높은 유기물부하에서 미생물전기화학적 혐기성소화조의 공정 안정성 = Process stability of bio-electrochemical anaerobic digestion reactor in condition of high organic loading rate
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2019
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110-110(1쪽)
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Bio-electrochemical anaerobic digestion (BEAD)는 기존 anaerobic digestion (AD) 반응조에 미량의 전압(0.2-0.6 V)을 공급함으로써 유기물 분해 및 메탄생성 효율을 향상시킬 수 있는 기술로 주목받고 있다. 하지만, 이러한 BEAD의 높은 잠재력에도 불구하고 lab-scale의 연구, 합성폐수의 사용, 짧은 운전기간(< 100 d) 등에 의하여 full-scale에 성공적으로 적용되지 못하였다. 본 연구에서는 반응조 용량 25L (유효용량 : 20L)의 AD와 BEAD 반응조에서 고농도 음식물류폐기물의 부하량을 단계적으로 증가시켜가며 장기간 운전함으로서 유기물제거 및 메탄발생 특성을 연구하였다.
BEAD 반응조는 운전초기 (R1)부터 빠르게 안정화 되어 전체 운전기간 동안 60% 이상의 COD 제거효율을 나타냈으며, R1-R5에서의 유기물 제거효율은 각각 60.8±7.2, 70.6±2.9, 73.5±3.0, 73.8±2.9, 74.1±2.3%로 나타났다. AD 반응조의 R1 운전초기 단계에서 pH 및 alkalinity의 저하에 의해서 유기물이 메탄으로 전환되지 못하였으며, 약 100일 이후부터 메탄이 발생하여 그 양이 점차적으로 증가하였다. 약 270일 이후 최종 안정화되었고, 안정화 후에는 BEAD 반응조와 유사한 메탄발생량을 나타내었다. R2 운전초기 AD 반응조의 메탄발생량은 BEAD 반응조와 다소 차이가 있었지만, R2 운전 25일 이후 메탄발생량은 BEAD 반응조와 유사하게 수렴하였다. R3에서는 메탄발생량이 급격하게 감소하였으며, 이는 AD 반응조에서 고농도 음식물류폐기물의 최대OLR이 4.0 kg/m<sup>3</sup>·d임을 알 수 있다. 면, BEAD의 경우 운전초기부터 빠르게 안정화되어 OLR이 증가함에 따라 비례적으로 증가하였으며, 각 부하량에서 운전초기 다소 낮은 메탄발생량을 나타냈지만, 빠른 속도로 회복되어 안정화단계에 도달하였다.
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