Effect of Pre-Treatment of Pig Slurry for Methane Production in Anaerobic Digestion Process

돼지분뇨 슬러리 전처리가 메탄 생성 효율에 미치는 영향

This study was carried out to develope a pre-treatment technology for anaerobic digestion. Breaking down large particles into smaller particles enhances the performance of anaerobic digestion by increasing the hydrolysis of particles. A degree of hydrolysis is the most important factor determining the overall efficiency of methane production. Three types of pre-treatment devices (blade-type crusher, ozonization system, cavitation system) were set up and operated to crush solids in pig slurry in order to enhance biodegradability. The effect of pre-treatment on decreasing granular size within pig slurry by three experimental devices were compared. The highest performance of granulization of pig slurry was attained in a combination of blade-type crusher and ozonization system. In batch experiment, there was an improvement of the methane potential by combined pretreatment with crusher and cavitation. In case of pre-treated slurry, biogas and methane production were 325.9 L and 59.7% respectively, while, in untreated slurry, the production were lower; 298.8 L and 55.7%, respectively. These results indicate that higher anaerobic digestion efficiency of pig slurry can be obtained through the pre-treatment.

본 연구는 돼지분뇨 슬러리를 이용하여 혐기소화 하는 과정에서 소화원료 중에 포함된 고형물의 크기를 감소시키는 전 처리 기술의 적용에 따른 메탄생성 효율을 분석하기 위하여 수행되었다. 소화원료의 입자 크기 감소는 혐기소화 과정에서의 가수분해 정도를 높여서 혐기소화 효율을 증진시킨다. 본 시험에서 적용한 전 처리 방법으로는 오존을 이용한 방법, 캐비테이션을 이용한 방법 그리고 분쇄장치를 이용하여 물리적으로 고형물 크기를 줄이는 방법 등을 적용했다. 전 처리 방법에 따른 메탄가스 발생량은 분쇄 방법, 오존 적용, 캐비테이션 적용 방법 순으로 높게 나타났으며, 두 가지의 전 처리 방법을 병합하여 적용하는 복합공정으로 처리하였을 경우에는 분쇄 처리 후 오존 처리, 캐비테이션 처리 후 오존 처리, 분쇄 처리 후 캐비테이션 처리를 적용하는 순으로 전 처리효과가 높게 나타났다. 돼지분뇨 슬러리를 두 가지 조합의 병합 공정으로 처리하였을 경우 단독 공정에 비해 메탄 발생량이 약 20% 이상 증가하였다. 평균 메탄함량 역시 분쇄 처리 후 오존 처리를 병합한 처리구에서 높게 나타났다. 돼지분뇨 슬러리를 소화원료로 이용하여 시험용 소화조 운영하였을 때 가스 발생량 평균값과 메탄의 평균농도는 전 처리를 하지 않은 경우에는 각각 298.8L와 55.7%인 반면에 전 처리를 실시한 시험구에서는 각각 325.9L와 59.7% 수준을 나타냄으로써 돼지분뇨 슬러리의 경우에서도 전 처리의 효과가 있는 것으로 나타났다. 전 처리를 하였을 경우가 처리하지 않은 구에 비해 바이오가스 중의 메탄함량은 높고 CO2 함량은 상대적으로 더 낮게 나타났다. 돼지분뇨 슬러리에 대해 전 처리를 수행하였을 경우가 전 처리를 하지 않은 경우에 비해 유입 VS당 가스발생량도 더 많았다.