최근 바이오가스 생산을 위한 유기성폐기물 처리시설인 혐기성소화공정은 점차 증가하고 있다. 하지만 혐기성소화공정은 운영기술, 관리 노하우, 계절 부하 변동으로 인한 문제점이 있는 실정이다. 그 중 대부분이 소화조내 산축적으로 인해 메탄미생물 활성저하로 유기물의 메탄전환이 이루어지고 있지 않는 실정이다. 이러한 문제점의 해결책을 찾기 위해 VFAs가 축적된 반응조내 Nitrate를 공급 후, VFAs의 ...
최근 바이오가스 생산을 위한 유기성폐기물 처리시설인 혐기성소화공정은 점차 증가하고 있다. 하지만 혐기성소화공정은 운영기술, 관리 노하우, 계절 부하 변동으로 인한 문제점이 있는 실정이다. 그 중 대부분이 소화조내 산축적으로 인해 메탄미생물 활성저하로 유기물의 메탄전환이 이루어지고 있지 않는 실정이다. 이러한 문제점의 해결책을 찾기 위해 VFAs가 축적된 반응조내 Nitrate를 공급 후, VFAs의 제어 가능성을 관찰하였다. 먼저 중온, 고온, 초고온의 최적온도인 35, 55, 70℃온도조건에 따른 산생성 단계에서 유기산 거동을 관찰한 결과 모든 온도 조건에서 Lactic acid가 평균적으로 전체 VFAs의 48%를 차지하고 있었으며, 35℃에서 약 10,000mg·COD/L, 55℃에서 약 14,000mg·COD/L, 초고온인 70℃에서 7,000mg·COD/L로 높은 농도를 유지하고 있으며, 전체 유기산의 비율은 각각 44.9%, 43.6%, 57.1%로 35℃보다 70℃에서 높은 비율을 보이고 있는 현상이 관찰되었다. 또한, 프로피온산은 다른 유기산에 비해 생산속도가 상대적으로 낮은 결과를 보이고 있다. 반응조내 축적된 유기산(10,000mg·COD/L)을 제거하기 위해 Nitrate를 340, 500, 1,000mg/L 주입한 결과, 질산성 질소의 감소와 함께 탈질에 의한 아질산염이 생성되었다가 감소하는 반응이 관찰되었으며 질산염이 첨가된 모든 실험에서 질소가스가 발생되는 것으로 보아 탈질반응이 일어났고, 이 과정에서 유기산의 제거가 일어남을 확인하였다. 하지만 온도가 증가할수록 탈질에 관여하는 미생물의 활성도가 낮아지고 그에 따른 탈질율이 감소되어 탈질에 의한 유기산을 제어하는데 어려움을 나타내고 있는 현상이 관찰되었다. 본 연구에서는 유입부하가 높을 경우 소화조내 유기산 축적현상이 확인되었으며, 유기산이 축적된 소화조의 정상화를 위해 소화액 처리과정에서 발생되는 고농도의 질산염을 소화조에 첨가할 경우 탈질미생물이 VFAs를 기질로 사용하여 유기물을 소모시켜 메탄 발생량이 상대적으로 적게 나타나지만, 유기산 축적으로 인한 메탄미생물 저해현상에 효과적인 영향을 미치고 이로인해 소화조 정상화 효율이 증가된다는 결론을 도출하였으며, 고온 및 초고온에 비해 중온소화가 정상화 되는데 더 효율적인 것으로 도출되었다.
최근 바이오가스 생산을 위한 유기성폐기물 처리시설인 혐기성소화공정은 점차 증가하고 있다. 하지만 혐기성소화공정은 운영기술, 관리 노하우, 계절 부하 변동으로 인한 문제점이 있는 실정이다. 그 중 대부분이 소화조내 산축적으로 인해 메탄미생물 활성저하로 유기물의 메탄전환이 이루어지고 있지 않는 실정이다. 이러한 문제점의 해결책을 찾기 위해 VFAs가 축적된 반응조내 Nitrate를 공급 후, VFAs의 제어 가능성을 관찰하였다. 먼저 중온, 고온, 초고온의 최적온도인 35, 55, 70℃온도조건에 따른 산생성 단계에서 유기산 거동을 관찰한 결과 모든 온도 조건에서 Lactic acid가 평균적으로 전체 VFAs의 48%를 차지하고 있었으며, 35℃에서 약 10,000mg·COD/L, 55℃에서 약 14,000mg·COD/L, 초고온인 70℃에서 7,000mg·COD/L로 높은 농도를 유지하고 있으며, 전체 유기산의 비율은 각각 44.9%, 43.6%, 57.1%로 35℃보다 70℃에서 높은 비율을 보이고 있는 현상이 관찰되었다. 또한, 프로피온산은 다른 유기산에 비해 생산속도가 상대적으로 낮은 결과를 보이고 있다. 반응조내 축적된 유기산(10,000mg·COD/L)을 제거하기 위해 Nitrate를 340, 500, 1,000mg/L 주입한 결과, 질산성 질소의 감소와 함께 탈질에 의한 아질산염이 생성되었다가 감소하는 반응이 관찰되었으며 질산염이 첨가된 모든 실험에서 질소가스가 발생되는 것으로 보아 탈질반응이 일어났고, 이 과정에서 유기산의 제거가 일어남을 확인하였다. 하지만 온도가 증가할수록 탈질에 관여하는 미생물의 활성도가 낮아지고 그에 따른 탈질율이 감소되어 탈질에 의한 유기산을 제어하는데 어려움을 나타내고 있는 현상이 관찰되었다. 본 연구에서는 유입부하가 높을 경우 소화조내 유기산 축적현상이 확인되었으며, 유기산이 축적된 소화조의 정상화를 위해 소화액 처리과정에서 발생되는 고농도의 질산염을 소화조에 첨가할 경우 탈질미생물이 VFAs를 기질로 사용하여 유기물을 소모시켜 메탄 발생량이 상대적으로 적게 나타나지만, 유기산 축적으로 인한 메탄미생물 저해현상에 효과적인 영향을 미치고 이로인해 소화조 정상화 효율이 증가된다는 결론을 도출하였으며, 고온 및 초고온에 비해 중온소화가 정상화 되는데 더 효율적인 것으로 도출되었다.
Organic waste facilities for treating organic waste using anaerobic digestion process have been increasing recently and their ultimate objective is to produce biogas. However, anaerobic digestion processes have been facing problems caused by insufficient operational and management know-how due to th...
Organic waste facilities for treating organic waste using anaerobic digestion process have been increasing recently and their ultimate objective is to produce biogas. However, anaerobic digestion processes have been facing problems caused by insufficient operational and management know-how due to the seasonal variation of organic loading rate. These problems cause accumulation of volatile fatty acids (VFAs) resulting inhibition of methanogenic microbial activity and methane production. In order to resolve the problem of accumulation of VFAs in anaerobic digester, the effect of addition of nitrate on the possibility of the control of accumulated VFAs was analysed. The effect of each temperature (mesophilic, thermophilic, and hyperthermophilic temperatures) on the behavior of VFAs was studied. At all temperatures, the majority of VFAs was observed to be lactic acids and it was composed 60 % of all VFAs. In addition, more lactic acid was found at 75 ℃ than lactic acid at other temperature. The production rate of propionic acid was lower than that of other VFAs. Nitrate was added to reduce the accumulated VFAs in anaerobic digester. NO3--N was reduced to NO2- using the accumulated VFAs. Denitrification was confirmed by the production of N2 gas with nitrate addition. During denitrification, VFAs was reduced. However, as the temperature went up, the activities of denitrifying bacteria were reduced. The denitrification rate was decreased, therefore it caused the difficulty in controlling VFAs. In this study, when organic loading rate (OLR) was high, the accumulation of VFAs was observed. In order to reduce the accumulated VFAs and stabilize the anaerobic digestion system, nitrified effluent from aerobic reactor was recirculated into the anaerobic digester. When nitrate was added, denitrifying bacteria utilized VFAs as carbon source for denitrification. During denitrification, VFAs was decreased. Although low methane production was observed, reduction of the accumulated VFAs ended up stabilizing the anaerobic digestion system. Mesophilic temperature was found to be more effective for long period operation in stabilizing the system than thermophilic and hyperthermophilic temperatures.
Organic waste facilities for treating organic waste using anaerobic digestion process have been increasing recently and their ultimate objective is to produce biogas. However, anaerobic digestion processes have been facing problems caused by insufficient operational and management know-how due to the seasonal variation of organic loading rate. These problems cause accumulation of volatile fatty acids (VFAs) resulting inhibition of methanogenic microbial activity and methane production. In order to resolve the problem of accumulation of VFAs in anaerobic digester, the effect of addition of nitrate on the possibility of the control of accumulated VFAs was analysed. The effect of each temperature (mesophilic, thermophilic, and hyperthermophilic temperatures) on the behavior of VFAs was studied. At all temperatures, the majority of VFAs was observed to be lactic acids and it was composed 60 % of all VFAs. In addition, more lactic acid was found at 75 ℃ than lactic acid at other temperature. The production rate of propionic acid was lower than that of other VFAs. Nitrate was added to reduce the accumulated VFAs in anaerobic digester. NO3--N was reduced to NO2- using the accumulated VFAs. Denitrification was confirmed by the production of N2 gas with nitrate addition. During denitrification, VFAs was reduced. However, as the temperature went up, the activities of denitrifying bacteria were reduced. The denitrification rate was decreased, therefore it caused the difficulty in controlling VFAs. In this study, when organic loading rate (OLR) was high, the accumulation of VFAs was observed. In order to reduce the accumulated VFAs and stabilize the anaerobic digestion system, nitrified effluent from aerobic reactor was recirculated into the anaerobic digester. When nitrate was added, denitrifying bacteria utilized VFAs as carbon source for denitrification. During denitrification, VFAs was decreased. Although low methane production was observed, reduction of the accumulated VFAs ended up stabilizing the anaerobic digestion system. Mesophilic temperature was found to be more effective for long period operation in stabilizing the system than thermophilic and hyperthermophilic temperatures.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.