• 한국토양비료학회지
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• 제45권4호
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• pp.524-531
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• 2012

본 연구는 양돈슬러리의 혐기소화 효율 증진을 위하여 양돈슬러리를 고액분리 하고 이때 발생하는 슬러지케이크를 200, 220, 250, $270^{\circ}C$에서 각각 열가수분해 전처리하여 열가수분해 온도별 유기물의 가용화 효율과 혐기적 메탄생산 퍼텐셜을 분석하였다. 최종메탄생산퍼텐셜 ($B_u$)은 서로 다른 S/I 비율 (1:9, 3:7, 5:5, 7:3의 부피비)에서 73일간 혐기배양하여 구하였다. 양돈슬러리의 유기물 가용화율 ($S_{COD}$)은 $200{\sim}270^{\circ}C$ 열가수분해 반응에서 98.4~98.9%를 보였으며, 열가수분해액의 이론적 메탄생산퍼텐셜 ($B_{th}$)은 반응온도의 증가와 함께 증가하여 $200^{\circ}C$, $220^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, $270^{\circ}C$에서 각각 0.631, 0.634, 0.705, $0.748Nm^3\;kg^{-1}-VS_{added}$로 나타났다. 열가수분해액의 최종메탄생산퍼텐셜 ($B_u$)은 $200^{\circ}C$의 열가수분해액에서 S/I 비율이 1:9에서 7:3으로 증가할수록 $0.197Nm^3\;kg^{-1}-VS_{added}$에서 $0.111Nm^3\;kg^{-1}-VS_{added}$로 감소하는 경향이 나타났으며, 다른 열가수분해 반응 온도 ($220^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, $270^{\circ}C$)에서도 $200^{\circ}C$의 열가수분해액과 동일한 경향의 최종메탄생산퍼텐셜을 나타내었다. 유기물의 혐기적 분해율 ($B_u/B_{th}$)을 보면, $200^{\circ}C$ 열가수분해액은 S/I비율이 증가함에 따라 31.2%에서 17.6%까지 감소하였으며, $220^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, $270^{\circ}C$의 열가수분해액에서 각각 36.4%에서 9.6%, 31.3%에서 0.8%, 26.6%에서 0.8%로 감소하는 것으로 나타나, 열가수분해 온도의 상승에 따라 유기물의 혐기적 분해능이 낮아졌다. 이러한 결과는 98% 대의 유기물 가용화율 ($S_{COD}$)을 보인 것과는 반대로 $250{\sim}270^{\circ}C$의 열가수분해액은 혐기소화에 분해저항성을 지니는 것으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제9권3호
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• pp.49-55
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• 2004

염화에틸렌 화합물에 오염된 토양으로부터 고농도 (150mg/L)의 PCE를 cis-DCE까지 탈염소화하는 혼합미생물 농화 배양계 LYF-1을 구축하였다. LYF-1은 효모추출물, 펩톤, 포름산, 아세트산, 락트산, 피루브산, 시트르산, 석신산, 글루코오스, 수크로오스, 에탄올 등을 전자공여체로 이용하여 PCE를 탈염소화할 수 있었다. 한편, PCE를 대신할 수 있는 전자 수용체에 의한 PCE 탈염소화에 미치는 영향을 살펴본 결과, NO$_3$$^{-}$와 NO$_2$$^{-}$는 PCE의 탈염소화반응을 완전히 저해하였으나, S$_2$O$_3$$^{-2}$ , SO$_3$$^{-2}$ 및 SO$_4$$^{-2}$ 는 PCE의 탈염소화반응에 그다지 큰 영향을 미치지 않았다. LYF-1 혼합미생물을 혐기성 고정생물막 반응기내의 세라믹 메디아에 부착하고, PCE의 유입부하율 변화에 따른 처리 효율을 조사한 결과, PCE의 부하율 0.13-0.78 $\mu$moles/L/hr의 범위 내에서 99% 이상의 PCE 탈염소화 효율을 보였으며, PCE 탈염소화 반응의 최종산물은 cis-DCE이었다.

• 한국환경농학회지
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• 제19권4호
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• pp.300-308
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• 2000

혐기적 토양조건하에서 제초제 $^{14}C-bifenox$의 분해를 조사하고자 하였다. $^{14}C-bifenox$를 미사질양토와 사양토에 각각 2.1 mg/kg 수준으로 처리한 후, 180일 동안 $25^{\circ}C$의 혐기적 조건하에서 배양하였다. 배양기간동안 bifenox의 무기화, 유기용매 추출성 및 추출불가 잔류량, 그리고 분해산물 등을 조사하였다. 배양기간 180일 동안 방출된 약제의 $^{14}CO_2$는 미사질양토와 사양토에서 각각 1.97%와 0.9% 수준이었다. 사양토에서의 추출불가 잔류량은 시험기간동안 표지된 $^{14}C$가 79.12%까지 눈에 띠게 증가하였고, 미사질양토에서 보다 그 양이 더 많았으며 이는 두 토양이 갖는 서로 다른 물리화학적 특성과 유기물 함량의 차이에서 기인된 것으로 판단되었다. 또한 추출불가 잔류량은 주로 humin에 분포하였으며 배양시간에 따라 증가하였다. 토양 중 bifenox의 주요 분해산물은 최종산물인 nitrofen, 5-(2,4-dichlorophenoxy)-2-nitrobenzoate 2,4-dichlorophenoxy aniline 그리고 methyl 5-(2,4-dichlorophenoxy) anthranilate으로 확인되었다. Bifenox의 토양 중 휘발성 물질 및 $CO_2$ 생성량과 잔류 및 분해독성은 이 화합물이 화학적 및 생물학적 분해에 안정함을 시사하였다.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.5-13
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• 2022

현대의 환경문제는 다량의 폐기물의 발생과 무분별한 에너지의 소비로 인한 환경오염이 가속화 되고 있다는 것이다. 대표적인 에너지 생산 연료인 화석연료는 에너지를 생산하는 과정에서 연소가 이루어져 다량의 온실가스가 발생하고 최종적으로 기후변화를 야기한다. 또한 전 세계적으로 발생하는 폐기물의 양도 지속적으로 증가하고 있으며 처리하는 과정에서 환경오염이 발생하고 있다. 이와 같은 문제들을 동시에 해결하기 위한 방법 중 하나는 유기성 폐기물의 에너지화 및 감량화이다. 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지는 해양매립이 전면 금지된 이후로 다양하게 처리되고 있으나, 그 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 하수슬러지는 유기물을 다량 함유하고 있어 혐기소화를 통하여 하수슬러지를 에너지화 하고 최종 배출되는 폐기물을 감량화 하는 것이 바람직하다. 하지만, 잉여슬러지의 경우 대부분이 하수처리에 이용되었던 미생물 덩어리로써 잉여슬러지가 혐기성소화 되기 위해서는 먼저 미생물의 세포벽이 파괴되어야 하는데 세포벽 파괴에는 많은 시간이 요구되기 때문에 혐기성 소화 과정만으로는 높은 바이오가스 생산율이나 폐기물 감량율을 달성할 수 없다. 따라서 잉여슬러지를 가용화하는 전처리 공정이 필요하며, 여러 가지 가용화 공법 중에서 열적 가용화 공정이 가장 효율적인 것으로 검증되었고, 혐기성소화 공정의 전처리 과정으로써 열적가용화 공정을 이용하여 잉여슬러지에 포함된 세포벽을 파괴한 후 전처리 된 잉여슬러지를 혐기성소화 함으로써 높은 바이오가스 생산율과 폐기물 감량율을 달성할 수 있다. 본 연구에서는 열적 가용화장치를 통하여 TS 10%의 농축 잉여슬러지를 전처리하는데 있어서 체류시간 및 운전온도 변수에 따른 가용화 특성에 대한 연구를 수행하였다. 열적 가용화장치의 체류시간에 대한 실험변수는 운전온도를 160 ℃로 고정한 상태에서 각각 30분, 60분, 90분, 120분이었다. 실험 결과로 도출된 TCOD와 SCOD를 통해 계산된 가용화율은 각각 12.11%, 20.52%, 28.62%, 31.40% 순으로 증가하였다. 또한, 운전온도에 따른 변수는 반응시간을 60분으로 고정한 상태에서 각각 120℃, 140℃, 160℃, 180℃, 200℃였으며 가용화율은 각각 7.14%, 14.52%, 20.52%, 40.72%, 57.85% 순으로 증가하였다. 이 외에 TS, VS, T-N, T-P, NH₄⁺-N, VFAs를 분석하여 농축 잉여슬러지를 대상으로 하는 열적 가용화 특성에 대한 평가를 수행 했으며, 그 결과 TS 10%의 농축 잉여슬러지에 대한 열적 가용화를 통하여 30% 이상의 가용화율을 얻기 위해서는 운전온도를 160℃로 고정할 경우 120분의 체류시간이 필요하며, 운전시간을 60분으로 고정할 경우 170℃ 이상의 운전온도가 요구되어 진다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권10호
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• pp.15-21
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• 2014

본 연구는 부산시 남부하수처리장의 탈수슬러지를 이용하여 전처리에 따른 분해 및 혐기성 상태에서의 최종 메탄 및 이산화탄소 발생량을 평가하기 위해 Biochemical Methane Potential(BMP) 실험을 실시하였다. 초기 1 % TS 농도의 탈수슬러지를 각각 30분 동안 5M NaOH를 이용하여 알칼리 전처리를 실시하였고 초음파 전처리는 30분 동안 조사밀도를 1.5 W/mL로 조절하여 실시하였으며 알칼리와 초음파 전처리를 병합한 동시 전처리를 시행하였다. 그에 따라 SCOD 값이 초기 33.1 mg/L에서 최대 494 mg/L로 증가하였다. 또한 BMP 실험을 실시한 결과 31.2~84.2 mL $CH_4/g$ VS, 9.2~13.5 mL $CO_2/g$ VS로 나타났다. 영양배지와 상등액 슬러지를 주입여부에 따른 BMP 실험을 실시한 결과 각각 73.1, 73.8 mL $CH_4/g$ VS, 11.2, 13.6 mL $CO_2/g$ VS으로 나타났으며 모델값과는 큰 차이를 보이지 않았다. BMP 실험을 종료 후 VS를 분석한 결과 초기 62 %에서 33.8~45.4 %로 감소하였다. 알칼리, 초음파 전처리보다는 동시 전처리가 메탄발생량과 SCOD 값을 증가시켰으며 VS 감소율이 증가하여 혐기성 소화율이 향상되었다.

• 유기물자원화
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• 제12권1호
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• pp.104-109
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• 2004

본 연구는 공기주입에 의한 고형 폐기물의 빠른 안정화를 달성할 수 있는 매립지의 호기성 공정을 평가하는 것을 목표로 하였다. 실험은 매립지에서 최적의 공기주입방법을 평가하기 위해 선별토사를 충전한 4개의 모의 매립조(혐기성, 1PV(pore volume/day)공기주입, 5PV 공기주입, 10PV 공기주입)를 운영하였다. 선별토사를 충전한 bioreactor를 호기성으로 운전한 경우에 공기를 주입하지 않은 bioreactor에 비해 유기물 분해가 뛰어난 것으로 나타났다. 매립가스의 발생량 및 조성변화와 soil respiration test 결과로부터 5 PV/day으로 공기를 주입한 bioreactor가 유기물 분해율이 가장 높은 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.113-118
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• 1988

도시하수(都市下水) 처리시설(處理施設)로부터 생산(生産)되는 1차(次)와 2차(次) 슬러지의 생물학적(生物學的) 분해불능정도(分解不能程度)를 실험실(實驗室) 호기성(好氣性)과 혐기성(嫌氣性) 소화조(消化槽)를 운전(運轉)시켜 비교(比較)하였다. 1차(次) 슬러지의 분해불능(分解不能) 함량(含量)은 45~47%, 2차(次) 슬러지는 58~68%로 나타났으며 최대(最大) $CH_4$ 가스 생산량(生産量)은 kgVS제거(除去)당 1차(次)의 경우(境遇)에는 $0.76m^3$, 2차(次)의 경우(境遇)는 $0.54m^3$ 이었다. 1차(次)와 2차(次)슬러지의 소화(消化)가스 내(內)의 $CH_4$ 함량(含量)은 63%와 65%였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권1호
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• pp.10-16
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• 2013

제당폐수를 산 또는 알카리 전 처리한 후 생물학적 수소생산율과 유기산의 생성특성을 평가하였다. 제당 폐수의 수소발생량은 산 전처리된 경우 보다 알칼리 전처리된 시료에서 약 70%의 발생량 증가를 나타내었다. 또한 제당폐수 원액에 적절한 영양염류(질소 인)를 공급하였을 때 보다 양호한 수소생성률을 보여주었다. 제당폐수의 혐기발효에 있어서 탄수화물의 분해와 수소생성의 직접적인 연관성은 나타나지 않았다. Butyric acid/Acetic acid (B/A)비와 수소생산의 연관성을 살펴보았을 때, 영양염류를 첨가한 제당폐수는 순수 제당폐수보다 B/A비가 약 3배 증가하였으며 알카리 전처리와 영양염류를 첨가한 시료에서 B/A비가 4.02로 가장 높게 나타났다. 실험에 사용된 전체 시료에서 B/A비가 클수록 수소생성률이 높았다.

• 유기물자원화
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• 제19권3호
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• pp.35-43
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• 2011

본 연구에서는 하수슬러지를 전처리 과정을 통해 가용화한 후 혐기성 생물학적 분해를 실시하였다. 산 또는 알칼리 조건과 초음파처리를 복합적으로 적용하여 전처리 후 슬러지의 가용화율을 비교하였으며 알칼리 조건에서 초음파처리를 병행하였을 때 최대 가용화율을 얻을 수 있었다. 가용화된 슬러지의 생물학적 유용성은 복합전처리를 실시한 경우 빠른 생물학적 분해와 더불어 총 가스 발생량은 10배 이상 증가하였으며 가용화된 슬러지에서 바이오가스 생산 가능성을 확인 하였다. 전처리를 실시한 슬러지를 이용하여 생물학적 분해를 실시하였을 때 약 50%정도 높은 수소생성율의 지표가 되는 B/A비를 확인할 수 있었으나 수소생성에 저해가 되는 lactic acid와 propionic acid가 검출되는 것으로 보아 후속연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• KSBB Journal
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• 제21권6호
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• pp.451-455
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• 2006

본 실험실에서는 음식폐기물을 효율적으로 소화처리하기위해 Pilot 규모 (10톤)의 3단계 메탄 발효 공정을 개발하여 운전하고 있다. 3단계 메탄발효시스템은 반혐기성 가수분해조, 혐기성 산발효조, 혐기성 메탄발효조로 구성되어 있으며, 이 가운데 두 번째 공정인 혐기성 산발효조로부터 알코올발효능이 우수한 균주 KA4를 분리하였다. 세포의 형태는 타원형 모양이며, 크기는 $5.5-6.5{\times}3.5-4.5\;{\mu}m$ 이었고, 26S rDNA D1/D2 rDNA sequence를 분석한 결과를 바탕으로 Saccharomyces cerevisiae KA4로 명명하였다. 이 균주를 YM 배지에서 배양하였을 경우 $30-35^{\circ}C$에서 최대 생장을 보였으며, 배지내의 초기 에탄올 농도가 5% (v/v)까지는 생장에 영향을 받지 않았으나 그 이상에서는 생장에 저해를 받았고 7% 이상에서는 생장하지 못하였다. 한편 초기 50% (w/v)까지의 당 농도에서는 생장이 가능하였으나 잔류 당 농도를 고려할 때 에탄올 발효를 위한 최적 당 농도는 10%이었다. 이 농도의 당을 이용하여 초기 pH4에서 10까지의 넓은 범위에서 에탄올 발효가 가능하였으며 최적 pH는 6이었다 이 때 에탄올 생산량은 7.4%이었으며, 에탄올 생산수율은 2.87 mol EtOH/mol glucose이었다.