바이오가스와 균체단백질 생산을 위한 유기질 폐기물의 미생물 전환 연구

Microbial Conversion of Organic Wastes for Production of Biogas and Algal Biomass

유기칠 폐기물을 보다 효율적으로 처리하고자, 상 분리 혐기발효와 Chiorella 배양에 의한 생우분의 4 단계-복합처리를 시도하였다. 3배 희석 생우분을 6 일간 산발효시킨 발효액을 4 일의 수리학적 체류시 간으로 1차 에탄발효조에 공급했을 때, 평균 977ml/l C비ture/day의 바이오가스가 생산되었고, 1차 발효 폐액을 역시 4일의 체류시간으로 2차 메탄발효조에 공급했을 때 평균 428ml/l culture/day의 바이오 가스가 생산되었다. 1차 메탄발효의 바이오가스 생 산성은 재래의 단일조식과 비교했을 때 31.4% 증가 되었다. 또한 산발효과정, 1차 및 2차 에탄발효과정 의 유기물 제거율은 각기 71.8%, 42.6% 그리고 2 24.0%였다. 한편, 2차 메탄발효폐액은 Chiarella s sp. PSH3에 의해 10일의 체류시간으로 반연속배양 처리한 결과, 평균 1.8g/l culture/day(2.8$\times$106 cells/ml)의 조체가 생산되었고, 이 과정의 유기물 제거율은 73%였다. 이상의 4단계 처리과정을 통하 여 초발원료인 3배 희석 생우분의 COD가 51, 300ppm에서 최종단계인 Chiarella의 처리에 의해 평균 85ppm으로 감소되어 총유기물 제거율이 99.8 %에 달하였다. 이들의 결과는 유기질 폐기물의 효 율적 처리와 더불어 바이오가스와 균체단백질을 생산하는 복합처리계의 구성이 가능함을 나타낸다.

Raw cow manure was treated by a 4-step integrated system with phase separation anaerobic digestion and algal culture. When the first methane fermentation was performed by the effluent from the acid fermenter with retention time of 4 days, the elrerage blogas production rate was 977m1/1 culture/day Gas productivity compared to conventional single-stage anaerobic digestion increased up to 31.4%. As the 2nd methane fermenter was fed by the effluent from the first methane fermenter with 4 days of retention time, average amount of 428m1/1 culture/day of biogas was produced. The reduction rate of COD in the effluent from the acid fermenter, the 1st and the 2nd methane fermenter were 71.8%, 42.6% and 24.0% respectively. Finally, we examined algal treatment process for the effluent from the 2nd methane fermenter. A semi-continuous culture of Chlorella sp. PSH3 was conducted by feeding the effluent with retention time of 10days. In this process, the production rate of algal biomass and COD reduction rate were averaged 1.8g/1 culture/day(2.8$\times$106 cells/ml) and 73%, respectively. Through the 4-setp treatments, the total chemical oxygen demand was reduced from 51,300ppm to 85ppm. Therefore, the reduction rate of total chemical oxygen demand reached about 99.8%. The results indicate that the integrated system could be applicable for treatment of organic wastes, concurrently producing biogas and algal biomass.