• Environmental Engineering Research
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• 제24권1호
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• pp.38-44
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• 2019

The Biochemical Methane Potential (BMP) of fresh leachate and domestic wastewaters codigestion was determined by laboratory Bach Tests at $35^{\circ}C$ over a period of 90 d using a wide range of leachates volumetric ratios from 0% to 100%. To simulate wastewaters plant treatment step, all the ratios were first air stripped for 48 h before anaerobic incubation. The kinetic of biogas production was assessed using modified Gompertz model and exponential equation. The results obtained showed that cumulative biogas production was insignificant in the case of wastewaters monodigestion while the codigestion significantly improves the BMP. Air stripping pretreatment had positive effect on both ammonium concentration and volatiles fatty acids with reduction up to 75% and 42%, respectively. According to the Modified Gompertz model, the optimal anaerobic co-digestion conditions both in terms of maximal biogas potential, start-up period and maximum daily biogas production rate, could be achieved within large leachate volumetric ratios from 25% to 75% with a maximum BMP value of 438.42 mL/g volatile solid at 50% leachate ratio. The positive effect of codigestion was attributed to a dilution effect of chemical oxygen demand and volatile fatty acid concentrations to optimal range that was between 11.7 to $32.3gO_2/L$ and 2.1 to 7.4 g/L, respectively. These results suggested that the treatment of fresh leachate by their dilution and co digestion at wastewaters treatment plants could be a promising alternative for both energetic and treatment purposes.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권9호
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• pp.5-12
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• 2014

슬러지의 안정화, 휘발성 고형물 감소, 바이오가스 생산을 위해 혐기성 소화공정이 슬러지의 처리 방안으로 연구됐다. 본 연구에서는 하 폐수 슬러지(MWS, IWS), 혼합슬러지(Mix), 탈수슬러지(MWSC)를 대상으로 바이오가스 생산 가능성을 살펴보기 위해 Total solids, Volatile solids, 원소분석, BMP 실험을 하였다. Total solids 함량은 11.2~20.6 %의 값을 가지며 Volatile solids의 함량은 TS의 62.1~83.1 %의 값을 가지고 있다. C/N비는 4.96~8.33의 값을 나타났다. BMP test를 한 결과 혼합슬러지의 경우 약 20일, 하 폐수 슬러지의 경우 약 16~17일에 메탄발생이 종료되었다. 탈수케이크는 약 10일까지 메탄이 발생하였으며 가장 빨리 메탄발생이 종료되었다. 누적 메탄발생량의 경우 혼합슬러지가 395.50 mL $CH_4/g$ VS으로 가장 높은 누적 메탄 발생량을 가진다. 누적 이산화탄소 발생량은 탈수케이크를 제외하고 비슷한 값을 보이고 있다.

• 유기물자원화
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• 제29권1호
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• pp.29-36
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• 2021

국내 유기성고형폐기물 중 우분이 가장 많은 에너지잠재량을 지니고 있으나, 바이오가스화에 대한 연구는 제한적으로 진행되었다. 특히, 우분이 저장 중에 일어나는 유기물의 분해 및 톱밥의 첨가량이 메탄잠재량에 영향을 미치는 영향에 대한 연구는 전무하다. 본 연구에서는 신선한 두 종류의 우분(한우분뇨, 젖소분뇨)을 저장 시 온도와 기간에 따른 우분내 유기물 함량의 변화, 그리고 그 과정 중에 발생하는 온실가스와 악취를 조사하였고, 저장 후 우분의 메탄잠재량과 톱밥 함유량에 따른 메탄잠재량도 알아보았다. 우분의 저장 온도에 따른 성상(VS, COD) 변화를 90일간 관찰한 결과, 20℃ 조건에서는 초기 우분 대비 약 10% 감소한 반면에 30℃ 조건에서는 약 30% 감소하였다. 유기물의 분해에 따라 메탄전환율 측면에서 한우분뇨의 경우 30℃, 90일 조건에서 메탄전환율이 약 10-13% 감소하였고 젖소분뇨의 경우 동일 조건에서 약 24% 정도 메탄전환율이 감소한 것으로 나타났다. 한편, 저장 기간 중 30℃에서의 온실가스 배출량이 20℃조건에 비해 약 3.3-3.8 배나 높게 나타났고, 악취 발생량은 29배 더 많았다. 전체 톱밥한우분의 전체 중량대비 톱밥 함유량이 25%만 되더라도 메탄전환율은 61% 감소하였으며 톱밥 함유량이 45%와 55%로 증가하면 저감 비율은 각각 69%, 75%으로 나타났다. 이는 톱밥의 첨가가 우분에서 전환될 수 있는 메탄잠재량값도 낮추는 즉 저해 작용 때문으로 판단된다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제34권3호
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• pp.214-222
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• 2012

본 연구는 음식물쓰레기를 혐기성 소화를 이용하여 중온 및 고온에서의 OLR에 따른 처리효율을 평가하였다. 실험은 중온($35^{\circ}C$) 및 고온($55^{\circ}C$)의 온도조건에서 산발효 회분식 실험, BMP test 그리고 연속식 실험을 실시하였다. 산발효 회분식 실험의 경우 VS 제거효율은 각각의 온도에서 27.3, 30.6%이었으며, $35^{\circ}C$에 비해 $55^{\circ}C$에서 제거효율이 더 높았다. VS와는 반대로 SCOD는 시간이 지남에 따라 농도가 증가하였고, 각 온도의 가용화율은 27.4, 33.4%로 VS가 제거되는 농도와 SCOD가 증가하는 농도가 비슷하였다. BMP test에서 최종 메탄수율 결과 중온 461, 고온 413 $mL{\cdot}CH_4/gVS$가 발생하였다. 산발효조에서 SCOD 가용화율은 고온이 중온에 비해 8~7% 정도 높게 나타났다. 중온메탄발효조의 경우 낮은 유기물 부하에서 고온메탄 발효조에 비해 유기물제거 효율이 높게 나타났지만 높은 유기물 부하에서는 고온메탄발효조가 유리하였다. 고온메탄발효조의 VS제거 효율이 중온에 비해 낮은 경향이었으나, 6 $kgCOD/m^3{\cdot}day$ 고형물 농도에서는 중온소화의 VS제거 효율은 감소하였다. 중온메탄생성조의 유기물 부하에 따른 가스발생량은 12.6, 21.6, 27.4 L/day이었고, 고온의 경우 14.3, 20.6, 25.2 L/day로 중온소화에 비해 각각의 모드별로 약 5~10% 낮은 메탄발생량을 나타내었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.15-23
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• 2021

오염총량 개념을 반영한 매립장 사후관리종료제도 개선방안을 수도권매립지 제1매립장을 대상으로 적용하여 분석하였다. 매립가스 모델을 통해 분석한 메탄 잔여비율은 총 발생 가능량인 2,521×106 Nm3에 대하여 2020년 8.8%, 2030년 7.0%, 2040년 6.5%이었다. 2020년 이후의 표면발산 메탄량에 2005~2019년의 평균 산화율 89.1%를 적용할 경우, 실제 배출기준 메탄 잔여율은 2020년 1.01%, 2030년 0.76%, 2040년 0.70%로서 2025년 이후 메탄이 전량 표면 발산되어도 2019년 기준 표면 발산량보다 적어 사후관리 종료가 가능하였다. 침출수 수질에 대한 추이분석 결과, BOD는 2024년, COD 2047년, T-N은 2117년경에 배출허용기준을 만족할 수 있을 것으로 추정되었다. 사후관리종료를 배출부하량을 기준으로 변경할 경우 BOD는 현 시점에서 그리고 COD도 수년 내 사후관리종료가 가능하나, T-N의 경우 2041년 이후에나 가능하여 근본적인 관리방식의 전환이 필요한 것으로 분석되었다.