Anaerobic filter process with phase separation technique was developed in order to avoid the difficulties of process instability and long hydraulic detention time.
Fermentation waste water from Chang-Dong plant, Miwon, Co. was employed as feed for our newly designed anaerobic filter process, which takes the combined form of a 40 ℓ -capacity CSTR for the first stage acidogenesis reaction and a 31.3 ℓ -capacity anaerobic filter for the second stage methanogenesis reaction.
Sludge of the anaerobic digester, located in Soowon, Cattle Breeding Lab., KARD, was employed as inoculum for our process, the species of methane forming bacteria was identified as $\underline{Methanobacterium ruminantium}$. (1), (2).
Square channel type polypropylene packing material was used as support media for the formation of biolayer.
Hydraulic detention time of the acidogenesis reactor was determined by the batch experiment data of pH vs time as 14 hrs and 16.7 hrs, the anaerobic filter was operated with the loading rates of 4.5 Kg COD/cubic meter/day and 2.24 Kg/cubic meter/day, the treatment efficiency was 57.4% and 85.3% respectively on the basis of filtrate COD.
Methane production rate was 25 liters/day and 15 liters/day respectively, the conversion of COD to methane was 91.4% and 74.3% without accounting the loss by effluent stream.
Sludge Volume Index of the underflow of setting tank was 18.4 far less than 100.
During the operation, no external pH control was required and part of the anaerobic filter did not fail to maintain the optimum pH range from 6 to 8 for the growth of $\underline{M. ruminantium}$.
高濃度 산업폐수의 일종인 MSG 발효폐액을 새로이 design된 "발효상 분리 혐기성 filter法"에 의하여 처리하였다.
혐기성 처리공정에 있어서 문제점이던 acid formers와 methane formers간의 불균형 성장에서 야기되는 공정상의 stability문제를 해결하고, 반응기의 효율을 제고하기 위하여 발효상(fermentation phase)의 분리개념에 입각한 혐기성 filter법을 개발하였는바, 실험장치로는 40 ℓ용량의 스테인레스틸 CSTR과 31.3ℓ용량의 아크릴 column에 $\frac{1}{2}"$×$\frac{1}{2}"$×$\frac{1}{2}"$의 장방형 polypropylene packing material을 충전한 packed column reactor를 series로 연결하여 사용하였다.
Methane forming bacteria는 Methanobacterium ruminantium으로 분류동정되었으며, CSTR의 hydraulic residence time을 14 hr와 16.7 hr로 하고 이에 대한 filter의 loading을 4.5 kg -COD/㎥/day와 2.2 kg-COD/㎥/day로 한결과 공정상 stability문제를 유발함이 없이 filtrate COD를 기준으로 각각 57.4%와 85.3%의 COD제거효율을 보였으며 이때 methane 개스의 발생량은 각각 25ℓ/day와 15ℓ/day를 나타내었으며, 이 경우의 처리된 COD의 개스 전화율은 91.4%와 74.3%로 계산된다.
한편 침전조의 underflow의 Sludge Volume Index는 18.4로서 대단히 좋은 settlability를 보여주고 있으며, operation 기간중 external pH control은 필요하지 않았으며, 특히 packed column reactor의 pH distribution은 $\underline{M. ruminantium}$의 최적영역인 6∼8을 벗어나지 아니하였고 전체 공정상 feed stream의 pH variation에도 불구하고 공정전체가 break down 되는일 없이 stability를 보여주었다. 따라서 "발효상분리 혐기성 filter법"은 고농도(高濃度)의 폐수들을 처리하는데, 종래의 혐기성 처리의 문제점이던 process의 stability와 낮은 reactor효율을 제고하는데 기여할 수 있으므로, 다른 여러가지 physico-chemical system들과 함께 쓰이거나 혹은 다른 biological process들과 함께 쓰이게 되면 anaerobic digestion의 potential을 보다 더 높힐 수 있는 process가 될것으로 기대된다.
