수소발효와 결합된 혐기성 소화조를 이용한 음식물류 폐기물 바이오가스화

국내 음식물류 폐기물의 발생량은 2015년도 기준 일일 14,220톤으로 생활폐기물(도시 고형 폐기물) 발생량의 약 28%를 차지하고 있다. 연간 약 500만톤의 음식물류 폐기물을 해결하기 위해 다양한 처리방식이 적용되고 있다. 이 중에서도 혐기성 소화 공정은 음식물류 폐기물의 처리와 에너지화를 동시에 달성할 수 있어 관심을 받고 있다. 수소는 청정에너지원으 로서 메탄 및 휘발유와 비교하여 각각 2.1배 및 2.8배 높은 에너지 함량을 가지고 있으며, 연소 후 부산물로 물만 발생되는 장점을 가지고 있다. 하지만 혐기성 수소발효는 낮은 수소수율과 수소의 생성과정에서 발생되는 유기산의 후처리가 필요한 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 중온 혐기성 소화조의 앞단에 중온(35℃) 및 고온(55℃) 혐기성 수소발효를 결합하여 음식물류 폐기물의 유기물 부하에 따른 수소 및 메탄 생산량을 평가하였다. 혐기성 수소 발효조 및 소화조의 유기물 부하는 각각 3.90 – 8.20 kg hexose/m3·d 및 0.63 – 1.43 kgVS/m3·d로 운전하였다. 수소 발생량의 경우에는 3.90 - 6.30 kg hexose/m3·d에서 유기물부하 증대에 따른 발생량의 변화가 미비하였다. 그러나 중온과 비교하여 고온 혐기성 수소발효에서 약 5.2배 높은 수소 발생량을 보였다. 메탄 발생량의 경우에는 앞단의 운전온도에 따라 큰 차이를 보이지는 않았으나 고온 혐기성 수소발효가 결합된 소화조의 VS, COD 및 hexose의 처리 효율이 상대적으로 높게 관찰되었다. 따라서 중온에 비해 고온 혐기성 수소 발효를 결합하는 것이 소화조의 안정성 측면과 성능 향상에 기여하는 것으로 판단된다.