• 환경위생공학
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• 제15권2호
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• pp.75-84
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• 2000

운전 온도 $35^{\circ}C$, 평균 유기물부하 $3.1{\;}kgCOD/m^3/day$ 및 수리학적체류시간 10일에서 혐기성 연속회분식공정에 의한 분뇨처리를 수행하였다. 공정의 평가는 대조 소화조로 완전혼합형의 소화조와 병행하여 수행되었다. 본 실험에서 분뇨는 고농도의 암모니아성 질소와 침전성 고형물을 함유하고 있음에도 불구하고 희석 없이 소화가 가능하였다. 혐기성 연속회분식공정에서 고형물은 급속하게 증가하여 완전혼합형의 대조 소화조에 비하여 소화조내 고형물(biomass)의 농도가 2.4배로 증가하였고, 가스발생량에 있어서도 대조 소화조에 비해 현격한 증가를 보였으며 그 증가율은 205~220%에 달했다. 부가적인 침전 시설이 없이도 혐기성 연속회분식공정의 유출수질이 대조 소화조 보다 높게 나타났는데 상징액 기준으로 휘발성고형물 제거율은 혐기성 연속회분식공정이 대조 소화조 보다 12~14% 높았다. 한편, 혐기성 연속회분식공정의 운전인자로 반응/침강비(R/T ratio)를 조사한 결과 R/T비가 1인 경우가 3의 경우보다 가스발생량, 메탄함량 및 유기물 제거율이 약간 높았으나 큰 차이는 없었다. 위의 실험결과들로부터 혐기성 연속회분식공정은 고농도의 암모니아성 질소와 침전성 유기물을 함유하고 있는 분뇨의 처리에 효과적이고 안정적인 공정으로 판단된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제28권3호
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• pp.180-184
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• 2000

제지폐수 처리장에는 공정내에서 순환하는 분산성 미생물이 존재하는데 환경조건에 따라 이상중식 현상이 일어나 처리수질의 악화와 악취가 발생되는 현상이 발견되었다. 본 연구에서는 이러한 문제를 일으키는 분산성 미생물을 파악한후 우검종 분산성 미생물을 분리동정하고 각 폐수처리 공정중에서 호기 및 혐기적 미생물의 생태분석 및 그 생육특성을 조사하여 이를 토대로 안정적인 폐수처리를 위한 미생물관리 모델시스템 개발의 기초적인 연구를 수행하였다. 제지폐수내 1차 처리수중 주요 우점종 분산성균들의 분리동정 결과 호기성균으로 Pseudomonas carboxydohydrogena, Cardiobacterim hominis. Micrococcus lylae, Xantomonas cam-pestris pv juglandis, Micrococcus diversus, Comamaonas terrigena, 혐기성균으로는 Streptococcus bovis, Prevotella buccae등의 균이 동정되었다 3회의 분석때마다 서로 다른 buccae등의 균이 동정되었다. 호기적 균이 혐기성 균보다 더 많은 종류가 검출되었다 이중 주요 균의 생리특성을 관찰한 결과 온도는 $37^{\circ}C$에서 생육이 가장우수하였고 적정 pH는 균종에 따라 다르게 나타났으며 특히 1차 폐수처리시에 첨가되는 alumi-nium sulfate에 의한 sulfate의 요구 균주가 많았다 따라서 제지 폐수내의 분산성 미생물은 매우 다양한 균들로 이루어져 있으며 외부의 환경변화에 의하여 microflora 가 변하고 있음을 확인할 수가 있었다 그리고 이들 호기적처리 공정중에서도 많은 혐기성 미생물이 생육하들 호기적처리 공정중에서도 많은 혐기성 미생물이 생육하고 있으며 이들이 폐수처리에 많은 역할을 하고 있는 것으로 나타났다. 특히 1차 침전조에서의 긴 체류시간에 의하여 상등액에서 원폐수보다 호기성미생물보다 혐기성미생물의 생육이 3배나 많이 이루어졌고 1차침전조에서의 긴 체류시간에 의하여 상등액에서 원폐수보다 호기성미생물보다 혐기성미생물의 생육이 3배나 많이 이루어졌고 1차침전조 하부 슬러지액에서는 혐기성균이 10배나 많이 존재하였다 따라서 혐기성균이 침전된 유기물로부터 황화수소가스와 이산화탄소등의 가스를 발생시키고 이 가스가 하부에서 상부로 부상하면서 미생물의 침전성을 악화하여 분산성미생물을 증가시켜 폐수처리효율을 떨어뜨리며 아울러 심한 악취까지 발생시킬 것으로 사료된다.

• 환경위생공학
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• 제20권1호
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• pp.64-75
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• 2005

2005.1.1부터 직 매립 금지 이후 음식물쓰레기를 처리하는 데 있어 많은 사회적 문제가 대두되고 있다. 그리고 우리나라의 경우 전국 음식물쓰레기 배출량이 11,398ton/day('03)으로 상당히 많은 양이 배출되고 있으며, 주로 음식물쓰레기는 매립, 소각, 사료나 퇴비로 재활용하는 방법으로 처리하고 일부 음식물쓰레기는 혐기성으로 처리 하는 방법이 사용되어 왔다. 이 중 혐기성 처리는 유용한 메탄가스를 발생하여 에너지로 사용가능 하다. 본 연구에서는 pH가 낮고 많은 양의 유기물과 고형물을 함유하고 있어 1단 혐기성 처리시 운전에 영향을 줄 것으로 예상되는 음식물쓰레기의 1단 혐기성처리 가능성 및 혐기성 처리시 메탄가스를 이용하여 에너지로서 사용 가능성에 대해 알아보고자 연구를 실시 하였다. 처리시간과 비용을 절감하기 위해 산형성조를 거치지 않고 반 고형물의 유입시 부유물로 인해 발생될 수 있는 plugging와 channeling 현상을 방지하기 위해 USAB(up flow anaerobic sludge blank)의 장점과 낮은 pH의 음식물 쓰레기의 유입시 미생물에 미칠 수 있는 충격을 최소화 할 수 있는 AE(anaerobic filter)장점을 조합하여 환형유공 지지막속에 그레뉼을 충진시킨 Hybrid Anaerobic Reactor(HAR)를 제작하여 실험을 실시하였다. 본 연구에 앞서 음식물쓰레기의 혐기성 생분해도 실험을 실시하여 혐기성처리가능성을 검토하였으며 실험결과 첨가된 VS량당 총 누적메탄량은 $0.471(m^{3}/\cal{kg}\;VS)$로 원소 분석하여 얻은 이론 메탄발생량 $0.58(m^{3}/\cal{kg}\;VS)$의 $81.2\%$를 나타냈으며 유기물 분해속도 상수는 $0.18(d^{-1})$로 혐기성 처리가 가능하다는 사전 연구 결론을 도출하였다. 연구 결과, 낮은 pH인 음식물 쓰레기를 처리시 산발효조를 거치지 않고도 혐기성 처리가 가능하였으며, 높은 농도로 존재하는 유기물 및 고형물의 처리효율은 매우 양호했고 또한 인의 제거율도 높게 나타났다. 연구결과를 토대로 전국 음식물쓰레기(11,398ton/d)를 대상으로 에너지를 산출하면 Braun에너지 환산계수 $5.97kwh/m3(60\%\;CH_{4})$를 적용할 때 우리나라의 1일 음식물에서 발생되는 에너지 총량은 6,727MWh로 환산될 수 있으며 이는 유기물(COD)당 발생되는 메탄 가스량을 에너지원으로 사용하기에 충분히 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과에 의하면 고농도의 유기물이 함유된 음식물쓰레기는 Hybrid Anaerobic Reactor (HAR)를 이용하여 HRT 30일 정도에서 충분히 직접 혐기성처리가 가능하며, 이때 발생된 $CH_{4}$를 회수하여 이용하면 대체에너지원으로 활용 가치가 높은 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제19권2호
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• pp.241-248
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• 2009

본 시험은 혐기성 박테리아, 효모 및 곰팡이로 제조한 synbiotics를 TMR에 첨가하여 7일 동안 발효시킨 후, 성분함량의 변화 및 개봉하여 공기에 노출시킨 기간에 따른 발효특성의 변화를 알아보기 위하여 수행되었다. 처리구는 무처리구인 US구, 혐기성 박테리아와 prebiotics로 구성된 BS구, 혐기성 효모와 prebiotics로 구성된 YS, 혐기성 곰팡이와 prebiotics로 구성된 MS구, 혐기성 박테리아와 혐기성 곰팡이 및 prebiotics를 조합한 BMS구, 혐기성 효모와 혐기성 곰팡이 그리고 prebiotics를 조합한 YMS구, 혐기성 박테리아와 혐기성 효모 그리고 prebiotics를 조합한 BYS구, 혐기성 박테리아, 효모 및 곰팡이 복합물과 prebiotics를 조합한 BMYS구로서 총 8 처리구로 나누었다. 개봉 후 노출기간(1, 3, 5, 7, 14, 및 21일)별 3반복으로 총 144개의 bag을 공시사료로 제조하였다. 혐기 발효 TMR의 개봉 후 성분함량과 공기노출에 따른 발효특성에 대한 결과를 요약하면 다음과 같다. 혐기 발효시킨 TMR의 수분함량은 약 41${\sim}$45% 범위로서원 사료와 비슷한 수준이었다. 조단백질 함량은 기초 사료에 비해 무처리 대조구에서는 11.7${\sim}$14.8% 줄어들었으나, BMYS 처리구에서는 약 11%가 증가되었다. BMYS 처리구에서는 조섬유 함량이 기초사료에 비해 약 32% 감소되었고, NDF 및 ADF도 각각 15.5% 및 26.1%가 감소되었다. 공시사료의 내부 온도는 개봉 7일째에 전 처리구에서 높게 나타났다. 발효 TMR의 pH는 개봉 5일까지는 처리 간에 차이가 없었으나, 개봉 7일 이후부터는 높아졌고, BMS구에서 개봉 14일째에 가장 높았다(P<0.05). 산에 대한 완충능력은 개봉 후, 시간이 경과함에 따라 산의 첨가량이 많아져 완충능력이 높아지는 경향으로서 대체로 개봉 7일 이후부터 시작하여 14일째에 peak를 이루었다. 발효 TMR 즙액의 $NH_3-N$ 농도는 개봉 후 5일째에 peak를 이루었으며, 휘발성지방산 함량은 매우 낮은 수준이었다. 이상의 결과로 볼 때, BMYS 처리구에서 단백질 함량은 높아지고, 섬유소함량은 낮아졌지만, 공기 중 노출기간별 발효특성에서는 혐기성 synbiotics의 첨가에 따른 영향은 없는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제24권2호
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• pp.15-29
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• 2016

본 연구는 바이오가스화 처리 유 무에 따라 하수슬러지 처리방법별, 즉 소각, 탄화, 건조, 고형화 등에 대한 환경성 및 경제성 분석을 실시하였다. 혐기소화에 대한 B/C분석에 대하여, 하수처리장 시설규모 $270,000m^3/d$ (하수슬러지 처리규모 $1,150m^3/day$)에서 B/C가 1이 되었다. 함수율을 95 %일 경우, B/C 는 하수처리장 규모 $100000m^3/d$ (하수슬러지 처리규모 $400m^3/day$)에서 1이 되었다. 혐기소화 + 고형화가 가장 경제성이 있었으며, 다음으로는 혐기소화 +소각과 혐기소화 + 건조였으며, 혐기소화 + 탄화가 가장 경제성이 약한 것으로 분석되었다. 유기물 분해율을 45 % 까지 증대시킨 경우 혐기소화를 시키지 않는 경우보다 혐기소화를 하여 후처리를 하는 경우가 처리비용이 3,000 - 5,000 원/톤 감소하고, 다만, 고형화로 후처리 하는 경우는 처리비용이 2,000 - 3,000 원/톤 감소하는 것으로 분석되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.476-481
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• 2005

2004년말 현재 국내에서 발생되는 음식물쓰레기의 재활용량은 전체 발생량의 $87.7\%$인 10,015톤/일이며, 전체 재활용량의 $6.47\%$인 640톤/일 정도가 혐기성소화 방법에 의해 처리 및 자원화 되고 있다. 국내에서 적용되고 있는 음식물쓰레기 혐기성소화 기술의 대부분은 습식소화(Wet digestion) 공법이며, 처리 방법별로 2상 혐기성소화(Two-phase anaerobic digestion)와 하수슬러지 흑은 축산분뇨와 함께 혼합처리 하는 통합소화(Co-digestion) 공정으로 구분되고 있다. 음식물쓰레기의 자원화 방법에 있어 혐기성소화는 사료화, 퇴비화에 비하여 폐기물의 효과적인 감량화와 자원화 효과뿐만 아니라 유용 에너지원인 메탄가스의 회수가 가능하기에 최근에 주목을 받는 biotechnology중의 하나로 자리매김 하고 있으며, 또한 유기성폐기물의 자원순환형 관리 시스템 구현에 있어 적절한 대안으로 고려되고 있다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1995년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.62-63
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• 1995

혐기성 소화는 고농도의 유기폐수를 최종적으로 메탄으로 전환하여 에너지원을 회수할 수 있는 효율적인 생물학적 폐수처리 공정 중의 하나이다. 그런데 이러한 혐기성 소화 공정에서 가장 큰 장애요인으로 작용하고 있는 요소 중의 하나가 매생물의 침강성 저하로 인한 고액분리의 문제이다. 이로인해 현재 고전적인 중력침강법, 부상법 대신에 분리막을 이용한 막결합형 혐기성 소화 공정이 대두되고 있으며 완전한 고액분리, 반응조내의 고농도 미생물 보유, 양질의 최종 유출수 획득 등 많은 장점들이 제시되고 있다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 시간에 따른 막오염 현상, 분리막 표면에서의 케이크층 형성 등으로 인한 막투과 유속 (flux)의 감소는 분리막의 응용에 있어 경제성을 저하시키는 주요한 부정적 요인으로 지적되고 있다. 그리고 막분리 성능은 분리막의 특성, 유체역학적 조건, 그리고 혐기성 소화 상태 등에 의해 영향을 받을 수 있다. 본 연구에서는 막결합형 혐기성 소화 공정의 십자흐름 (crossflow) 막분리 공정에서 유체역학적 조건 및 혐기성 소화조의 상태와 관련된 요인들이 어떻게 막투과도 및 배제율 등에 영향을 미치는 지 살펴보고자 한다.

• 한국환경보건학회지
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• 제24권1호
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• pp.70-79
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• 1998

본 실험의 목적은 다양한 펄프제조 조건과 여러 형태의 리그노 셀루로우스 성분이 펄프폐수의 혐기성 생분해에 미치는 영향을 규명하는 것이다. 실험에 사용된 폐수는 일반적으로 펄프 제조시에 발생되는 폐수를 대상으로 하였으며, 펄프제조 조건은 TMP공정과 소다 펄프공정을 적용하였다. 혐기성 생분해 가능성 시험 및 독성실험은 $35\pm 2\circ$C의 중온상태에서 입상슬러지를 식종물질로 사용한 회분식 반응조를 이용하였다. TMP공정의 배출되는 폐수는 산으로의 전환율이 총 COD기준으로 68-87%로 매우 높은 혐기성 생분해 가능성을 보였다. 그리고 TMP공정폐수는 일반적으로 제지폐수 처리시 독성농도라고 알려진 농도에서도 메탄생성균에 독성을 주지 않았고, 또한 COD 10g/l의 농도에서도 처리에 저해가 일어나지 않았다. 반면에, 알카리성 상태에서 준비된 펄프폐수의 경우는 생분해성이 매우 낮아서 대략 50%정도의 산전환율을 보였으며, 메탄생성균에 상당한 저해를 주었다. 메턴생성균의 활성도에 50%저해를 주는 농도는 2.1~5.4 gCOD/l였다. 알카리성 펄프폐수의 독성에 대한 추가 실험결과 펄프내 wood resin이 산이나 중성 pH부근에서는 잘 용해가 되지 않고 알카리성 상태에서 쉽게 용해되어 메탄생성균에 저해를 나타내는 것으로 밝혀졌다. 따라서 펄프제조시 나무성분이 알카리성분과 접촉할 경우 후속하는 혐기성 처리공정의 메탄생성균에 심각한 저해를 줄 수 있다.

• 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.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제38권4호
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• pp.362-372
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• 2010

다양한 하 폐수 처리공정 중 혐기성 소화공정은 이산화탄소 배출을 감소시키고 생성되는 메탄을 에너지로서 사용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 혐기성 소화공정의 문제점과 보완점에 대해 살펴보았다. 가수분해과정은 혐기성 소화과정 중 율속단계에 해당하여 소화공정과정을 촉진시키고 바이오가스의 생산을 증가시키기 위하여 다양한 전처리 방법이 개발되어왔다. 현재 혐기성 소화공정을 위한 전처리 방법 중 열처리 방법, 초음파 처리, 기계적 처리방법, 화학적 처리방법 등이 상업적으로 이용되고 있으며, 이들 공정은 슬러지 플록 또는 세포의 파괴를 통해 세포분획물이 생물학적으로 분해될 수 있는 형태로 전환시키는 것을 목적으로 한다. 이러한 과정들 모두는 특정 상황에 따른 장점과 단점을 모두 지니고 있으므로 각 공정과정에 대한 이해와 이를 통한 적용을 통해 특정 슬러지에 적합한 최적의 전처리 공정을 도출해 낼 필요가 있다. 또한 혐기성 소화공정의 효율증대와 경제성 확대를 위한 혐기성 소화공정 개발이 필요하다고 할 수 있다.