• 유기물자원화
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• 제23권4호
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• pp.74-85
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• 2015

최근 들어서 국내에서도 가축분뇨를 이용한 바이오가스화 시설이 늘어나고 있다. 국내에서 운용 중인 가축분뇨 혐기소화 시설이 모두 다 혐기소화 원료로서 돼지분뇨 슬러리를 이용하고 있다. 일반적으로 돼지분뇨 슬러리는 97%내외의 물과 3% 정도의 고형물로 구성된다. 돼지분뇨 슬러리에는 옥수수 입자등과 같이 돼지가 섭취한 사료 중에서 미처 소화되지 못하고 배설되는 고형성 물질이 함유되어 있다. 입자성 물질은 혐기소화 과정에서 바이오가스 생성효과를 낮추는 요인이 된다. 따라서 본 연구에서는 기계적 분쇄 처리에 의해 고형물의 입자 크기를 감소시킴에 따른 메탄 생성효과의 변화정도를 분석하였다. 또 한편으로는 돼지분뇨 슬러리중의 고형물 농도 수준이 메탄 생성량에 미치는 영향을 분석하였다. 그리고 각각의 실험조건에서 발생된 바이오가스 중에 포함된 메탄의 농도를 분석하였다. 실험결과, 입자성 고형물을 분쇄 처리함에 따라 돼지분뇨 슬러리중의 미세 입자 농도가 증가하였다. 또한 고형물을 분쇄 처리한 경우가 분쇄하지 않은 원 슬러리를 사용하는 경우보다도 메탄 생성량과 메탄 함량이 높게 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제12권1호
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• pp.75-83
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• 2004

혐기성 소화효율의 극대화를 위해 온도상분리 공정과 혐기성 회분식 공정을 음식물 쓰레기와 하수슬러지의 혼합기질에 적용한 온도상분리 혐기성 회분식 소화공정(TPAD-ASBR)의 거동 특성을 유기물부하의 변화에 따라 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다. TPAD-ASBR 과 대조구의 첫 단에서 대부분의 메탄생성과 유기물 제거가 이루어졌으며, 단위부피당 메탄발생량은 유기물부하 2.7 g VS/L/d에서 각각 0.79와 0.59L $CH_4/L/d$ 였다. 동일 부하에서 TPAD-ASBR의 유기물 제거효율은 61%이었으며 40%의 효율을 보인 대조구에 비해 고온조를 도입한 본 공정의 우수성을 확인하였다. 국내 하수슬러지는 상대적으로 낮은 VS 농도(1.5%, w/w)와 낮은 생분해 효율을 보이는데, 이러한 부정적 특성을 보완하기 위하여 투입된 음식물쓰레기에 의한 기질 특성의 효과적인 개선으로 인해 높은 유기물 감량과 메탄회수가 가능하였다. 또한, track study를 통해 연속회분식 운전방식에 의한 settling 단계의 도입으로 SRT를 HRT보다 길게 유지하여 미처리 입자와 active biomass의 효율적이고 지속적인 접촉을 도모하여 보다 높은 안정화효율 획득이 가능한 것으로 사료된다. 따라서, 혐기성소화공정에 TPAD-ASBR공정과 함께 음식물쓰레기와의 혼합소화를 도입하는 것은 처분이 까다로운 두 가지의 폐기물을 고효율로 처리함과 동시에 효율적인 에너지회수가 가능하여 경제적 운전이 가능하였다.

• 상하수도학회지
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• 제25권6호
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• pp.893-906
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• 2011

The effect of ultrasound pretreatment on sludge degragability was investigated at different condotions: ultrasonic frequency(28, 40, 50kHz), intensity(10, 25, 50W), sonication time(10, 20, 30, 60min). Total suspended solid(TSS) and soluble chemical oxygen demand(SCOD) concentration were measured for the evaluation of pretreatment efficiency. The pretreated sludge was used as the feedstock for anaerobic digestion process. Biogas production and volatile suspended solid(VSS) removal were determined for evaluating the process performance. 1. TSS concentration of the sludge decreased at a constant rate as sonication operation was applied. The degradation rate of TSS increased when ultrasound frequency was decreased from 50kHz to 28kHz and intensity was increased from 10W to 50W. Efficiency of TSS degradation per input energy increased as ultrasonic frequency and intensity were decreased. At the frequency of 28 and 40kHz, SCOD concentration rapidly increased during the initial 30min of sonication time, and then it gradually increased. At 50kHz, SCOD concentration constantly increased for 60min of the sonication time. The SCOD production rate increased with increasing intensity under all ultrasound frequencies. 2. The optimum condition of ultrasound treatment was 28kHz, 50W and 60min for maximizing the biogas production, methane fraction, VSS removal. The highest values in biogas production, methane fraction in biogas, VSS removal were 370ml, 70%, 2.45g, respectively. Methane production rate per input energy increased at ultrasonic frequency and intensity decreased. 3. When raw sludge was pretreated at the condition of ultrasonic frequency of 28 and 40kHz in series, sequential-frequency sonication, intensity of 50W and 60min, biogas production, methane fraction, VSS removal were about the same that of 28kHz single-frequency sonication. When sequential-frequency sonication of 28 and 50kHz was applied in series, biogas production, methane fraction, VSS removal were 356 ~ 423ml, 69 ~ 71%, 2.41 ~ 2.78g, respectively. The pretreatment efficiency of 28-50kHz sequential-frequency sonication which sonication time of 28kHz and 50kHz was 40min and 20min was higher than that of 28kHz single-frequency sonication.

• 유기물자원화
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• 제18권3호
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• pp.50-59
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• 2010

본 연구에서는 고농도 유기성 폐기물인 음폐수와 돈분뇨를 혐기성 소화조(KH-ABC)에서 병합처리하여 대체 에너지원인 바이오가스를 생산하는 바이오가스 Pilot Plant의 성능을 검증하고 평가하였다. 그리고, 혐기성 소화 공정의 독성물질에 대한 저해 여부 가능성 및 소화액의 액비 활용 가능성에 대하여 살펴보았다. 원료 투입량, 수리학적 체류시간, 원료 배합비율(음폐수와 돈분뇨의 혼합비율) 등 운전조건의 변화에 따른 유기물(VS) 분해율, 바이오가스 생산량 및 메탄농도 등을 분석한 결과 원료의 유기물부하가 증가($1.2{\sim}2.0kg-VS/m^3{\cdot}d$)함에 따라 투입 유기물 당 바이오가스 생산량은 $0.60{\sim}0.69m^3/kg-VS_{input}$로 증가하는 경향을 보였다. 특히 원료투입량 $6m^3$/일, 원료배합비율 음폐수:돈분뇨=4:6, 수리학적 체류시간(HRT) 25일의 조건에서 유기물 분해율 70%, 바이오가스 생산량 $220m^3$/일, 메탄농도 64%로 비교적 높은 성능을 나타냈다. 그리고, 소화액을 분석한 결과 혐기성 소화공정에 저해 작용을 유발하는 양이온 및 중금속 등의 독성물질은 기준농도 이하로 존재하였으며, 소화액(원료배합비율 음폐수:돈분뇨=3:7)은 액비 활용기준인 비료공정규격을 만족하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권11호
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• pp.1542-1550
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• 2014

Co-digesting molasses wastewater and sewage sludge was evaluated for hydrogen production by response surface methodology (RSM). Batch experiments in accordance with various dilution ratios (40- to 5-fold) and waste mixing composition ratios (100:0, 80:20, 60:40, 40:60, 20:80, and 0:100, on a volume basis) were conducted. Volatile solid (VS) concentration strongly affected the hydrogen production rate and yield compared with the waste mixing ratio. The specific hydrogen production rate was predicted to be optimal when the VS concentration ranged from 10 to 12 g/l at all the mixing ratios of molasses wastewater and sewage sludge. A hydrogen yield of over 50 ml $H_2/gVS_{removed}$ was obtained from mixed waste of 10% sewage sludge and 10 g/l VS (about 10-fold dilution ratio). The optimal chemical oxygen demand/total nitrogen ratio for co-digesting molasses wastewater and sewage sludge was between 250 and 300 with a hydrogen yield above 20 ml $H_2/gVS_{removed}$.

• 한국환경농학회지
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• 제18권2호
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• pp.109-115
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• 1999

1. 동일한 시료에 대하여 토양 및 폐기물 공정시험법에서 사용중인 0.1N HCl 침출법에 의한 분석은 EPA 3050B법이나 혼합산분해법보다 현저하게 낮은 결과를 나타내었다. 2. 혼합산분해법에 의한 분석은 높은 농도를 나타내었으나, 강한 산과 고열에서 분해된 후 나오는 총량개념의 농도이므로, 이 방법에 의하여 검출된 농도가 모두 자연상태에서 침출되어 환경에 유해하다고 해석할 수는 없다. 이 방법은 시료내 함유된 모든 형태의 중금속을 측정하므로 시료간 농도를 상호 비교하기에는 유리한 방법이다. 3. 중금속분석의 경우에는 전처리방법에 따라 결과가 매우 큰 차이를 나타낼 수 있으므로 용도에 맞는 적합한 전처리방법을 신중하게 선정해야 하며, 분석치를 보고할 경우에 사용한 전처리방법도 반드시 명시해야 할 필요가 있다. 특히, 시료의 환경기준 초과여부를 판정할 경우에는 정해진 공정시험법에 따라 분석해야 비교가 가능하며, 전처리방법이 상이한 경우에는 비교가 불가능해진다. 4. 식물 등의 생육적 이용에는 습식분해법 등으로 나온 언소의 총량이 모두 식물에게 사용될 수 없고, 반면에 슬러지 등과 같은 폐기물에 존재하는 많은 중금속 양이 상대적으로 약한 0.1N HCl방법에 의한 결과만으로 영향이 적다고만 확신할 수도 없다. 그러므로, 중금속분석에는 사용목적별로 적합한 전처리방법을 포함한 분석방법의 표준화가 이루어져야 한다고 생각된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제62권2호
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• pp.17-29
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• 2020

The objective of this study was to find an optimum methane yield condition in anaerobic digestion of sewage sludge with microwave pretreatment. The pretreatment process was carried out using a lab scale industrial microwave unit (2,450 MHz frequency). The digestion efficiency of pretreated sludge was evaluated by biochemical methane potential (BMP) test. Box-Behnken design and Response Surface Analysis (RSA) were applied to determine the optimal combination of sludge mixing ratio (0 to 100%), power (400 to 1600 W), holding time (0 to 10 min) and pretreatment temperature (60 to 100℃). BMP test results showed that Volatile Solid (VS) removal efficiency was up to 48% at a condition of 0% for mixing ratio, 1600 W for power, 5 min for holding time, and 80℃ for pretreatment temperature. Methane production was up to 832.3 mL/g VS_removed at a condition of 50% for mixing ratio, 1000 W for power, 5 min for holding time, and 80℃ for pretreatment temperature. The results of the variance analysis (ANOVA) showed that the p-value of the power and pretreatment temperature among the independent variables were significant (p<0.05), and in particular, the pretreatment temperature significantly affected on the solubilization and methane production. The optimum condition for the maximum methane yield (847 mL/g VS_removed) was consist of 38.4% of mixing ratio, 909.1 W of power, 4.1 min of holding time, and 80℃ of temperature within the design boundaries.

• 대한한의학원전학회지
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• 제24권4호
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• pp.43-53
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• 2011

According to the result about 'San Jiao(三焦)'recorded on "Yellow Empero's Canon Internal Medicine Ling Shu(黃帝內經 靈樞)", we achieved following results. 1. As we consider the concept of 'San Jiao' recorded on "Ling Shu", in early time, it was related to bladder(膀胱) and there was no divided concept into 'Shang Jiao(上焦)', 'Zhong Jiao(中焦)' and 'Xia Jiao(下焦)'. Later, there was appearance of body metabolism concept in anatomic way and started to emphasize that stomach(胃) is the very beginning of digestion. This point then adjusted into the concept which the core theory of digestion and water metabolism begins with 'Zhong Jiao' and processes to 'Shang Jiao' and 'Xia Jiao' then it established the 'San Jiao' theory adjusted to the functional change than property change. Later as there is set theoretical structure of 'three Yin and three Yang(三陰三陽)', it included the concept of 'San Jiao' onto meridian system theory to complete as a theory. Finally, it completed the theoretical structure that 'San Jiao' runs water metabolism of circulation, body fluid and urine for body to produce blood and Qi to protect and provide nutrition to the human body. 2. From the point of each part, 'San Jiao' means all body composition factor related to the relation to the digestion and water metabolism to produce Qi and blood. Also, the details of entire function of 'San Jiao' tells that 'Zhong Jiao' intakes food and divides the clarity and turbidity of digested substances. The origin of this digestion and water metabolism lies at Xia Jiao. The clean substance including the mood and taste climbs via Shang Jiao. The vapor like substance climbed to Shang Jiao becomes 'defensive Qi(衛氣)' and controls body temperature and sweat by supporting and spreading the Qi by Shang Jiao. The liquid substance climbed to Shang Jiao becomes blood. The blood has stronger character as substance than defensive Qi so Zhong Jiao becomes the base and the way for the blood. The turbid Qi separated at Zhong Jiao passes large intestine and the solid substance is excreted and the liquid is absorbed into bladder. The Xia Jiao that controls this process controls the liquid state of water matabolism so control the urine with bladder. Therefore, 'San Jiao' can be understood as a general concept that controls entire water metabolism as a way of food, Qi and blood.

• 유기물자원화
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• 제27권2호
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• pp.13-18
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• 2019

생활의 향상 및 도시화로 인하여 국내의 하수슬러지는 매년 증대되고 있으나, 해양투기 금지 및 최종처리의 한계로 자원화 방법 중 하나인 혐기성소화의 관심도가 높아지고 있다. 그러나 하수의 고도처리에 따른 혐기성 소화 효율의 한계로 이를 높이기 위한 가용화 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 가용화 방법 중 경제적이고 유용한 기술로 알려진 오존은 스컴이 다량 발생되고, 제거에 대한 한계성이 있다. 따라서 본 연구에서 소화슬러지의 습식분쇄에 따른 성상변화 및 오존반응의 전처리로 적용 시 스컴의 발생 및 가용화 효율변화를 알아보고자 한다. 연구결과, 습식분쇄만으로 VS/TS는 4.4%, $SCOD_{cr}/TCOD_{cr}$이 9.4% 증대되어 가용화가 일어났다. 또한, 습식분쇄 적용에 따른 오존반응 시 슬러지의 고형분의 입경 감소에 따른 비표면적의 증가로 오존반응만한 경우에 비하여 스컴 발생속도는 14.3% 감소되고, VS/TS는 2.1% 증대 되었다. 이 때 가용화 효율도 23.3% 증가되는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 볼 때, 본 연구를 통해 습식분쇄를 적용하여 오존반응 시 슬러지 중의 고형물과 접촉효율이 증가로 스컴의 생성 억제 및 가용화 증대로 후속공정인 혐기성 소화의 효율을 증대시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제18권2호
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• pp.76-83
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• 2010

당사는 중온/습식/이상 혐기성 소화공정인 HADS Pilot Plant를 이용하여 국내 음폐수에 대해 유기물 부하(OLR, Organic Loading Rate) 증량 방식을 달리하여 혐기성 소화 테스트를 진행하였다. 그 방식은 연속적이면서 빠르게 OLR을 증량시키는 급속 OLR 증량 운전과 단계적이면서 각 단계별로 적응기를 갖는 계단식 OLR 증량 운전 방식이었다. 그 결과 급속 OLR 증량 운전시에는 불안정한 VFA(Volatile Fatty Acid)/Alkalinity 비율을 보이다가 바이오가스 발생량이 급감하는 결과를 보여주었다. 반면, 계단식 OLR 증량 운전시에는 VFA/Alkalinity의 비율을 0.4이하로 유지하면서 혐기성 소화 운전을 실시한 결과 안정적인 혐기성소화 성능을 보였을 뿐만 아니라, $0.8Nm^3/kgVS_{rem}/d$의 바이오가스 회수 및 85%의 VS(Volatile Solid) 감량이 가능함을 확인하였다. 그리고 OLR 증량 운전 방식에 따라 완전히 다른 결과가 도출되어 각각의 혐기성 소화 운전시의 박테리아 및 메탄생성균 군집의 변화를 T-RFLP(Terminal-Restriction Fragment Length Polymorphism)를 통하여 분석하였다. 그 결과, 급속 OLR 증량 운전시와 계단식 OLR 증량 운전시의 미생물 군집이 달라져 있음을 확인하였고, 이에 따라 동일한 혐기성 소화 공정을 적용하여 음폐수에 대한 혐기성 소화 운전을 진행하였음에도 OLR 증량 운전 방식에 따라 미생물의 반응성 및 주변환경에 대한 내성이 달라질 수 있음을 알 수 있었다.