KR101905157B1 - 유기성 폐기물을 이용한 비료 및 이의 제조방법 - Google Patents

유기성 폐기물을 이용한 비료 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가축의 분뇨, 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 이용하여 만들어지는 비료에 관한 것으로서, 보다 상세하면 가축의 분뇨, 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물에 포함된 염분을 생석회를 이용하여 제거하고, 전분이 포함되어 재배지에 시비된 상태에서 비료가 보다 빠르게 흙에 포함된 수분을 흡수하여 흙에 용이하게 녹아 들어갈 수 있도록 하며, 패각 분말이 포함되어 펠렛 형태로 만들어진 경우에는 펠렛 형태의 비료가 보다 용이하게 부서져 흙에 혼합될 수 있도록 하는 유기성 폐기물을 이용한 비료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

유기성 폐기물을 이용한 비료 및 이의 제조방법{Fertilizer using organic waste and method for producing the same}
본 발명은 가축의 분뇨, 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 이용하여 만들어지는 비료에 관한 것으로서, 보다 상세하면 가축의 분뇨, 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물에 포함된 염분을 생석회를 이용하여 제거하고, 전분이 포함되어 재배지에 시비된 상태에서 비료가 보다 빠르게 흙에 포함된 수분을 흡수하여 흙에 용이하게 녹아 들어갈 수 있도록 하며, 패각 분말이 포함되어 펠렛 형태로 만들어진 경우에는 펠렛 형태의 비료가 보다 용이하게 부서져 흙에 혼합될 수 있도록 하는 유기성 폐기물을 이용한 비료 및 이의 제조방법에 관한 분야이다.
비료는 농작물의 생육을 돕기 위한 영양분을 포함하는 물질로서, 주로 경작지에 뿌려진 후 농작물이 심어지는 표토의 일부와 섞여진다. 또한 비료는 농작물의 생육을 도울 수 있는 질소, 인 및 칼륨 등의 비료 3대 요소 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 일반적이고, 최근에는 상기 3대 요소와 각종의 미네랄이 더 포함된 비료도 제시되고 있다.
더불어 과거의 비료는 비료의 대량 생산을 위하여, 화학적으로 가공된 것을 주로 이용하였으나, 토양 오염 및 친환경 농작물 선호 현상에 의하여 최근에는 화학적 비료의 사용이 최소화되고 있는 실정이다.
또한 최근에는 가축의 분뇨, 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물 등을 이용하여 비료를 만드는 다양한 방법이 제시되고 있고, 특히 상기 유기성 폐기물에 포함된 수분, 악취 및 유해 세균 등을 제거하여 비료화하기 위한 다양한 방법이 제시되고 있다.
다음은 유기성 폐기물을 이용하여 비료를 만드는 대표적인 종래기술이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1533430호는 유기성 폐기물이 생석회 수화반응으로 제조된 슬러지를 이용한 기능성비료 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 유기성 폐기물이 생석회 수화반응으로 제조된 슬러지에 있어서, 상기 슬러지 100중량%를 기준으로 슬러지내에 5~30중량% 중화제를 투입하여 슬러지내에 잔존하는 암모니아를 제거하는 암모니아 제거단계와; 상기 암모니아가 제거된 슬러지 100중량%를 기준으로 5~40중량% 충진제를 투입하여 슬러지와 혼합한 후 진공여과 또는 필터프레스에 의하여 잔류수분을 제거하는 잔류수분 제거단계와, 상기 잔류수분이 제거된 슬러지 100중량%를 기준으로 5~30중량% 첨가제를 투입하여 식물의 성장에 필요한 영양소를 부여하는 영양소 부여단계와, 상기 영양소가 부여된 슬러지 100중량%를 기준으로 5~25중량% 결합제, 5~30중량% 붕해제, 1~5중량% 습윤·분산제, 2~10중량% 올레인산으로 되는 윤활제와 5~20중량%의 물을 첨가하여 물리적 특성을 부여하는 물리적 특성 부여단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물이 생석회 수화반응으로 제조된 슬러지를 이용한 기능성비료의 제조방법을 제시하였다.
또한 상기 종래기술은 유기성 폐기물이 생석회 수화반응으로 제조된 슬러지에 중화제를 투입하여 잔존하는 암모니아의 악취를 제거하고, 충진제에 의해 여과속도를 향상시켜 잔류수분을 제거할 수 있는 효과를 얻었으나, 재배지에 시비된 비료가 흙에 원활하게 녹아 들어가거나 부서지지 못하는 문제가 발생하여, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1533430호(2015.06.26.) 대한민국 공개특허공보 제10-2001-0074592호(2001.08.04.) 대한민국 등록특허공보 제10-1028143호(2011.04.01.) 대한민국 공개특허공보 제10-2002-0030764호(2002.04.25.)
본 발명은 유기성 폐기물을 이용한 비료의 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 가축의 분뇨, 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 이용한 비료는 다량의 염분을 포함하여, 비료에 포함된 다량의 염분으로 인하여 작물의 생육이 저하되는 문제가 발생하였고;
재배지에 시비된 비료가 흙에 원활하게 녹아 들어가거나 부서지지 못하여 비료에 의한 작물의 영양성분 공급이 원활하지 못한 문제가 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
유기성 폐기물 100중량부에 생석회 2~10중량부를 교반혼합하여 건조시킨 후 파쇄되어 만들어진 원료혼합물 100중량부에 대하여, 전분 5~15중량부 및 패각 분말 5~10중량부가 교반혼합되어 만들어지는 유기성 폐기물을 이용한 비료를 제시하고;
유기성 폐기물 100중량부에 대하여 생석회 2~10중량부를 교반혼합시킨 후 건조하여 폐기물 케익을 만드는 폐기물 케익 생성공정; 상기 폐기물 케익을 건조시키는 건조공정; 상기 건조공정 처리된 폐기물 케익을 파쇄하여 원료혼합물을 만드는 원료혼합물 생성공정 및; 상기 원료혼합물 100중량부에 대하여, 전분 5~15중량부 및 패각 분말 5~10중량부를 교반혼합시켜 비료를 만드는 비료 생성공정;을 포함하여 구성되는 유기성 폐기물을 이용한 비료 제조방법을 제시한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 유기성 폐기물을 이용한 비료는 일반적으로 수분이 함유된 유기성 폐기물에 생석회를 혼합하여 비료화시킴으로써 유기성 폐기물에 포함된 염분을 제거할 수 있는 효과를 얻을 수 있고;
유기성 폐기물과 생석회로 만들어진 원료혼합물에 전분 및 패각 분말이 더 포함되어, 재배지에 시비된 비료가 전분에 의하여 수분을 보다 빠르게 흡수 가능하여 비료가 흙에 용이하게 녹아 들어가고, 패각 분말에 의하여 펠렛 형태로 만들어진 비료가 보다 용이하게 부서지며 흙에 혼합될 수 있는 효과를 얻을 수 있으며;
특히, 상기 유기성 폐기물에 밤 송이가 더 포함되어 원료혼합물로 만들어지는 경우에는, 밤 송이의 가시들에 의하여 생석회의 염분 제거효과를 증대시키고, 밤 송이에 포함된 기능성 물질이 비료에 포함될 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있으며;
또한 상기 원료혼합물에 고로쇠 수액 및 복숭아씨 분말이 더 포함되는 경우에는, 비료에 고로쇠 수액 및 복숭아씨 분말의 기능성 물질을 더 함유시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 유기성 폐기물을 이용한 비료 제조방법의 공정순서를 나타내는 블럭도.
본 발명은 가축의 분뇨, 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 이용하여 만들어지는 비료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1을 참고하여 본 발명을 유기성 폐기물을 이용한 비료와 유기성 폐기물을 이용한 비료 제조방법으로 구분하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
[유기성 폐기물을 이용한 비료]
본 발명은 유기성 폐기물 100중량부에 생석회 2~10중량부를 교반혼합하여 건조시킨 후 파쇄되어 만들어진 원료혼합물 100중량부에 대하여, 전분 5~15중량부 및 패각 분말 5~10중량부가 교반혼합되어 만들어지는 유기성 폐기물을 이용한 비료에 관한 것이다.
즉, 본 발명에 의한 유기성 폐기물을 이용한 비료(이하, ‘비료’라 칭함.)는 거시적으로 유기성 폐기물과 생석회가 혼합되어 만들어진 원료혼합물, 상기 원료혼합물에 혼합되는 전분 및 패각 분말을 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 원료혼합물에 포함되는 유기성 폐기물은 일반적인 축사에서 배출되는 소, 돼지 또는 닭 등과 같은 가축의 분뇨 또는 가정, 식당에서 배출되는 음식물 쓰레기를 이용할 수 있고, 상기와 같은 유기성 폐기물은 건조되지 않고 수분을 포함하는 것을 이용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 유기성 폐기물이 가축의 분뇨인 경우에는 가축 분뇨가 일반적으로 작은 분변 입자로 이루어졌기 때문에 별도의 파쇄공정이 불필요하나, 상기 유기성 폐기물이 음식물 쓰레기인 경우에는 생석회와의 혼합이 용이할 수 있도록 별도의 파쇄처리를 거친 유기성 폐기물이 이용되는 것이 바람직하다.
아울러 상기 원료혼합물에 포함되는 생석회는 상기 유기성 폐기물에 포함된 염분을 제거하고, 생석회의 수화반응 시에 발생되는 열에 의하여 유기성 폐기물에 포함된 수분을 증발시켜 제거하며, 상기 수화반응 시에 발생되는 반응열에 의하여 유기성 폐기물에 포함된 각종의 세균을 사멸시키는 구성이다.
즉, 상기 유기성 폐기물에 포함된 수분은 생석회의 미세기공에 함침되어 하기의 반응식 1, 2와 같은 반응을 일으켜 생석회를 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2)으로 전환시키고, 다량의 반응열을 발생시킨다.
[반응식 1]
CaO + H2O → Ca(OH)2 + 15.6Kcal/mol
[반응식 2]
Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2 + 35.4Kcal/mol
또한 상기 수산화칼슘과 탄산수소칼슘에 포함된 이온들은 하기의 반응식 3과 같이, 칼슘이온(Ca2 +)과 탄산수소이온(HCO3 -)이 나트륨이온(Na+), 염소이온(Cl-)과 각각 반응하여, 염화칼슘(CaCl2)과 탄산수소나트륨(NaHCO3)으로 전환되고, 이때 염분(Na+, Cl-)은 상기 염화칼슘(CaCl2)과 탄산수소나트륨(NaHCO3)에서 고정화되는 효과를 실현시킨다.
[반응식 3]
Ca2 + + HCO3 - + OH- + Na+ + Cl- → CaCl2 + NaHCO3 + H2O
아울러 상기 생석회는 유기성 폐기물과 적절한 혼합비로 혼합되어 상기와 같은 효과를 실현시킬 수 있고, 바람직하게는 유기성 폐기물 100중량부에 대하여 2~10중량부의 혼합비로 혼합되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 생석회가 유기성 폐기물 100중량부에 대하여 2중량부 미만으로 혼합되면 생석회의 조성이 미미하여 생석회에 의한 염분제거 효과, 수분증발 효과 및 세균사멸 효과가 미흡해지는 우려가 있고, 10중량부를 초과하여 혼합되면 생석회의 조성이 과도하여 비료에 잔류하는 생석회에 의하여 토양이 지나치게 알칼리화될 우려가 있기 때문에, 생석회는 상기 범위 내의 혼합비로 유기성 폐기물과 혼합되는 것이 바람직하다.
더불어 상기와 같이 유기성 폐기물과 생석회는 균일한 혼합을 위하여 교반혼합되는 것이 바람직하고, 교반혼합 중에 1차 건조되어 혼합물(하기의 폐기물 케익)에 포함된 수분의 일부를 증발시키는 것이 바람직하며, 1차 건조된 혼합물을 2차 건조한 후 파쇄하여 원료혼합물에 포함된 유기성 폐기물, 고형의 수산화칼슘(Ca(OH)2), 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2), 염화칼슘(CaCl2) 및 탄산수소나트륨(NaHCO3)을 보다 작은 입자로 만들 수 있다.
또한 본 발명은 상기 원료혼합물을 만들 때, 상기 유기성 폐기물에는 생석회와 더불어 밤송이가 더 포함되는 구성을 할 수 있다.
즉, 상기 원료혼합물은 유기성 폐기물 100중량부에 대하여, 밤송이 0.5~3중량부가 더 포함되어 교반혼합된 후 건조 및 파쇄되어 만들어질 수 있다.
구체적으로, 상기 밤송이는 밤(밤알)을 싸고 있는 겉껍데기로서, 외부에 다수의 가시가 돋아 있는 천연물이고, 일반적으로는 밤을 수확할 때 버려지는 부산물이며, 식물의 생육에 도움이 될 수 있는 다량의 유용성분을 포함하는 것으로 알려져 있으나 가시가 많고 쉽게 썩지 않아 거름으로는 용이하게 이용될 수 없었다.
이에 대하여, 본 발명은 상기와 같은 밤송이를 유기성 폐기물과 생석회가 혼합될 때 더 포함시켜, 밤송이의 외부에 돋아 있는 다수의 가시가 유기성 폐기물과 생석회를 보다 균일하게 혼합시킬 수 있고, 파쇄된 이후에는 원료혼합물에 밤송이의 유용성분이 더 포함될 수 있도록 하여, 본 발명에 의한 비료에 밤송이의 기능성을 함양시킬 수 있는 효과를 실현시킨다.
보다 상세하면, 상기 밤송이는 유기성 폐기물와 생석회가 교반혼합될 때 함께 혼합되어 교반됨으로써 다수의 가시에 의하여 유기성 폐기물과 생석회를 더욱 균일하게 혼합될 수 있도록 하고, 원료혼합물로 만들어질 때 유기성 폐기물에 포함된 수분 및 생석회의 수화반응에 의한 발열에 의하여 마치 찌어지는 것과 같이 숙성되어 조직이 연화될 수 있다.
아울러 상기와 같이 조직이 연화된 밤송이는 상기 유기성 폐기물과 생석회의 교반혼합 중에 가해지는 1차 건조열 및 상기 1차 건조된 혼합물의 2차 건조열에 의하여 조직이 더욱 약화되고, 2차 건조된 혼합물의 파쇄시에 파쇄되어 입자 상태로 원료혼합물에 포함된다.
더불어 상기 밤송이는 당업자의 판단에 따라 적절한 혼합비로 상기 원료혼합물에 포함될 수 있고, 바람직하게는 원료혼합물에 포함되는 유기성 폐기물 100중량부에 대하여, 0.5~3중량부로 포함될 수 있다.
이때, 상기 밤송이가 유기성 폐기물 100중량부에 대하여 0.5중량부 미만으로 포함되면 밤송이가 미미하게 원료혼합물에 포함되어 밤송이에 의한 혼합성 향상 및 유용성분 함양 효과가 다소 미흡해질 수 있고, 3중량부를 초과하면 밤송이가 지나치게 포함되어 유기성 폐기물에 포함된 수분이 생성회에 원활하게 가해지지 못하여 생성회의 수화반응이 느려질 우려가 있기 때문에, 밤송이는 상기 범위 내의 혼합비로 원료혼합물에 포함되는 것이 바람직하다.
또한 상기 전분은 상기 구성의 원료혼합물 100중량부에 대하여, 5~15중량부로 혼합되는 구성으로서, 분자식이 (C6H10O5)n이며 글루코오스 단위체(monomer)가 α-1,4 결합을 한 다당류이고, 본 발명에 있어서는 비료가 시비되었을 때 전분이 수분을 흡수하여 비료가 흙에 보다 쉽게 녹아들어갈 수 있도록 입자상(또는 펠렛상)의 비료를 녹이는 구성임과 동시에, 전분의 유용성분을 비료에 부가시키는 구성이다.
이때, 상기 전분은 옥수수, 감자, 고구마 또는 쌀 등과 같은 자연물에서 취득한 것을 이용할 수 있고, 원료혼합물 100중량부에 대하여 5~15중량부의 혼합비로 비료에 포함되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 전분이 원료혼합물 100중량부에 대하여 5중량부 미만으로 비료에 포함되면, 전분의 혼합비가 미미하여 전분에 의한 비료의 녹음성 증대효과가 미흡해질 수 있고, 15중량부를 초과하여 비료에 포함되면 대기중의 수분으로 인한 전분의 변질로 인하여 비료가 쉽게 부패할 우려가 있기 때문에, 전분은 상기 범위 내의 혼합비를 유지하는 것이 바람직하다.
또한 상기 패각 분말은 조개류의 껍데기를 분쇄하여 분말로 만들어진 것으로서, 본 발명에 있어서는 비료가 시비되었을 때 패각 분말의 유용성분이 비료에 부가될 수 있도록 함과 동시에, 주되게는 입자상(또는 펠렛상)으로 만들어진 비료가 작은 크기의 입자로 보다 쉽게 부서질 수 있도록 하는 구성이다.
즉, 패각 분말은 탄산칼슘이 주성분으로 이루어지고, 상기 탄산칼슘은 지력을 증대기시키기 위하여 일반적으로 사용되는 비료의 성분 중에 하나로 제시되며, 본 발명에 있어서는 패각 분말 입자의 서로 엉기지 않는 성질을 이용하여 입자상(또는 펠렛상)을 가지는 비료가 흙에 시비된 상태에서 비료 입자에 포함된 다른 조성물들의 뭉침이 보다 쉽게 풀어질 수 있도록 하는 구성이다.
이때, 상기 패각 분말은 일반적인 조개류 중 어느 하나 이상의 조개류의 껍데기를 분쇄한 것을 이용할 수 있고, 상기 원료혼합물 100중량부에 대하여 5~10중량부의 혼합비로 비료에 포함되는 것이 바람직하다.
아울러 상기 패각 분말이 원료혼합물 100중량부에 대하여 5중량부 미만으로 비료에 포함되면, 패각 분말의 혼합비가 미미하여 패각 분말에 의한 비료 입자의 부서짐성 증대효과가 미흡해질 수 있고, 10중량부를 초과하여 비료에 포함되면 패각 분말에 의한 지력 향상효과는 우수해지나 비료 입자가 지나치게 쉽게 부서져 시비되기 이전의 비료 입자가 비산될 수 있는 우려가 있기 때문에, 패각 분말은 상기 범위 내의 혼합비를 유지하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 비료의 유용성분 증대를 위하여 상기 원료혼합물에 고로쇠 수액과 복숭아씨 분말이 혼합된 기능성 수액이 더 혼합되는 구성을 할 수 있다.
즉, 상기 고로쇠 수액은 단풍나무의 일종인 고로쇠나무가 밤사이에 흡수했던 물을 낮에 기온이 높아지면서 흘려내는 것으로, 날씨가 흐리거나 비가 오거나 바람이 심한 날에는 나오지 않으며 낮과 밤의 일교차가 심한 날에는 많이 나오는 것으로 알려져 있다.
또한 상기 고로쇠 수액은 자당, 무기물 등의 유용성분을 다량 함유하고 있고, 본 발명에 의한 비료에 포함되어 상기 유용성분이 흙에 함유될 수 있도록 하는 효과를 발휘한다.
아울러 상기 고로쇠 수액은 일정의 점성을 가지기 때문에, 상기 원료혼합물, 전분 및 패각 분말로 이루어진 비료의 혼합물들와 함께 혼합되어, 상기 혼합물들의 외부를 코팅시키는 효과를 발휘하고, 상기 고로쇠 수액에 의하여 코팅된 혼합물들의 입자는 비료가 입자상으로 만들어지거나 펠렛상으로 만들어질 때 일정의 응집력을 형성시켜 제조된 비료가 시비되기 이전에는 일정의 형상을 유지하고, 시비된 이후에 수분이 비료에 가해지면 고로쇠 수액에 의한 코팅층이 수분에 쉽게 녹아 고로쇠 수액의 유용성분이 흙에 함유될 수 있도록 하는 효과를 실현시킬 수 있다.
더불어 상기 복숭아씨 분말은 비료에 복숭아씨의 유용성분을 함유시키는 구성으로서, 본 발명에 의한 비료에 복숭아씨의 유용성분을 함유시키는 구성이다.
즉, 일반적으로 복숭아씨는 복숭아 음료 또는 통조림 등과 같은 가공식품을 만들기 위하여 복숭아에서 과육을 취득한 후 남은 씨앗으로서, 복숭아씨에는 과다복용하면 인체에 해로울 수 있는 시안 배당체가 다량함유 되어있어서, 사람이 다량 섭취하면 독이 될 수 있는 것으로 알려져 있다.
이에 본 발명은 일반적으로 폐기처분되는 복숭아씨를 이용하여 비료의 유용성분으로 활용할 수 있는 효과를 실현시킬 수 있다. 또한 상기 복숭아씨의 유용성분에 관한 구체적인 설명은 공지의 기술로 대신하겠다.
상기와 연관하여, 상기 복숭아씨 분말은 복숭아씨를 적절한 크기로 파쇄하여 분말로 만든 것으로서 분말 입자의 크기는 당업자의 판단에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
아울러 상기 구성의 복숭아씨 분말은 상기 원료혼합물에 직접 혼합되는 구성을 할 수도 있지만, 바람직하게는 상기 고로쇠 수액 100중량부에 대하여 복숭아씨 분말 10~30중량부가 혼합되어 기능성 수액으로 만들어지고, 상기 기능성 수액으로 원료혼합물과 혼합될 수 있다.
즉, 상기와 같이 복숭아씨 분말이 고로쇠 수액 100중량부에 대하여 10중량부 미만으로 기능성 수액에 포함되면 복숭아씨에 의한 유용성분 함유 효과가 다소 미흡해지고, 30중량부를 초과하여 포함되면 복숭아씨에 의한 유용성분 증대 효과는 우수해지나 고로쇠 수액에 대한 복숭아씨 분말의 혼합비가 상대적으로 과다하여 기능성 수액이 원료혼합물에 포함된 혼합물들의 외부에 원활하게 점착되며 코팅되지 못하는 문제가 발생하여, 복숭아씨 분말은 상기 혼합비를 유지하는 것이 바람직하다.
더불어 상기 조성을 하는 기능성 수액은 원료혼합물 100중량부에 대하여 3~10중량부의 혼합비로 포함되는 것이 바람직한데, 이때 상기 기능성 수액이 원료혼합물에 대하여 3중량부 미만으로 포함되면 기능성 수액에 의한 기능성 증대 효과가 미흡해지고, 10중량부를 초과하여 포함되면 액상을 가지는 기능성 수액에 포함된 수분을 건조시키는데 장시간이 소요되어 경제성이 떨어지기 때문에, 기능성 수액은 상기 범위 내의 혼합비로 원료혼합물과 혼합되는 것이 바람직하다.
또한 상기와 같이 원료혼합물과 기능성 수액의 교반혼합으로 만들어진 비료는 기능성 수액에 포함된 고로쇠 수액의 수분으로 인하여 일정의 수분으로 포함하는 상태를 가지는데, 본 발명은 상기와 같이 기능성 수액이 원료혼합물에 더 포함되는 경우에는 건조처리를 더 수행하여, 비료에 포함된 수분을 증발시키는 것이 바람직하다.
이때, 기능성 수액이 더 포함된 원료혼합물을 지나치게 높은 온도로 가열하면 고로쇠 수액에 포함된 유용성분이 증발되는 수분과 함께 소실되기 때문에, 기능성 수액이 더 포함된 원료혼합물은 40~90℃의 온도로 가열하여 비료에 포함된 수분을 증발시키는 것이 바람직하고, 가열되어 건조된 비료의 함수율은 당업자의 판단에 따라 비료의 사용 용도에 맞게 적절하게 조절할 수 있다.
[유기성 폐기물을 이용한 비료 제조방법]
본 발명은 유기성 폐기물 100중량부에 대하여 생석회 2~10중량부를 교반혼합시킨 후 건조하여 폐기물 케익을 만드는 폐기물 케익 생성공정(S100); 상기 폐기물 케익을 건조시키는 건조공정(S200); 상기 건조공정(S200) 처리된 폐기물 케익을 파쇄하여 원료혼합물을 만드는 원료혼합물 생성공정(S300) 및; 상기 원료혼합물 100중량부에 대하여, 전분 5~15중량부 및 패각 분말 5~10중량부를 교반혼합시켜 비료를 만드는 비료 생성공정(S400);을 포함하여 구성되는 유기성 폐기물을 이용한 비료 제조방법에 관한 것이다.
우선, 본 발명에 의한 유기성 폐기물을 이용한 비료 제조방법은 거시적으로 폐기물 케익 생성공정(S100), 건조공정(S200), 원료혼합물 생성공정(S300) 및 비료 생성공정(S400)을 포함하여 구성된다.
즉, 상기 폐기물 케익 생성공정(S100)은 유기성 폐기물 100중량부에 대하여 생석회 2~10중량부를 교반혼합시킨 후 건조하여 폐기물 케익을 만드는 공정으로서, 수분이 포함된 유기성 폐기물에 생석회를 혼합하여 생석회의 수화반응을 일으켜서, 유기성 폐기물에 포함된 염분을 제거하고, 유기성 폐기물에 포함된 수분을 증발시키며, 세균을 사멸시키는 공정이다.
이때, 상기 생석회의 수화반응에 관한 구체적인 설명은 상기 비료에 관한 구체적인 설명으로 대신하겠다.
다만, 상기 폐기물 케일 생성공정에서 사용되는 유기성 폐기물과 생석회 간의 보다 원활한 교반혼합과 유기성 폐기물에 대한 생석회의 접촉면적을 증대기시키 위하여, 상기 유기성 폐기물은 폐기물 케익 생성공정(S100) 이전에 잘게 파쇄된 상태로 만들어질 수 있고, 폐기물 케익 생성공정(S100)에서 사용되는 교반기에 투입되면서 상기 교반기의 투입부에 마련된 커팅날에 의하여 파쇄될 수도 있다.
아울러 상기 폐기물 케익 생성공정(S100)에서 사용되는 교반기에는 생성회의 수화반응시에 발생하는 증기 및 열을 교반기의 외부로 배출시키기 위한 증기배출구가 형성될 수 있고, 만들어지는 폐기물 케익에 포함된 증기 상태의 수분을 증발시키면서 1차적으로 건조시킬 수 있도록 열풍발생장치가 더 구비되는 구성을 할 수 있다.
더불어 상기 교반기에는 교반기 내에서 교반되어 만들어지는 폐기물 케익에서 발생하는 악취를 제거하기 위하여 악취제거제를 분사가능한 분무장치가 더 구비되는 구성을 할 수 있고, 일실시예로 암모니아성 악취 제거를 위해서는 인산삼나트륨(Na3PO4)을 포함하는 액상의 악취제거제를 이용할 수 있다.
또한 상기 폐기물 케익 생성공정(S100)에서는 상기 유기성 폐기물 및 생성회와 더불어 밤송이를 더 교반기에 투입하여, 밤송이에 의하여 생석회의 수화반응을 촉진시킬 수도 있고, 밤송이의 유용성분이 폐기물 케익에 더 포함되도록 구성될 수도 있다. 이때, 상기 밤송이의 기능 및 혼합비는 상기 비료에 관한 구체적인 설명으로 대신하겠다.
아울러 상기 건조공정(S200)은 상기 폐기물 케익 생성공정(S100)에서 수득된 상기 폐기물 케익을 건조시키는 공정으로서, 폐기물 케익에 잔류하는 수분을 건조시키는 과정이다.
즉, 상기 건조공정(S200)은 상기 폐기물 케익 생성공정(S100)을 수행하는 교반기로부터 폐기물 케익을 밸트 컨베이어 또는 스크류 컨베이어를 통하여 공급받은 건조기를 이용하여 처리하고, 상기 건조기는 120~195℃의 가열온도로 챔버 내부가 가열가능하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 건조기의 가열온도가 120℃ 미만이면 페기물 케익에 포함된 수분의 건조시간이 과도하게 소요되어 생산성이 떨어지고, 195℃를 초과하면, 폐기물 케익이 지나치게 가해진 건조열에 의하여 탄화될 우려가 있으므로, 건조기의 가열온도는 상기 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
상기와 연관하여, 상기 건조기에는 챔버 내부에서 발생되는 증기 상태의 수분을 외부로 배출시키기 위한 증기배출구가 형성될 수 있고, 상기 증기배출구를 통하여 외부로 배출되는 증기는 냉각장치를 통과한 후 응축되어 액상의 비료(액비)로 만들어질 수 있다.
이때, 상기 액비는 본 발명에 유기성 폐기물, 생성회에 의한 유용성분을 포함(폐기물 케익 생성공정(S100)에 밤송이가 더 혼합되는 경우에는 밤송이의 유용성분을 더 포함할 수도 있음.)하는 액상의 비료로서, 본 발명에 의한 비료와 별도의 비료로 사용될 수 있다.
더불어 상기 원료혼합물 생성공정(S300)은 상기 건조공정(S200) 처리된 폐기물 케익을 파쇄하여 원료혼합물을 만드는 공정으로서, 상기 건조공정(S200)을 통하여 건조된 폐기물 케익을 미립자 상태로 만드는 과정이다.
보다 상세하면, 상기 원료혼합물 생성공정(S300)은 상기 건조공정(S200)에서 2차적으로 건조된 폐기물 케익을 파쇄기에 투입하여 폐기물 케익의 입자 크기를 작게 만드는 공정이고, 이때, 상기 원료혼합물 생성공정(S300)은 파쇄기를 통하여 수행될 수 있다.
또한 상기 원료혼합물 생성공정(S300)에서 폐기물 케익이 파쇄되어 만들어진 원료혼합물의 평균입자크기는 제조되는 비료의 용도에 따른 형태에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
이때, 상기 원료혼합물 생성공정(S300)의 파쇄기에서 파쇄되어 만들어진 원료혼합물은 별도로 마련된 진동기로 이송된 후 진동기에서 원료혼합물의 입자 간을 더욱 분리시킬 수도 있고, 상기 진동기에서 입자 간이 더욱 분리된 원료혼합물에는 제조된 비료가 시비되었을 때 흙에 보다 용이하게 분산될 수 있도록 하는 분산제, 비료의 비중을 증대시켜 비산을 방지시킬 수 있는 충진제 또는 비료의 악취를 완화시켜줄 수 있는 중화제 등이 더 혼합될 수 있다.
아울러 제조된 비료를 펠렛의 형태로 만들 경우, 상기 진동기에서 입자 간이 더욱 분리된 원료혼합물에는 원료혼합물 입자가 펠렛의 형태로 보다 원활하게 뭉쳐질 수 있도록 결합제가 더 혼합되는 구성을 할 수도 있다.
더불어 상기 비료 생성공정(S400)은 상기 원료혼합물 생성공정(S300)에서 만들어진 상기 원료혼합물 100중량부에 대하여, 전분 5~15중량부 및 패각 분말 5~10중량부를 교반혼합시켜 비료를 만드는 공정으로서, 원료혼합물에 전분 및 패각 분말을 혼합시키는 과정이다.
즉, 상기 비료 생성공정(S400)은 교반기에 상기 원료혼합물, 전분 및 패각 분말을 투입하여 교반혼합하여 비료의 제조를 완료할 수 있다.
아울러 상기 비료 생성공정(S400)에서 혼합되는 원료혼합물, 전분 및 패각 분말의 혼합비에 관한 구체적인 설명은 상기 비료에 관한 구체적인 설명으로 대신하겠다.
또한 본 발명에 의한 비료에 고로쇠 수액과 복숭아씨 분말로 이루어진 기능성 수액이 더 포함되는 경우에는, 상기 비료 생성공정(S400)에서는 원료혼합물에는 상기 전분 및 패각 분말과 더불어 상기 기능성 수액이 더 혼합되는 구성을 할 수 있다.
이때, 상기 비료 생성공정(S400)에서 기능성 수액이 원료혼합물에 혼합되는 경우에는, 상기 기능성 수액은 일정의 액상을 가지기 때문에, 비료 생성공정(S400)에서 원료혼합물, 전분 및 패각 분말과 함께 혼합되고, 균일하게 혼합된 이후에는 건조과정을 더 처리하여 고로쇠 수액에 의한 수분을 증발시켜야 한다.
더불어 상기 건조과정은 제조되는 비료의 사용 용도에 따른 비료의 함수율에 따라 40~90℃의 온도로 적절시간 처리될 수 있다.
아울러 상기와 같이 기능성 수액이 비료 생성공정(S400)의 원료혼합물에 더 혼합되는 것은, 상기 폐기물 케익 생성공정(S100)에 기능성 수액이 폐기물 케익에 포함되면, 건조공정(S200) 처리될 때 가해지는 건조열(약 120~195℃)로 인하여 고로쇠 수액의 유용성분이 손상될 우려가 있기 때문이다.
다음은 본 발명에 의한 비료 제조방법으로 유기성 폐기물을 이용한 비료를 제조하는 바람직한 실시예이다.
1. 폐기물 케익 생성공정
음식물 쓰레기 300kg, 생석회 15kg을 교반기에 투입한 후 1시간 동안 교반기를 작동시켜 폐기물 케익을 만든다.
이때, 상기 음식물 쓰레기는 파쇄기를 이용하여 1차적으로 파쇄한 상태이고, 상기 교반기에는 90℃의 열풍을 발생시키는 열풍발생장치가 장착되어 있다.
2. 건조공정
상기 폐기물 케익 생성공정에서 만들어진 폐기물 케익을 건조기에 투입한 후 150℃의 온도로 가열하여 수분을 제거한다.
3. 원료혼합물 생성공정
상기 건조공정에서 건조된 폐기물 케익을 파쇄기에 투입하여 파쇄한다.
4. 비료 생성공정
상기 원료혼합물 생성공정에서 만들어진 파쇄된 원료혼합물 100kg, 전분 10kg, 패각 분말 7kg을 교반기에 투입하여 교반혼합시켜 비료의 제조를 완료한다.
또한 상기에서 제조된 비료를 펠렛기에 투입하여, 평균직경이 3mm인 비료의 제조를 완료한다.
1. 폐기물 케익 생성공정
음식물 쓰레기 300kg, 생석회 15kg, 밤송이 3kg을 교반기에 투입한 후 1시간 동안 교반기를 작동시켜 폐기물 케익을 만든다.
이때, 상기 음식물 쓰레기는 파쇄기를 이용하여 1차적으로 파쇄한 상태이고, 상기 교반기에는 90℃의 열풍을 발생시키는 열풍발생장치가 장착되어 있다.
2. 건조공정
상기 폐기물 케익 생성공정에서 만들어진 폐기물 케익을 건조기에 투입한 후 150℃의 온도로 가열하여 수분을 제거한다.
3. 원료혼합물 생성공정
상기 건조공정에서 건조된 폐기물 케익을 파쇄기에 투입하여 파쇄한다.
4. 비료 생성공정
상기 원료혼합물 생성공정에서 만들어진 파쇄된 원료혼합물 100kg, 전분 10kg, 패각 분말 7kg을 교반기에 투입하여 교반혼합시켜 비료의 제조를 완료한다.
또한 상기에서 제조된 비료를 펠렛기에 투입하여, 평균직경이 3mm인 비료의 제조를 완료한다.
1. 폐기물 케익 생성공정
음식물 쓰레기 300kg, 생석회 15kg을 교반기에 투입한 후 1시간 동안 교반기를 작동시켜 폐기물 케익을 만든다.
이때, 상기 음식물 쓰레기는 파쇄기를 이용하여 1차적으로 파쇄한 상태이고, 상기 교반기에는 90℃의 열풍을 발생시키는 열풍발생장치가 장착되어 있다.
2. 건조공정
상기 폐기물 케익 생성공정에서 만들어진 폐기물 케익을 건조기에 투입한 후 150℃의 온도로 가열하여 수분을 제거한다.
3. 원료혼합물 생성공정
상기 건조공정에서 건조된 폐기물 케익을 파쇄기에 투입하여 파쇄한다.
4. 비료 생성공정
① 고로쇠 수액 20kg, 복숭아씨 분말 4kg을 교반혼합하여 기능성 수액을 만든다.
② 상기 원료혼합물 생성공정에서 만들어진 파쇄된 원료혼합물 100kg, 전분 10kg, 패각 분말 7kg, 상기 기능성 수액 24kg을 교반기에 투입하여 교반혼합시킨다.
③ 상기 ②의 교반기에서 원료혼합물을 용기에 담아 건조기에 넣은 후 교반하며 70℃의 온도로 3시간 동안 가열 건조시켜 비료의 제조를 완료한다.
④ 또한 상기 ③에서 제조된 비료를 펠렛기에 투입하여, 평균직경이 3mm인 비료의 제조를 완료한다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
S100 : 폐기물 케익 생성공정
S200 : 건조공정
S300 : 원료혼합물 생성공정
S400 : 비료 생성공정

Claims (6)

  1. 유기성 폐기물 100중량부에 생석회 2~10중량부 및 밤송이 0.5~3중량부를 교반혼합하여 건조시킨 후 파쇄되어 만들어진 원료혼합물 100중량부에 대하여, 전분 5~15중량부 및 패각 분말 5~10중량부가 혼합된 기능성 수액 3~10중량부가 교반혼합되어 만들어지는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 비료.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비료는,
    원료혼합물 100중량부에 대하여,
    고로쇠 수액 100중량부에 복숭아씨 분말 10~30중량부가 혼합된 기능성 수액 3~10중량부가 더 교반혼합된 후 건조되어 만들어지는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 비료.
  4. 유기성 폐기물 100중량부에 대하여 생석회 2~10중량부 및 밤송이 0.5~3중량부를 교반혼합하며 1차건조하여 폐기물 케익을 만드는 폐기물 케익 생성공정(S100); 유기성 폐기물을 교반기에 투입하면서 파쇄할 수 있음.
    상기 폐기물 케익을 2차 건조시키는 건조공정(S200);
    상기 건조공정(S200) 처리된 폐기물 케익을 파쇄하여 원료혼합물을 만드는 원료혼합물 생성공정(S300) 및;
    상기 원료혼합물 100중량부에 대하여, 전분 5~15중량부 및 패각 분말 5~10중량부를 교반혼합시켜 비료를 만드는 비료 생성공정(S400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 비료 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 비료 생성공정(S400)은,
    상기 원료혼합물 100중량부에 대하여,
    고로쇠 수액 100중량부에 복숭아씨 분말 10~30중량부가 혼합된 기능성 수액 3~10중량부가 더 교반혼합된 후 건조되어 만들어지는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 비료 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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