KR20060006993A - Effective pre-treatment of livestock manure using the irradiation technology for development of environmental friendly bed soil - Google Patents
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Classifications
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- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
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- A62D3/17—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by subjecting to electric or wave energy or particle or ionizing radiation to electromagnetic radiation, e.g. emitted by a laser
Abstract
본 발명은 축산분뇨의 자원화 과정에서 파생되는 여러 가지 문제점 예를 들어, 항생물질로 인한 축산분뇨의 발효불량, 악취유발성 물질로 인한 취급 어려움, 병원성 미생물이나 기생충란으로 인한 식품안전성 문제 등을 해결하는데 방사선 조사기술을 이용하여 농업분야 첨단 환경정화 처리기술 및 자원재활용 기술을 정립하고자 하였다. The present invention is to solve a variety of problems derived from the recycling process of livestock manure, for example, to solve the problems of fermentation of livestock manure due to antibiotics, difficulty handling due to odor-causing substances, food safety problems due to pathogenic microorganisms or parasites This study aimed to establish advanced environmental purification treatment technology and resource recycling technology in agriculture field using radiation irradiation technology.
본 발명의 공정은 ① 축산분뇨에 코발트(원자번호: 60) 방사성 동위원소로부터 방출되는 감마선을 5kGy 수준으로 조사하는 공정 ② 고체-액체 분리탱크에 축산분뇨를 우분, 돈분, 계분 단독 또는 혼합하여 투입한 후 교반기로 2 내지 4시간 정도 해리후 고체(糞)와 액체(尿)로 분리하는 공정 ③ 교반식 발효조에 축산분뇨 고형물질 50 중량% + 피트모스 10 중량% + 버미큘라이트 20 중량% + 펄라이트 20 중량% 투입한 후 잘 교반하여 농업용 육묘상토의 물리성 개선 공정 ④ 수용성 질소와 유효인산 등 식물영양성분을 첨가한 다음 교반식 발효조에서 3주 정도 발효 숙성시켜 수분함량이 30 % 미만으로 농업용 육묘상토를 제조하는 공정으로 구성되어 있다. In the process of the present invention, ① step of irradiating gamma rays emitted from cobalt (atomic number: 60) radioisotope to livestock manure at a level of 5 kGy ② inputting livestock manure to solid-liquid separation tanks alone or mixed After dissociation with a stirrer for about 2 to 4 hours, the process is separated into a solid and a liquid. ③ 50% by weight of livestock manure solids + 10% by weight of peat moss + 20% by weight of vermiculite and 20% of perlite in a stirred fermenter. Process for improving the physical properties of agricultural seedlings by stirring well after adding 4% ④ After adding phytonutrients such as water-soluble nitrogen and effective phosphoric acid, fermentation and fermentation for 3 weeks in a stirred fermenter to produce agricultural seedlings with less than 30% moisture content It consists of the process to make.
본 발명을 통하여 축산분뇨가 잠재하고 있는 여러 가지 보건위생, 환경보전적인 문제점을 해결할 수 있었고, 재활용이 가능하고 기능성이 우수한 유기성 폐기물의 농경지 투입으로 인한 토양환경 개선효과를 얻을 수 있었다. 이는 궁극적으로 피트모스, 수피, 코코피트와 같은 농업용 수입 원자재를 대체하여 농업인 뿐만 아 니라 국가적인 농업경쟁력을 확보하는데 크게 기여할 것으로 예상된다. 부가적으로 처리과정에서 축산분뇨에 함유되어 있는 유기물의 분해촉진과 함께 유기태 식물영양성분이 식물체로의 흡수가 용이한 무기태 식물영양분으로 전환되어 일반 육묘상토 보다 식물영양학적인 측면에서 우수한 양질의 육묘상토를 개발할 수 있었다. Through the present invention it was possible to solve various health hygiene, environmental conservation problems potential livestock manure, it was possible to obtain the effect of improving the soil environment due to the input of agricultural land of organic waste that is recyclable and excellent in functionality. It is expected that this will ultimately contribute to securing national agricultural competitiveness as well as farmers by replacing agricultural imported raw materials such as peat moss, bark and coco peat. In addition, the organic plant nutrients are converted into inorganic plant nutrients that are easily absorbed by the plant, along with the accelerated decomposition of organic matter contained in livestock manure. We could develop the sat.
육묘상토, 축산분뇨, 감마선, 전자선, 방사선동위원소, 방사선조사기술 Raising seedling soil, livestock manure, gamma ray, electron beam, radioisotope, irradiation technology
Description
도 1. 감마선 조사장치(코발트; 원자번호 60)의 공정을 예시하는 그림이다.1 is a diagram illustrating a process of a gamma irradiation device (cobalt; atomic number 60).
도 2. 축산분뇨 유래 돈분, 계분, 우분의 고형화물을 예시하는 사진이다.Figure 2 is a photograph illustrating the solids of livestock manure derived pig flour, chicken flour, milk powder.
도 3. 축산분뇨(우분, 돈분, 계분의 동일 중량% 혼합)의 감마선 조사 전?후 화학적 특성 변화를 예시하는 도표이다.FIG. 3 is a diagram illustrating changes in chemical properties before and after gamma irradiation of livestock manure (equine weight mix of milk powder, pig meal and poultry).
도 4. 본 발명에서 개발된 육묘상토를 예시하는 사진이다.Figure 4 is a photograph illustrating the seedling clay developed in the present invention.
도 5. 본 발명에서 개발된 감마선 조사 육묘상토와 일반 육묘상토의 성분분석 결과를 예시하는 도표이다.Figure 5 is a diagram illustrating the results of the component analysis of gamma-irradiated seedling soil and general seedling soil developed in the present invention.
도 6. 본 발명에서 개발된 육묘상토와 시판되는 일반 육묘상토를 이용하여 15일째 재배중인 배추작물의 생육상태를 비교하고 있는 사진이다.Figure 6 is a photograph comparing the growth state of the Chinese cabbage crops being grown on the 15th day using the general seedling clay developed in the present invention and commercially available seedling clay.
도 7. 시판되는 일반 육묘상토를 이용하여 15일째 배추작물을 재배하고 있는 사진이다.Figure 7 is a picture of cultivating cabbage crops on the 15th day using commercially available seedling soil.
도 8. 본 발명에서 개발된 육묘상토를 이용하여 15일째 배추작물을 재배하고 있는 사진이다.Figure 8 is a photograph of the cultivation of Chinese cabbage crop 15 days using the seedling soil developed in the present invention.
종자가 발아하여 종피를 막 뚫고 나온 연약한 뿌리는 온도, 수분, 산소 등의 환경적 요인에 매우 민감하게 반응하면서 그 고유기능을 발휘하게 된다. 이러한 어린 뿌리가 처음으로 맞닿은 토양이 바로 육묘상토인데, 이는 어린 식물체의 뿌리가 성장하는 장소로서 식물체를 기계적으로 지지시켜 주고, 각종 양분, 수분, 산소를 뿌리로 공급하며 외부의 급격한 환경변화를 1차적으로 차단하는 가장 기본적이고 중요한 육묘자재라 할 수 있다.Fragile roots, which have just sprouted through seeds and germinate, are very sensitive to environmental factors such as temperature, moisture, and oxygen, exerting their unique functions. The soil that the young roots touched for the first time is the seedling soil, which is the place where the roots of young plants grow, which mechanically supports the plants, supplies various nutrients, moisture, and oxygen to the roots, and provides rapid external changes in the environment. It is the most basic and important seedling material to be blocked by car.
초기의 원예용 상토는 각 농가에서 토양과 퇴비를 혼합하여 짧게는 1개월에서 길게는 6개월간 부숙시켜 사용하였는데 상토를 만드는 재료와 시기에 따라 상토의 물리·화학성이 각각 달라 작물의 생육이 불균일하여 상토의 제조와 육묘에 많은 기술과 숙련을 필요로 하였다. 그러나 요즈음에는 농업에 관련된 산업이 발달하고 육묘기술이 발전하여 보다 가벼워지고 작물생육에 필요한 양분의 균형이 안정화되고 물리적 조건을 최상화시킨 전문화된 상토가 생산 공급되고 있다. Early horticultural soils were mixed with soil and compost in each farm for a short period of time, ranging from one month to six months.The growth of crops was uneven because the physical and chemical properties of the soils differed depending on the materials and time of the soil. The production and raising of topsoil required a lot of skill and skill. Nowadays, however, the development of agriculture-related industries, the development of seedling technology, lighter and more stable soils for crop growth and the production of specialized soils have been achieved.
수도용 상토는 1977년 기계이앙기의 보급으로 상토의 사용이 시작되었다고 볼 수 있다. 손 모내기를 하였을 때는 상토를 사용하지 않고 논 못자리에 바로 파종하여 육묘하였다. 그러나 기계이앙기를 사용함에 따라 기계이양용 육묘상자에 육묘를 하여야 기계이양이 가능하기 때문에 기계이양 육묘에 사용되는 상토는 논이나 산에 있는 깨끗한 토양을 채취하여 비료를 혼합하고, 토양산도를 조절한 후 약제에 의한 토양소독을 하면서 사용하여 오다가 1981년 부농에서 수도용 상토를 생산한 것이 시발점이 되어 공장에서 생산된 상토의 공급이 이루어지게 되었다. 농협중앙회는 작물별 전용 상토개발의 필요성을 인식하고 상토전문회사와 공동으로 고추, 토마토, 오이, 참외, 수박, 호박, 배추 전용상토 개발 협약을 체결하고 1998년 7월 이들 전용상토를 개발 공급하게 되었다.Water supply topsoil can be considered as the use of topsoil in 1977 with the spread of mechanical rice transplanter. When they planted their hands, they did not use topsoil and sowed directly on the paddy field to raise seedlings. However, as a mechanical rice transplanter is used, seedlings must be seeded in a seedling box for machine transfer, so that the machine can be transferred. Soil used for seeding seedlings can be mixed with fertilizers by collecting clean soil from rice fields or mountains, and adjusting soil acidity. Soil sterilization by chemicals was used, and the production of topsoil for tap water was made in 1981 and the supply of topsoil was produced at the factory. The NACF recognized the necessity of developing dedicated soils by crops, and signed a contract to develop peppers, tomatoes, cucumbers, melons, watermelons, pumpkins and cabbages in cooperation with a specialized soil company and developed and supplied these soils in July 1998. It became.
원예용 상토의 조제조건에는 각 작물마다 생육에 적합한 화학성, 물리성 그리고 생물성이 다를 수 있으나 일반적으로 상토가 갖추어야 하는 기능은 크게 4가지로 구분할 수 있다. 첫째 상토는 작물의 생육에 필요한 양분을 보유하고 있어야 하고, 둘째 필요한 수분을 적절하게 유지하여야 하며, 셋째 뿌리의 호흡에 필요한 산소를 공급하고 이산화탄소를 원활하게 배출하는 가스 교환기능이 좋아야 될 뿐만 아니라, 넷째 작물체를 지지하는 힘이 커야 한다(한국육묘산업연합회). The cultivation conditions for horticultural soils may differ in chemical, physical and biological properties for each crop, but there are four main functions that soils should have. Firstly, the topsoil must have the necessary nutrients for the growth of the crops, and secondly, the necessary moisture must be properly maintained, and the third must have good gas exchange function to supply oxygen necessary for the respiration of the roots and smoothly discharge carbon dioxide. Fourth, the power to support crops should be large (Korea Nursery Industry Association).
현재 국내에서 사용되고 있는 상토의 유기·무기성 재료는 다음과 같다.Organic and inorganic materials of top soil currently used in Korea are as follows.
① 버미큘라이트(Vermiculite)① Vermiculite
버미큘라이트는 주로 남미와 미국에서 생산되는 마그네슘과 철이 함유된 알루미늄실리케이트 계통의 원석을 1,000℃의 고열로 처리하여 용적을 10∼15배 증가시킨 원예용 인조토양이다. 특히 병충해와 잡초의 발생 걱정이 없고, 보수력이 풍부하며 열의 전도가 적은 이상적인 토양이다.Vermiculite is an artificial horticultural soil that increased the volume by 10 ~ 15 times by treating the raw material of aluminum silicate system containing magnesium and iron produced in South America and the United States at high temperature of 1,000 ℃. In particular, it is an ideal soil that is free from pests and weeds, is abundant in water, and has low heat conduction.
② 펄라이트(Perlite)② Perlite
펄라이트는 화산의 용암지대에서 캐낸 회백색의 광물을 760℃의 고열 처리를 하여 원광석의 10배 이상으로 팽창시켜 만든 백색의 가벼운 입자이다. 무게가 모래보다 86% 정도 가벼워 관수하면 이동하기 쉬우나 다른 상토재료와 섞어 쓰면 적정한 공기와 수분을 함유하여 토양을 부드럽게 하는 효과가 있으므로 세근의 발육이 양호하다. Pearlite is a white light particle created by expanding the off-white minerals from volcanic lava fields to more than 10 times the ore by high heat treatment at 760 ° C. Its weight is 86% lighter than sand, so it is easy to move when watered, but when mixed with other soil material, it contains moderate air and moisture to soften the soil.
③ 제올라이트 ③ zeolite
장석류의 미세한 다공 광물질로서 보수력, 보비력 및 배수력이 우수하며 유해 가스 및 유해물질 흡착력이 높다. 아울러 토양 산성화를 방지하고 K, Mg, Ca등의 양분을 공급하므로 토양개량제, 비료혼합제, 증량제 등으로 사용된다. As a fine porous mineral of feldspar, it has excellent water-retaining, preserving and draining power, and has high adsorption of harmful gas and harmful substances. In addition, it prevents soil acidification and supplies nutrients such as K, Mg, and Ca, so it is used as soil improving agent, fertilizer mixture, and extender.
④ 규조토 ④ diatomaceous earth
규조토는 규조(珪藻)라고 일컫는 단세포 수중식물의 유해가 호수나 바다에 가라앉아 형성된 회백색의 퇴적물이다. 대부분 비정질의 실리카로 되어있으며 물리화학적으로 안정한 무기질로 다공성이며 가볍고 흡수성과 보수력, 보비력이 뛰어나 양분을 보유하였다가 서서히 용출시키는 특성이 있으며 유해가스 제거 및 살충효과가 있다. Diatomaceous earth is an off-white sediment formed by the destruction of single-celled aquatic plants called diatoms in lakes and seas. Mostly composed of amorphous silica, physicochemically stable mineral, porous, light, absorbent, water-retaining, and high-binding ability to retain nutrients and elute slowly, and to remove harmful gases and insecticides.
⑤ 코코피트 ⑤ coco feet
코코피트는 열대지방 야자수의 섬유물질로 리그닌의 함량이 높아 화학적으로 불활성 물질이다. 미생물 침투에 저항성이 있고 산화조건이 안정적이며, 상당한 유기 양분과 미량요소를 함유하고 있는 무독, 무취의 소재이다. 퇴비와는 달리 장기간 분해되지 않는 특성이 있으므로 상토내에서 가스발생의 우려가 없다. 보수력은 건물기준으로 중량의 6∼9배로 대단히 높고, 공극량은 96%로 양호하다. 이를 이용 한 상토는 물리성과 화학성이 안정되어 있으며, 타 소재에 비해 무게가 매우 가벼워 작업성이 뛰어나다. Cocopit is a fibrous material of palm trees in the tropics and is chemically inert due to its high content of lignin. It is a non-toxic and odorless material that is resistant to microbial penetration and stable in oxidizing conditions and contains significant organic nutrients and trace elements. Unlike compost, since there is a property that does not decompose for a long time, there is no fear of gas generation in the soil. The water holding capacity is very high, 6-9 times the weight of building standard, and the pore volume is good at 96%. Soil using this material has stable physical and chemical properties, and its workability is excellent due to its light weight compared to other materials.
⑥ 피트모스(Peat moss)⑥ Peat moss
피트모스는 세계적으로 상토의 유기물 자재로서 가장 많이 이용되고 있다. 피트모스는 부피의 89% 정도를 차지하는 수분세포를 가지고 있고 물과 공기가 이상적인 비율로 함유되어 있어 통기성 및 보수력이 매우 우수하다. 양이온치환용량이 커서 보비력이 좋으며 상토내에서 분해가 느리게 일어나기 때문에 이화학성이 오랫동안 유지될 수 있다. 또한 무기성분 함량이 매우 적고 분해과정에서 무기성분의 용출도 많지 않으므로 시비조절이 용이하며, 해충 및 잡초종자 등이 없고 가벼워 취급이 용이 할 뿐만 아니라 섬유질상으로 되어 있어 자체결합력이 우수한 장점이 있다. pH가 3.2∼5.5로 낮으나 조정 후에는 안정되는 특징이 있다. 그러나 피트모스는 보수력이 지나치게 좋아 과습의 우려가 있으며 한번 건조된 후에는 재흡수가 어려우며, 토양에 정식할 경우에는 토양과 친화력이 낮아 정식초기 3∼4일 이내에는 포장의 수분관리에 상당한 주의를 하지 않으면 활착에 문제가 있을 수 있다.Pitmos is most commonly used as a top organic material in the world. Pitmos has water cells that occupy about 89% of its volume, and it contains water and air in an ideal ratio so it is very breathable and water-retaining. Because of the high cation substitution capacity, the binding capacity is good, and the chemical decomposition can be maintained for a long time because decomposition occurs slowly in the soil. In addition, since the inorganic content is very small and there is not much dissolution of the inorganic component in the decomposition process, it is easy to control fertilization, there are no pests and weed seeds, etc. It has a low pH of 3.2 to 5.5 but is stable after adjustment. However, pitmoss are too water-retaining and may cause over-humidity. Once dried, it is difficult to resorb. When planted in soil, it has low affinity with soil. If not, there may be a problem.
⑦ 수피(Bark)⑦ Bark
바크는 제재업이나 펄프공업의 폐기물을 퇴비화한 것으로 비교적 값이 싸나, 사용하기 전에 아세트산과 같은 생육저해 물질을 제거하고 C/N율을 낮추기 위한 부식과정을 거쳐야 하며 부식과정을 거치면 양이온치환용량도 매우 높아진다. 그러나 원료가 되는 수목의 종류, 처리공정 등에 따라 제품의 질이 다르므로 동일재료를 구입하기 어려우며 분해를 위한 노력과 시간이 많이 소요되는 결점이 있다.Bark is a compostable waste from the lumber and pulp industry, but it is relatively inexpensive, but before it is used, it must be subjected to the corrosive process to remove growth inhibitory substances such as acetic acid and to lower the C / N ratio. Increases. However, it is difficult to purchase the same material because the quality of the product is different according to the kind of wood used as a raw material, processing process, etc., and there is a drawback that takes a lot of effort and time for decomposition.
⑧ 왕 겨⑧ chaff
왕겨는 우리나라에서 가장 쉽게 구할 수 있는 유기물자재로서 매년 100여만톤 이상 생산되는 것으로 추정되고 있다. 왕겨는 비중(100kg/㎥)이 낮아 운반비가 많이 들고 리그닌, 규산함량 등이 높아 가공이 어려우나 분해 안정성이 높은 장점이 있으며 흡수율은 피트모스에 비하여 낮은 편이나 가공입자의 형태나 크기에 따라 높일수 있는 반면 통기성이 매우 우수하다. 그러나 양이온치환용량이 낮고, pH가 지속적으로 높아지며 자체 결합력이 적어 뿌리의 발달이 적은 고추와 같은 작물에서는 다소 성형성이 떨어지는 단점이 있다.Chaff is the most readily available organic material in Korea and is estimated to be produced more than 1 million tons per year. Rice husk has a low specific gravity (100kg / ㎥), which has a high transport cost and high lignin and silicic acid content, making it difficult to process, but has high decomposition stability.The absorption rate is lower than that of peat moss, but can be increased depending on the shape and size of processed particles. Very breathable. However, there is a disadvantage in that moldability is somewhat lower in crops such as red pepper, which has a low cation substitution capacity, a constantly high pH, and low self-binding force, so that the root development is small.
⑨ 부 엽⑨ side lobe
부엽은 낙엽을 썩힌 것으로서 산지에서 퇴적된 것이라든지, 또는 인위적으로 퇴적하여 만들며 다른 용토나 배합토와 혼용하여 쓰면 배수와 통기가 잘되며 흙을 팽연화(膨軟化) 시켜서 물리적 성질을 오랫동안 좋게 지속시킨다. 낙엽의 재료로는 잎몸이 두꺼운 떡갈나무, 참나무, 밤나무 등이 이상적이다. 침엽수의 낙엽은 작물 반근에 해로운 테레핀유를 함유하고 대나무 잎은 백견병, 균핵병 따위의 발생이 많아서 좋지 못하다.The deciduous leaves are decayed decayed in the mountains, or artificially deposited. When mixed with other soils or mixed soils, they are well drained and ventilated, and the soil is swelled to maintain good physical properties for a long time. The leaves are ideal for thick oak, oak, and chestnut trees. The deciduous leaves of conifers contain terepin oil, which is harmful to crop roots, and bamboo leaves are not good because they have many occurrences such as white dog disease and mycosis.
원예산업의 급격한 발전으로 인한 대형 육묘장의 증가 등 농업적 여건이 변화되어 전문 생산자에 의해 생산되는 육묘상토의 수요와 공급이 지속적으로 증가하고 있는 추세에 있다. 2004년 기준으로 국내 육묘상토 시장규모는 약 500억원 수준으로 매년 20% 이상 성장 추세에 있다. 향후에는 작물 특성에 적합한 맞춤형 상토 와 미생물 상토, 고기능성 상토 등의 수요가 급증할 것으로 예상되고 있다. 육묘상토의 수요공급이 증가함에 따라 파생된 주요 문제점 중의 하나가 육묘상토 재료의 확보이다. Agricultural conditions, such as the increase in large nurseries due to the rapid development of the horticultural industry, are changing, and the demand and supply of seedling soils produced by specialized producers are continuously increasing. As of 2004, the size of domestic seedling tops market is about 50 billion won, which is growing more than 20% every year. In the future, demand for customized soils, microbial soils, and highly functional soils suitable for crop characteristics is expected to soar. As the supply and demand of seedling soil increases, one of the major problems that arise is the securing of seedling soil material.
우리나라의 경우 육묘상토를 제조하는데 필요한 버미큘라이트, 펄라이트, 제올라이트와 같은 무기질 자원, 코코피트, 피트모스 또는 수피와 같은 유기질 자원의 거의 대부분이 수입에 의존하고 있다. 육묘상토의 사용량이 증가함에 따라 상토용 원제의 수입량이 증가하고 있다. 2004년 기준으로 매년 10만톤 이상의 상토용 원제가 수입되고 있는데 이는 국내 소요량의 70% 이상에 해당되는 양이다. 이는 농가 생산력에 대한 부담일 뿐 아니라 장기적으로 국가 경제에도 바람직하지 못한 영향을 끼치게 될 것으로 예상된다. In Korea, most of the mineral resources such as vermiculite, pearlite, zeolite, and organic resources such as coco peat, peat moss, or bark, which are necessary for manufacturing seedling soil, depend on imports. As the usage of seedling soil increases, the import volume of raw soil ingredients increases. As of 2004, more than 100,000 tons of raw materials are imported every year, which is equivalent to more than 70% of domestic requirements. This is not only a burden on farm productivity, but also has an adverse effect on the national economy in the long run.
대한민국 특허 10-1999-0055283에 톱밥과 농업부산물(왕겨) 등을 분쇄한 상토조성물에 대해, 대한민국 특허 10-1999-0052005에 폐지(종이류)와 농업부산물(볏짚류 등)을 분쇄한 상토조성물에 대해 예시되어 있다. 대한민국 특허 10-2001-0047158에 기존의 유기질 성분과 제지섬유소를 유효성분으로 하는 상토 조성물에 계면활성제와 임의로 천연 유해생물 기피제를 적정농도 범위로 첨가하여 수분 흡착성과 평탄성을 개선시킨 발명이 예시되어 있다. 대한민국 특허 10-1987-0001574에 의하면, 입상화시킨 암면과 점토 광물 등 부가배합물을 혼합한 광물섬유를 이용한 양액재배용 농작물의 상토 조성물에 대해 예시되어 있다. 대한민국 특허 10-2001-0025133에 천매암을 이용한 육묘용 상토의 제조방법이 그리고 대한민국 특허 10-2003-0071359에 팽연왕겨를 이용한 육묘상토의 개발방법이, 대한민국 특허 10- 2003-0013855에 게르마늄이 첨가된 기능성 상토의 제조방법이 예시되어 있다. 대한민국 특허 10-2003-0019085에 피트모스, 코코피트, 질석, 규조토, 제올라이트 분말 등을 포함한 수도용 상토 조성물 제조 그리고 대한민국 특허 10-2002- 0062237에 정수장에서 필수적으로 발생되는 폐기물인 슬러지를 이용한 상토제조방법이 예시되어 있다. 또한 대한민국 특허 10-1995-0001262에 왕겨를 분쇄·증자(蒸蔗)한 후 상토를 제조하는 방법이 예시되어 있다. 대한민국 특허 10-2001-0030249에 녹차의 유효성분을 씨앗 또는 종균에 흡수시키고, 성장기에도 녹차의 유효성분을 이용하여 병충해 등으로부터 보호하는 방법이 그리고 대한민국 특허 10-2000-0020288에 산야토에 왕겨 또는 제지공장의 슬러지를 첨가하여 수도용 상토를 개발하는 방법이 예시되어 있다. 대한민국 특허 10-1982-0002855에 농산폐자원인 톱밥, 왕겨, 화본과 식물의 잔간, 초근목피 등을 요소와 알카리액을 혼가하고 처리함으로써 팽연 다공질로서 흡수성이 우수하고 조강성이 없는 부드러운 미강상태로 하여 반추가축의 조사료나 사료증강제, 미생물 배양제, 퇴비원료 및 육묘용 상토의 개발방법이 예시되어 있다.For the topsoil composition obtained by grinding sawdust and agricultural by-products (chaff), etc. in Korean Patent 10-1999-0055283, and the topsoil composition which ground paper (paper) and agricultural by-products (rice straw, etc.) in Korean Patent 10-1999-0052005 Is illustrated. Korean Patent No. 10-2001-0047158 exemplifies an invention that improves water adsorption and flatness by adding a surfactant and optionally a natural repellent repellent agent in an appropriate concentration range to a conventional soil composition using an organic component and paper fiber as an active ingredient. . According to the Republic of Korea Patent 10-1987-0001574, it is illustrated for the topological composition of the cultivation crops for nutrient cultivation using mineral fibers mixed with granulated rock wool and addition mixtures such as clay minerals. Korean Patent 10-2001-0025133 describes a method of producing seedling clay using natural rock, and Korean Patent 10-2003-0071359 describes a method of developing seedling clay using expanded chaff. The manufacturing method of the topsoil is illustrated. Korean Patent No. 10-2003-0019085 describes the preparation of a topsoil composition for water, including peat moss, coco peat, vermiculite, diatomaceous earth, zeolite powder, and the like. Is illustrated. In addition, Korean Patent No. 10-1995-0001262 illustrates a method of preparing top soil after grinding and steaming rice hulls. In Korean Patent 10-2001-0030249, a method of absorbing the active ingredient of green tea into seeds or seeds and protecting it from pests and the like by using the active ingredient of green tea during the growing season, and the chaff of Sanyato in Korean Patent 10-2000-0020288 or Illustrates how to add water sludge from a paper mill to develop topsoil for water. In Korean Patent No. 10-1982-0002855, sawdust, rice hulls, plant stems, grass roots and soy bark, which are agricultural waste resources, are mixed and treated with urea and alkaline liquids, which are swelling porous and have excellent water-absorbing properties, and have no softness. The development of ruminant feedstocks, feed enhancers, microbial cultures, compost raw materials and seedling tops is illustrated.
상기 선행발명에서 살펴본 바와 같이 우리나라에서 육묘용 상토제조시 수입 유기성 원료를 대체하기 위해 주로 팽연왕겨, 왕겨, 톱밥, 식물성잔사, 폐종이 등을 사용하여 왔으며, 아직까지 농업생태계에서 위해성 논란의 중심에 위치하고 있는 정수장 슬러지, 제지슬러지 등을 이용한 사례도 발견되고 있다. As discussed in the preceding invention, in order to replace the imported organic raw materials in the production of seedling topsoil in Korea, it has been mainly used bulge chaff, rice husk, sawdust, vegetable residues, waste paper, etc. Cases using water purification plant sludge and paper sludge have been found.
이에 여러 연구기관에서 상토의 주재료인 유기질 자원을 확보하기 위해 다각도로 연구를 진행하고 있는데 그 대표적인 것이 왕겨와 활엽수 파쇄목을 이용한 상 토재료의 확보이다. 왕겨는 자원은 풍부한 편이나 양이온교환용량이 낮고, pH가 지속적으로 높아지며, 성형성이 낮기 때문에 범용화 하는데 많은 어려움을 겪고 있다. 아울러 활엽수 파쇄목을 상토제조에 이용할 경우 수입 상토를 대체할 수 있을 만큼 경제성이 있으나, 활엽수는 개발이 제한돼 있는 것이 단점으로 지적되고 있다. To this end, various research institutes are conducting research at various angles to secure organic resources, which are the main material of soil. The representative one is securing soil material using chaff and hardwood crushed wood. Rice husks have abundant resources, but have a lot of difficulties in generalization due to low cation exchange capacity, consistently high pH, and low moldability. In addition, it is pointed out that the use of hardwood crushed wood in the topsoil manufacturing is economic enough to replace the imported topsoil, but the hardwoods are limited in their development.
한편, 가축분뇨에는 식물생육에 필요한 식물영양물질(질소, 인산, 칼리), 유기물이 다량 함유되어 있어 비료자원, 토양물리성 개량제로의 재활용이 가능하기에 자연순환적인 친환경농업을 수행하는데 그 효용가치가 매우 큰 것으로 알려져 있다. 가축분뇨의 효율적인 이용과 관련하여 그동안 국내에서는 거의 모든 정책이 액비화와 퇴비화에 집중되어 왔다. 액상 가축분뇨는 농경지 처리과정의 번거로움과 질산태질소의 지하수로의 다량 이동에 따른 환경오염문제를 안고 있다. 축산분뇨가 갖는 농업환경 및 작물생산성에 대한 유익성과 유해성 즉, 이중성 때문에 축산분뇨의 이용범위가 많이 제한되어 있는 것이 사실이다. 축산분뇨에는 식물생장에 필요한 질소, 인산, 칼리와 같은 다량원소가 많이 함유되어 있는 반면에 축산분뇨에 다량 함유되어 있는 항생제 물질로 인한 발효불량, 병원성 미생물, 그리고 황화수소, 메탄, 암모니아성 물질로 인한 악취발생, 가축사료의 면역증강제로 사용되는 구리 아연과 같은 중금속오염과 같은 잠재적인 위해성 문제를 동시에 안고 있다. 이러한 상기 문제점 때문에 가축분뇨의 범용적 재이용에 어려움이 상존해 있고, 간혹 상기 문제점들을 해결하지 않은 상태에서 무분별하게 제조한 육묘상토, 부산물비료로 인한 농가민원이 끊임없이 발생되고 있다. On the other hand, livestock manure contains a large amount of plant nutrients (nitrogen, phosphoric acid, kali) and organic matter necessary for plant growth, so it can be recycled as a fertilizer resource and soil physiologic improver. It is known to be of great value. With regard to the efficient use of livestock manure, almost all domestic policies have been concentrated on liquor and composting. Liquid manure has the problems of environmental pollution due to the cumbersome process of farmland processing and the massive migration of nitrogenous nitrate to groundwater. It is true that the use range of livestock manure is limited due to the benefits and hazards to the agricultural environment and crop productivity of livestock manure. Livestock manure contains high amounts of elements such as nitrogen, phosphoric acid and kali, which are necessary for plant growth. There are also potential risks such as malodors and heavy metal contamination such as copper and zinc, which are used as immune boosters in livestock feed. Due to these problems, difficulties exist in the general reuse of livestock manure, and farmers' complaints are constantly generated due to indiscriminately prepared seedling soil and by-product fertilizers.
지난 10년 동안 국제적으로 방사선 조사기술을 접목한 유기성 폐자원의 자원화 기술이 매우 활발하게 개발되고 있으며, 특히 환경 및 농업분야에서 그 중요성이 증가하고 있다. 하수슬러지에 존재하는 병원성 미생물과 유기독성물질로 인한 위해성을 제거하기 위해 선진외국에서는 1990년대 초반부터 방사선 조사와 전자선 조사를 이용한 하수슬러지의 전처리 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하수슬러지의 방사선 조사와 관련된 최초의 설비는 1973년에 독일의 Geiselbullach(처리용량 : 150톤/day)에 설치되었으며, 그 이후에 방사선 조사시설이 미국, 일본, 인도, 멕시코, 아르헨티나에 설치되어 폐수처리 및 하수슬러지의 전처리에 이용되고 있다.Over the past 10 years, the technology for the recycling of organic waste resources has been actively developed, combined with radiation technology, and its importance is increasing especially in the environment and agriculture. In order to remove the risks caused by pathogenic microorganisms and organic toxic substances in sewage sludge, research on pretreatment of sewage sludge using radiation and electron beam irradiation has been actively conducted in the early 1990s. The first facility to irradiate sewage sludge was installed in Geiselbullach (treatment capacity: 150 tons / day) in Germany in 1973, after which radiation facilities were installed in the United States, Japan, India, Mexico and Argentina. It is used for the treatment and pretreatment of sewage sludge.
방사선 조사란 아주 다량의 방사선을 물질에 조사함으로써 화학반응을 일으키게 하거나 생물의 세포를 파괴하거나 또는 세균을 사멸시키는 효과를 이용하는 방법의 총칭이다. 코발트-60에서 방출되는 감마선은 전자와 같은 하전입자에 비하면 투과력이 강하기 때문에 액체나 고체의 내부까지 조사하는 데 적합하다. 한편 전자선은 투과력이 약하여 1 MeV의 전자도 0.5 mm 두께의 물 밖에 투과할 수 없다. 따라서 필름, 가는 전선, 도장면 등과 같이 얇은 물건의 조사에는 전자가속기가 사용되고 있다. 의료기구 살균이나 식품조사 목적에는 코발트-60선원, 방사선 화학공업에서는 전자가속기가 이용되고 있다.Irradiation is a generic term for the use of the effect of causing a chemical reaction, destroying cells of an organism, or killing bacteria by irradiating a very large amount of radiation to a substance. Gamma rays emitted from cobalt-60 are more permeable to charged particles, such as electrons, and thus are suitable for irradiation inside liquids or solids. On the other hand, the electron beam has a weak penetrating power, so that only 1 MeV of electron can penetrate only 0.5 mm thick water. Therefore, an electron accelerator is used to irradiate thin objects such as films, thin wires, and painted surfaces. Cobalt-60 sources are used for sterilization of medical devices and food investigation, and electron accelerators are used in the radiochemical industry.
대한민국 특허 10-0458965-0000에, 소, 돼지 도축혈액 혈장단백질 파우더를 감마선 조사하여 위생적 혈분을 제조하는 방법이 제시되어 있고, 대한민국 특허 10-0468324-0000에, 폐타이어 또는 폐고무 분말을 생고무 또는 플라스틱 수지에 투입하기 전에 폐고무 분말에 감마선을 조사하는 방법이 제시되어 있고, 대한민국 특 허 10-0156439-0000에, 옥수수 전분에 일정조건의 감마선을 조사하여 전분의 물리화학적 성질을 단계적으로 변화시키는 방법이 제시되어 있다. 대한민국 특허 10-1997-0000087에, 폐기물 소각로 등에서 발생하는 연소 배기가스에 전자선을 조사하여 황산화물, 질산화물, HCl 및 다이옥신 등의 유해화합물을 제거하는 배기가스중의 유해화합물 제거방법 및 장치에 관하여 예시되어 있다. 대한민국 특허 20-1998-0020805에, 전자선을 이용하여 폐수처리에 유용한 방법을 제시하고 있으며, 대한민국 특허 10-1996-0076923에, 전자선을 조사하여 폐수중의 Cr과 Hg를 제거하는 방법에 관하여 예시되어 있다. 대한민국 특허 10-1996-0057191에, 발전소 배가스에 전자선을 조사하여 유해성분을 제거하는 방법에 있어서 배가스에 직접 수증기를 주입하여 전자선 반응에 알맞은 습도를 유지하도록 함으로써 유해물질을 효과적으로 제거하는 방법 및 그 장치에 관해 예시되어 있다. 대한민국 특허 10-1996-0022983에, 전자선을 조사하여 폐수내의 납 및 카드뮴을 제거하는 방법 및 그 장치를 소개하고 있다. 대한민국 특허 10-1997-0020971에, 폴리비닐알콜(PVA)이 함유된 염색폐수에 전자선을 조사하고 응집제를 투입하여 PVA 및 기타 오염물질을 제거하는 전자선 조사에 의한 폴리비닐알콜(PVA)이 함유된 염색폐수 처리방법에 관하여 개시하고 있다. 대한민국 특허 10-1998-0031422에, 항산화제가 첨가된 분쇄육 제품에 방사선을 조사하여 분쇄육 제품을 위생적이고 영양적으로 안전하도록 가공하는 방법이 소개되어 있다. Korean Patent No. 10-0458965-0000 discloses a method for producing hygienic blood powder by gamma-irradiating bovine and porcine slaughtered blood plasma protein powder, and Korean Patent No. 10-0468324-0000, a waste rubber or waste rubber powder A method of irradiating gamma rays to waste rubber powder before putting it into a plastic resin is proposed. In Korean Patent No. 10-0156439-0000, corn starch is irradiated with gamma rays of a certain condition to change the physical and chemical properties of starch stepwise. The method is presented. Korean Patent No. 10-1997-0000087 exemplifies a method and apparatus for removing harmful compounds in exhaust gas that removes harmful compounds such as sulfur oxides, nitrates, HCl and dioxins by irradiating an electron beam to combustion exhaust gases generated from waste incinerators. It is. Korean Patent 20-1998-0020805 proposes a useful method for wastewater treatment using an electron beam, and Korean Patent 10-1996-0076923 exemplifies a method for removing Cr and Hg from wastewater by irradiating an electron beam. have. Korean Patent No. 10-1996-0057191 discloses a method and apparatus for effectively removing harmful substances by injecting water vapor directly into flue gas to maintain humidity suitable for electron beam reaction in a method of removing harmful components by irradiating electron beam to power plant flue gas. Is illustrated. Korean Patent No. 10-1996-0022983 discloses a method and apparatus for removing lead and cadmium in wastewater by irradiating an electron beam. Republic of Korea Patent 10-1997-0020971, polyvinyl alcohol (PVA) by electron beam irradiation to remove the PVA and other contaminants by irradiating electron beam to the dyeing wastewater containing polyvinyl alcohol (PVA) and adding a flocculant Dye wastewater treatment method is disclosed. Korean Patent No. 10-1998-0031422 discloses a method of irradiating ground meat products to which an antioxidant is added to process the ground meat products to be hygienic and nutritionally safe.
선행 발명에 대한 검토결과, 본 발명에서 목적하는 바와 같이 축산분뇨의 자원화 과정에서 가장 큰 걸림돌로 작용하고 있는 항생제 물질로 인한 발효불량, 병 원성 미생물, 그리고 메탄, 황화수소, 암모니아와 같은 혐기성 물질로 인한 악취발생과 같은 문제점을 해결한 사례를 찾아보기가 어렵다. 아직까지 우리나라에서는 축산분뇨에 대해 살균 및 혐기성 악취유발물질에 대한 처리를 수행하지 않은 상태에서 무분별하게 부산물비료를 제조하거나 농경지로 직접 투입하여 여러 가지 바람직하지 못한 환경위생학적 문제를 유발하고 있다. 자원순환형 사회체제에서 점진적으로 사용가능한 유기성 폐자원의 농경지로의 재활용에 대한 사회구성원의 요구가 증가할 것으로 예상되고, 유기성 폐자원의 첨단 환경처리기술의 개발과 관련된 수요가 증가할 것으로 예상되는 바 본 발명의 성과는 이러한 문제점을 해결하는데 크게 기여할 것으로 예상된다.As a result of the review of the prior invention, the fermentation failure, pathogenic microorganisms, and anaerobic substances such as methane, hydrogen sulfide, ammonia, etc. It is difficult to find a case that solves problems such as odor occurrence. So far, in Korea, livestock manure has been indiscriminately produced by-product fertilizer or directly put into agricultural land without treatment of sterilization and anaerobic odor-causing substances, causing various undesirable environmental hygiene problems. It is expected that the demands of the members of the society for the recycling of organic waste resources, which are gradually used in the resource recycling society system, to agricultural land are expected to increase, and the demands related to the development of advanced environmental treatment technology of organic waste resources are expected to increase. The achievements of the present invention are expected to greatly contribute to solving these problems.
본 출원인은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하며, 종래의 육묘상토 제조에 사용되는 피트모스(peat moss), 수피(bark), 코코피트(coir)와 같은 수입 원자재를 대체할 수 있는 우수한 국내 유기성 자원을 개발하는데 있어 축산분뇨를 친환경적이고 위생적으로 재처리하는 기술을 개발하는데 있다.Applicant solves the conventional problems as described above, and excellent domestic organic resources that can replace imported raw materials such as peat moss, bark, and cocot used in conventional seedling clay production To develop the technology to reprocess livestock manure environmentally and hygienically.
세부적으로 축산분뇨에 다량 함유되어 있는 항생물질은 육묘상토 제조후 발효단계에서 축산분뇨의 정상적인 숙성을 저해할 뿐만 아니라 항생물질이 육묘단계에서 식물체로 흡수 이행될 경우 안전농산물의 생산을 기대할 수 없을 뿐만 아니라 항생제 내성문제가 발생할 개연성도 내포되어 있다. 또한 축산분뇨의 혐기발효과정에서 다량 생산되는 메탄, 황화수소, 암모니아와 같은 악취유발성물질로 인한 농가 민원 발생으로 인하여 축산분뇨 처리시설이 혐오시설로 분류되고 있는 실정이다. 마지막으로 축산분뇨에 함유되어 있는 살모넬라와 같은 병원성 미생물과 기생충란 등으로 인해 축산분뇨를 이용해서 재배한 농산물의 안전성이 크게 위협받고 있는 실정이다.In detail, antibiotics contained in large amounts of livestock manure not only inhibit normal ripening of livestock manure at the fermentation stage after the production of seedling soil, but also produce safe agricultural products when antibiotics are absorbed and transferred to plants at the seedling stage. In addition, there is a possibility of antibiotic resistance problem. In addition, the livestock manure treatment facility is classified as a hate facility due to the generation of farm complaints caused by odor-causing substances such as methane, hydrogen sulfide, and ammonia, which are produced in the anaerobic effect tablet of livestock manure. Finally, due to pathogenic microorganisms such as Salmonella and parasite eggs contained in livestock manure, the safety of agricultural products grown using livestock manure is greatly threatened.
상기에서 논의한 축산분뇨의 재이용 과정에서 파생되고 있는 제반 문제점을 해결하는데 있어 이미 선진외국에서 하수슬러지 처리시설에 일부 도입하여 상용화되고 있는 코발트(원자번호: 60) 방사성 동위원소로부터 방출되는 감마선을 이용한 조사기술을 도입함으로써 축산분뇨 유래 이들 유해물질을 분해 및 살균시켜 보건위생학적으로 안전성이 확보된 축산분뇨의 재이용 시스템을 구축하고자 한다.In order to solve the problems that are derived from the reuse of livestock manure discussed above, gamma rays emitted from cobalt (atomic number: 60) radioisotopes, which have already been commercialized by being introduced into sewage sludge treatment facilities in advanced countries. By introducing technology, we will decompose and sterilize these harmful substances derived from livestock manure to establish a health and hygiene safety system for recycling livestock manure.
본 발명의 목적은 원예산업의 발달로 인하여 매년 육묘상토에 대한 수요가 증가하다 보니 육묘상토 원료로 사용할 수 없는 산업폐기물을 이용하여 제조한 불량 육묘상토의 공급이 이루어지기도 하고, 수입 육묘상토의 국내 유입이 급증함에 따라 농가의 재정부담 증가 및 국가경제에도 바람직하지 못한 문제가 발생하고 있다. The purpose of the present invention is that the demand for seedling soil increases every year due to the development of the horticulture industry, so that the supply of poor seedling soil manufactured using industrial waste which cannot be used as raw material for raising seedling soil is made, and the domestic inflow of imported seedling soil As a result of the rapid increase, the financial burden of farmers and the national economy are also unfavorable.
이와 같은 제반문제를 해결하고 나아가 본 발명의 목적은 자원재순환 시스템에서 처리하는데 많은 문제점을 야기하고 있는 축산분뇨를 양질의 친환경 농업자재로 개발하여 육묘상토 재료의 수입대체 효과와 친환경농업을 실현할 수 있는 우수 육묘상토를 개발하는데 있다. In order to solve such problems and furthermore, an object of the present invention is to develop livestock manure, which causes a lot of problems in the resource recycling system, by using high-quality eco-friendly agricultural materials to realize the import substitution effect of seedling soil materials and eco-friendly agriculture. To develop excellent seedling soil.
이를 위해 축산분뇨에 코발트(Co, 원자번호: 60) 방사성 동위원소로부터 방출되는 감마선을 조사함으로써 축산분뇨가 가지고 있었던 종래의 여러 가지 문제점을 해결하고 환경친화적이고 보건위생적인 농업생산을 위한 기반을 구축하는데 있다. For this purpose, by examining gamma rays emitted from cobalt (Co, atomic number: 60) radioisotopes in livestock manure, it solves various problems of livestock manure and establishes a foundation for environment-friendly and health-friendly agricultural production. It is.
본 발명을 공정별로 좀 더 상세히 설명하면 제 1 공정은 축산분뇨의 감마선 조사와 고체-액체 분리, 제 2 공정은 축산분뇨에 처리한 감마선 조사 효과 구명, 제 3 공정은 축산분뇨를 이용한 육묘상토용 유기성 재료 조제, 제 4 공정은 유기성 축산분뇨와 무기성 재료의 혼합후 발효공정, 제 5 공정은 개발된 축산분뇨를 이용한 육묘상토와 일반 육묘상토를 이용한 작물재배시험으로 구성되어 있다. 이하 본 발명을 실시예로 예시할 것이지만, 본 발명은 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.When the present invention is described in more detail by process, the first step is gamma-ray irradiation and solid-liquid separation of livestock manure, the second step is to investigate the effect of gamma-ray irradiation on livestock manure, and the third step is organic for seedling soil using livestock manure. Material preparation, the fourth process consists of fermentation process after mixing organic livestock manure and inorganic material, and the fifth process consists of the seedling soil using livestock manure and crop cultivation test using general seedling soil. Hereinafter, the present invention will be illustrated by examples, but the present invention is not limited by the examples.
실시 예 1 : 축산분뇨의 감마선 조사와 고체-액체 분리Example 1 Gamma Irradiation and Solid-Liquid Separation of Livestock Manure
전라북도 장수군 장수축협과 인근 축산농가에서 수거한 반습식 형태의 우분, 돈분, 계분을 동일 중량비율로 혼합하여 축산분뇨에 함유된 항생물질로 인한 발효불량, 병원성 미생물 살균과 악취유발성물질을 제거하기 위하여 한국원자력연구소 감마선 조사실(대전 소재)에서 코발트(원자번호: 60) 방사성 동위원소를 5kGy 수준으로 조사하였다(도 1, 출처: http://www.greenpia.biz/). Mixing semi-wet milk powder, pig meal, and poultry collected at Jangsu-Hyup Co., Jangsu-gun, Jeollabuk-do, and nearby livestock farms in the same weight ratio to remove fermentation defects caused by antibiotics contained in livestock manure, sterilizing pathogenic microorganisms and odor-inducing substances. In order to investigate the cobalt (atomic number: 60) radioisotope level of 5 kGy in the Gamma Irradiation Laboratory (Daejeon), Korea Atomic Energy Research Institute (FIG. 1, source: http://www.greenpia.biz/).
축산분뇨를 우분, 돈분, 계분 단독 또는 혼합하여 고액분리탱크에 투입한 후 나선형 스크류식 교반기로 2-4시간 정도 해리후 고체(糞)와 액체(尿)로 분리한다. 본 발명에서는 반습식 형태의 우분, 돈분, 계분을 동일 중량비율로 혼합하여 고체-액체분리기에 투입하여 액상과 고상을 분리시킨 후 얻어진 축산분뇨 고형분을 세척과정을 통하여 질소 1.0%(암모니아태질소 250mg/kg, 질산태질소 500mg/kg), 인산 1.5%, 칼리 0.6%가 되도록 하였다. 본 발명에 사용한 축산분뇨의 고체-액체 분리전 식물영양성분의 함량은 질소 1.9%, 인산 2.8%, 칼리 0.7% 수준이었다. The livestock manure is added to the solid-liquid separation tank alone or mixed with milk powder, pig meal, chicken flour, and then dissociated with a spiral screw stirrer for 2-4 hours and separated into solid and liquid. In the present invention, by mixing the milk powder, pig meal, and poultry in the semi-wet form in the same weight ratio, and put into the solid-liquid separator to separate the liquid phase and solid phase, the livestock manure solids obtained by washing 1.0% nitrogen (250 mg of ammonia nitrogen) / kg, nitrous nitrogen 500mg / kg), 1.5% phosphoric acid, 0.6% Kali. The content of phytonutrients before solid-liquid separation of livestock manure used in the present invention was 1.9% nitrogen, 2.8% phosphoric acid, and 0.7% kali.
결론적으로, 고체-액체 분리과정에 일부 식물영양성분이 액상형태(尿)로 침출되었는데 이는 육묘상토의 발효과정에서 탄질율 조절용으로 재이용할 수 있다. 이와 같이 축산분뇨의 고액분리를 수행하는 것은 각각의 축산분뇨별로 함유되어 있는 유기물과 질소의 함량이 다르고 액상분뇨를 그대로 처리할 경우 탄질율을 조정하기가 힘들어지기 때문이다. 고체-액체 분리후 축산분뇨 유래 고형물질은 함수율이 50 내지 60%가 되도록 조절하였다(도 2). In conclusion, some phytonutrients were leached in liquid form during the solid-liquid separation process, which can be reused to control the carbon quality during fermentation of seedling soil. The solid-liquid separation of the livestock manure is because the content of organic matter and nitrogen contained in each livestock manure is different and it is difficult to adjust the carbon quality rate when the liquid manure is treated as it is. After solid-liquid separation, the livestock manure-derived solid material was adjusted to have a water content of 50 to 60% (FIG. 2).
실시 예 2 : 축산분뇨에 처리한 감마선 조사 효과 구명Example 2 Effect of Gamma Irradiation on Livestock Manure
감마선 조사가 끝난 축산분뇨와 감마선 비조사 축산분뇨를 대상으로 대표적인 분변성 대장균군(Coriform group, MPN/mL)에 대한 조사를 수행하였다. 농가에서 수거하여 혼합?건조한 축산분뇨 혼합물에는 3,500MPN/mL 이상의 대장균군이 분포하였으나 감마선(코발트; 원자번호 60) 조사후에는 대장균군이 전혀 검출되지 않았다. Representative fecal coliform group (MPN / mL) was performed on livestock manure and gamma-irradiated livestock manure. Coliform groups of more than 3,500 MPN / mL were distributed in the mixed and dried livestock manure mixtures collected from farmhouses, but no coliform group was detected after irradiation with gamma ray (cobalt; atomic number 60).
악취유발성물질 가운데 대표적인 암모니아가스 발생량을 조사한 결과, 감마선 조사전 축산분뇨에는 약 43.9mg/kg의 암모니아 가스가 발생한 반면에 감마선 조 사후 시료에서는 암모니아 가스 발생량이 3.2mg/kg으로 감소하였다. 감마선 조사전 축산분뇨에서는 대표적인 항생물질인 streptomycine, tetracycline, penicillin이 미생물학적 간이시험법에서 모두 검출되었으나, 감마선 조사후 시료에서는 상기 3가지 항생물질 모두가 검출되지 않아 감마선 조사가 항생물질의 분해 및 저감에 아주 효과적인 처리방안임이 확인되었다. Among the odor-causing substances, the amount of ammonia gas generated was approximately 43.9 mg / kg of ammonia gas in livestock manure before gamma irradiation, while the amount of ammonia gas was decreased to 3.2 mg / kg after gamma irradiation. In the livestock manure before gamma irradiation, the representative antibiotics such as streptomycine, tetracycline and penicillin were all detected in the microbiological simplified test method, but all three antibiotics were not detected in the sample after gamma irradiation. It has been found to be a very effective treatment method.
이와 함께 감마선(코발트; 원자번호 60) 조사에 의해 축산분뇨에 함유되어 있는 유기태 질소성분이 무기태 질소성분으로 전환되어 식물영양학적으로 아주 바람직한 결과가 도출되었다. 실례로 감마선 조사전 축산분뇨에서는 무기태질소(암모니아태질소와 질산태질소)의 합이 179.7mg/kg이었는데, 감마선 조사후에는 263.7mg/kg으로 약 50% 이상 증가되었다. 이는 식물체가 생장하면서 식물양분으로 이용할 수 있는 질소성분의 증가를 의미하며, 토양내에서 분해속도가 느린 유기물의 분해 및 숙성에도 감마선 조사가 유용하게 작용하고 있음을 확인하게 되었다(도 3).In addition, gamma-ray (cobalt; atomic number 60) irradiation resulted in the conversion of organic nitrogen contained in livestock manure into inorganic nitrogen, yielding very physiologically desirable results. For example, in livestock manure before gamma-irradiation, the sum of inorganic nitrogen (ammonia and nitrogen nitrates) was 179.7 mg / kg, which was increased by more than 50% to 263.7 mg / kg. This means that as the plant grows, an increase in the nitrogen content that can be used as plant nutrients, and it was confirmed that gamma-ray irradiation is useful for the degradation and ripening of organic materials with a slow decomposition rate in soil (FIG. 3).
실시예 3 : 감마선이 조사된 축산분뇨를 이용한 육묘상토의 개발Example 3: Development of seedling soil using livestock manure irradiated with gamma rays
실시예 3에서는 감마선이 조사된 축산분뇨의 유기성 고형물질, 피트모스 그리고 코코피트와 같은 유기성 재료와 무기성 재료인 버미큘라이트와 펄라이트와의 혼합비율을 조절하였다. 혼합비율의 조정은 육묘상토의 물리적인 특성 고려와 함께 우리나라 퇴비 생산업체의 관행적인 생산공정에 기준하였다. 기본적으로 육묘상토 제조시 피트모스와 코코피트의 사용량을 효율적으로 저감시키고 그 대신에 축산분 뇨 유래 유기성 고형물질의 최적 투입량을 결정하고자 하였다. In Example 3, the mixing ratio of organic materials such as organic solids, peat moss, and cocoite of the livestock manure irradiated with gamma rays and the inorganic materials of vermiculite and pearlite were adjusted. The adjustment of the mixing ratio was based on the conventional production process of Korean compost producers, with consideration of the physical characteristics of the seedling soil. Basically, we tried to reduce the usage of peat moss and coco peat efficiently in the production of seedling soil, and instead to determine the optimal dosage of organic solids derived from livestock manure.
① 축산분뇨 고형물질 10 중량% + 피트모스 50% + 버미큘라이트 20% + 펄라이트 20%, ② 축산분뇨 고형물질 20 중량% + 피트모스 40% + 버미큘라이트 20% + 펄라이트 20%, ③ 축산분뇨 고형물질 30 중량% + 피트모스 30% + 버미큘라이트 20% + 펄라이트 20%, ④ 축산분뇨 고형물질 40 중량% + 피트모스 20% + 버미큘라이트 20% + 펄라이트 20%, ⑤ 축산분뇨 고형물질 50 중량% + 피트모스 10% + 버미큘라이트 20% + 펄라이트 20%, ⑥ 축산분뇨 고형물질 60 중량% + 피트모스 0% + 버미큘라이트 20% + 펄라이트 20%로 혼합비율을 조절하였다. ① 10% by weight livestock manure solids + 50% peat moss + 20% vermiculite +
이렇게 조제된 혼합분에 대해 상토의 물리성 지표로 수분보유력을 그리고 식물영양성분 지표로 암모니아태질소, 질산태질소, 유효인산의 함량을 측정하였다. 축산분뇨의 처리량이 60% 처리된 ⑥에서 보수력이 낮아 육묘상자 용기에 담겨져 있는 상토원료가 부풀어 오르거나 용기 밖으로 흘러내리는 현상이 발생하였다. 축산분뇨가 10-30% 처리된 ①-③에서는 암모니아태질소의 경우 100-150mg/kg, 질산태질소 50-80mg/kg, 유효인산 120-150mg/kg의 범위로 나타나 일부 식물영양성분이 결핍될 우려가 제기되어 질산암모늄(NH4NO3)과 과인산석회(KH2PO4)를 첨가하여 최종적으로 암모니아태질소 300±100 mg/kg, 질산태질소 200±50mg/kg, 유효인산 250±50mg/kg 수준으로 유지되도록 하였다. Moisture retention was measured as a physical indicator of soil, and the contents of ammonia nitrogen, nitrogen nitrate, and effective phosphoric acid were measured as indicators of phytonutrients. In ⑥ where 60% of the livestock manure was treated, the low water holding power caused the swelling or flow out of the container. In ①-③ treated with 10-30% livestock manure, a range of 100-150mg / kg for ammonia nitrogen, 50-80mg / kg for nitrogen nitrate, and 120-150mg / kg of effective phosphate is deficient. Ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) and superphosphate (KH 2 PO 4 ) were added to finally add 300% to 100 mg / kg of ammonia nitrogen, 200 ± 50 mg / kg of nitrogen nitrate, and 250 ± effective phosphoric acid. It was kept at the 50 mg / kg level.
결론적으로 육묘상토의 물리성과 식물영양성분 그리고 자원재활용 측면을 고려하였을 때 축산분뇨 고형물질 50 중량% + 피트모스 10% + 버미큘라이트 20% + 펄 라이트 20%을 기준으로 일부 식물영양성분을 첨가하는 것이 가장 타당할 것으로 조사되었다.In conclusion, considering the physical properties, phytonutrients, and resource recycling aspects of seedling soils, it is most appropriate to add some plant nutrients based on 50% by weight of livestock manure, 10% pitmoss + 20% vermiculite, and 20% perlite. It was investigated.
실시 예 4 : 축산분뇨를 이용한 육묘상토 개발Example 4 development of seedling soil using livestock manure
축산분뇨 고형물질 50 중량% + 피트모스 10% + 버미큘라이트 20% + 펄라이트 10% 첨가하여 잘 혼합하였다. 그 후 준비된 육묘상토를 교반식 발효조에서 3주 동안 발효?숙성시켜 육묘상토를 개발하였다(도 4). 발효과정중 매 3일 마다 개발된 육묘상토의 탄질율과 수분함량을 조사하였는데 탄질율은 25-45 범위를, 수분함량은 30% 이하를 유지하도록 하였다. 최종적으로 발효·숙성이 종료된 육묘상토를 대상으로 수분, 용적밀도, pH, EC, 암모니아태질소, 질산태질소, 유효인산, CEC 그리고 유해중금속물질에 대해 조사하였다. 50% by weight of livestock manure solids + 10% peatmoss + 20% vermiculite + 10% pearlite were mixed well. Thereafter, the prepared seedling soil was fermented and aged for 3 weeks in a stirred fermentation tank to develop the seedling soil (FIG. 4). During the fermentation process, the carbon quality and water content of the developed seedling soil were examined every three days. The carbon content was in the range of 25-45 and the water content was kept below 30%. Finally, the soil, bulk density, pH, EC, ammonia nitrogen, nitrogen nitrate, free phosphoric acid, CEC, and harmful heavy metals were examined for seedling soils fermented and matured.
본 발명에서 개발된 육묘상토의 성분을 분석한 결과 수소이온농도(pH) 6.2, 전기전도도(EC) 는 0.2dS/m, 수용성 질소총량 700mg/kg(암모니아태질소 500mg/kg, 질산태질소 200mg/kg), 유효인산 350mg/kg, 용적밀도 0.25Mg/m3, CEC 25cmol/kg, 수분함량 29%로 나타나 기존 육묘상토보다 훨씬 우수하거나 비슷한 수준을 유지하고 있었다. 그 밖의 유해성 중금속오염물질의 경우에는 비료공정규격을 모두 만족하는 수준이었다(Hg 2, As 50, Pb 150, Cd 5, Cr 300, Cu 500mg/kg 이하)(도 5). As a result of analyzing the components of the seedling soil developed in the present invention, the hydrogen ion concentration (pH) 6.2, the electrical conductivity (EC) is 0.2dS / m, the total amount of water-soluble nitrogen 700mg / kg (ammonia nitrogen nitrogen 500mg / kg, nitrogen nitrogen 200mg / kg), effective phosphoric acid 350mg / kg, bulk density 0.25Mg / m 3 , CEC 25cmol / kg, water content 29%, which was much better or similar to the existing seedling soil. In the case of other harmful heavy metal contaminants, all of the fertilizer process standards were satisfied (
실시 예 5 : 개발된 육묘상토와 일반 육묘상토를 이용한 작물재배시험Example 5 Crop cultivation test using developed seedling soil and general seedling soil
시판중인 S社(충청북도 음성군 소재)의 경량 원예범용상토를 대조구로 하고, 본 발명에서 최종적으로 개발한 육묘상토를 대상으로 배추작물을 재배하면서 적용가능성을 비교하였다. 시판 육묘상자에 상기 육묘상토를 채우고 배추종자를 파종후 총 15일 동안 재배하였다(도 6, 7, 8). 배추재배 15일째에 배추를 수확하여 여러 가지 수량지수. 즉, 배추의 생체중, 엽폭, 엽장 그리고 작물뿌리의 매트형성 정도를 조사한 결과, 일반 육묘상토(생체중: 3.2±1.2g/plant, 엽폭: 5.2±2.9cm, 엽장: 8.5±3.4cm, 엽수: 7±1매)에 비해 감마선으로 조사된 축산분뇨가 첨가된 육묘상토(생체중: 3.9±1.4g/plant, 엽폭: 5.4±2.2cm, 엽장: 9.3±2.7cm, 엽수: 7±1매)에서 배추작물의 생체중, 엽폭, 엽장이 더 높게 나타났고, 배추 뿌리의 매트형성도 더 양호하게 나타나 축산분뇨를 이용한 육묘상토 개발을 완성하게 되었다.The commercial cultivation of light weight horticultural clay soil of S Company (Nongcheong-gun, Chungcheongbuk-do) was used as a control, and the applicability was compared while growing cabbage crops on the seedling soil finally developed in the present invention. The seedling soil was filled in commercial seedling boxes, and the cabbage seeds were cultivated for a total of 15 days after sowing (FIGS. 6, 7, 8). Chinese cabbage was harvested on the 15th day and various yield indexes were obtained. In other words, as a result of examining the weight of the Chinese cabbage, leaf width, leaf length and crop roots, general seedling soil (live weight: 3.2 ± 1.2g / plant, leaf width: 5.2 ± 2.9cm, leaf length: 8.5 ± 3.4cm, leaf number: 7 Chinese cabbage soil (live weight: 3.9 ± 1.4g / plant, leaf width: 5.4 ± 2.2cm, leaf length: 9.3 ± 2.7cm, leaf number: 7 ± 1 sheet) added with livestock manure irradiated with gamma ray The live weight, leaf width, and leaf length of crops were higher, and mat formation of Chinese cabbage root was better, thus completing the development of seedling soil using livestock manure.
본 발명은 축산분뇨의 자원화 과정에서 파생되는 여러 가지 문제점 예를 들어, 항생물질로 인한 축산분뇨의 발효불량, 악취유발성 물질로 인한 취급 어려움, 병원성 미생물이나 기생충란으로 인한 식품안전성 문제 등을 해결하는데 방사선 조사기술을 이용하여 농업분야 첨단 환경정화 처리기술 및 자원재활용 기술을 정립하고자 하였다. The present invention is to solve a variety of problems derived from the recycling process of livestock manure, for example, to solve the problems of fermentation of livestock manure due to antibiotics, difficulty handling due to odor-causing substances, food safety problems due to pathogenic microorganisms or parasites This study aimed to establish advanced environmental purification treatment technology and resource recycling technology in agriculture field using radiation irradiation technology.
이로 인하여 축산분뇨가 잠재하고 있는 여러 가지 보건위생, 환경보전적인 문제점을 해결할 수 있었고, 재활용이 가능하고 기능성이 우수한 유기성 폐기물의 농경지 투입으로 인한 토양환경 개선효과를 얻을 수 있었다. As a result, it was possible to solve various health hygiene and environmental preservation problems that livestock manure has potential, and improved the soil environment by introducing agricultural land of organic waste that is highly recyclable and functional.
이는 궁극적으로 피트모스, 수피, 코코피트와 같은 농업용 수입 원자재를 대 체하여 농업인 뿐만 아니라 국가적인 농업경쟁력을 확보하는데 크게 기여할 것으로 예상된다.This is expected to ultimately contribute to securing national agricultural competitiveness as well as farmers by substituting agricultural raw materials such as peat moss, bark and coco peat.
부가적으로 처리과정에서 축산분뇨에 함유되어 있는 유기물의 분해촉진과 함께 유기태 식물영양성분이 식물체로의 흡수가 용이한 무기태 식물영양분으로 전환되어 일반 육묘상토 보다 식물영양학적인 측면에서 우수한 양질의 육묘상토를 개발할 수 있었다. In addition, the organic plant nutrients are converted into inorganic plant nutrients that are easily absorbed by the plant, along with the accelerated decomposition of organic matter contained in livestock manure. We could develop the sat.
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