초록
본 연구에서는 고농도 유기성 폐기물인 음폐수와 돈분뇨를 혐기성 소화조(KH-ABC)에서 병합처리하여 대체 에너지원인 바이오가스를 생산하는 바이오가스 Pilot Plant의 성능을 검증하고 평가하였다. 그리고, 혐기성 소화 공정의 독성물질에 대한 저해 여부 가능성 및 소화액의 액비 활용 가능성에 대하여 살펴보았다. 원료 투입량, 수리학적 체류시간, 원료 배합비율(음폐수와 돈분뇨의 혼합비율) 등 운전조건의 변화에 따른 유기물(VS) 분해율, 바이오가스 생산량 및 메탄농도 등을 분석한 결과 원료의 유기물부하가 증가($1.2{\sim}2.0kg-VS/m^3{\cdot}d$)함에 따라 투입 유기물 당 바이오가스 생산량은 $0.60{\sim}0.69m^3/kg-VS_{input}$로 증가하는 경향을 보였다. 특히 원료투입량 $6m^3$/일, 원료배합비율 음폐수:돈분뇨=4:6, 수리학적 체류시간(HRT) 25일의 조건에서 유기물 분해율 70%, 바이오가스 생산량 $220m^3$/일, 메탄농도 64%로 비교적 높은 성능을 나타냈다. 그리고, 소화액을 분석한 결과 혐기성 소화공정에 저해 작용을 유발하는 양이온 및 중금속 등의 독성물질은 기준농도 이하로 존재하였으며, 소화액(원료배합비율 음폐수:돈분뇨=3:7)은 액비 활용기준인 비료공정규격을 만족하였다.
A pilot-scale test for production of biogas was conducted in an specially designed anaerobic digester (KH-ABC) in which the highly concentrated organic waste (food-waste and piggery-manure) was treated. The effect of inhibitive material to the reaction on anaerobic digestion and the feasibility of digested fluid for the liquefied fertilizer were investigated. The production rate of biogas, the concentration of methane($CH_4$) in biogas, and the digesting rate of volatile solid(VS) were analyzed in the variance of the operating conditions ; the influent rate, the mixture ratio of food waste and piggery manure, and the hydraulic retention time(HRT), etc. The production rate of biogas increased from 1.2 to $2.0kg-VS/m^3{\cdot}d$ with the organic loading rate(OLR). The most suitable operating conditions were recorded at $6m^3/day$ of an influent rate, 2:3 of the raw material mixture ratio(food waste : piggery manure) and 25 days of HRT, respectively. Under those conditions, the production rate of biogas, the concentration of methane($CH_4$) in biogas and the digesting rate of volatile solid(VS) were $220m^3/day$, 64%, and 70%, respectively. The concentration of inhibitive materials was below toxic standard and the anaerobic digested fluid(raw material mixture ratio of 3:7) could meet the condition of the liquefied fertilizer.