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.
Bacterial diversity and the composition of individual communities during the composting process of swine and mushroom cultural wastes in a field-scale composter (Hazaka system) were examined using a PCR-based approach. The composting process was divided into six stages based on recorded temperature changes. Phylogenetic analysis of eighty 16S rRNA sequences from uncultured composting bacterial groups revealed the presence of representatives from three divisions, including plant pathogenic bacteria, high-molecule-degrading bacteria and spore-forming bacteria. The plant pathogen A. tumefaciens gradually decreased in abundance during the composting process and eventually disappeared during the thermophilic and cooling stage. A bacterium homologous to Bacillus humi first appeared at the early thermophilic stage and was established at the intermediate thermophilic, post-thermophilic, and cooling stages. It was not possible to isolate the B. humi during any of the stages using general culture techniques.
본 연구는 전국적으로 운영되고 있는 음식물류 폐기물 공공자원화 시설 중에서 초기에 제시된 운전조건과 맞지 않게 비정상적으로 운전되고 있는 DDM환경자원센터의 퇴비화 시설을 대상으로 하여 실시하였다. DDM환경자원센터의 비정상적인 퇴비화 시설에 대한 쟁점사항을 점검하고 그 쟁점의 원인을 분석하기 위하여 유사 공정사례를 조사하였다. 또한 비정상적인 운전시설을 정상적 운전시설로 전환하기 위한 몇 가지 개선방안 및 대안을 제시하였으며 이를 현장 적용시에 쟁점으로 부각된 주요 비정상적 운전사항의 문제점은 해결될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 소규모의 축사에서 발생하는 축분을 합리적으로 처리하기 위해 소규모 정체식 퇴비화의 적용 가능성을 검토하였다. 이 때 미생물을 첨가하여 퇴비화에 미치는 영향을 조사하였다. 처리구는 무처리의 대조구, 일반 Bacteria와 Lactobacillus을 처리한 BL구, BL구에 Photo.를 첨가한 BLP구 등 3개를 두었으며, 별도의 퇴비화 장치 없이 퇴적시킨 후 간헐적인 뒤집기를 실시하였다. 원료의 수분함량은 60% 정도였으며, 우분, 왕겨, 톱밥이 혼합되었다. 퇴비화 과정 중 온도는 3일 이내에 $60^{\circ}C$이상 상승하였으며, BLP와 BL구에서 Control구에 비해 초기 온도상승에 우세하였다. 원료의 초기 pH가 높아 퇴비화 과정중 pH 변화는 모든 처리구에서 크지 않았으며, 약알카리성에 머물렀다. EC는 뇨와 분의 계속적인 배출로 축적되어 초기에 높은 값을 보였으며, 퇴비화 과정중 5~10%의 상승을 보였다. C/N율의 감소는 BLP구에서 가장 높은 22.7%를 보였으며, BL과 Control구에서는 각각 19.2와 17.5%의 감소를 보였다. 식물독성평가에서는 BLP가 가장 짧은 시간에 안정되었으며, BL구와 Control구의 차이는 없었다. 소규모 축사농가에서 발생하는 축분의 처리는 적절한 뒤집기와 수분함량을 갖춘 소규모 정체식 퇴비화에 의해 가능하며, 미생물의 첨가는 초기 온도상승과 식물독성물질의 감소에 긍정적이었으나, 부숙도에 큰 영향은 미치지 못하였다.
퇴비 제조장에서 발생하는 여러 가지 악취원 중 가장 문제가 되는 암모니아가스의 발생량을 감소시키기 위하여 (주)인바이오넷에서 유용미생물을 제제화 하여 개발한 미생물종균제, KMT-199(상품명: 콤포백)를 사용하여 현장시험을 수행하였다. KMT-199를 첨가한 경우 퇴비화 초기단계에서의 중온성, 고온성 미생물밀도가 무처리구에 비하여 10배 이상 증가되었으며, 발효 초기의 퇴비 내 온도와 pH의 증가 폭이 크게 나타났다. 온도는 KMT-199가 첨가된 처리구에서 발효 9일째, $75^{\circ}C$로 가장 높게 측정되어 무처리구에 비하여 퇴비의 최고 발열 시간을 3일 앞당겼으며, 최고 온도는 $4^{\circ}C$높았다. pH는 퇴비화가 진행되면서 지속적으로 증가되었는데, KMT-199가 첨가된 처리구에서는 발효 15일 째 이후에는 더 이상 증가하지 않고 감소되는 경향을 보였으나, 무처리구에서는 발효 38일째 까지 지속적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 교반식 퇴비화 공정에 KMT-199를 투여한 결과 암모니아 가스의 발생량을 무처리구에 비하여 29%감소시킬 수 있었다. KMT-199를 사용하여 제조된 퇴비의 경우 대조구에 비하여 무 종자의 발아율이 증가하는 것으로 나타났다. 이것은 퇴비화 과정에서 미생물 생태를 변화시켜 줌으로서 퇴비화 과정에서 발생되는 유기물의 분해 촉진, 퇴비의 온도상승, 화학적변화의 촉진으로 퇴비의 부숙도 증가와 암모니아 가스 발생량이 감소된다는 것을 나타낸다.
In order to investigate the compost process and the evaporating phenomenon, a rotary reversing compost system has been tested in a swine farm. During the summer season, the compost temperature was varied in the range of 50~$60^{\circ}C.$ and the ash content was increased by 12.8 % with the average of 24.7 % at the end of phase. In the winter season, the compost temperature was varied in the range of 40~$57^{\circ}C.$ and the ash content was increased to 8.5 % showing the average of 18 % at the end of phase. In summer, the compost facility could handle all of the animal waste, but it could not handle 1/4~1/3 of the animal excrement during the winter. The required amount of sawdust by this method could be reduced to 1/3 than that of the mixing method at the beginning of compost process.
A case study of foodwaste treatment was conducted to compare the impacts of four scenarios: incineration, incineration after biogasification, biogasification followed by composting, and composting. Potential contributions to climate change, acidification, consumption of landfill and human toxicity were assessed. Characterization of human toxicity caused by metals and PCDD/DF was performed by three multimedia fate models. Scenarios with a biogasification process showed lower impact on climate change and human toxicity. The ranking of four scenarios on human toxicity varied depending on the characterization models applied. The steady state models placed high priority on emission of heavy metals to farmland, whereas the dynamic model estimated the emission of PCDD/DF from the incineration process as more significant.
Charicteristics of piggery waste and treatment processing sludges for reuse were investigated. If it was thoroughly regulated in disinfectants, antibiotic substances and heavy metals, raw piggery waste can be gratified in criteria for fermentative compost (liquid) for flowers cultivation. Also, Because it is satisfied with various criteria of heavy metals and fertilizer contents for reuse except water content, primary pre-treatment sludge is very good material for composting. If provated goods on heavy metals are used in coagulation & dewatering process, coagulation & dewatering sludges are suitable for criteria of special waste regulation and by-product compost. This study proves that, if they are accomplished with suitable composting and mature process, piggery waste and processing sludges are free from microbiological problems as well as criteria of composting.
돈분뇨 중의 악취 성분을 제거하는 동시에 퇴비의 C/N 비를 적정 수준으로 유지하기 위한 방안으로서 축산농가에 보급을 목적으로 pilot 장치를 제작하여 돈분뇨를 호기성 액비화 처리하기 이전에 암모니아 탈기공정 실험을 수행하였다. 암모니아 탈기를 위한 pH 조정을 $Ca(OH)_2$를 이용하였으며, NaOH에 비해 훨씬 현장 적용성이 용이한 것으로 파악되었다. 암모니아 탈기공정의 적정 pH를 도출하기 위해 각각 pH를 9.3, 10.9, 12.3 으로 조절하여 탈기실험을 수행한 결과 pH가 가장 높은 12.3에서 가장 우수한 것으로 나타났고, 이때 반응온도는 $35^{\circ}C$이었다. 암모니아 탈기공정이 진행되는 동안 유리암모니아 질소의 가스상 암모니아로의 전환을 통해 발생되는 방출속도는 탈기공정 초기에는 $0.5355mole\;s^{-1}$ 이었고 탈기공정 후기에는 $0.0253mole\;s^{-1}$ 로 나타나, 주로 탈기공정 초기에 많은 양의 암모니아 가스가 방출되는 것을 알 수 있었다. 탈기공정중 C/N비 변화는 초기 돈분뇨 원수가 4.5이었고 탈기공정 초기에 6.3으로 증가한 이후에 점진적으로 증가하였다. 적정한 탈기를 위한 최적의 탈기시간은 TN과 TC의 회귀 곡선을 통해 C/N비가 6.5 부근인 약 48시간이 적합한 것으로 결론지었다. 탈기를 통해 돈분뇨 중의 암모니아성 질소성분은 79.6% 저감되었으며, 흡수액을 통해 배출된 암모니아가스의 81.3%를 제거하였다.
The biodegradability test of bulking agents in feces composting process is conducted to increase the management efficiency for environment-friendly rural toilet developed by National Rural Resource Institute in 2001. In the case study through references and field study, ash, fallen leaves, and wood chips are commonly used in the ecological toilet. Extension officers and farmers prefer rice straw, fallen leaves, and chaff among the rural resources as a bulking agents in the aspect of getting and storage as the result of questionnaire survey. As the result of biodegradability test including the temperature change, $CO_2$ gas production, and C/N ratio change of composting pile under the condition of aerobic composting apparatus, rice straw and chaff are good bulking agents for environment-friendly rural toilet. It is recommended that easy getting materials among the above mentioned materials are used for bulking agents as the region and season in environment-friendly rural toilet.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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