[스크랩] 가축분뇨처리방식

□ 가축분뇨 처리기술 현황

 

∘ 축산폐수의 처리방법은 가축의 사육규모 및 방법 축사시설구조에 따른 분뇨의 분리방법, 축사 청소시스템 등의 지역적 여건 등을 고려하여 선택하여야 한다.

∘ 일반적으로 분뇨의 분리 또는 혼합여부에 따라 처리방법이 대별되는데, 분과 뇨가 분리될 경우 뇨와 오수는 일반적인 정화처리방법(물리,화학적, 생물학적 처리방법)에 의해 정화처리후 방류 또는 기타용도로 이용되고 분은 수분을 조절후 자원화를 위한 부산물비료 또는 퇴비화하여 토양에 환원시키는 방법이 있다.

∘ 한편, 슬러리 돈사 시스템이나 낙농시설(예 후리스톨식 우사)과 같이 분뇨가 혼합 발생될 경우에는 저장액비화 방법에 의해 혼합된 분뇨를 액비탱크에 6개월 이상 저장시켜 안정하게 부숙후 토양에 살포하거나 고액분리장치 등으로 분뇨를 고액분리후 역시 분뇨를 정화처리 및 자원화 하는 방법으로 분리할 수 있다.

∘ 아래의 그림은 가축분뇨의 물리적 특성 및 취급시 요구사항을 나타낸 것으로서 축사의 형태 및 관리방법 등에 의해 발생되는 가축분뇨를 고형물 비에 따라 분리한 것으로 액상(Liquid), 반 고체상(Semi-solid), 고체상(Soild)으로 나눌 수 있다.

∘ 보통 축사내부의 청소수, 깔짚 등의 첨가량에 따라 발생되는 가축분뇨의 특성이 변하게 되며 그에 따라 가축분뇨의 수거, 이동, 저장 및 살포장비 등의 선정에 영향을 주게 되는데 고형물질 함유량이 8～10% 이하까지는 대개 액체상 분뇨로 간주하고 있어 고형분 이송 펌프의 사용이 가능하며, 고체상 또는 반 고체상의 가축분뇨는 트랙터형 스크레퍼나 기계식 스크레퍼 등으로 수거후 재래식 저장조 등에 저장후 안정화시켜 퇴비로써 토지에 살포할 수 있다.

∘ 정화처리방법에는 물리적, 화학적, 생물학적 처리방법으로 대별되나 대개는 전․후처리로 물리적, 화학적 방법이 병행된 생물학적 처리방법이 적용되고 있다.

∘ 또한, 최근에는 방류수수질기준의 강화로 인하여 고도처리 및 고효율의 처리방법 등이 강구되고 있다.

 

0

5

10

15

20

25

30

Characteristics

▴ │ │ ▾

Liquid ◂--------------▸

Semi-solid ◂---------------------------

Solid ◂--------------------▸

Management Variables

Water added ◂--------------------------

As Delecated ◂---------------------▸

Bedding Added ◂--------------------▸

Pumpable ◂----------------------------▸

Scraper and Bucketload ◂------------------------------------------------▸

Stackable ◂--------------------------▸

Liquid Manure ◂----------------------------▸

Solid Manure ◂------------------------------------------------▸

(그림 1) 가축분뇨의 물리적 특성

 

<표 1> 가축분뇨 처리기술 현황

이용목적	처리 내용	처리방법	처리시설,기기
처리수 재이용	무방류시스템	분은 발효후 퇴비화, 뇨는 처리후 세척수 또는 소독수로 재이용	발효조, 침전조
비료이용 (자원화)	퇴비화처리	분뇨 중의 유기물을 호기조건에서 발효, 부숙	퇴비사,퇴적발효실
			교반, 통풍발효실
	건조처리	연료,태양열,바람 등의 외부에너지를 이용 증발건조	화력건조시설
			천일건조시설
	액상콤포스트화	분뇨혼합액을 호기성조건하에서 발효, 부숙	저류조
			슬러리스토어
폐기 (정화처리)	오수처리	생물,물리,화학적 처리에 의한정화	정화처리시설
			증발(폐수무방류 시스템)

 

 

<표 2> 생물학적 처리중 고도처리 기술현황

분 류	처리기술
A2/O 계열	A/O공법, MLE공법	A2O 공법
	4 Stage Bardenpho 공법	5 Stage Bardenpho 공법
	UCT 공법	MUCT 공법
		VIP 공법
SBR 계열	회분식 SBR 공법
	연속유입식 SBR 공법
담체 계열	고정상 담체공법	살수여상, RBC 공법
	유동상담체공법
산화구 계열	Oxidation Ditch 공법	PID공법, Carrousel A2C공법

 

∘ 상기와 같은 처리시설을 설치하여 가축분뇨의 사료화 및 퇴비화를 통한 재활용 비율이 증가하고 있지만 안정성 및 시장성의 한계를 극복해야하는 문제점이 있으며 재생가능 폐기물의 처리시설 설치는 NIMBY 현상 때문에 장소 선정에 어려움이 있는 실정이다.

∘ 이에 따라 선진국 및 국내에서는 다양한 신재생에너지원 중 바이오매스로부터 생산되는 바이오에너지의 보급이 급속하게 확산되고 있는 추세이다.

∘ 바이오가스란, 가축 분뇨나 생활쓰레기등의 바이오매스(biomass; 유기물)를 메탄발효시킴으로써 얻을 수 있는 가스이며, 주로 메탄(CH4：약60%)과 이산화탄소(CO2：약40%)로 구성된다.

∘ 원료로는 다양한 유기성 폐기물(가축 분뇨, 가정·식품 산업에서 발생하는 음식물쓰레기, 식품 산업에서 발생하는 유기성잔차, 하수오니 등)을 이용할 수 있지만, 가축 분뇨의 유효 활용 방법 중 하나로 주목받고 있으며, 메탄 발효 후 남는 원료를 소화액이라고 하는데, 소화액에는 비료 성분이 남아 있기 때문에 액체 비료 혹은 퇴비로서 이용할 수 있다.

∘ 이처럼, 바이오에너지는 무형의 에너지(열, 전기 등)를 생산하는 다른 재생에너지(풍력, 태양광, 태양열 등)와 달리 형태를 갖는 에너지(기체, 액체, 고체연료 등)이며, 그 결과 에너지 저장성이 우수한 장점이 있다.

∘ 가축분뇨의 경우 환경친화적 자원화 처리를 위하여 혐기성소화과정에서 발생된 바이오가스로부터 전기와 열에너지를 생산함과 동시에 양지의 퇴,액비를 생산하여 친환경 농산물 생산에 전기, 열, 유기질 퇴,액비를 이용하는 자연순환형 시스템이 도입이 필요하다.

 

□ 처리방식별 대안비교

 

가. 처리방식 선정의 기본고려사항

 

1) 처리수질에 대한 사항

∘ 축산폐수는 성상이 고농도일 뿐만 아니라 질소(N), 인(P) 등의 난분해성 물질이 다량 함유되어 있고 난분해성 COD(NCOD)가 전체 COD의 약 3%를 차지하여 처리에 어려움이 많으므로 이에 대한 적절한 처리를 위하여 경제적이고 기술적인 관점에서 최적의 처리수질을 안정적으로 확보토록 한다.

2) 경제성에 관한 사항

∘ 배출되는 축산폐수를 안정적으로 처리할 수 있도록 하여야 하며, 또한, 시설의 효율성이 제고된 경제적 처리방법이 선정되도록 하여야 한다. 본 계획은 처리수질의 법적 규제를 충족한 상태에서 최소의 경비로 목적한 바의 시설을 확보하여 위생적인 처리시설을 확보토록 한다.

3) 2차 공해의 발생방지에 관한 사항

∘ 본 시설은 일종의 혐오시설인바, 지역주민의 민원 및 소송의 대상이 되기 쉬운 것은 지금까지 여타의 유사시설의 경우 빈번히 야기되었던 것이 주지의 사실이다.

∘ 따라서, 민원발생의 주요 요인인 악취방지 등 2차 공해의 발생을 최대한 억제토록 하고 협잡물 및 슬러지의 탈수처리가 최종적으로 경제적, 위생적으로 안전하게 처리되어야 한다.

4) 시설의 안정성에 관한 사항

∘ 처리방식에 대한 검토에 있어 처리효율에 대한 주안점만을 강조할 경우, 시설의 내구성, 안정성, 편의성 등이 상실되기 쉽다.

∘ 따라서, 이러한 것은 처리시설의 대안별 특성을 충분히 비교 검토하여 처리시설의 효율적 안정성을 제고하여야 한다.

5) 운전 및 유지관리에 관한 사항

∘ 각 단위 처리시설과의 연계를 고려하여 처리시설간의 관리동선을 최소화하며, 일반적인 고장이나 청소시 전체 처리시설의 영향을 최소화하도록 계획을 수립한다.

∘ 시설의 운전 및 유지관리의 용이성에 대한 면밀한 검토가 요구되므로 이러한 기술적, 관리적 측면에 현실성 있는 계획이 되도록 한다.

6) 관련시설에의 연계검토에 관한 사항

∘ 기존에 설치되어 있는 하수처리장과 통합처리시스템이 가능하도록 검토하여 공사비, 유지관리비, 부지면적을 최소화 할 수 있도록 한다

 

 

나. 처리방식별 검토

1) 무방류 시스템(3-N System)

∘ 무방류시스템은 돈사에서 발생되는 분뇨가 혼합한 상태에서 처리하는 공정으로서 돼지에게 사료량의 0.1% 정도에 해당하는 복합균체를 사료에 혼합, 급여를 실시한다. 복합균체에 포함된 미생물의 균주는 Bacillus substilis 및 Lacto Bacillus, E.coli, S.cercvisiae, Wickerhamia 외 37종의 혼합된 복합생균으로서 무기물, 아미노산, 알코올, 소화효소를 이용 순수 배양하여 유기물의 분해와 축산분뇨의 처리효과를 상승시키게 된다.

∘ 아래의 그림은 무방류 시스템의 개략적인 처리공정을 나타낸 것으로서 돈사시설의 하부(pit)에 일시 저장된 분뇨 중 뇨만 물넘이를 넘어 발효조로 이송하게 된다.

∘ 이송된 뇨와 세척수는 발효조와 폭기조에서 분해가 이루어진 후 침전조를 거쳐서 저류조에 저장되어 일부는 축사의 pit로 반송되고 나머지는 축사내의 세척수와 소독수로 사용하게 된다.

∘ 이때, 폭기조는 외부에서 공기를 강제로 흡입, 분사시키며, 발효조와 유동적인 상태에 있다.

∘ 무방류 시스템은 제주지역 및 충남 일부지역에 적용되고 있다.

 

	양돈 축사 생균제(CMB) 급여							• 사료 톤당 1㎏의 복합균체 급여 • 축사 내 하부에 축분뇨 pit에 분뇨가 일시저장분은 속성발효 되고, 뇨만 발효조로 이송
	∇
	Pit : 분뇨발생
	↓
	발 효 조 (기포 파쇄기)							• 발효조와 폭기조가 서로 유동적임 • 발효조 상부의 기포 파쇄기에 의해 기포를 제거 • 외부에서 공기를 흡입, 폭기조 내에 분사
			↑↓
	폭 기 조 (공기 강제공급장치)
	↓
	발 효 조 (기포 파쇄기)							• 축사의 pit로 반송됨
	저 류 조
	↓
	저 장 조							• 액비, 세척수 및 축사 소독

(그림 2) 무방류시스템의 개략 처리공정도

2) 자원화(퇴비화/액비화) 방안

∘ 가축분뇨는 화학비료 사용이 일반화되기 이전 부업규모의 축산이 주를 이루었던 시기에는 농촌에는 작물의 영양원 또는 토량개량제로 활용되어었다.

∘ 그러나 국민소득 증대와 식생활의 변화로 육류소비량이 증가하여 가축사육두수가 늘어나고, 농업의 구조 변화에 따라 급격히 규모화됨으로써 가축분뇨는 지역에 따라서는 농경지 면적 대비 이용량의 한계를 초과하는 경우도 있게 되었다.

∘ 농경지로부터 생산된 사료(곡물, 농산부산물, 조사료 등)가 가축사육에 이용되고, 가축은 인간에게 유용한 축산물(고기, 우유, 모피 등)과 함께 지력증진에 필요한 분뇨를 생산하며, 이 분뇨는 다시 농지에 환원되어 곡물과 사료를 생산하는 밑거름이 되는 자원순환체계를 유지하는 것이 가장 바람직할 것이다.

∘ 그러나 이러한 균형이 깨어지게 되면, 분뇨는 환경오염문제를 일으키게 된다. 따라서 현실적인 가축분뇨 관리문제의 합리적 해결방안은 가축과 경종작물과의 자원순화체계를 어떻게 유지할 수 있을 것이냐 하는 것이며, 이에 맞추어 좋은 가축분뇨 비료(퇴․액비)를 생산하는 것이 가장 중요한 방법이라 할 수 있다.

∘ 가축분뇨의 비료적 가치는 <표 7.3-1>에서 설명되고 있듯이 각종 영양분을 골고루 함유하고 있어 작물에게 유용하고 퇴비는 지효성이지만, 액비는 화학비료와 거의 동등한 속효성을 가지고 있다.

∘ 축분별 비료성분 함량은 계분>돈분>우분 순으로 높고 비료 효율도 빠르다.

∘ 축분뇨와 화학비료의 주요 차이점은 ①가축분뇨는 각종 영양분을 골고루 함유하고 있어 작물에게 각종 영양소를 동시에 공급한다. ②가축분뇨는 각종 요인에 따라 그 성분이나 품질에 차이가 크다. ③퇴비는 지효성이나 액비는 화학비료와 거의 동등한 속효성이다. ④가축분뇨는 화학비료에 비해 운송, 사용이 불편하다. ⑤가축분뇨를 사용할 때마다 성분을 분석하여 사용량을 결정하여야 한다.

 

<표 3> 가축분뇨의 이용효과

작물에 대한 양분 공급원 효과	토양의 물리․화학적 개선효과	토양중 생물상의 활성 유지․증진
∙다량․미량용소의 공급원 ∙완효성, 누적적 양분공급효과 ∙탄산가스 공급원 ∙작물생육 촉진물질 공급	∙토양입단형성: 공극분포, 투수성, 보수성, 통기성 등개선 ∙CEC 증대 ∙킬레이트 기능 ∙토양완충능 증대	∙중소생물, 미생물 다양성증대 ∙물질 순환기능 증대 ∙생물적 완충기능 증대 ∙유해물질의 분해 및 제어

자료) 가축분뇨 액비 사용기술, 2002.12, 농림부

 

∘ 가축분뇨의 비료성분은 농경지에 시비할 수 있는 화학비료량과 비교하면 질소 87%, 인산 54%, 칼리 53% 수준으로서 화학비료를 상당량 대체할 수 있다.

 

<표 4> 가축분뇨의 비료성분량 및 화학비료 대체 (단위:천톤)

구 분	질소(N)	인산(P2O5)	칼리(K2O)
가축분뇨 중 비료성분량	222	65	86
시비량 기준 비료소요량	280	140	183
가축분뇨중 비료대체율(%)	87	54	53

자료) 가축분뇨 액비 사용기술, 2002.12, 농림부

 

 

<표 5> 축종별 분뇨의 오염물질 농도 및 비료성분

구분		수분(%)	BOD (㎎/ℓ)	COD (㎎/ℓ)	SS (㎎/ℓ)	N (%)	P2O5 (%)	K2O (%)
한우	분	80.8	26,539	71,610	152,482	0.34	0.29	0.09
	뇨	95.4	6,686	7,696	1,412	0.48	0.006	0.48
젖소	분	83.9	18,294	52,765	102,889	0.26	0.10	0.14
	뇨	95.1	5,455	8,089	593	0.34	0.03	0.31
돼지	분	76.3	68,187	63,146	254,257	0.77	0.50	0.25
	뇨	98.1	4,543	3,793	553	0.83	0.07	0.20
닭(산란계)		26.0	20,122	50,424	108,667	0.89	0.26	0.39

자료) 가축분뇨 액비 사용기술, 2002.12, 농림부

 

∘ 일반적으로 액비화와 재래식 퇴비화방법은 소규모 농가에서 주로 이용되는 방식이며 기계식 및 퇴적송풍식 퇴비화법, 발효증발, 화력건조 및 안정화 처리방식 등은 대규모 축산농가나 퇴비생산을 목적으로 하는 농협, 축협 등의 퇴비생산시설에서 적용 가능한 기술로 알려져 있다.

 

 

가) 퇴비화 방법

(1) 원리

∘ 퇴비화는 미생물을 이용하여 유기물을 분해시키는 방법으로서 퇴비화의 영향인자 즉 미생물의 활성에 영향을 미치는 온도, 수분, 산소, pH, 영양분 등이 중요 인자로 작용한다. 축산분뇨가 미생물에 의해 퇴비화되면 대부분의 유기물은 물, 이산화탄소, 암모니아 등의 무기물로 전환하게 되고 그 밖의 중간 생성물과 증식된 균체가 남아 부식물질로 변화한다.

∘ 분뇨 중에 함유되어 있는 성분 중 당류가 먼저 분해되면서 열을 온도가 상승 발생하여 주위의 중온성 미생물의 활성은 저하되고 50~60℃에서 생존하는 고온성 미생물이 활발히 활동하여 셀롤로오즈를 분해한다. 산소의 공급에 있어서 일반적으로 호기성 퇴비화에서는 분 체적 당 5~15%의 산소공급이 적당하며 15% 이상의 공기를 공급하면 온도가 떨어지고 0.5% 이하는 혐기성 상태로 변화되어 부패하게 된다. 축분의 경우 수분함량이 높아 톱밥이나 왕겨 등의 수분조절재(Bulking agent)를 투입하여 적정조건인 60~70% 범위를 유지시켜 준다.

 

(2) 재래식 퇴비단 공법

∘ 재래식 퇴비단 공법은 예전부터 농가에서 흔히 사용하던 방법으로 가축분에 볏짚, 낙엽 등의 수분조절재를 투입하여 적절히 수분함량을 조절한 후 1.2~1.5 높이로 퇴적시키면 자연적으로 유기물이 발효하여 온도가 상승하면서 퇴비화가 진행된다. 퇴적 후 2~3주일이 경과하면 1회 뒤집기 작업을 실시하고 이후 3~4주일째 2회 정도 뒤집기를 실시하면서 통기를 시킨다. 다시 1개월 후 뒤집기를 해주면 3~6개월 사이에 안정화되면서 퇴비가 완성된다.

 

(3) 퇴비화 촉진법

∘ 퇴비화 촉진법으로는 퇴비단 하부에 통기관을 설치하여 공기를 공급하는 방법과 기계식으로 축분을 적절히 교반해 주는 방법으로 나눌 수 있다. 과다한 공기의 공급이나 지나친 교반은 열손실을 유발하여 미생물의 활성에 역작용을 주게 된다.

 

(가) 기계교반식 발효법

∘ 돼지사육시설의 경우 전업 대규모(2,000두 이상 사육) 이상의 농가에 적용 가능한 방법으로서 기계교반 방식으로는 소규모 퇴비화에 주로 사용되는 로타리식과 대규모 축분퇴비 제조시설 등에서 많은 량의 퇴비를 교반하는 에스컬레이터식 등이 있다.

∘ 발생된 분뇨 중 분리된 축분을 1차 저장조에서 수분조절재를 혼합한 후 발효시설의 발효조로 운반하여 통기 및 교반 등으로 발효온도를 발효초기에는 30~40℃로 발효중기에는 70~80℃정도에서 1차 발효(15일간)후 퇴적장으로 옮겨 약60~90일간 2차 발효시키는 방법이다.

∘ 악취포집 및 제어장치가 설치되지 않을 경우 퇴비 제조시 발생되는 악취 등으로 인한 민원문제 발생됨에 따라 밀폐형 발효시설의 개발이 요구된다.

 

(나) 퇴적송풍식 발효법

∘ 발생된 분뇨 중 분리된 축분을 1차 저장조에서 수분조절재 등을 첨가하여 수분함량을 65%로 조정한 후 발효조로 운반하여 강제통기 등으로 1차 발효(15일간)후 퇴적장으로 옮겨 대략 60~90일간 2차 발효시키는 방법으로서 발효조내의 온도는 재료 투입 1일경과 후 70~80℃까지 상승하였다가 서서히 온도가 감소되어 15일경에는 40~50℃정도 유지된다. 퇴비화 작업중 철판망 사이에 수분이 많은 상태에서 계속작업을 하면 공기통로가 막힐 우려가 있으므로 발효조에 로더 등을 이용하여 안쪽부터 쌓아 나오며 과다한 퇴적은 피해야 한다.

∘ 축종별 발효조 용량은 소의 경우 축사 100㎡ 당 7㎥이상, 돼지의 경우는 100㎡ 당 10㎥이상 설치해야 한다.

 

(4) 기타 수분조절재(부자재)를 이용한 퇴비화법

∘ 축산분뇨 등을 비롯한 유기성 물질의 발효퇴비화 공정시 발효촉진을 위해서 퇴비원료물질에 첨가하는 물질을 수분조절재 또는 부자재라고 통칭한다. 대표적인 수분조절재인 톱밥과 왕겨 등 각종 부자재를 이용한 축산분뇨의 퇴비화를 촉진함에 있어서 기본적인 수분조절재의 필요조건으로는 먼저 수분 흡수율이 높고 적당한 입도를 가져야 하며, 발효미 생물의 활성유지와 작ㅂ물의 안전성을 위하여 유해물질이 포함도지 않아야 한다. 또한 부자재의 구입 및 가격이 저렴하며 분해 또한 용이하며 적정한 산도를 가져야 한다.

 

나) 저장액비화

(1) 액상분뇨의 개념 및 형태

∘ 액상분뇨란 가축의 분, 뇨 그리고 가축이 섭취하는 남은 사료, 짚, 청소수가 혼합된 것으로 여건에 따라 다양한 수분함량을 보유하고 있다. 액상분뇨는 보통 수분함량이 85% 이상인 액상물로서 혐기상태 또는 호기적 포기나 교반상태에서 부숙되어 분해가 종료된 안정화된 것을 말한다.

∘ 액상분뇨의 형태는 부숙방법에 따라 통성혐기성 부숙액비, 혐기적 ․호기적 부숙액비 그리고 첨가제에 의한 액비부숙으로 분리할 수 있다.

 

			분		뇨
			↓		↓
	물	→	액 상 분 뇨
			↑		↑
			깔짚		사료잔여물

 

(2) 부숙방법

∘ 부숙 방법에는 단순저장에 의한 통성 협기성소화 또는 혐기성소화법 등을 사용하나 이는 별다른 처리가 필요하지 않고 자연적으로 액비 상부의 분사물 층에 의하여 액비저장조 하부에는 혐기성 산태가 유지된다. 통성 혐기성소화시 액상물의 상태와 외부환경에 따라 2~6개월 부숙기간이 필요하며 유기물이 완전히 분해되지 않아 다소의 악취가 발생한다. 일반적으로 대규모 축산농가나 밀집 축산지역과 같이 다량의 액상분뇨가 발생되는 경우는 부숙기간을 단축시키기 위해 호기성 소화방법이 많이 사용되고 있다.

 

(3) 액상퇴비화(호기성 소화)

∘ 호기성소화 즉 액상퇴비화(Liquid compost)는 퇴비화방법의 부숙과 같이 산소를 충분히 공급하면서 교반해 주면 액비 내에 호기성 미생물이 번식하게 되는데, 액비 속에 질소 및 인화합물과 기타 악취물질(Volatile Organic Compounds)을 효과적으로 분해시킨다. 또한 호기성 미생물에 위해 열이 발생하게 되어 액비 내에 온도가 상승하면서 저온성 병원균 등이 사멸하게 된다.

 

(4) 효율적인 액상분뇨 처리방법

 

(가) 저장탱크용량

∘ 액비의 살포기간과 함께 액비의 적정 부숙기간을 고려하여 6개월 정도의 저장용량을 갖추어야 한다. <표 6>는 독일의 액비 저장탱크 용량의 요구량을 나타낸 것이고 <표 7>는 국내의 액비 살포를 위한 초지 또는 농경지 면적을 나타낸 것이다.

 

 

<표 6> 액비 저장탱크 용량의 요구량

축 종		1개월(㎥)	3개월(㎥)	6개월(㎥)
소	젖 소	1.8	7.2	10.8
	한 우	1.05	3.15	6.3
돼지	모 돈	0.7	2.1	4.2
	비육돈	0.21	0.63	1.26

 

 

<표 7> 액비 살포를 위한 초지 또는 농경지 면적

구 분	초 지(㎡/두)	농경지(㎡/두)
		논	밭
소 ․말	520이상	990이상	640이상
젖 소	1,610이상	3,080이상	1,990이상
돼 지	340이상	640이상	420이상

자료) 환경부 고시 제1999조-110호

주) 악취 등으로 인한 지역주민의 생활환경 피해를 최소화하기 위하여 완전히 부숙된 액비를 살포하여야 하며, 특히 주거지역과 근접된 곳(200m이내)에서는 액비살포를 자제하여야 함

 

 

(5) 액비의 살포효과

 

(가) 논에서의 살포효과

∘ 논 토양에서 축산분뇨의 살포에 의한 벼 수량 및 토양환경에 미치는 영향에 대한 연구결과 화학비료 투입구와 대비할 때 액비 100% 투입구는 벼 수량이 약간 감소되나 4월~5월에 시용한 시험구 수량은 화학 비료구와 유사하게 나타나 벼의 초장이나 분열수에서 효과적인 것으로 보고되었다. 반면 살포량이 많았던 150%, 200% 투입구는 벼의 생육상태와 수량과의 반대 경향을 보였는데 이는 비료성분에 과다하게 공급됨으로서 벼의 등숙율이 저하된 것이라고 한다.

 

(나) 밭에서의 살포효과

∘ 밭의 보리를 대상으로 혐기성 소화를 거친 상등액(질소함량 0.11%)을 이용한 시험에서는 액비중의 질소량을 기준으로 100% 및 200% 수준으로 실시하였는데 결과적으로 보리수확량은 액비살포량 또는 살포방법간의 유의성은 보이지 않았으나 액비 12통/10a(질소성분량 13.2㎏)투입구 지역에서 수확량이 가장 많은 것으로 보고된다.

 

(다) 초지에서의 살포효과

∘ <표 8>은 초지에 대하여 우분뇨를 이용한 액비의 살포효과를 나타낸 것이다. 초지는 일반적으로 식용작물에 비해 살포량이 많으며 목초수확량의 경우 화학비료 투입구지역에 비하여 수확량이 21% 정도 감소된 것으로 보고되고 있다. 경사지와 같은 상태에서 액비 살포 한계량은 6통 이하가 적정한 것으로 보고된다.

 

 

<표 8> 초지에 대한 액비 사용효과

구 분	건물 수량(㎏/10a)	비 고
무비구 금비(NPK:28-20-24㎏/10a) 액상구비 6통/10a	756(67) 1,129(100) 892(79)	액상구비 6통중의 질소함량은 11.1㎏으로 관행 질소 시비량의 40% 수준

 

 

다) 축산분뇨처리 자원화 방법별 비교

∘ <표 9>는 자원화방법에 따른 장․단점을 나타낸 것으로서 퇴비화와 저장액비화 모두 살포효과가 큰 것으로 나타났다. 처리비용은 저장액비화방법이 적게 소요되지만, 살포장비가 반드시 필요하며 충분히 부숙되지 않은 액비를 살포할 경우 악취가 문제화되고 있다.

<표 9> 자원화 방법에 따른 장 ․ 단점 비교

처리방법	시비효과	부숙과정중 양분손실	처리비용	살포장비	악 취	농경지 확보
저장액비화	크다	적다	적다	필수	미부숙시 발생	많다
퇴비화	크다	크다	중간	-	거의 없다	중간

자료) 류종원. “저장액비화를 위한 효율적 분뇨처리 방안”,「가축분뇨 자원화에 관한 세미나 : 가축 분뇨의 합리적인 자원화 방안」, 축협중앙회, 1998. 6

 

 

3) 바이오매스 재생에너지시설 활용시스템

 

가) 바이오가스 에너지 기술의 개요

∘ 혐기성소화(ANAEROBIC DIGESTION)는 1900년대부터 산업용으로 이용되기 시작한 것으로 유기물의 농도가 높은 폐수에 대해 매우 경제적인 기술이며 오랜 역사를 두고 지속적인 기술발전이 진행되고 있는데 현재의 상용공정은 주로 1970년대 이후에 개발된 공법이다.

∘ 혐기성 소화기술은 낙농업과 축산업이 발달된 유럽을 중심으로 발전되어 왔고 독일, 네덜란드, 덴마크, 영국 등이 우수한 기술수준을 보유하고 있다.

∘ 폐기물 처리와 동시에 유효 에너지원인 메탄이 얻어지기 때문에 세계적으로 혐기성소화를 이용한 Biogas Plant적용이 지속적으로 증가되고 있는 추세이다.

 

(1) 바이오가스

∘ 바이오가스란, 가축 분뇨나 생활쓰레기등의 바이오매스(biomass; 유기물)를 메탄발효시킴으로써 얻을 수 있는 가스이며, 주로 메탄(CH4：약60%)과 이산화탄소(CO2：약40%)로 구성된다. 원료로는 다양한 유기성 폐기물(가축 분뇨, 가정·식품 산업에서 발생하는 음식물쓰레기, 식품 산업에서 발생하는 유기성잔차, 하수오니 등)을 이용할 수 있지만, 가축 분뇨의 유효 활용 방법 중 하나로 주목받고 있다. 메탄 발효 후 남는 원료를 소화액이라고 하는데, 소화액에는 비료 성분이 남아 있기 때문에 액체 비료 혹은 퇴비로서 이용할 수 있다.

 

(2) 바이오가스 플랜트

∘ 바이오가스를 생성시키는 설비를 바이오가스 플랜트라고 한다. 바이오가스 플랜트에는 여러가지 유형이 있다.

① 첫 번째 유형은 가축분뇨만을 원료로 하는 경우이다. 일본의 대부분의 바이오가스 플랜트는 이 유형에 속한다.

② 두 번째 유형은 음식물쓰레기를 원료로 하는 경우이다. 최근 일본에서는 식품리사이클법(식품순환자원의재생이용등촉진에관한법률)이 시행되면서 음식물쓰레기를 원료로 바이오가스를 생성시키는 경우가 있는데 이것이 이 유형에 속한다.

③ 세 번째 유형은 축산분뇨와 음식물쓰레기등의 유기성폐기물을 원료로 하는 경우이다. 가축분뇨와 유기성폐기물을 혼합하여 발효시키는 것의 가장 큰 이점은 축산분뇨만을 원료로 하는 경우보다 더 많은 바이오가스를 생성시킬 수 있다는 점이다. 대부분의 덴마크 및 독일의 바이오가스 플랜트는 이 유형에 속한다. 유기성폐기물뿐만 아니라 하수오니를 원료로 하는 경우(독일의 라데베르그 플랜트)도 있다. 이 유형의 경우 유기성폐기물에 대한 위생처리기준을 정할 필요가 있다.

④ 네 번째 유형은 바이오가스를 획득하면서 동시에 비료성분인 질소, 인, 가리를 추출하는 경우이다. 덴마크의 브란드스트롭 플랜트는 이 유형에 속한다. 이와같이 바이오가스 플랜트는 여러 가지 옵션이 있고, 필요에 따라 옵션을 선택할 수 있다는 장점이 있다.

∘ 그리고, 바이오가스의 활용방법도 바이오가스 플랜트안에 CHP(Combined Heat &Power) 또는 발전기를 설치하여 바이오가스를 연소시켜 발전(폐열을 회수)함으로써 전기와 열을 얻어 플랜트에서 자급하거나 판매하여 수익을 획득할 수도 있고, 바이오가스를 지역난방회사등에 판매하여 수익을 획득할 수도 있다.

∘ 덴마크의 경우 정책적으로 지역난방회사의 원료를 천연가스에서 바이오가스로 전환하고 있는 가운데, 조사한 바이오가스 플랜트는 바이오가스를 지역난방회사등에 판매하여 수익을 획득하고 있었다.

 

 

가축분뇨자원화 시스템 기본 공정도

 

(3) 바이오가스의 이점

① 메탄을 에너지원으로 이용: 바이오가스의 발열량은, 약5,500kcal/m3이며, 도시가스 5A규격에 해당한다. 바이오가스를 연소시킴으로써, 전기와 열을 얻을 수 있다. 그리고 스웨덴에서는 바이오가스를 자동차 연료로 이용하고 있다.

 

② 지구 온난화 가스 삭감: 가축 분뇨를 퇴비화하는 과정에서 메탄이 발생하고, 이 경우 메탄은 대기중에 방출된다. 메탄은 이산화탄소보다 상대적으로 더 지구 온난화를 가져온다. 메탄 발효의 경우, 밀폐된 발효조 안에서 발효하기 때문에, 메탄을 대기중에 방출하지 않는다. 그리고 메탄을 에너지원으로 이용함으로써, 화석연료의 소비를 삭감할 수가 있으며, 화석연료의 연소 과정에서 발생하는 지구 온난화 가스를 삭감할 수 있다.

 

③ 유기성 자원의 순환적 이용: 소화액은 분뇨원액에 비해 성분이 안정되어 있고, 취급이나 살포가 용이하다. 그리고 고온 발효(50~60℃)의 경우, 잡초 종자나 병원균이 박멸되기 때문에 안전한 비료로서 사용할 수 있다.

 

④ 악취 확산 방지: 소화액을 살포할 때 냄새가 거의 나지 않기 때문에 일반 시민들로부터 불평이 감소한다.

 

⑤ 수질오염의 방지: 가축 분뇨의 농지환원이 적정하게 실시됨으로써, 수질 오염을 방지할 수 있다.

 

나) 선진국 및 국내의 동양 분석

 

(1) 유럽의 상황

∘ 1997년12월1일부터10일까지의 일정으로, 교토에서 개최된 기후 변동 협약 조약 제3회 체결국 회의(COP3)에서는, 선진국들이 2008년~2012년을 목표로 하여 1990년 대비, 온실효과가스(이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6))을 적어도 5.2%삭감하기로 하였다.

∘ 선진 각국의 목표에는 차이가 있어서, 일본은 6%, 미국은 7%(탈퇴 선언), EU는 8%삭감하는 것에 합의하였다.

∘ 이것이 교토의정서의 주요 내용이다. 이를 배경으로 EU는 바이오가스 등의 재생가능에너지가 온실 효과 가스를 삭감하는 에너지원이라고 인식하고, 역내 총 에너지 소비에서 차지하는 재생가능에너지의 비율을, 1996년 6%에서 2010년에 12.5%로 증가시키는 목표를 내걸었다.

∘ 한편, 환경에 대한 규제도 엄격해지고 있다. EU의 초산염 지령은, 지하수의 초산성 질소 농도를 억제하기 위해, 가축 분뇨의 질소 농지 환원량을 연간1ha 당 170㎏으로 제한하도록 가맹국에 요구하고 있다.

∘ 그리고 1999년에 제정된 폐기물 매립 지령에서는, 유기성 폐기물의 직접 매립 처분량을 단계적으로 35%까지 줄일 것을 요구하고 있다. 다음표는 각국에 있어서의 바이오가스 플랜트의 설치 상황이다.

국명	시설수
독일	집중형　11개, 개별 농가형　1000개 이상
덴마크	집중형　20개, 개별 농가형　25개 이상
스웨덴	집중형　10개, 개별 농가형　6개, 그 외(하수 오니 등)220개
노르웨이	농업 폐기물 플랜트　2개, 식품 산업 폐기물 플랜트　2개,　그 외　60개
네델란드	생활쓰레기 플랜트　3개, 그 외(하수 오니 등)120개 이상
오스트리아	개별 농가형　100개 이상 , 그 외(하수 오니 등)　138개
스위스	집중형　2개, 개별 농가형 약100개
영국	집중형　7개(건설중), 개별 농가형 약25개
아일랜드	집중형　1개, 개별 농가형　1개
프랑스	생활쓰레기 플랜트　20개, 식품 산업 폐기물 플랜트　20개 (모두 계획)
이탈리아	식품 산업 폐기물 플랜트 약20개, 개별 농가형 약50개
포르투갈	집중형　4개, 개별 농가형 약20개
그리스	개별 농가형　1개, 그 외(하수 오니 등)220개

주: 집중형이란 5~60호의 축산농가가 축산분뇨 등을 제공하는 플랜트를 말함.

 

(2) 국내동향

∘ 1980년대부터 일부 보급되었으며, 최근 바이오가스 생산시설을 설치, 운영보급이 급속하게 확산되고 있는 추세이다.

 

1. 1990년대 농협 종돈사업소, 아산 금호양돈단지 등에서 혐기소화 메탄가스 생산시설을 설치하였으나 설계오류, 운영기술 부족 등으로 가동중단

 

2. 2001년 농진청 축산기술연구소에 “가축분뇨처리 및 바이오가스 이용기술”을 개발, 충남 성환에 설치하였으나 운영관리 조건이 맞지 않아 가동이 중단 된 상태임.

 

3. 경기도 파주시에 가축분뇨 및 음식물쓰레기 복합 공공처리시설 운영중 (축분 60톤/일, 음식물 20톤/일)

- 1일 200 KW전력을 생산하여 자체 전력으로 이용 중

 

4. 충남 홍성군 광천읍 운영농장에 1일 10톤 처리 규모의 혐기소화시스템을 2008년 준공을 목표로 시운전 중

현재 정상가동 중 (1일 전기 200 KW생산)

5. 산업자원부의 이상혐기공정의 바이오가스 생산시스템 시설 실증 연구사업완료 - 축산연구소 10 KWh 설비1)

- 산업자원부 실증 2004년 8월~2006년 7월까지 완료(대우건설 기술 연구소)

6. 산업자원부 에너지관리공단의 시범보급사업이 완료되어 성공적으로 시설 운영중1)

1일 가축분뇨 20톤 규모 ( 경기도 이천시 백사면 모전영농조합에 설치 - 대우건설)

7. 2007년 신재생에너지 지방보급사업(산업자원부 에너지관리공단)중 “가축분뇨 혐기소화 바이오가스 설비 사업”이 확정되어 진행 중 (전라북도 무주군, 고창군, 정읍시에 각 각 1일 50톤 규모의 설비 공사 진행 중)

1) 2006년 시범사업완료 후 기술이 검증되어 본격적인 사업이 확산 추세임.

 

 

다. 문제점

∘ 최근 화학비료의 과다 사용으로 인한 토양의 산성화 및 유기농산물에 대한 수요 증가로 유기질 비교에 대한 수요 증가가 예상되며 가축분뇨를 자원화 할 경우 무방류로 인한 수질오염 방지 및 자원으로서의 가치 실현 등에 따라 자원화의 필요성이 더욱 강조되고 있다.

∘ 따라서 자원화를 위한 방법선정이나 개별 축사시설(톱밥돈사시설 등)을 계획․보급시 수분조절재의 확보여부와 생산된 퇴비의 꾸준한 수요처 확보 및 정화처리방법과 자원화 방법의 효율성 및 경제성 비교 등 다각적인 측면을 고려하여 지역특성에 적합한 대안을 선정하여야 할 것이다.

∘ <표 10>은 자원화에 따른 수분조절재 구입과 유지관리 등의 투입요소 측면과 퇴비판매에 따른 생산비 측면에 대한 문제점을 정리한 것이다.

 

1) 화학비료의 과다사용으로 인한 대표적 피해

가) 토양의 산성화

∘ 토양은 원래 중성을 유지하여 왔던 것이나 계속적인 화학비료의 과다살포와 공업화에 따른 산성비의 영향으로 점차 산성화되어 가고 있다.

∘ 토양이 산성화되면 거기에서 자라난 식물도 산성화되고 그 식물을 섭취한 사람도 산성화된다. 자연계에 있는 각종 균들 중에서 병원균들은 대부분이 산성조건에서 잘 번식하는 성질을 갖고 있기 때문에 산성을 띤 토양이나 작물에서 끊임없이 병해충이 발생할 확률이 높다. 때문에 토양전문가들은「토양의 산성화는 토양을 딱딱하게 굳혀버려 미생물이 질식하게 만들기 때문에 토양이 죽는 것과 같다」는 표현을 쓰기도 한다.

 

나) 토양의 단립화

∘ 토양에 유기물 투입이 적다는 것은 유기물 자체의 함량 부족 뿐 아니라 토양의 공극형성에 의한 공기유통이나 보수성이 악화되면서 흙이 단단하게 굳어져 식물의 뿌리가 뻗어갈 수 없어 생육부진을 초래하게 된다.

∘ 좋은 토양의 조건은 다음의 3가지 요소

­ 유효한 토양미생물과 익충이 번식하기 좋은 생물학적인 요소

­ 물빠짐과 공기유통이 원할한 물리적인 요소

­ 약알카리성 내지는 중성토양에 각종 무기영양분이 충분히 함유하고 있는 화학적 요소

 

다) 화학비료에 의한 수질오염

∘ 화학비료를 농지에 살포하였을 때 물에 녹았다고 해서 전량 식물에 흡수되는 것이 아니라 흙속의 유효미생물의 작용으로 2～3단계의 변화를 거쳐야 비로소 작물에 흡수된다.

∘ 그러나 토양의 산성화로 유효미생물은 갈수록 줄어드는 반면에 유해미생물은 증식되어 질소질의 경우 평균 70%의 질소질이 유실되고 인산 가리성분도 80%정도가 불용해성으로 흡수되지 못하고 있는 실정이다.

∘ 이렇게 흡수되지 못하고 유실된 70%이상의 화학비료성분은 강으로, 바다로 흘러들어 물속에 양분이 많아지는 부영양화현상을 초래하게 하여 바다에 적조현상을 일으키게 되는 등 환경 생태계에 큰 피해를 주고 있다.

 

라) 화학비료와 농약의 상호성

∘ 화학비료의 유실이 발생하면서 유실되는 양 만큼 화학비료를 더 뿌려야 하고 그러다보니 토양의 산성화가 심해지면서 더욱 많은 유실이 발생하는 악순환이 되풀이된다.

∘ 이와 같이 토양의 산성화로 인해 농작물의 뿌리내림이 강하지 못하고 유기물 부족에 의해 생육이 부진해지고 토양의 산성화로 인한 병균과 해충의 번식이 왕성해지게 되어 한편에서는 화학비료를 뿌리면서 또 다른 한편에서는 병해충을 잡기 위한 농약의 사용량이 증대되게 된다.

∘ 즉 화학비료와 농약은 상호의존적이면서 더욱 더 많은 양의 화학비료와 농약을 사용하게끔 부추기게 되는 관계를 형성시키고 있다.

 

<표 10> 가축분뇨의 자원화에 따른 제약요인

고려사항		현황 및 문제점
투 입 요 소	수분조절재	• 톱밥 등 수분조절재의 구입이 어렵고 계속해서 가격 상승함 • 퇴비화시설이 증가함에 따라 톱합수요의 계속적인 증가로 종전의 톱밥생산량으로는 부족함 • 지역별로 수급이 불균형하여 지역간 가격 격차가 큼
	고용 및 인력	• 가축분뇨 처리시설의 열악한 작업 환경으로 고용 노동력의 확보가 힘들고 확보되더라도 인건비가 매우 높음 • 허가대상 규모에서 대부분 운영하고 있는 기계식 퇴비화시설의 경우 전문인력확보의 어려움
	부지확보 및 토지구입비	• 양돈 및 낙동의 경우 대도시권에 인접하여 사육되고 있어 가축분뇨 처리시설 설치를 위한 토지구입 비용이 큼
	유지관리	• 새로운 정화시설의 도입 및 발효과정에서 발생되는 암모니아 가스로 인한 시설 내구년수의 단축 등에 따른 자원화 시설의 재투자가 요구됨
생 산 물	퇴비가격	• 공동처리장 등 가축분뇨처리시설에서 생산된 유기질 비료는 계절에 따라 가격 격차가 심함
	공급 및 자금	• 판매처가 일정하지 않아 판로확보가 어려움 • 후지불의 대금결재방식이 대다수로서 자금 회수에 장시간이 소요됨
	액 비	• 지역별로 차이는 있으나 시장가격이 형성되지 않아 대부분 무상으로 제공되고 있음

 

 

다. 가축분뇨의 관리 및 재활용에 대한 정책적 변화

∘ ｢가축분뇨의 관리 및 이용에 관한 법률｣이 2007년에 시행을 앞두고 있으며 현재 2006년 9월 27일 제정․공포, 2007년 1월 5일 입법예고되는 등 가축분뇨의 관리 및 재활용에 대한 정책적인 변화가 예상된다.

∘ 그 동안 가축분뇨는 수질오염의 방지에 주안점을 두고 정화하여 하천 등으로 방류하는 정화위주의 법제로 운영하여 왔으나, 앞으로는 친환경 개념을 강화하여 가축분뇨를 퇴비·액비(液肥) 등으로 자원화하도록 정책적으로 변화하고 있다. 한편, 오수·분뇨 및 가축분뇨를 각각 그 특성에 맞게 효율적으로 처리하기 위하여 현행 ｢오수·분뇨 및 축산폐수의 처리에 관한 법률｣ 중 오수·분뇨에 관하여는 ｢하수도법｣에 통합하여 규정하고, 가축분뇨에 관하여는 별도의 법률로 제정하되, 환경과 조화시키면서 지속가능한 축산업 및 자원순환형 농업의 발전과 환경보전을 실현하기 위한 내용이 반영되어 있다.

∘ 현재 2006년 9월 27일 제정,공포된 법률의 주요 내용을 살펴보면 다음과 같다.

1) 주요내용

가). 축산폐수를 가축분뇨의 개념으로 재정립(안 제2조제2호)

∘ 종전에는 가축의 분뇨를 정화처리에 중점을 둔 개념인 축산폐수로 정의하여 왔으나, 앞으로는 가축의 분뇨를 퇴비·액비 등으로 재활용하기 위한 자원화 개념으로서의 가축분뇨라는 용어를 사용하도록 함.

 

나). 가축분뇨의 발생저감을 위한 사전예방대책 마련(안 제7조 내지 제9조)

(1) 가축의 사육단계부터 가축분뇨의 발생을 줄이기 위하여 사전 예방대책을 강화하려는 것임.

(2) 농림부장관은 지방자치단체별로 적정한 규모의 가축이 사육될 수 있도록 유도하기 위하여 축산농가가 축사를 이전하거나 철거하는 경우 그 비용을 지원할 수 있도록 하고, 시장·군수·구청장은 상수원의 수질을 보전하기 위하여 가축사육제한 지역을 지정·운영할 수 있도록 하며, 농림부장관은 축사를 친환경적으로 관리하기 위하여 가축분뇨의 적정한 관리 및 이용에 기여하는 축산농가를 환경친화축산농장으로 지정하여 지원할 수 있도록 함.

(3) 가축의 사육단계부터 분뇨의 발생이 최소화되어 친환경 사육환경이 조성될 것으로 기대됨.

 

다). 가축분뇨의 자원화 촉진 및 관리 강화(안 제2조·제18조 및 제43조)

(1) 발생된 가축분뇨를 우선 퇴비·액비 등으로 자원화하고, 잔여량은 적정하게 정화처리하려는 것임.

(2) 가축분뇨의 적정한 처리를 위하여 가축분뇨를 퇴비·액비 등으로 생산·이용할 수 있는 상태로 만드는 자원화시설의 개념을 도입하는 한편, 농림부장관은 가축분뇨의 자원화에 필요한 기술을 축산업자에 제공할 수 있도록 하고, 지방자치단체의 장은 배출시설 설치자가 가축분뇨를 처리시설에 유입하지 아니하고 배출하는 등의 행위를 하는 경우에는 배출시설의 설치허가를 취소할 수 있도록 함.

(3) 가축분뇨의 자원화 기술을 축산농가에 제공하고, 가축분뇨의 처리기준에 위반한 자에 대하여 배출시설의 설치허가를 취소할 수 있게 됨에 따라 고농도·난분해성인 가축분뇨가 적정하게 처리될 것으로 기대됨.

 

라). 퇴비·액비의 이용 촉진(안 제20조·제22조 및 제23조)

(1) 자원화 된 퇴비·액비의 공급·유통·이용의 체계를 확립하여 수질 및 토양오염의 문제를 해소하려는 것임.

(2) 지방자치단체는 관할구역 안의 퇴비·액비의 성분분석을 실시하여 그 결과를 공고할 수 있도록 하고, 퇴비·액비의 이용 및 유통을 촉진하기 위하여 축산업자·경작농가 등으로 퇴비·액비유통협의체를 구성·운영할 수 있으며, 가축분뇨의 발생·처리·이용까지 포괄적으로 관리하기 위하여 공공처리시설과 판매망을 연계·관리하는 지역별 통합관리체제를 도입할 수 있도록 함.

(3) 퇴비·액비의 품질이 높아짐에 따라 그 수요가 확대되고, 퇴비·액비의 유통이 활성화됨에 따라 자원순환형 농업이 이루어 질 것으로 기대됨.

 

마). 가축분뇨 공공처리시설의 관리 강화(안 제24조 및 제25조)

∘ 소규모 축산농가의 가축분뇨를 처리하기 위하여 지방자치단체가 공공자원화시설을 설치할 수 있는 근거를 마련하고, 공공처리시설의 관리상태를 점검하기 위하여 5년 마다 공공처리시설에 대한 기술진단을 실시하도록 의무화함.

바). 배출부과금을 과태료로 전환(안 제53조 제1항 제1호)

∘ 허가를 받아 축산폐수 배출시설을 설치한 자가 방류수 수질기준을 초과하여 오염물질을 배출하는 때에 부과하던 배출부과금제도를 폐지하고, 그 대신 방류수 수질기준을 초과하여 가축분뇨를 방류한 자에게 초과오염도 등을 고려하여 과태료를 부과하도록 함으로써 축산농가의 경제적 부담을 경감함.

 

 

□ 처리방식 선정

 

가. 처리방식 결정

∘ 무방류시스템(처리수 재이용), 자원화(퇴비,액비화), Bio-Gas 에너지시설 방식에 대하여 검토한 결과, 무방류시스템 처리방식의 경우 개별농가에서 처리수를 소독,세척수로 이용하는 방안으로 수집후 공동처리 목적인 축산폐수 공공처리시설로 적용하기 힘들다.

∘ 최근 환경부 및 농림부 합동으로 비료공정규격에 “가축분퇴비”신설 및 “가축분뇨 발효 비료(액)” 규격 개정등을 통하여 덜 발효된 퇴비 및 불량 퇴,액비 유통을 차단하고 지자체 중심으로 퇴,액비 유통협의체를 구성․운영토록 유도하는 등의 퇴,액비 유통활성화를 통하여 친환경 농촌,농업을 지향하고 있는 실정이므로 향후 오분법 개정에 따른 허가대상 농가들의 반입이 가능한 시기에 해양투기에 의존하여 처리하여 오던 허가대상 농가들을 중심으로 바이오가스 에너지시설과 자원화시설(퇴,액비화)을 설치하여 처리하는 것으로 계획하였다.

∘ 바이오가스 에너지시설과 자원화시설(퇴,액비화)은 자연순환형 농․축복합 시스템으로 고농도의 유기성물질인 축산폐수를 경제적이고 지속가능한 처리방법인 혐기성 소화과정에서 발생되는 바이오가스로 전기와 열에너지를 생산함과 동시에 양지의 퇴,액비를 생산하여 친환경농산물 생산에 전기, 열, 유기질 퇴,액를 이용한 자연순화형 시스템이다.

 

<표 11> 축산폐수의 처리방식별 검토

구분	무방류시스템	자원화
		퇴비화	액비화	Bio-Gas
개요	󰋯��축사시설의 하부(Pit)에 일시저장된 분뇨중 뇨만 물넘이를 넘어 발효조로 이송, 이송된 뇨와 세척수는 발효조와 폭기조에서 분해가 이루어진 후 침전조를 거쳐서 저류조에 저장되어 일부는 축사의 Pit로 반송되고 나머지는 축사내의 세척수와 소독수로 사용	󰋯��퇴비화는 미생물을 이용하여 유기물을 분해시키는 방법 󰋯��미생물의 활성에 영향을 미치는 온도, 수분, 산소, pH, 영향분의 등이 중요인자로 작용 󰋯��축산분뇨내 대부분의 유기물은 물, 이산화탄소, 암모니아 등의 무기물로 전환되고 그 밖의 중간생성물과 증신된 균체가 남아 부식물질로 변환	󰋯��액비화는 보통 수분함량이 85%이상인 액상물로서 혐기상태 또는 폭기나 교반에 의한 호기상태에서 부숙되어 분해가 종료되어 안정화된 것 󰋯��부숙방법에 따라 통성혐기성 부숙액비, 혐기적 󰋯��호기적 부숙액비 및 첨가제에 의한 액비부숙으로 분리	󰋯��가축 분뇨나 생활쓰레기등의 바이오매스(biomass; 유기물)를 메탄발효시킴으로써 얻을 수 있는 바이오가스를 이용 전기와 열에너지를 생산. 󰋯��메탄 발효 후 남는 원료 액체 비료 혹은 퇴비로서 이용.
장점	󰋯��소독․세척수로 재이용 가능	󰋯��고형 폐기물처리에 효과적 󰋯��가축분뇨장거리 수송가능 󰋯��자원으로서의 가치실현	󰋯��액상분뇨 처리에 효과적 󰋯��처리비용이 비교적 경제적	󰋯��슬러지발생이 적음. 󰋯��악취발생이 없고 방류물질 없음 󰋯��퇴․액비화에 적합함.
단점	󰋯��처리수질 검증미비 󰋯��퇴비의 유통상 문제 󰋯��악취발생 󰋯��개별적 농가에 국한적 이용	󰋯��넓은 부지면적소요 󰋯��비료성분에 대한 검증미비 󰋯��질소손실 과다 󰋯��토지구입비용, 시설비의 증가 󰋯��수분함량이 높을시 적용불가능 󰋯��침출수의 별도처리로 시설비 증가	󰋯��장거리 수송제한 󰋯��살포시 취급이 불편 󰋯��악취발생	󰋯��초기 시설투자비가 다른 방식에 비해 고가임. 󰋯��시설설계 및 시공기술이 필요함.
선정		16㎥/일	110㎥/일	160㎥/일

 

나. 시설별 용량검토

∘ 시설물별 용량은 유입유량 및 설계기준등을 고려하여 계산하였으며 결과는 다음과 같다.

1) 발효조

∘ 발효조로 유입되는 퇴비원료의 원활한 발효와 실제 공정운전상 발생할 수 있는 여러가지 운영변수에도 안정적인 퇴비생산이 가능케 하는데 주안점을 두고 시설을 계획하였으며 발효조의 바닥평면에는 침출수의 배출과 공기주입배관의 설치를 위한 트랜치를 설치하고 발효조의 장방형의 옹벽 상부면에는 레일이 설치되어 발효기가 이동이 가능하도록 하였다.

 

가) 설계조건

∘ 소요발효일수 : 15 ～ 25일

∘ 1일 발효 처리량 : 20.11㎥/일(유입돈분 16㎥/일 + 톱밥 4.11㎥/일)

∘ 여 유 율 : 150%

­ 기상여건, 유입 퇴비원료의 성상 및 반입량의 변화에 따른 퇴비품질의 저하를 방지하기 위한 여유율임.

 

나) 조용량 산정

  발효조 유효용적(m3)

 --------------------  =  1일 발효처리량(m3/d)

  소요발효일수(d)­ ­

 

 발효조 유효용적(m3) = 1일발효처리량(m3/d) X 소요발효일수(d)

 발효조 유효용적(m3) = 20.11 m3/d X 20d   = 402.2 m3

­ 여유율 120%를 고려한 발효조 규격 = 402.2㎥ × 120% = 500.0㎥이상

2) 액비 처리시설

가) 액비저장조

∘ 소화조에서 남은 액은 필요에 따라 2차소화조나 액비저정조에 보내져 저장하게도며 저장과정에서 충분히 부숙시켜 양질의 유기질 비료가 될 수 있도록 처리한다.

(1) 설계조건

∘ 설계유량 : 110.0㎥/일, 저장일수 : 90일 이상, 유효수심 : 3.0mHe, 안전율 : 1.2

(2) 조용량 산정

∘ 조용량 : 110.0㎥/일 × 90일 × 1.2(안전율) = 11,880㎥이상

∘ 탱크용량 : 4,000㎥ × 3기 = 12,000㎥

 

3) Bio-Gas 에너지시설

처리시설명	유효용량	설계기준	부대설비
유량조정조	3,200㎥	체류시간 1일이상	원수공급펌프 2대
반응조 응집조 고액분리기	10.0㎥ 10.0㎥ 48㎥/hr	체류시간 12～15min 이상	시브스크린 1대 반응조교반기 1대 응집조교반기 1대
유량조정조 (전처리수조)	160.0㎥	체류시간 1일이상	가압부상조 공급펌프 2대
반응조, 응집조	10.0㎥ 2조	체류시간 15min 이상	반응조교반기 1대 응집조교반기 1대
가압부상조 가압탱크	62.0㎥ 1식	체류시간 20～30min 표면부하율 3～8㎥/㎡/hr 체류시간 3.1min	가압펌프 2대 슬러지수집기 1대
산발효원수조	46.0㎥	체류시간 7hr이상	pH조정조교반기 1대
산발효조 침전조 메탄발효pH 조정조	240.0㎥ 37.0㎥ 6.0㎥	체류시간 1.5일이상 체류시간 5.5hr이상 체류시간 0.85hr이상	수중교반기 1대 침전조감속기 1대 교반기 1대 산발효이송펌프 2대 산발효조슬러지반송펌프 2대 메탄발효조이송펌프 2대
메탄발효조 침전조	560.0㎥ 37.0㎥	체류시간 3.5일이상 체류시간 5.5hr이상	메탄발효조이송펌프 1대
탈황기	40.0㎥/hr이상	설계유량 35.0㎥/hr 공탑속도 0.0m/sec
가스저장조	800.0㎥	체류시간 1일이상
약품투입설비	polymer Tank FeCl3 Tank NaOH Tank CaCO3 Tank	1식	polymer 교반기 1대 polymer 펌프 3대 FeCl3 펌프 3대 NaOH 펌프 3대 CaCO3 펌프 2대

글의 나머지 부분을 쓰시면 됩니다.

출처 : Biogas, Organic Agriculture

글쓴이 : 알리 원글보기

메모 :