돈분의 자원화 퇴비 제조 방법 및 작물 재배 안전성 검정

Abstract

본 연구는 돈분슬럿지에 함유되어 있는 구리와 아연을 제거하여 합리적인 돈분슬럿지 자원 화비료 생산법을 연구하였고 돈분슬럿지 자원화비료를 시비 후 옥수수를 재배한 토양과 식물체를 분석하여 돈분슬럿지 자원화비료의 안정성을 조사한 바 그 결과는 다음과 같다. 돈분슬럿지의 화학적 특성 중 비효성분으로는 질소와 인산의 함량이 각각 4.4%와 6.29%이며 pH는 7.57로써 작물의 생육에 적합수준이나 돈분슬럿지에 함유되어 있는 중금속인 구리와 아연의 함량은 각각 805mg/kg, 1,704mg/kg으로 비료의 제한기준인 300mg/kg, 900mg/kg 보다 높아 적절한 퇴비화과정을 거치치 않고 토양에 직접 시비하였을 경우에는 토양에 중금속 집적이라는 토양오염을 유발할 소지가 있다고 사료된다. 유기산 9종류를 제조하여 중금속을 제거한바 구연산1수화물의 경우에는 구리 58%, 아연 97%를 제거하였고 옥살산2수화물의 경우에 는 구리와 아연 각각 48%, 56%의 제거율을 보인바 구연산1수화물을 구리와 아연의 제거용액으로 선정하고 증류수에 유기산용액의 혼합비율을 25%, 50%, 75%, 100% 4가지 수준으로 나누어 구리와 아연의 중금속 제거율을 측정한 바, 유기산용액의 혼합비율이 많아질수록 구리와 아연의 제거율이 정의상관관계를 나타내고 있으며 유기산용액 100% 수준에서는 돈분슬럿지의 잔존 구리와 아연의 함량은 330.03mg/kg, 41.28mg/kg로 구리의 경우에는 59% 아연의 경우에는 97%의 제거율을 나타내고 있다. 교반식 퇴비화과정으로 돈분슬럿지의 자원화 처리를 진행한 바 교반식 퇴비화 과정이 정체식 퇴비화 과정에 비하여 안정화 기간이 짧았고 이러한 안정화 단계는 온도변화에서 확인할 수 있는데 교반식의 경우에는 최고의 온도가 <TEX>$4^{\circ}C$</TEX> 더 높게 나타났으며 안정화 최종단계라고 판단할 수 있는 온도 하강의 경우에도 교반식이 정체식에 비하여 7일 빠르게 진행된 것으로 나타난 바 교반식 퇴비화과정이 정체식 퇴비화과정보다 효율이 높다고 사료된다. 구연산1수화물로 돈분슬럿지의 구리와 아연을 제거한 후 돈분슬럿지의 pH가 강산성 수준인 2 이하로 낮아졌는데 이는 돈분슬럿지가 저유기산이라도 구연산1수화물에 48시간동안 접촉하는 과정에서 화학적 특성이 변화된 것으로 사료되며, pH를 조절하기 위하여 소석회와 부자재를 혼합하여 퇴비화과정을 진행하여야 자원화비료로써의 활용가치가 높아진다. pH, EC 및 함수율의 안정화는 교반식 퇴비화과정이 정체식 퇴비화과정보다 빠르게 나타났다. 식물발아 실험인 Germination index 지수에서도 확인가능한데 교반식의 경우에는 안정화 단계의 기준인 Germination index 지수 80의 도달시점이 3주이내보다 정체식의 경우에는 4주 이후에 안정화기준인 80이 관찰되었다. 그러므로 생산기간의 단축에 의한 생산비 절감측면에서 볼 때 정체식 퇴비화공정보다는 교반식 퇴비화과정이 돈분슬럿지의 자원화비료 생산에 합리적인 퇴비화방법이라고 사료된다. 중금속의 함유량 등을 조사하여 토양과 사일리지 옥수수의 체내 안정성을 검사한바 옥수수 재배 후에 토양의 구리와 아연의 함량은 구연산1수화물로 중금속을 제거한 처리구2의 경우에는 구리, 아연의 함량이 각각 2.40mg/kg, 4.26mg/kg으로 돈분슬럿치만을 시비한 처리구3의 구리와 아연의 함량 8.00 mg/kg, 22.37mg/kg에 비하여 낮은 수준으로 나타나고 있다. 식물체인 청안옥의 중금속 함량도 식물체 부위별로 돈분슬럿지만을 시비한 처리구3이 구연산 1수화물로 중금속을 제거한 처리구2 보다 최소2배에서 최대 4배까지 높았다. This study was carried out development a new composting system to lower copper and zinc concentration in plg sludge compost and conduct an inquiry into the possibility of crop cultivation. The concentrations of nitrogen, phosphorus and pH averaged 4.4%, 6.3% and 7.57, respectively, which were higher concentrations than in commercial organic fertilizers, and the concentrations of copper and zinc averaged 805 and 1,704 mg/kg, respectively, which were beyond the heavy metal concentration limit in byproduct compost. Hydrated citric acid I lowered the concentrations of copper and zinc by 58% and 97%, respectively and hydrated oxalic acid II lowered the concentrations of copper and zinc by 48% and 56%, respectively in pig sludge compost. Lower concentrations of copper and zinc in pig sludge resulted from the enhanced hydrated-citric acid concentration in organic acid solution mixed with distilled water. The concentrations of copper and zinc were 330, and 41 mg/kg in the pig sludge treated with 100% hydrated citric acid. Agitation composting system stabilized the compost earlier than the stationary composting system, in which the stabilization condition was confirmed by higher temperature by <TEX>$4^{\circ}C$</TEX> at highest temperature and 7 days earlier cooling down after highest temperature. The levels of germination index (G.I) 80 were obtained 15 and 20 days after composting in agitation and stationary composting system, respectively. The concentrations of copper and zinc were 2.4 and 4.26 mg/kg respectively in soils amended with pig sludge compost after removing process of heavy metals by citric acid, but 8.0 and 22.37 mg/kg, respectively in soils amended with Pig Sludge. The concentrations of heavy metals was highest in com cultivated in soils amended with pig sludge. The copper and zinc concentrations In corn leaves were 75.2 and 50.56 mg/kg respectively, which were 4 and 2 fold higher than the com cultivated in soils amended with pig sludge compost after heavy metal removing process by hydrated citric acid.