도계장에서 발생하는 폐수와 탈수케이크의 바이오가스 잠재량 평가

Abstract

목적:도계장에서 발생하는 유기성 폐기물(도계 공정 폐수 및 자체 수처리 시설에서 얻은 탈수케이크)의 혐기소화를 통한 자원화 가능성을 평가하기 위해 성상 분석과 생화학적 메탄 잠재량 평가(biochemical methane potential; BMP)를 수행하였다. 방법:기초 성상(총 고형분, 알칼리도 등), 총 질소/암모니아 질소, 원소 분석(조대 원소 및 미량원소)을 수행하여 시료의 특성을 파악하고, 이론적 메탄 잠재량을 계산하였다. BMP 테스트를 통해 실험적 메탄 잠재량을 산출하고, modified Gompertz 식을 사용하여 생장지체기(λ), 최대 메탄 생산율(CH4 mL/g VS/d) 등을 도출하였다. 결과 및 토의:폐수는 낮은 유기물 농도(1.79g VS/kg; 3.74g COD/L)를, 탈수케이크는 높은 고형물 함량(TS 170.8 g/kg)과 유기물 농도(131.5g VS/kg; 220g COD/L)를 보였다. 원소 분석 결과, C/N 비율은 탈수케이크가 9.17, 폐수가 8.24로 높은 질소 함량을 나타냈다. BMP 테스트 결과, 폐수의 메탄 수율은 234mL/g VS (477mL/wet kg), 탈수케이크의 메탄 수율은 346NmL/g VS (44.8L/wet kg)로 나타났다. 회분식 메탄 생산은 modified Gompertz 모델로 성공적으로 모사되었으며, 폐수의 경우 생장지체기는 7.5일, T80(총 메탄의 80%를 생성하는 데 걸리는 시간)은 21일, 탈수케이크의 경우 생장지체기는 2.4일, T80은 14일로 도출되었다. 결론:도계장에서 발생하는 폐수와 탈수케이크는 혐기소화 기질로서 활용 가능성이 크다고 판단되었다. 하지만 폐수는 유기물 함량이 낮고, 탈수케이크는 유기물 함량이 높지만 낮은 함수율과 높은 암모니아 함량을 가지고 있다. 따라서 이 둘을 병합소화하거나, 탈수슬러지를 질소 함량은 적고 수분 함량은 높은 다른 기질과 병합소화하는 것이 적절할 수 있다. 본 연구 결과는 도계장 폐기물의 혐기소화에 대한 기초자료로 활용 가능하며, 추후 병합소화와 연속공정에 대한 후속 연구가 필요할 것으로 보인다.