KR20220134400A - 축분 감량 및 소멸화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축분 감량 및 소멸화 방법에 관한 것으로, 특히 효소에 의해 축분을 감량 및 소멸시키도록 처리함으로써, 악취발생이 없고, 또한 빠르게 감량 및 소멸이 이루어질 수 있음은 물론 병원성 미생물이 발생되지 않도록 한 축분 감량 및 소멸화 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 어성초, 대나무순, 현미, 산야초, 약콩 중 어느 하나 이상의 식물과, 구더기, 누에유충, 굼벵이 중 어느 하나 이상의 곤충과, 보조제로서 발아된 쌀겨, 현미, 밀기울 중 어느 하나 이상과, 분쇄된 미네랄 원료로부터 용출된 효모 생산용 용액으로 액상 효모를 제조하고, 제조된 액상 효모를 숙성시켜 효소를 생산하며, 이를 부형원료에 혼합하여 부형제를 생산함으로써 부형제에 축분을 혼합함으로써 축분을 감량 및 소멸 처리하게 된다.

Description

축분 감량 및 소멸화 방법{Livestock excretions processing method}

본 발명은 축분 감량 및 소멸화 방법축분 처리방법에 관한 것으로, 특히 효소에 의해 축분을 감량 및 소멸시키도록 처리함으로써, 악취발생이 없고, 또한 빠르게 감량 및 소멸이 이루어질 수 있음은 물론 병원성 미생물이 발생되지 않도록 한 축분 감량 및 소멸화 방법에 관한 것이다.

가축을 기르는 대형 축사에서 발생하는 축분은 그대로 방출할 경우에 환경오염을 유발할 수 있으므로, 이를 다양한 방법에 의해 감량화시키거나 소멸화 처리하게 된다.

이러한 축분을 처리하기 위하여 주로 미생물에 의한 발효 방법을 사용하고 있는데, 발효에 의해 축분을 감량 또는 소멸시키고, 아울러 발효시 발생하는 부산물, 즉 바이오가스, 액비 등을 자원하도록 한다.

선행기술문헌으로는 등록특허 제10-1127640호(자원회수를 위한 가축분뇨의 처리 장치 및 가축분뇨의 처리 방법), 등록특허 제10-1908398호(유기성 폐기물의 감량 및 소멸화 장치) 등을 들 수 있다.

그런데, 발효방법에 의해 축분을 처리하는 과정 중에 발생하는 악취는 오염물질로서, 주변 환경을 크게 악화시키게 되는 문제점이 있고, 발효과정이 매우 더디게 진행되므로, 축분의 처리기간 또한 매우 지연되어 처리 효율이 높지 않은 문제점이 있다.

즉, 오염물질인 악취를 처리하기 위해서는 별도의 처리시설을 필요로 하게 되고, 또한 처리기간이 지연됨에 따라 대량의 축분을 발효시키기 위한 시설이 필요하게 되므로, 처리비용이 매우 높아지는 단점이 있게 되는 것이다.

또한, 처리과정 중에는 축분에 병원성 미생물이 쉽게 발생할 수 있으므로, 이를 억제시키기 위하여 고의로 항생물질을 투입하여 처리함으로써 환경은 물론 인체에도 매우 좋지 않은 결과를 초래한다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 목적은, 효소에 의해 축분을 악취없이 빠르게 감량 및 소멸시킴은 물론 병원성 미생물이 발생되지 않도록 축분 감량 및 소멸화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 축분 감량 및 소멸화 방법은,

어성초, 대나무순, 현미, 산야초, 약콩 중 어느 하나 이상의 식물을 건조하여 혼합하여 준비하는 단계;

구더기, 누에유충, 굼벵이 중 어느 하나 이상의 곤충을 건조하여 볶아 준비하는 단계;

보조제로서 발아된 쌀겨, 현미, 밀기울 중 어느 하나 이상 준비하여 단계;

분쇄된 미네랄 원료 30~50 중량%과 천연수 50~70 중량%를 혼합한 후 옹기에서 미네랄 원료를 침전시켜 10~25일 후 침전물이 제외된 효모 생산용 용액을 제조하는 단계;

상기 식물 25~45 중량%, 상기 곤충 30~40 중량%, 상기 보조제 15~20 중량%, 그리고 상기 효모 생산용 용액 10~20 중량%를 혼합하여 용기에 95% 채운 다음, 밀봉하여 그늘진 땅에 묻어 3년 1개월~3년 2개월 경과 후 개봉하여 액상 효모만을 분리하는 단계;

액상 효모 45~55 중량%와 효모 생산용 용액 45~55 중량%를 혼합하여 용기에 80% 채우고, 당분액이 30ppm을 갖도록 투입하는 단계;

블로워와 교반기를 이용하여 혼합된 용액에 공기를 주입하고, 액체의 흐름을 조절한 후, 8개월 배양하는 단계;

배양된 효모를 밀봉하여 그늘지고 보온 및 환기가 이루어지는 환경에서 22~26개월 숙성시켜 효소를 생산하는 단계;

물과 효소를 20:1로 혼합하여 희석시킨 다음 부형원료 1㎥에 희석된 효소 1ℓ를 혼합한 후 25℃ 이상의 열풍 블로워에 의해 열풍을 인가하면서 교반 및 부숙시키는 단계;

부숙 온도가 50℃에 이르면 수분이 40~50%를 유지하는지를 확인한 다음 수분이 부족하면 추가로 물을 투입하는 단계;

열풍 블로워와 교반에 의해 2차 부숙을 행하여 1차 부형제를 제조하는 단계;로 구성되며,

1차 부형제에 축분과 동물 부산물을 1:1로 혼합한 다음 50℃ 이상의 열풍 블로워에 의해 열풍을 인가하면서 교반함과 아울러, 40~55%의 수분을 유지하는 상태로 교반하여 최고온도 50℃에 이를 때까지 교반하게 되고, 열이 있는 상태에서 적치하여 2차 부형제를 제조하는 단계;

상기 2차 부형제에 축분을 혼합한 다음 25℃ 이상의 열풍 블로워에 의해 열풍을 인가하면서 교반함과 아울러, 40~55%의 수분을 유지하는 상태로 교반하여 최고온도 50℃에 이를 때까지 교반하게 되고, 열이 있는 상태에서 적치하여 감량시키는 단계;로 구성된다.

본 발명에 따르면, 효소에 의해 축분을 감량 및 소멸시키도록 처리함으로써 악취발생이 없고, 또한 빠르게 감량 및 소멸이 가능하게 되는 장점이 있다.

또한, 축분을 처리하고 남은 부형제는 친환경 퇴비화되므로, 악취없는 자원화가 가능하게 되는 장점이 있다.

아울러, 항생물질을 사용하지 않고도 병원성 미생물이 발생하지 않도록 하여 매우 친화경적인 장점이 있다.

도1은 본 발명의 부형제에 대한 항생물질검사성적서.
도2는 본 발명의 부형제에 대한 병원성미생물 검사성적서.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다.

따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.

그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.

본 발명의 축분 처리방법은 크게, 1) 효모를 이용하여 효소를 제조하는 과정, 2) 효소에 의해 1차 부형제 및 2차 부형제를 제조하는 과정, 3) 부형제에 의해 축분을 감량 및 소멸시키는 과정으로 구성되어 진다.

1) 먼저, 효모를 이용하여 효소를 제조하는 과정을 설명한다.

효모는 식물, 곤충, 보조제, 그리고 용액이 혼합되어 제조되는데, 식물로서는 어성초, 죽순, 현미, 산야초, 약콩 중 어느 하나 이상이 사용되고, 곤충으로는 구더기, 누에유충(번데기), 금벵이 등 어느 하나 이상이 사용되며, 보조제로는 쌀겨(미강), 현미 또는 밀기울 중 어느 하나 이상이 사용된다.

효모 생산용 용액으로는 흑운모, 진흙 등의 미네랄이 함유된 물을 사용하게 된다.

상기 식물은 각각 건조하여 놓게 되며, 가급적 상기 5가지 식물을 각각 건조 후에 고르게 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 곤충은 건조 후 150℃에서 볶아 놓게 되고, 이 또한 바람직하게는 구더기, 누에유충, 굼벵이를 함께 혼합하는 것이 바람직하다.

보조제로서 밀기울은 발아되어 싹이 5mm 정도되면, 이를 건조하여 분쇄함으로써 분말 형태로 가공하고, 또한 쌀겨는 건조하여 놓게 되며, 바람직하게 밀기울과 쌀겨를 함께 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 미네랄 원료는 100~120 메시로 분쇄한 다음 천연수와 혼합하여 효모생산용 용액을 만들게 되는데, 미네랄 원료는 30~50 중량%, 천연수는 50~70 중량%로 하여 서로 혼합하여 용액을 만들게 되며, 옹기에 투입하여 상기 미네랄 원료를 침전시키게 된다.

이때, 옹기는 소금 등의 염분 용기로 사용한 이력이 없어야 하고, 용액이 투입되는 옹기를 서늘하고 바람이 잘 통하는 곳에서 10~15일 놓아둠으로써 미네랄 원료를 침전시키게 되며, 효모 생산용 용액으로서 미네랄 원료 침전물은 사용하지 않고, 맑은 용액만 사용하게 된다.

이렇게, 생산된 식물 25~45 중량%, 곤충 30~40 중량%, 보조제 15~20 중량% , 그리고 효모 생산용 용액 10~20 중량%를 혼합하여 용기에 약 95%정도 채운 다음, 밀봉하여 그늘진 땅에 묻어 3년 1개월 ~ 3년 2개월 경과 후 개봉한다.

그리고, 감각기관(눈, 코, 입)으로 확인하면서 액체만을 분리하여 최종 액상 효모를 제조하게 되며, 이때 pH는 6.4~7.4 정도 된다.

상기 과정에 의해 제조된 효모를 배양하여 증량하기 위해서는, 제조된 액상 효모 45~55 중량%와 효모 생산용 용액 45~55 중량%를 혼합하여 용기에 80%정도 채우고, 효모의 먹이인 당분액이 30ppm을 갖도록 투입한다.

이후, 블로워와 교반기를 이용하여 공기를 주입하고, 액체의 흐름을 조절한 후, 8개월 정도 배양하면 45~55 중량%로 효모의 증액이 가능하게 된다.

상기의 과정에 의해 제조되거나 배양된 효모를 용기에 투입한 다음 밀봉하여 그늘지고, 보온이 유지되며, 환기가 잘 이루어지는 장소에서 숙성시키게 되는데, 땅에 매립하여 숙성시키는 것이 가장 바람직하다.

매립 후에는 22~26개월 이후에 개봉하여 효소 진행 여부를 확인하여 효소 제조가 이루어지는 것이다.

2) 상기의 효소에 의해 부형제를 제조하는 과정을 설명한다.

부형제(賦形劑)는 제조된 액상의 효소가 형태를 갖도록 하는 것으로서, 액상의 효소에 부형원료인 톱밥과 왕겨를 혼합하게 되는데, 물과 효소 용액을 20:1로 혼합하여 희석시킨 다음 부형원료 1㎥에 희석된 효소 1ℓ를 혼합하게 되고, 이후 25℃ 이상의 열풍 블로워에 의해 열풍을 인가하면서 교반하게 된다.

교반조에서 교반하면서 부숙(腐熟)과정을 거치게 되는데, 부숙 최고온도인 50℃에 이르면 수분이 40~50%를 유지하는지를 확인한 다음 수분이 부족하면 추가로 물을 투입하게 된다.

또한, 물의 투입에 따라 부숙 온도가 낮춰지면, 다시 열풍 블로워와 교반에 의해 2차 부숙을 행하게 되고, 이때도 수분이 40~50%를 유지하도록 한다.

물론, 추가로 투입되는 물은 50℃의 온도를 가지도록 가열되어 투입되도록 함으로써 부숙 온도를 낮추지 않고, 온도와 수분을 유지하면서 안정적으로 부숙이 이루어지도록 할 수 있다.

이렇게 2차의 부숙이 이루어지면 효소가 혼합된 부형제의 제조가 완료되는 것이다.

상기 1차 부형제에 의해 2차 부형제를 제조함으로써 축분의 감량 및 소멸 시간을 더욱 단축시키면서, 2차 부형제를 친환경 유기농 퇴비화할 수 있게 되는데, 이를 위하여 계분, 돈분, 우분, 동물 단백질, 동물 지방 등의 축분과 동물 부산물을 1차 부형제와 1:1로 혼합한 다음 50℃ 이상의 열풍 블로워에 의해 열풍을 가하면서 40~50% 정도의 수분 상태에서 유지한 상태로 최고온도 50℃에 이를 때까지 교반한 후 열이 있는 상태로 적치하게 된다.

3) 부형제에 의해 축분을 감량 및 소멸시키는 과정을 설명한다.

상기에서 제조된 1차 또는 2차 부형제에 축분을 혼합한 다음 25℃ 이상의 열풍 블로워에 의해 열풍을 인가하면서 교반함과 아울러, 40~55%의 수분을 유지하는 상태로 교반하여 최고온도 50℃에 이를 때까지 교반하게 되고, 열이 있는 상태에서 적치하게 되면, 시간이 경과할수록 축분의 감량 및 소멸이 이루어진다.

예를 들어 제조된 1차 부형제 1㎥에 축분 1톤을 혼합하게 되면, 72시간 정도 후에 축분은 20% 정도까지 감량되고, 부형제 10㎥에 축분 1톤을 혼합하게 되면, 24시간 정도 후에 축분이 90%까지 감량되어진다.

이러한 부형제는 대략 6개월 정도 또는 20회 정도 반복 사용이 가능하므로 투입된 축분이 감량 및 소멸되면, 추가로 축분을 투입하여 감량 및 소멸시키며, 6개월 또는 20회 사용 이후에는 새로운 부형제로 교체하여 축분을 감량 및 소멸하게 된다.

물론 2차 부형제를 사용하게 되면, 감량 및 소멸 속도를 1차 부형제를 사용하는 경우보다 더욱 빠르게 할 수 있을 것이다.

또한, 이렇게 사용된 1차 및 2차 부형제는 곧바로 친환경 유기농퇴비가 되는 것이다.

4) 추가로 육계분에 의한 2차 부형제 제조과정을 설명한다.

추가적으로 1차 부형제와 육계분에 의해 2차 부형제를 제조함으로써 축분의 감량 및 소멸 속도를 높이고, 아울러 친환경 퇴비화에 더욱 적합한 2차 부형제를 제조할 수 있다.

이를 위하여 제조된 효소 2리터가 20배수 희석된 효소액에 육계분 1㎥를 혼합한 다음 교반조에서 교반하면서 60℃ 이상의 온도, 40~50% 정도의 수분 상태에서 교반 후 적치한다.

그리고, 효소액과 혼합된 육계분과 1차 부형제을 혼합한 후 왕겨를 채에 걸러서 분리하게 되면, 2차 부형제가 제조되는 것이다.

이러한 2차 부형제에 축분을 혼합하여 25℃ 이상의 열풍 블로워에 의해 열풍을 인가하면서 교반함과 아울러, 40~55%의 수분을 유지하는 상태로 교반하여 최고온도 50℃에 이를 때까지 교반하게 되고, 열이 있는 상태에서 적치하게 되면, 시간이 경과할수록 축분의 감량 및 소멸이 이루어지는 것이다.

본 출원인은 도1에서와 같이 강원대학교 산합협력단 친환경농산물안정성센터에 본 발명의 부형제에 대한 항생물질검사를 의뢰하였고, 이에 따라 발급된 항생물질검사성적서(발급번호 : EFAP-21-0067-AB-7(1))에서와 같이 항생물질인 아미노글리코시드계, 베타락탐계, 마크로라이드계, 설파계, 테트라사이클린계가 전혀 검출되지 않은 매우 친환경적인 부형제임이 입증되었습니다.

또한, 도2에서와 같이 동일 검사기관인 강원대학교 산합협력단 친환경농산물안정성센터에 발급한 본 발명의 부형제에 대한 병원성미생물 검사성적서(발급번호 : EFAP-21-0067-M-1)에서는 병원성대장균, 병원성 살모넬라, 황색포도상구균, 리스테리아 모노사이토제네스, 바실러스 세레우스가전혀 발견되지 않은 것으로 확인됨으로써 이 또한 매우 친환경적인 부형제임이 입증되었습니다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 예일뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다.

따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (2)

1. 어성초, 대나무순, 현미, 산야초, 약콩 중 어느 하나 이상의 식물을 건조하여 혼합하여 준비하는 단계;
   구더기, 누에유충, 굼벵이 중 어느 하나 이상의 곤충을 건조하여 볶아 준비하는 단계;
   보조제로서 발아된 쌀겨, 현미, 밀기울 중 어느 하나 이상 준비하여 단계;
   분쇄된 미네랄 원료 30~50 중량%과 천연수 50~70 중량%를 혼합한 후 옹기에서 미네랄 원료를 침전시켜 10~25일 후 침전물이 제외된 효모 생산용 용액을 제조하는 단계;
   상기 식물 25~45 중량%, 상기 곤충 30~40 중량%, 상기 보조제 15~20 중량%, 그리고 상기 효모 생산용 용액 10~20 중량%를 혼합하여 용기에 95% 채운 다음, 밀봉하여 그늘진 땅에 묻어 3년 1개월~3년 2개월 경과 후 개봉하여 액상 효모만을 분리하는 단계;
   액상 효모 45~55 중량%와 효모 생산용 용액 45~55 중량%를 혼합하여 용기에 80% 채우고, 당분액이 30ppm을 갖도록 투입하는 단계;
   블로워와 교반기를 이용하여 혼합된 용액에 공기를 주입하고, 액체의 흐름을 조절한 후, 8개월 배양하는 단계;
   배양된 효모를 밀봉하여 그늘지고 보온 및 환기가 이루어지는 환경에서 22~26개월 숙성시켜 효소를 생산하는 단계;
   물과 효소를 20:1로 혼합하여 희석시킨 다음 부형원료 1㎥에 희석된 효소 1ℓ를 혼합한 후 25℃ 이상의 열풍 블로워에 의해 열풍을 인가하면서 교반 및 부숙시키는 단계;
   부숙 온도가 50℃에 이르면 수분이 40~50%를 유지하는지를 확인한 다음 수분이 부족하면 추가로 물을 투입하는 단계;
   열풍 블로워와 교반에 의해 2차 부숙을 행하여 1차 부형제를 제조하는 단계;
   1차 부형제에 축분과 동물 부산물을 1:1로 혼합한 다음 50℃ 이상의 열풍 블로워에 의해 열풍을 인가하면서 교반함과 아울러, 40~55%의 수분을 유지하는 상태로 교반하여 최고온도 50℃에 이를 때까지 교반하게 되고, 열이 있는 상태에서 적치하여 2차 부형제를 제조하는 단계;
   상기 2차 부형제에 축분을 혼합한 다음 25℃ 이상의 열풍 블로워에 의해 열풍을 인가하면서 교반함과 아울러, 40~55%의 수분을 유지하는 상태로 교반하여 최고온도 50℃에 이를 때까지 교반하게 되고, 열이 있는 상태에서 적치하여 감량시키는 단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 축분 감량 및 소멸화 방법.
   
2. 어성초, 대나무순, 현미, 산야초, 약콩 중 어느 하나 이상의 식물을 건조하여 혼합하여 준비하는 단계;
   구더기, 누에유충, 굼벵이 중 어느 하나 이상의 곤충을 건조하여 볶아 준비하는 단계;
   보조제로서 발아된 쌀겨, 현미, 밀기울 중 어느 하나 이상 준비하여 단계;
   분쇄된 미네랄 원료 30~50 중량%과 천연수 50~70 중량%를 혼합한 후 옹기에서 미네랄 원료를 침전시켜 10~25일 후 침전물이 제외된 효모 생산용 용액을 제조하는 단계;
   상기 식물 25~45 중량%, 상기 곤충 30~40 중량%, 상기 보조제 15~20 중량%, 그리고 상기 효모 생산용 용액 10~20 중량%를 혼합하여 용기에 95% 채운 다음, 밀봉하여 그늘진 땅에 묻어 3년 1개월~3년 2개월 경과 후 개봉하여 액상 효모만을 분리하는 단계;
   액상 효모 45~55 중량%와 효모 생산용 용액 45~55 중량%를 혼합하여 용기에 80% 채우고, 당분액이 30ppm을 갖도록 투입하는 단계;
   블로워와 교반기를 이용하여 혼합된 용액에 공기를 주입하고, 액체의 흐름을 조절한 후, 8개월 배양하는 단계;
   배양된 효모를 밀봉하여 그늘지고 보온 및 환기가 이루어지는 환경에서 22~26개월 숙성시켜 효소를 생산하는 단계;
   물과 효소를 20:1로 혼합하여 희석시킨 다음 부형원료 1㎥에 희석된 효소 1ℓ를 혼합한 후 25℃ 이상의 열풍 블로워에 의해 열풍을 인가하면서 교반 및 부숙시키는 단계;
   부숙 온도가 50℃에 이르면 수분이 40~50%를 유지하는지를 확인한 다음 수분이 부족하면 추가로 물을 투입하는 단계;
   열풍 블로워와 교반에 의해 2차 부숙을 행하여 1차 부형제를 제조하는 단계;
   상기 효소 2리터가 20배수로 희석된 효소액에 육계분 1㎥를 혼합한 다음 교반조에서 교반하면서 60℃ 이상의 온도, 40~50% 정도의 수분 상태에서 교반 후 적치하는 단계;
   상기 효소액과 혼합된 육계분을 상기 1차 부형제와 혼합한 다음 왕겨를 채에 걸러 제거하여 2차 부형제를 제조하는 단계;
   상기 2차 부형제에 축분을 혼합한 다음 25℃ 이상의 열풍 블로워에 의해 열풍을 인가하면서 교반함과 아울러, 40~55%의 수분을 유지하는 상태로 교반하여 최고온도 50℃에 이를 때까지 교반하게 되고, 열이 있는 상태에서 적치하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 축분 감량 및 소멸화 방법.

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