Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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제22권E2호
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pp.49-56
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2006
This pilot study focuses on emissions characterization of air pollutants produced from incineration of some municipal solid wastes (MSWs). The MSWs incinerated by an electric furnace maintained up to $600^{\circ}C$ included food, paper, and plastic wastes. The pollutants analyzed in this study included concentrations of volatile organic compounds (VOCs), bottom ash contents, and heavy metals extracted from the bottom ash of each waste. The VOCs identified were classified based on their chemical structure. The total emissions of VOCs produced from incineration of the papers were identified as the highest followed by those from the plastics and the food wastes. Aliphatic alkenes were major VOC compounds produced from incineration of plastic or food wastes, while furans were major VOCs produced from incineration of papers. The second major VOCs produced from incineration of food, plastics, and papers were aromatics. In particular, hazardous air pollutants such as benzene were produced with considerable amount of emission concentration. The bottom ash contents of papers were usually much higher than those of food or plastic wastes. The bottom ash contents produced from incineration of food and plastics were much lower than those of other MSWs. In analysis of heavy metals extracted by an ultrasonic method from the bottom ashes of the papers, high concentrations of heavy metals were identified from incineration of newspapers and box (cardboard). In addition, it was identified that the general public might be exposed to considerable amounts of lead concentrations during incineration processes and uses of paper cup and from ashes.
Since 2003, Korean government has restricted landfill application of organic waste, which shares approximately 56% of total waste sludge from municipal and industrial wastewater treatment plants. In addition, enforcement of the ocean disposal prohibition law is effective from 2005. Organic sludge was composted for the purpose of converting to organic fertilizer. After moisture content was regulated with bulking agents aerobic treatment performed. When composting was conducted, commercial and activated microbe materials, identified from soil were seeded in sewage sludge. Carbon dioxide production was increased sharply after 24 hours. Temperature and pH of compost reached to $66.2^{\circ}C$ and 8. Heavy metals were lower than their regulatory limits, which enable it to utilize as organic fertilizer.
지렁이를 이용하여 음식물쓰레기를 처리할 때 음식물쓰레기 전처리 공정에서 분변토의 Bulking Agent로 활용가능성과 분변토에 토착 기생하는 미생물을 조사하여 지렁이를 이용한 음식물쓰레기 처리의 기초자료로 활용하고자 본 실험을 수행 하였다. 실험에 사용된 음식물쓰레기는 낮은 pH(4.52)와 높은 수분(87.3%) 및 유기물함량(86.2)으로 직접 지렁이 먹이로 활용이 불가능 하였으나, 분변토와 혼합하였을때 지렁이의 먹이조건과 생육환경에 적합한 pH 5.92, 수분 58.6% 유기물함량 60.6%를 나타내어 음식물쓰레기의 Bulking Agent로 분변토의 활용 가능성을 나타내었다. 분변토의 미생물학적 조사에서 균종별 밀도는 세균의 밀도가 가장 높았으며, 세균의 밀도는 고온성보다 중온성이, 혐기성보다 호기성일때 밀도가 높았다. 또한 염분농도에 따른 세균의 밀도는 염분의 농도가 낮을수록 밀도가 높게 나타났다. 분변토를 수분조절제로 활용하기 위해 건조시킬때 건조방법(자연건조, 강제건조)에 따라 미생물의 영향은 없는 것으로 나타났으며, 효소의 활성도는 분변토의 건조전이 전조후 보다 높게 나타났다.
산업(産業)의 발달(發達)과 인구(人口)의 증가(增加)로 그 종류(種類)와 양(量)이 증가(增加)되고 있는 산업폐기물(産業廢棄物)은 여러가지 공해(公害)의 원인(原因)이 되고 있으며 이를 방지(防止)하고 자연(自然)을 보호(保護)하기 위(爲)한 노력(努力)은 국내(國內) 뿐만 아니라 세계적추세(世界的趨勢)임이 확실(確實)하다. 제한(制限)된 자료(資料)에서 산업폐기물(産業廢棄物)의 비료(肥料) 자원화(資源化) 특(特)히 유기질비료(有機質肥料)로의 활용(活用)에 관(關)한 가능성(可能性)과 문제점(問題点) 그리고 그 효과(效果)를 알아보고 다음과 같이 요약(要約)한다. 1. 국내(國內)에서 생산(生産)되는 산업폐기물(産業廢棄物) 20여종(余種)의 성분분석(成分分析) 결과(結果), 비료(肥料)로서 개발가능시(開發可能視)되는 것으로 주정폐액(酒精廢液), 맥주박(麥酒粕), 피혁가공(皮革加工) 폐기물(廢棄物), 합섬공장(合纖工場) 회수탑폐액(回收塔廢液) 커피박등(粕等)이 지적(指摘)되었다. 2. 도시오물(都市汚物)은 그 조성(組成)이 외국(外國)의 것과 전혀 다르므로 그 이용(利用)이 어려우나 인분뇨처리잔사(人糞尿處理殘渣)는 그 조성(組成)으로 보아 유기물(有機物)과 특히 인산자원(燐酸資源)으로서의 활용(活用)이 기대(期待)되나 중금속함량(重金屬含量)과 냄새, 인산(燐酸)의 유효화(有效化) 등(等)이 문제시(問題視)된다. 3. 아미노산발효부산물(酸醱酵副産物)은 유기물(有機物) 및 질소함량(窒素含量)으로 보아 기대(期待)가 되며 이미 개발(開發)된 유일(唯一)한 것으로 그 비효(肥效)가 논의(論議)되었다. 4. 산업폐기물(産業廢棄物)을 비료자원화(肥料資源化)함에 있어 활용상(活用上)의 공통적(共通的)인 문제점(問題点)과 비료(肥料)로써 유통(流通)될 경우의 문제점(問題点) 등(等)이 논의(論議)되었으나 환경보존(環境保存)이란 큰과제(課題)를 놓고 산업계(産業系)는 물론 토양비료학자(土壤肥料學者)들의 보다 적극적(積極的)인 관심(關心)의 집중(集中)이 요청(要請)된다.
축산물소비량(畜産物消費量)이 지속적(持續的)으로 증가(增加)하면서 1980년대 후반(後半)에 와서 가축분뇨(家畜糞尿)의 관리문제(管理問題)가 주요과제(主要課題)로 등장(登場)하였다. 이는 그동안 지속적(持續的)으로 추진된 경제발전(經濟發展)의 결과 국민의 전반적(全般的)인 생활수준(生活水準)이 향상(向上)되면서 경제요인(經濟要因) 이외(以外)에 환경(環境)의 질(質)에 대한 국민적 요청(要請)이 증대(增大)된 까닭으로 초기에는 농촌환경문제(農村環境問題)로만 논의(論議)되던 것이 도시지역(都市地域)의 상수원오양문제(上水原汚梁問題)와 연결(連結)되면서 가축분뇨관리(家畜糞尿管理)의 필요성이 더욱 중요(重要)해지고 있다. 가축분뇨(家畜糞尿)는 고농도(高農度)의 유기물(有機物)로 구성(構成)되어 있어 적절히 관리(管理)되지 않을 경우 지표수(地表水) 오염(汚染), 지하수(地下水) 오염(汚染), 악취(惡臭) 문제(問題) 등을 일으켜 민원(民願)의 대상이 되고 있다. 따라서 본 논문에서는 축산분뇨(畜産糞尿)의 발생(發生) 및 처리현황(處理現況)을 살펴보고 분뇨처리(糞尿處理)에 대한 정부(政府)의 규제와 지원상황(支援狀況)을 검토하여 합리적인 축산분뇨(畜産糞尿)의 자원화방안(字源化方案)을 모색하고자 하였다.
Leaves of Aloe vera Linne and bloods of domestic animal were composted in a soild state fermentation reactor (SSFR) by using microbial additive including a bulking and moisture controlling agent. From solid-culture of microbial additive, 10 species of bacteria and 10 species of fungi were isolated and, their enzyme activities including amylase, carboxy methyl cellulase CMCase, lipase and protease were detected. Optimum fermentation conditions of Aloe leaves and domestic animal bloods in SSFR were obtained from the studies of response surface analysis employing microbial additive content, initial moisture content, and fermentation temperature as the independent variables. The optimum conditions for SSFR using Aloe leaves were obtained at 9.45$\pm$73%(w/w) of microbial additives, 62.73$\pm$4.54%(w/w) of initial moisture content and 55.32$\pm$3.14$^{\circ}C$ of fermentation temperature while those for SSFR using domestic animal bloods were obtained at 10.25$\pm$2.04%, 58.68$\pm$4.97% and 57.85$\pm$5.$65^{\circ}C$, respectively. Composting process in SSFR was initially proceeded through fermentation and solid materials were decomposed within 24 hours by maintaining higher moisture level, and maturing and drying steps are followed later. After the fermentation step, the concentrations of solid phase inorganic components were increased while that of organic components were decreased. Also, concentrations of total organic carbon(TOC), peptides, amino acids, polysaccharides, and low fatty acids in water extracts were increased. As fermentation in composting process depends on initial C/N ratios in water extracts of two samples were increased because of increased water-soluble TOC. From these results, it was revealed that solid state fermentation reactor using microbial additives can be used in composting process of organic wastes with broad C/N ratio.
The amount of biogas increases as the amount of organic waste increases. Recently, biogas from organic waste have been made much efforts to utilize as a energy. In particular, the concentration of $CH_4$ and $CO_2$ generated from sewage sludge and livestock manure treatment are 60-70% and 30-35%, and $CH_4$ and $CO_2$ generated from food wastes are 60-80% and 20-40%. In case of landfill gas, $CH_4$ and $CO_2$ have a concentration of 40-60% and 40-60% respectively. Therefore, in order to use the biogas more widely, it is necessary to convert the biogas to methanol, LNG or DME. In this study, experiments were conducted to produce hydrogen and carbon monoxide through various biogas reforming reactions on $Ni/Ce-ZrO_2/Al2O3$ catalysts. The experiment of synthetic gas synthesis was carried out on a wide concentrations of methane and carbon dioxide, which were the major constituents of biogas from various organic wastes. The effect of $(O_2+CO_2)/CH_4$ (=R') on the yields of hydrogen and carbon monoxide, the conversion rate of methane and carbon dioxide was investigated. Also simulation for syngas synthesis on the $CO_2$ reforming of $CH_4$ was computed by employing total Gibbs free energy minimization method using PRO/II simulator, and compared with the experimental results on wet and dry reforming reaction of biogas.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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