and yield of lettuce In terms of this, it can be seen that there is a statistically significant effect compared to the untreated group and the control group.
또한, 도 6(b)의 비해시험 결과를 참조하면, 엽면시비 후 3일, 5일 및 7일차에 외관상 달관조사를 수행한 결과, 본 발명의 액체비료를 기준량, 배량 및 4배량으로 시비하였을 경우 상추의 생육에 대한 비해 증상이 관찰되지 않았다.In addition, referring to the comparison test results in Figure 6(b), as a result of performing an external observation survey on the 3rd, 5th, and 7th days after foliar application, it was found that the liquid fertilizer of the present invention was applied in the standard amount, double amount, and 4 times the amount. In this case, no symptoms were observed compared to the growth of lettuce.
한편, 상추 재배를 통한 액체비료의 생육 및 비해시험은 시험 토양을 채취하여 시험 전, 후의 토양 특성을 함께 분석하였으며, 그 결과는 표 7에 제시되어 있다.Meanwhile, in the growth and comparison test of liquid fertilizer through lettuce cultivation, test soil was collected and soil characteristics before and after the test were analyzed, and the results are presented in Table 7.
(%)TN
(%)
(ds/m)EC
(ds/m)
(1:5)pH
(1:5)
(%)organic matter
(%)
(mg/kg)Available phosphoric acid
(mg/kg)
(cmol+/kg)CEC
(cmol + /kg)
(cmol+/kg)Substitutional cation
(cmol + /kg)
험
후city
Hum
after
상추 재배를 통한 생육시험 전, 후 토양의 화학적 변화를 살펴보면, 시험 전 토양에 비해 시험 후 토양에서 유효인산, pH, 유기물 및 양이온치환용량(Cation Exchange Capacity, CEC) 등이 높아지는 경향을 보였으나, 식물 재배시험 후 전체 처리구간에서 토양의 이화학적 특성은 큰 차이가 발견되지 않음을 알 수 있다.Looking at the chemical changes in the soil before and after the growth test through lettuce cultivation, available phosphoric acid, pH, organic matter, and cation exchange capacity (CEC) tended to increase in the soil after the test compared to the soil before the test. After the plant cultivation test, it can be seen that no significant differences were found in the physicochemical properties of the soil in the entire treatment section.
위의 실시예의 식물에 대한 비효 및 비해시험 결과를 종합하여 보면, 본 발명의 일 실시예의 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리에 의해 제조된 액체비료는 비료를 사용하지 않은 무처리군에 비하여 생육 측면에서 우수한 효과를 나타냄을 확인할 수 있으며, 미량요소를 포함시킨 비료를 시비한 대조군과 비교하여도 총수확량, 생체중 및 엽수 등의 생육 성능에서 유사 이상의 유의한 효과를 발휘할 수 있음을 확인하였다. Summarizing the results of the effectiveness and non-efficacy tests on the plants of the above examples, the liquid fertilizer produced by complex fermentation microbial treatment of organic waste in one example of the present invention has a better growth rate compared to the untreated group that did not use fertilizer. It can be confirmed that it shows an excellent effect, and even when compared to the control group fertilized with fertilizer containing trace elements, it was confirmed that it can exert a similar or more significant effect in growth performance such as total yield, fresh weight, and number of leaves.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 액체비료에 대한 5종의 병원성 미생물에 대한 시험 결과 및 작물에 대한 비해 평가에 대한 공인시험 성적서이다.Figure 7 is an official test report for the test results for five types of pathogenic microorganisms for liquid fertilizer manufactured according to an embodiment of the present invention and comparison evaluation with crops.
도 7(a)는 병원성 미생물 시험 성적서이며, 도 7(b)는 작물에 대한 비해 평가 성적서이다.Figure 7(a) is a pathogenic microorganism test report, and Figure 7(b) is a comparative evaluation report for crops.
도 7(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 복합발효미생물 처리장치로부터 유기성 폐기물을 처리하여 배출되는 최종 처리수에는 병원성대장균O157(Escherichia coli O157:H7), 살모넬라(Salmonella spp.), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria monocytogenes) 및 바실러스 세레우스(Bacillus cereus) 등의 주요 병원성 미생물이 잔류하고 있지 않음을 확인할 수 있다. 또한, 도 7(b)에는 추가 비해시험을 통해 당근, 대파, 쑥갓, 상추 및 배추에 대한 비해평가의 결과가 제시되어 있으며, 전술된 실시예들과 마찬가지로 식물에 대한 비해는 발생되지 않음을 알 수 있다.Referring to FIG. 7(a), the final treated water discharged from treating organic waste from the complex fermentation microbial treatment device of an embodiment of the present invention contains pathogenic E. coli O157 ( Escherichia coli O157:H7), salmonella ( Salmonella spp. ), It can be confirmed that major pathogenic microorganisms such as Staphylococcus aureus , Listeria monocytogenes , and Bacillus cereus do not remain. In addition, Figure 7(b) shows the results of comparative evaluation of carrots, green onions, crown crowns, lettuce, and Chinese cabbage through additional comparison tests, and it can be seen that, like the above-described examples, no comparison with plants occurred. You can.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 액체비료는 식물 재배를 위한 비료로서 사용하기에 안정성도 충분히 확보되었을 뿐만 아니라, 통상의 미량요소비료와 비교하여도 동등 이상의 성능을 구현할 수 있다.Therefore, the eco-friendly liquid fertilizer according to an embodiment of the present invention not only has sufficient stability to be used as a fertilizer for plant cultivation, but can also achieve equivalent or better performance compared to conventional trace element fertilizers.
본 발명의 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치에 의한 액체비료 제조방법에 따르면, 복합발효미생물의 용해 및 분해에 의한 유기성 폐기물의 처리 과정만으로 배출되는 최종 처리수를 비료로 전환시킬 수 있으며, 이를 통해 유기성 폐기물의 처리 문제에 대한 해결책을 제시할 수 있다. According to the liquid fertilizer manufacturing method using the complex fermentation microorganism treatment device for organic waste of the present invention, the final treated water discharged only through the treatment process of organic waste by dissolution and decomposition of complex fermentation microorganisms can be converted into fertilizer, through which It can provide a solution to the problem of processing organic waste.
또한, 본 발명의 액체비료 제조방법은 유기성 폐기물로부터 비료에 적합한 자원을 회수할 수 있어 자원 재순환 측면에서도 기술적 의미가 있다.In addition, the liquid fertilizer manufacturing method of the present invention has technical significance in terms of resource recycling because it can recover resources suitable for fertilizer from organic waste.
나아가, 본 발명의 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치에서 제조된 액체비료는, 유기성 폐기물을 처리하는 과정 및 최종 배출되는 처리수를 비료로 활용하는 과정에서 화학약품을 전혀 사용하지 않아 친환경적인 유기성 폐기물 처리 및 액체비료의 제조방법이라 할 수 있다.Furthermore, the liquid fertilizer produced in the complex fermentation microbial treatment device for organic waste of the present invention does not use any chemicals in the process of treating organic waste and using the final treated water discharged as fertilizer, making it an eco-friendly organic waste product. It can be said to be a processing and manufacturing method of liquid fertilizer.
한편, 본 발명의 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치는 종전의 하수 처리장 설비에 연동하도록 설치하거나 병렬로 설치할 경우, 기존의 기계적인 탈수장치 및 폐기물 처리를 위한 열처리, 건조, 소각 공정 없이 복합발효미생물의 대사에 의해 감량처리할 수 있으며, 실질적으로 고형물이 배출되지 않는 무배출 형태의 폐기물 처리도 수행될 수 있다.On the other hand, when the complex fermentation microbial treatment device for organic waste of the present invention is installed interlocked with or parallel to the existing sewage treatment plant equipment, complex fermentation microorganisms are produced without the existing mechanical dehydration device and heat treatment, drying, and incineration processes for waste treatment. It can be reduced through metabolism, and waste treatment in a zero-emission form in which no solid matter is substantially discharged can also be performed.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but rather to explain it, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these examples. The scope of protection of this embodiment should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of this embodiment.
100: 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치
110: 발효 혼합조
120: 종자미생물 배양조
130: 발효 액화조
133: 제1 발효 액화조
136: 제2 발효 액화조
139: 제3 발효 액화조
140: 발효 합성조
150: 촉매 합성조
160: 처리수조100: Complex fermentation microbial treatment device for organic waste
110: Fermentation mixing tank
120: Seed microorganism culture tank
130: Fermentation liquefaction tank
133: First fermentation liquefaction tank
136: Second fermentation liquefaction tank
139: Third fermentation liquefaction tank
140: Fermentation synthesis tank
150: Catalyst synthesis tank
160: Treatment tank
Claims (11)
외부로부터 유기성 폐기물을 유입받아 호기 환경으로 유지하면서 복합발효미생물과 혼합하여 복합발효미생물을 활성화시키는 단계;
상기 활성화된 복합발효미생물과 유기성 폐기물의 혼합물을 공급받아 복합발효미생물의 대사 작용에 의해 유기성 폐기물을 용해(Lysis) 및 분해시키면서 유기성 폐기물을 가용화하는 단계;
상기 가용화된 유기성 폐기물을 고액 분리하여 상등액과 잉여 슬러지로 분리하는 단계; 및
상기 고액 분리된 상등액에 대하여 잔류 유기물질을 제거하고 입자성 무기물질을 용해시켜 액체비료로 배출하는 단계를 포함하되,
상기 잔류 유기물질을 제거하고 입자성 무기물질을 용해시켜 액체비료로 배출하는 단계는 고정층 생물막 반응기에 의해 수행되고,
상기 유기성 폐기물을 가용화시키는 단계는,
복수 개의 단위 발효 액화조가 직렬로 배치되고, 각각의 단위 발효 액화조는 기 설정된 주기에 의해 호기 및 혐기 환경이 반복적으로 유지되어 유기성 폐기물이 순차적으로 발효 및 분해되도록 하되,
상기 복수 개의 단위 발효 액화조 중 최하류의 발효 액화조는 상류측 발효 액화조의 용량 대비 1.5배 내지 2배 크게 형성하여 슬러지 체류시간을 연장시켜 유기물 분해 대사 및 무기 고형물(FSS)의 분해 작용도 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 복합발효미생물 감량처리에 의한 액체비료 제조방법.In the method of producing liquid fertilizer by reducing the amount of organic waste using complex microbial fermentation technology,
A step of receiving organic waste from the outside and mixing it with complex fermentation microorganisms while maintaining an aerobic environment to activate the complex fermentation microorganisms;
Solubilizing the organic waste by receiving a mixture of the activated complex fermentation microorganisms and organic waste and dissolving and decomposing the organic waste through the metabolic action of the complex fermentation microorganisms;
Separating the solubilized organic waste into solid-liquid and supernatant and excess sludge; and
It includes removing residual organic substances from the solid-liquid separated supernatant, dissolving particulate inorganic substances, and discharging them as liquid fertilizer,
The step of removing the residual organic material, dissolving the particulate inorganic material, and discharging it as liquid fertilizer is performed by a fixed bed biofilm reactor,
The step of solubilizing the organic waste is,
A plurality of unit fermentation liquefaction tanks are arranged in series, and each unit fermentation liquefaction tank is repeatedly maintained in an aerobic and anaerobic environment according to a preset cycle so that organic waste is sequentially fermented and decomposed,
Among the plurality of unit fermentation liquefaction tanks, the downstream fermentation liquefaction tank is 1.5 to 2 times larger than the capacity of the upstream fermentation liquefaction tank to extend the sludge residence time so that organic matter decomposition metabolism and inorganic solids (FSS) decomposition action also occur. A method for producing liquid fertilizer by complex fermentation microorganism reduction treatment of organic waste, characterized in that:
상기 복합발효미생물과 유기성 폐기물을 혼합시켜 복합발효미생물을 활성화시키는 단계는,
종자미생물 배양조에서 배양된 복합발효미생물을 공급받아 유기성 폐기물과 혼합하면서 상기 미생물을 활성화시키되, 상기 복합발효미생물은 상기 유입받은 유기성 폐기물에 대하여 기 설정된 비율로 공급되어 혼합이 이루어는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 복합발효미생물 감량처리에 의한 액체비료 제조방법.According to paragraph 1,
The step of activating the complex fermentation microorganisms by mixing the complex fermentation microorganisms with organic waste,
Complex fermentation microorganisms cultured in a seed microorganism culture tank are supplied and mixed with organic waste to activate the microorganisms, and the complex fermentation microorganisms are supplied at a preset ratio with respect to the received organic waste and mixing is achieved. Liquid fertilizer manufacturing method by complex fermentation microorganism reduction treatment of organic waste.
상기 가용화된 유기성 폐기물을 고액 분리하여 상등액과 잉여 슬러지로 분리하는 단계는 분리막 생물반응조(MBR), 부상분리조, 원심분리조, 중력침전조 중 어느 하나를 이용하여 고액 분리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 복합발효미생물 감량처리에 의한 액체비료 제조방법.According to paragraph 1,
The step of separating the solubilized organic waste into solid-liquid and supernatant and excess sludge is an organic waste, characterized in that solid-liquid separation is performed using any one of a membrane bioreactor (MBR), flotation tank, centrifugal separation tank, and gravity sedimentation tank. Liquid fertilizer manufacturing method by complex fermentation microorganism reduction treatment of waste.
상기 종자미생물은,
바실러스 종(Bacillus sp.) 미생물들 또는 락토바실러스 종(Lactobacillus sp.) 미생물들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 복합발효미생물 감량처리에 의한 액체비료 제조방법.According to paragraph 2,
The seed microorganisms are,
A method for producing liquid fertilizer by complex fermentation microorganism reduction treatment of organic waste, comprising at least one of Bacillus sp. or Lactobacillus sp. microorganisms.
상기 외부로부터 유입되는 유기성 폐기물은 하·폐수 처리장치에서 발생되는 잉여슬러지, 전처리가 수행된 음식물류 폐기물, 음폐수 및 가축분뇨 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 복합발효미생물 감량처리에 의한 액체비료 제조방법.According to paragraph 1,
The organic waste flowing in from the outside is any one selected from the group consisting of surplus sludge generated from a sewage and wastewater treatment device, pre-treated food waste, food waste water and livestock manure, or a mixture thereof. Liquid fertilizer manufacturing method using complex fermentation microorganism reduction treatment.
상기 발효 혼합조에서 혼합된 복합발효미생물과 유기성 폐기물을 유입받아 상기 복합발효미생물의 작용에 의해 유기성 폐기물을 용해(Lysis) 및 분해시키는 발효 액화조;
상기 발효 액화조에서 유기물이 분해된 폐기물을 공급받아 고액 분리하는 발효 합성조; 및
상기 발효 합성조에서 고액 분리된 상등액을 공급받아 상등액에 포함된 잔류 유기물질 및 입자성 무기물질을 용해시켜 제거하는 촉매 합성조를 포함하고,
상기 촉매 합성조는 고정층 생물막 반응기로 이루어지며, 상기 촉매 합성조에서 배출되는 처리수는 액체비료로 공급되고,
상기 발효 액화조는,
복수 개의 단위 발효 액화조가 직렬로 배치되되, 각각의 단위 발효 액화조는 기 설정된 주기에 의해 호기 및 혐기 환경이 반복적으로 유지되어 유기성 폐기물이 순차적으로 발효 및 분해되도록 하고,
상기 복수 개의 단위 발효 액화조 중 최하류의 발효 액화조는 상류측 발효 액화조의 용량 대비 1.5배 내지 2배 크게 형성하여 슬러지 체류시간을 연장시켜 유기물 분해 대사 및 무기 고형물(FSS)의 분해 작용도 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 액체비료를 제조하기 위한 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치.A fermentation mixing tank that receives organic waste from the outside and mixes it with complex fermentation microorganisms while maintaining an aerobic environment to activate complex fermentation microorganisms;
A fermentation liquefaction tank that receives complex fermentation microorganisms and organic waste mixed in the fermentation mixing tank and dissolves and decomposes the organic waste by the action of the complex fermentation microorganisms;
A fermentation synthesis tank that receives waste from the fermentation liquefaction tank and separates solid and liquid; and
It includes a catalyst synthesis tank that receives the supernatant separated from solid and liquid in the fermentation synthesis tank and dissolves and removes residual organic substances and particulate inorganic substances contained in the supernatant,
The catalyst synthesis tank consists of a fixed bed biofilm reactor, and the treated water discharged from the catalyst synthesis tank is supplied as liquid fertilizer,
The fermentation liquefaction tank,
A plurality of unit fermentation liquefaction tanks are arranged in series, and each unit fermentation liquefaction tank repeatedly maintains an aerobic and anaerobic environment according to a preset cycle so that organic waste is sequentially fermented and decomposed,
Among the plurality of unit fermentation liquefaction tanks, the downstream fermentation liquefaction tank is 1.5 to 2 times larger than the capacity of the upstream fermentation liquefaction tank to extend the sludge residence time so that organic matter decomposition metabolism and inorganic solids (FSS) decomposition action also occur. A complex fermentation microbial treatment device for organic waste for producing liquid fertilizer, characterized in that:
상기 발효 혼합조로 유입되는 유기성 폐기물은 하·폐수 처리장치에서 발생되는 잉여슬러지, 전처리가 수행된 음식물류 폐기물, 음폐수 및 가축분뇨 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액체비료를 제조하기 위한 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치.According to clause 8,
The organic waste flowing into the fermentation mixing tank is a liquid fertilizer, characterized in that any one selected from the group consisting of surplus sludge generated from a sewage and wastewater treatment device, pre-treated food waste, food waste water and livestock manure, or mixtures thereof. A complex fermentation microbial treatment device for organic waste to produce .
상기 발효 혼합조는,
복합발효미생물을 종자미생물 배양조로부터 공급받고,
상기 종자미생물은 바실러스 종(Bacillus sp.) 미생물들 또는 락토바실러스 종(Lactobacillus sp.) 미생물들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하며,
상기 종자미생물 배양조는 종자미생물을 배양하여 유입되는 유기성 폐기물과 기 설정된 비율로 혼합시키며, 복합발효미생물을 활성화시키는 것을 특징으로 하는 액체비료를 제조하기 위한 유기성 폐기물의 복합발효미생물 처리장치.According to clause 8,
The fermentation mixing tank,
Complex fermentation microorganisms are supplied from a seed microorganism culture tank,
The seed microorganism includes at least one of Bacillus sp. microorganisms or Lactobacillus sp. microorganisms,
The seed microorganism culture tank is a complex fermentation microorganism treatment device for organic waste for producing liquid fertilizer, characterized in that the seed microorganisms are cultured and mixed with the incoming organic waste at a predetermined ratio, and the complex fermentation microorganisms are activated.
Priority Applications (1)
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KR1020230043664A KR102605015B1 (en) | 2023-04-03 | 2023-04-03 | Method for Preparing Liquid Fertilizer by Organic Waste Reduction Treatment using Multi-Complex Fermented Microorganisms and Environment-Friendly Liquid Fertilizer Prepared Thereby |
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KR1020230043664A KR102605015B1 (en) | 2023-04-03 | 2023-04-03 | Method for Preparing Liquid Fertilizer by Organic Waste Reduction Treatment using Multi-Complex Fermented Microorganisms and Environment-Friendly Liquid Fertilizer Prepared Thereby |
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2023
- 2023-04-03 KR KR1020230043664A patent/KR102605015B1/en active IP Right Grant
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