• 유기물자원화
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• 제28권3호
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• pp.5-14
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• 2020

본 연구는 돈분과 사과착즙박 혼합 혐기소화액의 호기성 처리 과정에서 황산(H₂SO₄)을 이용한 혐기소화액의 pH를 7.0과 6.5 조절 처리가 암모니아 휘발과 화학적 특성 변화에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 혐기소화액은 0.3 ㎥ air/㎥·min 조건에서 60일 동안 폭기처리를 실시하였다. 무처리구의 혐기소화액은 호기성 액비화 과정 중 pH가 상승하고, EC와 T-N 함량이 감소하는 경향을 나타내었다. 황산 무처리 혐기소화액은 pH가 높아 액비화 과정에 암모니아 농도가 172.6 mg/L로 높았으나 황산 처리 pH 조절 혐기소화액은 암모니아(NH₃) 발생이 유의적으로 감소되었다. 황산 무처리 혐기소화액은 액비화 과정 중 암모늄태 질소 함량이 47.2% 감소되었다. 혐기소화액의 pH 조절 처리구는 암모늄태 질소의 함량이 황산 처리 pH 조절 처리구에 비하여 높았다. 또한, 황산(H₂SO₄)처리는 혐기소화액에서 질소, 인산 함량의 증가에 영향을 주어 비료 성분이 높아지는 효과를 나타내었다. 따라서 혐기소화액의 황산 첨가에 의한 pH 조절은 호기성 액비화 공정에서 암모니아 휘산 저감과 질소 함량을 높이기 위한 유용한 방법으로 활용될 수 있을 것이다.

• 유기물자원화
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• 제3권2호
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• pp.103-114
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• 1995

현재 미국이나 캐나다에서는 고농도 유기성 폐수의 처리에 대한 고온 호기성 소화 공정의 여러 가지 장점으로 인하여 활발한 연구 및 적용이 진행되고 있으며, 국내에서도 고농도 유기성 폐수 처리의 여러 문제점으로 관심이 고조되고 있다. 따라서 본 연구에서는 돈 분뇨 폐수를 대상으로 고온 호기성 소화 공정의 적용 타당성을 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 그 결과 호기성 소화 슬럿지는 악취 및 부패 등의 측면에서는 상당히 안정화됨으로서 소화슬럿지의 습식사료화 및 액비화의 가능성을 보여주었다. 그러나 습식사료화는 국내 양돈 농가가 대부분 건식 사료 급이 체제를 이루고 있으므로 사료 급이 체제의 전환이 요구되고, 액비화의 경우는 초지 확보가 가능한 단위 농장에서만 적용이 가능하리라고 사료된다. 한편 고온 호기성 소화조의 온도 상승 원인을 조사한 실험 결과에 의하면 생물학적 활성으로 인하여 발생한 에너지보다 교반 에너지에 의한 온도상승이 훨씬 큰 것으로 나타나고 있어 ATAD의 기본 원리에 어긋나고 있어 고온 호기성 소화를 거친 돈 분뇨 폐수가 습식 사료화 될 수 없는 여건하에서 단순한 폐수 처리의 목적만으로 고온 호기성 소화조를 적용하는 것은 비경제적이라고 할 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.865-872
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• 2009

슬러지의 감량과 최종처분 기술 개발을 위해 실험실 규모 호기성 소화공정을 279일간 운전하였다. 혐기성 소화 슬러지를 원료로 $40^{\circ}C$에서 120분간 알칼리 전처리하여 호기성 소화조에 유입시켰다. 유입 슬러지 성상과 HRT의 변화에 따라 소화효율의 변화가 있었으며 적정 HRT는 6일인 것으로 나타났다. 이때 $NH_3$-N, SCOD, TKN, TCOD, SS, VSS의 평균 제거율(소화조 유입 슬러지 기준)은 각각 97.4%, 81.7%, 68.7%, 61.4%, 50.6%, 47.0% 이었다. SS는 전처리와 호기성 소화를 통해 원료 슬러지(23,920 mg/L)의 73.9% 감량화가 가능하였다. 처리 슬러지는 약 350 mg/L의 SCOD를 포함하고 있어 액비로 활용하기에 무리가 없을 것으로 판단되었다. HRT를 5일 이상으로 유지할 경우 질산화 반응이 활성화되었으며 최대 658 mg/L의 유출 슬러지 질산성 질소 농도를 얻을 수 있었다. 암모니아성 질소 농도는 20 mg/L 내외로 크게 감소하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권1호
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• pp.90-96
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• 2008

슬러지 직매립 금지와 런던협약에 따른 해양투기의 금지로 인해 하수슬러지의 처리 대안 연구가 다방면으로 진행되고 있으며 본 연구에서도 슬러지를 안정화시켜 액비로 재활용하는 기술에 대한 실험연구가 수행되었다. 슬러지 가용화를 위해 알칼리 전처리를 도입하였고 전처리된 슬러지를 호기성 소화조의 기질로 투입하여 유기물 및 질소화합물의 성상 변화를 관찰하였다. 또한 pot test를 통해 처리된 슬러지의 액비 이용 가능성을 평가하였다. 그 결과 알칼리 전처리된 슬러지를 호기성 소화조의 기질로 투입할 경우 전처리되지 않은 슬러지를 투입할 경우에 비해 SS 분해율은 57%에서 66%로 VSS 분해율은 59%에서 69%로 증가하였으며, 슬러지를 전처리할 경우 소화조의 체류시간 감소가 예측되었다. 알칼리 전처리와 호기성 소화를 통해 TCOD의 94.1%가 감소되었고, 최종 SCOD는 220$\sim$230 mg/L로 낮아 유기물이 안정화됨을 나타내었다. 소화조에서 질산화와 이로 인한 pH 저하 현상이 발견되었으며 전처리하지 않은 경우(445.4 mgN/L)가 전처리한 경우(223.1 mgN/L)보다 높은 질산농도와 낮은 pH값(최저 3.0)을 보였다. 슬러지를 액비로 이용할 경우 오이 묘목 잎의 성장은 소화 처리된 슬러지, 전처리 및 소화된 슬러지, 처리되지 않은 슬러지, 증류수의 순으로 높았으며 질산성 질소의 농도, 슬러지 투입량은 잎의 성장과 정의 상관성을 보였다. 전처리와 소화를 병행할 경우 처리하지 않은 슬러지보다 잎과 줄기의 생육 모두를 향상시켰으나, 소화만을 거친 슬러지는 처리하지 않은 슬러지보다 잎의 성장은 크게 향상시키고 줄기의 성장은 다소 저하시켰다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.56-66
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• 2021

본 연구에서는 가축분뇨 처리시설의 호기성 액비화 과정에서 발생하는 열을 회수하기 위한 폐열회수 시스템을 고안하여 시스템을 구성하는 요소 장치의 성능을 분석하였다. 또한, 회수된 열의 활용 가능성을 확인하였다. 실험 설정을 위해 가축분뇨 처리시설의 액비 발효조에서 발생하는 발효열을 확인하였다. 호기성 액비화를 위한 발효조의 온도가 균일성을 나타낸 특성과 34.5 ~ 43.9 ℃의 범위에서 운영되는 점을 고려하여 실험 온도 수준을 35, 40, 45 ℃로 설정하였다. PE 및 STS 파이프로 구성된 복합열교환기는 53.5, 65.6, 74.4 MJ/h 열에너지를 회수하고, 5 RT 용량의 히트펌프는 95.6, 96.1, 98.9 MJ/h 열에너지를 축열 하였으며, 이때 히트펌프의 난방성능계수는 4.53, 4.62, 4.65이었다. 발효조의 온도를 45 ℃로 가정한 열교환기의 최대 온수 생산능력을 급탕량 산정 방법으로 비교했을 때 56 360 kcal/day의 에너지 공급량을 확인하였다. 축열조와 연계된 FCU의 온풍 난방능력은 20.8 MJ/h, 에너지 이용효율은 96.1 %였다. FCU의 온풍으로 퇴비를 건조하였을 때 초기함수율 50.5 %에서 건조 후 함수율 45.8 %로 4.7 % 감소함을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.1354-1360
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• 2010

본 연구는 양돈축사에서 발생하는 슬러리형의 폐수를 원수로 하여 미세기포(M.A)와 교반기(Mixer)을 통한 호기성 조건으로 액비화 처리시 특성을 분석하고자 한다. 실험초기 pH는 7.6으로 액비의 적정 pH 범위보다 조금 상회하는 것으로 나타났으며, pH상승은 VFAs와 연관성이 있는 것으로 나타났다. 호기성 조건으로 액비처리를 수행하였을 경우 BOD와 COD제거효율에 있어서 혐기성 조건에 비해 효과적으로 나타났으며, BOD의 경우 호기성조건에서 M.A+Mix는 70.9%, M.A는 67.8%로 나타났으며, COD는 M.A+Mix가 39%, M.A가 19%의 제거효율이 나타났다. $NH_3-N$의 경우 모든 조건에서 시간 경과에 따라 점차 낮아지는 경향을 보였으며, 이는 질소의 특성과 pH상승에 따른 것으로 판단된다. $NO_3-N$에서는 모든 조건에 증가추세로 나타나 반응조 내에 $NO_3-N$이 축적되어 탈질율이 낮아지는 것으로 판단된다. 또한, 돈분뇨 액비의 비료성분 분석결과, 혐기성 조건에 비해 호기성 조건인 M.A+Mix에서 비료성분 함유율이 높은 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권8호
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• pp.578-582
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• 2011

호기성 소화를 통해 안정화된 유기성 슬러지는 질소 비료로서 활용될 수 있는 잠재력이 있다. 본 연구에서는 식품공장 폐수 처리장에서 발생한 슬러지를 호기성 소화한 후, 소화액의 비효효과를 오이 생장을 통해 평가하였다. 공기 공급량을 200 mL/L/min까지 증가시킬 경우, 질산화와 비효효과가 향상됨을 확인하였다. 또한 일반 비료에 비해 슬러지 내 함유량이 부족한 칼륨 등을 보충하기 위해 음식물 쓰레기의 일종인 계란 껍질 가루를 시비 시 함께 투여하여, 식물 생장이 향상됨을 확인하였다. 본 논문에서 제시하는 적정 공기 공급량과 저가의 첨가제 투여는 슬러지 액비의 품질을 보장하는데 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권2호
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• pp.73-79
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• 2006

돈분뇨 중의 악취 성분을 제거하는 동시에 퇴비의 C/N 비를 적정 수준으로 유지하기 위한 방안으로서 축산농가에 보급을 목적으로 pilot 장치를 제작하여 돈분뇨를 호기성 액비화 처리하기 이전에 암모니아 탈기공정 실험을 수행하였다. 암모니아 탈기를 위한 pH 조정을 $Ca(OH)_2$를 이용하였으며, NaOH에 비해 훨씬 현장 적용성이 용이한 것으로 파악되었다. 암모니아 탈기공정의 적정 pH를 도출하기 위해 각각 pH를 9.3, 10.9, 12.3 으로 조절하여 탈기실험을 수행한 결과 pH가 가장 높은 12.3에서 가장 우수한 것으로 나타났고, 이때 반응온도는 $35^{\circ}C$이었다. 암모니아 탈기공정이 진행되는 동안 유리암모니아 질소의 가스상 암모니아로의 전환을 통해 발생되는 방출속도는 탈기공정 초기에는 $0.5355mole\;s^{-1}$ 이었고 탈기공정 후기에는 $0.0253mole\;s^{-1}$ 로 나타나, 주로 탈기공정 초기에 많은 양의 암모니아 가스가 방출되는 것을 알 수 있었다. 탈기공정중 C/N비 변화는 초기 돈분뇨 원수가 4.5이었고 탈기공정 초기에 6.3으로 증가한 이후에 점진적으로 증가하였다. 적정한 탈기를 위한 최적의 탈기시간은 TN과 TC의 회귀 곡선을 통해 C/N비가 6.5 부근인 약 48시간이 적합한 것으로 결론지었다. 탈기를 통해 돈분뇨 중의 암모니아성 질소성분은 79.6% 저감되었으며, 흡수액을 통해 배출된 암모니아가스의 81.3%를 제거하였다.

• 유기물자원화
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• 제20권4호
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• pp.118-126
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• 2012

본 연구를 위한 실험 장치는 하루에 100톤 규모의 돼지분뇨를 퇴비화와 액비화 하는 방식으로 처리하는 시설에 설치되었다. 액비조의 경우 폭기되는 분뇨의 상층부에 흡입부를 설치하고 기체를 빨아들이는 방식으로 실험용 기체시료를 포집하였다. 포집된 시료는 오존이 존재하는 2 종류의 반응조에 유입된 후 오존과 접촉하는 방식으로 처리되었다. 처리효율 분석은 처리시설 유입부 배관에서 채취한 시료와 오존과 반응한 후 배출되는 배관에서 채취한 시료의 성분함량을 비교하여 결정하였다. 퇴비사의 시료는 교반 후 발생하는 기체를 흡입한 후 액비조에서와 같은 방식으로 처리하고 그 효율을 분석하였다. 오존접촉에 의한 반응효과는 암모니아보다는 황 화합물에서 더 크게 나타났다. 암모니아의 경우 오존접촉 방법에 관계없이 10% 내외의 감소효과를 보였다. 반면에 황 화합물은 오존 처리에 의해 상당량 감소하는 결과를 나타냈다. 액비화 시설로부터 발생된 시료의 경우, 유입부에서 50.091, 4.9089, 27.8109, 0.4683 ppvs 의 농도를 보였던 $H_2S$, MM, DMS, DMDS가 반응 후 유출부에서는 각각 1.2317, 0.3839, 14.7279 0.3145 ppvs 수준으로 감소하였다. 같은 조건으로 호기적 퇴비화 과정에서 발생한 시료를 처리한 결과 $H_2S$, MM, DMS, DMDS 농도는 40.6682, 1.3675, 24.2458, 0.8289 ppvs에서 3.013, 불검출, 8.8998, 0.3651 ppvs 수준으로 감소하였다. 액비화 시설에서 발생하는 시료에 또 다른 형태의 오존을 적용한 결과 $H_2S$, MM, DMS, DMDS가 43.397, 1.4559, 3.6021, 0.4061 ppvs 농도 수준에서 각각 불검출, 불검출, 불검출, 0.2185 ppvs 수준으로 감소하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권2호
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• pp.156-163
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• 2007

본 연구는 혼합유기질비료를 액비화할 때 액비화 효율을 증진시키기 위하여 폭기시간과 유기질비료 농도에 따른 무기성분의 특성변화를 조사하였다. 혼합 유기질비료는 참깻묵, 쌀겨, 어분, 혈분 등의 유기질 재료와 일라이트, 패화석 등으로 이루어져 있으며 약 2개월간의 발효과정을 거쳤고 N, $P_2O_5$, $K_2O$ 및 유기물함량은 각각 $23.0g\;kg^{-1}$, $17.0g\;kg^{-1}$, $23.9g\;kg^{-1}$, $290g\;kg^{-1}$이었다. 폭기시간은 일 2시간, 8시간, 연속 폭기 및 무폭기의 처리를 두었으며 물량에 대한 유기질비료 농도는 10%로 하였다. 유기질비료 농도에 따른 특성변화는 전체 물 함량에 대한 유기질비료 농도를 5%, 10% 및 20%로 하고 일 2시간씩 폭기를 하였다. 액비제조 기간이 경과함에 따라 폭기시간에 관계없이 pH, EC 및 $NH_4-N$ 농도는 증가하였다. 일 2시간 폭기한 처리구에서 액비제조 10일 후의 N, $P_2O_5$ 및 $K_2O$ 농도는 각각 $646mg\;kg^{-1}$, $68.1mg\;kg^{-1}$, $453mg\;kg^{-1}$으로 침출률은 각각 27.6%, 4.0% 및 18.9%이었으며 일 8시간 폭기 및 연속폭기조와 유의적인 차이가 없었다. 연속폭기조에서 호기성 세균, 포자형성 세균 및 사상균의 생균수가 다른 처리구보다 많았다. 물에 대한 유기질비료의 농도를 증가시키면 EC, $NH_4-N$ 및 무기성분 함량은 증가하였으나 유기질비료의 침출률은 감소하였다. 액비제조 10일 후 유기질비료 20% 처리구의 N, $P_2O_5$ 및 $K_2O$ 농도는 각각 $1,140mg\;kg^{-1}$, $35.4mg\;kg^{-1}$, $544mg\;kg^{-1}$이었고 침출률은 각각 24.8%, 2.4% 및 13.6%이었다. 유기질비료 농도의 증가는 포자형성 세균과 Pseudomonas spp. 균의 생균수를 증가시켰다.