• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권1호
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• pp.103-109
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• 2010

하폐수 처리과정에서 발생되는 슬러지는 주로 혐기소화에 의해 처리되며 슬러지를 감량하고 메탄을 생산할 수 있어 많이 이용되고 있다. 슬러지의 전처리는 혐기소화의 율속단계인 가수분해를 높여 처리속도를 향상시키므로 많은 연구가 진행 중이다. 본 연구에서는 열, 초음파, 열-알칼리의 전처리 기술에 따른 슬러지의 가수분해(가용화) 효과와 전처리한 슬러지를 혐기소화하여 메탄 생산량과 슬러지의 감량 효과를 비교하였다. 하수와 폐수 슬러지 가용화율은 열-알칼리 동시 처리한 경우에는 67과 70%로 가장 높았고 다음으로 초음파 처리와 열처리가 40% 이상의 비슷한 가용화율을 보였다. 혐기소화 가스의 메탄 함량은 45~70% 범위로 유지되었고 전처리한 슬러지가 control에 비해 높게 나타났다. 메탄 생산량은 열처리, 초음파 처리, 열-알칼리를 같이 처리한 경우가 control에 비해 각각 하수슬러지는 2.6, 2.7, 3.5배, 폐수 슬러지는 3.5, 4.1, 4.2배 증가하였다. 혐기소화 슬러지의 감량효과는 전처리한 슬러지가 control에 비해 5~19% 포인트 높게 나타났으며 열-알칼리 처리한 경우가 초음파와 열처리에 비해 우수한 감량 효과를 보였다. 위의 결과로부터 전처리가 메탄 생산량에서 뿐만 아니라 슬러지 처리처분 비용 절감에 있어서도 중요한 역할을 함을 확인할 수 있었고 열-알칼리 동시 처리가 가장 우수한 성능을 보였다.

• 상하수도학회지
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• 제25권6호
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• pp.815-824
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• 2011

In this study, a non-thermal plasma system was employed to simultaneously remove odorous compounds and organic sludge. The system consisted of two reactors; the first one was the non-thermal plasma reactor where ozone was produced by the plasma reaction and the ozone oxidized hydrogen sulfide, the model odorous compound, and then the ozone-laden gas stream was introduced to the second reactor where wasted sludge was disintegrated and solubilized by ozone oxidation. In this study, the gas retention time (GRT) and the hydraulic retention time (HRT) were changed in the two-reactor system, and the effects of GRT and HRT on reduction efficiencies of odor and sludge were determined. As the GRT increased, the ozone concentration increased resulting in an increasing efficiency of hydrogen sulfide removal. However, the overall ozone loading rate to the second sludge reactor was the same at any GRT, which resulted in an insignificant change in sludge reduction rate. When HRTs in the sludge reactor were 1, 2, 4 hours, the sludge reduction rates were approximately 30% during the four-hour operation, while the rate increased to 70% at the HRT of 6 hours. Nevertheless, at HRTs greater than 4 hours, the solubilization efficiency was not proportionally increased with increasing specific input energy, indicating that an appropriate sludge retention time needs to be applied to achieve effective solubilization efficiencies at a minimal power consumption for the non-thermal plasma reaction.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제40권4호
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• pp.424-429
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• 2012

The intention of this research was to investigate the solubilization of primary sewage sludge using lactic acid bacteria cultured in a glucose and yeast extract medium. Glucose as the carbon source and yeast extract as the source of nitrogen were chosen as an economic medium with the potential for the mass production of lactic acid bacteria. The optimal concentrations of the medium were 3% (w/v) glucose and 2% (w/v) yeast extract. In this study, in order to improve field applications for the solubilization of sludge at sewage treatment plants, a powdered form of lactic acid bacteria was produced. The optimal inoculum of the powder for the maximum efficiency of solubilization was 1% (w/v). In that condition, the SCOD value increased from 8600 (mg/L) at the beginning of experiment to 10290 (mg/L) at 96 h, with the highest solubilization rate (20.6% DDCOD) and 11.2% (SCOD). Also, the TVFAs of the lactic acid bacteria inoculation group were produced more than that of the control group. In particular, acetic acid was produced 5 times more in the experimental group than in the control group. In this research, the potential of lactic acid bacteria in the pretreatment of primary sewage sludge as a solubilizer, and as an energy source producer for microbial fuel cells was revealed.

• 유기물자원화
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• 제29권3호
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• pp.35-40
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• 2021

초음파로 활성화된 과황산염을 이용한 슬러지의 가용화 정도를 확인하기 위하여 VSS 감량화율, 가용화율 및 체외고분자물질을 주요 지표로 측정하여 초음파 및 수산화나트륨을 이용한 알칼리·초음파 방법과 비교하였다. 과황산염·초음파 조건에서 VSS 감량화율은 27.6%, 가용화율은 58.9%로 증가하였고, TB-EPS as Carbohydrate와 Protein은 각각 770 mg/L, 2,162 mg/L 용출되었다. 초음파 및 알칼리·초음파 방법에 비하여 VSS감량화율 및 가용화율이 높았으며, TB-EPS지표로 볼 때 세포의 파괴 및 용출에서도 과황산염·초음파 조건에서 더 효율적이었다.

• 유기물자원화
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• 제15권2호
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• pp.89-97
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• 2007

본 연구에서는 하수슬러지의 가용화를 위한 처리공정으로 열처리를 수행하였다. 열처리에 의하여 입자상 유기성분의 가용화를 확인할 수 있었다. $120^{\circ}C$ 30분의 열처리에 의하여 1차 슬러지의 경우 COD기준 8.3%의 가용화효과를 나타내었다. 반면 2차슬러지의 경우 16.5%의 높은 값을 보여주었고 이는 단백질의 높은 가용화 효과에 기인하는 것으로 나타났다. 한편 모든 슬러지에 대하여 열처리에 따른 분해율 및 유기산 생성율의 향상을 확인 할 수 있었다. 단 산발효 실험을 통하여 최적 열처리조건은 대상 기질의 유기물 조성에 따라 결정되는 것으로 판단되었다. 즉 탄수화물의 함량이 높았던 1차슬러지의 경우 $80^{\circ}C$ 30분의 열처리를 통하여 최대의 분해율과 유기산 생성효과를 얻었으며 단백질의 함량이 높았던 2차 슬러지의 경우 $120^{\circ}C$ 30분이 최적의 열처리 조건인 것으로 나타났다.

• 에너지공학
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• 제21권2호
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• pp.194-201
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• 2012

본 연구에서는 소화가스 효율 향상을 위한 전처리로 전기분해를 이용한 하수슬러지 가용화 연구를 수행하였다. 전기분해 처리시간과 전류밀도가 증가함에 따라 SCOD 농도가 증가하였고, 처리시간 60분에 SCOD, TN, TP가 각각 7.4배, 1.9배, 1.3배로 가장 높은 증가율을 보였다. 하수슬러지 초기 pH별 전기분해 처리효과는 강산성, 강알칼리성에서 가용화율이 높았고, 특히 pH 12에서 32.9%의 높은 가용화율을 보였다. 이상의 결과는 전기분해에 의한 직 간접산화작용으로 인해 슬러지의 플록, EPS 구조가 파괴되어 미생물이 이용가능한 유기물들이 증가되었음을 의미한다.

• KSBB Journal
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• 제13권3호
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• pp.279-283
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• 1998

To investigate the feasibility of the microbial process for removal of heavy metals from the high solid content sludge, the effect of sludge concentration on the solubilization of heavy metals by an iron oxidizing bacterium Thiolbacillus ferrooxidans was examined. With increasing the sludge concentration, the removal efficiency of heavy metals and the oxidation rate of iron were inhibited. Especially, when the sludge concentration is over 5% (w/v), the activity of T. ferrooxidans was remarkably inhibited. This inhibition is considered to occur due to the dissolved inhibitory materials such as organic compounds, heavy metals, and others which were extracted from the sludge during incubation period. In conclusion, the microbial process by T. ferrooxidans is only effectively used in ranges of 1.3 to 4.0% (w/v) sludge concentration.

• 한국물환경학회지
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• 제35권4호
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• pp.362-369
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• 2019

In this study, biodegradation efficiency improvement of mixed sludge for the anaerobic digestion process in wastewater treatment plant was investigated. In order to release the organic material contained in the sludge cell and promote the hydrolysis step, mixed sludge of 7% TS (Total Solids) was physically shear-treated at a shear strength of 1,000 ~ 4,000 rpm and a maximum of 120 mins. As a result of the comparison between mixed sludge before and after the treatment, the concentration of $SCOD_{Cr}$(Soluble Chemical Oxygen Demand-chromium method) was increased through the conversion of granular organic matter into dissolved organic matter as shear strength and treatment time increases. The solubilization efficiency increased rapidly after 30 min of solubilization application time, and they were 11.23 %, 20.10 %, 22.52 % and 25.43% at 120 min for each shear strength conditions, respectively. Additionally, the BMP(Biochemical Methane Potential) test was conducted with the optimized samples to determine the increase of methane production by the shear pre-treatment. Consequently, methane production of each samples were 0.275, 0.310, 0.323 and $0.335m^3/kg\;VS_{add}$, which indicates that methane production was increased to a maximum of 21.28% compared to the control without the solubilization process ($0.262m^3/kg\;VS_{add}$). As a result, the physical shear-treatment is a promising process for sewage sludge pre-treatment to reduce the organic waste and increase the energy production.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제31권12호
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• pp.1113-1122
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• 2009

하수슬러지의 해양투기 배출규제에 대한 대체 처리방안으로, 하수슬러지의 초음파 가용화를 통한 재기질화와 하수처리 공정에 대한 개선을 통한 슬러지 발생량의 저감방안을 살펴보았다. 분리막 반응조(MBR) 실험을 통해 SRT를 점진적으로 SRT=5.1일에서 442일까지 증가시켰으며, 이때 반응조내 미생물의 평균 농도값은 $c_B$=3.4 $gTSSL^{-1}$에서 $c_B$=14.5 $gTSSL^{-1}$까지 증가하였다. 이때 기질제거율과 미생물의 성장량과의 관계를 나타내는 미생물 수율($Y_{B/S}$)는 SRT=5.1일 일때의 약 0.5-0.7에 비해 SRT=442일 일때 0.005-0.007로 저감되어, 직접적인 슬러지 발생량의 감소를 가져오게 되는 것을 확인하였다. 반응 조내 미생물 농도와 폭기효율과의 관계를 프로펠러 루프 반응조에서 교반속도에 따른 산소전달계수와 ${\alpha}$-factor의 변화로써 살펴보았다. 한편 슬러지에 대한 초음파 가용화는 에너지 투입량에 따라 가용화 효율이 증가하고, 가용화한 슬러지의 혐기성 소화효율은 가용화하지 않은 슬러지에 비해 바이오가스 발생량이 많았다.