활성탄 주입에 따른 바이오메탄 생산 및 페놀 분해율 향상 = Enhanced biomethane production and phenol degradability by powdered activated carbon in anaerobic digestion

국문 초록 (Abstract)

혐기성소화 공정은 유기성 폐기물의 처리와 동시에 유용 에너지를 생산할 수 있는 기술로 정부의 탈 원전 및 대체에너지 개발 정책에 따라 미래 사회의 중요 기술로 주목받고 있다. 혐기성소화 공정은 유기물에서 CH₄을 생산하는 과정에서 H₂가 중간매개체로 작용하는 것이 일반적 정설로 알려져 있었으나, 최근에 소화조 내부에 미생물간 Electron shuttle이 될 수 있는 전도성 물질의 주입에 따른 전자를 메탄 생산균이 직접 받아 CH₄ 생산 속도 극대화가 가능한 직접전자전달반응(CO₂ + 8H⁺ + 8e^- → CH₄ + 2H₂O)을 유도하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 페놀 폐수를 대상으로 분말활성탄(Powdered activated carbon, PAC)을 전도성 물질로 주입하여 페놀의 분해 촉진 및 메탄 생산의 향상을 목적으로 하였다. 실험은 페놀(2 g-COD/L)에 PAC(0g, 0.4g, 0.8g, 1.6g, 3.2g, 6.4g)의 주입량을 달리하여 총 30일 동안 Biochemical methane potential(BMP) test를 수행했으며 메탄 생성 및 COD 제거율 비교를 통해 결과 분석하였다. 메탄 생산량은 PAC 주입량 증가에 비례하게 증가함을 확인했다. 특히 대조군(PAC 0g)의 경우 메탄 발생(1mL CH₄)이 거의 없는 방면, 6.4g PAC 주입 샘플의 경우 107 mL로 PAC 주입에 따른 메탄 전환율의 차이가 크게 나타났다. 전도성 물질인 PAC의 종간 전자 전달 속도를 확인하고자 메탄 생성 속도를 비교하였으며, 전반적으로 control에 비해 PAC 주입에 따라 메탄 생성 속도는 증가하는 경향을 보였다. COD 제거율의 경우 control과 비교했을 때 6.4g PAC에서 더 높은 COD 제거율을 보였다.