분뇨처리기술

3. 분뇨처리기술

현재까지 분뇨처리기술은 많은 시행착오를 거쳐 왔다.

1930년대까지는 가축과 관계없는 분뇨는 모두 귀중한 비료성분이었으나

가축을 경제적인 동물로 보고 그 효율성을 추구하다 보니 수가 많아지면서

문제가 발생하게 되었다. 축사가 특정시설로서 규제를 받아온 지 거의 30년이

 흘렀으나, 아직도 분뇨문제가 해결되지 않은 이유는

 [축산분뇨에 대한 전문상담]이 제대로 이루어지지 않았기 때문이다.

 

축산분뇨처리의 현장에서 깨달은 점은 [기술개념의 미정비]인데

기술을 어떻게 개발해야겠다는 해답 없이

계획에 참여하는 플랜트 업체가 많다는 것이 이 분야의 특징이라고 할 수 있다.

이 글을 통해 축산분야 관계자들을 다시 한 번 일깨울 수 있기 바란다.

 

3.1 기술의 필수조건

이용의 전제조건인 처리에 대해 살펴보면 일반적으로 고형성분은 퇴비화처리,

액체성분은 정화처리된다.

 

전술한 바와 같이 필요한 물 이용을 제한하지 않아도 되는

기술을 채용하는 것이 중요한 필수조건 중의 하나이다.

축산환경문제에서는 주변과 악취발생에 대한 합의를 이루지 못하면

후계자문제를 포함하여 폐업의 위기까지 맞게 된다.

즉, 악취문제해결이 두 번째 필수조건이다.

 

퇴비화를 실시할 때는 그 제품이 경작농가에 이용될 수 있는

품질을 유지해야 하며 고품질의 퇴비를 제조하는 것이 세 번째 필수조건이다.

고품질의 퇴비를 제조하기 위해서는 건조보다 발효가 더욱 기본이 되어야 한다.

소변오수의 정화처리에서는 질소에 대한 배려가 필요한데,

 

 축사 하류지역에 논이 있고 질소과다에 의한 질소장해가 발생하면

그 원인은 바로 축사폐수일 수 밖에 없다.

질소에 의한 피해는 질산장해로도

잘 알려져 있으며 축사폐수처리에서는

질소제거가 네 번째 필수조건이다.

 

3.2 낙농과 양돈의 분뇨처리 대응의 차이

돈사에서 필요한 세척수를 사용하면 악취가 줄어들고 세심한

관찰이 이루어지며 분진이 줄어들어

호흡기계 질환이 감소한다.

 

사례를 통해 알 수 있는 바와 같이 한 마리의 어미돼지당 연간 출하마리수는

두 마리 정도 증가한다. 즉, 질소제거기능을 갖춘 정화처리시설을 정비하면

환경대책 뿐만 아니라 생산성의 향상도 기대된다.

 그러나 낙농에서는 슬러리를 투입하던 사료밭 사료작물중의

질소는 줄일 수 있지만 생산성을 늘이기는 어렵다.

 

낙농의 분뇨처리는 다음과 같이 나뉘어지며 농가에서는

이 중 하나를 선택해야 한다.

 

① 모두 퇴비화처리하는 경우
② 고·액분리를 실시하여 착즙액은 정화처리하고,

착즙잔사는 퇴비화처리하는 경우
③ 기타(예를 들어 메탄발효처리)의 경우

 

현재의 기술수준에서는 (2)번의 처리방법을 선택하는 것이 현실적이라고

생각된다. 특히 정화처리에 있어 낙농가의 기존처리시설, 슬러리 탱크와

농장으로의 살포처리 시스템 및 노하우 활용이 경제적인 처리에 반드시 필요하다

.

더욱이 야간전력을 이용하는 등 경비절감책을 함께 강구해야 할 것이다.

구체적으로 설명하면 다음과 같이 경영을 압박하지 않으면서

정화처리가 가능할 것으로 생각된다.

① 질소를 제거한 처리수는 방류하지 않고 슬러리 탱크에 저장한 다음

농장 관개수로 이용한다.
② 잉여슬러지는 탈수처리하지 않은 상태로 가능한 시기에 농장에 직접 살포한다.
③ 폭기전력은 야간전력을 이용한다.

 

 

3.3 원리원칙을 중시한 생물처리

필자가 중요하게 여기는 기술상의 유의점은 다음과 같다.

① 퇴비화처리에 있어 안정된 발효상태를 확보할 수 있는 소프트적 기술과

이를 구체화할 수 있는 하드적 기술
② 정화처리에서는 환경의 거시적인 인식을 질소에 두고, 생물학적 탈질의

 소프트한 기술과 이를 구체화할 수 있는 하드 기술처리로서 연속적으로

 검토가 이루어지는 경우가 많은데, 생물반응은 시간에 따른 반응이기 때문에

시간경과 상태를 정확하게 파악할 수 있는 뱃치(회분)법이 생물처리의

원리원칙에 적당하다고 할 수 있다.

나중에 설명한 바 있는 운전최적화 프로그램에 의한 자동계측제어를

 채용하기 위해서도 뱃치법이 유리하다.

 

3.4 본질을 구성하는 중요성

퇴비화시설에서 발효를 중시해야 한다는 사실은 이미 전술한 바 있다.

그러나 현실적으로는 자동화, 반자동화, 비자동화 중 어떤 시스템을

선택할 것인지가 논의점으로 떠오르는 경우가 많다.

 

사업화를 위한 경우에는 발효시스템이 우선 논의되는데 기계화에 대한

논의에 앞서 현실적으로는 [기술개념의 미확립]이 문제이며 바로

 이점이 필자가 가장 강조하고 싶은 내용이다.

 

축산분뇨에 대한 전문상담이 이루어지지 않아 기술적인 정리가

불가능할 경우 시설이 완성되어도 고품질의 퇴비가 제조되지 않은 상태에서

악취문제까지 발생해 지역의 골칫덩어리 설비가 될 수 있는데,

이것이 가장 먼저 피해야 할 상황이다.

 

퇴비화의 시간에 따른 변화는 미생물상의 천이, 발효온도,

 각종가스의 발생농도, 발생수분량 등으로 나타난다. 온도와 각종가스의 발생농도 변화는 센서를 이용해 실시간으로 계측할 수 있다.

 발효상황을 정확하게 파악하고 그 상황을 운전에 반영하는 자동계측제어가

고품질의 퇴비를 안정적으로 제조하는데 기본이 된다.

 

액체성분을 정화할 때도 생물반응조내의 센서정보는 질소동태의

경시적인 변화를 파형정보로 정확하게 전달한다. 질소제거반응은 호기조건하에서 발생하는 산화(질화)반응과 혐기조건하에서 발생하는

 환원(탈질)반응의 반복이다. 고수온기와 저수온기에서는

 질화탈질반응의 강약을 상상하면서 프로그램의 최적화를 도모하는 것이

운전상의 노하우이다.

4. 맺음말

일본은 미국이나 유럽보다 축산선진국으로 축산분뇨이용의 전제조건인 처리기술이 발달했다고 생각된다. 축산분뇨에 관한 국제 심포지움에 출석했을 때

미국과 유럽에서는 슬러리를 농지표면에 직접 살포하거나 지중에 주입하는

 정도의 논의가 대부분을 이루었다.

 

유럽에서는 환경을 위해 일정면적에서 사육이 가능한 가축의 마리수를 제한하는 시책을 실시하고 있는데 일본과 같이 분뇨처리에 경비를 사용하면

축산경영이 성립될 수 없다는 현장의 목소리도 들을 수 있었다.

 

미국에서는 하류직역의 부영양화 대책을 위해 처리가 필요하다는

인식이 높아지고 있는데, 경제성문제로 인해 그 진척도는 뒤쳐져 있다.

일본의 분뇨처리기술이 축산선진국의 환경보전에 도움을 줄 날이

곧 도래할 것으로 생각된다. 선진국은 지적재산권이 존중되는 사회이므로

 그 때를 대비해 축산분뇨 처리기술에 대한 전문상담가의 육성이 요구된다.