• 유기물자원화
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• 제26권3호
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• pp.5-14
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• 2018

하수재이용시설 막여과 농축수가 하수처리장 생물반응조 미생물에 미치는 영향을 알아보기 위하여 기 운영 중인 하수재이용시설 농축수를 채취 분석하고 농축수 주입에 따른 산소섭취율 변화 및 연속식 활성슬러지 실험을 수행하였다. 기 운영 중인 하수재이용시설 농축수를 분석한 결과 농축수의 유기물과 T-P 농도는 SS 농도와 밀접한 관계가 있고 농축수 내의 이온성 물질은 $Cl^-$ > $Na^+$ > $Ca^{2+}$ > $K^+$ > $Mg^{2+}$ > $F^-$순으로 높게 나타났으며 농축수의 항목별 분석값은 농축수 채취시기에 따라 크게 변함을 알 수 있었다. 농축수 비율에 따른 미생물 산소섭취율(OUR) 실험을 실시한 결과 농축수 비율이 증가함에 따라 농축수가 활성슬러지 미생물에 유기물로 작용하여 산소섭취율이 증가함을 알 수 있었으며 OUR 실험만으로는 독성영향을 주는 농축수 비율을 산정할 수 없었다. 연속 활성슬러지 실험을 실시한 결과 농축수 주입비율이 증가함에 따라 MLSS 농도, 유기물 제거효율 그리고 T-N 제거효율은 서서히 감소하였다. 따라서, 실험결과 농축수가 활성슬러지의 처리효율에 영향을 주기 시작하는 주입비율은 25% 이상인 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.27-40
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• 2022

본 연구에서는, 탈수슬러지 및 음식물류폐기물의 효율적인 병합혐기성소화를 위해 폐기물의 혐기성소화 가능성 및 열화학적 전처리 방법에 대해 평가하였다. 폐기물의 혐기성소화 가능성 평가 결과, 음식물류폐기물이 탈수슬러지에 비해 혐기성미생물에 의해 분해 가능한 유기물 농도 및 methane yield가 각각 2.2배, 1.3배 더 높게 평가되었다. 바이오가스 발생량의 증대를 위해서는, 음식물류폐기물의 혼합비율을 증가시키는 것이 필요할 것으로 판단되었으며, 열화학적 전처리 효율은 반응온도, NaOH 주입량, 반응시간, 혼합비율 조건에 대해 평가하였다. 전처리 효율 및 탈수능을 통해 평가한 결과, 최적 열화학적 가용화 전처리 조건은 반응온도 140℃, NaOH 주입량 60 meq/L, 반응시간 60 min, 혼합비율 1:5로 평가되었다. 최적 열화학적 가용화 전처리 조건 적용 전과 후의 methane yield를 비교한 결과, 전처리를 적용한 경우에서, 가스발생속도 및 methane yield가 각각 1.6, 1.5배 증가하였다. 따라서, 탈수슬러지 및 음식물류폐기물의 효율적인 병합혐기성소화를 위해서는 음식물류폐기물의 혼합비율을 증가시키며, 폐기물의 전처리를 통해 가용화 효율을 증대시키는 것이 필요하다고 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제30권3호
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• pp.5-12
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• 2022

본 연구에서는 반도체를 포함한 다양한 산업 분야에서 발생하는 슬러지 폐기물을 활용하여 고부가 가치의 균일한 콜로이달 실리카 나노입자를 제조하고자 하였다. 상세히는 슬러지 폐기물에서 고분자를 용해하여 추출한 실리카(s-SiO₂)를 분리하였고, 암모니아와 소니케이터를 활용한 에칭을 통해 실라놀 전구체를 추출하였다. 실라놀 전구체를 활용하여 졸-겔법으로 균일한 약 50nm 크기의 실리카 나노입자(n-SiO₂)를 성공적으로 합성되었음을 확인할 수 있었다. 또한, s-SiO₂의 에칭 시간에 따른 n-SiO₂의 수득량을 확인하였으며, 8시간의 에칭 시간에서 가장 많은 n-SiO₂가 제조되는 것을 확인할 수 있었다. 최종적으로 n-SiO₂를 기반으로 한 CMP용 슬러리를 제조하여, 반도체 칩의 연마에 활용하였다. 그 결과, 반도체 칩의 표면에 존재하던 빗살 무늬의 데미지들이 성공적으로 제거되었으며, 이를 통해 슬러지 폐기물에서 고부가 가치의 반도체 급 n-SiO₂ 소재가 성공적으로 제조되었음을 확인할 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제31권3호
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• pp.5-13
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• 2023

본 연구에서는 반도체 공정에서 발생하는 폐실리콘 슬러지를 활용하여 고부가가치의 실리카 나노입자로 합성하는 방법들에 대한 비교 연구를 수행하였다. 상세히는, 폐실리콘 슬러지 내에 존재하는 금속과 유기 불순물을 산세 처리를 통해 제거한 뒤 졸-겔법과 수열합성법을 통해 실리카 나노입자로 제조하였다. 두 가지 합성법을 통해 제조된 실리카 나노입자에 대한 다양한 형상 및 특성 분석을 진행하였다. 그 결과, 졸-겔법으로 제조된 실리카 나노입자는 순도가 높고 균일한 형상으로 합성되었으며, 수열합성법은 수율과 단순한 제조법의 이점을 확인할 수 있었다. 본 비교 연구는 폐실리콘 슬러지에서 실리카 나노입자를 제조하는 두 가지 합성법에 대한 상세한 실험 결과를 제시하여, 반도체 공정에서 발생하는 부산물을 활용한 고부가가치 소재 제조법 정립에 기여할 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제32권1호
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• pp.39-47
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• 2024

본 연구에서는 반도체 제조공정에서 발생한 실리콘 슬러지(SS)를 재활용하여 라이다 센서에 인식 가능한 검은색 소재(SS/bTiO₂)로 제조하고, 두 종류의 라이다 센서(MEMS 및 Rotating LiDAR)를 활용하여 제조한 소재의 인식률을 확인하였다. 상세히는, SS 표면의 금속 불순물을 제거하여 이산화티타늄을 도입하고 화학적 환원을 통해 SS/bTiO₂ 소재를 제조하였다. SS/bTiO₂는 투명 페인트와 혼합하여 친수성 검은색 도료로 제조하고 스프레이 건을 사용하여 유리 기판에 도포하였다. SS/bTiO₂ 기반의 도료는 상용화된 카본 블랙 기반의 도료와 유사한 명도(L^*=15.7)를 가짐과 동시에 우수한 근적외선 반사율(26.5R%, 905nm)을 나타내었다. 더불어, MEMS 및 Rotating 라이다를 통해서도 성공적으로 인식이 되는 것을 확인하였다. 이는 프레넬 반사 원리에 의해 검은색 이산화티타늄과 실리콘 슬러지 간의 계면에서 높은 반사가 일어났기 때문이다. 본 연구를 통해, 반도체 제조공정에서 발생하는 실리콘 슬러지를 효과적으로 재활용할 수 있는 새로운 응용 방안에 대하여 제시하였다.

• 유기물자원화
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• 제6권2호
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• pp.7-30
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• 1998

본 연구에서는 국내 유기성 폐기물의 발생 현황과 자원화 가능성을 산출, 평가하고 현재의 퇴비화 처리 및 이용을 조사한 후 앞으로의 활성화 방안을 제시하였다. 먼저, 유기성 폐기물의 대표격인 음식물찌꺼기는 정부의 꾸준한 감소노력으로 점차 발생량이 감소하고 재활용율도 '97년 9.6%까지 점차 증가하는 추세에 있음을 알 수 있었다. 그러나 이러한 재활용율은 아직 미진한 수준으로 더욱 더 향상시키는 것이 필요하며 적극적인 분리수거, 재활용 체계 구축이 꾸준히 진행되어야 하는 것으로 판단되었다. 한편 '97년 전국 축산분뇨의 발생량은 126,339톤/일로서 '94년 발생량 112,750톤/일 보다 11.2%가 증가한 것으로 산출되었고, 전국 77개소의 하수종말처리장에서 발생되는 하수처리슬러지는 '96년도에 하수처리량의 0.03%에 달하는 하루 3,500톤 정도가 발생되는 것으로 나타났다. 사업장 일반 유기성 폐기물과 별도의 관리를 필요로 하는 사업장 지정 폐기물 중 유기물류 등 '96년도 전체 유기성 산업폐기물의 잠재에너지함량은 연간 288만TOE로 산출되었으며 이는 '96년 우리나라 1차에너지 총소비량 1억6천5백만TOE (통상산업부, 1997)의 1.75%에 달하는 것으로 평가되었다. 이중 폐수처리 오니는 재활용율이 31%대에 그치고 상대적으로 매립처리의 비율이 높은 상태로서 발생량이 큰 것을 감안할 때 향후 보다 더 재활용에 대한 고려가 필요한 것으로 분석되었다. 퇴비화 원료는 주로 축산폐기물, 인분, 식품가공 부산물, 어박류, 부엽토, 톱밥 등이었으며, 최근에 이르러 비로소 음식물쓰레기, 오니류의 퇴비화가 시도되고 있었다. 퇴비생산량은 '96년 4월 현재 288개 생산업체에서 약 42만톤 정도를 생산하고 있었으며, 농업용으로의 사용이 가장 많았고 그 외 산림용이나 조경용으로의 사용은 매우 제한되어 있었다. 결론적으로, 퇴비 이용의 활성화를 위해 퇴비제품 규격의 표준화, 퇴비분석 및 품질관리 방법의 확립, 분리수거 및 퇴비화를 통한 품질 개선 등이 필요한 것으로 사료되었다. 특히 도시 산업 유기성 폐기물 퇴비의 사용 증대를 위해 확실한 부숙퇴비의 생산과 함께 중금속 등 유해물질을 줄이는 것이 퇴비 생산량의 증가 못지 않게 중요하다 판단되었다.

• 유기물자원화
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• 제6권2호
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• pp.45-57
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• 1998

이 실험의 목적은 혼합된 제지 하수슬러지에 최적의 공극개선재로서 woodchips의 혼합비율을 설정하기 위한 것이다. 공극개선재는 제지슬러지와 하수슬러지(건물중 2:1)혼합물에 0(W-0), 20(W-20), 33(W-33), 50(W-50)%의 부피비로 혼합되었고 강제송풍에 의한 정체식으로 퇴비화를 실시하였다. 퇴비의 부숙도를 평가하기 위하여 이화학성 변화를 조사하였다. W-33과 W-50 처리구에서 온도는 퇴비화가 시작하자마자 상승하여 5일째 $60^{\circ}C$ 이상까지 이르렀다. 열수가용성 C/N율의 감소는 퇴비화 초기에 W-0과 W-20 처리구에 비해 W-33과 W-50 처리구에서 두드러졌다. 열수가용성 $NO_3{^-}-N$은 퇴비화 초기에 거의 변화를 보이지 않다가 퇴비화 20일 이후에 빠르게 증가하였으며 W-0 처리구가 그 증가량이 가장 적었다. G.I.값은 W-50 처리구에서 20일째, W-0은 30일째 이후 80이상으로 높아졌다. 이상의 결과를 토대로 공극개선재의 혼합은 33%이상이 합리적이었으나, 특히 W-50 처리구는 송풍에 의한 온도조절이 어려웠으며, 공극개선재의 구입 및 단가 그리고 생산되는 퇴비량을 고려한다면 공극개선재를 33% 혼합하는 것이 가장 이상적이다.

• 유기물자원화
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• 제15권3호
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• pp.106-112
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• 2007

본 연구는 하수슬러지 케이크와 타르, 피트모스를 혼합하여 연료 및 보조연료로써 활용이 기능하도록 안정된 발열랑을 가지는 혼합비를 도출하고, 제조된 고형연료의 연소특성과 대체연료로써의 RDF의 적용가능성을 확인하는데 목적이 있다. 각각의 개별 발열량은 하수슬러지 케이크와 피트모스가 4000~4500kcal/kg 비슷하였으며, 타르의 발열량은 7000kcal/kg로 가장 높은 것으로 나타났다. 또한, 발열량 6,000kcal/kg 이상으로 하는 적정 혼합비를 (하수슬러지케이크 : 타르 : 피트모스) 1 : 4 : 1에서 1: 7 : 1까지로 하여 길이 1.6cm, 직경 1.3cm, 중량 2.3g의 고형연료를 제조하였다. 제조된 고형연료의 RDF 적용가능성 분석결과, 배기가스 분석에서는 혼합비에 따라 발생되는 배기가스의 성분농도가 크게 변하지 않았으며, 고형연료의 불꽃 지속시간은 5분 내외로 동일 질량 2.3g을 연소시킨 일반 무연탄과 지속시간이 비슷한 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 제조한 고형연료의 연료 및 보조연료로서의 활용이 기능할 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제12권1호
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• pp.75-83
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• 2004

혐기성 소화효율의 극대화를 위해 온도상분리 공정과 혐기성 회분식 공정을 음식물 쓰레기와 하수슬러지의 혼합기질에 적용한 온도상분리 혐기성 회분식 소화공정(TPAD-ASBR)의 거동 특성을 유기물부하의 변화에 따라 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다. TPAD-ASBR 과 대조구의 첫 단에서 대부분의 메탄생성과 유기물 제거가 이루어졌으며, 단위부피당 메탄발생량은 유기물부하 2.7 g VS/L/d에서 각각 0.79와 0.59L $CH_4/L/d$ 였다. 동일 부하에서 TPAD-ASBR의 유기물 제거효율은 61%이었으며 40%의 효율을 보인 대조구에 비해 고온조를 도입한 본 공정의 우수성을 확인하였다. 국내 하수슬러지는 상대적으로 낮은 VS 농도(1.5%, w/w)와 낮은 생분해 효율을 보이는데, 이러한 부정적 특성을 보완하기 위하여 투입된 음식물쓰레기에 의한 기질 특성의 효과적인 개선으로 인해 높은 유기물 감량과 메탄회수가 가능하였다. 또한, track study를 통해 연속회분식 운전방식에 의한 settling 단계의 도입으로 SRT를 HRT보다 길게 유지하여 미처리 입자와 active biomass의 효율적이고 지속적인 접촉을 도모하여 보다 높은 안정화효율 획득이 가능한 것으로 사료된다. 따라서, 혐기성소화공정에 TPAD-ASBR공정과 함께 음식물쓰레기와의 혼합소화를 도입하는 것은 처분이 까다로운 두 가지의 폐기물을 고효율로 처리함과 동시에 효율적인 에너지회수가 가능하여 경제적 운전이 가능하였다.

• 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.