KR20020076242A

KR20020076242A - 동물 폐기물의 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20020076242A
Application number: KR1020027007285A
Authority: KR
Inventors: 잉맨도브; 오젠코블라디미
Original assignee: 아이.엠.에스. 이노베티브 메터리얼 솔루션즈 엘티디.
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2002-10-09
Also published as: AU1729701A; PL356744A1; HUP0203808A2; CN1433388A; EP1248753A2; RU2002115636A; BR0016267A; IL137735A0; CA2393492A1; WO2001042171A2; WO2001042171A3

Abstract

본 발명은, 인간을 포함하는 동물의 액상 또는 반고상의 폐기물을 처리하고 상기 처리물과 관련된 악취를 제어하는 공정이 제공된다. 동물 폐기물은 저장소에 수거되어 폐기물 풀이 형성되며, 폐기물 풀의 상부면에 경계층을 형성하는 부유 미립자 물질이 동물 폐기물 풀에 도입된다. 경계층은 그의 화학적 조성 및 물리적 구조에 따라 다수의 기능들을 가지며, 상부 풀 층의 특성 및 조성에서의 변화와 주변 대기와의 상호 작용을 제공한다. 기능들 중 어느 하나의 효과를 산출하기에 충분한 시간 동안 폐기물 풀 내의 경계층은 배양된다. 필요한 경우, 경계층은 새로운 입자들로 주기적으로 대체되거나 보충된다.

Description

동물 폐기물의 처리 방법 및 장치{ A Method and system for treatment of animal waste}

상업적 축산 분야에 있어서, 배설물, 음식물 찌꺼기, 외양간용 짚을 포함하는 동물 폐기물들이 전형적으로 축적된다.

이렇게 축적된 물질들은 적절히 처리되어야 한다. 동물 비료, 특히, 그의 악취 및 과도한 영양 집중은 특히, 상업적 축산 분야에서 점점 심각하게 문제시되고 있다. 축산, 예를 들면, 식용우 산업, 낙농 산업, 가금 산업 및 양돈 산업과 관련된 폐기물 처리 설비의 개발 및 개량과 악취 제어 설비 및 방법이 전세계적으로 요구되어지고 있다.

비료는 액상, 반고상, 및 고상으로 다루어질 수 있다. 축산용 짚 및 희석수의 양은 비료 특성에 영향을 준다. 이러한 특성들은 폐기물 처리에 적합한 비료 처리 장치의 타입에 영향을 준다. 전형적으로, 고상 비료는 축산용 짚과 배설물들의 혼합이다. 반고상 비료는 배설물, 소변 및 축산용 짚의 혼합이며 어떠한 액상도 첨가되지 않는다. 반면, 액상 비료는 부유가능한 혼합물을 형성하기 위해서 첨가되는 물을 갖는다.

특정 동물 생산 과정을 위한 비료 처리 장치의 타입을 선택함에 있어서 많은 요인들이 고려되어야만 한다. 이러한 요인들에는 가축 종류 (소, 돼지, 가금), 동물의 나이 및 크기, 필요한 먹이, 주거 시스템, 필요하거나 이용되는 짚, 동물 먹이용 농작물의 수확 방식, 수로와의 근접성, 이웃하는 주거지역과의 근접성, 및 가축 재배자의 개인적 선호도를 포함한다.

가장 일반적이고 기본적인 비료 처리 설비의 하나는 공정 중에 처리되는 동물에 관계없이 사용될 수 있는 인공못 시스템(lagoon system)이다. 인공못이라는 용어는 동물의 폐기물들이 직접 토양에 공급될 때까지 동물들의 폐기물로부터의 비료 영양분들을 저장하고 보존한다는 의미에서 기원하였다.

인공못은 혐기성 및 호기성의 두 종류의 박테리아가 유기물을 액체와 슬러지로 분해시키는 침지기(digester)로서 작용한다. 전형적으로, 혐기성 박테리아는 온혈 동물들의 내장에 존재하며 무산소 상태에서 활성화된다. 호기성 박테리아는 용존 산소의 존재 하에서만 활성화되며, 인공못의 수면에 걸친 확산으로부터 기인하거나 또는 해조류에 의한 광합성의 결과이다. 그러나, 인공못 시스템은 영양가의 손실을 초래한다. 특히, 인공못이 처리공정 중에 작아지고, 수위 조절 및 인공못을 처리 중으로 유지하기 위한 기계적인 탄산가스포화가 필요할 경우, 대부분의 인공못 시스템에서는 악취가 많이 나고 슬러지의 잦은 제거가 필요하다. 이러한 제거는 공정의 비용을 증가시킬 수 있다.

비료로부터 방출되는 악취들은 주요한 환경 문제를 제기한다. 가축 운영에 있어서 냄새는 배설물 또는 먹이와 같은 유기물의 부패의 직접적 결과이며, 암모니아, 유화 수소, 이산화탄소, 미량 가스, 휘발성 유기물, 메탄 입자 및 병원균들의 고농도 집중을 초래한다.

악취는 자연 바람에 의한 환기 또는 팬, 환기 장치, 터널 등을 이용한 기계적 환기에 의해 처리될 수 있다.

대신에, 방출된 가스는 바이오필터(bio filter) 또는 바이오매스 필터(biomass filter)의 사용, 또는 저장 구조(예를 들면, 인공못)의 고밀도 폴리에틸렌 물질 또는 짚, 옥수숫대 등의 도포로 감소될 수 있다. 저장 구조의 도포는 도포 물질들이 물에 젖어 침수되어 저장 탱크에서 비용 고형분 및 악취 문제를 야기하기 때문에 제한적이다.

미국 특허 제 3,884,804 호는 동물 폐기물에서의 유기 물질의 부패에 의해 생산되는 악취를 줄이기 위한 동물 폐기물의 처리 방법에 대해서 다루고 있다.

1. 소수성 물질의 처리에 의해 방습되는 표면부를 갖는 고형의 촉매 입자들을 포함하는 콘타코젠 입자들(Contacogon particles)은 동물 폐기물들을 포함하는 물 표면에 부유한다. 콘타코젠 입자들은 동물 폐기물들의 퇴행성 파손에 의해 생산되는 냄새 물질들의 공기에 의한 산화를 촉진시킨다. 콘타코젠 입자들은 실리콘으로의 표면 전환에 의해 소수성이 되는 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene), 실리콘 수지 및 실리카 콜로이드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 소수성 작용제로 처리되는 고형의촉매 입자들이다. 촉매 입자들은 동물 폐기물들의 퇴행성 파손에 의해 생산되는 냄새 물질들의 공기에 의한 산화를 촉진하는 특성을 갖는 넓은 특정 표면 영역을 나타내는 어떠한 물질일 수 있다.

2. 비연속막을 형성하는 소수성 물질의 표면 영역들을 갖는 탄소 및 활성 탄소입자들로 이루어진 그룹으로부터 선택되어지는 동물 폐기물 고형 촉매가 수면 위로 부유한다. 소수성 물질들은 상기한 바와 같은 그룹으로부터 선택된다. 탄소 입자들의 크기는 10 마이크론 (분말인 경우)에서부터 상당히 큰 크기의 과립(약 1cm)까지 다양할 수 있다.

10 마이크론보다 작은 크기의 소수성 입자들이 액상 및 반고상의 동물 배설물의 처리에 아주 효과적이라는 사실은 매우 놀라운 것이었다. 더욱 상세하게는, 친수성 및 소수성 그룹들을 갖는 부유 고 다공성 입자들과 관련하여 1m 이하의 직경을 갖는 부유 소수성 입자들은 동물 폐기물의 고효율처리에 있어서 중요한 역할을 한다.

더욱 상세하게는, 본 발명에 따르면, 새로운 표면층(이하, "경계층"이라 함)이 동물 폐기물 풀(pool)의 상부면에 형성된다. 동일한 경계층은 화학적 조성 및 물리적 구조에 근거하여 다수의 기능들을 가지며, 상부 풀 층의 특성 및 조성에 있어서 변화를 제공한다. 성취하고자 하는 가능에 따라서, 경계층은 다른 성분들을 포함한다. 상기 성분들은 다음의 성분들을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. (a) 부유하는, 실질적으로 소수성인 100 nm이하, 바람직하게는 2-40 nm의 직경을 갖는 나노(nano)미소 범위의 입자들. (이하, "성분 A"라 함) 예를 들면, 이러한 입자들은 변형 실리카(예를 들면, 알킬-실리카(alkyl-silica)), 변형 미네랄(알킬-미네랄 물질(alkyl-mineral materials)과 같은), 및 기타일 수 있다. (b) 소수성 및 친수성 그룹들을 갖는 부유하는, 고 다공성의(기공들을 그 물질의 50% 이상 포함하는) 입자들(이하, "성분 B"라 함). 예를 들면, 이러한 물질들은 펄라이트(perlite), 클레이다이트(claydite), 식물 찌꺼기(목재판, 목재 펄프, 톱밥, 짚 등)일 수 있다. 1μm 이상의 직경을 갖는 동일한 입자들은 다음과 선택적으로 결합될 수 있다. (1) 상기 실질적으로 소수성 나노-범위의 입자들과; 선택적으로는 (2) 100 nm이하, 바람직하게는, 2-40nm의 직경을 갖는 실질적으로 친수성의 나노-범위의 입자들(이하, "성분 C"라 함). 예를 들면, 이러한 입자들은 실리카, 알루미늄 및 산소를 포함하는 다른 미네랄일 수 있다. (3) 유기물 및 악취를 부패시킬 수 있는 광-촉매. (4) 유기성 폐기물질들을 분해할 수 있는 호기성 박테리아, (c) 성분 A 및/또는 성분 B와 결합하는 활성 탄소 입자들.

더욱 상세하게는, 성분 A는 나노-크기의 비다공성(non-porous), 기계적으로 강직성이며, 분산 가능한 입자들을 나타내며, 반면, 성분 B는 다공성, 마이크론에서 cm사이의 크기이며 기계적으로 부서지기 쉬운 입자들을 나타낸다.

더욱이, 성분 A의 입자는 부피 또는 중량 당 거대한 볼록한 외부 표면을 갖는 반면에, 성분 B의 입자는 기공들 및 구멍들에 의한 오목한 내부 표면을 갖는다.

성분 C의 입자들은 성분 A의 입자들과 유사한 물리적 및 기계적 특성들을 갖는다.

성분 A 및 성분 B 사이의 상기한 차이에도 불구하고, 두 입자들은 동일하거나 또는 다른 물질들로 이루어질 수 있으며, 소수성 및/또는 친수성 특성을 만들기 위한 동일하거나 또는 다른 전처리 절차들을 가질 수 있다.

본 발명의 목적은 액상 또는 반고상의 동물 폐기물의 처리를 위한 새로운 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 동물 폐기물은 배설물, 전형적으로는 소변, 그리고 때에 따라서는 축산용 짚 및 먹이 찌꺼기를 포함한다. 본 발명의 또 다른 목적은 이러한 폐기물의 수거에 적당한 저장소 내에 위치하는 그 동물 폐기물의 처리 수단을 제공하는 것이다. 저장소는 바람직하게는 동물 성장 설비 아래에 위치하는 동물 폐기물을 직접 받아내기 위한 저장소일 수 있다. 아니면, 저장소는 동물 폐기물이 사용중량 야기된 흐름 또는 다양한 펌핑 설비 등에 의해서 파이프 또는 채널을 통하여 이송되는 동물 성장 설비 외부에 위치하는 저수지일 수 있다. 이하, 동물 폐기물을 포함하는 저장소는 "동물 폐기물 풀"(animal waste pool)이라 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 전형적으로 이러한 동물 폐기물들과 관련된 악취를 방지하고, 줄이고 제거하는 것이다. 본 발명은 유기 물질들과 그로부터 생기는 악취가 본 발명의 특정 다공성의 미립자 물질에 의해 분해되고 흡수되는 동물 생산과 관련한 폐기물 처리의 방법 및 장치를 제공한다. 결과적으로, 본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 동물 폐기물의 처리를 수반하여 형성되는 비료 조성물들을 제공하는 데 있다.

본 발명은 폐기물 처리 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동물 비료와 관련된 악취의 제어를 포함하는 동물 비료의 처리 방법, 그 처리에 의해 얻어지는 산물들의 이용 뿐만 아니라, 이러한 처리에 유용한 합성물들에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 경계층이 동물 폐기물 풀의 상부면에 형성된다. 이러한 경계층은 경계층의 기능적 특성들을 통하여 상부 풀 층(upper pool layer)의 특성및 조성을 변화시키는 작용을 하는 미립자를 포함한다. 이러한 기능적 특성들은 다음을 하나 이상 포함한다.: (1) 풀에 존재하는 유기물을 흡수하는 능력; (2) 휘발성의 악취 물질들을 촉매적으로 분해시키는 능력; (3) 수분 증발 능력을 지속적으로 유지하면서 풀로부터 주변 대기로의 악취 이동을 위한 장벽을 형성하는 능력; (4)경계층 내부에 포함되는 박테리아를 통하여 유기 폐기물을 생물학적으로 분해시키는 능력.

결과적으로, 경계층은 다음과 같은 다기능들을 설명할 수 있다.;

1. 성분 A로 이루어지는 경계층: 성분 A는 풀로부터 외부 대기로의 악취 이동을 방해하는 반투성의 막 장벽을 형성한다. 이러한 장벽은 풀로부터 주변 대기로의 상대적으로 저분자들(예를 들면, 물과 같은)의 전이를 허용한다. 안정적 경계층(예를 들면, 메틸-실리카 입자들로 이루어진)의 경우에, 기계적인 안정성을 잃기 전 약 1주 동안에도 경계층은 악취를 제어하는데 여전히 효과적이다. 그러나, 이러한 경우는 계속적으로 천천히 이동하거나 흐르는 폐기물 풀로부터 방출된 악취를 제어하는 절차들에 더 알맞을 수 있다.

2. 성분 A 및 성분 B의 다양한 조합으로 이루어진 경계층: 액상 또는 반고상의 동물 폐기물과 관련한 악취들을 제어하기 위한 공정은 유용한 비료들을 부산물로 제공하는 결과를 초래할 수 있다.

그들 사이에는 다음과 같은 몇몇의 가능성들이 존재한다:

(a) 유기성 비료의 제공:

(I) 나노-입자들(성분 A 및 선택적으로는 성분 C)의 특정량이 운반자 역할을하는 다공성 입자들(성분 B)의 표면으로 흡수되는 경계층을 형성하기 위한 성분 A(예를 들면, 메틸-실리카) 및 성분 B(예를 들면, 고 다공성의 펄라이트) 및 선택적인 성분 C의 조합을 포함하는 경계면. 적정량의 나노-입자들을 포함하는 이러한 경계층은 수증기의 방출을 허용하며 다른 가스들의 방출을 막아 주며 대기로부터 격리된 풀 내부에 악취를 유지시키는 반투성의 막의 역할을 한다. 주변 대기로 증발된(승화와 유사한 공정으로) 상부층의 물 분자들은 액상의 다른 물 분자들로 계속 대체된다. 더욱이, 나노-범위의 친수성 입자들(성분 C)의 성분 A 및 성분 B의 조합에 의한 조합된 미립자로의 첨가는 습식 필터(wet filter)를 형성하기 위해서 증발된 물을 갖는 나노-범위의 친수성 입자들이 젖음으로써 개선된 반투성의 경계층을 제공한다.

폐기물 풀의 이러한 처리는 부분적으로 또는 완전하게 유기 물질의 경계층으로의 흡수를 초래한다. 결과적으로, 흡수된 유기 물질을 포함하는 경계층 또는 이의 찌꺼기가 사용될 수 있다. 그에 의해서, 다양한 작물들의 비료화에 유용한 장기 방출 유기 성분들 및/또는 영양분들을 위한 운반자로서의 유기 물질을 풀로부터 제거할 수 있다.

성분 A 및 성분 B 그리고 선택적 성분 C로 이루어진 경계층은 소수성 특성(성분 A 및 B에 의해 제공되는)과 친수성 특성(성분 B 그리고 성분 C에 의해 선택적으로 제공되는)을 동시에 보유한다. 성분 A 및 성분 B 및 선택적 성분 C의 조합은 물리적 힘에 의거하고 연관된다. 예를 들면, 나노-범위의 실질적 소수성 입자들은 반데르발스힘과 같은 정전기력에 의해서 성분 B 입자들에 흡수되거나, 흡착되거나또는 유인된다. 성분 C의 입자들이 뒤엉켜지면, 수소 결합과 같은 추가적인 힘이 또한 연관될 수 있다. 그러나, 경계층의 형성 및 기능은 부피 또는 중량 (특정 영역) 당 거대한 입자 표면에 의거한다. 그러므로, 나노-범위 입자들의 1 그램의 표면은 200 평방 미터의 표면적을 가지며, 즉 이 수의 2배에 이른다. 결과적으로, 나노-범위의 입자들(예를 들면, 메틸-실리카 및 펄라이트와 같은)을 갖는 다공성의 성분 B 입자들의 조합은 부피에 대한 표면적 비율이 아주 높고, 상기한 바와 유사한 기능을 하는 동일한 경계층을 형성하는 것이 중요하다.

또한, 분말의 나노-범위의 입자들의 제거를 방지하고 폐기물 풀에 미립자 물질을 유포하기 위해서, 나노-범위의 입자들을 흡수하는 성분 B의 입자들을 포함하는 부유 미립자들을 글리세린(또는 그와 유사한 물질의) 수용액에 적셔주는 것이 바람직하다.

이러한 습식 처리는 사용 전에 또는 제조 공정 중에 용액 점적(solution drop)에 의한 미립자 물질의 살포와 추후 밀봉 포장을 포함한다.

(II) 성분 A 입자들의 표면 및/또는 성분 B 입자들의 표면에 스며들거나 흡수되는 광-촉매(예를 들면, Ti02)를 포함하며 성분 B의 입자들과 함께 성분 A의 입자들을 포함하는 경계면과 성분 C 입자들을 선택적으로 포함하는 이러한 경계층은 성분 B 입자들의 표면에 흡수되는 촉매-결합된 나노-범위의 실질적으로 소수성 입자들(예를 들면, 메틸-실리카) 및/또는 성분 A 입자들에 흡수되는 촉매-결합된 성분 B 입자들(예를 들면, 고 다공성 펄라이트) 및/또는 성분 B의 촉매-결합된 입자들의 표면에 흡수되는 성분 A의 촉매-결합된 입자들을 선택적으로 포함한다.

광-촉매 물질은 풀의 표면에 방출되거나 도달되는 악취의 분해를 유지한다. 폐기물 풀의 이러한 처리는 유기 물질의 경계층으로의 부분적 또는 완전한 흡수를 초래할 수 있다. 결과적으로, 흡수된 유기 물질을 포함하는 경계층 또는 이의 찌꺼기가 사용될 수 있다. 그에 의해서, 다양한 작물들의 비료화에 유용한 장기 방출 유기 성분들 및 영양분들을 위한 운반자로서의 유기 물질을 풀로부터 제거할 수 있다.

(b) 무기성 비료의 제공:

경계층은 성분 A, 성분 B(호기성 박테리아를 포함하는) 및 선택적인 성분 C의 적정량의 조합을 포함한다. 이러한 경계면(예를 들면, 호기성 박테리아가 기공들 내에 실행되는 고 다공성의 펄라이트의 표면에 흡수되는 메틸 실리카를 포함하는)은 물의 방출을 허용하고 반면에 주변 대기로부터 격리된 풀 내에서의 악취를 유지하는 반투성 막의 기능을 한다.

이러한 폐기물 풀의 처리는 남아 있는 무기성 물질의 부분적 또는 완전한 흡수를 초래하여, 경계면에 축적된 유기 물질들을 박테리아에 의해 분해시킨다. 결과적으로, 흡수된 유기 물질을 포함하는 경계층 또는 이의 찌꺼기가 사용될 수 있다. 그에 의해서, 다양한 작물들의 비료화에 유용한 장기 방출 유기 성분들 및 영양분들을 위한 운반자로서의 유기 물질을 풀로부터 제거할 수 있다.

또한, 광-촉매와 호기성 박테리아를 포함하는 성분 B와 함께 성분 A의 조합을 포함하는 경계층은 본 발명의 범위에 포함된다.

성분 C 입자들(나노-범위 친수성 입자들)을 성분 A 입자들 및 성분 B 입자들의 조합에 추가하는 것은 성분 C의 친수성 입자들의 성분 B 입자들의 기공들 표면 및 기공들 내부로의 흡수를 초래한다. 이러한 세 가지 성분들의 조합은 외부의 기계적 교란(바람, 파동 등의)에 대한 경계층의 안정성의 증가와 같은 추가적인 이점들을 제공한다. 또한, 기공들 표면 및 기공들 내부에서의 성분 B 입자들의 존재는 폐기물 풀로부터의 물의 흡수를 초래하고, 가스의 반방출 압력(anti-release pressure)을 향상시키며, 주면 대기로의 악취의 방출을 줄인다.

하나의 성분으로서 활성 탄소 입자들의 경계층으로의 추가(성분 C를 포함하거나 아니면 포함하지 않고 성분 A 및/또는 성분 B에 추가하여)는 가스 흡수(악취 포함) 및 이온 물질의 흡수에 있어서의 증가와 같은 몇몇의 이점을 제공하여, 과도한 량의 질소(N) 또는 인(P) 및 칼륨(K)계 무기 물질들을 제거시킨다. 더욱이, 태양광을 흡수하여 풀을 가열시키기 위한 검정 입자들은 생물학적 분해 과정을 향상시킨다. 경계층을 형성하는 미립자는 일정 기간 동안 액체의 표면에 부유하도록 전처리될 수 있다. 이러한 처리는 소결(미립자들을 부유하도록 밀폐된 가스/공기-충전된 기공들을 형성하는); 소수성 및 친수성 그룹들의 적당한 비율을 이루기 위한 미립자의 화학적 변용; 촉매 물질들의 미립자로의 결합; 다양한 크기의 미립자 물질들의 흡수; 미립자 물질의 박테리아와, 전형적으로는, 미립자 물질 내의 기공들을 이식하는 호기성 박테리아 (이때, 기공들은 미립자들 내부의 자유 공간을 의미할 뿐만 아니라 이웃하는 입자들 사이의 공간들을 의미한다.)와의 결합을 포함할 수 있다. 경계층을 형성하는 미립자 물질의 중요한 요건은 미립자가 폐기물 풀의 상부면에 지속적으로 부유할 수 있도록 미립자는 전체적으로 물의 무게보다는 적은소정의 무게이어야 한다는 것이다. 경계층 물질로 이용되는 몇몇의 미립자에 있어서, 이는 성분 B 입자들의 다공성과 폐쇄된 공기 포켓들을 형성하기 위해서 몇몇의 기공들을 폐쇄하기 위한 소결의 결과이다. 본 발명과 관련하여 사용되는 성분 B입자들의 다공성은 전형적으로 50% 이상이며, 바람직하게는 70-99%의 범위이다.

이미 상기한 바와 같이, 때때로, 경계층 형성 입자들은 예를 들면 광-촉매들과 같은 촉매 성분들로의 화학적 결합 또는 흡수에 의해서 처리될 수 있다. 촉매들의 예로는 중금속 복합체 또는 티타늄 옥사이드(titanium oxide; tir2)와 같은 산화물들이 있다. 입자들 속에 존재하는 촉매들은 폐기물 풀로부터 방출된 휘발성 유기 물질의 분해하는 기능을 한다. 이는 전형적으로 동물 폐기물과 관련된 악취들을 감소시킨다. 더 나은 효과를 산출하기 위해서, 실리카 또는 자체적으로 촉매 특성들을 갖는 몇몇의 미네랄들이 다른 촉매 성분과 결합될 수 있다.

그러므로, 본 발명은 액상 또는 반고상의 동물 폐기물을 처리하는 방법을 제공하며, 이 방법은 (a) 동물 폐기물을 저장소에 수거하여 폐기물 풀을 형성하는 단계; (b) 촉매 또는 미생물이 존재하거나 존재하지 않거나 성분 A, 성분 B, 활성 탄소 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 부유 미립자 물질을 폐기물 풀에 도입하여, 풀의 상부층의 조성 또는 주변 대기와의 상호 작용에 영향을 주는 경계층을 풀의 상부면에 형성시키는 단계; 및 (c) 상기 효과를 산출하기에 충분한 시간 동안 상기 폐기물 풀 내의 상기 미립자 물질을 배양하며, 필요한 경우, 경계층을 새로운 물질로 대체하거나 보충하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따른 상기 효과는 악취의 방지 또는 감소일 수 있다. 본 발명에따른 처리는 적어도 악취를 피하기 위하여 폐기물 물질이 고형화되거나 아니면 그의 특성을 변화시키는 시간 동안 계속될 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 효과는 유기 물질의 상부층으로의 흡수 또는 감성(degradation)을 포함한다.

부분적으로 또는 완전하게 경계층을 형성하는 다공성의 소수성 미립자는 그의 기공들 내에 유기 물질을 흡수하고 실질적으로 폐기물 풀의 상부층으로부터 이를 제거한다. 이는 하부층으로부터 상부층으로 유기물질의 표류를 초래하는 풀의 상부층으로부터의 유기물질의 고갈을 초래할 것이다. 경우에 따라서는, 경계층은 물질을 형성하는 새로운 경계층으로 대체되거나 보충될 수 있어서, 풀의 상부층으로부터 유기 물질을 계속적으로 흡수하는 능력을 보유할 수 있다.

동물 폐기물은 궁극적으로는 유기성 비료와 같은 유용한 미립자 산물을 얻기 위해서 처리된다. 실질적으로 해독되는 이러한 경계층-비료 조성물은 또한 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.

경계층의 형성에 이용되는 미립자 물질들은 바람직하게는 영양학적으로 불활성이고 가치가 없으며, 그에 흡수되는 유기 물질들을 갖게 될 때에만, 비료화에 있어서 유용할 수 있다.

또한, 본 발명의 장치는 폐기물 처리 공정을 촉진하기 위해서 동물 폐기물을 가열하기 위한 수단인 검정 입자들을 포함할 수 있다.

추가적인 가열 수단은 예를 들면, 온실 가열 효과를 얻기 위한 온실과 유사한 구조에 의해서 도포되는 폐기물 처리 설비를 포함할 수 있다.

소수성의 미립자 물질이 다양한 공지의 절차들에 의해 얻어질 수 있다. 사용되는 절차는 미립자로 이루어지는 물질에 달려 있다. 일 실시예에 따르면, 입자들을 형성하는 경계면의 적어도 일부는 "산화물"로 이름 지워진 물질들 또는 전형적으로는 표면에 수산기를 포함하는, 산화물 기들을 포함하는 물질들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 물질로 이루어진다. 수산기의 수소 원자들은 알킬, Si (하부 알킬) 3 및 기타의 소수성 그룹으로 대체될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 소수성 그룹의 공유 결합들은 상대적으로 안정적(예를 들면, 알킬이 메틸기일 경우)이다. 결과적으로, 경계층을 형성하는 미립자 물질로부터 소수성 부분의 분리가 일어나지 않으며, 미립자 물질은 수동으로 제거될 때까지 폐기물 풀의 상부면에 계속적으로 부유하게 된다. 수산기의 메틸화(methylation)는 잘 알려진 공지의 절차이다. 일반적으로, 산화물 입자들, 예를 들면, 실리카 입자(SiOa)들이 물리적으로 흡수된 물을 그로부터 제거하기 위해서 먼저 가열되고, 그 입자들은 예를 들면, 고온에서의 n-부탄올(n-butanol), Cl-Si-(CH₃)₃또는 폴리-메틸실록산(poly-methylsiloxane)과 같은 적당한 시약(reagent)과 반응한다. 여기서, 소수성 그룹(n-부틸(-n-butyl) 또는 -Si-(CH₃))은 입자들의 표면의 수산기들과 수소 원자들을 대체한다. 반응 기간, 메틸화된 약제의 농도, 및 반응 중의 온도가 메틸화의 정도 및 입자의 부유 특성을 결정한다.

원한다면, 소수성 그룹의 결합은 해당하는 알코올을 방출하기 위해서 물의 존재 하에서 가수분해 과정을 겪을 수 있는 상대적으로 비안정적인 결합을 형성한다. 상대적으로 비안정적인 결합의 형성을 위하여, 유사한 처리가 실행될 수 있다. 그러나, 낮은 온도에서 실행되며, 예를 들면, 상대적으로 비안정적인 Si-O-R 결합을 형성하기 위한 일반적 제법의 R-OH 알코올(R은 저가 알킬)과 같은 다른 시약 등이 사용된다. 여기서, 소수성 그룹은 해당 알코올(R-OH)을 방출하기 위해서 실질적으로 가수분해된다. 결과적으로, 가수분해된 미립자 물질은 친수성 특성을 다시 되찾을 수 있어서, 수용 배지에 침수될 수 있다. 더욱이, 용해된 알코올은 액체의 무산소 영역들에서 일어나는 어떠한 박테리아에 의한 분해(특히, 혐기성의)도 방지할 수 있다. 따라서, 폐기물의 유기 물질의 메탄 가스로의 변환을 최소화한다.

이러한 방해는 미립자 물질로 흡수되는 유기 물질들의 완전한 감성을 방지하기에 바람직하여, 예를 들면, 비료와 같은 이러한 유기 물질 조성물들의 사용을 허락한다.

원하는 경우, 소수성 그룹들은 예를 들면, 수소 결합과 같은 비공유 결합에 의해서 수산기에 결합될 수 있다. 이러한 연결 또는 결합은 또한 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.

폐기물 풀의 상부면에 형성된 경계층은 상기한 바와 같은 전처리 또는 그에 상응하는 처리 중 하나에 의해서 또는 미립자 물질을 부유하도록 하는 다른 하나 이상의 처리에 의해서 미립자 물질을 포함할 수 있다. 그러므로, 입자는 소결되고 화학적으로 소수성 그룹들과 결합할 수 있다. 또한, 경계층은 다른 소수성 수준을 갖는 미립자 물질들을 포함할 수 있다.

본 발명의 미립자 물질들은 처리된 실리카 입자들, 처리된 미네랄 입자들및/또는 처리된 식물 찌꺼기일 수 있다. 이들 모두가 그 표면에 상당한 양의 산소 원자들과 수산기들을 포함한다는 것은 공지의 사실이다. 또한, 입자들은 소수성 폴리에스테르와 같은 다공성의 소수성 폴리머 또는 부유 물질이 되도록 처리될 수 있는 다른 다공성 물질들일 수 있다.

본 발명의 범위 내에서는, 미네랄 입자들은 실리카 미네랄, 펄라이트, 점토 미네랄, 벤토네이트 및 클레이다이트 또는 알루미늄 미네랄 또는 다공성이고 상당량의 산소를 포함하는 다른 미네랄을 포함할 수는 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 식물 찌꺼기들은 옥수수 짚, 이끼, 건조 줄기 및 톱밥으로 이루어지지만, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 폐기물 풀로부터 방출되는 휘발성 미네랄들은 폐기물 풀의 상부면의 경계층에 존재하는 촉매 성분에 의해서 분해된다. 이러한 촉매 성분들은 바람직하게는 당업자에게 잘 알려진 광-촉매이다. 이들은 Fe, Cu, Co, 또는 Ni의 비다공성의 복합체들과 같은 중금속 복합체들 또는 Ti02 또는 A1203과 같은 금속 산화물들을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 촉매 성분들은 경계층에 분산되거나 또는 다공성의 미립자 물질에 흡수될 수 있다. 촉매 성분들을 다공성의 미립자 물질에 흡수시키는 하나의 방법은 정전기 작용에 의한 것이다. 이는 미립자와 촉매 성분의 혼합물을 입자 표면에 정전기 전하의 축적을 초래하는 뜨겁고 건조한 공기(선택적으로는 이온화된)로 살포함으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 미립자 물질은 1μm 이하, 바람직하게는 2-50nm의 범위의 직경을 갖는 나노-범위의 입자들(성분 A 및 C)의 다양한 크기로 형성될 수 있다. 본 발명의 미립자 물질은 1pm 이하의 직경을 갖는 나노-범위의 입자들, 1m 이상의 직경을 갖는 입자들(성분 B), mm로부터 cm까지의 범위의 직경을 갖는 입자들을 포함하는 다양한 크기로 형성될 수 있다. 작은 크기 때문에, 나노-범위의 입자들은, 성분 B의 입자들과 비교할 때, 상대적으로 큰 요면 영역을 갖는다. 그러므로, 그들은 바람직한 부유능을 나타낸다고 예상된다. 그러나, 나노-범위의 입자들은 다공성이 아니고, 그들의 매우 작은 크기는 공기의 이동에 의해서 폐기물 풀로부터의 인발을 초래한다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 나노-범위의 입자들은 부유 성분 B 입자들의 표면에 흡수되는 것이 바람직하다. 나노-범위의 입자들의 성분 B의 표면으로의 흡수는 예를 들면, 미립자 물질로의 촉매 성분들의 흡수와 관련된 상기한 방법 또는 두 가지 타입의 미립자 물질들의 결합을 위한 다른 적당한 수단에 의해 성취될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 경계층은 활성 탄소 입자들(예를 들면, 흑연 또는 목탄)을 더 포함한다. 활성 탄소 입자들은 가스들을 흡수하는 능력을 갖는 것으로 알려져 있으며, 폐기물 풀로부터 방출된 유해 악취를 방지하거나, 적어도 감소시킬 수 있다. 또한, 전형적으로 검정 입자들은 태양광을 흡수하여 풀을 가열하여 생물학적 감성 과정을 촉진하는 기능을 한다. 때때로, 장치는 어두운 색상의 고무 입자들(중고 타이어로부터 준비될 수 있는)과 같은 다른 또는 추가적인 열-흡수 입자들을 포함할 수 있다. 또한, 온실과 유사한 도포 구조를 갖는 가열 수단이 폐기물 풀의 가열을 위해서 사용될 수 있다.

또한, 경계층은 박테리아, 바람직하게는, 동물 폐기물에서의 유기 물질들의생물학적 감성을 위한 성분 B 입자들의 기공 내에 수용되는 호기성 박테리아를 포함할 수 있다. 전형적으로, 박테리아는 약 1에서 50μm 범위의 직경을 갖는 기공들 내에 포함되어 있다. 반면에, 나노미터의 범위의 직경을 갖는 더 작은 기공들은 유기 물질들(유기 물질들은 소수성 작용에 의해서 이러한 트랩들 내에 흡수될 수 있다)을 위한 트랩 수단(trap means)의 기능을 한다. 그러므로, 유기성 및 무기성 물질들이 박테리아가 없는 기공들 내에 잡힌다.

호기성 박테리아는 때때로 원하여지는 유기 물질들의 부분적 분해를 초래한다. 박테리아는 박테리아가 원래 존재하는 폐기물 또는 폐기물을 포함하는 풀에 박테리아가 도입되기 전에 입자들을 이러한 박테리아로의 포화로부터 기인한다. 적절한 박테리아 배양은 미립자의 기공들 내에 포화, 흡수 또는 성장(특수동결진공건조법(Lyophilization)과정에 의해 수반되는) 중 어느 하나를 위하여 이용될 수 있다.

본 발명의 방법은 일괄 처리일 수 있다. 여기서, 폐기물은 처리의 시작, 또는 계속되는 공정 전에 저장소에 도입되며, 동물 폐기물은 계속적으로 또는 정기적으로 풀에 첨가된다. 경우에 따라서는, 물질은 형성하는 경계층은 폐기물 처리 절차 동안 수 차례에 걸쳐 새로운 미립자 물질로 대체되거나 보충된다. 경계층과 그의 미립자 물질은 완전히 수거되어 선택적으로 건조되어, 상기한 바와 같은 장기-방출 비료화 조성물로 사용될 수 있다. 이러한 비료 조성물의 이점은 미립자 물질의 기공들에 축적된 유기 물질들이 느린 방출 방식으로 토양 속으로 방출된다는 것이다.

본 발명을 설명하기 위해서 다음의 실시예들이 제공되지만, 이러한 실시예들이 본 발명의 범위를 어떠한 식으로도 한정하는 것은 아니다.

부틸화된 실리카 나노-입자들의 제조

실리카-[Si-O-N-butyl]n (이하, 부틸-실리카(butyl-silica)라 함)의 소수성 부틸화된 실리카를 산출하기 위해서 실리카 나노-범위의 입자들을 부틸과 반응시킴으로써 실리카 나노-범위의 입자들 (2-50nm의 직경)이 변형되었다.

과량의 부탄올은 증발에 의해서 반응 장치로부터 제거된다.

입자들은 200-260℃에서 가열되고, 백색의 분발 형태의 미립자들은 산출하기 위해서 상온에서 냉각되었다.

부틸 실리카 나노-입자들에 의한 소변의 처리

나노-범위의 n-부틸-실리카 입자들(2-25nm)이 돼지 소변(200ml) 표본을 포함하는 비커에 액체의 상부면에 눈 같은 경계층을 얻을 때까지 점차적으로 도입되었다. 입자들의 첨가 후에, 장치는 2-3분 동안 혼합되었다. 장치의 초기 pH는 6.0이었고, 처리는 65%의 공기 습도로 18℃에서 수행되었다.

소변과 관련한 냄새는 실질적으로 30분 후에 제거되었다. 24시간 후에, 비커 속의 액체는 실질적으로 냄새가 없는 (액체의 pH는 7이었다.) 풀 같은 구조로 얻어졌다.

일 주 후에, 풀 같은 물질은 물 증발의 결과로 중량의 50%를 잃었고, 냄새 없는 울퉁불퉁한 분말이 되었다. 두 주 후에, 비커 속의 물질은 건조되었고, 약 16%의 요산(중량%)을 포함하는 유기 물질들을 실행하는 입자들을 포함하는 분말의구조 (32gr)를 가지게 되었다.

이러한 결과는 입자가 요소 유기 물질들로부터 회수되고, 그 형성을 방지하며, 액체로부터 악취의 방출을 할 수 있었다는 것을 나타내며, 장치로부터 증발된 실질적으로 청정한 물을 제공한다.

메틸화된 나노-범위의 입자들의 제조

염산(hydrochloride)이 장치로부터 방출되는 동안, 1시간 동안 250-300℃에서 가스 상태의 트리메틸클로로실란(trimethylchlorosilane)과 실리카 입자들을 반응시켜 그 표면에 메틸기들을 포함하기 위해서 실리카 입자들(2-250nm의 직경)은 처리되었다.

상기한 부틸화된 또는 메틸화된 실리카 입자들의 효율, 이러한 입자들의 조합, 성분 B 입자들과 이와의 조합이 결정되었다.

결과

악취의 형성 및 방출의 방지에 있어서 다음의 입자들의 효과가 결정되었다.: 실리카-[Si-0-Si-(CH₃)₃]n (이하, CH₃-실리카라 함); CHs-실리카+n-부틸-실리카(50%:50%); 펄라이트(2-3mm의 직경과 95%의 다공성을 갖는)+CH₃-실리카(98%:2%); 클레이다이트(1.5-3mm의 직경과 50%의 다공성을 갖는)+CH₃-실리카(98%:2%); 및 활성탄 입자들(3-7mm의 직경을 갖는)+CH₃-실리카(98%:2%). B 입자들은 105-120℃의 온도로 건조되었다.

처리된 알킬-실리카 입자들은 정전기 작용에 의해서 미네랄로부터 파생된 또는 석탄 입자들에 흡수되었다. 상기한 바와 같이 테스트들이 실행되었다. 돼지 소변 및/또는 돼지 배설물의 표본들이 미립자들이 도입되었던 비커에 수거되었다.

표본들은 소변을 단독으로 포함하거나 또는 물과 혼합된 소변(v/v 1:4)을 포함하였고, 돼지 배설물을 단독으로 포함하거나 또는 소변과 혼합된 배설물(1:1)을 포함하였다. 상기한 경계층 위에 악취가 더 이상 느껴지지 않게 되는 시간이 측정되었다. 표 1은 입자들 및 표본들의 각각의 타입에 의해 얻어진 결과를 제공하고 있다.

입자

표본

CH₃-실리카

부틸-실리카

CH₃-실리카+부틸-실리카

펄라이트+ CH₃-실리카

클레이다이트+CH₃-실리카

탄소+CH₃-실리카

요소

40-60min

30min

30-60min

30min

요소+물

60-60min

30min

30-60min

30min

돼지 배설물

30min

30-60min

30min

배설물+요소

40min

30min

30-60min

30min

표 1

각 표본에서, 경계층은 모든 표본들이 건조될 때까지 효과적이었다. 공정의 끝에서는 각각의 경우의 건조 물질은 더께(크러스트) 형태의 황갈색의 고형의 층을 형성하는 경계층에 흡수되는 유기 물질들을 포함한다. 전체 공정 동안, 어떠한 냄새도 검출되지 않았다.

이러한 결과들은 본 발명의 미립자의 존재 하에서, 동물 배설물과 관련된 냄새의 형성 및 방출은 단기간 후에 제거되었다는 것을 보여준다.

CH ₃ -실리카 입자들:더께가 모든 표본들의 장치의 상부면에 형성되었다. 이러한 더께 층은 1-2일 후에 보여지며, 표본이 건조될 때(10-20일 이내에) 부스러지기 쉬운 무른 외형을 갖게 한다.

C ₄ H ₉ -실리카 입자들:24시간 이후에, 풀 형태의 층이 표본들의 상부에 형성되었다. 그 이후에 요산(16%)을 포함하는 분말 같은 물질이 얻어졌다. 요소와 물을 포함하는 장치는 약 12일 후에 건조되었다. 돼지 배설물을 포함하는 표본들은 유기 물질이 미립자 물질에 포함되어 있는 울퉁불퉁한 물질이 되었다. 표본이 배설물과 요소의 혼합물을 포함할 때, 울퉁불퉁한 물질은 분말 형태의 물질로 도포되었다.

CH ₃ -실리카+부틸-실리카:이 표본은 일 주 후에 건조되었다. 표본이 소변을 또한 포함할 때, 미립자에 흡수된 유기 물질을 포함하는 울퉁불퉁한 물질은 표본이 포함하는 배설물로 획득되고, 분말 형태의 물질로 도포되었다.

펄라이트+CH ₃ -실리카:소변 또는 소변과 물의 혼합물의; 사용으로 분말 형태의 물질이 얻어졌다. 실온에서 완전히 전체가 건조될 때까지는 14일이 걸렸다. 표본이 또한 소면을 포함할 때, 분말 형태의 물질로 도포된 배설물을 포함하는 표본들의 경우에 울퉁불퉁한 물질이 형성되었다. 모든 샘플들은 2-3주 이내에 건조되었다. 경계층의 미립자 물질, 용해된 물질들, 고체들, 및 유기 물질들은 고형의 더께를 형성하였다.

클레이다이트+CH ₃ -실리카:풀 형태의 (증가된 점성을 갖는) 층이 배양의 3-4일 후에 표본의 상부면에 형성되었다. 처리 동안, 물 증발에 의해서 점성은 증가되었고, 남아 있는 액체는 완전히 건조될 때까지는 점점 더 두꺼워 지는 일종의 두꺼운 콜로이드 칙소성(thixotropic)의 페이스트를 형성하였다.

활성탄소+CH ₃ -실리카 입자들:특히, 소변과 물을 포함하는 표본들을 사용하는 경우에, 수상(aqueous phase)과 유기상(organic phase) 사이의 완전한 분리가 관찰되었다. 이러한 경우에, 배지의 점성에 있어서 어떠한 증가도 관찰되지 않았고, 유기 물질을 흡수한 활성 탄소는 바닥으로 가라앉았다. 결과적으로, 액체는 점점 맑아지게 되고 검정색을 잃게 되었다.

Claims

(a) 동물 폐기물을 저장소에 수거하여 폐기물 풀을 형성하는 단계;

(b) 상기 폐기물 풀의 상부면에 경계층을 형성하는 부유 미립자 물질을 상기 동물 폐기물 풀에 도입하는 단계; 이 때, 상기 경계층은 그의 화학적 조성 및 물리적 구조에 따라 다수의 기능들을 가지며, 상부 풀 층의 특성 및 조성에서의 변화와 주변 대기와의 상호 작용을 제공한다. 성취하고자 요구되어 지는 기능에 따라, 경계면은 (I) 부유하는, 실질적으로 소수성인 100 nm 이하, 바람직하게는 2-40 nm의 직경을 갖는 나노(nano) 범위의 입자들("성분 A"라 함); (II) 소수성 및 친수성 그룹들을 갖는 부유하는, 고 다공성의 입자들("성분 B"라 함), 1μm 이상의 직경을 갖는 입자들은 (1) 상기 실질적으로 소수성인 나노-범위의 입자들과; 그리고 선택적으로는 (2) 100 nm이하, 바람직하게는, 2-40 nm의 직경을 갖는 실질적으로 친수성의 나노-범위의 입자들(이하, "성분 C"라 함); 및/또는 (3) 유기물 및 악취를 부패시킬 수 있는 광-촉매; 및/또는 (4) 유기성 폐기물질들을 분해할 수 있는 호기성 박테리아를 포함할 수 있다; 및 (III) 성분 A 및/또는 성분 B와 결합하는 활성 탄소 입자들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분을 포함한다.; 및

(c) 상기 기능들 중 어느 하나의 효과를 산출하기에 충분한 시간 동안 상기 폐기물 풀 내의 상기 경계층을 배양하며, 필요한 경우, 경계층을 새로운 입자들로 대체하거나 보충하는 단계를 포함하는, 인간을 포함하는 동물의 액상 또는 반고상의 폐기물을 처리하며 상기 처리물과 관련된 악취를 제어하는 공정.
제 1항에 있어서, 상기 성분 B는 50-95%의 다공성을 갖는 고 다공성의 입자인 것을 특징으로 하는 공정.
제 1항에 있어서, 상기 부유 성분 A 입자는 원래 소수성이거나 또는, 실질적으로 소수성이 되도록 전처리되어진 친수성 입자인 것을 특징으로 하는 공정.
제 3항에 있어서, 상기 입자는 "산화물"로 이름 지워진 비다공성(non-porous)의 물질들 및/또는 산화물 기들을 포함하는 물질들로 이루어진 그룹으로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 공정.
제 3항에 있어서, 상기 입자는 알킬-실리카(alkyl-silica)인 것을 특징으로 하는 공정.
제 1항에 있어서, 상기 부유 성분 B 입자는 소수성 및 친수성그룹들, 또는 각각 부분적으로 친수성 또는 소수성이 되도록 전처리된 소수성 또는 친수성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제 6항에 있어서, 상기 입자는 "산화물"로 이름 지워진 다공성(porous)의 물질들 및/또는 산화물 기들을 포함하는 물질들로 이루어진 그룹으로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 공정.
제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A 및/또는 성분 B 및/또는 성분 C 입자들 중 어느 하나는 미네랄로부터 파생된 입자들을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공정.
제 8항에 있어서, 상기 미네랄 입자는 실리카 미네랄(silica minerals), 알루미늄 미네랄(alumina minerals) 및 점토 미네랄(clay minerals)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공정.
제 9항에 있어서, 상기 실리카 미네랄은 펄라이트(perlite)이며, 상기 점토 미네랄은 벤토나이트(bentonite) 또는 클레이다이트(claydite)인 것을 특징으로 하는 공정.
제 10항에 있어서, 성분 B는 펄라이트, 벤토나이트, 및 클레이다이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공정.
제 7항에 있어서, 성분 B는 비결정 산화물을 포함하는 식물 찌꺼기인 것을 특징으로 하는 공정.
제 12항에 있어서, 상기 식물 찌꺼기는 옥수수 짚, 이끼, 건조 줄기 및 톱밥으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공정.
제 6항에 있어서, 성분 B 입자들의 상기 전처리는 입자들을 부유하도록 하는 공기-충전된 포켓들을 형성하기 위한 다공성의 미립자 물질의 소결을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제 3항 및 6항에 있어서, 상기 전처리는 적어도 상기 입자의 표면 상의 소수성 기들을 화학적 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제 15항에 있어서, 상기 전처리는 상기 입자들의 표면에 존재하는 작용기들의 알킬화(alkylation)인 것을 특징으로 하는 공정.
제 1항에 있어서, 상기 경계층은 상기 동물 폐기물로부터 방출된 휘발성 물질들의 촉매 작용에 의한 분해를 위한 촉매 성분들을 포함하며, 상기 촉매 성분은 상기 미립자 물질의 상기 풀로의 도입 전 또는 후, 또는 상기 미립자 물질에 흡수되는 동안 미립자 물질로 도입되는 것을 특징으로 하는 공정.
제 17항에 있어서, 상기 촉매 성분은 중금속의 복합체 또는 산화물인 광-촉매 성분인 것을 특징으로 하는 공정.
제 18항에 있어서, 상기 중금속 복합체는 Fe, Cu, Co 또는 Ni로부터 선택되는 비다공성의 중금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제 18항에 있어서, 상기 금속 산화물은 Ti02 또는 A1203인 것을 특징으로 하는 공정.
제 1항에 있어서, 성기 성분 C 입자들은 Si02, A1203, 또는 Ti02인 것을 특징으로 하는 공정.
제 1항에 있어서, 상기 경계층은 성분 B의 입자의 표면에 흡수되는 성분 A 및 C의 입자들로 이루어진 것을 특징으로 하는 공정.
제 1항에 있어서, 상기 경계층은 상기 미립자 물질의 도입 전 또는 후, 23. 제 1항에 있어서, 상기 경계층은 상기 미립자 물질의 도입 전 또는 후, 또는 상기 미립자 물질에 흡수되는 동안, 상기 풀에 도입되는 활성탄소 입자들 또는 탄소에서 파생된 물질들을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제 1항에 있어서, 성분 A 및 C 입자들은 2-50nm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 공정.
제 1항에 있어서, 성분 B 입자들은 1 μm에서 5 cm 사이의 범위의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 공정.
제 1항에 있어서, 상기 경계층은 성분 A 및 성분 B 입자들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제 26항에 있어서, 상기 경계층은 중량 1-5%의 성분 A 및 중량 95-99%의 성분 B를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제 1항에 있어서, 성분 B 입자들은 상기 동물 폐기물에서의 유기물 및/또는 다른 생물학적 분해가 가능한 물질들의 분해에 활동적인 박테리아를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 일괄 처리 공정(batch-wise process)인 것을 특징으로 하는 공정.
선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 저장소로의 동물 폐기물의 계속적이고 주기적인 추가를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
(a) 부유하는, 실질적으로 소수성인 100 nm 이하, 바람직하게는 2-40 nm의 직경을 갖는 나노(nano) 범위의 입자들("성분 A"라 함);

(b) 소수성 및 친수성 그룹들을 갖는 부유하는, 고 다공성의 입자들("성분 B"라 함), 1μm 이상의 직경을 갖는 입자들은 (1) 상기 실질적으로 소수성인 나노-범위의 입자들과; 그리고 선택적으로는 (2) 100 nm이하, 바람직하게는, 2-40 nm의 직경을 갖는 실질적으로 친수성의 나노-범위의 입자들(이하, "성분 C"라 함); 및/또는 (3) 유기물 및 악취를 부패시킬 수 있는 광-촉매; 및/또는 (4) 유기성 폐기물질들을 분해할 수 있는 호기성 박테리아를 포함할 수 있다; 및

(c) 성분 A 및/또는 성분 B와 결합하는 활성 탄소 입자들을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분을 포함하며,

인간을 포함하는 동물의 액상 또는 반고상의 폐기물을 포함하는 풀에 도입된 후에, 경계면이 상기 폐기물 풀의 상부면에 형성되고, 그의 화학적 조성 및 물리적 구조에 의거하여, 상부 풀 층의 특성 및 조성에서의 변화와 주변 대기와의 상호 작용을 제공하는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 50-95%의 다공성을 갖는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 원래 소수성이거나 또는, 부분적으로 소수성이 되도록 처리되는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 상기 입자는 "산화물"로 이름 지워진 다공성(porous)의 물질들 및/또는 산화물 기들을 포함하는 물질들로 이루어진 그룹으로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 실리카로부터 파생된 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 미네랄로부터 파생된 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 36항에 있어서, 상기 미네랄은 실리카 미네랄(silica minerals), 알루미늄 미네랄(alumina minerals) 또는 점토 미네랄(clay minerals)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 37항에 있어서, 실리카 미네랄은 펄라이트(perlite)이며, 상기 점토 미네랄은 벤토나이트(bentonite) 또는 클레이다이트(claydite)인 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 식물 찌꺼기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 39항에 있어서, 상기 식물 찌꺼기는 옥수수 짚, 이끼, 건조 줄기 및 톱밥으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 상기 입자들은 전처리되는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 41항에 있어서, 상기 성분 B 다공성의 입자들은 상기 물질을 부유하도록 하는 공기-충전된 포켓들을 형성하기 위하여 상기 기공들의 적어도 일부의 소결을 포함하는 전처리되는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 41항에 있어서, 상기 처리는 상기 미립자 화학적 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 2-50nm의 직경을 갖는 나노-범위의 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 1 μm에서 5 cm 사이의 범위의 직경을 갖는 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31, 44, 및 45항에 있어서, 상기 동물 폐기물 풀로의 도입 전에, 상기 나노-범위의 입자들이 1 μm-5 cm의 범위의 직경을 갖는 입자들에 흡수되는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 성분 C는 Si02, A1203, 또는 Ti02인 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 성분 A 및 성분 C의 상기 나노-범위의 입자들은 성분 B의 입자들의 표면에 흡수되는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 성분 A 및 성분 C의 상기 나노-범위의 입자들은 활성탄소 또는 탄소에서 파생된 입자들의 표면에 흡수되는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 악취를 포함하는 휘발성 물질들의 촉매 작용에 의한 분해를 위한 촉매 성분들의 입자 표면으로의 흡수를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 50항에 있어서, 상기 촉매 성분은 중금속의 복합체 또는 그의 산화물인 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 51항에 있어서, 상기 중금속 복합체는 Fe, Cu, Co 또는 Ni로부터 선택되는 비다공성의 중금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 51항에 있어서, 상기 금속 산화물은 Ti02 또는 A1203인 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
제 31항에 있어서, 성분 B 입자들은 유기물 및/또는 다른 생물학적 분해가 가능한 물질들의 분해에 활동적인 박테리아를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 미립자 물질.
인간을 포함하는 동물의 액상 또는 반고상의 폐기물을 처리하며 상기 처리물과 관련된 악취를 제어하는 공정 동안, 및/또는 그 공정에 수반하여, 및/또는 그 공정의 결과에 의해서 얻어지는, 선행하는 항들 중 어느 하나에 따른 비료 조성물.