• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.588-597
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• 2016

본 연구는 유기성폐기물의 혼합슬러지를 개량형 단상 혐기성 소화공정에서 각각의 혼합비율에 따른 바이오가스 생산효율 향상에 관한 연구로, 연구에 사용된 유기성폐기물의 종류는 하수 생슬러지, 음폐수 및 가축분뇨이다. BMP test를 통해 잠재적 메탄발생량을 확인한 결과 단일시료의 경우 가축분뇨가 $1.55m^3CN4/kgVS$로 가장 높게 평가되었고, 혼합시료(생슬러지, 음폐수, 가축분뇨)의 경우는 각각의 비율을 50% : 30% : 20%로 하였을 때 $0.43m^3CN4/kgVS$로 가장 높게 나타났다. 반면 실증플랜트에서 혼합슬러지 최적 혼합비율은 생슬러지(68.5) : 음폐수(18.0) : 가축분뇨(13.5)로 나타나 BMP test와 다소 상이한 결과를 보였다. 이는 혼합슬러지 성상변화와 체류시간 등 소화조 운전조건 변화에 기인한 결과로 판단되며, 단상 혐기성 소화조의 바이오가스 생산량이 $2,514m^3/d$, 메탄함량 62.8%로 조사되어 설계능력인 바이오가스 생산량 $2,319m^3/d$ 기준으로 볼 때 최대성능을 발휘하는 것으로 평가되었다. 아울러 본 연구를 통해 혐기성 소화방식에 있어 소화조의 안정적인 운영과 소화효율 측면에서 고효율 방식인 2상 소화방식을 도입하는 것이 유리하나 기존의 단상 소화방식에 있어서도 소화효율 개선 및 성능향상이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제27권2호
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• pp.31-40
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• 2019

가축분뇨는 2018년 말 기준으로 연간 총 51,013천 톤이 발생하였고 그 중의 91.2%인 46,530천 톤이 퇴비화(40,647천 톤)나 액비화(5,884천 톤) 방법에 의해 처리되었다. 현재 우리나라의 가축분뇨 처리 관련 정책방향은 가축분뇨를 퇴비화나 액비화 방법을 적용하여 비료자원화 한 후 농경지에 유기성 비료로서 환원한다는 것이고, 이 정책은 가축분뇨 처리와 영양물질 순환 측면에서 그 효과가 매우 크다고 할 수 있다. 그러나 지난 수십 년 동안 지속적으로 감소하는 농경지 면적과 환경관련 제도의 변천상황을 고려하면 향후에 가축분 퇴비의 시용에 대한 제한이 강화될 우려 있다. 지역적인 양분 과잉발생 현상, 양분관리제 그리고 지자체별 가축 사육두수 제한조항과 같은 환경관련 제도 등이 가축분뇨 처리 및 자원화에 난제요인으로 작용하게 될 우려가 있다. 이에 더해 가축분뇨로부터 유래된 영양물질이 주요 댐의 상류에 위치한 지류로 유입될 수도 있을 것이라는 일부의 견해도 존재한다. 특히 최근 들어서는 가축분뇨 퇴비에서 미세먼지가 발생된다는 문제까지 제기되기도 했다. 이렇듯 가축분뇨 퇴비화에 대한 일반의 관심이 높아지고 있어서 새로운 방식의 가축분뇨 처리기술 개발의 필요성이 높아진 상황이다. 특히 소는 타 축종에 비해 마리당 분뇨발생량이 많아 우분처리 관련 신기술 개발은 그 효과가 매우 클 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 우분을 고체연료원으로서 사용시의 효과를 분석하기 위하여 우분펠릿의 연소과정에서 나타나는 특성을 조사하였다. 연소실험 결과 연소실의 온도가 약 $300^{\circ}C$ 내외에 도달했을 때 우분펠릿의 무게감소가 급격하게 나타나기 시작하였다. 우분펠릿의 열분해 과정에서 생성된 열분해가스중의 수소와 메탄 그리고 일산화탄소 농도는 각각 6.65~11.62%, 0.58~1.54% 그리고 11.47~14.07% 수준이었다.

• KSBB Journal
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• 제23권1호
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• pp.90-95
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• 2008

본 연구에서는 오염부하량이 높고, 유입수별 변동폭이 큰 음식물 침출수를 현장조건에서 처리하기 위한 혐기/호기 연속회분반응 (SAAD), 유동층 생물반응 (FBBR) 및 막분리(UF) 결합공정을 개발하고 이의 성능을 평가하였다. 공정 설계시 고려된 사항은 초기 고농도 오염부하의 처리에 적합한 초기 공정의 검토를 위한 이상혐기소화조와 상향류식 혐기성 슬러지 블랑켓트 (UASB)을 비교하여 현장조건에 적용 가능한 단상혐기소화조 (SAAD1)와, 높은 유기물 처리효율 능을 가진 호기소화조 (SAAD2)를 결합한 혐기/호기 연속회분공정을 선정하였다. 또한, 총질소 (TKN), 총인 (TP)의 제거효율을 극대화하기 위한 공기폭기조를 적용한 FBBR을 도입하였으며, salt 오염원을 완전히 제거하기 위한 UF조를 도입하였다. 본 공정의 처리 결과는 유입 음식물 침출수의 화학적 산소요구량 (CODcr)의 변동폭이 큼에도 불구하고, 파일롯 공정은 안정된 처리능을 보였다. 본 연구에 사용된 유입수의 CODcr, TKN, TP, salt의 평균값은 204,166 mg/L, 7,500 mg/L, 540 mg/L, 0.65%였으며, 처리수는 1,207 mg/L, 100 mg/L, 50 mg/L, 0.01%로 각각의 최종 제거효율은 99.4%, 98.6%, 89.6%, 98.5%의 결과를 나타내었으며, pH는 다소 증가하는 경향을 나타내었다. 이와 더불어, 본 공정의 처리 수는 염분 및 독성물질이 미함유된 고영양 처리수로써 액상비료나 재자원화 공정 (퇴비화) 중 필요한 용수로 사용이 가능한 것으로 조사되었다. 최종적으로 파일롯 규모의 생물-분리막 복합공정은 오염부하가 심하고 유입 부하량 변동폭이 큰 현장조건에서 우수한 처리성능 및 시스템의 안정성을 나타내었으며, 부가적으로 발생되는 메탄가스와 처리수의 재자원화의 장점을 가지며, 현장조건에서 음식물 침출수의 무배출-청정처리가 가능함을 확인하였다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제20권1호
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• pp.22-35
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• 2005

유전자재조합식품과 관련된 담당 공무원 및 기타 전문가들의 인지도를 조사하기 위해서 설문조사를 실시하였다. 응답자들을 근무년수별, 소속별, 업무별로 분류하였으며 설문지의 각 문항에 대한 결과는 위 분류별로 통계분석하여 빈도수 및 응답률로 나타내었다. 조사 결과, 유전자재조합식품에 대해 들어본 경험은 $95\%$이상으로 나타났으며, 유전자재조차식품의 혜택은 식량난 해결이라고 가장 많이 응답하였다. 유전자재조합식품의 표시에 대해서는 '$90\%$ 이상이 표시해야 한다' 또는 '가급적 표시해야 한다'로 응답하여 식품위생공무원 및 기타 전문가들은 유전자재조합 표시를 절실히 필요로 하고 있었으며 학력 수준 및 전문 수준이 높을수록 구입하여 먹을 의향이 높은 것으로 나타났다. 응답자 대부분은 근무년수별, 소속별, 업무별 구분에 상관없이 기본적인 지식은 있는 것으로 나타났으나 시$\cdot$도공무원 및 국립검역소 그룹은 다른 전문가 그룹에 비해서 유전자재조합식품에 대한 정보가 부족한 것으로 나타났다. 유전자재조합식품에 대한 안전성 인식은 대체로 안전하다는 견해를 가지고 있었으나 20년 이상 근무자와 일반 행정 업무자는 다른 그룹에 비해서 안전하지 않거나 불안하다는 견해를 더 많이 나타냈다. 식품의 안전성을 위협하는 가장 큰 요인은 식품취급 부주의 및 취급 불량으로 응답하였으며, 유전자재조합식품이 위협요인이라고 응답한 사람은 매우 적었다($4.4\%$). 결론적으로 유전자재조합식품 관련 공무원 및 기타 전문가들은 일반시민들에 비해서 섭취나 안전성에 보다 긍정적인 견해를 나타냈지만 생물학 지식에 대해서는 그룹별 차이가 있었으며 유전자재조합식품에 대한 민원업무 처리에 어려운 점을 겪고 있는 것으로 보아 관련 전문가들에게도 교육 및 홍보가 필요한 것으로 파악되었다.가 가능하다는 사전 연구 결론을 도출하였다. 연구 결과, 낮은 pH인 음식물 쓰레기를 처리시 산발효조를 거치지 않고도 혐기성 처리가 가능하였으며, 높은 농도로 존재하는 유기물 및 고형물의 처리효율은 매우 양호했고 또한 인의 제거율도 높게 나타났다. 연구결과를 토대로 전국 음식물쓰레기(11,398ton/d)를 대상으로 에너지를 산출하면 Braun에너지 환산계수 $5.97kwh/m3(60\%\;CH_{4})$를 적용할 때 우리나라의 1일 음식물에서 발생되는 에너지 총량은 6,727MWh로 환산될 수 있으며 이는 유기물(COD)당 발생되는 메탄 가스량을 에너지원으로 사용하기에 충분히 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과에 의하면 고농도의 유기물이 함유된 음식물쓰레기는 Hybrid Anaerobic Reactor (HAR)를 이용하여 HRT 30일 정도에서 충분히 직접 혐기성처리가 가능하며, 이때 발생된 $CH_{4}$를 회수하여 이용하면 대체에너지원으로 활용 가치가 높은 것으로 판단된다./207), $99.2\%$(238/240), $98.5\%$(133/135) 및 $100\%$ (313)였다. 각각 두 개의 요골동맥과 우내흉동맥에서 부분협착이나 경쟁혈류가 관찰되었다. 결론: 동맥 도관만을 이용한 Off pump CABG를 시행하여 감염의 위험성을 증가시키지 않으면서 영구적인 신경학적 합병증을 일으키지 않았고 좋은 혈관 개존율을 보여주었다. 따라서 동맥 도관을 이용한 Off pump CABG는 관상동맥의 협착의 정도에 따라 효율적으로 시행 시 좋은 임상결과를 얻을 수 있을 것으로 생각된다.였다. 그러나 심근 기능이나 좌심실의 리모델링 경과엔 유의한 차이가 없었다. 본 결과 실제 실험 값들은 예측된 값들과 유사한 수준의 결과를 보였다

• 대한환경공학회지
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• 제30권3호
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• pp.278-285
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• 2008

본 연구는 건조, 퇴비화, 고화로 전처리된 유기성오니와 생활폐기물을 각각 2 : 8과 4 : 6으로 혼합하여 매립할 경우 매립지 환경에 미치는 영향을 평가하고 유기성오니의 직매립금지 조치이후 적정 처리방안을 모색하기 위하여 실시하였다. 고화오니는 약 1,800$\sim$2,500 L의 가장 활발한 가스발생량을 나타내어 건조 및 퇴비오니의 1,150$\sim$1,650 L 보다 높았다. 악취 중 황화수소 최대농도는 Composted-20(약 80 ppmv) > Composted-40(약 55 ppmv) > Dried-20(약 30 ppmv) > Dried-40 $\fallingdotseq$ Solidified-20 $\fallingdotseq$ Solidified-40 (약 20 ppmv)순으로 나타났다. 침출수 발생초기 BOD$_5$는 Composted-40에서 약 38,000 mg/L으로 가장 높게 나타났으며, Dried-40이 약 28,000 mg/L, Dried-20이 약 26,000 mg/L, Composted-20과 Solidified-40이 21,000 mg/L를 나타내었으며, Solidified-20이 17,000 mg/L로 가장 낮았다. 570일차 고화오니의 BOD$_5$는 300$\sim$500 mg/L, 건조 및 퇴비오니는 2,000$\sim$3,500 mg/L의 농도를 나타내었다. 고화처리된 오니를 생활폐기물과 혼합할 경우 빠른 분해로 매립가스가 가장 많이 발생되었으며, 악취 및 침출수 농도도 가장 낮게 나타나 유기성 고화처리 후 매립쪽으로 유도되는 것이 가장 바람직하였다. 최근 매립가스 재이용(CDM) 사업을 수행하는 매립장에 대해서는 직매립을 허용하고 있으므로 유기성오니 매립시에는 반드시 생활폐기물과 혼합하는 것이 필요하며, 메탄가스를 보다 많이 생산하기 위해서는 고화오니를 혼합매립하는 것이 가장 유용할 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제31권4호
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• pp.51-58
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• 2023

본 연구에서는 혐기성소화에서 황화합물의 영향을 평가하기 위하여 탈황 슬러지 및 하수슬러지(생슬러지)를 이용한 병합소화를 진행하였다. 실험은 500 mL duran bottle을 이용한 batch test의 형태로 수행되었으며, 원료의 혼합 비율은 COD/SO₄의 비율을 기준으로 선정하였다. 실험 결과, COD/SO₄ 20 이하의 혼합 비율에서 바이오가스 발생량 및 수율의 감소가 확인되었다. 특히 COD/SO₄ 10 이하에서는 식종슬러지에서 자체적으로 발생하는 바이오가스를 보정하기 위해 원료를 투입하지 않은 seed (283.5 mL)보다 낮은 수치를 나타내었다. 메탄 수율의 경우 COD/SO₄ 50의 0.396 m³ CH₄/kg VS에 비해 COD/SO₄ 20에서 0.135 m³ CH₄/kg VS로 급격하게 감소하는 경향을 보였다. 반면, 황화수소의 수율은 COD/SO₄ 50의 0.0097 m³ H₂S/kg VS에 비해 COD/SO₄ 20의 비율에서 0.0223 m³ H₂S/kg VS로 급격하게 증가하였으며, 특히 COD/SO₄ 10에서 0.0855 m³ H₂S/kg VS로 가장 높은 결과를 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로, 혐기성소화에 있어 황화물의 영향은 COD/SO₄ 비율이 20 이하로 감소할 경우, 악영향을 줄 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제32권1호
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• pp.59-74
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• 2012

본 시험에서 건초(티머시, 알팔파 및 클라인)와 짚류(톨페스큐 및 볏짚)의 buffer 용해도와 단백질 분획이 실시되었으며, 조사료 자원의 buffer 추출이 $In$ $vitro$ 발효 성상, 분해율 및 가스($CO_2$ 및 $CH_4$) 생성량에 미치는 효과를 조사하였다. 다른 조사료에 비해 총 단백질 중 buffer 가용성 조단백질과 A fraction은 알팔파 건초에서 각각 61% 및 41.77%로 가장 높았으며 볏짚에서 가장 낮았다(각각 42.8% 및 19.78%). 총단백질 중 B1 fraction은 조사된 조사료간 비교적 큰 차이를 보이지 않았으나 B2 fraction에서는 다른 조사료(6.34~8.85%)에 비하여 톨페스큐짚(10.05%) 및 클라인 건초(12.34)%에서 다소 높은 수준을 보였다. 총 단백질 중 B3 fraction이 차지하는 비율은 톨페스큐짚에서 38.49%로 가장 높았으나 다른 조사료 자원 간에는 큰 차이가 없었으며, C fraction의 경우 볏짚에서 가장 높은 비율(15.05%)을 보였다. 모든 사료에서 배양 개시 후 3시간(P<0.01) 및 6시간(P<0.05)에서 buffer 추출 전에 비해 추출 후 배양액의 pH가 증가되었으며, 배양 6시간(P<0.05) 및 12시간(P<0.001)에서 다른 사료에 비해 티모시 건초 및 알팔파 건초로부터의 pH가 낮았다. 배양액의 암모니아 농도는 모든 배양시간에서 가용성 물질의 추출 전 후에 다른조사료에 비해 알팔파 건초에서 가장 높았으나 모든 사료의 추출효과는 배양 3시간(P<0.01)에서만 나타났다. 배양액의 총 VFA 농도는 배양 24시간까지 알팔파 건초에서 가장 높았던 반면 톨페스큐짚과 볏짚에서 가장 낮았다. 또한 모든 조사료에서 buffer 추출 전에 비하여 추출후에 총 VFA 농도가 감소되었다(P<0.01~P<0.001). Acetic acid ($C_2$)의 조성 비율에서는 배양 6시간까지 추출 전에 더 높았으나(P<0.001) 사료 간 차이는 없었다. Propionic acid ($C_3$) 조성 비율 역시 배양 개시 후 3, 24 및 48시간(P<0.001)에서 추출 전에 더 높았으며, 6 및 12 시간의 배양액에서 대부분 건초(티모시, 알팔파 및 클라인)와 짚류(톨페스큐짚 및 볏짚) 간 차이가 있는 것으로 조사되었다(P<0.05). 그러나 butyric acid ($C_4$) 조성비율의 경우 대부분의 배양시간에서 사료 간 차이는 없었다. 건물에서의 분해율 관련 parameter 중 a 값은 조사된 전체 조사료에서 buffer 추출 전이 추출 후에 비해서 높았으며(P<0.001), 다른 조사료에 비해 톨페스큐짚과 볏짚에서 크게 낮았다(P<0.05). 또한 b 값의 경우 역시 추출 전에 비해 추출 후에서 현저히 낮았으나(P<0.001) 사료 간 차이는 없었다. 볏짚을 제외한 조사료에서 추출 후에 비해 추출 전의 건물 유효분해율(EDDM)이 더 높았다(P<0.001). 조단백질에서의 a, b 및 c 값은 추출 전에 비해 추출 후에서 현저히 낮았으나(P<0.05) 사료 간 차이는 없었다. 조단백질 유효분해율(EDCP)에서는 다른 조사료 종류에 비해 톨페스큐짚과 볏짚에서 낮았다(P<0.05). 한편, NDF의 경우 a 값과 b 값(P<0.01) 및 NDF 유효분해율(EDNDF, P<0.001)은 추출 후에 비해 추출 전에 더 높았으나(P<0.01) 사료 간 차이는 보이지 않았다. 반추위미생물에 의해 사료분해과정 중 생성되는 $CO_2$ 량도 24시간 배양까지는 추출 전에 더 많았으며(P<0.05~P<0.001), 톨페스큐짚과 볏짚에 비해 건초 형태의 조사료로부터의 $CO_2$ 생성량이 더 많았다(P<0.05~P<0.01). 메탄가스($CH_4$) 생성량 역시 모든 배양시간에서 추출 전에 비해 추출 후에 크게 감소되었으며(P<0.01~P<0.001), 12~24시간을 제외하고는 짚류에 비해 건초에서 현저히 높은(P<0.05) 것으로 나타났다. 본 시험의 결과를 종합하면, 조사료 자원에 대한 buffer 용해도와 단백질의 분획이 $In$ $vitro$ VFA 농도와 분해율 및 gas ($CO_2$ 및 $CH_4$) 발생량 간 상호 밀접한 관계를 보이는 것으로 여겨진다. 이에 따라 조사료 이용 효율 개선을 위해 조사료자원에 대한 buffer 용해도와 단백질 분획을 반추동물 TMR 조제에 활용할 필요가 있는 것으로 여겨진다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제30권2호
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• pp.179-190
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• 2010

본 연구는 높은 섬유소 분해력을 검증 받은 Aspergillus niger (KCCM 60357)와 Bacillus licheniformis (KCCM 40934)를 단독 및 혼합 배양한 미생물제제로 양돈용 청보리 발효사료를 제조하였을 때 사료 성상변화, in vitro 대장발효 및 전장소화율에 미치는 영향을 평가하였다. 실험 설계는 건조 청보리 (control), A. niger (control + A. niger), B. licheniformis (control + B. licheniformis) 및 Mixture (control + Aspergillus niger + Bacillus licheniformis)구로, 균주를 첨가시킨 발효사료에 따라 네 처리군으로 나누었다. 사료 성분변화는 발효사료의 일반 성분분석을 통해 확인하였으며, 그 결과 A. niger 및 B. licheniformis구에서 조단백질과 조지방 함량이 유의하게 증가하였다 (p<0.05). In vitro 대장발효성상의 변화는 배양 후 24시간에 건물 분해율이 A. niger와 Mixture구에서 각각 55 및 57.42%로 대조구 및 B. licheniformis구와 비교하여 유의하게 높았다 (p<0.05). 가스 발생량은 대조구에서 유의적으로 가장 높았으며, 메탄가스 농도는 모든 처리구가 대조구에 비해 증가되었다. pH는 대조구를 비롯한 모든 처리구가 6.8 로 확인되었으며, 암모니아 질소는 모든 발효사료에서 유의하게 증가되었다. Xylanase 활력은 A. niger구가 유의적으로 높았으며 모든 처리구의 활력이 증가하였다 (p<0.05). 총 VFA 농도는 배양 후 24시간에 B. licheniformis구에서 높은 농도 (12.61mM)를 보여주며 VFA 개선효과를 나타냈다 (p<0.05). In vitro 전장 소화율은 B. licheniformis구에서 49.61%로 대조구의 45.65% 보다 소화율이 유의적으로 증진되었다(p<0.05). 따라서 본 실험에 사용된 미생물을 이용하여 청보리 발효사료를 제조하였을 때 전장 소화율 및 대장발효 환경 개선에 충분한 효과가 있을 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권11호
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• pp.2047-2058
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• 2000

양돈폐수의 효율적인 혐기성 처리를 위하여 실험실 규모 UASB, AF, 그리고 이단 ASBF 생물반응기를 구성하고 HRT 1일과 OLR $5.1kg-COD/m^3{\cdot}d$까지 200일간 연속운전하고 운전인자가 공정에 미치는 영향과 처리효율을 비교하였다. 양돈폐수는 유기물, 고형물, 그리고 암모니아를 고농도로 함유하고 있으며 축사의 형태와 계절의 변화에 큰 영향을 받는다. 하수종말처리장 혐기성 소화조 잉여 슬러지에 의한 혐기성 생물반응기의 식종은 효과적이었으며 적응기간은 약 40일 정도 소요되었으나 media로 충전된 필터형 생물반응기인 AF와 이단 ASBF의 적응 속도가 UASB보다 빨랐다. 유입수 T-N 370~800mg/L에서 생물반응기는 77~91% 의 높고 안정된 COD 제거율을 보였으나 유입수 T-N 760~1,310 mg/L에서 COD 제거율은 24~94%로 불안정하였으며 전반적으로 감소되었다. 양돈폐수에 함유된 암모니아는 메탄균에 대한 저해작용을 나타낼 수 있는 충분한 농도이므로 효율적인 혐기성 소화처리를 위하여 전처리로서 암모니아의 제거는 필수적이다. 생물반응기는 $1.1{\sim}2.2kg-COD/m^3{\cdot}d$의 비교적 낮은 OLR에서 COD 제거효율은 78.9~81.5%, 그리고 biogas 발생량은 $0.39{\sim}0.59m^3/kg-COD_r$로 효과적이었으나 유입수 COD의 증가 혹은 HRT 단축운전에 의한 OLR의 증가에 따라 COD 제거효율은 감소하였으며 UASB는 AF와 이단 ASBF보다 COD 제거효율 감소폭이 컸다. AF와 이단 ASBF는 충전된 media와 이단화에 의하여 biomass의 보유능력이 우수하며 높은 OLR에도 안정적이며 높은 COD 제거율올 나타내므로 고농도의 유기물을 함유하며 축사의 형태와 계절에 따라 특성의 변화가 큰 양돈폐수의 처리에 효율적이다.