음식물류폐기물의 혐기소화시 슬러지 반송의 영향 = Effect of sludge recycling on anaerobic digestion of food waste

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 유기성폐기물의 전처리공정 이후 환경부에서 제시한 운전조건에서 소화처리시 처리효율 및 안정적인 운영을 위한 설계 및 운영인자의 도출을 하고자 Pilot 설치 및 운영을 통해 음식물류폐기물의 중온소화시 적정 설계인자를 도출하고 이러한 현장의 운영사례와 필요한 실험적 결과들이 기초자료로써 활용되고자 하였다. 또한 소화슬러지의 반송을 통해 소화조에서의 운영 안정성을 도모하고자 하였다.
연구를 위한 Pilot Plant는 음식물의 반입이 가능한 Y시 유기성폐기물 광역에너지화시설 인근에 1㎥/일 용량으로 설치하였다. 자원화시설에서 발생된 음폐수를 펌프 및 배관을 설치하여 Pilot Plant의 유입저장조로 보내고 이후 음식물의 투입시는 미분쇄기에서 분쇄후 산발효조와 소화조로 유입토록 하였다. 유입은 일 1회 유입되었으며 유입시간은 약 12분이 소요되었다. 산발효조와 소화조에서 발생된 가스는 제습과 탈황설비를 거쳐 가스홀더를 거쳐 잉여가스연소기에서 연소되도록 하였다. 음폐수의 농도는 VS 6.5∼8.5%로 통상적인 농도보다 다소 낮았으며 음폐수의 농도가 낮은 경우에는 음식물을 40∼80kg 투입하여 유기물의 농도를 조정하였다. 산발효조에서는 혐기성소화조 전단으로 유기물 부하완충과 혐기성소화시설 투입 전 가수분해 촉진을 위해 3일, 운전온도는 38℃를 유지하였다. 소화조의 용량은 최근 환경부 바이오가스시설설치사업에서 HRT 30일 이상 설계토록 하고 있으며 본 연구에서도 30일, 운전온도는 37℃를 유지토록 하였다. 산발효조와 소화조는 기계식교반장치를 사용하였으며 40분 운전후 20분 정지를 반복토록 하였으며 발생된 가스는 제습장치와 탈황장치, 가스저장조를 거쳐 가스연소기에서 연소되었다. 소화조에서 발생된 소화슬러지는 무약주 부상농축장치를 사용하여 VS 농도를 높여서 반송하였으며 반송율 10%, 농축율은 VS기준 200%로 나타났다. 운영결과 유입 VS 4.8∼10.1%(평균 7.5%), 총제거율은 77.3%, 소화효율은 52.8∼80.0%(평균71%), 유입 CODcr 105,354∼217,003mg/L(평균 178,057mg/L), 총제거율은 80.9%로 유기물분해율 및 운전효율이 양호한 것으로 나타났다. VFA/Alk는 0.26∼0.65(평균 0.44)로 VFA/Alk비 상승에 따른 운전상의 특이사항은 발생되지 않았다. 유입 OLR은 1.54∼3.15kg-VS/㎥·일(평균 2.41kg-VS/㎥·일) 메탄수율은 0.53∼1.18N㎥-CH4/kg-VSin,(평균 0.78N㎥-CH4/kg-VSin)로 환경부 기준 대비 높은 발생율을 보였다. 이 같은 결과를 기반으로 혐기성소화조의 반송슬러지 공급은 미생물의 성장과 유기물분해에 유효한 것으로 사료되며 향후 음식물류폐기물의 소화효율 증진을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.