초록
제지슬러지의 메탄발효 효율을 높이기 위하여, 본 연구에서는 중온($35^{\circ}C$)과 고온($60^{\circ}C$) 메탄발효를 실시하였으며, 발효 촉진제로 기질(ethyl acetate), $F_{430}$의 구성성분(nickel), 생육인자 및 환원제(sulfur) 등의 화합물을 첨가한 후 메탄 생성 효율을 비교 조사하였다. 1. 제지슬러지를 단순히 $60^{\circ}C$로 가열해 주어도 섬유소가 분해됨을 간접적으로 확인하였으며, pH를 교정하기 위한 NaOH처리로 그 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 2. 중온($35^{\circ}C$) 메탄발효 가스중 40%의 메탄함량을 나타낸 처리구는 nickel trioxide(5일), nickel sulfate(10일), nickel acetate(15일) 순 이었다. 3. 중온에서의 메탄생성 효율은 대조구(0.62%), ethyl acetate(0.21%), nickel acetate(2.14%), nickel sulfate(3.02%), nickel trioxide(3.34%)로 대조구에 비하여 최고 5.4배까지 증가하였으며, nickel화합물에서는 acetate< sulfate< trioxide의 순으로 메탄발효를 촉진하였다. 4. 고온 메탄발효 가스중 40%의 메탄함량을 나타낸 처리구는 nickel trioxide(3일), 혼합(5일), sodium sulfide(6일), 대조구(10일)의 순이었다. 5. 고온에서의 메탄생성 효율은 대조구(9.6%), ethyl acetate(4.8%), sodium sulfide(16.5%), nickel trioxide(19.8%), 혼합(31.9%) 처리구순으로 대조구에 비하여 최고 3.32배의 보다 높은 효율을 보여 주었으며, 중온 보다는 약 10배의 높은 효율을 나타내었다. 6. 중온과 고온 메탄발효후 pH는 메탄발효가 잘 진행된 발효조는 7.0($60^{\circ}C$, 혼합처리구)이었으나, 진행되지 못한 발효조($35^{\circ}C$, ethyl acetate)에서는 5.4로 나타났다. 7. 메탄발효폐액의 특성은 메탄발효가 잘 진행된 폐액의 COD 값이 컸으며, 전질소 함량은 낮았고, pH는 중성을 유지하였다.
In order to elevate the efficiency of methane fermentation using the paper mill sludge, this experiment was conducted at two temperature conditions($35^{\circ}C$ and $60^{\circ}C$), and overlooked the addition effects of ethyl acetate as a substrate, nickel as a constituent of $F_430$, and sulfur as a cell growth factor and reductant. The cellulose of paper mill sludge was degraded to lower molecular materials by heating at $60^{\circ}C$ and NaOH treatment. Methane forming rates were 4.8% from NaOH-treated paper mill sludge added with ethyl acetate, 16.5% with sodium sulfide, 19.8% with nickel trioxide, 31.9% with mixture, and 9.6% with control at $60^{\circ}C$, but 0.21% with ethyl acetate, 2.14% with nickel acetate, 3.02% with nickel sulfate, 3.34% with nickel trioxide and 0.62% with control at $35^{\circ}C$. Therefore, methane yield was increased by approximately 10-fold at $60^{\circ}C$ than $35^{\circ}C$, and fermentation liquid added with mixture(nickel trioxide+ethyl acetate+sodium sulfide) at $60^{\circ}C$ showed the medium pH(7.0), higher COD value and lower nitrogen content.
(Dept. of Agricultural Chemistry, Coll of Agriculture, Chungnam Nat'l Univ)
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