This study examined the wastewater at a livestock farm, and found that the dairy wastewater from the milking parlor had a lower concentration than the piggery wastewater, and that it was produced at a rate under 1.3 ㎥/day in a single farmhouse. The amount of dairy wastewater was determined based on the performance of the milking machine, the maintenance method of the milking parlor, and the amount of milk production allocated for each farmhouse, not by the area. The results confirmed that both dairy wastewater treatment processes, specifically those using Hanged Bio-Compactor (HBC) and Sequencing Batch Reactor (SBR), can fully satisfy the water quality standards of discharge. The dairy wastewater has a lower amount and concentration than piggery wastewater, meaning it is less valuable as liquid fertilizer, but it can be easily degraded using the conventional activated sludge process in a public sewage treatment plant. Therefore, discharging the dairy wastewater after individual treatment was expected to be a more reasonable method than consigning it to the centralized wastewater treatment plant. The effluent after the SBR process showed a lower degree of color than the HBC effluent, which was attributed to biological adsorption. In the case of the milking parlor in the livestock farm, the concentrations of the effluents obtained after HBC and SBR treatments both satisfied water quality standards for the discharge of public livestock wastewater treatment plants at 99% confidence intervals, and the concentrations of total nitrogen and phosphorous in untreated wastewater were even lower than the water quality standards of discharge. Therefore, we need to discuss strengthening the water quality standards to reduce environmental pollution.
Kim, Youngji;Seo, Kun-Ho;Kim, Binn;Chon, Jung-Whan;Bae, Dongryeoul;Yim, Jin-Hyeok;Kim, Tae-Jin;Jeong, Dongkwan;Song, Kwang-Young
Journal of Dairy Science and Biotechnology
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제39권1호
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pp.1-8
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2021
The surroundings of livestock farms, including dairy farms, are known to be a major source of development and transmission of antibiotic-resistant bacteria. To control antibioticresistant bacteria in the livestock breeding environment, farms have installed livestock wastewater treatment facilities to treat wastewater before discharging the final effluent in nearby rivers or streams. These facilities have been known to serve as hotspots for inter-bacterial antibiotic-resistance gene transfer and extensively antibiotic-resistant bacteria, owing to the accumulation of various antibiotic-resistant bacteria from the livestock breeding environment. This review discusses antibiotic usage in livestock farming, including dairy farms, livestock wastewater treatment plants as hotspots for antibiotic resistant bacteria, and nonenteric gram-negative bacteria from wastewater treatment plants, and previous findings in literature.
Livestock wastewater is being discharged without treatment from Hasen's pig farm cluster in WangGoong (WG) area into the Iksan Stream, eventually flowing into the ManGyung (MG) at the upstream junction. Although it is well known that before discharge, wastewater must satisfy the pig slurry discharge standards; because of ongoing remodeling, proper treatment is not being performed. According to public records, wastewater from the WG pig farm cluster is responsible for 3.6% of MG River pollution and 2.0% of the SaeManGuem (SMG) Reservoir pollution. As a result, upstream water treatment quality has become primary concern for development of the SMG project. All physicochemical constituents and pathogenic microbes, such as chemical oxygen demand ($COD_{Cr}$), biochemical oxygen demand ($BOD_5$), total suspended solids (TSS), total nitrogen (TN), total phosphorous (TP), fecal coliforms, Escherichia coli and Salmonella at the effluent of WG Plant (S-1) exceed the effluent standards. This is mainly due to insufficient wastewater treatment: the WG Plant is under renovation to increase water purification efficiency. By comparing the water quality at the S-7 junction, where the the Iksan Stream (pig farms) and the Wanggoong Stream (no pig farms) merge, it is clear that farming facilities and improper treatment can critically affect surrounding water quality. While it is clear throughout this study that the level of all physicochemical parameters and pathogenic microbes along the Stream decreased due to sedimentation, biodegradation and/or dilution. An alarming problem was discovered: the existence of pathogenic microbe count(E coli, Salmonella) in the lagoon wastewater and the stream water. Not only were high concentrations of these pathogens themselves found, but the potential existence of more serious pathogens could rise to more dangerous conditions.
This study was conducted in order to evaluate the treatment efficiencies of anaerobic packed and fluidized-bed biofilm and to investigate applicability in treating livestock wastewater. Biocarbonate alkalinity(BA) and volatile fatty acid(VFA) were about 3,230-3,270 mg/l, 3,790-3,126 mg/l(as CaCO$_3$) and 224-402 mg/l, 141-387 mg/l(as CH$_3$COOH), and VFA/BA ratio was about 0.069~0.12, 0.045-0.12 in packed and fluidized-bed biofilm. When COD loading rate was 6.0 kg COD/$m^3\cdot$ day in packed and fluidized-bed biofilm, methane gas production were 3.23 l/day and 4.38 l/day, respectively. In the same COD loading rate, methane gas production volumes per kg COD removal were 0.25 m$^3$ CH$_4$/kg COD$_{rm}$ and $0.28 m^3 CH_4/kg COD^{rm}$, respectively. At this time, it could be estimated that fluidized-bed biofilm was more high. In case of HRT 0.94 day(6.0 kg COD/$m^3\cdot$ day) and 11 day(0.5 kg COD/$m^3\cdot$ day), packed-bed biofilm showed 59% and 81% COD removal efficiency, respectively. While fluidized-bed biofilm showed 72% and 85% removal efficiency, respectively. It was showed that fluidized-bed biofilm was more efficient. Packed-bed biofilm was higher than fluidized in treatment efficiencies of organic matters, but required continuous treatment using combined system, because it was very exceeded over an environmental standard solidified from '96 year. In operating fluidized-bed biofilm, if farm house consider high power cost according to high circulation ratio in an economic point of view, it would have an effect that farm house use packed-bed biofilm as combined system in treating livestock wastewater.
가축분뇨 공공처리시설 및 개별농가에서도 적용이 가능하도록 경제적이고 운영이 비교적 쉽고 간단하며 부지가 적게 소요되는 컴팩트한 처리시설을 개발하기 위하여 안성에 있는 M농가에 실규모의 처리시설(100톤/일)을 설치하고 공공처리시설 방류수 수질기준까지 처리할 수 있도록 운영하였다. 벨트프레스 탈수기를 통해 고액분리된 액상 가축분뇨는 MBR/NF/RO를 통해 처리되고 NF/RO농축수 및 가축분뇨처리 슬러지는 혼합한 뒤 탈질을 거쳐 응집가압부상을 통해 처리된다. MBR/NF/RO처리수와 가압부상조 유출수를 혼합 방류하면 공공처리장 수질기준 BOD 30 mg/L, T-N 60 mg/L, T-P 8 mg/L 이하가 달성된다. 가압부상 농축 슬러지는 벨트프레스 탈수기로 유입되어 고상 가축분뇨와 함께 탈수되어 분리된 고형물의 수분함량은 90%로 톱밥과 혼합되어 퇴비로 활용된다.
비점오염물질 및 고농도 가축분뇨는 수계 및 습지 수질 악화의 주요 원인으로 보고되고 있으며, 이를 관리하기 위한 방안으로 저영향개발기술 (Low Impact Development, LID)에 대한 관심이 증가하고 있다. 인공습지는 다양한 오염물질 저감 기작을 기반으로 가축 사육 농업지역 내 비점오염원 관리 방안으로 제시되고 있다. 이에 본 연구에서는 전라북도 J시 내 경작지 및 가축 사육 지역을 대상으로 현장 모니터링 및 모델링을 기반으로 인공습지의 적용성 평가를 실시하였다. 연구대상 지역의 강우 시 유량가중평균농도(Event Mean Concentration, EMC) 농도는 건기 시와 비교하여 BOD 기준 약 27배 이상 높은 것으로 나타나 비점오염원 관리가 시급한 지역으로 나타났다. 모델링 기반의 인공습지 저감 효율은 BOD 57.5%, TN 48.9% 그리고 TP 64.2%를 보였다. 하지만, 다량의 강우유출수가 발생하는 시점과 동절기에는 다소 효율이 감소하는 경향을 보여 해당 시기 인공습지 운영에 관리가 필요할 것으로 판단된다. 마지막으로 본 연구 결과는 인공습지가 가축 사육 농업지역 내 안정적인 비점오염원 관리가 가능한 대안으로 제안될 수 있는 것을 보여준다.
The feasibility of applying the shortcut nitrogen removal process to treat livestock wastewater on individual farms was examined, and appropriate operating parameters were established. As a result,, it was determined that the nitrification reaction was carried out under 550 mg/L of ammonium nitrogen concentration, but it was less effective under conditions of high ammonia concentration. Consequently, it was confirmed that a partial injection of inflow water was necessary to minimize the effects of ammonia toxicity. Following the sequential batch reactor (SBR) operation results, it was difficult to achieve the effluent quality standard without an external carbon source. Also, selection of the appropriate hydraulic retention time was critical for the optimal SBR operation. Following the livestock farm application, with external carbon source injecting, the total nitrogen concentration in the effluent was 85.1 mg/L. This result revealed that the standard could be accomplished through a single treatment on individual livestock farms. The ratio of nitrite nitrogen to ammonia nitrogen in the effluent was verified to be suitable for implementing the anammox process with a 10 days of hydraulic retention time. This study demonstrated the potential applicability of process in the future. However, in order to apply to livestock farms, managing variations in wastewater load across individual farms and addressing reduced nitrogen oxidation efficiency during the winter season are crucial.
Livestock manure is generally beneficial to soil and crop production when appropriate amount is applied, but excessive application may be detrimental to soil and water environments. A proper protocol of livestock waste treatment is required to manage the quality of soil and water. A trickling filter system using rice straw media was employed to treat piggery wastewater from small-scaled livestock farms as an alternative to the currently available methods. Batches of piggery wastewater were treated with this system, and the byproducts of rice straw media and trickling filtrate were applied to the soil with cultivating rye (Secale cereale L.). Objective of this research was to characterize these byproducts for the sustainable soil amendments and rye production. Both the treated straw medium and filtrate were proven to be effective organic fertilizers for rye plant development, with the enhanced but balanced absorption of nutrients. The synergistic effects of filtrate in addition to straw application did not show, but the filtrate appeared to lead to a higher water content of the plant. No specific nutrient deficiency or toxicity symptom was shown due to the salts derived from the byproducts applied. Chemical parameters of the soil quality were significantly improved with the application of straw medium either with or without the filtrate. Judging from parameters relating to the salt accumulations, such as sodium adsorption ratio (SAR), electrical conductivity (EC), exchangeable sodium percentage (ESP), potassium adsorption ratio (KAR), and residual P concentrations, the byproducts from piggery wastewater exhibited no detrimental effects on soil quality within the ranges of treatments used. In addition to the effectiveness of the rice straw trickling filter system for the small-scaled swine farms, both rice straw medium and filtrate could be recycled for the sustainable soil amendment and plant nutrition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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