• 상하수도학회지
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• 제10권3호
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• pp.73-82
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• 1996

The removal efficiencies of organic substrates, nitrogen and phosphorus in the anaerobic-aerobic biological phosphorus removal process were investigated by addition of acetic acid, propionic acid and butyric acid which are normal volatile fatty acids contained in anaerobic digester supernatants. Substrate utilization coefficients for the phosphorus release and uptake were also estimated. The effect of a VFA, which showed higher phosphorus removal efficiency than the other VFAs did, was also studied in an anaerobic-aerobic-anoxic biological nutrient removal process. For the anaerobic-aerobic process added by VFA, the phosphorus removal efficiencies were up to about 68%, 55% and 61% for the reactors of acetic acid, propionic acid and butyric acid added, respectively, which indicates the efficiencies were increased by about 8-21%, comparing to that of 47% for the reactor with no VFA added. There were no significant difference in removal efficiencies for organic substrate and $NH_3-N$ without regard to addition of VFA. However, the removal efficiency of total nitrogen was increased in the case of VFA added, since $NO_3-N$ was less produced. For the anaerobic-aerobic-anoxic process added VFA, the removal efficiencies for $NH_3-N$ and $PO{_4}^{3-}-P$ were increased by 5% and 13%, respectively, comparing with them in the reactors not added VFA.

• 상하수도학회지
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• 제31권1호
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• pp.13-19
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• 2017

Relatively low efficiency in anaerobic digestion process is mainly caused by unproper mixing method. In this study, tray motion type agitator was applied in actual anaerobic digestion tank in order to improve the digestion efficiency, equalize the flow velocity distribution and energy saving. The impeller of tray motion type agitator was reciprocated vertically. Gas lift type agitator and tray motion type agitator appears almost same mixing efficiency include digestion rates. However, tray motion type agitator have shown that lower energy consumption compared to the conventional gas lift type agitator. Implementation of tray motion type agitator in the anaerobic digestion tanks contributed to the stabilization of mixing environment, efficiency and energy efficiency of the tank.

• Environmental Engineering Research
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• 제25권1호
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• pp.1-17
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• 2020

With benefits to the human health, environment, economy, and energy, anaerobic digestion (AD) systems have attracted remarkable attention within the scientific community. Anaerobic digestion system is created from (bio)reactors to perform a series of bi-metabolism steps including hydrolysis/acidogenesis, acetogenesis, and methanogenesis. By considering the physical separation of the digestion steps above, AD systems can be classified into single-stage (all digestion steps in one reactor) and multi-stage (digestion steps in various reactors). Operation of the AD systems does not only depend on the type of digestion system but also relies on the interaction among growth factors (temperature, pH, and nutrients), the type of reactor, and operating parameters (retention time, organic loading rate). However, these interactions were often reviewed inadequately for the single-stage digestion systems. Therefore, this paper aims to provide a comprehensive review of both single-stage and multi-stage systems as well as the influence of the growth factors, operating conditions, and the type of reactor on them. From those points, the advantages, disadvantages, and application range of each system are well understood.

• 유기물자원화
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• 제29권3호
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• pp.5-16
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• 2021

본 연구에서는 MBR 공정 내 폭기조에서 순산소 용해와 일반 공기 폭기의 효율에 대한 비교·평가를 통해 순산소의 MBR 공정 적용성에 대해 평가 하였다. 순산소 장치에 의한 유기물 및 암모니아 산화 여부에 대해 평가하였으며, 실폐수(음식물류 폐기물의 혐기성소화 유출수) 적용 과포화산소용해 효율 평가를 진행하였다. 순산소용해와 일반공기폭기 방법의 SCOD, 암모니아 제거율과 속도는 비슷하였다. 하지만, 순산소 용해에 의한 미생물 수율이 일반공기폭기법에 의한 미생물 수율보다 약 0.03 g MLSS-produced/g SCOD-removed 낮아 잉여슬러지 처리 비용이 감소될 수 있을 것이라 판단된다. 음식물류 폐기물의 혐기성 소화 유출수의 고농도 유기물 (4,000 mg/L) 및 암모니아 (1,400 mg/L)의 제거율을 순산소용해와 일반공기폭기법을 비교한 결과, 순산소 용해기가 일반공기폭기법에 비해 유기물 제거율이 약 13% 가량 더 높게 평가되었다. 또한, MLSS의 경우 일반공기폭기법이 순산소장치에 비해 0.3배가량 높았다. 이는, 순산소장치의 경우 폭기조 내에 용존산소가 충분히 유지, 공급되기 때문에 슬러지 자산화가 고도로 진행된 결과로 판단되었다. 따라서, 고농도 유기물을 함유한 폐수 처리를 위한 방법으로는 기존에 많이 사용되었던 일반공기폭기법보다 순산소장치를 활용하는 것이 경제적인 면에서 더 유리할 것으로 판단되었다.

• 한국환경과학회지
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• 제15권9호
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• pp.897-905
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• 2006

This study has been conducted to investigate biodegradation characteristics and optimum mixing ratio for co-digestion with thermophilic acid-fermented food waste and sewage sludge using batch anaerobic digester. As the basis operating conditions for anaerobic digestion, the reaction temperature was controlled $35{\pm}1^{\circ}C$ and stirrer was set 70rpm. Thermophilic acid-fermented food waste and sewage sludge were mixed at the ratio of 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10 and 5;5(food waste : sewage sludge) as the influent substrates. In results of co-digestion according to mixing ratio of thermophilic fermented food wastes and sewage sludge in batch mesophilic anaerobic digestion reactor, $385mL\;CH_4/g\;VS_{added}$ of methane production rate at 1:1 mixing ratio was more than that of any other mixing ratios. Compared with $293mL\;CH_4/g\;VS_{added}$ of methane production rate at 1:1 mixing ratio of food wastes and sewage sludge, pretreatment of food wastes by thermophilic acid fermentation was more effective in co-digestion with sewage sludge.

• Environmental Engineering Research
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• 제17권1호
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• pp.41-46
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• 2012

In this study, the performance of new digestion system (NDS) for the treatment of food waste leachate was evaluated. The food waste leachate was fed intermittently to an anaerobic reactor at increasing steps of 3.3 L/day (hydraulic retention time [HRT] = 30 day), 5 L/day (HRT = 20 day), and finally 10 L/day (HRT = 10 day). In the anaerobic reactor, the pH and alkalinity were maintained at 7.6 to 8.2 and 8,940-14,400 mg/L, respectively. Maximum methane yield determined to be 0.686L $CH_4$/g volatile solids (VS) containing HRT over 20 day. In the digester, 102,328 mg chemical oxygen demand (COD)/L was removed to produce 350 L/day (70% of the total) of biogas, but in the digested sludge reduction (DSR) unit, only 3,471 mg COD/L was removed with a biogas production of 158 L/day. Without adding any chemicals, 25% of total nitrogen (TN) and 31% of total phosphorus (TP) were removed after the DSR, while only 48% of TN and 32% of TP were removed in the nitrogen, phosphorus, and heavy metals (NPHM) removal unit. Total removal of TN was 73% and total removal of TP was 63%.

• 미생물학회지
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• 제47권3호
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• pp.209-217
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• 2011

결론적으로 본 연구에서는 16S rRNA 유전자 기반의 454 pyrosequencing을 통해 혐기성 소화조에 존재하는 다양한 아케아를 규명할 수 있었으며, 지금까지 그 중요성이 잘 알려지지 않은 Methanococcales 목에 속하는 아케아가 소화조에 공통적으로 존재함을 확인할 수 있었다. 또한, 소화조의 운전조건은 아케아의 다양성과 군집구조를 결정하는데 영향을 미치는 중요한 인자라는 것을 알 수 있었다. 실규모 6개 혐기성 소화조를 대상으로 11개 소화 슬러지 시료를 채취해, 16S rRNA 유전자 기반의 454 pyrosequencing을 이용하여 아케아 군집구조를 조사하였다. 아케아 16S rRNA 유전자 염기서열로부터 측정된 observed operational taxanomic units (OTUs)는 13-55 OTUs이었으며(3% cutoff), 이는 Chao1 richness estimate로 계산된 값의 29-89%에 해당하였다. 소화조에는 메탄생성에 직접적으로 관련이 있다고 알려진 Methanomicrobiales, Methanobacteriales, Methanococcales, Methanosarcinales, Methanocellales 목에 속하는 아케아 뿐만 아니라, Thermoproteales, Thermoplasmatales, Desulfurococcales목에 속하는 아케아도 함께 발견되었다. 이 중 수소를 기질로 해서 메탄을 생성한다고 알려진 Methanoacoccales가 전체 염기서열의 51.8-99.7%를 차지해 가장 많이 발견된 분류군으로 나타났다. Heat map 분석결과 각 시료들의 아케아 군집구조는 1개 시료를 제외한 나머지 10개 시료가 매우 비슷한 군집구조를 가지고 있었다(Pearson 상관지수=0.99). 또한, 아케아 군집구조와 환경변수들의 상관성을 분석한 canonical correspondence analysis를 통해 혐기성 소화조의 아케아 군집구조에 영향을 미치는 중요 환경변수는 소화조의 온도와 총고형물 제거율임을 확인하였다. 모든 결과들을 종합해 볼 때 소화조의 운전조건은 아케아의 다양성과 군집구조를 결정하는데 영향을 미치는 중요한 인자라고 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제17권4호
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• pp.112-121
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• 2009

겨울과 여름의 평균 기온차가 무려 $32^{\circ}C$에 이르는 우리나라에서 외부환경의 영향을 감소시킬 수 있는 유기성 폐자원의 지하혐기조 효율에 관한 연구는 매우 중요하다. 돈슬러리의 지하혐기소화조의 설계인자를 구명(究明)하기 위하여 수원소재 서울대 부속목장에 $20m^3$의 용량 소화조 pilot plant를 설계, 제작하여 유기물부하율(OLR) $23.6kgVS/m^3$/일을 인입하여 종온($31{\sim}37^{\circ}C$)으로 약 40일간 운전하였다. 평균 $CH_4$ 생성율은 $5.78{\sim}8.62m^3$/일로 분석되었으며, 바이오가스의 주(主)구성가스는 $CH_4$과 $CO_2$ 로서 각각 67.5%, 19.6%로 나타났다. 바이오가스 생성율은 $733L/kg\;VS_{added}$, $CH_4$ 생성량은 $495L/kg\;VS_{added}$ 분석되었다. 돈슬러리의 혐기소화공정 후 돈슬러리의 생화학적 요인, 즉, TS, VS, TSS, $BOD_5$, $TCOD_{cr}$, $SCOD_{cr}$, $NH_3-N$, available P과 병원성 미생물, 즉, fecal coliforms and Salmonella는 각각 68%, 74%, 79%, 86%, 89%, 81%, 55%, 79% 감소되었으며, 미생물은 98%, 100% 사멸되었다. 본 연구에서 변형 UGAD는 돈슬러리의 바이오가스 생성과 생화학적 요인의 농도저감효과가 높은 것으로 관찰되어 산업화를 위하여 향후 심도있는 연구가 필요하다.

• 유기물자원화
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• 제24권4호
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• pp.95-103
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• 2016

본 연구는 젖소분뇨를 원료로 하여 반 건식 혐기소화 방법을 적용하였을 경우의 혐기소화 가능성을 분석하고 혐기소화 과정에서 배출되는 젖소분뇨 혐기소화 잔재물의 고체연료로서의 가치를 평가하기 위하여 수행되었다. 젖소분뇨의 반 건식 혐기소화 가능성을 평가하기 위하여 950 mL 용량의 반응조를 제작하여 회분식 혐기소화를 실시하였다. 이와 동시에 젖소분뇨 혐기소화 원료를 가로 1,000 mm, 세로 450 mm 크기의 기밀형 아크릴 반응조에 투입하고 항온실에서 중온 혐기소화를 실시한 후에 배출되는 혐기소화 잔재물을 고체연료화 실험원료로 사용하였다. 혐기소화 기질로 사용된 젖소분뇨의 수분함량은 80.64%였으며 젖소분뇨에 첨가한 식종액의 수분함량은 96.83% 수준이었다. 젖소분뇨를 혐기소화하기 위하여 젖소분뇨와 식종액을 1:1 비율로 혼합하였을 때의 수분함량과 VS/TS(휘발성 고형물/총고형물) 함량은 89.74%와 83.35% 수준이었다. 이 젖소분뇨를 혐기소화 한 결과 식종액을 혼합하였을 때 바이오가스가 생성된 반면에 식종액을 혼합하지 않은 경우에는 바이오 가스가 거의 발생되지 않았다. 반 건식 혐기소화를 거친 젖소분뇨 혐기소화 잔재물은 신선분에 비해 열량가가 약 20% 정도 감소하였다. 반면에 회분은 15%에서 18.4%로 증가하였다. 젖소분뇨 혐기소화 잔재물울 고체연료 형태로 펠릿화하였을 경우 크롬과 납, 카드뮴, 황 등의 농도가 규제 수준보다 낮았다. 따라서 젖소분뇨를 혐기소화 하여 바이오가스를 회수하고 난후 혐기소화 잔재물을 고체연료화하여 연료로 활용하는 방법을 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제23권2호
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• pp.228-231
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• 2012

본 연구에서는 혐기성 생물 반응조에서 35일 동안 배양된 하수슬러지와 판지슬러지를 혼합한 후, 초음파 파쇄기를 이용한 고농도 유기성 폐기물의 회분식 혐기 소화 공정에서 메탄 생산 특성이 고찰되었다. 초음파 파쇄기의 진폭이 높아질수록 Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD)가 증가함으로써 판지슬러지의 효과적 가용화가 이루어졌다. 또한, 메탄 생산성 향상을 위한 초음파 파쇄기의 최적 진폭이 $142.5\;{\mu}m$임을 구하였으며, 혐기소화 기간이 길러질수록 메탄 생산량은 증가하였다. 그리고, 바이오매스 변화(6000, 9000, 12000 mg/L)에 의한 혐기성 소화처리가 이루어졌을 때, 미생물 농도가 높아질수록 메탄 생산량이 모두 증가함을 알 수 있었다. 이러한 실험 결과들은 판지슬러지와 하수슬러지가 혼합된 고농도 유기성 폐기물의 혐기성 소화 공정에 의한 메탄 생산성을 향상시키는 자료로 활용될 수 있을 것이다.