초록 ▼

□ 연구개요
축산업의 전문화, 대규모화로 가축 발생량은 매년 증가했고 2012년 런던협약에 의해 축산농가들의 분뇨처리 부담은 크게 증가하게 되었다. 대부분의 처리는 퇴액비화를 하지만 미부숙과 병원균 존재가능성은 농민들의 수요를 감소시키기에 충분했다. 또한 여름철 비료수요감소, 식생활변화로 인한 농경지감소는 퇴액비의 저장 또는 정화를 불가피하게 만들었다. 본 연구는 자가발열호기성소화를 통해 생산되는 액비의 부숙도 및 병원균사멸 가능성을 높이고 일부는 정화처리 하는 시스템을 구축해 축산업 환경 변화에 유동적인 대처가 가능하게 하고

□ 연구개요
축산업의 전문화, 대규모화로 가축 발생량은 매년 증가했고 2012년 런던협약에 의해 축산농가들의 분뇨처리 부담은 크게 증가하게 되었다. 대부분의 처리는 퇴액비화를 하지만 미부숙과 병원균 존재가능성은 농민들의 수요를 감소시키기에 충분했다. 또한 여름철 비료수요감소, 식생활변화로 인한 농경지감소는 퇴액비의 저장 또는 정화를 불가피하게 만들었다. 본 연구는 자가발열호기성소화를 통해 생산되는 액비의 부숙도 및 병원균사멸 가능성을 높이고 일부는 정화처리 하는 시스템을 구축해 축산업 환경 변화에 유동적인 대처가 가능하게 하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 자가발열호기성소화(ATAD)를 통해 생산되는 액비의 부숙도 및 병원균사멸 가능성을 높이고 일부는 정화처리 하는 시스템을 구축해 축산업 환경 변화에 유동적인 대처가 가능할 수 있도록 하고자 하였다. 본 연구의 최종목표는 자가 발열호기 소화(ATAD)공정을 이용하여 돈분뇨를 처리하고 돈분뇨 처리수에 오존 및 GAC 처리 등 추가적인 물리화학적 방법을 이용하여 생분해가 어려운 COD(NBDCOD)를 제거 또는 생분해 가능 COD(BDCOD)로 전환할 수 있는 공정을 개발하는 것이다. 총 3년의 연구를 수행 하였으며 1차년도에는 자가발열호기성소화 반응조에 돈분뇨를 약 19 L씩을 넣고 수중펌프로 공기를 주입시켰다. 반응시간은 유입수 유기물 농도에 따라 약 15~30일간으로 운전했으며 외부가온 없이 돈분의 온도는 45~55℃까지 상승하였다. COD와 질소 제거율은 각각 약 70%, 78%로 준수한 수준을 보였으며 고온 발효 후 악취 발생은 없었으며 흙 냄새를 유발하였다. 2차년도에는 기존 호기 소화조 후단에 질소 제거를 위한 혐기·호기 반응조를 추가해 유기물과 함께 질소를 처리하는 공정을 운전하였으며 자가발열호기성소화액에는 토양개량제 성분으로 사용되는 Humic-like과 같은 난분해성물질이 존재하며 이를 정화처리 하기 위해 추가적인 물리화학적 처리 연구를 실시하였다. ATAD와 질소 제거조를 통해 소화·처리된 유출수에 Ferric chloride를 투여하여 유기물과 인산염을 응집/침전 제거하고자하였다. 응집/침전 반응조의 상등액 내 잔존하는 잉여철염에 과산화수소를 투여하여 펜톤 산화 반응으로 난분해성 유기물을 제거하고 또한 중성영역으로 pH를 조정해철염-인산염 침전물을 형성시켜 추가적으로 인산염을 제거하고자 하였다. 3차년도에는 응집침전 처리개선을 위한 실험으로 2차년도를 통해 응집침전제로 Ferric chloride를 선정하였다. 당해연도에는 ATAD소화액에 응집보조제 투여를 통한 침강성 증가를 가능케 했다. 촉매제 투여를 통한 펜톤산화 처리 실험으로 응집/침전 반응조의 상등액 내 잔존하는 잉여 철염만으로는 펜톤산화의 촉매역할수행이 부족하기에 추가로 촉매제 투입이 필요하다고 판단했다. 이에 따라 촉매제 투입을 통한 처리효율을 알아보고 반응표면분석법을 적용하여 최적의 촉매제 투입량/과산화수소 투입량을 구했다. 삼원배치분산분석을 통해 FS(ferrous sulfate), H₂O₂, 반응시간에 대한 TOC제거율, 색도제거율 각각의 유의미한 결과를 얻었다.

□ 연구개발결과의 중요성
발효시 악취를 저감할 수 있는 자가발열고온호기성소화 공정을 통해 슬러지의 액비화, 안정화, 살균 등의 목적을 달성하였다. 이를 통해 비교적 높은 수분함량을 가진 돈분뇨에 자가발열고온호기성소화 적용가능성을 확인했다. 고도산화를 이용하여 생물학적으로 처리가 어려운 유기물, 암모니아, 색도 등을 처리할 수 있었다. 응집침전제를 이용한 유기물 및 인산염제거, 후단의 펜톤산화를 위한 별도의 pH조절이 불필요해 졌다. 호기 발효시 가장 큰 문제점은 악취발생 문제였으나 내부 공기를 순환하는 형태로 운전하여 악취의 발생을 최소화 하고 부숙이 잘된 액비 생산이 가능하게되었다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2. 최종목표 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 2.1. 1차년도 ... 6
• 2.2. 2차년도 ... 9
• 2.3. 3차년도 ... 15
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 23
• 4. 참고문헌 ... 23
• 5. 연구성과 ... 26
• 끝페이지 ... 27