• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제11권3호
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• pp.199-204
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• 2006

The purpose of this work was to evaluate the development of the anammox process by the use of granular sludge selected from a digestion reactor as a potential seed source in a lab-scale UASB (upflow anaerobic sludge blanket) reactor system. The reactor was operated for approximately 11 months and was fed by synthetic wastewater. After 200 days of feeding with $NH_4^+\;and\;NO_2^-$ as the main substrates, the biomass showed steady signs of ammonium consumption, resulting in over 60% of ammonium nitrogen removal. This report aims to present the results and to more closely examine what occurs after the onset of anammox activity, while the previous work described the start-up experiment and the presence of anammox bacteria in the enriched community using the fluorescence in situ hybridization (FISH) technique. By the last month of operation, the consumed $NO_2^--N/NH_4^+-N$ ratio in the UASB reactor was close to 1.32, the stoichiometric ratio of the anammox reaction. The obtained results from the influent-shutdown test suggested that nitrite concentration would be one key parameter that promotes the anammox reaction during the start-up enrichment of anammox bacteria from granular sludge. During the study period, the sludge color gradually changed from black to red-brownish.

• 상하수도학회지
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• 제24권1호
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• pp.51-62
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• 2010

The high concentration of N in the wastewater from livestock farming generally renders the efficiency of the wastewater treatment. Therefore, removal of N in livestock wastewater is crucial for successful treatment. The current study was conducted to investigate the optimum conditions for partial nitrification under anaerobic condition following nitritation in TPAD-BNR(two-phase anaerobic digestion-biological nitrogen removal) operating system. Sequential operating test to stimulate partial nitrification in reactor showed that partial nitrification occurred at a ratio of 1.24 in $NO_2{^-}$-N:$NH_4{^+}$-N. With this result, a wide range of factors affecting stable nitritation were examined through regression analysis. In the livestock wastewater treatment procedure, the hydraulic retention time (HRT) and pH range for optimum nitrite accumulation in the reactor were 1-1.5 days and 7-8, respectively. It was appeared that accumulation of $NO_2{^-}$-N in the reactor is due to inhibition of the $NO_2{^-}$-N oxidizer by free ammonia (FA) while the effect of free nitrous acid was minimal. Nitrification was not influenced by DO concentration at a range of 2.0-3.0 mg/L and the difference in the growth rate between $NH_4{^+}$-N oxidizer and $NO_2{^-}$-N oxidizer was dependent on the temperature in the reactor.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제37권2호
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• pp.100-105
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• 2012

Purpose: Methane production potential in aerobic digestion was assessed according to feed to inoculum (F/I) ratio for food waste only, and mixing ratio of two materials for food waste and swine manure to give a basic data for the design of anaerobic digestion system. Methods: Anaerbic digestion test was performed using a lab scale batch reactor at $35^{\circ}C$ for six different feed to inoculum (F/I) ratios (0.50, 0.72, 1.14, 1.50, 2.14 and 3.41), three food waste to swine manure ratios (100:0, 60:40 and 40:60) with two different loading concentrations (10g VS/L and 30g VS/L). Results: For food waste only, the highest biogas yield of 1008 mL/gVS was obtained at 0.50 of F/I. For the co-digestion of food waste and swine manure mixture, the highest biogas yield of 1148 mL/gVS was obtained at a mixing ratio of 40:60 with loading concentration of 10g VS/L. Conclusions: F/I ratio for the food waste only, mixing ratio of food waste and swine manure, and co-substrate loading rate affected the biogas production rate. For the low loading rate, there was not so much difference according to the mixing ratio of food waste and swine manure, but for the high loading rate higher biogas yield was acquired for the co-digestion of food waste and swine manure than for the food waste alone (mixing ratio, 100:0).

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제8권1호
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• pp.23-31
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• 2003

A mathematical model was formulated to simulate the long-term performance of an anaerobic bioreactor designed to digest Korean food wastes. The system variables of various decomposition steps were built into the model, which predicts the temporal characters of Solid waste, and volatile fatty acid (VFA) in the reactor, and gas production in response to various input loadings and temperatures. The predicted values of VFA and gas production were found to be in good agreement with experimental observations in batch and repeated-input systems. Finally, long-term reactor performance was simulated with respect to the seasonal temperature changes from 5C in winter to 25C in Summer at different food waste input loadings. The simulation results provided us with information concerning the success or failure of a process during long-term operation .

• 유기물자원화
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• 제24권4호
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• pp.95-103
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• 2016

본 연구는 젖소분뇨를 원료로 하여 반 건식 혐기소화 방법을 적용하였을 경우의 혐기소화 가능성을 분석하고 혐기소화 과정에서 배출되는 젖소분뇨 혐기소화 잔재물의 고체연료로서의 가치를 평가하기 위하여 수행되었다. 젖소분뇨의 반 건식 혐기소화 가능성을 평가하기 위하여 950 mL 용량의 반응조를 제작하여 회분식 혐기소화를 실시하였다. 이와 동시에 젖소분뇨 혐기소화 원료를 가로 1,000 mm, 세로 450 mm 크기의 기밀형 아크릴 반응조에 투입하고 항온실에서 중온 혐기소화를 실시한 후에 배출되는 혐기소화 잔재물을 고체연료화 실험원료로 사용하였다. 혐기소화 기질로 사용된 젖소분뇨의 수분함량은 80.64%였으며 젖소분뇨에 첨가한 식종액의 수분함량은 96.83% 수준이었다. 젖소분뇨를 혐기소화하기 위하여 젖소분뇨와 식종액을 1:1 비율로 혼합하였을 때의 수분함량과 VS/TS(휘발성 고형물/총고형물) 함량은 89.74%와 83.35% 수준이었다. 이 젖소분뇨를 혐기소화 한 결과 식종액을 혼합하였을 때 바이오가스가 생성된 반면에 식종액을 혼합하지 않은 경우에는 바이오 가스가 거의 발생되지 않았다. 반 건식 혐기소화를 거친 젖소분뇨 혐기소화 잔재물은 신선분에 비해 열량가가 약 20% 정도 감소하였다. 반면에 회분은 15%에서 18.4%로 증가하였다. 젖소분뇨 혐기소화 잔재물울 고체연료 형태로 펠릿화하였을 경우 크롬과 납, 카드뮴, 황 등의 농도가 규제 수준보다 낮았다. 따라서 젖소분뇨를 혐기소화 하여 바이오가스를 회수하고 난후 혐기소화 잔재물을 고체연료화하여 연료로 활용하는 방법을 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제24권2호
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• pp.51-58
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• 2016

일체형 2상 혐기성소화 방식은 기존 분리형 2상 혐기성소화의 단점을 보완할 수 있는 기술로 산발효조와 메탄발효조가 병합된 형태의 일체형으로 구성되어 유기물 부하변동 대처 용이, 설치부지면적 감소 등의 이점이 있다. 본 연구는 음폐수를 기질로 일체형 2상 혐기성소화의 유기물 분해효율 및 바이오가스 생산량 등에 대한 실험을 실시하여 기존 분리형 2상 혐기성소화와의 효율 비교를 통해 대규모 플랜트 설치의 타당성 여부를 검토하였다. 5ton/일 규모의 Pilot Plant를 구성하여 약 130일 간 소화조 내 유기물 변화, 바이오가스 생산량 및 메탄함량 등의 실험을 실시하였다. 실험 결과, 평균 음폐수 투입량은 $4.1m^3$/일이었으며, 이때 VS 제거효율은 약 77%로 나타났다. 바이오가스는 평균적으로 투입 음폐수 ton당 약 $63.0m^3$($0.724m^3/kg-VS_{added}$)가 발생되었으며, 메탄함량은 약 61.3%로 분석되었다. 일체형 2상 혐기성소화는 기존 산발효조와 메탄발효조가 분리된 소화방식과 유기물 제거 측면에서 다소 높게 나타났다. 결과적으로 일체형 2상 혐기성소화 방식은 충분히 고농도 유기성 폐수인 음폐수 처리에 있어서 상용화가 가능하다는 결론을 내릴 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권4호
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• pp.414-420
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• 2006

세정단계를 거치는 혐기성 소화시스템(ADEPT, Anaeorbic Digestion Elutriated Phase Treatment)에서 돈사폐수를 처리한 유출수를 혐기성 암모늄 산화공정(ANAMMOX)에 적용하기 위하여 부분질산화 반응조의 기질로 사용하였다. 중온($35^{\circ}C$)에서 아질산성 질소를 축적하는 조절인자는 용존산소보다는 오히려 HRT, pH, 유리 암모니아(FA)였다. 중탄산의 스트립핑과 완충에 사용된 양을 포함한 중탄산알칼리도의 소모량은 전환된 $NH_4-N$ g당 8.78 g이었다. HRT 1일, DO 농도가 $2.7{\sim}4.4mg/L$의 안정상태에서 부분질산화 반응 유출수의 $NO_2-N/NH_4-N$ 비는 약 $1{\sim}$으로서, 부분질산화-혐기성 암모늄산화 결합공정의 ANAMMOX 반응조의 유입수로서 적합하였다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제34권3호
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• pp.155-161
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• 2012

본 연구에서는 고순도 메탄을 회수하기 위해서 Plug Flow Reactor와 External $CO_2$ Stripper를 결합한 중온 Methane Enhancement System을 개발하였다. 반응조 운전인자로서 알칼리도와 Leachate 순환율(LRR, Leachate Recycle Rate)이 바이오가스의 조성과 생성량 및 TVS 제거효율에 미치는 영향을 규명하였다. 고순도 메탄회수 공정 운전결과 OLR 2 g TVS/L-d, 알칼리도 4 g/L as $CaCO_3$, Leachate 순환율 3 v/v-d일 때 평균 94%의 높은 메탄함량을 나타내 고순도 메탄회수를 위한 최적조건임이 밝혀졌다. 이때 1일 반응조 단위 부피당 0.71부피의 메탄이 생성되었으며, TVS 제거율은 79%로서 Control Reactor의 94% 수준을 달성하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제22권4호
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• pp.599-604
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• 2006

Nitrogen removal with the combined SHARON (Single reactor system for high ammonium removal over nitrite)ANAMMOX (Anaerobic ammonium oxidation) process using the effluent of ADEPT (Anaerobic digestion elutriated phased treatment) slurry reactor with very low C/N ratio for piggery waste treatment was investigated. For the preceding SHARON reactor, ammonium nitrogen loading and removal rate were $0.97kg\;NH_4-N/m^3_{reactor}/day$ and $0.68kg\;NH_4-N/m^3_{reactor}/day$ respectively. In steady state, bicarbonate alkalinity consumption for ammonium nitrogen converted to $NO_2-N$ or $NO_3-N$ was 8.4 gram per gram ammonium nitrogen. The successive ANAMMOX reactor was fed with the effluent from SHARON reactor. The loading and removal rate of the soluble nitrogen defined as the sum total of $NH_4-N$, $NO_2-N$ and $NO_3-N$ in ANAMMOX reactor were $1.36kg\;soluble\;N/m^3_{reactor}/day$ and $0.7kg\;soluble\;N/m^3_{reactor}/day$, respectively. The average $NO_2-N/NH_4-N$ removal ratio by ANAMMOX was 2.41. Fluorescence in situ hybridization (FISH) analysis verified that Candidatus Kuenenia stuttgartiensis were dominate, which means that they played an important role of nitrogen removal in ANAMMOX reactor.