Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association (유기물자원화)

Korea Organic Resources Recycling Association (유기성자원학회)
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Effect of storage temperature, period, and sawdust addition on the biochemical methane potential of cattle manure

우분의 저장온도, 저장기간, 톱밥의 혼합에 따른 메탄잠재량 변화

  • 임성원 (인하대학교 사회인프라공학과) ;
  • 김상미 (인하대학교 사회인프라공학과) ;
  • 김규형 ((주)경우크린텍) ;
  • 김동훈 (인하대학교 사회인프라공학과)
  • Received : 2021.02.24
  • Accepted : 2021.03.08
  • Published : 2021.03.30
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Abstract

In spite of the highest energy potential among all domestic organic solid wastes. the research on biogas production from cattle manure is limited. In particular, effects of organic content degradation and sawdust addition during storage on biomethane potential have never been investigated. In the present work, we investigated the change of organic content during storage of cattle manure under different temperatures (20℃ and 30℃), and its impact on biomethane potential and odor emissions. 90 days of investigation results showed that 10% of organics in terms of VS and COD were degraded at 20℃ during storage, while 30% were degraded at 30℃. This result impacted on biomethane potential, while 10-13% and 24% reduction were observed from beef and dairy cattle manure, respectively. The temperature also affected on CH4 and odor emissions during storage by 3.3-3.8 times and 29 times. The effect of sawdust on lowering down biomethane potential was found to be substantial, reducing 61-75% compared to the control.

국내 유기성고형폐기물 중 우분이 가장 많은 에너지잠재량을 지니고 있으나, 바이오가스화에 대한 연구는 제한적으로 진행되었다. 특히, 우분이 저장 중에 일어나는 유기물의 분해 및 톱밥의 첨가량이 메탄잠재량에 영향을 미치는 영향에 대한 연구는 전무하다. 본 연구에서는 신선한 두 종류의 우분(한우분뇨, 젖소분뇨)을 저장 시 온도와 기간에 따른 우분내 유기물 함량의 변화, 그리고 그 과정 중에 발생하는 온실가스와 악취를 조사하였고, 저장 후 우분의 메탄잠재량과 톱밥 함유량에 따른 메탄잠재량도 알아보았다. 우분의 저장 온도에 따른 성상(VS, COD) 변화를 90일간 관찰한 결과, 20℃ 조건에서는 초기 우분 대비 약 10% 감소한 반면에 30℃ 조건에서는 약 30% 감소하였다. 유기물의 분해에 따라 메탄전환율 측면에서 한우분뇨의 경우 30℃, 90일 조건에서 메탄전환율이 약 10-13% 감소하였고 젖소분뇨의 경우 동일 조건에서 약 24% 정도 메탄전환율이 감소한 것으로 나타났다. 한편, 저장 기간 중 30℃에서의 온실가스 배출량이 20℃조건에 비해 약 3.3-3.8 배나 높게 나타났고, 악취 발생량은 29배 더 많았다. 전체 톱밥한우분의 전체 중량대비 톱밥 함유량이 25%만 되더라도 메탄전환율은 61% 감소하였으며 톱밥 함유량이 45%와 55%로 증가하면 저감 비율은 각각 69%, 75%으로 나타났다. 이는 톱밥의 첨가가 우분에서 전환될 수 있는 메탄잠재량값도 낮추는 즉 저해 작용 때문으로 판단된다.

Keywords

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