• 유기물자원화
• /
• 제31권1호
• /
• pp.27-34
• /
• 2023

본 연구에서는 버섯 폐배지의 혐기성소화 효율 향상을 위해 수열전처리를 실시하고, 리그노셀룰로오스계 물질의 고온 가수분해 과정에서 생성될 수 있는 중간산물이 기질의 생분해도와 바이오가스 전환 효율에 미치는 영향을 함께 판단하였다. 수열전처리 온도의 범위를 150, 180, 210℃로 설정하였으며, 모든 수열전처리 온도에서 기질의 가용화율이 향상되는 결과를 확인할 수 있었다. 추가적으로, 150℃로 버섯 폐배지를 전처리한 경우에는 혐기성소화 효율에 영향을 미칠 수 있는 C/N 비가 개선되는 효과를 함께 확인하였다. 다만 전처리 온도가 180, 210℃인 경우에는 오히려 150℃로 전처리를 수행한 경우에 비해 메탄 생성량이 저하되는 경향을 보였는데, 이는 리그노셀룰로오스 물질의 중간분해 산물인 퓨란유도체의 형성으로 인해 메탄생성균이 영향을 받은 것으로 판단된다. 결국, 수열전처리를 통해 리그노셀룰로오스계 바이오매스의 가용화율 향상을 통한 메탄 생성 향상을 기대할 수 있으나, 혐기성소화 효율을 저해할 수 있는 중간산물이 생성되지 않는 적정 전처리 온도의 확인과 적용이 중요할 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제13권3호
• /
• pp.311-320
• /
• 1994

농축산(農畜産) 폐기물(廢棄物)의 혐기적(嫌氣的) 처리공정(處理工程)에 적용하기 위하여 아한대(亞寒帶) 지역(地域)으로 부터 분리(分離)한 clostridia의 생화학적(生化學的) 특성(特性)을 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같았다. 1. Cellulose 배지로 저온(低溫)에 집적배양(培養)한 결과 $CH_4$ 생성이 왕성(旺盛) 하였던 늪지 퇴적물(堆積物)(Canada, $56.9^{\circ}N$), 호수퇴적물(堆積物) Ⅳ(Canada, $55.0^{\circ}N$) 그리고 갯벌흙 Ⅱ(Korea, $37.0^{\circ}N$)에서 산생성능(酸生成能)이 우수하고 동시에 메탄을 생성하는 Clostridia, 즉 Clostridium botulinum SRC-64, Clostridium scatologens SRC-91 및 Clostridium tyrobutyricum SRC-100 을 각각 분리(分離)하였다. 분리(分離)된 clostridia 3균주(菌株)의 최적(最適) 생육온도(生育溫度)는 $37^{\circ}C$이었고 최저(最低) 생육온도(生育溫度)는 $10^{\circ}C$ 정도 이었으며, 그리고 이들 균주(菌株)는 특이적 메탄 생성균(生成菌)의 조효소(組酵素)인 $F_{420}$을 함유 하였다. 2. 포도당의 혐기분해(嫌氣分解) 생성물(生成物)로서 SRC-64 는 $H_2$, acetic, isovaleric, caproic acid 를 생성(生成)하였으며, SRC-91 은 $H_2$, propionic, butyric, valeric, caproic acid 를, SRC-100 은 acetic 과 propionic acid 를 주로 생성(生成) 하였다. 또한 3 균주(菌株) 모두 $13^{\circ}C$, 2 일(日) 배양조건(培養條件)에서 2.6-8.68 n moles/ml 범위(範圍)의 $CH_4$ 생성능력(生成能力)을 나타냈다.

• 한국환경보건학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.65-74
• /
• 2000

The sensitivity of a mehtanogen and sulfate-reducing bacterium isolated from a sea-based landfill site Cd$^{2+}$ and CU$^{2+}$ was studied. Methanogens and sulfate-reducing bacteria in leachates of the waste disposal site were enumerated using the MPN method. Methanobacterium thermoautotrophicum KHT, isolated from the leachate, could not grow at 0.5 mM Cd$^{2+}$ or 1.0 mM CU$^{2+}$. Desulfotomaculum sp. RHT, isolated from the same leachate, was able to insolubilization 3.0 mM Cd$^{2+}$ or 2.0 mM CU$^{2+}$ by production of hydrogen sulfide. When strains KHT and RHT were cultured together in the presence of the heavy metals, strain KHT could grow at high heavy metal concentrations after insolubilization of the metals by strain RHT. strain RHT.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제30권3호
• /
• pp.269-275
• /
• 2019

This study was conducted to evaluate the microbial communities in coupled system of a microbial electrolysis cell and an anaerobic digestion. Glucose, butyric acid, propionic acid and acetic acid were used as substrates. The maximum methane production and methane production rate of propionic acid respectively were $327.9{\pm}6.7mL\;CH_4/g\;COD$ and $28.3{\pm}3.1mL\;CH_4/g\;COD{\cdot}d$, which were higher than others. Microbial communities' analyses indicated that acetoclastic methangens were predominant in all systems. But the proportion of hydrogenotrophic methanogens was higher in the system using propionic acid as a substrate when compared to others. In coupled system of a microbial electrolysis cell and anaerobic digestion, the methane production was higher as the distribution of hydrogen, which was generated by substrate degradation, and proportion of hydrogenotrophic methanogens was higher.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제6권4호
• /
• pp.21-28
• /
• 1986

인공(人工)슬러지를 이용하여 혐기성중온소화(嫌氣性中溫消和)의 고온소화(高溫消化)에로의 전환방법(轉換方法)에 대하여 연구하였다. 부하(負荷)를 계속하며 온도증가율(溫度增加率) 2, 1 및 $0.5^{\circ}C/day$로 온도를 상승시킨 결과, 온도증가율(溫度增加率) 이 클수록 메탄발효(醱酵)가 급속하게 악화되었으며, 세경우 모두 고온(高溫)에 도달하였을 때는 메탄발효(醱酵)가 중지되고 산발효(酸醱酵)만이 일어났다. 이러한 산발효상태(酸醱酵狀態)에서 부하(負荷)를 끊고 중화(中和)를 행한 후 6개월간(個月間)의 휴지기간중(休止期間中)에도 메탄발효(醱酵)는 이루어지지 않았다. 이로부터 메탄생성균(生成菌) 온도충격(溫度衝擊)의 크기에 비례하여 급속하게 활성(活性)을 잃는 반면 산생성균(酸生性菌)은 영향을 덜 받아 고온하(高溫下)에서 적응될 수 있다고 판단할 수 있다. 반면에 무부하상태하(無負荷狀態下)에서 온도(溫度)를 상승시켰을 때, 정상적(正常的)인 고온소화(高溫消化)가, 온도증가율(溫度增加率) $1^{\circ}C/day$의 경우 고온(高溫)에 도달한 후 1일(日)의 휴지기간(休止期間)으로도 가능하였고 일시(一時)에 상승시킨 경우도 20일간(日間) 휴지기간(休止期間)으로 가능하였다. 따라서 고온(高溫)에로의 전환(轉換)은 무부하상태하(無負荷狀態下)에서 용이(容易)함을 알 수 있는 동시에, 온도증가율(溫度增加率)이 작은 경우 고온(高溫)도달 후 짧은 휴지기간(休止期間)으로 전환(轉換)이 가능하며, 온도증가율(溫度增加率)이 매우 커서 급격한 온도충격(溫度衝擊)이 발생하는 경우에도 메탄생성균(生成菌)이 산생성균(酸生性菌)과 균형을 이루기에 충분한 휴지기간(休止期間)이 주어지면 고온소화(高溫消化)에로의 전환(轉換)이 가능함을 알 수 있다. 한편 산발효상태(酸醱酵狀態)의 고온소화조(高溫消化槽)에 중온소화(中溫消化)슬러지를 식종(植種)한 결과 신속하게 정상정(正常的)인 고온소화(高溫消化)가 이루어질 수 있었다. 따라서 중온소화(中溫消化)슬러지에 의한 식종(植種)은 고온소화(高溫消化)의 초기운전시(初期運轉時)나 정상정(正常的)인 소화(消化)의 정지시(停止時) 매우 유효(有效)한 전환(轉換) 및 회복방법(回復方法)이 될 수 있을 것이다. 또한 온도상승(溫度上昇) 및 중온(中溫)슬러지식종(植種)에 의한 정상정(正常的)인 고온소화결과(高溫消和結果)로부터 중온하(中溫下)에서도 상당량(相當量)의 고온균(高溫菌)이 존재하고 있음을 알 수 있다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제26권1호
• /
• pp.59-68
• /
• 2017

본 연구는 항진 항균 작용이 보고되어진 고춧가루 함량(0% ~ 1%)에 따른 음식물쓰레기와 하수슬러지 혼합 물질(1 : 5 V/V%)의 혐기성통합소화 효과를 평가하기 위하여 수행되었다. 본 연구에서 고춧가루 함량 변화가 혐기성미생물 중 가수분해균과 메탄생성균보다 산생성균에 영향을 더 큰 줄 수 있음을 보였으며, 고춧가루함량이 가장 낮은 CAP0 (Capsaicin 0)에서 실험적 누적 메탄수율(ECMY)과 실험적 바이오생산량(EBEP)이 각각 0.17 L $CH_4/g$ $VS_{fed}$와 1,465 cal/g $VS_{fed}$로 최고값으로 측정되어졌다. 그리고 고춧가루 함량이 증가함에 따라 정상운전 위하여 혐기성 미생물의 순응을 위한 기간이 필요함을 보였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권6B호
• /
• pp.683-687
• /
• 2006

본 연구에서는 혐기성 소화에서 aeration이 수소생성에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 혐기성 소화슬러지를 0, 1, 3, 6, 12, 24 시간 동안 aeration 실시 후 glucose(20 g/L)를 기질로 이용하여 batch test를 실시하였다. Aeration 시간이 길어질수록 메탄가스가 감소하고, 수소가스가 증가하였으며, 6시간 동안 aeration을 실시한 반응조에서 가장 높은 수소 생성율(570 ml/L)을 나타내었다. 연속운전의 경우 aerated reactor는 메탄가스의 생성 없이 수소가 지속적으로 발생하였으며, non-aerated reactor의 경우 낮은 pH와 짧은 HRT만으로는 메탄 생성균의 활성을 완전히 저해할 수 없었다. 그러나 미생물관점에서의 보다 명확한 규명을 위해 향후 연구가 추가적으로 진행되어야 하며, 현장 적용성을 고려한 aeration 처리의 최적조건 도출도 이루어져야 할 것이다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
• /
• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.365-369
• /
• 2000

반응기의 performance를 결정하는 중요한 요소는 methane 생성균의 활성을 측정하는 것이다. Methanogen의 활성을 측정하는 방법으로 SMA가 유일하게 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 methanogen의 활성을 측정하는 다른 대안으로 CLSM image의 정량 분석 방법을 확립하였다. CLSM의 결과는 약 5시간 안에 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 분자 생물학적인 기술을 많이 요하지 않는다. 또한, sludge내부의 상태와 methanogen의 분포정도를 사진으로 볼 수 있는 장점이 있다. 따라서 SMA와 함께 CLSM image 정량 분석은 UASB반응기의 start-up 동안의 methanogen의 활성을 측정하기 위한 유용한 방법으로 제안할 수 있다.

• 에너지공학
• /
• 제22권4호
• /
• pp.347-354
• /
• 2013

생물학적방법으로 이산화탄소를 에너지원인 메탄으로 전환하고자 hydrogenotrophic methanogen이 우점화된 실험실규모의 연속운전 반응기를 이용하여 수소의 주입비율과 EBCT에 따른 실험을 진행하였다. 수소와 이산화탄소의 주입비율을 4:1과 5:1(mol/mol)로 달리한 실험결과 두 조건 모두 주입된 수소가 대부분 소모되며 99% 이상의 전환율을 보였다. 이산화탄소의 경우 4:1에서는 $74.45{\pm}0.33$%, 5:1에서는 $95.8{\pm}10.7%$의 전환율로 이산화탄소를 모두 전환시키기 위해서는 양론식에 비해 더 많은 양의 수소가 필요한 것으로 확인되었다. 이는 hydrogenotrophic methanogen의 생장유지에 필요한 에너지원인 수소가 사용된 것에 기인한 것으로 사료된다. 체류시간별로 처리효율을 확인한 결과, 임계처리용량은 EBCT 3.3시간에서 수소(99.9%)와 이산화탄소(96.23%)의 안정적인 전환율을 보이며 $1.15{\pm}0.02m^3{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 메탄생산속도와 $2.01{\pm}0.04kg{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 이산화탄소 고정화속도를 나타내었다.

• 유기물자원화
• /
• 제31권1호
• /
• pp.15-26
• /
• 2023

혐기소화에 의한 메탄생산은 유기물이 가수분해, 산생성 단계를 거쳐 아세트산생성균과 메탄생성균 간의 영양공생 (syntrophy)에 의해 일어난다. 본 연구에서는 종간 영양공생 기작인 종간직접전자전달 (DIET, Direct Interspecies Electron Transfer) 과정을 촉진시키기 위하여 전도체인 마그네타이트 (Fe₃O₄) 첨가가 음폐수의 메탄생산에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 이를 위해, 본 연구에서는 회분식 혐기반응기를 이용하여 마그네타이트 투입량에 따른 음폐수의 메탄퍼텐셜 (B_u)과 최대메탄생산속도 [R_m(t₀)]를 분석하였다. 마그네타이트 무처리구의 메탄퍼텐셜은 0.496 Nm³/kg-VS_added이었으며, 21.06일에 38.24 mL/day의 최대메탄생산속도를 보였다. 마그네타이트 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 70, 100mM 처리구의 메탄퍼텐셜은 각각 0.502, 0.498, 0.512, 0.510, 0.518, 0.523, 0.524, 0.540, 0.549 Nm³/kg-VS_added이었으며, 마그네타이트 투입량 증가에 따라 유의성 있는 메탄퍼텐셜의 증가 경향을 보였다. 최대메탄생산속도는 무처리구와 비교하여 마그네타이트 처리구에서 증가하였으며 15mM 처리구에서 36.95%까지 증가하였다. 또한, 마그네타이트 투입농도가 증가함에 따라 최대메탄생산속도에 도달하는 기간(t₀)은 무처리 21.06일에서 마그네타이트 100mM 처리 14.67일로 크게 단축되었다. 따라서, 마그네타이트 투입에 따른 음폐수의 메탄퍼텐셜과 최대메탄생산속도가 크게 향상되었다.