• 유기물자원화
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• 제10권3호
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• pp.68-73
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• 2002

하수슬러지의 발생량 감소와 BNR공정의 외부탄소원 개발에 대한 해결방안으로 1차슬러지의 산발효가 연구되었다. 기존 혐기성 소화조를 활용한다는 측면에서 반응조의 형상, 온도, pH와 같은 환경인자는 변화시키지 않았고, HRT변화에 따른 가수분해율, 산생성율 및 환경인자의 특성변화를 검토하였다. 평균 가수분해율은 HRT가 3일과 1.5일 일때, 각각 0.0309., $0.0204mgSCOD_{prod.}/mgICOD_{inf.}$였다. 평균 산생성율은 HRT 3일에서 0.0068mg HAc/mg $TCOD_{inf.}$, 0.0652mgHAc/mg $VSS_{destroyed}$였다. HRT 1.5일에서 평균 산생성율은 0.0060mg HAc/mg $TCOD_{inf.}$, 0.0346mgHAc/mg $VSS_{destroyed}$였다. 실험기간 동안 알칼리도와 pH는 인위적인 조절없이 적정하게 유지되었다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제34권5호
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• pp.304-311
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• 2012

산업용제로 널리 이용되고 있는 PCE (Perchloroethylene)나 TCE (Trichloroethylene)와 같은 염화에틸렌화합물은 안정된 세정력을 가지고 있어 널리 이용되고 있지만 무분별한 사용과 부주의한 취급으로 인해 최근 토양 및 지하수 오염지역이 늘어나고 있다. 본 연구에서는 퇴적토, 슬러지, 토양, 지하수 등 다양한 지역에서 총 10개의 시료를 식종원으로 이용하여 생물학적 PCE 탈염소화 가능성을 평가하고, 가장 우수한 탈염소화 능력을 보인 낙동강 퇴적토 시료를 대상으로 PCE를 에틸렌까지 안정적으로 탈염소화 가능한 혼합미생물을 농화배양하였다. 농화배양된 탈염소화 미생물을 생물전기화학시스템(Bioelectrochemical System, BES)의 환원부에 식종하여 전극을 전자공급원으로 이용한 탈염소화 가능성을 평가한 결과, PCE가 TCE, cis-dichloroethylene, vinyl chloride를 거쳐 최종산물인 에틸렌으로 탈염소화됨을 확인할 수 있었다. Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE)를 이용한 미생물군집 분석결과, 농화배양액에서 구축된 탈염소 미생물 군집과 BES 환원전극부내 미생물 군집 구조는 다르게 나타났으며, 전기화학적 활성을 지닌 다양한 미생물이 존재함을 확인할 수 있었다. BES 환원전극부에서 부유성장하는 미생물과 전극에 생물막을 형성하는 미생물 군집구조에도 큰 차이가 있었으며, 이는 탈염소화 메커니즘의 차이에 기인하는 것으로 판단된다. 추가적인 연구를 통해서 자세한 생물전기화학적 탈염소화 메커니즘을 밝혀낸다면 생물전기화학적 탈염소화 기술은 염화에틸렌 오염 토양/지하수의 획기적인 생물정화기술로 자리잡게 될 것이다.

• 유기물자원화
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• 제20권3호
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• pp.27-33
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• 2012

환경부 통계에 의하면 하수슬러지의 배출량은 연 7~9% 증가되고 있다. 향후에도 하수처리장 증설과 질소 및 인 제거를 위한 고도처리 시행에 따라 지속적으로 증가할 것으로 예상되고 있다. 그간은 상당량 매립에 의존해 처리해 오고 있었고, 일부는 해양배출에 의해 처리하고 있었으나, 현재는 유기성폐기물 직 매립금지와 해양배출마저 금지될 상황인지라 슬러지 처리에 비상사태라 할 수 있을 것이다. 재활용을 위해 혐기성 소화공법을 적용하여 바이오가스를 생산하거나 탄화공법을 적용하여 고형연료화를 할 수 있으나, 이 또한 공정이 만만치 않으며 악취발생과 2차 폐기물이 되어 버리므로, 사실상 실용적인 방법이라 할 수 없다. 본 연구는 유동층 연소로를 적용한 하수슬러지 처리에 대하여 실제적으로 활용가능한 기술임을 검증하기 위해 핵심 기술을 선정하여 입증하는데 그 목적이 있다. 하수슬러지 처리에 있어 유동층 연소로를 적용한다면 우리나라와 같이 에너지 부존자원이 부족한 나라에서의 대체에너지원(연료)으로 쉽게 활용할 수 있게 될 것이다. 특히 본래의 유동층 연소로의 장점만을 골라 충분히 활용하게 된다면 하수슬러지를 친환경적으로, 위생적으로, 그리고 경제적으로 간단하게 처리하게 될 것이다.

• 유기물자원화
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• 제15권3호
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• pp.97-105
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• 2007

본 연구는 유기성 고형폐기물 처리에 적합한 벤치스케일 침출상 반응조를 이용하여 효율적인 산발효 및 수소발효의 거동특성을 살펴보았다. 산발효조는 혐기성 소화슬러지를 식종한 후 희석율 2.0, 3.0, $4.0d^{-1}$로 운전이 되었으며, 수소발효조는 열처리된 소화슬러지를 식종한 후 희석율 2.0, 4.0, $6.0d^{-1}$로 운전이 되었다. 산발효조는 희석율 $3.0d^{-1}$에서 운전되었을 때 최대의 COD 전환율 56.2%가 얻어졌으며 이때 전환된 COD는 모두 유기산으로 전환되었다. 반면에 수소발효조는 산발효조보다 높은 COD 전환율(49.3%)을 보여주지 못했지만, 높은 에너지 수율을 가지고 있을 뿐 아니라 친환경 청정에너지인 수소가스(전체 COD 중 5.1%)를 부산물로 얻을 수 있었다. 그러므로 처리목적에 따라 산발효나 수소발효를 유기성 고형폐기물에 적용할 수 있으며, 이는 혐기성처리 기술의 경제성을 향상시킬 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권8호
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• pp.561-569
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• 2014

본 연구는 인제거를 위한 하수처리시설에서 발생하는 약품 잉여슬러지의 혐기성소화 특성을 조사하기 위한 것이다. 잉여슬러지의 최종생분해도 값은 Biogas발생량을 기준으로 약 31%, PACl 슬러지는 24%이며, Alum 슬러지는 26%이었다. 20일 동안 잉여슬러지는 $S_1$이 75%로써 $k_1$ ($0.1129day^{-1}$)의 속도로 분해되었으며, PACl 슬러지는 $k_1$ ($0.0998day^{-1}$)의 속도로 $S_1$인 74%의 BVS를 분해시켰고, Alum 슬러지는 $S_1$이 76%로써 $k_1$ ($0.1091day^{-1}$)의 속도로 분해되었다. SCFMR 반응조 운전시 모든 슬러지는 pH 6.7~7.0을, Alkalinity는 1,800~2,200 mg/L 범위로 차이가 미미하며 유사한 값을 유지하였다. HRT 20일에서 PACl 슬러지와 Alum 슬러지 Biogas 발생량은 각각 0.089, 0.091 v/v-d로 Control 0.124 v/v-d에 비해 낮은 27~28%이었다. 운전 전반에 걸처 메탄의 함량은 세 반응조 모두 70~76%로 PACl과 Alum을 주입함에 따른 영향은 없는 것으로 판단된다. PACl과 Alum을 주입한 슬러지의 TVS 제거효율은 HRT 20일에서 각각 평균 19.6%, 19.9%로 Control (23.8%)에 비해 약 4% 가량 작은 값을 나타내었으며, BVS 제거효율은 HRT 20일 조건에서 Control 반응조의 경우 평균 34.5%, PACl과 Alum 슬러지는 각각 평균 25.8%, 26.9%로 나타내어 PACl과 Alum 슬러지가 Control 보다 약 8% 낮은 제거효율을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.635-644
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• 1994

혐기성 소화에 비해 낮은 시설비 및 공정의 안정성 등의 장점으로 중소규모 하수처리장의 슬리지 처리에 적합한 호기성 소화의 상징액내 영양염류 농도를 예측하기 위하여, 본 연구에서는 질소 및 인의 거동 관찰로 주요반응을 규정하고 물질수지를 고려해서 연립미분방정식 형태로 수학적 모형을 수립하였다. 하수처리장의 폐활성슬러지를 시료로 하여 초기 고형물 농도 수준을 다르게 한 회분식 호기성 소화조를 온도 $20^{\circ}C$, pH $7{\pm}0.5$의 조건에서 운영하였고, 반응계수 추정을 위하여 비선형 회귀분석을 실시하였다. 수립된 모형은, Biomass-N, 용존 유기질소, $NH_4{^-}$-N, $NO_x{^-}$-N과 Biomass-N, 용존 유기인, $PO_4{^-}$-P와 같은 영양염류의 거동 예측이 가능하였다. 모의실험으로 고형상의 영양염류보다 용존상 영양염류가, 질소보다는 인이 상징액에 미치는 영향이 크다는 것을 보였다.

• 유기물자원화
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• 제29권4호
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• pp.99-106
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• 2021

본 연구는 혐기성 소화의 전처리로써 열가수분해와 고액분리가 결합된 공정의 성능을 평가하였다. 탈수케이크는 열가수분해를 통해 가용화되며, 이후 고액분리를 수행한다. 고액 분리된 액상은 혐기성 소화에 기질로써 이용되고 고형물은 열가수분해로 회수된다. 열가수분해의 가용화율(COD 기준)은 45.1-49.3%이며 고액분리와 결합한 공정은 76.1-77.6%로 나타났다. Dual-pool two-step model을 통해 도출된 메탄 발생 특성을 살펴보면 고액 분리된 액상의 전체 분해 가능한 물질 중 분해가 빠른 물질의 비(a)는 0.891-0.911로 열가수분해된 시료에 비해 높게 나타났다. 반면에 분해가 빠른 물질의 반응 속도(kF)는 유사하게 나타났다. 이를 통해 열가수분해와 고액분리가 결합한 공정은 열가수분해를 통해 분해가 빠른 물질을 생성하고, 고액분리를 통해 선별하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.683-687
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• 2006

본 연구에서는 혐기성 소화에서 aeration이 수소생성에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 혐기성 소화슬러지를 0, 1, 3, 6, 12, 24 시간 동안 aeration 실시 후 glucose(20 g/L)를 기질로 이용하여 batch test를 실시하였다. Aeration 시간이 길어질수록 메탄가스가 감소하고, 수소가스가 증가하였으며, 6시간 동안 aeration을 실시한 반응조에서 가장 높은 수소 생성율(570 ml/L)을 나타내었다. 연속운전의 경우 aerated reactor는 메탄가스의 생성 없이 수소가 지속적으로 발생하였으며, non-aerated reactor의 경우 낮은 pH와 짧은 HRT만으로는 메탄 생성균의 활성을 완전히 저해할 수 없었다. 그러나 미생물관점에서의 보다 명확한 규명을 위해 향후 연구가 추가적으로 진행되어야 하며, 현장 적용성을 고려한 aeration 처리의 최적조건 도출도 이루어져야 할 것이다.

• 유기물자원화
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• 제28권1호
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• pp.65-72
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• 2020

본 연구는 초기 식종슬러지 종류별 CO₂의 생물학적 바이오메탄 생산 적용 가능성을 비교를 위해 국내 혐기성 소화조로부터 획득한 식종미생물을 종류에 따라 Specific methanogenic activity (SMA) test를 수행한 결과이다. 36일간의 실험 결과 CH₄ yield는 2,434-2,051mL CH₄/g COD의 범위를 얻었고 생산된 가스 내 CH₄ 분압은 맥주공장과 음식물류 폐기물 식종슬러지에서 가장 높은 89.3-91.9% CH₄ 분포를 보인 반면 하수슬러지 식종슬러지로부터 가장 낮은 효율을 나타냈다. 반응조의 CH₄ production rate/CO₂ consumption rate 비교를 통해 CH₄전환 속도 및 CO₂소비율의 간접적 물질 수지 비교가 가능했으며 SMA test 실험 기간 중 반응조 내 아세트산의 농도의 검출이 확인되었다. 이는 식종슬러지 내부의 잔류 유기물들의 분해, 식종미생물의 사멸 및 이들의 분해, Homoacetogenic bacteria의 활성에 의해 반응조 내 Metabolic pathway가 부분적으로 Hydrogenotrophic methanogenesis 단계에서 Acetoclasctic methanogenesis로의 변환됨에 따른 결과로 사료된다.