• 유기물자원화
• /
• 제9권1호
• /
• pp.79-89
• /
• 2001

본 연구에서는 유기성 폐기물의 분해시 발생되는 열을 재활용하고, 혐기성 소화액의 퇴비화를 위한 혐기성 소화 - 고온 호기법(Anaerobic Digestion-Thermophilic oxic process, ADTOP)을 고안하고, 유기물 분해와 수분의 증발 그리고 생성열의 적용성을 검토하였다. 유기성 폐기물인 중화요리 잔반은 TOP에 의해 완전처리가 가능하며, 최대 용적부하는 $55kg/m^3{\cdot}d$, 투입된 수분은 거의 완전히 증발되었으며 탄소수지에 의한 탄소성 유기물의 이산화탄소 전환율은 90.5%이었다. 고온 혐기성 소화를 위한 적정온도(약$55^{\circ}C$)를 유지하기 위한 최소용적부하는 $45.0kg/m^3{\cdot}d$이었다. 혐기성 소화조의 온도는 수리학적 체류시간이 짧아짐에 따라 지수적 온도강하를 나타내었으며 고온 혐기성소화를 위한 최소 HRT는 약 10일 정도로 판단된다. 따라서 고온 호기법을 이용한 유기성폐기물의 처리시 발생되는 열에너지는 혐기성 소화와 같은 체류시간이 비교적 긴 공정에서 효과적일 것으로 판단된다. 혐기조의 유기물 부하 $1.1kg-COD/m^3{\cdot}d$, 고온 호기조 유기물의 투입량 $50kg/m^3$, 공기 유입량 $250{\ell}/m^3{\cdot}min$의 조건에서 혐기성 소화효율은 90% 이상으로 나타났다.

• 유기물자원화
• /
• 제16권1호
• /
• pp.31-38
• /
• 2008

동물 사체 처리가 축산업에 큰 부담이 되고 있다. 본 연구의 목적은 고온 혐기성 소화에 의한 동물 사체의 처리 타당성을 검토하는데 있다. 고기와 내장을 사용하여 수행된 회분식 실험 결과 동물 사체가 혐기성 고온 조건에서 분해 가능함이 확인되었다. 초기 기질 volatile solids (VS) 1.5~7.7% 조건에서 유기물 제거 효율과 메탄 생성 모두 52.7~58.5%, 220~243 ml/g VS의 양호한 효율을 보였다. 그러나 연속 실험에서는 VS 2.5% 이상의 조건에서 혐기성 미생물의 활동이 암모니아 독성에 의해 저해됨이 발견되었다. 암모니아가 동물 사체 내의 단백질이 분해되는 과정에서 생성되며 혐기성 조건에서 분해되지 않으므로, 암모니아 농도를 낮추는 방법은 희석이 유일하다고 판단된다. 따라서 고온 혐기성 소화를 적용할 시, 동물 사체의 단독 처리 보다는 질소 농도가 상대적으로 낮은 다른 폐수 또는 폐기물과의 혼합 소화를 고려하는 것이 타당할 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.585-592
• /
• 2014

본 연구는 축산폐수의 혐기성 처리 시 교반의 영향에 대하여 연구자에 따라 서로 다른 결과가 보고되어 우리나라 축산폐수에 적용 시 교반의 영향을 파악할 필요가 있어 실시하였다. 4개의 혐기성 소화조를 중온 또는 고온으로 유지하면서 연속적으로 교반시키거나 교반 시키지 않고 운전하였다. 온도가 같은 경우 연속으로 교반한 반응조가 교반하지 않은 반응조의 TCOD 제거효율에 비하여 0.11-0.58% 높게 나타났다. 그리고 중온 소화조의 TCOD 제거효율이 고온 소화조의 TCOD 제거효율과 거의 같아 온도에 따른 TCOD 제거효율 간에는 큰 차이가 없었다. 연속적으로 교반한 소화조의 가스 발생량이 교반하지 않은 소화조에 비하여 1.7-4.6% 많았다. 또한 중온 소화조의 가스 발생량은 고온 소화조보다 29.1-32.1% 높고 메탄 발생량도 많았는데 이는 고온 소화조의 암모니아 저해로 인한 것으로 판단된다. 이러한 실험 결과를 종합하면 축산폐수를 혐기성으로 처리 시 중온에서 운전되고 연속적으로 교반한 반응조의 운전 조건이 더 좋은 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제7권3호
• /
• pp.1-11
• /
• 1987

중온소화(中溫消化)와 고온소화(高溫消化)의 차이점을 보다 명확히 규명하기 위하여 소화(消化)의 정지(停止)를 포함하는 폭넓은 실험을 행하였다. 연구결과, 정상소화(正常消化)와 소화조해(消化阻害)를 구분짓는 한계체류시간(限界滯留時間)이 존재하여, 중온(中溫)에서는 10일(日), 고온(高溫)에서는 5일(日)부근이었고 그 이하(以下)의 체류시간(滯留時間)에서는 소화(消化)의 조해(阻害)가 급격하게 발생하였는데 고온(高溫)에 비하여 중온(中溫)에서의 조해(阻害)정도가 매우 컸다. 중온소화(中溫消化)의 한계체류시간이상(限界滯留時間以上)에서는 소화(消化)상태가 거의 유사하였으나, 그이하(以下)의 체류시간(滯留時間)에서는 고온소화(高溫消化)가 월등히 양호(良好)하였으며, 고온(高溫)에서는 중온(中溫)에 비하여 소화(消化)슬러지발생량(發生量)이 감소하는 동시에 소화(消化)슬러지의 침강속도(沈降速度)가 크게 증가하고 여과비저항(濾過比抵抗)은 감소하였다. 한편 반응속도(反應速度)는 소화(消化)에 마치는 온도(溫度)와 체류시간(滯留時間)의 영향을 나타내는 데 유효하였다. 또한 온도(溫度)에 관계없이 반응속도(反應速度)가 증가함에 따라 가스발생속도(發生速度)가 선형적(線形的)으로 증가하였고 그 상관관계(相關關係)는 중온(中溫)과 고온(高溫)에서 거의 일치하였다.

• 유기물자원화
• /
• 제19권4호
• /
• pp.66-73
• /
• 2011

본 연구의 목적은 TPAD(Temperature Phased Anaerobic Digestion)시스템 [고온조($55^{\circ}C$)와 중온조 ($35^{\circ}C$)]과 이상혐기소화시스템[중온조($35^{\circ}C$)와 중온조($35^{\circ}C$)]공정을 비교하고, 이러한 공정을 적용한 유기성 자원별 바이오가스 생산량을 비교하는 것이었다. 원료별 TPAD시스템을 적용한 바이오가스 생산량을 비교해 볼 때, 고온조에서 돈분과 음식물류폐기물을 혼합한 원료를 사용한 경우는 돈분만 사용하였을 때 보다 혐기소화 공정의 안정화에 걸리는 기간은 3.5배가 지연되었지만, 중온조의 경우, 돈분과 음식물류폐기물을 혼용 처리하였을때 메탄가스 농도 약 70%로 체류시간을 5일 앞당겨 안정화 단계에 도달하는 것으로 나타났다. 돈분과 음식물류폐기물을 혼합한 원료의 경우 고온조에서 혐기소화 60일을 기점으로, 또한 중온조의 경우 초기단계인 혐기소화 3일 후부터 돈분만 사용한 경우 보다 누적 메탄가스 발생량이 많게 나타났다. 또한 혐기소화 공정측면에서 돈분을 이용한 TPAD시스템 운영은 이상혐기소화시스템보다 조기에 공정의 안정화 단계에 도달하는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
• /
• 제10권4호
• /
• pp.86-95
• /
• 2002

도시쓰레기의 혐기성 소화는 에너지원 및 온난화 가스 저감 문제 등에 의해 최근에 사회적 관심사가 되고 있다. 도시쓰레기는 고형분 함량이 높고 질소성분이 낮으며 셀루로스와 헤미셀루로스가 주성분으로 되어 있다. 도시쓰레기의 메탄 전화율은 대개 50%이며 $0.2m^2/kg$ VS에 해당한다. 고형물 농도가 높을수록 긴 수리학적 체류시간이 필요하며 주입물에 접종슬러지를 혼합하여야 한다. 도시쓰레기의 혐기성 소화 시 C/N비는 25가 상한이고 NH3-N의 적정농도는 700mg/L로 알려져 있다. pH조절을 위하여 흔히 석회와 탄산나트륨이 사용되고있는데 탄산나트륨을 3,500mg/L이상 첨가하면 나트륨 독성이 나타난다. 고온성 혐기 소화조는 운용과 관리가 어려우나 병원성 미생물 억제에 효과적인 것으로 알려져 있다. 도시쓰레기의 혐기성 소화공정의 최적화를 이룩하려면 소화공정에 관여하는 미생물의 작동기전에 대한 이해가 필요하다.

• Journal of Dairy Science and Biotechnology
• /
• 제27권1호
• /
• pp.13-18
• /
• 2009

본 연구의 목적은 유가공 폐기물에 대한 혐기성 소화를 통해 바이오메탄의 생성을 확인하고, 생성된 메탄의 에너지원으로의 사용 가능성과 오염도 감소의 정도를 확인하는 것이며, 연구 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 수리학적 체류시간(HRT)을 15일로 유지시키고 $35^{\circ}C$의 중온 조건에서 유가공 폐기물을 혐기성 소화시킨 결과 평균 4.11 ${\ell}$/day의 메탄이 전체 가스의 70% 성분비를 유지하며 일정하게 발생하였다. 이는 다른 폐기물을 이용한 연구 결과와 비교하였을 때보다 상대적으로 높은 값으로, 유가공 폐기물에 대한 혐기성 소화처리를 통해 높은 효율의 에너지원으로 확보할 수 있음을 보여준다. TCOD는 초기 투입된 원수에서의 약 31,000 mg/${\ell}$에서 13,500 mg/${\ell}$ 이하까지 줄어 최대 60%의 TCOD 제거 효율을 보여주었다. 2. HRT를 15일로 유지한 상태에서 온도를 $55^{\circ}C$의 고온으로 변화시킨 경우, 메탄 발생량이 약 5% 가량 증가하였다. 온도의 변화만으로는 메탄 발생량에 큰 영향을 주지 못하였으나, HRT를 15일에서 12일로 감소시킨 경우에는 고온의 경우가 중온의 경우보다 약 44% 가량 많은 메탄 발생량을 보였다. 3. 이상의 결과를 통하여 알아낸 메탄 발생량과 오염 감소율을 토대로 바이오메탄을 에너지원으로 이용했을 경우의 경제성을 분석한 결과, HRT 12일의 고온 조건에서 유가공 폐기물을 혐기성 소화시키는 것이 기업에 많은 경제적인 이익을 가져다 주는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
• /
• 제17권4호
• /
• pp.66-73
• /
• 2009

음식물류폐수와 축산분뇨를 1:1로 혼합한 폐수를 대상으로 고온/중온의 이상혐기소화공정을 실시하였고 혼합폐수내 병원성미생물의 존재 및 소화과정중 미생물상의 변화를 살펴보았다. 혼합원액내 미생물은 대장균, 분변성 장내세균, 대장균군 등의 장내세균총을 비롯하여 식중독을 일으키는 포도상구균과 살모넬라, 이질의 원인균인 쉬겔라, 유가공제품내 대표적 병원성세균인 리스테리아 및 효모 등이 검출되었다. 혐기소화의 안정화시기는 반응후 21일이 지나서부터 시작하였으며, 이 시기를 전후하여 산 발효조와 메탄발효조에서 각각 80% 및 90% 내외의 가파른 감소율을 보이며 대부분의 미생물이 감소되었다. 안정화이후 유기물의 평균분해율은 메탄발효조에서 60% 내외를 기록하였다. 메탄 발효조를 거친 소화액내 미생물개체수는 반응종료 시점에서 대부분 불검출 되었으나, 리스테리아와 포도상구균의 경우, 비교적 완만한 감소세를 보이며 반응최종일까지 검출이 되고 있음을 확인하였다.

• 청정기술
• /
• 제19권4호
• /
• pp.355-369
• /
• 2013

재생 원료인 바이오매스를 이용한 에너지 생산에 있어서 경제성은 가장 중요한 인자 중 하나이다. 이러한 관점에서 슬러지 혐기소화에 의해 생산되는 바이오가스는 다른 바이오매스에 비해 매우 저렴하며 처분 비용 절감으로 얻는 이익이 부가적으로 발생하기 때문에 경제성이 매우 높다. 슬러지 혐기소화에서 기질의 가수분해 속도는 전체 소화 성능을 결정짓는 인자이며 혐기소화 속도를 향상시키기 위한 슬러지 전처리 기술이 많이 개발되었다. 슬러지 전처리는 생물학적, 열 가수분해, 초음파, 기계적 방법 등 다양한 기술이 실제 시설에 적용되었다. 전처리는 슬러지 가용화를 촉진하고 고형물을 감소시키면서 바이오가스 생산을 늘리는 등 혐기소화 효율을 향상시켰다. 본문에서는 전처리 방법의 기술적 특성을 소개하고 각 전처리 방법의 에너지 수지와 경제성을 비교하여 적절한 전처리 기술을 선정하기 위한 기준을 마련하고자 하였다. 조사 결과 고온 혐기소화와 열 가수분해가 가장 경제성이 높고 다음으로 Cell rupture$^{TM}$, OpenCEL$^{TM}$, MicroSludge$^{TM}$, 초음파의 순서로 평가되었다. 경제성 평가에 있어서 슬러지의 최종 처분 비용이 가장 큰 요소가 되며 따라서 최종 처분 슬러지의 수분 함량이 경제성 평가에 결정적인 역할을 하였다.

• 유기물자원화
• /
• 제17권2호
• /
• pp.93-100
• /
• 2009

본 연구에서는 돈분폐수와 음식물폐수를 대상으로 대장균을 비롯한 병원성균의 존재여부를 파악하였으며, 이들을 여러 비율로 혼합한 혼합폐수를 대상으로 $55^{\circ}C$의 고온의 회분식 혐기소화를 실시하여 최적의 유기물 분해를 위한 혼합비율 및 혐기소화과정에서의 미생물상의 변화를 관찰하였다. 대장균 등의 분변성 장내세균은 축산폐수에서만 발견되었으며 식중독세균인 포도상구균은 음식물과 축산폐수 양쪽에서 발견되었다. 각 폐수의 혼합비율을 달리하여 고온 회분식 혐기소화과정을 거친 결과 각 폐수의 비율이 50:50인 R3 반응조에서 가장 높은 유기물 제거효율을 나타냈으며, 이때 $BOD_5$, CODcr SS의 감량율은 각각 23.2%, 24.7%, 19.7%로 나타났다. 한편, 소화과정 중 미생물상의 변화는 각 혼합반응조 모두 유사한 결과를 보여주었다. 총 세균수의 경우, 반응 최종일까지 상당량의 미생물이 존재하는 것으로 나타났으며, 대장균 등의 분변성 장내세균의 경우에는 반응 10일째 대부분이 사멸되는 것으로 나타났다. 반면, 포도상구균의 경우, 반응기간 내내 완만한 감소세를 보이며 최종 반응일 까지 1,000~5,000 CFU/mL 정도의 개체수가 유지되는 것으로 관찰되었다.