KR101739725B1 - 친환경 가축사체 처리시설 및 매몰처리방법 - Google Patents

친환경 가축사체 처리시설 및 매몰처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 호기성호열미생물을 이용한 가축사체 처리시설 및 매몰처리방법에 관한 것으로, 가축사체 처리시 나노기포산소수를 사용함으로써 사체분해 초기에 외부 공기공급이 요구되지 않으므로, 가축사체에 잔류하는 다양한 동물성병원균, 특히 조류인플루엔자, 구제역을 발병시키는 바이러스의 공기중 유출을 막을 수 있으며, 가축 사체로부터 유래되는 침출수와 악취발생 억제는 물론 경제적이고 신속한 분해가 가능하여 관리기간의 감축 및 토지의 이용율을 극대화할 수 있는 가축사체 처리시설 및 매몰처리방법에 관한 것이다.

Description

친환경 가축사체 처리시설 및 매몰처리방법{Eco-friendly apparatus and method for treating animal carcass}
본 발명은 대량의 가축사체 처리기간 단축, 관리기간중 동물성병원균의 외부확산 우려억제뿐만 아니라, 악취 및 침출수의 발생을 방지할 수 있는 친환경적인 가축사체 처리시설 및 매몰처리방법에 관한 것이다.
조류인플루엔자(Avian Influenza, AI), 구제역 등 전염병에 감염된 가축 또는 감염이 의심되는 동물의 처리에 있어 동물성병원균의 외부확산 우려억제는 매우 중요하다.
기존에는 동물성병원균에 감염되거나 감염이 의심되는 가축을 주로 살처분하여 단순히 생활권으로부터 격리된 지역에 매몰하거나, 소각 또는 렌더링(rendering)으로 처리하는 방법이 이용되고 있다. 기존의 매몰방법은 초기 비용이 저렴하고 대량의 가축사체를 처리할 수 있으나, 매몰구역의 지속적인 관리가 필요하고 가축사체의 완전한 분해에 오랜 시간이 걸리며, 다량의 침출수에 의한 토양 및 지하수 오염 등의 문제가 발생할 수 있다. 소각방법은 가축사체에 잔존하는 동물성병원균의 대부분을 사멸시킬 수 있고 잔류물을 최소화할 수 있으나, 에너지 소비가 매우 높고 대량의 가축사체 처리에는 어려움이 있다. 그리고, 렌더링방법은 비교적 경제적이고 친환경적인 방법이며 동물성병원균의 사멸 정도에 따라 처리사체를 사료화, 비료화 또는 공업적 원료로 재활용 할 수 있으나, 마찬가지로 대량처리에 어려움이 있다. 또한, 일반적인 매몰방법을 포함한 기존의 여러 방법들은 가축사체의 처리과정에서 침출수가 다량 발생되었고, 이로 인한 토양 및 지하수의 오염, 그리고 악취가 심하게 발생하고 처리과정에서 동물성병원균의 노출우려가 있다.
이상의 기존 가축사체의 처리에 있어 존재하는 문제점들을 해결하기 위해 다양한 가축사체 처리방법에 관한 연구가 진행되고 있으나, 대부분 기존의 방법을 소폭으로 개량하여 문제점을 최소화하는데 그치고 있는 실정이다.
따라서, 기존의 가축사체 처리방법과 다른 방법으로 기존의 문제점을 해소하면서, 경제적인 가축사체 처리방법이 요구되고 있다. 특히 동물성병원균의 외부확산 억제를 위하여 보다 효과적인 가축사체 처리시설 및 매몰처리방법이 필요하다.
한국공개특허 제2011-0015039호
본 발명은 기존 가축사체 처리방법의 문제점을 개선한 새로운 방식의 가축사체 처리시설 및 매몰처리방법을 제공하여, 가축사체 처리에 있어 매몰지역의 장기 관리가 필요 없고 악취발생, 침출수에 의한 토양과 지하수 오염, 그리고 동물성병원균의 외부확산 우려를 억제할 수 있는 가축사체 처리시설 및 매몰처리방법을 제공한다.
본 발명은 매몰부, 매몰부 내부의 바닥에 형성되는 활성층, 활성층 상부에 형성되는 사체분해층 및 사체분해층 상부에 형성되는 소취봉분층으로 구분되는 구역을 포함하고, 활성층에는 통기성부재, 호기성호열미생물 및 나노기포산소수를 포함하고, 사체분해층은 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하고, 소취봉분층은 소취용 호기성호열미생물 및 통기성부재를 포함하는 가축사체 처리시설을 제공한다.
본 발명은 (a) 가축사체 매몰을 위한 매몰부를 형성하는 단계, (b) 매몰부 내부 바닥에 차수막을 설치하는 단계, (c) 차수막 위에 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하는 활성층을 형성하는 단계, (d) 활성층 상부에 가축사체, 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하는 사체분해층을 형성하는 단계 및 (e) 사체분해층 상부에 소취용 호기성호열미생물 및 통기성부재를 포함하는 소취봉분층을 형성하는 단계를 포함하는 친환경 가축사체 매몰처리방법을 제공한다.
본 발명의 가축사체 처리시설 및 매몰처리방법은 가축사체가 신속하게 분해되고 악취가 발생하지 않으며 분해과정에서 고온의 열을 발생하여 멸균효과가 우수하다. 그리고, 최초 가축사체 매몰 후 최소 48시간 동안 외부로부터 공기유입 없이 나노기포산소수만으로 호기성호열미생물을 활성화 시킬 수 있어 동물성병원균의 외부확산을 방지할 수 있다. 또한, 고온으로 발생되는 열에 의해 침출수가 증발하여 침출수에 의한 토양 및 지하수 오염을 방지할 수 있고, 가축 종류에 제한 없이 대량의 가축을 처리할 수 있는 장점이 있으며, 사체의 분해기간을 6개월 미만으로 단축시킬 수 있어 토지이용율을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 적합한 매몰지역이 없는 경우 농장내의 지상에 매몰 구조물을 이용 또는 구축하여 형성한 가축사체 처리시설을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가축사체 처리시설의 단면을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가축사체 처리시설의 사시도를 나타낸다.
도 4은 가축사체 처리시설의 매몰부를 형성한 전체적인 개요도를 나타낸다.
도 5는 매몰부 형성 후 (a) 차수막보호층인 부직포 깔기 (b) 차수막인 차수비닐의 설치 모습을 나타낸다.
도 6은 다공성공기공급관의 설치에 있어 (a) 다공성공기공급관인 유니바이오호스 (b) 다공성공기공급관의 설치형태 및 (c) 차수비닐 위에 다공성공기공급관이 설치된 모습을 나타낸다.
도 7은 공기분배관의 설치에 있어 (a) 공기분배관의 조립 개요 및 (b) 조립한 공기분배관의 모습을 나타낸다.
도 8은 다공성공기공급관과 연결배관의 연결 개요도를 나타낸다.
도 9은 차수비닐 위에 활성층을 형성하는 개요도를 나타낸다.
도 9은 차수비닐 위에 활성층을 형성하는 개요도를 나타낸다.
도 11은 소취봉분층을 형성하는 개요도를 나타낸다.
도 12은 연결배관과 다공성공기공급관을 연결하는 개요도 및 실제 설치모습을 나타낸다.
도 13는 비가림막까지 설치한 완성된 가축사체 처리시설의 개요도를 나타낸다.
도 14는 나노기포산소수를 사용한 가축사체 처리(좌)와 일반수 및 외부공기를 공급한 가축사체 처리(우)의 48시간 후 온도 비교를 나타낸다.
도 15는 나노기포산소수를 사용한 가축사체 처리(좌)와 일반수 및 외부공기를 공급한 가축사체 처리(우)의 24시간 후 온도 비교를 나타낸다.
도 16은 나노기포산소수를 사용한 가축사체 처리(좌)와 일반수 및 외부공기를 공급한 가축사체 처리(우)의 10일 후 온도 비교 및 육안으로 관찰한 가축사체의 분해 여부를 비교하여 나타낸다.
도 17은 10일째, 12일째, 15일째 나노기포산소수를 사용한 가축사체 처리와 외부에서 일반수를 공급한 가축사체 처리에서의 가축사체 분해 정도를 나타내고, (a)는 나노기포산소수를 사용한 가축사체 처리의 10일째 가축사체 분해 정도이고, (c)는 나노기포산소수를 사용한 가축사체 처리의 12일째 가축사체 분해 정도이고, (e)는 나노기포산소수를 사용한 가축사체 처리의 15일째 가축사체 분해 정도이고, (b)는 외부에서 일반수를 공급한 가축사체 처리의 10일째 가축사체 분해 정도이고, (d)는 외부에서 일반수를 공급한 가축사체 처리의 12일째 가축사체 분해 정도이고, (f)는 외부에서 일반수를 공급한 가축사체 처리의 15일째 가축사체 분해 정도이다.
본 발명에 대한 구체적인 내용에 대하여 설명한다. 본 발명에서 새롭게 정의하지 않는 용어에 관하여는 본 발명이 속하는 분야에서 일반적으로 사용되는 의미로 해석되어야 한다. 본 발명을 설명하기 위한 도면에서 공지의 부분은 생략할 수 있으며, 본 발명의 요지를 흐리지 않는 범위에서 과장되게 표현될 수 있다.
본 발명은 가축사체 처리시설 및 매몰처리방법에 관한 것으로, 기존의 가축사체 처리시 존재하는 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명에서 가축사체 처리시설은 나노기포산소수를 포함하여 가축사체를 분해하기 위한 시설로서 토지를 굴착하여 처리시설을 설치하거나 토지를 굴착하지 않고 지상에 처리시설을 설치할 수 있다.
본 발명에서 토지를 굴착하여 설치하는 가축사체 처리시설(100)은 매몰부(140), 매몰부(140) 내부의 바닥에 형성되는 활성층(110), 활성층 상부에 형성되는 사체분해층(150) 및 사체분해층(150) 상부에 형성되는 소취봉분층(160)으로 구분되는 구역을 포함하고, 활성층(110)은 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하고, 사체분해층(150)은 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하고, 소취봉분층(160)은 소취용 호기성호열미생물 및 통기성부재를 포함한다.
본 발명에서 매몰부는 가축사체 처리시설 설치를 위해 매몰지역으로 지정된 토지를 굴착하여 형성하는 것으로 매몰부 내부에 토양정화층, 활성층, 사체분해층 및 소취봉분층이 형성된다.
대량의 가축사체를 처리하기 위하여 매몰지역을 선정하고 매몰지역을 파거나 굴착하여 매몰부를 형성할 수 있다. 토지와 같은 매몰지역에 매몰부를 형성하는 경우 차수막을 매몰부 내부에 설치하여 소량이라도 발생할 수 있는 침출수의 유출 및 우수의 유입을 방지하는 것이 바람직하다. 매몰부의 크기는 매몰하려는 가축의 종류나 가축사체의 중량에 따라 적합하게 조절할 수 있다.
본 발명에서 토지를 굴착하여 설치하는 가축사체 처리시설(100)은 매몰부 아래에 형성되는 차수막(120)을 더 포함할 수 있고, 차수막(120)을 보호하기 위한 차수막보호층(130)을 차수막 아래에 형성할 수 있다.
차수막은 침출수 및 수분 유출을 방지할 수 있는 것이면 제한되지 않으며, 차수비닐을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차수막의 설치는 두께 0.1mm 이상의 차수비닐을 2겹 이상으로 하여 매몰구역의 바닥 폭과 내부 벽면의 높이를 모두 고려하여 매몰구역 외부에 형성될 둔덕을 충분히 덮을 수 있도록 형성할 수 있다.
차수막보호층은 차수막의 천공에 의한 침출수나 수분이 유출되는 것을 방지하기 위해 형성하며 수분흡수에 적합한 다공성 섬유를 사용할 수 있고, 바람직하게는 부직포를 사용할 수 있다. 부직포를 사용하는 경우, 표준크기의 매몰부를 형성한 후, 부직포는 매몰부의 바닥과 내부 벽면에 거쳐 깔고, 두께는 5 내지 10mm가 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 토지를 굴착하여 설치하는 가축사체 처리시설(100)의 경우 매몰부를 형성하고 토양정화층(170)을 더 형성할 수 있다. 토양정화층(170)을 형성한 후 차수막 또는 차수막보호층(130)을 형성하게 된다.
토양정화층(170)은 호기성호열미생물을 살포하여 형성한다. 토양정화층 형성을 위해 호기성호열미생물을 3.3m2 당 400g으로 균일하게 살포하는 것이 바람직하다. 토양정화층은 차수막 또는 차수막보호층의 손상으로 인하여 누출될 수 있는 침출수를 분해할 수 있다. 예를들어, 차수막보호층으로 부직포를 사용하는 경우 부직포를 깔기 전에 호기성호열미생물을 평당 3.3m2 당 400g 정도로 매몰부의 바닥에 미리 살포하여 가축사체 분해과정에서 발생할 수 있는 잔여 침출수 등을 완전히 제거할 수 있다.
본 발명에서 토지를 굴착하여 설치하는 가축사체 처리시설(100)의 활성층(110)에는 공기를 공급하기 위한 다공성공기공급관(101)을 더 포함할 수 있다. 다공성공기공급관은 연결배관(102)을 통해 다공성공기공급관(101)에 공기를 공급하기 위한 링블로워(104)와 연결되고, 링블로워(104)에서 공기를 공급하여 활성층(110)을 통해 가축사체 처리시설을 지속적인 호기성 환경으로 유지시킨다.
다공성공기공급관은 다공성이고 연질의 관이면 크게 제한되지 않는다. 연결배관은 다공성공기공급관과 링블로워를 연결하는 것으로 경질의 배관을 사용하는 것이 바람직하며, 매몰부의 내부벽에 수직으로 연결하여 링블로워와 연결하여 형성할 수 있다.
다수의 연결배관은 공기분배관(130)과 연결할 수 있다. 공기분배관(103)은 링블로워(ring blower)(104)에서 공급되는 공기 또는 산소를 연결배관(102)을 통해 다공성공기공급관(101)에 분배하는 장치로써, 차수막(120) 위에 설치되는 다공성공기공급관(101)의 수에 따라 이경티(reducing tee), 단니플(short nipple), 엘보(elbow) 등을 조립하여 적합하게 제작할 수 있다.
본 발명에서 토지를 굴착하여 설치하는 가축사체 처리시설(100)에는 소취봉분층(160)을 형성한 후 소취봉분층(160) 상부에 차광막(105)을 더 설치할 수 있다. 차광막은 차광율이 95% 이상인 통기성 소재로 설치하는 것이 바람직하며, 소취용봉분층이 우수, 바람, 외부침입으로부터 유실되는 것을 방지한다. 그리고, 차광막(105)을 설치한 후 차광막(105) 상부에 비가림막(106)을 더 설치할 수 있다. 비가림막은 비닐하우스 형태로, 둔덕의 바깥쪽 또는 배수로에 설치하되 소취봉분층과 내부 간격이 1m 내외인 것이 바람직하다.
본 발명에서 가축사체는 매몰지역을 선정하고 매몰지역을 파거나 굴착하여 구덩이와 같은 매몰부를 형성하는 것이 일반적이나, 매몰지역을 파거나 굴착할 수 없는 경우 지상부에 가축사체 처리시설을 설치할 수 있다.
본 발명에서 지상에 설치하는 가축사체 처리시설(10)은 선정된 구역 또는 농장 내에 매몰구조물(11), 매몰구조물(11) 내부의 바닥에 형성되는 활성층(12), 활성층(12) 상부에 형성되는 사체분해층(13) 및 사체분해층(13) 상부에 형성되는 소취봉분층(14)으로 구분되는 구역을 포함하고, 활성층(12)은 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하고, 사체분해층(13)은 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하고, 소취봉분층(14)은 소취용 호기성호열미생물 및 통기성부재를 포함한다.
본 발명에서 매몰구조물(11)은 지상에 가축사체 처리시설을 설치하기 위해 형성하는 것으로 내부에 활성층, 사체분해층 및 소취봉분층이 형성되는 부분에 해당한다. 지상에 설치하는 가축사체 처리시설(10)은 도 1에 나타난 바와 설치할 수 있고, 필요에 따라 이동이 가능하다. 매몰구조물(11)은 가축사체를 매몰하기에 적합한 것이면 제한되지 않으며 불침투성 구조물인 것이 바람직하다. 예를 들어 콘크리트 구조물, FRP, 플라스틱, 또는 금속용기 등을 매몰 구조물로 사용할 수 있다.
본 발명에서 지상에 설치하는 가축사체 처리시설(10)의 활성층(12)에는 공기를 공급하기 위한 다공성공기공급관(15)을 더 포함할 수 있다. 다공성공기공급관(15)은 연결배관(16)을 통해 다공성공기공급관(15)에 공기를 공급하기 위한 링블로워(17)와 연결되고, 링블로워(17)에서 공기 또는 산소를 공급하여 활성층(12)을 통해 가축사체 처리시설을 지속적인 호기성 환경으로 유지시킨다.
본 발명에서 지상에 설치하는 가축사체 처리시설(10)은 가스배출관(18) 및 지붕(19)을 더 포함한다. 지붕은 보온기능이 있는 것이면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를들어 비닐, 천막, 금속, 플라스틱, 볏짚 또는 이들을 조합하여 형성할 수 있다. 가스배출관은 가축사체 처리시설(10) 내부에서 발생하는 가스배출을 위한 것으로 지붕으로 가축사체 처리시설(10)을 밀봉한 후 형성한다. 가스배출관은 내열성 및 내부식성이 우수한 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리염화비닐로 만들어질 홈통을 사용할 수 있다. 처리시설 내부에서 가스배출관 바닥은 사체와 접촉되도록 하고, 배출관은 직경 100mm이상의 유공연관 또는 유공직관을 사용할 수 있다. 가스배출관의 끝은 U자로 형태의 관을 연결하여 우수가 유입되지 않게 할 수 있고, U자 관을 통해 가스 배출이 지면부로 향하게 할 수 있다. 가스배출관은 가축사체 처리시설(10)의 설치 장소나 소규모 가축사체의 처리의 경우 설치를 생략할 수 있다.
지상의 매몰구조물을 이용하거나 매몰지역에 굴착하여 형성한 가축사체 처리시설에서 통기성부재는 호기성호열미생물의 지속적인 활성을 위하여 나노기포산소로부터 제공되는 수분 및 산소를 균일하게 유지시키고 일정한 공극을 유지할 수 있는 통기성환경을 제공한다. 통기성부재는 왕겨 또는 축사의 깔짚, 톱밥, 낙엽, 건초, 완숙된 퇴비 등의 혼합물인 왕겨혼합물이 바람직하나 통기성환경을 제공할 수 있는 것이라면 제한되지 않는다.
가축사체 처리시설에서 활성층은 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함한다. 활성층은 사체분해층과 구분되는 구역으로, 사체분해층에서 가축사체의 분해에 의해 발생하는 침출수를 완전히 제거하고 가축사체 처리시설 내부의 호기성호열미생물을 지속적으로 활성화시키기 위해 형성된다. 사체분해층에서 발생하는 침출수는 사체분해층에서도 호기성호열미생물에 의해 발생하는 열에 의해 증발 및 분해되나, 일부는 활성층으로 스며들 수 있다. 활성층에서는 사체분해층으로부터 스며든 이러한 침출수를 호기성호열미생물에 의해 발생하는 열을 통해 완전히 제거할 수 있다. 그리고, 활성층은 대량의 가축사체를 처리할 때 장기간 가축사체의 분해에 필요한 산소, 공기, 수분 등을 처리시설 내부에 공급할 수 있다. 활성층에는 다공성공기공급관을 포함하여 다공성공기공급관과 연결된 링블로워를 통해 공기를 공급하게 된다. 사체분해층에서 가축사체 분해가 시작되고 최소 48시간 동안은 외부로부터 산소, 공기, 수분 등의 공급이 필요하지 않으나, 장기간 가축사체의 처리시 48시간 이후에 다공성공기공급관을 통해 공기를 공급하여 가축사체 처리시설의 호기성호열미생물의 활성을 활발히 지속되게 할 수 있다.
활성층에 포함되는 통기성부재는 사체분해층에 포함되는 가축사체 100톤당 10 내지 30톤이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 활성층에 포함되는 호기성호열미생물은 가축사체 100톤당 1 내지 1.5톤이 바람직하나 이에 제한되지 않는다. 활성층에 포함되는 나노기포산소수는 가축사체 100톤당 1.0 내지 2.0톤이 바람직하나 이에 제한되지 않는다.
가축사체 처리시설에서 사체분해층은 활성층의 상부에 형성되고 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함한다.
사체분해층에 가축사체를 혼합시켜 호기성호열미생물에 의해 가축사체의 분해가 일어나게 된다.
가축사체는 가축의 종류에 제한되지 않고 가축사체 처리시설의 규모에 따라 톤(ton) 단위로 대량의 가축까지 혼합할 수 있다. 사체분해층에서 호기성호열미생물의 양은 매몰하는 가축 100톤당 0.5 내지 1.0 톤을 혼합하는 것이 바람직하나 이에 제한되지 않는다. 통기성부재는 매몰하는 가축 100톤당 10 내지 30 톤을 혼합하는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 나노기포산소수는 매몰하는 가축사체 100톤당 1.0 내지 2.0톤이 바람직하나 이에 제한되지 않는다.
가축사체 처리시설에서 사체분해층에 포함하는 나노기포산소수는 매몰 초기에 공기를 대신하여 호기성호열미생물을 활성화시키는 역할을 한다. 호기성호열미생물은 나노기포산소수가 공급된 후 48시간 이내에 안정적인 활성상태에 이른다. 호기성호열미생물이 안정적인 활성상태에 이르는 동안 지속적으로 증식하면서 가축사체를 분해하고 계속하여 가축사체 분해활동을 유지할 수 있게 된다. 나노기포산소수는 이러한 호기성호열미생물이 안정적으로 활성상태가 될 때까지 매몰부 내부를 호기성 조건으로 유지시켜 주게 된다. 따라서, 호기성호열미생물이 안정적으로 활성화되는 최소 48시간 동안은 외부로부터 산소공급이 필요하지 않게 된다. 이러한 기술적 특징은 가축매몰 후 초기부터 외부에서의 산소공급 없이도 가축사체의 분해를 가능하게 하고, 최소 48시간 동안 매몰부 내부를 외부와 단절시킬 수 있으며, 이 때문에 가축사체에 존재하는 동물성병원균의 외부확산을 원천적으로 차단할 수 있게 한다. 또한, 나노기포산소수는 매우 미세한 나노기포를 포함하고 있어 사체분해층뿐만 아니라 매몰부 전체에 나노기포를 통한 산소의 공급을 통해 호기성호열미생물의 균일한 활성을 가능하게 한다.
호기성호열미생물에 의한 사체분해 초기에는 나노기포산소수가 호기성 환경을 유지시키고, 가축사체로부터 아미노산과 같은 호기성호열미생물의 활성에 필요한 성분이 공급되며, 호기성호열미생물의 활성에 따른 호흡열로 열이 발생하게 된다. 열이 발생하면서 초기에는 매몰부 내부가 외부와 단절되어 있어 공기를 공급할 때보다 더 빠르게 열이 축적되고 내부의 온도가 약 45~70℃ 또는 그 이상으로 상승된다. 온도의 상승에 의해 호기성호열성미생물 외에 다른 균들은 사멸하게 되고, 호기성호열미생물만이 지속적으로 활성화되어 가축사체를 계속하여 분해하게 된다. 온도 상승에 따라 멸균되는 균으로는 특히, 고온에 취약한 대장균, 콜레라, 티스프, 살모넬라와 같은 다양한 병원균뿐만 아니라 동물성병원균으로 유해한 조류인플루엔자 및 구제역과 같이 전염성이 높은 바이러스까지 사멸된다. 이러한 유해한 병원균이나 바이러스는 약 45~70℃ 또는 그 이상의 고온에서 48시간 이내에 모두 사멸된다. 따라서, 최소 48시간 동안 외부로부터 산소공급 없이 나노기포산소수에 의해서 호기성호열미생물을 활성화시켜 가축사체를 분해하는 경우, 가축사체에 존재하는 병원균이나 바이러스가 외부로 유출되지 않는다.
가축사체 처리시설에서 소취봉분층은 사체분해층 상부에 형성되고 소취용 호기성호열미생물 및 통기성부재를 포함할 수 있다. 악취제거의 효율을 높이기 위해서 소취봉분층에 나노기포산소수를 더 포함하는 것이 바람직하며, 사체분해층에 포함되어 있는 나노기포산소수 중의 산소가 소취봉분층으로 유입될 수 있다.
소취봉분층은 사체분해층에서 가축사체의 분해에 의해 초기 매몰부 내부에서 발생하는 악취를 제거하기 위해 형성한다. 소취봉분층은 약 50cm의 두께로 설치하며, 가축사체는 포함하지 않는다.
가축사체 처리시설에서 소취봉분층에 포함되는 통기성부재는 사체분해층에 포함되는 가축사체 100톤당 10 내지 30톤이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 소취봉분층에 포함되는 호기성호열미생물은 가축사체 100톤당 1 내지 1.5톤이 바람직하나 이에 제한되지 않는다. 소취봉분층에 포함되는 나노기포산소수는 가축사체 100톤당 1.0 내지 2.0톤이 바람직하나 이에 제한되지 않는다. 소취봉분층에 포함되는 소취용 호기성호열미생물은 공지의 호기성호열미생물을 하나 이상 혼합하여 포함할 수 있고, 사체분해층에 포함되는 호기성호열미생물과 상이할 수 있다.
본 발명에서 활성층, 사체분해층 및 소취봉분층에 포함되는 통기성부재, 호기성호열미생물 및 나노기포산소수는 호기성호열미생물의 활성 정도에 따라 각각의 함량을 적절히 조절할 수 있다.
본 발명에서 링블로워는 외부에서 공기 또는 산소를 공급하기 위한 것으로, 일반적인 송풍기에 속하는 기기이다. 즉, 본 발명에서 링블로워는 외부에서 연결배관을 통해 가축사체 처리시설의 활성층에 포함된 다공성공기공급관에 공기 또는 산소를 공급할 수 있는 일반적인 다른 송풍기로 대체할 수 있다.
다음으로 본 발명의 가축사체 매몰처리방법에 대하여 설명한다. 가축사체 매몰처리방법은 주로 외부의 토양 매몰지역에 가축사체를 처리하기 위한 방법으로 가축사체 처리시설보다 대규모의 가축사체를 처리하는데 적합하게 이용될 수 있다.
본 발명은 (a) 가축사체 매몰을 위한 매몰부(140)를 형성하는 단계, (b) 상기 매몰부(140) 내부 바닥에 차수막(120)을 설치하는 단계, (c) 상기 차수막(120) 위에 통기성부재를 포함하는 활성층(110)을 형성하는 단계, (d) 상기 활성층(110) 상부에 가축사체, 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하는 사체분해층(150)을 형성하는 단계 및 (e) 상기 사체분해층(150) 상부에 소취용 호기성호열미생물 및 통기성부재 포함하는 소취봉분층(160)을 형성하는 단계를 포함하는 가축사체 매몰처리방법을 제공한다.
가축사체 매몰처리방법에서 가축사체 매몰을 위한 매몰부는 매몰지역을 선정하고, 표준크기로 가로 6m, 높이 2.5m, 길이 23m(345m3)로 구덩이를 파서 형성하는 것이 바람직하고, 매몰하려는 가축의 종류나 가축사체의 중량에 따라 적합하게 조절할 수 있다. 호기성호열미생물을 이용하므로 이에 적합하도록 매몰구역의 바닥면은 평탄하게 시공하여, 이후 첨가되는 나노기포산소수가 바닥면에서도 균일하게 공급될 수 있도록 한다.
가축사체 매몰처리방법에서 매몰부를 형성한 후 가축사체에서 발생한 침출수가 분해되기 전에 유출하는 것을 방지하기 위해 차수막을 설치한다. 차수막은 침출수 및 수분 유출을 방지할 수 있는 것이면 제한되지 않으며, 차수비닐을 사용할 수 있다. 차수막의 설치는 두께 0.1mm 이상의 차수비닐을 2겹 이상으로 하여 매몰구역의 바닥 폭과 내부벽면의 높이를 모두 고려하여 매몰구역 외부에 형성될 둔덕을 충분히 덮을 수 있도록 설치할 수 있다.
가축사체 매몰처리방법에서 차수막(120)의 설치 전에 차수막(120)을 보호하기 위한 차수막보호층(130)을 형성할 수 있다.
매몰부의 바닥에 차수막 또는 차수막보호층을 설치하기 전에 차수막의 손상으로 누출되는 침출수의 처리를 위하여 바람직하게는 토양정화층(170)을 더 형성할 수 있다.
차수막보호층은 차수막의 천공에 의해 침출수나 수분이 유출되는 것을 방지하기 위해 형성하며 수분흡수에 적합한 다공성 섬유를 사용할 수 있고, 바람직하게는 부직포를 사용할 수 있다. 부직포를 사용하는 경우, 표준크기의 매몰부을 형성한 후, 부직포는 매몰부의 바닥과 내부벽면에 거쳐 깔고, 두께는 5 내지 10mm가 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 부직포를 깔기 전에 매몰부의 바닥에 호기성호열미생물을 3.3m2 당 400 내지 600g 정도로 소량 미리 살포하여 가축사체 분해과정에서 발생할 수 있는 잔여 침출수 등을 완전히 제거하기 위한 토양정화층을 더 형성할 수 있다.
가축사체 매몰처리방법에서 매몰부(140)에 차수막(120)을 설치한 후 차수막(120) 상부에 활성층(110)을 형성한다.
활성층의 형성은 통기성부재를 차수막 위에 깔아 형성할 수 있다. 활성층에는 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함한다.
활성층은 다공성공기공급관을 포함하여 다공성공기공급관과 연결된 링블로워를 통해 호기성호열미생물의 지속적인 활성을 위해 공기 및 수분을 공급하고 일정한 공극을 유지할 수 있는 통기성환경을 제공한다. 그리고, 활성층은 우천에 의해 매몰부 내부로 스며들 수 있는 빗물이나 가축사체에서 발생하여 제거되지 않고 남아 있을 수 있는 잔여 침출수를 흡수 및 분해하여 이들이 외부로 유출되는 것을 막는다.
가축사체 매몰처리방법에서 통기성부재는 왕겨 또는 축사의 깔짚, 톱밥, 낙엽, 건초, 완숙된 퇴비 등의 혼합물인 왕겨혼합물이 바람직하나 통기성환경을 제공할 수 있는 것이라면 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 통기성부재로 왕겨, 톱밥, 낙엽, 건초 및 완숙된 퇴비를 혼합한 왕겨혼합물을 준비하고, 왕겨혼합물과 호기성호열미생물을 혼합하여 차수비닐 위에 깔아서 활성층을 형성한다.
가축사체 매몰처리방법에서 차수막(120)을 설치하고 활성층(110)을 형성하기 전에 차수막(120) 위에 다공성공기공급관(101)을 설치하고 다공성공기공급관(103)에 연결배관(102)을 연결한 후 연결배관(102)을 외부로 노출시켜 공기분배관(103)과 연결한다.
다공성공기공급관은 매몰부 내부에서 호기성호열미생물의 지속적인 활성화를 위한 공기를 공급하는 기능을 한다. 다공성공기공급관은 다공성이고 연질의 관이면 크게 제한되지 않으며 표준크기의 매몰부에서 유(U)자 형태로 여러 줄을 설치하고, 서로 꼬이거나 매몰구역 내부의 일면에서 꺾여져 공기의 공급이 저해되지 않도록 설치한다.
연결배관은 다공성공기공급관과 공기분배관을 연결하는 것으로, 경질의 배관을 사용하고 매몰부 내부벽 중 가로벽에 수직으로 설치하는 것이 바람직하다. 연결배관은 차수막을 손상시키지 않도록 접착제나 테이프로 고정하고, 고정핀과 같이 차수막에 천공이 발생할 수 있는 고정도구는 사용하지 않는 것이 바람직하다.
공기분배관(103)은 링블로워(ring blower)(104)에서 공급되는 공기를 연결배관(102)을 통해 다공성공기공급관(101)에 분배하는 장치로써, 차수막(120) 위에 설치되는 다공성공기공급관(101)의 수에 따라 이경티(reducing tee), 단니플(short nipple), 엘보(elbow) 등을 조립하여 적합하게 제작한다.
가축사체 매몰처리방법에서 공기분배관은 매몰부 내부에 공기 또는 산소를 공급하여 호기성호열미생물의 활성을 지속적으로 유지시키는 역할을 하지만, 가축사체 매몰 후 최소 48 시간 동안은 작동시키지 않는다. 가축사체 매몰 직후 공기공급을 위해 공기분배관을 통해 공기 또는 산소를 공급하는 경우, 매몰부 외부로 가축사체에 잔류하는 병원균이 유출될 가능성이 매우 높다. 따라서, 최초 48 시간동안은 공기분배관으로 공기 또는 산소를 공급하지 않으며, 호기성호열미생물은 매몰부 내부에 존재하는 나노기포산소수에 의해 활성화된다.
가축사체 매몰처리방법에서 활성층(110)의 형성 후 활성층(110)의 상부에 가축사체, 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수가 혼합된 사체분해층(150)을 형성한다.
가축사체는 가축의 종류에 제한되지 않고 1톤(ton) 내지 100톤, 또는 그 이상까지 대량의 가축사체를 혼합할 수 있다.
사체분해층에 혼합되는 나노기포산소수는 초기에 호기성호열미생물을 활성화시킨다. 호기성호열미생물은 나노기포산소수가 공급된 후 48시간 이내에 안정적인 활성상태에 이르고, 지속적으로 증식 및 가축사체 분해활동을 유지할 수 있게 된다. 나노기포산소수는 이러한 호기성호열미생물이 안정적인 활성상태가 될 때까지 매몰부 내부를 호기성 조건으로 유지시켜 주고, 그 결과 호기성호열미생물이 안정적으로 활성화되는 최소 48시간 동안은 외부로부터 산소공급이 필요하지 않게 된다. 이러한 기술적 특징은 가축매몰 후 초기부터 외부에서의 공기 또는 산소공급 없이도 가축사체의 분해가 가능하게 하고, 최소 48시간 동안 매몰부 내부를 외부와 단절시킬 수 있으며, 이로 인하여 가축사체에 잔류하는 동물성병원균의 유출을 원천적으로 차단할 수 있게 한다.
호기성호열미생물에 의한 분해 초기에는 나노기포산소수가 호기성 환경을 유지시키고, 가축사체의 분해에 의하여 다양한 아미노산과 같은 호기성호열미생물의 활성에 필요한 성분이 공급되며, 호기성호열미생물의 활성에 따른 호흡으로 열이 발생하게 된다. 열이 발생하면서 초기에는 매몰부 내부가 외부와 단절되어 있으므로 열이 빠르게 축적되고 내부의 온도가 약 45~70℃ 또는 그 이상으로 상승된다. 온도의 상승에 의해 호열성미생물 외에 다른 균들은 사멸하게 되고, 호기성호열미생물만이 지속적으로 활성화되어 가축사체를 계속하여 분해한다. 온도 상승에 따라 사멸되는 균으로는 특히, 고온에 취약한 대장균, 콜레라, 티스프, 살모넬라와 같은 다양한 병원균이며, 이 뿐만 아니라 동물성병원균으로 유해한 조류인플루엔자 및 구제역과 같이 전염성이 높은 바이러스까지 제거된다. 이러한 유해한 병원균이나 바이러스는 약 45~70℃ 또는 그 이상의 고온에서 48시간 이내에 모두 사멸된다. 따라서, 본 발명과 같이 최소 48시간 동안 외부로부터 산소공급 없이 나노기포산소수에 의해서 호기성호열미생물을 활성화시켜 가축사체를 분해하는 경우, 가축사체에 잔류할 수 있는 병원균이나 바이러스를 외부로 유출시키지 않는다.
가축사체 매몰처리방법에서 사체분해층(150)을 형성한 후 사체분해층(150) 상부에 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수로 혼합된 소취봉분층(160)을 형성한다.
소취봉분층은 사체분해층에서 가축사체의 분해에 의해 초기 매몰부 내부에서 발생하는 악취를 제거하기 위해 형성한다.
소취봉분층에 포함되는 호기성호열미생물은 공지의 호기성호열미생물을 하나 이상 혼합하여 포함할 수 있고, 사체분해층에 포함되는 호기성호열미생물과 상이할 수 있다.
가축사체 처리방법에서 소취봉분층(160)을 형성한 후 매몰구역(140) 외부에 둔덕(107)을 형성하고 둔덕(107)의 외측에 배수로(108) 및 저류조를 형성하는 단계를 더 포함한다.
둔덕은 매몰부 주변에 사람, 동물의 접근을 막고 우수 유입을 방지한다. 둔덕의 형성은 지면에서 높이 0.5m 이상 두께는 0.5m 이상이 바람직하다.
배수로는 우수에 의한 처리시설의 유실, 비가림 시설로부터 흐르는 우수의 배수가 원활하도록 둔덕 외측에 0.3m 이상의 깊이로 배수로를 설치하는 것이 바람직하다. 배수로의 설치 후 배수로 바깥의 주변에 0.3m 이상의 높이로 다른 둔덕을 쌓아 올려 우수의 유입을 방지한다.
배수로의 한쪽 부분에는 배수로에 유입된 우수들을 집수할 수 있는 외부저류조를 배수로와 연결될 수 있도록 설치하며, 외부저류조는 0.5m3이상으로 설치한다.
가축사체 매몰처리방법에서 소취봉분층(160)을 형성한 후 소취봉분층(160) 상부에 차광막(105)을 더 설치한다.
차광막은 차광율이 95% 이상인 통기성 소재로 설치하는 것이 바람직하며, 소취용봉분층이 우수, 바람, 외부침입으로부터 유실되는 것을 방지한다.
가축사체 매몰처리방법에서 차광막(105)을 설치한 후 차광막(105) 상부에 비가림막(106)을 더 설치한다.
비가림막은 비닐하우스 형태로, 둔덕의 바깥쪽 또는 배수로에 설치하되 소취봉분층과 내부 간격이 1m 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에서 호기성호열미생물(Aerobic Thermophilic Bacteria)은 호기 조건에서 고열에서도 증식할 수 있는 미생물로, 종류에 따라 적합한 발육온도가 있으나 일반적으로 50℃ 이상의 고온에서 발육이 활발하다. 본 발명에서 호기성호열미생물은 동물의 사체를 호기조건에서 분해처리함으로서 사체 분해시 악취의 발생도 방지할 수 있다. 본 발명에서 호기성호열미생물은 50 내지 75℃ 의 고온에서 서식할 수 있는 호열미생물을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 호기성호열미생물에 의해 50 내지 75℃고온에서도 사체의 분해가 가능하다. 호기성호열미생물은 축산 분뇨의 퇴비화 또는 부숙화 과정에서 자체적으로 분리하여 이용하거나 상업적으로 구입이 가능하다. 공지의 호기성호열미생물은 제한없이 사용할 수 있으며 가축사체 분해에 적합한 것이 바람직하다. 예를 들어 바실러스 스테아로써모필러스(Bacillus stearothermophilus)외에도 스페로테리우스 나우타우(Speroterius Nautau), 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis), 로도슈도마나스(Rhodopsudomonas), 로도스피릴룸(Rhodospirillum), 바실러스 소노렌시스(Bacillus sonorensis), 바실러스 터모아밀로보란스(Bacillus thermoamylovorans) 단독 또는 2 이상이 혼합된 미생물을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 호기성호열미생물을 직접 사용할 수 있고, 호기성호열미생물과 함께 또는 이를 대체하여 호기성호열미생물을 포함하는 미생물 제제를 사용할 수 있다. 미생물 제제는 호기성호열미생물을 배양시킨 배양액을 담체와 혼합한 것을 의미한다. 여기에서 담체는 미강, 톱밥, 낙엽, 건초, 퇴비 등을 이용할 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 미생물 제제의 제조 일예는 다음과 같다. 미생물을 배지에 접종하여 배양한다. 배지는 일 예로 물에 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 글루코스(glucose), 염화나트륨(NaCl), 인산수소칼륨(K2HPO4)을 가하여 조성할 수 있다. 가령, 증류수 1ℓ에 트립톤(Tryptone) 3g, 효모 추출물(yeast extract) 3g, 글루코스(glucose) 3g, 염화나트륨(NaCl) 5g, 인산수소칼륨(K2HPO4) 1g을 가하여 조성한다. 배지에 미생물을 접종한 후 30 내지 40℃에서 1 내지 3일 동안 배양하여 배양액을 얻는다. 그리고 배양액을 담체와 혼합한다. 배양액이 담체에 흡착되어 미생물이 담체에 고정된다. 이때 배양액 대 담체는 1:10~50의 중량비로 혼합할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 준비된 미생물 제제는 가축사체와 함께 혼합하여 사체분해층에 포함시킨다.
본 발명에서는 사체분해층이 나노기포산소수를 포함하고 있어 최초 가축매몰 후 48시간 동안은 산소 공급 없이 호기성호열미생물의 활성화가 가능하다.
본 발명에서 나노기포산소수는 나노크기의 산소기체를 용존 포화농도의 수십에서 수백배 이상 용해시킨 것으로, 가축사체 매몰부 내부에서 호기성호열미생물의 초기 활성화에 필요한 산소 및 수분을 공급한다.
나노기포산소수는 방사선을 조사한 대나무로 대나무 나노기포 발생막을 제조하여 제공할 수 있다. 대나무 나노기포 발생막의 제조는 대나무의 외피막을 제거하고 방사선의 조사로 대나무의 미세기공을 확보한 후, 미세기공이 확보된 대나무로 제조할 수 있다. 방사선의 종류는 감마선, 전자선 또는 이온빔을 이용할 수 있다. 제조된 대나무 나노기포 발생막을 물에서 압력을 가하여 산소기포를 발생시켜 나노기포산소수를 제조할 수 있다. 이러한 방법을 통해 나노기포산소수에 포함된 나노기포의 크기는 80~120nm 이고, 나노기포의 평균 개체수가 3.00×108/ml를 만족하는 나노기포산소수를 제조할 수 있다.
본 발명에서 나노기포산소수에 포함된 나노기포의 크기는 150nm이하, 130nm 내지 150nm, 130nm이하, 130nm 내지 100nm, 100nm 이하, 100nm 내지 80nm, 80nm이하일 수 있다. 나노기포산소수에 포함된 나노기포개체의 수는 2.00×108/ml개 이상, 2.00×108/ml 내지 3.00×108/ml개 바람직하게는 3.00×108/ml 이상이다. 나노기포산소수는 고온에서 안정하고, 계면활성제가 없어도 안정하며, 단순 혼합에 의해서도 호기성호열미생물을 활성화시킬 수 있다. 본 발명의 나노기포산소수는 최소 3개월 동안 상온에서 보관하여도 나노기포산소수에 포함된 나노기포의 크기는 유지되고, 개체수도 2.00×108/ml개 이상을 유지할 수 있다. 따라서, 최소 48시간 이상 외부로부터 공기를 공급하지 않아도 호기성호열미생물은 지속적으로 활성화되어 가축사체를 분해한다.
본 발명에 따르면, 호기성호열미생물의 활성화에 의해 매몰부 내부에 고온환경이 조성되고, 2주 이내에 시각적으로 확인할 수 있을 정도로 사체분해가 일어나고, 분해속도가 우수하여 매몰지역의 관리기간을 6개월 이내로 단축시킬 수 있어 토지이용율의 증대 및 유지관리비를 절감할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가축사체의 분해과정에서 약 45~70℃ 또는 그 이상의 고온환경이 조성되어 동물성병원균 및 조류바이러스, 구제역을 일으키는 바이러스를 사멸시킨다. 그리고, 고온에 의해 침출수가 증발되어 제거되므로, 침출수에 의한 토양 및 지하수의 오염이 방지되고, 악취의 발생이 없어 매몰지역의 사후관리가 용이하다. 또한, 분해된 가축사체를 산림지 조성을 위한 나무의 거름 또는 농업용 퇴비 등으로도 이용이 가능하다.
이하에서 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 예시로서 본 발명이 하기의 실시예에 의해 제한되어 해석되지 않는 것은 자명하다.
나노기포산소수의 제조
대나무의 외피막을 그라인더로 제거하여 대나무의 미세기공을 확보하였다. 미세기공이 확보된 대나무에 감마선을 50kGy가 되도록 조사하고 2기압, 80℃의 오토클레브에서 3시간동안 수분 및 유기물을 제거하여 대나무 나노기포 발생막을 제조하였다. 제조한 원통형의 대나무 나노기포 발생막에 고농도의 산소를 2bar의 압력을 가하여 물에서 산소기포를 발생시키는 방법으로 나노기포산소수를 제조하였다.
[ 실시예 1]
가축사체 매몰 후 나노기포산소수에 의한 호기성호열미생물의 활성 및 온도 상승을 확인하였다.
가축사체로 닭사체 10kg(5kg×2마리), 왕겨, 축사 깔짚, 톱밥, 낙엽, 건초, 완숙퇴비를 혼합한 왕겨혼합물 약 3kg, 나노기포산소수 약 0.48kg 및 미생물제제(자연애, 마이크로맥스 영농조합법인)를 혼합하였다. 미생물제제와 왕겨혼합물의 혼합비는 약 1:36가 되도록 하였고, 48시간 동안 외부로부터 산소는 공급하지 않았다.
대조군으로 나노기포산소수 대신 일반수를 혼합하고 처음부터 링블로워로 외부공기가 공급되도록 준비하였다. 24시간 및 48시간 후 각각의 온도를 측정하여 호기성호열미생물의 활성을 확인하였다. 온도 측정결과 나노기포산소수를 포함한 경우 및 링블로워로 공기를 공급한 경우 모두 24시간 후 60℃, 48시간 후 75℃까지 온도가 상승하였다(도 14). 그러나, 나노기포산소수를 사용한 경우 실험매몰상자 내의 온도분포가 더 균일한 것으로 관찰되었다.
[ 실시예 2]
나노기포산소수를 사용한 가축사체 분해정도를 관찰하였다. 외부에서 관찰 가능한 실험매몰상자에 미생물제제(자연애, 마이크로맥스 영농조합법인)와 왕겨, 축사 깔짚, 톱밥, 낙엽, 건초, 완숙퇴비를 혼합한 왕겨혼합물, 나노기포산소수를 혼합하였다. 미생물제제제와 왕겨혼합물의 혼합비는 1:36가 되도록 하였고, 상자 바닥에 깔아 활성층을 형성하였다. 이 후 가축사체로 닭 10kg, 왕겨, 축사 깔짚, 톱밥, 낙엽, 건초, 완숙퇴비를 혼합한 왕겨혼합물 3kg, 나노기포산소수 0.48kg 및 미생물제제를 혼합하였다. 미생물제제와 왕겨혼합물의 혼합비는 1:36가 되도록 하였고, 활성층 상부에 사체분해층을 형성하였다. 이 후 미생물제제와 왕겨혼합물을 1:36으로 혼합하여 사체분해층 상부에 소취용봉분층을 형성하였다. 나노기포산소수를 사용한 경우 48시간 동안 외부로부터 산소는 공급하지 않았다.
대조군으로 나노기포산소수 대신 링블로워에 의한 공기공급을 통해 산소가 공급되도록 하였다.
24시간 후, 나노기포산소수를 사용한 경우 온도는 55℃이고, 일반수를 공급한 경우 온도는 52℃로 측정되었다(도 15). 10일 후에 나노기포산소수를 사용한 경우 42℃, 일반수를 공급한 경우 온도가 47℃로 측정되었다. 나노기포산소수를 사용한 경우에는 외부에서 가축사체가 보이지 않아 가축사체의 분해가 완료된 것으로 판단하였다(도 16). 가축사체가 매몰된 사체분해층을 파서 가축사체의 분해 정도를 확인하였다. 10일째 일반수를 사용한 경우 사체의 살과 뼈에 해당하는 잔존물이 확인(도 17(b))되었으나, 나노기포산소수를 사용한 경우 잔존물이 발견되지 않았다(도 17(a)). 12일째 일반수를 사용한 경우 여전히 잔존물로 살과 뼈가 일부 발견되었다(도 17(d)). 15일째 일반수를 사용한 경우에도 잔존물이 거의 발견되지 않았다(도 17(f)). 이를 통해 나노기포산소수를 사용한 경우 가축사체 분해가 더 빠르게 진행된 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 15일째 나노기포산소수를 사용한 경우 수분함량이 약 40%이고 일반수를 사용한 경우 수분함량이 약 60%로 측정되었다. 따라서, 나노기포산소수를 사용하는 경우 호기성호열미생물의 활성 정도 및 활성 지속시간이 일반수를 사용한 경우보다 더 우수한 것을 알 수 있었다(도 17).
[ 실시예 3]
본 발명에 따라 대량의 가축사체 매몰처리방법을 다음과 같은 방법으로 실시하였다.
가축사체 100톤의 매몰을 위해 표 1과 같이 준비하였다.
가축사체 매몰처리 준비물(2kg 닭 50,000마리 기준: 사체 100톤)
품명 규격 소요량 용도
포크레인 대형(6w), 소형(02) 2대 매몰부인 구덩이 형성 및 사체투입
가축사체운반기 스키로더 1대 사육동에서 수송차량으로 사체 운반
수송차량 5톤, 15톤 트럭 2대 사육동에서 매몰부 구덩이까지 사체운반
차수막 0.1mm×6.5m×30m
이중비닐
(펼칠 경우 가로 13m)		 2박스 매몰부 구덩이 바닥 및 벽면으로부터 수분유입 및 침출수 유출방지
부직포 7mm×1.8m×18m/롤 12롤 차수비닐 훼손방지
호기성호열미생물,
소취용 호기성호열미생물
(미생물 제제 구입 사용)		 8kg/포
(자연애, 마이크로맥스 영농조합법
인)		 0.8ton 가축사체 분해 및 악취 제거용 미생물
통기성부재 왕겨, 축사 깔짚, 톱밥, 낙엽, 건초, 완숙퇴비를 혼합한 왕겨혼합물 29ton 호기성호열미생물 처리시 수분 및 통기성 환경 유지
다공성공기공급관
(연질배관)		 외경26mm, 두께5.5mm, 50m/1롤의 저압분산고무질 에어호스(유니바이오호스) 4롤 매몰부 내부 공기공급(공기 공급은 최초 가축매몰 후 48시간 이후 실시)
연결배관
(엑셀파이프)		 외경20mm, 두께2mm
PE 파이프		 3m×8개 매몰부 구덩이 내부의 공기공급관과 외부의 공기분배관 연결
공기분배관 백관, 이경티 50mm, 단니플 50mm
(1세트: 이경티 및 단니플 각 1개)		 8세트 링블로워에서 나오는 공기를 연결배관으로 분배하는 역할
링블로워 220V 단상, 60Hz, MaxQ 3.6m3/min 이상 1개 공기분배관을 통해 매몰부 내부에 공기 공급(공기 공급은 최초 가축매몰 후 48시간 이후 실시)
나노기포산소수 기포크기 150nm이하, 개체수 3억개/ml 이상 1.6ton 매몰초기(48 시간) 호기성호열미생물의 활성화를 위한 산소 및 수분공급
배수로 및 외부저류조 PVC와 같은 방수재질, 용량 0.5m3 이상 1개 우수유입 방지
차광막 농자재용 그물형태,
차광율 95%, 8m×25m		 1개 외부요인에 의한 소취봉분층 유실 방지 및 외부침입 차단
온도계 T-type, 길이 50cm이상, 측정 온도 범위 0~100℃ 1개 호기성호열미생물에 의한 사체 정상분해 여부확인
비가림막 농업용강관(외경25mm, 두께 1.5mm이상, 길이9m), 고강도 투명비닐(두께0.1mm×폭6.5m×길이25m) 1식 우천시 매몰부 내부로 우수유입 방지
경고표지판 1개
출입금지띠 3롤
나노기포산소수는 아래와 같이 제조하였다.
대나무의 외피막을 그라인더로 제거하여 대나무의 미세기공을 확보하였다. 미세기공이 확보된 대나무에 감마선을 50kGy가 되도록 조사하고 2기압, 80℃의 오토클레브에서 3시간동안 수분 및 유기물을 제거하여 대나무 나노기포 발생막을 제조하였다. 제조한 원통형의 대나무 나노기포 발생막에 고농도의 산소를 2bar의 압력으로 가하여 물에서 산소기포를 발생시키는 방법으로 나노기포산소수를 제조하였다.
가축사체 처리방법을 아래와 같이 실시하였다.
1. 매몰지역 선정 및 매몰부 형성
가축사체 매몰을 위한 매몰지역을 선정하고, 매몰부의 표준크기를 가로6m × 높이2.5m × 길이23m(345m³)로 설정하였다. 표준크기에 맞춰 매몰부인 구덩이를 팠다. 매몰부는 지하로 깊이 2m를 파고 지상으로 높이 0.5m, 너비 0.5m 둑을 설치하였다. 매몰부가 형성된 것을 보여주는 매몰지역 터파기의 개요도는 도 4와 같다. 매몰부는 바닥면을 평평하게 시공하여 가축사체 분해과정에서 나노기포산소수가 바닥면에 균일하게 공급되도록 하였다. 매몰부 바닥에 설치할 차수비닐의 손상으로 인한 침출수 유출에 대비하여 표준크기 매몰부의 경우 3.3m2당 400g의 호기성미생물(표준크기의 경우 총 16.7kg)을 부직포를 깔기 전에 매몰부 바닥 전체에 고루 뿌려 토양정화층을 형성하였다.
매몰부 크기별 처리할 수 있는 가축의 종류별 처리 두수는 다음의 표 2와 같다.
처리 중량(ton) 가로(m) 높이(m) 길이(m) 처리 두수
20 6 2.5 5 2kg 닭 10,000수 /
4kg 오리 5,000
40 6 2.5 10 2kg 닭 20,000수 /
4kg 오리 10,000
60 6 2.5 14 2kg 닭 30,000수 /
4kg 오리 15,000
80 6 2.5 17 2kg 닭 40,000수 /
4kg 오리 20,000
90 6 2.5 20 2kg 닭 45,000수 /
4kg 오리 22,500
100 6 2.5 23 2kg 닭 50,000수 /
4kg 오리 25,000
2. 차수막 및 차수막보호층 설치
차수막으로 이중비닐을 준비하고, 차수막보호층으로는 부직포를 준비하였다.
차수비닐의 손상방지를 위해 매몰부 바닥 및 벽면 전체에 두께 7mm 이상의 부직포를 깔고, 그 위에 두께 0.1mm 이상의 차수비닐을 2겹으로 깔았다. 비닐의 폭은 매몰부 바닥 및 양쪽면의 높이를 더한 길이보다(표준크기 매몰부의 경우 11m) 2m 이상 큰 폭의 비닐을 사용하여 매몰부 외부에 형성할 둔덕까지 덮어지도록 하였다(도 5).
3. 다공성공기공급관의 설치
다공성공기공급관으로 저압분산 고무질호스인 유니바이오호스(50m/1롤)를 절단하지 않고 매몰부의 길이 방향으로 차수비닐 위에 ∩형태로 2줄 설치하고, 인접 유니바이오호스와의 간격이 0.7m 이내가 되도록 하며, 원활한 공기공급을 위해 서로 꼬이거나 꺾이지 않도록 설치하였다. 같은 방법으로 매몰부의 가로 폭 6m에 맞추어 4개의 롤로 8가닥의 유니바이오호스를 매몰부 길이 방향으로 설치하였다(도 6).
4. 연결배관 및 공기분배관 연결
연결배관(엑셀파이프)은 PE 재질의 외경 20mm, 두께 약 2mm의 경질 파이프를 사용하였다. 연결배관의 한쪽 끝은 유니바이오호스와 연결하고 매몰부의 가로면 내부벽에 수직으로 설치한 후 테이프나 접착제로 고정시켰다. 차수비닐을 손상시킬 수 있는 고정핀은 사용하지 않았다. 공기분배관은 백관 50mm 이경티, 단니플, 15mm 엘보우를 연결하여 준비하였고, 연결배관과 연결하여 링블로워에서 공급되는 공기를 8가닥의 연결배관을 통해 유니바이오호스에 분배할 수 있도록 하였다(도 7 및 도 8).
5. 활성층의 형성
설치된 유니바이오호스 위에 호기성호열미생물, 나노기포산소수와 왕겨혼합물을 30cm 내외의 두께로 골고루 깔아주었다. 왕겨혼합물은 통기성부재로 호기성호열미생물의 지속적인 활성화에 필요한 나노기포산소수 등의 수분과 공극을 유지시켜 주는 기능을 하게 된다(도 9).
6. 사체분해층의 형성
가축사체, 호기성호열미생물, 왕겨혼합물 및 나노기포산소수를 매몰부 밖에서 혼합한 후 매몰부 내부에 봉분형태로 쌓아 사체분해층을 형성하였다. 사체분해층의 처리형태는 매몰부의 길이 방향으로 중앙이 융기된 형태(∧)로 하여, 수분 증발이 용이하고 열을 보존하여 호기성호열미생물의 활성화가 효과적으로 지속되도록 하였다. 사체분해층은 매몰부 중앙부분이 지표면보다 약 0.5m 정도 높게 봉분형태로 쌓아 통기성을 보다 향상시켰다(도 10). 가축 사체분해층에 추가로 농장의 오염물질, 사료 등을 함께 처리할 수 있다.
7. 소취봉분층 형성
소취용 호기성호열미생물, 왕겨혼합물 및 나노기포산소수를 혼합하여 가축사체가 외부로 노출되지 않도록 사체분해층에서 0.5m 이상의 두께, 지표면에서는 1m 내외의 높이까지 소취봉분층을 형성하였다(도 11). 소취봉분층은 가축사체가 외부로 노출되지 않도록 하는 역할을 하며, 초기 매몰부 내부에서 발생하는 악취를 제거한다.
8. 매몰부 주변 둔덕 설치
매몰부 외부에 외부침입 및 우수유입 방지를 위해 지면에서 높이 0.5m, 두께 0.5m 이상으로 둔덕을 설치하였다.
9. 둔덕 주변 배수로 및 외부저류조 설치
둔덕 외측에 0.3m 이상의 깊이로 배수로를 설치하고, 배수로 설치 후 배수로의 바깥 부분에도 0.3m 이상으로 둔덕을 쌓아 올렸다. 그리고, 비가림막에서 떨어지는 우수의 원활한 배수를 위해 배수로를 설치하였다. 배수로의 한쪽 끝에는 우수의 집수를 위하여 0.5m3 이상의 외부저류조를 설치하였다. 경사가 낮은 방향을 외부저류조의 설치 위치로 선정하고 배수로와 연결시켰다.
10. 공기분배관과 링블로워의 연결
연결배관과 공기분배관 그리고 링블로워를 연결하였다(도 12).
11. 차광막의 설치
소취봉분층이 외부요인에 의해 유실되는 것을 방지하고, 외부침입 차단을 위해 소취봉분층 표면에 차광율 95% 이상의 차광막을 덮었다. 차광막의 가장자리는 고정핀으로 마무리하였다.
12. 비가림막 설치
소취봉분층의 표면으로부터 1m 이하의 높이로 비닐하우스 형태의 비가림막을 설치하였다. 비가림막의 프레임은 외경 25mm, 두께 1.5mm, 길이 9m의 농업 하우스용 금속강관으로 하고, 소취봉분층 외부면과 형태 및 간격을 일정하게 하기 위해 중앙부분은 유선형(∩형태)으로 구부려 사용하였다. 비가림막의 프레임은 매몰부 길이 방향에 따라 80cm의 간격으로 배수로의 바깥으로 설치하였으며, 소취봉분층과의 내부 간격은 1m 이하가 되도록 설치하였다. 소취봉분층에 우수가 직접 떨어지지 않도록 0.1mm 이상의 투명비닐을 비가림막 프레임 위에 덮고 고정시켰다. 투명비닐은 지면에서 50cm 정도의 간격을 두어 통기성이 유지되도록 하였다(도 13). 비가림막의 설치와 함께 온도를 통해 사체의 정상분해를 직접 확인할 수 있도록 매몰부의 가장 자리에 50cm 이상의 센서봉을 가진 온도계를 설치하였다. 비가림막까지 설치한 후 추가적으로 경고표지판을 설치하였다.
13. 링블로워의 작동
가축사체 처리시설 설치를 완료 한 후 초기 48시간 동안은 링블로워를 작동시키지 않았다. 초기 48시간이 경과한 후 링블로워를 작동시키고 3개월간 작동시켰다. 하루에 15분씩 4번 링블로워의 작동을 멈추는 것 외에 24시간 동안 계속하여 작동시켰다. 3개월 이후에는 하루에 8시간을 작동시켰다.
14. 매몰지역의 관리 및 가축사체 분해 종료여부 검사
가축사체 처리시설 조성 후 5개월 후에 관리기간 종료 검사를 위해 조류인플루엔자 및 구제역 균의 잔류여부에 대한 정밀검사를 실시하였다. 관리기간 종료 검사를 위한 정밀검사 시료를 매몰부 상층에서 60cm 하부 지점의 가축사체 분해토양에서 3점을 코니컬 튜브 1/3의 양으로 채취하고, 튜브의 외부를 소독한 후 탄저균, 조류인플루엔자 및 구제역 균에 대한 검사를 실시하였다. 검사 실시 후 조류인플루엔자 및 구제역 균에 에 대한 음성 판정을 받고, 사체분해 정도를 관찰하였다. 가축사체는 뼈 및 털까지 완전히 분해된 것을 최종적으로 확인하고 관리를 종료하였다.
10 : 지상에 설치한 가축사체 처리시설 11 : 매몰 구조물
12 : 활성층 13 : 사체분해층
14 : 소취봉분층 15 : 다공성공기공급관
16 : 연결배관 17 : 링블로워
18 : 가스배출관 19 : 지붕
100 : 토지를 굴착하여 설치한 가축사체 처리시설 110 : 활성층
120 : 차수막 130 : 차수막보호층
140 : 매몰부 150 : 사체분해층
160 : 소취봉분층 170 : 토양정화층
101 : 다공성공기공급관 102 : 연결배관
103 : 공기분배관 104 : 링블로워
105 : 차광막 106 : 비가림막
107 : 둔덕 108 : 배수로

Claims (21)

  1. 매몰부, 상기 매몰부 내부의 바닥에 형성되는 활성층, 상기 활성층 상부에 형성되는 사체분해층 및 상기 사체분해층 상부에 형성되는 소취봉분층으로 구분되는 구역을 포함하고,
    상기 활성층은 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하고, 상기 사체분해층은 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하고, 상기 소취봉분층은 소취용 호기성호열미생물 및 통기성부재를 포함하고, 상기 매몰부 내부는 외부와 최소 48시간 동안 단절된 가축사체 처리시설.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사체분해층에 가축사체를 포함하는 가축사체 처리시설.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소취봉분층은 나노기포산소수를 포함하는 가축사체 처리시설.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 활성층에 다공성공기공급관을 포함하고 연결배관을 통해 상기 다공성공기공급관에 공기를 공급하는 링블로워를 포함하는 가축사체 처리시설.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 매몰부의 활성층 아래에 형성된 차수막을 포함하는 가축사체 처리시설.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차수막 아래에 형성된 토양정화층을 포함하는 가축사체 처리시설.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노기포산소수는 나노기포 크기가 150nm이하이고, 나노기포 개체수가 2.00×108/ml 이상인 가축사체 처리시설.
  8. 외부와 최소 48시간 동안 단절된 매몰구조물, 매몰구조물 내부의 바닥에 형성되는 활성층, 상기 활성층 상부에 형성되는 사체분해층 및 상기 사체분해층 상부에 형성되는 소취봉분층으로 구분되는 구역을 포함하고, 상기 활성층은 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하고, 상기 사체분해층은 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하고, 상기 소취봉분층은 소취용 호기성호열미생물 및 통기성부재를 포함하는 가축사체 처리시설.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 사체분해층에 가축사체를 포함하는 가축사체 처리시설.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 활성층에 다공성공기공급관을 포함하고 연결배관을 통해 상기 다공성공기공급관에 공기를 공급하는 링블로워를 포함하는 가축사체 처리시설.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가축사체 처리시설은 지붕 및 가스배관을 포함하는 가축사체 처리시설.
  12. (a) 가축사체 매몰을 위한 매몰부를 형성하는 단계, (b) 상기 매몰부 내부 바닥에 차수막을 설치하는 단계, (c) 상기 차수막 위에 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하는 활성층을 형성하는 단계, (d) 상기 활성층 상부에 가축사체, 호기성호열미생물, 통기성부재 및 나노기포산소수를 포함하는 사체분해층을 형성하는 단계 및 (e) 상기 사체분해층 상부에 소취용 호기성호열미생물 및 통기성부재 포함하는 소취봉분층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 매몰부 내부는 외부와 최소 48시간 동안 단절된 친환경 가축사체 매몰처리방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 소취봉분층은 나노기포산소수 포함하는 가축사체 매몰처리방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 차수막을 설치하기 전에 상기 차수막을 보호하기 위한 차수막보호층을 형성하는 가축사체 매몰처리방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 차수막을 설치하기 전에 호기성호열미생물을 포함하는 토양정화층을 형성하는 가축사체 매몰처리방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 (b) 단계 이후, 상기 차수막 위에 다공성공기공급관을 설치하고 연결배관을 상기 다공성공기공급관에 연결한 후 매몰부 외부로 노출시켜 공기분배관과 연결하는 단계를 더 포함하는 가축사체 매몰처리방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 소취봉분층 형성하고 최소 48시간 후 공기분배관을 통해 공기를 공급하는 가축사체 매몰처리방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 소취봉분층 상부에 차광막을 더 설치하는 가축사체 매몰처리방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 차광막 상부에 비가림막을 더 설치하는 가축사체 매몰처리방법.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 매몰부외부에 둔덕을 형성하고, 상기 둔덕 외측에 배수로를 형성하는 단계를 더 포함하는 가축사체 매몰처리방법.
  21. 제12항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노기포산소수는 나노기포 크기가 150nm이하이고, 나노기포 개체수가 2.00×108/ml 이상인 가축사체 매몰처리방법.
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