Abstract
The objective of this study was to investigate feasibility of semi-dry anaerobic digestion using dairy cattle manure and to evaluate solidified fuel value of semi-dry anaerobic digestate. To evaluate semi-dry anaerobic digestion using dairy cattle manure, 950 mL bottle type anaerobic reactor was set in the constant temperature room maintained at $35^{\circ}C$. To produce anaerobic digestate for making solidified fuel, acrylic cylindrical anaerobic digester(1,000 mm width ${\times}$ 450 mm height) was set in the constant room temperature to carry out batch test of semi-dry anaerobic digestion using same dairy cattle manure. Moisture content of dairy cattle manure and inoculum solution for anaerobic digestion were 80.64% and 96.83%, respectively. The dairy cattle manure and the inoculum solution was mixed by 1:1 ratio(v/v) for anaerobic digestion. Water content and VS/TS(Volatile Solids/Total Solids) of mixture of substrate and inoculum were 89.74% and 83.35%, respectively. In case of non-inoculated anaerobic digester, the biogas was not produced. By the semi-dry anaerobic digestion, the calorific value of the digestate was reduced by 20% compare to fresh dairy cattle manure. In other hand, ash content increased from 15% to 18.4%. The contents of Cr, Pb, Cd and S of pellet produced from anaerobically digested dairy cattle manure were not against the standard regulation for livestock manure solidified fuel. Therefore, it can be used as fuel that anaerobic digestate produced after semi-dry anaerobic digestion using dairy cattle manure.
본 연구는 젖소분뇨를 원료로 하여 반 건식 혐기소화 방법을 적용하였을 경우의 혐기소화 가능성을 분석하고 혐기소화 과정에서 배출되는 젖소분뇨 혐기소화 잔재물의 고체연료로서의 가치를 평가하기 위하여 수행되었다. 젖소분뇨의 반 건식 혐기소화 가능성을 평가하기 위하여 950 mL 용량의 반응조를 제작하여 회분식 혐기소화를 실시하였다. 이와 동시에 젖소분뇨 혐기소화 원료를 가로 1,000 mm, 세로 450 mm 크기의 기밀형 아크릴 반응조에 투입하고 항온실에서 중온 혐기소화를 실시한 후에 배출되는 혐기소화 잔재물을 고체연료화 실험원료로 사용하였다. 혐기소화 기질로 사용된 젖소분뇨의 수분함량은 80.64%였으며 젖소분뇨에 첨가한 식종액의 수분함량은 96.83% 수준이었다. 젖소분뇨를 혐기소화하기 위하여 젖소분뇨와 식종액을 1:1 비율로 혼합하였을 때의 수분함량과 VS/TS(휘발성 고형물/총고형물) 함량은 89.74%와 83.35% 수준이었다. 이 젖소분뇨를 혐기소화 한 결과 식종액을 혼합하였을 때 바이오가스가 생성된 반면에 식종액을 혼합하지 않은 경우에는 바이오 가스가 거의 발생되지 않았다. 반 건식 혐기소화를 거친 젖소분뇨 혐기소화 잔재물은 신선분에 비해 열량가가 약 20% 정도 감소하였다. 반면에 회분은 15%에서 18.4%로 증가하였다. 젖소분뇨 혐기소화 잔재물울 고체연료 형태로 펠릿화하였을 경우 크롬과 납, 카드뮴, 황 등의 농도가 규제 수준보다 낮았다. 따라서 젖소분뇨를 혐기소화 하여 바이오가스를 회수하고 난후 혐기소화 잔재물을 고체연료화하여 연료로 활용하는 방법을 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
