KR20210027702A - 폐각 및 질석을 이용한 악취제거용 액상사료첨가제 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐각 및 질석을 이용한 악취제거용 액상사료첨가제의 제조방법에 관한 것으로, 상기 악취제거용 액상 사료 첨가제는 분뇨질소 함량이 80% 정도 저감되어, 가축의 분뇨 및 분변의 악취제거를 위한 소, 돼지, 닭 등의 가축 사료 첨가제로서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

폐각 및 질석을 이용한 악취제거용 액상사료첨가제 및 그 제조방법{Liquid phase feed additives and their manufacturing methods for deodorizing using waste paper and nitric oxide}

본 발명은 폐각 및 질석을 이용한 악취제거용 액상사료첨가제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

가축이나 가금의 사육은 대형화 및 기업화되고 있으며, 이러한 여건 하에 필수적으로 한정된 공간에서 생산성 및 경제성을 높이기 위하여, 밀집사육을 하게 되는데, 이로 인하여 가축사육의 거대화와 집약화는 분뇨 악취 로 인한 민원뿐만 아니라 자연환경 악화, 가축 관리자와 가축 생상선에도 여러 문제를 야기하고 있다.

돼지, 닭, 오리, 소 등 가축이 섭취한 사료의 단백질이 아미산으로 분해되어 분뇨 및 분변으로 배설되면 이들이 악취원인물질로 작용한다. 발생하는 주요 악취물질로는 아민류, 황화수소, 아민류 등이 포함된다.

가축에 따라 약간의 차이는 있으나, 일반적으로 섭취한 질소의 30% 정도가 몸에 축적되고 70% 정도가 분뇨 또는 분변으로 배설된다. 배설된 질소 중에서 60%가 농경지에 축적되고 40% 정도가 대기중으로 퍼져서 악취를 발생시켜, 축산농가 주변지역에서 악취 민원을 발생시키므로, 이를 해결하기 위한 악취저감 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.

지금까지 개발된 악취저감 기술은 바이오필터 공법, 활성탄 흡착법, 생물화학적 습식 스크러버법, 플라즈마법, 오존 처리법 등이 있으며, 각각 장점과 단점을 동시에 가지고 있다.

바이오필터 공법은 악취가스를 필터를 통해 통과시켜 미생물에 의해 악취물질을 산화시켜 제거하는 방법으로, 유지관리비가 비교적 저렴하고 복합적인 악취 처리에 성능이 우수한 장점이 있으나, 초기 설치비가 많이 들어 축산농가에서 꺼리는 경향이 있다.

활성탄 흡착법은 활성탄에 악취물질을 흡착하여 제거하는 방법으로, 악취물질의 농도가 수 ppm으로 낮은 경우 설치비가 저렴하나, 악취물질이 고농도인 경우 교체비용 및 폐기물 처리비용 등 유지관리비가 높아지는 단점이 있다.

생물화학적 습식 스크러버법은 악취가스를 충전탑에 통과시켜 물이나 화학물질을 살포하여 화학반응이나 생물반응이 용이하도록 하여 악취를 제거하는 방법이나, 설치비 및 폐액처리비가 고가이고 산성 물질과 염기성 물질을 동시에 처리하면 효과가 크게 떨어지는 단점이 있다.

플라즈마법은 악취가스를 플라즈마 필터를 통해 통과시켜 산화시켜 제거하는 방법으로, 장치비용이 고가이며 고농도에서는 효율이 저하되는 단점이 있다.

오존법은 악취를 산화시키기 위하여 통풍공기에 주입하는 공정이 필요하여 위험성 때문에 고농도의 오존을 사용하기 어려운 단점이 있어 고농도 악취제거에는 처리가 불가능하다.

이러한 기존의 방법은 모두 장단점을 가지고 있으며 개방된 축사에 적용하기에는 현실적으로 큰 한계가 있어, 보다 혁신적이고 진보적인 악취방지 대책이 필요한 실정이다

한편, 우리나라에서는 매년 25만 톤의 조개 껍질이 대부분 그냥 폐기되고 있기 때문에 이렇게 버려지는 조개 껍질을 재활용 할 수 있다면 유용한 자원이 될 수 있는 것이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1534891호 대한민국 등록특허공보 제10-1198944호

이에, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 주변에 폐기물로 버려지는 폐각에 질석을 포함하는 액상사료첨가제 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폐각을 소성하는 소성단계; 상기 소성된 폐각을 분쇄하는 분쇄단계; 상기 폐각 분쇄물에 물을 첨가하고 교반하는 제1교반단계; 상기 제1교반된 혼합물을 상온으로 냉각시키는 냉각단계; 상기 냉각된 혼합물에 질석, 힐라이트, 생광석 및 황산을 첨가하고 교반하는 제2교반단계; 상기 제2교반된 혼합물을 상온으로 유지하면서 휠타프레스를 이용하여 액상과 슬러지를 분리하는 분리단계; 및 상기 액상을 숙성 및 안정시키는 숙성단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 악취제거용 액상 사료 첨가제의 제조방법을 제공한다.

상기 소성단계는 900℃ 내지 1100℃에서 3 내지 5 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다. 만약, 소성단계가 상기 조건범위를 벗어나면 성분 분해 또는 산업폐기물로 처리해야 하는 문제가 야기될 수 있다.

또한, 상기 제1교반단계는 폐각 1 중량부에 대하여 물을 1 내지 10 중량부를 첨가하여 교반하는 것이 바람직하다. 만약, 제1교반단계에서 폐각과 물의 함량 범위가 상기 범위를 벗어나면 산소와 결합하여 산화되는 문제가 야기될 수 있다.

또한, 상기 제2교반단계는 교반과 동시에 120℃에서 70 내지 80 시간동안 열처리하면서 압력을 15Kgf/㎠로 상승시키는 것이 바람직하다. 만약, 제2교반단계가 상기 조건범위를 벗어나면 폭발하면서 원소의 물질이 소멸되는 문제가 야기될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 악취제거용 액상 사료 첨가제를 제공한다.

상기 악취제거용 액상 사료 첨가제는 사료 첨가제 총 100 중량%에 대하여 칼슘 0016 내지 0024 중량%, 인 0016내지 0024 중량%, 칼륨 900 ppm 내지 1,300 ppm, 마그네슘 5,000 ppm 내지 7,600 ppm 및 세레늄 0055 ppm 내지 0085 ppm를 포함하며, 바람직하게는 칼슘 002 중량%, 인 002 중량%, 칼륨 1,10097 ppm, 마그네슘 6,35749 ppm 및 세레늄 007 ppm을 포함한다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

폐각 덩어리를 소성로에 투입하여 900℃ 내지 1,100℃에서 3시간 내지 5시간 정도 소성시킨다(S110) 이렇게 소성된 덩어리는 MgO 3565%, CaO 3435% 및 CO2 300%의 성분으로 변화된다.

소성된 덩어리를 325메시(=45㎛)로 분쇄한다(S120) 코팅된 법랑교반탱크에 분쇄된 325메시 폐각 1 중량부에 물 1 내지 2 중량부를 넣어 교반한다(S130) 이렇게 교반하면, 발열온도는 80내지 90℃까지 올라가고 밀폐된 용기에 반응시켜 300℃까지 올린다.

교반이 완료된 혼합물을 다시 약 30℃까지 식힌 후(S140), 혼합물을 다시 교반기에 넣고 질석(300kg) 600메시, 힐라이트(300kg) 600메시 및 생광석(300kg) 600메시를 넣고 36시간 내지 50시간을 야외에서 교반한다(S150). 교반 시에 황산(120kg) 12%를 첨가하여 함께 교반한다.

PP펌프를 이용하여 상기 교반물을 법랑탱크에 넣고 교반과 동시에 열을 120℃로 70 내지 80시간 가하면서 압력을 15kgf/c㎡로 올린다. 이렇게 열과 압력을 가하면 교반물이 강산으로 변한다.

변화된 교반물을 30℃ 상온을 유지하면서 휠타프레스로 걸러 액상과 슬러지로 분리(S160)시킨 후, 상기 액상을 탱크에서 3개월 내지 6개월 동안 숙성 및 안정(S170)시킨다.

본 발명의 사료 첨가제 및 이의 제조 방법에 따르,면 축산 동물에 공급되는 사료 가운데 특히, 질소와 황이 포함된 사료가 모두 동물에 흡수되도록 사료효율을 크게 높이고, 동물에 흡수되지 않고 분뇨로 배출되는 잉여 질소나 황 화합물의 양을 적게 하여 악취발생을 억제하고, 또한 발생된 잉여 악취물질이 사료에 첨가된 촉매 금속물질에 결합되어 대기중으로 확산되지 못하게 한다.

따라서, 본 발명의 사료첨가제는 주 사료에 첨가되는 것만으로 사료의 효율을 크게 향상시켜 악취발생 물질의 농도를 크게 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 발생한 잉여 악취물질을 물리화학적으로 대기중에 확산되지 못하게 함으로써, 사료의 효율을 향상시키며 동시에 악취를 크게 저감시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 악취제거용 액상 사료 첨가제의 제조방법에 대한 흐름도를 나타낸 것이다.

이하, 하기 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 액상 사료 첨가제의 제조

폐각 30cm 크기의 덩어리를 소성로에 투입하여 1,100℃에서 5시간 동안 소성시켰다.

이렇게 소성된 덩어리를 325메시(=45㎛)로 분쇄한 후, 코팅된 법랑교반탱크에 상기 분쇄된 325메시 폐각 1t과 물 2t을 넣어 교반하면 발열하게 되며, 발열온도는 약 80 내지 90℃까지 올라가고 밀폐된 용기에 반응시켜 300℃까지 올렸다.

교반이 완료된 혼합물을 다시 30℃ 정도까지 냉각시킨 후, 상기 혼합물을 다시 FRP 교반기에 넣고 질석(300kg) 600메시, 힐라이트(300kg) 600메시 및 생광석(300kg) 600메시를 넣고 50시간 동안 야외에서 교반하였다. 교반 시에 황산(120kg) 12%를 첨가하여 함께 교반하였다.

이렇게 교반된 교반물을 PP펌프에 의해 법랑탱크에 넣고 교반과 동시에 열을 120℃로 70시간 가하면서 압력을 15kgf/c㎡로 올렸고, 이로 인해 교반물이 120℃ 열을 받음과 동시에 강산으로 변하였다.

변화된 물질을 30℃ 상온을 유지하면서 제작된 FRP 휠타프레스로 걸러 액상과 슬러지로 분리시킨 후, 액상을 FRP 탱크에 5개월 정도 숙성 및 안정시켜 악취제거용 액상 사료 첨가제를 제조하였다.

<실시예 2> 악취제거용 액상 사료 첨가제의 분석

악취물질	사료첨가제 투입 전 악취물질농도/ppm	사료첨가제 투입 후 악취물질농도/ppm
암모니아	3.5~30	0.01~0.1
황화수소	0.000~0.012	0.000~0.001
메틸머캅탄	0.011~0.013	0.000~0.001
다이메틸설파이드	0.000~0.013	0.000~0.001
다이메틸다이설파이드	0.000~0.003	검출되지 않음

표 1로부터 본 발명의 사료첨가제를 사료에 투입한 경우 악취 발생물질의 농도가 현저하게 감소한 것을 알 수 있다.

이러한 결과는 사료첨가제에 포함된 미량의 수화된 광물질이 가축의 소화대사과정에 참여하여 사료 효율을 크게 향상시켜 악취물질의 발생 농도를 크게 감소시킨 것으로 판단된다. 또한, 여분으로 참여한 수화된 광물질이 과잉 공급된 사료에서 발생한 악취물질과 킬레이션 반응 또는 화학반응을 하여 더 큰 분자가 됨으로써, 악취물질이 대기로 확산되는 것을 억제한 것에 따른 것으로 판단된다.

Claims (6)

1. 폐각을 소성하는 소성단계;
   상기 소성된 폐각을 분쇄하는 분쇄단계;
   상기 폐각 분쇄물에 물을 첨가하고 교반하는 제1교반단계;
   상기 제1교반된 혼합물을 상온으로 냉각시키는 냉각단계;
   상기 냉각된 혼합물에 질석, 힐라이트, 생광석 및 황산을 첨가하고 교반하는 제2교반단계;
   상기 제2교반된 혼합물을 상온으로 유지하면서 휠타프레스를 이용하여 액상과 슬러지를 분리하는 분리단계; 및
   상기 액상을 숙성 및 안정시키는 숙성단계
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐각 및 질석을 이용한 악취제거용 액상사료첨가제의 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 소성단계는 900℃ 내지 1100℃에서 3 내지 5 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 폐각 및 질석을 이용한 악취제거용 액상사료첨가제의 제조방법.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1교반단계는 폐각 중량부를 첨가하여 교반하는 것을 특징으로 하는 폐각 및 질석을 이용한 악취제거용 액상사료첨가제의 제조방법.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제2교반단계는 교반과 동시에 120℃에서 70 내지 80 시간동안 열처리하면서 압력을 15Kgf/㎠로 상승시키는 것을 특징으로 하는 폐각 및 질석을 이용한 악취제거용 액상사료첨가제의 제조방법.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중에서 어느 하나의 항의 제조방법에 따라 제조된 폐각 및 질석을 이용한 악취제거용 액상사료첨가제.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 광물질 액상 사료 첨가제는 사료 첨가제 총 100 중량%에 대하여 칼슘 0016 내지 0024 중량%, 인 0016 내지 0024 중량%, 칼륨 900 ppm 내지 1,300 ppm, 마그네슘 5,000 ppm 내지 7,600 ppm 및 세레늄 0055 ppm 내지 0085 ppm를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐각 및 질석을 이용한 악취제거용 액상사료첨가제.
   

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