국내의 많은 축산농가에서 발생하는 축산폐수는 슬러리 형태로서 고액분리가 이루어 지지 않은 채 배출되어 처리에 많은 어려움이 있다. 축산폐수의 적정 처리를 위해서는 효과적인 고액분리가 매우 중요하며 이는 후속 처리의 효율에 큰 영향을 미친다.

 

고액분리된 여액처리의 경우 오염부하가 높고 C/N비가 낮아 그 처리에 많은 어려움이 따르기 때문에 효과적인 고액분리장치와 최적 후속처리공정의 개발이 시급하다.

 
본 연구에서는 효과적인 고액분리장치개발을 위해 원심분리기(HSSD), 개량형 기계식 퇴비단을 이용하였고 여액처리를 위해서는 막결합형 생물반응조를 이용해 연구를 수행하였다. 또한 무방류 시스템을 구현하기 위해 최종처리수를 재이용 할 수 있도록 후처리 공정을 연구하였다.

국내 축산폐수 발생특성 및 처리현황 조사결과 처리가 어려운 미분리형 슬러리 축사의 형태로 운영중인 축산농가가 가장 많았다. 슬러리 비육돈사에서 발생하는 축산폐수의 적정처리를 위해서는 중․소규모(비육돈, 500두이하)의 경우 유기응집제를 첨가한 SP 처리 후 DAF 공정이 바람직하며, 적정 처리용량은 0.42m3/h로 나타났고 대규모 및 공공처리장 규모의 경우 유기응집제를 첨가한 스크류 데칸더 처리후 AF 공정이 바람직한 것으로 나타났다.

 

 축산폐수의 개량형 기계식 퇴비단을 통한 고액분리의 효과는 비압축성 고액분리장치인 스크린 종류와 기계적 힘을 이용한 비압축성 탈수기 및 스크류프레스보다 양호한 것으로 나타났다.

축산폐수의 전처리 개념으로 HSSD를 이용한 고액분리 후 생물반응조를 운전한 경우와 개량형 기계식 퇴비단을 운전한 경우 그 처리수 중의 농도는 HSSD를 거친 후 생물반응조를이용한 공정이 개량형 기계식 퇴비단보다 더 양호한 것으로 나타났지만 HSSD와 생물반응조를 거치는 공정보다 개량형 기계식 퇴비단 공정이 훨씬 단순화 되어있고 운영 및 유지 관리도 쉬우며 두 공정 모두 후속 정화처리 공정을 거칠 경우 원만한 처리가 가능하기 때문에 개량형 기계식 퇴비단을 이용한 고액분리장치가 더욱 실용적이며 적용가능한 것으로 나타났다.

최적고액분리공정으로 선정된 개량형 기계식 퇴비단과 막결합형 생물반응조를 Pilot 규모로 설치하여 운전하면서 현장적용 가능성과 최적의 운전인자를 찾기 위해 연구한 결과 개량형 기계식 퇴비단의 최적 원수주입량은 15m3/d, 침출수 평균 발생량은 8m3/d로 침출율이 대략 60%로 나타났다.

 

그리고 적정한 수분조절재로는 중간 크기의 톱밥(알톱밥:목분=3:1)으로 나타났으며, 적정 퇴비단 온도는 45～65℃로 유지해야 하며 이를 만족시키기 위해서 공기공급량을 퇴비단 온도에 맞추어 조절해야 하는 것으로 나타났다. 퇴비단을 거친 후 발생하는 침출수는 생분해가 가능한 유기물의 비율을 나타내는 BOD5/CODMn이 약 0.23으로서 유입수내에 존재하는 대부분은 유기물은 난분해성 유기물로 존재함을 알 수 있고 막결합형 생물반응조에서의 효과적인 질소제거를 위한 메탄올 첨가시 C/N비는 4～5일 때가 최적이었다. FN/M비의 경우 0.032kg T-N/kg MLSS․d까지의 부하에서 안정적인 질소제거 효율을 나타냈고 F/M비의 경우 실험기간동안 변화된 0.1～0.26kg CODMn/kg MLSS․d 사이의 부하변동에서 80～85%의 일정한 COD 제거효율을 나타냈다.

 

이는 본 실험에서와 같은 유입수로 막결합형 생물반응조를 운전할 경우 유입부하에 대한 적용인자로는 F/M비보다 FN/M비가 더 적절한 운영인자로서 적용되어야 할 것으로 사료된다. 막결합형 생물반응조를 364일간 운전함에 있어 CIP조의 Flux를 이용한 일일세척과 간헐적인 약품세척을 병행했을 경우 Flux는 24L/m2․h에서 매우 안정적으로 유지되었다.

축산폐수의 무방류 공정을 개발하기 위해 실험실 규모의 실험을 통해 그 가능성을 연구하였으며 최적으로 판단된 R/O 공정을 Pilot 규모로 설치하여 운전하였다.