하수슬러지 및 음식물류 폐기물의 혐기성소화 시 염화철 투입에 의한 Biogas 발생량 변화 및 안정화에 관한 연구

김대용 ( Dae-yong Kim ),김종모 ( Jong-mo Kim ),김정권 ( Jung-kwon Kim ) 한국환경기술학회 2012 한국환경기술학회지 Vol.13 No.3

본 연구는 음식물류 폐기물의 재활용 방안으로 음식물류 폐기물의 건식 단상 혐기성소화 공법으로 처리시 혐기성 소화조 내에 FeCl₂, 하수슬러지를 추가로 주입하여 혐기성 소화시 안정적이며 효율적인 음식물류 폐기물의 처리방안을 제시하고, 양질의 Biogas를 생산시킬 수 있는 운전조건을 제시하는데 그 목적이 있다. 유효용량 10 L의 반응조를 이용하여 음식물류 폐기물의 건식 단상 혐기성 소화를 실시한 결과 음식물류 폐기물만을 이용한 혐기성 소화보다 하수슬러지를 추가한 조건에서 높은 Biogas 발생률을 나타내었다. 또한 CH₄ 생성률의 경우 음식물류 폐기물의 단독 투입보다는 하수슬러지를 혼합하여 투입하였을 경우 더 높은 CH₄ 생산을 기대할 수 있게 되었다. H₂S농도의 경우 FeCl₂이 투입되지 않은 RN1 A 조건을 제외한 반응기내에서 300 ppm 이하로 유지되어 H₂S의 혐기성 소화의 독성작용을 억제해준 것으로 판단되며, NH₄-N의 경우 하수슬러지를 같이 투입해준 결과 혐기성 소화 효율이 상승되었다. 또한 첨가물의 병합처리에 의해 안정된 VFA와 pH 조절 효과도 나타났다. 연구결과 혐기성 소화효율이 좋아 질수록 Biogas 발생량, CH₄ 농도, 소화슬러지 pH는 증가하였으며, VFA, NH₄-N 농도는 감소하였다. 따라서 음식물류 폐기물 단독처리 보다 하수슬러지를 투입하게 되면 소화조의 안정화 및 고농도의 Biogas 발생량의 증가를 가져올 것으로 판단된다. The purposes of the present research are to suggest a stable and efficient treatment method for food waste in the anaerobic digester and to find good operating conditions for producing good-quality biogas by additionally injecting FeCl₂, sewage sludge inside the dry single-phase anaerobic digester. As a result of operating the anaerobic digester of food waste by using a reactor with the effective capacity of 10L, the higher biogas generation ratio appeared in conditions of adding sewage sludge than the anaerobic digester using food waste. Also, the methane generation ratio was the higher methane production can be expected. when adding the sewage sludge than that was mixed and putted into than input of food waste. It was appeared that as the concentration of H₂S was maintained in less than 300 ppm at a reactor excluding conditions of RN1 A that FeCl₂ was not put into, it inhibited toxic effects of anaerobic digestion of H₂S. The case of NH₄-N was shown that the anaerobic digestion efficiency increases as a result of putting sewage sludge into. Also, it showed the stable VFA and pH control effect by combining treatment of additives. As a result, the better the anaerobic digestion efficiency gets, the biogas generation, methane concentration and pH of digestion sludge increased, but the concentrations of VFA and NH₄-N were reduced. Accordingly, it was determined that if the sewage sludge was added in rather than single treatment of only food waste, it will bring better stabilization of the digester and increase high-concentration biogas generation amount.

중온2단혐기정소화조에 미생물제재 주압시 소화효율에 미치는 영향

정병길(Byung-Gil Jung),김석순(Seok-Soon Kim),강동효(Dong-Hyo Kang),성낙창(Nak-Chang Sung),최성호(Seung-Ho Choi),이희범(Hee-Pom Lee) 유기성자원학회 2003 유기물자원화 Vol.11 No.3

최근에는 차집관거의 확충 생활하수의 유입량 증가 및 인근 신규 APT의 분뇨 직유입으로 인해 유입 총고형물량이 증가됨에 따라 기존 소화조의 용량이 부족할 것으로 예상되고 있다. 본 연구는 기존 소화조 용량부족에 따른 효율감소에 대응하기 위해 미생물제재로써 Bio-dh를 이용하여 소화조내 소화효율 증가(유기물 분해속도 증가)에 따른 최종슬러지 발생량을 감소시키고 가스발생량을 증가시키는데 그 목적이 있다. 실제 하수슬러지를 처리하고 있는 소화조 장치와 동일한 2단혐기성소화조 형태로 설치하였으며, 용량이 1. 3m3 인 혼합조에 하수슬러지와 미생물제재인 Bio-dh를 주입하였다. 소화방식은 중온성 2단혐기성소화조로서 35 :t 1 0C 를 유지하였고,1단소화조는 반응조내 미생물과 기질의 원활한 혼합을 위하여 교반기를 부착하였으며,교반기는 120rpm으로 운전하여 반응조내 완전혼합이 이루어지도록 운전하였다.2단소화조에서는 소화슬러지와 상등 수가 분리되도록 교반을 수행하지 않았다. 소화가스량 측정을 위하여 각 소화조 상부에 가스메타를 설치하였으며, 가스분석을 위하여 상부에 가스포집구를 설치하였다. 교반기 축사이로 발생할 수 있는 발생가스의 누출과 공기의 유입을 막기 위해 water sealing 장치를 교반기 축에 부착시켰다. 실험결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1. 미생물제재를 투입하지 않은 경우 소화효율은 평균 48. 6%(46. 0~50. 9%)로 나타난 반면, 미생물제재인 Bio-dh들 투입한 경우 소화효율은 평균 54.2%(52.8~57.3%)로 나타나 미생물제재를 투입한 경우가 미생물제재를 투입하지 않은 경우보다 소화효율이 약 1.12배 정도 높은 것으로 나타났다. 2.2차소화조 월류수의 수질은 미생물제재 미투입시 CODMn은 평균 1,639mg/L, SS는 평균 4 , 888mg/L로 나타난 반면, 미생물제재 (Bio-dh) 투입시 CODMn은 평균 859mg/L, SS는 평균 2 , 405mg/L로 나타나 미생물 제재 투입시 CODMn은 약 47.6%, SS는 약 50.8% 정도 더 낮게 나타났다. In the near future, the capaciry of conventional anaerobic digester is thought to be insufficiem because of the increase of the total solids from expansion of intercepting sewer, sewage quantiry and direct input of night soil from near apartmem districts. The objectives of this study was to investigate the improvemem of digestion efficiency using rnicrobial agent(Bio-dh). The system was a pilot-scale, two-staged, anaerobic sludge digestion system. The fìrst-stage digester was heated and mixed. The agitation vεlociry of the fìrst-stage digester was 120rpm. The second-stage digester was neither heated nor mixed. The Digestion temperature was kept at 35 :t 10 The detention time of digester was 19 days. The dosage of sewage sludge and microbial agent were 0.65m3/day and 0.5Q /day, rε, spectively. The experiments was run for 25days. Three times a week, CODMn and 55 of effluem, T5, V5, and biogas production rate were measured. Temperature, pH, and alkaliniry were measured daily. The results were as follows Without microbial agent, digestion effì ciencies ranged 46 . 0% ~ 50.9%(mean = 48.6%) , with microbial agent(Bio-dh) , digestion effìciencies ranged 52.8 %~ 57. 3% (mean=54.2%). Consequent!y, microbial agent(Bio-dh) increased the sludge digestion efficiency about 12%. Also, Without microbial agenr, the mean concentration of CODMn and 55 of second-stage digester effluent were 1,639mg/L, 4,888mg/L respectively. With microbial agem, the mean concemration of CODMn and 55 of second-stage digester effluenr were 859mg/L, 2,405mg/L respectively. Consequently, microbial agenr(Bio-dh) increased the removal effìciency of CODMn and 55 about 47.6% and 50.8%, respectively.

슬러지 저감을 위한 혐기성 소화조 개선에 관한 연구

김홍석(Hong Seok Kim),이태진(Tae Jin Lee) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.7

국내에서 운영중인 혐기성 소화조의 가장 큰 문제점은 낮은 소화효율이며, 이에 대한 원인은 낮은 유기물 투입농도, 소화조내의 낮은 교반 효율, 잉여슬러지의 난분해성 등이다. 본 연구에서는 혐기성 소화설비의 효율성을 높이기 위하여 기존의 혐기성 소화 시스템에 농축 및 교반, 오존 가용화 설비를 설치하고, 기존의 2단 소화조에서 단단소화조로 개선함으로서 소화효율 및 바이오가스의 발생량을 증대 시키고자 하였다. 이러한 개선을 통하여 농축시스템의 슬러지 농도는 2.6배 향상되었음을 확인하였으며, 농축효율은 3.0배 증가한 것으로 나타났다. 또한, 기계식 교반으로 사공간이 줄어들었음을 확인하였으며, 혐기성 소화조 내 소화가스 발생량도 평균 193.8 m³/일에서 평균 386.0 m³/일로 향상된 것을 확인하였다. 소화효율은 평균 47.6%에서 54.6%로 향상되어진 것으로 나타났으며, VS제거당 소화가스 발생량은 평균 0.30 Nm³/kg VS removal에서 0.42 Nm³/kg VS removal로 증대되어진 것으로 나타났다. The largest problem of domestic anaerobic digestion is low digestion efficiency. Reasons of the problem would be low organic matters input, low mixing efficiency in digestion tank, refractory excess sludge etc.. In this study, screw attached disk-type concentration system and a mechanical mixing system, solubilization facility improvements were performed to solve problems. Through these improvements, the sludge conc. of the concentrator increased 2.6-fold and the volume reduction efficiency was increased 3.0-fold. In addition, the dead-space is reduced by mechanical agitation. Anaerobic digester gas production in the digestion tank is increased from 193.8 m³ to 386.0 m³ per day. Digestion efficiency is improved to 54.6% from 47.6%. Digestion gas production is increased from 0.30 Nm³/kg VS to 0.42 Nm³/kg VS.

Pilot Scale 일체형 2상 혐기성소화에서의 음폐수 처리효율 평가

송한철(Han cheul Song),김동욱(Dong wook Kim) 유기성자원학회 2016 유기물자원화 Vol.24 No.2

일체형 2상 혐기성소화 방식은 기존 분리형 2상 혐기성소화의 단점을 보완할 수 있는 기술로 산발효조와 메탄발효조가 병합된 형태의 일체형으로 구성되어 유기물 부하변동 대처 용이, 설치부지면적 감소 등의 이점이 있다. 본 연구는 음폐수를 기질로 일체형 2상 혐기성소화의 유기물 분해효율 및 바이오가스 생산량 등에 대한 실험을 실시하여 기존 분리형 2상 혐기성소화와의 효율 비교를 통해 대규모 플랜트 설치의 타당성 여부를 검토하였다. 5ton/일 규모의 Pilot Plant를 구성하여 약 130일 간 소화조 내 유기물 변화, 바이오가스 생산량 및 메탄함량 등의 실험을 실시하였다. 실험 결과, 평균 음폐수 투입량은 4.1㎥/일이었으며, 이때 VS 제거효율은 약 77%로 나타났다. 바이오가스는 평균적으로 투입 음폐수 ton당 약 63.0m³(0.724㎥/kg-VSadded)가 발생되었으며, 메탄함량은 약 61.3%로 분석되었다. 일체형 2상 혐기성소화는 기존 산발효조와 메탄발효조가 분리 된 소화방식과 유기물 제거 측면에서 다소 높게 나타났다. 결과적으로 일체형 2상 혐기성소화 방식은 충분히 고농도 유기성 폐수인 음폐수 처리에 있어서 상용화가 가능하다는 결론을 내릴 수 있었다. In the Integrated Two-Phase Anaerobic Digestion (ITPAD) process, acid and methane fermentation take place in one reactor, which has advantages to cope with organic load variation and reduce foot-print required, compensating disadvantages of Conventional Separated Two-Phase Anaerobic Digestion (CSTPAD). In the present work, organic matter degradation efficiency and biogas generation amount and other performance parameters of the ITPAD fed with food waste leachate were analyzed. In addition, feasibility study on the ITPAD method was performed by comparing its digestion efficiency with that of the CSTPAD. Organic matter alteration and biogas generation of the integrated method were examined for approximately 130 days based on the 5ton/day scaled pilot plant. Experiment results revealed that organic matter removal rate was 80% for mean food waste leachate input amount of 4.1㎥/day. The biogas generation rate was 63.0㎥ per ton of food waste leachate input, corresponding to the input VS amount of 0.724㎥/kg-VSadded, and methane content of generated biogas was approximately 61.3%. The ITPAD has a comparable or higher organic matter removal efficiency compared to the conventional separated two-phase anaerobic digestion method. Consequently, the ITPAD method has a great need to commercialize a food waste leachate treatment technology against highly concentrated organic waste leachate.

단속식 침출수 순환형 음식물류 폐기물 혐기성 소화 공법에 대한 실험적 특성 파악

이제승(Je-Seung Lee),이병희(Byong-Hi Lee) 유기성자원학회 2014 유기물자원화 Vol.22 No.2

침출수 순환형 음식물류 폐기물 혐기성 소화 공법은 기존의 일상 혐기성 소화 공법에 비해 투입되는 유기물 부하량 대비 발생하는 메탄가스 수율이 높다는 장점이 있다. 본 연구는 분리 수거된 교내 기숙사 식당 음식물류 폐기물과 하수처리장 혐기성 소화조의 혐기성 미생물을 이용하여 신재생 에너지인 메탄가스를 더욱 효율적으로 얻기 위해 음식물류 폐기물/혐기성 슬러지 비를 달리하여 실험을 실시하였다. 음식물류 폐기물/혐기성 슬러지 비가 2:8이고 유기물 부하율이 9 gVS/L인 침출수 순환형 음식물류 혐기성 소화 반응조의 바이오 가스 발생이 가장 높았다. 또한 이 혐기성 반응조에서 발생하는 바이오가스 내부의 H2S와 NH3가 지속적으로 감소하였고 바이오 가스의 수율은 평균 1.395 m3 Biogas/kg VS added로 나타났다. 이에 비해 나머지 음식물류 폐기물/혐기성 슬러지 비가 3:7, 8:2인 실험의 반응조에서는 바이오 가스 발생이 멈추었다. The leachate recirculation anaerobic digestion system has the advantage of stable methane gas generation compared with existing one phase systems. In this study, an anaerobic digestion system fed with source separated food waste from school cafeteria was studied with different food waste/inoculum anaerobic sludge volume ratios (8:2, 3:7, 2:8). From this study, leachate recirculation anaerobic reactor with food waste/inoculum anaerobic sludge volume ratio of 2:8 that is 9 gVS/L of OLR(Organic Loading Rate) had the highest gas production. Also this anaerobic reactor showed daily decrease of H2S and NH3 contents in produced gas. Average biogas yield was 1.395 m3 Biogas/kg VS added. Other anaerobic reactors with food waste/inoculum anaerobic sludge volume ratio of 8:2 and 3:7 stopped methane gas production.

미생물 전기화학 기술이 설치된 단일 혐기성소화조에서 유기성폐기물로부터 메탄생성

박준규(Jungyu Park),전동걸(Dongjie Tian),이범(Beom Lee),전항배(Hangbae Jun) 大韓環境工學會 2016 대한환경공학회지 Vol.38 No.4

Glucose (C6H12O6)의 이론적인 최대 메탄수율은 표준상태(1 atm, 0℃)를 기준으로 0.35 LCH₄/gCOD이지만, 전통적인 혐기성소화조에서 유기물이 메탄으로 전환되는 양은 연구의 방법이나 유기물의 종류에 따라 매우 다양하게 보고되고 있으며, 대부분의 연구실 규모 실험에서 안정화 후 메탄 수율은 0.35 LCH₄/gCOD 이하로 나타난다. 최근, 미생물 전기화학 기술(Microbial Electrochemical Technology, MET)은 지속가능한 신재생에너지 생산 기술로서 큰 주목을 받고 있으며, MET를 혐기성소화조에 적용할 경우 고농도의 유기성폐기물의 빠른 분해가 가능할 뿐만 아니라 전기화학적인 반응에 의해 휘발성지방산(VFAs)이나 독성물질, 생분해 불가능한 물질까지도 분해가 가능하며, 소화조 내 미생물의 활성을 높이고 바이오가스의 생산량을 극대화 할 수 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 MET가 혐기성소화의 메탄발생에 미치는 영향에 대하여 연구하기 위해 음식물 탈리액과 하수슬러지의 원소조성에 따른 이론적인 최대 메탄수율을 분석하였으며, BMP (Biochemical Methane Potential) 실험과 연속식 실험을 통한 메탄수율의 특성을 평가하였다. 그 결과, MET가 적용된 혐기성소화에서의 메탄수율은 일반적인 혐기성소화조에 비하여 기질에 따라 2-3배 정도 높았으며, 이론적인 최대 메탄수율에 미치지는 못하였으나 일부는 거의 근접한 결과가 도출되었다. 또한, 일반적인 혐기성소화조와 MET가 적용된 혐기성소화조의 안정화 후 바이오가스의 조성은 거의 유사하게 나타났다. 결과적으로, MET가 혐기성소화조의 유기물 제거효율을 향상시켜 메탄발생량을 증가시킨 것으로 나타났으며, 향후 추가적인 연구를 통하여 MET에서 메탄발생 메카니즘이 명확히 규명되어야 할 것이다. Theoretical maximum methane yield of glucose at STP (1 atm, 0℃) is 0.35LCH₄/gCOD. However, most researched actual methane yields of anaerobic digester (AD) on lab scale is lower than theoretical ones. A wide range of them have been reported according to experiments methods and types of organic matters. Recent year, a MET (Microbial electrochemical technology) is a promising technology for producing sustainable bio energies from AD via rapid degradation of high concentration organic wastes, VFAs (Volatile Fatty Acids), toxic materials and non-degradable organic matters with electrochemical reactions. In this study, methane yields of food waste leachate and sewage waste sludge were evaluated by using BMP (Biochemical Methane Potential) and con-tinuous AD tests. As the results, methane production volume from the anaerobic digester equipped with MET (AD+MET) was higher than conventional AD in the ratio of 2 to 3 times. The actual methane yields from all experiments were lower than those of theoretical value of glucose. The methane yield, however, from the AD+MET occurred similar to the theoretical one. Moreover, biogas compositions of AD and AD+MET were similar. Consequently, methane production from anaerobic digester with MET increased from the result of higher organic removal efficiency, while, further researches should be required for investigating methane production mechanisms in the anaerobic digester with MET.

소화슬러지를 이용한 토양 내 석유계 탄화수소의 혐기성 분해

이태호(Tae Ho Lee),변임규(Im Gyu Byun),박정진(Jeung Jin Park),박현철(Hyun Chul Park),박태주(Tae Joo Park) 大韓環境工學會 2007 대한환경공학회지 Vol.29 No.8

혐기성 소화조 슬러지 주입에 의한 디젤오염(10,000 mg/kg soil) 토양 내 석유계 탄화수소의 혐기성 분해에 관하여 조사하였다. 오염된 토양 50 g에 총휘발성 고형물 농도 2,000 mg/L인 소화조 슬러지를 15 mL/kg soil와 30 mL/kg soil 농도로 주입하고 90일간 배양한 결과, 각각 37.2%와 58.0%의 총석유계 탄화수소(TPH)의 분해율을 나타내었다. 슬러지를 주입하지 않은 오염토양 대조군과 멸균된 토양에 멸균된 슬러지를 주입한 대조군에서는 120일간의 배양에서 초기 첨가한 디젤의 17%와 4%가 각각 제거된 것에 비하여, 전자수용체의 종류를 달리한 여러 혐기성 조건, 즉, 질산염 환원 조건, 황산염 환원 조건, 메탄생성 조건, 혼합 전자수용체 조건 모두에서 소화조 슬러지 주입에 의해 토양 내 디젤의 40% 이상이 분해됨을 확인할 수 있었다. 배양 120일 동안의 오염토양 내 TPH의 분해율은 혼합 전자수용체 조건에서 75%로 가장 높았으며, 황산염 환원 조건(67%), 질산염 환원 조건(53%), 메탄생성 조건(43%)순으로 나타났다. 그러나 난분해성 물질로 알려진 isoprenoid의 분해율은 황산염 환원 조건이 다른 전자수용체 조건에 비해 가장 높은 분해율을 나타내었다. 본 연구 결과를 통하여, 소화조 슬러지를 이용하여 혐기성 상태에서 오염토양 내 디젤을 분해하는 기술은 석유계 탄화수소로 오염된 토양의 실질적인 복원에 유용한 것으로 판단되었다. Anaerobic degradation of petroleum hydrocarbons in a soil artificially contaminated with 10,000 mg/kg soil of diesel fuel was tested by adding an anaerobic sludge taken from a sludge digestion tank. Treatments of soil(50 g) with 15 mL/kg soil and 30 mL/kg soil of the digestion sludge(2,000 mg/L of vss(volatile suspended solids)) showed 37.2% and 58.0% of total petroleum hydrocarbons(TPH) removal during 90 days incubation, respectively. In evaluation of several anaerobic conditions including nitrate reducing, sulfate reducing, methanogenic, and mixed electron accepters condition, treatments with the digested sludge showed significant degradation of diesel fuel under all anaerobic conditions compare to a control treatment of soil without the sludge and a treatment of autoclaved soil treatment with autoclaved digestion sludge. The rate of diesel fuel degradation was the highest in the treatment with the sludge and mixed electron accepters (75% removal of TPH) for 120 days incubation followed in order by sulfate reducing, nitrate reducing, methanogenic condition as 67%, 53%, 43%, respectively. However, the removal rate of non-biodegradable isoprenoid was the highest in the sulfate reducing condition. These results suggest that anaerobic degradation of diesel fuel in soil with digested sludge is effective for practical remediation of soil contaminated with petroleum hydrocarbons.

HADS Pilot Plant를 이용한 음폐수의 혐기성 소화 및 미생물 군집 변화 분석

성현제,주동훈,이정민,박성범,배재상,상병인 유기성자원학회 2010 유기물자원화 Vol.18 No.2

당사는 중온/습식/이상 혐기성 소화공정인 HADS Pilot Plant를 이용하여 국내 음폐수에 대해 유기물 부하(OLR,Organic Loading Rate) 증량 방식을 달리하여 혐기성 소화 테스트를 진행하였다. 그 방식은 연속적이면서 빠르게OLR을 증량시키는 급속 OLR 증량 운전과 단계적이면서 각 단계별로 적응기를 갖는 계단식 OLR 증량 운전 방식이었다. 그 결과 급속 OLR 증량 운전시에는 불안정한 VFA(Volatile Fatty Acid)/Alkalinity 비율을 보이다가 바이오가스 발생량이 급감하는 결과를 보여주었다. 반면, 계단식 OLR 증량 운전시에는 VFA/Alkalinity의 비율을 0.4이하로유지하면서 혐기성 소화 운전을 실시한 결과 안정적인 혐기성소화 성능을 보였을 뿐만 아니라, 0.8Nm3/kgVSrem/d의바이오가스 회수 및 85%의 VS(Volatile Solid) 감량이 가능함을 확인하였다. 그리고 OLR 증량 운전 방식에 따라 완전히 다른 결과가 도출되어 각각의 혐기성 소화 운전시의 박테리아 및 메탄생성균 군집의 변화를 TRFLP(Terminal-Restriction Fragment Length Polymorphism)를 통하여 분석하였다. 그 결과, 급속 OLR 증량 운전시와 계단식 OLR 증량 운전시의 미생물 군집이 달라져 있음을 확인하였고, 이에 따라 동일한 혐기성 소화 공정을적용하여 음폐수에 대한 혐기성 소화 운전을 진행하였음에도 OLR 증량 운전 방식에 따라 미생물의 반응성 및 주변환경에 대한 내성이 달라질 수 있음을 알 수 있었다. We(Hansol EME Co. Ltd.) proceeded anaerobic digestion test for domestic food wastewater applying to two operating method for increasing of OLR. The methods are as follows. One was the rapidity operating method which was increasing the OLR continuously and rapidly and the other was the terraced operating method which was increasing the OLR having adaptation period for each step. As a result of this tests, the ratio of VFA/Alkalinity of the process was very unstable under the rapidity operating method then the volume of produced biogas was dramatically decreased. However the process was shown stable performance under the terraced operating method maintaining the ratio of VFA/Alkalinity less than 0.4. Also, the process was performing the biogas recovery of 0.8Nm3/kgVSrem/d and the VS removal ratio of 85%. T-RFLP analysis about the community of bacteria and methanogen is also conducted to check the change of the microbial community according to the methods of OLR increasing operation. The microbial community was changed by the methods of OLR increasing operation according to the result of T-RFLP analysis. Although the anaerobic digestion test was executed by same pilot plant, the reactivity and the tolerance of microbial community for surrounding environment could be considerably changed by the operating method for the process.

국내 음식물쓰레기의 혐기성소화 처리 기술

허남효(Heo, Nam-Hyo),정상순(Chung, Sang-Soon) 한국신재생에너지학회 2005 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2005 No.06

2004년말 현재 국내에서 발생되는 음식물쓰레기의 재활용량은 전체 발생량의 87.7%인 10,015톤/일이며, 전체 재활용량의 6.47%인 640톤/일 정도가 혐기성소화 방법에 의해 처리 및 자원화 되고 있다. 국내에서 적용되고 있는 음식물쓰레기 혐기성소화 기술의 대부분은 습식소화(Wet digestion) 공법이며, 처리 방법별로 2상 혐기성소화(Two-phase anaerobic digestion)와 하수슬러지 흑은 축산분뇨와 함께 혼합처리 하는 통합소화(Co-digestion) 공정으로 구분되고 있다. 음식물쓰레기의 자원화 방법에 있어 혐기성소화는 사료화, 퇴비화에 비하여 폐기물의 효과적인 감량화와 자원화 효과뿐만 아니라 유용 에너지원인 메탄가스의 회수가 가능하기에 최근에 주목을 받는 biotechnology중의 하나로 자리매김 하고 있으며, 또한 유기성폐기물의 자원순환형 관리 시스템 구현에 있어 적절한 대안으로 고려되고 있다.

하수슬러지, 돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액 병합소화 타당성 평가

김상현,주현준 유기성자원학회 2012 유기물자원화 Vol.20 No.1

Feasibility of co-digestion was investigated by a series of anaerobic batch experiments using sewage sludge, swine waste, and food waste leachate as substrates. The organic solid wastes were collected from M city, where the daily productions of sewage sludge, swine waste, and food waste leachate were 178 ton/d, 150 ton/d, and 8 ton/d, respectively. Both swine waste and food waste leachate showed superior methane yields, methane productivities, and organic pollutant removal efficiencies compared to sewage sludge. Co-digestion of the total amounts of organic solid wastes would enhance methane production by 5.60 times (530 m3 CH4/d → 2,968 m3 CH4/d). However, it also increase the amount of digestate by 1.88 times with 3.79 to 4.92 times higher pollutants (chemical oxygen demands total nitrogen, and total phosphorus) loading rates. Co-digestion of organic solid wastes is a valid strategy to enhance the performance of an anaerobic sludge digester and the energy independence of a wastewater treatment plant. Anyhow, the increment of digestate with higher pollutant loading would need a careful counterplan in the operation of the main stream of the treatment plant. 본 연구에서는 하수슬러지, 돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액을 단독 또는 혼합 주입한 회분식 혐기성 소화를 수행하여 바이오가스 생산 및 유기물 저감 효율 비교 평가를 통해 병합소화의 타당성을 검토하였다. 타당성 검토 대상은 M시에서 발생하는 하수슬러지 178 톤/일, 돈분뇨 해양 투기량 및 축산폐수처리장 유입량 150 톤/일, 음식물쓰레기 탈리액 소각량 8톤/일이다. 유기성 폐기물 별 혐기성 소화 특성을 회분식 실험을 통해 고찰한 결과, 검토된 보조기질(돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액)이 메탄수율, 메탄 생산성, 유기물 제거 효율 측면에서 하수슬러지에 비해 우수한 성능을 나타내었다. 하수슬러지, 돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액의 병합 소화를 수행한 결과, 대상 유기성 폐기물 전량을 하수처리장 소화조로 투입하는 경우, 하수슬러지 단독 소화 대비, 5.6 배(530 m3 CH4/d → 2,968 m3 CH4/d) 높은 메탄생산 잠재량을 보일 것으로 나타났다. 다만 소화조 유출수가 기존에 비해 1.88 배 증가하고, 유출수 내 오염물질 부하(COD, T-N, T-P)가 3.79-4.92배 증가하는 것으로 나타났다. 병합소화는 하수처리장 에너지 자립화에 큰 기여를 할 수 있으나, 적용 시 하수처리장으로의 반송 등 소화조 유출수 처리 방안의 확보 방안이 함께 마련되어야 할 것으로 사료된다.