음식물 쓰레기 및 황토 혼합물의 열분해를 통한 수질정화용 다공성 담체 개발

Porous media for sewage treatment were developed through a pyrolysis process of food wastes with loess in the study. This work was carried out in two consecutive stages; in the first stage, new porous media were prepared through a high temperature pyrolysis process, and then the resultant media were applied to a simple lab-scale sewage treatment process in the second stage. To determine the optimum operating conditions of pyrolysis and mixing ratio of materials, physical properties such as specific surface area, porosity and compressive strength of final products were analyzed. The removal efficiencies of TOC and COD were measured to evaluate the effectiveness of resultant porous media. As a result of the experiment, we found that the best mixing ratio of food wastes to loess was 1 : 1 at $1,100^{\circ}C$. Average porosity of the developed media was 37.0%, in which pore size ranged from 1 to $20{\mu}m$, showing quite vigorous microbial activation. After immersing the media into a reactor for sewage treatment for eight days, removal efficiencies of TOC and COD were 87.3% and 85.0%, respectively. 본 연구에서는 음식물 쓰레기를 황토와 혼합하여 고온 열분해 과정을 거쳐 다공성 담체를 제조하고, 이를 하수처리용 담체로 적용하고자 하였다. 이에 열분해 장치를 이용하여 다공성 담체를 제조하는 1단계 실험과 실험실 규모의 하수처리 장치에 이 다공성 담체를 충진하여 수처리 효율을 분석하는 2단계로 실험을 진행하였다. 다공성 담체 제조를 위한 열분해 장치의 최적 운전조건을 결정하기 위하여, 1단계 실험에서 열분해 장치의 온도조건과 음식물 쓰레기와 황토의 혼합비를 달리하여 각각의 조건에서 제조된 다공성 담체의 비표면적, 기공률, 압축강도 등의 물리적 특성을 확인하였다. 그 결과로서 음식물 쓰레기와 황토의 혼합비 1:1, 열분해 온도조건 $1,100^{\circ}C$가 최적 운전조건인 것으로 나타났다. 2단계 실험에서는 제조된 다공성 담체에 대하여 수질정화용으로서의 적용가능성을 평가하였으며, 그 결과 실험시작 8일째부터 TOC 87.3%, COD 85.0%의 처리효율을 가지는 것으로 나타났다. 또한 전체 기공률 37.0% 와 $1\sim20{\mu}m$ 사이의 기공크기를 가지는 구조내에서 미생물 활성화가 활발하게 이루어지고 있는 것을 확인할 수 있었다.