• New & Renewable Energy
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• v.1 no.2 s.2
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• pp.60-72
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• 2005

The effect of alkaline pre-treatment on the solubilization of waste activated sludge(WAS) was investigated, and the biodegradability of WAS, pretreated WAS, [PWAS], food waste and two types of mixture were estimated by biochemical methane potential [BMP] test at $35^{\circ}C$. The biodegradability of PWAS and mixture waste were significantly improved due to the effect of alkaline hydrolysis of WAS. An alkaline pre-treatment was identified to be one of the useful pre-treatment for improving biodegradability of WAS and mixture waste. In high-rate anaerobic co-digestion system coordinate with an alkaline pre-treatment in process, the digesters were operated at the HRT of 5, 7, 10 and 13 days with a mixture of FW $50\%\;and\;PWAS\;50\%,\;$In term of $CH_4$ content, VS removal and specific methane production [SMP] which are the parameters in the performance of digester, the optimum operating condition was found to be a HRT of 7 days and a OLR of 4.20g/L-day with the highest SMP of 0.340 L $CH_4/g$ VS.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11a
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• pp.503-503
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• 2010

국제협약에 따라 2012년부터 유기성폐기물의 해양배출이 금지됨에 따라 환경문제를 유발하는 축산분뇨, 음식물쓰레기, 농축산 폐기물 등의 처리가 곤란한 실정이다. 그러나 최근 저탄소 녹색성장으로 정부가 폐자원 에너지화에 관심을 기울이면서 위의 폐기물을 바이오가스로 전환하는 바이오가스 플랜트(Biogas Plant, BGP)의 이용이 보다 활성화 될 전망이다[1]. 이 바이오가스 처리방법에서 유기물은 메탄가스로 배출되고[2], 나머지 영양성분들(질소, 인산, 칼륨 등)은 모두 소화액에 남아있으므로[3] 이들은 친환경농업에서 필요한 액비로도 활용이 가능하며, 혐기소화 처리방법은 일반적인 가축분뇨 처리과정에서 발생되는 악취문제도 해결할 수 있는 장점 또한 가지고 있다. BGP는 유기성 폐기물에서 혐기성소화를 통해 바이오가스를 만드는 장점이 있는 반면, 가스를 만들고 남은 소화액은 액비로 활용이 가능하지만, 액비로 활용이 불가능할 경우 악성 폐수로 그 처리가 매우 까다로운 단점이 있다. 일반적인 생물학적인 폐수처리방법으로는 처리가 곤란하며, 환경기준을 맞추도록 처리하는데 많은 비용이 소요된다. 이러한 폐액처리를 위해 공정의 단순화와 높은 처리 효율[4]을 가지면서, 액비 또는 정화처리공정이 가능한 방법으로서 분리막공정이 바람직하나, BGP 발생폐액의 성상이 고농도의 오염물질을 함유하고 있어 적용이 쉽지 않다. 따라서 본 연구에서는 이를 보안할 수 있는 와류발생형 막모듈을 이용하여 Biogas Plant의 발생폐수에 대하여 분리막을 이용한 효과적인 처리공정을 개발하고 그에 따른 최적의 조건을 찾는 연구를 하고자 한다. 와류발생형 막모듈을 막과 막 사이에 와류를 발생시킴으로써 막에 전단력을 가하여 막의 가장 큰 단점인 막오염을 줄이는 방법으로 기존의 막모듈과 큰 차이가 있을 것으로 예상된다. 본 연구에서는 기존의 분리막 모듈[5]과 와류발생형 막모듈의 차이를 실험을 통해 확인하며, 막에 가해지는 압력, 막을 통과하는 유량 등의 차이를 두어 최적조건을 탐색하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.117-120
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• 2007

Fuel cells are currently attracting tremendous interest because of their huge potential in stationary applications, in terms of substantiality of our energy use. They also offer environmental advantages, combining significantly higher efficiency with very much lower emission of SOx, NOx, and residual hydrocarbons, and significantly reduced $CO_{2}$ emissions compared to conventional power generation. The molten carbonate fuel cell (MCFC) was introduced from Fuel Cell Energy(FCE), which the one MCFC was operating by LNG and the other was operating by ADG. The ADG contains normally CH4, CO2 and various impurities such as sulfur compounds and siloxanes. Using the ADG as a fuel, MCFC have the potential to provide significant environmental and economic benefits. However, such impurities would be harmful to fuel cells. In this work, a purification process for the ADG was designed and installed in order to utilize the gas as a fuel for MCFC.

• Clean Technology
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• v.9 no.1
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• pp.23-28
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• 2003

The generation of food waste in Korea amounts to 4.10 million per year, which corresponds to 820,000 dry ton of organic waste. This has been used traditionally as animal feed or soil conditioner, but its efficacy has remained doubtful in recent years. In this study as an alternative we considered methane production by anaerobic treatment, which has an advantage of 200 million US dollars over aerobic methods. The production of methane amounts to $4.40{\times}10^8m^3$, 3.43% of $1.28{\times}10^8m^3$, total natural gas used in Korea. Furthermore the methane from household kitchen food waste amounts to 28.9% of the total gas used in the kitchen.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.27 no.3
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• pp.27-39
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• 2019

In this study, thermal-alkali pre-treatment (THAP) optimal condition and co-digestion efficiency with THAP of the mixture food waste and sewage sludge were evaluated for improving the performances of co-digestion for mixed food waste and sewage sludge. The optimal condition of THAP was evaluated for solubilization COD, CST(Capillary Suction Time), TTF(Time to Filter), and volatile fatty acids (VFAs) with THAP temperature and NaOH concentration. In addition, the co-digestion of mixed food waste and sewage sludge were evaluated using biochemical methane potential (BMP) test. The optimal THAP reaction temperature and NaOH concentration of food waste and sewage sludge were $140^{\circ}C$ and 60 meq/L to solubilization COD over 20%, CST and TTF under 60sec and VFAs concentration over 12,000 mg-COD/L, respectively. The optimal condition of co-digestion of mixed food waste and sewage sludge equal to THAP condition. Therefore, it was determined that the optimal condition of THAP reaction temperature and NaOH concentration for co-digestion of mixed food waste and sewage sludge were $140^{\circ}C$ and 60 meq/L, respectively.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.38 no.8
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• pp.452-458
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• 2016

The study on pH control at the themophilic solubilization (pretreatment process) was investigated in order to improve the methane gas production of two phase anaerobic digestion of food waste. From a batch experiment, it was observed that the solubilization efficiency was increased from 26.2% to 47.1% and 55.6% by the pH increament from $4.20{\pm}0.40$ (without pH control) to $7.00{\pm}0.50$, and $12.00{\pm}0.50$, respectively. However there was immaterial increase (8.5%) in solubilization efficiency when the pH was increased from $7.00{\pm}0.50$ to $12.00{\pm}0.50$. The two phase anaerobic digestion system was operated for laboratory scale experiment under the solubilization condition of pH $4.20{\pm}0.40$ (Run1) and $7.00{\pm}0.50$ (Run2). Higher soluble chemical oxygen demand (SCOD) and total volatile fatty acid (TVFA) concentration were observed in Run2 throughout the system resulted by the solubilization effect at the pH $7.00{\pm}0.50$. The TVFA concentration in acidogenic reactor was 18.4 g/L which was 1.8 times higher than the result of Run1. Consequently the methane gas production was enhanced to 0.333 L/g VS in the methanogenic reactor, which is 18% higher than the result (0.282 L/g VS) of Run1.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.110.2-110.2
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• 2011

바이오가스 생산은 현재 정부에서 추진하고 있는 저탄소 녹색성장으로 인해 더욱 그 가치의 중요성이 부각되고 있다. 스웨덴 Scandinavian Biogas Fuel AB(SBF) 사의 바이오 가스 생산 기술을 이용함으로 소화효율을 개선하고 바이오가스 발생량을 극대화하였다. 전국 403개 공공하수처리시설 중 소화조가 설치된 처리시설은 65 개소이며 이중 57 개소에서 총 64개 소화조를 운영 중이다. 하지만 국내 소화조의 효율은 유입수질 저하, 운영, 관리 미숙으로 인해 전진국의 1/4 수준으로 에너지 이용률이 미미한 편이다. 환경부는 2010년부터 에너지 이용, 생산사용 확대, 추진을 위해 하수처리시설별 이용 가능한 에너지 잠재력의 종류, 양, 지역 내 수요자, 공급자 의 현황 규모 등을 정리해 2012년부터 에너지 이용사업 확대를 추진한다. SBF의 기술을 바탕으로 하수처리시설에서 들어오는 하루 슬러지 $1370m^3$와 음식물쓰레기 180t을 함께 처리하며 바이오가스 생산량을 더욱 늘렸다. 각 $7,000m^3$의 달걀모양(egg shape) 소화조 2개를 운영하며 생 슬러지와 음식물 쓰레기 처리 후 바로 소화조로 투입, 혐기 소화하는 방식이며 슬러지 최종처분방법은 탈수 후 소각된다. 반입되는 생 슬러지의 평균 TS 1.7%, VS 63% 이며 농축 후에는 평균 TS 9%, VS 75% 이다. 또 소화조로 들어가는 음식물 쓰레기는 평균 TS 8%, VS 85% 이며 소화 후 평균 TS 3.6% VS 59% 이다. 그리고 소화조의 pH는 7.3~7.8,유기산의 농도는 150mg/L~350mg/L, 가스발생량은 하루 평균 $26,500Nm^3$이며 소화효율은 평균 67%이다. 혐기성소화는 산소가 없는 무 산소 상태 에서 분해 가능한 유기물을 분해시켜 메탄으로 전환시키고 우리는 현재 이 가스를 소화조 가온에 사용하고, 판매하고 있다. 소화효율을 높이기 위하여 가온과 교반이 행해지는데 가온방식은 직접가온방식(증기주입식)과 간접가온방식(열교환방식)이 있다. 그중 우리는 간접가온방식을 채택하여 소화효율을 높였고 일반중온 혐기소화온도보다 약간 높은 $38^{\circ}C$로 운전한다. 그리고 일반적으로 알려진 교반방식인 가스교반, 기계교반, 이 둘은 병행한 교반이 아닌 독자적인 방법을 이용, 소화조 내의 슬러지가 정체되어 교반되지 않는 부분을 최소화 하였다. 이때 미생물이 투입되기 힘든 소화조 아래 쪽 으로도 고루분포 되어 슬러지를 이용 하게 되고 소화조 상하부의 온도차가 $1^{\circ}C$ 이하로 거의 완벽한 교반상태를 보여 줌 으로써 소화효율을 최대한으로 한다. 더욱이 소화일수 부족으로 인한 전반적 소화효율 저하가 발생하지 않도록 input과 output 조절을 통한 적정소화일수 20~25일을 최대한 맞추어 운전하여 소화조 설계용량의 평균 90%를 활용하고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.246.1-246.1
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• 2010

본 연구는 바이오가스의 에너지효율성을 높이기 위한 연구로서 바이오가스 정제공정과 초저온액화공정을 통하여 액화바이오메탄을 생산하는 바이오가스 고질화기술개발 연구이다. 바이오가스 정제공정은 탈황, 제습, 흡착, 압축, $CO_2/CH_4$ 분리공정으로 구성하고, 초저온액화공정은 열교환기, $CO_2$ 제거설비, 질소냉매 공급공정으로 구성하여 혐기성소화조에서 발생하는 바이오가스($CH_4$ 농도: 60~65%, $H_2S$: 1,500~2,500ppm)를 $200Nm^3/hr$의 유량으로 인입시켜 액화바이오메탄을 생산하였다. 연구결과, 탈황공정에서는 가성소다 세정법을 이용하여 1,500~2,500ppm으로 인입되는 $H_2S$를 100ppm 이하로 제거한 후, 흡착법을 이용하여 $H_2S$를 완전히 제거하였다. 바이오가스에 포화된 수분은 냉각제습과 흡착제습공정을 통해 Dew point $-70{\sim}-90^{\circ}C$까지 제거하여 안정적으로 $CO_2/CH_4$ 분리공정에 인입시켰다. $CO_2/CH_4$ 분리공정은 흡착방식을 적용하여 $CH_4$ 순도가 95% 이상인 바이오메탄을 생산하였으며, 이때 메탄 회수율은 약 87%이였다. $CO_2$가 분리된 바이오메탄은 초저온액화공정을 이용하여 액화바이오메탄으로 전환시켰다. 이때 초저온액화공정은 Reverse Brayton cycle로 구성하였으며, 냉매로는 질소를 사용하였다. 액화바이오메탄의 생산은 바이오메탄을 등엔트로피과정인 단열팽창을 통하여 $-155{\sim}-159^{\circ}C$의 초저온으로 냉각되는 질소냉매와 열교환기에서 열교환시켜 이루어졌으며 그 생산량은 $3.46m^3$/day(1bar, $-161^{\circ}C$)이었다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.15 no.2
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• pp.118-127
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• 2007

This study investigated the effect of varying TS concentration levels using supernatant of food waste. The experiment was performed at varying TS concentration levels ranging from 5% to 10% by a $35^{\circ}C$-mesophilic digestion reactor, dual digestion system with acid and methane fermenters combined. As a result, removal efficiency and stabilization were observed at TS concentration of 7~8%, But the removal efficiency notably decreased at 8% or higher TS level. At a stabilized phase of the reactor, more than $0.3m^3/kg{\cdot}vs$ gas was produced, with phenomena such as salt accumulation and increase of pH level being unnoticed. These results indicate that the increase of anaerobic digestion of food waste supernatant TS content has an effect on reaction and that it is necessary to control and operate concentration within 8%, given that the effect is stronger at 8% or higher.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.27 no.4
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• pp.51-59
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• 2019

In this study, the influence of anaerobic digested sludge and 50 mM PBS (phosphate buffer solution) mixing ratio (1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7) on hydrogen production and inoculation period were examined. MECs were operated in fed-batch mode with an applied voltage of 0.9 V. As a result, in the 1:1 mixing ratio reactor, 9.8-20.9 mL of hydrogen was produced with the highest hydrogen content of 66.8-79.6%. Hydrogen gas production and power density increased from after 12 days of inoculation for the 1:1 mixing ratio reactor. In case of 1:2, 1:3 and 1:4 mixing ratio reactor, the hydrogen gas production was 3.7-7.1 mL and the hydrogen gas content was 5.8-65.8%. The hydrogen gas yield in 1:5, 1:6 and 1:7 ratio reactors, was 0.50-0.69 mL and hydrogen content range was 1.8-7.1%. The mixing ratio was found to be suitable for hydrogen production and inoculation period by mixing ratio up to 1:4.