• 유기물자원화
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• 제24권3호
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• pp.35-43
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• 2016

하수처리장에서 배출되는 잉여슬러지 감량율을 증가시키기 위해 사용된 전처리 가용화시설에서, 가용화율에 따른 COD 성상변화를 살펴보았다. 대상하수처리장의 농축 잉여슬러지에 포함되어 있는 난분해성 COD는 총 COD의 37.0 % 이었다. 전처리 가용화시설에서 배출되는 잉여슬러지의 COD 세부성상 변화를 살펴보면 가용화율(5%, 10%, 20%, 30%, 35%)의 증가에 따라 고형성 생분해성 COD는 점차적인 감소를 보이고 있으며 이로 인한 용존성 생분해성 COD와 고형성 난분해성 COD가 증가하는 것을 볼 수 있었다. 잉여슬러지를 가용화하기 위하여 물리적 전처리시설을 적용할 때 생물학적 2차처리시설의 SRT가 상대적으로 길게 운영되면 잉여슬러지의 고형성 난분해성 COD의 함유율이 높고 상대적으로 고형성 생분해성 COD 농도가 낮게 된다. 고형성 생분해성 COD가 상대적으로 낮은 잉여슬러지의 경우 전처리 시설에 의한 가용화의 효과가 당초 예상보다 낮아질 수 있으므로, 가용화하여 혐기성 소화 할 경우 잉여슬러지에 대한 COD 성상 조사가 요구된다. 가용화율 5%에서 혐기성소화조에서의 COD 제거율은 2.1% 증가하였고, 가용화율 35%에서는 COD 제거율이 15.1% 증가 되었다. 전처리 시설에서 잉여슬러지 고형성 COD를 35% 가용화하였을 때 혐기성소화조에서의 COD 제거율은 25%에서 40%로 향상되었고 메탄가스발생량은 $607m^3$/일에서 $907m^3$/일으로 증가하는 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권1호
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• pp.60-68
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• 2015

폐활성슬러지의 감량화 및 혐기성소화 효율 향상을 위한 가용화 기술로 microwave (MW)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. MW에 의한 가용화는 유전가열에 의해 가열적, 비가열적 효과 및 이온성 전도를 유도하여 매우 짧은 시간에 반응이 일어나므로 폐활성슬러지의 가용화에 효과적으로 적용될 수 있다. 본 연구에서는 폐활성슬러지 가용화에 대해 전도 가열대비 MW의 우수성을 평가하였고, 고출력 조건에서 수행된 기존 연구들과 달리 저출력 조건에서 MW의 효율 향상을 위해 강산인 $H_2SO_4$ 및 이온성 물질인 $CaCl_2$, NaCl을 촉매로 이용하였다. 전도 가열 대비 MW를 이용한 폐활성슬러지의 가용화 효율은 $50^{\circ}C$ 조건에서 6.2배, $100^{\circ}C$ 조건에서 1.4배 높게 나타났으며, 본 연구의 MW 저출력 조건에서 최대 COD 가용화율은 10.0%로 나타났다. 동일한 MW 출력 및 반응시간 조건에서 촉매물질인 $H_2SO_4$ 및 NaCl의 첨가를 통해 폐활성슬러지의 COD 가용화율이 18.1%, 12.7%로 증가하였으며, $CaCl_2$를 첨가하였을 경우에는 COD 가용화율이 10.7%로 MW의 효율에 향상에 효과가 없는 것으로 나타났다. 이는 가용화 효율을 향상시킬 것으로 예상된 $Ca^{2+}$가 슬러지 가용화에 따라 발생하는 ${PO_4}^{3-}$와 반응하여 침전물 형성에 소모되었기 때문으로 판단된다. 본 연구에서 MW 효율 향상을 위한 가장 적합한 촉매물질은 $H_2SO_4$인 것으로 나타났으며, 0.2 M의 $H_2SO_4$를 첨가한 MW 조건이 폐활성슬러지의 가용화에 가장 효과적인 것으로 나타났다.

• 상하수도학회지
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• 제21권5호
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• pp.551-558
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• 2007

From the view point of biological wastewater treatment, C/N ratio is one of the most important factor in biological nutrient removal process. However, municipal sewage in Korea is characterized by extremely low content of carbon source and relatively higher portion of N source. Accordingly, it is necessary to dose external carbon source in order to obtain higher degree of carbon source within the process. In this study, the effects of pH pretreatment as an alternative plan for increasing carbon source on the cell disruption and COD solubility of waste activated sludge were conducted under well defined experimental conditions. During 5 hours, the value of COD solubilization rate ($S_R$) at pH 11.5 is approximately 4.4 times higher than the value of $S_R$ at pH 9.5. It is expected that the level of SCOD increased due to the result from cell disruption. However, VSS/TSS ratio was not significantly changed after 5 hours. As Alkalinity changes gradually from less than 15, 30 and 60 meq NaOH/L, average RBCOD/SCOD fraction showed 34, 36 and 45%,respectively.

• 대한환경공학회지
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• 제33권9호
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• pp.636-643
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• 2011

초음파를 사용한 슬러지 가용화는 슬러지 부피 감소 및 혐기성 바이오가스 생산시의 소화효율 강화를 위해 그 이용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 세 종류의 슬러지(G 하수처리장의 반송슬러지, 잉여슬러지와 혼합슬러지)를 대상으로 가장 효율적인 가용화를 위해 전기장단독처리와 초음파단독처리 및 전기장-초음파 복합처리를 연구하였다. 폐쇄된 회로로서, 평균 $0.7m^3/h$의 유량으로 200 L의 슬러지(이는 1시간당 3.5회 처리에 해당)를 24시간 동안 84회까지 연속적으로 가용화 공정을 통과시켰다. 전기장만 단독으로 적용하였을 때의 경우 슬러지 종류와 관계없이, 처리 전과 후에 어떤 sCOD/tCOD 변화도 발생하지 않았다. 그러나 초음파 단독 또는 복합된 공정을 이용한 경우 통과횟수에 따라 두 방법 모두 슬러지 가용화율이 증가하였고 복합된 경우 더 크게 증가하였다. 또한, 입자의 직경(0.9)과 직경(0.5)이 원 슬러지보다 감소하는 동시에 VSS/TSS는 2~6% 범위까지 감소하였다. 잉여슬러지와 혼합슬러지에는 전기장 및 초음파 복합처리가 더 적합했던 것에 비해 반송슬러지는 초음파 처리가 더 가용화를 효과적으로 촉진하였다. 가장 효율적인 슬러지 파괴를 위해서는 슬러지 종류에 따라 가용화 공정이 선택적으로 적용되어져야 할 것으로 판단할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.16-23
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• 2018

하 폐수 슬러지 발생량의 꾸준한 증가로 인해 폐 슬러지의 효율적인 처리 기술개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 PEF (Pulsed Electric Fields) 기술을 활용하여 슬러지의 가용화를 통한 감량화 가능성을 평가하였다. PEF에 사용되는 스테인레스 재질의 전극에 테프론과 에폭시로 코팅한 후 활성슬러지 혼합액에 전계 펄스를 인가하여 전극 코팅에 따른 가용화 효율을 평가하였다. 또한 인가된 전압의 세기를 6, 12, 15 kV로 변화시켜 가며 가용화 정도를 평가하였다. 에폭시 코팅 전극에서는 MLSS, 용존성-COD, -TN, -TP를 분석한 결과 슬러지의 가용화가 발생하지 않은 것으로 나타났다. 그러나 테프론으로 코팅한 전극에서는 MLSS는 최대 9 % 감소하였고 MLVSS 역시 최대 10 % 감소하였다. 또한 용존성-COD는 최대 496 % 증가하였다. 인가전압 6 kV 하에서는 가용화가 거의 발생하지 않았으나, 12 kV와 15 kV의 전압에서는 슬러지 가용화가 발생한 것으로 나타났다. 또한 슬러지 가용화가 발생한 12 kV와 15 kV의 전압에서는 코로나가 발생한 것으로 보아 슬러지 가용화는 코로나에 의해 유도되었으며, 코로나가 발생하는 임계전압이 존재하는 것으로 판단되었다. 결론적으로 PEF의 인가전압과 적절한 코팅제를 선택하여 코로나 발생을 제어함으로써 슬러지의 가용화를 유도할 수 있음을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제24권2호
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• pp.46-54
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• 2015

본 연구는 하수처리장에서 발생되는 생슬러지와 잉여슬러지를 대상으로 열적가용화 공정의 적용성을 평가하였다. 열적가용화 효율 및 특성평가는 각 슬러지를 대상으로 $100{\sim}220^{\circ}C$ 온도범위에서 30분간 전처리를 수행한 후 실시되었다. 그 결과, 가용화 온도가 상승함에 따라 $SCOD_{Cr}$, $NH_4{^+}$, VFAs 농도가 증가하는 경향을 확인할 수 있었다. 또한 COD 가용화효율 평가 결과, 온도 상승에 비례하는 경향이 나타나 열적가용화에 의해 가수분해 및 산발표 단계를 촉진시킨 것으로 판단된다. BMP (Biochemical Methane Potential) 실험을 통해 생슬러지의 경우 $220^{\circ}C$에서 가장 높은 biogas 생산량을 보여주었으나, 증가율은 5.6%로 열적가용화에 의한 효과가 미미한 것으로 나타났다. 반면 잉여슬러지의 경우 최대 38.8% ( $180^{\circ}C$) 증가하여, 열적가용화 공정은 잉여슬러지에 대한 적용성이 더욱 우수한 것으로 나타났다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제36권3호
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• pp.233-239
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• 2008

A new approach to the solubilization of excess activated sludge by the inoculation of lactic acid bacteria was studied to reduce the amount of sludge produced in the activated sludge treatment process. Aerobic microorganism in sludge was lysed in anaerobic condition and the cytoplasmic substance eluted was utilized as a carbon source by lactic acid bacteria. On the basis of sludge solubilization efficiency, Lactobacillus brevis and Leuconostoc mesenteroides subsp mesenteroides were selected the best candidates among five kinds of Lactobacillus sp. and seven kinds of Leuconostoc sp. The sludge solubilization efficiency by heterofermentative lactic acid bacteria was more efficient than that of homofermentative bacteria. Initial value of soluble COD (sCOD) was 1050 mg/L at the initial inoculation time increased to 3070 mg/L (192% solubilization) at 96 h of the incubation time. The inoculation of lactobacillus brevis to the sludge resulted in 2824% increase in sCOD value after 96 h of incubation than the control experiment. Leuconostoc mesenteroides subsp mesenteroides showed 152% increase of solubilization and 30% increase of S-COD/T-COD on 96 h of incubation time. Considering the increase of S-COD by the inoculation of Leuconostoc sp. on 24 h, 10% inoculation of lactic acid bacteria to the sludge was most effective.

• 상하수도학회지
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• 제24권1호
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• pp.85-92
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• 2010

본 연구에서는, 하폐수 처리시설에서 발생하는 기체상 무기악취물질을 저온 플라즈마 공정으로 제거하고, 악취물질과 반응 후 배출되는 오존 함유 배가스로 유기성 슬러지의 감량과 가용화 효과를 얻고자 복합반응기를 구성하였으며 일련의 실험을 진행하였다. 플라즈마를 통과한 대상 무기악취물질인 황화수소는 플라즈마를 단독으로 거쳤을 시 약 70%의 처리효율을 보였으며, 최종적으로 슬러지 반응조까지 통과했을 경우는 99% 이상의 처리효율을 보였다. 이 때 플라즈마 공정에서 배출되는 가스에 포함된 오존은 슬러지 반응조를 통과하여 90~100%의 제거효율을 보였다. 배가스가 슬러지 반응기에 산기되면, 유기물 산화가 단계적으로 진행되며 4시간 반응 시 슬러지의 TCOD는 약 50~60% 감소하고 SCOD는 4~5배 증가하였다. 따라서 가용화율은 운전 시간이 지날수록 증가하여 4시간 이후 약 10%까지 증가하였다. 결과적으로 저온 플라즈마와 슬러지 산기반응조 복합공정을 적용하면, 하폐수 처리시설 운영상에 나타나는 악취배출과 잉여슬러지 처분 문제에 동시 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제20권2호
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• pp.84-89
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• 2011

본 연구는 하수슬러지에 알칼리처리와 초음파처리를 적용하여 최적의 가용화 조건을 도출하고자 각각의 단일처리, 병합처리로 가용화율을 확인하였다. 단일처리 중 알칼리처리는 4종의 알칼리시약을 각각 적용하여 전처리한 결과, NaOH를 이용한 방법이 27.6%로 가장 높은 가용화율을 확인할 수 있었으며, 주입농도가 높아지더라도 가용화에 미치는 영향에는 한계가 있음을 확인하였다. 초음파처리는 140 W/L의 조사밀도에서 가용화율이 가장 높았으며(33~39%), 조사주기의 증대는 가용화율에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다. 알칼리 처리와 초음파처리를 혼재한 병합처리 시 알칼리처리 후 초음파처리를 적용한 방법이 $70.4{\pm}9.4%$의 가용화율로 초음파처리 후 알칼리처리 방법에 비해 약 22% 높은 결과를 나타내었다. 각 조건에서의 SCOD 증가속도는 병합처리(알칼리처리 후 초음파처리)에서 0.076 $min^{-1}$으로 가장 높은 결과를 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.979-984
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• 2011

지속적인 하수처리장 증설에 따른 하수 슬러지 발생량이 증가하고 있으나, 런던협약 발효에 의해 2012년부터 해양투기가 금지되어서 효과적인 슬러지 감량화 및 처분에 대한 기술 수요가 꾸준히 제기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 슬러지 처분법의 대안으로 전기분해를 활용한 슬러지 가용화 연구를 수행하였다. 전극은 티타늄 (Titanium)에 이리듐 (Iridium)을 코팅한 불용성 전극을 사용하여 직류전원 공급장치 (DC power supply)를 이용하였다. 전압은 20V로 고정하여 폐슬러지 가용화 실험을 수행하였다. 전기분해에 의해 처리된 슬러지의 여액을 분석한 결과 Soluble COD, TN, TP가 각각 151%, 22%, 6% 가량 증가하였다. 또한, 슬러지의 플록 크기가 전기분해 후에 0.1 ~ 1.0 ${\mu}m$ 영역에 있는 입자들이 다량 증가하였다. 이상의 결과는 전기분해에 의하여 미생물 세포가 파괴되어 세포 내 유기물질이 세포 밖으로 용출됨으로써 미생물이 이용 가능한 상태로 전환되었음을 의미한다. 이는 고도처리 공정에서 슬러지발생 저감과 함께 전기분해에 의해 가용화된 슬러지를 반송시킴으로써 외부 탄소원으로 활용할 수 있는 장점이 있다.