펄프나 종이, 맥주, 식용유 산업등과 같은 몇몇 산업체로부터 발생되는 폐수에는 고농도의 황산염이나 황화합물을 포함하고 있다. 이를 혐기성 공법에 의해 처리할 경우 황환원균과 메탄균은 반응조에 서로 공존하며, 황환원균은 폐수내 유기물질을 이용하여 황산염을 황화물로 환원시킨다. 그러므로 황산염 환원은 결과적으로 메탄화에 나쁜 영향을 미친다. 첫째는 황환원균과의 기질경쟁에 의한 저해와 둘째는 용존성 황화물에 의한 세포기능의 직접적인 저해에 의한 메탄균체의 감소등이 있다. 따라서 본 연구에서는 고농도 황산염을 함유한 폐수의 혐기성 처리시 황산염 환원을 억제함으로서 저해를 감소시키기 위한 방법이 시도되었다.
고농도 황산염을 포함한 피혁폐수를 처리하기 위하여, 반응조 온도변화에 따른 유기물질에 대한 메탄균과 황환원균 사이의 기질경쟁, 입상슬러지의 미생물학적 특성을 UASB 반응조에서 평가하였다. 반응조 온도를 35℃에서 유지할 때, 2.0g COD/l.day.d의 유기부하량과 18시간의 수리학적 체류시간에서 70% 이상의 COD 제거율을 얻었다. 온도를 25℃에서 35℃로 증가할 때, COD 산화와 황산염 환원속도는 증가한 반면 메탄생성 속도는 감소되었다. 이는 황환원균이 메탄균보다 온도변화에 덜 민감하다는 것을 알 수 있다. 황환원균과 메탄균 사이의 기질경쟁에 있어서 제거된 COD는 운전초기 약 15%에서 종료시 80%까지 증가되었다. 이는 대부분의 기질이 황환원균에 의해 황산염의 환원에 이용됨으로서 메탄균이 강력히 억제되고 있음을 나타내고 있다. 고농도 황산염의 존재는 입상화에 중요한 Methanothrix. spp.와 같은 메탄균으로의 기질이동제한으로 슬러지 입상화에 불리하다. 따라서 슬러지 입경은 메탄균의 활성이 감소되므로써 입상의 격자구조의 악화로 시간에 따라 감소되었다.
황산염과 황화물의 농도변화에 따라 메탄균과 산생성균의 활성을 평가하기 위하여 회분식 실험이 수행되었다. 메탄균의 활성은 황화물의 농도가 100, 145mgS/l에서 각각 15, 50%까지 저해를 받았으며, 200mgS/l에서는 중단되었다. 이는 메탄생성에시 황화물 농도가 증가할수록 저해정도도 증가되고 있음을 보여주고 있다. 유기물을 분해하는 여러 혐기성 미생물중 황화물의 농도에 따라 서로 다른 적응과 저해의 특성을 보였다. 산생성균과 메탄균은 100mg/l 이상의 황화물 농도에서 영향을 받아 반응조내에 초산이 축적되었다. 이는 산생성균이 메탄균보다 황화물 독성에 훨씬 내성이 강하다는 것을 보여주고 있다. 2000mg/l이상의 황산염 농도에서는 유기물의 혐기성 처리시 메탄균에 어떠한 저해도 보고되지 않았다. 더우기, 비교실험보다 오히려 황산염의 농도가 100mg/l에서는 더 많은 메탄생성이 관찰되었다. 저농도의 황화물은 메탄균에게 필요한 영양요소로 작용하고 있음을 나타내고 있다.
유기부하량을 증가함으로서 선택적으로 황환원균의 활성을 억제할수 있는 가능성을 알기 위한 연구가 시도되었다. 반응조는 수리학적 체류시간을 30시간에서 15시간으로 감소함으로서 유기부하량을 1.5에서 3.0g COD/l.day로 증가하였다. 유기물 제거효율은 80에서 92%이었으며, 이 기간동안 메탄수율은 0.3에서 0.1 l $CH_4/g COD_{rem}$. 까지 감소되었다. 반면 유출수의 황화물 농도는 80에서 200mgS/l까지 증가되었다. 그러므로 황환원균은 고농도 황산염 존재시 상대적으로 긴 수리학적 체류시간에서 메탄균보다 우세하다. 유기물의 부하량을 5에서 8g COD/l.day, 수리학적 체류시간이 9에서 5시간까지 단축하였을때, 메탄수율은 증가된 유기부하량 때문에 유기물 제거효율의 감소에도 불구하고 0.1에서 0.17 l $CH_4/g COD_{rem}$.로 증가되었다. 이는 황환원균이 짧은 수리학적 체류시간에서 메탄균보다 덜 유리하다는 것을 나타내고 있다. 황환원균과 메탄균 사이의 기질경쟁에서 수리학적 체류시간이 15시간인 I단계말에 약 73%의 유기물이 황환원균에 의해 이용되었으나, 수리학적 체류시간이 5시간에서는 약 62%가 황환원균에 이용되었다. 이는 분산 미세 황환원균이 상당량 반응조 외부로 유실되므로서, 유기물 분해에 의한 상당량의 전자가 메탄균에 의해 이용되고 있음이 명백하다.
고농도 황산염을 포함한 폐수의 고온성 혐기성 소화가 메탄생성을 향상시키기 위한 목적으로 시도되었다. 메탄화는 반응조 온도를 35에서 55℃로 증가시킨 초기에 황환원균 보다 훨씬 민감하게 반응하였다. 이는 주로 메탄균의 낮은 성장율이 원인인 것으로 사료된다. 황환원균에 의한 전자의 이용분포는 35℃에서 35에서 44%로 증가되었으며, 반응조 온도를 55℃로 증가시킬 때 운전초기 80%에서 실험종료시 37%로 감소되었다. 아마도 고온성 메탄균은 중온성 메탄균이나 황환원균에 비해 훨씬 많이 분포되고 있는것으로 사료된다.
고농도 황산염을 함유한 폐수나 폐기물을 처리할 때 메탄수율을 향상시키기 위해서는 수리학적 체류시간의 단축이나 고온성 반응조 운전등이 추천된다.