• 유기물자원화
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• 제16권3호
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• pp.75-82
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• 2008

상향류 혐기성 슬러지 블랭킷 반응조을 이용한 프로피온산의 처리시 고농도 황산염의 영향을 조사하였다. 반응조의 평균 유기물 부하와 수리학적 체류시간은 $1.2kg \;COD/m^3{\cdot}d$와 1.6일로 유지하였다. 황산염이 없는 조건에서 UASB 반응조의 경우 95%의 COD 제거율을 보였으며 황산염이 $2,000mgSO_4^{2-}/L$로 존재하는 경우 용존 황화물의 영향으로 COD 제거율이 83%로 감소하였다. 메탄 생성균과 황산염 환원균의 경쟁관계를 평가하기 위하여 미생물의 상호작용에 관해 조사하였다. $COD/SO_4^{2-}$ 비가 1인 경우 이용 가능한 전자 수용체의 평균 58%가 메탄 생성균에 의해 이용되며 나머지가 황산염 환원균에 의해 사용되었다. 초산과 프로피온산을 기질로 이용한 비메탄 활성도의 경우 미생물이 기질에 적응함에 따라 증가하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.45-59
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• 2023

세계적으로 온실가스 감축을 위해 주로 이산화탄소 발생에 초점을 맞춰왔지만, 최근에는 메탄 발생에 대한 관심이 커지고 있다. 습지, 저수지, 호소 등 수중 환경을 포함한 자연은 온실 가스 중요한 발원지이다. 호수와 저수지 바닥에 쌓인 퇴적된 유기 오염물질은 산소가 부족한 상태에서 미생물 분해를 통해 메탄과 같은 온실 가스를 생성할 수 있다. 메탄 배출은 비점오염원의 증가와 하천에 설치되는 횡단 구조물에 의한 흐름변화에 의해 증가하고 있는 실정이다. 또한, 기후 변화로 인한 수온의 상승 등은 메탄 배출을 가속화하는 원인이다. 메탄은 다양한 경로를 통해 대기로 배출될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 메탄발생의 주요인자가 미치는 영향을 정량화하기 위하여 BMP test을 수행하였다. 실험조건에 따라 메탄발생량을 직접 계측하였으며, 실험조건은 온도, 기질의 종류, 전단응력 및 퇴적물 특성으로 구분하였다. 또한, 바닥의 전단 응력은 실험적으로 측정하기가 어려워 수치모의를 수행하였다. 실험결과, 생화학적 요소는 메탄 생성에 영향을 미치지만, 전단 속도는 메탄 분리에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 퇴적물 특성은 메탄 생성 및 분리에 영향을 미칠 수 있다. 메탄 생성과 주요인자들 간의 관계를 경험식으로 제시하였으며, 향후 전단응력 및 유기물에 대한 실험조건을 구체화하고 실험규모를 확대한다면 메탄발생과 생지화학 및 수환경인자간의 관계를 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권11호
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• pp.618-626
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• 2016

상온조건($25^{\circ}C$)에서 하수슬러지처리를 위한 생물전기화학 혐기성소화조의 성능에 미치는 제2철 이온($Fe^{+3}$)의 영향을 연구하였다. 생물전기화학 혐기성소화조를 상온에서 운전하였을 때 pH, 알카리도, COD 및 VFAs 등의 상태변수들은 안정하였으며, VS 제거율과 비메탄발생율은 각각 65.9% 및 370 mL/L/d이었다. 생물전기화학 혐기성소화조에 제2철 이온(200 ppm)을 주입한 후 상태변수들의 안정도는 더욱 향상되었으며, VS 제거율 및 비메탄발생량은 각각 69.8%, 396 mL/L/d로 증가하였다. 그러나, 제2철 이온을 주입 이후에 바이오가스의 메탄함량은 76.6%로 주입 이전의 77.3%에서 비하여 약간 감소하였다. 부유슬러지의 미생물 군집을 변화를 분석한 결과 공생 혐기성미생물(Cloacamonas) 및 가수분해균(Saprospiraceae, Ottowia pentelensis) 등의 우점균의 비율이 제2철 이온의 주입으로 증가하였다. 이것은 철이온의 주입으로 부유혐기성미생물(planktonic anaerobic bacteria, PAB)의 활성이 증가하였음을 나타낸다. 제2철 이온은 상온조건에서 하수슬러지처리를 위한생물전기화학 혐기성소화조의 성능을 향상시킨다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권12호
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• pp.1231-1238
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• 2008

본 연구에서는 실험실 규모 2상 혐기성 소화를 이용하여 음식물 쓰레기 탈리액의 처리성을 평가하였다. 이를 위해 산발효조의 적정 유입 pH 및 HRT를 도출하고, 산발효조로의 메탄조 유출수 반송 효과, 메탄발효조에서 고형물 내부반송 및 온도의 영향을 파악하였다. 산발효조에서는 유입 pH 6.0, HRT 2일인 조건에서 메탄조 유출수 반송 후 산생성 및 VS 제거효율은 30% 및 40%에서 안정적으로 유지되었다. 유기물 부하 7 g COD/L/d 이하의 조건에서 고형물 내부반송에 의해 중온 및 고온메탄발효조의 유출수 SCOD는 반송 이전보다 낮거나 같은 수준으로 유지되었고 유기물 부하 증가에 따른 비메탄생성량(specific methane production, SMP)의 감소폭이 줄어들었다. 고형물 내부반송 이후 동일한 유기물 부하에서 COD 제거효율과 SMP는 중온메탄발효조가 고온보다 우수하였으며 이는 중온메탄발효조의 MLVSS 농도가 고온보다 높기 때문인 것으로 판단되었다. 따라서 고온산발효-중온메탄발효로 구성된 시스템이 고온산발효-고온메탄발효보다 COD 제거와 메탄발생면에서 우수한 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제11권4호
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• pp.97-104
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• 2003

다양한 VS 농도(0.5-5.0%) 및 혼합비(0:100-100:0, VS 기준)의 음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 이용하여 수소 발효 회분식 실험을 수행하였다. 누적 수소 발생곡선을 통해 수소 생성 잠재량과 수소 생성 속도를 구하였으며 표면분석법을 이용하여 각각에 대한 최적 조건과 90% 용인 조건을 제시하였다. 수행된 모든 VS 농도에서 음식물 쓰레기의 수소 생성 잠재량은 하수 슬러지보다 높았다. 그러나 하수 슬러지를 13~19% 혼합하였을 경우에 수소 생성 잠재량이 증가하는 현상이 발견되었다. 이는 하수 슬러지의 첨가로 인해 수소 생성 미생물의 생장에 필요한 단백질이 충분히 공급되어 발생하는 현상으로 사료된다. 최대 비 수소생성 잠재량은 122.9 mL/g $carbohydrate_{added}-COD$로 혼합비 87:13(음식물 쓰레기: 하수 슬러지), VS 3%에서 관찰되었다. 최대 수소 생성 속도의 경우 VS와 음식물쓰레기 분율이 높을수록 높은 값을 나타내었으며 최대값은 111.2mL $H_2/g$ VSS/h였다. 이로 미루어 볼 때, 음식물쓰레기와 하수슬러지는 수소 생성에 있어 각각 주 기질과 보조 기질로 활용되기에 적합한 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제3권2호
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• pp.37-45
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• 1995

유가공폐수 처리를 위한 UASB 의 성능과 운전상의 문제점을 조사하였다. 인공 유가공폐수는 부하3.9kg $COD/m^3.day$까지 성공적으로 운전이 가능하였으며, 이 때 90% 이상의 COD 제거율과 단위 체적당 1.23 I/I.day 의 가스가 발생하였다. 그러나, 부하 2.1kg $COD/m^3.day$ 에서는 침전부 표변에 스컴층이 형성되면서 슬러지부상과 유실이 관찰되었다. 혈청병 (SBT) 실험으로 측정된 우유공장 실폐수와 아이스크림폐수의 생화학적 메탄생성능(BMP) 은 각각 0.135, 0.66ml $CH_4/mg\;COD_{added}$이었다. 반응조의 슬러지 활성도는 식종 초기에 0.159g $COD-CH_4/g$ VSS.d 에서 운전 90 일이 경과하는 동안에 8배 이상 증가하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권5호
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• pp.341-345
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• 2009

음식물쓰레기와 종이류로 구성된 유기성고형폐기물(고형물 함량 30% TS)을 대상으로 중온 건식혐기성소화를 시도하였고, 연속 운전 중 수리학적 체류 시간(HRT)을 150일, 100일, 60일, 40일로 감소시켰다. 기질의 고형물 농도를 30% TS (Total Solids)로 고정하였기 때문에 각각의 HRT에 해당하는 고형물 부하는 2.0, 3.0, 5.0, 7.5 kg TS/$m^3$/d였다. HRT를 줄임에 따라 단위용적 당 바이오가스 생산 속도는 증가하였고, HRT 40일에서 3.49${\pm}$0.31 $m^3/m^3/d$로 가장 높은 성능을 보였다. 이 때, 76%의 휘발성 고형물(VS) 분해율이 유지되었고, 0.25 $m^3$/kg $TS_{added}$의 메탄 생산 전환율을 보였으며, 이는 기질의 67.4%에 해당하는 에너지가 메탄 가스로 전환된 것을 의미한다. HRT 100일에서 0.52 $m^3$/kg $TS_{added}$로 가장 높은 바이오가스 전환율을 보였지만, 모든 HRT에서 0.45${\sim}$0.52 $m^3$/kg $TS_{added}$로 큰 차이가 나지 않았다. 고형물 함량이 높은 기질의 원활한 주입을 위해 소화조 발효액의 일부를 기질 투입구로 반송하여 기질과 혼합 후 주입하였다. 주입하고자 하는 기질의 5배에 해당하는 양의 소화조 발효액을 반송하여 혼합하였을 때, 가장 효과적인 기질 주입이 이루어졌다. 중온 건식 조건에서 서식하는 메탄 소화균의 활성도를 측정한 결과, 아세트산, 뷰틸산, 프로피온산을 이용할 경우 각각 2.66, 1.94, 1.20 mL $CH_4/g$ VS/d였다.

• 유기물자원화
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• 제8권4호
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• pp.78-85
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• 2000

음식물쓰레기의 산발효 침출액은 중온의 UASB 반응조에서 매우 효과적으로 처리되었다. COD 제거율은 부하율 $15.8g\;COD/{\ell}{\cdot}d$까지 96%이상의 효율을 유지하였으며, 메탄생성율은 $5.5{\ell}/{\ell}{\cdot}d$까지 증가하였다. 제거된 COD 중에서는 92%가 메탄으로 전환되었고 나머지는 미생물로 전환된 것으로 보인다. 부하율 $18.7g\;COD/{\ell}{\cdot}d$ 이상에서는 COD 제거율이 크게 감소하였는데, 이는 10.6 h 이하의 짧은 HRT에 의한 슬러지의 부상 및 washout에 기인한다. SMA(specific methanogenic activity) 값은 뷰틸산에 대하여 가장 컸고, 프로피온산에 대하여 가장 작았는데, 이는 유출수 중에서 잔류 프로피온산의 농도가 가장 높았던 사실과 일치한다. 대표적인 미생물은 Methanosaeta였으며, 운전기간 동안 슬러지의 입경이 증가하여 식종균에는 전체 양의 64.3%가 1.4 mm보다 작았지만 운전 후에는 75.1%가 1.4 mm 이상을 차지하였다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제26권1호
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• pp.122-127
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• 2013

The hypochlorite ion ($OCl^-$) is a widely used disinfecting agent in pig rearing in Korea, but its residual effect on $CH_4$ production from pig slurry is unclear. The objective of this study was to investigate the inhibition effects of residual $OCl^-$ on $CH_4$ production during the initial anaerobic digestion stage of pig slurry. Three organic concentrations (9.9, 26.2 and 43.7 g/L) of volatile solids (VS) were tested with the addition of 52.3 mg/L $OCl^-$, ten times of the typical concentration used in Korea, or without $OCl^-$ (Control) in anaerobic batch culture. The culture was run under mesophilic ($38^{\circ}C$) conditions for 20 d. At the lowest organic concentration with $OCl^-$, the VS degradation was 10.3% lower (p<0.05) than Control, while at the higher organic concentration with $OCl^-$, it did not differ from Control. $CH_4$ yields were higher in the control treatments than their $OCl^-$ counterpart cultures, and $CH_4$ yields of Control and $OCl^-$ treatments at the organic concentrations of 9.9, 26.2 and 43.7 g/L differed in the probability level (p) of 0.31, 0.04, and 0.06, respectively. Additionally, $CH_4$ concentration increased steeply and reached 70.0% within 4 d in the absence $OCl^-$, but a gradual increase up to 60.0% was observed in 6 d in the $OCl^-$ treated cultures. The $R_m$ (the maximum specific $CH_4$ production rate) and ${\lambda}$ (lag phase time) of 9.9 g/L with $OCl^-$ were 8.1 ml/d and 25.6 d, while the $R_m$ was increased to 15.1 ml/d, and ${\lambda}$ was reduced to 11.4 d in PS-III (higher organic concentration) with $OCl^-$. The results suggest that a prolonged fermentation time was necessary for the methanogens to overcome the initial $OCl^-$ inhibitory effect, and an anaerobic reactor operated with high organic loadings was more advantageous to mitigate the inhibitory effect of residual hypochlorite ion.

• KSBB Journal
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• 제11권2호
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• pp.246-253
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• 1996

생분해성 고분자의 생산 단가를 낮추기 위해 값싼 원료인 LNG와 강제성 메탄자화균인 M. tricha­s sparium OS3b를 이용하여 PHS 생산 가능성을 검토하였다. 중요한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 산업용 기질인 LNG를 에탄 원료로 사용한 경 우 LNG 중의 에탄과 프로판에 의해 비성장 속도가 감소하였으내(저해상수 $K_1=0.12%$) PHS 생성에는 영향을 주지 않았다. 2. 배양액 중 구리 이온이 결핍되면 PHS 축적은 현저히 감소하였다. 3. 각종 영양원 결핍조건에서 PHS 축적능을 시험 하였을 때, 칼륨, 마그네숨, 그리고 질소원 결핍이 높은 PHS 축적율을 보였고, 특히 질소원의 경우 최 고 45%의 축적율을 보였다. 4. 최척의 질소원/탄소원의 비는 존재하지 않았고, 질소원의 농도가 낯을수록 PHS 축적율은 증가 하였다. 5. PHS 축척을 위한 최적 온도와 pH는 각각 $30^{\circ}C$와 7.0이었다.