담체의 외부, 내부 부착바이오매스 등의 수소생산특성을 괕찰하기 위해, 반응조 내의 담체를 취하여 표면에 부착된 바이오매스를 탈리시키는 작업을 진행하였다. 이후 부착바이오매스가 포함된 유입기질의 수소발생을 관찰하였고, 발생하는 수소 가스의 양도 측정하였다. 담체가 기질 내 유기물을 흡착하는 현상 또한 조사하기 위해 담체를 1일간 인큐베이터에서 교반시키면서 반응을 진행하였다. 대조군으로서 담체를 넣지 않은 경우에 대해서도 실험을 진행하였으며, 각 유기물의 화학적 산소요구량 측정을 통해 비교를 진행하였다.
<p>반응조 내경 \( 0.08 \mathrm{~m} \), 높이 \( 0.3 \mathrm{~m} \)이며, 유효용적 \( 1 \mathrm{~L} \)인 원통형의 아크릴 반응조를 제작하였다. 반응조에 식종슬러지 \( 0.4 \mathrm{~L} \)를 접종하고 나머지 공간에는 유입기질인 혼합폐기물 (당밀/열처리 하수슬러지)을 채웠다. 담체를 주입한 실험 기간 동안에는 Seilsponge 회사에서 제공하는 직경 \( 0.02 \mathrm{~m} \) 정방형의 폴리우레탄 담체 10개를 별도로 주입하였다. 담체의 함수율, \( \mathrm{pH} \), 부피밀도, 공극율 및 표면적은 각각 \( 5,700 \%(\mathrm{w} / \mathrm{w}) \), \( 7.0,0.015 \mathrm{~g} / \mathrm{cm}^{3}, 98.9 \%(\mathrm{v} / \mathrm{v}) \) 및 \( 76.8 \mathrm{~m}^{2} / \mathrm{g} \)이었다. 담체가 위로 부상하지 않도록 반응조 중간 지점에 아크릴로 제작한 거름망 구조물을 장착하였다. 기질의 \( \mathrm{pH} \)는 \( 2 \mathrm{~N} \mathrm{NaOH} \) 용액과 \( 3 \mathrm{~g} / \mathrm{l} \)의 \( \mathrm{NaHCO}_{3} \)를 이용하여 7-8로 조절하였다. 반응조의 온도는 인큐베이터를 이용하여 \( 35^{\circ} \mathrm{C} \)로 유지하였다. HRT는 48시간에서 약 3일의 적응기간을 두었고, 점차 12시간 및 8시간으로 단축시켰다. HSBR 및 M-HSBR의 운전방법은 HRT 12시간 기준으로, 유입(5분), 반응(200분), 침전(30분) 및 배출(5분) 순서로 총 240분/1회이며, 운전주기는 하루에 6회이었다.</p> <p>M-HSBR의 운전 종료 후, 담체 외부, 내부 부착바이오매스 및 반응조 내 부유바이오매스 수소생산특성을 관찰하기 위해, 반응조 내 담체를 취하여 동일한 유입기질 \( 50 \mathrm{ml} \)가 담긴 실린지를 이용하여 표면에 부착된 바이오매스를 수 회 탈리시켰다(담체 외부 부착바이오매스). 표면의 부착 바이오매스가 탈리된 담체를 4등분하여 \( 50 \mathrm{ml} \) 유입기질을 포함하고있는 플라스틱 튜브에 넣고 10분간 진동시켜 내부에 부착된 바이오매스를 탈리시켰다(담체 내부 부착바이오매스). 상기부착바이오매스가 포함된 유입기질을 \( 100 \mathrm{ml} \) 시험병에 넣고 하룻동안 회분식 수소발생을 관찰하였다. M-HSBR 반응조 내 부유액 \( 10 \mathrm{ml} \)를 유입기질 \( 50 \mathrm{ml} \)가 담긴 동일한 시험관에 넣고 반응을 관찰하였다(부유바이오매스). 시험관의 상부를 질소로 5분간 퍼징한 후, 고무마개로 막고 \( 30 \mathrm{ml} \) 가스실린지 4개를 마개에 장착하여 발생하는 가스량을 측정하였다. \( 35^{\circ} \mathrm{C} \) 인큐베이터에서 자력교반하였고, 재현성을 위해 2회 반복 실험하였다.</p> <p>담체가 기질 내 유기물을 흡착하는 현상을 조사하기 위해새 담체를 \( 50 \mathrm{ml} \)의 유입기질(혼합폐기물)이 담긴 \( 100 \mathrm{ml} \) 시험병에 넣고, 1일간 인큐베이터에서 교반시키면서 반응시켰다. 담체를 넣지 않은 실험을 대조군으로 실험하였고(2회 반복), 운전 종료 후, 각 유출수 내 유기물의 화학적산소요구량 (Chemical oxygen demand, COD)을 측정하여 비교하였다.</p>