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문제 정의
- 외적으로 액비 관련 연구가 지속적으로 수행되어 왔지만 액비조 내에 저장된 상태에서의 액비특성 분석에 관한 연구는 아직 미진한 상태이다. 본 연구는 돼지분뇨 슬러리의 액비화시 저장깊。](매 30cm 깊이별 채취시료 분석)에 따른 액비의 수직 적층형 단면층을 구분하여 각 단면별로 유기물 및 질소와 인의 농도변화 및 고형물의 분포형태를 분석함으로써 액비의 수직 단면별 특성을 구명하고자 수행되었다.
- 본 연구는 돼지분뇨 슬러리의 액비화시 저 ■장깊이(매 30cm 깊이별)에 따른 액비의 수직 적층형 단면을 구분하여 각 단면별로'유기물및 질소와 인의 농도변화 및 고형물의 분포 형태를 분석하여 액비의 수직 단면별 특성을 구명하고자 수행되었으며 주요 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 이저장조에 저장된 돼지분뇨 슬러리의 각 깊이별 시료를 채취하기 위하여 양압과 음압을 발생시킬 수 있는 피스톤에 파이프를 연결하여 지정된 깊이에 이르게 한 다음, 양압을 발생 시켜 호스내부를 비운 후에 음압을 이용하여 피스톤에 부착된 시료채취병에 .시료가 채워지도록 하는 방식을 이용하였다. 액비를 농경지에 시용한 후 저장조 바닥층에 남게 되는 농후한 슬러지 층은 하부를 밀폐할 수 있도록 제작된 길이 120cm, 내경 10cm의 파이프를 이용하여 수직단면을 유지한 상태에서 채취하여 물리화학적 특성을 분석하였다.
- 시료가 채워지도록 하는 방식을 이용하였다. 액비를 농경지에 시용한 후 저장조 바닥층에 남게 되는 농후한 슬러지 층은 하부를 밀폐할 수 있도록 제작된 길이 120cm, 내경 10cm의 파이프를 이용하여 수직단면을 유지한 상태에서 채취하여 물리화학적 특성을 분석하였다. 채취한 샘플은 냉장박스에 담아 실험실로 운반한 뒤 수질오염공정시험법 및 표준분석법에 준하여 즉시 분석을 실시하였다(A0AC, APHA).
- 액비저장조에 저장된 돼지분뇨 슬러리의 깊이별 물리화학적 특성을 분석하기 위하여 실험실 규모의 시험과 현장규모 시험을 15개월간에 걸쳐 병행실시하였다. 실험실 규모의 시험을 위하여 2m3 용량의 PE통을 사용하여 액비저장조의 기능을 할 수 있도록 하였고, 현장규모 시험을 위하여서는 경기, 충청 일대에서 운영 중에 있는 200m3 규모의 액비저장 조 10개소를 선정하여 샘플채취 및 성분분석을 실시하였다.
- 이저장조에 저장된 돼지분뇨 슬러리의 각 깊이별 시료를 채취하기 위하여 양압과 음압을 발생시킬 수 있는 피스톤에 파이프를 연결하여 지정된 깊이에 이르게 한 다음, 양압을 발생 시켜 호스내부를 비운 후에 음압을 이용하여 피스톤에 부착된 시료채취병에 .시료가 채워지도록 하는 방식을 이용하였다.
대상 데이터
- 채취한 샘플은 냉장박스에 담아 실험실로 운반한 뒤 수질오염공정시험법 및 표준분석법에 준하여 즉시 분석을 실시하였다(A0AC, APHA). 샘플분석을 위하여 Orion 920A+(pH), YSI 5000(DO), AA280FS(무기물), YSI 3100 (전기전도도), CARY 300(흡광광도분석) 등의 기기를 이용하였다. 채취된 슬러지층 샘플 중의 무기물 함량, 휘발성고형물 함량, 기타오염 유발성 물질의 함량 등의 분석은 표준분석 방법에 준하여 실시하였다.
- 걸쳐 병행실시하였다. 실험실 규모의 시험을 위하여 2m3 용량의 PE통을 사용하여 액비저장조의 기능을 할 수 있도록 하였고, 현장규모 시험을 위하여서는 경기, 충청 일대에서 운영 중에 있는 200m3 규모의 액비저장 조 10개소를 선정하여 샘플채취 및 성분분석을 실시하였다.
이론/모형
- 샘플분석을 위하여 Orion 920A+(pH), YSI 5000(DO), AA280FS(무기물), YSI 3100 (전기전도도), CARY 300(흡광광도분석) 등의 기기를 이용하였다. 채취된 슬러지층 샘플 중의 무기물 함량, 휘발성고형물 함량, 기타오염 유발성 물질의 함량 등의 분석은 표준분석 방법에 준하여 실시하였다.
- 액비를 농경지에 시용한 후 저장조 바닥층에 남게 되는 농후한 슬러지 층은 하부를 밀폐할 수 있도록 제작된 길이 120cm, 내경 10cm의 파이프를 이용하여 수직단면을 유지한 상태에서 채취하여 물리화학적 특성을 분석하였다. 채취한 샘플은 냉장박스에 담아 실험실로 운반한 뒤 수질오염공정시험법 및 표준분석법에 준하여 즉시 분석을 실시하였다(A0AC, APHA). 샘플분석을 위하여 Orion 920A+(pH), YSI 5000(DO), AA280FS(무기물), YSI 3100 (전기전도도), CARY 300(흡광광도분석) 등의 기기를 이용하였다.
성능/효과
- 1. 침전깊이가 깊어짐에 따라 총고형물 농도는 증가하는 경향을 보인 반면에 총고형물 중에 함유된 용해성 물질은 감소하였다.
- 2. 침전깊이별 오염물 농도는 깊이에 따라 증가하여 저장조 전체깊이 대비 약 70% 정도 내외에서 급격하게 증가하는경향을 보였다.
- 3. 총질소와 총인 역시 침전깊이가 깊어짐에 따라 증가하는 결과를 보였는데, 이러한 경향은 총 인의 경우에 있어 더 뚜렷했고 질소의 농도변화는 상대적으로 적었다.
- 4. 저장 깊이가 깊어짐에 따라 Cr과 Ni 등의 함량도 증가하는 경향을 보였고 그 증가 경향 치는 SS의 농도변화와 유사하였다.
- 규모의 액비저장조를 대상으로 하여 한 개의저장 조는 폭기를 수행하고 나머지 한 개의저장 조는 폭기를 하지 않은 상태에서 각각의 저장조 내의 돼지분뇨 슬러리의 깊이별 질소와 인의 농도변화를 조사한 결과, 액비화 과정 동안 폭기를 수행한 저장조 내의 슬러리 중에 포함된 질소와 인의 농도가 폭기를 하지 않은 저장조에 비해 저장깊이의 영향을 상대적으로 덜 받는 것으로 나타났다(그림 3). 그러나 폭기를 수행한다.
- 생물화학적 산소요구량을 비롯한 탄소 성물 질의 함량은 저장깊이가 깊은 곳에서 채취한 시료일수록 더 높게 나타났는데 이는 사료 찌꺼기나 돈분 중의 입자성 물질과 같은 유기성 물질을 함유량이 높은 조대성 물질들의 침전량이 많아진 것과 관계되어진다. 이러한 경향은 부유물질에서 더욱 명확하게 나타났는데 부유물질은 침전속도가 빠르기 때문에 깊이변화에 따른 부유물질의 농도는 다른 성분에 비해 더 뚜렷하게 구분되어 진다.
- 이 결과는 저장조 하부로 갈수록 휘발성이 낮은 물질, 즉 무기물질의 함량이 증가하는 결과와 연관 되어진다고 볼 수 있다. 액비 저장조 내 돼지분뇨 슬러리 중에 포함된 SS의 농도는 저장된 돼지분뇨슬러리의 전체깊이 대비 약 70% 정도 내외의 깊이에서부터 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 총질소와 총인의 경우 역시 저장깊이가 깊어짐에 따라 증가하는 결과를 보였는데, 이러한 경향은 총인의 경우에 있어 더 뚜렷하게 나타난 반면에 질소의 경우에는 침전깊이에 따른 농도의 변화가 상대적으로 적은 것으로 나타났다.
- 액비저장조 내에서 총고형물 함량의 농도는 돼지분뇨슬러리 층의 깊이가 깊어짐에 따라 증가하는 경향(표면 : 6.4%, 320cm 깊이 : 14.2%)< 보인 반면에 총고형물 중에 함유된 용해성 물질의 양은 오히려 감소(표면: 66.5 %, 320cm 깊이 : 61.2%)하였다. 이 결과는 저장조 하부로 갈수록 휘발성이 낮은 물질, 즉 무기물질의 함량이 증가하는 결과와 연관 되어진다고 볼 수 있다.
- 따라서 폭기를 수행하는 경우에도 질소와 인의 농도 구배를 감안하여 액비의 시용결정을할 필요가 있는 것으로 보여진다. 저장조 바닥 부분에 침전된 고형물 코아 채취시료의 특성을 분석한 결과, 침전물의 밀도는 상층부와 하층부가 유사하였으나 경도와 유기물 함량은 하층부가 더 높았다. 반면에 침전 코아 중의 분해 가능한 유기물 함량은 오히려 상층부에서 더 높게 나타났다.
- 액비 저장조 내 돼지분뇨 슬러리 중에 포함된 SS의 농도는 저장된 돼지분뇨슬러리의 전체깊이 대비 약 70% 정도 내외의 깊이에서부터 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 총질소와 총인의 경우 역시 저장깊이가 깊어짐에 따라 증가하는 결과를 보였는데, 이러한 경향은 총인의 경우에 있어 더 뚜렷하게 나타난 반면에 질소의 경우에는 침전깊이에 따른 농도의 변화가 상대적으로 적은 것으로 나타났다. 침전 깊이에 따른 NH4-N의 농도변화는 매우 미미하였는데, 이 결과는 저장된 돼지분뇨 슬러리의 전체 깊이에서 NH4-N를 산화시킬 정도의 용존산소가 존재하지 않기 때문으로 판단할 수 있다.
후속연구
- 반면에 깊이의 증가에 따라 인의 농도는 급격히 증가하는더】, 이 결과 역시 박 등(2006)의 보고와 비슷한 양상을 보이고 있다. 경작지 지력 유지를 위해서는 잘 부숙된 가축분뇨 액비를 사용하는 것도 중요하지만, 저장조 내에서의 액비 특성을 잘 파악하여 경작지의 요구에 부응하면서도 토양보호에 부담이 되지 않는 정도의 안전성이 확보된 액비를 채취 및 이용하는 기술의 개발 및 보급이 필요한 것으로 판단된다. 동일한 축사에서 배출된 돼지분뇨 슬러 리라 하더 라도 폭기여부에 따라 슬러 리의 저장 깊이에 따른 질소와 인의 농도 구배는 다소 다른 양상을 보이는데 그 결과는 그림 3에 나타난 바와 같다.
- 이 결과 역시 비중이 상대적으로 더 큰 금속류 등의 무기성 물질이 더 빠르게 침전되어 슬러지 침전층의 하부에 축적된데 기인한 것으로 판단된다. 이상 본 연구결과에서 제시된 액비 저장조 내부의 각 위치에 따른 돼지분뇨슬러리의 물리 화학적 특성변화에 대한 분석자료가 비록 액비저장조 내부에서 일어나는 돼지 분뇨 슬러리의 전체 변화과정을 완벽하게 대변하지는 못한다 하더라도, 향후의 액비관련 연구에 도움이 될 수 있기를 바란다.
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