Anaerobic Acid and Methane Fermentation using Paper Wastes

폐지를 이용한 혐기성 산 발효 및 메탄발효 특성

  • 조건형 (조선대학교 생물신소재학과) ;
  • 김중곤 (조선대학교 생물신소재학과) ;
  • 김성준 (전남대학교 환경공학과) ;
  • 김시욱 (조선대학교 생물신소재학과, 조선대학교 환경공학부)
  • Published : 2003.08.01

Abstract

This study was carried out to investigate the possibility of reusing newspaper or paperbox waste by methane fermentation. When 15 g of newspaper and box wastes were digested separately for 24 days by batch fermentation, the amount of total organic acids produced were 2461 and 4978 mg/L, respectively. The tCOD removal rates were found to be 60.9 and 62.4%, respectively. In addition, the removal efficiencies of total solid were 34.8 and 33.4%, and those of volatile solid were 40.0 and 39.2%, respectively. During this period, the amounts of biogas produced were 6.95 and 6.43 L. In a semicontinuous reaction, tCOD removal efficiencies for newspaper and box wastes were 64.7 and 65.0%, respectively, after 14 days of digestion. After 25 days, which were needed to stabilize the methane fermentation, the amounts of biogas produced daily were 0.31 and 0.30 L/g.dry wt, respectively. Methane contents were 57.3 and 56.2%, respectively, and the pHs in the anaerobic acidogenic and methanogenic fermenters were 5.0 and 7.5, respectively.

본 연구는 셀룰로오스 성분의 분해가 용이하지 않은 폐지 를 이용하여 유기산 및 메탄으로 전환시킬 수 있는지의 여부 에 대하여 연구하였다. 유기산 생성 회분식 실험에서 초기 건조중량 15 g의 폐신문지와 종이박스를 음식페기불 산 발 효액과 1 1로 혼합하여 주입하였을 때 생성된 유기산의 총량은 신문지와 종이박스가 각각 2461과 4978 mg/L로 나 타났다. 메 탄발효 회분식 반응에서 초기 건조중량 15 g의 신 문지와 종이박스 폐지를 주입하였을 때 24일 후 tCOD 제거 율은 각각 60.9와 62.4%를 나타내었고 생산된 바이오 가스양 은 각각 6.95와 6.43 L이었다. 총 고형불 (TS)의 변화는 신문 지와 종이박스가 각각 34.8 과 33.4% 정도 감소함을 알 수 있었고, 휘발성 고형물 (VS)의 변화는 신문지와 종이박스가 각각 40.0 과 39.2% 정도 감소함올 알 수 있다 pH는 20일 이후부터 7.5로 일정하게 유지되어 메탄발효가 적절히 진행 되는 것으로 확인되었다. 반 연속식 실혐의 경우 산 발효조 에서 2일, 메탄 발효조에서 12일간 체류하변서 신문지와 종 이박스의 tCOD 제거 효율은 각각 64.7과 65.0%를 나타냈다. 각각의 일일 바이오 가스 생산량은 g당 0.31과 0.30 L로 나 타났으며 바이오 가스 중 메탄함량은 57.3과 56.2%로 나타났 다. 공정의 안정화가 이루어졌다고 판단되는 25일 이후의 pH 는 혐기성 산 발효조와 메탄 발효조에서 각각 5.0과 7.5로 일 정하게 나타났다

Keywords

References

  1. Int. J. Hydrogen Energy v.27 Inhibition of hydrogen fermentation of organic wastes by lactic acid bacteria Noike,T.;H.Takabatake;O.Mizuno;M.Ohba https://doi.org/10.1016/S0360-3199(02)00120-9
  2. Wat. Res. v.35 Performance of UASB reactor treating leachate from acidogenic fermenter in the two-phase anaerobic digestion of food waste Shin,H.S.;S.K.Han;Y.C.Song;C.Y.Lee https://doi.org/10.1016/S0043-1354(01)00041-0
  3. Kor. J. Biotechnol. Bioeng. v.15 Production of acetic acid from cellulosic biomass Woo,C.H.;C.H.Park;H.H.Yoon
  4. Separ. Purifi. Technol. v.22-23 Clarification of lactic acid fermentation broths Milcent,S.;H.Carrere https://doi.org/10.1016/S1383-5866(00)00124-6
  5. Biores. Technol. v.80 Clostridum lentocellum SG6-a potential organism for fermentation of cellulose to acetic acid Ravinder,T.;M.V.Swamy;G.Seenayya;G.Reddy https://doi.org/10.1016/S0960-8524(01)00094-3
  6. J. Ind. Eng. Chem. v.8 Acetic acid production using xylose and corn steep liquor by thermoaceticum strain Kim,J.S.;H.J.Kim;K.K.Oh;Y.S.Kim https://doi.org/10.1021/i500006a017
  7. J. Biosci. Bioeng. v.92 Lactic acid production by simultaneous saccharification and fermentation of alfalfa fiber Sreenath,H.K.;A.B.Moldes;R.G.Koegel;R.J.Straub https://doi.org/10.1263/jbb.92.518
  8. J. Biotechnol. v.76 Anaerobic thermophilic fermentation for acetic acid production from milk permeate Talabardon,M.;J.P.Schwitzguebel;P.Peringer https://doi.org/10.1016/S0168-1656(99)00180-7
  9. Int. J. Food Microbiol. v.64 Selection and characterization of mixed starter cultures for lactic acid fermentation of carrot, cabbage, beet and onion vegetable mixtures Gardner,N.J;T.Savard;P.Obermeier;G.Caldwell;C.P.Champagne https://doi.org/10.1016/S0168-1605(00)00461-X
  10. Appl. Biochem. Biotechnol. v.84-86 Development of a modified three-stage methane production process using food wastes Kim,S.W.;J.Y.Park;J.K.Kim;J.H.Cho;Y,N.Chun;I.H.Lee;J.S.Lee;J.S.Park;D.H.Park https://doi.org/10.1385/ABAB:84-86:1-9:731
  11. Appl. Biochem. Biotechnol. v.98-100 Mass production of methane from food wastes with concomitant wastewater treatment Kim,J.K.;J.H.Cho;J.S.Lee;K.S.Hahm;D.H.Park;S.W.Kim https://doi.org/10.1385/ABAB:98-100:1-9:753
  12. Korea patent, 0352811 Kim,S.W.;I.H.Lee;Y.N.Chun
  13. Process Biochem. v.34 Butyric acid production by Clostridium butyicum with integrated extraction and pertraction Zigova,J.;E.Sturdik;D.Vandak;S.Schlosser https://doi.org/10.1016/S0032-9592(99)00007-2
  14. Process Biochem. v.38 Butyric acid production from acid hydrolysate of corn fiber by Clostridium tyrobutyricum in a fibrous-bed bioreactor Zhu,Y.;Z.Wu;S.T.Yang https://doi.org/10.1016/S0032-9592(02)00162-0
  15. Biores. Technol. v.73 Anaerobic digestion of banana stem waste Kailia,V.C.;V.Sonakya;N.Raizada https://doi.org/10.1016/S0960-8524(99)00172-8