이 연구는 발생원내에서 다양한 미생물을 이용하여 음식물쓰레기를 액상소멸하는 감량방법에 관한 것이다. 실험에 사용된 반응기는 미생물이 담지된 목질재료의 woodchip과 스폰지가 함께 사용되었고, 일정한 주기로 음식물쓰레기가 섞이게 하는 교반장치로 구성되었다. 실험기간 100일 동안 음식물쓰레기의 무게변화는 누적된 총 음식물쓰레기량 대비하여 약 99%까지 감소하였다. 잔류된 약 1%는 음식물쓰레기내에 내재된 생물유래의 난분해성 물질(cellulose, hemicellulose, lignin 등)이 축적된 결과로 생각된다. 실험기간 동안 발생된 폐수의 성상 변화로 pH는 실험 초기 약 3.3에서 24시간 후에 약 5.8로 점차 증가한 반면, 염분, COD, BOD, SS, T-N 및 T-P의 농도는 점차적으로 감소하는 것으로 나타났다. 음식물쓰레기의 소멸반응이 진행됨에 따라 7종의 다양한 미생물들을 동정하였으며, 소멸반응 초기의 미생물 개체수는 약 $3.3{\times}10^4$ cell/mL이었고 15 일 후에는 약 $5.1{\times}10^6$ cell/mL로 대체로 일정한 개체수를 유지하여 소멸반응이 안정화된 것으로 생각되었다. 이들 실험 결과는 음식물쓰레기의 감량화뿐만 아니라, 미생물에 의한 유기물 분해도 동시에 이루어지고 있는 것으로 판단된다.
In order to assess the performance of co-digester using pig slurry and food waste at the farm scale biogas production facility, the anaerobic facility that adopts the one-stage CSTR of 5 $m^3\;day^{-1}$ input scale was designed and installed under the conditions of the OLR of 2.33 kg $m^3\;day^{-1}$ and HRT of 30 days in an pig farmhouse. Several operation parameters were monitored for assessment of the process performance. The anaerobic facility was operated in three stages to compare the performance of the anaerobic co-digester. In the Stage I, that was fed with a mix of pig slurry to food waste ratio of 7:3 in the input volume, where input TS content was 4.7 (${\pm}0.8$) %, and OLR was 0.837-1.668 kg-VS $m^3\;day^{-1}$. An average biogas yield observed was 252 $Nm^3\;day^{-1}$ with methane content 67.9%. This facility was capable of producing an electricity of 626 kWh $day^{-1}$ and a heat recovery of 689 Mcal day-1. In Stage II, that was fed with a mixture of pig slurry and food waste at the ratio of 6:4 in the input volume, where input TS content was 6.9 (${\pm}1.9$) %, and OLR was 1.220-3.524 kg-VS $m^3\;day^{-1}$. The TS content of digestate was increased to 3.0 (${\pm}0.3$) %. In Stage III, that was fed with only pig slurry, input TS content was 3.6 (${\pm}2.0$) %, and OLR was 0.182-2.187 kg-VS $m^3\;day^{-1}$. In stage III, TS and volatile solid contents in the input pig slurry were highly variable, and input VFAs and alkalinity values that affect the performance of anaerobic digester were also more variable and sensitive to the variation of input organic loading during the digester operation. The biogas produced in the stage III, ranged from 11.3 to 170.0 $m^3\;day^{-1}$, which was lower than 222.5-330.2 $m^3\;day^{-1}$ produced in the stage II.
Anaerobic digestion system is getting more attractive in that it produces biogas in the process of organic waste stabilization. Net energy production is important when biogas production is concerned. In this study, net energy production was evaluated with respect to biogas production and heat losses in a hypothetical digester. Under the condition of digester operation with slurry inflow of 5% of TS, additional fuel is required to maintain digester temperature during the winder season. Substrate therefore, needs to have higher VS contents through co-digestion of silage or food waste that has greater values of methane production rate. Heating input slurry is important in cold season, which covers over 80% of heating requirement. Heat recovery from digestate is valuable to reduce the use of biogas for heating. It seems desirable to minimize slurry inflow when temperature is very low. Psychrophilic digestion may be a feasible option for reducing heating requirement.
내화학성이 강하고 반영구적이며 외관이 미려한 조립식 법랑 판넬을 이용한 가축 분뇨 및 음식물 쓰레기의 처리에 사용할 수 있는 저장 탱크의 설계 및 제작에 관하여 연구하였다. 일반 콘크리트 저장랭크에 비하여 30%이상의 시공 비용 절감 효과를 얻었으며, 법랑을 이용하여 지상에 건설하여 침출수를 원천적으로 방지하고, 지하에 일시 저장한 분뇨를 펌프를 사용하여 지상으로 끌어 올려 숙성 발효시키는 액비 탱크에 적용하여 시공하였다.
돈분뇨 슬러리와 음식물쓰레기 자원화 과정에서 발생하는 액상물의 혼합 액비화를 통한 액비의 비료적 특성 및 액비의 악취 저감 특성을 검토하였다. 발효가 진행됨에 따라 음식물쓰레기 액상물 혼합비율이 높은 처리구에서 pH가 높아졌고 돈분뇨 슬러리 혼합비율이 높은 처리구에서는 낮아졌고, EC는 180일째에 모든 처리구에서 $21{\sim}23dS\;m^{-1}$로 안정되었다. 180일간 발효시키고 난 후에 질소성분은 최초 성분량의 20%까지 저하되었는데, 음식물쓰레기 액상물 50% 이상 혼합한 구에서는 비료공정규격에 미달되었다. 발효가 진행되면서 유기물, 인산, 석회, 고토성분은 감소되었고 칼리, 염분의 함량은 증가하였는데, 염분의 증가는 액비 발효과정 중 수분 증발에 따른 농축효과에 기인하였다. 악취 성분으로서 $NH_3$는 발효 초기 30일째까지 많이 발생하다 점차 감소하였고 돈분뇨 슬러리 혼합비율이 높을수록 오래까지 지속적으로 발생되었고, $R-NH_2$의 경우는 $NH_3$에 비해 발효기간이 길어져도 지속적으로 발생하였다. $C_2H_5SH$는 돈분뇨슬러리와 혼합처리구에서만 발생하였는데, 발효기간 180일이 지나도 지속적으로 발생되었다. 관능검사 결과 역시 돈분뇨슬러리 혼합처리구에서는 발효기간 180 일이 지나도 악취도가 1 이하로 저하되지 않았다. 현행 비료 공정규격상 악취강도 기준이 2 이하인 점과 질소성분의 휘산으로 인한 액비 중 T-N 성분 저하 등을 고려했을 때 이의 제어연구가 수행될 필요가 있었다.
Recently, fluidized bed heat exchangers with circulating liquid are widely used in a number of places-chemical, process, food concentration, waste water treatment facilities, etc. In a circulating heat exchanger, solid particles circulate with the liquid, thereby increase the heat transfer and reduce the fouling potential of the heat exchanger. In this study, glass beads were circulated through a vertical tube. The pressure loss and the heat transfer coefficient were measured. At low flow velocities, glass beads enhanced the heat transfer considerably. The enhancement increased as the volume fraction of the glass beads increased. The pressure loss showed a similar trend. From the observed particle behavior near tube wall, a possible explanation of the trend is provided.
Recently, circulating liquid fluidized bed heat exchangers are widely used in a number of places - chemical, process, food concentration, waste water treatment facilities, etc. In a circulating heat exchanger, solid particles circulate with the liquid, thereby increase the heat transfer and reduce the fouling potential of the heat exchanger. In this study, glass beads were circulated through a vertical tube. The pressure loss and the heat transfer coefficient were measured. At low flow velocities, glass beads enhanced the heat transfer considerably. The enhancement increased as the volume fraction of the glass beads increased. It also increased as the particle diameter increased. The pressure loss showed a similar trend. From the observed particle behavior near tube wall, a possible explanation of the trend is provided.
맥주효모박 중의 단백질 함량은 41.7%, 탄수화물은 46.0%이었다. 주요 무기질은 K. P, Mg, Ca이었으며, 이들의 함량은 각각 1659.7mg%, 1,197.4mg%, 210.4mg% 및 105.6mg% 이었다. 맥주효모박 중의 주요 비타민은 비타민 C와 비타민 B군이었으며 이들의 함량은 각각 7.9IU/100g 및 4.2IU/100g이었다. 맥주효모박의 자가소화 최적반응농도는 10% 였으며, 자기소화 촉진 및 오염방지제로 사용된 에탄올과 NaCl의 최적 농도는 맥주효모 현탁액의 경우 NaCl 3% 첨가구에서, 빵효모현탁액의 경우 NaCl 5% 첨가구에서 가장 효과적이었다. NaCl의 첨가에 의한 자가촉진효과는 맥주효모박보다 빵효모에서 더 우수하였다. 또한 맥주 효모현탁액에 에탄올을 첨가한 경우, 에탄올 첨가 농도에 따른 자가소화 촉진효과의 차이는 나타나지 않았으며, 빵효모 현탁액에 에탄올을 첨가한 경우 에탄올 3% 첨가구에서 가장 효과적이었다. 이들의 결과로 볼 때 에탄올의 첨가에 의한 자가소화 촉진효과 또한 맥주효모박에 비해 빵효모가 더 우수하였다. 맥주 효모박을 자가소화시킨 후 glucanase의 첨가는 정미성이 강한 IMP와 GMP의 함량을 160% 정도 증가시켰다.
Biodiversity is closely related to the conservation of ecosystems. Ecosystems provide more subtle, but equally essential, services. Microorganisms decompose human's waste and renew the soils that produce our food crops. Biodiversity in Korean paddies encompass 54 families and 107 species of freshwater invertebrates. In terms of the number of aquatic insects affected by different sources, the order starting with the highest population was swine slurry > chemical fertilizer > fresh straw with reduced fertilizers > control. The number of freshwater invertebrate and aquatic macro-invertebrate in surface water of the plots without insecticidal application were 2 and 2.1 times greater than in fields receiving insecticide applications, respectively. The soil microfungal flora of the 85 isolates paddy fields in Korea was 30 species in 13 genera and 11 isolates were unidentified yet. Agricultural policy should be changed to assist the conservation of biodiversity because until now the agricultural ecosystems have been negatively affected from the development of high-yield varieties to enhance food production, and the expansion of fertilizer and chemical use. For the conservation of agricultural ecosystems, agricultural practices with less investment and more resource saving, as well as enhancing the safety of agricultural and livestock products are essential. Finally, this paper was written for the contribution for the development of environmentally friendly farming systems with neighboring or whole ecosystems.
본 연구는 정읍시에서 배출되는 하수슬러지, 축산 분뇨, 음식물 쓰레기를 대상으로 Pilot-scale($100m^3$) 초고온 호기성 퇴비화 공정에서의 온도, pH, C/N비, 함수율, 유기물 함량, 그리고 부피 등 물리 화학적 영양 인자를 평가하였다. 각각의 대상 물질은 1차 발효(유기성 폐기물+종균)와 2차 발효(유기성 폐기물+종균+반송 퇴비)로 나누어 수행하였다. 퇴비화가 진행됨에 따라 교반과 송풍만으로 열공급 없이 온도는 1,2차 발효에서 최고온도 $90{\sim}105^{\circ}C$가 되었다. pH, $O_2$, $CO_2$, $NH_3$, 농도 변화는 전형적인 미생물에 의한 유기물 분해 양상을 보여주었으며, 다른 모든 물리 화학적 인자들은 일반 호기성 퇴비화의 성능 이상을 보여주었다. 발효가 완료된 후 퇴비의 중금속 농도는 퇴비 비료 규격 기준 농도에 적합한 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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