KR20020067235A - 유기성 폐기물의 발효처리 방법 및 그 발효처리물 이용품 - Google Patents

Abstract

유기질 오니, 축분(畜糞), 부엌 쓰레기 등의 유기성 폐기물의 고속 발효 처리 및 그 유효 이용수단을 제공하는 것이다.

유기성 폐기물에 폐지(廢紙)를 혼합 교반하여 수분 조정을 하고, 이중 바닥의 내저부(3)와 송풍 블로어(4)를 구비한 밀폐형 발효 용기(발효조(1))에 수납하여, 소정 기간 강제로 대량공기를 공급하면서 호기(好氣)발효하여, 처리 대상물을 가압 성형이 가능한 점도로 한다.

Description

유기성 폐기물의 발효처리 방법 및 그 발효물 이용품{THE METHODS OF COMPOSITING FOR WASTED ORGANIC SLUDGE AND VARIOUS AGRICULTURAL PRODUCTS MADE BY THE COMPLETED COMPOST}

본 발명은 유기질 오니(식품산업 폐기오니, 분뇨 오니, 하수오니), 축분(畜糞), 음식물 쓰레기(부엌 쓰레기) 등 다량의 수분을 함유한 유기성 폐기물의 고속발효 처리 방법 및 재이용 수단에 관한 것이다.

각종 산업으로부터의 유기성 폐기물인 오니는, 예를 들면 식품 유기질 오니와 같이 수분이 80% 이상임에도 불구하고 고단백질 및 탄수화물이 풍부하여 발효처리에 의해 비료로 하면 폐기물의 유효 이용이 된다.

그래서, 발효의 저해요인인 고수분 함유에 대하여, 유기성 폐기물의 발효처리에는 종래부터 볏짚, 왕겨, 톱밥 등의 수분조정재를 첨가하여, 전체의 수분함량을 55% ∼ 60% 로 저하시켜서 발효시켜 콤포스트화(compost : 퇴비화)를 도모하고 있었다.

그러나, 상기한 수분조정재를 첨가한 발효 처리는, 기본적으로 혐기적(嫌氣的) 발효로 발효 온도가 낮다. 원래 목재, 왕겨 등에 함유되는 리그닌, 규산분을 함유한 왕겨의 목질부 등은 매우 난(難)분해성의 것으로, 더욱이 혐기적인 발효이며 또한 저온 발효이므로, 전 중량의 30% 이상이나 대량으로 존재하는 이들 첨가물을 분해하는데는 12 일 정도의 1차 발효에 이어서 약 2 개월 정도의 2 차 발효가 필요하다.

또한, 2 차 발효를 종료해도 왕겨나 톱밥이 완전하게 분해되는 일은 없고, 생성된 비료에는 오니의 고형분과 이들 잔존하는 수분조정제가 공존한다. 유기질 오니의 80%는 수분이며 발효 과정에서 증발하고, 비료중의 유기 오니의 고형분은 최대 20%를 차지하는데 불과하다. 대략 30% 의 수분조정재가 남으면 유기질 오니가 갖는 높은 질소분, 인산 등의 성분의 함유율은 매우 적어지게 된다.

이와 같이, 콤포스트의 비료성이 낮아지고 또한 2 개월 이상의 2 차 발효를필요로 하는 것이 현재의 유기질 오니 처리방법의 최대 약점이다. 이러한 것이 여전히 발생 오니량의 대략 1% 이하가 처리되는데 지나지 않는 현상을 낳고 있는 원흉이다.

또, 고수분함유의 유기질 오니의 발효 처리수단으로서, 종이의 세장(細長) 재단체를 교란상태에서 혼합하여 호기(好氣) 발효시키는 수단이 제안되어 있다(일본국 특공평7(1999)-91140 호, 일본국 특공평7(1999)-112958호, 일본국 특공평8 (1996)-18892호).

상기 발효처리는 80 ∼ 90% 정도의 수분 함유의 유기질 오니에 대하여, 약 5% 중량비 정도의 종이의 세장 재단체를 첨가하여, 종이의 세장 재단체의 교란상태에서의 미소 공간 확보에 의해 오니의 공기 접촉면적을 확대하여, 호기 발효가 가능하게 한 것이다.

그리고, 발효의 구체적인 수단은 풀 형상의 오븐 발효조에 수납한 처리 대상물에 공기 공급을 하면서 교반날개에 의한 교반 반복을 하도록 한 것으로, 처리 대상물의 차이에도 달렸지만, 발효 종료까지 2 ∼ 3 주간을 요하였다.

그리고, 상기 발효 종료물은 콤포스트로서 사용되는 것이지만, 발효 도중에 뒤엎음으로써 셀룰로오스가 잘게 재단되어, 다른 콤포스트와 마찬가지로 분말의 살포용 비료로서의 사용 수단밖에 없다.

그래서, 본 발명은 콤포스트 자체에 소정의 성형성을 구비시킴으로써, 이용 가치가 높은 콤포스트를 얻을 수 있는 발효 방법 및 그 이용품 자체를 제안한 것이다.

본 발명에 관한 유기성 폐기물의 발효 처리방법은 유기질 오니, 축분(畜糞), 부엌 쓰레기 등의 처리 대상물인 유기성 폐기물에 폐지를 혼합 교반하여 수분 조정을 하여, 바닥으로부터의 공기 공급이 가능하고, 또한 소정의 단열구조를 구비한 밀폐형 발효 용기내에 수납하여, 소정 기간 강제로 대량공기를 공급하면서 호기(好氣)발효를 하여, 처리 대상물을 가압 성형이 가능한 점도로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

즉, 호기 발효용 공급 공기에 알맞는 자연 배기만이 이루어지는 발효조 내에서 호기 발효가 가능한 양의 공기 공급을 하면, 발효 처리 대상물(유기성 폐기물과폐지의 혼합물)내의 폐지는 수분 증발을 하는 동시에, 유기성 폐기물로부터의 수분흡수를 하므로, 수분의 증발이 이루어지는 동시에 유기성 폐기물의 호기 발효가 이루어지고, 또한 이 발효에 의한 온도 상승은 단열 용기내이므로 방열이 제한되어 발효열이 효과적으로 수분 증발에 사용된다.

따라서, 뒤엎지 않아도 발효를 계속할 수 있어 신속하게 발효를 종료시킬 수 있다. 더욱이 혼합한 폐지인 셀룰로오스는 재단되는 일이 없으므로 지점토형으로 되어 가압 성형이 가능해진다.

또, 본 발명에 관한 유기성 폐기물의 발효 처리물 이용품은, 상기의 발효 방법으로 만들어 낸 발효 처리물을 소정의 형상으로 가압 성형 건조하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것으로 단순한 살포용 비료가 아닌 시트형상이나 말뚝형상의 비료로서 사용할 수 있고, 또 용기형상으로서의 사용도 가능하여 그 이용범위는 넓다.

도 1은 본 발명의 방법에 사용되는 발효장치의 설명도.

도 2는 본 발명의 장치에 의한 발효처리의 경과일수 - 처리물 온도의 그래프 (함수율 80% 오니).

도 3은 본 발명의 장치에 의한 발효처리의 경과일수 - 처리물 온도의 그래프(2차 발효 확인).

도 4는 본 발명의 장치에 의한 발효처리의 경과일수 - 처리물 온도의 그래프(고(高)함수율 오니).

도 5는 본 발명 이용품의 제 1 실시예의 설명도로서, (가) 는 판형 고형(固形) 비료이며, (나) 는 종자 함유판형 고형 비료를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명 이용품의 제 2 실시예의 설명도로서, (가) 는 봉형 비료의 전체도이며, (나) 는 봉형 비료의 사용상태를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명 이용품의 제 3 실시예의 설명도로서, (가) 는 묘판체의 사시도이며, (나) 는 묘판체의 사용상태의 일부 단면도.

도 8은 본 발명 이용품의 제 4 실시예의 설명도로서, (가) 는 살포체의 전체도이며, (나) 는 살포체의 사용상태의 단면도이며, (다) 는 살포체의 살포상태의 설명도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 발효조 2 : 밀폐 덮개체

3 : 내저부 4 : 송풍 블로어

5 : 배기 블로어 6 : 교반기구

7 : 중간 덮개 10 : 판형 고형비료

11 : 봉형 비료 12 : 묘판체

13 : 살포체 20, 22, 23 : 종자

21 : 재배식물 24 : 유묘(幼苗)

30 : 포장(圃場) 31, 32 : 배토(培土)

33 : 사구지(砂丘地) 34 : 복토(覆土)

다음에, 본 발명의 발효방법의 실시형태에 대하여 설명한다,

실시형태에 나타낸 발효 방법에 사용하는 발효 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 적절한 단열 구조(금속판제나 얇은 수지제가 아니라는 뜻. 예를 들면 목제나 콘크리트제와 같은 내부의 열이 외기로 방출되기 어려운 구조라면 충분하다는 뜻)의 발효조(1)에 밀폐 덮개체(2)를 덮어 씌우고 있으며, 발효조(1)의 내부에는 통기구를 다수 형성한 이중 바닥이 되는 내저부(3)를 형성하여, 내저부(3)의 아래쪽 공간에 송풍 블로어(4)를 접속하고, 덮개체(2)에 배기구 및 배기구에 접속한 배기 블로어(5)를 부설(付設)하고, 또한 내저면(3)상에 교반기구(6)를 형성한 것이다.

그리고 내저면(3)상에 수납한 발효 처리 대상물(유기성 폐기물과 폐지의 혼합물 처리 대상물)(A)에 대해서는 중간 덮개(7)를 덮어 씌운다.

그리고, 상기 발효장치를 사용하여 300 ∼ 400kg 의 식품회사에서 폐기한 함수율 80% 의 오니에 중량비 5 ∼ 10% 의 폐지를 혼합한 처리 대상물(A)을 발효조 (1)의 내저면(3)상에 수납하여 매분 30 ∼ 40L 의 공기(10℃ 의 외기)를 블로어(4)로 송풍하고, 다시 매분 25 ∼ 50L 의 강제 배기를 한 바, 3일 후에 대상물 온도는 70℃ 에 달하고 그 후 2 일간 고온이 계속되어 10 일 후에는 발효가 종료되었다고 인정되었다(도 2 참조).

또한, 상기의 1 차 발효물을 5 일간 실온에 방치한 후, 송풍 배기를 하여 온도를 관찰한 결과가 도 3에서 처리물 온도는 40℃ 로밖에 상승하지 않았다. 즉, 2차 발효 처리를 필요로 하지 않을 만큼 1차 발효로 충분한 분해 처리가 이루어졌다고 인정된다.

또, 오니의 수분량이 80% 이상이라도 5 ∼ 10% (중량비)의 폐지를 혼합하여 함수량을 75 ∼ 80% 로 낮춘 오니를, 상기 발효조(1)에 투입하여 상기 동일한 조건에서 송풍 배기를 행한 경우에, 대상 처리물의 온도는 도 4에 나타낸 바와 같고 약 10 일 후에 50℃ 에 달하여 약 15 일에 1차 발효가 종료하였다.

이와 같은 고수분 함유 상태에서도 발효 처리가 가능하다는 것이 인정되었다.

각종 시행 착오의 결과, 송풍 배기의 조정으로 48 시간 이내에 70℃ 로 상승하여 70℃ 를 2 일간 이상 유지하고, 다시 60℃ 이상을 4 일간 유지하면 충분한 발효가 이루어져 함수율이 55% 전후의 콤포스트가 얻어지는 것이 확인되었다.

따라서, 종전의 폐지 혼입 발효 처리수단에 비교하여 단기간에 처리가 가능해진 것이다.

그리고, 교반기구(6)는 처리 대상물(A)에 있어서의 통기(通氣) 부위의 폐쇄, 통기 부위의 고정화나 편재화(偏在化) 등의 통기 장해 대책으로 폐지인 셀룰로오스를 뿔뿔이 재단하지 않도록, 필요에 따라서 여유 있는 교반을 행하는 것이다.

또, 중간 덮개(7)는 수분증발에 의한 처리 대상물의 감용(減容)에 대하여 처리 대상물의 보온효과와, 처리 대상물의 감용에 의해서 생기는 발효조(1)내부의 위쪽 공간에 있어서의 결로(結露)로부터 처리 대상물을 보호하는 효과를 가진다.

상기의 발효 처리물(콤포스트)은 함수율이 55% 전후이며, 셀룰로오스가 잘게 재단되지 않고, 그대로 긴 섬유상태로 존재하고, 또한 종이와 같은 얽힌 상태를 유지하고 있으므로, 그대로 눌러 다져서 함수율 20% 로 건조한 2×2×7cm 의 시험편을 RdD 사 제품인 RTC - 1225AS 형 시험기로 인장시험을 한 바 인장강도는 117kg / 평방 cm 이며, 특별한 바인더없이도 충분한 형태유지성을 가지는 것이다.

즉, 상기의 유기성 폐기물의 발효 처리방법을 채용함으로써, 임의의 크기의 입자 형상체나 그 외의 원하는 형상의 콤포스트를 얻을 수 있어, 그 이용범위는 넓어지는 것이다.

그래서, 본 발명은 또한 상기 발효방법으로 만들어 낸 콤포스트를 이용한 물품을 제안한 것으로, 그 실시형태는 도 5(제 1 의 실시예)에 나타낸 바와 같이, 판형으로 가압 성형하여 함수율 35 ∼ 40% 정도까지 건조시키면, 판형 고형비료 (10)로서 사용할 수 있다.

또한 상기 도 5(나)에 나타낸 바와 같이, 상기 판형 고형비료(10)의 가압 성형시에 있어서, 종자(20)를 혼합하는 종자 함유의 비료판이 형성되어 그대로 포장(圃場)에 매설하여 관수(灌水)하면, 콤포스트는 함수하여 비효(肥效)성분을 유출시키고, 종자의 발아 및 번식을 무시비(無施肥)로 실현할 수 있다. 다음 콤포스트이용품은 모두 동일한 효과를 구비한다.

또, 판형으로 하지 않고, 도 6(가)에 나타낸 바와 같이 봉형체 비료(제 2 의 실시예)(11)로 형성해도 된다. 이 봉형체 비료(11)는 포장(30)의 재배(栽培)식물 (21)의 주위에 삽입함으로써 원하는 시비(施肥)를 할 수 있다.

또, 도 7에 나타낸 바와 같이, 다수의 작은 요부(凹部)를 구비한 묘판체(제 3 의 실시예)(12)로 형성하고, 요부 내에 배토(培土)(31)와 종자(22)를 충전하면 콤포스트제품은 묘판체로서 사용할 수 있다.

특히 발아시에는 발아에 필요한 배토(31)를 구비하고, 유묘(幼苗)의 포장으로의 옮겨 심을 때에는 묘판체(12)와 함께 하면 묘판체(12) 자체가 비효 성분을 구비하고 있으므로, 옮겨 심기와 시비(施肥)를 동시에 행해지게 된다.

또한, 도 8은 살포체(제 4 의 실시예)(13)로 한 것으로, 내부가 공동(空洞)이며 대개 소프트볼 크기의 구형상이며 상부에 적당한 크기의 개구부(131)를 가진 성형품이다.

이 살포체(13)는 내저부분에 종자(23)와 배토(32)를 충전하여, 특히 충전물(종자(23) 및 배토(32))이 살포체(13)의 내부에서 이동하지 않도록 한 장치 예를 들면 눌러 다지는 등의 처치를 실시해둔다.

그렇게 하면, 살포체(13)는 일어서서 소법사적(小法師的) 기능을 구비하게 되므로, 충전상태인 채로 살포하면 개구부(131)가 위쪽을 향하여 살포되게 된다.

따라서, 해안의 사구지(砂丘地)(33)나 그 외 광대한 사막지대 등에서는 상기 충전물을 가지는 살포체를 널리 살포하고, 바로 복토(覆土)(34)를 실시하고 그 후, 적절한 방법으로 관수함으로써 내부의 배토(32)가 팽윤하여 종자가 발아하고, 유묘 (24)는 무시비(無施肥)로 장시간 생육할 수 있다.

또한, 살포체(13)의 보수력(保水力)에 의해 내부의 수분 확산을 방지하여 사막, 사구지 등의 건조지역에서의 종자 발아에 적합한 것이다.

또, 본 발명의 상기 이용품은 만들어 낸 콤포스트의 비료성이 높고 오히려 뿌리 손상, 질소 과다증 등을 일으키는 경우도 있으므로, 뿌리 손상 등을 일으키기 쉬운 종자를 포함한 이용품을 제작하는 경우에는, 셀룰로오스성 바인더(예를 들면 분쇄 톱밥, 가루형상 폐지 등), 무기물성 바인더(실리커, 용토(用土), 버미큐라이트(vermiculite) 등)를 절반 분량 정도 첨가하거나, 그 본래의 비료성을 낮게 하여 사용한다.

이상과 같이 본 발명은, 유기성 폐기물에 폐지를 혼합 교반하여 수분 조정을 하고, 바닥으로부터의 공기 공급이 가능하고 또한 소정의 단열 구조를 구비한 밀폐형 발효 용기내에 수납하여, 소정 기간 강제로 대량공기를 공급하면서 호기(好氣)발효를 하여, 처리 대상물을 가압 성형이 가능한 점도(粘度)로 한 유기성 폐기물의 발효 처리방법이며, 또 본 발명은 상기의 발효방법으로 만들어 낸 발효처리물을 소정의 형상으로 가압 성형 건조하여 이루어지는 유기성 폐기물의 발효 처리물 이용품으로, 유기성 폐기물의 발효 처리를 단기간에 실시할 수 있고, 또한 성형이 가능한 콤포스트의 제공 및 소정 형상으로 형성한 콤포스트의 제공에 의해 그 이용범위를 넓힐 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. 유기질 오니, 축분(畜糞), 부엌 쓰레기 등의 처리 대상물인 유기성 폐기물에 폐지를 혼합 교반하여 수분 조정을 하고, 바닥으로부터의 공기 공급이 가능하고, 또한 소정의 단열구조를 구비한 밀폐형 발효 용기내에 수납하여, 소정 기간 강제로 대량공기를 공급하면서 호기(好氣) 발효를 하여, 처리 대상물을 가압 성형이 가능한 점도(粘度)로 하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 발효 처리방법.
2. 제1항에 있어서, 용기 내에 수납한 처리 대상물에 단열용 피복체를 덮어 씌우고, 처리 대상물의 발효시의 감용(減容)에 대응하여 처리 대상물을 단열 피복이 가능하도록 한 중간 덮개를 사용한 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 발효 처리방법.
3. 제1항 또는 제2항에 기재한 발효방법으로 만들어 낸 발효 처리물을 소정의 형상으로 가압 성형 건조하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발효 처리물 이용품.
4. 제1항 또는 제2항에 기재한 발효방법으로 만들어 낸 발효 처리물에 분쇄, 미세화한 종이류, 목재, 무기물 등을 첨가하여, 비료 성분의 함유비율을 적게 하여 가압 성형 건조하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발효 처리물 이용품.
5. 용기형상으로 가압 성형 건조하여 제3항 또는 제4항에 기재한 이용품내에 배토와 종자를 충전하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발효 처리물 이용품.