KR970005472B1 - 유기성 폐기물의 퇴비화 처리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
내용없음.
Description
제1도는 본 발명에 따른 혼합 장치의 모식도.
제2도는 본 발명에 따른 혼합 장치의 퇴비화 물질 용기의 단면도.
제3도는 본 발명에 따른 혼합 장치의 혼합용 날개의 모식도.
제4a도는 본 발명에 따른 따른 판형 회전날개식 퇴비화 반응 장치의 단면도.
제4a도는 본 발명에 따른 파이프형 회전날개식 퇴비화 반응 장치의 단면도.
제5도는 본 발명에 따른 퇴비화 반응 장치의 정면도.
제6a도는 본 발명에 따른 퇴비화 반응 장치의 판형 회전날개의 모식도.
제6a도는 본 발명에 따른 퇴비화 반응 장치의 파이프형 회전날개의 모식도.
제7도는 본 발명에 따른 저류조의 모식도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 혼합장치의 혼합용 동력 장치 2 : 혼합기 축 A
3 : 혼합기 축 B 4 : 원분 용기
5 : 수분 조절제 용기 6 : 공극 조절제 용기
7 : 혼합 장치의 본체 8 : 혼합 장치의 받침
9 : 수분 조절제 분사구 10 : 공극 조절제 분사구
11 : 퇴비화 반응기의 동력 장치 12 : 퇴비화 반응 장치의 회전 장치
13 : 퇴비화 반응 장치의 본체 14 : 회전 장치의 지지대
15 : 회전 장치의 날개 고정단 16 : 혼합기의 전단 파쇄용 링
17 : 회전장치의 판형 날개 18 : 강제식 공기 배출기
19 : 배출용 팬 20 : 퇴비 배출부
21 : 공기 공급단 22 : 공기 분배구
23 : 퇴비 배출구 24 : 배출 퇴비 받이
25 : 퇴비화 반응 장치의 투입구 26 : 보강용 철판
27 : 공기 공급관 결착판 28 : 퇴비화 반응 장치의 받침
29 : 전단 파쇄용 링 연결구 30 : 저류조의 본체
31 : 저류조의 공기 산기관 32 : 혼합 장치의 날개
33 : 혼합 장치의 전단 파쇄용 링 34 : 날개와 축 고정용 홈
35 : 회전 날개의 공기 공급관 36 : 파이프형 회전날개의 뒤집게
37 : 회전 장치의 파이프형 날개 38 : 회전날개의 공기 공급구
본 발명은 축산시설에서 배출되는 가축의 분을 호기성 처리법으로 처리하여 농작물의 생육을 돕는 유기질 비료를 생산하기 위한 유기성 폐기물의 퇴비화 처리장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 말하면, 본 발명은 축산 시설에서 배출되는 축분 중의 유기 성분을 호기성 미생물의 분해 및 중식 작용을 이용하여 일부를 제거하고, 이 분해 과정의 부산물로 발생되는 생물학적인 에너지를 활용하여 분내의 수분을 증발시키고 병원균을 살균시키며 분내에 포함된 질소 등의 영양성분의 손실을 최소하하여 작물의 성장에 필수적인 영양분을 공급할 수 있는 유기질 퇴비를 생산하도록 설계된 유기성 폐기물의 퇴비화 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것이다.
현재 축산업계에서, 축산폐수는 일정 수준 이상의 축산 시설에 대해서는 현행 각종 법으로 수질 기준을 정하여 규제하고 있으며, 규제 대상에서 제외되는 대부분의 축산 시설의 경우도 간이 오수 및 축산 폐수 처리 사업의 추진을 통해 공동 축산 폐수 처리 시설의 운영 등 많은 방안이 연구 및 제시되고 있다. 그러나 이들 시설에 의한 처리는 효율이 매우 낮을 뿐만 아니라 처리의 대상이 축산분뇨 중의 뇨와 일부의 분, 그리고 청소수에 국한되고 있으며 대부분의 경우 분은 고농도이며 난부해적인 특성 및 처리의 경제성 문제 등으로 인하여 처리 과정에서 제외되고 있다. 따라서, 대부분의 경우 축분은 비효 성분으로의 활용을 위해 일정 기간 저장 후 작물에 살포하는 자가 이용이나 자연 소모의 형태로 처리되는데, 이로 이하여 농촌 지역의 위생 환경의 열악화를 초래하고, 농촌 지역의 수질 오염의 대부분을 구성하는 비점원오염원을 형성하게 되는데도 이에 대한 대책은 거의 전무한 실정이다.
축산 환경 오염원에 대한 단속의 강화와 더불어 최근 2, 3년 사이에 축분의 효과적인 처리와 이용을 위한 다양한 발표 건조 방법과 장치가 개발되어 생산되고 있으나 현재까지는 퇴비라기 보다는 건조물의 수준에 머무르는 것이 대부분이며, 또한, 미생물제제를 이용하여 퇴비화를 촉진시키는 방안에 대한 연구 및 개발이 일부 추진되고 있으나 이 경우 미생물제제의 비용 문제와 미생물에 의한 2차적인 오염의 가능성 때문에 환경 오염을 최소한다는 면에서는 보다 많은 연구가 필요한 실정이다.
한편, 외국의 경우도 축분의 퇴비화에 대한 연구 사례는 많지 않으며 퇴비화 연구 및 장치의 개발이 하수 슬러지 및 주방 폐기물을 포함한 도시 고형물에 집중되어 있으며, 하수 슬러지를 대상으로 하는 경우 슬러지의 발생 특성상 기존의 퇴비화 반응 장치들은 대규모의 기계화된 방식을 사용하고 있으며 주방 폐기물을 대상으로 하는 경우 상당한 고가품으로 현행 우리 축산업계에서의 활용은 많은 제한이 있다. 미국의 경우, 하수 슬러지의 고정상 포기식 파일 방식을 이용한 강제포기(泡起)에 의한 퇴비화 연구 결과를 보면, 겨울의 약 42일의 체류 시간동안 10%의 건조 고형물과 약 30%의 습윤 중량이 감소되었고, 약 16일의 평균 체류 시간동안 약 25.7%의 습윤 중량과 9.3%의 건조 고형물이 제거된 것으로 나타났다. 이는 각각의 체류 시간동안 수분은 약 20%와 16%가 제거되었음을 의미한다. 연평균 자료를 보면 약 16.5일의 체류 시간동안 습윤중량 47.2%, 건조 고형물의 22.8%가 감소하였다. 단, 이 경우 온도의 지속 시간이 짧고 요구되는 공기량이 2.67ℓ/㎏ VS/min으로 상당히 큰 값을 나타내었다[문헌 : 커터(A. Kuter), 호이팅크(H. J. Hoitink) 및 로스만(L. A. Rossman) 등의 Effects of Aeration and Temperature on Composting of Municipal Sludge in a Full-Scale Vessel System, Jour. WPCF. Vol. 57, No. 4. pp. 309-314, April, 1985; 핀스타인(M. S. Finstein),밀러(F. C. Miller),호간(J. A. Hogan) 및 스트롬(P. F. Strom)등의 Analysis of EPA Guidance on Composting Sludge 1-4, Jour. Biocycle, Vol. 28, No. 1-4, Jan. -Apr., 1987; 왁스만(S. A. Waksman), 코돈(T. C. Cordon) 및 헐포이(N. Hulpoi)등의 Influence of Temperature upon the Microbiological Population and Decomposition Processes in Composts of Stable Manure, Jour. Soil., Vol. 47. pp. 83-114, 1939; 시코라(L. J. Sikora) 등의 Effect of Temperature Control on The Composting Process, Jour, Env. Qual., Vol. 14, No. 3, 1985. 참고].
국내의 경우 축분의 재활용 처리를 위한 시설로 대규모의 유기질 비료 생산 시설이 있으며 이는 다양한 종류의 분과 기타 수분 조절제를 구입하여 호기성 반응을 통해 유기질 퇴비를 생산하는 형태로 외국의 기존 방식을 도입한 경우로서 생산된 퇴비의 판매까지도 수행하여 폐기물의 재활용 가능성을 높여주고 있으나 대규모 시설이 필요하며 시설 및 유지 관리 비용이 많이 요구되는 단점이 있다. 또한 분뇨를 속효성 비료로 활용하기 위해 액비에 대한 연구가 수행되었으나 기대할 만한 결과를 얻지 못했고, 농축된 상태의 고형물을 희석하여 활용한다는 것은 환경 오염을 최소화한다는 측면에는 적절하지 못한 방법이다. 참고로 관리의 문제와 관련하여 농민의 설문조사 결과 액비보다는 관리 및 보관에 편리한 고형 퇴비를 선호하는 것으로 나타났다.
그러나, 최근의 이러한 많은 연구와 개발에도 불구하고 농업과 축산을 겸한 우리의 실정에 맞는 소규모의 축산농에 적절한 축분의 처리 및 퇴비화 반응 장치는 거의 없으며 현행 제시되고 있는 많은 퇴비화 또는 사료화 장치들은 현재까지는 건조기의 수준에 머물러 있어 그 생산물을 작물의 생육을 돕기 위한 비료로 활용하기에는 많은 문제가 있다.
본 발명자들은 이와 같은 축분의 처리와 관련된 제반 문제점을 해결하고자 연구를 거듭한 결과, 환경 오염원으로서의 축분 발생량을 감소시킬 수 있고 농작물의 생육을 돕는 보다 안정된 유기질 비료를 생산할 수 있는 유기성 폐기물의 퇴비화 처리 장치를 개발하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 처리되지 않은 상태의 축분의 환경계 내에 체류되는 시간을 최소화할 수 있도록 반연속식으로 축분을 처리하여 환경 오염물의 발생량을 감소시키는 유기성 폐기물의 퇴비화 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 축분을 원료로 하여 농작물의 생육을 돕는 유기질 비료를 생산하여 농작물의 생산량을 증가시키고 회학비료의 사용을 감소시켜 경제적인 효과를 얻을 수 있는 우수한 퇴비화 반응 장치 및 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, (a) 축사에서 발생되는 축분을 혼합 장치에 투입시키고, 이 축분을 혼합기로 축분의 응집체를 파쇄시키면서 피처리물이 65% 수준의 함수량에 도달하도록 톱밥, 왕겨 및(또는) 반송 퇴비 등의 수분 조절제 및 공극 조절제와 균등하게 혼합하여 통기에 충분한 공극을 확보하는 혼합단계, (b) 이 피처리물을 퇴비화 반응 장치로 이송시키고, 혼합기로 뒤집기를 수행하면서 장치의 하부를 통해 공기를 투입하여 이 공기와 반응 장치내 피처리물의 유기물 및 호기성 미생물들을 균일하게 접촉시켜 이 미생물에 의해 유기 성분을 분해시키며, 분해의 부산물로 발생되는 열량에 의하여 반응기 내 온도의 고온 상승을 유도하여 이 고온에 의해 수분을 증발시키고 바이러스나 병원균을 살균시키면서 혼합물의 열분해를 촉진시켜 퇴비를 생성시키는 퇴비화 단계, 및 (c) 퇴비화 과정을 거친 혼합물을 저류조로 이송시키고 20일 이상 저류시킴으로써 반송에 적절한 수분 함량에 도달하도록 건조하고, 2차적인 분해를 수행하여 보다 안정적이고 작물이 이용하기 용이한 형태로 전환시키는 단계로 이루어진 것이 특징인 유기성 폐기물의 퇴비화 처리 방법이 제공된다.
이와 같은 본 발명의 목적 및 잇점은 첨부된 도면을 참고로하여 이하 본 발명에 대한 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 장치는 제1도, 제2도 및 제3도에 나타낸 바와 같은 퇴비화 대상물질을 혼합하는 부분과 제4도, 제5도 및 제6도에 나타낸 바와 같은 피처리물의 분해 및 퇴비화를 수행하는 부분, 및 제7도에 나타난 바와 같은 저류조의 3부분으로 구성되어 있다.
제1도는 본 발명에 따른 퇴비화 대상물질을 혼합하는 장치를 도시한 것이고, 제2도는 혼합 장치의 조절제 분배 장치의 단면도이며, 제3도는 혼합용 장치의 날개부에 대한 상세도이며, 제4a도는 판형 회전날개(15) 방식의 퇴비화 반응 장치의 단면을 도시한 것이고, 제4b도는 파이프형 회전날개(36) 방식의 퇴비화 반응 장치의 단면을 도시한 것이고, 제5도는 퇴비화 반응 장치의 정면도이고, 제6a도는 퇴비화 반응 장치의 뒤집기와 피처리물의 이송을 수행하는 판형 회전날개(15)를 도시한 것이고 제6b도는 파이프형 회전장치(37)의 단면을 도시한 것이고, 제7도는 퇴비화 반응 장치의 퇴비화 과정을 거친 피처리물을 보관 저장하는 저류 탱크의 모식도이다. 이하에서는 피처리물을 혼합하는 장치를 혼합 장치라하고 퇴비를 만드는 장치를 퇴비화 반응장치, 보관 저류하는 탱크를 저류조라고 부르기도 한다.
제1도 및 제2도에서 보는 바와 같이 본 발명의 혼합 장치는 피처리물인 축분과 수분 조절제 및 공극 조절제인 톱밥, 왕겨 및 반송 퇴비 등이 담겨져 있는 용기(5 및 6)과 혼합과정을 수행하는 본체(7)로 구성된다. 발생되는 축분의 대부분은 함수량이 약80% 내외로서 퇴비화를 위해 필요한 공극의 확보가 어려운 상태로 존재하므로 본 발명의 혼합 장치는 축분에 톱밥, 왕겨나 반송 퇴비를 이용하여 적절한 수분 함량(즉, 65%수준)을 갖도록 조절한다. 축분이 투입되면 혼합용 동력 장치(1)이 가동되어 강력한 회전력을 혼합기축(2및3)에 전달하여 축분의 덩어리를 파쇄하며, 제2도에 도시된 바와 같이 각 조절제가 들어 있는 용기의 하단에 있는 수분 조절제 분사구(9) 및 공극 조절제 분사구(10)의 분사에 의하여 조절제는 축분의 표면에 넓게 부착되어 제3도에 도시된 것과 같은 혼합기의 날개(32)의 회전력에 의해 피처리물이 균등한 상태로 함수량을 가질 수 있도록 3 내지 5분에 걸쳐 혼합 과정을 수행한다. 제3도에 나타낸 바와 같이 혼합기축(2 및 3)의 날개(32)는 피처리물의 전단 파쇄용 링(33)이 부착되어 있어, 전단 저항을 감소시킬 수 있도록 고안되었으며, 혼합기의 회전 속도는 1 : 2로 차이를 두어 피처리물의 응집체에 대하여 우수한 파쇄 효과를 얻을 수 있도록 되어 있다. 이러한 혼합과정은 필요한 시기에 단속적으로 수행할 수 있다. 혼합이 완료된 피처리물은 퇴비화 반응장치(13)의 투입구(25)로 이송되고, 투입된 피처리물은 동력 장치(11)에 의해 구동되는 회전 장치(12)에 의해 회전하여 뒤집기 과정을 수행하면서 약 5일의 체류 시간동안 호기성 미생물에 의한 유기물의 분해 및 미생물 증식 과정을 거치면서 점점 안정화되어 배출부(20)으로 이동하게 된다 이 과정에서 퇴비한 반응 장치(13)의 하부에 있는 공기 공급판(21)과 회전날개의 공기공급관(35)를 통해 주입된 공기는 반응 장치 본체 하부의 공기 분배구(22)와 파이프형 회전날개(37)을 거쳐 반응 장치내 피처리물의 내부로 확산되어 유기물과 미생물과의 접촉을 통해 피처리물의 분해와 퇴비 형성 작용을 수행하도록 구성되어 있으며, 주입되는 공기는 하방향에서 상방향으로 확산되므로 피처리물과의 접촉시간이 극대화될 수 있으며 공기의 경제적인 활용을 위해 공기 분배구는 피처리물의 투입구 전단부에 많고 후단부로 갈수록 감소하는 사다리 형태로 분포되어 있다. 제4a도에 도시된 회전 장치의 판형 날개(15)에 달려 있는 링(16)들은 피처리물이 서로 응집되어 있는 상태로 전단시켜 줌으로써 회전의 방해력을 감소시키고 피처리물의 전단으로 생성된 균열부는 공기와의 유효 접촉 면적을 넓게하고 미생물의 산소와의 접촉 기회를 증대시켜 분해 반응의 고속화를 촉진하는 역할을 수행한다. 이때 분해 과정에서 발생되는 가스상 물질은 강제식 공기 배출기(18)의 팬(19)에 의해 배출구를 통해 강제 배출되어 대기중으로 방출되고 퇴비화가 완료된 피처리물은 배출부(20)으로 보내져서 회전 장치(12)의 뒤집기 및 이송작용에 의해 퇴비 배출구(23)에서 연속적으로 배출된다. 퇴비화 반응 장치(13) 하부에 있는 공기 공급관(21)은 분리식으로 고안되어 반응 장치에서 이탈된 축분이나 찌꺼기가 공기 공급관(21)을 폐쇄하게 될 경우 청소가 가능한 구조로 되어 있다. 배출된 퇴비는 제7도에 도시된 바와 같은 측면에 있는 저류조(30)로 보내져서 일정 기간(20일 이상) 반송에 적절한 수분에 도달하도록 저류시킨 후 반송에 이용하거나 비료로 활용한다.
본 발명에 따른 혼합 장치(제1도, 제2도,제3도)와 퇴비화 반응 장치(제4a도, 제4b도, 제6a도, 제b도), 그리고 저류조(제7도)로 구성되는 본 발명의 유기성 폐기물의 퇴비화 처리 장치의 전체 용량은 통상 젖소 10마리(1마리는 1일 30ℓ의 분을 발생)를 대상으로 하는 경우 8.6m3정도인데, 그 중 혼합장치는 0.4m3, 퇴비화 반응 장치는 2.1m3이며, 저류조는 6.1m3이다. 이 중 저류조의 용량은 필수적인 요건은 아니므로 퇴비화 반응 장치에서 나온 퇴비를 바로 이용할 수도 있으나, 퇴비의 사용이 연중 지속적이지 못하고 특정 시기에 국한되어 있으므로 보관상의 편의를 위한 건조와, 보다 안정된 퇴비의 형성을 위하여 저류조를 활용하는 것이 유용하다.
본 발명에 의한 유기성 폐기물의 퇴비화 처리 방법과 관련하여 유기성 폐기물의 퇴비화 처리 장치의 운전은 두가지 방식으로 수행되어야 하는데 첫째는 환경오염의 저감 측면에서 발생되는 피처리물의 양을 감소시키는 목적을 달성할 수 있도록 수분 조절제로서 톱밥 등을 대신하여 퇴비의 반송량을 크게하는 것이고, 둘째는 퇴비의 판매가 가능한 지역에서 퇴비의 생산량을 많게 하기 위한 것으로 수분 조절제로서 톱밥등의 사용량을 크게 하는 것이다. 혼합 장치에 피처리물이 유입되면 수분 조절제의 저장 용기(5)와 공극 조절제의 저장 용기(6)속에 있던 조절제가 하부의 수분 조절제 분사구(9) 및 공극 조절제 부사구(10)를 통해 피처리물의 표면에 분산되며, 회전하는 혼합기의 날개(32)가 피처리물과 조절제의 응집체를 파쇄하면서 균등한 혼합으로 함수량 약 65% 내외의 퇴비화에 적절한 상태로 만든다. 수분 조절제는 주로 톱밥이 사용되나 지역적인 특성과 경제적인 여건을 고려하여 나뭇잎과 폐박스 종이 및 연탄재가 사용될 수 있으나, 그 효율면에서는 약간씩의 차이가 있으며 공극 조절제는 수분 조절과 함께 통기성을 높여주는 것이 주된 작용으로서 그 사용량이 크지는 않으나 퇴비화의 촉진을 위해 중요한역할을 수행하며 단독으로 함수량의 조절과 공극의 확보를 위해 사용될 수도 있다. 본 발명과 관련하여 공극 조절제로는 주로 왕겨를 사용하였으나 연구 결과 볏짚을 절단하여 사용하는 경우, 보다 나은 결과를 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 본 발명의 장치로 생산된 퇴비를 반송에 활용할 경우, 공극 조절제의 분해속도가 비교적 느려 반송되는 퇴비속에 많이 남아있으므로 공극 조절제에 대한 요구가 감소되어 경제적이며 반송 퇴비에 함유되어 있는 잔류 미생물에 의하여 피처리물의 퇴비화를 촉진할 수 있으며 수분조절 기능도 행함으로서 수분조절제의 사용량도 감소시킨다. 적절한 함수량을 갖는 상태로 조절된 피처리물은 반연속적으로 처리를 위해 필요한 적절한 시기에 퇴비화 장치로 투입되고, 투입 전 동력장치(11)을 가동하여 회전 장치(12)의 회전에 의하여 뒤집기와 피처리물의 이송을 수행하면서 피처리물의 투입을 수행하게 된다. 회전장치(12)의 회전에 의하여 뒤집기와 피처리물의 이송을 수행하면서 피처리물의 투입을 수행하게 된다. 회전장치(12)는 4-5rpm의 회전속도로 하루에 세번 이상 작동을 수행하는데, 퇴비화장치 내부의 온도가 60℃이상을 나타내는 경우에도 회전장치(12)의 가동으로 뒤집기에 의한 냉각 기능을 수행함으로써 기존의 강제 공기 냉각 방식에 비해 반응의 유지와 조절에 보다 유리한 것으로 나타났다. 회전장치(12)의 회전시 피처리물은 판형 날개(15)에 의해 5일에 걸쳐 반응조의 내부를 점진적으로 이동하게 되며, 판형 날개에 부착된 링(16)은 피처리물의 응집체에 균열을 발생시켜 회전 장치(12)의 회전에 대한 전단 저항을 감소시키고 피처리물에 대한 미생물의 분해 반응이 보다 촉진되도록 공기가 통과할 수 있는 공극을 확보해 주는 기능을 수행한다. 퇴비화 반응 장치의 본체(13)의 하분에 있는 공기 공급관(21)에서는 퇴비화 반응 장치(13) 하부의 테이프형 분포를 갖는 공기 분배구(22)를 통해 공기의 공급이 수행되고 투입된 공기는 상향류를 형성하여 피처리물내의 공극을 통해 확산되면서 미생물과 피처리물의 접촉면에 산소를 공급하게 된다. 회전날개의 공기 공급관(35)는 파이프형 회전날개(37)을 통해 추가적인 피처리물내에 균등하게 공급하여 주게 된다. 미생물에 의한 분해 작용의 부산물로는 열과 가스가 발생되며 발생열은 퇴비화 반응 장치의 본체(13)의 온도를 상승시켜 분해 반응을 촉진하게 되나 지나친 온도 상승의 부의 효과를 유발하므로 60℃이상에 도달하면 회전 장치(12)의 회전에 의하여 냉각이 수행되며, 발생된 가스는 반응열에 의해 증발되는 수분과 함께 배출기(18)의 팬(19)에 의한 강제 통풍 작용을 통해 배출된다. 본 발명의 강제 통풍 방식은 자연 배기 방식과는 달리 약간의 에너지 소모가 요구되지만 반응열에 의한 증발된 수분이 다시 냉각 응축되기전 배출함으로서 피처리물의 수분 제거 효율을 크게 향상시킨다. 회전 장치(12)의 이송 작용에 의해 배출부로 보내져 회전 장치(12)의 뒤집기에 의해 퇴비 배출구(23)을 통해 연속적으로 배출되어 제7도에 도시된 것과 같이 저류조의 본체(30)에 저장된다. 배출된 퇴비는 퇴비화 반응 장치의 본체(13) 내에서 호기성 미생물에 의한 분해 및 증식 작용을 통해 처리물의 대부분이 안정한 상태로 되어 악취가 거의 발생하지 않는 상태로 되고 유기물의 함량도 줄어 오염도가 감소하고, 반응시 발생된 높은 열에 의하여 바이러스나 병원균 미생물의 대부분이 살균되어 2차 오염의 위험이 거의 없게 되며, 존재하는 수분의 형태도 원 상태의 큰 점성을 가진 수분이 아니라 반응 과정에서 발생된 수분과 반응열에 의해 증발되었다가 냉각 응축된 상태의 수분이므로 점성이 현저히 감소되어 저류조로 보내져 공기 중에 노출만 되어도 쉽게 피처리물의 표면에서 이탈하여 제조될 수 있는 상태로 존재한다. 원예 작물용 또는 토양 개량제용으로 발효 퇴비를 활용하고자 하는 경우, 상기 퇴비화 장치에 의한 퇴비화 과정에서 생산된 퇴비를 그대로 적절하게 이용할 수 있으며, 작물의 생육에 필요한 판매가 가능한 보다 안정적이고 비효성이 큰 퇴비의 생산을 위해서는 저류조에서의 공기 공급이 필요하다. 상기의 혼합 장치와 퇴비화 반응 장치의 본체는 성형이 용이하고 내열성과 내식성이 큰 FRP로 성형되어 경제적이고 내구적인 구조로 되어 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 퇴비화 처리 장치는, 첫째, 피처리물과 수분 조절제 및 공극 조절제를 일정한 비율로 자동 혼합하는 구조를 사용함으로써 처리와 관련된 노동력을 절감하고 퇴비화에 적절히 요구되는 함수량을 일정하게 유지할수 있어 운전이 안정적이며, 둘째, 반연속식으로 초기의 운전만 적절히 수행하면 장치 내의 온도가 특별히 하강하지 않고 미생물의 분해 작용으로 인한 발열로 항상 고온을 유지할 수 있어 겨울에도 특별한 가열 장치 없이 보온만으로도 충분한 처리 효율을 얻을 수 있어 경제적이며, 셋째, 피처리물의 이송 방향과 공기의 흐름을 교차되게하여 접촉 면적을 극대화시켜 미생물의 분해 및 증식작용을 위한 산소의 이용이 보다 용이하도록 되어 있으며 공기 분배구를 사디리꼴로 분포시켜 공기의 소모가 큰 투입구 근처에 많은 공기를 공급하는 경제적인 구조로 되어 있으며, 넷째, 배출기에 의한 배출 가스의 강제 배출을 이용함으로서 반응열에 의해 증발된 수분이 다시 응축되어 피처리물로 돌아가는 것을 방지하고 반응중 발생되는 냄새 및 부식성 가스를 빠른 시간에 확산시켜 제거하여 주며, 다섯째, 반연속적인 구조로 구성되어 일일 발생되는 피처리물을 축사에 원상태로 두지않고 그 날로 바로 처리하여 피처리물이 환경계 내에 방출 및 체류되는 것을 방지하고, 처리 과정 후 발생되는 퇴비는 자가 이용 또는 판매가 가능한 비효성이 높은 유기질 비료로서 폐기물의 자원화를 달성할 수 있는 잇점을 가지며, 단순하고 짧은 처리 과정으로 환경 오염 문제의 해소와 폐기물의 재활용을 수행하는 축분의 호기성 미생물을 이용하는 유기성 폐기물의 퇴비화 반응 장치이다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하자면 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
제1도에서 제7도에 도시된 방법에 따라서 하기 표1에 기재된 사양으로 제작된 장치를 사용하여 축분의 퇴비화를 수행하였다.
발생된 축분을 혼합 장치로 옮겨서 혼합기에 의해 적절한 수분 상태(함수율 65%)가 되도록 수분 조절제 및 공극 조절제와 함께 혼합시킨 후 유기성 페기물의 퇴비화 반응 장치로 이송시키고, 피처리물을 퇴비화 반응 장치 내의 회전 장치(12)에 의해 뒤집기를 수행하면서 퇴비화 반응 장치의 하부에서 공급되는 공기중의 산소와 피처리물 내의 유기 물질 및 미생물을 전체적으로 고르게 접촉시켜 유기물을 분해시키고, 호기성 미생물의 분해 및 증식 작용에 의하여 작물의 생육에 부의 효과를 줄 수 있는 과다한 유기물의 함량을 감소시켜 적절한 상태로 조절하고 생육에 필요한 영양 성분을 작물이 이용하기에 쉬운 형태로 전환시켰다. 이때 발생되는 반응열에 의한 온도의 상승이 60℃를 초과하는 경우 뒤집기 횟수를 증가시켜 기존의 공기를 이용한 강제 냉각의 경우 문제시 되었던 반응의 지속력을 유지할 수 있게 하였다. 퇴비화 반응을 거친 피처리물을 배출부(20)의 배출구(23)을 통해 회전 장치(12)의 이송 및 뒤집기 작용에 의해 연속적으로 배출시켜 측면에 배치된 저류조로 이송시키고 일부는 건조 후 반송시킴으로써 수분 조절제 및 공극 조절제의 사용을 절감시키고 일부는 비료가 요구되는 시기에 사용할 수 있도록 보관하거나 또는 판매를 위해 포장하여 보관하는 구조이다.
본 실시예에 따라 처리된 피처리물의 유기물 제거량과 수분 감량, TOC, BOD, TKN 및 TP의 변화를 하기 표 2에 나타내었으며, 이 경우 수분 조절제는 톱밥을 사용하였고 공극조절제로는 왕겨를 사용하였으며 혼합비는 중량비로 32 : 5 : 1(부피비는 6.5 : 4.1 : 1)이었고 함수량은 약 62-67%로서 평균 65%로 조절하였고 반응에 소요된 공기 공급율은 0.85L/min/kg Dry VS이었고, 공기압은 피처리물 내의 공기의 체류시간을 최대화하고 공기의 이송에 의한 열손실을 줄이기 위해 0.5-0.8kg/㎠로 유지시켰다.
상기의 결과로부터 본 발명에 의한 유기성 폐기물의 퇴비화 처리장치는 운전 결과 이 장치에 의해 습윤중량은 26.7%, 건조 중량은 약 33% 정도의 감량을 달성하였는데, 유입되는 피처리물의 경우 전체적인 유기성 탄소의 함량에 비해 BOD의 값은 낮은 비를 보여주나 미생물에 의한 호기성 분해 과정에서 발생되는 열에 의해서 원상태에서는 분해가 어려운 물질이 열분해 작용을 통해 미생물에 의해 분해 가능한 상태로 변환되어 전체적인 유기물의 제거효율은 크게 나타났으며, 질소의 분해속도는 유기물의분해 속도에 비해 낮아 원물질에 비해 질소의 함량이 보다 높은 퇴비가 형성되는 것으로 나타났다. 표 1에 나타난 바와 같이 저류조를 활용할 경우 유기물의 분해는 미흡하나 함수량을 약 47%로 건조시켜 수분 조절제로서의 반송을 가능케하고 또한, 낮은 피처리물의 상태를 낮은 함수량으로 유지함으로서 미생물의 활성도를 억제하여 보관시 부패 등의 문제를 해소시킬 수 있다.
Claims (8)
- (a) 축사에서 발생되는 축분을 혼합 장치에 투입시키고, 이 축분을 혼합기로 축분의 응집체를 파쇄시키면서 호기성 미생물의 작용에 필수적인 공기의 공급을 위해 함수량 65% 정도의 수준에 도달하도록 톱밥, 왕겨 및(또는) 반송 퇴비 등의 수분 조절제 및 공극 조절제와 균등하게 혼합하여 통기에 충분한 공극을 확보하는 혼합단계, (b) 이 피처리물을 퇴비화 반응 장치로 이송시키고, 회전 장치에 의해 뒤집기를 수행하면서 반응 장치의 하부를 통해 공기를 투입하여 이 공기와 반응 장치내 피처리물의 유기물 및 호기성 미생물들을 균일하게 접촉시키고, 이 미생물에 의해 유기 성분의 분해를 통해 피처리물을 안정화시키며, 분해의 부산물로 발생되는 열량에 의하여 반응장치내 온도의 고온 상승을 유도하여 이 고온에 의해 수분을 증발시키고 바이러스나 병원균을 살균시키면서 혼합물의 열분해를 촉진시켜 안정화 작용을 가속화하여 퇴비 생성을 촉진시키는 퇴비화 반응 단계, 및 (c) 퇴비화 과정을 거친 혼합물을 저류조로 이송시키고 20일 이상 저류시킴으로써 반송에 적절한 수분 함량에 도달하도록 건조시키고, 2차적인 분해를 수행하여 보다 안정적이고 퇴비내의 유기물 및 영양 성분을 작물이 이용하기 용이한 형태로 전환시키는 단계로 이루어진 것이 특징인 유기성 폐기물의 퇴비화 처리 방법.
- 혼합기를 구동시키는 동력 장치, 피처리물의 응집체를 파괴시키면서 수분 조절제 및 공급 조절제와 균등하게 혼합시키는 다수의 혼합 날개와 2개의 축으로 구성된 혼합장치, 처리될 원분을 수용하는 원분 용기, 수분 조절제 및 공급 조절제를 수용하는 용기 및 수분조절제 및 공급 조절제의 분산을 위해 공기를 분사하는 하부의 수분 조절제 분사구 및 공극 조절제 분사구로 구성된 피처리물이 적절한 공극과 수분을 갖도록 혼합시키는 혼합 장치, 퇴비화 반응 장치를 구동시키는 동력 장치, 피처리물의 뒤집기를 수행하여 피처리물 내 유기물 및 호기성 미생물을 투입되는 공기와 균일하게 접촉시키는 회전장치, 공기를 투입하고 분배하는 하부의 공기 공급관과 회전 장치의 날개에 공기를 공급하는 회전날개용 공기 공급관 및 공기 공급구, 발생되는 가스 및 수증기를 배출하는 강제식 공기 배출기 및 회전 장치의 이송력을 이용하여 생산된 퇴비를 자동적으로 배출하는 퇴비 배출부로 이루어진 퇴비화 반응 장치 및 생산된 퇴비를 건조시키고 2차적인 분해를 수행하여 반송에 적절한 수분함량에 도달시키며 보관이 편리하고 작물의 이용에 용이한 형태의 보다 안정된 유기질 비료로 전환하여 주는 저류조로 이루어진 유기성 폐기물의 퇴비화 처리 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 혼합 장치의 혼합기가, 서로 다른 회전 속도를 가지고 마주보고 급속 회전하는 두개의 축과 응집체의 파쇄 및 혼합을 수행하는 날개 및 이 날개에 부착되어 피처리물의 응집체를 전단하여 혼합시 발생되는 피처리물의 응집체를 전단하여 혼합시 발생되는 피처리물의 저항을 감소시켜 주는 전단파쇄용 링을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 수분 조절제 용기 및 공극 조절제 용기의 하부에 공기 분사구를 통해 피처리물이 일정한 함수량을 갖도록 수분 조절제 및 공극 조절제들을 피처리물의 표면에 넓게 분산시켜 균등한 혼합이 가능하도록 고안된 공기 분사 장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제2항에 있어서, 퇴비화 반응 장치의 회전 장치는 회전에 의하여 피처리물의 뒤집기 작용과 이송을 수행할 수 있는 판형 날개 형상을 갖고 있어 퇴비화 반응 장치의 반연속적인 처리를 가능하게 하는 구조이고, 회전날개는 판형과 파이프형의 두 종류로 되어 있으며 판형은 소형의 장치에 간편한 방식이고 파이프형은 대형의 장치에 설치하여 하부 공기 공급관에 의한 공기 공급이 부족한 경우 회전 날개의 공기 공급관과 공기 공급구를 통해 추가 공급을 수행하는 구조이며, 피처리물의 이송과 공기의 진행 방향을 직교시켜 미생물에 의한 유입 공기 중 산소의 활용을 극대화시키고, 공기 분배구는 테이프 형태로 분포되어 있어 반응이 활발한 부위에 많은 공기의 공급이 가능한 경제적인 구조인 것인 장치.
- 제2항에 있어서, 퇴비화 반응 장치의 회전 날개에 부착되어 피처리물의 응집체를 균일시켜 판형 회전 장치의 날개 및 파이프형 회전 장치의 뒤집게에 작용하는 피처리물의 전단 저항을 감소시켜 동력 요구를 절감시키며, 발생되는 균열을 통해 호기성 미생물의 분해 및 증식 반응에 이용될 공기의 통로를 확보해 주는 전단 파쇄용 링을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 퇴비화 반응 장치가 퇴비화 과정에서 발생되는 수분과 가스를 배출용 팬에 의해 강제 배출시킴으로써 수증기 상태의 수분이 냉각 응축되어 다시 피처리물로 돌아가는 것을 방지하여 피처리물의 수분제거 효율을 향상시키고 가스 성분을 빠른 시간에 공기 중으로 확산시켜 냄새를 제거하는 강제식 공기 배출기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제2항에 있어서, 저류조의 하부에 자연 건조를 통해 반송에 적절한 수준으로 수분 함량을 감소시키고, 피처리물의 2차 분해를 유도하여 보다 안정화된 퇴비를 형성하여 작물이 섭취하기에 용이한 형태의 유기 성분과 영양 성분으로의 전환을 유도하는 공기 사기관을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
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1995
- 1995-02-06 KR KR1019950002034A patent/KR970005472B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
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| KR960031405A (ko) | 1996-09-17 |
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