KR101791565B1 - 방사선을 이용한 축산액비 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축산폐수를 이용하여 제조된 청정 축산 액비에 관한 것으로, 축산폐수에 방사선 전처리를 통해 폐수 내의 각종 항생물질, 일반세균 및 대장균을 완벽하게 제거함으로써 액비 제조시 목적미생물의 효율을 극대화하여 액비 내의 환경오염도 및 악취 원인 물질인 황화수소를 제거하였으며, 맑은 색상의 액비 및 부유고형물을 저감시킴으로써 액비의 장기간 보존성을 높여 최종적인 축산 액비의 품질을 향상시켰다.

Description

방사선을 이용한 축산액비 제조방법{Liquid fertilizer production method using radiation}
본 발명은 방사선 전처리하는 단계를 포함하는 환경오염도가 낮은 축산액비 제조방법에 관한 것이다.
비료란, 식물에 영양을 주거나 식물의 재배를 돕기 위하여 흙에서 화학적 변화를 가져오게 하는 물질과 식물에 영향을 주는 물질을 말하는 것이며, 이러한 비료는 시비 상법에 따라, 밑거름, 웃거름, 제법과 성상에 따라 입상비료, 분상비료, 사상비료, 고형비료, 액상비료, 원료에 따라 유기질비료, 무기질비료, 광물질비료, 주성분에 따라 단비, 복합비료, BB비료, 질소질비료, 인산질비료, 가리질비료, 미량요소비료, 효과에 따라 속효성비료, 완효성 비료, 지효성비료, 용도에 따라 수도용비료, 원예용비료, 과수용비료, 비료 공정 규격에 따라 무기질 질소비료, 무기질 인산비료, 무기질 가리비료, 복합비료, 유기질비료, 석회질비료, 규산질비료, 고토비료, 미량요소비료, 규인비료, 규인가리비료, 부산물에 따라 퇴비, 부숙겨, 재, 분뇨잔사, 부옆토, 아미노산발효 부산비료, 건계분, 건조축산 폐기물, 부숙왕겨 및 톱밥, 토양미생물제제 및 토양활성제 비료로 분류된다. 이중 액체로 이루어지는 액상비료는, 분말 또는 입자 모양의 비료를 희석하여 된 것으로 액비(液肥, Liquid fertilizer)라고도 하며, 주로 제 4종 복합 비료에 속하며 일반적인 농가에서는 깻묵, 어박 등을 부숙시켜 묽게한 액이나 물에 녹기 쉬운 형태의 액상비료 전용의 화학비료를 사용하고 있다.
일반적으로 액비란, 가축이 배설한 분뇨 그리고 가축을 사육하는 과정에서 자연 발생되는 가축이 먹다 남은 사료나 깔짚 등이 섞여 액상의 상태로 퇴비화한 것으로, 퇴비와 비교하여 화학비료처럼 속효성과 유기질 비료로서의 지속효과가 있는 장점이 있다. 그러나, 이러한 액비는 가축의 분뇨와 사육과정에서 발생되는 유해한 물질을 여과 없이 그대로 비료화한 것으로, 이로 인해 식물의 재배를 돕기 위해 시비될 시 유해한 성분이 그대로 식물에 흡수되어 이를 재배 취식할 시 체내로 그대로 흡수되어 각종 질병이 발병될 우려가 있었다.
이러한 가축의 분뇨를 이용하는 방법으로서 기존에는 분뇨를 수거하여 탱크에 저장한 후, 종균제를 첨가하여 활성화시켜 생물학적 방법으로 액비를 생산하는 방법이 이용되었으나, 이러한 기존의 제조방법은 마구잡이식으로 분뇨를 수거하여 분뇨중 중금속, 독성, pH 등의 상태를 고려하지 않은 채 수집된 분뇨를 화학적인 처방 첨가물 및 획일화된 양의 처방 첨가물로 처리함으로써 정형화된 액상비료를 생산하는 것이 불가능하고, 이에 따라 제조된 화학 비료가 다시 토양으로 돌아가게 되면 토양을 오염시키고, 식물의 성장에 좋지 않은 영향을 끼치는 등 그 사용에 있어서의 한계 및 문제점이 있었다.
특히, 화학적 성분이 비료에 포함될 경우 토질 오염을 악화시키고, 토양에 미네랄 성분이 고갈되는 등 문제점이 발생하여 비료 첨가물은 천연성분이어야 하며, 생물학적 성분의 조성이 필요하며, 악취가 없고 살균 보관되고 사용에 편리할 것이 요구되고 있다. 또한, 축산분뇨의 액비화 처리는 농가, 영농조합법인, 또는 소규모 농업법인에 의하여 처리되고 있으나 비전문가에 의존하므로 관리 및 제조가 체계적으로 수립되어 있지 않고, 축산분뇨 저장조의 빈번한 산재로 인하여 추가적인 환경오염의 가능성이 상존하므로 축산분뇨의 체계적이며 과학적이고 통합적인 바이오 액비화 제조 시스템이 절실한 실정이다.
최근 들어, 축산폐수 증가 및 해양투기가 금지됨에 따라 축산폐수처리 비용이 증가되어 이에 따른 축산산업 경쟁력 약화된 실정이다. 또한, 축산폐수를 부적절하게 처리할 시에 따른 환경오염 가중되기 때문에 축산폐수의 재활용 필요성 증대되고 있다. 현재까지의 화학물질류를 함유한 기존 액비의 장기간 사용시 토양축적에 따른 토양오염의 우려가 있기 때문에 농가의 친환경농업 증가에 따른 축산액비 활용이 증대되고 있다.
이에, 본 발명자들은 방사선을 이용한 청정 축산 액비를 제조하고자 하였으며, 기존의 미생물을 이용한 액비 제조공정에 전처리 개념으로 방사선 조사방법을 도입함으로써 축산폐기물 중 액비제조 대상인 축산폐수에 함유된 각종 항생물질, 내분비계 장해물질, 일반세균 및 대장균을 완벽하게 제거함으로써 미생물만을 이용하여 제조하는 액비보다 향상된 품질의 액비 제조하였고, 상기 방사선 전처리를 통해 액비 대상인 축산폐수의 환경오염도(COD, BOD5, TOC)를 대폭 낮추어 액비의 품질을 향상시켰으며, 축산폐수의 주요 악취 원인 물질 중의 하나인 황화수소(H2S)를 제거함으로써 최종제품의 악취를 제거하였고, 축산액비의 SS(부유고형물)를 저감시킴으로써 액비의 장기간 보존에 따른 부패 가능성 최소화 효과를 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 첨가제 및 방사선 처리하는 단계를 포함하는 품질이 향상되고 환경오염도가 낮으며 저장성이 향상된 축산액비를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 축산액비를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 축산폐수에 이산화타이타늄(TiO2), 및 오존(O3), 과산화수소(H2O2) 및 황산수소칼륨(KHSO4)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합한 첨가제를 첨가하고 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 축산액비의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
1) 축산폐수에 이산화타이타늄(TiO2), 및 오존(O3), 과산화수소(H2O2) 및 황산수소칼륨(KHSO4)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합한 첨가제를 첨가하고 방사선을 조사하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)의 조성물에 목적 미생물을 첨가하여 발효 및 숙성시키는 단계를 포함하는 축산액비의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 축산액비를 제공한다.
아울러, 본 발명은 상기 축산액비를 이용하여 농작물을 재배하는 방법을 제공한다.
본 발명은 축산폐수를 이용하여 제조된 청정 축산 액비에 관한 것으로, 축산폐수에 방사선 전처리를 통해 폐수 내의 각종 항생물질, 일반세균 및 대장균을 완벽하게 제거함으로써 액비 제조시 목적미생물의 효율을 극대화하여 액비 내의 환경오염도 및 악취 원인 물질인 황화수소를 제거하였으며, 맑은 색상의 액비 및 부유고형물을 저감시킴으로써 액비의 장기간 보존성을 높여 최종적인 축산 액비의 품질을 향상시켰다.
도 1은, 축산폐수에 20 kGy의 감마선을 조사한 후 폐수 내 일반세균 및 대장균의 수를 전라북도 보건환경연구원의 수질검사 결과로 나타낸 도이다.
도 2는, 방사선 전처리한 축산폐수를 이용하여 제조한 액비의 청명한 색상을 나타낸 도이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 축산폐수에,
이산화타이타늄(TiO2), 및
오존(O3), 과산화수소(H2O2) 및 황산수소칼륨(KHSO4)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상;을 혼합한 첨가제를 첨가하고 방사선을 조사하는 단계를 포함하는
축산액비의 제조방법을 제공한다.
상기 축산폐수는 고액분리된 액체분인 것이 바람직하다.
호기성으로 액비를 조제하는데 필요한 시스템은 축사구조에 의한 분뇨분리와 고액분리기, 저장조, 폭기장치, 액비 살포기로 구성되어 있다. 고액분리를 통해 슬러리 부피가 15～20% 감소되며 액상분의 성분함량이 고형분량 5～30%, 인산 20～60%, 질소 5～40% 감소하는 효과가 있다. 액상분 중에 고형분 함량이 줄어 액상화가 용이하게 되며 농지환원 시용시 암모니아 휘산이 감소한다.
본 발명의 액비 제조 방법에 있어서, 상기 첨가제는 이산화타이타늄(TiO2) 및 과산화수소(H2O2)의 혼합물인 것이 더욱 바람직하다.
상기 방사선을 조사하는 단계는 첨가제 첨가와 동시에 수행하는 것이 바람직하다.
상기 방사선 처리 및 첨가제를 처리하는 단계는 축산폐수에 대해 항생물질을 제거하고 일반 세균 및 대장균을 제거하며, 축산폐수 및 축산액비의 환경오염도를 감소시키는 것이 바람직하며 또한 악취를 제거시키는 것이 바람직하다. 상기 환경오염도의 확인은 TSS(총부유물질), COD(화학적산소요구량), BOD(생화학적 산소 요구량), TOC(유기탄소), 암모니아(NH3), NO3, 설파이트(sur) 및 황화수소를 통해 알 수 있다.
상기 방사선은 감마선, 전자선 또는 엑스선인 것이 바람직하나 감마선인 것이 더욱 바람직하고, 상기 조사량은 1 내지 50 kGy인 것이 바람직하나 20 ~ 50 kGy인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 액비에 조사되는 방사선은 항생물질, 내분비 장해물질, 기타 오염물질 및 잔류 미생물의 활성 제거 등의 역할을 수행하는데, 고준위 감마선 또는 전자선은 높은 에너지를 가지고, 투과성이 좋으므로 축산 액비에 대한 조사시, 보다 효과적인 처리가 가능하다. 또한, 고분자 재료에 감마선(γ선)이나 전자선 등의 방사선을 조사하면 고분자의 사슬 사이에 화학결합(가교)이 일어나거나, 사슬이 끊어져 짧은 분자로 되는 절단 반응이 일어난다. 고준위 감마선을 조사하면 투과력이 강하므로 두꺼운 고분자 소재를 얻을 수 있는 장점이 있고, 전자선은 투과력은 다소 떨어지나 에너지가 강해 단시간 내에 원하는 수준의 방사선 선량을 조사할 수 있어 반응시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 항생물질은 테트라사이클린(Tetracycline; TC), 클로로테트라사이클린(Chlorotetracycline; CTC), 옥시테트라사이클린(Oxytetracycline; OTC), 술파메톡사졸(Sulfamethoxazole; SMX), 술파티아졸(Sulfathiazole; STZ), 술파메타진(Sulfamethazine; SMT) 또는 타일로신(Tylosine; TYL)인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 방사선 조사선량은 1 kGy∼50 kGy를 적정 범위이며, 20 kGy 내지 50 kGy인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 1 kGy 이하의 조사선량에서는 각종 항생물질, 내분비계 장해물질의 완벽한 파괴가 어렵고 일반세균 및 대장균을 완벽하게 살균하기 어려운 단점이 있으며 조사선량이 50 kGy 이상에서는 과도한 에너지 소비로 비 경제적이다.
또한, 본 발명은
1) 축산폐수에.
이산화타이타늄(TiO2), 및
오존(O3), 과산화수소(H2O2) 및 황산수소칼륨(KHSO4)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상;을 혼합한 첨가제를 첨가하고 방사선을 조사하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)의 조성물에 목적 미생물을 첨가하여 발효 및 숙성시키는 단계를 포함하는 축산액비의 제조방법을 제공한다.
상기 단계 1)의 축산폐수는 고액분리된 액체분인 것이 바람직하다.
상기 단계 1)의 첨가제는 이산화타이타늄(TiO2) 및 과산화수소(H2O2)의 혼합물인 것이 더욱 바람직하다.
상기 단계 1)에서 방사선을 조사하는 단계는 첨가제 첨가와 동시에 수행하는 것이 바람직하다.
상기 단계 1)의 방사선은 감마선, 전자선 또는 엑스선인 것이 바람직하나 감마선인 것이 더욱 바람직하고, 상기 조사량은 1 내지 50 kGy인 것이 바람직하나 20 ~ 50 kGy인 것이 더욱 바람직하다.
상기 방사선이 조사된 폐수에 응집제를 추가하여 응집 침전 후 상등수를 이용하여 액비화 하는 단계를 추가할 수 있다.
본 발명의 축산 액비라 함은 가축의 사육과정에서 배출되는 분, 뇨 및 청소수의 혼합물 또는 기타 축산분뇨 처리과정(혐기발효 폐액, 속성발효 액상분뇨)에서 발생되는 물질을 비료로 활용할 목적으로 수집, 저장하고 일정기간 동안 부숙시켜 병원성 미생물, 충란, 잡초종자 등을 사멸시키고 난분해성 물질 등을 분해하여 환경에 노출되어도 위해성이 없고 경종적으로 안정화된 액상물을 말한다. 액비는 작물생육에 필요한 성분인 질소(N), 인(P), 칼리(K) 이외에도 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na) 등과 같은 미량원소도 포함하고 있어 비료로서의 가치가 높다.
액비가 비료로서 경지에 환원되기 위한 조건으로는 균일성, 액상화, 저접착력, 무악취 그리고 작물에 대한 피해가 없어야 하기 때문에 발효처리가 되어야 한다. 액비제조 방법은 호기성 액비화 방법과 혐기성 액비화 방법으로 구분된다. 일반적으로 호기성 액비화 방법이 혐기성 액비화 방법보다 부숙 속도가 더 빠르다.
상기 호기성 액비화 방법의 경우, 액상분뇨를 교반하면서 공기를 불어넣어 폭기처리하는 방법으로, 퇴비화와 같이 호기성 미생물로 유기물을 분해시켜 액비를 제조한다. 액상분뇨를 호기성으로 부숙시키기 위해서는 호기성 미생물이 활동할 수 있는 조건을 갖추어 주지 않으면 안되며, 필요한 조건으로는 미생물의 영양원, 산소, 온도, 수분 등이다. 미생물의 영양원은 분뇨에 포함되어 있는 유기물로서 액비제조에 필요한 유기물은 충분하다고 할 수 있다. 호기성 미생물이 활동하기 위해서는 산소공급이 필수적이다. 액상분뇨는 호기성 미생물이 액중의 용존산소를 쉽게 이용해서 용존산소가 거의 없기 때문에 공기를 액중에 강제적으로 공급하는 폭기처리를 하지 않으면 액중의 산소가 없어서 호기성 미생물이 활동할 수 없게 된다. 호기적 처리를 통해 대장균, 기생충란, 병원성미생물, 잡초종자 등이 사멸되고, 수분이 감소되며, 질소는 20～30% 저하된다.
본 발명의 액비 제조 방법에 목적 미생물을 첨가하는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 바람직하며, 본 발명의 방사선 전처리된 축산 폐수에는 불필요한 대장균 등의 미생물이 존재하지 않아 상기 목적미생물인 호기성 미생물의 오염물질 분해 및 오염 물질의 변환을 촉진하여 효율적인 액비화를 돕는다.
상기 단계 2)의 목적 미생물은 바실러스 균인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않으며, 상기 목적 미생물과 함께 효모, 유산균 또는 광합성균 중 하나 이상을 더 포함하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 방법으로 제조된 축산액비는 방사선에 의해 부유 고형물이 저감되어 보존성이 증가되어 장기보존에 용이하다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 축산폐수를 활용하여 보다 효율적인 액비를 제조하고자 방사선 조사를 전처리에 이용하였다. 방사선 조사 전 후의 축산폐수 중의 항생제 분포를 확인하기 위하여 테트라사이클린(Tetracycline; TC), 클로로테트라사이클린(Chlorotetracycline; CTC), 옥시테트라사이클린(Oxytetracycline; OTC), 술파메톡사졸(Sulfamethoxazole; SMX), 술파티아졸(Sulfathiazole; STZ), 술파메타진(Sulfamethazine; SMT) 및 타일로신(Tylosine; TYL)의 농도를 측정하였으며, 그 결과 감마선 20 및 50 kGy를 조사하였을 때 모든 항생제의 검출이 나타나지 않은 것을 확인하였다(표 1 참조).
또한, 본 발명자들은 또한 축산폐수에 방사선 처리를 하였을 때 일반세균 및 대장균의 제거를 확인하고자 하였으며 그 결과, 20 kGy의 감마선 조사 후의 일반 세균 및 대장균이 완전히 제거된 것을 확인하였다(표 2 참조).
또한, 본 발명자들은 또한 축산폐수에 방사선 처리를 하였을 때 환경오염도 및 악취의 원인인 황화수소의 제거를 확인하고자 하였으며 그 결과, 20 kGy의 감마선 처리한 후의 축산폐수의 환경오염도가 저감되는 것을 확인하였으며, 황화수소가 제거되는 것을 확인하였다(표 3 참조).
또한, 본 발명자들은 방사선 처리된 축산폐수를 이용한 액비 내의 환경오염도 감소 정도를 확인하고자 하였다. 그 결과, 방사선 처리된 축산폐수로부터 제조한 액비의 환경오염도가 대폭 감소하는 것을 확인하였다(표 4 참조). 또한, 방사선 처리된 축산폐수로부터 제조한 액비의 경우 맑은 황갈색을 띄는 것을 확인하였다(도 2 참조).
또한, 본 발명자들은 방사선 처리된 축산폐수로부터 제조한 액비의 환경오염도를 추가적으로 제거하고자 첨가제로 오존(O3) 또는 과산화수소(H2O2)를 이산화타이타늄(TiO2)과 함께 상호 혼합하여 처리하였다. 그 결과, 방사선 처리한 축산폐수에 과산화수소 및 이산화타이타늄을 혼합하여 처리한 결과 방사선 처리만 한 경우보다 40% 이상의 COD 및 TOC 저감 효과를 나타내는 것을 확인하였다(표 5 참조).
또한, 본 발명자들은 방사선 처리된 축산폐수로부터 제조한 액비의 장기 저장성을 확인하고자 방사선 처리된 축산폐수로부터 제조한 액비에서 6 개월 경과 후에도 부패에 의한 악취가 발생하지 않는 것을 확인하였다(표 6 참조).
따라서, 본 발명의 액비 제조 방법을 통한 축산액비는 축산폐수에 방사선 전처리를 통해 폐수 내의 각종 항생물질, 일반세균 및 대장균을 완벽하게 제거함으로써 액비 제조시 목적미생물의 효율을 극대화하여 액비 내의 환경오염도 및 악취 원인 물질인 황화수소를 제거하였으며, 맑은 색상의 액비 및 부유고형물을 저감시킴으로써 액비의 장기간 보존성을 높여 최종적인 축산액비의 품질을 향상시켰다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 축산액비를 제공한다.
상기 축산액비는 축산폐수 내 항생물질 제거, 일반 세균 및 대장균 제거, 환경오염도 감소, 악취 제거, 및 장기 저장성을 갖는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명은 상기 축산액비를 이용하여 농작물을 재배하는 방법을 제공한다.
본 발명의 액비 제조 방법을 통한 축산액비는 축산폐수에 방사선 전처리를 통해 폐수 내의 각종 항생물질, 일반세균 및 대장균을 완벽하게 제거함으로써 액비 제조시 목적미생물의 효율을 극대화하여 액비 내의 환경오염도 및 악취 원인 물질인 황화수소를 제거하였으며, 맑은 색상의 액비 및 부유고형물을 저감시킴으로써 액비의 장기간 보존성을 높여 최종적인 축산 액비의 품질을 향상시켰다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.
다만, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것일 뿐 이에 의하여 본 발명의 내용이 제한되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 방사선 처리에 의한 축산폐수 내의 항생물질의 제거 확인
본 발명자들은 축산폐수를 활용하여 보다 효율적인 액비를 제조하고자 방사선 조사를 전처리에 이용하였다.
구체적으로, 본 발명에 사용된 축산폐수는 밀양시 소재의 돼지 축사에서 고액분리된 처리수를 채취하여 냉장 보관한 후 사용하였다. 상기 축산폐수 시료 1 L를 채취하여 1.5 L 유리 재질의 샘플병에 담았으며 총 3개의 샘플병에 각각 2, 20, 50 kGy의 감마선을 감마선 조사장치(한국원자력연구원)를 사용하여 조사하였다. 방사선 조사 전 후의 축산폐수 중의 항생제 분포를 확인하기 위하여 테트라사이클린(Tetracycline; TC), 클로로테트라사이클린(Chlorotetracycline; CTC), 옥시테트라사이클린(Oxytetracycline; OTC), 술파메톡사졸(Sulfamethoxazole; SMX), 술파티아졸(Sulfathiazole; STZ), 술파메타진(Sulfamethazine; SMT) 및 타일로신(Tylosine; TYL)의 농도를 측정하였다.
그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 감마선 20 및 50 kGy를 조사하였을 때 모든 항생제의 검출이 나타나지 않은 것을 확인하였다(표 1).
항생제 방사선조사 전(㎍/L) 방사선조사 후(㎍/L)
2 kGy 20 kGy 50 kGy
Tetracycline(TC) <LOQ <LOQ <LOQ <LOQ
Chlorotetracycline(CTC) 232.7 218 <LOQ <LOQ
Oxytetracycline(OTC) 12 8 <LOQ <LOQ
Sulfamethoxazole(SMX) <LOQ <LOQ <LOQ <LOQ
Sulfathiazole(STZ) 6.4 3.8 <LOQ <LOQ
Sulfamethazine(SMT) 0.8 0.4 <LOQ <LOQ
Tylosine(TYL) 0.3 0.3 <LOQ <LOQ
(LOQ : 정량 한계(Limit of Quantification))
< 실시예 2> 방사선 처리에 의한 축산폐수 내의 일반세균 및 대장균의 제거 확인
본 발명자들은 또한 축산폐수에 방사선 처리를 하였을 때 일반세균 및 대장균의 제거를 확인하고자 하였다.
구체적으로, 상기 <실시예 1 >과 같이 축산폐수에 20 kGy의 감마선을 조사한 후 폐수 내 일반세균 및 대장균의 수를 전라북도 보건환경연구원을 통해 수질검사로 확인하였다.
그 결과, 표 2에 나타낸 바와 같이 방사선 조사 후의 일반 세균 및 대장균이 완전히 제거된 것을 확인하였다(표 2).
방사선 조사 전 방사선 조사 후
일반세균 1,100,000 0
대장균군 46,000 0
< 실시예 3> 방사선 처리에 의한 축산폐수 내의 황화수소( H 2 S ) 제거 확인
본 발명자들은 또한 축산폐수에 방사선 처리를 하였을 때의 환경오염도 및 악취의 원인인 황화수소의 제거를 확인하고자 하였다.
구체적으로, 상기 <실시예 1>과 같이 축산폐수에 20 kGy의 감마선을 조사한 후 폐 수 내 TSS(총부유물질), COD(화학적산소요구량), BOD(생화학적 산소 요구량), TOC(유기탄소), 암모니아(NH3), NO3, 설파이트(sur) 및 황화수소를 확인하였다. 환경오염도 및 황화수소 측정은 공해공정시험법에 의거하여 수행하였다.
그 결과, 표 3에 나타낸 바와 같이 방사선 처리한 후 축산폐수의 황화수소가 제거되는 것을 확인하였다(표 3).
항목 축산폐수(ppm) 방사선조사 후 축산폐수(ppm) 비고
TSS 17,200 20,800
COD 44,000 48,800
BOD 16,000 14,400
TOC 13,600 13,600
NO3 400 640
SUR 800 480
NH3 100이상 100이상 측정기계의 최대 측정값: 100 ppm
H2S 100이상 0
< 실시예 4> 방사선 및 첨가제 처리에 의한 최종 액비 내의 환경오염도 감소 확인
<4-1> 방사선 처리에 의한 효과 확인
본 발명자들은 상기 <실시예 3>의 방사선 처리된 축산폐수를 이용한 액비 내의 환경오염도 감소 정도를 확인하고자 하였다.
구체적으로, 20 kGy의 감마선 처리된 축산폐수를 이용하여 목적미생물을 처리하여 축산액비를 제조하였다. 감마선 처리된 축산폐수를 이용하여 목적미생물을 처리하여 축산액비를 제조하였다. 액비 제조시 목적미생물은 토양에서 추출한 바실러스균을 사용하였으며, 미생물의 반응시간은 수리학적 반응시간으로 15일을 채택하였다.
그 결과, 표 4에 나타낸 바와 같이 방사선 처리된 축산폐수로부터 제조한 액비의 환경오염도가 대폭 감소하는 것을 확인하였다(표 4). 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이 방사선 처리된 축산폐수로부터 제조한 액비의 경우 맑은 황갈색을 띄는 것을 확인하였다(도 2).
항목 축산폐수로부터 제조한 액비(mg/L) 방사선 처리된 축산폐수로부터 제조한 액비(mg/L)
TSS 800 700
COD 3,200 1,500
BOD 1,100 500
TOC 1,000 500
NO3 720 440
SUR 560 130
NH3 1 2
H2S 0 0
색상 황갈색 맑은 황갈색
<4-2> 방사선 및 첨가제 혼합 처리에 의한 효과 확인
본 발명자들은 상기 실시예 <4-1>에서 방사선 처리된 축산폐수로부터 제조한 액비와 비교하여 좀더 환경오염도를 제거하기 위한 방법으로 실시예 <4-1>의 실험과정에서 추가적으로 첨가제를 첨가하여 방사선 조사를 병용하였다.
구체적으로, 상기 축산폐수를 방사선 처리시 축산폐수에 첨가제로 오존(O3) 또는 과산화수소(H2O2)를 이산화타이타늄(TiO2)과 함께 상호 혼합하여 방사선 조사하였다. 첨가제의 양은 각각 5 mM이하를 첨가하였으며 방사선조사량은 20 kGy를 사용하였다. 방사선 조사 후에는 미생물을 이용하여 생물학적 산화반응을 시켰다.
그 결과, 표 5에 나타낸 바와 같이 방사선 처리한 축산폐수에 과산화수소를 이산화티타늄과 혼합하여 방사선 조사한 경우가 방사선 처리만 한 경우보다 COD 및 TOC의 감소 효과를 나타내었으며, 40% 이상의 COD 및 TOC 저감 효과를 나타내는 것을 확인하였다(표 5).
항목 방사선 처리된 축산폐수로부터 제조한
액비(mg/L)		 과산화수소와 이산화타이타늄을 첨가하고 방사선 조사후 제조한 액비(mg/L)
TSS 700 540
COD 1,500 890
BOD 500 250
TOC 500 300
< 실시예 5> 방사선 처리에 의한 최종 액비의 장기 저장성 효과 확인
본 발명자들은 상기 실시예 <4-1>에서 수행된 시료를 이용하여 제조한 액비의 장기 저장성을 확인하고자 장기 저장시간에 따른 부패에 의한 악취의 강도증가를 확인하고자 하였다.
구체적으로, 상기 실시예 <4-1>에서 수행된 시료를 이용하여 악취 측정방법으로 활용되는 후각 측정법을 활용하였다. 그 결과, 표 6에 나타낸 바와 같이 방사선 처리된 축산폐수로부터 제조한 액비에서 6 개월 경과 후에도 부패에 의한 악취가 발생하지 않는 것을 확인하였다(표 6).
항목 방사선 처리 안 한 액비 방사선 처리 한 액비
기간(개월) 0 2 4 6 0 2 4 6
악취(도) 1 1 1 2 0 0 0 0

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 1) 축산폐수에, 이산화타이타늄(TiO2) 및 과산화수소(H2O2)를 혼합한 첨가제를 첨가하고 20 ~ 50 kGy 감마선을 조사하는 단계; 및
    2) 상기 단계 1)이 수행된 축산폐수에, 목적 미생물을 첨가하여 발효 및 숙성시키는 단계;를 포함하는 축산액비의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 단계 2)의 목적 미생물은 바실러스 균인 것을 특징으로 하는 축산액비의 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 단계 2)의 목적 미생물은 효모, 유산균 또는 광합성균 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축산액비의 제조방법.
  9. 제 6항의 방법으로 제조된 축산액비.


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