Renewable energy resources from foodwaste have attracted significant interest and, consequently, many alternatives are considered for large-scale biogas treatment processes and small-scale onsite drying processes (heat source: electricity, gas, and dried foodwaste by-product). The pre-treatment process for foodwaste consists of the following sequential steps: collection, transportation, shredding, segregation, and dehydration. After this pre-treatment, the dried foodwaste by-product is recycled into (among others) animal feed, fertilizer/compost or biomass solid fuel. In addition, the leachate?liquid generated by squeezing the foodwaste is used for bio-gasification, achieved through an Anaerobic Digestion (AD) process associated with a sewage co-digestion treatment. In this study, the operation cost and greenhouse gas (GHG) emissions of an improved and simplified small-scale onsite drying treatment are compared with those of a large-scale biogas treatment. The pre-treatment can be improved and simplified via this drying treatment. Through this treatment, operationcost reductions of 45.4%, 50.5%, and 89.6% are achieved when electricity, liquified natural gas (LNG), and biomass solid fuel (dried foodwaste by-product), respectively, are employed as drying heat sources. Furthermore, if the annual amount of foodwaste (5 million ton) is recycled into biomass solid fuel, then significant reductions (7.5 million tCO2-e per annum) in GHG emissions can be realized. Therefore, this study demonstrates that improvement and simplification of the smallscale drying process (i) reduces the operation cost as well as GHG emission levels (to levels lower than those achieved via the large-scale biogas treatment process) and (ii) offers a practical solution for foodwaste treatment and a renewable energy resource.

현재 국내에서 발생하는 유기성폐기물은 에너지화 정책에 따라 육상처리의 일환으로 혐기소화를 통한 바이오가스화 시설에서 처리 및 에너지원으로 전환되고 있다. 이러한 유기성폐기물 중 음식물쓰레기는 처리 단가가 높고, 바이오가스 회수 잠재력 또한 높아 바이오가스화 시설의 경제성을 높여줄 유용한 폐자원으로 여겨지고 있다. 하지만 국내에서 발생하는 음식물쓰레기의 평균 고형물함량(TS)은 18~20% 수준으로 혐기소화를 통한 바이오가스화를 위해서는 전처리가 필수적이다. 또한, 음식물쓰레기는 구성성분이 다양할 뿐만아니라 섬유질도 다량 포함하고 있어 혐기소화를 통해 바이오가스로 전환하기 위해서는 보통 30일 전후의 소화기간을 필요로 하고 있고, 특히 파쇄/선별의 단순 물리적 전처리만 거친 음식물쓰레기의 경우에는 30일 이상의 혐기소화 기간이 필요한 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 사전 연구를 통해 도출된 음식물쓰레기 열가수분해 운전조건을 적용해 습식 혐기소화 반응조에 적합하도록 U원 구내 식당에서 발생한 음식물쓰레기를 전처리하였고, 이렇게 얻어진 음식물쓰레기 가용화물을 실험실 규모의 중온 단상 혐기소화 반응조에 투입해 일반적인 중온 이상습식 혐기소화 체류시간(35일)의 절반 수준인 18일의 체류시간으로 운전하는 조건에서 바이오가스 수율 및 반응조 안정성 등을 평가하고자 하였다.

2014년 기준 13,698톤/일의 음식물쓰레기 발생량 중 공동주택과 감량의무사업장이 차지하는 비율은 각각 38%, 30%이고 계절평균 음식물쓰레기 함수율은 각각 81.5%, 76.2%로 높아 수증기로 증발시키는 건조공정에서의 열원소요비용을 높이는 원인이 된다. 건조 에너지의 주요 공급열원으로는 전기, 가스 및 기름 등의 화석연료이며, 이 중 전기 열원 사용이 가장 간편하고 적용성이 우수하지만 가스 열원에 비해 온실가스 배출량은 단위열량당 2.3배로 상대적으로 높다. 그리고 기름(Light oil, Heavy oil) 열원의 경우 연소 후 연관에 Soot와 같은 입자상물질의 누적에 의한 열전달속도 감소로 열회수 효율을 저감시킨다. 가스(LNG) 열원의 경우 가스유입 배관, 가스보일러 및 연소실이 추가로 필요하지만 연소 시 매연이나 미세분진 발생량이 적고, 일산화탄소와 질소산화물 배출량이 적고, 오존을 생성하는 탄화수소 배출량이 적고, 천연가스 정제비용이 낮고, 누설 시 공기보다 가벼워 대기 중으로 쉽게 확산되어 안전성이 높은 장점과 천연가스액화기술 발전으로 운송과 보관이 용이할 뿐만 아니라 전 세계적으로 약 100년 이상 사용 가능할 정도로 매장량이 풍부하다. 반면 가스 열원을 건조공정에 사용할 경우 연소 후 폐열의 대기 배출로 열회수 효율을 감소시켜 가스소비량 증가에 의한 운영비용 상승의 단점이 있다. 이를 보완하기 위해서는 기존의 단순 시간종료에서 최종부산물의 목표함수율에 도달할 경우 건조공정 자동종료로 가스소비량을 최소화 할 수 있는 방안도 적절한 대안이 될 수 있다. 건조공정 종료시간 자동화를 위해서는 제어시스템을 개발해야 하며, 종료시점은 폐쇄회로(Closed-loop recirculation system) 건조공정에서 수증기 배출량이 가장 높은 열교환기의 유입과 배출 온도차(⊿T)와 건조기의 배출과 유입 온도차(⊿T)로 설정이 가능하다. 이 중 열교환기 유입, 배출온도 변화가 짧은 시간에 크게 변화함에 따라 종료시점 범위 설정이 용이하지 않음에 비해 건조기 배출, 유입온도 변화는 상대적으로 안정적인 변화폭인 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 최종부산물의 목표함수율에 근접할 수 있는 건조 공정을 모니터링하여 적절한 운전종료시점을 설정할 수 있는 방안을 제시하기 위해 건조기 배출, 유입 온도차(⊿T)를 적용하였다.

현재 국내에서 발생하는 음폐수의 해양투기 금지 및 음식물류 폐기물의 에너지화 정책에 따른 유기성 폐기물 육상처리의 일환으로 혐기소화를 통한 바이오가스화 시설이 지속적으로 설치 및 운영되고 있다. 그중에서도 음식물쓰레기는 처리 단가가 높고, 바이오가스 회수 잠재력 또한 높아 바이오가스화 시설의 경제성을 높여줄 유용한 폐자원으로 여겨지고 있다. 하지만 국내 발생 음식물쓰레기의 평균 고형물함량(TS)이 18~20% 수준으로 혐기소화를 통한 바이오가스화 이전에 전처리가 필수적이며, 단순 파쇄/선별을 통한 물리적 전처리만으로는 충분한 가용화가 어려운 부분이 있다. 이러한 유기성폐자원의 가용화를 위한 전처리 방법에는 가수분해/산발효를 통한 생물학적 처리, 산, 알칼리, 오존 등을 통한 화학적 처리, 초음파, 열, 압축 등에 의한 물리적 처리 등이 있는데 본 연구에서는 물리적 처리방법 중 하나인 열가수분해를 통한 음식물쓰레기의 가용화효율을 분석하였다. 이를 위해 1차로 물리적 파쇄/선별 처리한 음식물쓰레기에 대해 다양한 운전 조건(온도, 압력 변화)으로 열가수분해를 실시하여 각 운전조건별 음식물쓰레기 성상변화를 분석함으로써 음식물쓰레기 열가수분해를 위한 최적 운전조건을 도출하고자 하였다.

The objective of this work was to treat complex mal-odor of food waste with micro-bubbles from enhanced wet scrubber system, where the pilot plant was operated. Micro bubbles from the enhanced reactor of venturi scrubber were successfully generated through the air atomizing process with high velocity more than 60 m/sec and played an important role in the removal of mal-odor. Mal-odor was effectively changed into the micro-bubble and treated with washing chemicals together. Through establishing two series connection of the reactors, 85.2 % removal efficiency of complex mal-odor was obtained in case of average 940 times of input air. 0.35 kg/hr of sulfuric acid, 0.188 kg/hr of sodium hydroxide and 0.043 kg/hr of hypochlorite were injected for chemical washing.

This study is about a kind of organic waste, food waste, and was conducted by using an alternative medium for the cultivation of oyster mushrooms to examine applicability. The study investigated the cultivation characteristics for major cultivated varieties of oyster mushrooms and the growth characteristics within food waste mediums. In addition, NaCl desalinization of food waste is being pointed out as a problem when using the medium, therefore, the effects of the medium's composition were examined by using calcium carbonate. Calcium carbonate is used for desalinization of NaCl. This study investigated the use of a total of 6 cultivars of the oyster mushroom, the Suhan (PL.1), Chiak No. 5 (PL.2), Chiak No. 7 (PL.3), Samgu No. 5 (PL.4), Samgu No. 8 (PL.5), Jangan No. 5(PL.6). In terms of medium, the optimum growth of the mycelium of the oyster mushroom was observed in the PDA medium. The optimal culture conditions was pH 6.0 in Samgu No. 8 (PL. 5) and pH 5.5-6.6 in another cultivar. In terms of food waste, the mycelium’s growth were investigated and found insufficient in the bulk of cultivars. but Chiak No. 7 (PL.3) was superior to that of other cultivars relative to the mycelium’s growth. (Mycelium’s growth: Chiak No. 7 (PL.3) = Jangan No. 5 (PL.6) > Samgu No. 8 (PL.5) > Samgu No. 5 (PL.4) > Suhan (PL.1) > Chiak No. 5 (PL.2)). In the test of desalinization using Calcium carbonate, the early salt concentration was 4.3%. When treating the calcium carbonate (1 ~ 10%) in the food waste, a change of salt concentration less than 5% of the calcium carbonate could be observed. Also, when treating the calcium carbonate (1 ~ 10%, w/w) in the food waste medium, a great change of EC could not be observed either. Therefore, the addition of calcium carbonate to food waste does not affect the growth of the mushroom, thus we had to speculate about the possibility of using food waste in the cultivation of oyster mushrooms.

With total four lysimeters, having a decreased reaction rate of municipal solid waste (MSW) through the 1st study, the effects of foodwaste leachate (FWL) injection on the degradation of MSW and FWL were estimated for 533days. Average methane potential of FWL injected in lysimeters investigated through the Biochemical Methane Potential (BMP)test was 368.2 mL-CH4/g-VS. The amounts of methane generated in lysimeters injected simultaneously with FWL and leachate were higher than that of FWL injected each lysimeter. The pH levels of leachate generated in each lysimeter maintained a range of 7.2 ~ 8.1. CODCr concentrations were 1,640 ~ 2,275 mg/L initially, and were rising to 4,640 ~ 5,950 mg/L as increasing FWL injection amount. Whereafter those repeated fluctuation in a range of 2,400 ~ 5,600 mg/ L as methane productions in each lysimeter increase. BOD5/CODCr ratios were kept below 0.1 during the test period. Settlement analysis results of MSW in each lysimeter indicated that the simultaneous injections with FWL and leachate in each lysimeter promoted the degradation of not only FWL itself, but MSW. This became clear when the methane balance in lysimeter under rich-organic condition is established.