• 공업화학
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• 제27권5호
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• pp.532-536
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• 2016

본 연구에서는 하수 슬러지를 대상으로 단상 고온($55^{\circ}C$)과 중온($35^{\circ}C$) 혐기성 소화조의 안정성, 고형물 제거 및 메탄생성을 관찰하였다. 실험 결과 별도의 pH 조절 없이 고온($R_{TAD}$, reactor of thermophilic anaerobic digestion) 및 중온 ($R_{MAD}$, reactor of mesophilic anaerobic digestion) 소화조 내 pH의 경우 혐기 소화 시 안정적인 미생물 활성을 나타낸다고 알려진 6.5-8.0 사이의 값을 소화 기간 내내 유지하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한, total alkalinity (TA)의 경우 $R_{TAD}$ 및 $R_{MAD}$ 모두 3-4 g $CaCO_3/L$의 높은 값을 안정적으로 유지하였다. 고형물 제거의 경우 순응 기간 후 $R_{TAD}$에서 43.3%, $R_{MAD}$에서 33.6%의 VS 제거율을 보이며 $R_{TAD}$에서 약 10% 높은 VS 제거율은 제거율을 보였다. 유기산의 경우 $R_{TAD}$ 및 $R_{MAD}$에서 순응 기간 직후 검출되지 않았다. $R_{TAD}$ 및 $R_{MAD}$ 모두 순응 기간 후 안정적인 메탄 생성을 보였으며, $R_{TAD}$에서 $R_{MAD}$에 비해 31.4% 향상된 메탄 생성률이 관찰되었다($R_{TAD}$; 243 mL $CH_4/L/d$; $R_{MAD}$ : 185 mL $CH_4/L/d$). 반면, 두소화조 $R_{TAD}$ 및 $R_{MAD}$에서의 메탄 수율은 유사한 값을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.585-592
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• 2014

본 연구는 축산폐수의 혐기성 처리 시 교반의 영향에 대하여 연구자에 따라 서로 다른 결과가 보고되어 우리나라 축산폐수에 적용 시 교반의 영향을 파악할 필요가 있어 실시하였다. 4개의 혐기성 소화조를 중온 또는 고온으로 유지하면서 연속적으로 교반시키거나 교반 시키지 않고 운전하였다. 온도가 같은 경우 연속으로 교반한 반응조가 교반하지 않은 반응조의 TCOD 제거효율에 비하여 0.11-0.58% 높게 나타났다. 그리고 중온 소화조의 TCOD 제거효율이 고온 소화조의 TCOD 제거효율과 거의 같아 온도에 따른 TCOD 제거효율 간에는 큰 차이가 없었다. 연속적으로 교반한 소화조의 가스 발생량이 교반하지 않은 소화조에 비하여 1.7-4.6% 많았다. 또한 중온 소화조의 가스 발생량은 고온 소화조보다 29.1-32.1% 높고 메탄 발생량도 많았는데 이는 고온 소화조의 암모니아 저해로 인한 것으로 판단된다. 이러한 실험 결과를 종합하면 축산폐수를 혐기성으로 처리 시 중온에서 운전되고 연속적으로 교반한 반응조의 운전 조건이 더 좋은 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제25권3호
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• pp.247-256
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• 2006

본 연구에서는 실험실 규모의 혐기성 소화 실험을 통하여 고온산발효를 거친 음식물찌꺼기 산발효액과 하수슬러지의 적정 혼합비와 유기물 부하율에 따른 반응조 운전특성을 분석하여 실제 플랜트에 적용가능성을 검토하여 얻은 결론은 다음과 같다. 음식물지꺼기 고온 산발효액과 하수슬러지를 혼합하여 반연속식으로 혐기성 소화실험을 실시한 결과 유기물 부하율 3.3 gVS/L.d(혼합비 1:1)에서 최적인 것으로 평가되었는데, 이때 SCOD 제거효율은 평균 74.2%, VS 제거효율은 73.6%, 주입된 VS당 생성된 가스량은 $0.440{\ell}/g\;Vs_{add}.d$였으며 평균 메탄 함량은 66.5%로 나타났다. 이는 기존에 음식물찌꺼기를 하수처리장의 중온 소화조에서 처리할 때의 유기물 부하보다 높아 효율성, 경제성에서 유리한 것으로 판단되었다.

• 한국물환경학회지
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• 제23권6호
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• pp.906-912
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• 2007

A lab-scale thermophilic aerobic digestion (TAD) system was operated at $64^{\circ}C$ with mixed primary and secondary sludges taken from a large wastewater treatment plant. The semi-continuously operated reactor at HRTs of 1, 3 and 6 days indicated that longer HRT could stabilize sludge organics and solids comparable to anaerobic digestion. It has been found that reduced HRT of 3 and 1 day produced the effluent with highly biodegradable soluble organics, indicating the possibility of energy recovery in TAD. No proof of biological nitrification was observed at thermophilic operating temperature of $64^{\circ}C$, while nitrogen removal seemed due to nitrogen exertion during the aerobic thermophilic cell synthesis as well as ammonia stripping.

• 공업화학
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• 제23권1호
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• pp.28-34
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• 2012

본 연구에서는 UASB 반응조를 이용하여 음폐수 탈리액을 원료로 하여 중온소화($35{\pm}0.5^{\circ}C$)와 고온소화($55{\pm}0.5^{\circ}C$)법을 통한 운전을 실시하였다. 20일 동안은 중온소화로 운전을 하면서 5일 간격으로 유출수 재순환 비를 단계적으로 변화시켰다. 고온소화 역시 중온소화와 마찬가지 조건으로 운전을 실시하였다. 실험결과 중온소화 시 유기물제거율은 90% 이상, 메탄수율은 약 66~70%로 나타났다. 고온소화 시 유기물제거율은 80% 이상, 메탄수율은 약 62~68%로 나타났다. 또한, 유출수 반송을 3Q 이상으로 반송하여 운전할 경우 경제적이며 안정적인 운전을 할 수 있었다.

• 환경위생공학
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• 제14권3호
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• pp.130-138
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• 1999

The feasibility of municipal sewage sludge digestion was investigated by using thermophilic anaerobic sequencing batch reactor(ASBR). One-day settle time was enough for the high performance of solid-liquid separation. The conversion of semi-continuous mode to sequencing batch mode is easily achieved without any adverse effects, although the large amount of sludge equal to the volume ratio of 0.3~06 to reactor volume was added in the feed step of the start-up. The ASBRs had higher conversion capability of organics to biogas than the control reactor. Gas yields of the ASBRs were increased by the average of 50% over the control reactor across a range of hydraulic retention time(HRT)s from 10days to 5days. The thermophilic reactors showed higher gas production than mesophilic reactor. Removal efficiencies of organic matter exceeded 80% on the basis of supernatants, except that at the reactor. Solid-liquid separation was essential in the performance of the ASBR, especially, at the lower HFT. The ASBRs were highly efficient in the retention of activated biomass within the reactor. thus compensating for increased equivalent organic loading rate through increased solids retention times followed by the increased solids, while maintaining shorter HRTs.

• 유기물자원화
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• 제9권1호
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• pp.79-89
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• 2001

본 연구에서는 유기성 폐기물의 분해시 발생되는 열을 재활용하고, 혐기성 소화액의 퇴비화를 위한 혐기성 소화 - 고온 호기법(Anaerobic Digestion-Thermophilic oxic process, ADTOP)을 고안하고, 유기물 분해와 수분의 증발 그리고 생성열의 적용성을 검토하였다. 유기성 폐기물인 중화요리 잔반은 TOP에 의해 완전처리가 가능하며, 최대 용적부하는 $55kg/m^3{\cdot}d$, 투입된 수분은 거의 완전히 증발되었으며 탄소수지에 의한 탄소성 유기물의 이산화탄소 전환율은 90.5%이었다. 고온 혐기성 소화를 위한 적정온도(약$55^{\circ}C$)를 유지하기 위한 최소용적부하는 $45.0kg/m^3{\cdot}d$이었다. 혐기성 소화조의 온도는 수리학적 체류시간이 짧아짐에 따라 지수적 온도강하를 나타내었으며 고온 혐기성소화를 위한 최소 HRT는 약 10일 정도로 판단된다. 따라서 고온 호기법을 이용한 유기성폐기물의 처리시 발생되는 열에너지는 혐기성 소화와 같은 체류시간이 비교적 긴 공정에서 효과적일 것으로 판단된다. 혐기조의 유기물 부하 $1.1kg-COD/m^3{\cdot}d$, 고온 호기조 유기물의 투입량 $50kg/m^3$, 공기 유입량 $250{\ell}/m^3{\cdot}min$의 조건에서 혐기성 소화효율은 90% 이상으로 나타났다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권12호
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• pp.1993-2005
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• 2019

Thermophilic anaerobic digestion (TAD) is characterized by higher biogas production rates as a result of assumedly faster microbial metabolic conversion rates compared to mesophilic AD. It was hypothesized that the thermophilic microbiome with its lower diversity than the mesophilic one is more susceptible to disturbances introduced by alterations in the operating factors, as an example, the supply of nitrogen-rich feedstock such as poultry manure (PM). Laboratory scaled TAD experiments using cattle slurry and increasing amounts of PM were carried out to investigate the (in-) stability of the process performance caused by the accumulation of ammonium and ammonia with special emphasis on the microbial community structure and its dynamic variation. The results revealed that the moderate PM addition, i.e., 25% (vol/vol based on volatile substances) PM, resulted in a reorganization of the microbial community structure which was still working sufficiently. With 50% PM application, the microbial community was further stepwise re-organized and was able to compensate for the high cytotoxic ammonia contents only for a short time resulting in consequent process disturbance and final process failure. This study demonstrated the ability of the acclimated thermophilic microbial community to tolerate a certain amount of nitrogen-rich substrate.

• 유기물자원화
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• 제19권4호
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• pp.66-73
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• 2011

본 연구의 목적은 TPAD(Temperature Phased Anaerobic Digestion)시스템 [고온조($55^{\circ}C$)와 중온조 ($35^{\circ}C$)]과 이상혐기소화시스템[중온조($35^{\circ}C$)와 중온조($35^{\circ}C$)]공정을 비교하고, 이러한 공정을 적용한 유기성 자원별 바이오가스 생산량을 비교하는 것이었다. 원료별 TPAD시스템을 적용한 바이오가스 생산량을 비교해 볼 때, 고온조에서 돈분과 음식물류폐기물을 혼합한 원료를 사용한 경우는 돈분만 사용하였을 때 보다 혐기소화 공정의 안정화에 걸리는 기간은 3.5배가 지연되었지만, 중온조의 경우, 돈분과 음식물류폐기물을 혼용 처리하였을때 메탄가스 농도 약 70%로 체류시간을 5일 앞당겨 안정화 단계에 도달하는 것으로 나타났다. 돈분과 음식물류폐기물을 혼합한 원료의 경우 고온조에서 혐기소화 60일을 기점으로, 또한 중온조의 경우 초기단계인 혐기소화 3일 후부터 돈분만 사용한 경우 보다 누적 메탄가스 발생량이 많게 나타났다. 또한 혐기소화 공정측면에서 돈분을 이용한 TPAD시스템 운영은 이상혐기소화시스템보다 조기에 공정의 안정화 단계에 도달하는 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제28권5호
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• pp.581-586
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• 2017

본 연구에서는 하수 슬러지 및 음폐수의 효율적인 병합처리를 위해 고온호기 전처리의 적용가능성을 알아보고자 고온호기-중온혐기 연계공정의 소화효율과 메탄가스 생성량에 미치는 영향을 비교 검증하였다. 또한, 유기물 부하량 증가에 따른 공정 내 변화 양상을 관찰하기 위해 실험실 규모의 고온호기-중온혐기 소화장치를 제작하여 음폐수를 증류수로 희석하는 비율을 1/3 (Run I), 2/3 (Run II) 및 원액(Run III)으로 줄여가며 혐기소화 공정 내 변화 양상을 관찰하였다. 실험 결과 별도의 pH 조절 없이 고온호기-중온혐기 연계공정 소화조 내에서 pH가 7~8으로 안정하게 유지됨을 알 수 있었다. Volatile solid (VS)는 순응 기간 후 고온호기-중온혐기 연계공정에서 52.24% (Run I), 66.59% (Run II) 및 72.53% (Run III)의 제거효율을 보이며, 중온혐기 소화조(R3)에 비교하여 높은 VS 제거율을 보였다. 또한, 고온호기-중온혐기(R1-R2) 연계공정에서 약 1.6배 향상된 메탄 생성률이 관찰되었으며, 메탄수율의 경우에도 고온호기-중온혐기(R1-R2) 연계공정에서 현저하게 높은 값을 유지하였다.