Characteristics of Thermophilic Methane Fermentation Using the Organic Wastes

유기성 폐기물을 이용한 고온 메탄 발효의 특성

In this work, it was investigated that various aspects of process, application situation, merits and short-coming results of the thermophilic methane fermentation with highly concentrated organic waste substances such as sewage sludges, food wastes and excretions. The merits of this methane fermentation were that it had a very fast reaction rate and was possible to proceed in high loads. It was also high in mortality for pathogenic microorganism and the digested sludge was more hygienic. However, the short-comings were that more energy was required for heating in the fermentation facility, no surplus energy could be gained from low concentration of organic waste, the fermentation treatment dropped level of water quality, thus burdens discharging process of water. Especially, the high concentration of methane fermentation could possibly lack nutritious salt and could face the disturbance by ${NH_4}^+-N$, a proper alternative was required. In general, thermophilic methane fermentation was considered as a better mean in disposing of cow excretion and food waste which were highly concentrated organic wastes. On the other hand, under the condition where the concentration of waste material was low and the high concentrate waste material became higher than 3,000 mg/L in ${NH_4}^+-N$, thermophilic methane fermentation resulted less desirable outcome.

본 연구에서는 하수슬러지, 음식물쓰레기, 분뇨계 폐기물과 같은 고농도 유기성 폐기물의 고온 메탄 발효에 대하여 공정, 응용 현황 및 장 단점의 여러가지 측면에서 고찰이 이루어졌다. 고온 메탄 발효의 장점은 반응속도가 빠르고, 높은 부하량에서 처리가능하고, 병원성 미생물의 사멸율이 높고, 소화오니는 보다 위생적이었다. 그러나, 단점으로서는 발효시설을 가열하는데 많은 에너지를 요구하고, 저농도 유기성 폐기물에서는 잉여에너지를 얻을 수 없고, 발효처리 후 상등수 수질이 떨어지게 되며, 그 결과 배수처리에 부담이 된다. 특히, 고농도 메탄 발효의 경우 영양염 부족이나 ${NH_4}^+-N$에 의한 방해가 일어나기 쉬우므로, 이에 대하여 적절한 대안이 요구된다. 일반적으로 고온 메탄 발효는 고농도의 우분뇨와 음식물 유기성 폐기물의 좋은 처리 수단으로 고려되었다. 반대로, 폐기물 그 자체의 농도가 낮을 경우와 ${NH_4}^+-N$이 3.000mg/L 이상 높게 되는 조건에서 고온 메탄 발효는 바람직하지 않는 결과를 나타내게 된다.