• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2006년도 학술발표회 발표논문집
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• pp.304-306
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• 2006

본 연구에서는 하수슬러지의 감량화 방안으로 초음파-알칼리 전처리를 통한 하수슬러지의 가용화 특성과 전처리된 하수슬러지의 비메탄활성도(SMA) 실험을 통한 메탄가스 발생 특성을 살펴본 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 하수슬러지의 전처리에서 초음파와 알칼리의 단독 전처리보다는 초음파-알칼리 전처리의 경우, 또한 단일주파수 초음파보다는 이중주파수 초음파의 경우 SCOD 가용화율과 처리시간에 있어 더 효과적임을 알 수 있었다. 알칼리(40meq/L NaOH), 초음파(15, 20, 15+20kHz), 알칼리와 초음파 전처리시(15, 20, 15+20kHz with 40meq/L NaOH)시 반응시간 45분에서 하수슬러지의 세포파괴도가 가장 높게 나타난 것은 알칼리(40meq/L NaOH)와 이중주파수 초음파 15+20kHz 전처리로 조사되었으며, 이때 세포파괴도는 98.7%로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제17권1호
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• pp.96-102
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• 2009

본 연구에서는 혐기성 소화 성능 향상을 위해 초음파 및 알칼리 전처리에 의한 폐활성 슬러지의 가용화 효과를 조사하였다. 초음파 및 알칼리 전처리는 세포벽의 파괴로 인하여 모세관 흡입 시간을 증가시킬 뿐만 아니라 상등액의 용존성 화학적 산소요구량, 단백질 및 탁도 농도를 증가키는 것으로 나타났다. 알칼리와 초음파 전처리를 병행한 슬러지 가용화가 초음파 전처리만을 수행한 경우에 비해 용존성 화학적 산소요구량과 단백질 증가가 높은 것으로 나타났다. 알칼리와 초음파 전처리를 동시에 수행한 경우 폐활성 슬러지의 고형물 농도 증가에 따라 가용화 효율이 감소하는 것으로 조사되었다.

• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.241-246
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• 2014

본 연구는 바이오에탄올을 생산하고자 대표적인 임업부산물인 낙엽을 바이오매스로 하여 전처리 과정을 거친 후 효소가수분해 공정을 적용하여 당화반응 특성을 비교 하였다. 전처리 방법은 화학적으로 산(HCl), 알칼리(NaOH, $NH_3$)처리하였고 각각 침지법, 교반법, 고압멸균법을 적용하여 실험하였다. 처리 효율은 효소가수분해 진행 후 포도당 생산량으로 확인하였다. 실험결과, 알칼리 전처리에서는 산 전처리 대비 18% 높은 글루코즈 생산량을 보여 바이오에탄올 생산을 위한 임업폐기물 화학적 전처리 방법으로는 알칼리처리가 효율이 더 높은 것으로 확인되었다. 또한 화학적 처리방법 중 각 방법을 적용하여 비교한 결과, 모든 방법이 알칼리-수산화나트륨 처리하였을 때 가장 높게 나왔다. 본 연구의 결과를 바탕으로 목질계 바이오매스 중 하나인 낙엽을 기질로 전처리 및 효소가수분해 공정의 가능성을 확인하였고 차후 바이오에탄올 생산에도 영향을 미칠 것으로 예상된다.

• 유기물자원화
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• 제26권2호
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• pp.53-63
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• 2018

가수분해반응에서 율속 단계가 되어 수리학적 체류시간이 길어지고 처리 효율이 떨어지며 불안정한 처리 및 대규모 소화조 크기에 문제가 발생한다. 따라서 처리효율을 높이기 위해서는 하수 슬러지를 방해하는 요소들에 대해 혐기성 소화를 최소화하기 위한 전처리가 필요하며, 본 연구에서는 폐수 처리공정에서 초음파 및 알칼리 처리를 이용한 하수 슬러지의 분해 및 전처리효과를 검토하였다. 초음파 및 알칼리 전처리를 사용한 폐활성슬러지에 대한 혐기성 생분해도 분석결과 지체기의 시간이 감소하는 동안 누적 메탄 생산 및 메탄 생성 속도가 증가하였다. 따라서 초음파 및 알칼리 전처리를 이용한 하수 슬러지의 전처리는 율속단계를 작용하는 가수분해단계에서 지체기를 포함한 반응 시간을 줄이고 메탄 생산 속도 및 최종 메탄 수율을 증가시켜 효과적으로 가속화할 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권1호
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• pp.90-96
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• 2008

슬러지 직매립 금지와 런던협약에 따른 해양투기의 금지로 인해 하수슬러지의 처리 대안 연구가 다방면으로 진행되고 있으며 본 연구에서도 슬러지를 안정화시켜 액비로 재활용하는 기술에 대한 실험연구가 수행되었다. 슬러지 가용화를 위해 알칼리 전처리를 도입하였고 전처리된 슬러지를 호기성 소화조의 기질로 투입하여 유기물 및 질소화합물의 성상 변화를 관찰하였다. 또한 pot test를 통해 처리된 슬러지의 액비 이용 가능성을 평가하였다. 그 결과 알칼리 전처리된 슬러지를 호기성 소화조의 기질로 투입할 경우 전처리되지 않은 슬러지를 투입할 경우에 비해 SS 분해율은 57%에서 66%로 VSS 분해율은 59%에서 69%로 증가하였으며, 슬러지를 전처리할 경우 소화조의 체류시간 감소가 예측되었다. 알칼리 전처리와 호기성 소화를 통해 TCOD의 94.1%가 감소되었고, 최종 SCOD는 220$\sim$230 mg/L로 낮아 유기물이 안정화됨을 나타내었다. 소화조에서 질산화와 이로 인한 pH 저하 현상이 발견되었으며 전처리하지 않은 경우(445.4 mgN/L)가 전처리한 경우(223.1 mgN/L)보다 높은 질산농도와 낮은 pH값(최저 3.0)을 보였다. 슬러지를 액비로 이용할 경우 오이 묘목 잎의 성장은 소화 처리된 슬러지, 전처리 및 소화된 슬러지, 처리되지 않은 슬러지, 증류수의 순으로 높았으며 질산성 질소의 농도, 슬러지 투입량은 잎의 성장과 정의 상관성을 보였다. 전처리와 소화를 병행할 경우 처리하지 않은 슬러지보다 잎과 줄기의 생육 모두를 향상시켰으나, 소화만을 거친 슬러지는 처리하지 않은 슬러지보다 잎의 성장은 크게 향상시키고 줄기의 성장은 다소 저하시켰다.

• 공업화학
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• 제22권3호
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• pp.336-339
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• 2011

해조류는 잠재력이 있는 풍부한 발효기질이다. 해조류의 효소가수분해를 상업용 셀룰라아제 및 비스코자임과 함께 알칼리 과산화수소 전처리에 의해서 검토하였다. 본 연구에서 사용된 해조류는 구멍갈파래이며, 전처리 평가는 효소가수분해 후 얻어진 글루코오스의 수율로 나타내었다. 알칼리 과산화수소는 과산화수소 1 wt%에 수산화나트륨을 1~1.75 wt% 범위로 혼합하였다. $60^{\circ}C$에서 3 h 동안 전처리한 결과 5 wt% 과산화수소를 사용했을 때에 가장 높은 글루코오스 전환율을 보였다. 알칼리 과산화수소로 전처리한 후 필요한 효소의 양은 전처리하지 않은 구멍갈파래에 비하여 상당히 절감되었으며, 아울러 효소 가수분해동안 얻어진 글루코오스의 양은 증가되었다.

• 공업화학
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• 제29권5호
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• pp.613-619
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• 2018

본 연구에서는 유입 슬러지에 다양한 전처리 방법과 고액분리장치를 이용한 유출수의 잉여슬러지를 농축 후 내부반송을 적용하여, 중온혐기-고온호기 혼합 슬러지 처리 공정의 슬러지 소화효율과 메탄가스 생성량에 미치는 영향을 비교 검증하였다. 실험실 규모의 혼합 소화공정장치를 제작하여 서로 다른 유입 슬러지 전처리방법을 적용하여 5단계로 실험을 진행하였다. 1단계에서는 열-알칼리처리 전처리를 하여 슬러지를 공급하였고, 2, 3, 4단계에서는 유출수로부터 농축된 잉여슬러지의 내부반송과 각각 열-알칼리처리, 열처리, 알칼리 처리(7일)를 거친 유입 슬러지를 공급하였다. 마지막 5단계에서는 전처리를 하지 않은 슬러지를 공급하였다. 실험 결과, 1단계에서 4단계까지 진행되는 동안 Volatile Suspended Solid (VSS) 제거율은 유입 슬러지 전처리와 내부반송을 적용하는 경우 크게 증가하였으며, 메탄생성량 또한 2단계에서 슬러지 내부반송과 열-알칼리처리 전처리 적용의 경우 285 mL/L/day까지 크게 증가하였다. 한편, 5단계에서 전처리를 하지 않은 슬러지를 공급하였을 경우 VSS 제거율과 메탄 생성량이 크게 감소하였다. 결론적으로, 유입 슬러지의 열-알칼리처리 전처리와 유출수의 농축 잉여슬러지의 내부반송을 통해 복합 슬러지 처리 공정의 슬러지 제거 효율과 메탄생성량을 크게 증가시킬 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권10호
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• pp.15-21
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• 2014

본 연구는 부산시 남부하수처리장의 탈수슬러지를 이용하여 전처리에 따른 분해 및 혐기성 상태에서의 최종 메탄 및 이산화탄소 발생량을 평가하기 위해 Biochemical Methane Potential(BMP) 실험을 실시하였다. 초기 1 % TS 농도의 탈수슬러지를 각각 30분 동안 5M NaOH를 이용하여 알칼리 전처리를 실시하였고 초음파 전처리는 30분 동안 조사밀도를 1.5 W/mL로 조절하여 실시하였으며 알칼리와 초음파 전처리를 병합한 동시 전처리를 시행하였다. 그에 따라 SCOD 값이 초기 33.1 mg/L에서 최대 494 mg/L로 증가하였다. 또한 BMP 실험을 실시한 결과 31.2~84.2 mL $CH_4/g$ VS, 9.2~13.5 mL $CO_2/g$ VS로 나타났다. 영양배지와 상등액 슬러지를 주입여부에 따른 BMP 실험을 실시한 결과 각각 73.1, 73.8 mL $CH_4/g$ VS, 11.2, 13.6 mL $CO_2/g$ VS으로 나타났으며 모델값과는 큰 차이를 보이지 않았다. BMP 실험을 종료 후 VS를 분석한 결과 초기 62 %에서 33.8~45.4 %로 감소하였다. 알칼리, 초음파 전처리보다는 동시 전처리가 메탄발생량과 SCOD 값을 증가시켰으며 VS 감소율이 증가하여 혐기성 소화율이 향상되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권3호
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• pp.303-307
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• 2013

이 연구는 목질계 바이오매스에 대한 알칼리 용액의 침지와 침출 전처리의 효능을 비교한다. 볏짚과 보리짚과 같은 다양한 바이오매스는 수산화나트륨 용액, 수산화칼륨 용액, 암모니아수 그리고 탄산나트륨 용액에 의해 침지 공정으로 수행되었다. 암모니아수에 의해 전처리된 볏짚과 보리짚의 효소 소화율은 80% 이상으로 나타났다. 전처리된 유칼립투스 부산물, 낙엽송 그리고 리기다 소나무의 효소 소화율은 상대적으로 낮은 범위로 나왔다. 하지만 전처리된 유칼립투스 부산물은 초기 바이오매스에 비해 효소 소화율이 약 5배 증가되었다. 또한 침출 공정으로 전처리된 유칼립투스 부산물의 효소 소화율은 약 12배가 증가되는 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권1호
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• pp.103-109
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• 2010

하폐수 처리과정에서 발생되는 슬러지는 주로 혐기소화에 의해 처리되며 슬러지를 감량하고 메탄을 생산할 수 있어 많이 이용되고 있다. 슬러지의 전처리는 혐기소화의 율속단계인 가수분해를 높여 처리속도를 향상시키므로 많은 연구가 진행 중이다. 본 연구에서는 열, 초음파, 열-알칼리의 전처리 기술에 따른 슬러지의 가수분해(가용화) 효과와 전처리한 슬러지를 혐기소화하여 메탄 생산량과 슬러지의 감량 효과를 비교하였다. 하수와 폐수 슬러지 가용화율은 열-알칼리 동시 처리한 경우에는 67과 70%로 가장 높았고 다음으로 초음파 처리와 열처리가 40% 이상의 비슷한 가용화율을 보였다. 혐기소화 가스의 메탄 함량은 45~70% 범위로 유지되었고 전처리한 슬러지가 control에 비해 높게 나타났다. 메탄 생산량은 열처리, 초음파 처리, 열-알칼리를 같이 처리한 경우가 control에 비해 각각 하수슬러지는 2.6, 2.7, 3.5배, 폐수 슬러지는 3.5, 4.1, 4.2배 증가하였다. 혐기소화 슬러지의 감량효과는 전처리한 슬러지가 control에 비해 5~19% 포인트 높게 나타났으며 열-알칼리 처리한 경우가 초음파와 열처리에 비해 우수한 감량 효과를 보였다. 위의 결과로부터 전처리가 메탄 생산량에서 뿐만 아니라 슬러지 처리처분 비용 절감에 있어서도 중요한 역할을 함을 확인할 수 있었고 열-알칼리 동시 처리가 가장 우수한 성능을 보였다.