• 청정기술
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• 제19권4호
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• pp.355-369
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• 2013

재생 원료인 바이오매스를 이용한 에너지 생산에 있어서 경제성은 가장 중요한 인자 중 하나이다. 이러한 관점에서 슬러지 혐기소화에 의해 생산되는 바이오가스는 다른 바이오매스에 비해 매우 저렴하며 처분 비용 절감으로 얻는 이익이 부가적으로 발생하기 때문에 경제성이 매우 높다. 슬러지 혐기소화에서 기질의 가수분해 속도는 전체 소화 성능을 결정짓는 인자이며 혐기소화 속도를 향상시키기 위한 슬러지 전처리 기술이 많이 개발되었다. 슬러지 전처리는 생물학적, 열 가수분해, 초음파, 기계적 방법 등 다양한 기술이 실제 시설에 적용되었다. 전처리는 슬러지 가용화를 촉진하고 고형물을 감소시키면서 바이오가스 생산을 늘리는 등 혐기소화 효율을 향상시켰다. 본문에서는 전처리 방법의 기술적 특성을 소개하고 각 전처리 방법의 에너지 수지와 경제성을 비교하여 적절한 전처리 기술을 선정하기 위한 기준을 마련하고자 하였다. 조사 결과 고온 혐기소화와 열 가수분해가 가장 경제성이 높고 다음으로 Cell rupture$^{TM}$, OpenCEL$^{TM}$, MicroSludge$^{TM}$, 초음파의 순서로 평가되었다. 경제성 평가에 있어서 슬러지의 최종 처분 비용이 가장 큰 요소가 되며 따라서 최종 처분 슬러지의 수분 함량이 경제성 평가에 결정적인 역할을 하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권8호
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• pp.452-458
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• 2016

본 연구는 음식물쓰레기의 2상 혐기성 소화에서 메탄가스 발생량을 높이기 위해 고온 가용화 전처리시 pH를 $7.00{\pm}0.50$으로 조정하여 대조군과 비교하였다. pH에 따른 가용화 효율 회분식(Batch) 실험에서 pH가 $4.20{\pm}0.40$ (pH를 조절하지 않은 것)에서부터 $7.00{\pm}0.50$, $12.00{\pm}0.50$으로 증가시킴에 따라 가용화 효율도 각각 26.2, 47.1, 55.6%로 높게 나타났다. 그러나 pH를 $7.00{\pm}0.50$에서 $12.00{\pm}0.50$으로 증가시켰을 때 가용화 효율은 8.5%증가로 큰 차이가 없었다. 실험실규모 2상 혐기성 소화시스템은 가용화 조건에서 pH를 조절하지 않은 Run1 (pH $4.20{\pm}0.40$)과 pH를 $7.00{\pm}0.50$으로 조절한 Run2로 나누어 운전되었다. pH $7.00{\pm}0.50$의 가용화에 의해 Run2시스템에서 전반적으로 높은 SCOD 및 TVFA농도가 측정되었다. 산생성조에서 TVFA농도는 18.4 g/L로 Run1보다 1.8배 높은 결과를 나타내었다. 그 결과 메탄생성조에서 메탄가스 발생량은 0.333 L/gVS로 Run1의 0.282 L/gVS과 비교하여 18% 향상되었다.

• 유기물자원화
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• 제21권3호
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• pp.43-52
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• 2013

본 연구에서는 유입 슬러지에 다양한 전처리 방법을 적용하여 전처리 방법이 중온혐기-고온호기 복합 슬러지 처리 공정의 슬러지 소화효율과 메탄가스 생성량에 미치는 영향을 비교 검증하였다. 실험실 규모의 슬러지 소화장치를 제작하여 서로 다른 유입 슬러지 전처리방법을 적용하여 4단계로 실험을 진행하였다. 1단계에서는 전처리를 하지 않은 슬러지를 공급하였고, 2, 3, 4단계에서는 각각 열처리, 열-알칼리처리, 장기 알칼리 처리(7일)를 거친 유입 슬러지를 공급하였다. 실험 결과, 1단계에서 4단계까지 진행되는 동안 총COD 제거율은 44%에서 76%까지 증가하였으며, 메탄 생성량 또한 101mL/L/day에서 165, 256mL/L/day까지 크게 증가하였다. 한편, 4단계에서는 7일간의 장기 알칼리 처리를 하였음에도 불구하고 3단계에 비해 총COD 제거율과 메탄 생성량이 증가하지 않았다. 결론적으로, 유입 슬러지의 전처리를 통해 복합 슬러지 처리 공정의 슬러지 제거 효율과 메탄생성량을 크게 증가시킬 수 있었으며, 여러 가지 전처리 방법 중 열-알칼리 처리법이 가장 효율적임을 실험결과를 통해 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.59-67
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• 1988

혐기성소화(嫌氣性消化)에 미치는 온도(溫度)의 영향(影響)을 가장 효과적으로 파악할 수 있는 체류시간(滯留時間) 5일(日)에서 인공(人工)슬러지를 대상으로 $35{\sim}55^{\circ}C$의 소화실험(消化實驗)을 행하였다. 소화온도증가(消化溫度增加)에 따라 메탄발효(醱酵)의 저해(沮害)가 감소하여, 중온(中溫) 및 중간영역(中間領域)의 온도(溫度)에서는 잔발효(酸醱酵)가 우세하였으나 $55^{\circ}C$에서는 활발한 메탄발효(醱酵)가 이루어졌다. 온도(溫度)의 변화(變化)는 미생물활성(微生物活性)뿐 아니라 슬러지의 물리(物理), 화학적(化學的) 특성(特性)에도 영향(影響)을 미친다고 추정된다. 또한 유입(流入) 슬러지의 희석(稀釋)에 의하여 소화저해(消化沮害)가 크게 감소하여 모든 온도(溫度)에서 활발한 메탄발효(醱酵)가 가능하였다. 소화효율(消化效率)은 수리학적(水理學的) 부하량외(負荷量外)에 유기물부하량(有機物負荷量)에도 지배받음을 알 수 있었다. 소화효율(消化效率)의 급격한 저해(沮害)가 발생된다고 보고된 $40{\sim}45^{\circ}C$에서도 뚜렷한 저해(沮害)는 없었다. 한편 소화온도증가(消化溫度增加)에 따라 소화(消化)슬러지의 침강특성(沈降特性)도 향상되었다.

• 유기물자원화
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• 제9권3호
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• pp.104-110
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• 2001

본 연구에서는 음식물 쓰레기의 혐기성 소화 슬러지의 탈수 효율을 증대시키기 위하여 응집제 및 응집보조제의 선정 및 탈수 특성을 규명하고자 하였다. 본 연구에서 사용한 혐기성 슬러지는 음식물 쓰레기를 $55^{\circ}C$에서 15일간 소화시켜 얻었으며 이 때의 평균 가스 발생량 및 메탄 함량은 각각 $1.1m^3/kg$ VS 및 63%였으며 소화액의 성상은 각각 pH 7.8, 총고형물 1.5%, CODcr 18,500mg/L이었다. 또한, TKN과 TP는 각각 2,800mg/L과 582mg/L이었으며 암모늄 이온과 인산이온은 2,077mg/L과 415mg/L이었다. 이러한 혐기성 소화액에 각종 응집제를 투입하여 응집 실험 결과, $FeCl_3$와 강양이온계 고분자 응집제만이 응집 효과가 있었으며 $FeCl_3$와 강양이온계 고분자 응집자의 적정 투입 농도는 각각 500mg/L과 50 - 100mg/L였다. 또한, $FeCl_3$ 500mg/L을 첨가하여 1차 얻은 혐기성 슬러지에 고분자 응집제의 농도를 달리하면서 CST(Capillary Suction Time)를 측정한 결과, 강양이온계 고분자 응집제 80mg/L을 혼합하였을 때 최적의 탈수 조건이 형성됨을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제10권1호
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• pp.96-101
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• 2002

본 연구는 최적의 소화환경 하에서 하수슬러지에 순응된 고온 및 중온 식종균을 이용하여 음식물쓰레기와 하수슬러지를 다양한 비율로 섞어 회분식 혼합소화하여 최대 메탄생성 및 메탄생성율(MPR)에 관하여 고찰하였다. 고온과 중온조건에서 모두 음식물쓰레기의 투입분율과 농도의 증가에 따라 BMP수치가 높아지는 경향을 보였으나 40% 이상의 음식물쓰레기 투입은 lag-phase 의 장기화가 예상되었다. 누적메탄생성그래프의 비선형 회귀분석결과 40%의 음식물쓰레기 투입분율에서 가장 높은 메탄생성 속도를 보였으며 50% 이상의 음식물쓰레기 투입은 메탄생성율 증가에 유리하지 못하였다. 고온조건에서의 흔합소화는 기질농도가, 중온조건에서는 기질의 농도와 음식물쓰레기 투입분율 모두가 메탄생성을 좌우하는 중요인자로 판단되었다. 흔합소화의 상승효과는 C/N 비로 대변되는 nutrient balance와 음식물쓰레기의 투입에 의한 전체 혼합기질의 가수분해 동역학적 상수값의 증가 때문으로 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제8권2호
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• pp.130-139
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• 2000

일련의 회분식실험을 통하여 음식폐기물의 동력학상수 및 메탄가스 발생량을 측정하였으며 음식폐기물의 고온혐기성 소화시 입자의 크기, 나트륨이온의 농도, 휘발성 고형물의 부하량이 따른 운전인자에 대한 영향을 살펴보았다. 기초 동력학 실험에서는 최대 기질 분해 속도 상수 k는 $0.24hr^{-1}$로 나타났으며 반 포화상수 Ks는 $700mg/{\ell}$ 로 나타났다. 나트륨 농도에 따른 혐기성소화 영향에 관한 실험은 나트륨 농도가 $5g/{\ell}$ 까지는 총 메탄가스 발생량에 영향을 미치지 않았으나 점차로 농도가 증가함에 따라 총 메탄가스 발생량이 감소하기 시작하였으며 나트륨 농도가 $20g/{\ell}$ 로 증가시켰을 경우 이론적인 발생량의 50% 만을 발생하였다. 음식폐기물을 크기별로 분쇄하여 혐기성 소화를 시킨 후 Valentini 모델에 적용시킨 결과 모든 경우에 있어서 가수분해 상수 값 A는 0.45를 나타내었으며 입자의 크기가 1.02 mm에서 2.14 mm로 높아짐에 따라 최대 기질 분해 속도 상수 $k_{HA}$는 $0.0033hr^{-1}$에서 $0.0015hr^{-1}$로 감소하였다. 이것으로 음식폐기물의 혐기성 소화에 있어서 입자 크기가 중요한 운전인자 중의 하나임을 증명할 수 있었으며 휘발성 고형분의 부하량에 관한 연구에서는 최대 주입 휘발성 고형물 부하량은 $40g/{\ell}$ 로 나타났으며, 유기물 부하가 낮은 경우에서는 나트륨 이온에 따른 영향이 휘발성 고형물 제거에 나타나지 않았으나 $40g/{\ell}$ 인 경우 약간의 차이가 있는 것으로 판명되었다.

• 실내환경 및 냄새 학회지
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• 제16권2호
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• pp.187-198
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• 2017

It is very important to treat infected livestock carcasses safely and quickly. In this study, the degradation characteristics and odor generation characteristics of carcasses were investigated during the treatment of swine carcasses using the anaerobic burial composting method. While the carcasses were decomposed, the temperature remained high, at $40{\sim}55^{\circ}C$ on average, and most of the carcasses were decomposed rapidly. The major odor-contributing substances in the buried composting method are sulfuric odor substances such as $H_2S$, $CH_3SH$, dimethyl sulfide (DMS) and dimethyl disulfide (DMDS), and the odor contribution of these substances is 93~99%. Among them, $CH_3SH$, which accounts for about 56~89% of odor contribution, was the most representative indicator substance. Despite the anaerobic digestion process, the methane concentration in the digestion process was as low as 0.5~0.8% at the burial point of the carcass. The odor and methane produced during the decomposition of the carcasses decreased considerably during the discharge to the surface layer through the buried layer consisting of compost. These results suggest that anaerobic high temperature burial composting is one of the most useful methods to treat carcasses of infected livestock.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제6권1호
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• pp.30-35
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• 1996

Distillery wastewater was used in a thermophilic laboratory-scale two stage anaerobic digester to test the effects of the redox potential of the first acidogenic reactor on the performance of the system. The digester consisted of first a acidogenic reactor and the an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor. The digestor was operated at a hydraulic retention time (HRT) of 48 h. Under these conditions, about 90% of the chemical oxygen demand as measured by the chromate method ($COD_{cr}$) was removed with a gas production yield of 0.4 l/g-COD removed. The redox potential of the acidogenic reactor was increased when the reactor was purged with nitrogen gas or agitation speed was increased. The increase in reduction potential was accompanied by an increase in acetate production and a decrease in butyrate formation. A similar trend was observed when a small amount of air was introduced into the acidogenic reactor. It is believed that the hydrogen partial pressure in the acidogenic reactor was decreased by the above mentioned treatments. The possible failure of anaerobic digestion processes due to over-loading could be avoided by the above mentioned treatments.

• 공업화학
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• 제24권3호
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• pp.279-284
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• 2013

본 연구에서는 음식물류 폐기물 자원화 과정에서 생성되는 고농도 음폐수(food wastewater : FWW)를 대상으로 기존의 혐기성 공정의 대안책으로써 고온호기성 소화공정에 대한 성능을 검증하였고 공정 인자를 도출하였다. 이를 위해 수리학적 체류시간(Hydraulic retention time, HRT) 변화 및 유기물 부하량(Organic loading rate, OLR)에 따른 유기물 제거 효율과 안정성을 관찰하였다. 실험 결과 비교적 짧은 HRT를 가진 R1 (HRT : 5일)의 경우 OLR이 증가할 때, 급격한 pH감소가 일어나 심한 공정 저해를 받는 것으로 관찰되었다. 반면 R2 (HRT : 10일)의 경우에는 상대적으로 안정적인 공정 운전 및 효율적인 COD, 유기산 및 lipid 제거가 일어났다. 이는 상대적으로 긴 HRT로 인한 유기산 축적과 같은 공정저해 요인이 해결되어 상대적으로 높은 유기물 처리효율을 나타낸 것으로 생각된다. R1에서는 COD 부하량이 $18.6kgCOD/m^3d$에서 $28.4kgCOD/m^3d$으로 증가함에 따라 급격한 COD 제거율 감소를 보였다. 반면 R2에서는 각 OLR별로 3.61, 7.05, 9.43 그리고 $12.2kgCOD/m^3d$의 높은 COD 제거율을 보였다. 따라서 본 연구에서는 10일 이상의 HRT에서 고온 호기성 소화가 고농도 음폐수 처리에 탁월한 유기물 제거율을 나타냄을 알 수 있었다.