본 연구는 농가에서 사용하는 저류조, 연속 폭기조, 혐기성 정치식, 혐기성 교반식의 4가지 형태의 부숙조를 이용하여 액상 가축분 퇴비 부숙효율을 평가하기 위하여 수행하였다. 호기성 폭기조는 BOD 및 악취 제거율에서 혐기성 부숙방법보다 우수하였다. 반면에 질소는 초기농도의 47%가 손실되어 혐기성 부숙방법보다 심한 편이었다. 혐기성 부숙방법중 교반식과 정치식간에는 큰 차이는 인정되지 않았다. 그러나 혐기성 교반식이 정치식보다 대장균 제거율, 악취제거율은 더 높았으며, 질소 손실율은 더 낮게 나타났다. 농가에서 사용하는 저류조 형태의 부숙조는 혐기 또는 호기성 처리 방법보다 BOD, 대장균, 악취제거율등이 낮았다. 각 개별요인들의 효율을 종합 평가한 결과 액비 부숙효율은 혐기성 교반조>호기성 폭기조>무교반 혐기성조>저류조 순으로 높았다.
양돈농가에서 설치되어 운영되고 있는 퇴비화시설에 대한 수분 증발량에 대한 조사결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 돼지사육 두수는 단순 퇴비사 1,433두/호, 기계교반 퇴비화 시설 설치농가는 3,500두/호 이었다. 2. 퇴비화시설의 용적은 단순 퇴비사 $0.33m^3$/두, 기계교반 퇴비화시설 설치농가는 $0.25m^3$/두로 퇴비화시설 용적이 약 24.2% 정도 적은 것으로 조사되었다. 3. 조사농가의 수거돈분의 평균 수분 함량은 단순퇴비사 86.8%, 기계교반 85.7%로 기계교반 퇴비화시설 설치농가의 돈분의 수분 함량이 약 1.3% 정도 낮은 것으로 조사되었다. 4. 1일 투입되는 수분량은 단순 퇴비사 $4.1kg/m^3$/일, 기계교반 퇴비화시설 설치농가는 $6.5kg/m^3$/일로 기계교반 설치농가에서 약 36.9% 정도 단위면적당 수분량이 높게 투입되는 것으로 조사되었다. 5. 퇴비화기간동안의 발효온도는 단순퇴비화 시설에서 최고온도가 $45^{\circ}C$ 정도 상승하였으나, 기계교반 퇴비화시설 설치농가에서의 최고 발효온도는 $70^{\circ}C$까지 상승하는 것으로 조사되었다. 6. 수분 감소량은 퇴비화 시설 $1m^3$당 단순퇴비사 3.7 kg, 기계교반 5.2 kg으로 기계교반 퇴비화 시설이 약 28.8% 높은 것으로 조사되었는데 이는 퇴비더미내 발효온도 차이에 의한 원인인 것으로 판단되어졌다. 7. 퇴비화후 비료성분 함량은 질소 함량은 각각 0.84% 및 0.86%로 비슷한 경향으로 조사되었으며, ${P_2}{O_5}$(%) 성분도 0.78% 및 0.74%로 단순퇴비화시설에서 약간 높은 경향을 보였다. 그러나 OM 및 OM/N은 처리간에 큰 차이가 없는 것으로 조사되었다. 8. 따라서 양돈농가에서의 기계교반 및 단순퇴비화 시설을 이용하여 돈분뇨를 퇴비화하는 경우 돈분의 수분함량과 발효온도 및 수분 증발가능량 등을 고려하여 퇴비화 효율을 향상시키는 노력이 필요할 것으로 생각된다.
밀폐형 bench-scale reactor(242 l)에 thermocouples, oxygen sensor 및 datalogger 등을 연결하여 우분과 볏짚 혼합물의 퇴비화 촉진 및 양질의 퇴비생산을 위한 기초자료를 얻고자 공기주입량(0.09, 0.18, 0.90, 1.79 l $min^{-1}kg$ dry $solids^{-1}$)에 따른 생물학적 활성 변수들의 일시적이고 공간적인 변화를 모니터링한 결과는 다음과 같았다. 공기주입량이 높을수록 퇴비화 초기 및 뒤집기 이후 단계 모두 부숙온도의 증가 및 감속속도가 빨랐고 퇴적물과 배출공기의 온도차이는 적었으며, 모든 처리에서 퇴적물의 경우 $50{\sim}53^{\circ}C$에서 약 5시간 동안, 배출공기는 $45^{\circ}C$에서 약 $5{\sim}15$시간 동안 온도정지기를 보인 후 다시 증가하는 경향을 보였다. 최대온도는 퇴비화 초기단계에서는 공기주입량이 많을수록 감소하였지만 뒤집기 이후 단계에서는 1.79 l $min^{-1}kg^{-1}$처리를 제외하고는 그 반대 경향이었으며, 퇴적물의 최고온도 도달시간은 초기 및 뒤집기 이후 단계 모두 공기주입량이 적을수록 늦었다. $45^{\circ}C$이상의 고온 유지시간은 공기주입량이 증가할수록 급격히 감소하였고, 퇴비화 초기단계에 있어서 0.09 및 0.18 l $min^{-1}kg^{-1}$ 처리는 $65^{\circ}C$ 이상, 0.90 l $kg^{-1}$는 $55{\sim}64.9^{\circ}C$, 1.79 l $min^{-1}kg^{-1}$는 $45{\sim}54.9^{\circ}C$의 유지시간이 가장 길었다. 배출공기의 최저 산소농도 및 최대 산소비율은 공기주입량이 많을수록 높아지는 경향이었으나 그 수준에 도달하는 시간은 일정한 경향이 없었다.
산란계농가에서 설치되어 운영되고 있는 수직종형 퇴비화시설에 대한 수분증발량에 대한 조사결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 수직종형 퇴비화 시설 설치농가 2호를 선정하여 사육규모 등 일반현황과 운영실태를 조사한 결과, 조사농가의 평균 산란계 사육수수 각각 39,971수 및 116,650수 였으며, 조사계절별로 사육수수의 변동은 2% 이내로 일정한 사육수수를 사육하고 있는 것으로 조사되었다. 2. 조사농가의 계절별 평균 발효조내 온도는 조사농가 모두 발효조내 온도가 발효초기에는 각각 $60^{\circ}C$, $54^{\circ}C$로 농가 간에 약간의 차이가 있었으나, 퇴비화과정중에는 평균 발효온도가 $60^{\circ}C$ 이상을 지속적으로 유지하고 있는 것으로 조사되었다. 3. 계절별로는 동절기에 발효조내 발효온도가 조사 농가 모두 타계절에 비하여 낮은 것으로 조사되었다. 4. 농가별로 계분의 수분 함량을 분석한 결과 A농장의 경우 전반기 평균 74.9%, 후반기 73.8%로 약간의 차이를 보였으며, 조사농가 B의 경우에는 전 후반기 평균 수분함량은 각각 66.8%, 64.3%로 A 농장에 비해서 수분함량이 10.8%~12.8%정도 낮은 것으로 조사되었다. 5. 농가별 수분 감소량은 A농장의 경우 평균 수분 감소량이 20.6%로 조사되었으며, B농장은 34.0%로 B농장이 A 농장에 비하여 약 13.4% 정도 수분증발량이 높은 것으로 조사되었다. 6. 비료성분 함량중 질소성분의 경우 A농가에서는 질소성분이 0.8%로 높은 반면에 B농가에서는 0.52%로 약 35% 정도 질소성분이 낮은 것으로 조사되었으며, 이에 따른 OM/N비도 조사 A, B농가 각각 36.8, 84.4의 농가별로 차이를 보이는 것으로 조사되었다.
본 연구는 정읍시에서 배출되는 하수 슬러지, 축산 분뇨, 음식물 쓰레기를 대상으로 Pilot Scale($100m^3$) 초고온 호기성 퇴비화 공정에서의 복합 악취 및 12개 지정 악취물질을 평가하였다. 각각의 대상 물질은 종균과 혼합하였고 1차 50일, 2차 60일 기간동안 운전하였다. 호기성 퇴비화가 진행됨에 따라 1차, 2차 퇴비화공정에서 온도가 상승하여 약 $90{\sim}95^{\circ}C$가 되었다. 악취 분석을 위한 시료는 1차의 경우 퇴비상부에서, 2차의 경우 Pilot Plant 경계지점에서 채취하였다. 지정 악취 물질 12개 항목의 기기 분석에서 악취의 주요 원인으로는 암모니아, 메틸머캅탄, 디메틸다이설파이드, 트리메틸아민이었다. 초기 복합악취의 농도는 퇴비화 공정이 끝난 후의 농도보다 높았지만 규제기준을 넘지 않았다. 초고온 호기성 퇴비화 공정에서는 적절한 교반시점과 발효 온도가 악취 발생의 중요한 인자라고 판단된다.
본 연구는 정읍시에서 배출되는 하수슬러지, 축산 분뇨, 음식물 쓰레기를 대상으로 Pilot-scale($100m^3$) 초고온 호기성 퇴비화 공정에서의 온도, pH, C/N비, 함수율, 유기물 함량, 그리고 부피 등 물리 화학적 영양 인자를 평가하였다. 각각의 대상 물질은 1차 발효(유기성 폐기물+종균)와 2차 발효(유기성 폐기물+종균+반송 퇴비)로 나누어 수행하였다. 퇴비화가 진행됨에 따라 교반과 송풍만으로 열공급 없이 온도는 1,2차 발효에서 최고온도 $90{\sim}105^{\circ}C$가 되었다. pH, $O_2$, $CO_2$, $NH_3$, 농도 변화는 전형적인 미생물에 의한 유기물 분해 양상을 보여주었으며, 다른 모든 물리 화학적 인자들은 일반 호기성 퇴비화의 성능 이상을 보여주었다. 발효가 완료된 후 퇴비의 중금속 농도는 퇴비 비료 규격 기준 농도에 적합한 것으로 나타났다.
Polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) and subsequent sub-cloning and sequencing were used in this study to analyze the molecular phylogenetic diversity and spatial distribution of bacterial communities in different spatial locations during the cooling stage of composted swine manure. Total microbial DNA was extracted, and bacterial near full-length 16S rRNA genes were subsequently amplified, cloned, RFLP-screened, and sequenced. A total of 420 positive clones were classified by RFLP and near-full-length 16S rDNA sequences. Approximately 48 operational taxonomic units (OTUs) were found among 139 positive clones from the superstratum sample; 26 among 149 were from the middle-level sample and 35 among 132 were from the substrate sample. Thermobifida fusca was common in the superstratum layer of the pile. Some Bacillus spp. were remarkable in the middle-level layer, and Clostridium sp. was dominant in the substrate layer. Among 109 OTUs, 99 displayed homology with those in the GenBank database. Ten OTUs were not closely related to any known species. The superstratum sample had the highest microbial diversity, and different and distinct bacterial communities were detected in the three different layers. This study demonstrated the spatial characteristics of the microbial community distribution in the cooling stage of swine manure compost.
2015년 기준으로 국내에서 발생된 가축분뇨 중의 80%가 퇴비로 전환되어 유기성 비료자원으로서 농경지에 시용되었다. 현재 이용되고 있는 가축분 퇴비의 형태는 분말형이 주를 이루고 있으며 입상 형태 퇴비로서는 직경 5~10 mm 크기의 원기둥 모양으로 가공된 펠릿이 일부 사용되고 있다. 본 연구에서는 우분을 부숙시킨 분말형 퇴비를 원기둥 막대 형태의 펠릿과 구(구슬) 형태(Sphere type)의 펠릿으로 가공하였을 때의 특성을 비교, 분석하였다. 분말 형태 퇴비의 질소농도는 건물량 기준으로 1.05% 이었으며 원기둥 막대 형태와 구 형태로 펠릿화된 이후에는 각각 1.23%와 1.24%로서 가공방법에 따른 차이는 거의 발생하지 않는 것으로 나타났다. 입상화 가공효과를 분석한 결과, 스쿠루 압착식과 원통 회전형 입상화 방식 등의 두 가지 가공방식 모두에서 원료의 수분함량이 입상화가공에 있어 가장 큰 영향요소인 것으로 나타났다. 수분 함량 20% 수준으로 건조하였을 때의 비중은 분말형 퇴비에 비해 원기둥 막대 형태와 구 형태 펠릿퇴비는 각각 1.38과 1.13 수준이었다. 퇴비수송과 취급에 관련되는 요소인 압축강도는 원기둥 막대형과 구 형태 펠릿퇴비에서 각각 $27.6kg/cm^2$ 와 $11.3kg/cm^2$ 수준으로서 원기둥 막대형태 펠릿퇴비가 더 높았다.
현물 상태의 느타리 수확후배지를 사용하여 기존 가축분퇴비에서 수분조절제로 사용되는 톱밥을 대체하는 연구를 수행한 결과는 다음과 같다. 느타리 수확후배지 40%+ 가축분 60% 혼합후 1차, 2차 발효 및 50일 이상 후숙하면 기존 톱밥 혼합 가축분퇴비에 비해 퇴비 제조기간이 동일하였으며 부숙과정동안 온도가 70℃ 이상 높아져 충분히 부숙이 되었으며 발효 및 후숙과정을 거치면서 가축분퇴비의 수분함량이 55% 이하로 비료공정규격에 적합하였다. 또한 퇴비 부숙기간 및 비료성분 등에 차이가 없었으며, 유기물 함량, 수분, OM/N, 부숙도, 중금속 등 비료공정규격에도 적합하게 나타났다. 톱밥을 혼합한 가축분퇴비에 비해 퇴비 제조기간중 암모니아 가스 발생은 적은 것으로 나타났다. 느타리 수확후배지를 혼합한 가축분퇴비의 미생물 밀도를 조사한 결과 세균, 방선균 밀도가 톱밥을 혼합한 퇴비에 비해 높게 나타났으며 공정화된 퇴비 제조 과정을 통해 충분한 부숙기간을 거치면 느타리 종균은 퇴비내에 존재하지 않는 것으로 나타났다.
This survey was conducted to investigate the present conditions of operational management in the 45 animal manure public resource center (APRC) in Korea. The regional distribution, processing capacity per year, capacity of liquid fertilizer storage tank, solid-liquid separation, utilization of facilities, odor reduction facility, on-site odor strength, complained in the community, liquid fertilizer sprayed area, use the Agrix, land application recipe, composting degree, quality management and general grading were surveyed and evaluated. General grading was divided with 5 stages (very good, good, fair, lack and bad). The number of evaluated "very good" animal manure public resource center was 7, and "good" was 5 and more than "fair" was 27. However, the number of evaluated negatively including "lack" and "bad" was occupied as 40% of the 45 animal manure public resource center.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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