• 유기물자원화
• /
• 제24권3호
• /
• pp.45-52
• /
• 2016

본 연구에서는 I시 위치한 3개 도서에 대한 유기성폐기물의 성상분석 및 바이오가스 발생량을 예측하였다. 3개 도서지역의 대표 지점에서 채취한 유기성 폐기물 시료에 대하여 pH, BOD, COD, 삼성분(수분, 회분, 가연분)등의 총 6가지 항목들에 대한 성상분석을 실시하였다. 3개 도서지역의 성상검토결과를 토대로, COD값에 대한 총 메탄생성량 계산결과 연평균 $1,750,000m^3$이상의 메탄가스가 생성되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 도서지역 내 유기성 폐기물을 소각 등의 처리 시설이 아닌 바이오가스 생산시설로의 전환이 이루어진다면 유기성폐기물의 효율적 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.435-441
• /
• 2010

To verify the possibility of a power generation system using biogas from the waste of pig farm for rural electric production, a SI gasoline engine is modified to use biogas fuel and was installed in a 20 KVA power generation system. An electronic speed regulation unit is developed to keep the system speed at 1500 rpm. Experimental investigations have been carried out to examine the performance characteristics of power generation system (such as: system frequency, phase output voltage,$\ldots$). In addition, the operating parameters and output emissions ($NO_x$, HC, and $CO_2$) of biogas-fueled engine are preliminary evaluated and analyzed for the change of system load. Results indicated that the researched power generation system shows a high stability of output voltage and frequency with help of speed regulator. Biogas fuel (mainly $CH_4$ and $CO_2$) has an environmental impact and potential as a green alternative fuel for SI engine and they would not require significant modification of existing engine hardware. Output emissions of biogas-fueled engine are found to be relative low. $NO_x$ emission increases with the increase of output electric power of the power generation system.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.101-101
• /
• 2010

Anaerobic digestion(AD) is the most promising method for treating and recycling of different organic wastes, such as organic fraction of municipal solid waste, household wastes, animal manure, agro-industrial wastes, industrial organic wastes and sewage sludge. During AD, i.e. organic materials are decomposed by anaerobic forming bacteria and fina1ly converted to excellent fertilizer and biogas which is a mixture of carbon dioxide and methane. AD has been one of the leading technologies that can make a large contribution to produce renewable energy and to reduce $CO_2$ and other green-house gas(GHG) emission, it is becoming a key method for both waste treatment and recovery of a renewable fuel and other valuable co-products. Currently some 80% of the world's overall energy supply of about 400 EJ per year in derived from fossil fuels. Nevertheless roughly 10~15% of this demand is covered by biomass resources, making biomass by far the most important renewable energy source used to date. The representative biofuels produced from the biomass are bioethanol, biodiesel and biogas, and currently biogas plays a smaller than other biofuels but steadily growing role. Traditionally anaerobic digestion applied for different biowaste e.g. sewage sludge, manure, other organic wastes treatment and stabilization, biogas has become a well established energy resource. However, the biowaste are fairly limited in respect to the production and utilization as renewable source, but the plant biomass, the so called "energy crops" are used for more biogas production in EU countries and the investigation on the biomethane potential of different crops and plant materials have been carried out. In Korea, with steadily increasing oil prices and improved environmental regulations, since 2005 anaerobic digestion was again stimulated, especially on the biogasification of different biowastes and agro-industrial biomass including "energy crops". This study have been carried out to investigate anaerobic biodegradability by the biochemical methane potential(BMP) test of animal manures, different forage crops i.e. "energy crops", plant and industrial organic wastes in the condition of thermophilic temperature, The biodegradability of animal manure were 63.2% and 58.2% with $315m^3CH_4/tonVS$ of cattle slurry and $370m^3CH_4/tonVS$ of pig slurry in ultimate methane yields. Those of winter forage crops were the range 75% to 87% with ultimate methane yield of $378m^3CH_4/tonVS$ to $450m^3CH_4/tonVS$ and those of summer forage crops were the range 81% to 85% with ultimate methane yield of $392m^3CH_4/tonVS$ to $415m^3CH_4/tonVS$. The forge crops as "energy crops" could be used as good renewable energy source to increase methane production and to improve biodegradability in co-digestion with animal manure or only energy crop digestion.

• 환경위생공학
• /
• 제23권4호
• /
• pp.73-82
• /
• 2008

In this study, a dry single-phase anaerobic digestion process (Dranco system) was investigated to evaluate the optimum operational conditions. Several factors such as injection rate of organic waste, biogas production, $CH_4$ content in the biogas, pH of the sludge, $NH_3$-N and VFA concentration were investigated based on the operation of the digestion process for 2 months (short term) and 8 months (long-term). The operation results showed that a small quantity of food waste should be injected every week and that a 10% increase of the microorganism injection rate should be needed. However, normal operation was conducted after 11 weeks based on the designed quantity. The $CH_4$ content in the biogas was high at the beginning and the end of the food injection. However, it was low during week days. When the biogas production was high, the $CH_4$ concentration was low. The biogas production increased with an increase of the injection rate. $100m^3$/ton of biogas was produced from normal operation of the digestion process based on the designed quantity. The pH values of the digestion tank based on short-term operation ranged from 8 to 8.5. However, the pH values ranged from 7.45 to 8.15 after 4 weeks of long-term operation. The $NH_3$-N concentration of short-term operation ranged from 4,500 to 5,500 ppm and it gradually decreased to 2,000ppm after normal operation was commenced. For long-term operation, it was 5,000ppm initially and 3,800ppm after normal operation was commenced. The VFA concentration of sludge was less than 900ppm and 2,500ppm for short and long-term operations, respectively, after normal operation. Overall, the differences between sludge pH, $NH_3$-N and VFA concentrations may be due to the different types of microorganisms and the digestion ability of the microorganisms which exist in the accumulation of non digested organics. Moreover, it may be also caused by the type of food waste. Further investigation is needed to confirm these relationships.

• 에너지공학
• /
• 제23권2호
• /
• pp.62-73
• /
• 2014

본 연구는 혐기성소화조에서 발생된 바이오가스로부터 바이오메탄을 생산하기 위한 고질화 공정의 운전조건을 최적화하기 위하여 반응표면 분석모델을 적용하였다. 반응표면 분석법의 하나인 Box-Behnken 설계법을 이용하였으며 바이오가스 고질화 공정의 메탄농도와 메탄회수율을 극대화하기 위한 수학적인 최적운전조건을 도출하였다. 도출된 반응표면모델의 적합성을 검증한 결과 각 모델의 p Value가 0.05 이하로서 유의성이 매우 높게 나타났으며, 결정계수($R^2$)는 각각 0.9788, 0.9710 이었다. 그리고 이산화탄소/메탄분리공정에서 메탄농도에 대해 운전압력이 가장 크게 영향을 미치고 다음으로 바이오메탄 생산량, PSA 회전밸브 속도의 순이다. 메탄회수율에 대해서는 PSA 회전밸브 속도가 가장 크게 영향을 미치고 있으며, 바이오메탄 생산량, 운전압력의 순으로 나타났다. 액체바이오 메탄 생산량이 $100Nm^3/hr$일 때의 최적 운전조건을 도출한 결과, 운전압력이 8.0bar 그리고 PSA 회전 밸브 속도가 31.55RPM일 때 바이오메탄의 메탄농도와 메탄회수율을 최대화할 수 있었고, 이때의 바이오메탄의 메탄농도는 97.13%이고, 메탄회수율은 75.89%이었다.

• 유기물자원화
• /
• 제27권1호
• /
• pp.77-85
• /
• 2019

바이오가스화는 유기성폐기물을 처리하는 과정에서 발생되는 메탄가스를 포함하는 환경 친화적인 연료를 생산하는 기술이다. 바이오가스화는 유기성폐기물의 해양투기 금지 이후 안정적인 육상처리일 뿐만 아니라 신재생에너지원으로 인정받으면서 세계적인 관심을 받고 있다. 최근에는 생산된 바이오가스를 고품질화하여 도시가스 및 수송용으로 이용하는 추세가 증가하고 있다. 바이오가스화 현장시설에서는 아직도 잦은 고장으로 바이오가스 생산이 저하되고, 또한 생산된 바이오가스를 효과적으로 정제하여 이용하는 것이 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 바이오가스 생산 및 이용 시설에서의 문제점들을 파악하고, 최적으로 바이오가스를 도시가스 및 수송용으로 활용 가능하기 위한 가이드라인 및 기술지침을 마련하고자 하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제32권5호
• /
• pp.417-429
• /
• 2021

Due to fossil fuel depletion and environmental pollution, H2 production from organic waste has received an increased attention. In this study, we present an integrated process for the H2 production from biogas and evaluate the economic feasibility and sustainability via rigorous techno-economic analysis (TEA) and life-cycle assessment (LCA). Through the TEA, we determine the minimum H2 selling price using discounted cash flow analysis and investigate the main cost drivers. The environmental impact of the proposed process is quantified via LCA.

• 유기물자원화
• /
• 제27권3호
• /
• pp.5-13
• /
• 2019

본 연구는 돈분 슬러리 단독 및 돈분과 우분슬러리 혼합, 가축분뇨 슬러리와 과실착즙박(사과착즙박, 감귤착즙박) 혼합 혐기처리가 바이오가스 발생에 미치는 영향을 규명하기 위하여 가동하였다. 6개의 중온소화 반응조를 96일간 가동하였으며, 유기물 부하량은 $1.0kg-VS/m^3{\cdot}day$ 으로 하였다. 과실착즙박이 혼합된 처리구인 돈분 슬러리와 감귤착즙박 혼합 처리구(70 : 30)가 가장 높은 메탄 생산량을 나타내었다. 반면, 돈분슬러리 단독 처리구의 메탄 발생량은 가장 적었다. 돈분, 우분 슬러리와 감귤착즙박 혼합 처리구가 돈분 슬러리 단독 처리구보다 바이오가스와 메탄가스가 2배 이상 많이 발생되었다. 돈분 슬러리와 감귤착즙박 혼합 처리구가 메탄가스 발생량이 많았던 것은 과일착즙 후 발생하는 과일박이 낮은 pH를 나타내어 가축분뇨 내 높은 알칼리도와 적절히 중화될 수 있으며, VS가 돈분슬러리보다 높았기 때문인 것으로 사료된다. 결론적으로 가축분뇨와 과실착즙박 혼합 투입이 돈분 단독 소화 보다 메탄가스 생산을 높이는 장점이 있다.

• 청정기술
• /
• 제19권4호
• /
• pp.355-369
• /
• 2013

재생 원료인 바이오매스를 이용한 에너지 생산에 있어서 경제성은 가장 중요한 인자 중 하나이다. 이러한 관점에서 슬러지 혐기소화에 의해 생산되는 바이오가스는 다른 바이오매스에 비해 매우 저렴하며 처분 비용 절감으로 얻는 이익이 부가적으로 발생하기 때문에 경제성이 매우 높다. 슬러지 혐기소화에서 기질의 가수분해 속도는 전체 소화 성능을 결정짓는 인자이며 혐기소화 속도를 향상시키기 위한 슬러지 전처리 기술이 많이 개발되었다. 슬러지 전처리는 생물학적, 열 가수분해, 초음파, 기계적 방법 등 다양한 기술이 실제 시설에 적용되었다. 전처리는 슬러지 가용화를 촉진하고 고형물을 감소시키면서 바이오가스 생산을 늘리는 등 혐기소화 효율을 향상시켰다. 본문에서는 전처리 방법의 기술적 특성을 소개하고 각 전처리 방법의 에너지 수지와 경제성을 비교하여 적절한 전처리 기술을 선정하기 위한 기준을 마련하고자 하였다. 조사 결과 고온 혐기소화와 열 가수분해가 가장 경제성이 높고 다음으로 Cell rupture$^{TM}$, OpenCEL$^{TM}$, MicroSludge$^{TM}$, 초음파의 순서로 평가되었다. 경제성 평가에 있어서 슬러지의 최종 처분 비용이 가장 큰 요소가 되며 따라서 최종 처분 슬러지의 수분 함량이 경제성 평가에 결정적인 역할을 하였다.

• 한국환경보건학회지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.96-103
• /
• 1996

The objectives of this study were to examine the biodegradation of phenol using the anaerobic fluidized bed reactor(AFBR). Mixed microorganisms were selected from the anaerobic digestion tank, and could be adapted to high concentration of phenol by increasing the phenol concentration 600-3600 mg/l step by step. The results were summarized as follows: 1. The average removal efficiency of phenol was 90%, decreased by increasing concentration of phenol, and then a shock range was 1200~2400 ppm. 2. The production rate of biogas in overall limits was proportional to the concentration of influent phenol. 3. At steady state, compositions of gases were $CH_4$ 55~60%, $C0_2$ 34~43%, respectively. These were similar to that of the theoretical estimates. 4. The production rates of biogas and methane per the molarity of phenol removed were linearly increased, 56.45 l gas/mol-phenol and 29.20 l $CH_4/mol$-phenol. Using this biogas, the recoverable energy was 269.1 kcal/mol phenol. It was 120.2 kcal/g-COD, transforming into the chemical oxygen demand. 5. The bulk of microorganisms existed in suspended section of fluidized bed with type of biofilm and its concentration was 340 mg/g-media. In conclusion, the anaerobic treatment of pure phenol was possible and its removal efficiency, introducing the AFBR, was successful. Also toxic organic compound such as phenol was biodegradable and was recoverable as resource of energy.