돈분뇨의 적합한 호기성 액비화를 위한 암모니아 탈기조건 설정

Estimation of Ammonia Stripping Condition for Adequate Aerobic Liquid-Composting of Swine Manure

  • 투고 : 2005.12.19
  • 심사 : 2006.01.20
  • 발행 : 2006.04.30

초록

돈분뇨 중의 악취 성분을 제거하는 동시에 퇴비의 C/N 비를 적정 수준으로 유지하기 위한 방안으로서 축산농가에 보급을 목적으로 pilot 장치를 제작하여 돈분뇨를 호기성 액비화 처리하기 이전에 암모니아 탈기공정 실험을 수행하였다. 암모니아 탈기를 위한 pH 조정을 $Ca(OH)_2$를 이용하였으며, NaOH에 비해 훨씬 현장 적용성이 용이한 것으로 파악되었다. 암모니아 탈기공정의 적정 pH를 도출하기 위해 각각 pH를 9.3, 10.9, 12.3 으로 조절하여 탈기실험을 수행한 결과 pH가 가장 높은 12.3에서 가장 우수한 것으로 나타났고, 이때 반응온도는 $35^{\circ}C$이었다. 암모니아 탈기공정이 진행되는 동안 유리암모니아 질소의 가스상 암모니아로의 전환을 통해 발생되는 방출속도는 탈기공정 초기에는 $0.5355mole\;s^{-1}$ 이었고 탈기공정 후기에는 $0.0253mole\;s^{-1}$ 로 나타나, 주로 탈기공정 초기에 많은 양의 암모니아 가스가 방출되는 것을 알 수 있었다. 탈기공정중 C/N비 변화는 초기 돈분뇨 원수가 4.5이었고 탈기공정 초기에 6.3으로 증가한 이후에 점진적으로 증가하였다. 적정한 탈기를 위한 최적의 탈기시간은 TN과 TC의 회귀 곡선을 통해 C/N비가 6.5 부근인 약 48시간이 적합한 것으로 결론지었다. 탈기를 통해 돈분뇨 중의 암모니아성 질소성분은 79.6% 저감되었으며, 흡수액을 통해 배출된 암모니아가스의 81.3%를 제거하였다.

키워드

Swine manure;Composting;Ammonia stripping

과제정보

연구 과제 주관 기관 : 농촌진흥청

참고문헌

  1. Barrington, S.F., S. Kaoser, M. Shin, and J.B. Gelinas. 2004. Precipitating swine manure phosphorous using fine limestone dust. Canadian Biosystems Engineering. 46:6.1-6.6
  2. Bonmati, A., and X Flotats. 2003. Air stripping of ammonia from pig slurry: characterisation and feasibility as a pre- or post-treatment to mesophilic anaerobic digestion. Waste Management. 23:261-272 https://doi.org/10.1016/S0956-053X(02)00144-7
  3. Clifford, W.R., L.B. James, and H.D. Stensel. 1992. Design and retrofit of wastewater treatment plants for biological nutrient removal. Water Quality Management Library. 5:1-23
  4. Kang, R.W., R. Zhang, and I.K. Rhee. 2000. Effect of aeration rates on emissions of oxygen and sulfur compound gases during composting of dairy manure. Korean J. Soil Sci. Fert. 33:472-481
  5. Hobbs, P.J., T.H. Misselbrook, and T.R. Cumby. 1999. Production and emission of odours and gases from ageing pig waste. J. Agric Engng Res. 72:291-298 https://doi.org/10.1006/jaer.1998.0372
  6. Zhang, R.H. 1999. Degradation of swine manure and a computer model for predicting the desorption rate of ammonia from an under-floor pit. PhD dissertation. Library. University of Illinois. Urbana IL
  7. Lee, B.J., and S.H. Cho. 2002. Ammonia stripping for the pretreatment of piggery wastewater. Korean J. of Waster and Wastewater. 16:252-260
  8. Whang, K.D., and Y.M. Cho. 2004. Effect of operating condition of stripping process on ammonia removal for pre-treatment of swine wastewater. Korean J.Water Quality. 20:86-92
  9. Bicudo, J., and I.F. Svobodo. 1995. Effects of intermittent-cycle extended-aeration treatment on the fate of nutrients, metals and bacterial indicators in pig slurry. Bioresoource Technology. 54:63-72 https://doi.org/10.1016/0960-8524(95)00115-8
  10. Liao, P.H., A. Chen, and K.V. Lo. 1995. Removal of nitrogen from swine manure wastewater by ammonia stripping. Bioresource Technology. 54:17-20 https://doi.org/10.1016/0960-8524(95)00105-0
  11. Arogo, J., R.H. Zhang, G.L. Riskowski, L.L. Christianson, D.L. Day. 1999. Mass transfer coefficient of ammonia in liquid swine manure and aqueous solution. J. Agric Engng Res. 73:77-86 https://doi.org/10.1006/jaer.1998.0390
  12. Beaudet, R., C. Gagnon, J.G. Bisaillon, and M. Ishaque. 1990. Microbiological aspects of aerobic thermophilic treatment of swine waste. Appl. Environ. Microbiol. 56:971-976
  13. Carlsson, H., H. Aspegren, and A. Hilmer. 1996. Interactions between wastewater quality and phosphorus release in the anaerobic reactor of the EBPR process. Water Research, 30:1517-1527 https://doi.org/10.1016/0043-1354(95)00333-9
  14. Jin, Y.O., N.C. Shin, and S.C. Park. 2000. Removal of ammonium nitrogen containing swine wastewater. J. Korean Solid Wastes Engineering Society. 17:856-861
  15. Kim, M.C., S.T. Song, and K.J. Hwang. 2004. Evaluation of slurry, urine and fermented liquid manure at pig farms in the Jeju area regarding chemical composition and pollution level. J. Anim. Sci. & Technol. (Kor.). 46:469-478 https://doi.org/10.5187/JAST.2004.46.3.469
  16. Liao, C.M., and T. Maekawa. 1996. Nitrification/denitrification in an intermittent aeration process for swine wastewater. J. Envir Sci. Health. B29