• 대한환경공학회지
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• 제38권4호
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• pp.201-209
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• 2016

Glucose ($C_6H_{12}O_6$)의 이론적인 최대 메탄수율은 표준상태(1 atm, $0^{\circ}C$)를 기준으로 0.35 L $CH_4/g$ COD이지만, 전통적인 혐기성소화조에서 유기물이 메탄으로 전환되는 양은 연구의 방법이나 유기물의 종류에 따라 매우 다양하게 보고되고 있으며, 대부분의 연구실 규모 실험에서 안정화 후 메탄 수율은 0.35 L $CH_4/g$ COD 이하로 나타난다. 최근, 미생물 전기화학 기술(Microbial Electrochemical Technology, MET)은 지속가능한 신재생에너지 생산 기술로서 큰 주목을 받고 있으며, MET를 혐기성소화조에 적용할 경우 고농도의 유기성폐기물의 빠른 분해가 가능할 뿐만 아니라 전기화학적인 반응에 의해 휘발성지방산(VFAs)이나 독성물질, 생분해 불가능한 물질까지도 분해가 가능하며, 소화조 내 미생물의 활성을 높이고 바이오가스의 생산량을 극대화 할 수 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 MET가 혐기성소화의 메탄발생에 미치는 영향에 대하여 연구하기 위해 음식물 탈리액과 하수슬러지의 원소조성에 따른 이론적인 최대 메탄수율을 분석하였으며, BMP (Biochemical Methane Potential) 실험과 연속식 실험을 통한 메탄수율의 특성을 평가하였다. 그 결과, MET가 적용된 혐기성소화에서의 메탄수율은 일반적인 혐기성소화조에 비하여 기질에 따라 2-3배 정도 높았으며, 이론적인 최대 메탄수율에 미치지는 못하였으나 일부는 거의 근접한 결과가 도출되었다. 또한, 일반적인 혐기성소화조와 MET가 적용된 혐기성소화조의 안정화 후 바이오가스의 조성은 거의 유사하게 나타났다. 결과적으로, MET가 혐기성소화조의 유기물 제거효율을 향상시켜 메탄발생량을 증가시킨 것으로 나타났으며, 향후 추가적인 연구를 통하여 MET에서 메탄발생 메카니즘이 명확히 규명되어야 할 것이다.

• 문화기술의 융합
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• 제4권2호
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• pp.179-183
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• 2018

요즘 음식물쓰레기를 혐기성소화조에서 바이오가스와 유기성 퇴비를 생산하고자 하는 연구가 늘어나고 있다. 본 연구에서는 음식물쓰레기를 미생물제재로 발효시켜 바이오가스와 퇴비를 생산하기 위한 기초실험을 행하였다. 먼저, 각종 미생물을 조합하여 미생물재제를 개발하고, 이를 음식물쓰레기 Batch실험에서 발생하는 바이오가스 발생량을 확인하였다. 또한 실증플랜트에서 바이오가스 발생량과 퇴비화를 통해 혐기성소화조 바이오가스 생산 극대화와 실증화를 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권11호
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• pp.618-626
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• 2016

상온조건($25^{\circ}C$)에서 하수슬러지처리를 위한 생물전기화학 혐기성소화조의 성능에 미치는 제2철 이온($Fe^{+3}$)의 영향을 연구하였다. 생물전기화학 혐기성소화조를 상온에서 운전하였을 때 pH, 알카리도, COD 및 VFAs 등의 상태변수들은 안정하였으며, VS 제거율과 비메탄발생율은 각각 65.9% 및 370 mL/L/d이었다. 생물전기화학 혐기성소화조에 제2철 이온(200 ppm)을 주입한 후 상태변수들의 안정도는 더욱 향상되었으며, VS 제거율 및 비메탄발생량은 각각 69.8%, 396 mL/L/d로 증가하였다. 그러나, 제2철 이온을 주입 이후에 바이오가스의 메탄함량은 76.6%로 주입 이전의 77.3%에서 비하여 약간 감소하였다. 부유슬러지의 미생물 군집을 변화를 분석한 결과 공생 혐기성미생물(Cloacamonas) 및 가수분해균(Saprospiraceae, Ottowia pentelensis) 등의 우점균의 비율이 제2철 이온의 주입으로 증가하였다. 이것은 철이온의 주입으로 부유혐기성미생물(planktonic anaerobic bacteria, PAB)의 활성이 증가하였음을 나타낸다. 제2철 이온은 상온조건에서 하수슬러지처리를 위한생물전기화학 혐기성소화조의 성능을 향상시킨다.

• 한국상하수도협회지
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• 통권15호
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• pp.104-111
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• 2006

• 유기물자원화
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• 제26권4호
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• pp.53-61
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• 2018

혐기성소화(AD)는 폐활성슬러지의 유기물함량을 바이오가스로 전환할 수 있는 가장 널리 이용되는 공정 중 하나이다. 그러나 현재 전통적인 혐기성소화에 의한 실제 메탄수율은 이론적인 최대 메탄수율에 미치지 못하기 때문에 메탄수율을 높일 수 있는 방안의 지속적인 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 폐활성슬러지로부터 메탄수율을 높이기 위해 생물전기화학 혐기성소화조를 이용하여 혐기성소화슬러지와 생슬러지의 혼합비율(3:7, 5:5)에 따른 메탄수율 및 유기물제거 효율에 미치는 영향에 관하였다. 그 결과 생물전기화학 혐기성소화 슬러지의 혼합비가 3:7과 비교하여 5:5일 때 가장 높은 메탄수율 294.2 mL $CH_4/L$(0.63배 증가)과 52.5%(7.5% 증가)로 유기물제거효율을 가지는 것으로 나타났으며 pH, 알칼리도와 VFAs의 농도도 안정적으로 유지되었다. 이러한 결과는 혐기성소화 슬러지의 혼합비의 증가는 생물전기화학 혐기성소화조의 안정적인 성능유지를 위해 효과적인 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제19권4호
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• pp.60-65
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• 2011

실록산은 유기규소화합물로서 혐기성소화조에서 생산되는 바이오가스로 휘발되며, 이러한 실록산은 바이오가스로 이용되는 가스 연소 엔진 고장의 원인이 된다. 따라서, 바이오가스 내의 실록산을 저감시킬 수 있는 방안이 필요하며 우선적으로 실록산의 발생특성에 대한 조사가 필요하다. 이에 본 연구는 음식물류폐기물폐수의 혐기성소화조에서 발생되는 바이오가스에 함유되어 있는 실록산의 농도 특성을 조사하였다. 총 실록산의 농도는 평균적으로 $9.5mg\;siloxane/m^3$로 나타났으며, 고리 구조 D4의 실록산 농도는 $4.0mg\;siloxane/m^3$로 가장 높게 나타났다. 고리구조 및 선형구조 실록산의 농도는 각각 D4>D5>D6 및 L4>L3>L5>L2의 순서로 나타났다. 1월 2월 및 3월의 실록산 농도 측정 결과에서 1월의 총 실록산 농도가 가장 낮게 나타났으며, 3월의 총 실록산 농도가 가장 높게 나타났다.

• 환경정보
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• 제30권통권373호
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• pp.53-56
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• 2008

• 유기물자원화
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• 제11권3호
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• pp.75-86
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• 2003

최근에는 차집관거의 확충, 생활하수의 유입량 증가 및 인근 신규 APT의 분뇨 직유입으로 인해 유입 총고형 물량이 증가됨에 따라 기존 소화조의 용량이 부족할 것으로 예상되고 있다. 본 연구는 기존 소화조 용량부족에 따른 효율감소에 대응하기 위해 미생물제재로써 Bio-dh를 이용하여 소화조내 소화효율 증가(유기물 분해속도 증가)에 따른 최종슬러지 발생량을 감소시키고 가스발생량을 증가시키는데 그 목적이 있다. 실제 하수슬러지를 처리하고 있는 소화조 장치와 동일한 2단혐기성소화조 형태로 설치하였으며, 용량이 $1.3m^3$인 혼합조에 하수슬러지와 미생물제재인 Bio-dh를 주입하였다. 소화방식은 중온성 2단혐기성소화조로서 $35{\pm}1^{\circ}C$를 유지하였고, 1단소화조는 반응조내 미생물과 기질의 원활한 혼합을 위하여 교반기를 부착하였으며, 교반기는 120rpm으로 운전하여 반응조내 완전혼합이 이루어지도록 운전하였다. 2단소화조에서는 소화슬러지와 상등수가 분리되도록 교반을 수행하지 않았다. 소화가스량 측정을 위하여 각 소화조 상부에 가스메타를 설치하였으며, 가스분석을 위하여 상부에 가스포집구를 설치하였다. 교반기 축사이로 발생할 수 있는 발생가스의 누출과 공기의 유입을 막기 위해 water sealing 장치를 교반기 축에 부착시켰다. 실험결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1. 미생물제재를 투입하지 않은 경우 소화효율은 평균 48.6%(46.0~50.9%)로 나타난 반면, 미생물제재인 Bio-dh를 투입한 경우 소화효율은 평균 54.2%(52.8~57.3%)로 나타나 미생물제재를 투입한 경우가 미생물제재를 투입하지 않은 경우보다 소화효율이 약 1.12배 정도 높은 것으로 나타났다. 2. 2차소화조 월류수의 수질은 미생물제재 미투입시 $COD_{Mn}$은 평균 1,639mg/L, SS는 평균 4,888mg/L로 나타난 반면, 미생물제재(Bio-dh) 투입시 $COD_{Mn}$은 평균 859mg/L, SS는 평균 2,405mg/L로 나타나 미생물제재 투입시 $COD_{Mn}$은 약 47.6%, SS는 약 50.8% 정도 더 낮게 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권7호
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• pp.516-522
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• 2011

국내에서 운영중인 혐기성 소화조의 가장 큰 문제점은 낮은 소화효율이며, 이에 대한 원인은 낮은 유기물 투입농도, 소화조내의 낮은 교반 효율, 잉여슬러지의 난분해성 등이다. 본 연구에서는 혐기성 소화설비의 효율성을 높이기 위하여 기존의 혐기성 소화 시스템에 농축 및 교반, 오존 가용화 설비를 설치하고, 기존의 2단 소화조에서 단단소화조로 개선함으로서 소화효율 및 바이오가스의 발생량을 증대 시키고자 하였다. 이러한 개선을 통하여 농축시스템의 슬러지 농도는 2.6배 향상되었음을 확인하였으며, 농축효율은 3.0배 증가한 것으로 나타났다. 또한, 기계식 교반으로 사공간이 줄어들었음을 확인하였으며, 혐기성 소화조 내 소화가스 발생량도 평균 $193.8m^3$/일에서 평균 $386.0m^3$/일로 향상된 것을 확인하였다. 소화효율은 평균 47.6%에서 54.6%로 향상되어진 것으로 나타났으며, VS제거당 소화가스 발생량은 평균 $0.30Nm^3/kg$ VS removal에서 $0.42Nm^3/kg$ VS removal로 증대되어진 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제24권3호
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• pp.35-43
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• 2016

하수처리장에서 배출되는 잉여슬러지 감량율을 증가시키기 위해 사용된 전처리 가용화시설에서, 가용화율에 따른 COD 성상변화를 살펴보았다. 대상하수처리장의 농축 잉여슬러지에 포함되어 있는 난분해성 COD는 총 COD의 37.0 % 이었다. 전처리 가용화시설에서 배출되는 잉여슬러지의 COD 세부성상 변화를 살펴보면 가용화율(5%, 10%, 20%, 30%, 35%)의 증가에 따라 고형성 생분해성 COD는 점차적인 감소를 보이고 있으며 이로 인한 용존성 생분해성 COD와 고형성 난분해성 COD가 증가하는 것을 볼 수 있었다. 잉여슬러지를 가용화하기 위하여 물리적 전처리시설을 적용할 때 생물학적 2차처리시설의 SRT가 상대적으로 길게 운영되면 잉여슬러지의 고형성 난분해성 COD의 함유율이 높고 상대적으로 고형성 생분해성 COD 농도가 낮게 된다. 고형성 생분해성 COD가 상대적으로 낮은 잉여슬러지의 경우 전처리 시설에 의한 가용화의 효과가 당초 예상보다 낮아질 수 있으므로, 가용화하여 혐기성 소화 할 경우 잉여슬러지에 대한 COD 성상 조사가 요구된다. 가용화율 5%에서 혐기성소화조에서의 COD 제거율은 2.1% 증가하였고, 가용화율 35%에서는 COD 제거율이 15.1% 증가 되었다. 전처리 시설에서 잉여슬러지 고형성 COD를 35% 가용화하였을 때 혐기성소화조에서의 COD 제거율은 25%에서 40%로 향상되었고 메탄가스발생량은 $607m^3$/일에서 $907m^3$/일으로 증가하는 것으로 나타났다.