KR20010071614A - 유기성 폐기물의 처리방법 및 처리설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물의 처리방법 및 처리장치에 관한 것으로, 유기성 폐기물을 단기간에 능률좋게 분해처리하는 것을 목적으로 한다. 처리장치는 마굿간바닥 폐기물(3)과 유기성 폐기물(6)이 투입되는 처리조(2)와, 마굿간바닥 폐기물(3)과 유기성 폐기물(6)을 혼합하는 교반장치(4)와, 처리조(3)안에 공기를 보내는 송기장치(5)를 구비하고 있다. 유기성 폐기물(6)은 마굿간바닥 폐기물(3)에 생식하고 있는 말의 대변균군에 의해 분해된다.

Description

유기성 폐기물의 처리방법 및 처리설비{METHOD FOR TREATING ORGANIC WASTE AND TREATING FACILITY}

일반가정이나 음식점, 식품공장, 병원, 숙박시설 등의 온갖 장소에서 음식물쓰레기를 비롯한 여러가지 유기성 폐기물이 발생하고 있다. 이 중 음식물쓰레기는 기본적으로는 야채쓰레기와 같은 식물성 쓰레기와 어육류잔사와 같은 동물성 쓰레기로 크게 나뉘어지지만, 현실에서는 양쪽모두가 섞인 상태의 것이 많다.

유기성 폐기물 중, 대두의 짜고남은 찌꺼기나 맥주의 지게미와 같이 대규모의 식품공장에서 대량 발생하는 것은 발효·숙성시켜 비료화하거나, 건조시켜 연료화하는 일이 시도되고 있다.

또, 가정에서 발생하는 음식물쓰레기를 비료화하는 소형의 장치도 일부에서는 실용화되고 있다. 이 비료화장치는 미생물에 음식물쓰레기를 분해시키는 것으로, 일반적으로 토양속에 생식하고 있는 다종류의 토양균군으로부터 분해능력이 높은 균(미생물, 박테리아)을 선별·배양해서 사용되고 있다.

종래의 비료화장치가 토양균을 사용하고 있는 것은 자연의 흙속에서 토양균에 의해 음식물쓰레기 등의 유기물이 분해되고 있는 지식에 의거한 것이다. 이 때문에, 종래의 연구에서는 분해를 능률좋게 행할 수 있는 토양균의 선택·발견에 힘을 쏟고 있다.

다른 한편, 음식물쓰레기를 탱크에서 발효시켜 메탄가스를 발생시키는 연료화 플랜트(바이오에너지장치)도 실용화가 시도되고 있다.

그러나, 비료나 연료 등에 유효이용되고 있는 음식물쓰레기는 매우 소량이고, 음식물쓰레기의 대부분은 자치단체나 업자에 의해 수거되어 그 대부분이 소각되고 있는 것이 현실정이다.

그런데, 쓰레기를 소각처리하는 경우, 맹독인 다이옥신의 발생이 문제가 되고 있다. 다이옥신은 염소를 포함한 플라스틱을 소각하는 것에 의해 발생하는 것으로, 900℃이하의 저온에서 연소시키면 많이 발생하는 것이 알려져 있다(300∼500℃의 온도역에서 가장 발생하기 쉽다라고 한다).

그리고, 음식물쓰레기자체는 다이옥신의 직접적인 발생원으로는 되지 않지만, 가정쓰레기를 비롯해서 도시에서 발생하는 쓰레기의 대부분에 음식물쓰레기가 섞여져 있으므로, 음식물쓰레기의 존재에 의해 소각로내의 온도상승이 방해되고, 그 결과, 소각로안을 다이옥신이 발생하기 쉬운 온도환경화로 되어지는 문제가 있었다. 즉, 음식물쓰레기의 존재가 다이옥신의 발생을 유발하고 있다.

이것을 해소하기 위해서는 쓰레기의 분별을 철저하게 할 필요가 있지만, 분별된 음식물쓰레기의 처리문제는 여전히 남겨져 있고, 이 때문에 분별이 행해지고 있지 않은 자치체도 많다. 또, 애써 분별해도 소각하면 그것에 비용이 든다.

다른 한편, 음식물쓰레기를 플라스틱쓰레기 등의 고칼로리쓰레기와 함께 고온에서 소각하는 용융소각로도 실용화되고 있지만, 음식물쓰레기는 흙으로 돌아가서 자연의 사이클에 되돌리는 것이 최선책이고, 소각처리는 지구전체의 생태계시스템에서 보면 바람직하다라고는 할 수 없다.

이러한 점에서, 상기한 비료화는 자연의 섭리에 적합한 이상적인 처리방법이라고 할 수 있다. 그러나, 토양균을 사용한 종래의 비료화장치는 ①음식물쓰레기를 완전히 분해할 때까지의 시간이 길다. ②균의 작용이 일정하지 않고, 처리의 안정성이 부족하다. ③균의 소모가 심하고, 빈번하게 균을 투입하지 않으면 안된다. ④음식물쓰레기의 종류에 따라 처리능력에 큰 불균일이 있고, 예를 들면 왕겨와 같은 섬유질이 높은 것은 현저히 처리능력이 낮다라는 문제가 있었다.

토양균을 사용한 비료화장치가 충분한 성과를 올리고 있지 않은 이유는 반드시 확실하지는 않지만, 고능률로 분해처리할 수 있는 유효한 균을 발견할 수 없는것이나, 토양내와 비료화장치내에서 환경이 너무 다르므로 균이 활발하게 활동할 수 없는 것이 관련되어 있다라고 추측된다.

본 발명은 이러한 현상을 개선하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 동물성 또는 식물성의 유기성 폐기물을 처리하는 방법 및 설비에 관한 것이다.

유기성 폐기물에는 여러가지가 포함된다. 예를 들면, 야채쓰레기나 먹다남은 밥과 같은 음식물쓰레기, 콩을 짜고 남은 찌꺼기나 맥주의 지게미와 같은 곡류·콩류·감자류의 짜고남은 찌꺼기, 커피를 거른 찌꺼기, 사탕수수 등의 수수류의 짜고남은 찌꺼기, 식품공장에서 발생하는 동물·어폐류의 잔사, 라아드나 버터 등의 동물성 유지의 폐유, 채종유나 샐러드유 등의 식물성 유지의 폐유, 제재공장에서 발생하는 톱밥이나 대팻밥, 나무젓가락, 대나무가루, 매갈이공정에서 발생하는 왕겨, 가로수의 낙엽, 하수처리장에서 발생하는 유기오물, 동물의 분뇨, 계란껍질, 우유 및 유제품, 간장의 짜고남은 찌꺼기, 일부의 종이류 등이 포함된다.

도 1은 제1실시형태에 따른 처리장치의 종단면도이다.

도 2는 도 1의 II-II에서 본 평면도이다.

도 3은 도 1의 III-III에서 본 평단면도이다.

도 4는 도 1의 IV-IV에서 본 평단면도이다.

도 5는 송기파이프의 변형예를 나타낸 도이다.

도 6은 도 3의 VI-VI에서 본 단면도이다.

도 7은 송기파이프의 부분단면도이다.

도 8은 작용을 나타낸 도이다.

도 9는 제2실시형태의 평면도이다.

도 10은 도 9의 X-X에서 본 단면도이다.

도 11은 제3실시형태의 사시도이다.

도 12는 도 11의 XII-XII에서 본 단면도이다.

도 13은 처리조로부터 처리가 끝난 폐기물을 꺼내는 수단의 예를 나타낸 도이다.

도 14는 처리조로부터 처리가 끝난 폐기물을 꺼내는 수단의 다른 예를 나타낸 도이다.

도 15는 또한 처리조로부터 처리가 끝난 폐기물을 꺼내는 수단의 다른 예를 나타낸 도이다.

도 16은 제4실시형태를 나타낸 개략도이다.

도 17은 제5실시형태를 나타낸 평면도이다.

도 18은 제6실시형태를 나타낸 평면도이다.

도 19는 제7실시형태를 나타낸 평면도이다.

도 20은 도 19의 XX-XX선에서 본 단면도이다.

도 21은 도 19의 부분적인 평단면도이다.

도 22는 제8실시형태를 나타낸 종단면도이다.

도 23은 제9실시형태를 나타낸 종단면도이다.

도 24는 제10실시형태를 나타낸 종단면도이다.

도 25는 도 24의 XXV-XXV선에서 본 단면도이다.

도 26은 제10실시형태를 나타낸 도이다.

도 27은 제10실시형태를 나타낸 도이다.

도 28은 제10실시형태를 나타낸 도이다.

도 29는 제11실시형태를 나타낸 도이다.

일본의 경우, 경기마나 농경마 등의 말이 길러지고 있는 마굿간에는 일반적으로 톱밥이나 왕겨가 마굿간바닥으로서 깔려져 있고, 이 마굿간바닥에 말의 대소변이 섞이게 된다. 그리고, 어느 정도의 기간이 경과하면, 말의 대변이 섞여진 마굿간바닥은 긁어모아져서 폐기되고 있다.

마굿간바닥 폐기물은 유기비료로서 농가에서 쓰여지는 일이 많지만, 처리가 곤란한 마굿간도 많다. 이 마굿간바닥 폐기물에는 매우 많은 종류의 균(미생물, 박테리아)으로 이루어진 무수한 말의 대변균군이 생식하고 있고, 마굿간바닥은 말의 대변균군에 의해 분해되고 있다.

본원발명자는 이 마굿간바닥 폐기물에 생육하고 있는 말의 대변균군의 성질에 착안하여, 연구를 거듭함으로써 본원발명을 완성시키기에 이르렀다.

본원발명은 처리방법과 처리설비를 포함하고 있다. 이 중 처리방법은 음식물쓰레기 등의 유기성 폐기물을 마굿간바닥 폐기물에 혼합하고, 마굿간바닥 폐기물에 생육하는 말의 대변균군으로 유기성 폐기물을 분해시키는 것이다(또, 마굿간바닥도 동시에 분해된다.).

말의 대변균군에 의한 분해를 촉진하기 위해, 어떠한 수단으로 천천히 교반하는 것이 바람직하고, 또, 적당한 급수수단으로 수분을 공급하는 것이 바람직하다. 또한, 청구범위 제3항에 기재한 바와 같이, 적외선을 조사해서 광합성균군의 활동을 촉진하는 것이 바람직하다.

다른 한편, 처리설비의 발명은, 마굿간바닥 폐기물과 유기성 폐기물이 투입되는 처리조와, 상기 처리조안에 투입된 마굿간바닥 폐기물과 유기성 폐기물을 교반하는 교반장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 처리조는 원통형이나 각형 등, 그 형상은 임의로 설정할 수 있다. 또, 교반장치는 교반날개를 설치한 회전식 또는 스크류식의 것이나, 왕복이동식의 것 등, 처리조의 형상이나 크기 등에 따라 각종의 구조를 채용할 수 있다. 하나의 처리조에 복수의 교반장치를 설치하는 것도 가능하다.

그리고, 청구의 범위 제5항에 기재한 바와 같이, 처리조의 바닥부나 내측면부로부터 마굿간바닥 폐기물에 공기를 공급하는 송기장치를 설치하거나, 청구의 범위 제6항에 기재한 바와 같이 자연광을 받아들이는 구성으로 하거나, 청구의 범위 제7항에 기재한 바와 같이 적외선램프를 설치하는 것이 바람직하다.

마굿간바닥을 구성하는 소재는 종래의 것을 그대로 사용할 수 있다. 단, 처리조안에서의 교반이나 투입·꺼냄의 용이성의 점에서 가능한한 잘게 한 것이 바람직하다. 구체적으로는, 일본의 경우이면, 톱밥이나 왕겨, 차찌꺼기, 커피찌꺼기, 수수류의 짜고남은 찌꺼기 등이 바람직한 예로 들 수 있다. 이들은 규소, 탄소, 식물섬유를 다량 함유하고 있고, 말의 대변균군의 다량의 숙생이 만들어지기 때문이다. 잘게 썰은 짚류, 풀류, 나무껍질도 적합하다. 이들 소재는 1종류만 사용해도 좋고, 복수종류를 혼합해서 사용해도 좋다.

본원발명에 있어서, 처리할 수 있는 유기성 폐기물 중에는 동물이나 물고기의 뼈, 털 등, 동식물을 구성하는 것이 넓게 포함된다. 또, 음식물쓰레기는 건조·반건조한 것이 포함되어 있어도 좋다.

본 발명에 있어서는, 말의 대변균군의 처리능력을 손상하지 않는 범위에서 다른 균류가 혼입해 있어도 좋다.

음식물쓰레기 등의 유기성 폐기물을 분해처리할 수 있는 박테리아(미생물, 균)는 아주 오래전부터 자연계에 타종류생식하고 있고, 이들은 혐기성의 것과 호기성의 것으로 크게 나뉘어진다.

혐기성의 박테리아는 유기성 폐기물을 분해·흡수해서 메탄가스나 황화수소 등의 가연성 가스를 발생시키는 성질이 있다. 종래기술에 있어서 언급한 바이오에너지장치는, 이러한 종류의 박테리아를 사용한 것이다. 다른 한편, 호기성의 박테리아는 유기성 폐기물을 먹고, 조성요소인 물이나 탄산가스, 아미노산 등으로 분해해서 배출(배설)하는 작용이 있다.

말류의 장내에 생식해서 영양의 소화흡수를 돕는 박테리아는 혐기성이고, 체내에서 배설되는 말의 대변에는 이 혐기성 박테리아의 사해가 무수하게 혼입되어 있다. 그리고, 마굿간에 깔려져 있는 마굿간바닥에는 특유한 박테리아로서, 배설된 말의 대변에 혼입되어 있는 혐기성 박테리아를 호물(好物)로서 포식하는 호기성 박테리아, 즉 말의 대변균군이 존재하고 있다.

또, 말의 대변균군은 혐기성 박테리아를 포식할 뿐만 아니라, 말의 체내에서 소화되지 않고 배출된 영양분(탄수화물이나 단백질 등)도 탐욕스럽게 먹고, 이 영양분을 물이나 탄산가스, 아미노산 등으로 바꾸어 배출하는 성질이 있다.

말의 대변균군은 매우 다수 종류의 균(미생물)으로 구성되어 있고, 대략 3000종이상의 종류의 균군으로 이루어져 있다라고 생각된다. 또, 말의 대변균이 생식하고 있는 마굿간바닥은 pH8∼9의 높은 알칼리성을 나타내고 있다.

이들 말의 대변균군은 일차대사균군, 이차대사균군, 광합성균군, 기타 균군으로 크게 나뉘고, 서로 포식하면서 공존하고 있다. 그밖의 균군으로서는 악취를 분해하는 것, 염류를 좋아해서 포식하는 것 등이 있다. 또, 상세하게는 메카니즘은 아직 해명되고 있지 않지만, 말의 대변균군은 대장균이나 결핵균과 같은 병원균이나 곤충의 알, 유충의 번식을 억제하는 작용도 가지고 있다.

일차대사균군은 주로 호기성 박테리아군이고, 기능에서 보면, 동물성 단백질분해균, 식물성 단백질분해균, 섬유질분해균 등으로 나뉘어진다. 이들 일차대사균에 의해 유기성 폐기물은 물이나 이산화탄소, 질소, 인, 탄수화물(당류, 전분, 유기산 등)과 같은 일차대사물로 분해된다.

이차대사균군은 주로 방사선균군으로 이루어져 있고, 일차대사물을 영양소로서 취해, 호르몬이나 비타민, 아미노산과 같이 미네랄분이 풍부한 영양소를 생성한다. 이 때문에, 음식물쓰레기 등의 유기성 폐기물은 전혀 원형을 유지하지 않는 상태로 처리된다.

광합성균군(시아노박테리아)은 생물의 기원을 이룬다고 전해지는 박테리아이고, 말의 대변균군안에는 약 300종이상의 종류의 균군이 생식하고 있다. 마굿간바닥 폐기물안에 있어서, 광합성균군은 다른 균군의 생식과 활동을 제어하는 역할을하고 있고, 이 광합성균군의 작용에 의해, 특정의 균군을 과잉증식시키는 일없이, 말의 대변균군전체의 생태계가 유지되고 있다.

말의 대변균군은 온도가 70℃정도, 습도가 70%정도의 환경하에서 가장 활발하게 활동하는 성질이 있고, 본원발명에서는 적당한 수분을 보급함으로써, 말의 대변균군의 발효열에 의해 마굿간바닥 폐기물을 이상적인 온도와 습도로 유지할 수 있다. 또, 상기한 광합성균군은 적외선을 받아들여 광합성을 행하는 성질이 있다. 따라서, 태양이나 적외선램프하에서 처리를 행하는 것이 바람직하다.

분해된 성분 중 물의 일부나 이산화탄소와 같은 가스성분은 증발하고, 아미노산이나 미네랄과 같은 고형분은 말의 대변균군의 시체와 함께 마굿간바닥 폐기물에 남는다. 따라서, 유기성 폐기물을 분해처리해 가는 과정에서 마굿간바닥 폐기물에는 아미노산이나 미네랄, 비타민 등의 영양분이 축적된다. 이 때문에, 영양분이 풍부한 유기비료나 식물육성재에 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 가축용 사료로 이용할 수도 있다.

그리고, 본원발명에서 사용하는 말의 대변균군의 특징은 음식물쓰레기 등의 유기성 폐기물을 분해처리하는 속도가 빠른 것이다. 예를 들면, 자연계에서는 3∼6개월 정도나 걸리는 분해처리를 본원발명에서는 1∼2주간 정도의 단기간으로 행할 수 있다. 이 때문에, 토양균을 사용한 종래장치에 비해, 유기성 폐기물의 처리능력이 매우 높다.

또, 혐기성 박테리아를 사용한 처리의 경우에는, 발생하는 메탄가스나 황화수소가 악취의 원인이 되는 문제점이 있지만, 본원에서 사용하는 말의 대변균군은호기성이므로, 악취의 발생은 매우 적다. 이 때문에, 공간만 있으면 어디에서나 설치할 수 있는 이점이 있다.

또, 본원발명에서는, 말의 대변균군이 마굿간바닥 폐기물속에서 탐욕스럽게 자기증식하므로, 높은 처리능력을 장기간 안정되게 유지시킬 수 있다. 또, 말의 대변균군은 불필요물인 마굿간바닥 폐기물에 포함되어 있으므로, 원료비는 전혀 또는 거의 들지 않는다. 이와 같이, 높은 처리능력을 장기간 안정되게 유지할 수 있는 것과, 원료비가 전혀 또는 거의 들지 않는 것이 어울어져, 처리에 요하는 러닝코스트를 저렴하게 억제할 수 있다.

또, 처리할 수 있는 유기성 폐기물의 종류가 많은 점도 본원발명의 특징이다. 예를 들면, 동물·물고기의 뼈, 또는 알이나 조개류의 껍질과 같은 딱딱한 것이어도, 적당한 크기로 분쇄하는 것에 의해 용이하게 분해할 수 있다. 또, 나무의 부스러기, 왕겨, 죽순껍질, 톱밥과 같은 강인한 섬유질의 폐기물도 음식물쓰레기와 마찬가지로 분해할 수 있다.

그리고, 본원발명은 처리후의 생성물을 취급하기 쉽다라는 점에도 특징을 갖는다. 즉, 처리조안에 수분이 많은 음식물쓰레기를 대량 투입하거나, 처리조안에 빗물이 들어가서, 마굿간바닥 폐기물이 일시적으로 다량 수분을 포함하는 것이어도, 말의 대변균군의 작용에 의해 수분을 맹렬히 증발시킴으로써, 폐기물은 손으로 만져도 끈적거리지 않을 정도의 함수율로 된다. 게다가, 유기성 폐기물은 원형을 유지하지 않고, 과립형이 된다. 이 때문에 봉지넣기나 운반 등의 취급이 용이하고, 또한, 가축에 그대로 먹일 수 있으므로, 사료화도 간단하다.

이상과 같이, 본원발명은 모두 폐기물인 마굿간바닥 폐기물과 유기성 폐기물을 조합함으로써, 저비용이고 또한 환경을 악화시키는 일없이, 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 양분이 높은 고품질의 유기비료나 사료로 전환할 수 있다. 따라서, 유기성 폐기물의 처리에 궁리하고 있는 현대사회에 있어서, 본원발명이 가진 의의는 매우 크다.

그리고, 음식물쓰레기 등의 소각량을 억제할 수 있으므로, 소각로의 고온연소화를 촉진할 수 있고, 그 결과, 다이옥신의 발생억제에도 간접적으로 공헌할 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거해서 설명한다.

(1)제1실시형태(도 1∼도 8)

도 1∼도 8에서는 제1실시형태를 나타내고 있다. 먼저, 처리설비의 구성을 설명한다.

(처리설비의 구성)

도 1이나 도 2에 나타내듯이, 처리설비(1)는 상향으로 개구한 원통상의 처리조(2)와, 처리조(2)안의 마굿간바닥 폐기물(3) 및 유기성 폐기물(6)을 혼합하기 위한 교반장치(교반수단)(4)와, 처리조(2)의 바닥부로부터 공기를 흡입하기 위한 송기장치(5)를 구비하고 있다.

처리조(2)는 콘크리트제이고(금속판제나 플라스틱제 등이어도 좋다), 높이는 2m정도로 설정되어 있다. 처리조(2)의 높이가 2m정도인 경우, 완전 지상식이고 받침대가 없으면 작업하기 어렵다. 다른 한편, 완전 지하식으로 하면, 지하수나 유수가 침입할 우려가 있을 뿐만 아니라, 작업자는 상체를 구부려 작업하지 않으면 안되므로 부담이 크다. 그래서, 처리조(2)는 2/3정도의 깊이까지 땅속에 묻혀 있다.

본 실시형태의 처리조(2)는 옥외에 설치되어 있다. 이것은, 처리설비(1)를 자연상태에 둠으로써 말의 대변균군의 활동을 활성화시키기 위해서이고 또한 빗물을 유효하게 이용하기 위해서이다.

도 1에 나타내듯이, 처리조(2)의 바닥부는 밸러스트와 같은 비교적 큰 쇄석으로 이루어진 하층(7)과, 자잘한 쇄석을 깔아 채운 상층(8)으로 이루어진 2층식 투수층(9)으로 되어 있다. 따라서, 처리조(2)로부터 수분이 땅속으로 흘러나오거나, 땅속의 수분이 처리소(2)안으로 들어올 수 있다. 바닥부를 투수층(9)으로 하는 경우, 콘크리트제 등의 구멍뚫어진 판으로 구성해도 좋다.

도 1 및 도 2에 나타내듯이, 처리조(2)의 상면에는, 방호그물(10)을 착탈가능 또는 개폐가능하게 설치하고 있다. 이것은, 안전이나 채광, 또는 동물침입방지 등을 위한 것이다.

교반장치(4)는, 처리조(2)와 동심상으로 배치된 회전축(11)과, 회전축(11)을 구동하기 위한 감속기가 부착된 모터(12)를 구비하고 있다. 처리조(2)의 상면에는 이것을 가로지르는 지지프레임(13)이 고정되어 있고, 이 지지프레임(13)에 설치한 상축받이(14)에 의해 회전축(11)의 상부를 지지하고 있다.

그리고, 지지프레임(13)에 설치한 브래킷(15)에 모터(12)를 고정하고 있고, 모터(12)의 회전을 체인(16)에 의해 회전축(11)에 전달하고 있다. 회전축(11)의 하단은 처리조(2)의 바닥면에 고정한 하축받이상자(17)로 회전가능하게 지지되어 있다. 모터(12)와 체인(16)은 커버(18)로 덮여져 있다. 도 1 및 도 2에 나타낸 부호 19는 제어상자이다.

회전축(11)에는 수평상으로 연장하는 복수개(6개)의 암(20)이 상하에 적절한 간격으로 고정되어 있고, 각 암(20)에 금속판제 등의 교반날개(21)를 고정하고 있다.

이 경우, 도 1 및 도 3에서 용이하게 이해할 수 있듯이, 암(20)은 최상단의암으로부터 최하단의 암을 향해 평면에서 봤을 때의 자세가 등각도로 규칙적으로 변하는 상태로 회전축(11)에 부착되어 있다. 이 때문에, 각 암(20)은 평면에서 보아 방사사으로 연장하는 자세로 되어 있다.

도 6에 나타내듯이, 교반날개(21)는 U볼트(22)와 너트(23)로 암(20)에 고정되어 있고(용접이나 나사고정으로 고정해도 좋다), 회전방향(A)을 향해 앞쪽으로 기울어진 자세로 되어 있다. 그리고, 도 3에 나타내듯이, 각 교반날개(21)는 최상단의 암(20)에서는 선단부에 위치하고, 최하단의 암(20)에서는 부착날개부근방에 위치하도록, 상단의 암에서부터 하단의 암을 향해 부착위치가 부착날개부를 향해 조금씩 가까워지고 있다. 또, 암(20)을 금속판으로 제조함으로써, 암(20)의 일부 또는 전부를 교반날개로 겸용할 수도 있다.

송기장치(5)는 모터(24)로 구동되는 송풍기(25)와, 처리조(2)의 바닥면에 배치한 송기파이프(또는 호스)(26)와, 송기파이프(26) 및 송풍기(25)를 접속하는 파이프(또는 호스((27)로 이루어져 있다. 도 4에 나타내듯이, 송기파이프(26)는 환형으로 연장하는 부분과 방사상으로 연장하는 부분으로 이루어져 있고, 그 전체에 도 7에 명시하듯이, 상향으로 개구한 분기구멍(28)이 적당한 간격으로 다수개 뚫어져 있다.

도 4의 예에서는, 송기파이프(26)는 대소이경(大小異徑)의 링형상의 부분과, 이들 링형상의 부분에 접속된 방사상의 부분으로 이루어져 있지만, 도 5에 나타내듯이, L형 조인트(26a)와 직선상의 파이프를 이용해서 나선형상으로 형성해도 좋다. 도 5의 형태에서는 제조가 간단하게 되는 이점이 있다. 또, 도 5의 경우, 송기파이프(26)의 선단은 프라그로 막혀져 있다.

회전축(11)이나 암, 회전날개(21), 하축받이상자(17)는 스텐레스와 같은 부식에 강한 금속판이거나, FRP와 같은 강도가 높은 플라스틱제로 하는 것이 바람직하다.

(가동(처리방법))

다음에, 처리설비(1)를 가동(운전)해서 행하는 처리방법을 설명한다.

처리조(2)에는 예를 들면 80%정도의 깊이까지 마굿간바닥 폐기물(3)을 넣어 두고, 여기에 음식물쓰레기 등의 유기성 폐기물(6)을 적절량 투입한다. 그리고, 교반날개(21)를 예를 들면 1.5rpm정도의 저속으로 천천히 회전시킨다. (교반날개(21)를 회전시키면서 유기성 폐기물(6)을 투입해도 좋다). 유기성 폐기물(6)의 부피가 큰 경우에는, 디스포저 등에 의해 잘게 분쇄 또는 절단해 두는 것이 바람직하다. 또, 병이나 봉지 등의 이물은 제거해 둔다.

암(20)이 평면에서 보아 방사상으로 연장해 있고, 또한 교반날개(21)가 하단으로 갈 수록 암(20)의 부착날개부근에 어긋나 있기 때문에, 마굿간바닥 폐기물(3)은 나선형으로 상층에서 바닥부를 향해 이동해 간다. 이것에 따라, 유기성 폐기물(6)도 분산하면서 처리조(2)의 내부에 가라앉고, 마굿간바닥 폐기물(3)에 구석구석까지 섞여 간다. 유기성 폐기물(6)이 완전히 마굿간바닥 폐기물(3)의 내부에 분산하면 교반장치(4)의 운전은 정지시키고, 유기성 폐기물(6)을 말의 대변균군에 먹히게 해서 분해시킨다.

유기성 폐기물(6)을 마굿간바닥 폐기물(3)에 모조리 혼합시키기 위해, 또한처리조(2)의 내부의 온도나 습도를 균일하게 유지하기 위해 적당한 시간간격으로 교반장치(4)를 구동하는 것이 바람직하다.

말의 대변균군을 활발하게 활동시키기 위해서는 공기(산소)가 필요하다. 이 때문에, 송풍기(25)를 구동해서 송기파이프(26)로부터 처리조(2)의 내부에 공기(산소)를 공급한다. 공기의 공급은 연속적으로 행해도 좋고, 적당한 간격으로 간헐적으로 행해도 좋다. 말의 대변균군은 60∼80℃에서 가장 활발하게 활동한다. 그리고, 스스로의 활동에 의한 발효열로 마굿간바닥 폐기물(3)의 온도를 높임으로써, 활동에 적합한 온도환경을 스스로 만든다. 마굿간바닥 폐기물(3)의 온도가 높아지면, 유기성 폐기물(6)의 분해도 그만큼 촉진된다.

말의 대변균군은 마굿간바닥 폐기물(3)의 함수율이 60∼70%정도일 때에 가장 활발하게 활동한다. 이 때문에, 처리조(2)의 내부의 수분을 조절할 필요가 있다.

본 실시형태와 같이 처리조(2)를 노천식으로 하면, 빗물이 처리조(2)안으로 들어간다. 비가 계속해서 내려 마굿간바닥 폐기물(3)이 수분과다하게 되면, 여분의 물은 투수층(9)으로부터 지면으로 흘러나가고, 비가 계속해서 내리지 않으면 지면에 저장된 물이 증발해서 마굿간바닥 폐기물(3)에 공급된다. 이 때문에, 처리조(2)를 노천에 설치하면, 함수율을 어느 정도 자기조절하는 것이 가능하게 된다. 도 1에 일점쇄선으로 나타내듯이, 처리조(2)의 최하부에 비투수성의 바닥판(29)을 설치해서 투수층(9)을 물의 스톡부로 해도 좋다.

처리설비(1)는 실내에 설치해도 좋다. 이 경우, 처리조(2)를 덮는 지붕을 가동식으로 해서, 빗물을 필요한 양만큼 받아두는 것도 가능하다. 또, 노천식·실내식에 관계없이, 수분의 조절수단으로서 샤워식 등의 살수장치를 설치해도 좋고, 또, 바가지나 양동이로 물을 뿌려도 좋다. 말할 필요도 없지만, 유기성 폐기물(6)도 수분의 공급원이 되고 있다.

유기성 폐기물(6)의 분해속도(처리속도)는 종류에 따라 다르지만, 본원발명자의 실험에 의하면, 예를 들면 유기성 폐기물(6)에 물고기나 동물의 뼈가 포함되어 있어도, 7일정도면 외관을 남기지 않는 상태로 완전하게 분해되었다. 또, 1㎥의 마굿간바닥 폐기물(3)을 사용해서, 1일당 적어도 30Kg정도의 유기성 폐기물(6)을 분해처리할 수 있었다.

따라서, 처리조(2)의 내경이 2m정도이고 깊이가 2m정도인 경우에는, 매일 150Kg정도를 처리할 수 있다. 이와 같이 유기성 폐기물(6)을 계속해서 처리함으로써, 처리조(2)안의 마굿간바닥 폐기물(3)에는, 유기성 폐기물(6)을 구성하고 있던 고형영양분(특히 미네랄)이 축적되어 처리조(2)안의 혼합물은 부영양가로 되어 간다.

유기성 폐기물(6)은 분해되어 과립상의 부드러운 고형물로 변화하고, 체적은 현저히 감소한다. 또, 말의 대변균군은 마굿간바닥의 조성물도 분해해 간다. 이 때문에, 유기성 폐기물을 반복해서 투입해도, 처리조(2)안의 혼합물의 용적은 거의 변하지 않는다(유기성 폐기물(6)을 투입하지 않고 계속해서 운전하면, 처리조(2)안의 혼합물은 분해가 촉진되어 감소해 간다).

말의 대변균군은 마굿간바닥 폐기물(3)자체도 분해해 가므로, 마굿간바닥 폐기물(3)을 보충할 필요가 있다. 보충의 간격은 유기성 폐기물(6)의 종류나 투입량에 따라 다르지만, 2개월∼6개월정도의 간격으로 행하면 좋다. 1회의 보충량은 마굿간바닥 폐기물(3)의 2할 정도가 적당하다.

음식물쓰레기류(특히 식품잔사)에는 염류가 함유되어 있는 것이 많지만, 마굿간바닥 폐기물(3)은 염류를 서서히 분해하는 작용이 있다. 이것은 호염균의 분해작용이 작용하기 때문이고, 말의 대변균군의 특징중의 하나이다. 따라서 처리물을 비료로서 사용해도 작물에의 영향은 적다.

마굿간바닥 폐기물(3)은 전부를 교체해도 좋고, 일부씩(예를 들면 30∼50%씩)교환해도 좋다. 몇번중에 한 번은 모두 교환해도 좋다.

처리조(2)로부터 꺼내어진 처리가 끝난 폐기물은 그대로 비료나 식물육성재(미네랄)로서 사용할 수도 있다. 적당한 장소에 반년정도 쌓아두고 숙성시킴으로써, 보다 고품질의 유기비료나 식물육성재로 만들어도 좋다. 또, 미네랄이나 비타민류, 호르몬류, 아미노산, 핵산, 낙산 등의 영양소의 축적이 가능하므로, 돼지나 닭, 소 등의 가축이 먹을 수도 있다.

처리물을 그대로 비료로 하는 경우, 적당한 습도로 건조시켜 자루에 넣어 출하해도 좋다(흙을 혼합해서 부엽토로 해서 출하해도 좋다). 퇴비화할 경우에는, 다시 볏짚이나 마른풀 등을 혼합해도 좋다.

본원발명자는 각종 폐기물의 처리시간을 측정했다. 그 결과는 다음과 같다. 음식찌꺼기(남은밥)는 3∼5시간, 조리과정에서 나오는 음식물쓰레기는 3∼24시간, 식물성 식품찌꺼기는 5∼24시간, 동물성 식품찌꺼기는 3∼24시간, 과일 및 야채류는 5∼48시간, 가열된 야채찌꺼기는 3∼8시간, 생 야채찌꺼기는 8∼24시간, 죽순껍질은 4∼10일, 옥수수껍질 및 심은 4∼10일, 나무잎이나 잔나무는 3∼7일, 날것의 육류·어류는 10∼24시간, 가열된 육류·어류는 3∼5시간, 파쇄한 뼈는 2∼20일, 파쇄되지 않은 뼈는 3개월, 식물성 유지는 8∼16시간, 유제품은 5∼12시간, 유기오물은 10∼16시간, 비지와 같은 가공식품찌꺼기는 10∼24시간, 동물의 대변은 6∼12시간, 계란껍질은 10∼12시간, 게껍질은 2∼5일, 식탁용 페이퍼는 24∼48시간, 간장의 짜고남은 찌꺼기는 6∼12시간. 조개껍질은 분해할 수 없고, 또, 뼈류는 분해할 수 없는 부분도 있었다.

(2)제2실시형태(도 9∼도 10)

도 9 및 도 10에서는 제2실시형태를 나타내고 있다. 이 실시형태에서는, 처리조(2)는 가로로 긴 통형상으로 형성되어 있고, 마굿간바닥 폐기물(3)과 유기성 폐기물은 스크류식 등의 교반장치(4)에 의해 혼합된다. 또, 처리조(2)의 바닥부에는 송기 파이프(26)가 배치되어 있다.

이 실시형태의 경우, 스크류의 회전방향으로 간헐적으로 바꿈으로써, 마굿간바닥 폐기물(3)과 유기성 폐기물의 혼합부를 처리조(2)의 길이방향을 따라 왕복이동시켜도 좋다. 또, 빗물의 침입을 방지한 상태에서 말의 대변균군의 광합성을 촉진하기 위해, 도 10에 일점쇄선으로 나타내듯이, 처리조(2)에 투명판제의 덮개(10')를 설치해도 좋다.

(3)제3실시형태(도 11∼도 15)

도 11∼도 15에 나타내는 제3실시형태에서는, 처리설비(1)를 지상에 설치하고 있다. 이 실시형태에 있어서, 처리조(2)는 스텐레스와 같은 내부식성 금속판으로 제조되어 있고, 처리조(2)는 복수개의 다리(29)를 구비하고 있다. 또, 사람이 올라가기 위한 디딤대(30)를 구비하고 있다.

이 처리설비(1)도 교반장치(4)나 송기장치(5)를 구비하고 있다. 도 12에 나타내는 부호31은 기어박스이다. 실내에 설치하는 경우에는, 도 12에 나타내듯이, 처리조(2)의 상부에 살수파이프(32)를 설치하고, 수분을 간헐적으로 공급하는 것이 바람직하다.

이 예와 같이 처리조(2)를 지상에 설치하는 경우, 처리가 끝난 혼합물은 처리조(2)의 하부에서 꺼내는 것이 바람직하다. 그 꺼내는 방법의 예를 도 13∼도 15에 나타내고 있다. 이 중 도 13은 처리조(2)의 저면도이도, 이 실시형태에서는, 처리조(2)의 바닥에 꺼내기구멍(33)을 뚫고, 이 꺼내기구멍(33)을 수평회전식 셔터(34)로 막고 있다.

도 14에 나타내는 예에서는, 처리조(2)에 그 바닥면과 외주면으로 넓어지는 꺼내기구멍(33)을 뚫고, 이것을 상하회전식 덮개(35)로 막고 있다. 그리고, 도 15에 나타내는 예에서는, 처리조(2)의 외주부에 꺼내기구멍(33)을 뚫고, 이것을 상하슬라이드식 셔터(36)로 덮고 있다. 이 예에서는, 꺼내기구멍(33)에 가이드용 슈트(37)를 접속하고 있다.

(4)제4실시형태(도 16)

도 16에 나타내는 제4실시형태에서는, 복수개의 처리조(2)가 나란히 설치되어 있다. 각 처리조(2)에는, 투입컨베이어(38)에 의해 유기성 폐기물 및 마굿간바닥 폐기물이 자동적으로 투입된다. 또, 각 처리조(2)안의 처리가 끝난 폐기물은 배출컨베이어(39)에 의해 자동적으로 반송된다.

(5)제5실시형태(도 17)

도 17에 나타내는 제5실시형태에서는, 한 개의 처리조(2)에 4개의 회전축(11)을 등간격으로 배치하고 있다. 또, 4개의 회전축(11)은 처리조(2)의 상면에 배치한 십자형상의 지지프레임(13)에 의해 회전가능하게 지지되어 있고, 각 회전축(11)은 모터(12) 및 체인(또는 벨트)(16)으로 동기해서 회전한다.

각 회전축(11)의 암(21)은 서로 간섭하지 않도록, 자세 또는 높이가 다르다. 처리조(2)가 어느 정도이상으로 대형화되면, 이 도 17과 같이 복수개의 회전축(11)을 설치하는 것이 바람직하다.

(6)제6실시형태(도 18)

도 18에 나타내는 제6실시형태에서는, 처리조(2)는 도너츠형상으로 형성되어 있다. 피처리혼합물은 암에 설치한 교반날개(22)에 의해 원주방향으로 순환한다.

이 도 18이나 도 17, 및 상기 도 9, 도 10으로부터 용이하게 이해할 수 있듯이, 교반장치는 처리조의 형태에 따라 여러가지 구조로 할 수 있다. 또, 본 발명에 있어서, 교반장치는 수동으로 구동하는 것도 가능하다. 또, 교반장치를 처리조로부터 꺼낼 수 있도록 구성해도 좋다.

(7)제7실시형태(도 19∼도 21)

도 19∼도 21에서는 제7실시형태를 나타내고 있다. 이 실시형태는 실외설치식의 것이고, 처리조(2)에는 아크릴판 등의 투명판으로 이루어진 지붕판(커버)(41)을 설치하고 있다. 지붕판(41)은 사다리추상으로 형성되어 있고, 그 일부에는 투입구(42)가 뚫어져 있다. 투입구(42)는 개폐가능한 덮개(43)로 덮여져 있다.

또, 회전축(11)은 감속기(44)가 부착된 모터(12)로 회전된다. 처리조(2)는 내외 케이싱(2a)으로 단열재(2b)를 사이에 둔 단열구조로 되어 있다. 처리조(2)하부에는 배출구(45)가 뚫어져 있고, 배출구(45)는 착탈가능한 덮개(46)로 덮여져 있다.

도 21 및 도 20에서는 표시하고 있지 않지만, 도 21에 나타내듯이, 현실에는 지붕판(41)은 복수로 분할되어 있고, 금속제의 프레임(45)에 나사(46)로 고정되어 있다. 물론, 다른 구조이어도 좋다.

본 실시형태에서는, 지붕판(41)에 의해 빗물의 진입이 방지된다. 또, 태양광은 처리조(2)의 내부에 투과하므로, 태양광에 포함되어 있는 적외선에 의해 광합성 말의 대변균의 활동이 촉진된다. 또, 온실효과에 의해 처리조(2)의 내부의 온도를 높이는 작용도 있다.

지붕판(41)을 착탈식으로 해서, 예를 들면, 어느 정도이상으로 기온이 높아지면 지붕을 떼어내고, 기온이 어느 정도이하로 저하하거나 비가 내리는 경우에는 날개판(41)을 부착한다라는 식으로, 날씨나 기온 및 습도에 따라 날개판(41)을 착탈하는 것도 가능하다. 또, 지붕판(41)에 복수의 창을 설치하고, 창을 열고닫을 수 있는 것에 의해, 처리조(2)의 내부의 온도나 습도를 조절하는 것도 가능하다.

(8)제8실시형태(도 22)

도 22에 나타내는 제8실시형태에서는, 상기 제7실시형태에 추가해서, 지붕판(41)의 내측에 적외선램프(47)를 설치하고 있다. 이와 같이 구성하면, 야간에도 광합성균군에 적외선을 조사할 수 있으므로, 낮밤에 상관없이 높은 처리능률을 얻을 수 있다.

(9)제9실시형태(도 23)

도 23에 나타내는 제9실시형태에서는, 처리조(2)는 실내에 설치되어 있고, 건물의 천정 등의 적당한 장소에 적외선램프(47)를 배치하고 있다. 처리조(2)의 상면은 통기성을 확보한 상태에서 투명판제 커버(48)로 덮여져 있다(제1실시형태의 방호그물(10)로 덮어도 좋다).

처리조(2)의 상면의 전체에 채광할 필요는 없고, 60%정도의 채광면적이면 좋다. 처리조(2)의 일부 또는 전부를 투명체제로 하는 것도 가능하다.

(10)제10실시형태(도 24∼도 25)

도 24∼도 25에 나타내는 제10실시형태에서는 교반장치로서, 띠판을 나선형으로 구부려 형성한 스크류날개(48)를 사용하고 있다. 스크류날개(48)는 적당한 간격으로 배치한 바(49)에 의해 회전축(11)에 고정되어 있다.

이와 같이 스크류날개(48)를 사용하면, 마굿간바닥 폐기물(3)과 유기성 폐기물(6)의 혼합물을 더욱 효율적으로 순환시킬 수 있다. 이 때문에 처리조(2)의 높이를 높게 해서, 공간을 유효하게 이용할 수 있다.

(11)변형예(도 26∼도 28)

도 27∼도 28에서는, 상기 제10실시형태에 있어서의 스크류날개(48)의 변형예를 나타내고 있다. 즉, 도 26에 나타내는 예에서는, 스크류날개(48)를 전체적으로 위로 좁아지게 형성하고 있고, 도 27의 예에서는 스크류날개(48)를 아래로 좁아지게 형성하고 있고, 도 28에 나타내는 예에서는 스크류날개(48)를 방추상으로 형성하고 있다.

다른 변형예로서는, 1개의 회전축에 직경이 다른 복수개의 스크류날개(48)를 부착하는 것도 가능하다.

(12)제11실시형태(도 29)

도 29에서는, 처리조(2)를 회전식으로 한 예를 나타내고 있다. 이 예에서는, 처리조(2)는 수평면에 대해서 경사진 회전축(50)을 중심으로 해서 회전하도록 받이부재(51)로 지지되어 있다. 또, 투입구(52)가 상부에 위치하고, 배출구(45)가 하부에 위치하고 있다. 처리조(2)의 내부에는 교반봉(54)을 설치하고 있다.

도면에서는 표시하고 있지 않지만, 적외선램프나 송기장치, 살수장치를 설치하는 것이 바람직하다.

Claims (7)

1. 음식물쓰레기 등의 유기성 폐기물을 톱밥이나 왕겨나 볏짚가루, 차찌꺼기, 커피찌꺼기, 수수류의 짜고남은 찌꺼기 등의 유기물로 이루어진 마굿간바닥에 말의 대변이 섞여진 마굿간바닥 폐기물에 혼합하고, 상기 마굿간바닥 폐기물에 생육하는 말의 대변균군에 의해 상기 유기성 폐기물을 분해하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 처리방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 말의 대변균군은 유기성 폐기물을 포식해서 물이나 이산화탄소나 탄수화물 등의 일차대사물로 분해하는 일차대사균군과, 상기 일차대사물을 먹어서 비타민이나 아미노산 등의 이차대사물을 생성하는 이차대사균군과, 상기 일차대사균군과 이차대사균군의 증식 및 활동을 제어하는 광합성균군을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 처리방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적외선을 조사해서 상기 광합성균군의 활동을 촉진시키는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 처리방법.
4. 유기물로 이루어진 마굿간바닥에 말의 대변이 섞여진 마굿간바닥 폐기물 및 유기성 폐기물이 투입되는 처리조와, 상기 처리조안에 투입된 마굿간바닥 폐기물과 유기성 폐기물을 교반하는 교반장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물의 처리설비.
5. 제4항에 있어서, 상기 처리조안의 마굿간바닥 폐기물에 공기를 공급하는 송기장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 처리설비.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 처리조는 실외에 설치되는 것으로, 태양광을 처리조안에 입광시키는 투명 또는 반투명의 지붕을 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 처리설비.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리조안에 적외선을 조사하는 적외선램프가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 처리설비.