• 유기물자원화
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• 제22권2호
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• pp.57-66
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• 2014

침출수 순환형 음식물류 폐기물 혐기성 소화 공법은 기존의 일상 혐기성 소화 공법에 비해 투입되는 유기물 부하량 대비 발생하는 메탄가스 수율이 높다는 장점이 있다. 본 연구는 분리 수거된 교내 기숙사 식당 음식물류 폐기물과 하수처리장 혐기성 소화조의 혐기성 미생물을 이용하여 신재생 에너지인 메탄가스를 더욱 효율적으로 얻기 위해 음식물류 폐기물/혐기성 슬러지 비를 달리하여 실험을 실시하였다. 음식물류 폐기물/혐기성 슬러지 비가 2:8이고 유기물 부하율이 9 gVS/L인 침출수 순환형 음식물류 혐기성 소화 반응조의 바이오 가스 발생이 가장 높았다. 또한 이 혐기성 반응조에서 발생하는 바이오가스 내부의 $H_2S$와 $NH_3$가 지속적으로 감소하였고 바이오 가스의 수율은 평균 $1.395m^3$ Biogas/kg VS added로 나타났다. 이에 비해 나머지 음식물류 폐기물/혐기성 슬러지 비가 3:7, 8:2인 실험의 반응조에서는 바이오 가스 발생이 멈추었다.

• 유기물자원화
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• 제20권1호
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• pp.61-70
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• 2012

본 연구에서는 하수슬러지, 돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액을 단독 또는 혼합 주입한 회분식 혐기성 소화를 수행하여 바이오가스 생산 및 유기물 저감 효율 비교 평가를 통해 병합소화의 타당성을 검토하였다. 타당성 검토 대상은 M시에서 발생하는 하수슬러지 178 톤/일, 돈분뇨 해양 투기량 및 축산폐수처리장 유입량 150 톤/일, 음식물쓰레기 탈리액 소각량 8톤/일이다. 유기성 폐기물 별 혐기성 소화 특성을 회분식 실험을 통해 고찰한 결과, 검토된 보조기질(돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액)이 메탄수율, 메탄 생산성, 유기물 제거 효율 측면에서 하수슬러지에 비해 우수한 성능을 나타내었다. 하수슬러지, 돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액의 병합 소화를 수행한 결과, 대상 유기성 폐기물 전량을 하수처리장 소화조로 투입하는 경우, 하수슬러지 단독 소화 대비, 5.6 배$(530\;m^{3}\;CH_{4}/d\;{\rightarrow}\;2,968\;m^{3}\;CH_{4}/d)$ 높은 메탄생산 잠재량을 보일 것으로 나타났다. 다만 소화조 유출수가 기존에 비해 1.88 배 증가하고, 유출수 내 오염물질 부하(COD, T-N, T-P)가 3.79-4.92배 증가하는 것으로 나타났다. 병합소화는 하수처리장 에너지 자립화에 큰 기여를 할 수 있으나, 적용 시 하수처리장으로의 반송 등 소화조 유출수 처리 방안의 확보 방안이 함께 마련되어야 할 것으로 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제16권3호
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• pp.52-64
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• 2008

하수슬러지와 음식물 침출수슬러지 또는 제지슬러지를 혼합하여 부숙시킨 후 줄지렁이에게 급이하면서 지렁이의 섭식률 및 생장률을 조사하였다. 하수슬러지에 음식물쓰레기 침출수슬러지를 혼합하여 30일 부숙시킨 것에 대한 지렁이 개체군의 섭식량은 10, 20일 부숙시킨 것에 대한 섭식량보다 높았다. 그러나 부숙기간에 상관없이 먹이 급이 90일 경과 후 지렁이 개체군의 밀도는 감소하였고, 먹이급이 180일 경과 후 지렁이 개체군의 연령구성에서 성충의 비율이 현저하게 높은 것으로 보아 하수슬러지에 음식물쓰레기 침출수슬러지를 혼합하여 부숙시켜 전처리된 먹이는 지렁이 개체군의 차세대로의 성장을 저해하는 것으로 나타났다. 하수슬러지에 제지슬러지를 혼합하여 20일 부숙시킨 것에 대한 지렁이 개체군의 섭식량 및 밀도는 10, 30일 부숙시킨 것보다 높게 나타났다. 부숙기간에 상관없이 먹이급이 90일까지는 지렁이 개체군의 밀도가 증가하였으나, 먹이급이 90일 이후부터 감소하였다. 따라서 하수슬러지를 장기간 급이시 발생하는 밀도 감소에 기인하는 하수슬러지 내 독성물질의 규명 및 이를 제거하는 다른 전처리과정이 필요한 것으로 생각된다. 한편, 줄지렁이 개체군의 밀도, 유충 및 성충의 비율, 섭식량 등을 고려하였을 때, 하수슬러지와 제지슬러지를 혼합하여 20일 부숙시킨 것이 다른 전처리 먹이보다 지렁이퇴비화 가능성이 높은 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제28권5호
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• pp.663-668
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• 2012

The feasibility of enhancing biological nutrient removal from an industrial wastewater was tested with food waste leachate and sugar liquid waste as external carbon sources. Long term influences of adding external carbon sources were investigated to see how the biological nutrient removal process worked in terms of the removal efficiency. The addition of the external carbons led to a significant improvement in the removal efficiency of nutrients: from 49% to approximately 76% for nitrogen and from 64% to around 80% for phosphorus. Approximately, 20% of the removal nitrogen was synthesized into biomass, while the remaining 80% was denitrified. Though the addition of external carbon sources improved nutrient removal, it also increased the waste sludge production substantially. The optimal observed BOD/TN ratio, based on nitrogen removal and sludge production, was around 4.0 in this study.

• 유기물자원화
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• 제24권1호
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• pp.21-29
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• 2016

혐기성 소화의 주요 조건 중 하나인 C/N비의 경우 하수슬러지는 5.40으로 낮게 나타난 반면 음폐수(Food waste leachate)는 21.84로 높게 나타났다. C/N비가 낮을 경우 혐기성소화의 저해 요인으로 작용될 수 있기 때문에 음폐수의 높은 유기물 농도 및 C/N 비를 활용하여 메탄가스 발생량 증가시킬 수 있었다. Tchobanoglous이 제안한 이론적 메탄가스 발생량 예측수식을 적용하여 메탄 및 바이오가스 발생량을 산정한 결과 하수슬러지 단일 혐기소화의 경우 $305.6mL{\cdot}CH_4/g{\cdot}VS$, $689.4mL{\cdot}CH_4/g{\cdot}VS$의 메탄, 바이오가스가 발생하였고 음폐수 : 하수슬러지를 1:9로 혼합한 시료는 약 $322mL{\cdot}CH_4/g{\cdot}VS$, 3:7시료에서는 약 $354mL{\cdot}CH_4/g{\cdot}VS$, 5:5시료에서는 약 $386mL{\cdot}CH_4/g{\cdot}VS$의 메탄가스가 발생하는 것으로 분석되었다. BMP 실험 결과 1:9, 3:7, 5:5 비율로 병합 처리한 경우 각각 약 233, 298, $344mL{\cdot}CH_4/g{\cdot}VS$의 메탄가스가 발생하였다. 따라서 음폐수의 혼합비율이 높아질수록 메탄가스 발생량은 증가하였고 하수슬러지와 음폐수의 혼합비율에 따른 병합처리 시 하수슬러지 단독처리에 비해 다량의 메탄가스가 발생되었다. BMP 실험을 통해 생산된 메탄가스의 누적생산 곡선을 Modified Gompertz model과 first order kinetic model에 적용하여 추정한 결과, 메탄생성량은 Modified Gompertz model에서는 238.5, 302.3, $353.6mL/g{\cdot}VS$ 발생하였고 first order kinetic model에서는 242.8, 312.5, $365.5mL/g{\cdot}VS$로 음폐수와의 혼합비율이 증가할수록 높게 나타났으며, 최대 메탄생성속도의 경우 3:7비율에서 $48.2mL/gVS{\cdot}day$로 최대 메탄생성 속도를 보였다. first order kinetic model의 1차 반응속도상수 k값은 1:9, 3:7, 5:5 비율에 따라 0.32, 0.22, $0.08day^{-1}$ 나타났다. 1차 반응속도 상수의 경우 음폐수의 혼합비율이 낮을수록 높게 나타났다. Modified Gompertz와 first order kinetic model 모두 실험결과를 잘 모사하였으며, 실험결과와 모의결과의 적합도를 나타내는 상관계수($R^2$)의 경우 0.92~0.98으로 높은 상관성을 나타내었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권8호
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• pp.1513-1518
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• 2017

Anaerobic mono- and co-digestion of sewage sludge and food waste leachate (FWL) were performed by assessing methane production and characterizing microbial communities. Anaerobic digestion (AD) of waste activated sludge (WAS) alone produced the lowest methane ($281ml\;CH_4$), but an approximately 80% increase in methane production was achieved via co-digestion of WAS and FWL ($506ml\;CH_4$). There were less differences in the diversity of bacterial communities in anaerobic digesters, while archaeal (ARC) and bacterial (BAC) amounts reflected AD performance. Compared with the total ARC and BAC amounts in the mono-digestion of WAS, the ARC and BAC amounts increased two and three times, respectively, during co-digestion of FWL and WAS. In characterized archaeal communities, the dominant ratio of hydrogenotrophic methanogens in the mono-digestion of WAS approached nearly a 1:1 ratio of the two acetoclastic and hydrogenotrophic methanogens in the co-digestion of FWL and WAS. The ARC/BAC ratio in the digesters varied in the range of 5.9% to 9.1%, indicating a positive correlation with the methane production of AD.

• 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%.

• 유기물자원화
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• 제24권1호
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• pp.31-40
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• 2016

본 연구에서는 침출수 재순환 시스템을 적용한 중온 혐기성소화를 이용하여 음식물류 폐기물을 분해하여 메탄가스를 생산하였다. 실험은 $36^{\circ}C$로 유지되는 항온수조 내에 생물반응조와 침출수 저장조로 구성된 2개의 동일한 시스템(System A, System B)을 사용하였고, 생물반응조 하단 30 mm위에는 스크린이 있어 고액분리를 하여 침출수 저장조로 침출수를 이송하였다. 침출수 재순환은 매일 수행하였으며, 침출수 재순환 시에는 생물반응조 하단에서 침출수 저장조로 2.5 L를 30분간 이송한 뒤 다시 침출수 저장조에서 생물반응조 상부로 2.5 L를 30분간 주입하였다. 주입된 음식물류 폐기물은 수집되기 전 한 번 세척하였으며 반응조에 주입되기 전에 $36^{\circ}C$로 온도를 올렸다. System A에 49.1 g VS, System B에 54.0 g VS을 2주 간격으로 투입하였다. 저해인자로 측정된 항목은 $NH_4{^+}-N$과 염도였으며, 두 가지 항목의 농도 모두 시스템에 끼친 영향은 없는 것으로 나타났다. System A는 112일간, System B는 140일 동안 운전하였는데, 각 시스템에서 인발된 슬러지는 없었다. 음식물류 폐기물의 혐기성 소화를 통한 평균 메탄 발생량은 System A의 경우 0.439 L $CH_4/g$ VS, System B의 경우 0.368 L $CH_4/g$ VS로 나타났다.

• 한국물환경학회지
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• 제23권5호
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• pp.781-788
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• 2007

The Carbon source to enhance the denitrification is essential matter in the advanced sewage treatment. For the high level of nutrient removal, external carbons such as ethanol, methanol, volatile fatty acids and so on should be needed. In this study, the methods to increase the sludge solubilization and acidification rate were compared with waste activated sludges and food waste leachate. Ultrasonication and acids were used for the pretreatment of organic particles in sludges. As a results, the optimal temperature and HRT were $60^{\circ}C$ and 5 days, respectively. HAc, HPr, HBr, and other VFAs for acid fermentations reduced up to 22, 16, 14, and 48% with HRT reduction. For the increase of solubilization, 28% of solids destruction rate was shown at 0.3 watts/mL.

• 공업화학
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• 제22권2호
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• pp.203-208
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• 2011

런던협약에 의해 2012년부터는 폐기물 해양투기가 전면 금지될 것이다. 따라서 지상에서의 음식폐기물 처리방법의 모색이 시급한 실정이다. 위 문제의 해결방안은 UASB 공법을 이용하여 음폐수로부터 자원화개발을 하는 것이다. 본 연구에서는 유출수의 재순환 및 내부반송이 유기물 제거효율과 바이오 가스 생성에 미치는 영향을 알아보았다. 25일 동안은 내부순환만 실시하였고, 그 후엔 유출수 재순환을 실시하였다. 실험 결과 운전기간동안 유기물 제거효율은 90% 이상으로 나타났고, 메탄수율은 78~80%로 나타났다. 또한, 유출수 반송을 3 Q 이상으로 반송하여 운전할 경우 수산화나트륨(1 N)의 소모가 없었고, 그 결과 경제적이며 안정적인 운전을 할 수 있었다.