혐기성소화 공정은 기본적으로 가수분해단계(Hydrolysis), 산생성 단계(Acidogenesis), 메탄생성단계(Methanogenesis) 총 3단계로 구분지울 수 있으며, 메탄생성단계에서 아세트산(Acetic acid)과 수소 등의 유기물이 메탄으로 전환되면서 혐기발효의 안정화가 이루어진다. 유기성 폐기물의 혐기성 소화는 유기성 폐기물을 기질로 하여 가수분해와 산발효 및 메탄발효 과정을 통하여 메탄으로 생성된다. 혐기 발효 시 유기산과 pH 변화는 혐기발효의 중요한 영향인자 중 하나이며, 혐기 발효의 안정성을 판단할 수 있는 지표가 된다. 본 연구에서는 보편적으로 사용되는 단상 혐기 발효조를 이용하여 투입되는 유기물(VS)농도, 원료배합(돈분 중 분 성분이 30%, 뇨 성분이 70%) 등 운전조건의 변화에 따라 유기성 폐기물의 혐기성 발효가 진행되는 과정을 분석하였으며, 발효 과정 중 생성되는 아세트산, 프로피온산, 부틸산 등 총 9종류의 유기산 분석과 이에 따른 바이오가스 생산량과 메탄발생량을 분석하였다. 혐기성 발효조는 호기성 산화열을 이용하여 혐기성 소화조를 간접적으로 가온하였으며, 중온 혐기성 소화를 진행하였다. 음식물류 폐기물과 돈분뇨 혼합비에 따라 CASE 1, CASE 2, CASE 3로 분류하였으며, CASE 1의 비율은 음식물류 폐기물 8kg과 돈분뇨 20L, CASE 2 음식물류 폐기물 10kg과 돈분뇨 20L, CASE 3는 음식물류 폐기물 8kg과 물 20L의 조건으로 실험을 진행하였다. 본 실험에서 혐기성 소화조의 pH는 평균 8.17로 나타내어 안정적인 혐기 소화 효율을 나타내었다. 혐기성 소화조의 온도는 평균적으로 38℃로 중온소화가 가능한 것으로 확인되었다. 혐기성 발효 과정 중 생성된 유기산의 농도는 33.67∼1,452.81mg/L로 분석되었다. 일반적으로 혐기발효시 안정적인 VFA의 농도는 500mg/L 이하이며, 운전기간 동안 전체 유기산 농도는 432.86mg/L로 분석되어 안정적인 혐기 발효가 진행되었다고 판단하였다. 바이오가스 발생량의 경우 CASE 1에서 0.29~0.31㎥/day로 나타났으며, CASE 2는 0.325㎥/day로 나타났다. 본 연구를 통하여 혐기 발효시 발생되는 유기산 농도와 pH 변화에 따라 유기성 폐기물의 혐기 발효 시 안정성을 판단한 결과 운전기간 동안 혐기발효는 안정적으로 이루어 졌다고 판단되었다.

This study was aimed to behaviour of organics and nitrogen on the upflow anaerobic reactor when a acid fermenter is added. Upflow anaerobic reactor (UAR) reaction will result which operates, COD removal efficiencies of reactor with nitrate loading rate 0.11, 0.66g/L/d were over 77%, but one with 1.0g/L/d was 73.5%. Especially, on NLR 0.11g/L/d, COD removal was 77% and nitrate removal efficiency was 93% simultaneously. The other side upflow anaerobic reactor and acid fermenter (UAR+AF) reaction will result witch operates, COD removal efficiencies of reactor with nitrate loading rate 0.11, 0.66g/L/d were over 85%, but one with 1.0g/L/d was 80%. Especially, on NLR 0.11g/L/d, COD removal was 85% and nitrate removal efficiency was 98% simultaneously. Also, without in reaction condition increase of influent nitrate concentration resulted in the linear decrease of nitrate removal efficiency and nitrate removal efficiency at influent nitrate-nitrogen 800mg/L was 50%. Alkalinity was increased theoretically by denitrification at low nitrate-N concentration, however, it was not increased theoretically at high nitrate-N. 40% nitrate-N of UAR was denitrified until 70% height of reactor and 90% nitrate-N of UAR+AF was denitrified until 30% height of reactor Upflow anaerobic reactor was to occur accumulate acid, which TVA/Alkalinity is 0.3～0.47. Increase of NLR resulted increase of effluent alkalinity and TVA production