세계 전반, 특히 베트남의 추세는 주거 지역에 위치한 가구 단위의 소규모 돼지 사육에서 농장 단위(산업용 또는 가정용)의 집중적인 돼지 사육으로 크게 전환되고 있습니다. 이러한 전환에서는 매일 엄청난 양의 폐기물이 발생하여 심각한 환경 오염을 일으키고 대중의 분노를 불러일으키는 환경적 위험 지역이 되고 있습니다.
돼지 농장의 환경 오염 문제를 해결하기 위해 바이오가스 기술이 돼지 배설물 처리에 널리 적용되어 왔습니다. 바이오가스 탱크는 벽돌, 조립식 복합재 또는 방수포로 제작할 수 있습니다. 일부 농장에서는 폐수를 바이오가스 탱크로 보내기 전에 고형 폐기물을 회수하기 위해 분뇨 분리기를 사용합니다.
그러나 바이오가스 기술의 가장 큰 한계는 미생물의 혐기성 분해 메커니즘을 통해서만 유기물을 처리하여 조리, 발전, 조명용으로 CH4 가스를 회수할 수 있다는 점입니다. 모든 NPK 영양소는 거의 처리되지 않으며, 이는 부영양화, 지표수, 지하수, 대기 오염의 주범입니다.
돼지 폐수는 고형 폐기물, 폐수, 배기가스라는 세 가지 주요 성분으로 구성된 혼합물입니다. 돼지 한 마리는 평균적으로 하루에 약 20~25리터의 폐수와 약 0.5~3.0kg의 분뇨를 배출하는데, 이는 돼지의 연령, 사료, 그리고 사료량에 따라 달라집니다. 따라서 폐수가 가장 큰 비중을 차지하며, 소변, 축사 청소수, 돼지 목욕물, 유출된 음용수 등이 혼합되어 있고, 돼지 분뇨의 일부 또는 전부가 포함되어 있습니다.
폐수의 구성은 부유 고형물, 용존 유기물 및 무기물, 특히 질소, 인, 칼륨 등 매우 다양합니다. 돼지 폐수에는 많은 미생물과 병원성 생물학적 요소가 포함되어 있습니다. 돼지 폐수의 오염 물질 농도는 분변, 소변의 구성, 유출되거나 과다하게 배출된 사료의 양, 항생제 사용량, 축사 시스템, 폐수의 수거 및 처리 방식 등 여러 요인에 따라 달라집니다.
분석 결과에 따르면 돼지 폐수에는 인, 칼륨, 질소 등의 영양소가 매우 높은 농도로 포함되어 있습니다.
전 세계적으로 돼지 폐수에서 NPK를 제거하는 방법은 질산화, 생물학적 탈질, 금속 이온 침전, 흡착, NH₃ 가스 분리 및 침전, 전기화학적 전환, 이온 교환, 미생물 전기분해 등 다양한 방법이 있습니다. 그러나 이러한 방법들은 낮은 효율, 높은 에너지 소비, 경제성 부족, 특히 실제 적용에 제한적인 단점이 있습니다. 현재 돼지 폐수 처리에서 스트루바이트( MgNH₃PO₃ )를 회수하는 유동층 결정화( FBC ) 기술은 높은 처리 효율, 낮은 투자 비용, 간편한 운전, 그리고 산업적 규모로의 완전한 개발 가능성 등의 장점을 가진 유망한 신기술입니다.
유동층 반응탑을 사용하는 FBC 기술은 SiO₂ , Al₂O₃ 등의 시드를 사용하여 불균일한 과립을 형성하여 반응물의 부착 및 발달 환경 을 조성합니다. 따라서 회수된 스트루바이트 생성물은 순도가 낮고 습도가 높아 품질이 낮으며, 실제 재활용이 제한적입니다. 또한, FBC 기술의 또 다른 주요 단점은 다량의 슬러지를 생성하여 처리 비용이 많이 든다는 것입니다.
베트남 양돈 산업의 환경 문제를 근본적으로 해결하기 위해, 최근 몇 년간 하노이 국립대학교 산하 자원환경연구소 산하 " 자원 회수 및 지속 가능한 에너지 재생 " 연구팀에서는 유동층 균질 결정화(FBHC) 기술의 연구, 개발 및 완성에 집중하여 FBC 기술의 한계와 단점을 극복해 왔습니다. FBHC는 저농도 화학 물질, 고순도 스 트루 바이트( MgNH4PO4 ) 결정, 낮은 수분 함량(5% 미만)을 사용하여 슬러지를 완전히 고체 형태로 전환하는 첨단 기술로, 조작이 간편하고 처리조 시스템을 구축할 필요가 없어 설치 공간이 매우 작습니다.
하노이 국립대학교 호아락 캠퍼스 HT1 빌딩 3층의 실험실 조건에서 설계된 장비 모듈을 통해, Strong Research Group은 이제 농축 돼지 농장의 폐수 처리에 적용되는 FBHC 기술을 완성하고 숙달하여 고품질의 서방형 미네랄 비료(스트루바이트)를 위한 NPK를 회수합니다.
HDF(에너지)와 VIMC, 친환경 수소 기술 응용 분야 개발 협력
레 반 지앙 박사가 주도하고 2023년부터 2025년까지 시행될 하노이시 과학기술과제 "유동층 스트루바이트 과립화 기술을 이용한 양돈장 폐수 내 질소 및 인 회수 기술 연구"의 틀 안에서, 스트롱 연구 그룹은 300마리 규모의 선떠이 타운(Son Tay Town) 양돈장에 5m³ /일/야 처리 용량의 FBHC 기술을 적용한 장비 시스템을 설계, 제작, 설치 및 운영했습니다. 처리 장비 시스템 시운전 결과는 양호한 결과를 보였습니다.
지금까지 천연자원환경연구소의 " 자원 회수 및 지속 가능한 에너지 재생 " 연구팀(Strong Research Group)은 FBHC 기술의 경제성, 기술성, 환경성을 평가하여 수천 마리에서 수만 마리 규모의 돼지 농장에 즉시 적용 가능한 대용량 장비 시스템을 설계했습니다. Strong Research Group이 개발하고 완성한 FBHC 기술은 수백 마리 규모의 가정용 돼지부터 수만 마리 규모의 산업체용 돼지까지, 돼지 농장의 폐수로 인한 환경 오염 문제를 순환 경제를 기반으로 종합적으로 해결하는 선진적이고 현대적이며 완벽하게 실현 가능한 기술 솔루션을 제공합니다. 이를 통해 베트남은 기후 변화 대응(파리 협정) 및 온실가스 감축(COP26)에 대한 국제적 공약을 이행하기 위한 강력한 노력을 기울이고 있으며, 지속 가능한 돼지 사육을 촉진하고 돼지고기 제품의 경쟁력을 강화하고 있습니다.
본 연구 성과는 국립대학이 강력한 연구 그룹을 육성하고, R&D 사명을 수행하기 위한 핵심 연구실 개발에 투자하고, 사람과 기업에 즉시 이전할 수 있는 과학기술 제품을 완성하는 방향으로 집중적으로 투자한 주요 성과 중 하나이며, 정치국에서 2024년 12월 22일에 발표한 과학기술 개발, 혁신, 국가적 디지털 전환의 획기적인 발전에 관한 결의안 제57-NQ/TW호를 적극적이고 효과적으로, 조만간 실현하는 데 기여하기 위한 것입니다.
또한, Strong Research Group은 FBHC 기술을 다양한 산업 폐수(전기 도금 산업, 철강 생산 산업 등)에 적용하여 귀중한 금속(Al, Ni, B, Fe, F, Zn, Cu)이나 인산, 붕산과 같은 무기산이 포함된 폐수를 회수하는 방법을 연구하고 있습니다.
출처: https://nhandan.vn/cong-nghe-tien-tien-thu-hoi-phan-bon-struvite-chat-luong-cao-tu-nuoc-thai-chan-nuoi-lon-post886226.html
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