• 유기물자원화
• /
• 제6권1호
• /
• pp.21-30
• /
• 1998

음식 쓰레기와 종이류의 혼합퇴비화에서 퇴비 식종 효과는 온도 변화, pH, 이산화탄소 발생량, 암모니아 발생 속도 등으로 판단하여 볼 때 유기성 질소를 비롯한 유기물의 분해를 퇴비화초기 단계에서는 촉진하는 것으로 나타났다. 하지만 이러한 퇴비식종이 최종적으로 유기물 분해율이나 질소 손실량에는 영향을 주지 않았다. 또한 퇴비를 식종함으로써 초기 고온 단계의 셀룰로스 분해가 촉진되었으며 건조 중량으로 25% 식종은 초기에 충분한 양의 셀룰로스 분해 미생물을 공급하는 것으로 나타났다. 아울러 퇴비 식종량이 증가함에 따라 초기 단계의 셀룰로스 분해 효소 활성도가 높았으며, 단시간에 최대값으로 증가하는 경향을 보였다. 그러나 최대 셀룰로스 분해효소의 활성도 유지기간이나 최대값은 대체로 비슷하였다. 또한 최종적인 셀룰로스 분해율도 비슷하여 퇴비 식종효과는 셀룰로스의 빠른 분해에 제한되며, 셀룰로스의 전반적인 분해도 향상에는 기여하지 못하는 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
• /
• 제28권1호
• /
• pp.65-72
• /
• 2020

본 연구는 초기 식종슬러지 종류별 CO₂의 생물학적 바이오메탄 생산 적용 가능성을 비교를 위해 국내 혐기성 소화조로부터 획득한 식종미생물을 종류에 따라 Specific methanogenic activity (SMA) test를 수행한 결과이다. 36일간의 실험 결과 CH₄ yield는 2,434-2,051mL CH₄/g COD의 범위를 얻었고 생산된 가스 내 CH₄ 분압은 맥주공장과 음식물류 폐기물 식종슬러지에서 가장 높은 89.3-91.9% CH₄ 분포를 보인 반면 하수슬러지 식종슬러지로부터 가장 낮은 효율을 나타냈다. 반응조의 CH₄ production rate/CO₂ consumption rate 비교를 통해 CH₄전환 속도 및 CO₂소비율의 간접적 물질 수지 비교가 가능했으며 SMA test 실험 기간 중 반응조 내 아세트산의 농도의 검출이 확인되었다. 이는 식종슬러지 내부의 잔류 유기물들의 분해, 식종미생물의 사멸 및 이들의 분해, Homoacetogenic bacteria의 활성에 의해 반응조 내 Metabolic pathway가 부분적으로 Hydrogenotrophic methanogenesis 단계에서 Acetoclasctic methanogenesis로의 변환됨에 따른 결과로 사료된다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.197-205
• /
• 2010

돈분 슬러리를 이용한 혐기성 소화과정에서 유기물 농도 및 식종슬러지의 식종비율, 소화조의 혼합강도 등의 최적 실험조건을 도출하고, 돼지의 성장에 따른 사료 급여 특성과 분뇨의 성상이 바이오가스 발생에 미치는 영향을 관찰하였다. 식종슬러지 비율 50%와 TS 농도 1% 수준에서 메탄함량은 45%이었고, 유기물 함량이 3~7 %로 증가할수록 메탄가스 함량도 증가되었다. 반응조의 혼합강도에 따른 총 누적가스 발생량은 식종슬러지의 식종비율에 따른 영향은 관찰되지 않았고, TS 농도 3%와 5%에서 혼합강도를 증가시켰을 때(80 $\rightarrow$ 160 rpm) 바이오가스 발생량도 증가되었다. 돈분폐수의 혐기소화 실험시 바이오가스를 회수하고자 하는 최적의 운전 조건은 투입되는 TS 농도 3~5% 정도의 유기물 농도와 50% 수준의 식종슬러지의 식종비율 그리고 반응조의 적절한 교반강도(120 rpm) 따라 결정될 수 있다. 돈분뇨 종류에 따른 가스발생량은 분만돈 분뇨의 바이오 가스 발생량이 높았고, gas 발생의 peak(20일)도 짧게 나타나 분해율이 가장 좋은 것으로 나타났다. 돼지의 사육 및 소비 형태에 따라 돼지의 사육 환경이 변화되며, 투입되는 사료의 급여 특성도 달라져 바이오가스 발생 특성도 차이가 있는 것으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2004

혐기성 소화에서 미생물에 저해/독성 물질로 알려진 암모니아의 농도와 식종원에 따른 영향을 회분식 반응기를 이용하여 분석하였다. 식종원은 고농도의 암모니아에 장기간 적응된 축산농가 축산폐수 집수조의 슬러지 그리고 저농도의 암모니아에 노출된 하수종말처리장 혐기성 소화조 슬러지를 사용하였다. 식종원에 상관없이 암모니아는 TAN 1,500 mg-N/L에서 COD 제거율과 biogas 발생량으로 측정된 혐기성 미생물의 활성에 저해영향을 주기 시작하여 3,500 mg-N/L에서는 더욱 심하였다. 암모니아 저해 농도 범위에서 휘발성 유기산의 농도는 50 mg/L 범위로 유지되므로 메탄생성균 뿐만 아니라 산생성균도 저해영향을 받는 것으로 나타났다. 축산폐수 집수조 슬러지로 식종된 경우 암모니아 농도 TAN으로 $2,500{\sim}3,500\;mg-N/L$ 범위에서도 COD 제거율과 biogas 발생량의 감소폭은 미미하였으나 하수종말처리장 혐기성 소화조 슬러지로 식종된 경우 암모니아 농도가 증가할수록 COD 제거율과 biogas 발생량은 큰 폭으로 감소하였다. 결과적으로 암모니아에 장기간 순응된 슬러지로 식종한 경우 암모니아의 저해 농도에 대하여 적응도 빨랐으며 저해영향도 적었다.

• 유기물자원화
• /
• 제27권4호
• /
• pp.51-59
• /
• 2019

실험실 규모 회분식 미생물전기분해전지 반응기 (유효부피 20 mL)를 이용하여 수소가스 생산 및 식종기간 특성을 조사하였다. 총 6 cycle 동안 0.9 V를 인가하여 식종슬러지 혼합 비율 (혐기성소화 슬러지:50 mM PBS)에 따른 수소생산 및 식종기간을 분석한 결과 혼합비 1:1 반응기에서 9.8-20.9 mL 수소를 생산하였으며, 수소함량은 66.8-79.6%로 가장 높게 나타났다. 식종기간에 있어서는 혼합비 1:1 반응기 기준으로 약 12일 정도부터는 수소생산 및 전류밀도가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 혼합비 1:2, 1:3, 1:4 반응기의 경우 cycle (2-6 cycle)에 따라 수소가스 생산량이 3.7-7.1 mL, 농도 5.8-65.8%로 변화하였으며, 혼합비 1:5, 1:6, 1:7 반응기의 수소가스 생산량은 0.5-0.7 mL, 농도 1.8-7.1%로 나타나 최대 혼합비 1:4까지 식종하는 것이 적합할 것으로 판단된다.

• KSBB Journal
• /
• 제20권6호
• /
• pp.431-437
• /
• 2005

1. 고온 CSTR은 비교적 짧은 start-up 기간과 높은 $H_2$ 수율을 나타내었다. $H_2$ 생산속도와 $H_2$ 수율의 안정화를 근거로 판단컨대 start-up 기간은 30일 이내이었으며, 최고 $H_2$ 수율은 2.4 mol $H_2/mol$ glucose이었다. 2. 비교적 긴 HRT와 침전조를 이용한 biomass의 재순환에도 불구하고, 유입 포도당의 농도가 낮아 biomass 농도는 다른 중온 반응기에서 보고된 것에 비해 낮은 편이었다. 3. 운전 초기에 $CH_4$이 발생하였으나 8일 이후부터는 pH를 1.0 이하로 유지하였더니 14일 이후로는 거의 검출되지 않는 것으로 봐서 메탄생성균이 식종균에 남아 있더라도 반응기 운전조건을 통해 $CH_4$ 발생을 억제할 수 있었다. 4. 식종 미생물과 반응기로부터 취한 시료의 DGGE band 패튼이 다른 것으로 보아 고온 CSTR 조건에서 식종된 미생물 군집의 조성이 변화하였음을 알 수 있었다. 5. DGGE 분석결과 초기 43일간의 운전기간 동안에 관찰된 미생물 군집조성은 동적인 변화를 나타내었다. 약 14일부터는 biogas 조성이 거의 일정하였으나 미생물 군집은 동적 변화를 나타내었다. F. gondwanens와 T. Thermoanaerobacterium과 계통발생학적으로 가장 연관이 있는 개체군들이 운전 21일과 41일째에 각각 우점으로 나타났다. 6. 본 연구에서 식종 슬러지를 열처리하는데 사용한 조건은 메탄생성균을 완전히 제거하는데 불충분하다는 것은 운전 초기에 $CH_4$이 biogas에서 검출되었고, 식종 슬러지와 반응기로부터 취한 시료에서 메탄생성균이 가지는 mcrA 유전자가 PCR로 증폭되었으므로 알 수 있었다. 7. 메탄생성균의 주요 목에 특이적인 primers를 사용하여 PCR을 실시한 결과 식종슬러지에 있는 메탄생성균들은 주로 Methanosarcinales와 Methanomicrobiales 목에 속하였으며, $CH_4$이 발생했던 때의 반응기에 있는 메탄생성균들은 주로 Methanobacteriales 목에 해당되는 것으로 나타났다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제27권5호
• /
• pp.533-539
• /
• 2016

This study was performed to evaluate the characteristics of start-up of anaerobic digestion from food waste with different inoculum ratios. The hydrogen yield was similar with different inoculum ratios. The hydrogen production rate increased with increasing inoculum ratio. But the specific hydrogen production rate decreased with increasing inoculum ratio. Total volatile fatty acids composition analysis showed that butyrate and acetate were the prevalent products in all reactors, followed by lactate and propionate. The acetate was most prevalent product in reactors at $X_0/S_0=0.080$ and 0.159. But in reactors at $X_0/S_0=0.239$ and 0.318, butyrate accounted for greater than 50% of the total volatile fatty acids.

• 유기물자원화
• /
• 제5권1호
• /
• pp.15-23
• /
• 1997

본 연구는 음식쓰레기 분해촉진용으로 시판되고 있는 식종물질을 음식쓰레기에 첨가하여 처리했을 때의 음식쓰레기 분해정도를 숙성퇴비를 사용한 경우와 비교한 것이다. 시판 중인 식종물질로는 GM(Green Microorganisms)과 EM (Effective Microorganisms) 두가지를 실험대상으로 하였다. 음식쓰레기 분해효과를 비교하기 위하여 일반적인 퇴비화실험과 식종물질제품의 시방내용을 준수한 간이처리실험을 병행하였다. 음식쓰레기 분해효과는 온도와 VS 감소율, 그리고 FDA (Fluorescein DiAcetate) 가수분해활성의 변화를 통하여 비교하였다. 온도변화 및 도달한 최고온도를 비교할 때 일반퇴비화실험에서는 $55{\sim}57^{\circ}C$까지 상승하였으나 간이처리실험에서는 거의 온도상승이 관찰되지 않았다. 퇴비화실험에서는 숙성퇴비를 첨가한 음식쓰레기의 최고온도가 GM을 첨가한 경우보다 $2^{\circ}C$ 높았다. VS 함량의 변화를 볼 때 일반 퇴비화실험에는 VS가 27~32% 감소하였으나 간이처리실험에서는 불과 6~7%만이 감소하였다. 퇴비화실험에서 숙성퇴비를 첨가한 음식쓰레기의 VS 감소율은 GM을 첨가한 음식쓰레기의 경우보다 약 5% 높았다. FDA 가수분해활성도를 이용하여 측정한 미생물활성은 퇴비화실험에서는 초기 10일까지 증가한 후 감소하기 시작하였으나 간이처리한 음식쓰레기에서는 초반부터 줄곧 감소하였다. 수치상으로 대소를 비교하여 보면 초반에는 간이처리실험의 미생물활성이 일반퇴비화실험의 경우보다 높게 나타났으나 반응기간이 경과하여도 활성이 계속 감소하여 결국 일반 퇴비화실험보다 미생물활성이 전반적으로 낮았다. 퇴비화실험에서는 숙성퇴비를 첨가한 음식쓰레기의 미생물활성이 GM을 첨가한 경우보다 높았다.

• 유기물자원화
• /
• 제8권3호
• /
• pp.112-117
• /
• 2000

음식물쓰레기는 높은 함수율과 VS(volatile solids) 함량으로 인해 수거, 운반 및 매립에 있어서 부패, 악취, 침출수 등의 주요 원인이 되고 있다. 음식물쓰레기의 산발효는 기질의 생분해도와 식종균의 분해능력과 같은 발효제한요소에 의해서 영향을 받는데, 음식물쓰레기의 생분해도는 잘 분해되지 않으며 전체 양의 약 50%를 차지하는 셀룰로우스 성분(야채류)과 깊은 연관이 있다. 이에 대한 효과적이면서도 경제적인 방법은 셀룰로우스의 분해능력이 뛰어난 미생물을 식종하는 것으로, 본 연구에서는 루멘미생물을 이용하여 산발효의 낮은 효율을 향상시키려 하였으며 그 값을 중온 산발효균과 비교하였다. Leaching bed 반응조에 루멘미생물을 식종했을 때의 산발효 효율은 희석율 $3.0d^{-1}$에서 71.2%의 최대값을 얻었으며, 한편 중온 산발효균을 식종하였을 때는 희석율 $4.5d^{-1}$에서 59.8%의 최대값을 얻었다. 이는 루멘미생물의 음식물쓰레기 분해능력이 보다 뛰어남을 보여주는 것이다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제38권12호
• /
• pp.635-640
• /
• 2016

미생물연료전지(MFC)는 하 폐수내의 유기물로부터 전기를 생산할 수 있는 획기적인 기술이지만, 실용화를 위해서는 하 폐수 내의 질소를 제거할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 두 개의 대면적 SEA (separator electrode assembly)로 구성된 평판형 외기환원전극 미생물연료전지(FA-MFC)를 이용하여 질산화 전배양의 유무와 식종원에 따른 총질소제거율을 평가하였다. 질산화 전배양 단계에서 FA-MFC의 질산화율은 식종원과는 무관하게 99% 이상을 나타냈다. 질산화 및 탈질 단계에서 300 mg-COD/L 이하의 낮은 유기물 농도에서는 전배양을 하지 않은 조건의 총질소제거율이 가장 높았다. 유기물 농도가 증가할수록 더 높은 총질소제거율을 나타냈으며, 유기물제거율은 모든 조건에서 95% 이상을 나타냈지만, 종속영양탈질에만 이용되지는 않은 것으로 판단된다. FA-MFC의 전기 발생량은 매우 낮았지만, 유기물과 질소를 동시에 제거할 수 있다는 장점이 있기 때문에 획기적인 하 폐수처리공법으로 발전시킬 수 있으리라 기대된다.