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[국내논문] 음식물류폐기물의 건식사료화 공정에서 발생되는 응축수로부터 유기탄소 추출
Extraction of organic carbon from the condensate of food waste dry feed process 원문보기

유기물자원화 = Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association, v.28 no.2, 2020년, pp.41 - 48  

김민경 (한양대학교 건설환경공학과) ,  권기욱 (동우바이오) ,  모경 (한양대학교 건설환경공학과) ,  최봉호 (한양대학교 건설환경공학과) ,  박세용 (고등기술연구원 바이오자원순환센터) ,  김문일 (한양대학교 건설환경공학과)

초록
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본 연구에서는 음식물류폐기물 건조공정에서 발생하는 응축수에 포함된 유기탄소를 추출하여 외부탄소원으로서 적용 가능성을 평가하였다. 응축수의 성상은 COD, TN, TP 및 TS는 각각 21,374 (±3,238.3) mg/L, 148 (±32.6) mg/L, 4.19 (±1.5) mg/L, 455.7 (±0.015) mg/L로 나타났으며, 응축수에 포함된 생분해성 유기물의 함량은 47%였다. 응축수에 포함된 유기탄소 추출을 위하여 증발 농축 및 감압 증발 농축의 방법을 사용하였다. 본 연구에서 총 8가지 조건에서 수행 되었으나, 4가지 조건 (1. 상압 (0mmHg), 110℃ 2. 감압 (-600mmHg), 70℃ 3. 감압 (-500mmHg), 80℃ 4. 감압(-600mmHg), 80℃)에서 추출이 가능한 것으로 나타났다. 추출 결과, 추출된 4가지 조건 모두에서 유입 부피의 약 10% 추출하였을 때, 추출물의 유기물 농도가 가장 높고 추출 시간 대비 추출된 유기물의 양이 가장 많은 것으로 나타났다. 응축수에 포함된 유기탄소의 추출 최적 조건은 감압 (-600mmHg), 80℃로 판단하였으며, 유입 부피의 10% 추출이 적합한 것으로 평가하였다. 이때, 추출 농도, 추출량, 추출 효율, 추출시간, BOD/TCOD, TVFAs/TCOD의 비율 및 NH3-N의 값은 각각 174,200 mg/L, 8,710 mg, 46%, 10분, 0.97, 0.74, 75.5 mg/L로 나타났다. 따라서, 추출된 유기탄소는 외부탄소원으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, organic carbon was extracted from the condensed water of food waste drying process to estimate the applicability as external organic carbon sources. The COD, TN, TP and TS of condensed water were 21,374 mg/L, 148 mg/L, 4.19 mg/L, and 455.7 mg/L, respectively. In addition, the content ...

Keyword

#음식물쓰레기   #건조공정   #응축수   #유기탄소   #외부탄소원  

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 증발농축통한 휘발성유기물의 추출이 가능할 것으로 판단하였다. 본 연구에서는 휘발성유기물을 위하여 상압조건과 감압조건에서 추출을 시도 하였으며, 추출물에 대한 성상 평가를 통하여 외부탄소원 활용 가능성을 평가하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
음식물류폐기물은 어떤 방법으로 처리되고 있는가? 음폐물은 재활용, 소각, 매립 등의 방법으로 처리 되고 있으며, 2008년부터 2017년까지 평균 97%의음폐물이 재활용 되고 있다.3) 음폐물의 주요한 처리 방법인 재활용은 사료화, 퇴비화, 바이오가스화 등의 방법이 있다.
민간자원화 시설이 습식 사료화 방법을 선호하는 이유는 무엇인가? 환경부의 음식물류폐기물 처리실태조사 및 관리방안 연구 (2017)에 따르면 2015년도기준으로 공공자원화 시설의 재활용 방법의 경우 퇴비화 62%, 건식사료화 32%, 습식사료화 6%로 퇴비화 시설이 가장 많은 재활용 방법으로 나타났으며, 민간자원화 시설의 재활용 방법은 습식사료화 74%, 퇴비화가 22%, 건식사료화 4%로 습식사료화 시설을 이용한 재활용 방법이 가장 높은 비율을 차지하고 있다.4) 민간자원화 시설은 퇴비화 시설을 갖추기 위한 넓은 부지, 수분조절제 구입비용의 문제 및 건조사료화 시설 운영비용 문제, 초기 시설투자비용 문제, 폐수처리 비용 문제5,6,7) 로 인하여 자원화에 소요되는 비용이 타 방식에 비해 비교적 저렴한 습식 사료화를 선택하는 것으로 판단된다. 반면에, 공공자원화 시설의 습식사료화의 비율이 낮은 이유는 건조 사료화 공정에서 발생되는 음폐수를 공공처리시설과 연계처리하고, 혐기성소화 처리과정에서 발생된 바이오가스를 건조과정의 연료로 사용함으로써 건조과정에서 소요되는 에너지 비용 부담이낮아 지자체에서 사료화공법을 적용한 시설은 대부분 건조사료화 방식을 채택하고 있기 때문으로8) 판단된다.
건조과정에서 발생하는 응축수를 새롭게 활용할 수 있다고 판단한 근거는 무엇인가? 한편, 음폐물 건조공정에서 발생되는 응축수는 휘발성지방산 (volatile fatty acids, VFAs)의 농도가 높고, 고형물, 질소, 인의 농도 또한 매우 낮은 특징을 가지고 있으며, 메탄올과 탈질 속도를 비교하였을 때 유사한 탈질 속도를 보여 외부탄소원으로 활용가치가 있다.13,14) 하지만, 응축수는 일반적으로 사용되고 있는 외부탄소원과 비교 하였을 때, 유기물 농도가 낮고 오염물질을 포함하고 있기 때문에 외부탄소원으로써 가치를 높이기 위해서는 응축수에 포함된 휘발성유기물을 추출할 필요가 있다고 판단된다.
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참고문헌 (18)

  1. Ministry of Environment, "Waste production and disposal in 2017", (2018). 

  2. Ministry of Environment, "Current state of food waste recycling facilities in korea(19.4)", (2019). 

  3. Kim, Y. S., "A study on food waste generation and its characteristics using RFID system", PH.D. Thesis, Seoul National University Of Science And Technology, Seoul, Republic of Korea, (2019). 

  4. Ministry of Environment, "Investigation of food waste treatment and management", (2017). 

  5. Park, Y. S., "A study on the business of the situation analysis of food waste recycling", Master's Thesis, Gyeongnam National University Of Science And Technology, Jinju, Republic of Korea, (2015). 

  6. Park, Y. S., "Study on the analysis of the optimum food waste treatment technology", Master's Thesis, Hoseo University, Asan, Republic of Korea, (2015). 

  7. Ahn, J. J., "Production of wet feed from food wastes and application strategy", Journal of the Korea Organic Resource Recycling Association, pp. 67-76. (2005). 

  8. Ministry of Environment, "Research on the improvement measures and direction in management policy of food waste", (2012). 

  9. Sudokwon Landfill Site Management Corporayion, "A report for the effective disposal of food waste", (2003). 

  10. Tang, J., Wang, X. C., Hu, Y., Pu, Y., Huang, J., Ngo, H. H., Zeng Y. and Li, Y., "Nutrients removal performance and sludge properties using anaerobic fermentation slurry from food waste as an external carbon source for wastewater treatment", Bioresource technology, 271, pp. 125-135. (2019). 

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  11. Tang, J., Wang, X. C., Hu, Y., Pu, Y., Huang, J., Ngo, H. H., Zeng Y. and Li, Y., "Nitrogen removal enhancement using lactic acid fermentation products from food waste as external carbon sources: performance and microbial communities", Bioresource technology, 256, pp. 259-268. (2018). 

    상세보기 crossref

  12. Kim, H., Kim, J., Shin, S. G., Hwang, S. and Lee, C., "Continuous fermentation of food waste leachate for the production of volatile fatty acids and potential as a denitrification carbon source", Bioresource technology, 207, pp. 440-445. (2016). 

    상세보기 crossref

  13. Ahn, Y. T., Youn, J. H., Chai, S. R. and Shin, H. S., "Characteristics of nutrient removal and membrane fouling in a membrane bioreactor using food waste as an additional carbon source", Environmental Engineering Research, 27(5), pp. 519-524. (2005). 

  14. Han, D. H., "Recycling of condensate water from food waste", Journal of Thermal & Environmental Engineering, pp. 196-200. (2012). 

  15. Khare, M. and Dondero, N. C., "Fractionation and concentration from water of volatiles and organics on high vacuum system: examination of sanitary landfill leachate", Environmental Science & Technology, 11(8), pp. 814-819. (1977). 

    상세보기 crossref

  16. National Institute of Environmental Research, "Water pollution process test standards", (2018). 

  17. APHA, Standard methods for the examinationof water and wastewater, 21st ed., American Public Health Association, Washington DC, USA, (2005). 

  18. Lee, J. P., Ho, K., Kim, C. Y., Song, S. H. and Hyun, J. H., "Characteristics of food wastes and its hydrolysis conditions", New & Renewable Energy Journal, 13(1), pp. 36-44. (2017). 

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