KR20170136812A - Fertilizer and fuel and method of manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비료 및 연료와 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 호열성 미생물을 이용하여 속호성 발효 및 냄새를 이른 시일 안에 제거할 수 있는 비료 및 연료와 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fertilizer and a fuel, and a method for producing the same. More particularly, the present invention relates to a fertilizer and a fuel, which can be fermented by a thermophilic microorganism,
전통적으로 퇴비에 의존하여 오던 우리나라 농업은 1960년대 이후 식량난 해소를 위해 화학비료와 농약을 집중적으로 사용하여 단위 면적당 고수확, 고소득을 올리는 정책으로 일관하여 왔다. 그 결과 농작물의 생산량은 대폭 증가하였으나 토양은 황폐되어 유기물 함량이 대단히 부족한 상태가 되었고 이로 인한 지력저하가 농업생산력 증대에 커다란 장애가 되고 있다. 또 농약의 과다 사용과 경제 발전에 따른 환경오염, 오폐수 등으로 인하여 토양은 잔류농약과 중금속, 다이옥신, 폐 플라스틱 등으로 크게 오염되어 있어 토양의 근본적인 개량책이 요구되고 있다.Since the 1960s, Korean agriculture has traditionally relied on composting for the purpose of eliminating food shortages, using chemical fertilizers and pesticides intensively to raise high yields per unit area. As a result, the production of crops has increased drastically, but the soil has been devastated and the organic matter content has become very insufficient. As a result, the decrease of the soil power is a great obstacle to the increase of agricultural productivity. In addition, due to excessive use of pesticides and environmental pollution caused by economic development, wastewater and so on, soil is contaminated with residual pesticides, heavy metals, dioxins, waste plastic, etc., and fundamental improvement of soil is required.
즉, 국내에 농업은 풍부하게 공급되는 화학비료에 의존한 다수확을 목표로 하는 농업이었고, 그로 인해 토양의 비옥도가 점점 저하되었는데, 토양의 비옥도가 저하되므로 인해 내병성 및 내충성 등 병충해 적응성에 집단적으로 문제가 발생되는 등의 부작용이 발생하였다. 최근에는 농산물의 안전성 문제가 중요한 사회문제로 대두되고, 화학비료 남용에 따른 부작용으로 인하여 환경친화적인 비료의 필요성이 높아지고 있다. 따라서, 유기질 비료가 권장되고 있으나 유기질 비료인 퇴비는 자체 생산이 어렵고 사용하기가 번거로워서 회사의 제품을 이용하고 있으며, 각 유기질 퇴비 회사에서는 발효가 어려운 톱밥을 주원료로 하여 미발효 퇴비를 생산하고 있어 미발효 퇴비를 사용 후 발생하는 암모니아 등의 가스로 인한 농작물 피해에 대한 폐단이 있으므로 농가에서는 유기질 비료 사용을 기피하고 있는 실정이다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 2000년대 중 후반부터 기존의 화학비료 대신 유기질비료 또는 부숙 유기질비료(퇴비 등)와 같은 환경 친화적인 비료의 사용이 권장되고 있다.In other words, in Korea, agriculture was an agriculture aimed at large-scale relying on abundantly supplied chemical fertilizers, and the fertility of the soil was gradually lowered. As the fertility of the soil was lowered, the fertility adaptability And the like. In recent years, the problem of safety of agricultural products has become an important social issue, and the need for environmentally friendly fertilizers is increasing due to the side effects caused by the abuse of chemical fertilizers. Therefore, organic fertilizer is recommended, but organic fertilizer compost is difficult to manufacture in itself and it is troublesome to use it. Therefore, each organic composting company produces unfermented compost by using sawdust, which is difficult to ferment, as its main raw material. Farmers are avoiding the use of organic fertilizers because there is a risk of damage to crops caused by gases such as ammonia that occur after using fermented compost. In order to solve these problems, since late 2000, the use of environmentally friendly fertilizers such as organic fertilizer or compost organic fertilizer (compost, etc.) has been recommended instead of conventional chemical fertilizer.
이러한 비료는 비료공정규격에서 부산물 비료로서 부숙 유기질비료와 유기질비료로 구분되는데, 가축분이 일정량 이상 함유된 가축분 퇴비와 일반퇴비는 부숙 유기질비료에 속하고, 비료공정규격에서 정하고 있는 부숙되지 않은 식물성 잔재물(예: 아주까리 유박, 채종 유박 등)을 원료로 하여 제조되는 비료는 유기질비료이다. These fertilizers are divided into compost organic fertilizer and organic fertilizer as a by-product fertilizer in the fertilizer process standard. The compost and the general compost containing more than a certain amount of livestock belong to the compost organic fertilizer, and the insoluble vegetable remnant (Such as castor oil, oilseed rape, etc.) are organic fertilizers.
또 토양의 통기성과 배수성을 좋게 유지하려면 토양에 유용미생물의 서식과 번식을 활성화해야 하는데, 유용미생물의 활성을 도모하기 위해서는 토양 중에 적당한 유기물과 수분을 적당히 함유해야 할 뿐만 아니라 토양 중에 배수성과 통기성을 증진시킬 수 있는 퇴비원료를 선정 배합해서 퇴비를 만드는 것이다. 유용 미생물은 토양 중에서 유해 병원균의 활성을 억제시키거나 작물에 피해가 없으면서 토양 유기물의 부숙을 촉진 또는 토양을 부드럽게 해주어 통기성과 배수성을 양호하게 하는 작물 생장에 이로운 미생물을 총칭하는 것이다.In order to maintain the good permeability and drainage of the soil, it is necessary to activate the cultivation and propagation of useful microorganisms in the soil. In order to activate the useful microorganisms, proper organic matter and moisture should be appropriately contained in the soil, It is to make compost by selecting and composting the compost materials that can be promoted. Useful microorganisms are collectively referred to as microorganisms which are effective in inhibiting the activity of harmful pathogens in the soil or promoting ripening of the soil organic matter while not harming the crops, or benefiting the growth of the crops, which makes the soil smooth and airy and drainable.
또한, 도료 슬러지는 소각 처리 시에 대량의 이산화탄소가 발생하는 점 및 소각재를 매립 처리하기 위한 처리장이 필요한 점 등과 같은 환경적인 문제를 야기하는 처리 방법으로 처리되고 있다. 또한, 가열 고화하는 고형 연료화 방법이나 진공 상태에서 가열하면서 건조하는 방법의 경우에도 가열 처리가 행해짐으로써, 도료 슬러지의 처리 비용이 높아지는 문제점을 가지고 있다. 이러한 기술의 문제점을 해결하기 위해 인공 열원을 이용하지 않으며, 연소에 의한 이산화탄소의 배출을 억제함으로써 자연환경을 파괴하는 기술이 개발되고 있다.Further, the paint sludge is treated by a treatment method which causes environmental problems such as a point where a large amount of carbon dioxide is generated in the incineration treatment and a treatment plant for burial treatment of the incineration material is required. Further, even in the case of a solid fueling method for heating and solidifying or a method for drying while heating in a vacuum state, there is a problem that the treatment cost of the paint sludge becomes high due to heat treatment. Techniques for destroying the natural environment have been developed by using no artificial heat source to solve the problems of this technique and suppressing the emission of carbon dioxide by combustion.
이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.One example of such a technique is described in
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 도 1에 도시된 바와 같이, 유기성 폐기물에 호열성 미생물(30) 제제를 투입 및 혼합하면서 발효시켜 혼합 유기성 폐기물(10)을 형성하는 단계, 상기 혼합 유기성 폐기물(10)에 유기성 폐기물과 폐페인트 슬러지(20)를 투입 및 혼합하면서 발효시켜 혼합 유기성 폐기물(10)과 폐페인트 슬러지(20)의 혼합물을 형성하는 1차 발효단계, 상기 혼합 유기성 폐기물(10)과 폐페인트 슬러지(20)의 혼합물을 숙성(40)시켜 최종생성물(50)을 형성하는 2차 발효단계를 포함하는 폐페인트 슬러지의 바이오-드라잉 방법에 대해 개시되어 있다.For example, in
또 하기 특허문헌 2에는 유기성 폐기물을 50~60%의 수분율 및 호기성 조건 하에서 발효시켜 제1 퇴비 형태의 처리물로 제조하는 제1공정, 상기 제1 퇴비 형태의 처리물과 도료 슬러지의 혼합물이 50~60%의 수분율을 가지며 60℃ 전후의 온도가 되게 혼합하는 제2공정 및 상기 제1 퇴비 형태의 처리물 중의 호기성 미생물 군에 의한 발효열에 의해 상기 혼합물 중의 상기 도료 슬러지를 세립 형상으로 변화시키는 제3공정을 포함하고, 상기 제3공정에서 수득된 처리물을 제2 퇴비 형태의 처리물로 하여 상기 제2 퇴비 형태의 처리물과 도료 슬러지를 혼합하여 상기 제2공정을 진행한 후, 상기 제3공정을 수행하는 도료 슬러지의 처리 방법에 대해 개시되어 있다.Patent Document 2 discloses a first step of producing an organic wastes as a first compost type treated product by fermenting organic wastes under a moisture content of 50 to 60% and aerobic condition, a method comprising mixing the first compost type treated product and the coating sludge with 50 A second step of mixing water with a moisture content of about 60% at a temperature of about 60 DEG C, and a second step of changing the paint sludge in the mixture into fine granules by the fermentation heat caused by the aerobic microorganisms in the treated material of the first compost form 3 process, the treated material obtained in the third process is treated as a second composted form, the treated material in the second composted form is mixed with the paint sludge, the second process is carried out, 3 < / RTI > process for treating paint sludge.
또한, 하기 특허문헌 3에는 자연계에서 채취하여 배양한 토양미생물 중 효모균, 셀룰로즈 분해균, 질소고정균, 사상균, 유산균, 고초균, 황국균, 메탄산화균, 유포자세균, 셀룰로즈방사균, 셀룰로즈실사균, 백색부후균, 철산화균, 철환원균, 황산환원균, 방사균, 유황균, 질산균, 망간산화균, 암모니아산화균, 유기영양균, 아황산균, 망간환원균, 광합성균, 토양방선균, 선옥균이 균집된 토양미생물 0.1~0.5 중량%와 미강, 비지와 같은 유기 폐기물 99.5~99.9 중량%를 잘 혼합한 후 고열발효기에 투입하여 60~200℃에서 20~30시간 1차 발효시켜 토양미생물군을 제조한 후 상기 1차 발효시킨 토양미생물군 0.01~0.05 중량%와 고농축 양분이 배합된 유기질 비료 원료 99.95~99.99 중량%를 혼합한 후 고열발효기에 투입하여 100~200℃에서 20~50시간 2차 발효시켜 제조된 토양미생물군이 함유된 유기질비료에 대해 개시되어 있다.In Patent Document 3, Patent Document 3 discloses a soil microorganism cultivated and cultivated in the natural world, and the soil microorganism cultivated in the natural environment is selected from the group consisting of yeast bacteria, cellulose degrading bacteria, nitrogen fixation bacteria, filamentous bacteria, lactic acid bacteria, Bacillus subtilis, The soil microorganism homogenized with microorganisms such as bacterium, iron oxide bacillus, fermented yeast bacteria, sulfuric acid reducing bacteria, emissive bacteria, sulfur bacteria, nitric acid bacteria, manganese oxidizing bacteria, ammonia oxidizing bacteria, organic nutrition bacteria, sulfurous acid bacteria, manganese reducing bacteria, photosynthetic bacteria, 0.1 to 0.5% by weight of organic waste and 99.5 to 99.9% by weight of organic waste such as rice bran and beige are added to a high-temperature fermenter and the mixture is firstly fermented at 60 to 200 ° C for 20 to 30 hours to prepare a soil microorganism group. A mixture of 0.01 to 0.05 wt.% Of soil microorganism fermented with fermented soybeans and 99.95 to 99.99 wt.% Of an organic fertilizer raw material containing highly concentrated nutrients, and then added to a high-temperature fermenter and subjected to secondary fermentation at 100 to 200 DEG C for 20 to 50 hours microbe It is disclosed for containing a organic fertilizer.
그러나 상술한 바와 같은 종래의 기술에 따른 도료 슬러지의 처리 방법에서는 호기성 미생물군이 발생시키는 발효열로 인해 슬러지를 건조하는 기술에 대해서만 개시되어 있으며, 건조 기한이 길어 진다는 문제가 있었다.However, in the conventional method of treating paint sludge as described above, only the technique of drying the sludge due to the fermentation heat generated by the aerobic microorganism group is disclosed, and there is a problem that the drying period becomes long.
즉, 종래의 기술에서는 미생물 발효실에서 5~7일 후, 온도가 65℃~70℃가 최고치로 되어 발효 기간이 20일 이상 소요되며, 이에 따른 운영 비용이 증가한다는 문제가 있었다.That is, in the conventional technology, the temperature is 65 to 70 ° C after 5 to 7 days in the microbial fermentation chamber, and the fermentation period is longer than 20 days, thereby increasing the operating cost.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 제조 과정을 단순발효 기간을 단축할 수 있는 비료 및 연료와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to solve the above problems and provide a fertilizer and a fuel which can shorten a simple fermentation period and a method for producing the same.
본 발명의 다른 목적은 하·폐수 슬러지 및 유기물의 발효 속도를 증가시킬 수 있는 비료 및 연료와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fertilizer and a fuel capable of increasing the fermentation speed of the wastewater sludge and organic matter, and a method for producing the same.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 제조 방법은 슬러지 및 축분을 이용하여 퇴비 또는 연료를 제조하는 방법으로서, (a) 석탄회, 슬러지, 유기물, 수분 조절제, 호열성 미생물을 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 혼합된 혼합물에 산소와 질소를 각각 공급하여 발효시키는 발효 단계, (c) 상기 단계 (b)에서의 발효를 일정 기간 유지하는 단계, (d) 상기 단계 (c)에서 유지된 발효된 혼합물을 퇴비 또는 연료로서 인출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing compost or fuel using sludge and shale, comprising the steps of (a) mixing coal fly ash, sludge, organic matter, moisture regulating agent, (B) a fermentation step of supplying oxygen and nitrogen to the mixed mixture in step (a), respectively, and fermenting the mixture; (c) maintaining the fermentation in step (b) and withdrawing the fermented mixture held in step (c) as compost or fuel.
또 본 발명에 따른 제조 방법에서, 상기 슬러지는 하·폐수 슬러지이고, 상기 수분 조절제는 톱밥이고, 상기 유기물은 축분이며, 상기 혼합물은 혼합물 100중량부에 대해 석탄회 3~6중량부, 슬러지 50~70중량부, 축분 5~10중량부, 톱밥 30~40중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the production method according to the present invention, the sludge is a wastewater sludge, the moisture regulator is sawdust, the organic matter is an agglomerate, and the mixture comprises 3 to 6 parts by weight of coal fly ash, 70 to 30 parts by weight of sawdust, 5 to 10 parts by weight of an axilla fraction, and 30 to 40 parts by weight of sawdust.
또 본 발명에 따른 제조 방법에서, 상기 슬러지는 하·폐수 슬러지이고, 상기 수분 조절제는 유박이고, 상기 유기물은 축분이며, 상기 혼합물은 혼합물 100중량부에 대해 석탄회 3~6중량부, 슬러지 50~70중량부, 축분 5~10중량부, 톱밥 30~40중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the production method according to the present invention, the sludge is a wastewater sludge, the water regulator is oil cake, the organic matter is an oil fraction, and the mixture comprises 3 to 6 parts by weight of coal fly ash, 70 to 30 parts by weight of sawdust, 5 to 10 parts by weight of an axilla fraction, and 30 to 40 parts by weight of sawdust.
또 본 발명에 따른 제조 방법에서, 상기 단계 (b)에서 산소와 질소는 각각 혼합물 100중량부에 대해 2~5중량부 공급되고, 상기 단계 (c)는 85℃~90℃에서 3~4일간 실행되는 것을 특징으로 한다.In the production method according to the present invention, oxygen and nitrogen are respectively fed in an amount of 2 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture in the step (b), and the step (c) is carried out at 85 ° C to 90 ° C for 3 to 4 days Is executed.
또 본 발명에 따른 제조 방법에서, 상기 유박은 팜나무 열매, 피마자, 해바라기 씨 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합인 것을 특징으로 한다.Further, in the production method according to the present invention, the oil cake is characterized by being any one of palm tree fruit, castor oil, sunflower oil or a mixture thereof.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 비료는 상술한 바와 같은 비료 및 연료의 제조 방법으로 제조된 것을 특징으로 한다.In order to attain the above object, the fertilizer according to the present invention is characterized by being manufactured by the above-described method for producing fertilizer and fuel.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 연료는 상술한 바와 같은 비료 및 연료의 제조 방법으로 제조된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the fuel according to the present invention is characterized in that it is manufactured by the above-described method for producing fertilizer and fuel.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 비료 및 연료와 그 제조 방법에 의하면, 석탄회, 슬러지, 유기물, 수분 조절제, 호열성 미생물이 혼합된 혼합물에 산소와 질소를 각각 공급하여 발효 속도를 증가시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the fertilizer and the fuel and the method for producing the same according to the present invention, it is possible to increase the fermentation rate by supplying oxygen and nitrogen to the mixture of fly ash, sludge, organic matter, moisture regulating agent and thermophilic microorganism Effect is obtained.
또, 본 발명에 따른 비료 및 연료와 그 제조 방법에 의하면, 고열에 의한 발효 속도의 증가에 따라 유기물인 축분의 냄새를 이른 시일 안에 제거할 수 있다는 효과도 얻어진다.Further, according to the fertilizer and the fuel and the manufacturing method thereof according to the present invention, the smell of the organic matter as the fermentation speed due to the high heat can be removed in an early stage.
도 1은 종래의 기술에 따른 폐페인트 슬러지의 바이오-드라잉 과정을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 비료 및 연료의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도.1 is a view for explaining a bio-drying process of a waste paint sludge according to the prior art,
2 is a process diagram for explaining a process for producing fertilizer and fuel according to the present invention.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.These and other objects and novel features of the present invention will become more apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에 적용되는 비료 및 연료의 성분에 대해 기술한다.First, components of fertilizer and fuel applied to the present invention will be described.
본 발명에 따른 비료 및 연료는 석탄회, 슬러지, 유기물, 수분 조절제, 호열성 미생물을 혼합한 혼합물을 포함하고, 이 혼합물에 산소와 질소를 각각 공급하여 생성된다.The fertilizer and the fuel according to the present invention are produced by supplying a mixture of coal fly ash, sludge, organic matter, moisture control agent and thermophilic microorganism, and oxygen and nitrogen, respectively, to the mixture.
상기 슬러지는 하·폐수 슬러지이고, 상기 수분 조절제로는 톱밥 또는 유박을 사용하고, 유기물은 축분을 사용한다.The sludge is a wastewater sludge, sawdust or oil cake is used as the moisture regulator, and an organic matter is used as an organic matter.
상기 혼합물은 혼합물 100중량부에 대해 석탄회 3~6중량부, 슬러지 50~70중량부, 축분 5~10중량부, 톱밥 30~40중량부를 포함한다.The mixture includes 3 to 6 parts by weight of coal fly ash, 50 to 70 parts by weight of sludge, 5 to 10 parts by weight of an aggregate fraction, and 30 to 40 parts by weight of sawdust as 100 parts by weight of the mixture.
상기 석탄회(ashes)는 석탄 화력발전소에서 부산물로 발생되며, 연소로(燃燒盧)내에서 석탄의 유기성 가연 성분이 연소된 후에 남는 잔류 광물질로, 일반적으로 석영(quartz, SiO2), 멀라이트(mullite), 페라이트(ferrite), 첨정석(spinel), 적철석(hematite)을 함유한다. 이 석탄회는 연소로의 하부로 배출되는 바텀 애쉬(바닥재 혹은 저회)와 연소가스와 함께 상부로 배출되는 플라이 애쉬(fly ash, 비회)로 구분된다. 이들 석탄회는 연소설비 내에서 포집되는 위치가 다르기 때문에 소결상태, 밀도, 입자의 크기 등 물성이 다르게 나타나게 된다. 플라이 애쉬는 연소과정에서 생성된 석탄회 중에서 미세한 크기의 입자로 연소가스와 함께 연소로를 통과하여 배출되며, 총 석탄회 발생량의 75∼90%를 차지하므로 일반적으로 석탄회라 하면, 이 플라이 애쉬를 지칭한다. 플라이 애쉬는 발전설비의 향상에 따라 그 품질도 향상되어 그 재활용률이 점차 증가하고 있으며, 90% 이상이 콘크리트의 혼화재와 시멘트 원료로 활용되고 있다. 한편, 바텀 애쉬란 연소로 내에서 소결에 의해 입자가 형성된 상태에서 보일러 하부로 낙하하여 고형화된 물질을 분쇄기를 사용하여 25mm 이하의 입도로 분쇄시킨 것이다. 일반적으로 분쇄기에 의해 파쇄된 바텀 애쉬는 1∼20mm 정도의 입경 범위를 갖고 있으며 클린커 애쉬(clinker ash) 또는 배드 애쉬(bad ash)라고도 한다. 이 바텀 애쉬는 총 석탄회 발생량의 10∼15%정도가 발생한다. 상기 플라이 애쉬는 그 활용방안에 대해 각계 연구소나 학계에서 꾸준한 연구를 수행한 결과, 시멘트혼화재, 성토재, 토지 개량재, 경량골재 등 다양한 분야에 사용되어 왔으며 특히, 콘크리트의 혼화재와 시멘트 원료로 사용이 활성화되어 있어 전체 재활용률의 약 90%를 차지하고 있다. 본 발명에 따른 비료 및 연료 혼합물 100중량부에 대해 석탄회가 3중량부 미만이며, 슬러지 및 축분의 흡착률이 저하되고 6중량부를 초과하는 경우, 과다한 흡착에 의해 미생물에 의한 발효가 지연되게 된다.The ashes are generated as a by-product in a coal-fired power plant and are residual minerals remaining after the organic combustible components of the coal are burned in the combustion furnace and are generally quartz (SiO 2 ), mullite mullite, ferrite, spinel, and hematite. This fly ash is divided into bottom ash (bottom ash) discharged to the lower part of the furnace and fly ash (fly ash) discharged to the upper part together with the combustion gas. Since these coal fly ash is collected at different positions in the combustion facility, physical properties such as sintering state, density and particle size are different. The fly ash is fine particles in the fly ash produced during the combustion process, and is discharged through the combustion furnace together with the combustion gas. Since the fly ash occupies 75 to 90% of the total fly ash, the fly ash is generally referred to as fly ash . Fly ash has improved its quality due to the improvement of power generation facilities, its recycling rate is gradually increasing, and more than 90% is being used as an admixture and cement raw material of concrete. On the other hand, bottom ash means a material which has fallen to the bottom of a boiler in a state where particles are formed by sintering in a combustion furnace, and the solidified material is ground to a particle size of 25 mm or less using a pulverizer. Generally, the bottom ash shredded by a crusher has a particle diameter range of about 1 to 20 mm and is also called a clinker ash or a bad ash. This bottom ash accounts for about 10 to 15% of total fly ash. The fly ash has been used in a variety of fields such as cement admixture, embankment, land improvement material, lightweight aggregate and the like as a result of continuous research conducted by various research institutes and academia about its utilization method. Especially, It is active and accounts for about 90% of the total recycling rate. If the fly ash content is less than 3 parts by weight and the adsorption rate of sludge and fodder is lowered and exceeds 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the fertilizer and fuel mixture according to the present invention, the fermentation by microorganisms is delayed due to excessive adsorption.
상기 슬러지(sludge)는 하·폐수 슬러지로서 오니(汚泥)라고도 하며, 하수 오니는 약 50%의 유기질을 함유하고 있으며, 함수율도 최초 침전 오니의 96∼98%에서 활성오니의 99∼99.5%로 높기 때문에 처리하기 어렵다. 지금까지는 혐기처리(嫌氣處理)에 의해 오니를 안정화한 후 탈수하여 매립하는 방법으로 처분하였지만, 오니량의 증가로 인해 곤란하여 하수 오니를 직접 기계 탈수한 후 소각하는 방법을 취하고 있다. 그 밖에 습식산화 또는 가열처리 등의 방법도 연구되고 있다. 정수 오니는 탁질(濁質)과 수산화알루미늄이 주성분인데 원수(原水)에 따라서 유기물을 20∼30% 함유하며, 하수 오니와 마찬가지로 98% 이상의 함수율이 있다. 처리된 오니의 최종처리는 건축재료나 도로건설의 재료로 이용하는 등 각종 연구가 진행되고 있으나, 대부분 매립 등의 방법으로 처리된다. 본 발명에 따른 비료 및 연료 혼합물 100중량부에 대해 슬러지가 50중량부 미만이며, 슬러지의 처리 효과가 저하되고 70중량부를 초과하는 경우, 과다한 양에 의해 미생물에 의한 발효가 지연되게 된다.The sludge is also referred to as sludge as wastewater sludge. Sewage sludge contains about 50% of organic matter. Moisture content is 99% to 99.5% of the activated sludge from 96% to 98% of the initial settling sludge It is difficult to handle because it is high. Until now, the sludge has been stabilized by anaerobic treatment and then dewatered and buried. However, due to the increase in sludge amount, it is difficult to directly remove the sewage sludge and then incinerate the sewage sludge. Other methods such as wet oxidation or heat treatment are also being studied. Sludge sludge is composed mainly of turbidity and aluminum hydroxide. It contains 20-30% of organic matter depending on the raw water and has a water content of 98% or more like sewage sludge. The final treatment of the treated sludge is used as a material for building materials and road construction. If the sludge is less than 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the fertilizer and the fuel mixture according to the present invention, and the treating effect of the sludge is lowered and exceeds 70 parts by weight, the fermentation by microorganisms is delayed due to an excessive amount.
상기 축분은 소, 돼지, 닭 등의 가축의 분뇨로서, 생분 또는 건분을 사용하며, 특정 가축에 한정되는 것은 아니다. 이러한 생분에는 수분이 약 70~80% 정도가 함유되고, 건분에는 수분이 약 20~30% 정도가 함유되고, 유기물 증대 기능, 질소 등 영양원 공급 기능, 유용미생물 활성화를 위해 마련된다. 상기 축분에는 유기농 비료의 기본적인 성분으로서 질소(N), 오산화인(P2O5), 산화칼륨(K2O), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 등이 포함된다. 본 발명에 따른 비료 및 연료 혼합물 100중량부에 대해 축분이 5중량부 미만이며, 축분에 의해 공급되는 유기물의 성분이 미비하며 10중량부를 초과하는 경우, 과다한 질소 함량의 증가로 염류 장해가 발생할 분만 아니라 과다한 수분으로 고형화를 위한 시간이 지연되며, 경우에 따라 축분의 냄새로 인한 불쾌감을 초래하게 된다. The above-mentioned manure is manure of livestock such as cattle, pigs, chickens, etc., and uses raw or dry matter, and is not limited to specific livestock. These raw materials contain about 70 ~ 80% of moisture, about 20 ~ 30% of moisture is contained in dry matter, and it is provided for the function of supplying organic nutrients, supplying nutrients such as nitrogen, and activating useful microorganisms. The shaft fraction includes nitrogen (N), phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ), potassium oxide (K 2 O), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO) and the like as basic components of the organic fertilizer. When the amount of the shaft is less than 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the fertilizer and the fuel mixture according to the present invention and the amount of the organic matter supplied by the shaft is less than 10 parts by weight and the amount of excessive nitrogen is increased, However, the time for solidification is delayed due to excessive moisture, and in some cases, it is discomfort caused by the odor of the plant.
상기 톱밥은 목재의 절단, 연마, 사포질 등의 가공 과정에서 발생하는 부산물을 의미하며, 보수력, 보비력, 염류 흡착 증대 기능 및 미생물 활성화 기능을 위해 마련된다. 본 발명에 따른 비료 및 연료 혼합물 100중량부에 대해 톱밥이 30중량부를 미만이면 슬러지 및 축분의 성분에 따른 수분 조절의 기능이 저하하고, 40중량부를 초과하면 과다한 수분의 흡수에 의해 고형화의 형성에 문제가 있다. The sawdust means a byproduct generated during processing such as cutting, polishing, and sanding of wood, and is provided for water holding capacity, bending strength, salt adsorption increasing function and microorganism activating function. If the amount of the sawdust is less than 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the fertilizer and the fuel mixture according to the present invention, the function of controlling moisture depending on the components of the sludge and the shaft fraction is deteriorated. If the amount exceeds 40 parts by weight, there is a problem.
또 본 발명에서는 상기 톱밥 대신에 유박을 적용할 수도 있다. 상기 유박은 팜나무 열매, 피마자, 해바라기 씨 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합을 사용한다. 즉 유박은 팜나무 열매를 순수 압착 방식을 통해 추출하는 식물성 유지인 팜유를 제조하고 남은 찌꺼기, 피마자의 종자에서 짜낸 기름인 피마유를 제조하고 남은 찌꺼기, 해바라기 씨에서 짜낸 기름인 해바라기유를 제조하고 남은 찌꺼기를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 기름 작물에서 기름을 짜고 남은찌꺼기를 사용할 수 있다. In addition, in the present invention, vinegars may be applied instead of the sawdust. The oil cake may be any one of palm kernel, castor, and sunflower seeds or a mixture thereof. In other words, oilseed rape is produced by producing palm oil which is a vegetable oil which extracts palm nuts through a pure pressing method, producing remnants and residual oil from the seeds of the castor, and producing sunflower oil which is the oil squeezed out from the sunflower seeds Including, but not limited to, residue left over from oil crops.
상기 호열성 미생물은 호기적인 발효 공정을 통해 자체적으로 발생하여 혼합 슬러지와 유기물을 발효시킨다. 이와 같이, 슬러지와 유기물인 축분을 호열성 미생물로 발효시키는 경우, 호열성 미생물이 활동할 수 있는 적합한 환경이 형성되어 슬러지 및 축분에 함유되어 있는 다량의 수분은 미생물의 호기적 발효과정에서 발생하는 고온으로 증발되어 슬러지와 축분이 건조되어 비료 또는 연료로 사용할 수 있는 고에너지의 생성물이 형성된다. 이러한 호열성 미생물은 슬러지, 축분, 톱밥 등에 의해 발효실 내에서 자생적으로 배양 및 증식되며, 발효실 내를 85℃~90℃의 고온으로 유지하며, 혼합물의 수분을 고속으로 제거하고, 슬러지 또는 축분에 의한 냄새를 제거한다. 본 발명에 따른 호열성 미생물은 특정 범위의 온도, 특히 85℃~90℃에서 적응하고, 성장 및 가수분해 효소활성이 우수한 바실러스(Bacillus) 계통의 미생물을 포함하며, 예를 들어 상기 특허문헌 1에 개시된 호열성 미생물 제제에 의해 마련될 수 있다. The thermophilic microorganisms are generated by an aerobic fermentation process to ferment the mixed sludge and organic matter. Thus, when the sludge and the organic matter are fermented as a thermophilic microorganism, a suitable environment in which the thermophilic microorganism can act is formed, and a large amount of water contained in the sludge and the sludge accumulates at a high temperature So that the sludge and the fines are dried to form high energy products that can be used as fertilizer or fuel. Such a thermophilic microorganism is cultivated and propagated naturally in the fermentation chamber by sludge, shaft powder, sawdust, etc., and the fermentation chamber is maintained at a high temperature of 85 ° C to 90 ° C, the water of the mixture is removed at high speed, Remove the smell. The thermophilic microorganism according to the present invention comprises a microorganism of the Bacillus strain which is adapted to a specific range of temperatures, particularly 85 ° C to 90 ° C, and has excellent growth and hydrolytic activity. For example, in
또한, 본 발명에서는 호열성 미생물의 증식을 위해 상기 혼합물에 산소와 질소를 각각 공급한다. 이 산소와 질소는 각각 혼합물 100중량부에 대해 2~5중량부를 공급한다. 산소와 질소의 공급량이 2중량부 미만이면 호열성 미생물의 증식이 충분하게 이루어지지 않으며, 5중량부를 초과하면 과다한 산소와 질소의 공급으로 인하여 호열성 미생물의 증식이 억제된다. 이와 같은 산소와 질소의 공급은 상기 혼합물의 교반 과정에서 순차적으로 혼합물 내에 공급되는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, oxygen and nitrogen are supplied to the mixture for the purpose of proliferating the thermophilic microorganism. The oxygen and nitrogen are each supplied in an amount of 2 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the mixture. When the feed amount of oxygen and nitrogen is less than 2 parts by weight, the thermophilic microorganisms do not sufficiently proliferate. When the amount of oxygen and nitrogen is more than 5 parts by weight, proliferation of the thermophilic microorganisms is suppressed due to excessive supply of oxygen and nitrogen. It is preferable that the supply of the oxygen and nitrogen is sequentially supplied into the mixture in the course of stirring the mixture.
따라서, 본 발명에 따른 비료 및 연료는 비료 및 연료 100중량부에 대해 석탄회 3~6중량부, 슬러지 50~70중량부, 축분 5~10중량부, 톱밥 30~40중량부, 산소 2~5중량부, 질소 2~5중량부를 포함하고, 바람직하게는 비료 및 연료 100중량%에 대해 석탄회 5중량%, 슬러지 55중량%, 축분 6중량%, 톱밥 30중량부, 산소 2중량부, 질소 2중량%를 포함할 수 있다.Accordingly, the fertilizer and the fuel according to the present invention can be used in an amount of 3 to 6 parts by weight of coal fly ash, 50 to 70 parts by weight of sludge, 5 to 10 parts by weight of sawdust, 30 to 40 parts by weight of sawdust, 5 wt% of fly ash, 55 wt% of sludge, 6 wt% of sawdust, 30 wt% of sawdust, 2 wt% of oxygen, 2 wt% of nitrogen, 2 wt% of nitrogen, % ≪ / RTI > by weight.
이하, 본 발명에 따른 슬러지 및 축분을 이용하여 퇴비 또는 연료의 제조에 대해 도면을 따라 설명한다.Hereinafter, the production of compost or fuel using the sludge and shaft fraction according to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 비료 및 연료의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도이다.FIG. 2 is a process diagram for explaining a process for producing fertilizer and fuel according to the present invention.
본 발명에 따른 비료 및 연료를 제조하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 석탄회, 슬러지, 유기물, 수분 조절제, 호열성 미생물을 혼합하여 혼합물을 생성한다(S10). 이와 같은 혼합물은 예를 들어 혼합물 100중량부에 대해 석탄회 3~6중량부, 슬러지 50~70중량부, 축분 5~10중량부, 수분 조절제로서 톱밥 또는 유박 30~40중량부를 포함한다. 이와 같은 혼합물은 통상의 비료 제조시와 같이, 교반 기능을 구비한 용기 내에 각각의 성분을 투입하고 일정 속도로 교반하는 것에 의해 실현된다. 또 교반 속도 및 시간은 혼합물의 양 등에 의해 변경 가능하므로, 특정 조건에 한정되는 것은 아니다.In order to produce the fertilizer and the fuel according to the present invention, as shown in FIG. 2, the fly ash, the sludge, the organic matter, the moisture control agent, and the thermophilic microorganism are mixed to produce a mixture (S10). Such a mixture includes, for example, 3 to 6 parts by weight of fly ash, 50 to 70 parts by weight of sludge, 5 to 10 parts by weight of an aggregate fraction, and 30 to 40 parts by weight of sawdust or oil cake as a moisture control agent, based on 100 parts by weight of the mixture. Such a mixture is realized by putting each component into a container having a stirring function and stirring at a constant speed, as in the case of producing ordinary fertilizer. The stirring speed and time may vary depending on the amount of the mixture and the like, and thus are not limited to specific conditions.
상기 단계 S10에서 혼합된 혼합물을 발효시키면서, 일정 시간 간격으로 혼합물에 산소와 질소를 공급한다(S20). 산소와 질소의 공급은 호열성 미생물의 증식을 위해 공급되는 것으로서, 각각 혼합물 100중량부에 대해 2~5중량부 공급하며, 교반 과정에서 혼합물의 하부를 통해 공급하는 것이 바람직하다.In step S10, oxygen and nitrogen are supplied to the mixture at predetermined time intervals while fermenting the mixed mixture (S20). The supply of oxygen and nitrogen is supplied for the proliferation of the thermophilic microorganisms, and it is preferable to supply 2 to 5 parts by weight to 100 parts by weight of the mixture, respectively, and supply the mixture through the lower part of the mixture in the stirring process.
상기 단계 S10 및 S20은 예를 들어 상기 석탄회, 슬러지, 유기물, 수분 조절제, 호열성 미생물을 투입하기 위한 투입부, 투입된 재료들을 혼합, 분쇄 및 발효시키는 혼합부, 산소 및 질소를 공급하는 공급부, 발효된 비료 및 연료를 인출하는 인출부를 구비한 발효실에서 진행되며, 상기 혼합부는 교반기를 구비하여 상기 혼합물을 소정의 시간 간격으로 교반하여 미생물의 증식을 증진시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 장치의 구성은 통상의 유기믈 비료 생성 장치에 의해 용이하게 실현할 수 있으므로 이에 대한 구체적인 구성의 설명은 생략한다.The steps S10 and S20 may include, for example, a mixing unit for mixing and crushing and fermenting the coal ash, a sludge, an organic material, a moisture control agent, a thermophilic microorganism, a feeding unit for feeding oxygen and nitrogen, The fermentation is carried out in a fermentation chamber equipped with a feeder for withdrawing the fertilizer and the fuel, and the mixing unit is equipped with a stirrer to stir the mixture at predetermined time intervals to promote the growth of microorganisms. The construction of such an apparatus can be easily realized by a conventional organic fertilizer producing apparatus, and a detailed description thereof will be omitted.
또 상기 단계 S20에서의 산소 및 질소의 공급은 초기 혼합물의 생성과 동시에 실행될 수 있다.Also, the supply of oxygen and nitrogen in step S20 may be performed simultaneously with the generation of the initial mixture.
이후, 상기 혼합물에서는 발효가 진행되어 혼합물의 온도가 상승하게 된다. 즉 발효의 개시 시에는 40℃~50℃를 유지하며, 12시간 경과 후에는 85℃~90℃까지 상승하게 된다. 본 발명에서는 85℃~90℃의 상태를 3~4일간 유지시킨다(S30).Thereafter, the fermentation proceeds in the mixture to raise the temperature of the mixture. That is, at the start of fermentation, the temperature is maintained at 40 ° C to 50 ° C, and after 12 hours, the temperature is increased to 85 ° C to 90 ° C. In the present invention, the state of 85 ° C to 90 ° C is maintained for 3 to 4 days (S30).
혼합물의 온도가 85℃~90℃로 유지되면서 슬러지 또는 축분의 냄새가 제거되며, 발효 속도가 증가되어 종래의 20일 정도 소요되던 발효 기간을 3~4일 이내로 단축할 수 있다.The temperature of the mixture is maintained at 85 ° C to 90 ° C to remove the smell of sludge or fodder and the fermentation rate is increased to shorten the fermentation period which is conventionally 20 days to 3 to 4 days.
발효가 완료되면, 비료 또는 연료로 사용하기 위해 발효실에서 발효된 혼합물을 인출한다(S40). 인출된 혼합물에 대해서는 예를 들어 소정 형상의 형틀에 투입하고 가압 성형하여 일정 형상으로 제조할 수 있다. 즉, 본 발명에 따라 제조된 혼합물은 비료로 사용하는 경우, 상기 단계 S40에서 인출된 비료를 통상의 유기물 비료와 같이 포장을 할 수 있고, 연료로 사용하는 경우 소정의 형상, 예를 들어 연료용 펠릿 형상으로 제조할 수 있다. When the fermentation is completed, the fermented mixture is taken out from the fermentation room for use as fertilizer or fuel (S40). The drawn mixture can be molded into a predetermined shape, for example, by putting it in a mold having a predetermined shape and pressing it. That is, when the mixture prepared according to the present invention is used as a fertilizer, the fertilizer drawn in the step S40 can be packed like ordinary organic fertilizer, and when used as a fuel, It can be produced in the form of pellets.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
본 발명에 따른 비료 및 연료와 그 제조 방법을 사용하는 것에 발효 속도를 증가시킬 수 있다.The fermentation rate can be increased by using the fertilizer and the fuel according to the present invention and the production method thereof.
Claims (7)
(a) 석탄회, 슬러지, 유기물, 수분 조절제, 호열성 미생물을 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계,
(b) 상기 단계 (a)에서 혼합된 혼합물에 산소와 질소를 각각 공급하여 발효시키는 발효 단계,
(c) 상기 단계 (b)에서의 발효를 일정 기간 유지하는 단계,
(d) 상기 단계 (c)에서 유지된 발효된 혼합물을 퇴비 또는 연료로 인출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.A method of making compost or fuel using sludge and shale,
(a) mixing a coal fly ash, sludge, organic matter, a moisture regulator, and a thermophilic microorganism to produce a mixture,
(b) a fermentation step in which oxygen and nitrogen are supplied to the mixed mixture in step (a)
(c) maintaining the fermentation in the step (b) for a certain period of time,
(d) withdrawing the fermented mixture held in step (c) into compost or fuel.
상기 슬러지는 하·폐수 슬러지이고, 상기 수분 조절제는 톱밥이고, 상기 유기물은 축분이며,
상기 혼합물은 혼합물 100중량부에 대해 석탄회 3~6중량부, 슬러지 50~70중량부, 축분 5~10중량부, 톱밥 30~40중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.The method of claim 1,
Wherein the sludge is a wastewater sludge, the moisture regulator is sawdust, the organic matter is an oil fraction,
Wherein the mixture comprises 3 to 6 parts by weight of fly ash, 50 to 70 parts by weight of sludge, 5 to 10 parts by weight of an aggregate fraction, and 30 to 40 parts by weight of sawdust based on 100 parts by weight of the mixture.
상기 슬러지는 하·폐수 슬러지이고, 상기 수분 조절제는 유박이고, 상기 유기물은 축분이며,
상기 혼합물은 혼합물 100중량부에 대해 석탄회 3~6중량부, 슬러지 50~70중량부, 축분 5~10중량부, 톱밥 30~40중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.The method of claim 1,
Wherein the sludge is a bottom / wastewater sludge, the moisture regulator is an oil cake, the organic matter is an oil fraction,
Wherein the mixture comprises 3 to 6 parts by weight of fly ash, 50 to 70 parts by weight of sludge, 5 to 10 parts by weight of an aggregate fraction, and 30 to 40 parts by weight of sawdust based on 100 parts by weight of the mixture.
상기 단계 (b)에서 산소와 질소는 각각 혼합물 100중량부에 대해 2~5중량부 공급되고,
상기 단계 (c)는 85℃~90℃에서 3~4일간 실행되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.The method of claim 1,
In step (b), oxygen and nitrogen are respectively fed in an amount of 2 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture,
Wherein the step (c) is carried out at 85 ° C to 90 ° C for 3 to 4 days.
상기 유박은 팜나무 열매, 피마자, 해바라기 씨 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합인 것을 특징으로 하는 제조 방법.4. The method of claim 3,
Wherein the oil cake is any one of palm kernel, castor, and sunflower seeds or a mixture thereof.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |