Biogas Production from Anaerobic Co-digestion Using the Swine Manure and Organic Byproduct

Animal manure is produced annually 43.7 million tonnes in Korea. Among them, about 85.6 % are used as compost or liquid fertilizer to the agricultural land. The animal manure can be effectively utilized by mixing with organic byproducts that result in generation of biogas from anaerobic co-digestion process. This study aimed to optimize the content of total solid materials (TS) and determine the effect of organic byproduct on the co-digestion process. Prior to the byproduct treatments, determination of proper content of TS was conducted by controlling at 5 or 10 %. For the byproduct treatments, swine manure without adding the byproduct was used for control treatment, and swine manure mixed with either corn silage or kitchen waste was used for other treatments. Volume of biomethane ($CH_4$) generated from digested materials was quantified before and after byproduct treatments. In result, a 1.4-fold higher biomethane, about 0.556 L/$L{\cdot}d$, was produced when the content of TS was controlled at 10 %, compared at 5 %, about 0.389 L/$L{\cdot}d$. When the swine manure was mixed with the corn silage or kitchen waste, a two-fold higher biomethane was produced, about 1.theand 1.0heL/$L{\cdot}d$, respectively, compared to the control treatment. Biogas production from organic dry matter (odm) was a3, 362eand 2h6 L/kg odm${\cdot}$d for control, corn silage, and kitchen waste treatment, respectively. The lower biogas production in the treatment of kitchen waste than that of corn silage is associated with its relatively high odm contents. The methane concentration during the whole process ranged from 40 at the beginning to 70 % at the end of process for both the control and kitchen waste treatments, and ranged from 52 to 70 % for the corn silage treatment. Hydrogen sulfide ($H_2S$) concentration ranged between 350 and 500 ppm. All the integrated results indicate that addition of organic byproduct into animal manure can double the generation of biogas from anaerobic fermentation process.

돈분과 유기성 부산물을 혼합한 혐기소화에서 바이오가스 생산

가축분뇨와 유기성 부산물의 혼합형태가 바이오가스 발생에 미치는 영향을 규명하고 자 시험을 수행한 결과는 다음과 같다. 1. 모돈분을 원료로 했을 때 가스발생량은 건물함량 5%에서 최대 7 L/d, 내용물 용적대비 0.389 L/$L{\cdot}d$ 이었으며, 고형물 10%에서는 최대 10 L/d, 0.556 L/$L{\cdot}d$ 이었다. TS 10% 일 때 최대 가스발생량이 TS 5%의 약 1.4배가 되었다. 2. 유기성 부산물을 혼합하였을 때 옥수수 사일리지에서 고형물 함량을 10%로 한 시험구에서 가스발생량은 1.11 L/$L{\cdot}d$이다. 대조구의 가스 발생량 0.556 L/$L{\cdot}d$과 비교하면 약 2배 가까이 되었다. 또한 음식물쓰레기를 첨가하였을 때 고형물 함량 10%에서 최대 18.17 L/d, 용적대비 1.01 L/$L{\cdot}d$로 나타났다. 3. 유기건물함량 대비 바이오가스 발생량은 모돈분만을 사용한 대조구에서 최대 203L/kg odm ${\cdot}d$, 음식물쓰레기를 첨가한 시험구에서 최대 216 L/kg odm${\cdot}d$, 옥수수사일리지 를 첨가한 시험구에서 최대 362 L/kg $odm{\cdot}d$로 나타났다. 4. 메탄가스의 농도는 대조구가 초반에 40%가 나왔고 후반에 약 70% 정도였으며 옥수수사일리지를 첨가한 시험구에서 초반에 52% 후반에 약 70%, 음식물쓰레기를 첨가한 시험구에서 초반에 약 40% 후반에 약 70%로 일반적인 농도보다 높았다. 5. 소화액의 성분분석결과 모든 시험구의 소화액은 작물이 필요로 하는 영양분을 골고루 함유하고 있어 액비로 이용할 수 있으리라 판단된다.