KR20150115481A - 폐기물 분해 또는 악취 제거용 미생물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐기물 분해 또는 악취 제거용 미생물에 관한 것으로, 많은 에너지 소비 없이 폐기물 분해 또는 악취 제거에 효율적인 미생물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물은, 미생물 또는 그의 배양액을 포함한다.
본 발명에 따른 미생물은 호염, 호산, 및 호열의 성질을 보여 수분과 염분이 많이 함유된 유기성 폐기물을 분해처리 하는데 최고 95%의 처리율을 가지며, 발효 분해 시 발생되는 암모니아, 황화수소, 메르캅탄 등의 물질을 효과적으로 분해하여 악취 제거에 탁월한 효과를 갖는다.

Description

폐기물 분해 또는 악취 제거용 미생물 {MICROORGANISMS FOR DEODORIZING OR DEGRADING WASTE}

본 발명은 폐기물 분해 또는 악취 제거용 미생물에 관한 것으로, 더 상게하게는 각종 유기성 폐기물 처리에 탁월한 미생물에 관한 것이다.

급속한 산업의 발달과 도시 인구의 폭증으로 인한 각종 산업 폐수, 생활 하·폐수, 정화조 폐수 및 축산폐수의 배출량이 증가함에 따라 각종 환경문제, 특히 수질오염이 극심해지고 사회적인 문제점으로 대두됨에 따라 경제적이고 효율적인 오폐수 처리방법의 개발이 요구되고 있다.

한편, 일반적으로 음식점이나 가정에서 발생되는 음식물 쓰레기의 양은 전체 생활쓰레기의 25 내지 35% 수준으로 상당량을 차지하고 있으며, 이러한 음식물 쓰레기는 대부분 수분을 과량으로 함유하고 있어 처리 시 다른 쓰레기의 처리에 비해 상당한 비용과 어려움이 야기될 뿐만 아니라, 음식물 쓰레기의 유기물이 분해될 때 악취가 심하게 발생하고 여러 가지 병원균 또한 자생하여 위생에 악영향을 끼치고 있다. 이에 따라 음식물 쓰레기를 가축의 사료 또는 비료로 사용할 수 있도록 재가공 처리하는 방법이 있으나, 음식물 쓰레기에는 많은 염분을 함유하고 있어서 이를 제거하기 위한 시설을 필요로 하며, 또한 쓰레기를 발효시키는 과정에서 미생물이 단백질 등을 분해 및 흡수하기 때문에 음식물 쓰레기로 만든 비료나 사료는 영양이 부족할 수밖에 없었다.

기존의 음식물 쓰레기 처리방법으로는 음식물 쓰레기를 땅속에 매립하는 방법이나 소각하는 방법이 주로 이용 되었으나, 음식물 쓰레기를 매립할 경우에는 많은 양의 침출수가 발생되어 주위환경은 물론 지하수를 오염시키는 문제점과, 매립장을 확보하는데 어려움이 있다는 단점이 있고, 음식물 쓰레기를 소각할 경우에는 음식물 쓰레기가 수분을 함유하고 있어 소각할 시 많은 에너지를 필요로 하여 경비가 많이 소요되며 방향성 화학물질을 혼합할 경우 다이옥신과 같은 유독물질이 발생하여 인체와 환경에 악영향을 끼친다는 문제점이 있다.

최근에는 음식물 쓰레기를 고온처리하여 건조하는 건조식 음식물 쓰레기 처리장치나 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 처리장치가 개발되었다. 상기 고온처리를 통한 건조식 음식물 쓰레기 처리장치는 음식물 쓰레기에 포함된 수분을 제거하여 음식물 쓰레기의 부피, 중량을 감소시켜 음식물 쓰레기를 처리하는 것으로 건조된 음식물 쓰레기의 재처리의 문제가 있으며, 처리과정 중에 장시간 고온상태를 유지해야하기 때문에 에너지 소비가 큰 문제점이 있다.

상기 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 처리장치는 호기성 미생물, 혐기성 미생물 중 음식물 쓰레기를 발효분해하는 미생물을 사용하여 음식물 쓰레기를 분해하여 처리하는 장치로 음식물 쓰레기를 분해하는 시간이 장시간을 요하는 문제가 있으나, 상기 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 처리장치는 미생물을 이용하여 음식물 쓰레기를 발효분해하여 소멸시키는 방식으로 음식물 쓰레기를 처리하는 과정 중에 필연적으로 다량의 배양된 미생물을 사용하게 되는데 주로 사용되는 미생물로는 호기성 미생물, 혐기성 미생물 중 음식물 쓰레기를 분해하는 효소를 내는 미생물을 주로 사용하게 된다. 이들 미생물이 배출하는 분해효소로는 단백질 분해효소, 지방분해효소, 탄수화물 분해효소, 셀룰로오스 분해효소 등을 들 수가 있다.

그러나, 상기와 같은 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 처리장치는 장시간 사용을 하지 않은 상태에서 재사용할 경우 또는 계속 사용을 하더라도 주기적으로 미생물을 투입하여야 제 성능을 발휘할 수 있다. 이와 같이 미생물을 배양하기 위해서는 여러 가지 제약 조건들이 필요하고 너무 많은 설비와 비용이 소요되어 미생물 배양이 어려운 문제점이 있었다 (한국 특허출원 제2004-019327호, 한국 등록특허 제227,456호, 한국 특허출원 제1997-051775호).

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 많은 에너지 소비 없이 폐기물 분해 또는 악취 제거에 효율적인 미생물을 제공함에 목적이 있다.

전술한 본 발명의 목적은, 미생물 또는 그의 배양액을 포함하는 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물을 제공함에 의해 달성될 수 있다.

여기에서, 폐기물은 음식물 쓰레기 또는 하수 슬러지일 수 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 미생물 또는 그의 배양액을 포함하는 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물을 폐기물에 살포하는 단계를 포함하는 폐기물 분해 또는 악취 제거 방법을 제공함에 의해 달성될 수 있다.

여기에서, 폐기물 100중량부를 기준으로 하여 미생물 또는 그의 배양액을 포함하는 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물을 10 내지 15 중량부로 살포할 수 있다.

또한, 미생물 또는 그의 배양액을 포함하는 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물을 살포한 후에 온도를 30 내지 60 ℃로 유지하여 폐기물을 분해하거나 악취를 제거할 수 있다.

본 발명에 따른 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물은 호염, 호산, 및 호열의 성질을 보여 수분과 염분이 많이 함유된 유기성 폐기물을 분해처리 하는데 최고 95%의 처리율을 가지며, 발효 분해 시 발생되는 암모니아, 황화수소, 메르캅탄 등의 물질을 효과적으로 분해하여 악취 제거에 탁월한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물은 폐기물 분해 후 잔존물에 다량으로 미생물이 서식해 토양의 산성과 염분을 분해하는 퇴비로서 사용할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물은 자체 발열(최고 80℃)과 상대적으로 낮은 온도(35 내지 40℃)에서 최적의 생육온도를 보여 높은 에너지 효율을 갖는다.

이하, 본 발명에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명은 미생물 또는 그의 배양액을 포함하는 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물에 관한 것이다.

여기에서, 폐기물은 유기성 폐기물일 수 있다. 예컨대, 폐기물은 음식물 쓰레기 또는 하수 슬러지일 수 있으며, 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물은 미생물 또는 그의 배양액을 포함함으로써 효과적으로 폐기물 분해 및 악취를 제거할 수 있다.

미생물 배양액은 미생물을 배양하여 얻은 액을 말하며, 배양은 미생물이 속한 종의 공지된 모든 배양 방법 및 조건에 따라 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물은 분말 또는 액상의 형태일 수 있다.

분말 형태의 경우 미생물을 담체에 부착시킨 후 수분 함량이 0.1 내지 10 중량%가 되도록 건조시키고 분쇄하여 제품화한다. 수분 함량이 10 중량%를 초과하는 경우 미생물의 재활성화 효율이 떨어지거나 악취 제거 효과의 증가가 미미하여 경제적으로 바람직하지 않을 수 있다. 분말 형태로 사용하는 경우 제조공정이 단순하고 제품 생산비가 낮으며 보존성이 좋다는 이점이 있다.

담체로는 분말상의 점토류, 활성탄, 코크스, 제철소 폐슬래그, 톱밥, 쌀겨, 화산재 및 연소재로 구성되는 군에서 하나 이상 선택된 것이 사용될 수 있으며, 점토류로는 제올라이트, 질석, 규조토, 고령토, 옹기토, 장석, 차지토 및 활석으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 것을 사용할 수 있으나, 반드시 이로 제한되는 것은 아니다.

한편, 분말 형태에는 부형제가 추가될 수 있다. 부형제의 경우 아미노산, 비타민C, 비타민E, 키토산 및 포도당을 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이로 제한되는 것은 아니다.

액상 형태의 경우 미생물의 배양액을 혼합하거나 희석하고, 미생물을 안정화 시키기 위해 포도당이나 글리세린을 혼합한 후 최종 농도가 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 내지 5 중량%가 되도록 제조한다. 미생물이 1 중량% 미만인 경우에는 악취 제거 효과가 미미할 수 있으며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 악취 제거 효과의 증가가 미미하여 경제적으로 바람직하지 않을 수 있다. 액상 형태로 사용하는 경우 분말 제품에 비하여 활성이 빠르고 취급이 간편한 이점이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물은 직접 축사나 축분에 처리하거나 하수종말처리장에 사용하여 악취 성분을 제거하거나 감소시킴으로써 악취를 제거하거나 감소시킬 수 있다. 하수종말처리장에서 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물을 사용하는 경우 2차 오염 없이 악취를 감소시킬 수 있기 때문에 토양 개량 및 환경 개선의 효과가 뛰어나다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물은 음식물 쓰레기 분해율이 뛰어나 음식물 쓰레기 처리시간을 절감시키고, 악취를 현저하게 감소시키는 효과가 뛰어나다.

한편, 본 발명은 미생물 또는 그의 배양액을 포함하는 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물을 폐기물에 살포하는 단계를 포함하는 폐기물 분해 또는 악취 제거 방법에 관한 것이다.

여기에서, 폐기물에 살포되는 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물의 함량은 발명의 목적에 따라 적절히 조절될 수 있는데, 예컨대 폐기물 100 중량부를 기준으로 하여 조성물을 10 내지 15중량부로 살포할 수 있다.

폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물에 포함되는 미생물은 30 내지 60 ℃, 바람직하게는 50 내지 60℃에서 가장 악취 제거 및 폐기물 분해 효과가 뛰어나다. 따라서, 조성물을 폐기물에 살포한 후에 온도를 30 내지 60 ℃, 바람직하게는 50 내지 60℃로 유지하여 폐기물 분해 또는 악취를 제거하는 것이 좋다.

본 발명의 실시예에 따른 폐기물 분해 또는 악취 제거 방법은 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물을 폐기물에 살포하는 단계 이외에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 이전 또는 이후에 추가할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예를 이용하여 더 상세하게 설명한다. 다만, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 불과하며, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자에 의해 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.

실시예 1. 균주의 분리

음식물 쓰레기를 1일 오전 및 오후 2회 뒤집어주면서 1개월 동안 자연 분해시켰다. 이로부터 얻은 미생물 시료를 생리식염수 (0.8% saline) 상에서 분쇄기로 3 내지 5분 동안 현탁한 후, 상등액을 생리식염수에서 10^-5 내지 10^-9으로 희석하고, 각각을 영양한천배지에 도말하여 35℃ 내지 40℃에서 배양하면서 생장하는 미생물을 분리하였다. 미생물은 3 내지 5회의 계대 배양을 통하여 순수 분리하고, 순수 분리된 균주들은 -80℃에 보관하면서 실험에 사용하였다.

실시예 2. 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물의 제조

미강 100중량부에 흙설탕 10중량부, 분유 2중량부, 맥반석 가루 1중량부 및 황토 1중량부를 혼합하여 얻은 배지 100중량부에 상기 실시예 1의 미생물을 1중량부를 첨가하여 산소발생기 장착된 배양조에서 습도 약 50%, 온도는 약 40℃, 교반주기는 1시간에 정회전 5분, 역회전 5분, 및 휴지 50분의 배양조건으로 48시간 배양하여 미생물 제제를 얻었다. 상기 미생물 제제를 약 40℃에서 약 48시간 건조시켜 분말 형태의 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물을 얻었다.

실험예 1. 음식물 쓰레기 처리 평가

실시예 2로부터 얻은 조성물을 음식물 쓰레기 처리기 (새빛㈜, 모델명: SB-100, 길이(L)1600mm X 폭(W)1100mm X 높이(H)1100mm)에 투입하여 악취 및 분해상태를 확인하였다.

1.1.

톱밥 50kg을 상기 음식물 쓰레기 처리기에 가하여 기계 내부온도를 50℃로 고정시켰다.

2시간 이후, 기계 내부온도를 50℃로 하여 음식물 쓰레기 50kg과 상기 실시예 2로부터 얻은 미생물제제 7kg을 넣고 교반시켰다.

그 결과 30분 뒤에 음식물 쓰레기 냄새가 소멸되었으며, 소나무 향이 나는 것을 확인하였다.

1.2

실시예 1.1의 반응 3시간 후에 음식물 쓰레기 53kg을 첨가하였으며, 기계 내부온도를 21℃로 하여 교반시켰다.

그 결과 2시간 뒤에 음식물 악취가 많이 남을 확인하였다.

1.3

실시예 1.2의 반응 24시간 후에 음식물 쓰레기 48kg과 물 1kg을 첨가하였으며, 기계 내부온도를 34℃로 하여 교반시켰다.

그 결과 24시간 뒤에 악취는 완전히 사라졌으며, 음식물의 형태는 완전히 없어지고 약간의 섬유질만 남음을 확인하였다.

1.4.

실시예 1.3의 반응 24시간 후에 수분을 다량 포함하고 있는 음식물 쓰레기(물이 흐를 정도로) 50kg을 첨가하였으며, 기계 내부온도를 50℃로 하여 교반시켰다.

그 결과 3시간 뒤에 음식물 냄새, 특히 암모니아 냄새가 많이 남을 확인하였으며, 수분이 너무 많아 떡이 진 상태임을 확인하였다.

1.5.

실시예 1.4의 반응 6기간 후에 반응물 50kg을 빼내었으며, 27시간 후에 공기 흡입구에 환풍기를 장착시켜으며, 실시에 1.4의 반응 27시간 및 34시간 후에 각각 음식물 쓰레기 32kg을 넣고 기계 내부온도를 32℃로 하여 교반시켰다.

그 결과 3시간 뒤에 암모니아 냄새가 서서히 사라짐을 확인하였다.

1.6.

실시예 1.5의 반응 16시간 및 22시간 후에 각각 음식물 쓰레기 40kg과 41kg을 첨가하였으며, 기계 내부온도를 32℃로 하여 교반시켰다.

그 결과 4시간 뒤에 음식물 쓰레기 부피가 많이 줄어 든 것과 냄새가 거의 나지 않음을 확인하였다.

1.7.

실시예 1.6의 반응 24시간 후에 51kg 음식물 쓰레기를 첨가하였으며, 흡기구에 브로워를 설치하였고, 기계 내부온도를 32℃로 하여 교반하였다.

그 결과, 7시간 뒤에 수분 증발이 다소 빨라지고 냄새가 없어짐을 확인하였다.

이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (5)

1. 미생물 또는 그의 배양액을 포함하는 것인 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 폐기물은 음식물 쓰레기 또는 하수 슬러지인 것을 특징으로 하는 폐기물 분해 또는 악취 제거용 조성물.
3. 청구항 1의 조성물을 폐기물에 살포하는 단계를 포함하는 폐기물 분해 또는 악취 제거 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 폐기물 100중량부를 기준으로 하여 조성물을 10 내지 15중량부로 살포하는 것을 특징으로 하는 폐기물 분해 또는 악취 제거 방법.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 조성물을 살포한 후에 온도를 30 내지 60 ℃로 유지하여 폐기물을 분해하거나 악취를 제거하는 것을 특징으로 하는 폐기물 분해 또는 악취 제거 방법.