earticle

영어

This study was production characteristic comparative of single stage mesophilic and thermophilic hydrogen fermentation System using Food Waste. The removal efficiencies of organic were VS 5.4%, TCOD 2.3% and carbohydrate 12.0%, respectively, were found at mesophilic than the thermophilic condition. The hydrogen production rate at mesophilic was 1.81 mol H2 / mol hexoseadded and 0.68 mol H2 / mol hexoseadded at thermophilic, respectively. The thermophilic hydrogen fermentation conversion efficiency was significantly lower than mesophilic condition. This indicates that the initial delay time and the low hydrogen production speed are accompanied by a some what longer delay time than the mesophilic during thermophilic hydrogen fermentation. In addition, the ratio of organic acids generated during the hydrogen fermentation in the mesophilic condition indicated the highest ratio of butyric acid in 73.1% of the generated acid, and the thermophilic condition indicated high ratio of lactic acid bacteria with lactic acid at 62.7%. Analysis of Microbial Community in accordance with a pre-treatment of food waste indicated Clostridium sp. a hydrogen producing strain, was dominant in the food waste at pH 2. On the other hand, Lactobacillus sp. Was dominant in the non-pretreated food wastes. These results suggest that hydrogen fermentation requires pre-treatment of food wastes and that hydrogen production at mesophilic conditions is possible rather than thermophilic conditions.

한국어

본 연구는 음식물쓰레기를 이용한 중온 및 고온 혐기성 수소 발효 공정의 생산 특성에 대하여 비교 연구 하였다. 유기물제거효율은 고온 조건보다 중온에서 VS 5.4%, TCOD 2.3%, 탄수화물은 12.0%로 높은 제거율이 나타났고, 수소생산율은 중온 1.81 mol H2/mol hexoseadded, 고온 0.68 mol H2/mol hexoseadded,로 고온 수소 발효 시 중온조건에서 보다 확연히 낮은 전환효율을 나타냈다. 이는 고온 수소 발효 시 중온에 비해 다소 긴 초기 지체시간과 낮은 수소 생산속도가 수반된 결과라 사료된다. 또한 수소 발효 시 발생되는 유기산의 비율은 중온 조건에서는 butyric acid가 전체 발생된 유기산 중 73.1%로 가장 높은 비율로 나타났고, 고온조건에서는 lactic acid 62.7%로 유산균 비율이 높게 나타났다. 전처리에 따른 미생물 군집 분석한결과 pH 2에서 전처리한 음식물 쓰레기는 수소 생산균인 Clostridium sp.이 우점 하였으며, 반면에 전처리 하지 않은 음식물쓰레기에서는 유산균인 Lactobacillus sp. 계열이 우점 되는 것을 확인하였다. 이 결과를 볼 때, 수소발효는 음식물 쓰레기의전처리는 반드시 필요하며, 고온조건 보다는 중온 조건이 더 높은 수소 생성이 가능하다고 판단된다.