KR20160093255A - 음식물 폐기물 및 축산폐기물처리를 위한 발효촉진제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유무기성 순환자원을 이용한 발효촉진제에 관한 것으로 더욱 상세하게는 화력 발전 과정에서 발생하는 석탄재, 제지 과정에서 발생하는 슬러지 등의 유.무기성 순환자원을 이용하여 음식물 ,축분처리 등에 사용되는 톱밥, 왕겨, 코코피트 등을 대체하여 수분을 조절하고, 발효 시간을 단축하며, 발효에 의한 폐기물의 감소율을 높이는 발효촉진제에 제조하는 원료 및 방법에 관한 것이다.

Description

음식물 폐기물 및 축산폐기물처리를 위한 발효촉진제{Ferment accelerant for disposal of food wastes and livestock excreta wastes}

본 발명은 음식물 폐기물 및 축산폐기물처리를 위한 발효촉진제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화력 발전 과정에서 발생하는 석탄재, 제지 과정에서 발생하는 슬러지 등의 유.무기성 순환자원을 이용하여 음식물 ,축분처리 등에 사용되는 톱밥, 왕겨, 코코피트 등을 대체하여 수분을 조절하고, 발효 시간을 단축하며, 발효에 의한 폐기물의 감소율을 높이는 발효촉진제에 관한 것이다.

가축 분뇨는 2012년 기준 연 46,489,000톤이 발생하고 있으며 이중 37,656,000톤이 퇴비화처리 되었다. 음식물 쓰레기도 2013년 기준 연간 40,223톤이 발생하고 있으며 이의 처리에 수분 조절제는 필수적인 요소 이다. 가축분뇨의 경우 2012년부터 해양 투기가 전면 금지 되어 퇴비화처리가 더욱 중요해진 상태이다.

이와 함께 현재까지 개발된 우리나라 음식물쓰레기 처리 방법으로는 음식물 쓰레기의 함수율을 낮춘 상태에서 파쇄 및 분쇄하여 매립, 소각, 퇴비화, 험기성 소화, 사료화, 소멸화 등의 방법으로 처리하는 것이 대다수이다.

축분의 경우 가축의 분과 뇨 그리고 세정수 등이 합쳐져 수분의 함량이 95%에 이르므로 이를 고액 분리, 탈수 등에 의하여 75~85% 정도로 만든 후 수분 조절제를 이용하여 발효가 시작될 수 있는 수분 범위인 65% 이하로 조절하여야 한다.

음식물 쓰레기의 경우에도 함수율이 90% 이상이므로 탈수 후 수분 조절제를 이용한 함수율을 조정해야 한다. 이를 위하여 수분조절제로는 초기에는 볏짚, 제초 잔사물 등을 이용하였으나 그 사용처가 다양해지고 수거에 어려움이 많아 가격이 앙등하고, 공급이 부족해져 톱밥을 주요 수분 조절제로 사용해 왔다.

현재 사용하고 있는 톱밥, 코코피트 등은 대부분이 수입되고 있는 상황으로 그 공급이 한정적이며, 가격이 비싸고, 수급이 원활하지 않은 문제점이 있다. 사용되는 수분조절제는 톱밥이 가장 많은 부분을 차지하고 있으나 환경 문제와 산림 훼손 등의 문제와 맞물려 국내에서 공급이 어려워져 전체 사용량의 80% 이상을 외국에서 수입하여 사용하고 있다.

목재와 더불어 수입 톱밥에 대한 의존도는 더 높아지고 있으며 가격도 높아져 사용이 점점 더 어려워지고 있다. 또한, 해외 전염병의 국내 유입 및 확산도 큰 문제점으로 대두 되었다. 이에 톱밥의 대용으로 왕겨, 수피, 목편, 코코피트 등을 사용하고 있으나 그 기능이 떨어지거나 가격이 톱밥 보다 높다. 또한 코코피트의 경우 염분의 포함으로 인해 발효에 부정적이며 최종 산물인 퇴비의 염분 상승으로 재배 토양을 오염에 기여할 수 있다. 따라서 축산분뇨 및 음식물 쓰레기 등의 퇴비화 및 처리를 위해 수분조절능력과 발효를 촉진할 수 있는 경제적이며, 효과적인 발효촉진제의 확보가 절실한 실정이다.

기존의 발효처리에는 수분 조절제만 사용하는 것이 일반적이었다. 그러나 수분조절제만 사용하는 발효 방법을 전통적 방법인 퇴적식 발효를 적용하였을 경우 발효에 소요되는 기간이 6개월 정도로 많은 시간을 소요하고 있다. 이에 고속발효기가 음식물 쓰레기의 발효 처리에 적용되어 발효 기간을 단축 하였으나 그 기준인 15일 발효 21일 후발효 기간 안에 퇴비로 사용될 수 있는 부숙완료 수준에 도달하지 못하는 경우가 대부분으로 이를 퇴비로 공급하였을 경우 미부숙에 의한 가스 장애가 발생하여 작물재배에 심각한 타격을 초래한다.

이에 발효 기간 내에 퇴비의 부숙도를 높이기 위해 미생물 제제 형태의 발효촉진제를(특2000-0024218 새로운 바실러스 속 케이오 717 등) 극히 일부에서 사용하였으나 수분조절제의 사용이 전제되어져야 하고 추가로 사용되는 형태이며 그 가격이 매우 고가이어서 운영비용의 대폭적이 상승을 불러왔고, 분해되어야 할 기질에 포함된 미생물에 의해 저해를 받아 그 효과가 미미한 문제점이 있었다.

따라서, 상술한 문제를 해결하고자 본 발명은 화력 발전 과정에서 발생하는 석탄재, 제지 과정에서 발생하는 슬러지 등의 유.무기성 순환자원을 이용하여 음식물 ,축분처리 등에 사용되는 톱밥, 왕겨, 코코피트 등 수분 조절제의 대체재를 제공하고자한다.

본 발명은 분해에 최적화된 미생물과 이를 담지할 담체로 톱밥 등의 유.무기성 순환자원을 이용하여 일반 발효방법 보다 발효 시간을 단축하는 기능을 가진 발효촉진제를 제공하고자 한다.

본 발명은 발효에 의한 폐기물의 감소율을 높이는 발효촉진제를 제조하는 원재료의 처리 및 발효촉진제의 제조방법을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 음식물 폐기물 및 축산폐기물처리를 위한 발효촉진제로서, 석탄재, 건조 제지슬러지, 미생물 발효 톱밥을 포함하는 발효촉진제를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 발효촉진제는, 상기 석탄재 20 내지 60 중량부; 상기 건조 제지슬러지 20 내지 60중량부; 상기 미생물 발효 톱밥 20 내지 60 중량부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 발효촉진제는 비산재 및 제지소각제를 5 내지 10 중량부 더 포함하며, 상기 비산재 및 제지소각제는 펠렛화된 후, 상기 발효촉진제에 첨가되어, 석탄재, 건조 제지슬러지, 미생물 발효 톱밥과 혼합된다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 미생물은 Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis 및 Bravibacillus borstelensis로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이다.

본 발명은 발효촉진제 제조방법으로, 제지슬러지를 건조하는 단계; 석탄재를 파쇄한 후 스크리닝하는 단계; 미생물을 액체 배지에 배양한 후, 톱밥에 분무하여 접촉한 후, 2차 발효 후 재건조하여 미생물 발효 톱밥을 제조하는 단계;및 상기 건조 제지슬러지, 스크리닝된 석탄재, 및 미생물 발효 톱밥을 혼합하는 단계를 포함하는 발효촉진제 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 발효촉진제 제조방법은, 상기 혼합하는 단계에서 펠렛화된 비산재 및 제지소각제가 상기 건조 제지슬러지, 스크리닝된 석탄재, 및 미생물 발효 톱밥에 첨가되는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따른 발효촉진제는, 톱밥 등의 사용량을 줄여 나무의 벌목 등을 줄여 환경에 막대한 이익을 줄 수 있으며, 이들 대부분이 국외에서 수입되어 국부의 유출과 수급 절차가 단순하지 않아 필요시 바로 공급이 어려운 문제점을 해결 할 수 있다. 또한, 석탄재는 폐기물로 배출 되어지는 것이므로 이를 재활용함으로써 석탄재의 매립에 따른 비용 및 매립장 건설 및 운영에 따른 비용을 절감할 수 있어 환경 보존에 도움이 되며, 톱밥에 비하여 공급이 원활하고, 낮은 가격으로 공급할 수 있어 축분 폐기물, 음식물 쓰레기의 처리에 있어 그 운영 비용을 감소할 수 있다. 화력 발전 및 제지 등 산업에서 발생되는 폐기물을 이용하므로 폐기물을 유용 자원화함으로 이를 처리하기 위하여 소요되는 에너지를 절약하고, 매립 등에 의한 토지 사용을 원천적으로 제거하여 국토의 이용율을 제고하고, 환경오염을 감소시킬 수 있다. 또한, 유기성 폐기물의 발효처리에 주로 이용되고 있는 톱밥, 코코피트 등은 거의 대부분이 수입품으로 수급이 원활하지 않으며, 지난 10년 사이 가격 폭등이 이어져 실 사용자인 축산농가 및 축분 처리장, 음식물쓰레기 처리장 들의 어려움을 가중 시키고 있다. 이에 순환자원을 이용한 발효 촉진제를 제공함으로 저렴한 비용으로 부족한 수분조절제 문제를 해결 할 수 있다. 더 나아가 본 발명의 기능적 효과는 톱밥의 투여에 비하여 발효 기간이 짧아진다. 톱밥은 탄질비가 1000 정도 이므로 발효가 잘 되지 않는 성질이 있다. 이에 톱밥의 사용량을 줄이거나 대체함으로써 발효 기간이 짧아지는 효과가 있으며, 유기성 폐기물인 축분과 음식물 쓰레기의 분해에 적합한 미생물 3종을 이용하여 퇴비의 발효기간을 줄여 퇴비 생산 설비의 가동율을 높이고, 동일 기간 내에 더욱 안전하고 완성된 퇴비를 생산 할 수 있게 하여 최종 사용자인 농민에게 이득을 준다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발효촉진제의 사진이다.
도 2는 상술한 발효촉진제 제조방법을 설명하는 단계도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확하게하기 위해, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 석탄재, 건조 제지슬러지, 미생물 발효 톱밥을 포함하는 발효촉진제를 제공하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 발효촉진제는 음식물 폐기물 및 축산폐기물처리를 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발효촉진제의 기능적 효과는, 종래의 톱밥의 투여에 비하여 발효 기간이 짧다는 것이다. 톱밥은 탄질비가 1000 정도 이므로 발효가 잘 되지 않는 성질이 있다. 이에 석탄재와 제지슬러지를 사용 톱밥의 사용량을 줄이거나 대체함으로써 발효 기간이 짧아지는 효과가 있으며, 유기성 폐기물인 축분과 음식물 쓰레기의 분해에 적합한 미생물 3종을 이용하여 퇴비의 발효기간을 줄여 퇴비 생산 설비의 가동율을 높이고, 동일 기간 내에 더욱 안전하고 완성된 퇴비를 생산 할 수 있게 하여 최종 사용자인 농민에게 이득을 준다.

퇴비는 비료로서의 역할도 있으나 부식질, 섬유 등에 의한 토양 개량제의 역할도 담당하고 있다, 토양 개량을 위해 사용되는 자재로는 이외에도 규산질 비료와 생석회 등이 토양의 부족한 규산 성분과 산도 조절을 위해 사용되고 있다.

본 발명에 사용되어지는 석탄재는 SiO₂함량이 40~50%로 토양에 규산을 공급하는 역할이 가능하여 퇴비의 살포만으로 규산질 비료를 함께 투여한 효과를 나타낼 수 있고, 각 재료의 투여량을 조절하면 산도 조절의 역할도 담당 할 수 있다.

석탄재는 1,000℃ 이상의 고온에서 태워지므로 대부분의 중금속이 휘발되어 중금속의 함량이 없거나, 적어 퇴비의 기준이하이므로 안전하게 사용이 가능하다.

하기 표 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발효촉진제에 사용되는 제지슬러지와 석탄재의 중금속 함량 분석 결과이다.

제지슬러지의 중금속 함량

항목	유기인	Hg(mg/kg)	Pb(mg/kg)	Cd(mg/kg)	As(mg/kg)
측정값	ND	ND	ND	ND	ND
항목	Cr(mg/kg)	Cu(mg/kg)	CN-(mg/kg)	트리클로로에틸렌	테트라클로로에틸렌
측정값	ND	0.023	ND	ND	ND

석탄재의 중금속 함량

항목	유기인	Hg(mg/kg)	Pb(mg/kg)	Cd(mg/kg)	As(mg/kg)
측정값	ND	ND	ND	ND	ND
항목	Cr(mg/kg)	Cu(mg/kg)	CN-(mg/kg)	트리클로로에틸렌	테트라클로로에틸렌
측정값	ND	0.081	ND	ND	ND

상기 표 1 및 2의 결과를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발효촉진제에 사용되는 제지슬러지와 석탄재의 중금속은 없거나 매우 적다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발효촉진제는, 상기 석탄재 20 내지 60 중량부; 상기 건조 제지슬러지 20 내지 60중량부; 상기 미생물 발효 톱밥 20 내지 60 중량부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 석탄재는 바닥재 또는 바닥재/비산재를 모두 포함할 수 있으며, 상기 건조 제지슬러지는 제지슬러지를 일반 열풍 건조 또는 마이크로 웨이브 건조 방식으로 건조시킨 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 발효촉진제는 열병합 발전소로부터 발생한 비산재 및 제지소각제를 5 내지 10 중량부 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 비산재 및 제지소각제는 펠렛화된 후, 상기 발효촉진제에 첨가되어, 석탄재, 건조 제지슬러지, 미생물 발효 톱밥과 혼합된다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 미생물은 Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis 및 Bravibacillus borstelensis로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상으로, 상기 톱밥 또는 건조제지 슬러지에 분무하여 접종하고, 이를 2차 발효한 후 재 건조하여 발효촉진제의 원료로 사용한다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 석탄재가 바닥재인 경우, 이를 분쇄하여 입자 크기가 2.00mm 이하의 입도를 가지는 부분만을 스크리닝하여 사용한다. 또한 미분 형태의 비산재나 제지소각재(제지애쉬)는 0.5~2㎜인 펠렛 또는 환의 형태로 성형하여 첨가된다. 이때 상기 비산재와 제지소각재는 단독으로 또는 0.1 내지 0.9의 비율로 혼합되어 사용될 수 있다. 하지만, 어떠한 경우에도 미분화된 형태의 물질이므로 0.5~2㎜인 펠렛 또는 환의 형태로 성형하여 첨가되는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발효촉진제의 사진이다.

도 2는 상술한 발효촉진제 제조방법을 설명하는 단계도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발효촉진제 제조방법은, 제지슬러지를 건조하는 단계; 석탄재(바닥재)를 파쇄한 후 .00mm 이하의 입도로 스크리닝하는 단계; 미생물을 액체 배지에 배양한 후, 톱밥에 분무하여 접촉한 후, 2차 발효하여 재건조하여 미생물 발효 톱밥을 제조하는 단계; 및 상기 건조 제지슬러지, 스크리닝된 석탄재, 및 상기 미생물 발효 톱밥을 혼합하는 단계를 포함한다. 이때 상기 혼합하는 단계에서 펠렛화된 비산재 및 제지소각제가 상기 건조 제지슬러지, 스크리닝된 석탄재, 및 미생물 발효 톱밥에 첨가될 수 있다,

이상에서와 같이 본 발명은 상기한 실시예에 한하여 설명하였지만, 이를 반드시 제한 하는 것은 아닌 것으로 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.

Claims (6)

1. 음식물 폐기물 및 축산폐기물처리를 위한 발효촉진제로서,
   석탄재, 건조 제지슬러지, 미생물 발효 톱밥을 포함하는 발효촉진제.
2. 제 1항에 있어서, 상기 발효촉진제는,
   상기 석탄재 20 내지 60 중량부;
   상기 건조 제지슬러지 20 내지 60중량부;;
   상기 미생물 발효 톱밥 20 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효촉진제.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 발효촉진제는 비산재 및 제지소각제를 5 내지 10 중량부 더 포함하며,
   상기 비산재 및 제지소각제는 펠렛화된 후, 상기 발효촉진제에 첨가되어, 석탄재, 건조 제지슬러지, 미생물 발효 톱밥과 혼합되는 것을 특징으로 하는 발효촉진제.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 미생물은 Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis 및 Bravibacillus borstelensis로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 발효촉진제.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 발효촉진제 제조방법으로,
   제지슬러지를 건조하는 단계;
   석탄재를 파쇄한 후 스크리닝하는 단계;
   미생물을 액체 배지에 배양한 후, 톱밥에 분무하여 접촉한 후, 2차 발효 후 재건조하여 미생물 발효 톱밥을 제조하는 단계;및
   상기 건조 제지슬러지, 스크리닝된 석탄재, 및 미생물 발효 톱밥을 혼합하는 단계를 포함하는 발효촉진제 제조방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 발효촉진제 제조방법은,
   상기 혼합하는 단계에서 펠렛화된 비산재 및 제지소각제가 상기 건조 제지슬러지, 스크리닝된 석탄재, 및 미생물 발효 톱밥에 첨가되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발효촉진제 제조방법.
   
   
   
   

Images