수원대학교 환경미생물연구실

현재 우리나라의 양돈 산업은 2010년을 기준으로 국내 9백80만두의 돼지를 사육중이다. 돼지로부터 배출되는 분뇨의 양만으로 1800만톤을 배출하고 있다. 지금까지는 이러한 분뇨의 처리가 주로 액비화(35%), 퇴비화(16%) 및 위탁처리(18.5%)로 이뤄졌다. 그러나 처리산물의 부가가치가 높지 않아 최근 이러한 폐기물의 에너지화에 대한 필요성이 제기되고 있다.

국내의 대부분의 하수처리장에서는 생물학적 처리과정에서 생성되는 잉여슬러지를 처리하기 위하여 혐기성소화과정을 운영하였다. 혐기성 소화과정은 다양한 영향인자가 운전 효율에 영향을 미치기 때문에 매우 까다로운 처리 과정인데, 그 처리효율이 미미하고 운영상의 어려움으로 정상적인 처리가 이뤄지지 않고 있다.

하지만 폐기물을 이용한 혐기성 소화가 성공적으로 운전될 경우 그 생성물인 바이오가스를 이용하여 난방 및 각종 발전에 이용할 수 있어 매우 친환경적이며 경제적인 과정으로 평가받고 있다.

현재 수원대학교 이은영교수 연구실인 도드람 환경연구소는 2011년 환경부 EI(에코이노베이션 기술개발사업)과제로 ‘돈분뇨의 바이오에너지 회수 및 퇴비화 실증기술’에 대한 연구와 그 세부과제로 ‘돈분뇨와 혼합재의 퇴비화 및 정화처리 기술’에 대한 연구를 진행 중이다.

본 연구는 경기도 이천에 위치한 현장 실증시설에서 진행되었는데, 이 시설의 돈분뇨 슬러리와 열처리된 음폐수에서 각각 11.5톤과 3.5톤이 혼합되어 일일 15톤의 유입수가 처리되며 혐기소화조에서 약 40일 정도의 체류시간을 거친다.

연구 결과 약 500m3의 바이오가스가 발생되어 실증시설이 있는 돈사의 난방용으로 사용하고 일부는 혐기소화조 가온용으로 사용하고 있다. 에너지를 생산하기 위한 혐기성 소화조의 운영은 필연적으로 소화폐액의 처리가 중요하다. 소화폐액은 일반적인 돈분뇨보다 유기물의 함량이 매우 높을 뿐 아니라, 소화과정에서 발생되는 폐액은 총질소(평균 2340ppm) 중 암모니아성 질소(2230ppm)의 함량이 매우 높아 생물학적 질소제거가 일반적인 정화처리에 비해 어렵다. 지금까지 혐기성소화액의 처리에 어려움이 있었던 것도 위와 같은 이유 때문이다.

본 연구팀에서는 이와 같은 연구의 어려움을 해소하고, 혐기성 소화의 효율을 극대화하기 위해 돈분뇨와 음폐수를 혼합처리하고 정화처리 공정에도 이를 응용하여, 유입수 대비 COD, T-N, 및 T-P제거율이 평균 각각 98%, 100% 및 90%를 상회하고 있다.

한 연구진은 “기존 톱밥일색이던 돈분 퇴비의 유기물 함량을 높이고 유용퇴비를 생산하기 위하여 톱밥 대신 생산퇴비를 첨가하는 방식으로 양질의 퇴비를 생산하도록 하고 있다”고 밝혔다.