• 대한환경공학회지
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• 제22권7호
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• pp.1319-1330
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• 2000

유기성폐슬러지를 염화아연과 황화칼륨으로 약품활성화하여 제조한 활성탄의 세공발달과 흡착특성을 연구하였다. 유기성폐슬러지로 제조한 탄소의 세공발달은 77K에서 질소흡착법을 이용하여 특성화하였다. 염화아연으로 약품활성화하여 제조한 $ZnCl_2$-활성탄은 활성화공정에 의해 미세공이 형성되었음을 지적해주는 BDDT 분류의 type I의 흡착특성을 보여주었다. 상용 분말활성탄과 $K_2S$-활성탄은 BDDT 분류의 type IV와 유사한 이력현상을 나타냈는데, 이것은 이들 활성탄에 중세공이 형성되었음을 말해준다. 이것은 $K_2S$-활성탄은 주로 중세공과 미세공으로 이루어졌으며, 거대세공의 발달은 미비하다는 것을 의미한다. 유기성폐슬러지로 제조한 $K_2S$-활성탄의 중금속 흡착능은 상용입상활성탄보다 우수한 것으로 나타났다. $K_2S$-활성탄에 대한 중금속의 흡착은 단분자층 흡착을 나타내는 Langmuir와 Freundlich 등온식에 잘 부합되었다. $PO_4$-P에 대한 흡착능은 $K_2S$-활성탄이 $ZnCl_2$-활성탄보다 우수한 것으로 나타난 반면, $NO_3$-N의 흡착은 $ZnCl_2$-활성탄이 우수한 것으로 나타났다. 본 연구결과, 활성화제로 염화아연과 황화칼륨을 사용하여 유기성폐슬러지를 약품처리할 경우, 탄화와 활성화공정을 거치는 2단계 공정을 통하여 상용입상활성탄보다 흡착능이 뛰어난 활성탄을 제조할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권4호
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• pp.362-367
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• 2006

도시 하수처리장에서 수집되는 폐활성 슬러지는 유기성 물질을 다량 함유하고 있는 바이오매스이다. 하지만, 대부분의 연구 결과 폐활성 슬러지를 이용한 생물학적 수소생산율은 매우 낮다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 폐활성 슬러지를 산, 알카리 처리, 기계적 처리, 열처리, 오존 처리, 초음파 처리 등의 전처리에 대한 효과를 살펴보았다. 전처리 실험결과, 폐활성 슬러지 내의 유기물질들은 가용화되었으며 $SCOD_{Cr}$값으로 약 14.6배의 증가를 보였다. 열처리된 혐기성 슬러지를 이용하여 폐활성 슬러지로부터 최적의 생물학적 수소생산을 위한 실험은 전처리 방법에 대한 효과 및 완충용액의 효과, 수소분압, 그리고 염소이온의 농도 등에 대하여 회분식 조건에서 살펴보았다. 실험결과 효과적인 전처리 방법 및 완충용액의 첨가, gas sparging 등의 방법에 의한 낮은 수소분압인 경우에 수소생산율이 0.52 mmol $H_2/g$-DS(Dried Solids)로 크게 증가함을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권9호
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• pp.1044-1050
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• 2007

본 연구는 대표적인 유기성 폐기물인 음식물쓰레기와 폐활성슬러지를 처리함과 동시에 수소를 생물학적인 방법으로 생성하기 위하여 운전인자인 가용화 방법, pH, VFAs 및 음식물쓰레기와 폐활성슬러지의 최적 혼합비율을 도출하고자 하였다. 폐활성슬러지의 수소 생성량을 높이기 위해 다양한 가용화 방법을 적용하여 그에 따른 수소 수율을 비교한 결과 알칼리와 초음파처리 한 병합처리에서 4.3 mL $H_2/g$ $VS_{consumed}$로 가장 높았으며, 음식물쓰레기와 가용화 된 폐활성슬러지를 혼합한 경우에도 병합처리 한 가용화 방법에서 수소 수율이 13.8 mL $H_2/g$ $VS_{consumed}$로 가장 높았다. 또한 pH는 $5.0\sim5.5$에서 운전시 가장 높은 수소 생성량을 보였으며, 음식물쓰레기와 가용화 된 폐활성슬러지의 최적 혼합비율은 2 : 1에서 수소 생성량이 5.0 L $H_2/L/d$로 가장 높았다. 생물학적 수소 생성이 많을수록 VFAs는 프로피온산의 농도가 낮았고, 부티르산이 아세트산보다 높은 비율로 생산되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1186-1192
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• 2005

간헐폭기시스템에 혐기성 아키아 주입에 따른 질소제거율 변화와 슬러지 발생량변화 및 박테리아의 상관관계를 관찰하기 위해, 표준활성슬러지 공정과 아키아를 주입한 간헐폭기공정과 주입하지 않은 공정을 비교하며 운전하였다. 회분식 실험결과 혐기성 아키아 배양액을 간헐폭기조에 주입한 경우에 유기오염물질 분해율이 향상되었으며, 질산화와 탈질반응 속도가 증가하였다. 특히 표준활성슬러지 공정이나 일반 간헐폭기 시스템에 비해 슬러지 발생량이 매우 낮게 유지되었는데, 이는 혐기성 아키아가 주입됨에 따른 슬러지 생산량이 감소되었기 때문으로 판단된다. 또한, 폭기조에서 용존산소농도를 조절함으로써 혐기성 아키아와 활성슬러지의 공생관계에 따른 효율향상을 간접적으로 확인할 수 있었고 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조에서 비산소소비속도(SOUR)는 $2.9\;mg-O_2/(g-VSS{\cdot}min)$이었으며 비산소소비속도와 질산화 속도는 아키아 배양액을 주입하지 않은 반응조보다 높은 것으로 나타났다. 2) 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조, 주입하지 않은 간헐폭기조와 표준활성슬러지 공정에서의 유기물질($TCOD_{Cr}$)의 제거효율은 각각 93%, 90%와 87%이었다. 3) 각각의 반응조에서 모두 질산화 효율은 높았으나, 탈질속도는 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조에서 비교적 매우 높았다. 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조, 주입하지 않은 간헐폭기조와 표준활성슬러지 공정에서 질소제거효율은 각각 75%, 63%와 33%이었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.275-284
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• 1992

활성(活性)슬러지법(法)에 의하여 고농도(高濃度) 유기성(有機性) 폐수(廢水)를 처리(處理)할 경우에 발생(發生)되는 문제점(問題點)은 폭기조내(曝氣槽內)의 미생물농도(微生物濃度)와 산소전달능력(酸素傳達能力)이 제한(制限)받고 있는 점이다. 이러한 문제점(問題點)을 극복(克服)하기 위하여 높은 산소전달능력(酸素傳達能力)을 나타내는 심층폭기(深層曝氣) 활성(活性)슬러지법이(法) 폐수처리현장(廢水處理現場)에 적용(適用)되고 있다. 따라서 본(本) 연구(研究)는 심층폭기(深層爆氣) 활성(活性)슬러지법(法)의 액체순환특성(液體循環特性)과 산소전달특성(酸素傳達特性) 및 제지폐수(製紙廢水)의 유기물(有機物) 제거특성(除去特性)에 대하여 연구(研究)하게 되었다. 연구결과(研究結果), 심층폭기장치(深層曝氣裝置)는 일반(一般) 산기식(散氣式) 폭기장치(曝氣裝置)에 비하여 산소전달능력(酸素傳達能力)이 매우 높고 순산소(純酸素) 폭기법(曝氣法)과 거의 같은 산소전달특성(酸素傳達特性)을 나타낸다. 또 폭기조내(曝氣槽內) 미생물농도(微生物濃度)와 유기물부하(有機物負荷)를 높게 유지할 수 있어 고농도(高濃度) 유기성(有機性) 폐수(廢水)를 처리(處理)할 수 있었다.

• 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.

• 유기물자원화
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• 제13권3호
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• pp.71-81
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• 2005

슬러지를 안정화시키기 위하여 가장 많이 적용되고 있는 공법은 혐기성 소화공법이라고 할 수 있다. 또한, 혐기성 소화는 유기성분의 효과적인 안정화와 동시에 메탄가스를 발생시켜 에너지로 이용 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 폐활성슬러지의 경우 미생물의 세포벽 때문에 일반적으로 저조한 혐기성 처리효율과 탈수능을 나타내고 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 많은 전처리공정들이 개발되거나 연구되어 왔다. 본 연구에서는 폐활성슬러지의 혐기성 소화효율과 탈수능을 향상시키기 위한 pulse power 전처리 연구를 pilot 규모로 수행하였다. Pilot plant는 기 수행된 실험실 연구결과를 바탕으로 설계 및 운전하였다. 본 연구에서는 pulse power 전처리에 의한 슬러지 특성변화를 평가하였으며, 특히 혐기성 소화시 미생물이 사용하기 용이한 기질의 증가를 의미하는 용존성 유기물질의 증가를 주요항목으로 평가하였다. 혐기성 소화조에서 발생하는 가스발생량과 메탄함량을 측정하여 혐기성 소화능을 평가하였으며, 슬러지 탈수능은 CST 및 비저항값의 측정을 통하여 평가하였다. 또한, 슬러지 처리공정에서의 전체적인 에너지수지를 계산하여 pulse power 전처리에 의한 에너지 회수율 변화를 평가하였다.

• 유기물자원화
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• 제15권2호
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• pp.136-146
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• 2007

상향류 혐기성 블랭킷 반응조를 이용한 매립지 침출수 처리시 입상슬러지 첨가 유무에 상관없이 성공적인 처리가 가능하였다. 입상슬러지의 첨가는 초기 운전기간를 현저히 단축할 수 있었다. 수리학적 체류시간 1일과 $4-8kgCOD/m^3.d$ 의 유기물 부하율에서 Control 반응조와 Granule 반응조의 COD 제거율은 90% 이상을 유지하였다. 실험기간 동안 입상슬러지 첨가 유무에 상관없이 슬러지 표면과 반응조 벽면에 무기 침전물이 축적되었다. 비메탄 활성도는 미생물의 기질에 대한 적응도와 유기물 부하량이 증가함에 따라 증가하였다. Granule 반응조의 최대 비메탄 활성도의 값은 $0.57gCOD/g{\cdot}VSS{\cdot}.d$로 나타났다. 비록 본 연구에서는 과도한 무기물 축적으로 인한 비메탄 활성도의 저감은 발생하지 않았으나 무기물의 제거를 위하여 유입수의 전처리 공정이 필요할 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제25권1호
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• pp.15-21
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• 2017

본 연구에서는 하수슬러지의 유기산 생산에 있어 해조류 첨가를 통한 상승효과를 확인하고자 새로운 접근을 시도하였다. 기질농도를 동일하게 20 g COD/L로 하고 하수슬러지와 해조류의 혼합비율을 COD 기준, 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100으로 조절하여 실험하였다. 실험 온도는 $35^{\circ}C$, 중온에서 이루어졌고 메탄 생산균의 활성을 억제하기 위해서 $90^{\circ}C$, 20분간 열처리된 혐기성소화슬러지를 식종균으로 이용하였다. 실험결과를 살펴보면, 해조류의 첨가량이 증가할수록 유기산의 농도도 증가하는 경향을 나타내었으며 혼합비율별 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100 (하수슬러지:해조류) 유기산 생산량은 각각 1.45, 3.22, 4.28, 5.24, 4.82 g COD/L이었다. 하수슬러지와 해조류만의 유기산 생산량을 기반으로 하여 상승효과를 계산한 결과, 혼합비율 75:25, 50:50, 25:75 에서 각각 0.92, 1.14, 1.26 g COD/L로 나타났다. 이는 해조류가 25% 비율로 첨가 시 전체 생산된 유기산의 40%가 상승효과에 의해 생산되었음을 의미하며, 해조류의 상대적인 높은 C/N비와 생분해도에 기인한다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 1부
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• pp.482-482
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• 2010

하수처리장에서 발생하는 유기성 슬러지는 대부분 해양투기에 의해 처분되고 나머지는 매립, 소각, 퇴비화 등으로 처분된다. 그러나 런던협약 '96 의정서' 발효에 의해 2012년부터 해양투기가 금지되고, 매립장 및 소각장의 신규건설은 님비(NIMBY) 현상에 의해 제한받기 때문에 효과적인 슬러지 처분 및 가용화 방법이 요구되고 있다. 현재 초음파[1]나 열처리[2], 오존[3,4], 미생물 처리[5,6] 등 물리, 화학, 생물학적 처리방안이 연구되고 있으나 이러한 방법들은 에너지 과소비, 2차 오염물질 발생에 따른 처리비용 증가 등의 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존의 연구 방법을 보안하고자 전기분해를 활용하여 슬러지 가용화를 시도함으로써 슬러지 발생을 저감시킬 수 있는 방법을 연구하였다. 본 실험에서는 전기분해를 위해 제작된 불용성 전극은 Titanium에 Iridium을 코팅하여 제작하였고, 최대 20V까지 전압을 고정시키고 시간에 따라 변화되는 전류와 전기전도도, pH 값을 관찰하였다. 실험에 사용된 활성슬러지는 3개월간 합성폐수로 순응화 시킨 후에 시료로 사용하였다. 전기분해에 의해 처리된 활성슬러지의 여액을 분석한 결과 SCOD, TN, TP 농도가 각각 510%, 9%, 106% 증가하였다. 이는 전기분해에 의해 미생물의 세포벽이 파괴되어 세포 내 물질들이 세포 외부로 용출되어 미생물들의 이용이 가능한 상태로 되었음을 알 수 있었다. 이는 국내 하 폐수의 낮은 C/N비 때문에 무산소조에 메탄올 같은 외부 탄소원을 공급하는 대신에 별도의 탄소원 공급 없이 가용화 된 슬러지를 반송시킴으로써 슬러지 저감에 따른 폐기 비용과 운전비용의 절감을 기대할 수 있어, 근본적인 슬러지 발생을 저감시킬 수 있는 해결책이라 할 수 있다.