열분해 합성가스 주입을 통한 혐기성소화의 메탄수율 향상

Improvement of Methane Yield from Anaerobic Digestion through Pyrolysis Synthesis Gas Injection

본 연구는 혐기성소화를 진행 시 낮은 메탄수율을 극복하기 위해 in-situ 바이오가스 업그레이드 기술 중 직접 수소주입 방법을 모사해 혐기성소화를 진행하였다. 이때 주입되는 수소는 순수한 수소를 사용 시 경제적인 문제가 발생 할 수 있어 열분해를 통해 생성되는 수소가 함유된 합성가스를 사용하였다. 혐기성소화의 기질로는 농축슬러지를 사용하였으며, 열분해의 기질로는 소화슬러지가 사용되었다. 열분해를 통해 기질의 회수율과 수소를 얻기 위한 최적의 온도조건을 산출하였다. 이어서 혐기성소화를 통해 각 실험군의 메탄발생량을 확인하였으며, 실험 전 후 유기물 제거 특성을 확인하기 위해 TCOD, SCOD, TOC, VS를 측정하였다. 마지막으로 본 실험의 운전 안전성평가를 진행하기 위해 pH와 NH3-N을 측정하였다. 본 연구를 통해 소화슬러지를 기질로 하는 열분해를 진행 시 800℃에서 가장 적은 전력을 사용해 수소를 얻을 수 있는 온도로 확인되었다. 수소 직접주입기술을 모사한 방법을 통해 수소가 함유된 합성가스를 혐기성소화조로 주입해 주었을 경우 메탄 발생량이 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 마지막으로 열분해 합성가스 속에 포함되어있는 에틸렌은 혐기성소화를 진행하는 동안 저해 요인으로 확인되었다.