KR20130023001A - 축산분뇨, 음식물쓰레기를 이용한 친환경 식물에 영양분, 산소를 공급하는 숨쉬는 대롱형 막대 유기질 비료 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물의 재배(화분, 잔디) 시 생육에 필요한 영양분과 뿌리에 공기(산소) 유통을 원활히 하도록 가운데 구멍이 뚫려있고 활성탄의 작은 기공에 유익한 미생물이 고형비료와 함께 혼합되어 식물의 양분, 산소공급으로 식물의 생육이 활기차게 성장할 수 있도록 살수 시나 우천 시 고형비료의 영양분이 서서히 막대비료의 몸통에 구성된 통수 구멍으로 조금씩 유기질 비료가 유통되도록 하여 식물의 생육에 필요한 영양분과 뿌리에 산소공급을 원활히 공급하도록 구성한 대롱형 막대 유기질 비료제조에 대한 것이다.

대롱형 막대 비료, 발효제(미생물) 공기, 양분 공급구 유기질 막대비료, 유기질 파우더형 비료

Description

축산분뇨, 음식물쓰레기를 이용한 친환경 식물에 영양분, 산소를 공급하는 숨쉬는 대롱형 막대 유기질 비료 제조방법{omitted}

본 발명은 축산분뇨, 음식물쓰레기를 분쇄하여 미립자로 가공 후 발효건조시켜 막대비료의 가운데다 대롱형태의 몸통으로 영양분, 산소공급용 구멍이 다소 뚫힌 유기질 비료제조를 위해 안출한 것으로 축산분뇨나 음식물쓰레기를 환경오염 발생으로 인하여 그동안 매립하거나 소각하여 처리해왔으나 매립 시 각종 유해물질의 고농도 침출수로 인한 환경오염과 질소와 유황화합물에 의해 악취와 파리 모기등의 해충피해가 막대하여(진해 하루살이 피해 예) 2005(환경부 고시)로 음식물 쓰레기 매립을 법적으로 규제 함으로 인해 음식물쓰레기나 가축의 분뇨를 소각처리로 10분의 1 정도로 감소할 수 있으나, 소각처리 시 수분이 95％이상 함유한 음식물쓰레기와 가축분뇨로 낮은 소각효율과 과다한 연소비용의 경제적 손실로 인하여 문제가 되었고 불완전 연소로 인한 유기질 폐기물의 소각과정에서 다이옥신과 CO₂ 배출로 환경오염 문제가 대두되어 축산분뇨와 음식물쓰레기 처리방법을 위한 다각도의 연구와 방안들이 국가적인 과제로 대두되고 있는 실정이다

본 발명은 1차 선별 처리과정 시 콘베어에 자석 선별기로 쇠붙이를 선별하고 공기 수직 선별 방법과 육안식별 방법으로 축산 분뇨와 음식물쓰레기를 선별하는 1차 선별과정과 축산 분뇨와 음식물쓰레기를 탈수하여 40％이하의 유기성 비료원료의 탈수과정 후 혼합하여 1차 분쇄 과정에서 입자 크기 3～5mm로 분쇄하고 200～300℃의 가열로 유해세균 멸균처리와 1차 열분해 과정을 거친 음식물쓰레기와 축산분뇨는 활성탄, 황토분으로 혼합한 유기질 비료의 미생물 발효과정을 거쳐 분말로 건조 후 일정의 틀에 대롱 형 막대비료 모양의 제조공정으로 70～95℃의 오븐에서 건조시킨 후 대롱형 유기질 막대 비료제품의 굵기는 외경 6～15mm (내경3～6mm) 의 통기성 막대 비료제품을 제조하여 식물의 뿌리에 영양소와 산소를 공급하므로 화분 잔디 밭작물 식물의 활발한 생육을 위하여 발명 구성한 것이다.

본 발명은 종래의 둥근관 모양의 고형비료 제조방법(대한민국 특허 10-0759523)에 의해 유기성 폐기물을 고형화한 방법과 조경용 비료로 땅에 박는 지관형 비료(대한민국 특허10-0725423)의 고농도비료로 수목의 흡수를 천천히 되게하여 식물뿌리에 활력을 증진시키는 지관형 타입의 완효성 비료나 무기질 비료와 유기질 비료를 혼합한 다각 말뚝형 다각 뿔 형 고형화된 비료의 제품(대한민국 특허공문 10-2006-0116345)으로 수목이나 초목용 말뚝형 막대 고정비료등 다양한 모양과 구조로 형성된 무기질, 유기질 비료가 형성 발명되어 있으나 잔디와 같은 호기성 식물에 과습의 원인과 뿌리에 산소 공급불량 과습으로 인한 고사를 막기위해 대롱형 유기질 막대비료 구성으로 축산 분뇨와 음식물쓰레기의 혼합분쇄 발효과정을 통해 토양의 지력에도 손상을 주지 않고 식물에 적당한 영양소와 공기의 공급이 원활하 도록 구성한 대롱형 막대 유기질 비료를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 대롱형 막대 고형비료에 대한 제조방법 구성형태에 관한 것으로 우리나라의 생활소득 향상에 따른 음식물 부산물, 축산산업의 대형화에 따른 동물의 분뇨 처리과정에 있어 1980년도 초에는 대부분의 생활 폐기물이나 분뇨를 매립지에 매립하거나 축산 분뇨의 경우 논이나 밭에 투기하여 처리한 실정이나 음식물 쓰레기인 경우 침출수에 함유된 중금속이나 지하수와 토양의 오염으로 인한 환경파괴가 심각하여 최근 1990년경 부터 지자체에서 소각 처리하게 되어 폐기물의 부피와 환경오염을 줄이는데 다소 진전이 있으나 90％이상 함수율로 소각효율이 떨어지고 과다한 수분으로 소각효율이 떨어지고 중금속의 생성으로 공기중 환경호르몬이 발생하는 문제가 대두되고 또한 소각 시 경제적 손실이 막대함으로 이에 대한 정부시책으로 축산 분뇨나 음식물쓰레기를 유기질 비료나 효율적 처리정책을 국가적으로 장려하고 있는 실정이다.

축산 분뇨는 국제식품 규격위원회가(코덱스:CODEX)가 2006년 정한 유기농산물 및 유기축산물의 국제기준이 사용의 전면적으로 금지되어 있기 때문에 친환경 농업에 준하는 처리과정에 저촉됨으로 인해 사용이 불가하고 또한 환경호르몬, 대장균, 유해 기생충란, 유해해충으로 인한 사용이 불가하고 메탄 암모니아 황화수소이온등이 공기에 산화과정에서 악취발생으로, 분뇨의 직접투기가 금지되어 친환경 정화된 유기물비료 처리공정에 의해 처리함으로 폐자원 활용과 축산분뇨를 국제규 격과 친환경적 유기질 비료로 활용하는 방안에 대한 것으로

상기의 문제점을 해결하고 음식물쓰레기와 축산분뇨 폐기물을 친환경적 유기질 비료로 활용하기 위하여 탈수공정과 분쇄기에서 1차 분쇄 후 음식물쓰레기와 축산분뇨를 (100～300℃)의 고온에서 멸균과 건조과정을 거쳐 미생물 발효를 위하여 숙성단계에 (70～95℃)로 미생물 숙성에 필요한 온도와 20～30 ％의 수분을 유지하고 메탄 암모니아, 황화수소이온의 2차 제거를 위해 토양활성제로 황토분과 활성탄 제올라이트를 첨가해 수분조절과 악취제거를 위한 발효 숙성단계를 거친 후 축산분뇨 음식물쓰레기를 유기물비료제품화 하여 원형틀에 넣어 성형 가공 시 원통형 고형 막대비료 형상으로 제조하기 위하여 외경(6～15mm) 크기와 내경(3～6mm)의 대롱형 막대 유기질 비료로 구성하고 사용하기 편한 20～50cm의 길이로 구성하여 적절한 크기를 선택하여 필요한 길이를 잘라 사용할 수 있도록 10cm 간격으로 직삼각형으로 자르도록 실선을 형성하고 대롱형 막대 유기질 고형비료의 몸통에는 작은 구멍을 뚫어 급수 시 서서히 영양분이 뿌리로 흡수되고 산소도 공급되도록 구멍을 형성한 대롱형 막대 유기질 고형비료를 형성하도록 구성한 것이다

수집된 음식물쓰레기와 축산분뇨를 대롱형 막대 유기질 고형비료로 제조하기 위하여 쇠붙이와 비닐등의 유해한 물질의 선별을 위해 자석형 콘베어벨트를 통과시키고 바람으로 이송 시 가벼운 물질등을 날려 선별하는 제 1단계와 선별된 음식물쓰레기와 축산분뇨를 탈수하여 분쇄하는 제 2단계와 유기질 폐기물의 제2분쇄와 혼합하여 건조시키는 제 3단계

이때 유기질 폐기물을 3～5mm로 분쇄하고 오븐에서 수분을 30～40％로 건조하여 음식물쓰레기와 축산분뇨를 혼합하고 오븐에서 100～300℃로 건조시켜 유해성 기생충란과 병원성 미생물을 멸균시킨 뒤 혼합된 유기질비료 원료를 10일간 숙성 단계에서 발효성 토양 미생물의 발효제로 미생물 효소제와 토양활성제(황토분, 활성탄)를 투입하며 이때 왕겨나 아미노산 발효 부산물비료와 발효톱밥을 혼합하여 분쇄 혼합숙성하는 공정을 거치면서 중금속에 해당하는(비소, 카드뮴, 수은, 납, 크롬, 구리)등을 고온 처리하여 제거하는 단계를 거쳐 대롱형 막대 유기질 비료를 제조하는 성형틀에서 프레스로 찍어 길이와 두께가 외경(6～15mm), 내경(3～6mm)의 통기구를 형성하고 몸통에 영양소 공급용 작은구멍을 형성하는 단계를 거쳐 흙속에 꽂아놓고 사용할 수 있도록 끝부위는 직삼각형 모양으로 구성하고 길이 10～20cm의 필요 길이로 잘라 꽂으면 되도록 구성도의 모양으로 성형 제품화하기 위한 시스템을 구축한 대롱형 막대 유기질 고형비료를 생산하기 위하여 안출한 것이다.

일반적인 둥근 원 모양의 유기질 비료와 톱밥형 분말 유기질 비료는 시중에 많이 판매되고 있으나 위에서부터 식물에 필요한 영양소가 급수 시 녹아들어 영양소를 서서히 공급하는 대롱형 막대 유기질 비료와 식물의 과습을 막기위한 산소 공급용 고형 유기질 비료는 생산 판매되지 않고 있음으로, 가정이나 농장 등에서 편리하게 사용하도록 구성한 효율적이고 친환경적인 대롱형 막대 유기질 고형비료를 제조하기 위하여 고안 발명한 것이다.

상기에서 기술항 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 음식물쓰레기와 축산분뇨를 원료로 유기질 폐기물을 선별하는 단계에서 쇠붙이나 비닐 같은 이물질 제거를 위한 1단계, 선별한 유기질 폐기물의 탈수과정을 거쳐 1차 분쇄하기 위하여 스쿠르식 분쇄기에서 3～5mm 크기로 분쇄하여 수분을 40％까지 감축하는 2단계 공정을 거친 후 음식물쓰레기와 축산분뇨를 혼합하여 100～300℃까지 건조 멸균할 때 혼합된 원료의 수분 조절용으로 제오라이트나 황토분을 원료비 7:3 으로 투입하고 미생물 발효 촉진제로 발효시키면 건조 분쇄 발효 멸균의 제3 단계 공정으로 숙성시킨다

이때 약 10～15일 정도 음식물쓰레기와 축산분뇨 혼합비에 따라 발효과정과 멸균 건조과정을 확인하여 발효숙성 공정을 결정하여 적합한 분쇄 건조가 확인되면 성형공정으로 이송하여 성형하게 되고 이때 외경(6～15mm) 내경(3～6mm) 대롱 막대형 유기질 비료 제조 성형 과정 시 몸통 공기구 1～2mm의 크기로 구성하고 화분이나 흙에 쉽게 꽂기 위하여 끝 부위는 직삼각형 모양으로 마무리 되도록 형성하고 막대 유기질 비료의 길이는 20～50cm 가 되도록 하여 10cm 간격으로 잘라 쓸 수 있도록 대각 꺽기 선을 형성한 대롱형 막대 유기질 비료 제조 공정을 나타낸 것으로 본 발명의 실시 예에 해당하는 것은 통상의 제조기술을 가진 자에게 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명하기 위하여 제공된 것이며 구성과 실질에서는 여러가지 크기나 형태로 변형될 수 있으며 본 발명의 범위는 실시 예나 공정도 상에 한정된 것은 아니다. 구체적으로 본 발명의 상세한 설명을 위하여 압축된 플로우챠트와 도면의 기재를 근거로 설명하면 다음과 같은 대롱형 막대 유기질 고형비료의 제조와 공 정으로 구성된다.

도 1은 대롱형 막대 유기질 고형비료 제조압축 플로우챠트

도 2는 대롱형 막대 유기질 고형비료 구성에 대한 단면도이고

도 3은 화분에 사용방법을 나타낸 구성도이고

도 4는 막대 형태의 윗 부분과 몸통 부분의 공기 순환구를 나타낸 단면도이며

도 5는 대롱형 막대 유기질 고형비료 끝부분을 나타낸 단면도로 상기 도1 ～도5의 제조 도면을 기초로 제품의 생산 단계로 이루어진 대롱형 막대 유기질 고형 비료 제조에 관한 것으로

음식물쓰레기 폐기물을 선별하는 단계로 콘베어벨트를 통과하는 폐기물에는 쇠붙이 등의 선별을 위해 자석선별 장치를 이용하여 선별하고 비닐, 플라스틱 조각의 선별은 바람을 이용하고 사람이 육안으로 불용물질을 선별하는 제 1단계를 거쳐 비축탱크로 이송되는 유기질 폐기물을 프레서 장치로 200메쉬 망을 강제로 통과시키며 탈수공정을 거친 후 탱크의 온도(100～300℃)로 가열하며 열분해 건조 멸균처리와 동시에 함수율 46％까지 가열 건조 시키며 분쇄날로 분쇄한다

유기물을 3～5mm로 고르게 분쇄하는 유기질 비료화 1차 공정을 거쳐 유기질 폐기물은 50:50의 축산분뇨와 음식물쓰레기 조성 비로 혼합 탱크에 투입하고 이때 혼합탱크의 가열온도는 (40～200℃) 유지하여 열가수 분해와 탱크 내부에 설치된 회전 절단기에 의해 2차 분쇄하여 (40～200℃)유지 2차 항생물질 열분해와 유해미생물의 완전 소멸과 공기와 반응한 메탄가스 암모니아성 악취제거, 발효 시 생성되 는 황화수소의 독소와 악취를 2차 제거하기 위하여 수분조절인 왕겨, 톱밥, 황토분, 제오라이트를 첨가하여 혼합 교환기로 10일 동안 혼합숙성 시키는데 일반적인 유기성 폐기물 처리공정에 대한 처리방법이 대한민국 특허제10-0759523. 10-0494350에 준하는 방법의 사용에 준할 수 있다

2차 혼합된 유기물을(40～200℃)로 혼합탱크의 온도를 유지하며 5일동안 발효시킨다 이때 고열로 숙성 시 유해성 효소 미생물도 고온에 죽을 수 있기 때문에 고온 혼합 숙성 최적 온도인 (40～200℃)유지가 필요하고 잔존하는 유기 폐기물 악취를 제거하기 위해 정제된 황토분과 활성탄 가루를 혼합 숙성하여 수분 20～30％ 의 성형이 가능한 수분만 유지하고 성형틀에서 마지막 공정인 성형이 이루어진다

성형제품의 크기와 규격은 외경(6～15mm)의 굵기와 내경(3～6mm)의 대롱형 공기구가 막대비료 속에 형성되고 몸통부에는 1.5～2mm 내외의 수분침투 공기유통구가 형성되도록 구성하고 길이는 사용 편이상 (20～60cm)길이를 기준으로 제품화한다

본 발명품은 제 1공정, 제2 공정을 거친 친환경 무기질 비료의 1급 그린환경 값을 나타낸 표로

상기 표 1을 참조하여 음식물쓰레기와 축산분뇨의 유기물 폐기에서 생성 제조된 대롱형 유기질 막대비료의 원료는 2002년 한국 농촌진흥청이 규정한 그린1급 유기질 퇴비성분에 준한 성분비 대 본 발명의 유기질 퇴비원료 조성물 값을 표로 나타내 도시한 것으로, 상기와 같이 화학성분이 아닌 유기질비료의 시험은 각국이 경쟁하는 그린화 와 CO₂ 배출규제에 의한 친환경 화훼 생산압력이 2005년 국제식품규격 위원회(CODEX)에서 정하는 친환경 농산물 규제가 농산물이 아닌 사람과 접촉이 많은 화훼, 잔디 식물에도 점차 규제화 법제화에 대한 유기질 폐기물 비료화와 유기질 폐기물 처리 방법의 일환으로 발명 고안한 것으로 상기한 바와 같이 음식물쓰레기 축산분뇨를 이용해 분쇄 열분해 미생물 발효과정을 거친 유기질 퇴비는 영양소와 과습 흙다짐에 의한 뿌리에 산소와 영양분을 공급하도록 대롱형 막대 유기질 고형비료를 제조 함으로 화훼 잔디 식물제배에 유용하게 사용하도록 발명한 것이다

본 발명의 제조과정과 생산에 이해를 돕기 위해 제시된 것으로 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자 라면 본 발명의 특허청구범위 내의 기재범주 내에서 적절한 변경이 가능한 범주까지 본 기술이 적용 가능하다고 할 것이다

도 1 본 발명에 따른 대롱형 막대 유기질 비료 제조방법을 나타낸 순서로

도 2 본 발명에 따른 대롱형 막대 유기질 비료 전체적 구성을 나타낸 도면

도 3 본 발명에 따른 대롱형 막대 유기질 비료의 외형을 나타낸 도면

도 4 본 발명에 따른 유기질 비료를 화분에 실시한 예를 나타낸 도면

도 5a, b는 본 발명에 따른 유기질 비료의 몸통에 구성한 공기구를 나타낸 도면

※ 발명의 주요 부분에 대한 부호설명

10 : 유기질 비료외 11 : 원통형 구멍

12 : 몸통 배수구 13 : 빗살 각 절단부위

14 : 화분에 꽂는 부위 15 : 하부 배수구

16 : 화분, 농토

Claims (3)

1. 축산분뇨 유기물과 음식물쓰레기 유기물을 수집 제1차 유해물질 선별을 위해 자석을 이용한 쇠붙이제거, 걸름망과 풍력을 이용한 플라스틱 비닐종류 제거하는 단게

   선별된 축산분뇨와 음식물쓰레기에 함유한 수분을 탈수하여 1차 건조로에서 건조시키후 가공을 위해 1차 분쇄 하는 단계

   각각 축산분뇨와 음식물쓰레기의 수분이 제거된 유기물을 1차 혼합탱크 에서 혼합후 2차 건조시켜 2차 분쇄기에서 분쇄하여 유해성 악취 를 제거하기 위해 탈취제(제오라이트, 황토분,활성탄)을 혼합하여 수분 10-30％이하로 제거하고 위해성 악취와 유해균 멸균을 위한 열처리하여 유해균 멸균과 악취제거 후

   서서히 50℃까지 온도를 낮준후 살아있는 미생물 발효제를 첨가 하여 5일간 숙성 발효단계

   상기의 단계를 거친 유기질 비료는 생성성분 분석 판정하는 생산 제조단계를 거쳐 식물에 영양분 산소를 공급하는 숨쉬는 대롱형 막대 유기질 비료 제조방법
2. 제1항에 있어서 축산분뇨와 음식물쓰레기를 이용하여 유기질 비료의 원료 분쇄 숙성을 거친 유기질 비료 원료 생성단계를 거친 후 숨쉬는 대롱형 막대비료를 생산하기 위하여 성형틀 구성으로 제품의 굵기 외경(5～15mm) 내경3～11mm)의 통기성 막대비료 제품 성형은 하부 배수구(15) 와 몸통 배수구(12)을 구성하여 비가 오 거나 살수시 하부와 옆으로 수분이 이동 하는 역할과 과습시 수분 증발과 통기구 역할이 되도록 한 막대비료는 빗살각 절취부위(13) 를 구성하여 분이나 식물의 성장에 필요한 길이로 절취선 을형성하고 제조시 수분조절제로 활성탄, 황토분을 첨가하여 성형이 가능한 20～30％ 수분조절을 거친 후 길이 10～50cm로 식물에 영양분, 산소를 공급하는 숨쉬는 대롱형 막대 유기질 비료 제조방법
3. 1항에 있어서 축산분료 와 음식물 쓰레기 를 탈수시 발생하는 폐수를 액비화 하기 위해 음식물 패수 와 축산 분료 패수를 잘 혼합한다

   이때 탈취인(제오라이트, 황토분, 활성탄)을 혼합된 폐수에 1-10％ 혼합 시켜 100-200℃로 유해균을 멸균 처리하여 2-10일 정도 침전 시키며 패수의 온도가 50℃내린후 미생물 발효제 를 첨가 혼합 하여 침전 시키면 탈취제와 미생물 발효로 냄새가 없는 부가 액비가 만들어진다

   침전으로 액비와 침전된 찌꺼기로 나눠져 찌꺼기는 건조시켜 분말 유기질 비료로 생성 된다 이렇케 생산된 비료 는 유기질 파우다형 비료로 축산분료, 음식물 쓰레기는 해양오염을 방지하고 식물에 유용한 축산분뇨, 음시물쓰레기를 이용한 친화경 식물에 영양분, 산소를공급하는 숨쉬는 대롱형 막대 유기질 비료제조방법..

Images