This study was performed to compare the effects of chaff and sawdust as bulking materials on temperature, pH, weight and volume reduction and salinity in aerobic composting of food wastes. Volume ratios of food wastes to chaff in reactor of Control, Ch-l, Ch-2, Ch-3 and Ch-4 were 4:0, 4:1, 4:2, 4:3 ...
This study was performed to compare the effects of chaff and sawdust as bulking materials on temperature, pH, weight and volume reduction and salinity in aerobic composting of food wastes. Volume ratios of food wastes to chaff in reactor of Control, Ch-l, Ch-2, Ch-3 and Ch-4 were 4:0, 4:1, 4:2, 4:3 and 4:4, respectively. Volume ratios of food wastes to sawdust in reactor of Control, Sd-l, Sd-2, Sd-3 and Sd-4 were 4:0, 4:1, 4:2, 4:3 and 4:4, respectively. Reactors were operated for 24 days with 1 hour stirring by 1 rpm and 2 hours aeration per day. The lowering of the volume ratio of food wastes to chaff and sawdust resulted in the reaction at higher reaction temperature and the elongation of the high temperature reaction period. The lowering of the volume ratio of food wastes to chaff and sawdust resulted in faster pH increase. In the volume ratio of 4:3 and 4:4, pH increased faster in food-chaff mixtures than in food-sawdust mixtures. The lowering of the volume ratio of food wastes to chaff and sawdust resulted in faster steady state in the weight reduction rate and the volume reduction rate. The weight reduction rates of chaff mixtures were higher than those of sawdust mixtures, but the volume reduction rates of sawdust mixtures were more higher than those of chaff mixtures. Salinity increased as composting reaction proceeded, due to reduction in mass weight. The final salinity of Control was 2.79%, and the final range of salinities of chaff and sawdust mixtures were 2.18∼2.37% and 1.86∼2.05%, respectively.
This study was performed to compare the effects of chaff and sawdust as bulking materials on temperature, pH, weight and volume reduction and salinity in aerobic composting of food wastes. Volume ratios of food wastes to chaff in reactor of Control, Ch-l, Ch-2, Ch-3 and Ch-4 were 4:0, 4:1, 4:2, 4:3 and 4:4, respectively. Volume ratios of food wastes to sawdust in reactor of Control, Sd-l, Sd-2, Sd-3 and Sd-4 were 4:0, 4:1, 4:2, 4:3 and 4:4, respectively. Reactors were operated for 24 days with 1 hour stirring by 1 rpm and 2 hours aeration per day. The lowering of the volume ratio of food wastes to chaff and sawdust resulted in the reaction at higher reaction temperature and the elongation of the high temperature reaction period. The lowering of the volume ratio of food wastes to chaff and sawdust resulted in faster pH increase. In the volume ratio of 4:3 and 4:4, pH increased faster in food-chaff mixtures than in food-sawdust mixtures. The lowering of the volume ratio of food wastes to chaff and sawdust resulted in faster steady state in the weight reduction rate and the volume reduction rate. The weight reduction rates of chaff mixtures were higher than those of sawdust mixtures, but the volume reduction rates of sawdust mixtures were more higher than those of chaff mixtures. Salinity increased as composting reaction proceeded, due to reduction in mass weight. The final salinity of Control was 2.79%, and the final range of salinities of chaff and sawdust mixtures were 2.18∼2.37% and 1.86∼2.05%, respectively.
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문제 정의
본 연구의 목표는 음식물쓰레기에 대한 호기성 퇴비화 처리에 있어서, 효율적이고 경제적인 처리를 달성하고자 농촌지역에서 대량으로 발생하고, 구하기 쉬운 왕겨와 톱밥을 사용하여 효과적인 퇴비화 방안을 강구하는데 있으며, 구체적으로는 음식물쓰레기에 왕겨와 톱밥을 부피비를 상이하게 혼합하여 투입한 후, 호기성 퇴비화를 진행시키면서, 그 처리효율 및 숙성도를 알아보기 위하여 온도, pH, 무게와 부피감소율, 염분도 등을 측정하여 분석, 비교하였다.
제안 방법
이 중 일부시료를 200 ml 비이커에 채우고 10여회 다진 후 증류수를 첨가하여 그 첨가량으로 개략적인 공극률을 측정하였고, 이어서 pH와 전도도를 측정하였다. 수분함량 및 고형물 함량은 폐기물공정시험방법에 따라 105。(2에서 4시간 건조하여 측정하였고, 회분함량은 60UC에서 30분간 강열한 후 측정하였다. NaCl 함량은 Mohr 법에 따라 시료에 지시약으로서 7.
본 실험에서 실내온도와 시료의 온도를 측정하였고, 이미 무게와 부피를 알고 있는 용기에 시료를 옮긴 후, 내용물의 무게와 부피를 측정하였다. 이 중 일부시료를 200 ml 비이커에 채우고 10여회 다진 후 증류수를 첨가하여 그 첨가량으로 개략적인 공극률을 측정하였고, 이어서 pH와 전도도를 측정하였다.
음식물쓰레기는 각각 1회 300명과 200명 이상의 급식능력을 갖춘 2개의 집단급식소로부터 3회에 걸쳐 시료를 채취하여, 이물질 제거, 혼합, 절단, 균질화한 후, 초기 수분함량이 너무 많아서 3시간 동안 음지에서 건조시켰다. 퇴비화하기 위해서 음식물쓰레기 5.
음식물쓰레기에 대한 호기성 퇴비화 처리에 있어서, 효율적이고 경제적인 처리를 달성하고자 농촌지역에서 대량으로 발생하고, 구하기 쉬운 왕겨와 톱밥을 팽화재로 사용하여 효과적인 퇴비화 방안을 강구하고자, 음식물쓰레기 5.00L(4.00kg)에 대하여 왕겨를 각각 0/4 (Control), 1/4(1.25 L, Ch-1), 2/4(2.50 L, Ch-2), 3/4 (3.75 L, Ch-3) 및 4/4(5.00 L, Ch4)의 부피비로 혼합하였고, 음식물쓰레기 5.00L(4.00kg)에 대하여 톱밥을 각각 0/4(Control), 1/4(1.25 L, Sd-1), 2/4(2.50 L, Sd- 2, ) 3/4(3.75 L, Sd-3) 및 4/4(5.00 L, Sd-4)의 부피비로 혼합하여 반응조에 투입한 후, 하루 Irpm의 속도로 1 시간 교반, 2시간 송풍으로, 24일 동안 운전하면서 온도, pH 등의 항목들의 경시적 변화를 측정, 고찰한 결과는 다음과 같다.
내용물의 무게와 부피를 측정하였다. 이 중 일부시료를 200 ml 비이커에 채우고 10여회 다진 후 증류수를 첨가하여 그 첨가량으로 개략적인 공극률을 측정하였고, 이어서 pH와 전도도를 측정하였다. 수분함량 및 고형물 함량은 폐기물공정시험방법에 따라 105。(2에서 4시간 건조하여 측정하였고, 회분함량은 60UC에서 30분간 강열한 후 측정하였다.
퇴비화하기 위해서 음식물쓰레기 5.00L (400 kg)에 대하여 왕겨를 각각 4:0(Control), 4:1 (1.25 L, Ch-1), 4:2(2.50 L, Ch-2), 4:3(3.75 L, Ch-3) 및 4:4(5.00 L, Ch-4)의 부피비로 혼합하였고, 음식물쓰레기 5.00L(4.00kg)에 대하여 톱밥을 각각 4:0 (Control), 4:1(1.25 L, Sd-1), 4:2(2.50 L, Sd-2), 4:3 (3.75L, Sd-3) 및 4:4(5.00 L, Sd-4)의 부피비로 혼합하여 반응조에 투입한 후, 하루 Irpm의 속도로 1시간교반, 2시간 송풍으로, 24일 동안 운전하면서 온도, pH 등의 항목들의 경시적 변화를 측정, 비교, 분석 , 고찰하였다.
이론/모형
5% KK&Q를 넣은 다음 0.02N AgNQ, 용액으로 적정하여 측정하였고, TKN(Total Kjeldahl Nitrogen)은 HzSQ와 HQ?를 사용하여 전처리한 시료를 Semi-micro-Kjeldahl Method 에 따라 측정하였고, 21" TOC(Total Organic Carbon) 함량은 TOC=(10A%Ash)/1.8, (%)로부터 구하였다.'$
성능/효과
1) 왕겨와 톱밥 첨가량이 많을수록, 더욱 짧은 시간내에 더욱 높은 최고온도에 도달하며, 고온의 지속기간이 길은 것으로 나타났다.
2) 왕겨와 톱밥 첨가량이 많을수록, 최초 pH 도약시점이 빨랐으며, 첨가비가 4:3과 4:4일 경우 왕겨를 첨가한 경우가 톱밥을 첨가한 경우보다 최초 pH 도약시점이 더 빠른 것으로 나타났다.
3) 왕겨와 톱밥 첨가량이 많을수록, 무게감소율 및 부피감소율의 일정성을 더욱 빨리 나타났고, 왕겨를 첨가한 시료의 무게감소율이 톱밥을 첨가한 시료의 무게감소율보다 높은 것으로 나타났으며, 부피감소율에 있어서는 전자가 더 낮은 것으로 나타났다.
4) 반응일수가 경과함에 따라 염분도가 농축되는 경향을 나타내었으며, 대조군의 경우 최종 염분도가 2.79%, 왕겨를 혼합한 경우 최종 염분도가 2.18- 2.37%, 톱밥을 혼합한 경우 최종 염분도는 1.86- 2.05%를 나타내었다.
결국, 처리효율면에서 본다면 왕겨를 첨가한 경우, 최고 66.5%의 무게감소율을 보였고, 톱밥을 첨가한 경우, 최고 47.6%의 무게감소율을 보여주었는데, 이는 볏짚을 첨가한 경우의 68.2%보다는 낮으나 하수슬러지케이크를 첨가한 경우의 최고 무게감소율 55.0% 보다는22, 23) 왕겨를 첨가한 경우가 더욱 높게 나타나, 왕겨가 효율적인 퇴비화의 진전에 크게 도움을 주는 것으로 나타났다.
2에 제시되어 있다. 대조군의 경우 반응일수 5일후 34.(TC를 보이다가 12일 후 3451의 최고온도를 보여서, 매우 느린 분해속도를 나타내었다. 이는 팽화재 및 수분조절재로서의 왕겨나 톱밥이 투입되지 않은 음식물쓰레기만의 퇴비화에 있어서 미생물의 활성이 매우 미약함을 나타내주고 있다.
변화가 Table 4에 제시되어 있다. 대조군의 경우 앞에서의 각종 지표와 마찬가지로 반응기간 내내 지속적으로 염분도가 농축되고 있음을 확인하였고, 최종 염분도가 2.79%로 상당히 높게 나타나 이의 재활용에는 또다른 후처리 공정이 필요한 것으로 나타났다. 즉, '유기성 오니 등을 토지개량제 및 매립시설 복토 용도로의 재활용 방법에 관한 고시(환경부고시 제2000-78호)" 에 따르면, 부숙토의 제품기준으로서 염분(NaCl)은 1% 이하이어야 하므로, 본 실험의 최종산물은 부숙토의 원료로서, 염분도가 낮은 다른 원료와의 혼합 등이 요구된다.
수 있었다. 또한 Sd-2에서 Sd-3, Sd-4로 갈수록 부피감소율이 조금씩 낮아지지만, 왕겨를 첨가한 경우에 비하여 그 정도가 미약하였으며, 전반적으로 톱밥을 첨가한 시료의 부피감소율이 왕겨를 첨가한 시료의 부피 감소율보다 높은 것으로 나타났다.
25%인 11, 434톤 발생하였다. 또한 음식물쓰레기는 종이, 병류, 캔류 등 재활용품을 빼면 50~60%에 이르고 있으며, 배출원별로 살펴보면 가정에서 53% 음식점에서 47%를 발생시키고 있으며, 1인당 발생량은 가정에서 0.3 kg, 음식점에서 2.3 kg으로 나타났으며 , 음식물 조성에 따른 발생함량은 채소류가 40.7%, 곡류가 30.6%, 어육류가 13.3%, 과일류가 9.3%, 이물질이 6.1 %로 나타났다.
대조군의 경우 반응기간 내내 지속적으로 그리고 완만하게 부피감소율이 증가하고 있음을 나타내어 더딘 퇴비화 속도를 복여주었다. 왕겨를 첨가한 시료의 경우, 첨가비가 4:1 로 낮은 Ch-1의 경우는 대조군과 마찬가지로 느리고도 지속적인 부피감소율을 나타내었고, 각각 첨가비가 4:2, 4:3, 4:4인 Ch-2, Ch-3, Ch-4의 경우는, 반응일수가 각각 20일, 12일, 8일 부터는 부피감소율이 거의 일정함을 보여주어, 첨가비가 클수록 퇴비화 반응이 일찍 종료됨을 알 수 있었다. 또한 Ch-2에서 Ch-3, Ch4로 갈수록 부피감소율이 급격히 감소하는데, 이는 퇴비화가 끝난 시료 중에서 첨가된 왕겨의 부피가 크고 또한 그다지 줄지 않기 때문인 것으로 판단된다.
5。(2(5일)를 나타낸 시점과 일치하였다. 이로써 왕겨에 대한 부피비가 증가할수록, 최초 pH 도약 시점이 빨라짐을 알 수 있었고, 최고온도 도달시점과 최초 pH 도약시점의 간격이 줄어듬을 확인할 수 있었다.
0℃ 이상의 온도를 나타낸 반응일 수가 각각 3, 4일이었다. 이로써 왕겨의 첨가량이 많을수록 더욱 짧은 시간내에 더욱 높은 최고온도에 도달하며, 고온의 지속기간이 길은 것으로 나타났다. 따라서, 음식물쓰레기의 왕겨에 대한 부피비는 4:3~4:4로유지하는 것이 효과적인 것으로 판단된다.
이로써 톱밥에 대한 부피비가 클수록 최초 pH 도약 시점이 빨라짐을 알 수 있었고, 첨가비가 4:3 또는 4:4 일 경우 왕겨를 첨가한 경우가 톱밥을 첨가한 경우보다 최초 pH 도약시점이 빠름을 알 수 있었다.
0℃ 이상의 경우는 하루이었다. 이로써 톱밥의 투입량이 많을수록 더욱 짧은 시간내에 더욱 높은 최고온도에 도달하며, 고온의 지속기간이 길은 것으로 나타났다. 따라서 음식물쓰레기의 왕겨에 대한 부피비는 4:3-4:43.
톱밥을 첨가한 시료에 있어서, 부피비가 4:1로 낮은시료 Sd-1의 경우, 무게가 반응기간 내내 지속적으로 완만히 감소하고 있음을 보여주어 퇴비화가 더디게 진전되고 있음을 나타내었고, 부피비가 큰 Sd-2, 3, 4의경우, 반응일수 16일부터는 일정성을 나타내어 유기물의 분해가 거의 완료되었음을 보여주었다. 왕겨를 첨가한 경우와 마찬가지로 톱밥을 첨가한 시료에 있어서도 Sd-2에서 Sd-3, Sd4로 갈수록 최종 무게감소율이 작아지는 이유는 첨가된 톱밥의 무게가 증가되었기 때문이다.
톱밥을 첨가한 시료의 경우, 첨기비가 4:1로 낮은 Sd-1 의 경우는 대조군과 유사하게 느리고도 지속적인 부피감소율을 나타내고 있어서 음식물쓰레기의 더딘 퇴비화 진행속도를 알 수 있으며, 각각 첨가비가 4:2, 4:3, 4:4인 Sd-2, Sd-3, Sd-4의 경우는, 각각 반응일수 20일, 16일, 16일 부터 부피감소율이 거의 일정하게 유지되어, 첨가비가 클수록 퇴비화가 일찍 종료됨을 확인할 수 있었다. 또한 Sd-2에서 Sd-3, Sd-4로 갈수록 부피감소율이 조금씩 낮아지지만, 왕겨를 첨가한 경우에 비하여 그 정도가 미약하였으며, 전반적으로 톱밥을 첨가한 시료의 부피감소율이 왕겨를 첨가한 시료의 부피 감소율보다 높은 것으로 나타났다.
한편, 같은 부피비로 첨가되었다 하더라도 톱밥보다는 왕겨가 첨가된 경우의 최고온도가 더욱 높았으며 고온지속기간도 더욱 길게 나타났으며, 양쪽 모두 반응일 수 16일 이후에는 32.0℃ 이하로 서서히 감소함을 보여주었다.
후속연구
방안을 마련할 필요가 있다. 이러한 음식물쓰레기를 효율적이고 체계적으로 자원화시키기 위해서는 주 발생원인 도시와 농가부산물의 발생지인 농촌의 유기적인 연계가 필요하다 할 수 있으며, 그렇게 되어야만 최종생성물로서의 퇴비의 수요와 공급이 지속적이고도 원활하게 유지될 수 있을 것이다.
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