KR20190112224A - 유기성폐기물의 액비화 및 지중 유공관을 이용한 지중 시비 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기, 축분뇨 등의 유기성폐기물로 인한 환경오염을 최소화하면서 유기성폐기물을 액비화하여 재활용함과, 액비를 식물 근권부 내의 밑에 매설하는 지중 유공관을 이용하여 환경오염을 방지하면서 식물 근권부에 시비하여 식물재배의 생산성, 품질이 높으며, 경제성을 높이도록 하는 유기성폐기물의 액비화 및 유공관을 이용한 지중 시비 방법을 제공함에 있다.
본 발명은 음식물쓰레기에서 제1액상유기물을, 축분뇨에서 제2액상유기물을 얻는 공정으로,
음식물쓰레기를 파쇄 및 이물질 선별수단에 의하여 파쇄하면서 질량이 높은 이물질을 각각 분리할 수 있도록 하는 파쇄 및 선별단계, 상기 유기성폐기물의 파쇄 및 선별단계에 의해 나오는 유기성폐기물을 고온으로 자숙(Boil-Cooking)처리 하여 유기물의 조직을 연성화하면서 각종 잡균을 멸균처리하는 과정인 자숙처리단계, 상기 자숙처리단계를 거친 음식물쓰레기를 고액분리수단에 의하여 압축 이송하면서 압착시키어 음식물쓰레기의 액상유기물과 잔재물인 고형이물질를 각각 분리하는 고액분리단계(제1-3공정)를 통해 얻는 제1액상유기물;
축분뇨를 자숙(Boil-Cooking)처리 하여 각종 잡균을 멸균처리하는 자숙처리단계(제2-1공정)); 상기 자숙처리단계를 거친 축분뇨를 고액분리수단에 의하여 압축 이송하면서 압착시키어 액상유기물과 잔재물인 고형이물질를 각각 분리하는 고액분리단계(제2-2공정)를 통해 얻는 제2액상유기물;
상기 제1액상유기물과 제2액상유기물 및 별도의 유용미생물을 소정비율로 혼합 후 소정기간 동안 발효하여 얻는 발효액비를 토양에 식재되는 식물 근권부 내의 밑에 매설한 지중 유공관을 통해 공급하는 발효액비가 지중 유공관의 각 통공을 통해 식물 근권부에 공급으로 시비되도록 하는 시비단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

유기성폐기물의 액비화 및 지중 유공관을 이용한 지중 시비 방법{Liquid fertilization of organic waste and underground fertilization method using underground perforated pipe}

본 발명은 음식물쓰레기, 축분뇨 등 유기성폐기물의 이물질을 제외한 대부분을 액비화하고 이 액비를 식물 근권부 내의 밑에 매설한 지중 유공관을 이용하여 환경(악취,수질)오염을 방지하면서 식물 근권부에 시비하는 유기성폐기물의 액비화 및 유공관을 이용한 지중 시비 방법에 관한 것이다.

유기성폐기물(음식물쓰레기, 축분뇨)에 있어서 현재 해양투기는 금지되고, 다른 육상처리 기술이 어려운 상황에서 국가적으로 환경오염을 최소화하면서 육상에서 유기성폐기물을 재활용하여야 하는 필수 과제가 있다.

이를 해결하고자 현재는 유기성폐기물을 사료화, 유기비료화, 연료화, 정수 후 방류 등의 방법이 있다.

사료화 방법은 음식물쓰레기 중에 일부 습식사료 또는 건식사료로 재활용하고 있으나 습식사료는 사료의 품질(이물질, 유기물 종류)변화와 양의 불균일(배출자의 상황변화, 계절적요인)로 일부만 사용되며, 건식사료도 일부 사용되나 많은 수분을 배출하기 위한 에너지 비용과 음식물쓰레기로의 열전달 어려움으로 시간지연과 국소적 탄화 변질이 있으므로 설비 및 운용비가 매우 비싸므로 사용이 어렵다.

유기비료화 방법은 유기성폐기물을 고액 분리하여 고형은 퇴비화하여 사용하는 과정에서 악취가 발생하며, 과염분을 고려하여 사용해야 하며 이물질의 혼입 가능성이 높으며 계절적 요인으로 퇴비의 부숙공간과 저장공간이 넓어야 하며,

액형(유기성폐수)의 일반적인 액비화방법은 발효 품질이 떨어지고, 장시간 소요되며, 악취가 발생하며 농토에의 시비 시에 환경오염(수질 부영양화, 악취발생) 가능성이 많으며 수요의 계절적 변동으로 저장과 변질의 어려움이 있다.

연료화 방법은 유기성폐기물의 수분 함량이 높아 고형으로의 연료화(팰렛)는 건조 에너지가 많이 소요되므로 주로 바이오가스화 방법으로 구현한다.

그러나 바이오 가스화는 연료가스의 저장에 한계가 있으므로 가스발전을 할 수 있으나 설비비가 많아지고, 바이오가스화의 잔류물질은 결국 별도 처리하여야 하는 부담이 있다.

정수 후 방류방법은 정수하는 유기성물질의 고농도와 분해가 어려운 다양한 물질의 존재(예, 지방질)하므로 처리 후 잔류물질은 별도 처리해야 하며 설비비, 운용비가 과다하였다.

대한민국 특허공개번호 제10-2006-0074009(공개일자: 2006. 6. 30)

본 발명은 음식물쓰레기, 축분뇨 등의 유기성폐기물로 인한 환경오염을 최소화하면서 유기성폐기물을 액비화하여 재활용함과,

액비를 식물 근권부 내의 밑에 매설하는 지중 유공관을 이용하여 환경(악취,수질)오염을 방지하면서 식물 근권부에 시비하여 식물재배의 생산성, 품질이 높으며, 경제성을 높이도록 하는 유기성폐기물의 액비화 및 유공관을 이용한 지중 시비 방법을 제공함에 있다.

음식물쓰레기를 파쇄 및 이물질 선별수단에 의하여 파쇄하면서 질량이 높은 이물질을 각각 분리할 수 있도록 하는 파쇄 및 선별단계, 상기 파쇄 및 선별단계에 의해 나오는 음식물쓰레기를 고온으로 자숙(Boil-Cooking)처리 하여 각종 잡균을 멸균처리하는 과정인 자숙처리단계, 상기 자숙처리단계를 거친 음식물쓰레기를 고액분리수단에 의하여 압축 이송하면서 압착시키어 음식물쓰레기의 액상유기물과 잔재물인 고형이물질를 각각 분리하는 고액분리단계를 통해 얻어지는 제1액상유기물과,

상기 축분뇨를 자숙처리 하여 각종 잡균을 멸균처리하는 자숙처리단계, 상기 자숙처리단계를 거친 축분뇨를 고액분리수단에 의하여 압축 이송하면서 압착시키어 액상유기물과 잔재물인 고형이물질를 각각 분리하는 고액분리단계를 통해 얻어지는 제2액상유기물과,

상기 제1액상유기물과 제2액상유기물 및 별도의 유용미생물을 소정비율로 혼합 후 소정기간 동안 발효하여 얻는 발효액비를 토양에 식재되는 식물 근권부 내의 밑에 매설한 지중 유공관을 통해 공급하는 발효액비가 지중 유공관의 각 통공을 통해 식물 근권부에 공급으로 시비되도록 함을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 자숙처리단계, 고액분리단계, 혼합발효단계에 의하여 타 미생물이 없고 유기물이 잘게 부수어지며 수분이 유기물 속까지 침투한 액상 혼합물에서 유용미생물은 유기물과의 접촉기회와 생육환경이 좋으므로 유용미생물의 증식 및 발효 활동이 크게 증가하여 고속 완전발효가 이루어지며,

유기성 폐기물로부터 얻어지는 발효 액비를 지중 유공관을 통해 식물 근권부에 공급되도록 함에 따라 식물 근권부에 풍부한 산소와 적절한 영양, 수분, 유용미생물의 공급으로 유용미생물이 증식하고 토양을 단립화하여 근권부의 생태 환경이 식물의 생장에 적당한 환경으로 개선되므로 땅속 방향의 뿌리도 깊어지면서 많아지고 산소부족으로 인한 유해가스 발생이 억제될 뿐만 아니라 과잉한 영양, 생물체의 배출 물질은 호기성 미생물에 의하여 다량 소모되므로 환경오염(수질 부영양화, 악취발생)을 최소화하면서 식물의 재배 생산성과 품질이 증대되는 효과가 있다.

또한, 현재 처리가 어려운 유기성폐기물을 재활용하므로 환경오염이 없이 자원의 재순환이 이루어지는 친환경적인 효과가 있다.

또한, 지중 유공관에 의해 단시간에 저비용으로 간단히 시비 가능하므로 별도의 대형 액비 저장공간을 최소화하면서 수요 예측된 농가에 적기에 효율적으로 액비를 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한, 토양의 심층부까지 산소와 영양이 공급되므로 생물체의 활동으로 심층부의 토양도 통기성이 좋으며 습기를 유지할 수 있는 단립화된 토양으로 가속하여 변화하는 효과가 있다.

또한, 한 번의 시스템 설치로 산소, 수분, 영양의 적절한 공급 및 통기성 증대로 과량의 수분은 배출하는 등 다기능을 하며 장기간 활용할 수 있으므로 자원절약하면서 관리비용이 적고 친환경적이며 상당한 경제적인 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 처리공정을 보인 블럭도
도 2는 본 발명에서 지중 유공관의 매설상태의 일례도

본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 그 중 특정 실시 예를 상세한 설명과 도면의 예시를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 처리공정을 보인 블럭도이고, 도 2는 본 발명에서 지중 유공관의 매설상태의 일례도를 나타낸바 이들 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 유기성폐기물인 음식물쓰레기에서 제1액상유기물을, 축분뇨에서 제2액상유기물을 얻는 공정을 살펴보면,

상기 제1액상유기물은,

수집되는 음식물쓰레기를 파쇄 및 이물질 선별수단에 의하여 파쇄하면서 질량이 높은 이물질을 각각 분리할 수 있도록 하는 파쇄 및 선별단계;

상기 유기성폐기물의 파쇄 및 선별단계에 의해 나오는 유기성폐기물을 고온으로 자숙(Boil-Cooking)처리 하여 유기물의 조직을 연성화하면서 각종 잡균을 멸균처리하는 과정인 자숙처리단계;

상기 자숙처리단계를 거친 음식물쓰레기를 고액분리수단에 의하여 압축 이송하면서 압착시키어 음식물쓰레기의 액상유기물과 잔재물인 고형이물질를 각각 분리하는 고액분리단계를 통해 얻는다.

상기 제2액상유기물은,

수집되는 축분뇨를 자숙(Boil-Cooking)처리 하여 각종 잡균을 멸균처리하는 자숙처리단계;

상기 자숙처리단계를 거친 축분뇨를 고액분리수단에 의하여 압축 이송하면서 압착시키어 액상유기물과 잔재물인 고형이물질를 각각 분리하는 고액분리단계를 통해 얻는다.

상기 공정에 의하여 음식물쓰레기에서 얻는 제1액상유기물과 축분뇨에서 얻어지는 제2액상유기물 및 유용미생물을 소정비율로 혼합 후 소정기간 동안 발효하여 발효액비를 얻는다.

실시 예로, 발효액비의 혼합비율은 제1액상유기물: 10~20%, 제2액상유기물: 79~89%, 유용미생물: 1%로 혼합하여 하는 것이 바람직하고, 발효기간은 계절에 따라 차이가 있어 약 7일∼15일정도 기간에 발효액비를 얻을 수 있는 것이다.

상기 공정에 의해 얻어지는 발효액비는 액상상태로 식재되는 식물 근권부 내의 밑에 매설한 지중 유공관을 통해 공급하는 발효액비가 지중 유공관의 각 통공을 통해 식물 근권부에 공급으로 시비되도록 한 것이다.

상기 고액분리수단은 자숙처리한 음식물쓰레기 또는 축분뇨를 압출통에 연속적으로 압송하면서 압착시키어 밀면 압출통의 둘레에 형성하는 미세 배출공을 통해 나오는 제1액상유기물 또는 제2액상유기물과 후단부에 모아지면서 배출되는 찌거기 등의 고형 이물질은 각각 분리하여 수거하게 된다.

상기 영양물이 풍부한 제1액상유기물과 영양물이 부족한 제2액상유기물이 혼합되어 영양물이 골고루을 혼합되는 상태의 액상유기물을 얻기 위한 것이다.

상기 유용미생물로는 방선균(放線菌)류, 바실러스 마이코이데스(Bacillus mycoides), 간균(桿菌)류, 소랑지움셀룰로섬(Sorangium cellulosum), 마익쏘박테리아(Myxobacteria)류, 곰팡이류 등을 선택적으로 적용할 수 있다.

도 2에서와 같이, 상기 지중 유공관(10)의 설치는 식물 근권부 내의 밑에 수평으로 매설하는 지중 유공관(10)의 양끝에 지상으로 수직관(21,22)을 각각 다른 길이로 연결하도록 시공된다.

상기 어느 한 측의 수직관(21)을 통하여 발효 액비, 수분 등의 공급 또는 배출이 가능하며, 다른 측의 수직관(22)에 의하여 지중 유공관(10) 내부로의 공기 유동으로 산소공급 및 습기배출이 원활하게 이루어진다.

선택적으로 토양 심층부에 불투수막을 조성하여 지하로의 누수가 없도록 할 수 있으면서 단열효과 및 지하 수질오염을 방지한다.

이와 같은 유기성폐기물을 상기의 처리공정에 의해 얻어지는 발효액비를 지중 유공관(10)을 통해 식물 근권부에 시비할 수 있도록 한 것으로,

상기 지중 유공관(10)을 통하여 식물 뿌리 밑에 풍부한 산소와 적절한 영양, 수분, 유용미생물의 공급으로 유용미생물이 증식으로 토양을 단립화하여 식물 근권부의 생태 환경이 식물의 생장에 적당한 환경으로 개선되므로 땅속 방향의 뿌리도 깊으며 많아질 뿐만 아니라 산소부족으로 인한 유해가스 발생이 억제되고,

과잉한 영양, 생물체의 배출 물질은 호기성 미생물에 의하여 다량 소모되므로 수질 부영양화, 악취발생 등으로 인한 환경오염을 최소화하면서 식물의 재배 생산성과 품질이 증대된다.

또한, 상기 지중 유공관(10)을 통해 단시간에 저비용으로 간단히 시비 가능하도록 함으로서 별도의 대형 액비 저장공간을 최소화하고 수요 예측된 농가에 적기에 효율적으로 액비를 공급할 수 있을 뿐만 아니라 한 번의 시스템 설치로 산소, 수분, 영양의 적절한 공급 및 과량의 수분은 배출하는 등 다기능을 하며 장기간 활용할 수 있으므로, 자원절약하며 관리비용이 적고 친환경적이며 경제적이다.

또한, 발효 액비를 식물 근권부에 공급하므로 토양의 표토층은 수분, 공급비료를 부족하게 할 수 있어 잡초의 생장을 억제할 수 있다.

10: 지중 유공관
21,22: 수직관

Claims (2)

1. 음식물쓰레기, 축분 등의 유기성폐기물을 액비화하여 시비할 수 있도록 하는 유기성폐기물의 액비화 및 유공관을 이용한 지중 시비 방법에 있어서,
   상기 음식물쓰레기를 파쇄 및 이물질 선별수단에 의하여 파쇄하면서 질량이 높은 이물질을 각각 분리할 수 있도록 하는 파쇄 및 선별단계, 상기 파쇄 및 선별단계에 의해 나오는 음식물쓰레기를 고온으로 자숙(Boil-Cooking)처리 하여 각종 잡균을 멸균처리하는 과정인 자숙처리단계, 상기 자숙처리단계를 거친 음식물쓰레기를 고액분리수단에 의하여 압축 이송하면서 압착시키어 음식물쓰레기의 액상유기물과 잔재물인 고형이물질를 각각 분리하는 고액분리단계를 통해 얻어지는 제1액상유기물,
   상기 축분뇨를 자숙(Boil-Cooking)처리 하여 각종 잡균을 멸균처리하는 자숙처리단계, 상기 자숙처리단계를 거친 축분뇨를 고액분리수단에 의하여 압축 이송하면서 압착시키어 액상유기물과 잔재물인 고형이물질를 각각 분리하는 고액분리단계를 통해 얻어지는 제2액상유기물,
   상기 제1액상유기물과 제2액상유기물 및 별도의 유용미생물을 소정비율로 혼합 후 소정기간 동안 발효하여 얻는 발효액비를 토양에 식재되는 식물 근권부 내의 밑에 매설한 지중 유공관을 통해 공급하는 발효 액비가 지중 유공관의 각 통공을 통해 식물 근권부에 공급으로 시비되도록 함을 특징으로 하는 유기성폐기물의 액비화 및 유공관을 이용한 지중 시비 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 발효액비의 혼합비율은 제1액상유기물: 10~20%, 제2액상유기물: 79~89%, 유용미생물: 1%로 혼합하여 이루어짐을 특징으로 하는 유기성폐기물의 액비화 및 유공관을 이용한 지중 시비 방법.

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