쓰레기는 여러가지 물질이 혼합되어 나오므로 퇴비화 시설의 성공적 운영을 위해서는 퇴비화에 적합한 쓰레기만을 분리해내는 것이 중요하다. 또한, 이를 위해서는 다양한 발생원에 산재하는 퇴비화 가능 쓰레기의 총량을 산출하는 것이 필요하며, 이를 바탕으로 쓰레기의 적정 수거체계는 물론이고 필요한 퇴비화시설의 규모 및 갯수도 산정이 가능하다. 본 연구에서는 주된 퇴비화 대상인 음식물찌꺼기의 발생량을 추정하였다. 원단위의 실측은 업소의 면적을 기준으로 하는가 또는 이용객의 수를 기준으로 하는가에 따라 상이한 결과를 보일 수 있는데 기존의 연구에서는 이것에 대한 기준이 제시되지 않은 문제가 있었다. 따라서 본 논문에서는 업소의 면적과 이용자수간의 상관관계를 분석하여 관계식을 유도하고, 이를 실제의 발생량 추산에 이용한 결과를 통해 원단위 측정시의 기준을 제시하였다. 그 결과 면적 기준과 이용자수 기준의 실측자료의 상대분산값은 각각 62.5와 52.8로 비슷하지만 이용자수 기준의 실측자료가 상대적으로 다소 변화가 적었다. 업소의 면적과 이용자수간의 상관성에서는 선형회귀분석결과 Y=0.244X+59.0인 관계가 구해졌으며, 이 때의 상관계수는 0.904이었다. 반면 Monod식 형태의 회귀분석에서는 Y=616.5X/(X+1215.4) 인 관계가 구해졌고 이때의 상관계수는 0.720으로 구해졌다. 선형회귀분석결과에서 얻어진 관계식을 이용하여 서울과 전국의 음식물찌꺼기 발생량을 산출한 결과는 2043.9톤/일, 9014.0톤/일과 같았고, 면적기준의 실측 원단위자료를 모든 면적의 업소에 대해 동일하게 적용했을 때는 821.3톤/일과 3821.0톤/일로 상대적으로 적은 수치를 보였다. 또한 1994년의 퇴비화 의무대상업소의 발생량은 집단급식소 9.3톤/일, 식품접객업소 3.3톤/일로 산출되었다. 결론적으로 음식물찌꺼기의 발생량을 산출하기 위한 원단위 발생량의 실사는 실측지점을 줄이면서 실측지의 대표성을 확보할 수 있는 이용객 기준의 측정방법이 바람직하며, 이는 특히 업소의 면적이 통계자료로 되어 있는 식품접객업소에서 유효하리라 판단되었다.
본 연구에서는 음식물 찌꺼기를 원료로 생균 발효사료를 생산하기 위해 단시간 호기적 발효에 필요한 고온성 균주를 개발하고자 하였다. 폐기물 처리장이나 경작연수가 10년 이상 경과된 농경지 야산의 토양 등 유기물질이 많은 장소에서 채취한 토양은 종균원으로 이용하였다. 1차 Screening을 통해 재배지(B group), 폐기물 처리장(F group), 야산(W group)에서 채취한 토양과 시판 발효용 종균제로부터 고온성 세균들을 분리한 뒤 고온.호기적 속성 발 효에 적합한 균주를 가려내기 위해 발효실험을 통한 2차 screening을 실시하였다. 그 결과, 재배지 토양으로부터 Bl, B2, B3, B4, B6, 폐기물 처리장으로부터 Fl, F2, 야산으로부터 W1, W3, W4 등의 세균이 선발되었다. 이들 중 특히 B6는 발효개시 4시간만에 생균수가 1.3$\times$$10^{9}$m1에 이르러 높은 중식속도를 나타냈고, 8시간만에 최고치인 7.5$\times$$10^{9}$ml까지 증가하여 호기적 고온성 속성 발효에 적합한 균주로 사료되었다.
186종의 후보미생물을 대상으로 우수발효(소멸)균 선발시험을 실시한 결과, Rhizopus sp., Galactomyecs sp., Pichia sp., Hyphopichia sp.로 구성되는 4종의 발효균을 선발하였다. 이들 발효균을 이용한 발효(소멸)공정 시험결과, 내용적 50L의 발효조에 대해서, BIO-CHIP Volume 25-30L, BIO CHIP입도 2.0-6.0mm, 송풍량 200-280L/min, 교반강도 24 rpm, 온도 $30-45^{\circ}C$가 최저 발효조건인 것으로 나타났으며, 이러한 조건에서 1일 1kg의 음식물을 30일간 투입하면서 소멸기를 가동한 결과, 93%의 소멸율을 나타내었다. 소멸기 배출물의 재활용 가치를 평가하기 위하여, 발아율 시험을 실시한 결과, 배출물을 적절하게 희석하여 사용하면, 퇴비로서의 가치가 매우 양호한 것으로 나타났다.
본 연구에서는 산생성효율의 최적 운전인자 도출을 위하여 중온 및 고온혐기성산발효공정에서의 유기물부하에 따른 산발효 효율을 비교 검토하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다. 유기물 부하별로 고온과 중온 조건에서 실험을 진행했을 때 VFA생성과 pH변화를 비교했을 때, 고온 조건이 중온조건보다 더 높은 부하율에서 운전이 가능한 것으로 나타났으며, 생성되는 VFA의 농도도 더 높은 것으로 나타났으며, pH의 변화는 고온 조건에서 4.8$\sim$6.2, 중온 조건에서 5.8$\sim$6.7로 고온에서 중온보다 pH가 낮게 나타났다. 고온과 중온에서 유기물 부하별로 산발효시 생성된 유기산의 구성성분을 비교했을 때, 고온에서 생성된 유기산이 중온보다 acetic acid의 비율이 높은 것으로 나타났다. 음식물찌꺼기 고온 산발효액의 성상에서 $SCOD_{Cr}$/TKN, $SCOD_{Cr}$/T-P이 각각 18.9, 73.4로 나타나 하수처리장에서 저부하 유기물 유입시에 탄소원으로 충분히 활용 가능한 것으로 판단된다.
쓰레기문제해결을 위한 기초 자료를 마련하기 위해 주부들을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 가정쓰레기 중 음식물쓰레기가 차지하는 비율은 평균 24.8%이며, 발생 형태별로는 재료를 다듬는과정>과일껍질>음식찌꺼기>상해서 버리는 쓰레기의 순이었다. 또 주부들의 연령이 낮을 수록 음식물쓰레기의 발생비율이 높았고, 식후 가장 많이 남기는 음식찌꺼기는 국과 찌개였다. 음식물쓰레기 발생의 가장 큰 원인은 필요량 이상으로 조리하기 때문이였다. 88.8%의 응답자가 계획적 식단작성이 음식물쓰레기 감량에 도움이 된다고 생각했으나 실천율은 39.8%로 낮았다. 음식물쓰레기 처리에서는 87.3%의 주부가 물기를 제거한 후, 비닐봉투에 담고 다시 종량제봉투에 담는 것으로 나타났다. 84.1%의 응답자가 음식물쓰레기의 재활용이 필요하다고 느끼나, 실천 중인 주부는 전체의 2.1%로 매우 미약했다. 올바른 처리를 위해서는 정부의 일관성있는 정책마련과 지속적 홍보가 필수적이며, TV 또는 라디오의 공익 광고가 가장 효과적인 것으로 나타났다. 음식물쓰레기 재활용에의 참여 의사는 공동퇴비화 및 개별퇴비화 모두 긍정적 답변을 나타냈으며, 가정용퇴비화 용기를 설치할 경우 구입 가격, 설치공간, 위생상 미관상의 문제 해결 및 생산 퇴비의수거가 원활하게 이루어져야 성공할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구는 음식물찌꺼기의 재활용 방법의 일환으로 음식물 퇴비와 돈분 퇴비를 혼합, 고추 작물에 적용하여 생육 및 품질면에서 합리적인 시용량을 검증하고 토양 이화학적 특성변화 및 고추 생육과 수량에 미치는 영향을 평가하기 위해 실시하였다. 퇴비의 처리는 관행구(2ton/10a의 돈분 퇴비)와 음식물 퇴비 및 돈분 퇴비의 혼합구인 0.5t:1.5t, 1.0t:1.0t, 1.5t:0.5t, 2.0t:0ton/10a의 4개 처리구등 총 5개 처리구를 난괴법 3반복으로 수행하였다. 돈분 퇴비와 음식물 퇴비의 이화학적 특성을 분석한 결과 음식물 퇴비는 유기물이 기준량에 2배정도 높았으며, NaCl은 공정규격인 1%를 약 2.5배정도 초과하였다. 음식물 퇴비의 시용량 증가에 따라 토양 pH는 처리구별 특별한 변화는 없었으며, EC는 전체적으로 증가하였다. 생육기간 중 대조구와 음식물 퇴비의 처리구간 생육차이가 약간 나타났으며, 그로 인해 고추의 수량에 영향을 미친 것으로 판단된다. 음식물 퇴비 처리구에서 1ton/10a이상 일 때 시용량이 증가할수록 수확량 및 고추 개수에 있어서 감소 경향을 보였지만 수량 차이는 크지 않았다. 또한 capsaicin 함량에서도 음식물 퇴비 처리구간에 큰 차이는 보이지 않았다. 음식물 퇴비의 시용량에 따라 고추에 흡수되는 양분 흡수량은 큰 차이를 보이지 않았다. 결론적으로 음식물 퇴비를 시용한 고추 재배 시험에서 토양의 유기물 함량 증가, 물리성 개량, 토양 pH 완충력 증대 등의 효과를 보였다. 그러나 음식물 퇴비를 50%이상 돈분 퇴비와 혼합 시용시 고추의 수량이나 품질의 저하 및 토양의 염류집적의 우려가 나타났으나, 50%이하로 혼합 시용시 큰 무리는 없었다. 현재 적정 혼합비율을 구명하기 위한 연구가 진행중이다.
In this study, to determine the optimum fermentation process for the feed production of food wastes and estimate the practical value of fermented feed using kudzu creeper and sawdust as bulking agent. This study considered initial C/N ratio control as the fermentation process variables. The result are summarized as follows. Minimum water contents of byproducts in the fermentation feed production showed 39%(kudzu), 37%(sawdust) at the C/N ratio 25 and 45%(kudzu, sawdust) at the C/N ratio 35. Temperature variations in the fermentation feed production at the C/N ratio 25 indicated $68^{\circ}C$(kudzu), $70^{\circ}C$(sawdust). Optimum condition of fermentation process of water content, C/N ratio and permeability (porous structure of the mixture). For optimum fermentation gravitationally dewatered garbage, the proper mixing ratios of kudzu(moisture contents : 17.3%) and sawdust(moisture contents : 13.2%) were 41% and 39%, respectively. Major biological reaction in the aerobic fermentation feed production occurred during 12~24hrs.
This study has been conducted to optimum operating conditions for effective acid fermentation according to OLR(organic loading rate) in the mesophilic and thermophilic acid fermentation process. The results are summarized as follows. In order to obtain reasonable acid fermentation efficiency in performing acid fermentation of food wastes in thermophilic condition, organic loading rate was required below 20 gVS/L.d. As $SCOD_{Cr}/TKN,\;SCOD_{Cr}/T-P$ of thermophilic acid fermented food wastes In organic loading rate 20 gVS/L.d were 18.9, 73.4 respectively, it was possible to utilize as external carbon source for denitrification in sewage treatment plant after solid-liquid separation as well as co-digestion of fermented food wastes and sewage sludge.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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