음식물쓰레기를 처리하는 산발효조의 효율 향상 연구(II) : 희석율 변화의 효과

Enhanced acidogenic fermentation of food waste (II) : Effect of controlling dilution rate

음식물쓰레기는 함수율과 휘발성 유기물질의 함량이 높기 때문에 수거, 운반 및 매립에 있어 많은 문제점이 야기되고 있다. 음식물쓰레기의 산발효는 pH, 체류시간 등과 같은 환경조건에 의해서 영향을 받는데, 음식물쓰레기의 각 구성성분은 각기 다른 환경조건에서 분해가 진행된다. 전분, 셀룰로우스 및 단백질은 각각 최적의 pH 및 체류시간을 가지고 있어, 전분의 경우는 낮은 pH에서 셀룰로우스는 체류시간이 증가할수록 그리고 단백질은 체류시간의 증가 및 중성 pH에 접근할수록 그 분해가 증가한다. 이러한 사실은 산발효의 환경조건을 조절함으로써 음식물쓰레기의 분해가 향상될 수 있음을 말하여 준다. 산발효 단계에 따라 희석율의 값을 3.0에서 $1.0d^{-1}$로 조절한 경우, 산발효 효율은 71.2%에서 81.1%로 크게 증가하였다. 이때 주된 산발효 산물은 뷰틸산에서 초산으로 점차 변화하였는데, 이것은 산발효의 효율향상이 야채류와 육류의 분해 증가에 기인함을 보여주는 것이다.

Food waste results in various problems such as decay, odors and leachate in collection, transportation and landfill due to the high volatile solids and moisture content. Acidogenic fermentation of food waste is influenced by the environmental conditions such as pH, retention time, etc. Each component of food waste is degraded under the different environmental conditions. Starch, cellulose and protein have their own optimum pHs and retention times for degradation. The degradation of starch increases at low pH, cellulose with increasing retention time, and protein with increasing retention time as well as approaching neutral pH. These mean that the degradation of food waste can be enhanced by adjusting the environmental conditions of acidogenic fermentation. The efficiency of acidification increased from 71.2 to 81.1% by controlling dilution(D) rate from 3.0 to $1.0d^{-1}$ depending on the state of the fermentation. The main component of the acidified product was shifted from butyric to acetic acid, indicating that the increase of acidification was mainly caused by the enhanced degradation of vegetables and meats.