KR19980019535A - 음식물쓰레기 및 유기성폐기물의 퇴비화, 사료화 방법과 속성발효방법 (Method of making compost and provender, and method of rapid formentation for food waste and organic waste materials) - Google Patents
음식물쓰레기 및 유기성폐기물의 퇴비화, 사료화 방법과 속성발효방법 (Method of making compost and provender, and method of rapid formentation for food waste and organic waste materials) Download PDFInfo
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Abstract
이 발명은 환경오염원으로서 큰 부분을 차지하는 음식물쓰레기 및 각종 유기성 폐기물을 주원료로서 이용하는 유기질비료 및 사료 제조방법에 관한 것으로 특히 악취발생이 없이 속성으로 제조 가능한 것을 특징으로 유기농법이나 토양계량제 또는 사료로 재활용하는 퇴비화와 사료화방법에 관한 것이다.
종래의 기술은 발효 숙성시키기 까지는 긴시간을 요하고 제조공정에 있어서 악취발생이 크기 때문에 공장의 입지 선정에서도 문제가 따르고 있다.
본 발명은 발효조에 있어서 온도검출센서, 습도검출센서, 산소검출센서 등을 이용 설정된 최적의 조건으로 유기성 폐기물 또는 음식물쓰레기를 속성발효하기 위하여 각각 검출된 값에 따라 즉시 대응 제어하는 마이크로 프로세서 상기 마이크로 프로세서 제어하여 전력펄스 신호를 출력하는 인터페이스로 부터 인가되는 전력펄스 신호에 따라 정해진 각각의 제어시스템을 운영하는 것이다.
Description
이 발명은 환경오염원으로서 큰 부분을 차지하는 음식물쓰레기 및 각종 유기성 폐기물을 주원료로서 이용하는 유기질비료 및 사료 제조방법에 관한 것으로 특히 악취발생이 없이 속성으로 제조 가능한 것을 특징으로 유기농법이나 토양계량제 또는 사료로 재활용하는 퇴비화와 사료화방법에 관한 것이다.
종래에는 농축산물 가공과정에서 발생되는 폐기물과 각종 식품가공후 발생되는 폐기물을 이용하여 비료 또는 사료로 이용되고 있으나 최근에 와서는 일반가정, 집단급식소, 호텔, 레스토랑 등에서 발생되는 음식물쓰레기는 대부분 일반쓰레기와 함께 버려지거나 분리수거하여 일부사료 또는 유기질비료로 이용되고 있지만 그것도 한계가 있다.
한편 농업의 근대화가 진행됨에 따라서 무기질비료의 사용이 증가했지만 그피해로서 지력의 저하가 전국적으로 확대해 버렸다.
이것을 막는 방법은 양질의 유기질비료를 투여하는 방법 이외에는 다른 방법이 없고, 축산농가에서는 달러값상승에 따른 사료값 폭등으로 존립자체가 어렵게된 이때 버려지는 폐기물을 사료로 전환하여 축산농가에서 값싸게 이용하는 것이다.
이 발명은 이와 같은 결점을 해소하고 자원재활용을 위하여 발명된 것으로 종래의 기술은 발효 숙성시키기 까지는 긴시간을 요하고 제조공정에 있어서 악취발생이 크기 때문에 공장의 입지 선정에서도 문제가 따르고 있다.
이 발명은 음식물쓰레기 및 유기성 폐기물의 퇴비화, 사료화 방법은 악취원인 물질들을 단시간에 흡착, 분해 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 특징을 달성하기 위하여 제조장치의 개량과 사용균주의 선택양면에서 예의검토해온 결과 제조장치의 자동제어를 고안함과 함께 발효성과 함께 발효성능과 탈취성능이 우수한 미생물제제(특허 134204호) 제공함에 의해 탄수화물, 단백질, 지방, 셀룰로즈 등을 분해하고 저급지방산 및 유황 화합물 등의 악취원인 물질을 신속히 분해하여 악취를 제거함과 동시에 제조기간을 현저하게 단축할수 있는 기술을 이용하여 상기 과제를 극복한 음식물쓰레기 및 유기성 폐기물을 주원료로서 이용하는 비료와 사료 제조방법을 제공한다.
도 1 은 이 발명의 공정도
도 2 는 이 발명의 속성발효에 따른 자동제어장치도
도 3 은 이 발명의 PH측정 결과를 나타낸 도면
도 4 는 이 발명의 총산도 측정 결과를 나타낸 도면
도 5 는 이 발명의 총환원당 측정 결과를 나타낸 도면
도 6 은 이 발명의 총아미노산 측정 결과를 나타낸 도면
도 7 은 이 발명의 균주활동 측정 결과를 나타낸 도면
도 8 은 이 발명의 락토바실러스 활동 측정을 나타낸 도면
도 9 는 이 발명의 이스트스 활동 측정을 나타낸 도면
도 10은 이 발명의 몰드스 활동 측정을 나타낸 도면
제1도 처리공정도에 따라 처리공정을 단계 공정으로 나누어 설명한다.
(제1단계 전처리 파쇄공정)
쓰레기 봉투에 담아온 각종 쓰레기를 선별하는것에 지장이 없도록 쓰레기 봉투를 파대해 다음 단계에서 쓰레기의 분리 선별을 용이하게 하는 목적으로 파대기가 이용된다.
(제2단계 선별공정)
선별공정은 인력에 의해 선별분리 되기도 하지만 대형의 것은 제거되어도 소형의 것은 선별이 어렵고 노동위생상 문제가 많아 소규모 처리장에서 이용될 수 있고 대규모 처리장에서는 기계적으로 철류, 알미늄, 유리류, 프라스틱류 등을 선별하고 조선별기 에서는 회전스크린과 진동떨림에 의해 입자가 큰 비닐. 플라스틱, 나무조각, 천조각 등 발효에 부적합한 것은 제거하는 목적으로 이용한다.
(제3단계 수분조절공정)
수분조절제는 톱밥, 왕겨 등을 주원료에 첨가하는 것으로 수분과 탄소율 등을 조절하기 위하여 일정량 부원료를 사용한다.
따라서 이 발명의 실험결과 흙을 첨가하는 것도 유효하다.
사용된 흙은 발효온도가 극도로 높게 되는 것을 방지하는 효능과 흙속에 포함된 각종 미생물의 활동으로 발효를 촉진하고 암모니아를 흡수하기 위해 첨가된 질소의 손실을 방지하는 효능이 있다.
(제4단계 고속 발효공정)
이 공정에서는 소정의 처리량의 퇴비 또는 사료화에 적절한 배양 조건하인 PH, 온도, 습도, 산소, 영양 상태 등의 작용조건에 따라 발효작용을 촉진시키는 기능을 한다.
그 기능을 극대화하기 위하여 이 발명의 발효조는 횡형 박스 설비를 채용한다.
상기 횡형 박스 발효조에 교반장치를 설치하여 전후좌우 이동하면서 계속적으로 원료를 교반하고 발효조 하부에서는 호기성 발효에 필요한 산소를 공급한다.
이때 발효조 각 위치에 설치된 온도검출센서, 수분검출센서, 산소검출센서 등이 온도, 수분, 산소량을 계측하여 검출된 값에 따라 제어하는 마이콤
상기 마이콤 제어하에 전력펄스신호를 출력하는 인터페이스로부터 인가되는 전력펄스신호에 따라 정해진 제어 시스템 즉 송풍기 및 교반기를 제어한다.
이때 발효능과 탈취능이 우수한 균체(특허 134204호)를 접종한다.
균체에 따른 우점적 균주는 BacillusSubtilis, Bacillus polynyxa, Bacillus Licheniformis, Rhodoseudomonas, Autotrophic Bacter, Pseudomonas, Nitro Bacter, Trichoderma Viride, Cellulomonas Ep, Actimontous, Filamentous Funge 이다.
미생물 대사과정(분해작용)을 통하여 탄수화물, 단백질, 지방. 핵산 등이 저분자의 안정된 유기물로 전환하게 된다.
최종 산물로 얻어지는 안정된 물질인 CO2, H2O, NO-3, SO2-4, CH4, H2S, NH3, 등이 형성된다.
호기성 미생물
유기물 + O2――――――――
안정된 물질 + CO2+ H2O + NO- 3+ SO2- 4+ 열
(2)혐기성 분해과정
산 형성 미생물 메탄 형성 미생물
유기물 ―――――――― 알콜올 + 유기산――――――――――
안정된 물질 + CH4+ CO2+H2S + NH3
(제5단계 숙성공정)
고속발효공정에서 1차 발효처리가 끝난 생성물은 숙성(2차 발효)하는 일에 따라 제품의 가치의 향상과 2차 공해방지 효과가 있기 때문에 규모에 따라 적정량의 숙성조를 만들어 제품별로 일정기간 숙성하여 출하한다.
(실시예1)
이 발명의 사용된 음식물쓰레기는 환경부에서 고시된 음식물쓰레기 감량화시설 품질인증규격에 준한 표준 음식물쓰레기를 사용한다.
조성은 곡물류 15%, 과일류 15%, 채소류 50%, 어육류 20%로 하였다.
투여할 때의 입자의 크기는 곡물류를 제외하고 약 5㎝ 크기로 하여 일정량 매일 투입한다.
수분조절제는 왕겨 40%, 톱밥 30%, 발효완성품 30%를 혼합하여 음식물쓰레기 함수율에 따라 적정 함수율 50%로 조절한다.
(실시예2)
수분이 조절되어 발효조(1)에 투입된 음식물쓰레기등의 발효원료(6)는 함수율이 약 50%정도로 조절된 것과 속성발효에 따른 미생물균체(특허 134204호)를 접종하여 교반장치(2)로 원료의 교반을 계속적 또는 주기적으로 진행한다.
이때 호기성미생물을 활동을 촉진하기 위하여 브로워(10)에 의한 따뜻한 공기를 발효조(1) 하부에 부착된 산기판(4)으로부터 원료(16)에 공급한다.
온도 약 50∼60℃, 습도 약 50%, 산도 7∼8로 충족되면 즉시 미생물군은 활동하게 되고 발효가 시작된다.
발효가 시작되면 온도가 상승하게 되고 그 온도, 습도, 산소, 각각의 검출센서에 의해 검출된다.
속성발효조건에 도달하면 각 센서의 검출된 값에 따라 연산처리되어 제어하는 마이콤 제어하에 전력펄스를 출력하는 인테페이스로부터 인가되는 전력펄스신호치에 따라 정해진 제어밸브(7. 18)와 블로워(10. 12)에 의한 산소공급량을 조절하고 온도상승과 저하에 따라 블로워(10. 12)를 선택적으로 가동, 정지시켜 속성발효조건이 충족되도록 제어한다.
이 발명의 속성발효과정을 살펴보면 주원료(음식물쓰레기)의 PH는 초기 4.6에서 발효종료시 3.8로 감소였다(제3도)
이에 따라 Total acidity는 증가하였다(제4도)
총환원당아미노산(제5도)과 총아미노산(제6도)은 발효시간이 지날수록 서서히 감소하였다.
미생물수의 변화를 살펴보면 전반적으로 발효초기부터 각각의 Bacteria, Lactobacillus, Yeasts, Molds(제7도)는 중반까지 급격한 증가현상을 보이다가 후반기에는 감수하는 것을 볼 수 있다.
(실시예3)
발효과정에서 발생하는 악취가스의 대부분은 암모니아(NH3), 메틸아민(R-NH2)로 이 악취발생물질의 농도는 SO4: 0 ∼ 100ppm R-NH2: 0 ∼ 200ppm 이상 달하고 있다.
상기와 같은 높은 농도의 악취물질에 대한 탈취방법으로 1차 탈취흡착제를 주원료에 일정량 혼합한다.
2차 바실러스속등의 미생물균제(특허 134204호)를 투입하거나 액상을 살포한다.
이때 미생물제제의 각종 박테리아는 암모니아, 유화수소가스를 분해한다.
Autotrophic Beggiatoaces에 의하여 SO4가스의 악취를 제거한다.
H2S + H2O → H2↑+ H2SO4
암모니아의 분해
Nitrobactor, pseudomonas에 의하여 암모니아(NH3)를 NO2로 변환시켜 결국 NO3를 N2로 날려 보낸다.
암모니아에 의한 악취 및 자극성을 해소한다.
O2O2
NH3→ NO2→ NO3→ N2↑+ O2
악취별 탈취실험
| 성 분 | 처리전농도PPM | 처 리 후 |
| 톨루엔 | 1000 | 무취 |
| 벤젠 | 1000 | 무취 |
| 페놀 | 1000 | 무취 |
| 메칠알콜 | 2000 | 무취 |
| 이소프로필알콜 | 1000 | 무취 |
| 포름알데히드포르마린 | 1000 | 무취 |
| 아크로레인 | 500 | 무취 |
| 암모니아 | 500 | 무취 |
| 메칠메르갑탄 | 냄새농도 5 | 무취 |
| 유화수소 | 냄새농도 5 | 무취 |
| 일산화탄소 | 50 | 무취 |
| 생선썩는 냄새 | 냄새농도 5 | 무취 |
| 아민냄새 | 냄새농도 5 | 무취 |
| 수지냄새 | 냄새농도 5 | 무취 |
| 유화메칠 | 냄새농도 5 | 무취 |
| 마늘냄새 | 냄새농도 5 | 무취 |
| 초산 | 300 | 무취 |
| 초산에틸 | 1000 | 무취 |
| m-키시렌 | 1000 | 무취 |
| 에틸메르캅탄 | 냄새농도 5 | 무취 |
냄새농도 : 냄새나는 정도를 5등급으로 구분하여 지수를 나타냄.
(1-냄새가 거이없음. 5-냄새가 매우 심함)
| 항 목 | 시료품성적 | 비료법기준 |
| PH | 6.2 - 8.5 | 5.5 - 8.5 |
| VS | 61 - 73% | 25%이상 |
| TOC | 47 - 59% | 40%이상 |
| TKN | 2.0 - 2.4% | 1.7%이상 |
| C/N ratio | 16 | 20이하 |
이 발명은 음식물쓰레기 및 유기성 폐기물의 퇴비화, 사료화 방법은 악취원인 물질들을 단시간에 흡착, 분해 제거하는 것이다.
이 발명은 제조장치의 개량과 사용균주의 선택양면에서 예의검토해온 결과 제조장치의 자동제어를 고안함과 함께 발효성과 함께 발효성능과 탈취성능이 우수한 미생물제제(특허 134204호) 제공함에 의해 탄수화물, 단백질, 지방, 셀룰로즈 등을 분해하고 저급지방산 및 유황 화합물 등의 악취원인 물질을 신속히 분해하여 악취를 제거함과 동시에 제조기간을 현저하게 단축할수 있는 기술을 이용하여 상기 과제를 극복한 음식물쓰레기 및 유기성 폐기물을 주원료로서 이용하는 비료와 사료 제조방법을 제공한다.
Claims (4)
- 발효조에 있어서 온도검출센서, 습도검출센서, 산소검출센서 등을 이용 설정된 최적의 조건으로 유기성 폐기물 또는 음식물쓰레기를 속성발효하기 위하여 각각 검출된 값에 따라 즉시 대응 제어하는 마이크로 프로세서 상기 마이크로 프로세서 제어하여 전력펄스 신호를 출력하는 인터페이스로 부터 인가되는 전력펄스 신호에 따라 정해진 각각의 제어시스템을 운영하는 방법.
- 발효조로부터 유기성 폐기물 또는 음식물쓰레기의 속성발효제어 방법에 있어서 발효조내 발효조내 발효물의 온도를 검출하는 수단과 검출된 온도에 의해 제어하는 제어수단을 구비하는 단계와 발효온도가 설정된 소정의 온도 이상인 경우 하부산기판으로부터 보내오는 공기량을 증가시킴과 동시 교반기를 가동하는 단계와 발효온도가 소정의 온도이하로 되는 경우 산기판으로부터 불어 넣는 공기를 온풍으로 바꿔 발효조의 적정온도를 유지시키는 것을 특징으로 하는 속성발효제어방법.
- 발효조로부터 음식물쓰레기 또는 유기성 폐기물의 속성발효제어방법에 있어서 폐기물중의 산소농도를 검출하는 수단과 상기 산소농도 검출수단에 검출된 산소농도로부터 발효물의 양 및 발효조에 쌓인 발효물 두께로 계산되는 산소량을 제어하는 제어수단을 구비하는 단계와 발효물중의 산소농도가 이하인 경우 상기 제어수단이 발효조 하부 산기판으로부터 공기량을 증가시키거나 교반기의 교반작용에 따라 산소농도를 소정량으로 유지 제어하는 방법.
- 각종 유기성 폐기물, 슬럿지, 식품폐기물, 음식물쓰레기 등을 퇴비화 또는 사료화 하는 방법에 있어서 파쇄 또는 선별하는 단계.수분조절제를 혼합 수분을 조절하는 단계.발효조에서 균주(특허 134204호)로 구성된 군에서 선택적 적어도 하나의 미생물을 접종하는 단계.상기 발효제어방법에 따라 속성발효하는 단계.속성발효가 끝난 발효물을 숙성발효하는 단계.발효숙성된 발효물을 스크린하여 사료화 또는 퇴비화하는 단계.폐기물저장조에 있어서 저장조에서 발생되는 오폐수를 오폐수저장조 별도 저장하는 단계와 저장조에서 일정량의 오폐수를 발효조 상부 발효물에 살포하여 수분조절하는것과 상기 미생물에 의해 오염 유기물을 제거하는 방법.
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