• 유기물자원화
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• 제29권3호
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• pp.35-40
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• 2021

초음파로 활성화된 과황산염을 이용한 슬러지의 가용화 정도를 확인하기 위하여 VSS 감량화율, 가용화율 및 체외고분자물질을 주요 지표로 측정하여 초음파 및 수산화나트륨을 이용한 알칼리·초음파 방법과 비교하였다. 과황산염·초음파 조건에서 VSS 감량화율은 27.6%, 가용화율은 58.9%로 증가하였고, TB-EPS as Carbohydrate와 Protein은 각각 770 mg/L, 2,162 mg/L 용출되었다. 초음파 및 알칼리·초음파 방법에 비하여 VSS감량화율 및 가용화율이 높았으며, TB-EPS지표로 볼 때 세포의 파괴 및 용출에서도 과황산염·초음파 조건에서 더 효율적이었다.

• 에너지공학
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• 제20권2호
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• pp.84-89
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• 2011

본 연구는 하수슬러지에 알칼리처리와 초음파처리를 적용하여 최적의 가용화 조건을 도출하고자 각각의 단일처리, 병합처리로 가용화율을 확인하였다. 단일처리 중 알칼리처리는 4종의 알칼리시약을 각각 적용하여 전처리한 결과, NaOH를 이용한 방법이 27.6%로 가장 높은 가용화율을 확인할 수 있었으며, 주입농도가 높아지더라도 가용화에 미치는 영향에는 한계가 있음을 확인하였다. 초음파처리는 140 W/L의 조사밀도에서 가용화율이 가장 높았으며(33~39%), 조사주기의 증대는 가용화율에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다. 알칼리 처리와 초음파처리를 혼재한 병합처리 시 알칼리처리 후 초음파처리를 적용한 방법이 $70.4{\pm}9.4%$의 가용화율로 초음파처리 후 알칼리처리 방법에 비해 약 22% 높은 결과를 나타내었다. 각 조건에서의 SCOD 증가속도는 병합처리(알칼리처리 후 초음파처리)에서 0.076 $min^{-1}$으로 가장 높은 결과를 나타내었다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제33권9호
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• pp.636-643
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• 2011

초음파를 사용한 슬러지 가용화는 슬러지 부피 감소 및 혐기성 바이오가스 생산시의 소화효율 강화를 위해 그 이용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 세 종류의 슬러지(G 하수처리장의 반송슬러지, 잉여슬러지와 혼합슬러지)를 대상으로 가장 효율적인 가용화를 위해 전기장단독처리와 초음파단독처리 및 전기장-초음파 복합처리를 연구하였다. 폐쇄된 회로로서, 평균 $0.7m^3/h$의 유량으로 200 L의 슬러지(이는 1시간당 3.5회 처리에 해당)를 24시간 동안 84회까지 연속적으로 가용화 공정을 통과시켰다. 전기장만 단독으로 적용하였을 때의 경우 슬러지 종류와 관계없이, 처리 전과 후에 어떤 sCOD/tCOD 변화도 발생하지 않았다. 그러나 초음파 단독 또는 복합된 공정을 이용한 경우 통과횟수에 따라 두 방법 모두 슬러지 가용화율이 증가하였고 복합된 경우 더 크게 증가하였다. 또한, 입자의 직경(0.9)과 직경(0.5)이 원 슬러지보다 감소하는 동시에 VSS/TSS는 2~6% 범위까지 감소하였다. 잉여슬러지와 혼합슬러지에는 전기장 및 초음파 복합처리가 더 적합했던 것에 비해 반송슬러지는 초음파 처리가 더 가용화를 효과적으로 촉진하였다. 가장 효율적인 슬러지 파괴를 위해서는 슬러지 종류에 따라 가용화 공정이 선택적으로 적용되어져야 할 것으로 판단할 수 있었다.

• 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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• 제16권3호
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• pp.83-90
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• 2008

하수슬러지의 초음파 전처리시 용존성 유기물의 증가와 혐기성 생분해도 향상을 평가하였다. 하수슬러지의 초음파에 의한 가용화는 세포벽의 파괴로 인하여 용해성 화학적 산소요구량, 단백질 및 탄수화물의 농도 증가와 입자크기를 감소시켰다. 혐기성 생분해도 측면에서초음파 전처리는 메탄가스 발생량을 증가시켜 혐기성 생분해를 향상시키는 것으로 나타났다. 하수슬러지의 생화학적 메탄 잠재 발생량 실험결과 초음파 전처리 후 슬러지의 최종 메탄 수율은 294.3 ml $CH_4/gVS$로 나타나 전처리를 하지 않은 경우 211.3 ml $CH_4/gVS$에 비해 약 40 % 향상된 값을 보였다. 이와 같은 결과를 고려 시 하수슬러지의 가용화는 혐기성 생분해도 향상에 효과적인 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제19권3호
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• pp.35-43
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• 2011

본 연구에서는 하수슬러지를 전처리 과정을 통해 가용화한 후 혐기성 생물학적 분해를 실시하였다. 산 또는 알칼리 조건과 초음파처리를 복합적으로 적용하여 전처리 후 슬러지의 가용화율을 비교하였으며 알칼리 조건에서 초음파처리를 병행하였을 때 최대 가용화율을 얻을 수 있었다. 가용화된 슬러지의 생물학적 유용성은 복합전처리를 실시한 경우 빠른 생물학적 분해와 더불어 총 가스 발생량은 10배 이상 증가하였으며 가용화된 슬러지에서 바이오가스 생산 가능성을 확인 하였다. 전처리를 실시한 슬러지를 이용하여 생물학적 분해를 실시하였을 때 약 50%정도 높은 수소생성율의 지표가 되는 B/A비를 확인할 수 있었으나 수소생성에 저해가 되는 lactic acid와 propionic acid가 검출되는 것으로 보아 후속연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• Journal of Dairy Science and Biotechnology
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• 제35권4호
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• pp.244-248
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• 2017

본 연구는 유가공 슬러지의 경우 하수 슬러지, 기타 산업폐수 슬러지에 비해 중금속 등 유해한 성분을 함유하지 않고, 높은 유기물 함량으로 슬러지 가용화를 통한 재활용의 가능성을 충분히 가지고 있으나 활발히 연구가 되지 않고 있어 초음파 전처리를 이용하여 재활용 가능성을 실험하였다. 1. 유가공 슬러지와 축산 슬러지를 20 kHz의 주파수와 700 W, 500 W의 조사강도, 조사시간 90분간 초음파 처리하여 고형물 변화를 비교한 결과, 유가공 슬러지의 TS와 VS 제거율이 28%, 14% 감소하였으며, 축산 슬러지는 13%, 7% 감소하였다. 2. SCOD 변화는 동일한 조건의 초음파 처리 시 유가공 슬러지의 경우 7.1배, 5.9배의 증가율을 보였으며, 축산 슬러지의 경우 4.9배, 4.0배로 나타났다. 슬러지 가용화 효율은 유가공 슬러지의 14.5%, 12.1%의 가용화 효율을 보였으며, 축산 슬러지의 경우 10.6%, 8.6%로 나타났다. SCOD 증가속도 또한 유가공 슬러지의 경우 $0.022m^{-1}$, $0.020m^{-1}$, 축산슬러지의 경우 $0.021m^{-1}$, $0.018m^{-1}$의 증가속도를 나타내었다. 3. Soluble N 농도의 변화는 유가공 슬러지의 경우 90분간 초음파 처리 후 3.4배, 2.2배 증가한 것으로 측정되었으며, 축산 슬러지의 90분간 초음파 처리 후 3배, 2배 증가한 것으로 나타났다. C/N 비의 경우 유가공 슬러지가 7.5, 8.7을 나타냈고, 축산 슬러지는 5.7, 6.4로 나타났다. 유가공 슬러지의 경우 TS, VS 감량을 통한 슬러지 발생량을 감소시킬 수 있으며 SCOD의 증가량이 많아 C/N비가 더 높게 나타난 것을 알 수 있다. 따라서 유가공 슬러지의 가용화를 통한 외부탄소원으로의 활용 가능성을 확인하였고, 향후 전처리방법의 조합 및 최적 처리조건 도출 등 후속 연구의 필요성이 높다고 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권12호
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• pp.1113-1122
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• 2009

하수슬러지의 해양투기 배출규제에 대한 대체 처리방안으로, 하수슬러지의 초음파 가용화를 통한 재기질화와 하수처리 공정에 대한 개선을 통한 슬러지 발생량의 저감방안을 살펴보았다. 분리막 반응조(MBR) 실험을 통해 SRT를 점진적으로 SRT=5.1일에서 442일까지 증가시켰으며, 이때 반응조내 미생물의 평균 농도값은 $c_B$=3.4 $gTSSL^{-1}$에서 $c_B$=14.5 $gTSSL^{-1}$까지 증가하였다. 이때 기질제거율과 미생물의 성장량과의 관계를 나타내는 미생물 수율($Y_{B/S}$)는 SRT=5.1일 일때의 약 0.5-0.7에 비해 SRT=442일 일때 0.005-0.007로 저감되어, 직접적인 슬러지 발생량의 감소를 가져오게 되는 것을 확인하였다. 반응 조내 미생물 농도와 폭기효율과의 관계를 프로펠러 루프 반응조에서 교반속도에 따른 산소전달계수와 ${\alpha}$-factor의 변화로써 살펴보았다. 한편 슬러지에 대한 초음파 가용화는 에너지 투입량에 따라 가용화 효율이 증가하고, 가용화한 슬러지의 혐기성 소화효율은 가용화하지 않은 슬러지에 비해 바이오가스 발생량이 많았다.

• KSBB Journal
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• 제21권5호
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• pp.353-359
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• 2006

본 연구에서는 폐기물로써 버려지고 있는 하수슬러지를 자원화할 수 있는 방안의 일환으로써 하수슬러지를 생물학적으로 수소를 생산하는 데 유일 기질로 사용하고자 하였다. 하수슬러지를 혐기성 소화용 기질로 사용할 때 그 자체로는 양호한 기질이 되지 못하여 다양한 가용화 기술을 적용하여 하수슬러지에 포함되어 있는 유기물을 용출시킨 후 사용하여야 한다. 이에 본 연구에서 다양한 가용화 기술을 적용하여 가용화 효과를 알아본 결과 최적 가용화 기술로 판정된 알칼리와 초음파를 혼합하여 적용하는 경우에 있어서 약 0.9의 가장 높은 가용화 효과와 0.076 $min^{-1}$의 유기물 용출속도를 얻을 수 있었다. 또한, 최적 가용화 기술을 적용한 하수슬러지만을 기질로 사용하였을 때 4.4 $H_2ml/g$ VSS의 수소를 생산할 수 있었으며, pH 조건을 최적화한 결과 약 3배 증가한 13.4 $H_2ml/g$ VSS의 수소를 생산할 수 있었다. 본 연구 결과 최적 가용화 기술로 선정된 알칼리와 초음파를 혼합 적용하는 기술은 본 연구와 같은 혐기성 소화 과정에도 이용될 수 있지만 하수슬러지의 감량화에도 적용될 수 있을 것으로 판단되어 향후 적용범위가 매우 넓은 기술이라 하겠다.