초록
본 연구는 해조류 첨가를 통한 음식물쓰레기의 소화효율 증대효과를 알아보기 위해 다양한 농도(2.5~10.0 g VS/L)와 혼합비율(FW:SW=100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100, VS 농도 기준)에서 회분식 실험을 수행하였다. 음식물쓰레기의 단일소화의 경우 농도가 증가함(2.5~10.0 g VS/L)에 따라 메탄전환율이 394, 377, 276, $49mL\;CH_4/g\;VS_{added}$로 감소하는 경향을 보였다. 음식물쓰레기에 해조류의 첨가 비율이 높아질수록 낮은 기질농도(2.5~5.0 g VS/L)에서는 메탄전환율이 감소하였으나(최대 15% 감소) 높은 기질농도(7.5~10.0 g VS/L)에서는 메탄전환율이 증가하였다(최대 240% 상승). 또한 음식물쓰레기와 해조류의 단일소화 시 발생된 메탄가스의 양을 기반으로 상승효과에 의한 메탄발생량을 계산한 결과, 2.5, 5.0 g VS/L에서는 상승효과가 없었고, 7.5, 10.0 g VS/L의 경우에는 해조류의 비율이 높아질수록 상승효과가 최대 25 % (= 상승효과에 의한 메탄발생량/혼합소화 시 실제 발생한 메탄발생량, 기질농도 10.0 g VS/L, 혼합비율 50:50)까지 상승하였다. 음식물쓰레기의 농도가 10.0 g VS/L로 높은 경우 단일소화 시(FW=SW=100:0) 유기산 축적량이 7,426 mg COD/L까지 증가하였고, 해조류를 첨가하면(FW:SW=50:50) 유기산 축적량이 2,346 mg COD/L로 감소하였다. 이는 비교적 생분해도가 낮은 해조류를 첨가함으로서 유기산 생산속도의 조절을 통해 유기산이 축적되는 것을 억제하여 상승효과가 발생한 것으로 판단된다.
In this study, we investigated the effect of seaweed (SW) addition on the anaerobic digestion of food waste (FW). Anaerobic batch experiments were carried out at various substrate concentrations (2.5 to 10.0 g VS/L) and mixing ratios (FW:SW=100:0, 75:25, 50:50, 25:75 and 0:100 on VS basis) of FW and SW. The methane yield of FW alone was 394, 377, 276, $49mL\;CH_4/g\;VS_{added}$ at each substrate concentration (2.5 to 10.0 g VS/L). In cases of co-digestion, methane yield decreased (up to 15 %) with increasing mixing ratio of SW at low substrate concentration (2.5 to 5.0 g VS/L), while it increased (up to 240 %) at high substrate concentration (7.5 to 10.0 g VS/L). The synergistic effect was calculated based on the amount of methane generated from the single-feedstock digestion of FW and SW. The synergistic effect was not found at 2.5 and 5.0 g VS/L. However, the synergistic effect increased (up to 25% = synergistic increment/total methane production at 10.0 g VS/L, FW:SW=50:50) with increasing the ratio of seaweed at 7.5 and 10.0 g VS/L. At 10.0 g VS/L of FW alone, the accumulated amount of organic acids was 7,426 mg COD/L, which was decreased to 2,346 mg COD/L by seaweed (FW:SW=50:50) addition. The reason for the synergistic effect was to control the production rate of the organic acids by adding SW that has a relatively lower biodegradability compared to FW.