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혐기성 소화공정의 억제

전문가 제언: ○ 우리나라에서 발생되는 하수 슬러지 양은 2000년 기준으로 2,904톤/일로 전체 산업계 발생량의 약 20%를 점유하고 있다. 환경부는 유기성 슬러지의 재활용과 매립지의 연장 및 안정화를 위해 직접 매립금지 규정을 1997년 7월에 도입하였다. 이의 규정이 도입된 이후 처리비용이 저렴한 해양투기가 22.4%에서 64.4%로 증가되어 해양오염으로 인한 국제분쟁이 일어나고 있다.

○ 하수 슬러지 유효이용방법으로 에너지소비와 소화 슬러지 생산량이 적은 혐기성 소화방법은 미생물에 의한 유기물의 분해속도가 느려서 처리에 긴 체류시간이 소요되는 단점이 있다. 그러나 우리나라의 혐기성 발효기술은 반응기 내부에 미생물 고정용 충진 막을 설치하여 소화촉진을 하고, 고수율의 메탄가스 회수와 슬러지 저감을 할 수 있어 세계적인 기술수준이라 할 수 있다.

○ 혐기성 공정에서 미생물반응에 의해 단백질이나 요소에 있는 질소원이 암모니아로 전환되면 반응 억제를 일으키게 되는데 이의 발생 억제를 위해서는 세포 내의 pH변화, 소요에너지의 증가 및 특수 효소반응의 억제와 같은 메커니즘 상의 변화를 시켜야 한다. 그리고 용액 중에 생성된 암모니아는 NH4-와 FA-NH3(자유 이온) 형태를 하고 있다.

○ 억제물질인 황산염은 산업폐수 중에 있는 구성요소로서 혐기성 반응기 내에서 황산염 환원박테리아(SRB: Sulfate Reducing Bacteria)에 의해 황 화합물로 환원된다. 그리고 황산염의 환원은 불완전산화제를 포함하여 Lactate를 아세테이트 및 CO2로 완전 환원하거나 또는 CO2와 HCO3-를 완전하게 아세테이트로 전환하는 2개의 그룹에 의해 진행된다.

○ 이 글에서는 원래 폐기물에 암모니아, 황 화합물과 같은 억제제가 내포되어 있거나 또는 중금속 및 유기물과 같은 독성물질이 들어 있어 억제물질의 축적으로 바이오반응기에 혼란을 일으킨다고 보고 있다. 이의 억제물질은 바이오가스 생산 감소와 반응운전 실패를 가져오게 됨으로 혐기성소화를 성공적으로 하기 위해서는 혐기성 미생물기구에 대한 정보를 얻는 것이 무엇보다 중요하다.

저자: Ye Chen, Jay J. Cheng, Kurt S. Creamer
자료유형: 학술정보