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유기성폐자원의 친환경적이고 효율적인 처리 대책의 필요성이 증대되면서 혐기발효를 통한 폐기물 감량화 및 에너지 생산이 주목받고 있다. 본 연구에서는 음식물쓰레기와 하수슬러지의 혼합 고효율 수소/메탄 생산 2단 혐기발효 공정을 개발하였다. 음식물쓰레기를 수거 후 12시간 동안 산(pH 1-4) 또는 알칼리(pH 9-13) 전처리 결과 유기물의 가용화율은 증가되지 않았으나 중온 조건(37℃)에서 회분식 혐기 산발효의 수소 전환율과 생산속도는 전처리 pH 2일 때 가장 높았으며, 부틸산이 79%, ...

유기성폐자원의 친환경적이고 효율적인 처리 대책의 필요성이 증대되면서 혐기발효를 통한 폐기물 감량화 및 에너지 생산이 주목받고 있다. 본 연구에서는 음식물쓰레기와 하수슬러지의 혼합 고효율 수소/메탄 생산 2단 혐기발효 공정을 개발하였다. 음식물쓰레기를 수거 후 12시간 동안 산(pH 1-4) 또는 알칼리(pH 9-13) 전처리 결과 유기물의 가용화율은 증가되지 않았으나 중온 조건(37℃)에서 회분식 혐기 산발효의 수소 전환율과 생산속도는 전처리 pH 2일 때 가장 높았으며, 부틸산이 79%, 아세트산이 20% 생산되었고(전체 유기산 생산량 21.4 g COD/L), 배양액 내 Clostridium sp.이 우점하였다. 초기 기질농도는 60 g carbo. COD/L에서 최적화되어 수소생산 속도 28.9 L H2/L/d였으며, 최적 운전조건을 적용한 회분식 혐기 발효조의 반복운전 결과 수소 전환율 1.57±0.19 mol H2/mol hexose, 수소 생산속도 7.33±0.89 L H2/L/d로 안정화되었다. 메탄 잠재량(biochemical methane potential, BMP)를 측정하기 위해서 식종균/기질 비(inoculum to substrate ratio, I/S ratio)와 기질농도를 실험인자로 최적화한 결과 I/S ratio 3.5, 기질농도 6.5 g COD/L에서 메탄 전환율 0.28 L CH4/g COD로 가장 높았다. 상향류식 혐기슬러지 발효조(upflow anaerobic sludge blanket, UASB) 연속운전에서 12 g COD/L/d의 유기물 부하량일 때 메탄 전환율 및 생산속도는 각각 0.28 L CH4/g COD, 3.4 L CH4/L/d로 최대였다. 본 수소/메탄 생산 2단 혐기 발효공정을 통해 음식물쓰레기와 하수슬러지 내 전체 유기물 중 수소로 7.4%, 메탄으로 59.8% 전환되었다.

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