• 유기물자원화
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• 제23권2호
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• pp.28-35
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• 2015

본 연구에서는 학교 식당에서 배출되는 음식물류 폐기물을 준 회분식 액순환 건식 혐기성 소화를 이용해서 메탄가스를 생산하였다. 두 시스템이 운전되었는데, 각 시스템은 생물반응조와 액 저장조로 구성되었다. 각 생물반응조 바닥은 스크린이 설치되어 있어 2.5L의 분리된 액체는 액 저장조로 30분 동안 이송되고 이송이 끝나자마자 이송된 액은 반응조 상부로 투입된다. 이 같은 순환은 고농도의 VFAs를 가지는 액체를 반응조 상부로 공급하는 역할을 한다. 실험 초기에는 음식물류 폐기물/식종 미생물의 부피 비는 2:8이고 이는 9g VS/L의 유기물 부하로 나타낼 수 있다. 음식물류 폐기물 투입은 2주에 한번이었고, 평균 수분, 휘발물질, 회성분은 각각 65.91%, 32.73%과 1.36%로 파악되었다. 두 개의 고형물 부하가 연구되었는데, 각각 3.51g VS/d (System A)와 3.86g VS/d(System B)이다. 음식물류 폐기물 당 메탄 발생량은 각각 $6.30m^3CH_4/kgVS{\cdot}d$(System A)와 $4.94m^3CH_4/kgVS{\cdot}d$(System B)이다.

• 유기물자원화
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• 제29권4호
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• pp.77-86
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• 2021

본 연구에서는 유기성폐자원에너지 인센티브제도의 기초자료로 활용하고자 음식물폐기물, 음폐수 및 다양한 유기성폐기물이 처리되는 혐기소화조의 운영방식의 물질수지와 에너지수지 산정 결과를 통하여 에너지효율을 평가하고자 한다. 바이오가스화 시설 11개소의 물질수지 분석 결과 유기성폐기물을 제외한 반입물 중 공정수 21.1%, 시상수 25.7 % 다량 투입되는 것을 확인하였다. 그에 따라 연계처리수의 전체 유출물의 87.6 %를 차지하였다. 또한 총 유입물량의 15.7 %가 바이오가스로 전환되며, 총고형물(TS)가 평균 22 %임을 감안할 때 평균 75 %의 물질 전환율을 확인하였다. 에너지수지 분석 결과, 유입물의 잠재에너지 대비 바이오가스 열량을 분석하여 에너지 전환율은 평균 78.5%을 확인하였다. 바이오가스를 생산하기 위한 외부에너지원을 포함한 바이오가스 생산효율은 평균 69.4 %이며, 미이용된 유출에너지를 적용한 바이오가스 플랜트 효율은 평균 58.9 %로 나타났다.

• 한국환경과학회지
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• 제31권12호
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• pp.1127-1134
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• 2022

Herein , the effect of changes in the organic loading rate in anaerobic digestion was evaluated. The experiment was carried out by a laboratory -scale semi-continuous stirred tank reactor, and feedstock was food-waste leached. The organic loading rate was increased by 0.5 kgVS/m3 in each phase from 1.0 kgVS/m3 to 4.0 kgVS/m3. At the end of the operation, to check the failure of the reactor, the organic loading rate was increased by 1.0 kgVS/m3 in each phase and reached 6.0 kgVS/m3. This shows that the biogas yield decreased as organic loading rate increased. Biogas production seemed to be unstable at 3.5-6.0 kgVS/m3. Moreover, biogas production dramatically fell to approximately 0 mL at 6.0 kgVS/m3, which was decided as the operation failure on the 16th day of the las tphase. The result of the reactor analysis shows that the cumulation of volatile fatty acid increased as the organic loading rate increased. This seems to occur due to the decreasein pH in the reactor and led to extinction of anaerobic bacteria, which were the biogas products. Although the buffer compound (alkalinity) could prevent the decline in pH, the concentration of alkalinity was found to be lacking at a high organic loading rate

• 유기물자원화
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• 제8권4호
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• pp.129-137
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• 2000

본 연구에서는 도시고함수율 유기성폐기물(MWWT)의 처리를 위하여, 음식물 쓰레기의 처리에 사용되었던 컨테이너 호기성 퇴비화 시스템과, 계분 및 축분처리에 사용되었던 직립 상향 기계식 교반기를 조합하여 개발하였다. 호기성 처리 공정은 운전이 쉽다는 점과 운전비용이 저렴하다는 점, 자연에서 이용하기 가장 편리한 안정된 부산물을 만들 수 있다는 장점에도 불구하고, 염분의 농축, 과도한 부형제의 사용에 의한 경제적 부담의 증가 및 설비의 대형화 등의 장애물을 가지고 있다. 개발된 공정은 이러한 문제점을 보완하고자 하수슬러지는 초기의 수분조절 및 고속발효를 위해 직립 밀폐형 반응조에서 5일간, 음식물쓰레기는 탈염과 수분조절을 위해 밀폐형 무교반 필터에서, 침출수는 폐수처리 장치에서 처리하였다. 실험결과 국내 퇴비에 품질규격을 만족하면서 부자재의 사용량을 3% 이내로 조절할 수 있어 기존공정의 문제점을 해결할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제23권1호
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• pp.28-34
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• 2012

본 연구에서는 UASB 반응조를 이용하여 음폐수 탈리액을 원료로 하여 중온소화($35{\pm}0.5^{\circ}C$)와 고온소화($55{\pm}0.5^{\circ}C$)법을 통한 운전을 실시하였다. 20일 동안은 중온소화로 운전을 하면서 5일 간격으로 유출수 재순환 비를 단계적으로 변화시켰다. 고온소화 역시 중온소화와 마찬가지 조건으로 운전을 실시하였다. 실험결과 중온소화 시 유기물제거율은 90% 이상, 메탄수율은 약 66~70%로 나타났다. 고온소화 시 유기물제거율은 80% 이상, 메탄수율은 약 62~68%로 나타났다. 또한, 유출수 반송을 3Q 이상으로 반송하여 운전할 경우 경제적이며 안정적인 운전을 할 수 있었다.

• 한국환경농학회지
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• 제16권2호
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• pp.136-141
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• 1997

부산광역시의 대표적인 사용종료 쓰레기매립지인 H. 매립지, S. 매립지와 E. 매립지의 시간에 따른 침출수의 특성을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 최근에 사용종료된 E. 매립지의 경우 H. 와 S. 매립지에 비하여 pH 변화특성이 아주 급격하게 증가하는 추세를 나타내고 있는데, 이는 혐기성 분해작용으로 인하여 생성된 $NH_3$ 용해와 $NO_3$의 탈질과정으로 pH가 상승하는 것으로 추정된다. 2. BOD와 $COD_{Cr}$의 변화는 아주 크며, E.와 S. 매립지의 경우 매립초기에는 비슷한 농도로 높은 반면에 H. 매립지의 초기농도는 낮게 보이고 있는데, 이는 매립당시 쓰레기의 성상이 다른 매립지에 비하여 유기성 물질의 농도가 낮기 때문으로 판단된다. 3. 가연성 물질 중 음식물류가 차지하는 비율이 높은 E. 매립지의 경우 H.와 S. 매립지에 비하여 초기부터 전반적으로 고농도의 SS를 유지하고 있으며, 상당히 심하게 농도가 변화하는 것을 알 수 있다. 4. 매립시간이 경과할수록 T-N의 농도가 증가하는 현상을 보이지만 T-P는 비슷한 양상을 나타내고 있으며 T-N성분은 $NH_3-N$가 대부분을 차지하고 있고 질산성 질소는 거의 미량으로 존재하는 것으로 나타났다. 5. 침출수 중 대표적인 중금속은 대부분이 한계농도 보다 낮은 농도를 보이며 생물학적 처리시 미생물에 그다지 영향을 미치지 않을 것으로 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제29권4호
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• pp.67-76
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• 2021

바이오가스화는 유기성폐기물을 안정적으로 분해하여 처리하는 과정에서 발생하는 메탄(CH₄)가스를 이용해 환경친화적인 연료를 생산하는 기술이다. 바이오가스화는 수분함량이 높은 유기성폐기물의 에너지화에 가장 많이 활용되는 방법이며, 직매립(2005) 및 해양투기(2013) 등의 금지에 따른 유기성폐기물 처리에 유용한 공법이다. 최근 국내에서 발병한 아프리카돼지열병(ASF, African Swine Fever)으로 습식사료화 재활용이 금지되고, 건조 사료화 및 퇴비화 등의 생산제품 수요처가 부정적으로 인식되면서 음식물류폐기물의 처리에 어려움을 겪고 있다. 이에, 음식물류폐기물의 처리 및 자원화를 위해 바이오가스화가 더욱 주목받고 있다. 우리나라 에너지소비 규모는 268.41 10⁶toe에 이르며 세계 9위 수준이다. 하지만 공급에너지의 약 95.8 %를 해외수입에 의존하고 있는 에너지 빈곤 국가이다. 따라서 국내에서는 신·재생에너지 공급의무화제도(RPS, Renewable energy portfolio standard)를 도입하고 있다. 국내의 RPS 제도는 다른 신재생에너지와 비교하여 폐기물에너지의 신·재생에너지 공급인증서(REC, Renewable energy certificate)의 가중치를 낮게 설정하고 있다. 따라서 폐자원에너지의 활성화를 위한 추가적 인센티브 제도가 요구된다. 본 연구에서는 음식물류폐기물, 음폐수 및 다양한 유기성폐기물이 처리되는 혐기소화조의 운영방식을 알아보고, 일정 기간의 정밀모니터링을 통해 폐자원에너지 인센티브제도를 마련하는 기초자료로써 활용하고자 하였다. 유기성 폐기물로 바이오가스를 생산하여 발전과 중질가스로 활용하는 4개소를 대상시설로 선정하였고, 현장조사 및 시료채취를 실시하였다. 채취된 유기성폐기물의 유입물 시료와 처리공정에 따른 유출물 시료의 기초 성상분석을 수행하였다. 성상분석 결과, 소화조 유입물의 총 고형물은 평 균 12.11 %이며, 총 고형물 중 휘발성 고형물은 85.86 %로 확인되었다. BOD와 CODcr 제거율은 소화조의 유입·유출 대비 각각 60.8 %와 64.8 %로 나타났으며, 유입물의 휘발성지방산은 평균 55,716 mg/L로 나타났으며, 혐기소화 후 감소율이 평균 92.3 %로 대부분 분해되어 제거된 것을 확인할 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제25권3호
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• pp.91-98
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• 2017

본 연구는 유기성폐자원 (가축분뇨, 음식물류폐기물, 음식물류폐수 등)을 병합 소화하는 시설을 대상으로 적정 설계 기준치를 충족하기 위한 설계 및 운전 기술지침서 마련하고자 현장조사와 정밀모니터링을 실시하였다. 현장조사시 정상적으로 운영 중인 9개의 혐기소화시설과 사육돈 종류에 따른 가축분뇨 발생원 (농가) 14곳을 정밀모니터링 대상으로 선정하였으며 삼성분, 영양성분 (탄수화물, 단백질, 지방), 휘발성지방산, 질소 등에 대한 물리화학적 분석을 실시하였다. 가축분뇨 바이오가스화 시설로 반입되는 유기물의 휘발성고형물 농도는 (Volatile solids, VS) 단독처리시 2.81 %, 음식물류와 병합처리시 5.92 %로 조사되었으며, 유기물분해율은 단독처리 대비 20.5 % 증가된 63.6 %의 제거율을 보였다. 영양물질 결과를 바탕으로 이론적 메탄수율과 실제 현장에서의 메탄수율을 비교한 결과, VS 기준 실제 메탄수율은 이론값 대비 72 %에 해당하는 $0.36Sm^3CH_4/kgVS$로 실측되었다. 농가발생원의 총고형물 농도를 분석한 결과, 자돈 및 이유돈은 5.6 %로 가장 낮았으며 육성돈, 비육돈, 모돈 등은 약 11~13 %로 높은 유기물 함량을 보였다. 또한 가축분뇨에는 모래, 가축털 뭉치 등의 이물질이 존재함으로 혐기소화 과정에서 스크리닝 등의 전처리 과정을 사전에 실시하여야 한다. 음폐수와 가축분뇨의 혼합비율을 달리하여 운전한 연속식 반응기를 통해 병합처리 효과에 따른 적정 혼합비율을 도출하고자 하였다. 연속식 반응기 실험에서 가축분뇨와 음폐수의 혼합비율을 100:0, 80:20, 40:60, 20:80으로 설정하여 진행하였을 때, 60:40~40:60의 범위에서 적정 혐기소화 조건 (100 gTS/L 이하, 알칼리도 1 gCaCO3/L 이상, C/N비 12.0~30.0 등)에 부합하는 실험결과를 도출하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.588-597
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• 2016

본 연구는 유기성폐기물의 혼합슬러지를 개량형 단상 혐기성 소화공정에서 각각의 혼합비율에 따른 바이오가스 생산효율 향상에 관한 연구로, 연구에 사용된 유기성폐기물의 종류는 하수 생슬러지, 음폐수 및 가축분뇨이다. BMP test를 통해 잠재적 메탄발생량을 확인한 결과 단일시료의 경우 가축분뇨가 $1.55m^3CN4/kgVS$로 가장 높게 평가되었고, 혼합시료(생슬러지, 음폐수, 가축분뇨)의 경우는 각각의 비율을 50% : 30% : 20%로 하였을 때 $0.43m^3CN4/kgVS$로 가장 높게 나타났다. 반면 실증플랜트에서 혼합슬러지 최적 혼합비율은 생슬러지(68.5) : 음폐수(18.0) : 가축분뇨(13.5)로 나타나 BMP test와 다소 상이한 결과를 보였다. 이는 혼합슬러지 성상변화와 체류시간 등 소화조 운전조건 변화에 기인한 결과로 판단되며, 단상 혐기성 소화조의 바이오가스 생산량이 $2,514m^3/d$, 메탄함량 62.8%로 조사되어 설계능력인 바이오가스 생산량 $2,319m^3/d$ 기준으로 볼 때 최대성능을 발휘하는 것으로 평가되었다. 아울러 본 연구를 통해 혐기성 소화방식에 있어 소화조의 안정적인 운영과 소화효율 측면에서 고효율 방식인 2상 소화방식을 도입하는 것이 유리하나 기존의 단상 소화방식에 있어서도 소화효율 개선 및 성능향상이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권4호
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• pp.162-168
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• 2016

음식물쓰레기 부패과정에서 발생되는 대표적인 S계(황화수소($H_2S$), 메틸멜캅탄($CH_3SH$)), N계(암모니아($NH_3$), trimethyl amine) 악취물질과 복합악취를 경과시간에 따라 측정하고, 유용미생물(effective microorganism, EM) 사용에 따른 악취 저감효과의 평가 및 EM제의 미생물상 및 세균수의 변화와 악취물질 농도 저감과의 관계를 조사하였다. 음식물쓰레기에서 발생하는 악취는 N 계열에 비하여 S계 악취물질의 영향이 더 큰 것으로 나타났다. S계 악취물질과 복합악취의 경우 대조군에 비하여 EM제를 사용한 실험군에서 발생농도가 낮게 나타나 EM제의 도포에 의한 악취 저감효과를 확인할 수 있었다. 그러나 아세트알데히드($CH_3CHO$)의 경우 EM제 도포 후 경과시간이 증가할수록 발생농도는 감소되지 않았다. EM제와 음식물쓰레기 부패시 발생하는 침출수의 미생물을 분석한 결과, 대부분 유산균 군집으로 확인되었으며, EM제 원액과 실험군에서 발생한 침출수의 미생물 군집이 다르게 나타났다.