Conditions for Enhanced Acidogenic Fermentation of Food Waste

Abstract

전체 생활쓰레기 발생량 중 25.4%를 차지하는 음식물쓰레기는 큰 생분해도와 높은 염분 및 수분함량, 그리고 낮은 발열량 등의 고유한 특성 때문에 수거/운반 및 최종처분에 있어서 악취, 침출수, 유독가스 및 공중보건상의 여러 가지 문제의 근원이 되고 있다. 그러나, 재활용 자원으로서의 가치가 대단히 높아 퇴비화, 사료화 등의 방법으로 재활용하거나 혐기성소화를 이용한 유기산 및 메탄가스생성 등의 방법에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 가수분해효소 및 산발효에 영향을 미치는 인자들을 보다 구체적으로 평가 및 검증하기 위하여 실험실 규모의 중온 산발효조 2기를 이용하였으며, 음식물쓰레기의 산발효 반응에 있어서 가수분해 및 산발효속도, 산발효분율 그리고 산발효물의 조성과 농도에 대한 희석율과 유기물 부하율, 알칼리도의 영향에 대한 연구를 수행하였다. 희석율은 0.33d-1 일 때 가수분해 및 산발효 분율이 각각 55.2%, 54.6%로 가장 높았으며, 희석율 1.0d^-1에서는 가수분해효소 및 산발효균의 유실로 발효효율이 높지 않았으며, 희석율 0.25d-1에서는 발효생성물이 축적되어 가수분해 및 산발효를 저해하는 현상이 관측되었다. 유기물부하율 5.0~20g VS/L·day의 범위에서 산발효효율을 평가한 결과 10g VS/L·day에서 가수분해 및 산발효분율이 50%, 41.1% 로 가장 높았다. 희석수에 공급된 알칼리도는 3,000mg/L에서 5,000mg/L 그리고 8,000mg/L as CaCO₃로 증가할 때 반응조내 평균 pH는 약 5.3, 6.3, 6.9로 증가하였다. 산발효조의 pH가 약 5.0까지 낮아짐에 따라 총 VFA농도는 증가하였으나, 낮은 pH와 높은 VFA농도에 의해 가수분해 반응은 저해되었다. 생성된 VFA의 주성분은 초산 등의 저급 지방산이었으나 pH가 낮아질 수록 고급지방산 성분이 많았다.