바이오솔리드

Biosolids
퇴비화된 바이오솔리드 풍로에 심은 호박 묘목

바이오솔리드(biosolids)는 하수 처리 과정에서 회수되어 비료로 사용되는 고체 유기 물질이다.[1] 과거에는 농부들이 토양의 다산을 향상시키기 위해 동물의 배설물을 사용하는 것이 일반적이었다. 1920년대에는 농촌에서도 지역 폐수처리장의 하수슬러지를 사용하기 시작했다. 수년간에 걸친 과학적인 연구 결과, 이러한 바이오솔리드에는 동물 사육제의 영양소와 유사한 영양소가 포함되어 있다는 것이 확인되었다. 농사에 비료로 쓰이는 바이오솔리드 등은 보통 질병을 일으키는 병원균이 일반인에게 퍼지는 것을 막기 위해 치료한다.[2]

용어.

바이오솔리드(biosolids)는 혐기성 소화, 퇴비화 등 슬러지 안정화로 이어지는 적절한 하수슬러지 처리 과정을 거친 후 재사용할 수 있는 유기폐수 고형물로 정의할 수 있다.[3]

또는 바이오솔리드 정의는 특정 처리 순서를 완료하거나 병원균과 독성 화학물질이 지정된 수준 이하인 경우에만 지역 규정에 의해 폐수 고형물로 제한될 수 있다.[4]

미국 환경보호국(EPA)은 연방규제법(CFR) 제40편 503편에서 하수슬러지와 바이오솔리드라는 두 가지 용어를 다음과 같이 정의한다. 하수슬러지는 도시폐수 처리(국내 정화조 포함) 과정에서 분리된 고형분을 말하며, 바이오솔리드(biosolids)는 토지 적용 및 표면처리에 대한 EPA 오염물질 및 병원체 요건을 충족하는 처리된 하수슬러지를 말한다.[4] 유사한 정의가 예를 들어 호주에서 국제적으로 사용되어 왔다.[5]

바이오솔리드(biosolids)라는 용어의 사용은 공식적으로 정부 규제의 대상이 될 수 있다. 그러나 비공식적인 사용은 하수나 하수 슬러지에서 생산되는 광범위한 반고형 유기농 제품을 설명한다. 여기에는 1차, 2차 또는 고급 처리 과정에서 제거된 쓰레기와 고형분을 포함하여 가정용 오수 처리 중에 발생하는 고형분, 슬라임 고형분 또는 액체 슬러리 잔류물이 포함될 수 있다.[6] '바이오솔리드'의 규제적 정의에 부합하지 않는 물질은 '폐수 고형분'과 같은 대체 용어가 주어질 수 있다.

특성

수량

바이오솔리드 적용 후 곡물 작물 내 인체 병원균 검사.

2004년 미국의 약 16,500개의 도시 폐수 처리 시설에서 약 710만 톤의 바이오솔라이드가 생성되었다.[7]

미국에서는 2013년 현재 하수 고형물의 약 55%가 비료로 변한다.[8] 바이오솔리드 사용을 증가시킬 때 직면하는 어려움은 혐기성 발굴기를 건설하는데 필요한 자본과 건강 규정을 준수하는 복잡성을 포함한다. 고품질 바이오솔리드 생산 공정을 복잡하게 만드는 하수 내 미세오염(환경 지속성 의약품 오염물질 등)에 대한 우려도 새롭게 나오고 있다.[9] 일부 자치단체, 주 또는 국가는 농지에 바이오솔리드 사용을 금지했다.[9]

영양소

바이오솔리드 농업사용을 장려하는 것은 재활용되어 비료로 응용될 수 있는 생활하수의 처리로부터 매립지에 영양소가 풍부한 유기물을 채우는 것을 방지하여 생산적인 토양을 개선하고 유지하며 식물 성장을 촉진하기 위한 것이다.[7] 바이오솔리드(biosolids)는 증가하는 인구를 먹이기 위해 농작물 성장을 촉진하는 데 도움을 줄 수 있는 이상적인 농업 촉진제 및 비료가[10] 될 수 있다. 바이오솔리드에는 극미량 구리, 아연, 칼슘, 마그네슘, 철, 붕소, 몰리브덴 및 망간이 함유된 마크롱utrients 질소, 인, 칼륨 및 황을 포함할 수 있다.[5]

산업 및 인공 오염 물질

미국 환경보호국(EPA) 등은 바이오솔리드(biosolids)가 측정할 수 있는 수준의 합성 유기 화합물, 방사성핵종 및 중금속을 포함할 수 있음을 보여 주었다.[5][11][12] EPA는 비소, 카드뮴, 구리, 납, 수은, 몰리브덴, 니켈, 셀레늄, 아연에 대해 수치적 한계를 설정했지만 다이옥신 수치를 규제하지는 않았다.[7][13]

의약품과 개인 관리 제품, 그리고 일부 스테로이드와 호르몬의 오염물질은 바이오솔리드에도 존재할 수 있다.[14] 2001년에 바이오솔리드에서는 상당한 수준의 지속성, 생체적응성 및 독성(PBT) 다색화 디페닐 에테르가 검출되었다.[15]

미국 지질조사국은 2014년 세정제, 개인 관리 제품, 제약 및 기타 제품에서 발견된 87개 유기 화학 물질의 주성분으로 바이오솔라이드를 함유한 9개 소비재를 분석했다. 이러한 분석 결과 9개 바이오솔리드 샘플 중 최소 1개에서 측정된 유기화학물질 87개 중 55개가 검출됐으며 단일 샘플에서 무려 45개의 화학물질이 검출됐다.[16]

노스캐롤라이나주 샬럿시는 2014년 주 전역의 지역 폐수처리장에서 불법 PCB 덤핑이 이뤄지고 있다는 경고를 받고 바이오솔리드에서 극도의 폴리염소화 비페닐(PCB)을 발견했다.[17]

사우스캐롤라이나의 바이오솔리드 토지 적용은 2013년 사우스캐롤라이나 보건환경관리국(SCDHEC)에 의해 A등급이나 B등급에 관계없이 PCB 오염 바이오솔리드 토지 적용을 금지한 긴급 규정이 제정되면서 중단됐다.[18] 그 직후 SCDHEC는 바이오솔리드 육지 응용 분야에 접하는 거의 모든 수로에 대해 PCB 어류 소비 권고를 확대했다.[19]

병원균

미국에서 EPA는 바이오솔리드(biosolids)에 있는 특정 지표 유기체의 수준을 현저히 낮추도록 설계된 특정 처리 과정을 요구한다.[7] 여기에는 "...대변 대장균, 살모넬라균, 장내 바이러스, 생존 가능한 조혈구 난자에 대한 운영 표준이 포함된다."[20]

그러나 미국에 본사를 둔 물환경연구재단은 일부 병원균이 하수슬러지 처리에서 살아남는 것을 보여 주었다.[21]

EPA 규제는 검출 가능한 병원균이 없는 바이오솔리드만 광범위하게 적용할 수 있도록 허용한다. 병원균이 남아 있는 바이오솔리드들은 사용이 제한된다.[22]

다양한 유형의 바이오솔리드

  1. 혐기성 소화: 미생물들은 산소가 없을 때 중음부 온도(35°C) 또는 열음부 온도(50°C와 57°C 사이)에서 슬러지를 분해한다.
  2. 에어로빅 소화: 미생물은 주변 온도와 중간 온도(10°C~40°C) 또는 자동 온도(40°C~80°C)에서 산소가 존재하는 곳에서 슬러지를 분해한다.
  3. 퇴비화: 통제된 에어로빅 조건에서 톱밥, 나무 조각, 잘게 찢어진 야드 폐기물과 같은 일부 건조 불룩 물질을 첨가한 후 유기 물질이 분해되어 혹을 생성하는 생물학적 과정이다.
  4. 알칼리성 치료: 슬러지는 석회나 시멘트 가마 분진 등의 알칼리성 물질이나 소각로 플라이애쉬와 혼합되어 24시간(B등급) 동안 pH 이상(70°C)에서 30분간(A등급) 유지된다.
  5. 열 건조: 바이오솔리드 건조에는 컨벤션 드라이어나 전도성 드라이어가 사용된다.
  6. 디워터링: 바이오솔리드로부터 물의 분리는 탈수 기술(센트리퓨지, 벨트 필터 프레스, 플레이트 및 프레임 필터 프레스, 침대와 라건 건조)을 이용하여 반고체 또는 고체 제품을 얻기 위해 이루어진다.[23]

분류체계

미국

미국 연방규제법(CFR)에서 제40부 503부는 바이오솔리드 관리를 관할한다. 그 연방 규정 내에서 바이오솔리드들은 일반적으로 그들이 함유한 오염물질의 양과 그들이 받아온 처리 수준에 따라 다르게 분류된다(이 중 후자는 벡터 유인력 감소의 수준과 병원체 감소의 수준을 모두 결정한다. 이러한 요인은 또한 어떻게 전파될 수 있는지(풍선 또는 봉지)와 이를 적용할 수 있는 장소와 양을 결정하는 모니터링 감독 수준에 영향을 미친다.[24] 국가유기농프로그램은 인증된 유기농 작물을 재배할 때 바이오솔리드 사용을 금지하고 있다.[25]

유럽 연합

유럽연합(EU)은 바이오솔리드 토지 적용에 대한 규제를 가장 먼저 내렸는데, 이는 병원균과 오염 위험을 제한하기 위한 것이었다.[26] 이러한 위험은 폐수 처리 과정 후에도 일부 대사물이 그대로 남아 있다는 사실에서 비롯된다.[27] 바이오솔리드 사용에 대한 논쟁은 EU 전체에 걸쳐 심각도가 다르다.[26][28]

뉴질랜드

2003년 환경부와 뉴질랜드 물·폐기물협회는 뉴질랜드 육지에 바이오솔리드(biosolids)를 안전하게 적용하기 위한 지침서를 작성했다. 본 문서에서 바이오솔리드(biosolids)는 "토지에 안전하고 유익하게 적용될 수 있을 정도로 처리 및/또는 안정화된 다른 물질과 혼합된 임금 슬러지 또는 하수 슬러지로 정의되었다. [그리고 그들은] 그들이 함유하고 있는 영양소와 유기 물질의 결과로서 상당한 수정과 토양 조절 특성을 가지고 있다는 점에 주목했다."[29]

뉴질랜드의 과학자인 Jacqui Horswell은 후에 환경과학연구소, Scion, Landcare Research, Cawthron 연구소의 협력적 연구를 주도하여 폐기물의 관리, 특히 바이오솔리드, 그리고 이 과정에서 지역사회를 참여시키기 위한 프레임워크의 개발을 알렸다. 를 Biowastes 커뮤니티와 함께 biowastes의 의회와 하단 북한 Islan의 프로그램을 사용하는 집단적인 바이오 고형물 전략을 개발할 목적으로 한 land,[30]에서 2017년에 또 다른 협력적인 3년 프로젝트에 불명예 제대한 게 효과적인 협의에 지침을 제공할 2016년에는 프로젝트 공동체 629Framework을 개발했다.d.[31일] 2020년 사업 검토 당시 바이오솔리드(biosolids)를 유익하게 재사용할 수 있다는 결과가 나왔다.[32]

2019년 한 연구 논문은 식물 섭취의 가용성을 감소시키는 영양소의 복잡성을 설명하기 위해 비료로 바이오솔리드 사용에 대한 관리 고려사항을 보고했으며, 이해관계자들은 "비료 섭취의 위험과 편익을 평가할 때 예상되는 영양소의 이용 가능성을 고려해야 한다"고 언급했다.생물학적 물질을 헤스(hese)한다."[33]

역사

미국의 증가하는 고형분들의 처분에 대한 대중의 우려가 제기되자, 깨끗한 물법에 의해 의무화된 하수 처리 동안에 하수로부터 제거되었다. 물환경연합(WEF)은 현대적인 폐수 처리로 발생되는 깨끗하고 농업적으로 실행 가능한 제품을 공격적이거나 위험한 상태를 유발한 것으로 널리 기억되는 초기 형태의 하수슬러지와 구별하기 위해 새로운 이름을 찾았다. 300가지 제안 중 바이오솔리드(biosolids)는 애리조나 대학의 브루스 로건 박사에게 귀속돼 1991년 WEF가 인정한 바 있다.[34]

예

참고 항목

참조

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