• 유기물자원화
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• 제14권1호
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• pp.151-159
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• 2006

런던협약의 영향으로 슬러지 처리의 중요성이 대두되고 있는 실정이므로 본 연구는 슬러지 처리에 대한 개선방안의 제시를 목적으로 유기성 폐수 및 하수처리장 슬러지를 대상으로 JAR test 및 교반장치를 부착한 침강 column을 이용하여 응집효율이 침강특성에 미치는 영향에 대한 실험을 실시하였으며 다음과 같은 결과를 얻었다. 최적의 침강효율을 얻기 위한 최소의 응집제 투여농도는 200mg/L의 경우로 나타났으며. 200mg/L 이상으로 PAC가 투여될 경우 각각의 임계슬러지 영역의 크기에서는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 200mg/L로 투여되었을 때의 Clarification Rate(CR)은 임계슬러지 침강높이 비율이 0.4로 나타났으므로 CR = (Ho-Ht) / Ho = 1-0.4=0.6 로 산정되었다. MLSS농도가 높아질수록 슬러지 계면 침강속도는 감소하였으나 MLSS농도가 1,000mg/l 이상으로 증가하면 오히려 침강속도는 증가하는 것으로 나타났다. 이는 슬러지 농도가 1,000mg/l 이상으로 증가하게 되면 압밀침전영역으로 전이되어 상호작용에 의한 응집에 영향을 미치게 됨으로써 오히려 floc 형성에 긍정적인 영향을 미치기 때문이다. 슬러지 응집계면의 침강속도는 유기폐수 활성슬러지의 평균 침강속도 $4.25{\times}10^{-3}/min$보다 하수처리장 슬러지의 평균 침강속도가 $28.66{\times}10^{-3}/min$로 6.7배 높은 것으로 나타났다. 유기성 폐수 활성슬러지는 PAC의 투여량이 200mg/l 이하일 때는 침강속도 증가율보다 CR의 증가율이 더 컸으나 200mg/l 이상일 때는 CR의 증가율보다 침강속도 증가율이 더 커졌음을 알 수 있었다. 그러나 하수슬러지의 경우는 PAC 투여량이 증가함에 따라 CR의 변화율에는 차이가 적었으나 침강속도는 200m/l 이상일 때 차이가 급격히 증가하였다. 따라서 응집제 투여효과는 상등수의 SS제거율 효과보다는 MLSS의 침강속도에 더 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.5-13
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• 2022

현대의 환경문제는 다량의 폐기물의 발생과 무분별한 에너지의 소비로 인한 환경오염이 가속화 되고 있다는 것이다. 대표적인 에너지 생산 연료인 화석연료는 에너지를 생산하는 과정에서 연소가 이루어져 다량의 온실가스가 발생하고 최종적으로 기후변화를 야기한다. 또한 전 세계적으로 발생하는 폐기물의 양도 지속적으로 증가하고 있으며 처리하는 과정에서 환경오염이 발생하고 있다. 이와 같은 문제들을 동시에 해결하기 위한 방법 중 하나는 유기성 폐기물의 에너지화 및 감량화이다. 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지는 해양매립이 전면 금지된 이후로 다양하게 처리되고 있으나, 그 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 하수슬러지는 유기물을 다량 함유하고 있어 혐기소화를 통하여 하수슬러지를 에너지화 하고 최종 배출되는 폐기물을 감량화 하는 것이 바람직하다. 하지만, 잉여슬러지의 경우 대부분이 하수처리에 이용되었던 미생물 덩어리로써 잉여슬러지가 혐기성소화 되기 위해서는 먼저 미생물의 세포벽이 파괴되어야 하는데 세포벽 파괴에는 많은 시간이 요구되기 때문에 혐기성 소화 과정만으로는 높은 바이오가스 생산율이나 폐기물 감량율을 달성할 수 없다. 따라서 잉여슬러지를 가용화하는 전처리 공정이 필요하며, 여러 가지 가용화 공법 중에서 열적 가용화 공정이 가장 효율적인 것으로 검증되었고, 혐기성소화 공정의 전처리 과정으로써 열적가용화 공정을 이용하여 잉여슬러지에 포함된 세포벽을 파괴한 후 전처리 된 잉여슬러지를 혐기성소화 함으로써 높은 바이오가스 생산율과 폐기물 감량율을 달성할 수 있다. 본 연구에서는 열적 가용화장치를 통하여 TS 10%의 농축 잉여슬러지를 전처리하는데 있어서 체류시간 및 운전온도 변수에 따른 가용화 특성에 대한 연구를 수행하였다. 열적 가용화장치의 체류시간에 대한 실험변수는 운전온도를 160 ℃로 고정한 상태에서 각각 30분, 60분, 90분, 120분이었다. 실험 결과로 도출된 TCOD와 SCOD를 통해 계산된 가용화율은 각각 12.11%, 20.52%, 28.62%, 31.40% 순으로 증가하였다. 또한, 운전온도에 따른 변수는 반응시간을 60분으로 고정한 상태에서 각각 120℃, 140℃, 160℃, 180℃, 200℃였으며 가용화율은 각각 7.14%, 14.52%, 20.52%, 40.72%, 57.85% 순으로 증가하였다. 이 외에 TS, VS, T-N, T-P, NH₄⁺-N, VFAs를 분석하여 농축 잉여슬러지를 대상으로 하는 열적 가용화 특성에 대한 평가를 수행 했으며, 그 결과 TS 10%의 농축 잉여슬러지에 대한 열적 가용화를 통하여 30% 이상의 가용화율을 얻기 위해서는 운전온도를 160℃로 고정할 경우 120분의 체류시간이 필요하며, 운전시간을 60분으로 고정할 경우 170℃ 이상의 운전온도가 요구되어 진다.

• 유기물자원화
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• 제7권1호
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• pp.31-42
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• 1999

하수슬러지의 농지이용가능성을 조사하기 위하여 하수슬러지를 주원료로 하여 생산된 퇴비를 토양에 처리함으로써 벼 생육시기별 토양의 화학적 특성 변화, 식물체중 무기성분 및 중금속함량 변화, 현미중 중금속함량변화, 작물생육상황, 수량 및 수량구성요소 등을 조사하였다. 토양중 유기물, 질소, 유효인산 및 치환성카리는 퇴비시용 20일 후 퇴비시용량이 증가할수록 증가하였으며, 수확기에는 퇴비시용 20일 후에 비하여 질소, 유효인산은 현저히 감소하였고, 토양중 중금속함량도 퇴비시용량이 증가할수록 증가하였으나 그 증가 폭은 매우 미미하였다. 수확기의 식물체 부위별 질소 및 카리함량은 퇴비시용구가 대조구에 비하여 모든 부위에서 별 차이가 없었으나, 인산함량은 퇴비시용량이 증가할수록 증가하였다. 그리고 식물체 부위별 및 현미중 중금속함량은 처리간 별 차이가 없었다. 벼 수량은 삼요소에 하수슬러지 퇴비를 각각 1,000, 2,000, 4,000 및 6,000kg/10a 시용 하였을 경우 삼요소구에 비하여 각각 약 3, 18, 44 및 54%증가되었으며, 벼의 건물중, 분얼수 및 주당입수는 하수슬러지 퇴비의 시용으로 증가하였다.

• 유기물자원화
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• 제14권3호
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• pp.126-137
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• 2006

고농도 암모니아성 질소를 함유한 프로피온산의 처리시 유기물과 입상슬러지의 거동을 평가하기 위하여 12개월간 상향류 혐기성 슬러지 블랭킷 (UASB) 반응조를 운전하였다. UASB 반응조의 경우 암모니아성 질소 농도 6000mg-N/L까지는 80%의 COD 제거가 가능하였다. 암모니아성 질소 농도를 고농도로 유지하는 경우 유출수의 프로피온산의 농도는 증가하였으나 초산 농도는 상대적으로 매우 낮게 유지되었다. 암모니아성 질소 농도 8000mg-N/L에서는 낮은 메탄 발생량에도 불구하고 유출수의 휘발성 현탁 고형물 농도가 증가하였으며, 이는 입상슬러지의 체외고분자 물질의 감소에 기인하는 것으로 판단된다. 개미산, 초산 및 프로피온산을 기질로 이용한 비메탄 활성도는 암모니아성 질소 농도 증가에 따라 감소하는 경향을 보였다. 일반화된 비선형 모델을 이용하여 산정한 동력학적 상수값은 개미산, 초산 및 프로피온산을 기질로 사용한 경우 각각 3.279, 0.999 및 0.609로 나타났다. 비메탄 활성도에 50% 저해를 미치는 암모니아성 질소 농도는 개미산, 초산 및 프로피온산을 기질로 이용한 경우 각각 2666, 4778 및 5572mg-N/L로 나타나 수소 이용 메탄균의 저해가 가장 큰 것으로 나타났다. 입상슬러지는 대나무 모양(bamboo-shape form)의 methanothrix 형태의 미생물이 주종을 이루고 있으며, hydrogen-producing acetogens와 hydrogen-consuming methanogens이 존재하는 것으로 나타났다.

• 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.

• 유기물자원화
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• 제7권2호
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• pp.35-45
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• 1999

본 연구는 하수슬러지 퇴비를 이용하여 4년간 5차에 걸쳐 다양한 토양 및 식물에 대한 식물실험을 수행한 결과, 하수슬러지 퇴비가 식물성장에 유용한 것으로 판명이 되었으며, 그 시비량은 토양종류, 하수슬러지내의 유기물함량, 식물에 따라 많은 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 연구를 통하여 얻어진 적정시비량은 비교적 유기물함량(46%)이 높은 S하수처리장의 하수슬러지 퇴비를 이용한 사질토양인 빈영양토양에서는 0.2톤/아르(a)였으며, 부영양토인 흑갈색 토양에서는 0.12톤/아르(a). 빈영양토양인 흑갈색에서는 0.4톤/a가 적정한 것으로 판명이 되었다. 또한 비교적 유기물의 함량이 낮은 N하수처리장의 하수퇴비와 빈영양토양에서의 5차실험 결과에서는 시비량이 0.6t/a로 상대적으로 많아도 된다는 결과가 얻어졌다. 이러한 실험결과를 이용하여 유기물함량 및 토양의 종류에 따라 시뮬레이션을 실시한 결과, 1회 시비량은 0.2t/a로 계산되었으며 연간 2회시비의 연작에 대한 영향을 고려한다면 연간 약 0.4t/a가 시비제한 최적량으로 결론내릴 수 있었다. 이러할 값은 유기물함량과 토양종류에 따른 영향을 상호보완한 값으로 식물에 대한 성장저해현상을 최소화하는 것이 가능하다.

• 유기물자원화
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• 제4권2호
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• pp.35-45
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• 1996

분뇨슬러지에서의 지렁이의 생육과정을 추적하고, 분립의 안전성을 평가하여 Vermicomposting에 의한 효율적인 분뇨슬러지의 처리가능성을 검토하였다. 지렁이의 생존율은 사육기간이 길어짐에 따라서 저하하였는데, 1주에서 99.3%가 7주에서는 52.0%로 감소하였다. 지렁이의 사육기간을 분뇨슬러지 섭취량에 대한 분립생산량의 비율로서 2단계로 구분할 수 있다. 즉, 3주까지는 먹이섭취량이 지렁이의 증체에 이용되었으나, 그 이후의 사육기간에서는 먹이섭취량이 분립생산에 이용되었다. 지렁이의 증체속도와 현존량은 3주에서 각각 10.59mg/day과 14.48g으로, 다른 사육기간보다 높은 값을 나타내었다. 또한 증체속도와 현존량과의 관계는 0.1% 수준의 유의한 정상관이 인정되었다. 지렁이의 현존량은 3주에서 가장 높은 값을 나타내었으나, 분립생산량은 3주 이후 7주까지 점차적으로 증가하여 7주에서 최고 값을 나타내었다. 분립의 무기물 함량은 분뇨슬러지보다 낮은 값을 나타내었는데, 분립의 무기물 함량이 낮았던 원인은 지렁이의 사육과정중에서 무기물의 체내축적이 많았기 때문이라고 생각된다. 또한 분립의 무기물 함량(중금속)은 유기질 비료의 허용규제치 이하의 값을 나타내어 안전성이 높았다고 생각된다.

• 유기물자원화
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• 제20권4호
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• pp.61-74
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• 2012

우리나라는 1960년대에 들어서 경제개발계획의 수립과 더불어 산업발전 정책이 강력히 추진되기 시작하며 많은 산업단지가 조성되어 있다. 현재는 지속적인 발전이 가능한 산업단지로 만들기 위하여 정부에서는 산업단지에서 발생되는 부산물과 폐기물을 다른 기업의 원료나 에너지로 재활용하는 생태산업단지 구축사업을 추진하고 있다. 이와 관련하여 본 연구에서는 연구대상지역인 A 산업단지에서 발생되는 슬러지의 물리화학적 특성을 분석하였고, 슬러지의 에너지화 시설 설치에 따른 경제성 및 부대효과를 분석함으로써 사업화 가능성을 검토하였다. 연구대상지역인 A산업단지에서 발생되는 슬러지발생 업종의 비율은 92%가 석유 화학업종인 것으로 분석되었다. 이렇게 발생된 슬러지는 매립>소각>>재활용>해양투기의 순으로 처리되고 있는 것으로 조사되었으며 슬러지를 채취하여 분석한 결과 발생량 가중치 평균으로 3,891kcal/kg인 것으로 분석되었다. 분석된 기초 데이터를 바탕으로 건조시설과 열병합 발전소를 설치하여 운영 할 경우 설치비용, 운영비용, 운영이익을 산출하였고, 총 8가지 Case로 분류하여 흑자전환유무 및 그 시점에 대한 시뮬레이션을 하였다. 분석결과 건조시설과 열병합발전소를 설치 운영하며 국고지원을 받을 경우 3년에 원금회복 후 4년째부터 흑자를 나타낼 것으로 분석되어 사업화 경제성이 있는 것으로 평가되었다.

• 유기물자원화
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• 제26권4호
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• pp.53-61
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• 2018

혐기성소화(AD)는 폐활성슬러지의 유기물함량을 바이오가스로 전환할 수 있는 가장 널리 이용되는 공정 중 하나이다. 그러나 현재 전통적인 혐기성소화에 의한 실제 메탄수율은 이론적인 최대 메탄수율에 미치지 못하기 때문에 메탄수율을 높일 수 있는 방안의 지속적인 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 폐활성슬러지로부터 메탄수율을 높이기 위해 생물전기화학 혐기성소화조를 이용하여 혐기성소화슬러지와 생슬러지의 혼합비율(3:7, 5:5)에 따른 메탄수율 및 유기물제거 효율에 미치는 영향에 관하였다. 그 결과 생물전기화학 혐기성소화 슬러지의 혼합비가 3:7과 비교하여 5:5일 때 가장 높은 메탄수율 294.2 mL $CH_4/L$(0.63배 증가)과 52.5%(7.5% 증가)로 유기물제거효율을 가지는 것으로 나타났으며 pH, 알칼리도와 VFAs의 농도도 안정적으로 유지되었다. 이러한 결과는 혐기성소화 슬러지의 혼합비의 증가는 생물전기화학 혐기성소화조의 안정적인 성능유지를 위해 효과적인 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제31권3호
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• pp.35-41
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• 2023

본 연구에서는 반도체 제조공정에서 발생하는 실리콘 슬러지에 금속산화물인 이산화티타늄을 코팅하였으며, 이를 안료 및 도료의 소재로 응용하였다. 상세히는, 불순물이 제거된 판상형의 실리콘 슬러지 분말에 졸-겔법을 통해 이산화티타늄을 코팅하였다. 안료 및 도료의 소재로서 응용 가능성을 확인하기 위해서 친수성 투명 코팅제에 분산하여 페인트를 제조한 후 유리 기판에 분사하였다. 그 결과, 이산화티타늄의 도입으로 인한 발림성 향상과 하얀색의 발현을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해서 실리콘 슬러지에 이산화티타늄을 코팅함으로써 발림성 및 친수성이 향상됨을 확인하였으며, 이를 통해서 반도체 공정에서 발생하는 실리콘 슬러지가 안료 및 도료의 소재로서 응용 가능성을 확인하였다.