초록
일체형 2상 혐기성소화 방식은 기존 분리형 2상 혐기성소화의 단점을 보완할 수 있는 기술로 산발효조와 메탄발효조가 병합된 형태의 일체형으로 구성되어 유기물 부하변동 대처 용이, 설치부지면적 감소 등의 이점이 있다. 본 연구는 음폐수를 기질로 일체형 2상 혐기성소화의 유기물 분해효율 및 바이오가스 생산량 등에 대한 실험을 실시하여 기존 분리형 2상 혐기성소화와의 효율 비교를 통해 대규모 플랜트 설치의 타당성 여부를 검토하였다. 5ton/일 규모의 Pilot Plant를 구성하여 약 130일 간 소화조 내 유기물 변화, 바이오가스 생산량 및 메탄함량 등의 실험을 실시하였다. 실험 결과, 평균 음폐수 투입량은 $4.1m^3$/일이었으며, 이때 VS 제거효율은 약 77%로 나타났다. 바이오가스는 평균적으로 투입 음폐수 ton당 약 $63.0m^3$($0.724m^3/kg-VS_{added}$)가 발생되었으며, 메탄함량은 약 61.3%로 분석되었다. 일체형 2상 혐기성소화는 기존 산발효조와 메탄발효조가 분리된 소화방식과 유기물 제거 측면에서 다소 높게 나타났다. 결과적으로 일체형 2상 혐기성소화 방식은 충분히 고농도 유기성 폐수인 음폐수 처리에 있어서 상용화가 가능하다는 결론을 내릴 수 있었다.
In the Integrated Two-Phase Anaerobic Digestion (ITPAD) process, acid and methane fermentation take place in one reactor, which has advantages to cope with organic load variation and reduce foot-print required, compensating disadvantages of Conventional Separated Two-Phase Anaerobic Digestion (CSTPAD). In the present work, organic matter degradation efficiency and biogas generation amount and other performance parameters of the ITPAD fed with food waste leachate were analyzed. In addition, feasibility study on the ITPAD method was performed by comparing its digestion efficiency with that of the CSTPAD. Organic matter alteration and biogas generation of the integrated method were examined for approximately 130 days based on the 5ton/day scaled pilot plant. Experiment results revealed that organic matter removal rate was 80% for mean food waste leachate input amount of $4.1m^3/day$. The biogas generation rate was $63.0m^3$ per ton of food waste leachate input, corresponding to the input VS amount of $0.724m^3/kg-VS_{added}$, and methane content of generated biogas was approximately 61.3%. The ITPAD has a comparable or higher organic matter removal efficiency compared to the conventional separated two-phase anaerobic digestion method. Consequently, the ITPAD method has a great need to commercialize a food waste leachate treatment technology against highly concentrated organic waste leachate.
