KR20200142608A - 유기성 폐기물 자원화 방법 및 이를 통해 제조된 유기물 - Google Patents

유기성 폐기물 자원화 방법 및 이를 통해 제조된 유기물 Download PDF

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Abstract

본 발명의 유기성 폐기물 자원화 방법 및 이를 통해 제조된 유기물은 축산 폐기물, 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 등의 각종 함수성 유기성 폐기물의 처리과정 중 발생하는 침출수의 환경으로의 유입을 방지하여 환경을 보호하고, 이와 동시에 유기성 폐기물 특유의 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물 자원화 방법 및 이를 통해 제조된 유기물은 함수성 유기성 폐기물을 이용하여 다단계의 중화 반응 및 발열 반응을 수행함으로써 약염기 내지 중성의 비료 또는 사료의 원료로 활용가능한 유기물을 제공할 수 있음과 동시에 높은 반응열로 인하여 효과적으로 멸균 처리된 비료 또는 사료의 원료로 활용될 수 있는 효과가 있다.

Description

유기성 폐기물 자원화 방법 및 이를 통해 제조된 유기물{ORGANIC WASTE RECYCLING METHOD AND ORGANIC MATTER PRODUCED THEREOF}
본 발명은 유기성 폐기물 자원화 방법 및 이를 통해 제조된 유기물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축산 폐기물, 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 등의 각종 함수성 유기성 폐기물을 자원화하여 유기성 원료를 제조하여 사료 또는 비료로 활용할 수 있고, 유기성 폐기물의 처리 과정 중 발생하는 침출수 등의 유입을 방지하여 환경을 보호할 수 있는 유기성 폐기물 자원화 방법 및 이를 통해 제조된 유기물에 관한 것이다.
인간이 사용하는 자원 중 가장 많은 부분을 차지하는 유기물은 소비활동에 의해 유기성 폐기물로 변형되어 발생된다. 유기성폐기물은 심각한 환경오염 문제중 하나이다. 유기성 폐기물은 생활쓰레기중 유기성분, 인분 및 가축분뇨, 하수슬러지, 농공산업 폐기물, 농임 산 폐기물 등을 포함한다. 이러한 폐기물은 유기물부하가 높아 환경에 막대한 영향을 미치고 있어 유기성 폐기물에 대한 처리에 관심이 높아지고 있다. 기존에는 유기성 폐기물의 처리를 매립과 소각에 의존해왔으나, 폐기물 관리법에 의하여 매립이 금지되어 효율적인 처리를 위한 기술개발 및 확보가 시급한 실정이다.
또한 최근에는 화석 연료의 고갈문제와 그 사용에 따른 환경문제에 직면하고 있으며, 이에 대한 대책으로 신재생에너지라는 대체 에너지원을 확보하는 등의 기술 확보가 시급한 실정이다. 따라서 유기성 폐기물을 처리하고 부산물로서 신재생에너지를 발생하는 혐기성 소화공정에 대한 연구와 기술의 개발에 높은 관심이 집중되고 있다.
유기성 폐기물의 생물학적 처리공정 중 혐기성 처리방법은 적은 에너지 소모와 유용한 가스로의 전환, 고농도 유기화합물을 분해할 수 있는 능력 그리고 잉여 슬러지 감소 등으로 다른 생물학적 처리나 물리·화학적 처리 공정과 비교하면 환경오염방지 측면과 폐기물로부터 에너지 재활용이라는 면을 고려할 때 상당히 바람직한 폐기물 처리 공정이 될 수 있다.
하지만 유기성 폐기물의 혐기성 소화공정은 침출수가 발생하여 토양 및 수질이 훼손되는 환경오염이 발생하고, 가스에서 나오는 악취로 인하여 재활용이 어려운 문제점이 있다.
이와 관련하여 한국 등록특허 10-1447073에서는 유기성 슬러지의 혐기성 처리방법을 개시하고 있다. 그러나, 이 경우에도 여전히 침출수를 모두 건조시킬 수 있을 만큼 반응열이 충분하게 발생하지는 않고, 가스에서 나오는 악취가 완전히 제거되지 않으며, 중화반응을 수행한 후에는 오히려 강한 염기성으로 인하여 비료, 동물 사료 등의 유기성 원료로 활용하기 어려운 한계점이 있었다.
한국 등록특허 10-1447073
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 과제는 유기성 폐기물의 처리과정 중 발생하는 침출수의 환경으로의 유입을 방지하여 환경을 보호하고, 유기성 폐기물 특유의 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 유기성 폐기물 자원화 방법 및 이를 통해 제조된 유기물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두번째 과제는 유기성 폐기물을 이용하여 약염기 내지 중성의 비료 또는 사료의 원료를 제조함으로써 각종 유기성 폐기물을 환경오염 없이 유용하게 활용할 수 있는 유기성 폐기물 자원화 방법 및 이를 통해 제조된 유기물을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (1) 유기성 폐기물에 혼합 건조제를 첨가하여 석회 안정화 반응을 통해 중간 생성물을 생성하는 단계; 및 (2) 상기 중간 생성물에 이산화탄소(CO2)를 첨가하여 중화 반응을 통해 pH 7 ~ 9의 최종 생성물을 수득하는 단계;를 포함하는 유기성 폐기물 자원화 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 혼합 건조제는 생석회 및 산화제를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 산화제는 과탄산나트륨(2Na2CO3·3H2O2), 과망간산칼륨(KMnO4), 이산화염소(ClO2), 오존(O3), 과산화수소(H202) 및 차아염소산(HClO)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 혼합 건조제는 생석회 100 중량부에 대하여 산화제를 10 ~ 200 중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 혼합 건조제는 생석회 100 중량부에 대하여 응집제를 10 ~ 400 중량부로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 응집제는 황산알루미늄(Al2(SO4)3·14H2O), 황산철(Fe2(SO4)3·7H2O), 황산알루미늄암모늄(AlH4NO8S2·12H2O), 염화철(FeCl3), 황산알루미늄칼륨(AlKO8S2·12H2O), 알루민산나트륨(Na2O·Al2O3), 규산나트륨(Na2O·SiO2) 및 벤토나이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 하기의 조건 (a) 및 (b)를 모두 만족할 수 있다.
(a)
Figure pat00001
(b)
Figure pat00002
(Wx: 유기성 폐기물의 함수율, Wy: 제1 중간 생성물의 함수율, Wz: 최종 생성물의 함수율)
또한, 본 발명은 상기의 어느 하나의 방법에 의하여 제조된 유기물을 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기 유기물을 원료로 포함하는 사료를 제공한다.
본 발명의 유기성 폐기물 자원화 방법 및 이를 통해 제조된 유기물은 축산 폐기물, 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 등의 각종 함수성 유기성 폐기물의 처리과정 중 발생하는 침출수의 환경으로의 유입을 방지하여 환경을 보호하고, 이와 동시에 유기성 폐기물 특유의 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 유기성 폐기물 자원화 방법 및 이를 통해 제조된 유기물은 함수성 유기성 폐기물을 이용하여 다단계의 중화 반응 및 발열 반응을 수행함으로써 약염기 내지 중성의 비료 또는 사료의 원료로 활용가능한 유기물을 제공할 수 있음과 동시에 높은 반응열로 인하여 효과적으로 멸균 처리된 비료 또는 사료의 원료로 활용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 유기성 폐기물 자원화 방법 에 대한 공정 단계도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 종래의 유기성 폐기물 처리 방법은 많은 양의 침출수를 모두 건조시킬 수 있을 만큼 반응열이 충분하게 발생하지는 않아 환경으로의 유입을 완전히 차단하기 어려웠고, 가스에서 나오는 악취가 완전히 제거되지 않아 유기성 폐기물을 비료, 사료 등의 유기성 원료로 재활용하기 어려운 한계점이 있었다. 뿐만 아니라, 중화 반응을 수행하는 경우에는 높은 염기성으로 인하여 비료 또는 동물 사료의 원료로 활용할 수 없는 어려움이 있었다.
이에 본 발명은 (1) 유기성 폐기물에 혼합 건조제를 첨가하여 석회 안정화 반응을 통해 중간 생성물을 생성하는 단계; 및 (2) 상기 중간 생성물에 이산화탄소(CO2)를 첨가하여 중화 반응을 통해 pH 7 ~ 9의 최종 생성물을 수득하는 단계;를 포함하는 유기성 폐기물 자원화 방법을 제공하여 상술한 한계점의 해결책을 모색하였다.
이에 따라 축산 폐기물, 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 등의 각종 함수성 유기성 폐기물의 처리과정 중 발생하는 침출수의 환경으로의 유입을 방지하여 환경을 보호하고, 이와 동시에 유기성 폐기물 특유의 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다. 또한, 다단계의 중화 반응 및 발열 반응을 수행함으로써 약염기 내지 중성의 비료 또는 사료의 원료로 활용 가능한 유기물을 제공할 수 있음과 동시에 높은 반응열로 인하여 효과적으로 박테리아 등을 제거함으로써 멸균 처리된 유기물을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 유기성 폐기물을 이용한 사료 제조방법에 대한 공정 단계도이다. 도 1을 참조하면, 각종 유기성 폐기물에 혼합 건조제를 첨가하여 석회 안정화 반응을 통해 중간 생성물을 생성(S1)한다. 상기 중간 성생물에 이산화탄소(CO2)를 첨가하면 중화 반응이 일어나게 되고, 이를 통해 최종 생성물을 수득(S2)하게 된다. 상기 최종 생성물은 pH 7 ~ 9의 중성 내지 약염기의 유기물질로, 비료 또는 사료 등의 유기성 원료로 이용될 수 있는 것이다.
이와 같이 본 발명은 석회 안정화 반응 및 중화 반응을 단계적으로 수행한다. 이를 통해 본 발명은 높은 반응열로 함수성 유기성 폐기물을 건조할 수 있으며, 이에 포함된 박테리아 등도 완전 멸균할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 중화 반응을 단계적으로 수행함으로써 최종 생성물의 pH를 pH 7 ~ 9로 조절할 수 있어 비료 또는 동물 사료 등의 유기성 원료로 유용하게 활용할 수 있는 장점이 있다.
먼저, (1) 유기성 폐기물에 혼합 건조제를 첨가하여 석회 안정화 반응을 통해 제1 중간 생성물을 생성하는 단계(S1)에 대하여 설명한다.
유기성 폐기물은 축산 폐기물, 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 등 함수성 유기성 폐기 물질을 의미하는 것으로, 출처 또는 종류에 제한되지 않고 가축 혈액, 남은 음식물, 도축부산물, 가축 분뇨, 식품 잔재물, 하수 슬러지 등 유기성 물질로 수분을 다량 함유하고 있어 유용한 유기물로 자원화하기 위해서 수분 제거가 필요한 유기성 폐기 물질을 폭넓게 의미할 수 있다. 이 때, 유기성 폐기물의 함수율은 80 ~ 90%일 수 있다.
혼합 건조제는 유기성 폐기물에 첨가되어 석회 안정화 반응을 통해 수분을 건조할 수 있는 물질을 의미할 수 있으며, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 혼합 건조제는 생석회(CaO)를 포함할 수 있다.
이와 같이 유기성 폐기물에 혼합 건조제를 첨가하면, 하기 반응식 1에 따른 석회 안정화 반응이 일어난다.
[반응식 1]
CaO + H2O → Ca(OH)2 , △H < 0
상기 반응식 1을 참조하면, 물(H2O)은 유기성 폐기물에 함유되어 있는 수분이다. 즉, 유기성 폐기물에 함유된 수분이 생석회(CaO)와 반응하면 발열 반응인 석회 안정화 반응이 일어나며 이수산화물을 생성하게 되고, 유기성 폐기물의 수분을 제거하여 건조된 중간 생성물을 수득할 수 있다.
이와 같이 생석회(CaO)는 유기성 폐기물에 포함된 수분을 흡수하며, 유기성 폐기물 처리 과정 중 발생하게 되는 침출수 등을 건조할 수 있다. 이에 따라 침출수의 수분이 주변 환경으로 유입되는 것을 차단할 수 있어, 수질 및 토양 오염을 방지할 수 있다. 또한, 침출수의 수분을 흡수함으로써 유기성 폐기물을 건조할 수 있고, N, P, Ca 등의 영양분은 그대로 함유하는 유기물을 제조할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 혼합 건조제는 산화제를 더 포함할 수 있다. 이 경우 산화제에 의하여 중화 반응이 일어남으로써 염기성의 중간 생성물이 생성될 수 있다.
산화제는 유기성 폐기물과 중화 반응을 할 수 있는 화합물을 폭 넓게 사용할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 산화제는 과탄산나트륨(2Na2CO3·3H2O2), 과망간산칼륨(KMnO4), 이산화염소(ClO2), 오존(O3), 과산화수소(H202) 및 차아염소산(HClO)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이 경우 혼합 건조제가 유기성 폐기물에 첨가되면 중화 반응이 수행되어 염기성의 중간 생성물을 효율적으로 수득할 수 있다.
이 때 중간 생성물의 pH는 pH 11 이상일 수 있다. 이 경우 최초 반응을 수행하는 유기성 폐기물의 산도와 무관하게 중간 생성물의 pH를 pH 11 이상으로 조절할 수 있으므로, 이에 따라 중간 생성물을 이용하여 pH 7 ~ 9를 유지하는 최종 생성물을 수득하기 용이한 장점이 있다.
한편, 상술한 혼합 건조제에 의한 석회 안정화 반응 및 중화 반응은 동시에 따는 순차적으로 수행될 수 있으며, 이러한 화학 반응들이 연쇄적으로 수행됨으로써 유기성 폐기물 처리 과정 중 발생하는 침출수의 수분을 제거하여 건조함으로써 환경으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이와 동시에 상기 반응식 1의 반응은 발열반응이므로 발생하는 열(스팀)에 의하여 박테리아 등이 멸균되는 효과도 있다.
이에 따라 본 발명은 유익한 유기 성분들은 남기되 환경오염을 방지하고, 멸균 효과를 제공하는 침출수 처리용 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 유익한 유기 성분들은 비료 또는 동물 사료의 원료로 재활용될 수 있다.
혼합 건조제 내에서 산화제의 함량은 유기성 폐기물의 산도에 따라 결정될 수 있으며, 유기성 폐기물과 중화 반응을 통해 염기성 중간 생성물을 생성할 수 있는 정도로 함유될 수 있다.
바람직하게는 상기 혼합 건조제는 생석회 100 중량부에 대하여 산화제를 10 ~ 200 중량부로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 산화제를 생석회 100 중량부에 대하여 10 ~ 100 중량부로 포함할 수 있다. 산화제를 상기 범위 내로 포함하는 경우에는 유기성 폐기물에 혼합 건조제를 첨가하는 경우, 중화 반응이 효과적으로 발생하여 염기성의 중간 생성물을 수득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 혼합 건조제는 응집제를 더 포함할 수 있다.
응집제는 물 속에 현탁(suspended), 분산하고 있는 미세입자 또는 콜로이드 입자를 결합하여 큰 물질로 응집할 수 있는 화합물을 폭 넓게 사용할 수 있으나, 바람직하게는 황산알루미늄(Al2(SO4)3·14H2O), 황산철(Fe2(SO4)3·7H2O), 황산알루미늄암모늄(AlH4NO8S2·12H2O), 염화철(FeCl3), 황산알루미늄칼륨(AlKO8S2·12H2O), 알루민산나트륨(Na2O·Al2O3), 규산나트륨(Na2O·SiO2) 및 벤토나이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
이 경우 응집제는 유기성 폐기물에 함유되어 있는 물 및 혼합 건조제에 포함된 생석회와 현저히 높은 반응성으로 반응할 수 있음과 동시에, 과량의 반응열을 발생시킬 수 있는 효과가 있다. 응집제로 황산알루미늄을 사용하는 경우 수행되는 반응의 반응식을 하기 반응식 2로 나타내었다.
[반응식 2]
3CaO + H2O + Al2(SO4)3 → 3CaSO4↓ + 2Al(OH)3, △H < 0
반응식 2를 참조하면, 응집제인 황산알루미늄은 생석회와 물의 반응성을 현저히 향상시켜 과량의 열을 발생시킬 수 있다. 즉, 상기 혼합 건조제는 화학 반응들이 연쇄적이고 증폭적으로 일어나게 할 수 있고, 수화반응 및 산알칼리 반응을 병용하여 수화물의 생성을 통해 건조를 유도할 수 있다. 이에 따라 유기성 폐기물에 함유되는 수분을 효과적으로 제거하여 건조시킬 수 있고, 보다 과량의 열이 발생하므로 박테리아 멸균 효과도 현저히 우수한 장점이 있다.
혼합 건조제 내에서 응집제의 함량은 유기성 폐기물의 산도에 따라서 달라질 수 있으며, 유기성 폐기물과 발열 반응을 수행하여 유기성 폐기물을 효과적으로 건조하고 멸균할 수 있는 정도로 함유될 수 있다.
바람직하게는 상기 혼합 건조제는 생석회 100 중량부에 대하여 응집제를 10 ~ 400 중량부로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 20 ~ 100 중량부로 포함될 수 있다. 응집제를 상기 범위 내로 포함하는 경우에는 유기성 폐기물에 혼합 건조제를 첨가하는 경우, 화학 반응들이 연쇄적이고 증폭적으로 일어나 수분 제거 효과 및 반응열에 의한 멸균 효과가 증대될 수 있다.
이와 같이 혼합 건조제를 첨가하여 중간 생성물을 생성하는 경우, 중간 생성물의 함수율은 유기성 폐기물의 함수율에 비하여 낮은 값을 가질 수 있다. 일례로, 유기성 폐기물의 함수율이 80 ~ 95%인 경우, 중간 생성물의 함수율은 35 ~ 70%일 수 있고, 보다 바람직하게는 35 ~ 55%일 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 혼합 건조제를 첨가하여 중간 생성물을 생성하는 경우, 중간 생성물은 강한 알칼리성을 가질 수 있다. 일례로, 유기성 폐기물의 pH가 3.5 ~ 8.5인 경우, 중산 생성물의 pH는 pH 11 이상일 수 있다.
다음으로, (2) 상기 중간 생성물에 이산화탄소(CO2)를 첨가하여 중화 반응을 통해 pH 7 ~ 9의 최종 생성물을 수득하는 단계(S2)에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이 S1 단계를 통해 수득한 중간 생성물에 이산화탄소(CO2)를 첨가함으로써 pH 7 ~ 9의 중성 또는 약염기성의 유기물을 최종 생성물로 수득할 수 있다. 이 때, 최종 생성물로 수득하게 되는 유기물은 수분이 제거되어 건조 상태이며, 멸균 처리되어 박테리아 등이 제거된 상태이고, 중성 또는 약염기성을 성질을 가지게 되어 비료 또는 사료 등의 원료로 활용될 수 있다.
중간 생성물에 이산화탄소(CO2)를 첨가하는 경우, 하기의 반응식 3에 따른 중화 반응이 일어나게 된다.
[반응식 3]
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O, △H < 0
상기 반응식 3의 수산화칼슘(Ca(OH)2)는 상기 반응식 1의 석회 안정화 반응에 의하여 생성된 것이다. 상기 수산화칼슘은 이산화탄소(CO2)와 반응함으로써 pH를 낮출 수 있는 중화 반응을 수행하여 pH 7 ~ 9의 최종 생성물을 수득할 수 있다. 이와 같이 본 발명은 연쇄적이면서 다단계의 화학 반응을 수행함으로써 최종 생성물로 중성 또는 약염기의 유기물을 수득할 수 있는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 상기 반응식 3의 반응은 발열 반응이므로 발생하는 열(스팀)에 의하여 박테리아 등이 멸균되는 과정을 추가적으로 수행하게 되어, 독성 등의 염려도 없으므로 사료 또는 비료 등의 유기성 원료로 유용할게 활용될 수 있는 장점이 있다. 또한, 발생하는 열에 의하여 수분이 추가적으로 제거될 수 있어 효율적으로 건조된 최종 생성물을 수득할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 이산화탄소(CO2)를 첨가하여 중간 생성물로부터 최종 생성물을 생성하는 경우, 최종 생성물의 함수율은 유기성 폐기물 및 중간 생성물의 함수율에 비하여 낮은 값을 가질 수 있다. 일례로, 유기성 폐기물의 함수율이 80 ~ 95%인 경우, 중간 생성물의 함수율은 35 ~ 70%일 수 있고, 최종 생성물의 함수율은 35 ~ 60%일 수 있다. 보다 바람직하게는 중간 생성물 및 최종 생성물의 함수율은 35 ~ 55%일 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 이산화탄소(CO2)를 첨가하여 중간 생성물로부터 최종 생성물을 생성하는 경우, 최종 생성물은 중성 또는 약알칼리성을 가질 수 있다. 일례로, 유기성 폐기물의 pH가 3.5 ~ 8.5인 경우, 중산 생성물의 pH는 pH 11 이상일 수 있고, 최종 생성물의 pH는 pH 7 ~ 9일 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명은 하기의 조건 (a) 및 (b)를 모두 만족할 수 있다.
(a)
Figure pat00003
(b)
Figure pat00004
(Wx: 유기성 폐기물의 함수율, Wy: 중간 생성물의 함수율, Wz: 최종 생성물의 함수율)
이 경우, 유기성 폐기물에 함유된 수분을 효과적으로 제거하여 건조된 유기물을 수득할 수 있어 비료 또는 사료의 원료로 유용하게 활용할 수 있고, 이와 동시에 유기성 폐기물 처리 과정에서 발생하는 침출수가 환경으로 유입되는 것을 방지하여 환경 오염을 방지할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명은 상술한 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 유기물을 제공한다. 이를 통해, 축산 폐기물, 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 등 각종 함수성 유기성 폐기물에 함유된 영양분들을 그대로 함유하면서도 수분 및 독성(박테리아 등)이 제거된 유기물을 수득할 수 있다. 이러한 유기물은 비료 또는 사료 등 유기물을 원료로 포함하는 각종 물질의 원료로 활용될 수 있는 것이다.
특히, 상술한 바와 같이 본 발명의 유기물은 중성 또는 약염기성이므로 동물 사료의 원료로 사용하는 경우에도 동물에게 유해하지 않아, 간단한 화학 반응만으로 동물 사료의 원료로 활용될 수 있는 유기물을 제공할 수 있다.
나아가, 본 발명은 상술한 유기물을 원료로 포함하는 사료 또는 비료를 제공한다. 이 경우 간단한 공정만으로 폐기 대상인 유기성 폐기물에 함유된 유용한 영양분들을 그대로 포함하는 유기물 원료로 자원화할 수 있는 효과가 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 자세히 설명한다.
실시예 1
함수율이 90%인 pH 3.9의 유기성 폐기물에 생석회 15 ~ 50 중량%, 과탄산나트륨 5 ~ 30 중량%, 황산알루미늄 10 ~ 60 중량%를 포함하는 혼합 건조제를 첨가하여 석회 안정화 반응 및 중화 반응을 통해 1차 건조된 중간 생성물을 수득하였다. 상기 중간 생성물에 이산화탄소를 주입하여 중화 반응을 수행하여 최종 생성물인 건조된 유기물을 수득하였다.
실시예 2
함수율이 95%인 pH 7.53의 유기성 폐기물에 생석회 30 ~ 50 중량%, 과탄산나트륨 5 ~ 10 중량%, 황산알루미늄 5 ~ 10 중량%를 포함하는 혼합 건조제를 첨가하여 석회 안정화 반응 및 중화 반응을 통해 1차 건조된 중간 생성물을 수득한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실험예 1. 함수율 측정
실시예 1 및 실시예 2의 중간 생성물 및 최종 생성물 각각의 함수율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 2. pH 측정
실시예 1 및 실시예 2의 중간 생성물 및 최종 생성물 각각의 pH를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
함수율(%) pH
실시예 1 유기성 폐기물 90 3.9
중간 생성물 54 12.2
최종 생성물 38 8.4
실시예 2 유기성 폐기물 95 7.53
중간 생성물 52 12.2
최종 생성물 43 8.5
상기 표 1을 참조하면, 유기성 폐기물의 함수율에 비하여 중간 생성물 및 최종 생성물의 함수율은 현저히 낮음을 알 수 있다. 이를 통해 본 발명은 유기성 폐기물의 수분을 제거하여 건조된 유기물을 생성할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 상기 표 1을 참조하면, 최종 생성물의 pH는 pH 7 ~ 9 사이의 값을 가짐을 알 수 있다. 이를 통해 본 발명의 유기성 폐기물의 자원화 방법을 통해 생성되는 최종 생성물인 유기물은 중성 또는 약염기성이므로, 사료 또는 비료의 유기성 원료로 바로 활용할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. (1) 유기성 폐기물에 혼합 건조제를 첨가하여 석회 안정화 반응을 통해 중간 생성물을 생성하는 단계;및
    (2) 상기 중간 생성물에 이산화탄소(CO2)를 첨가하여 중화 반응을 통해 pH 7 ~ 9의 최종 생성물을 수득하는 단계;를 포함하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 건조제는 생석회 및 산화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 산화제는 과탄산나트륨(2Na2CO3·3H2O2), 과망간산칼륨(KMnO4), 이산화염소(ClO2), 오존(O3), 과산화수소(H202) 및 차아염소산(HClO)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 혼합 건조제는 생석회 100 중량부에 대하여 산화제를 10 ~ 200 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 혼합 건조제는 생석회 100 중량부에 대하여 응집제를 10 ~ 400 중량부로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 응집제는 황산알루미늄(Al2(SO4)3·14H2O), 황산철(Fe2(SO4)3·7H2O), 황산알루미늄암모늄(AlH4NO8S2·12H2O), 염화철(FeCl3), 황산알루미늄칼륨(AlKO8S2·12H2O), 알루민산나트륨(Na2O·Al2O3), 규산나트륨(Na2O·SiO2) 및 벤토나이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    하기의 조건 (a) 및 (b)를 모두 만족하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
    (a)
    Figure pat00005

    (b)
    Figure pat00006

    (Wx: 유기성 폐기물의 함수율, Wy: 제1 중간 생성물의 함수율, Wz: 최종 생성물의 함수율)
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 유기물.
  9. 제8항의 유기물을 원료로 포함하는 사료.
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