Public complaints arising from centralized animal manure treatment plants are increasing due to the odors produced during animal manure treatment. Various physico chemical and biological methods are used to mitigate such odors. Still, many problems exist, such as a lack of fundamental data on odor generation characteristics and design standards for odor mitigation facilities. Therefore, this study evaluated the characteristics of NH3 and H2S gas produced from a centralized animal manure treatment plant. The centralized animal manure treatment plant selected in this study has a treatment capacity of 150 tons (animal manure and food waste) per day. The composting matrix was mechanically turned from 9:00 am to 6:00 pm on weekdays and not turned all day on weekends. The NH3 concentrations measured during the day on weekdays (96.4 ± 7.8 ppmv) were about 14% higher than on weekends (84.9 ± 15.9 ppmv). During the week, the ammonia concentration during the day was about 15% higher than at night, but there was no difference between day and night on weekends. The hydrogen sulfide concentration during the day (4,729 ± 3,687 ppbv) on a weekday was about 4.7 times higher than at night (1,007 ± 466 ppbv). The results of this study provide valuable information that is necessary for the operation of odor mitigation facilities. It is expected that the results will contribute to establishing an operational strategy that can reduce the energy required to collect exhaust gas.

In this study, a pilot-scale (3 m3/day) membrane distillation (MD) process was operated to treat digestate produced from anaerobic digestion of livestock wastewater. In order to evaluate the performance and energy cost of MD process, it was compared with the pilot scale (10 m3/day) reverse osmosis (RO) process, expected competitive process, under same feed condition. As results, MD process shows stable permeate flux (average 10.1 L/m2/hr) until 150 hours, whereas permeate flux of RO process was decreased from 5.3 to 1.5 L/m2/hr within 24 hours. In the case of removal of COD, TN, and TP, MD process shows a high removal rate (98.7, 93.7, and 99% respectively) stably until 150 hours. However, in the case of RO process, removal rate was decreased from 91.6 to 69.5% in COD and from 93.7 to 76.0% in TP during 100 hours of operation. Removal rate of TN in RO process was fluctuated in the range of 34.5-62.9% (average 44.6%) during the operation. As a result of energy cost analysis, MD process using waste heat for heating the feed shows 18% lower cost compare with RO process. Thus, overall efficiency of the MD process is higher then that of the RO process in terms of permeate flux, removal rate of salts, and operating cost (in the case of using waste heat) in treating the anaerobic digestate of livestock wastewater.

국내 발생 암모니아 중 가축분뇨의 기여율이 높은 것은 자명한 사실이다. 암모니아 배출량 산정 과정의 정확도와 신뢰도 향상을 위해서는, 가축분뇨 발생량의 정확한 집계, 가축분뇨의 퇴비화 및 액비화 과정에서 단계별 암모니아 전환량과 발생량 산출, 퇴액비의 저장 및 운송과정에서의 암모니아 발생량 산정 그리고 토양 살포 과정과 방법에 따른 암모니아 발생량 비교 연구가 반드시 수행되어야 할 것이다. 미국과 유럽과 비교해 볼 때, 특히 국내 배출계수가 상대적으로 매우 획일적이고 시공간적으로 세분화되지 못해 국내 실정을 충분히 반영하지 못하고 있다. 암모니아 배출계수 산정의 정확도와 전문성을 향상 시킬 수 있는 방안으로, 퇴액비의 특성, 토양의 특성 그리고 기후 특성의 복합적인 고려가 가능한 챔버시스템을 활용할 수 있을 것이다. 국내외 암모니아 배출과 관련한 자료의 검토와 비교를 통해 현재 국내 시스템의 부족한 점과 나아가야할 방향을 확인할 수 있었으며, 암모니아 배출유량 산정이 가능한 챔버 시스템을 제언하였다. 향후 누락배출원의 신규 배출계수 산정과 같은 실질적인 정책과의 연계를 위해서는 실내의 챔버 시스템에서 더 나아가 현장에서의 mesocosom 시스템의 방법론 구축 또한 필요할 것으로 판단된다.

본 논문은 유기성 폐자원의 하나인 가축분뇨(우분)를 사용하여 고형연료화 가능성을 연구하고자 하였으며 생성물 제작 시 반탄화 방법을 이용하였다. 우분의 낮은 발열량을 개선하기 위해 첨가물을 사용하였으며 첨가물은 임업부산물인 톱밥과 계설성 폐기물인 낙엽을 사용하여 폐기물을 자원화 하고자 하였다. 반탄화 실험 진행 시 반응온도는 200-260℃까지 20℃씩 차이를 두어 생성물을 제작하였으며 반응 시간은 15분, 30분, 45분으로 나누어 생성물을 제작 후 실험 조건이 반탄화 생성물에 미치는 영향을 알고 자 하였다. 첨가물은 우분 대비 9:1, 8:2(우분:첨가물)의 비율로 섞어 시료 제작 후 반응생성물을 제작하였다. 본 실험을 통해 우리나라 고형연료제품 기준인 3,500 kcal/kg에 준하는 생성물을 얻을 수 있었으며, 첨가물을 추가하여 개선된 생성물을 얻을 수 있었다.

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.

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.

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.

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.