KR20020024238A - 축분뇨를 이용한 음식물 쓰레기의 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반 축산 농가에서 다량 발생되는 축분뇨나 날로 산출량이 증가하는 음식물 쓰레기를 수거하여 특별한 물리화학적 처리방법을 적용하지 아니하고 이를 자연발효공정에 의해 양질의 부산물 비료를 숙성제조함으로써 폐기물의 처리와 함께 자원화하는 일석이조의 산업적 효과를 기대할 수 있도록 한 것으로,

대단위 비닐하우스로 조성된 발효장 내에 바닥배수장치와 침출수 수집조를 설비하고 수거된 축분뇨와 음식물 쓰레기를 볏짚, 왕겨, 톱밥 등으로 이루어지는 흡수재와 함께 혼합교반한 후 10일에 한번씩 포크레인으로 뒤집기 작업을 반복하여 2∼3개월간 충분히 자연숙성 발효 및 건조시키고, 여기에 다시 석회석분과 제오라이트 광물질과 적량의 질소화합비료를 혼합하여 조성함을 특징으로 하는 축분뇨를 이용한 음식물 쓰레기의 처리방법에 관한 것이다.

Description

축분뇨를 이용한 음식물 쓰레기의 처리방법{A disposal method of food garbage using animal's excretion}

본 발명은 축산 분뇨를 흡수재료와 혼합처리시킨 유기질 퇴비와 음식물 쓰레기를 개별적 또는 복합적으로 안전하게 처리하여 이를 양질의 유기질 부산물 비료로 조성함으로써 축산 분뇨와 음식물 쓰레기로 인한 환경오염을 최소화하고, 이들의 자원화로 인해 농경지의 산성화를 방지하며 농산물의 수확량 증대로 인한 농가소득을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

종래에도 축산 분뇨와 음실물 쓰레기의 처리방법이 여러가지 방안으로 제시된 바 있으나, 전자는 생화학적, 물리화학적 오수정화 시스템을 적용하므로 처리공정에 따른 시설비가 많이 소요되고, 후자는 음식물 쓰레기를 압착, 탈수, 건조, 분쇄 등의 방법으로 사료화하는 방법으로 이 역시 시설운용비가 많이 소요되어 경제성이 없고, 완벽한 처리가 이루어지지 못한 실정이었다.

본 발명은 일반 축산 농가에서 다량 발생되는 축산 분뇨를 흡수재와 혼합처리시킨 유기질 비료와 날로 산출량이 증가하는 음식물 쓰레기를 수거하여 특별한 물리화학적 처리방법을 적용하지 아니하고 이를 자연발효공정에 의해 양질의 유기질 부산물 비료를 숙성제조함으로써 폐기물의 처리(축산 분뇨 및 음식물 쓰레기의 일괄처리)와 함께 이를 자원화하는 일석이조의 산업적 효과를 기대할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 처리방법은 축산 분뇨(돈분뇨, 우분뇨, 계분뇨 등을 흡수재로 처리한 것, 이하 '축분뇨'라 함)와 음식물 쓰레기를 개별적으로 처리할 수도 있고 이들을 상호 결합하여 복합적으로도 처리할 수 있도록 하는 시스템을 적용할수 있으며, 이들의 처리가 밀폐된 비닐하우스 내에서 태양열과 자체 발효열에 의한 자연 숙성방식으로 발효 및 건조가 이루어져 처리과정에서 2차적인 환경오염을 유발하지 않도록 한데 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 발효장의 구성사시도

도 2는 도 1의 발효장 내부평면도

도 3은 도 1의 발효장의 단면도

도 4는 침출수를 수집하는 맨홀부위의 단면도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1：발효장 2：출입문

3：맨홀 4：처리물

5：펌핑라인

도 1은 본 발명의 축분뇨 및 음식물 쓰레기의 발효숙성공정을 적용하기 위한 발효장의 구성을 개략도로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 내부평면도이며, 도 3는 도 1의 단면구성도이며, 도 4는 침출수를 수집하는 맨홀부위의 단면도이다.

본 발명의 처리공정에 적용되는 처리대상물은 축분뇨와 흡수재(왕겨, 톱밥, 볏집 등 식물성 유기물) 및 각종 음식점에서 산출, 분리수거된 각종 음식물 쓰레기이다.

축분뇨는 일반 축산 농가에서 정기적으로 수거하게 되고, 음식물 쓰레기는 직접 수거하기 어려우므로 중간 수거업자가 수거하여 온 것을 공급받거나 수거 후 1차 중간처리하는 음식물 쓰레기 처리공장에서 충분히 공급받을 수 있다.

상기 축산 폐기물과 음식물 쓰레기는 산출 농가 또는 업체에서 계속적으로 산출되고 그 처리에 상당한 곤란을 격고 있는 실정이므로 상당한 수거비용을 받고 수거해 올 수 있는 장점이 있어 더욱 경제성이 높은 것이다.

본 발명은 이들 수거 폐기물을 대형 비닐하우스로 된 발효장에서 흡수재 즉 볏짚, 왕겨, 톱밥 등 유기재료와 생석회, 제오라이트 등 무기 알칼리성 재료를 혼합하여 발효숙성시키는 방법을 제공하고자 한다.

특히 본 발명의 특징은 축분뇨를 흡수재와 혼합건조처리시킨 유기질 부산물 퇴비의 수분을 없애고 이 흡수재와 미생물을 이용하여 분리수거된 음식물 쓰레기를 효과적으로 처리하려는데 있다.

본 발명의 폐기물 처리 및 부산물로 얻어지는 비료화 방법을 이하 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

1. 처리공법에 사용되는 공급원료

① 축산 폐기물：축분뇨 등을 일괄 수거하여 사용하되 집하장에 예비로 저장하였다가 공정의 진행에 따라 적량씩 사용하여도 무방하다.

또한 낙농가에서 우사나 돈사에 투입하여 가축에 밟혀서 예비발효된 우분퇴비와 돈분퇴비를 함께 사용할 수 있다.

② 음식물 쓰레기：음식점 등 직접 배출업소에서 수거해 온 것을 그대로 사용할 수도 있고, 중간 수거업자가 수거하여 예비처리한 폐기물을 사용할 수 있다.

예비 처리물은 톱밥, 왕겨 등 흡수재를 음식물 쓰레기와 1차 혼합교반하여 공급되는 것을 이용할 수도 있다.

③ 유기첨가물：볏짚, 왕겨, 톱밥 또는 낙엽, 식물성 쓰레기 등을 개별적 또는 복합적으로 사용할 수 있다. 볏짚은 농가에서 수거한 것을 입도 2cm 정도로서 세절하여 사용하고, 왕겨나 톱밥은 가공할 필요없이 그대로 사용한다.

④ 무기첨가물：석회석분과 제오라이트를 대략 동일비로 혼합하여 무기첨가물로 사용한다. 이 무기첨가물은 비료로 사용할 때 토양의 산성화를 감소시키는데유리한 역할을 한다.

⑤ 필요에 따라 질소화학비료를 적당량 첨가하여 부수효과를 향상시킬 수 있다.

2. 처리공법에 사용되는 발효처리장의 설비

발효처리장(이하 '발효장'이라 함)은 도 1과 같이 3단 횡열식으로 조립된 대형 비닐하우스로 구성한다.

발효장의 구성 골조는 원형이나 4각 파이프 지주 또는 Ｉ형 골조를 사용하여 외부는 투명비닐을 씌우고 내부측은 각 기둥 사이에 포크레인이 충분히 운행통과할 수 있도록 공간을 개재하여 넓은 면적으로 설정한다.

발효장의 출입구는 행거도어를 달아서 여닫기 용이하면서 포크레인이나 트럭이 자유롭게 출입할 수 있도록 한다.

천정부에는 발효과정에서 증발되는 수증기의 결로현상을 이용하여 물이 밖으로 자연스럽게 배출되도록 하는 배수장치를 설치한다.

또한 천정부에는 환풍기를 일정 배열로 부착하여 내부공기를 강제순환시켜서 습도조절, 통기 및 숙성퇴비의 건조효율을 높이도록 한다.

바닥은 시멘트 콘크리트 바닥으로 시공하고 내향으로 일정한 경사를 두어 발효과정의 침출수가 중앙으로 모이도록 하고, 이렇게 모인 침출수는 지하에 연하도록 일측부에 설치한 맨홀에 모이도록 하고 맨홀에 모인 침출수는 펌프라인을 통해 다시 펌핑하여 재사용할 수 있도록 한다.

맨홀은 폐수가 지반에 스며들지 못하도록 충분한 방수시설 및 견고한 구조로 설치하되 맨홀 내에 흡수재를 바로 투입하여 포크레인으로 교반할 수 있도록 한다.

도면 중 부호 1은 발효장, 2는 출입문, 3은 침출수 수집 맨홀, 4는 처리물(비료), 5는 펌핑라인을 예시한다.

3. 본 발명 음식물 쓰레기의 처리방법

상기 발효장을 이용하여 축산 폐기물과 음식물 쓰레기의 발효 및 비료화 방법을 이하 구체적으로 설명한다.

발효장의 면적은 포크레인 중기 1대 작업분량과 능률성을 고려하여 대략 1,000평 정도가 적당하다.

① 1차 발효공정

볏짚과 왕겨 및 톱밥(기타 식물성 잔사 등을 첨가할 수 있다)을 대략 같은 비율로 혼합한 다음 이를 발효장의 바닥면에 2m 이상 두께로 깔고, 그 위에 축분뇨를 적치하여 포크레인으로 뒤집기 혼합작업을 충분히 한다.

축분뇨의 양은 상기 볏짚, 왕겨, 톱밥으로 조성되는 유기첨가물과 동일비 또는 2배수로 공급하여도 무방하다.

포크레인으로 충분히 뒤집은 다음에는 이를 발효장 내에 10일간 방치한다.

발효장은 비닐하우스이므로 낮에는 항상 외부로부터 태양빛이 잘 비치므로 하우스 내는 고온을 유지하게 되어 유기첨가물과 축산 분뇨 내부에 함유된 미생물,각종 발효균주들이 왕성하게 번식하여 발효가 속성으로 진행된다.

이때 상부에 설치한 환풍기를 가동하여 습도, 통기 및 건조속도를 높혀주게 된다.

별도로 질소화학비료를 1％ 정도 첨가하여 퇴비화를 증대시킬 수 있다.

발효과정에서 발생되는 고온발효(75℃)는 악취(음식 특유의 냄새)를 소멸시키고 잡초 씨앗이나 병원균 등의 살균효과에도 일조한다.

이러한 발효과정에서 10일에 한번씩 포크레인으로 뒤집는 작업을 수행하면 발효가 골고루 그리고 충분히 진행된다.

발효과정에서 침출수는 바닥면의 경사를 따라 중앙으로 모인 다음 맨홀 쪽으로 집수되며 이와 같이 집수된 침출수는 펌핑라인을 통하여 다시 발효장 위로 퍼올려서 발효중인 축산 폐기물 위에 수시로 뿌려서 소진시킨다.

이와 같은 숙성교반과정을 2∼3개월간 반복하면 1차 발효가 완료되어 우수한 유기질 퇴비(부산물 비료)를 얻을 수 있다.

또한 이 부산물 퇴비를 흡착재로 한번 더 발효건조시켜 활용하여 음식물 쓰레기와 교반하면 추가 처리비용이 소요되지 않고 음식물 쓰레기를 효과적으로 처리할 수 있다.

② 2차 발효공정

1차 발효에 의해 얻어진 부산물 혼합퇴비는 다양한 미생물과 균주를 보유하게 된다.

이렇게 얻어진 유기질 부산물 퇴비를 발효장에 일정 두께로 쌓아둔 상태에서 그 위에 다시 음식물 쓰레기를 1：1 또는 1：2의 비율로 투입하여 포크레인으로 충분한 뒤집기 혼합작업을 한 후 일정 높이로 평평하게 두께를 고르기작업하여 10일간 방치하였다가 다시 같은 방법으로 뒤집기작업을 반복한다.

약 2∼3개월간 이러한 뒤집기 발효를 거치게 되면 완전히 발효가 끝나게 되며 이 상태에서 무기첨가물인 석회석분과 제오라이트를 전체 총량의 0.5％ 정도 섞어서 완성된 발효조성물로 한다.

완성된 발효조성물은 수분이 거의 없고 회색으로 뿌옇게 발효되어 농사용 유기질 비료로서 매우 적합한 상태가 된다.

이 과정에서 완성된 부산물 퇴비를 흡수재로 재사용처리하여 다시 음식물 쓰레기와 교반처리하여 반복적으로 음식물 쓰레기를 능률적으로 처리할 수 있다.

상기한 숙성작업은 연속작업으로 이행할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이 발효장 내부를 블록단위(A∼L)로 구획지정하여,

폐기물 반입⇒포크레인에 의한 교반⇒10일간 방치(발효)⇒재교반작업을 각 블록별로 작업을 수행하면 발효숙성 조성물은 작업일정에 따라서 각 블록별로 연속적인 발효숙성물 즉 부산물 비료를 로테이션 방식으로 생산할 수 있다.

4. 본 발명 부산물 비료의 사용

상기 공정에 의해 제조된 발효물은 그 자체가 다양한 비료성분을 함유한 양질의 부산물 비료가 되므로 이를 일반 농가에 보급하여 농토에 뿌려주면 토질개량, 지력향상, 산성화방지 등 우수한 비료가 된다.

본 발명에서는 발효비료의 원료가 되는 축산 분뇨 등 폐기물과 음식물 쓰레기를 상당한 처리비용을 받고 수거하여 오게 되고 이를 자연발효공정을 거쳐서 2차 공해의 발생없이 발효비료를 생산하므로 전공정을 통해 부가경비의 소요가 거의 없으므로 이로 인해 생산되는 유기질 비료는 부수물로 얻어지는 새로운 자원이라 할 수 있다.

따라서 이 부산물 비료는 농가에 무상 또는 실비로 보급할 수가 있으며 시비방법은 차량용 살포기와 트랙터용 살포기로 농지에 직접 뿌려서 농가의 일손을 덜어 줄 수 있다.

5. 본 발명 처리에 의해 얻어지는 부산물 비료의 사용

본 발명에 의해 얻어지는 부산물 비료를 본 발명자의 거주지 인근 농가 및 과수원에 3년 동안 5톤 진개덤프 1,500대분을 농가에 직접 공급하여 시비하였던 바 마늘, 양파단지의 경우 단위구(單位球)가 일반 재배법에 의한 경우보다 월등히 굵고 생산수율도 25∼30％ 이상 증대되었으며, 단감, 사과, 배 등 과수단지에 공급한 경우도 과수의 당도 및 수확량, 과수 개별입자의 충실도 면에서 현저히 개선된 결과를 가져왔다.

특히 본 발명 비료는 그 조성원료가 분뇨, 흡수재인 톱밥, 왕겨, 볏짚 등 유기물 성분과 음식물 쓰레기이므로 질소, 인산, 카리 등 다양한 비료성분을 풍부하게 함유하고 있어 농토에 시비할 시 토양의 유기질 함량 증대, 산성화 방지, 지력 향상효과가 매우 우수하였다.

본 발명에 의한 축분뇨 및 음식물 쓰레기의 유기질 비료화 방법은 다음과 같은 여러가지 산업적 효과를 가진다.

① 축분뇨와 음식물 쓰레기는 모두 2차 처리 대상물인 바 이를 일괄수거하여 유기질 비료의 원료로 재활용할 수 있으므로 폐기물의 처리와 자원화를 동시에 실현할 수 있는 일석이조의 산업적 효과를 가진다.

② 축분뇨와 음식물 쓰레기의 원료 구득시 산출업체로부터 처리비용을 충분히 받고 수거해 오므로 이를 하우스에서 자연발효시켜 유기질 부산물 비료를 제조한 후 이를 일반 농가에 보급할 시 무상으로 공급할 수 있고, 경우에 따라서는 농토에 직접 살포 시비(施肥)할 수 도 있어 수요 농가로부터 절대적인 환영을 받을 수 있다.

③ 유기질 부산물 비료의 제조 즉 발효숙성과정에서는 특별한 부가조성물의 추가 소요가 없고, 다만 대단위 비닐하우스(발효장) 내에서 축산 및 음식폐기물을 포크레인으로 수시로 뒤집어서 섞어주기만 하면 발효장 내의 온도, 습도 통기효과에 의해 발효가 순조롭게 이루어져 블록 단계별로 연속하여 유기질 비료를 연속 생산할 수 있으므로 생산 공정비가 극히 저렴하여 경제성이 높다.

④ 비닐하우스로 된 발효장은 설치위치 즉 입지조건에 크게 제한을 받지 않으므로 축분뇨나 음식물 쓰레기의 대량 공급처를 물색하여 비교적 적은 경비로 손쉽게 발효숙성설비를 할 수가 있어서 경제적이고, 또한 생산과정이 대형 비닐하우스 내에서 밀폐식으로 이루어지므로 악취나 2차 공해물이 배출되지 않아 환경보존에도 크게 기여할 수 있다.

⑤ 전체 설비가 비교적 단순하고 복잡한 처리시설장비를 구비하지 않아도 되므로 입지조건만 맞으면 각지역 또는 지방자치단체별로 용이하게 본 발명의 발효장치를 설치운용할 수 있다.

Claims (3)

1. 축산 분뇨 등 폐기물과 음식물 쓰레기를 안전처리하고 이를 자원화하기 위한 발효숙성 시스템을 제공함에 있어서,

   대단위 비닐하우스로 조성된 발효장 내에 바닥배수장치와 침출수 수집조를 설비하고 수거된 축분뇨와 음식물 쓰레기를 볏짚, 왕겨, 톱밥 등으로 이루어지는 흡수재와 함께 혼합교반한 후 10일에 한번씩 포크레인으로 뒤집기 작업을 반복하여 2∼3개월간 충분히 자연숙성 발효 및 건조시키고, 여기에 다시 석회석분과 제오라이트 광물질을 적량의 질소화학비료를 혼합하여 조성함을 특징으로 하는 축분뇨를 이용한 음식물 쓰레기의 처리방법.
2. 제1항에 있어서,

   발효장에 교반숙성시키는 축분뇨, 흡수재, 음식물 쓰레기의 혼합조성물을 일정한 분량씩 블럭단위(A∼G)로 분할하여 차례대로 연속교반하면서 제1항의 공법에 의해 발효숙성 건조시켜 발효비료를 연속적으로 생산할 수 있도록 함을 특징으로 하는 축분뇨를 이용한 음식물 쓰레기의 처리방법.
3. 대단위 비닐하우스로 조성된 발효장 내에 바닥배수장치와 침출수 수집조를설비하고 수거된 축분뇨와 음식물 쓰레기를 볏짚, 왕겨, 톱밥 등으로 이루어지는 흡수재와 함께 혼합교반한 후 10일에 한번씩 포크레인으로 뒤집기 작업을 반복하여 2∼3개월간 충분히 자연숙성 발효 및 건조시키고, 여기에 다시 석회석분과 제오라이트 광물질을 적량의 질소화학비료를 혼합하여 조성한 제1항에서 얻어진 1차 숙성 부산물 비료에 다시 음식물 쓰레기와 축분뇨를 추가 혼입, 교반하여 재발효함으로써 얻어지는 축분뇨를 이용한 음식물 쓰레기의 처리방법.