KR20070102449A - 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특허원 제2006-88820호와 관련된 대중식당이나 가정에서 매일 배출되는 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료의 제조방법에 관한 것이다.

음식물 쓰레기에는 고영양가의 각종 성분이 고루 함유되어 있기 때문에 이를 유기질 비료화 하게 되면 폐자원 재활용 및 농가소득증대에 중요한 의미를 갖게 된다.

따라서 이와 같은 점에 착안하여 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료의 제조방법이 공지된 바 있으나 유기질 비료의 경우는 음식물쓰레기 속에 함유된 폐비닐지와 같은 협잡물의 분리수거 및 염도 조절의 난점과 발효속도가 느린 점 등의 어려움이 있어 대부분의 경우는 소각처리에 의존하고 있는 바 이와 같은 소각처리시는 이때에 생기는 악취와 매연은 환경공해를 유발하고 있는 것이다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 본 출원인이 선 출원한 상기의 특허원 제2006-88820호는 공해방지 및 식물성장에는 큰 효과가 있으나 이의 제조공정에 있어 음식물쓰레기의 분쇄공정과 속성발효공정 및 유해가스제거공정에 있어서는 미흡한 점이 있었던 것이다.

본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 발명한 것으로 이의 발명요지는 수집된 수분함량80~93%의 음식물 쓰레기를 탱크에 저장하는 저장공정(101)과 저장된 것을 스크류식 컨베이어로 이송 시켜 수분함량60~70%로 탈수 처리하는 1차 탈수공정(102)과 탈수된 것을 고정칼날망판과 회전칼날로 구성된 음식물쓰레기 분쇄기에 투입하여 죽형상으로 분쇄하는 분쇄공정(103)과 분쇄된 분쇄물에서 수분함량40~50% 되는 반고형체 형상의 비료소재를 탈수 분리하는 2차 탈수공정(104)과 상기한 2차 탈수공정에서 분리된 비료 소재인 고형물에 투입할 수 있는 발효촉진제인 생석회, 가성소다, 황산마그네슘, 클로르칼크(chlorkalk)를 6:2:1:1 중량비로 혼합하는 약품혼합공정(105)과 상기한 고형물에 상기한 혼합약품을 8:2비로 혼합약품투입교반공정(106)에서 교반한 후 3~5시간 범위로 속성 발효시키는 속성발효공정(107)과 상기 속성발효공정(107)에서 발생하는 메탄가스를 별도 설치된 세정탑으로 유도하여 세정탑 내에서 수세형식으로 제거하는 가스세정제거공정(108)을 거쳐 완성되는 수분함량20~30%되는 제품을 완성하는 완성공정(109)을 통해 고품질의 유기질비료제품을 얻을 수 있게 한 것이다.

음식물 쓰레기처리방법, 음식물쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법

Description

음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료의 제조방법{Manufacturing process of the organic manure used food garbage}

본 발명은 본 출원인이 선출원한 특허출원 제2006-88820호와 관련된 대중식당이나 가정에서 매일 배출되는 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료의 제조방법에 관한 것이다.

대중식당이나 가정에서 매일 배출되는 음식물 쓰레기는 고영양가의 각종성분이 고루 함유되어 있어 이를 유기질 비료화한다는 것은 폐자원 재활용면과 농가소득증대면에 있어 중요한 의미를 갖게 된다.

종래에도 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료의 제조방법이 공지된 바 있으나 이는 음식물쓰레기 속에 함유된 폐비닐지와 같은 이물질의 분리가 매우 힘들고 발효가 느릴 뿐만 아니라 과다한 염분이 함유되어 있어 식물성장을 저해하기 때문에 염도를 1%이하로 처리하기가 매우 힘든 관계로 대부분의 경우는 소각처리에 의존하고 있는 것이다.

이와 같이 소각처리의 경우는 에너지 낭비는 물론 악취와 다이옥신등과 같은 인체에 유해한 성분이 함유된 매연 등으로 환경공해를 유발하는 폐단이 있었던 것 이다.

이상과 같은 문제점을 개선하고자 본 출원인이 선 출원한 바 있는 상기의 발명은 공해방지는 물론 이의 효능에 있어 식물의 성장이나 열매의 결실에 괄목할 만한 효과가 있으나 이의 제조공정에 있어 분쇄공정과 속성발효공정 및 매탄가스처리공정에는 미흡한 점에 있어 상기의 선 출원을 우선권 주장으로 하고 상기 미흡한 점을 보완한 내용으로 재 출원하게 되었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 발명한 것으로 이의 발명요지는 수집된 수분함량80~93%의 음식물 쓰레기를 탱크에 투입하여 저장하는 저장공정(101)과 저장된 것을 스크류식 컨베이어(9)로 이송 시켜 탈수기(2)에 의해 수분함량60~70% 되게 탈수 처리하는 1차 탈수공정(102)과 탈수된 것을 고정칼날망판(29)과 회전칼날(28)이 장착되어 있는 음식물쓰레기 분쇄기(3)에 투입하여 깡통이나 폐비닐지 등의 이물질을 제거하고 음식물쓰레기만을 분쇄하는 분쇄공정(103)과 이와 같이 분쇄된 죽과 같은 분쇄물을 고형물탈수분리기(4)에 투입하여 반고형체 형상인 수분함량40~50%범위의 비료소재를 분리하는 2차 탈수공정(104)과 상기한 2차 탈수공정(104)에서 분리된 비료 소재인 고형물에 투입할 수 있는 발효촉진제인 생석회, 가성소다, 황산마그네슘, 클로르칼크를 6:2:1:1중량비로 별도 마련된 혼합약품에서 혼합하는 약품혼합공정(105)과 비료소재인 고형물과 상기 혼합약품을 8:2중량비로 혼합약품교반기(6)에 투입하여 교반하는 혼합약품투입교반공정(106)과 상기 교반된 것 을 속성발효탱크(7)에 투입하여 3~5시간 숙성 발효시켜 수분함량20~30%범위 되게 한 속성발효공정(107) 및 상기 속성발효공정(107)에서 발효 시에 발생하는 메탄가스를 제거하기 위하여 별도 설치된 세정탑으로 유도하여 세정탑(8)내에서 메탄가스가 다단계의 나선식 물분사과정을 거치는 과정 물에 흡수 시켜 제거하는 가스세정제거공정(108)과 메탄가스가 제거된 유기질비료를 취급상 편리한 무게로 소분 포장함으로서 완성하는 완성공정(109)을 제공하는 것이다.

본 발명의 발명요지는 수집된 수분함량80~93%인 음식물 쓰레기를 저장탱크에 투입하여 저장하는 저장공정(101)과 저장된 것을 스크류식 컨베이어로 이송 시켜 다공식 탈수기(2)를 통해 수분함량60~70% 되게 탈수 처리하는 1차 탈수공정(102)과 1차 탈수된 것을 회전칼날(28) 및 고정칼날망판(29)이 장착된 음식물쓰레기 분쇄기(3)에 투입하여 분쇄하는 분쇄공정(103)과 분쇄된 분쇄물 가운데에서 반고형체 형상의 비료소재를 수분함량40~50범위로 탈수 분리하는 2차 탈수공정(104)과 상기한 2차 탈수공정(104)에서 분리된 고형물에 투입되는 발효촉진제로서 생석회, 가성소다, 황산마그네슘, 클로르칼크를 6:2:1:1중량비로 약품혼합기(5)에 투입하여 혼합하는 약품혼합공정(105)과 상기 비료소재인 고형물에 상기한 발효촉진제약품을 8:2중량비로 투입하여 교반하는 혼합약품투입교반공정(106)과 상기 교반된 교반물을 발효탱크(7)에 투입하여 수분함량20~30%범위로 속성 발효시키는 속성발효공정(107)과 상기 속성발효공정에서 발생하는 메탄가스를 세정탑(8)에서 물분사과정을 거치게 하여 메탄가스를 제거하는 가스세정제거공정(108)과 이를 소분 포장하여 완성되는 완성공정(109)순으로 진행하여 고품질의 유기질비료를 제조함을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 유기질비료의 제조방법에 관한 것이다.

이상과 같이 본 발명은 고영 양가인 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료를 제조함에 있어 음식물쓰레기 속에 함유된 폐비닐지와 깡통 등의 이물질이 음식물분쇄기에 의해 제거됨은 물론 염분의 함유량이 1%미만이므로 식물성장에 적합하여 농가소득증대에 기여할 뿐만 아니라 음식물 쓰레기를 소각이나 매립하지 않고 재활용되므로 환경오염이 되지 않으며 또한 종래보다 발효시간이 크게 줄어들어 매우 경제적인 효과가 있는 것이다.

먼저 이의 제조공정을 도면에 의거 설명하면 다음과 같다.

제1공정 이는 음식물쓰레기 저장공정(101)으로서 식당이나 가정에서 수집된 수분함량80~93%인 음식물 쓰레기를 저장탱크(1)에 투입 저장하되 저장탱크(1)의 하부에 형성된 배출구에는 저장된 음식물쓰레기를 다음공정으로 이송하는 스크류식 컨베이어(9)가 설치된다.

제2공정 이는 1차 탈수공정(102)으로서 제1공정의 저장탱크에 저장된 음식물 쓰레기를 스크류식 컨베이어(9)로 다공탈수기(2)에 투입하여 쓰레기에 부착되어 있는 수분이 60~70%범위 되게 탈수시킨다.

제3공정 이는 분쇄공정(103)으로서 상기 2차 탈수공정에서 수분함량60~70%범위 되게 탈수된 음식물쓰레기가 스크류식 컨베이어(9)에 의해 음식물쓰레 기 분쇄기(3)에 투입되면 회전칼날(28) 및 여과망식 고정칼날망판(29)에 의해 반죽상태로 분쇄된 후 분쇄물은 고정칼날망판(29)의 하부로 낙하된 후 이송스크류(32)와 배출호퍼(33) 및 배출구(34)와 연결된 스크류식 컨베이어(9)에 의해 다음의 2차 탈수공정으로 이송되고 이때 음식물쓰레기 속에 함유된 폐비닐지 등의 이물질은 회전칼날(28)의 회전력에 의해 부상된 후 흡입 모터휀(21)에 의해 분쇄실(27)의 상부에 형성된 이물질배출구(23)로 배출된다. 그리고 깡통 등의 미분쇄물은 분쇄실(22)내 저면 일측에 설치된 미분쇄물배출구(34)로 배출된다.

제4공정 이는 2차 탈수공정(104)으로서 상기 분쇄공정(103)에서 분쇄되어 죽과 같이 된 분쇄물은 2차 탈수공정(104)에 설치된 고형물탈수분리기(4)에 의해 수분함량40~50%범위로 탈수된다. 이때 탈수된 물은 배수구로 배출하고 분리된 고형물만 스크류 컨베이어(9)에 의해 다음의 혼합약품투입교반공정(106)으로 이송한다.

제5공정 이는 약품혼합공정(105)으로서 다음6공정의 상부에 별도로 설치된 약품혼합통(5)내에 생석회, 가성소다, 황산마그네슘, 클로르칼크를 6:2:1:1중량비로 투입 혼합한다.

제6공정 이는 혼합약품투입교반공정(106)으로서, 상기 2차 탈수공정(104)에서 얻어진 비료소재인 고형물과 상기 약품혼합공정(105)에서 얻어진 발효촉진제인 혼합약품을 8:2의 중량비로 교반기(6)에 투입 교반하면 혼합약품에 의해 생석회 등의 수분흡수로 수분함량20~30%범위로 되게 한다.

제7공정 이는 속성발효공정(107)으로서 상기 혼합약품투입공정에서 교반 된 것을 스텐레스 재질로 된 속성발효탱크(7) 내에 투입하여 3~5시간 숙성 발효 시키되 그 윗쪽에는 발효 때 생기는 메탄가스를 별도 설치된 세정탑(8)으로 보내는 배출장치가 설치되어 있고 발효탱크 아래쪽에는 발효된 비료를 다음공정으로 이송하는 스크류식 배출구 장치가 있다.

그리고 상기한 발효촉진제는 음식물쓰레기의 량과 질 및 사용목적에 따라 적절하게 투입함량을 가감할 수 있다. 따라서 상기의 혼합약품은 8:2에 한정되지 않고 용도에 따라 가감할 수 있다. 이와 같이 혼합약품을 투입하면 산화 및 발효가 활발하게 된다. 즉, 혼합약품의 경우는 투입 후 30분이 경과되면 열기가 많아지면서 메탄가스가 발생된다. 이때 발생된 메탄가스는 상기한 세정탑으로 보낸다. 그리고 상기한 발효탱크내의 혼합약품은 투입 후 60분이 경과되면 110~120℃의 고열이 되나 발효가 완료되면 온도 상승은 멈추게 된다. 그리고 발효물이 완전히 숙성되어 더 이상 발효될 것이 없어지면 발열은 멈추게 되고 차차 온도가 낮아진다. 3~5시간이 되면 유기질비료는 발효탱크아래쪽에 설치된 배출스크류로 밀어내게 된다.

제8공정 이는 가스세정제거공정(108)으로서 스텐레스 재질의 원통형상으로 된 세정탑(8)의 내부에는 다단 스크류 물분사형식으로서 세정탑(8)에 이송되어진 메탄가스는 다단으로 분사되는 물에 의해 녹으면서 물에 흡수되고 가스를 흡수한 물을 배수구로 배출된다.

제9공정 이는 완성공정(109)으로 속성발효공정(107)에서 수분함량20~30%의 유기질비료가 얻어지고 가스가 제거된 유기질비료는 사용하기에 적합한 량으로 나누어 포장함으로서 완성된다.

본 발명의 한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

제1공정인 저장공정(101)에 있어서는 가정의 주방에서 배출된 수분함량 80%의 음식물 쓰레기 1,000kg을 수집하여 저장탱크에 투입하였다.

제2공정인 1차 탈수공정(102)에 있어서는 상기 제1공정에 저장된 음식물쓰레기를 스크류식 컨베이어를 통해 다공탈수기(2)에 투입하여 탈수시킨바 수분함량 60%범위의 음식물 쓰레기를 얻게 되었다.

제3공정인 분쇄공정(103)에 있어서는 상기한 제2공정에서 탈수된 음식물쓰레기를 회전칼날(28)과 고정칼날망판(29)으로 구성된 음식물 분쇄기(3)에 투입하여 분쇄한 결과 묽은 죽 형상이 되었다. 이때 분쇄물은 고정칼날망판(29) 하방으로 낙하된 후 스크류식 컨베이어(9)에 의해 다음 2차 탈수공정으로 이송된다. 그리고 이때 음식물쓰레기 속에 함유된 폐비닐지와 같은 이물질은 분쇄실(22)내에서 설치된 회전칼날(28)의 회전력에 의해 부상된 후 모타 흡입팬의 흡입력에 의해 이물질배출구(23)로 배출되고 깡통과 같은 미분쇄물은 미분쇄물배출구(34)를 통해 배출된다. 이때 수거된 고형물과 폐비닐지는 약10kg였다.

제4공정인 2차 탈수공정(104)에 있어서는 상기한 분쇄물을 고형물탈수분리기(4)에 투입시킨다. 분쇄물 중 반고체형상의 고형물은 유기질 비료 소재로 되며 이때 얻어진 유기질 비료소재는 590kg이고 이의 수분함량 40%이었다.

제5공정은 약품혼합공정(105)으로서, 다음의 6공정의 상부에 별도 설치된 약품혼합통 내에 생석회, 가성소다, 황산마그네슘, 클로르칼크를 6:2:1:1 비로 147.5kg 투입하여 혼합하였다.

제6공정의 혼합약품투입교반공정(106)에 있어서는 상기한 제4공정의 2차 탈수공정(104)에서 얻어진 반고체형상의 수분함량40%의 유기질 비료소재 590kg에 상기 혼합약품147.5kg을 투입 교반하였다. 이때 전체무게는 737.5kg이었다.

제7공정은 속성발효공정(107)으로서, 제6공정의 교반물을 발효탱크(7)에 투입하여 약 3시간 속성 발효한 결과 상기한 생석회 등의 혼합약품에 의해 수분이 147.5kg 상당 흡수된 관계로 전체적인 중량에는 변동이 없었으나 수분함량은 25%로 되었다.

제8공정은 가스세정제거공정(108)으로서 속성발효탱크내에서 발효된 메탄가스는 다단 스크류식으로 세정탱크내에 설치된 세정탑에서 분사되는 분사수에 의해 흡수 제거되었다.

제9공정은 본 발명의 완성공정(109)으로서 위와 같이 유해가스가 제거된 유기질비료의 총중량은 720kg이고 나머지17.5kg은 발효과정 중 수분증발이나 가스로 변화되었다. 그리고 이를 취급하기에 적합한 20kg단위로 포장한 바 36포대가 되었다.

유기질 비료의 발효과정에서 발생된 메탄가스는 이를 세정탑을 통과시키는 과정 물에 의해 완전히 흡수 제거되었기 때문에 작업환경이 개선되었다.

그리고 본 발명의 유기질 비료에는 생석회, 가성소다, 탄산마그네슘 및 클로르칼크를 혼합하였기 때문에 이에 함유된 생석회는 염도조절은 물론 유기질비료가 된 다음에는 산성토질을 알칼리성 토질로 개선하게 되고 가성소다는 생석회와 같이 용해되면서 매탄가스를 발생시켜 섬유질쓰레기를 속성분해하게 되고 황산마그네슘은 음식물 쓰레기속에 함유된 고기뼈와 머리카락 등의 각질을 속성 분해시키며 클로르칼크는 살균살충기능 외에도 탄소, 질소, 산소의 반응으로 산화화합물을 만들어 음식물쓰레기의 산화작용을 빠르게 하였다.

이와 같이 된 유기질 비료는 모든 농산물의 비료로서 사용한바 식물의 뿌리와 줄기를 튼튼하게 하고 유실수의 경우에는 열매의 결실을 좋게 하며 또한 꽃 재배 및 골프장 잔디재배에도 적합한 비료임을 알게 되었다.

도1은 본 발명의 제조공정표시도

도2는 본 발명에 따른 음식물쓰레기 분쇄기의 정면도

도3은 도2의 측면도

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101-저장공정 102-1차 탈수공정 103-분쇄공정

104-2차 탈수공정 105-약품혼합공정

106-혼합약품투입교반공정 107-속성발효공정

108-가스세정제거공정 109-완성공정

1-저장탱크 2-탈수기 3-분쇄기

4-고형물탈수분리기 5-약품혼합통 6-교반기

7-발효탱크 8-세정탑 9-스크류식 컨베이어

10-대차 11-제품 21-모터휀

22-분쇄실 23-이물질배출구 24-풀리

25-벨트 26-구동모터 27-지지대

28-회전칼날 29-고정칼날망판 30,31-구동모터

32-이송스크류 33-배출호퍼 34-미분쇄물배출구

35-배출구

Claims (1)

1. 수집된 수분함량80~93%인 음식물 쓰레기를 저장탱크에 투입하여 저장하는 저장공정(101)과 저장된 것을 스크류식 컨베이어로 이송 시켜 다공식 탈수기(2)를 통해 수분함량60~70% 되게 탈수 처리하는 1차 탈수공정(102)과 1차 탈수된 것을 회전칼날(28) 및 고정칼날망판(29)이 장착된 음식물쓰레기 분쇄기(3)에 투입하여 분쇄하는 분쇄공정(103)과 분쇄된 분쇄물 가운데에서 반고형체 형상의 비료소재를 수분함량40~50범위로 탈수 분리하는 2차 탈수공정(104)과 상기한 2차 탈수공정(104)에서 분리된 고형물에 투입되는 발효촉진제로서 생석회, 가성소다, 황산마그네슘, 클로르칼크를 6:2:1:1중량비로 약품혼합기(5)에 투입하여 혼합하는 약품혼합공정(105)과 상기 비료소재인 고형물에 상기한 발효촉진제약품을 8:2중량비로 투입하여 교반하는 혼합약품투입교반공정(106)과 상기 교반된 교반물을 발효탱크(7)에 투입하여 수분함량20~30%범위로 속성 발효시키는 속성발효공정(107)과 상기 속성발효공정에서 발생하는 메탄가스를 세정탑(8)에서 물분사과정을 거치게 하여 메탄가스를 제거하는 가스세정제거공정(108)과 이를 소분 포장하여 완성되는 완성공정(109)순으로 진행하여 고품질의 유기질비료를 제조함을 특징으로 하는 음식물 쓰레기를 이용한 유기질비료의 제조방법.

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