The annual total phosphorus load caused by public wastewater, nightsoil and livestock manure treatment facilities in Korea has been examined macroscopically. Annual domestic average phosphorus (P) inflows through the income of phosphate rock for the last five years (2012 - 2016) were analyzed as 76,598 tons/year. As of the year 2015, the total loadings of phosphorus attributed to public wastewater treatment facilities, nightsoil treatment facilities and livestock wastewater were estimated as 30,269 tons/year, 1,909 tons/year and 18,138 tons/year, respectively. Considering the amount of phosphorus imports, the annual phosphorus load from wastewater, livestock wastewater and excretions is equivalent to 39.5%, 23.7%, 2.5% and totally 65.7%(39.5% + 23.7% + 2.5%). Therefore, the introduction of phosphorus recovery and recycling processes for the public wastewater and livestock manure treatment facilities has been found to be effective because it could reduce the import amount of phosphate rock by up to 60% or more.

가축질병 바이러스는 매우 빠르게 전파되는 특징을 가지고 있으며 질병에 걸린 동물의 분비물에 접촉하거 나, 사람이나 차량에 의한 바이러스의 이동, 또는 공기를 통하여 전파가 이루어진다. 본 연구에서는 가축 및 분뇨 운반차량이 질병을 전파시키는 요인이 될 수 있다고 판단하고 전염병 발생 시 질병의 이동 경로를 파악 하고 효율적인 방역범위를 설정하는데 기초자료로 활용 하고자 한다. 축산차량의 이동경로를 분석하기 위해 ArcGIS(Ver. 10.3, ESRI, USA)의 Spatial Statistics tool에서 Measuring geographic distribution방법을 활용하여 Directional distribution을 추출하였다. 결과 값으로 위도(Latitude), 경도(Longitude), Rotation, XstdDist, YstdDist을 얻었다. 그 결과 특정한 목적을 가지고 출발지가 일정 지역에 귀속되어 있는 가축 및 분뇨 차량의 경우 출발지점, 도착지점, 목적지가 크게 바뀌지 않을 경우, 이용하는 도로는 한정되어 있었다. 30대의 차량 중 대다수의 차량이 일정한 패턴을 가지고 평상 시 이용하는 경로만 이용하여 분뇨를 운반하는 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구를 통해 전염병 발생 시 질병의 이동 경로를 파악하고 효율적인 방역범위를 설정하여 투입 인원과 장비를 줄이면서 현재보다 효율적인 방역 범위를 설정이 가능할 것으로 판단되었다.

본 연구는 가축분뇨의 냄새 저감용 제제의 효율적 활용 및 관리를 위하여 국내에서 유통되고 있는 환경개선제의 동향 및 냄새제거 효능을 조사하고자 실시하였다. 사료첨가용 제제는 전체 제품의 80%를 차지하였고, 다음으로 분뇨살포용 제제 그리고 음수첨가용 제제 순이었다. 대부분의 제제들은 0.1-0.2% 사용을 권장하였으며, 전체 제품의 71%를 차지하였다. 환경개선제 유효성분 중 가장 많은 원 료는 생균으로 전체 제제의 85%를 차지하였고, 다음으로 규산염, 허브 그리고 유기산과 효소로 구성된 제제 순이었다. 환경개선제용 생균제로 이용되는 미생물들은 Bacillus coagulans, B. fermentum, B. thuringiensis, B. licheniformis, B. subtillis, Enterococcus faecium, Lactobacillus acidophilus, L. fermentum, L. lactis, L. plantarum, L. casei, L. brevis, Streptococcus faecium, Clostridium butyricum, Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus niger 및 A. oryzae 등이 사용되었다. 냄새제거 효능 평가에서 암모니아 발생 억제 효능을 가진 제품은 전체 제품의 71%이었으며, 48시간까지 효능을 발휘하는 제품은 29%이었다. 암모니아를 30%이상 감소시킨 제품은 암모니아 저감 효능을 나타낸 제품 중 44%를 차지하였고, 24%의 제품이 10% 미만 그리고 나머지 32%의 제품은 10-30% 수준의 저감 효 과를 나타냈다. 황화수소를 30%이상 감소시킨 제품이 32%로 가장 많았고, 8%의 제품이 10% 미만의 그리고 나머지 6%의 제품은 10-30% 수준의 저감 효과를 나타내었다. 이상의 연구 결과, 가축 분뇨의 냄새 방지와 관련하여 다양한 종류의 제제가 국내에 유통되고 있었으며, 앞으로 환경개선제의 효율적 활용 및 관리를 위해서는 정확한 효능분석이 지속적으로 이루어져야 한다.

This study was conducted to examine the effect of nutrients balanced fertilizers applications, swine liquid manure(SLM) with synthetic chemical fertilizer on growth and yield of Chinese chive(Allium tuberosum Rottler) and soil properties in green house cultivation during 2015 growing season. There are 4 treatment plots; swine liquid manure(SLM), nutrients balanced fertilizers(mixture of chemical fertilizer with swine liquid manure(SLM+CF), nutrient balanced and pH adjustment (SLM+CF+pH) and the conventional chemical fertilizer(control). The phosphorous acid is added to adjust pH in animal liquid manure. The yield of Chinese chive in plot of swine liquid manure(SLM) was decreased by 4% compared with plot of conventional chemical fertilizer(control). There was no significant differences of growth and yield of Chinese chive between SLM+CF and control. The yield of SLM+CF+pH plot was highest yield as 8,235 kg 10a-1 among 4 treatments and was increased than that of swine liquid manure plot(7,489 kg 10a-1). EC and available P2O5 were decreased by SLM+CF+pH treatment. Combined application of SCM and CF fertilizer can be a useful tool, particularly for the fertigation culture of Chinese chive in greenhouse. In conclusion, the present study demonstrates that the combined application of liquid swine manure and chemical nutrients was responsible for improving yield of Chinese chive and soil properties.

Odor in pig manure affects the distribution of the manure over grass and crop fields as fertilizer. The objective of this study was to investigate the effect of different types of microbes (Saccharomyces cerevisiae, Bacillus subtilis and Rodobacter capsulata) and incubation temperatures (20℃ and 35℃) on the levels of odorous compounds in pig manure. Pig manure was incubated with 0.03% microbes (v/v) at temperatures of 20℃ or 35℃. At incubation temperature of 20℃, the addition of Rodobacter capsulata significantly (p<0.05) decreased the levels of indoles and volatile fatty acid (VFA). At incubation temperature of 35℃, the addition of any microbes of the three used in this study did not significantly (p>0.05) affect the levels of odorous compounds. When incubation temperature was increased from 20℃ to 35℃, levels of odorous compounds were significantly (p<0.05) increased. Taken together, these results suggest that Rodobacter capsulata could be utilized to reduce odor from pig manure in the spring and fall when the average temperature is around 20℃. However, alternative odor-reducing technology is needed to be developed to apply onto pig manure during the hot summer season (35℃).

The Saemangeum watershed is required to manage water pollution effectively but the effect of liquid manure (LM) on soil and water quality in the basin is not clearly identified as yet. This study aims at assessing the effect on soil of a rice field and water quality of water bodies near the rice field during rice-crop time period to find out the effect of LM, the effect of rainfall, and the effect of rice-crop environment on soil and water quality by analyzing data of nitrogen components. As a result of the LM distribution, NO3-N was much higher than other N components in the entire soil layers and it was accelerated by rainfall right after the LM distribution. Compared to chemical fertilizer (CF), LM was slightly affected but still influenced on the surface water quality. During weak rainfall, low nitrogen concentration in topsoil was resulted as NH3-N decreased and Org-N and NO3-N increased. NO3-N concentration in the water of irrigation canals increased with time. During intensive rainfall, NO3-N and Org-N of the soil were measured highly in the submerged condition, while the water quality of the rice field was lower due to flooding into the irrigation canal as well as the growth of the rice plants. Also, total nitrogen was increased more than 7 times and it showed serious water quality deterioration due to LM and excessive fertilizer distribution, and rainfall during all rice-crop processes. The effect of LM on water quality should be studied consistently to provide critical data while considering weather condition, cropping conditions, soil characteristics, and so on.

가축 사육형태가 규모화 됨에 따라 가축분뇨 발생량은 지속적으로 증가하고 있으며, 가축분뇨를 에 너지로 이용하고자 하는 자원화에 대한 요구가 점차 증가되고 있다. 국내에서 발생하는 가축분뇨 에너 지화의 경제적 효과는 4,777억원으로 기대되고 있다. 따라서, 축산분뇨를 원료로 하는 바이오가스 플 랜트에서 발생하는 가스의 이용에 관한 연구는 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 가축분뇨를 원료 로 한 바이오가스 플랜트에서 발생하는 가스의 이용에 대한 다양화를 모색하고자, 바이오가스 내 개별 성분의 분리 및 정제 방법을 구명하였다. 그리고 바이오가스 내 대표적인 성분이 CH4, CO2가스의 분 리를 통하여 독립적인 활용 방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 발생하는 가스의 분리를 행하였으며, 분리된 가스의 적정 이용을 위한 정밀분석을 하였다. 그 결과, CH4가스는 약 95%, CO2가스는 약 93.2%로 정제되었으며, 분리된 가스 속에는 황화수소의 경우 1ppm이하로 포함되어 있는 것을 확인하 였다. 정제 CO2가스의 정밀 분석 결과, 도시가스 품질 기준표와 비교하였을 때, 정제 CH4에 포함된 성분들이 품질 기준표에 적합한 농도를 나타내었다. 정제 CO2의 정밀 분석 결과, 농업시설 내의 작업 자와 작물에게 유해한 성분들의 함량이 매우 미세하게 나타났다.

The purpose of this study is to improve the ammonia (NH3) emission inventory estimation in the domestic CAPSS (Clean Air Policy Support System). Currently, the ammonia emissions rate is obtained by multiplying the activity (number of livestock) by emission factors. The amount of movement and treatment are not considered in the estimation of ammonia emission rates. However, livestock manure is currently moved and treated in accordance with the energy recycling policy. In this study, the new emission estimation method were suggested considering the moving and treatment characteristics of livestock manure. A new ammonia emissions was calculated for Bcity and Y-gun at Chungcheongnam-do province. It was shown that the moving and treatment ratio of ammonia emissions were 4.3% and 8.4%, respectively. Furthermore, this ratio would be increased rapidly with the continuous establishment of large-scale manure treatment facilities.

This study developed an up-flow wetland providing either an eco-friendly follow-up process of medium-sized public treatment facility for livestock manure or a non-point source pollution controller near livestock farms. The four bench-scale up-flow wetlands were operated with four different bed media sets. The removal efficiencies of the wetland effluent for CODCr, TN, TP, SS were 35.2 %, 29.5 %, 31.2 % and 52.2 % for set 1(Blank, without reed, with bio-ceramic), 40.6 %, 43.4 %, 42.2 % and 55.4 % for set 2(with bio-reed&without bio-ceramic), 45.2 %, 48.7 %, 46.6 % and 66.3 % for set 3(with bio-reed&bio-ceramic), 32.9 %, 27.3 %, 29.3 % and 54.1 % for Set 4(with reed&bio ceramic), respectively. The set 3 condition having a mixture of bio-reed and bio-ceramic showed the highest efficiency in the bench-scale evaluation. This study suggests a mixture of bio-reed and bio-ceramic as suitable bed media in the construction of artificial wetlands near livestock farms. Soils including the bed media were monitored during the evaluation for trace elements. Soil analysis results were satisfied with the Korean Soil Contamination Standard. This study showed that the up-flow constructed wetland was feasible to treat the effluent livestock wastewater treatment facility.

본 연구는 가축분뇨 혐기성소화에서 발생된 바이오가스 이용 활성화를 위하여 효율적인 가스성상별 분리 및 정제 방법을 모색코자 수행하였다. 바이오가스의 분리 및 정제를 위하여 폴리술폰 고분자 소재를 상분리법을 이용하여 중공사막을 제조하였고, 중공사막이 충진된 맴브레인 모듈을 제작하여 바이오 가스 분리 및 정제를 실시하였다. 이러한 특징을 가진 중공사막을 사용하여 멤브레인 모듈을 제작하였으며, 제작된 멤브레인 모듈을 사용하여 혐기성소화조에서 발생하는 바이오가스를 분리 및 정제하였다. 바이오가스의 분리 및 정제를 위해서 멤브레인 모듈에 공급한 바이오가스는 실록산 0.1 ppm 이하, H2S 3 ppm 이하, Dewpoint –20℃ 이하로 제어하여 공급하였다. 멤브레인 모듈의 운전압력은 4∼7 ㎏f/㎠, 온도의 범위는 15∼45℃이였다. 가축분뇨에서 발생하는 바이오가스를 분리 및 정제한 결과, CH4 94.2%, CO2 92.0%로 분리 및 정제되었으며, 회수율은 CH4 102.1%, CO2 83.5%가 회수되었다. 따라서 본 연구에서 제작한 멤브레인 모듈을 사용한 바이오가스의 분리 및 정제 실험을 통해서 분리 전 바이오 가스의 성분(CH4 68%, CO2 28%, O2 0.6%, H2S 1 ppm 이하, Balance 2.7%)에 대해서 CH4 94.2%, CO2 92.0%의 고농도 분리 및 정제가 가능한 것을 알 수 있었다.

본 연구는 가축분뇨를 화학비료로 대체하기 위해 사료용 옥수수 재배시 돈분 액비의 적정 시용방법을 구명하고자 화학비료100%, 액비100%, 액비150%, 액비50% +화학비료50%, 액비70% +화학비료30%, 액비70% +화학비료50%를 처리한 후 작물의 수량 및 사료가치, 토양변화 등을 조사하였다. 토양의 화학성 변화중 pH와 치환성 Mg는 시험전에 비하여 큰 변화가 없었으나 그 밖의 성분들은 화학비료구를 제외한 액비처리구의 경우 약간씩 높은 함량을 나타내었다. 토양중 NO3-N함량과 옥수수 생육초기에는 화학비료100%, 액비150%, 액비70% +화학비료50%처리구가 그 밖의 액비와 화학비료 분시구보다 높았으나 생육후기로 갈수록 처리간에 큰 차이가 없었다. 사료용 옥수수의 전장, 직경 및 생체수량은 화학비료100%, 액비150%, 액비70% +화학비료50%처리구에서 가장 양호하였고 액비100% 전량기비처리구에서 가장 낮았다. 특히, 수량은 액비150%처리구와 액비70%+화학비료50%에서 유사하였으며, 액비100%에서 79%로 가장 저조하였다. 사료용 옥수수의 조단백질과 사료가치도 역시 액비150%, 액비70%+화학비료50%에서 가장 높은 값를 나타냈지만, ADF와 NDF 함량은 가장 낮은 값을 나타내었다. 이상의 결과를 종합해 보면 논 조건에서 화학비료를 대체하여 가축분뇨 액비를 이용한 옥수수 재배시 증수와 사료가치를 높이기 위해서는 일시에 100%전량을 사용하는 것보다는 2회 분할 시용하는 것이 유리하며 특히, 액비70%를 처리하고 추비로 화학비료50%를 처리하는 것이 토양비옥도를 유지하면서도 생산성을 높여 주며 화학비료를 50%수준 절감해줄 것으로 생각된다.

This study was performed to measure the concentration of odorous compounds and dilution ratio values at each part of the anaerobic digester process with composting facilities using swine manure and food waste. Complex odors, ammonia, volatile fatty acids and sulfur compounds were measured at each part of the process. Complex odors measured during swine manure storage, food waste storage and in the digested liquid tank, were 35,312 Odor Unit(OU), 39,086 OU and 17,733 OU, respectively. The odor contribution index was calculated by the concentration of odorous compounds during each process divided by the threshold limit. As a result, the major odorous compound that appeared during swine manure storage, food waste storage and in the digested liquid tank was hydrogen sulfide. On the other hand, the major odorous compound in the other processes was ammonia. The overall average concentrations of ammonia were highest in the digested liquid tank(337 ppm) and the separated liquid tank(131 ppm). Wastewater treatment process(10.9 ppm) and deodorization process(11.6 ppm) revealed the lowest concentration of ammonia. The overall average concentration of total volatile fatty acids(TVFAs) was 102.8 ppb during food waste storage and among the TVFAs, the main element was propionic acid(66.1 ppb). Sulfur compounds were only detected during swine manure storage, food waste storage and in the digested liquid tank. The dominant sulfur compound was hydrogen sulfide during swine manure storage(96.3 ppm) and methyl mercaptan during food waste storage(17.7 ppm) and dimethyl sulfide during food waste storage(34.5 ppm).

본 연구는 축산분뇨 처리장(바이오가스 플랜트) 액비의 고도처리에 적합한 공정을 도출하기 위한 기초 연구이다. 액비를 고도처리하기 위하여 나노여과 및 역삼투(reverse osmosis) 공정을 각각 사용하였고, 전처리공정으로서 담체를 첨가하지 않은 MBR과 담체를 첨가한 MBR을 각각 적용하여 비교하였다. 액비의 질소는 주로 암모니아성 질소의 형태로 존재하였다. MBR의 운전에서 담체(biomedia) 유무에 따른 COD, T-N 및 T-P의 제거효율에서 큰 차이는 없었으나, 담체를 첨가한MBR의 TMP는 담체를 첨가하지 않은 MBR에 비해 매우 서서히 증가하였다. 전처리 공정으로 담체를 첨가한 MBR 공정을사용한 경우, NF에 의한 COD, T-N 및 T-P의 제거효율은 각각 99.8, 86.5% 및 99.8%이었으며, RO에 의한 제거효율은 각각99.9, 86.8% 및 99.9%이었다. MBR과 NF/RO 공정을 이용하여 처리한 액비의 최종 수질은 분뇨처리장 방류수 수질기준과비교하였을 때, COD와 T-P는 방류수 수질기준을 만족하였으나, T-N은 수질기준에 부적합하였다. 따라서 T-N에 대한 방류수 기준을 만족시키기 위해서는 MBR 조업 cycle의 조정 또는 나노여과/역삼투에 의한 2차 재처리 등의 개선이 필요한 것으로 판단된다.

국산밀 재배시 가축분뇨 액비를 시용하여 생육에 미치는 영향과 사료가치를 분석하여 우리밀 생산물의 소비다양화 가능성을 알아보기 위하여 본 실험을 수행하였다. 용도별 우리밀을 선발하고 청보리로 사용되고 있는 영양보리를 대조구로 파종하여 생육 및 사료가치를 조사하였다. 각 작물별 파종 15일후 유묘출현율은 액비 처리구 화학비료 및 무처리구에 비해 2.4배 높았다. 또한 시험작물 모두 초장이 액비시용구에서 약 2배 이상 증가하였다. 월동 후 최고분얼기에는 밀이 영양보리에 비해 초장은 0.7∼1.8cm 작았으나 분얼수는 1.5∼2개가 많았다. 생체중의 경우 액비처리구에서 시험에 사용된 모든 밀이 영양보리에 비해 1.01∼1.11배 높았고 연백밀이 5,102kg 10a-1로 가장 많았다. 사료가치중 단백질 함량은 액비처리로 보리와 모든 밀 품종에서 유의성있게 증가하였고 조경밀이 9.19 %로 가장 높았다. NDF와 ADF 모두 청보리와 대등하거나 높았다. TDN은 금강밀이 69.86∼72.11 %로 가장 높았고 고소밀이 64.61∼66.07 %로 가장 낮았다. 시험전후 토양 특성은 가축분뇨 액비처리를 하였을 때 EC, 유기물, 유효인산 및 치환성 양이 함량이 증가하여 화학비료와 대등한 결과를 얻었다. 이상의 결과로 국산밀을 재배할 때 가축분뇨액비를 적절히 활용할 경우 재배단가를 낮추고 곡물밀의 공급이 과잉일 경우 사료용으로 공급하여 국산밀의 소비안정성에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

돈분뇨 액비 시용 후 경운처리에 의한 청보리, 호밀, 트리티케일, IRG의 생육과 잡초발생량 차이를 구명하였다. 파종기에 한발이 지속된 포장의 수분함량을 조사한 결과 화학비료 처리구와 무처리구에서는 8.5 ~ 9.1%를 나타냈으나, 액비를 살포한 포장은 20.5 ~ 23.1% 수준이었다. 파종 15일 후에 유묘출현율은 액비 처리구에서는 화학비료 및 무처리구에 비하여 청보리는 2.9배, 호밀과 트리티케일은 각각 2.2배, 2.4배 높게 나타났다. 또한 시험작물 모두 초장이 액비시용구에서 약 2배 이상 증가하였다. 월동 후 최고분얼기에는 모든 작물의 초장이 화학비료 및 무처리구에 비하여 액비처리구가 1.1 ~ 1.3배 길었고 경수도 비슷한 경향을 보였으며, 분얼수는 청보리, 호밀 및 트리티케일이 각각 4.5개, 5개 및 6개/개체로 화학처리구에 비해서 1개체씩의 증가를 보여 한발에 의한 초기 생육차이가 월동 후에도 지속되는 것으로 확인되었다. 한편 잡초발생은 답리작포장이기 때문에 뚝새풀이 주로 발견되었으며, 액비 처리구는 경운으로 m2당 잡초발생수가 5개 수준이었으나, 화학비료 처리구는 무경운으로 145개 발생되어 29배의 잡초발생 차이를 보였다. 월동 후 액비시용하고 경운을 하면 비료효과가 지속되어 화학비료 처리구보다 우수한 생육을 보였으나, 액비시용 후 무경운 처리는 낮은 생육을 보였다. 수확기 생체중 역시 액비처리후 경운처리구가 가장 높았으며, 청보리, 호밀, 트리티케일, IRG 모두 증수되었다. 따라서 한발이 지속될 경우 액비살포 후 경운은 작물의 영양원으로 뿐만 아니라, 수분공급의 효과로 종자의 발아를 촉진시켜 초기생장 및 수량증수에 크게 기여하며 부수적으로 잡초발생도 감소시키는 것으로 판단된다.