| 초록 |
1.분석자 서문 혐기성 소화는 가축분뇨 등 고농도 유기물을 처리하는 데 매우 유용한 처리 방법이며 처리 후 메탄 등의 바이오가스가 발생하고 질소가 풍부한 토양 개량제의 생산이 가능하며 온실가스의 배출과 악취가 저감된다는 장점이 있다. 그럼에도 불구하고 가축분뇨는 탄소 함량이 낮아 단독으로 혐기성 소화 처리를 하면 바이오가스가 충분히 발생되지 않으므로 목질계 바이오매스와 같이 탄소가 풍부한 물질을 혼합하여 혐기소화를 하는 것이 바이오가스 발생량 증대와 혐기소화 공정의 안정성 향상에 유리하다. 본 분석에서는 두 물질을 혼합한 혐기소화 시 처리효율과 안정성에 영향을 미치는 인자들(수온, pH, 유기물 부하, 수리학적 체류시간, C/N비, 알칼리도, 휘발성지방산의 농도)과 바이오가스의 생산을 증대하기 위한 전처리 방법, 혐기소화 공정의 저해물질들에 대해 검토하였다. 2. 목차 1. 서론 2. 혐기성 소화 3. 공동 혐기소화(Co-digestion) 4. 영향인자 4.1. 수온 4.2. pH 4.3. OLR 4.4. HRT 4.5. 알칼리도 4.6. C/N비 4.7. VFA 농도 5. 전처리 5.1. 물리적 전처리 5.2. 화학적 전처리 5.3. 생물학적 전처리 6. 저해물질 7. 바이오가스의 순도 향상 8. 결론 및 분석자 의견 지금까지 가축분뇨와 목질계 바이오매스를 혼합하여 혐기소화 처리할 때 공정의 안정성과 성능에 관한 많은 연구들이 있었다. 그러나 바이오가스를 정제하는 경제적인 방법에 대한 연구는 거의 진행되지 않았다. 따라서 조류를 이용한 이산화탄소의 제거와 같이 경제적이고 친환경적인 바이오가스 순도 향상에 관한 연구가 추가적으로 필요하다. 가축분뇨와 목질계 바이오매스를 혼합하여 혐기성 소화로 처리하기 위해서는 가축농가와 농경지가 가까운 거리에 존재하여야 이송에 소요되는 비용을 최소화할 수 있다. 또한 발생된 바이오가스를 이용한 발전설비도 함께 존재하면 가축사육과 경작에 필요한 전기의 생산과 소비가 한곳에서 이루어질 수 있다. 따라서 향후에는 이러한 시스템을 갖추기 위한 노력도 필요하다. 국내에서도 가축분뇨를 다른 물질과 혼합하여 처리하는 연구는 오래전부터 시행되어왔다. 그러나 발생 지역과 처리시설이 원거리에 존재하고 처리시설이 존재하는 지역의 주민들이 다른 지역에서 발생된 폐기물의 유입을 반대하기 때문에 실제로 가축분뇨와 다른 물질을 혼합하여 처리하는 시설은 거의 존재하지 않는다. 또한 국내의 혐기소화 시설은 과학적인 방법보다는 운영자의 경험에 의존한 비과학적인 운전이 대부분이므로 혼합 기질을 이용하는 방법의 시도가 거의 이루어지지 않고 있다. 게다가 국내의 대형 혐기소화 시설은 외국의 기술을 도입한 사례가 많은데, 성공한 외국 기술이 국내에서도 성공을 보장하지 않는 경우가 대부분이다. 혐기소화는 다양한 반응이 발생하고 처리효율에 미치는 영향인자들이 많기 때문에 설계와 운영이 쉽지 않다. 따라서 유기성 폐기물을 보다 가치 있는 자원으로 회수하기 위해서는 혐기소화에 영향을 미치는 인자들에 대한 연구가 더욱 많이 수행되어야 하며, 이러한 관점에서 본 분석은 비록 내용은 어렵지 않지만 혐기소화에 영향을 미치는 인자들에 대해 광범위하게 서술하였기 때문에 관련 분야의 연구자들에게 도움이 될 것으로 판단된다. References 1. Soheil A. Neshat, Maedeh Mohammadi, Ghasem D. Najafpour, Pooya Lahijani, ANAEROBIC CO-DIGESTION OF ANIMAL MANURES AND LIGNOCELLULOSIC RESIDUES AS A POTENT APPROACH FOR SUSTAINABLE BIOGAS PRODUCTION, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol 79, 2017. 2. Risberg K, Sun L, LevEn L, Horn SJ, SchnUrer A, BIOGAS PRODUCTION FROM WHEAT STRAW AND MANURE-IMPACT OF PRETREATMENT AND PROCESS OPERATING PARAMETERS, Bioresource Technology, vol 149, 2013. 3. Zhai N, Zhang T, Yin D, Yang G, Wang X, Ren G, EFFECT OF INITIAL pH ON ANAEROBIC CO-DIGESTION OF KITCHEN WASTE AND COW MANURE, Waste Management, vol 38, 2015. ※ 이 자료의 분석은 서울시립대학교의 이인규님께서 수고해주셨습니다. |
