EGSB 반응조에 저강도 초음파 적용이 LCFA 분해에 미치는 영향 = Applying Low-Strength Ultrasonication in EGSBr to Determine Effect on Degradation of LCFA

국문 초록 (Abstract)

혐기성소화처리는 용존산소가 존재하지 않는 조건에서 미생물에 의해 분비되는 효소의 작용을 통해 고농도의 유기물을 함유한 폐수를 처리하는 과정이다. 지방은 탄수화물과 단백질과 마찬가지로 폐수에서 쉽게 찾을 수 있는 유기물이며, 혐기성소화처리로부터 발생되는 바이오가스의 이론적인 수율의 기대치가 가장 높다. 혐기성소화처리 과정에서 지방은 가수분해에 의해 long-chain fatty acid (LCFA)와 글리세롤로 분해되게 된다. LCFA는 β-산화 과정을 통해 초산, 수소 및 메탄으로 전환되지만, 낮은 생분해도와 독성작용에 의해 높은 메탄 생산량을 기대하기 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 높은 에너지 수율을 기대할 수 있는 LCFA의 저해효과를 상쇄시키기 위해 expended granular sludge bed (EGSB) 반응조에 저강도 초음파를 조사하여 미생물의 활성도를 높이는 방식으로 진행하였으며, 효과적인 운전을 위해 유출수 재순환을 적용하였다. 반응조는 저강도 초음파 조사 유무와 재순환 적용 유무에 따라 4가지로 구성되었다. 기질은 가장 많이 배출되는 LCFA의 종류인 Oleic acid와 글루코스를 혼합하여 주입하였다. 메탄 생산량은 저강도 초음파를 조사한 반응조에서 다른 반응조보다 10~70% 정도 많이 발생하였다. 또한 COD 회수율은 저강도 초음파를 조사한 반응조에서 40~56%로 가장 높았으며, 저강도 초음파와 재순환이 함께 적용된 반응조에서는 24~46%로 가장 낮았다. 결과적으로 저강도 초음파의 적용은 LCFA의 분해성능을 높이고 저해효과를 상쇄시키는 방향으로 나타났지만, 재순환과 함께 적용할 경우 미생물에 강한 스트레스로 적용되어 오히려 LCFA 분해성능을 낮추는 효과를 발생하였다.