KR100397524B1 - 한약, 농·축산, 어패류의 폐기물을 이용한 유기질복합액체비료 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한방보약 찌꺼기, 농 ·축산 폐기물, 어패류의 폐기물을 재활용하여 환경오염을 감소시키고 한방보약 찌꺼기, 농 ·축산폐기물, 토탄(peat, 土炭), 어패류의 패각류, 황토 등에 함유한 성분을 액체로 추출하여 추출된 5종류의 액체들을 적정한 비율로 복합(複合)시켜 액체비료로 제조한 유기질 복합액체 비료인 것이다.

최근 농가에서는 화학비료의 과다 사용으로 토양이 산성화되고 지력이 감소되며 병충해의 발생으로 농약 사용량이 증가되어 생태계를 위협하고 가축 분뇨를 정화하지 않고 방류하여 하천과 지하수를 오염시키는 심각한 상태에 이르게 되었다.

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 제반 결함을 감안하여 이루어진 것으로 그 목적은 한방 보약 찌꺼기에서 보약성분, 농 ·축산 폐기물과 토탄(peat, 土炭)에서 유기물과 거름성분, 어패류의 패각류에서 석회질 성분, 황토에서 점토와 미네랄 성분을 추출한 5종류의 추출액체를 적정한 비율로 복합(複合)시켜 교반공정, 탈취공정 발효공정으로 유기질 복합액체 비료를 제조하는 것을 특징으로 하며 상기 유기질복합액체 비료를 토양에 시비하면 액체비료 속의 유기물과 다(多)원소 양분이 토양에 장시간 흡착되어 존재하므로 산성토양이 개량되고 지력을 증대시켜 작물을 튼튼하게 성장케 함으로써 수확량을 증가시키고 농약사용량을 감소시켜 농약에 대한 위협과 축산폐기물로 인한 환경오염을 감소시키는 친환경적 유기농업에 기여한다.

Description

한약, 농·축산, 어패류의 폐기물을 이용한 유기질 복합액체 비료 제조방법{omitted}

한의원이나 건강원에서 착즙폐기물로 배출되는 한약찌꺼기를 작물의 밑거름 퇴비로 사용 시 미발효로 한약독소성분(한약냄새)이 발생하여 작물이 약화되는 경우가 많으며 축산 분뇨를 발효시켜 생산되는 축산분뇨퇴비는 분뇨에 톱밥이나 왕겨를 혼합, 발효시킨 것으로서 톱밥이나 왕겨는 완전발효가 되기가 어려워 미발효된 퇴비로 생산되고 있다. 이것을 작물의 밑거름으로 사용 시 암모니아가스 발생으로 작물이 고사되는 경우가 많아 농가에서 사용을 꺼려하고 있는 실정이며 축산폐수나 어패류의 패각류를 함부로 버려 환경 오염원으로 문제시 되고 있다.

또한 농가에서 화학비료의 과대사용으로 토양이 산성화되며 지력이 감소되고 병충해 발생이 많아 농약 사용량의 증가로 환경 피해가 심하고 농산물이 인체에 유해하다는 사고가 대두되어 농약에 대한 부정적인 인식이 강하게 형성되어 가고있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 한방 보약 찌꺼기에 함유된 한방보약성분 추출 액체, 농 ·축산 폐기물에 함유된 유기물과 질소, 인산, 칼리 등의 비료성분의 추출액체, 어패류의 폐각에 함유된 석회질성분(좀더 명확히는 칼슘성분)의 추출 액체, 토탄에 함유된 유기물과 거름성분의 추출 액체, 황토에 함유된 점토와 미네랄 성분의 액체를 추출한다. 상기의 5 종류 추출액체를 적정한 비율로 복합(複合)시켜 유기질 액체 비료를 제조하는 것으로써 그 제조 공정은 원료인 한약보약찌꺼기, 농ㆍ축산 폐기물은 선별 ·혼합공정, 부식공정, 발효공정, 추출공정으로, 어패류의 패각류는 세척공정, 소성공정, 분해 및 용해공정으로, 토탄(peat, 土炭)은 분쇄공정, 부식공정, 발효공정, 추출공정으로, 황토는 분쇄공정, 혼합공정, 여과공정으로 각 원료성분이 함유된 액체를 추출한다. 상기의 5 종류 추출액체를 적정한 비율로 복합(複合)시키는 복합(複合)공정과 한약의 독소성분, 가축분뇨, 토탄(peat)의 악취 성분을 제거하는 탈취 공정과 미생물을 발생시키는 발효공정과 화학적 산소요구량(COD)을 감소시키는 폭기공정으로 제조되는 것을 특징으로 하며 축산폐수 등 폐기물을 친환경적 방법으로 재활용하여 양질의 유기질 복합액체 비료로 제조하여서 농가에 사용케 함으로써 산성화되어 가는 토양을 효과적으로 개선하고 지력을 증대시켜 작물을 튼튼하게 성장케 함으로써 병충해 발생이 적어 농약 사용량을 줄이고 수확량을 증가 시키는 친환경적 유기농업에 기여코자 한다.

도 1은 본 발명에 이용되는 재료별 성분을 추출하는 추출공정도

도 2는 본 발명의 유기질, 복합, 액체 비료를 제조하는 공정도

도 3은 본 발명의 폭기 시간에 따른 화학적 산소요구량의 감소율을 나타낸 그래프

본 발명은 한방보약찌꺼기, 농 ·축산폐기물, 토탄(peat, 土炭), 어패류의 패각류, 황토의 성분을 추출한 5종류 추출액을 적정한 비율로 복합(複合)시킨 액체비료인 것이다. 상기 재료를 효과적으로 추출하기 위하여 볏짚을 발효시켜 추출한 볏짚발효액체를 발효제로 사용한다.

도 1은 본 발명에 이용되는 재료별 성분을 추출하는 추출공정도로 재료별 추출공정을 나타낸 것이며 도 2는 추출한 액체를 복합(複合)시켜 유기질 복합액체비료를 제조하는 공정도이다.

이하 첨부된 도 1과 도 2로 구분하여 공정별로 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 : 본 발명에 이용되는 재료별 성분을 추출하는 추출공정

(1) 한방 보약 찌꺼기에서 보약 성분 추출공정

제1공정 : 선별 (選別) 공정

한방 보약 찌꺼기에 보약 찌꺼기가 아닌 다른 한약 찌꺼기나 한약 주머니 등을 제거하여 한방 보약 찌꺼기만 선별한다.

제2공정 : 부식(腐蝕)공정

상기에서 선별된 한방보약 찌꺼기(함수율이 30~40%)에 한방보약찌꺼기 중량기준으로 탄산수소나트륨 10중량부를 첨가하고 반죽하여 20∼30℃온도로 20∼30시간 방치하면 반죽된 혼합물이 부풀어오른다. 이렇게 부푼 혼합물에 산화칼슘 20중량부(부푼 한방찌꺼기 기준)와 탄산칼슘 10중량부씩을 첨가하여 균일하게 혼합하여 80kg 비닐포대에 밀봉하여 5-6주 방치하면 산화칼슘과 탄산칼슘이 한방보약 찌꺼기와 반응하여 발열작용으로 열을 발생하여 비닐포대 내의 온도가 균일하게 80 ∼90℃까지 상승하면서 한방보약찌꺼기에 곰팡이가 발생하며 부식된다.

제3공정 : 발효(醱酵)공정

상기 부식된 한방보약 찌꺼기에 함수량이 80∼90% 되도록 볏짚에서 추출한 볏짚발효액체를 가한다(後記 볏짚발효액체 제조공정에 의하여 제조된 것임). 함수량이 80∼90% 되게 하려면 한방보약 찌꺼기와 볏짚발효액체는 대략 중량비 1:1로 혼합시킨다. 그런 후 발효조에 넣어 비닐로 밀봉하여 발효조의 온도가 30∼40℃되게 하고 7∼8주간 방치하면 기포가 발생하면서 발효된다.

제4공정 : 추출(抽出)공정

상기 발효된 한방보약찌꺼기를 무명자루에 넣고 고압 압축기로 압착하여 추출액을 추출한 후 추출액을 200메쉬(mesh)체(screen)로 여과하여 한방 보약 찌꺼기 속에 있는 인삼, 녹용, 당귀, 감초 등의 보약성분이 함유된 한방보약액체를 추출한다.

(2) 농 ·축산폐기물에서 유기물과 작물의 영양성분 추출공정

제1공정 : 혼합(混合)공정

가축의 축사 바닥에 볏짚, 왕겨, 쌀겨, 톱밥 등 농업부산물로 발생하는 유기성 폐기물을 깔아놓고 가축분뇨가 배설되어 유기성 폐기물이 60∼70중량%, 가축분뇨가 30∼40중량%비율로 혼합되면 혼합된 가축분뇨를 수거한다.

제2공정 : 부식(腐蝕)공정

상기 유기성 폐기물이 60∼70중량% 혼합된 분뇨에 탄산수소나트륨 10중량부를 균일하게 혼합하여 20∼30℃로 20∼24시간 방치하면 혼합물이 부풀어오르면서 건조되며 건조된 혼합물에 산화칼슘 20중량부를 균일하게 혼합하여 80kg 비닐포대에 넣고 밀봉 후 4∼5주 방치하면 산화칼슘과 가축분뇨의 발열작용으로 비닐포대 내의 온도가 80∼90℃까지 상승하면서 유기성 폐기물이 혼합된 분뇨("농 ·축산폐기물"과 동일한 의미임)에 곰팡이가 발생하면서 부식된다.

제3공정 : 발효(醱酵)공정

상기 부식된 농·축산 폐기물에 함수율이 80∼90%되도록 볏짚발효액체를 혼합한다. 함수율이 80∼90% 되게 하려면 상기 부식된 농·축산 폐기물과 볏짚발효액체는 대략 중량비 1:1로 혼합시킨다. 그 후, 상기 혼합물을 발효조에 넣어 비닐로 밀봉하고 발효조의 온도가 30∼40℃되게 하여 5∼6주 방치하면 기포가 발생하면서 발효된다.

제4공정 : 추출(抽出)공정

상기 발효된 농·축산 폐기물을 플라스틱망에 넣고 고압 압축기로 압착시켜 추출액을 200메쉬체로 여과하여 농 ·축산분뇨 속의 유기물과 질소 인산 칼리의 성분이 함유된 축산유기질액체를 추출한다.

(3) 어패류(魚貝類)의 패각류에서 석회성분 추출공정

제1공정 : 세척(洗滌)공정

굴껍질(oyster), 조개껍질 등 패각류 1종 이상을 수조에 넣고 교반시켜서 패각에 부착된 진흙과 염기를 제거시킨다.

제2공정 : 소성(燒成)공정

소성가마밑에 철망을 깔고 상기 공정에서 선별된 패각류와 장작을 층층으로 충진하고 최상부 패각에 황토에 물을 반죽한 황토질흙(황토에 2~3cm 로 절단된 볏짚을 황토부피의 1/2 혼합한 것)을 덮고 연소가스 배출구를 뚫어 놓고 가마의 하단에서 버너로 가마내의 온도가 700∼800℃되게 2시간 가열시켜 열분해작용으로 패각류의 염분이 증발되게 고열로 굽는 것이다.

제3공정 : 분쇄, 용해(粉碎, 溶解)공정

상기 소성된 패각류에 물을 균일하게 살포 급냉각시킨 후 분쇄기로 분쇄하여 200메쉬 체로 선별하여 패각분말 600g에 물 2.5∼3.0ℓ을 넣고 1시간 폭기시키면 패각 분말이 물에 용해된다. 이것을 3회 여과시키면 완전 용해된 패각의 석회성분이 용해된 패각석회질 액체가 된다.

(4) 토탄(Peat, 土炭)에서 유기물과 작물양분추출

토탄(Peat, 土炭)은 90∼180cm의 유기물 토층에 60∼130cm두께로 퇴적된 암갈색의 부식물로 목본식물(참나무, 호두나무, 오리나무 등)과 초본식물(갈대, 쑥, 줄대등)이 퇴적되어 탄화가 덜된 퇴적물로 존재하고 그 구조가 명확하지 않은 복잡하고 다양한 유기물군으로 되어 있으며 물리화학적 성분 분석결과 공극율이 70∼80%, 양분보유능력이 우수하고 유기물이 60∼65% 질소질이 25∼26% 함유되어 있어 퇴비와 같은 효과가 있다.

이와 같은 토탄(Peat, 土炭)은 호남지방을 비롯하여 전국에 수백만톤이 매장되어있으나 이에 대한 연구가 이루어지지 않고 있어 사장되어 있는 실정이다.

따라서 다음과 같은 공정으로 토탄(土炭)성분을 추출하여 본, 액비 비료제조에 이용한다.

제1공정 : 분쇄공정

토탄을 진흙이 함유되지 않도록 정선하여 건조한 후 분쇄기로 토탄 내의 목본류 등을 분쇄시켜 분말을 만든다.

제2공정 : 부식공정

상기 분쇄된 토탄에 토탄 중량기준으로 탄산수소나트륨 10중량부를 첨가시킨 후 반죽하여 20∼24시간 방치하게 되면 반죽된 혼합물이 부풀어오르면서 건조되며 건조된 혼합물에 산화칼슘 20중량부를 균일하게 혼합하여 80kg 비닐포대에 넣어 밀봉시켜 1주간 방치하면 산화칼슘이 토탄과 발열작용으로 비닐포대 내의 온도가 80∼90℃까지 상승하면서 곰팡이가 발생하면서 부식된다.

제3공정 : 발효공정

상기 부식된 토탄을 발효조에 넣고 함수율이 80∼90% 되게 볏짚발효액체를 혼합한 다음 밀봉하여 7∼8일간 30℃로 방치하면 기포가 발생하면서 발효된다.

제4공정 : 추출공정

상기 발효된 토탄을 무명자루에 넣고 고압 압착기로 압착하여 추출한 추출액을 200메쉬 체로 여과하여 토탄(peat, 土炭)속의 유기물과 칼슘, 마그네슘, 칼리, 회분 성분이 함유된 토탄유기질 액체를 추출한다.

(5) 황토(黃土)에서 점토와 미네랄성분 추출공정

제1공정 : 분쇄공정

황토에 함유된 흙괴(塊) 등을 분쇄하기 위하여 황토를 분쇄기로 분쇄하여 300메쉬체로 선별하여 미립자의 황토를 만든다.

제2공정 : 혼합공정

분쇄된 황토에 물을 황토 중량기준 100중량부 가하여 황토반죽이 되게 하여 교반기로 4시간 교반시켜 황토 속의 미네랄성분이 황토물에 혼합되게 한다.

제3공정 : 여과공정

황토물을 300메쉬 체로 여과시켜 황토 속에 함유된 점토와 미네랄성분이 함유된 황토미네랄 액체를 추출한다.

(6) 볏짚 발효액체 제조공정

볏짚에는 유기물과 고초균(Bacillus)이 포함되어 있으며 볏짚이 부식되면 퇴비가 되고 압착시키면 퇴비물이 발생된다. 이 같은 변화를 이용하여 볏짚을 고속 부식, 발효시켜 퇴비물을 추출하여 한방보약찌꺼기, 농 ·축산폐기물, 토탄(Peat, 土炭)을 발효시킬 때 발효제로 사용코자 다음과 같은 공정으로 볏짚발효액체를 추출한다.

제1공정 : 절단공정

병해를 입지 않은 볏짚을 선택하여 절단기로 6∼10cm 되게 절단한다.

제12공정 : 부식공정

절단된 볏짚에 수산화나트륨 10중량부(볏짚중량 100 기준)를 가하고 함수율이 20∼25%가 되도록 농도 80%의 요소용액을 균일하게 살포시킨 후 탄산수소나트륨 10중량부(볏짚중량 기준)를 혼합하여 24시간 방치하면 볏짚이 부풀고 반숙되며 반숙된 볏짚에 산화칼슘 20중량부(볏짚중량 기준)를 균일하게 혼합하여 80kg 비닐포대에 넣고 밀봉 후 3∼4주 방치하면 산화칼슘이 볏짚과 발열작용으로 비닐포대내의 온도가 80∼90℃까지 상승하면서 볏짚에 곰팡이가 발생하며 부식된다.

제3공정 : 발효공정

상기 부식된 볏짚을 발효조에 넣고 함수율이 80∼90%되게 빗물을 가한 후 비닐로 밀봉시켜 30∼40℃ 온도로 3∼4주 방치하면 기포가 발생하면서 발효된다.

제4공정 : 추출공정

상기 발효된 볏짚을 플라스틱망에 넣고 고압 압축기로 압착하여 볏짚 속의 유기물과 고초균(Bacillus)이 함유된 볏짚발효액체를 추출한다.이상의 공정으로 추출한 한방 보약 액체, 축산유기물액체, 패각석회질액체, 토탄유기질액체, 황토미네랄 액체의 5종류 추출액체를 적정한 비율로 혼합하여 유기질 복합액체비료를 제조한 것이다.

도 2는 본 발명의 유기질복합액체비료를 제조하는 공정을 나타낸다.

제1공정 : 복합(複合)공정

상기 추출공정에서 추출된 한방보약액체, 축산유기물액체, 패각석회질액체, 토탄유기질액체 및 황토미네랄액체의 5종류 액체를 적정한 비율로 혼합하여 교반기에 넣고 30 rpm으로 복합시킨다.

제2공정 : 탈취(脫臭)공정

상기 복합된 액체 속에 함유된 한약독소성분, 가축분뇨의 암모니아, 유화수소성분 등의 악취성분을 탈취하기 위하여 복합액체를 탈취조에 넣고 80∼100℃로 24시간 끓여서 악취를 증발시켜 유해성분을 완전히 제거시키고 물을 증발시키면 농축된 유기질복합액체비료가 된다.

제3공정 : 폭기(爆氣)공정

상기의 탈취된 유기질 복합액체비료의 화학적 산소요구량(COD)을 측정한 결과 1200ppm으로 이것을 토양에 시비할 때 분해되면서 다량의 산소가 요구되어 작물의 뿌리를 손상시킴으로써 양질의 유기질 액체비료를 제공받기 위해서는 화학적 산소요구량(COD)이 충분히 감소되지 않으면 안되므로 화학적 산소요구량을 줄이고 토양 중에 미생물을 생육시키기 위하여 30시간 폭기하여 350.7ppm으로 산소요구량을 34% 감소시켰다. 실험결과를 도 3의 그래프를 보고 설명하면 원래 복합액체비료의 화학적 산소요규량이 1200ppm인 것이 10시간 폭기시킨 후에는 720.6ppm으로 19.5%로 감소되며 30시간, 40시간, 50시간일 경우 모두 390.5ppm으로 30.7%감소하는 것을 알 수 잇다. 이와 같은 실험결과에서 폭기시간이 30시간일 경우가 화학적 산소요구량(COD) 감소율의 변화가 가장 적은 폭기시간의 적정시간임을 알 수 있다.

상기 유기질 복합액체비료에는 유기물과 점토가 많아 양분보유능력이 크고 그 표면에 음전기를 띠기 때문에 액체비료 속에 함유된 암모늄이온, 칼리이온, 마그네슘이온, 칼슘이온 등 작물양분이 유기물과 점토 표면에 끌려서 유기태 형태로 되어 토양에 흡수되게 되므로 액체비료 속의 양분이 빗물에 씻겨 내려가거나 심토(深土)에 내려가지 않아 작물에 지속적으로 양분을 공급시켜주는 유기질 복합액체비료인 것이다.

이하 상기의 유기질 복합액체비료의 사용실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

<실시예>

전체 혼합물 중량에 대하여 한방보약추출액체 40중량%, 농 ·축산유기질 추출액체 20중량%, 토탄유기질추출액체 20중량%, 패각석회질추출액체 10중량%, 황토미네랄추출액체 10중량%를 혼합한 복합액체를 교반조에 넣고 30rpm으로 3시간 교반시킨 후 100℃로 24시간 끓여 탈취시키고 이것을 3일간 폭기시켜 유기질복합액체비료를 제조하여 실험군과 대조군으로 같은 조건하에 3회 재배실험을 한 결과 다음과 같이 실험군의 재배 결과를 얻었다.

본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 유기질복합액체비료는 여러 종류 폐기물을 재활용함으로써 환경오염을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 화학비료를 사용하지 않고 주성분이 유기질비료성분과 한방보약성분이 토양에 투입됨에 따라 비료성분과 보약성분이 장시간 지속되고 지력이 증대 되여 작물이 튼튼하게 성장하므로써 농약사용량을 감소시켜 환경피해를 줄일 수 있다. 본 발명의 액체비료는 고체비료에 비해 펌프나 파이프, 호스를 이용하여 작물에 관주나 옆면시비를 하면 비료의 효과가 빨라 수확량이 증가되며 농산물의 맛, 당도, 저장성이 우수한 고품질의 농산물을 생산할 수 있으므로, 채소 및 화훼의 하우스 재배농장이나 일반 농가에 소득을 증대시키고 친환경적 유기농업에 효과가 있다.

Claims (2)

1. 한방 보약 찌거기, 농 ·축산폐기물, 어패류의 패각류, 토탄(Peat, 土炭), 황토를 원료로 하는 것으로써 각 원료를 발효제로 발효시켜 원료의 성분을 액체로 추출하고 원료별 추출액체를 복합시킨 유기질복합액체비료를 제조함에 있어서 발효제로 볏짚을 발효시킨 볏짚발효액체를 사용하여 한방 보약 찌꺼기는 부식공정, 발효공정, 추출공정으로 한방 보약 성분을 추출하고, 농 ·축산폐기물은 축산분뇨에 왕겨, 톱밥을 혼합하는 혼합공정, 부식공정, 발효공정, 추출공정으로 축산분뇨액체를 추출하고, 어패류의 패각류는 세척공정, 소성공정, 용해공정으로 패각석회질액체를 추출하고, 토탄(Peat, 土炭)은 분쇄공정, 부식공정, 발효공정, 추출공정으로 토탄유기질액체를 추출하고,황토는 분쇄공정, 혼합공정, 여과공정으로 황토미네랄액체를 추출하고, 상기에서 추출된 5종류의 추출액체를 복합공정, 탈취공정, 폭기공정을 거쳐 제조하는 것을 특징으로 하는 유기질복합액체비료 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 원료를 발효시키는 발효제는 볏짚을 절단공정, 부식공정, 발효공정, 추출공정을 거쳐 제조하며 원료인 한약폐기물은 한방보약찌꺼기나 한약재료를 원료하고 농 ·축산폐기물은 가축분뇨와 왕겨, 톱밥, 쌀겨, 볏짚 중의 1종 이상인 유기성 폐기물을 원료로 하고 어패류의 패각류는 굴껍질, 조개껍질 중의 1종 이상을 원료로 사용하는 것을 특징으로 하는 유기질복합액체비료제조방법.