돈분뇨 Slurry의 폭기에 따른 분뇨성상 및 미생물 분포 변화 (The)effect of aeration on the slurry quality and microbial communities in liquid swine manure during the digestion원문보기
악취 방지법(’05) 시행과 가축분뇨 해양배출이 전면 금지(‘12)에 따른 대책마련으로 가축분뇨 처리 시 악취문제와 가축분뇨 자원화에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 가축분뇨자원화 방법에는 대표적으로 퇴비화, 액비화 방법이 있는데, 퇴비화방법은 기계비용 과다 및 수분조절재(톱밥, 왕겨 등) 구입에 필요한 재료비가 많이 소요되며, 슬러리 돈사의 경우 분뇨 분리가 어렵다. 이와 같은 문제점을 최소화하기 위해 최근 가축분뇨를 액비화하는 방법이 널리 보급되고 있으며, 기존의 혐기성 액비화 방법으로 분뇨 처리하는 것보다 단기간에 액비를 제조할 수 있고 악취제거 능력 및 유기물의 분해에 효과가 있는 ...
악취 방지법(’05) 시행과 가축분뇨 해양배출이 전면 금지(‘12)에 따른 대책마련으로 가축분뇨 처리 시 악취문제와 가축분뇨 자원화에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 가축분뇨자원화 방법에는 대표적으로 퇴비화, 액비화 방법이 있는데, 퇴비화방법은 기계비용 과다 및 수분조절재(톱밥, 왕겨 등) 구입에 필요한 재료비가 많이 소요되며, 슬러리 돈사의 경우 분뇨 분리가 어렵다. 이와 같은 문제점을 최소화하기 위해 최근 가축분뇨를 액비화하는 방법이 널리 보급되고 있으며, 기존의 혐기성 액비화 방법으로 분뇨 처리하는 것보다 단기간에 액비를 제조할 수 있고 악취제거 능력 및 유기물의 분해에 효과가 있는 호기성 액비화 방법이 양돈농가에 널리 보급되어 급속도로 확대되고 있다(이 등, 2007). 본 연구에서는 현장에서의 액비 이용성이 증대됨에 따라 양돈농가에서 돈 분뇨 슬러리를 이용하여 액비화하는 과정에서 폭기여부에 따른 돈 분뇨 성상변화 및 암모니아 저감과 관련한 미생물 분포변화를 조사하기 위한 목적으로 수행하였다. 돈 분뇨 일반성분 중 pH의 경우 무폭기조에서는 pH 7-8정도로 시험수행 5개월 동안 큰 변화를 나타내지 않았다. 하지만 폭기조의 경우에는 폭기처리후 4주 동안은 pH 7.36에서 pH 8.91까지 상승하였으나, 시험 5주 이후부터 pH 8.66으로 감소하다가 6주차에는 pH 6.52로 감소하였으며, 이후에도 pH 5.09까지 지속적으로 감소하였다. 암모니아성질소(NH4+-N)와 질산성질소(NO3--N)의 분석결과 암모니아성질소의 경우 무폭기조에서는 큰 변화 없이 감소하는 경향을 보였다. 대조적으로 폭기조에서는 초기 593.2 mg/L에서 차츰 감소하다가 시험 5주에서 6주차로 진행되는 시점에서 급격히 감소(379.1 mg/L→129.5 mg/L)하였다. 질산성질소(NO3--N)는 무폭기조에서는 산소가 거의 공급되지 않는 무산소 상태이므로 거의 측정되지 않았으며, 폭기조에서는 초기부터 시험 5주차 시점까지 거의 검출되지 않다가 5주에서 6주차로 넘어가는 시점에서 급속도로 증가(24.7 mg/L→281.3 mg/L)하였으며, 이후 지속적으로 증가하는 경향을 보였다. 암모니아 농도는 폭기조의 경우 시험 5주차에 87.35 ppm까지 증가하는 경향을 보이다가 시험 6주차에 0.29 ppm으로 급격하게 감소하면서 이후에도 암모니아 농도가 1 ppm 이하로 거의 검출되지 않았으며, 시험 20주차 종료 시에 0.91 ppm으로 나타났다. 무폭기조에서는 차츰 증가하는 경향을 보였으며, 최종 시험 종료시 상, 중, 하에서 각각 15.64 ppm, 18.80 ppm, 19.90 ppm이 검출되었다. 황화수소 농도의 경우 폭기조에서는 초기부터 거의 검출되지 않았으며, 무폭기조에서는 시험 개시시 상, 중, 하에서 각각 1.07 ppm, 3.12 ppm, 2.32 ppm으로 측정되다가 시험 8주차까지 115.56 ppm, 122.86 ppm, 134.25 ppm으로 증가하다가 이후 차츰 감소하였으며, 시험 종료 시(20주)에는 검출되지 않았다. 미생물균총 변화는 전체적으로 폭기조와 무폭기조에서 시험이 진행됨에 따라 전체적으로 균총이 감소하는 결과를 보였으며, 살모넬라의 경우 시험 18주 이후부터 폭기조와 무폭기조에서 검출이 되지 않았다. 미생물 동정결과 폭기조에서 Bacillus spp., Acinetobacter sp., Pseudomonas sp.(Pseudomonas putida), Alcaligenes sp., Sphingobacterium sp., Brevundimonas diminuta이 동정되었다. 폭기조에서 동정된 미생물 분석 결과, Bacillus spp.가 많은 비중을 차지하였으며, 폭기 1주 이후부터 나타났으며, 시험 5주차에는 Bacillus cereus, Baciilus pumilus가 주로 동정되었고, 시험 6주차에는 Bacillus cereus, Bacillus subtilis가 주로 동정되었다. 따라서, 본 연구결과 폭기여부에 따라 돈분뇨 슬러리(slurry)의 액비화과정에서 폭기를 실시한 후 5주에서 6주로 진행되는 시점에는 질산화과정이 일어나고 이 시기에 pH가 감소하였으며, 암모니아(NH3)농도도 감소하였다. 이 시기에 폭기조에서는 암모니아 산화 세균들이 많이 동정되었으며, 특히 Bacillus spp.가 많이 분포하고 있었는데, 이 결과로 보아 돈분뇨 액비화 과정에서 폭기시 암모니아 저감에 주로 Bacillus spp.가 관여하는 것으로 판단된다.
악취 방지법(’05) 시행과 가축분뇨 해양배출이 전면 금지(‘12)에 따른 대책마련으로 가축분뇨 처리 시 악취문제와 가축분뇨 자원화에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 가축분뇨자원화 방법에는 대표적으로 퇴비화, 액비화 방법이 있는데, 퇴비화방법은 기계비용 과다 및 수분조절재(톱밥, 왕겨 등) 구입에 필요한 재료비가 많이 소요되며, 슬러리 돈사의 경우 분뇨 분리가 어렵다. 이와 같은 문제점을 최소화하기 위해 최근 가축분뇨를 액비화하는 방법이 널리 보급되고 있으며, 기존의 혐기성 액비화 방법으로 분뇨 처리하는 것보다 단기간에 액비를 제조할 수 있고 악취제거 능력 및 유기물의 분해에 효과가 있는 호기성 액비화 방법이 양돈농가에 널리 보급되어 급속도로 확대되고 있다(이 등, 2007). 본 연구에서는 현장에서의 액비 이용성이 증대됨에 따라 양돈농가에서 돈 분뇨 슬러리를 이용하여 액비화하는 과정에서 폭기여부에 따른 돈 분뇨 성상변화 및 암모니아 저감과 관련한 미생물 분포변화를 조사하기 위한 목적으로 수행하였다. 돈 분뇨 일반성분 중 pH의 경우 무폭기조에서는 pH 7-8정도로 시험수행 5개월 동안 큰 변화를 나타내지 않았다. 하지만 폭기조의 경우에는 폭기처리후 4주 동안은 pH 7.36에서 pH 8.91까지 상승하였으나, 시험 5주 이후부터 pH 8.66으로 감소하다가 6주차에는 pH 6.52로 감소하였으며, 이후에도 pH 5.09까지 지속적으로 감소하였다. 암모니아성질소(NH4+-N)와 질산성질소(NO3--N)의 분석결과 암모니아성질소의 경우 무폭기조에서는 큰 변화 없이 감소하는 경향을 보였다. 대조적으로 폭기조에서는 초기 593.2 mg/L에서 차츰 감소하다가 시험 5주에서 6주차로 진행되는 시점에서 급격히 감소(379.1 mg/L→129.5 mg/L)하였다. 질산성질소(NO3--N)는 무폭기조에서는 산소가 거의 공급되지 않는 무산소 상태이므로 거의 측정되지 않았으며, 폭기조에서는 초기부터 시험 5주차 시점까지 거의 검출되지 않다가 5주에서 6주차로 넘어가는 시점에서 급속도로 증가(24.7 mg/L→281.3 mg/L)하였으며, 이후 지속적으로 증가하는 경향을 보였다. 암모니아 농도는 폭기조의 경우 시험 5주차에 87.35 ppm까지 증가하는 경향을 보이다가 시험 6주차에 0.29 ppm으로 급격하게 감소하면서 이후에도 암모니아 농도가 1 ppm 이하로 거의 검출되지 않았으며, 시험 20주차 종료 시에 0.91 ppm으로 나타났다. 무폭기조에서는 차츰 증가하는 경향을 보였으며, 최종 시험 종료시 상, 중, 하에서 각각 15.64 ppm, 18.80 ppm, 19.90 ppm이 검출되었다. 황화수소 농도의 경우 폭기조에서는 초기부터 거의 검출되지 않았으며, 무폭기조에서는 시험 개시시 상, 중, 하에서 각각 1.07 ppm, 3.12 ppm, 2.32 ppm으로 측정되다가 시험 8주차까지 115.56 ppm, 122.86 ppm, 134.25 ppm으로 증가하다가 이후 차츰 감소하였으며, 시험 종료 시(20주)에는 검출되지 않았다. 미생물균총 변화는 전체적으로 폭기조와 무폭기조에서 시험이 진행됨에 따라 전체적으로 균총이 감소하는 결과를 보였으며, 살모넬라의 경우 시험 18주 이후부터 폭기조와 무폭기조에서 검출이 되지 않았다. 미생물 동정결과 폭기조에서 Bacillus spp., Acinetobacter sp., Pseudomonas sp.(Pseudomonas putida), Alcaligenes sp., Sphingobacterium sp., Brevundimonas diminuta이 동정되었다. 폭기조에서 동정된 미생물 분석 결과, Bacillus spp.가 많은 비중을 차지하였으며, 폭기 1주 이후부터 나타났으며, 시험 5주차에는 Bacillus cereus, Baciilus pumilus가 주로 동정되었고, 시험 6주차에는 Bacillus cereus, Bacillus subtilis가 주로 동정되었다. 따라서, 본 연구결과 폭기여부에 따라 돈분뇨 슬러리(slurry)의 액비화과정에서 폭기를 실시한 후 5주에서 6주로 진행되는 시점에는 질산화과정이 일어나고 이 시기에 pH가 감소하였으며, 암모니아(NH3)농도도 감소하였다. 이 시기에 폭기조에서는 암모니아 산화 세균들이 많이 동정되었으며, 특히 Bacillus spp.가 많이 분포하고 있었는데, 이 결과로 보아 돈분뇨 액비화 과정에서 폭기시 암모니아 저감에 주로 Bacillus spp.가 관여하는 것으로 판단된다.
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