Abstract
Three different types of lab-scale anaerobic bioreactors, AF and two-stage ASBF-PR and ASBF-SP, were evaluated in treating swine wastewater by operating at $1{\sim}2$ days of hydraulic retention time with increasing organic loading rate upto 6.3 $kg-COD/m^3{\cdot}d$ at $35^{\circ}C$. Seeding the anaerobic bioreactors with waste anaerobic digester sludge from a municipal wastewater treatment plant was effective and a 40-day acclimation period was required for steady-state operation. Three anaerobic bioreactors were effective in treating swine wastewater with COD removal efficiency of $66.4{\sim}84.9$% and biogas production rate of $0.333{\sim}0.796m^3/kg-COD_{removed}{\cdot}d$. Increases of organic loading rate by increasing influent COD concentration and/or decreasing hydraulic retention time caused decreases in COD removal efficiency and increases in biogas production rate. At relatively high organic loading rate employed in this study, the treatment efficiency of AF and ASBF-PR were similar but superior than that of ASBF-SP, indicating that porosity and pore size of the media packed in the bioreactors are more important factors contributing the performance of to bioreactors than specific surface area of the media. TKN in swine wastewater must be removed prior to the anaerobic processes when anaerobic process is considered as a major treatment process since influent TKN concentration of $1,540{\sim}1,870mg/L$ to the bioreactors adversely affect the activity of methanogenic bacteria, resulting in decreases of treatment efficiency and biogas production rate by 50%.
축산폐수의 효율적 처리와 최적 메탄발생을 위하여 AF 그리고 이단의 ASBF-PR과 ASBF-SP 실험실적 생물반응기를 구성하고 $35^{\circ}C$ 항온조에서 수리학적체류시간 $1{\sim}2$일 그리고 유기물부하 $1.1{\sim}63kg-COD/m^3{\cdot}d$까지 연속 운전하여 처리효율을 비교, 분석하였다. 하수종말처리장의 혐기성 소화조 잉여 슬러지에 의한 혐기성 생물반응기의 식종은 효과적이었으며, 적응 기간은 약 40일 정도가 소요되었다. 생물반응기는 COD 제거율 $66.4{\sim}84.9$% 그리고 바이오 가스 발생량은 제거된 COD 기준 $0.333{\sim}0.796m^3/kg-COD{\cdot}d$. 으로 축산폐수의 처리에 효율적이었으며 유입 COD의 증가와 수리학적체류시간의 감소에 의한 유기물부하 증가의 경우 COD 제거율은 감소하고 바이오가스 발생량은 증가하였다. 높은 유기물부하에서 AF와 ASBF-PR의 처리효율은 비슷하였으며 ASBF-SP보다 우수하였다. 생물반응기에 충진된 미디어의 공극율과 공극의 크기가 비표면적에 비교하여 유기물질 제거능력 향상에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 유입수 TKN 농도가 $1,540{\sim}1,870mg/L$ 범위에서 메탄발효 미생물의 활동은 저해영향을 받아 생물반응기의 처리효율과 바이오가스 발생량은 각각 50% 이하로 감소되는 것으로 나타났으므로 혐기성 소화가 축산폐수의 처리에 주 공정으로 응용된다면 전처리에 의한 TKN의 제거는 필수적이다.