• 토지주택연구
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• 제2권1호
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• pp.87-92
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• 2011

음식물폐기물 처리 과정에서 발생되는 음폐수의 효율적인 처리를 위한 혐기소화공정을 선정하기 위하여, 단상 및 이상혐기소화공정을 대상으로 데모플랜트(일 5톤 처리용량)를 활용하여 성능을 비교하였다. TS, VS, tCOD 및 sCOD 처리율을 비교하여 보면 모든 항목에서 단상혐기소화공정의 처리율이 우수하였지만, 바이오가스는 오히려 이상혐기소화공정에서 더 많이 발생하였다. 이는 단상혐기소화공정의 경우 운전기간 동안 음폐수 투입량이 상대적으로 적어 처리효율은 뛰어 났지만, 음폐수 투입량 변동에 따른 바이오가스의 발생이 민감하게 반응을 한 결과로 해석된다. 이상혐기소화공정의 경우 총 COD가 상대적으로 매우 낮은 수준임에도 불구하고 바이오가스 발생량은 단상혐기소화공정보다 많이 발생되었다. 이는 음폐수 투입량이 일정하게 유지되었고, 산발효공정과 메탄발효공정이 분리되어 운영됨으로써 공정 전체가 안정적으로 운영되었기 때문인 것으로 판단된다. 음폐수처리를 위해서는 공정 선정이 중요하지만 단순 유기물처리율 비교만으로는 종합적인 평가가 어려우며, 이를 보완하기 위하여 원료성상, 투입량, 처리율, 운전기간, 바이오가스발생량 등을 종합하여 소화성능을 평가하여야 할 것이다.

• 한국작물학회지
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• 제65권4호
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• pp.508-517
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• 2020

본 시험은 혐기소화액의 폭기처리 기간에 대한 화학적 성분의 변화와 혐기소화액을 액비로 이용하기 위한 최소한의 부숙완료 시기를 알아보기 위해 실시하였다. 혐기소화액은 돈분 혐기소화액(SS AD), 돈·우분 혼합 혐기소화액(SS + CS AD), 돈분 사과착즙박 혼합 혐기소화액(SS + AP AD)을 이용하였으며, 공기량은 1 ㎥당 0.1 ㎥/air/min를 30분 유입, 15분 중단되도록 설정하였다. 1. pH는 모든 혐기소화액 처리구에서 폭기처리 3일차에 폭기처리 전보다 급격히 높아졌으며, 돈분 혐기소화액(SS AD)은 9일차 후 돈·우분 혼합 혐기소화액(SS + CS AD), 돈분 사과착즙박 혼합 혐기소화액(SS + AP AD)은 15일 후 서서히 감소하기 시작하여 27일과 36일 사이에서 상대적으로 급격히 낮아졌다. 27일과 36일 사이의 급격히 낮아진 pH는 부숙기간 동안 발생한 질산태 질소의 변화에 기인한 것으로 보인다. 2. 전기전도도(EC)는 모든 혐기소화액이 폭기처리가 진행 될수록 감소하였으며, 48일차에 돈·우분 혼합 혐기소화액이 16.0 mS/cm로 가장 높았다. 3. 용존산소(DO)는 모든 혐기소화액이 폭기처리 전보다 폭기처리 시작 후 급격히 증가하였으나 그 후에는 증가와 감소를 반복하였다. 48일차에 돈분 사과착즙박 혼합 혐기소화액(SS + AP AD)가 3.93 mg/L로 혐기소화액 중 용존산소가 가장 높았지만 돈분 혐기소화액(SS AD), 돈·우분 혼합 혐기소화액(SS + CS AD)도 각각 3.24 mg/L, 3.69 mg/L로 나타나 큰 차이가 없었다. 4. 총질소량(T-N)과 암모늄태 질소(NH₄-N)는 폭기처리가 진행될수록 모든 혐기소화액에서 지속적으로 감소하였다. 질산태 질소(NO₃-N)는 돈분 혐기소화액(SS AD)의 경우 24일차까지 유지하는 경향을 보인 후 36일차에 급격히 증가하였으나 다시 급격히 감소하였고 돈·우분 혼합 혐기소화액(SS + CS AD)은 36일차까지 증가와 감소를 반복하다가 그 후부터 지속적으로 감소하였으며, 돈분 사과착즙박 혼합 혐기소화액(SS + AP AD)은 폭기처리 후 24일차까지 감소하였으나 36일차에 증가한 후 다시 감소하였다. 5. 환경부고시(제 2018-115호) 퇴비액비화기준 중 부숙도 기준 등에 관한 고시에 의한 원액을 이용한 방법과 Halder et al. (2016)이 제시한 액비발아지표(LFGI)법을 이용하여 서호무(Raphanus sativus cv. Seoho) 종자발아시험을 실시하였을 때 돈분 혐기소화액(SS AD)은 상대발아율, 뿌리신장률, 발아지수에서 다른 혐기소화액에 비하여 높은 수치를 보였지만, 돈·우분 혼합 혐기소화액(SS + CS AD)은 비교적 낮은 수치를 보였다. 이와 같은 현상은 다른 혐기소화액과 비교하여 돈·우분 혼합 혐기소화액(SS + CS AD)은 암모늄태 질소(NH₄-N)가 상대적으로 높았기 때문으로 보인다. Lee & Eue (1999)의 연구에 의하면 배추 종자를 이용하여 종자발아시험을 하였을 때 암모늄태 질소의 농도에 의해 발아지수가 영향을 받았다(Lee & Eue, 1999). 6. pH가 약알칼리성을 띄면서 EC와 암모늄태 질소가 낮아지면 발아지수가 높아지는 경향을 보였다. 7. 서호무(Raphanus sativus cv. Seoho) 종자의 발아지수를 통한 부숙도 완료 평가에서 환경부고시(제 2018-115호) 퇴비액비화기준 중 부숙도 기준 등에 관한 고시에 의한 원액을 사용한 방법은 폭기처리 기간에 모든 혐기소화액에서 적절한 수치를 보이지 않았으나 Halder et al. (2016)이 제시한 액비발아지표(LFGI)법을 적용할 경우 60일의 폭기처리에서 70 이상의 적절한 발아지수를 관찰하였다. 혐기소화액 후처리 방법으로 폭기처리를 실시할 경우 최소 60일 이상 진행되어야 부숙완료로 판정될 것으로 보인다.

• 유기물자원화
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• 제28권2호
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• pp.5-13
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• 2020

본 연구는 가축분뇨 슬러리와 과실착즙박 혼합 혐기소화액의 폭기기간이 발아지수에 미치는 영향을 구명하여 혐기소화액 종류별 적정 폭기기간 설정에 활용하고자 수행하였다. 6개 혐기소화액은 폭기처리 기간 중 공기의 량을 0.1 ㎥ air/min.㎥ 주입하고, 52일 동안 폭기하였다. 혐기소화액의 부숙도를 평가하기 위하여 무 종자를 이용하였다. 돈분 + 우분 + 감귤착즙박 혼합 혐기소화액은 처리구 중 가장 빨리 폭기처리 30일에 발아지수(GI)가 70 이상을 나타내었다. 돈분 + 우분 혼합혐기소화액은 폭기처리 36일에 발아지수(GI)가 70 이상를 나타내었다. 돈분 슬러리 100 % 단독 혐기소화액의 발아지수(GI)는 가장 늦은 폭기처리 54일에 70에 도달하였다. 돈분슬러리 + 과실착즙박 혼합소화액이 돈분 단독 혐기소화액 보다 발아지수 70 도달 폭기기간이 24일 단축되었다. 혐기소화액의 호기성 액비 처리에서 종자 발아지수는 적정 폭기기간 설정에 활용이 가능 할 것으로 보인다.

• 유기물자원화
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• 제17권4호
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• pp.66-73
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• 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.

• 한국습지학회지
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• 제18권3호
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• pp.244-249
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• 2016

혐기 소화 상징액은 고농도 질소를 함유하고 있으며 수처리 계통으로 반송되어 하수처리장 유입 부하를 증가시킨다. 혐기 소화 상징액 내 고농도 질소를 아질산화 반응을 통해 처리하게 된다면, 경제적인 하수처리장 개조 효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 혐기 소화 상징액을 이용한 장기간 실험실 규모 반응조 운전을 실시하였다. 운전 결과 암모니아성 질소 제거율 90% 이상과 아질산화율 70% 이상 효율을 보이는 운전 조건을 도출할 수 있었다. 또한 이를 바탕으로 운전 인자와 암모니아성 질소 제거 효율 및 아질산화율의 상관성을 분석하였다. 운전 결과 암모니아성 질소 제거 효율과 아질산화율은 미생물 체류시간 (SRT), 암모니아성 질소 부하 및 단위 미생물 농도 (MLSS) 당 암모니아성 질소부하와 관계가 큰 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 향후 혐기 소화 상징액의 아질산화 반응 유도에 중요 자료로 활용될 수 있으며, 아질산화 반응의 활용성을 증가시킬 것을 기대한다.

• 유기물자원화
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• 제21권1호
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• pp.53-61
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• 2013

본 연구에서는 혐기소화액을 여과함과 동시에 퇴비화가 이루어지도록 하는 기능을 지닌 퇴비단 여과상과 이 퇴비단 여과상에서 발생하는 열로 외부 측벽이 가온되는 방식의 혐기소화조를 이용하여 돼지분뇨 슬러리로부터 발생하는 메탄생성 효율을 분석하였다. 혐기소화조의 형태는 약 $250m^3$ 규모의 긴 장방형 구조로 구성하여 운영하였다. 이 혐기소화조 내에 돼지분뇨 슬러리를 투입하여 혐기 소화하는 과정에서의 메탄생성 특성을 조사하였고, 또 한편으로는 혐기소화 폐액을 처리하는 방안으로서의 퇴비단 여과상의 소화폐액 여과효과를 분석하였다. 돼지분뇨 슬러리는 본 실험 시설인 장방형 중온성 혐기소화조에서 25일 동안 소화되었으며, 이 과정에서 발생한 소화폐액은 톱밥층과 왕겨층 등의 2겹의 층으로 구성된 퇴비단 여과상을 통과시키는 방법으로 처리하였다. 또한 퇴비단 여과상을 통과한 후의 최종 여과액을 대상으로 하여 액비로서의 이용가치를 가늠하기 위해 비료성분 함유량을 분석하였다. 혐기소화조에서 배출된 소화폐액의 성분을 분석한 결과 BOD, COD, SS, T-N 그리고 T-P 의 농도는 각각 1,800 mg/L, 3,500 mg/L, 11,800 mg/L, 1,200 mg/L, 그리고 350 mg/L 수준을 나타냈다. 이 소화액을 톱밥층과 왕겨층 등의 2겹의 층으로 구성되어 여과상 역할을 하는 퇴비단 여과상에 통과시킨 후에 채취한 여과수의 BOD, COD, SS, T-N 그리고 T-P 농도는 여과상 유입수에 비해 각각 97%, 62%, 89%, 39% 그리고 57% 수준의 감소정도를 보였다. 퇴비단 여과상을 거친 후 소화폐액의 질소, 인산, 칼륨의 농도는 각각 1,024, 111 그리고 407 mg/L 수준이었다. 또한 소화폐액 내의 chlorophenol, benzenedicarboxylic acid, dodecane, hexadecane dimethyloctane 등의 유기성 오염물질은 퇴비단 여과상을 거치는 과정에서 95%이상 제거되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권9호
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• pp.894-899
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• 2010

슬러지 감량 효율을 높이기 위해 오존전처리와 고 액분리조를 이용한 이상 혐기성 소화 공정 통해 다음과 같은 결과를 얻었다. 오존전처리를 통한 슬러지의 고형물 농도는 평균 TSS $8.3{\pm}2.0%$, VSS $9.2{\pm}2.8%$의 감소율을 나타내었다. 유기물 농도인 TCOD는 평균 $5.1{\pm}2.4%$ 감소하는 반면 SCOD는 평균 $72.0{\pm}6.5%$ 증가하였는데, 이는 오존으로 인해 세포내의 고분자 유기물이 용출되어 가용화되었기 때문이다. 이상 혐기성 소화 공정의 반응조별 소화가 진행됨에 따라 평균 TSS $21.5{\pm}3.4%$, VSS $20.2{\pm}8.4%$, TCOD $32.1{\pm}7.9%$, SCOD $22.1{\pm}7.2%$의 농도가 감소하였다. 최대 메탄생성량은 177.6 mL $CH_4/g$ TSS, 210.8 mL $CH_4/g$ VSS, 127.0 mL $CH_4/g$ TCOD, 1452.0 mL $CH_4/g$ SCOD이었다. 이상 혐기성 소화와 MLE 하수처리 공정의 연계처리 후 고형물 물질수지 결과 TSS 93.8%, VSS 92.0%의 감소율을 보였다. 이상 혐기성 소화 공정은 슬러지 처리 문제 해결과 신 재생에너지인 바이오가스 회수의 가능성을 보여줌으로서 향후 슬러지 감량에 해결책이 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제19권4호
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• pp.66-73
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• 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
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• 제16권1호
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• pp.31-38
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• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.245-245
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• 2010

우리나라 생활폐기물 중 음식물쓰레기는 가장 많은 부분을 차지하고 있다. 또한, 음식물쓰레기에서 발생되는 음폐수의 발생량은 8,926톤/일에 달하고 있지만, 이 중 극히 일부만이 하수처리장 등에서 병합 처리되고 있고 대부분은 해양 투기되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 독일 GBU사로부터 중온/습식/이상 혐기성 소화 기술을 도입하여 HADS Pilot Plant를 설치하였고, 2008년 3월부터 국내 음폐수 및 음식물쓰레기에 적합한 최적의 운전기술을 확보하기 위한 Pilot Test를 실시하였다. 본 실험에 사용된 HADS Pilot Plant는 산발효조($6m^3$), 메탄발효조($50m^3$), 안정화조/가스저장조($40m^3$)그리고 가스 소각기로 구성되어 있다. 그리고 적용 음폐수 및 음식물쓰레기는 경기도 Y군에 위치한 사료화 시설에 반입되는 것을 이용하였는데 음폐수는 평균 TS 13.5%, VS 80%, pH $3.7{\pm}0.2$의 성상을 나타내었다. 이를 이용해 계단식으로 유기물 부하를 증가시키면서 $4kgVS/m^3/d$까지 적용하며 중온 상태에서 혐기성 소화를 실시한 결과, $0.8Nm^3/kgVS_{rem}/d$의 바이오가스 회수 및 85%의 VS 감량이 가능함을 확인하였다. 그리고 음식물쓰레기는 음폐수와 달리 1차 파쇄/선별기 및 배관상에 설치되는 2차 미세파쇄/선별기를 통한 전처리를 실시하였고, 1차 파쇄/선별 후 평균적으로 TS가 17.4%, VS는 81%, pH는 $3.85{\pm}0.2$의 성상을 나타내는 음식물쓰레기를 2차 미세파쇄/선별기를 거쳐 Pilot Plant의 산발효조에 투입하여 중온상태에서 혐기성 소화를 실시하였다. 음폐수 적용시와 마찬가지로 계단식으로 유기물 부하를 증량하면서 $4kgVS/m^3/d$까지 적용하여 운전하였고, 그 결과 약 $0.9{\sim}1.2Nm^3/kgVS_{rem}/d$의 바이오가스 회수와 85~87%의 VS 감량 효율을 확인하였다. 음폐수와 음식물쓰레기의 혐기성 소화 실험 결과, 제거된 VS량을 기준으로 보았을 때, 음식물쓰레기에서 더 많은 바이오가스 발생하였는데 이는 음식물쓰레기에 존재하는 고형물이 미생물들의 서식 공간으로 활용됨에 따라 혐기성 소화 과정에서 일어나는 혼합 발효 및 공영양 대사가 음폐수 대비 좀 더 수월하게 일어날 수 있게 된 데에 따른 결과라고 생각된다. 당사의 HADS Pilot Plant test에서는 계단식의 순차적인 유기물 부하 증량과 총VFA/총 알카리도 비율을 0.3~0.4 수준이하로 유지하며 운전함에 따라 음폐수와 음식물 모두에서 안정적으로 $4kgVS/m^3/d$까지의 유기물 부하 적용이 가능하였다. 또한, 생산된 바이오가스 내 메탄의 함량은 60~65%를 유지하였으며, 메탄발효조의 pH는 별도의 조절이 없이도 운전기간 동안 평균 7.8~7.9 수준을 유지하였다. 이처럼 pH 3.7~3.8의 음폐수 또는 음식물쓰레기의 투입에도 안정적인 완충능력을 보여준 것은 소화조 내에서 기질로부터 분해되어져 나오는 암모니아와 이산화탄소가 강력한 버퍼 시스템을 구축하고 있음에 따른 결과로 사료된다. 그리고 음폐수와 음식물쓰레기의 경우 모두 85%이상의 높은 VS 제거율을 보여주었는데 이는 당사의 HADS Pilot Plant 소화조의 구조가 내통과 외통으로 구분되어져 있음에 따라 plug flow + CSTR의 특징을 가짐에 따른 결과로 판단된다. 상기한 결과를 바탕으로 향후에는 $5kgVS/m^3/d$ 수준의 유기물 부하 적용운전도 계획하고 있다.