1. 처리방법에 의한 분뇨처리 종류
[2]. 퇴비화
1) 퇴비화 목적 및 의미 가축분뇨의 유용자원이용, 토양의 물리성, 화학성, 생물성 개선 - 탄질율 20이하로 질소 기아방지 - 유기물의 유해성분을 사전에 분해, 무해하게 함 - 유해해충, 종자의 사멸 - 오물감을 없애 취급용이 2) 퇴비화 원리 호기성 미생물에 의하여 작물이 섭취 가능한 무기물로 변화시키는 과정으로 부숙이라 일컬으며, 즉 미생물이 적당습도와 충분한 영양소를 이용, 산소호흡을 하면서 증식과 번식을 거듭, 이 과정에서 유기물은 이산화탄소, 물, 무기물로 분해된다. ※ [퇴비화의 원리] 그림보기 3)퇴비화 조건 결국 퇴비로의 진행은 미생물이 일을 하는 것으로 미생물의 최대한 번식과 생장을 유도해주는 것이 중요하다. 사람의 경우 음식물을 섭취하여 소화시키고 공기를 호흡하며 몸에서 필요치 않는 노폐물과 미소화물은 분뇨로 배설하게 된다. 사람의 몸으로 들어온 음식물 에너지는 지방으로 축적되어 활동 및 생식의 에너지로 사용되고 있다. 사람의 경우도 밥만으로는 성장이 곤란하다. 즉 탄수화물과 단백질을 적당히 공급해주어야만 성장 및 생식이 왕성해진다. 미생물의 경우도 사람과 다를 수 없다. 따라서 퇴비화를 위해서는 미생물 성장을 도울 수 있는 몇몇 조건이 필요하다. ○먹이 미생물은 증식 및 성장을 위한 에너지를 먹이로부터 얻는다. 이 먹이는 영양소 균형이 적당한 것이 미생물에게 유리하다. 가축분은 N의 주공급 영양원이 되며, 분내의 미소화 물질과 톱밥 등은 C의 주공급원이 된다. 영양원의 C, N 비율을 탄질율이라하며 C/N으로 표시 및 계산되는데 퇴비화의 적당한 탄질율은 약 20 - 40 정도로 여겨진다. 일반적으로 계분은 탄질율이 8, 돈분은 11, 우분은 20 정도이다. 따라서 이들 대부분은 퇴비화의 먹이 영양소 공급조건으로 부적합하므로 왕겨, 톱밥등의 탄소원을 첨가해 주었을 때 가장 적합한 미생물 증식 및 성장을 기대할 수 있다. 영양원비 즉 탄질율이 불량하게 되면 탄소가 너무 많은 경우 미생물 번식이 느리게 되어 미생물 수가 압도적으로 적어 퇴비화가 늦고 이 상태로 토양에 시비하게 되면 토양미생물에 의해서 토양내 질소를 이용하게 되므로 작물에게 질소기아 현상을 초래하게 된다. 반면에 탄소원에 비하여 질소원이 많아 탄질율이 낮게 되면 잉여분의 질소가 암모니아 가스로 휘산하게 되어 악취로 발생될 수 있다. ○온도 사람이 겨울철에 체온을 유지하기 위하여 옷을 입어야 하듯이 미생물에게도 온도관리가 중요하다. 퇴비화를 시키는 다양한 미생물은 모든 온도영역에서 나타나겠지만 너무 낮은 온도나 너무 높은 온도에서 존재하는 미생물들은 퇴비화 능력이 떨어진다. 가장 적합한 내부온도는 40도 정도가 유지됨이 좋다. 온도 관리는 겨울철에 매우 심각한 효율저하를 유발하는데 차가운 바깥 공기를 가온해 줄 필요가 있다. 미생물의 보온을 위해서는 옷을 입혀야하므로 일정한 높이를 퇴적시켜서 운용하게 된다. ○공기 사람이 호흡을 하듯이 퇴비화에 필요한 호기성 미생물도 호흡을 통하여 공기중 산소를 이용하고 이산화탄소를 배출한다. 따라서 미생물의 활동이 왕성할수록 많은 산소를 요구하게 되고 그에 알맞게 공기 공급량도 늘여주어야 한다. 공기는 약 21% 산소, 78% 질소, 1% 기타물질로 이루어져있다. 공기 공급은 외기온도를 고려해야 하며 공기공급은 산소 공급과 내부온도의 외부로 방출을 하는 기능을 함께 함을 잊어서는 안된다. 미생물이 필요로 하는 산소농도는 10%내외 정도로 많은 산소를 요구하지는 않는다. 공기의 공급이 없으면 산소농도가 5%미만으로 낮아져 퇴비화공정 내부는 혐기성 부패가 진행되고 우리가 원하는 퇴비화를 달성할 수 없게 된다. 혐기성 부패는 온도상승도 더디고 습해지면서 암모니아성 악취가 많이 발생되게 되므로 퇴비화시 공기공급에 유의해야 한다. 공기공급 방법은 반드시 송풍기에 의하는 것만은 아니다. 뒤집기를 통해서도 충분한 공기공급 효과를 볼 수 있다. 만약 적당한 수분조건과 입자간 공극률 30%이상, 용적중 540kg/㎥ 미만으로 유지된다면 쌓여있는 상태에서도 자연스럽게 통기가 가능하여 별도의 공기 공급이 없어도 무난하다. 공기공급에서 잊으면 안될 사항은 과잉의 송풍은 급격한 온도하강 초래와 수분의 외부배출을 가져옴을 명심해야한다. ○수분 미생물의 생존을 위해서는 수분은 꼭 필요하다. 하지만 축분내의 수분은 발생에서 부터 너무 많아 오히려 줄여줄 필요가 있다. 줄이는 방법으로 톱밥을 이용하게 되는데 수분이 많을 경우 문제는 수분자체의 문제보다 미생물과 공기의 접촉을 수분에 의하여 막게 되므로 혐기상태가 되는 문제다. 수분은 40%이하가 되면 미생물활동이 떨어지며 약 60% 정도를 유지하는 것이 좋다. ○미생물 퇴비화는 미생물에 의한 공정이므로 미생물은 반드시 필요하다. 퇴비화에 관여되는 미생물은 곰팡이류, 세균, 방선균 등이다. 이들 미생물들은 굳이 인위적 과정으로 보충해 줄 필요는 없다. 대다수의 미생물은 토양과 공기중에 널리 분포하므로 서식환경만 알맞게 되면 기하급수적으로 증식된다. 우리가 김치를 담글 때 김치발효균을 넣지 않아도 김치가 되는 것과 같다. 만약 완숙된 퇴비의 일부를 재이용 한다면 보다 쉽게 번식되므로 미생물을 빠르게 확보할 수 있다. 퇴비화는 크게 3단계로 구분할 수 있다. 첫단계는 축분내의 당분해시기로 분해되기 쉬운 아미노산, 당질 등이 곰팡이류와 세균에 의해서 분해된다. 이때는 생육이 빠르게 진행되고 온도도 급히 오르게 된다. 둘째단계는 톱밥의 세포막 구성요소인 셀루로오즈의 분해로 세균과 방선균이 활동하며 주로 방선균이 셀룰로오즈의 분해에 관여한다. 이 시기가 가장 고온에 이르고 가장 많은 산소소모가 필요로 된다. 세 번째 단계는 톱밥내의 분해가 어려운 리그닌의 분해시기다. 이때는 그다지 온도도 올라가지 않으며 서서히 진행되고 버섯균류가 관여한다. 보통 이과정을 후숙시기라 한다. ※ [유기물의 분해과정과 미생물의 교체] 그림보기 4) 퇴비화 방법
○단순퇴적 가장 간단한 퇴비화 방법은 두엄형태의 퇴적이다. 예전에 밭가에서 우리가 흔히 보듯이 두엄을 퇴적해두면 한겨울에 눈이 내려도 두엄자리는 눈이 녹아 있고 김이 올라올 정도로 내부온도가 높았다. 이때 주로 사용 되었던 재료는 축사내의 분과 보료로 쓰이던 볏짚, 보리짚, 낙옆으로 이들의 성상이 매우 거칠어서 그저 쌓아주기만 하여도 충분한 공극이 유지되고 별도의 송풍시설이 없어도 그런데로 미생물활동이 왕성하여 퇴비화가 진행되고 미생물 대사열로 겨울에도 보온이 유지되고 있음을 알 수 있다. 그러나 이 경우 특징을 보면 아주 소규모 사육에 적용이 가능함을 알 수 있다. 낙옆, 볏짚등을 축분과 일일이 섞기도 용이치 않고 축사내에 깔아 주어서 자연스럽게 섞이게 한다해도 축사에 유입과 축사로부터의 반출도 어려울 것이다. 퇴비화 기간도 문제가 된다. 두엄형태의 퇴비화는 전년도에 두엄을 형성하여 익년도에 퇴비로 사용한다. 또한 높이 쌓을 수 없기에 결국 넓은 퇴비화 장소를 소요하게되는 문제를 안고 있다. 그러나 가장 원시적인 방법이 가장 훌륭한 방법이 될 수 있으므로 결코 등한시 하면 안된다. ○퇴적뒤집기 단순퇴적에 비하여 좀더 효율적인 형태이다. 이 방식은 축분과 톱밥을 혼합해주는데 장비를 이용한다. 운영관리자는 매일 혼합과 퇴적 뒤집기를 해주는 정성이 필요하다. 톱밥으로 둑을 만들어 축사로부터 수집수거된 축분을 부어준 뒤에 로다, 포크레인 등 장비를 이용하여 혼합, 수분조절을 해준 다음 시설내부에 적당한 높이로 쌓아주게 된다. 장비를 이용하므로 뒤집기를 자주 실시할 수 있으며 단순퇴적보다 노동시간이 단축되고 뒤집을 때 많은 수증기가 밖으로 배출됨을 알 수 있다. 퇴적높이가 2-3m 정도로 유지되므로 부숙온도도 잘 올라가며 공간 이용에도 효율적이다. 그러나 아무리 수분조절을 잘하여도 물은 중력에 의하여 하부에서 베어나기 마련으로 퇴비장 밖으로 유출되지 않도록 집수하여 다시 톱밥과 혼합 후 상부에 퇴적시켜주는 부지런함이 필요하다. 시설은 매우 단순하다. 침투가 되지 않는 바닥과 퇴비를 쌓아 붙일 수 있는 2-3m 정도의 벽, 그리고 장비가 원활히 움직일 수 있는 기둥과 높이를 갖춘 비를 가릴 수 있는 지붕이 필요하다. 지붕재료는 채광성이 좋은 투명지붕을 많이 설치하지만 채광에 의해 얻는 에너지이용이 있는 반면에 퇴비화를 주도하는 곰팡이류는 빛을 싫어한다. 햇빛이 드는 곳에 곰팡이가 피지 않는 것과 같이 곰팡이는 고온 다습 어두운 곳을 좋아한다는 점도 잊으면 안 된다. 따라서 지붕재료는 반드시 투명재로 할 필요는 없으며 벽면 상부는 통풍이 원활토록 구성하는 것이 좋다. 시설의 관리운영은 축사로부터 가급적 뇨가 잘 분리된 축분을 사용해야만 효과를 거둘 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 축사에서 분뇨가 혼합되었을 경우와 분뇨가 분리되었을 경우 차이는 현저하다. 우선 분뇨가 혼합된 상태의 축사는 대부분이 축사로 부터 축사밖으로 반출시기가 늦어짐으로 체류시간이 경과 할수록 혐기성 미생물에 의한 부숙이 진행되어 악취가 심하며 호기성 미생물 성장에 영향을 주고, 뇨에 의한 수분이 많아서 톱밥의 소요가 많아지고, 전체적인 부피가 커져서 퇴비화 저장공간도 함께 늘어나야 한다. 반면에 분뇨분리된 축분은 악취도 없고 퇴비화에 필요되는 축분에너지도 그대로 이용이 가능하고 뇨량이 적어 톱밥도 적게 들고 비례하여 부피도 적어 퇴비화시설의 규모도 현저히 적어지고 취급물량도 적어 매우 용이하게 관리할 수 있다. 또한 최종 생산된 퇴비의 품질도 우수하게 되므로 선호도가 좋아 자금회전도 좋아진다. ○퇴적통풍 앞서 설명한 퇴적뒤집기는 미생물에게 필요한 산소를 장비를 이용한 뒤집기에 의해 공급하게 되므로 뒤집을 때만 산소호흡이 용이하고 정체시에는 퇴비더미의 입자간 공극을 통해서만 미생물이 호흡을 하게 된다. 따라서 뒤집기를 않는 단순퇴적에 비하여 빠른속도로 퇴비화가 진행되어 공간이용의 효율 화를 기대할 수 있다. 그렇다면 뒤집지는 못하더라도 인위적으로 송풍을 하여 줌으로써 계속적인 산소공급을 할 수 있다면 더욱 빠르게 퇴비화를 진행시킬 수 있다는 결론에 도달하는데 이점을 장치화 시킨 것이 퇴적 통풍식이다. 시설의 내용은 퇴적뒤집기식과 외관은 유사하나 각각 퇴적을 할 수 있는 칸을 나누고 각 칸의 바닥은 공기를 불어 넣을 수 있는 구멍이 뚫린 파이프로 설치한다. 각 칸마다 별도의 브로워를 설치하여 파이프 구멍을 통해 공기를 불어 넣어주며 중력에 의한 침출수는 한쪽으로 모을 수 있게 구배를 준다. 퇴비재료의 퇴적은 장비가 칸을 드나들면서 작업할 수 있어야 하므로 공기공급 파이프가 파손되지 않도록 자갈로 충진하고 타공철판으로 바닥상부를 덮는 조치가 필요하다. 시설의 이용 및 관리는 운영관리자가 매일 축사로부터 발생되는 분뇨분리된 축분을 톱밥과 혼합, 함수율 65% 정도로 조정하고 장비를 이용 일정칸에 쌓아 주어야한다. 뒤집기는 1-2번 해줄 수 있으면 해주는 것이 좋다. 뒤집기 방법은 옆칸으로 퇴적된 것을 장비로 퍼 옮기는 것으로 족하다. 이때의 뒤집기는 공기공급 목적이 아니고 영양요소와 미생물의 균일한 접촉을 시켜주면서 동시에 굳어져서 통기성이 나쁜 부분을 부수어 주고 중력작용으로 인하여 하부는 고수분이 되고 상부는 수분부족 된 상태를 해소시켜 주기도 한다. 침출액은 대부분의 경우에 계속적으로 발생되는데 침출액은 퇴적부 상부의 수분을 조절해 주기 위해 다시 뿌려주어 퇴적물의 상태가 가급적 함수율 60% 정도를 유지할 수 있도록 노력해야 한다. 바닥의 공기공급장치는 흔히 링브로워가 사용되는데 어떤 장치이든 공기만 칸내부로 공급할 수 있으면 상관없다. 다만 퇴적되는 퇴비의 공간을 뚫고 공기를 공급할 수 있는 압력이 요구되므로 퇴적높이에 적합한 브로워 선택이 필요로 된다. 공기는 계속 공급할 필요는 없으며 미생물의 산소 요구량과 퇴적물의 온도조절, 수분상태를 고려해서 공급하게 되는데 미생물에 충분한 공기를 주게 되면 온도가 떨어지고 수분증발에 영향을 줌을 알아야하며 온도가 떨어지지 않는 범위내에서 공기공급량을 조절해준다. ○로타리교반 회전하는 로타리의 발을 이용하여 퇴적물을 뒤집어 줌으로서 영양물질과 미생물의 균질화, 굳어있는 부분의 파쇄, 공기의 공급, 퇴적물의 이동, 수분의 증산배출 등을 행하게 된다. 일정폭과 높이를 가지고 길이방향으로 로타리를 진행운전해 나가는 구조로서 축분을 톱밥과 미리 혼합하여 퇴비화에 적당한 수분조건을 맞추어주고 시설의 선단에 투입된다. 일단 투입된 퇴비원료는 회전 로타리가 움직일 때 마다 회전체의 지름만큼 길이 방향으로 이동되어진다. 이 시설은 퇴적통풍식에 비하여 통풍과 뒤집기가 필요 없는 반면 퇴적할 수 있는 높이가 회전체 중심축을 넘게 되면 회전토크가 크게 필요 되므로 항시 축중심보다 낮게 통상 높이 80cm정도로 시설되며 상대적으로 많은 면적을 필요로 하게 된다. 또한 길이 방향으로 로타리장치의 진행을 원활히 하기 위해 기기 양쪽에 레일이 필요하고 진행과 작업을 위한 동력장치가 함께 부착된다. 동력은 주로 크기가 적고 효율이 좋은 380V 3상 유도전동기가 사용되므로 일반농가의 경우 별도 동력을 인입 시키거나 위상 변환기를 사용하기도 한다. 경우에 따라서는 전력공급라인 신설, 기본전기 요금의 인상, 제한적 사용의 특징을 살려 디젤엔진구동방식을 사용하는 경우도 있다. 로타리교반은 퇴적통풍식에 비하여 매일 1-2회의 뒤집기가 실행되므로 퇴비화 공정이 빨리 진행된다는 점과 투입과 반출에만 인력소요가 필요하고 자동화된다는 이점이 있다. 그러나 퇴적높이가 낮은 관계로 막대한 면적 소요가 따르며 퇴비원료 물질이 시설내에 머무르는 시간이 짧게되어 반드시 후숙처리공정이 필요하다. 처리능력은 일일 2회 교반을 해 줄 경우를 예로 보면 일일 투입할 수 있는 물량의 한계는 2회 교반시 원료운반 거리에 해당하는 부피만큼 밖에 안되며, 톱밥부피를 제외하면 투입할 수 있는 축분의 량을 구할 수 있 으며 상당히 적은 양이다. 그만큼 이 시설은 설계과정에서부터 세심한 주의를 요한다. 또한 로타리교반 진행에 따른 빈공간을 메워주기 위해서 매일 원료의 투입이 불가피하므로 이 시설의 운영관리는 앞의 퇴적식보다 연속적인 매일의 관리가 요구된다. 퇴비화가 진행될 수록 미생물의 수가 급격히 증가되고 원료의 온도가 상승되므로 많은 수분이 증발되게 된다. 따라서 시설의 투입구는 퇴비화에 알맞은 함수율조정 약60%를 하였지만 교반초기 약 10m는 미생물이 별로 없어서 부숙이 안되고, 그 뒤 10여m는 매우 좋은 조건의 부숙이 진행된다. 그러나 이때 이후부터 함수율이 40% 이하로 떨어져 미생물은 휴면상태에 들어가고 미미한 활동으로 시설의 이용도가 떨어지는 결과를 초래한다. 수분부족에 대한 대처는 외부로부터 수분을 공급해 주는 방법이 가장 효과적이다. 그런데 각 진행 단계별로 함수율을 잘 맞춰주는 것이 결코 쉽지는 않으므로 이에 대한 대비 운영을 해야하며 퇴비화시설의 후반부에는 전반후에서의 침출수 또는 분뇨분리된 뇨를 일정량씩 매일 뿌려줌으로서 해결 해야한다. 뇨를 뿌리면 여러가지 이점이 생긴다. 수분공급은 물론이고 뇨의 어느정도 해결이 가능해짐으로 처리시설 효율을 증대시킬 수 있게 된다. 이렇게 구간별 수분조절이 어렵고 투입량에 한계를 가져올 바에는 전체면적에 분을 살포하면서 뒤집기를 행하는 것이 축분과 톱밥 혼합과정도 없고 후단부 수분조절도 없고 퇴비화도 전체에서 일어나서 훨씬 편리하겠다고 판단되어 개발된 방법들이 나오게 되었으며, 가장 일반적 형태가 기기상부에 축분을 미리 담아서 기기가 진행과 동시에 일정량씩 뿌려주는 방식이 있다. 이 방식은 진행 레일의 높낮이가 잘 맞지 않으면 기울기가 생겨 골고루 뿌려지지 않는 단점이 있어 최근에는 레일 옆에 축분저장조를 두고 기기에 펌프를 부착하여 진행과 동시에 분무해주는 형태가 적용되고 있다. 로타리교반의 가장 큰 문제는 시설의 고장이다. 매일 매일 연속처리가 못되면 기기를 고친후 일시에 많은 원료가 들어가야 하고 기계장치의 구조에 따라 기기의 공간이동이 곤란한 경우도 있어 부득이 별도처리 방법을 강구해야만 한다. 뒤집기와 공극을 통해서 공기 공급이 되지만 바닥에 송풍 배관을 하여 별도의 공기공급을 하는 방식도 있다. 대부분의 이 시설은 길이가 길고 길이에 따라 공기요 구조건이 다르기 때문에 보통 3 - 4개소로 분할하여 공기공급량을 조절한다. 이경우 도 공기공급에 의한 산소공급의 효과와 온도강하에 유의하여 공급량을 제어하여야한 다. 겨울철 혹한기에 부득이 송풍이 필요한 경우는 공기를 전기가온기로 예열시키거 나 시설내부의 훈훈한 공기를 공급하는 방안도 강구해야한다. 로타리가 진행을 하면서 퇴적물을 뒤집어줄 때 대개의 경우는 많은 수증기가 휘산함을 볼 수 있다. 이때 수증기와 함께 암모니아 가스가 방출되게 되는데 눈이 따가울 정도로 많은 량의 가스가 나오고 있다면 내부통기 상태가 안 좋아 썩고 있음을 대변한다. 이유는 수분이 과해서 공기가 접촉할 입자 사이공간을 물이 채우고 있거나, 뒤집기만으로 공기공급이 근복적으로 부족해서 나타나는 현상일 수 있으므로 판단하여 조치해야한다. 이렇게 좋지 않은 과습상태에는 여름철에 퇴적물을 헤쳐보면 파리유충인 구더기도 발생하고 있음을 알 수 있다. 일부 시설의 경우는 바닥에 침출수 배수구를 두지 않았거나 막혀서 최저부에 많은 량의 물이 고여 계속적으로 썩어 들어가는 경우도 있으므로 침출수 배수구 설치 및 주기적 청소도 필요하다. 시설운영 관리는 육안관찰로 가능하며 가장 좋은 상태는 뒤집을 때 더욱 많은 수증기가 증발됨은 물론이지만 뒤집지 않고 있을 때에도 퇴적물 전체부분에서 계속적으로 수증기가 조용히 올라오는 상태가 좋다. 기기장치는 수증기 증발로 항시 높은 습도속에서 운전이 되야 하므로 세심한 관리가 필요하다. 특히 퇴비화과정에서는 발생하는 가스가 시설을 쉬 부식시키게 함은 물론이고 각종 전기접점에 부식피막을 만들어 고장원인이 되므로 수시확인이 필요하다. 또 퇴비화 후단으로 가면 먼지가 발생되는데 기기 구동부 모타의 냉각핀 간격을 메워서 모타냉각 효과를 크게 떨어뜨리거나 화재원인이 되므로 모타의 냉각 휀커버와 냉각핀 청소를 주기적으로 해야 한다. 기기 종류에 따라서 유압장치가 부착된 기종은 유압유의 적정수위를 꼭 점검하고, 유압탱크 에어필터를 주기적으로 청소해야한다. ※ [로타리 교반] 그림보기 ○에스컬레이터 교반 로타리교반 방법의 퇴적깊이를 훨씬 더 깊게 해 줄수 있는 방법이다. 따라서 일정 면적내에서 부지 이용도를 보다 효율화시킨다. 반면 로타리방법에 비해 기기 장치가 더 복잡하고 무겁다. 로타리방법은 회전로타리의 토크에 의해 부수고, 쳐서 멀리 보내는 대신 에스컬레이터 교반방법은 경사판위를 앵글궤도가 미끌어져 올라감으로서 퇴적물이 앵글과 함께 경사판 위를 미끌리며 올라간 후 기기의 뒷편에 떨어지게 되어 뒤집기와 운반이 이루어진다. 이 시설은 퇴적물 깊이가 깊은 특징으로 바닥에서 공기를 송풍시켜 줄 수 있는 장치와 침출수를 모을 수 있는 구조를 꼭 필요로 한다. 또 외부에서 축분과 톱밥을 사전혼합하지 않아도 투입 초기부에서 부어주기만 하면 에스컬레이터 장치에 의해 충분히 혼합되는 장점도 있다. 그 대신 혼합 해당 길이 만큼은 퇴비화가 진행되지 않는다. 에스컬레이터식의 퇴적물 이동은 역방향으로는 곤란하여 퇴적물의 이동은 반드시 투입구에서 종점으로 운반이 진행된다. 이 시설에서도 수분조절의 묘를 꾀하기 위해 전면살포 방식을 적용할 수 있으며 이 경우 2열로 배치하고 말단부에 회전장치를 두어야만 가능하다. ※ [에스컬레이터교반] 그림보기 ○스크류식교반 유압을 이용한 2개 이상의 드릴타입 스크류가 지그재그형태로 진행하면서 퇴적물을 뒤집는다. 경사판은 가지지 않으나, 스크류 날개 경사각을 이용하여 물질이동이 된다. 다른 시설에 비하여 장치가 비교적 간단한 편이다. 다만 전체를 뒤집는 시간은 상당히 소요되고, 퇴적층은 깊이가 있어 바닥송풍시설이 요구되며 길이방향 투입 반출과 전면 살포방법의 적용이 가능하다. 특별한 변형으로는 로타리방법과 혼합한 형태도 있고 스크류 높낮이 조정과 회전방향조정으로 퇴적물표면을 산형으로 만들 수 있으며 증발효과를 높이는 조작이 가능하다. ※ [스크류 교반] 그림보기 ○ 버켓식교반 에스컬레이터와 스크류는 경사를 이용하여 물질을 이송하는 방법임에 비하 여 버켓식은 기기 중심부에 버켓을 설치, 수직방향으로 뒤로 넘겨주는 방법이다. 따라서 기기 좌우에 있는 것을 중심부로 모아주기 위한 장치가 하부에 부착되어 있고 이 시설은 매우 깊은 퇴적에도 적용 가능하여 4m 이상도 설치된다. 공간 이용도는 매우 높으며 기기는 자체에 부착된 바퀴로 천천히 주행하면서 시설내부를 돌게 된다. 이 시설은 무통풍을 원칙으로 하고 퇴적물의 통기성을 높이기 위해 반드시 통왕겨를 이용한다. 왕겨는 처음부터 채워준 상태로 시작되고 6개월을 1주기로 전량을 교체한다. 퇴비화가 진행되면 부숙에 의해 왕겨의 부피가 줄게되는데 이때 마다 주기적으로 보충해 주는 조작이 필요하고, 6개월 동안 전체 부피와 같은 양의 왕겨가 추가로 들어가게 된다. 시설내 기기의 주행은 시설크기에 따라 다르지만 보통 1-4일에 1회전 정도로 서서히 꾸준히 주행된다. 원료는 전면살포노즐에 의해 천정으로 부터 분무 살포된다. 시작초기에 1주간은 부숙이 어렵지만 그 뒤로는 활발이 부숙과정이 진행된다. 또한 수분의 하향이동으로 기기의 구동부가 고장을 일으킬 우려가 있으므로 침출수를 모아서 되돌리는 시설을 필요로 한다. 기기의 구동부가 많아 다소 복잡한 형태를 가지며 기기가 항시 고온상태의 퇴적물내부에 위치하기에 고열에 잘 견디는 구리스 주입이 주기적으로 필요하다. 이 시설은 적정한 설계만 되면 분뇨혼합슬러리에도 적용 가능한 특징을 가지지만 아무래도 분리된 축분만을 취급하는 경우보다 커지게 되고, 악취를 감수해야한다. 또 반드시 왕겨를 값싸게 구입할 수 있는 지역에서 적용해야 하며 새로운 왕겨보충이 주기적으로 되므로 시설로 부터 완성퇴비 반출전에는 충분한 부숙을 위해 수일간 공회전이 요구된다. ※ [버켓교반] 그림보기 ○ 생석회 혼합화학반응 생석회가 수분과 반응할 때 발생열과 수분을 밖으로 내뱉는 발수현상을 이용한다. 이때 축분의 유기물은 탄산칼슘 코팅으로 변화하지 않는 안정한 상태가 된다. 생석회는 분중의 고형물 함량을 기준으로 3-5%를 첨가하여 균질하게 혼합시켜줌으로서 수분과 반응하고 공기 중 탄산가스를 이용하여 탄산칼슘으로 변화된다. 이 과정에서 반응열은 순간적으로 높은 온도를 내지만 이 반응열의 양은 적기 때문에 반응후 발생 수분을 증발시키기에는 역부족이므로 생산물의 건조과정이 필요된다. 이 건조는 비닐하우스 건조장을 이용하기도 하고, 화력으로 직접 건조시키기도 한다. 건조장은 일기의 영향이 크고 매우 넓은 면적소요와 인력투입이 따르며 화력건조는 연료비용의 부담과 시설설치가 요구되어 결코 어느 경우도 만족스럽지는 못하다. 또한 생석회와 축분의 반응과정에서 pH가 상승되므로 혐기화가 진행된 축분의 경우는 암모니아 방출이 심각해서 반드시 악취 방지 시설을 해야만 하므로 혐기상태가 아닌 상태의 축분을 이용해야한다. 악취방지시설의 경우 수세식 스크라바가 일반적이며 물에 암모니아를 흡착시키게 되면 수처리 시설까지도 설치해야 한다. 일단 수분을 건조시켜야만 퇴비로서 취급이 용이해지므로 건조과정은 필연적으로 따르게되고 시설의 유용여부는 건조비용과 관계되므로 수분이 많은 슬러리에 적용함은 절대 부적합하다. ※ [생석회혼합 화학반응] 그림보기 ○ 수직원통형교반 대개의 퇴비화 시설은 높이 쌓지 못하여 면적을 차지하게되고 비를 맞지 않기 위한 건축물이 실제 퇴비화와 관계없이 엄청난 자금을 필요로 한다. 또 비표면적이 넓어 온도관리에 어려움(특히 겨울에)이 있고 퇴적물의 뒤집기에 복잡한 기기장치를 요구하게 된다. 수직원통형 교반시설은 이상의 사항을 보완하여 축분을 위에서 투입만 하면 중력에 의해 아래방향으로 이송되고 하부에서 완성된 퇴비를 얻는 시설이다. 퇴비화미생물에 필요되는 공기는 하부에서 윗방향으로 송풍기에 의해 강제통기시킨다. 초기의 축분은 위에서 밑으로 진행될수록 퇴비화가 완성되어가며 온도가 올라가고 수분을 잃어가지만 위에서 수분이 계속 밑으로 이동되기에 수분보충이 가능해지고 윗부분의 수분을 퇴비화에 적합상태로 스스로 조정이 용이해서 일시적으로 높은 함수율 상태의 축분이 유입되어도 별 문제가 없다. 시설은 퇴적높이가 있으므로 외부를 보온재로 감싸준 상태만으로 보온이 가능하고 밀폐된 구조이기에 악취발생이 있어도 탈취장치와 연계가 간단하다. 내부에 불어 넣어주는 공기는 퇴적물의 밀도에 따라 편류가 생길 수 있으며 이를 해소하고자 내부에 뒤집기 장치를 두는 것으로 해결하기도 하지만 오히려 시설이 복잡해지고 축 하중 과다로 문제를 일으키기도 한다. 시설하부에는 스크류가 수평으로 돌아가면서 퇴비를 반출하고 반출된 퇴비의 절반정도는 원료의 수분조절과 미생물 보충을 위해 다시 상부로 투입하게된다. 이시설은 토목과 건축이 소규모인 반면 투입반출을 위한 기계장치가 필요하다. ※ [수직원통형교반] 그림보기 ○ 깔짚우사 축사 바닥에 톱밥을 깔고 소를 사육하게되면 소발굽에 의해 축분뇨와 톱밥이 밟히고 뒤집어지면서 건조와 흡수를 반복하게 된다. 이때 태양열과 바람에 의해 공기중 습도차 만큼 수분증발이 이루어지며 톱밥은 계속되는 분뇨혼합과 증발로 소의 체모에 묻을 정도로 질어지기 전까지 사용 후 퇴비사로 운반되어 퇴비화에 돌입하게 된다. 축사바닥에 깔아주는 톱밥의 두께가 경제적 운용의 중요한 변수로서 축산기술연구소 연구에 의하면 한육우는 5cm, 젖소는 10cm를 깔아주는 것이 경제성 있는 것으로 분석되었다. 물론 톱밥을 많이 깔아줄 수록 수분흡수가 좋아 갈아주는 주기가 길어질 수 있다. 그러나 태양열과 통풍에 의한 건조가 주요 요소이므로 두껍게 깔릴 수록 건조는 더욱 어렵게 되므로 5cm와 10cm가 경제성이 있다. 또 톱밥만을 깔아주는 것보다 통왕겨를 1:1로 혼합사용하는 것이 더 유리한 것으로 연구된 바 있다. 물론 왕겨가 톱밥보다 저렴해야하고 한우나 젖소모두가 적정사육 밀도에 맞게 유지되야 함이 중요하다. 미생물에 의한 퇴비화는 온도, 습도등 여러 조건이 필요하므로 톱밥깔짚 축사의 바닥에서는 온도관리가 될수 있는 여건이 안되어 건조과정이 반복되는 상태에 지나지 않으며 퇴비사에 쌓아주었을 때 비로서 온도관리가 가능하고 퇴비화가 시작된다고 할 수 있다. 퇴비사에서 퇴비화기간은 2개월이 필요함을 염두하여 알맞은 공간을 확보하면 된다. 깔짚은 소엉덩이에 분이 묻는 정도로 수분을 알 수 있으며 함수율 60% 이상에서 묻기 시작하므로 지저분해지기 전에 퇴비사로 반출하면 된다. 겨울철에는 수분증발이 어려움에 따라 당연히 교체주기가 짧아 지게된다. 깔짚축사에서는 발굽이 잘 닳지 않아 발굽을 인위적으로 관리해 주어야 하며 관리를 게을리하면 부제병이나 발굽장애가 생기므로 주기적으로 깍아 주어야 한다. 아울러 정기적인 기생충구제를 해야하고 깔개용 톱밥은 날 좋은날 통풍이 좋은 장소에서 예비건조를 통하여 효과를 높이도록 하고, 축사 주변은 우수로를 확실히 정리하여 물빠짐이 좋도록 한다. 축사는 가능한한 통풍이 잘되도록 외벽을 개방하여 준다. 우기에는 비 들이침이 없도록 관리에 유의해야 하며 급수기와 사료급이구는 축사를 지을때부터 반대반향으로 배치하여 소발굽에 의한 뒤집기를 유도하고 급수기주변과 사료급이구 주변은 다른곳에 비해 습해지기 쉬우므로 톱밥 일부교체 또는 장비를 이용해서 깔짚을 서로 바꿔줌이 필요하다. 퇴비사내에서 2개월간 퇴비화 중에도 2-3번 뒤집어 주면 원료가 잘 섞이고 공기공급도 좋아져 퇴비화도 빨라진다.
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< 톱밥두께별 이용효과 >
< 톱밥두께별 이용효과 >
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1. 처리방법에 의한 분뇨처리 종류
[2]. 퇴비화
1) 퇴비화 목적 및 의미 가축분뇨의 유용자원이용, 토양의 물리성, 화학성, 생물성 개선 - 탄질율 20이하로 질소 기아방지 - 유기물의 유해성분을 사전에 분해, 무해하게 함 - 유해해충, 종자의 사멸 - 오물감을 없애 취급용이 2) 퇴비화 원리 호기성 미생물에 의하여 작물이 섭취 가능한 무기물로 변화시키는 과정으로 부숙이라 일컬으며, 즉 미생물이 적당습도와 충분한 영양소를 이용, 산소호흡을 하면서 증식과 번식을 거듭, 이 과정에서 유기물은 이산화탄소, 물, 무기물로 분해된다. ※ [퇴비화의 원리] 그림보기 3)퇴비화 조건 결국 퇴비로의 진행은 미생물이 일을 하는 것으로 미생물의 최대한 번식과 생장을 유도해주는 것이 중요하다. 사람의 경우 음식물을 섭취하여 소화시키고 공기를 호흡하며 몸에서 필요치 않는 노폐물과 미소화물은 분뇨로 배설하게 된다. 사람의 몸으로 들어온 음식물 에너지는 지방으로 축적되어 활동 및 생식의 에너지로 사용되고 있다. 사람의 경우도 밥만으로는 성장이 곤란하다. 즉 탄수화물과 단백질을 적당히 공급해주어야만 성장 및 생식이 왕성해진다. 미생물의 경우도 사람과 다를 수 없다. 따라서 퇴비화를 위해서는 미생물 성장을 도울 수 있는 몇몇 조건이 필요하다. ○먹이 미생물은 증식 및 성장을 위한 에너지를 먹이로부터 얻는다. 이 먹이는 영양소 균형이 적당한 것이 미생물에게 유리하다. 가축분은 N의 주공급 영양원이 되며, 분내의 미소화 물질과 톱밥 등은 C의 주공급원이 된다. 영양원의 C, N 비율을 탄질율이라하며 C/N으로 표시 및 계산되는데 퇴비화의 적당한 탄질율은 약 20 - 40 정도로 여겨진다. 일반적으로 계분은 탄질율이 8, 돈분은 11, 우분은 20 정도이다. 따라서 이들 대부분은 퇴비화의 먹이 영양소 공급조건으로 부적합하므로 왕겨, 톱밥등의 탄소원을 첨가해 주었을 때 가장 적합한 미생물 증식 및 성장을 기대할 수 있다. 영양원비 즉 탄질율이 불량하게 되면 탄소가 너무 많은 경우 미생물 번식이 느리게 되어 미생물 수가 압도적으로 적어 퇴비화가 늦고 이 상태로 토양에 시비하게 되면 토양미생물에 의해서 토양내 질소를 이용하게 되므로 작물에게 질소기아 현상을 초래하게 된다. 반면에 탄소원에 비하여 질소원이 많아 탄질율이 낮게 되면 잉여분의 질소가 암모니아 가스로 휘산하게 되어 악취로 발생될 수 있다. ○온도 사람이 겨울철에 체온을 유지하기 위하여 옷을 입어야 하듯이 미생물에게도 온도관리가 중요하다. 퇴비화를 시키는 다양한 미생물은 모든 온도영역에서 나타나겠지만 너무 낮은 온도나 너무 높은 온도에서 존재하는 미생물들은 퇴비화 능력이 떨어진다. 가장 적합한 내부온도는 40도 정도가 유지됨이 좋다. 온도 관리는 겨울철에 매우 심각한 효율저하를 유발하는데 차가운 바깥 공기를 가온해 줄 필요가 있다. 미생물의 보온을 위해서는 옷을 입혀야하므로 일정한 높이를 퇴적시켜서 운용하게 된다. ○공기 사람이 호흡을 하듯이 퇴비화에 필요한 호기성 미생물도 호흡을 통하여 공기중 산소를 이용하고 이산화탄소를 배출한다. 따라서 미생물의 활동이 왕성할수록 많은 산소를 요구하게 되고 그에 알맞게 공기 공급량도 늘여주어야 한다. 공기는 약 21% 산소, 78% 질소, 1% 기타물질로 이루어져있다. 공기 공급은 외기온도를 고려해야 하며 공기공급은 산소 공급과 내부온도의 외부로 방출을 하는 기능을 함께 함을 잊어서는 안된다. 미생물이 필요로 하는 산소농도는 10%내외 정도로 많은 산소를 요구하지는 않는다. 공기의 공급이 없으면 산소농도가 5%미만으로 낮아져 퇴비화공정 내부는 혐기성 부패가 진행되고 우리가 원하는 퇴비화를 달성할 수 없게 된다. 혐기성 부패는 온도상승도 더디고 습해지면서 암모니아성 악취가 많이 발생되게 되므로 퇴비화시 공기공급에 유의해야 한다. 공기공급 방법은 반드시 송풍기에 의하는 것만은 아니다. 뒤집기를 통해서도 충분한 공기공급 효과를 볼 수 있다. 만약 적당한 수분조건과 입자간 공극률 30%이상, 용적중 540kg/㎥ 미만으로 유지된다면 쌓여있는 상태에서도 자연스럽게 통기가 가능하여 별도의 공기 공급이 없어도 무난하다. 공기공급에서 잊으면 안될 사항은 과잉의 송풍은 급격한 온도하강 초래와 수분의 외부배출을 가져옴을 명심해야한다. ○수분 미생물의 생존을 위해서는 수분은 꼭 필요하다. 하지만 축분내의 수분은 발생에서 부터 너무 많아 오히려 줄여줄 필요가 있다. 줄이는 방법으로 톱밥을 이용하게 되는데 수분이 많을 경우 문제는 수분자체의 문제보다 미생물과 공기의 접촉을 수분에 의하여 막게 되므로 혐기상태가 되는 문제다. 수분은 40%이하가 되면 미생물활동이 떨어지며 약 60% 정도를 유지하는 것이 좋다. ○미생물 퇴비화는 미생물에 의한 공정이므로 미생물은 반드시 필요하다. 퇴비화에 관여되는 미생물은 곰팡이류, 세균, 방선균 등이다. 이들 미생물들은 굳이 인위적 과정으로 보충해 줄 필요는 없다. 대다수의 미생물은 토양과 공기중에 널리 분포하므로 서식환경만 알맞게 되면 기하급수적으로 증식된다. 우리가 김치를 담글 때 김치발효균을 넣지 않아도 김치가 되는 것과 같다. 만약 완숙된 퇴비의 일부를 재이용 한다면 보다 쉽게 번식되므로 미생물을 빠르게 확보할 수 있다. 퇴비화는 크게 3단계로 구분할 수 있다. 첫단계는 축분내의 당분해시기로 분해되기 쉬운 아미노산, 당질 등이 곰팡이류와 세균에 의해서 분해된다. 이때는 생육이 빠르게 진행되고 온도도 급히 오르게 된다. 둘째단계는 톱밥의 세포막 구성요소인 셀루로오즈의 분해로 세균과 방선균이 활동하며 주로 방선균이 셀룰로오즈의 분해에 관여한다. 이 시기가 가장 고온에 이르고 가장 많은 산소소모가 필요로 된다. 세 번째 단계는 톱밥내의 분해가 어려운 리그닌의 분해시기다. 이때는 그다지 온도도 올라가지 않으며 서서히 진행되고 버섯균류가 관여한다. 보통 이과정을 후숙시기라 한다. ※ [유기물의 분해과정과 미생물의 교체] 그림보기 4) 퇴비화 방법
○단순퇴적 가장 간단한 퇴비화 방법은 두엄형태의 퇴적이다. 예전에 밭가에서 우리가 흔히 보듯이 두엄을 퇴적해두면 한겨울에 눈이 내려도 두엄자리는 눈이 녹아 있고 김이 올라올 정도로 내부온도가 높았다. 이때 주로 사용 되었던 재료는 축사내의 분과 보료로 쓰이던 볏짚, 보리짚, 낙옆으로 이들의 성상이 매우 거칠어서 그저 쌓아주기만 하여도 충분한 공극이 유지되고 별도의 송풍시설이 없어도 그런데로 미생물활동이 왕성하여 퇴비화가 진행되고 미생물 대사열로 겨울에도 보온이 유지되고 있음을 알 수 있다. 그러나 이 경우 특징을 보면 아주 소규모 사육에 적용이 가능함을 알 수 있다. 낙옆, 볏짚등을 축분과 일일이 섞기도 용이치 않고 축사내에 깔아 주어서 자연스럽게 섞이게 한다해도 축사에 유입과 축사로부터의 반출도 어려울 것이다. 퇴비화 기간도 문제가 된다. 두엄형태의 퇴비화는 전년도에 두엄을 형성하여 익년도에 퇴비로 사용한다. 또한 높이 쌓을 수 없기에 결국 넓은 퇴비화 장소를 소요하게되는 문제를 안고 있다. 그러나 가장 원시적인 방법이 가장 훌륭한 방법이 될 수 있으므로 결코 등한시 하면 안된다. ○퇴적뒤집기 단순퇴적에 비하여 좀더 효율적인 형태이다. 이 방식은 축분과 톱밥을 혼합해주는데 장비를 이용한다. 운영관리자는 매일 혼합과 퇴적 뒤집기를 해주는 정성이 필요하다. 톱밥으로 둑을 만들어 축사로부터 수집수거된 축분을 부어준 뒤에 로다, 포크레인 등 장비를 이용하여 혼합, 수분조절을 해준 다음 시설내부에 적당한 높이로 쌓아주게 된다. 장비를 이용하므로 뒤집기를 자주 실시할 수 있으며 단순퇴적보다 노동시간이 단축되고 뒤집을 때 많은 수증기가 밖으로 배출됨을 알 수 있다. 퇴적높이가 2-3m 정도로 유지되므로 부숙온도도 잘 올라가며 공간 이용에도 효율적이다. 그러나 아무리 수분조절을 잘하여도 물은 중력에 의하여 하부에서 베어나기 마련으로 퇴비장 밖으로 유출되지 않도록 집수하여 다시 톱밥과 혼합 후 상부에 퇴적시켜주는 부지런함이 필요하다. 시설은 매우 단순하다. 침투가 되지 않는 바닥과 퇴비를 쌓아 붙일 수 있는 2-3m 정도의 벽, 그리고 장비가 원활히 움직일 수 있는 기둥과 높이를 갖춘 비를 가릴 수 있는 지붕이 필요하다. 지붕재료는 채광성이 좋은 투명지붕을 많이 설치하지만 채광에 의해 얻는 에너지이용이 있는 반면에 퇴비화를 주도하는 곰팡이류는 빛을 싫어한다. 햇빛이 드는 곳에 곰팡이가 피지 않는 것과 같이 곰팡이는 고온 다습 어두운 곳을 좋아한다는 점도 잊으면 안 된다. 따라서 지붕재료는 반드시 투명재로 할 필요는 없으며 벽면 상부는 통풍이 원활토록 구성하는 것이 좋다. 시설의 관리운영은 축사로부터 가급적 뇨가 잘 분리된 축분을 사용해야만 효과를 거둘 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 축사에서 분뇨가 혼합되었을 경우와 분뇨가 분리되었을 경우 차이는 현저하다. 우선 분뇨가 혼합된 상태의 축사는 대부분이 축사로 부터 축사밖으로 반출시기가 늦어짐으로 체류시간이 경과 할수록 혐기성 미생물에 의한 부숙이 진행되어 악취가 심하며 호기성 미생물 성장에 영향을 주고, 뇨에 의한 수분이 많아서 톱밥의 소요가 많아지고, 전체적인 부피가 커져서 퇴비화 저장공간도 함께 늘어나야 한다. 반면에 분뇨분리된 축분은 악취도 없고 퇴비화에 필요되는 축분에너지도 그대로 이용이 가능하고 뇨량이 적어 톱밥도 적게 들고 비례하여 부피도 적어 퇴비화시설의 규모도 현저히 적어지고 취급물량도 적어 매우 용이하게 관리할 수 있다. 또한 최종 생산된 퇴비의 품질도 우수하게 되므로 선호도가 좋아 자금회전도 좋아진다. ○퇴적통풍 앞서 설명한 퇴적뒤집기는 미생물에게 필요한 산소를 장비를 이용한 뒤집기에 의해 공급하게 되므로 뒤집을 때만 산소호흡이 용이하고 정체시에는 퇴비더미의 입자간 공극을 통해서만 미생물이 호흡을 하게 된다. 따라서 뒤집기를 않는 단순퇴적에 비하여 빠른속도로 퇴비화가 진행되어 공간이용의 효율 화를 기대할 수 있다. 그렇다면 뒤집지는 못하더라도 인위적으로 송풍을 하여 줌으로써 계속적인 산소공급을 할 수 있다면 더욱 빠르게 퇴비화를 진행시킬 수 있다는 결론에 도달하는데 이점을 장치화 시킨 것이 퇴적 통풍식이다. 시설의 내용은 퇴적뒤집기식과 외관은 유사하나 각각 퇴적을 할 수 있는 칸을 나누고 각 칸의 바닥은 공기를 불어 넣을 수 있는 구멍이 뚫린 파이프로 설치한다. 각 칸마다 별도의 브로워를 설치하여 파이프 구멍을 통해 공기를 불어 넣어주며 중력에 의한 침출수는 한쪽으로 모을 수 있게 구배를 준다. 퇴비재료의 퇴적은 장비가 칸을 드나들면서 작업할 수 있어야 하므로 공기공급 파이프가 파손되지 않도록 자갈로 충진하고 타공철판으로 바닥상부를 덮는 조치가 필요하다. 시설의 이용 및 관리는 운영관리자가 매일 축사로부터 발생되는 분뇨분리된 축분을 톱밥과 혼합, 함수율 65% 정도로 조정하고 장비를 이용 일정칸에 쌓아 주어야한다. 뒤집기는 1-2번 해줄 수 있으면 해주는 것이 좋다. 뒤집기 방법은 옆칸으로 퇴적된 것을 장비로 퍼 옮기는 것으로 족하다. 이때의 뒤집기는 공기공급 목적이 아니고 영양요소와 미생물의 균일한 접촉을 시켜주면서 동시에 굳어져서 통기성이 나쁜 부분을 부수어 주고 중력작용으로 인하여 하부는 고수분이 되고 상부는 수분부족 된 상태를 해소시켜 주기도 한다. 침출액은 대부분의 경우에 계속적으로 발생되는데 침출액은 퇴적부 상부의 수분을 조절해 주기 위해 다시 뿌려주어 퇴적물의 상태가 가급적 함수율 60% 정도를 유지할 수 있도록 노력해야 한다. 바닥의 공기공급장치는 흔히 링브로워가 사용되는데 어떤 장치이든 공기만 칸내부로 공급할 수 있으면 상관없다. 다만 퇴적되는 퇴비의 공간을 뚫고 공기를 공급할 수 있는 압력이 요구되므로 퇴적높이에 적합한 브로워 선택이 필요로 된다. 공기는 계속 공급할 필요는 없으며 미생물의 산소 요구량과 퇴적물의 온도조절, 수분상태를 고려해서 공급하게 되는데 미생물에 충분한 공기를 주게 되면 온도가 떨어지고 수분증발에 영향을 줌을 알아야하며 온도가 떨어지지 않는 범위내에서 공기공급량을 조절해준다. ○로타리교반 회전하는 로타리의 발을 이용하여 퇴적물을 뒤집어 줌으로서 영양물질과 미생물의 균질화, 굳어있는 부분의 파쇄, 공기의 공급, 퇴적물의 이동, 수분의 증산배출 등을 행하게 된다. 일정폭과 높이를 가지고 길이방향으로 로타리를 진행운전해 나가는 구조로서 축분을 톱밥과 미리 혼합하여 퇴비화에 적당한 수분조건을 맞추어주고 시설의 선단에 투입된다. 일단 투입된 퇴비원료는 회전 로타리가 움직일 때 마다 회전체의 지름만큼 길이 방향으로 이동되어진다. 이 시설은 퇴적통풍식에 비하여 통풍과 뒤집기가 필요 없는 반면 퇴적할 수 있는 높이가 회전체 중심축을 넘게 되면 회전토크가 크게 필요 되므로 항시 축중심보다 낮게 통상 높이 80cm정도로 시설되며 상대적으로 많은 면적을 필요로 하게 된다. 또한 길이 방향으로 로타리장치의 진행을 원활히 하기 위해 기기 양쪽에 레일이 필요하고 진행과 작업을 위한 동력장치가 함께 부착된다. 동력은 주로 크기가 적고 효율이 좋은 380V 3상 유도전동기가 사용되므로 일반농가의 경우 별도 동력을 인입 시키거나 위상 변환기를 사용하기도 한다. 경우에 따라서는 전력공급라인 신설, 기본전기 요금의 인상, 제한적 사용의 특징을 살려 디젤엔진구동방식을 사용하는 경우도 있다. 로타리교반은 퇴적통풍식에 비하여 매일 1-2회의 뒤집기가 실행되므로 퇴비화 공정이 빨리 진행된다는 점과 투입과 반출에만 인력소요가 필요하고 자동화된다는 이점이 있다. 그러나 퇴적높이가 낮은 관계로 막대한 면적 소요가 따르며 퇴비원료 물질이 시설내에 머무르는 시간이 짧게되어 반드시 후숙처리공정이 필요하다. 처리능력은 일일 2회 교반을 해 줄 경우를 예로 보면 일일 투입할 수 있는 물량의 한계는 2회 교반시 원료운반 거리에 해당하는 부피만큼 밖에 안되며, 톱밥부피를 제외하면 투입할 수 있는 축분의 량을 구할 수 있 으며 상당히 적은 양이다. 그만큼 이 시설은 설계과정에서부터 세심한 주의를 요한다. 또한 로타리교반 진행에 따른 빈공간을 메워주기 위해서 매일 원료의 투입이 불가피하므로 이 시설의 운영관리는 앞의 퇴적식보다 연속적인 매일의 관리가 요구된다. 퇴비화가 진행될 수록 미생물의 수가 급격히 증가되고 원료의 온도가 상승되므로 많은 수분이 증발되게 된다. 따라서 시설의 투입구는 퇴비화에 알맞은 함수율조정 약60%를 하였지만 교반초기 약 10m는 미생물이 별로 없어서 부숙이 안되고, 그 뒤 10여m는 매우 좋은 조건의 부숙이 진행된다. 그러나 이때 이후부터 함수율이 40% 이하로 떨어져 미생물은 휴면상태에 들어가고 미미한 활동으로 시설의 이용도가 떨어지는 결과를 초래한다. 수분부족에 대한 대처는 외부로부터 수분을 공급해 주는 방법이 가장 효과적이다. 그런데 각 진행 단계별로 함수율을 잘 맞춰주는 것이 결코 쉽지는 않으므로 이에 대한 대비 운영을 해야하며 퇴비화시설의 후반부에는 전반후에서의 침출수 또는 분뇨분리된 뇨를 일정량씩 매일 뿌려줌으로서 해결 해야한다. 뇨를 뿌리면 여러가지 이점이 생긴다. 수분공급은 물론이고 뇨의 어느정도 해결이 가능해짐으로 처리시설 효율을 증대시킬 수 있게 된다. 이렇게 구간별 수분조절이 어렵고 투입량에 한계를 가져올 바에는 전체면적에 분을 살포하면서 뒤집기를 행하는 것이 축분과 톱밥 혼합과정도 없고 후단부 수분조절도 없고 퇴비화도 전체에서 일어나서 훨씬 편리하겠다고 판단되어 개발된 방법들이 나오게 되었으며, 가장 일반적 형태가 기기상부에 축분을 미리 담아서 기기가 진행과 동시에 일정량씩 뿌려주는 방식이 있다. 이 방식은 진행 레일의 높낮이가 잘 맞지 않으면 기울기가 생겨 골고루 뿌려지지 않는 단점이 있어 최근에는 레일 옆에 축분저장조를 두고 기기에 펌프를 부착하여 진행과 동시에 분무해주는 형태가 적용되고 있다. 로타리교반의 가장 큰 문제는 시설의 고장이다. 매일 매일 연속처리가 못되면 기기를 고친후 일시에 많은 원료가 들어가야 하고 기계장치의 구조에 따라 기기의 공간이동이 곤란한 경우도 있어 부득이 별도처리 방법을 강구해야만 한다. 뒤집기와 공극을 통해서 공기 공급이 되지만 바닥에 송풍 배관을 하여 별도의 공기공급을 하는 방식도 있다. 대부분의 이 시설은 길이가 길고 길이에 따라 공기요 구조건이 다르기 때문에 보통 3 - 4개소로 분할하여 공기공급량을 조절한다. 이경우 도 공기공급에 의한 산소공급의 효과와 온도강하에 유의하여 공급량을 제어하여야한 다. 겨울철 혹한기에 부득이 송풍이 필요한 경우는 공기를 전기가온기로 예열시키거 나 시설내부의 훈훈한 공기를 공급하는 방안도 강구해야한다. 로타리가 진행을 하면서 퇴적물을 뒤집어줄 때 대개의 경우는 많은 수증기가 휘산함을 볼 수 있다. 이때 수증기와 함께 암모니아 가스가 방출되게 되는데 눈이 따가울 정도로 많은 량의 가스가 나오고 있다면 내부통기 상태가 안 좋아 썩고 있음을 대변한다. 이유는 수분이 과해서 공기가 접촉할 입자 사이공간을 물이 채우고 있거나, 뒤집기만으로 공기공급이 근복적으로 부족해서 나타나는 현상일 수 있으므로 판단하여 조치해야한다. 이렇게 좋지 않은 과습상태에는 여름철에 퇴적물을 헤쳐보면 파리유충인 구더기도 발생하고 있음을 알 수 있다. 일부 시설의 경우는 바닥에 침출수 배수구를 두지 않았거나 막혀서 최저부에 많은 량의 물이 고여 계속적으로 썩어 들어가는 경우도 있으므로 침출수 배수구 설치 및 주기적 청소도 필요하다. 시설운영 관리는 육안관찰로 가능하며 가장 좋은 상태는 뒤집을 때 더욱 많은 수증기가 증발됨은 물론이지만 뒤집지 않고 있을 때에도 퇴적물 전체부분에서 계속적으로 수증기가 조용히 올라오는 상태가 좋다. 기기장치는 수증기 증발로 항시 높은 습도속에서 운전이 되야 하므로 세심한 관리가 필요하다. 특히 퇴비화과정에서는 발생하는 가스가 시설을 쉬 부식시키게 함은 물론이고 각종 전기접점에 부식피막을 만들어 고장원인이 되므로 수시확인이 필요하다. 또 퇴비화 후단으로 가면 먼지가 발생되는데 기기 구동부 모타의 냉각핀 간격을 메워서 모타냉각 효과를 크게 떨어뜨리거나 화재원인이 되므로 모타의 냉각 휀커버와 냉각핀 청소를 주기적으로 해야 한다. 기기 종류에 따라서 유압장치가 부착된 기종은 유압유의 적정수위를 꼭 점검하고, 유압탱크 에어필터를 주기적으로 청소해야한다. ※ [로타리 교반] 그림보기 ○에스컬레이터 교반 로타리교반 방법의 퇴적깊이를 훨씬 더 깊게 해 줄수 있는 방법이다. 따라서 일정 면적내에서 부지 이용도를 보다 효율화시킨다. 반면 로타리방법에 비해 기기 장치가 더 복잡하고 무겁다. 로타리방법은 회전로타리의 토크에 의해 부수고, 쳐서 멀리 보내는 대신 에스컬레이터 교반방법은 경사판위를 앵글궤도가 미끌어져 올라감으로서 퇴적물이 앵글과 함께 경사판 위를 미끌리며 올라간 후 기기의 뒷편에 떨어지게 되어 뒤집기와 운반이 이루어진다. 이 시설은 퇴적물 깊이가 깊은 특징으로 바닥에서 공기를 송풍시켜 줄 수 있는 장치와 침출수를 모을 수 있는 구조를 꼭 필요로 한다. 또 외부에서 축분과 톱밥을 사전혼합하지 않아도 투입 초기부에서 부어주기만 하면 에스컬레이터 장치에 의해 충분히 혼합되는 장점도 있다. 그 대신 혼합 해당 길이 만큼은 퇴비화가 진행되지 않는다. 에스컬레이터식의 퇴적물 이동은 역방향으로는 곤란하여 퇴적물의 이동은 반드시 투입구에서 종점으로 운반이 진행된다. 이 시설에서도 수분조절의 묘를 꾀하기 위해 전면살포 방식을 적용할 수 있으며 이 경우 2열로 배치하고 말단부에 회전장치를 두어야만 가능하다. ※ [에스컬레이터교반] 그림보기 ○스크류식교반 유압을 이용한 2개 이상의 드릴타입 스크류가 지그재그형태로 진행하면서 퇴적물을 뒤집는다. 경사판은 가지지 않으나, 스크류 날개 경사각을 이용하여 물질이동이 된다. 다른 시설에 비하여 장치가 비교적 간단한 편이다. 다만 전체를 뒤집는 시간은 상당히 소요되고, 퇴적층은 깊이가 있어 바닥송풍시설이 요구되며 길이방향 투입 반출과 전면 살포방법의 적용이 가능하다. 특별한 변형으로는 로타리방법과 혼합한 형태도 있고 스크류 높낮이 조정과 회전방향조정으로 퇴적물표면을 산형으로 만들 수 있으며 증발효과를 높이는 조작이 가능하다. ※ [스크류 교반] 그림보기 ○ 버켓식교반 에스컬레이터와 스크류는 경사를 이용하여 물질을 이송하는 방법임에 비하 여 버켓식은 기기 중심부에 버켓을 설치, 수직방향으로 뒤로 넘겨주는 방법이다. 따라서 기기 좌우에 있는 것을 중심부로 모아주기 위한 장치가 하부에 부착되어 있고 이 시설은 매우 깊은 퇴적에도 적용 가능하여 4m 이상도 설치된다. 공간 이용도는 매우 높으며 기기는 자체에 부착된 바퀴로 천천히 주행하면서 시설내부를 돌게 된다. 이 시설은 무통풍을 원칙으로 하고 퇴적물의 통기성을 높이기 위해 반드시 통왕겨를 이용한다. 왕겨는 처음부터 채워준 상태로 시작되고 6개월을 1주기로 전량을 교체한다. 퇴비화가 진행되면 부숙에 의해 왕겨의 부피가 줄게되는데 이때 마다 주기적으로 보충해 주는 조작이 필요하고, 6개월 동안 전체 부피와 같은 양의 왕겨가 추가로 들어가게 된다. 시설내 기기의 주행은 시설크기에 따라 다르지만 보통 1-4일에 1회전 정도로 서서히 꾸준히 주행된다. 원료는 전면살포노즐에 의해 천정으로 부터 분무 살포된다. 시작초기에 1주간은 부숙이 어렵지만 그 뒤로는 활발이 부숙과정이 진행된다. 또한 수분의 하향이동으로 기기의 구동부가 고장을 일으킬 우려가 있으므로 침출수를 모아서 되돌리는 시설을 필요로 한다. 기기의 구동부가 많아 다소 복잡한 형태를 가지며 기기가 항시 고온상태의 퇴적물내부에 위치하기에 고열에 잘 견디는 구리스 주입이 주기적으로 필요하다. 이 시설은 적정한 설계만 되면 분뇨혼합슬러리에도 적용 가능한 특징을 가지지만 아무래도 분리된 축분만을 취급하는 경우보다 커지게 되고, 악취를 감수해야한다. 또 반드시 왕겨를 값싸게 구입할 수 있는 지역에서 적용해야 하며 새로운 왕겨보충이 주기적으로 되므로 시설로 부터 완성퇴비 반출전에는 충분한 부숙을 위해 수일간 공회전이 요구된다. ※ [버켓교반] 그림보기 ○ 생석회 혼합화학반응 생석회가 수분과 반응할 때 발생열과 수분을 밖으로 내뱉는 발수현상을 이용한다. 이때 축분의 유기물은 탄산칼슘 코팅으로 변화하지 않는 안정한 상태가 된다. 생석회는 분중의 고형물 함량을 기준으로 3-5%를 첨가하여 균질하게 혼합시켜줌으로서 수분과 반응하고 공기 중 탄산가스를 이용하여 탄산칼슘으로 변화된다. 이 과정에서 반응열은 순간적으로 높은 온도를 내지만 이 반응열의 양은 적기 때문에 반응후 발생 수분을 증발시키기에는 역부족이므로 생산물의 건조과정이 필요된다. 이 건조는 비닐하우스 건조장을 이용하기도 하고, 화력으로 직접 건조시키기도 한다. 건조장은 일기의 영향이 크고 매우 넓은 면적소요와 인력투입이 따르며 화력건조는 연료비용의 부담과 시설설치가 요구되어 결코 어느 경우도 만족스럽지는 못하다. 또한 생석회와 축분의 반응과정에서 pH가 상승되므로 혐기화가 진행된 축분의 경우는 암모니아 방출이 심각해서 반드시 악취 방지 시설을 해야만 하므로 혐기상태가 아닌 상태의 축분을 이용해야한다. 악취방지시설의 경우 수세식 스크라바가 일반적이며 물에 암모니아를 흡착시키게 되면 수처리 시설까지도 설치해야 한다. 일단 수분을 건조시켜야만 퇴비로서 취급이 용이해지므로 건조과정은 필연적으로 따르게되고 시설의 유용여부는 건조비용과 관계되므로 수분이 많은 슬러리에 적용함은 절대 부적합하다. ※ [생석회혼합 화학반응] 그림보기 ○ 수직원통형교반 대개의 퇴비화 시설은 높이 쌓지 못하여 면적을 차지하게되고 비를 맞지 않기 위한 건축물이 실제 퇴비화와 관계없이 엄청난 자금을 필요로 한다. 또 비표면적이 넓어 온도관리에 어려움(특히 겨울에)이 있고 퇴적물의 뒤집기에 복잡한 기기장치를 요구하게 된다. 수직원통형 교반시설은 이상의 사항을 보완하여 축분을 위에서 투입만 하면 중력에 의해 아래방향으로 이송되고 하부에서 완성된 퇴비를 얻는 시설이다. 퇴비화미생물에 필요되는 공기는 하부에서 윗방향으로 송풍기에 의해 강제통기시킨다. 초기의 축분은 위에서 밑으로 진행될수록 퇴비화가 완성되어가며 온도가 올라가고 수분을 잃어가지만 위에서 수분이 계속 밑으로 이동되기에 수분보충이 가능해지고 윗부분의 수분을 퇴비화에 적합상태로 스스로 조정이 용이해서 일시적으로 높은 함수율 상태의 축분이 유입되어도 별 문제가 없다. 시설은 퇴적높이가 있으므로 외부를 보온재로 감싸준 상태만으로 보온이 가능하고 밀폐된 구조이기에 악취발생이 있어도 탈취장치와 연계가 간단하다. 내부에 불어 넣어주는 공기는 퇴적물의 밀도에 따라 편류가 생길 수 있으며 이를 해소하고자 내부에 뒤집기 장치를 두는 것으로 해결하기도 하지만 오히려 시설이 복잡해지고 축 하중 과다로 문제를 일으키기도 한다. 시설하부에는 스크류가 수평으로 돌아가면서 퇴비를 반출하고 반출된 퇴비의 절반정도는 원료의 수분조절과 미생물 보충을 위해 다시 상부로 투입하게된다. 이시설은 토목과 건축이 소규모인 반면 투입반출을 위한 기계장치가 필요하다. ※ [수직원통형교반] 그림보기 ○ 깔짚우사 축사 바닥에 톱밥을 깔고 소를 사육하게되면 소발굽에 의해 축분뇨와 톱밥이 밟히고 뒤집어지면서 건조와 흡수를 반복하게 된다. 이때 태양열과 바람에 의해 공기중 습도차 만큼 수분증발이 이루어지며 톱밥은 계속되는 분뇨혼합과 증발로 소의 체모에 묻을 정도로 질어지기 전까지 사용 후 퇴비사로 운반되어 퇴비화에 돌입하게 된다. 축사바닥에 깔아주는 톱밥의 두께가 경제적 운용의 중요한 변수로서 축산기술연구소 연구에 의하면 한육우는 5cm, 젖소는 10cm를 깔아주는 것이 경제성 있는 것으로 분석되었다. 물론 톱밥을 많이 깔아줄 수록 수분흡수가 좋아 갈아주는 주기가 길어질 수 있다. 그러나 태양열과 통풍에 의한 건조가 주요 요소이므로 두껍게 깔릴 수록 건조는 더욱 어렵게 되므로 5cm와 10cm가 경제성이 있다. 또 톱밥만을 깔아주는 것보다 통왕겨를 1:1로 혼합사용하는 것이 더 유리한 것으로 연구된 바 있다. 물론 왕겨가 톱밥보다 저렴해야하고 한우나 젖소모두가 적정사육 밀도에 맞게 유지되야 함이 중요하다. 미생물에 의한 퇴비화는 온도, 습도등 여러 조건이 필요하므로 톱밥깔짚 축사의 바닥에서는 온도관리가 될수 있는 여건이 안되어 건조과정이 반복되는 상태에 지나지 않으며 퇴비사에 쌓아주었을 때 비로서 온도관리가 가능하고 퇴비화가 시작된다고 할 수 있다. 퇴비사에서 퇴비화기간은 2개월이 필요함을 염두하여 알맞은 공간을 확보하면 된다. 깔짚은 소엉덩이에 분이 묻는 정도로 수분을 알 수 있으며 함수율 60% 이상에서 묻기 시작하므로 지저분해지기 전에 퇴비사로 반출하면 된다. 겨울철에는 수분증발이 어려움에 따라 당연히 교체주기가 짧아 지게된다. 깔짚축사에서는 발굽이 잘 닳지 않아 발굽을 인위적으로 관리해 주어야 하며 관리를 게을리하면 부제병이나 발굽장애가 생기므로 주기적으로 깍아 주어야 한다. 아울러 정기적인 기생충구제를 해야하고 깔개용 톱밥은 날 좋은날 통풍이 좋은 장소에서 예비건조를 통하여 효과를 높이도록 하고, 축사 주변은 우수로를 확실히 정리하여 물빠짐이 좋도록 한다. 축사는 가능한한 통풍이 잘되도록 외벽을 개방하여 준다. 우기에는 비 들이침이 없도록 관리에 유의해야 하며 급수기와 사료급이구는 축사를 지을때부터 반대반향으로 배치하여 소발굽에 의한 뒤집기를 유도하고 급수기주변과 사료급이구 주변은 다른곳에 비해 습해지기 쉬우므로 톱밥 일부교체 또는 장비를 이용해서 깔짚을 서로 바꿔줌이 필요하다. 퇴비사내에서 2개월간 퇴비화 중에도 2-3번 뒤집어 주면 원료가 잘 섞이고 공기공급도 좋아져 퇴비화도 빨라진다.
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