KR20040017517A

KR20040017517A - 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 유기질 비료제조장치

Info

Publication number: KR20040017517A
Application number: KR1020020049614A
Authority: KR
Inventors: 송영섭
Original assignee: 송영섭
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-02-27
Also published as: KR100467940B1

Abstract

본 발명은 유기질 비료 제조장치에 관한 것으로, 폐기되는 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 사용하여 우수한 품질의 고체비료와 액체비료를 제조하기 위한 것인바, 개별수거된 축산분뇨(A)와 음식물 쓰레기(B)를 혼합하여 발효탱크(D)로 공급하면서 여기에 토양균(E)과 담체(F)를 적정비율로 투입하고, 발효탱크(D)내부에 설치된 교반기(G)에 의해 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 교반하면서 여기에 굴절유리창 (W)을 통한 태양열 또는 교반기(G)의 축(10)내부에 설치된 히터로 열을 가하여 발효시키며, 발효된 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 분리탱크(H)에 투입하여 기계적으로 압축시켜 고형물과 액상물을 분리시켜 고형물은 2차 교반저장조(I)에 투입 건조시킨 후 이를 분쇄하여 고비로 제조하고, 액상물은 액비저장조(J)에 투입하여 슬러지를 제거한 후 액비로 제조할 수 있도록 된 것이다.

Description

축산분뇨와 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 유기질 비료 제조장치 {A DEVICE FOR MAKING ORGANIC FERTILIZER USING STOCK RAISING EXCRETION AND FOOD WASTES}

본 발명은 유기질 비료 제조장치에 관한 것으로, 상세히는 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 원료로 하여 이를 토양균 및 담체와 함께 적정비율로 발효탱크에 투입하여 교반 발효시킨 후, 이를 분리탱크에서 압축하여 고형분과 액상분으로 분리하고 고형분은 고체비료로 액상분은 액체비료로 생산할 수 있도록 한 것이다.

지구 생태에 따른 환경친화적 처리과정에서 식생활권 변화로 음식물 쓰레기처리의 다변화와 날로 증가하는 육류선호에 따라 발생하는 축산분뇨의 규모가 나날이 늘어가고 있다. 한편, 이의 처리과정에서 무단방류, 악취, 매립으로 인한 토양오염 등 심각한 환경오염의 문제점이 발생하고 있다. 이를 방지하기 위해 환경관련 법규는 가일층 강화되고 있으나, 관계기관의 지속적인 관리감독이 어려운 현실속에서 그 처리과정이 미필적 고의성으로 주도됨에 따라 성공적 처리가 미흡하여 법규의 목적달성도 이루어지지 않을 뿐더러 재활용할 수 있는 폐자원을 아깝게 낭비하는 결과를 초래하여 국가적인 자원손실이 발생된다.

상기한 축산분뇨는 무단방류나 은폐방류방법으로 수질을 오염시키고, 음식물 쓰레기는 방치처리하여 토양을 오염시키는 실수는 재고되어야 하며, 환경파괴에 앞서 인류가 자진해서 해결해야 할 문제로 재활용하는 방법을 개발한다면 훌륭한 자원이 되어지므로 이로 인하여 환경적, 금전적으로 얻어진 소득이 가일층 증대되며 친환경적 효과로 되돌아가게 되는데도 지금까지 성공적으로 처리한 예가 없으며, 여러 형태의 다각적인 방법으로 개발에 착수하고 있으나, 만족할 만한 성과는 아직 이루어지지 않고 있다.

한편, 선진국에서는 상기한 축산분뇨나 음식물 쓰레기를 부분적으로 재활용 처리하고 있으나, 우리나라에는 그대로 적용되지 못하고 있다. 우리나라는 인구밀도가 높고 식생활과정의 다양한 특성과 사계절 기후차가 뚜렷한 점 등, 주어진 조건면에서 선진국과 많은 차이가 나므로 선진국에서 처리하는 방법과 과정 자체를 그대로 사용한다는 것은 불가능한 일로써 지역적 생태변화 등 모든 조건에 합리적으로 적용되는 한국형에 알맞는 장치로 개발 처리되어야 한다. 또한, 지형적, 지역적 차원에서도 대형 집체적 수집형 처리구조보다는 단위별 지역특성에 알맞는 집약적 소규모 처리구조를 한다면 경제적 효과 및 효율성이 월등히 높아질 것이다.

근래 환경변화에 따라 환경폐기물 처리과정에 모든 방법을 동원하여 과다한 비용을 소모하면서 고도의 처리시설을 기설치하였거나 설치중이지만 획기적 성공을 보지 못하여 임기응변식으로 방치되어 막대한 인적, 물적 손실은 물론 폐기물 처리에 대한 사회적 불신이 팽배해지고 있다. 이러한 일부의 잘못된 시스템으로서는 재활용이 미흡하여 환경오염을 부채질하는 결과를 초래한다.

축산분뇨의 완전 정화 방류 또는 재활용하는 시스템과 음식물 쓰레기의 사료화, 소각, 일부처리후 매립 등 여러 형태의 시스템이 다양하게 소개되고 있으나, 성공적인 결과보다는 실패로 끝나는 경우가 대부분으로 경제적 손실과 환경오염 상태만 나쁘게 만들어지고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 처리에 애를 먹고 있는 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 친환경적인 처리방법에 의해 양질의 유기질 비료를 생산할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 축산분뇨의 질소, 인산, 칼륨과 음식물 쓰레기의 단백질, 지방, 섬유질, 조회분 성분과 담체인 제올라이트 분말을 혼합, 발효탱크에 투입, 발효탱크 내부에 설치된 교반기에 의해 교반시키되, 축산분뇨와 음식물 쓰레기 및 담체와 토양균을 정해진 비율에 따라 동시에 투입시킨다. 한편, 발효탱크는 태양열 흡입을 위한 굴절유리창으로 흡수된 태양열 에너지와 투입물이 혼합되어 교반이 서서히 시작되면서 혐기성균 작용이 일어나고 여기에서 발생하는 가스는 악취를 흡수하여 가스 분출구를 타고 가스저장조로 옮겨져 응축되고 이를 다시 시스템의 가동연료로 재활용하도록 한다. 일정주기마다 일정비율로 발효탱크에 투입된 축산분뇨, 음식물 쓰레기, 담체 및 토양균은 발효탱크 내에서 발효후 분출구를 통하여 분리탱크로 분출후 분리탱크에서 압력장치로 압축하여 퇴비(고비)와 폐수(액비)로 분리시켜 다음 공정으로 공급한다.

퇴비(고비)는 이송장치를 타고 2차교반저장조로 이동하여 약 5일간 교반을 하게 되면 발효탱크 내에서 생성된 박테리아인 바실러스균의 활성화로 고기능 단백질과 섬유질이 풍부한 유기질 비료로 숙성되어 유기질 고체비료가 만들어진다. 최초 투입시 2차교반저장조에 호기성균을 투입시킨다.

폐수(액비)는 축산분뇨의 액비화를 위한 저장조에 유입되어 여기에서 광합성 영양균 활동으로 미세악취 방제, 고도처리 영양적 통제로 폐기물자원인 아미노산 액비가 만들어진다. 최초 분수과정에 아미노산균을 투입시킨다.

본 발명의 발효탱크는 태양열을 이용함과 더불어 교반기의 축 내부에 내장된 히터에 의한 가열이 이루어지도록 설계되어 있으며, 이 발효탱크와 분리탱크는 구조적인 강도가 높고 단열성이 우수한 특수재질인 경량 가교올레핀 열경화성 중합체로 제작하여 외부 온도변화에 상관없이 내부는 항상 일정한 온도를 유지할 수 있도록 한다.

본 발명에서는 고형물 퇴비(고비), 액상물 폐수(액비)가 1차 발효시에 미생물 형성이 이루어지면서 우수한 성분의 유기질 비료 제조와 공해오염원인 악취와 부산물을 제거하게 된다.

또, 본 발명에서는 분리탱크에서 압축된 퇴비는 이송장치에 의해 노출된 2차교반저장조로 옮겨져 충분한 산소공급상태에서 교반하게 되면 잔여수분제거에 따른 호기성균 활동작용으로 무취의 보송보송한 유기질 비료가 제조되며, 토양에 환원하면 토양세포간질로 형성되어 토양포자와 입자에 의해 공기유통이 원활한 형태가 된다. 이때 박테리아는 바실러스균으로 활약하여 알칼리성 토질로 생성시키며 이와 같이 제조된 유기질 비료는 최초 숙성 이송일로부터 바람직하게는 5일 간격으로 교반 발효시켜 출하한다.

분리탱크에서 축출된 폐수(액비)는 액비저장조를 이용 각 저장조마다 산소공급기를 이용하여 저회전 유속으로 호기성 미생물 활동유동에 의해 왕성한 아미노산균의 미생물 생성으로 고성분의 아미노산 액비가 된다. 나머지 슬러지는 다시 퇴비 저장조로 환원시킨다. 이때 출수저장조 회전공정은 최초 투입일로부터 10일 주기로 액비화한다. 여기서 생산되는 액비의 특성은 주지된 바와 같이 식물 재배의 영양소 공급뿐 아니라 농약사용 억제효과도 가져올 수 있으며, 비수기에는 산림녹화용으로 사용하면 더욱 효과적이다. 본 발명의 유기질 비료 제조장치는 원격제어장치에 의해 통제실에서 원격으로 제어된다.

도 1은 본 발명에 의한 유기질 비료 제조공정을 도시한 플로우챠트,

도 2는 본 발명에 의한 유기질 비료 제조장치의 전체구성을 도시한 개념도,

도 3은 본 발명에 의한 유기질 비료 제조장치의 발효탱크와 분리탱크의 내부구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 축산분뇨 B : 음식물 쓰레기

C : 이송 콘베이어 D : 발효탱크

E : 토양균 F : 담체

G : 교반기 H : 분리탱크

I : 2차교반저장조 J : 액비저장조

M : 교반용 모터 N : 가스저장조

O : 동력발생장치 P,P' : 이송펌프

Q : 아미노산균 R : 슬러지

S : 원격제어장치 T : 온도계

W : 굴절유리창 10 : 교반기 축

12 : 교반날개 20 : 압축판

22 : 폐수유출판 23 : 받침대

24 : 유출관 25 : 개폐구

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 유기질 비료 제조공정을 도시한 플로우챠트이고, 도 2는 본 발명에 의한 유기질 비료 제조장치의 전체구성을 개략적으로 도시한 것이다.

상기 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명은 개별수거된 축산분뇨(A)와 음식물 쓰레기(B)를 혼합하여 발효탱크(D)로 공급하면서 여기에 토양균(E)과 담체(F)를 투입하는 공정; 발효탱크(D)내부에 설치된 교반기(G)에 의해 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 교반하면서 여기에 열(굴절유리창을 통한 태양열 또는 교반기 축에 설치된 히터의 발열)을 가하여 발효시키는 공정; 상기 공정에서 발효된 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 분리탱크(H)에 투입하여 기계적으로 압축시켜 고형물과 액상물을 분리시키는 공정; 상기 공정에서 분리된 고형물은 2차 교반저장조(I)에 투입 건조시킨 후 이를 분쇄하여 고비로 제조하고, 액상물은 다단계의 액비저장조(J)에 투입하여 슬러지를 제거한 후 액비안정조(K)에서 액비를 제조하여 출하하는 공정으로 이루어져 있다.

도 1에서 부호 P, P'는 이송펌프이고, 부호 C는 축산분뇨와 음식물 쓰레기가 혼합되어 이송되는 이송 콘베이어이며, M은 교반용 모터, W는 굴절유리창, T는 온도계, N은 가스저장조, O는 가스를 사용하는 동력발생장치, Q는 아미노산균, R은 슬러지, S는 원격제어장치이다.

도 3은 본 발명에 의한 유기질 비료 제조장치의 발효탱크(D)와 분리탱크(H)의 내부 구조를 도시한 것으로, 발효탱크(D)는 내부에 2개의 교반기(G)가 평행하게설치되어 하나의 구동모터(M)에 의해 상호 반대방향으로 회전되도록 구성되어 있으며, 각 교반기(G)는 축(10)상에 일정간격으로 축산분뇨와 음식물 쓰레기의 교반을 위한 교반날개(12)가 방사상으로 부착되어 있고, 이 축(10)과 교반날개(12)는 내부에 히터가 설치되어 필요시 발효를 위한 온도로 상승하도록 되어 있다.

또, 상기 발효탱크(D)의 상부에는 태양열을 흡입하기 위한 굴절유리창(W)이 설치되어 있으며, 내부의 온도를 감지할 수 있는 온도계(T)가 설치되어 있고, 발효탱크(D)내부에서 발효시 발생한 가스와 악취를 포집하기 위한 다단형으로 형성된 가스방출관(L)이 가스저장조(N)로 연결되어 있으며, 하부에는 개폐식의 배출구(14)가 형성되어 분리탱크(H)로 연결되어 있다.

상기 분리탱크(H)는 유압실린더 등의 프레스장치(U)에 의해 전후진동작하는 압축판(20)이 설치되어 있으며, 그 하부에는 후방으로 갈수록 하향경사(바람직하게는 기울기가 약 3°내외)지게 형성된 폐수유출판(22)이 설치되어 압축판(20)의 전진에 의해 내부에 투입된 축산분뇨와 음식물 쓰레기의 혼합물인 피처리물이 압축될 때 발생되는 액상물이 폐수유출판(22)을 통해 하방으로 낙하되어 유출관(24)을 통해 액비저장조(J)로 흘러가도록 되어 있다.

도면중 부호 23은 폐수유출판(22)을 지지하기 위한 받침대로서, 지그재그식으로 배치되어 폐수 유출판(22)에서 흘러내린 액상물이 유출관(24)쪽으로 흘러갈수 있도록 되어 있으며, 부호 25는 탈수된 고형물을 외부로 배출시키기 위한 개폐구이다.

상기 분리탱크(H)의 압축판(22)과 이 압축판(22)에 대향된 탱크의 일측 벽면(26)은 요철형으로 이루어져 압축 및 탈수가 효과적으로 이루어질 수 있도록 되어 있다.

본 발명은 음식물 쓰레기와 축산분뇨를 혼합하고 거기에 토양균과 제올라이트 등의 담체를 혼합하여 이를 발효탱크(D)에 투입, 발효탱크(D)내부에 설치된 교반기(G)에 의해 교반시키되, 발효탱크(D)는 태양열 흡입을 위한 굴절유리창(W)으로 흡수된 태양열 에너지 또는 교반기(G)의 축(10)에 설치된 히터에서 발생된 열이 투입물을 가열시키면서 교반이 진행되어 혐기성균 작용이 일어나게 되며, 발효탱크 (D)에서 발생하는 가스는 악취를 흡수하여 가스 방출관(L)을 타고 가스저장조(N)로 옮겨져 동력발생장치(O)의 연료로 사용되어 본 발명의 시스템을 구동시키는 에너지로 재활용된다.

상기 발효탱크(D)에는 바람직하게는 10일 간격으로 축산분뇨, 음식물 쓰레기, 토양균, 담체를 상호 적정 중량비(예를 들면, 87 : 3 : 10의 중량비)로 혼합하여 투입하며, 발효탱크(D)내에서 충분히 발효된 피처리물은 배출구(14)를 통하여 분리탱크(H)로 공급된다,

한편, 음식물 쓰레기에 함유된 염분은 담체인 제올라이트와 혼합시 일부는 담체에 흡수되고 나머지 대부분은 분리탱크에서 발효되어 염분비가 비료로 사용가능한 1%이내로 조절된다.

분리탱크(H)에서는 프레스장치(U)에 연결된 압축판(20)으로 압축하여 퇴비 (고비)와 폐수(액비)로 분리시켜 각각 다음 공정으로 공급하게 되는데, 상기 과정에서 피처리물은 50~60%의 유기질 비료 성분으로 전환된다.

퇴비(고비)는 도시안된 이송장치를 타고 2차 교반저장조(I)로 이동하여 약 5일간 교반을 하게되면 발효탱크 내에서 생성된 박테리아인 바실러스균의 활성화로 고기능 단백질과 섬유질이 풍부한 유기질 비료로 숙성되어 유기질 고체비료가 만들어진다. 최초 투입시 2차교반저장조(I)에 아미노산 호기성균을 투입시킨다.

폐수(액비)는 다단으로 설치된 액비화 저장조(J)에 유입되어 여기에서 광합성 영양균 활동으로 미세악취 방제, 고도처리 영양적 통제로 폐기물자원인 아미노산 액비가 만들어진다. 액비저장조(J)에 액상물이 공급될 때 아미노산균을 투입시킨다.

본 발명의 발효탱크(D)는 굴절유리창(W)을 통한 태양열을 이용함과 더불어 교반기(G)의 축(10) 내부에 내장된 히터에 의한 가열이 이루어지도록 설계되어 있으므로 에너지절감을 꾀할 수 있음과 아울러 기후변화에 상관없이 언제나 전천후 가동이 가능하며, 이 발효탱크(D)와 분리탱크(H)는 구조적인 강도가 높고 단열성이 우수한 특수재질인 경량 가교올레핀 열경화성 중합체로 제작하여 외부 온도변화에 상관없이 내부는 항상 일정한 온도를 유지할 수 있도록 되어 있다.

본 발명에서는 고형물 퇴비(고비), 액상물 폐수(액비)가 1차 발효시에 미생물형성이 이루어지면서 우수한 성분의 유기질 비료 제조와 공해오염원인 악취와 부산물을 제거하게 된다.

또, 본 발명에서 분리탱크(H)에서 압축된 퇴비는 이송장치에 의해 노출된 2차교반저장조(I)로 옮겨져 충분한 산소공급상태에서 교반하게 되면 잔여수분제거에 따른 호기성균 활동작용으로 무취의 보송보송한 유기질 비료가 제조되며, 토양에 환원하면 토양세포간질로 형성되어 토양포자와 입자에 의해 공기유통이 원활한 형태가 된다. 이때 박테리아는 바실러스균으로 활약하여 알칼리성 토질로 생성시키며 이와 같이 제조된 유기질 비료는 최초 숙성 이송일로부터 5일 간격으로 교반 발효시켜 출하한다.

분리탱크(H)에서 축출된 폐수(액비)는 다단의 액비저장조(J)를 이용 각 저장조마다 산소공급기를 이용하여 저회전 유속으로 호기성 미생물 활동유동에 의해 왕성한 아미노산균의 미생물 생성으로 고성분의 아미노산 액비가 된다. 나머지 슬러지(R)는 다시 2차교반저장조(I)로 환원시킨다. 이때 액비저장조(J)의 회전공정은최초 투입일로부터 10일 주기로 액비화한다.

여기서 생산되는 액비의 특성은 주지된 바와 같이 식물 재배의 영양소 공급뿐 아니라 농약사용 억제효과도 가져올 수 있으며, 비수기에는 산림녹화용으로 사용하면 더욱 효과적이다.

본 발명의 유기질 비료 제조장치는 원격제어장치(S)에 의해 통제실에서 원격으로 제어될 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 원료로 하여 이를 토양균 및 담체와 함께 발효탱크에 투입하여 교반 발효시킨 후, 이를 분리탱크에서 압축하여 고형분과 액상분으로 분리하고 고형분은 고체비료로 액상분은 액체비료로 생산할 수 있도록 한 것인바, 본 발명에 의하면 그동안 처리에 많은 어려움을 겪던 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 동시에 친환경적인 방법에 의해 효과적으로 처리하여 고품질의 유기질 비료를 생산할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims

개별수거된 축산분뇨(A)와 음식물 쓰레기(B)에 토양균(E)과 담체(F)를 혼합하여 발효시키기 위한 발효탱크(D)와;

상기 발효탱크(D)내부에 설치된 교반기(G)와;

상기 발효탱크(D)에서 발효된 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 기계적으로 압축시켜 고형물과 액상물을 분리시키기 위한 분리탱크(H)와;

상기 분리탱크(H)에서 분리된 고형물을 건조시켜 고비를 생산하기 위한 2차 교반저장조(I)와;

상기 분리탱크(H)에서 분리된 액상물을 액비로 생산하기 위한 다단계의 액비저장조(J)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 유기질 비료 제조장치.
청구항 1에 있어서,

상기 발효탱크(D)의 상부에는 태양열을 흡입하기 위한 굴절유리창(W)이 설치되고, 발효탱크(D)내부에서 발효시 발생한 가스와 악취를 포집하기 위한 다단형으로 형성된 가스방출관(L)이 가스저장조(N)로 연결된 것을 특징으로 하는 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 유기질 비료 제조장치.
청구항 1에 있어서,

상기 교반기(G)는 한쌍이며 하나의 구동모터(M)에 의해 상호 반대방향으로 회전되도록 구성되어 있고, 각 교반기(G)는 축(10)상에 일정간격으로 축산분뇨와 음식물 쓰레기의 교반을 위한 교반날개(12)가 방사상으로 부착되어 있으며, 이 축(10)에는 히터가 설치된 것을 특징으로 하는 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 유기질 비료 제조장치.
청구항 1에 있어서,

상기 분리탱크(H)에는 프레스장치(U)에 의해 전후진동작하는 압축판(20)이 설치되어 있고, 그 하부에는 후방으로 갈수록 하향경사지게 형성된 폐수유출판 (22)이 설치되어 상기 압축판(20)의 전진에 의해 내부에 투입된 축산분뇨와 음식물 쓰레기의 혼합물인 피처리물이 압축될 때 발생되는 액상물이 폐수유출판(22)을 통해 하방으로 낙하되어 유출관(24)을 통해 액비저장조(J)로 흘러가도록 된 것을 특징으로 하는 축산분뇨와 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 유기질 비료 제조장치.