• 대한환경공학회지
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• 제32권3호
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• pp.264-270
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• 2010

하수 처리장에서 발생하는 폐활성슬러지는 대부분 미생물로 구성되어 있으며, 단단한 세포벽 때문에 혐기성 소화에 의한 안정화가 힘들다. 이를 극복할 수 있는 다양한 전처리 방법 가운데 하나가 벤츄리를 이용한 수리동력학적 캐비테이션 방법 (venturi cavitation system, VCS)이다. 본 연구에서는 VCS을 사용한 전처리가 폐활성슬러지의 소화효율에 미치는 영향을 조사하였다. VCS로 전처리한 슬러지는 대조군에 비하여 전처리 기간에 따라 메탄 발생량, COD 제거효율, VS 제거효율이 각각 41~45%, 36.5~43.1%, 18.4~24.1%가 증가하였다. 또한 전처리에 의하여 SCOD를 증가시켜 투입하였을 때, 증가된 SCOD의 이론적 메탄가스 발생량보다 약 3.3~4.2배 많은 메탄이 발생한 것으로 나타났다. 이는 VCS에 의한 전처리에서 슬러지의 가용화 현상에 의하여 소화효율이 향상되었을 뿐 아니라 가용화가 되지 않은 입자상 부분도 소화에 유리한 상태로 개량되었음을 의미한다. 전처리를 위해 투입한 에너지와 메탄가스의 발생 증가분에 대한 에너지 수지를 계산하였을 때 대부분의 조건에서 에너지 회수가 가능하여, VCS 장치의 현장 적용성이 높을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권5호
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• pp.555-561
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• 2005

본 연구에서는 유기성폐기물의 최종생분해도를 평가하여 혐기소화조의 정확한 효율평가를 위한 기초자료를 확보하고 유기물의 분해경향을 보다 정확히 평가할 수 있는 다중 분해속도분석(Multiple k analysis)기법을 개발하여 다중 분해속도상수와 각각의 분해속도에 관여하고 있는 기질의 분율을 산정하려는데 목적이 있다. 연구 결과 폐활성슬러지의 최종생분해도는 50%, 농축슬러지는 40%로 평가되어 85%내외의 생분해도를 나타낸 Sorghum이나 Swine Waste에 비해 현저히 낮았다. 활성슬러지의 경우 생분해가능한 기질의 71%가 22일내에 초기분해속도상수 $k_1$인, $0.151\;day^{-1}$로 빠르게 분해되고 그 이후로 남아 있는 29%의 기질이 분해속도상수 $k_2$인, $0.021\;day^{-1}$로 아주 느리게 분해되었다. 반면 농축슬러지의 경우는 기질의 39%만이 $k_1$인, $0.123\;day^{-1}$로 빠르게 분해되었으며 60% 이상이 $k_2$인, $0.001\;day^{-1}$로 매우 느리게 분해되었다. 한편 Sorghum은 초기분해속도상수($k_1$)인 $0.248{\sim}0.358\;day^{-1}$ 범위로 기질의 약 90%($S_1$)가 16일 이내에 빠르게 분해되었으며 축분의 경우 $k_1$인, $0.155{\sim}0.209\;day^{-1}$ 범위로 기질의 $84{\sim}91%(S_1)$가 14일 이내에 빠르게 분해됨을 알 수 있다. 따라서 Multi k Analysis방법을 이용하여 도출된 하수 슬러지의 분해속도상수와 기질의 분율 및 분해패턴을 토대로 혐기성소화시 효율적이고 경제적인 HRT의 산정이 가능하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.16-23
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• 2018

하 폐수 슬러지 발생량의 꾸준한 증가로 인해 폐 슬러지의 효율적인 처리 기술개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 PEF (Pulsed Electric Fields) 기술을 활용하여 슬러지의 가용화를 통한 감량화 가능성을 평가하였다. PEF에 사용되는 스테인레스 재질의 전극에 테프론과 에폭시로 코팅한 후 활성슬러지 혼합액에 전계 펄스를 인가하여 전극 코팅에 따른 가용화 효율을 평가하였다. 또한 인가된 전압의 세기를 6, 12, 15 kV로 변화시켜 가며 가용화 정도를 평가하였다. 에폭시 코팅 전극에서는 MLSS, 용존성-COD, -TN, -TP를 분석한 결과 슬러지의 가용화가 발생하지 않은 것으로 나타났다. 그러나 테프론으로 코팅한 전극에서는 MLSS는 최대 9 % 감소하였고 MLVSS 역시 최대 10 % 감소하였다. 또한 용존성-COD는 최대 496 % 증가하였다. 인가전압 6 kV 하에서는 가용화가 거의 발생하지 않았으나, 12 kV와 15 kV의 전압에서는 슬러지 가용화가 발생한 것으로 나타났다. 또한 슬러지 가용화가 발생한 12 kV와 15 kV의 전압에서는 코로나가 발생한 것으로 보아 슬러지 가용화는 코로나에 의해 유도되었으며, 코로나가 발생하는 임계전압이 존재하는 것으로 판단되었다. 결론적으로 PEF의 인가전압과 적절한 코팅제를 선택하여 코로나 발생을 제어함으로써 슬러지의 가용화를 유도할 수 있음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권10호
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• pp.1055-1064
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• 2006

본 연구소에서는 혐기성 입상슬러지를 충진한 UASB 반응기와 탄소섬유를 충진한 배양기를 조합하여 아주 느린 성장특성을 가진 혐기성 암모늄 산화균의 배양을 시도하였다. 연속배양 180일 이후, 유입질소부하가 0.6 kg $N/m^3-d$였을 때, 평균 질소전환율은 0.54 kg $N/m^3-d$로 나타났다. 검은 혐기성 입상슬러지는 연속배양시간이 지남에 따라 갈색과 붉은 색으로 변화되었으며, anammox 반응기는 붉은색 입상슬러지가 많을수록 높은 활성도를 나타내었다. 따라서, 붉은색 입상슬러지를 채취하여 분자생물학적 방법을 이용하여 미생물 군집구조를 분석하였다. 클로닝 및 계통분류학적 분지도 작성 결과, anammox UASB 반응조의 붉은색 입상슬러지에서 발견된 미생물 종류는 anammox 미생물과 더불어 문단위의 4가지 다른 미생물, Proteobacteria, Acidobacteria, Chlorobi와 Chloroflexi로 나타났다. Anammox UASB 반응조내의 붉은색 입상슬러지에서는 clone의 개수를 기준으로 anammox 미생물이 약 25%가 존재하였고 $\beta$-proteobacteria가 우점하고 있는 양상을 보여주었으며, 본 연구의 클로닝 정보와 AMX368 FISH 탐침자를 이용해 in silico 실험을 수행한 결과 AMX368과 정확히 들어맞는 anammox 미생물 clone 하나와 하나의 염기서열이 변이를 일으킨 11개의 anammox 미생물 clone을 확인할 수 있었다. 사상균 형태의 Chloroflexi는 혐기조건 입상 슬러지의 형성과 관련이 있는 것으로 판단되었다. FISH 수행결과, anammox 미생물은 붉은색 입상 슬러지에 우점하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.398-401
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• 2000

A device to measure the temperature difference between the supernatant and the sediment blanket in the course of SV30 measurement in processing of activated sludge process. The temperature elevation in the sludge sediment represent the metabolic heat production by the microorganisms and can be an indicator for the capability of waste treatment. The utilities of the device for the analysis of activated sludge process were demonstrated in this report.

• 미생물학회지
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• 제53권3호
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• pp.200-207
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• 2017

SA-TSA 복합구를 이용해 폐활성슬러지로부터 VFAs를 생산하고, 이를 발효 기질로 이용해 PHA를 생산하기 위한 실험을 수행하였다. 30%의 SA-TSA 복합구를 처리하였을 때 폐활성슬러지의 가용화 효율이 가장 효과적으로 일어나서 약 3,900 mg/L의 SCOD값을 얻었으며, acetic acid, propionic acid, iso-butyric acid 및 butyric acid를 주성분으로 하는 2,961 mg/L 농도의 VFAs를 얻었다. VFAs를 외부탄소원으로 이용하는 SBR 공정을 통해 PHA를 생합성하는 미생물을 농화배양하는 실험을 수행하고 PCR-DGGE로 분석한 결과, 우점 미생물로 Vibrio spp.와 Corynebacterium glutamicum이 확인되었다. 폐활성슬러지로부터 얻은 VFAs를 탄소원으로 사용하여 농화된 혼합미생물배양체를 회분배양한 결과, 건체량의 25.9%에 달하는 PHB를 얻었다. 본 연구결과는 SA-TSA 복합구를 이용하여 폐활성슬러지로부터 VFAs를 얻음으로써 폐슬러지 감량화 효과를 얻고, 또 혼합미생물배양체를 이용하여 VFAs를 바이오폴리머로 전환함으로써 경제성을 확보할 수 있는 새로운 생물공정의 가능성을 보여준다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제41권2호
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• pp.181-186
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• 1998

하수처리 운전이 슬러지 특성에 미치는 영향을 실제규모 하수처리장에서 수행하였으며 하수 슬러지 특성변화가 퇴비화 원료로 이용될 경우 그 영향을 조사, 분석하였다. 천안 하수처리장은 가동 초기 1년동안 정상적으로 운전되고 있으며 유출수는 방류수 수질기준을 만족하고 있으나 유입유량의 증가로 인하여 처리장 증설이 시급하다. 슬러지 탈수시설인 Belt press의 용량부족으로 하수처리장 내 비휘발성 고형물이 순환, 농축되어 활성 슬러지 MLSS 증가와 이에 따라 F/M비가 감소되게 운전하는 결과를 초래하고 있으며 이러한 상태로 하수처리장이 장기간 운전될 경우 하수처리 시설의 효율저하가 우려된다. 하수 슬러지의 수분함량은 79.5%, 유기물 함량은 11.6 %, C/N비는 6.1이었으며 중금속으로 As 1.8 mg/kg, Cd 27 mg/kg, Hg <0.1 mg/kg, Pb 54 mg/kg, T-Cr 370 mg/kg과 Cu 1,100 mg/kg이 검출되었다.하수 슬러지는 퇴비화 적정조건을 만족할 수 있는 원료로서 사용되기 위하여 수분함량, 유기물 함량 그리고 C/N비의 조절이 필요하며 이를 위한 첨가제/팽화제의 첨가가 필수적이다. 하수처리장 유입수에 함유된 중금속은 대부분 하수 슬러지에 농축되며 퇴비화 원료로 사용될 경우 부산물비료로서 규격기준에 적합하지 않을 뿐만아니라 토양오염이 우려되므로 유입수의 중금속 발생원을 추적, 제거하는 방안이 검토되어야 한다.

• KSBB Journal
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• 제19권2호
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• pp.93-97
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• 2004

본 연구는 환경 문제점으로 대두되고 있는 슬러지의 효과적인 저감을 위한 방법으로서 효소를 이용하여 슬러지상 유기물의 가용화율을 높여서 소화조 내에서 미생물의 소화효율을 높이기 위한 것이다. 효소에 의한 슬러지의 가수분해 효율을 높이기 위하여 소량의 오존 (0.02 g $O_3$/g SS, 0.03 g $O_3$/g SS)으로 슬러지를 처리한 후 다양한 효소로 슬러지의 가수분해를 유도함으로써 슬러지의 SCOD를 높여 유기물의 가용화를 향상 시켰다. 여러 가지 효소 중 (Protease, $\alpha$-amylase, glucosidase, lipase)에서 protease가 가장 높은 슬러지의 가수분해 효율을 나타내었다. 오존과 효소로 전처리를 실시한 경우 오존 처리만 한 슬러지에 비해 SCOD 증가량이 높게 나타났으며, 단일 효소보다는 복합 효소를 사용했을 때 유기물의 가용화에 더 효과적임을 확인할 수 있었다. 또한, 효소 전처리시, 효소의 최적온도 조건 (50-6$0^{\circ}C$)을 맞추어 주었을 경우가 상온에서 효소 전처리를 실시했던 경우에 비해 SCOD값이 1.5-2배 정도 증가하여, 더 높은 가수분해 효율을 보였다. 반면, 소화반응에 있어서는, 효소 전처리를 실시한 슬러지와 효소 전처리를 실시하지 않고 오존전처리만을 실시한 슬러지의 소화반응을 비교해 본 결과, 효소전처리를 실시한 슬러지의 SCOD 및 TCOD의 감소량이 오존처리만 실시한 슬러지에 비해 높게 나타났으며, 단일효소보다도 복합효소에서 높은 SCOD와 TCOD의 감소량을 나타내었다. 따라서, 슬러지를 효소로 전처리하는 것은 슬러지 저감에 효과적으로 작용할 수 있을 것으로 기대되며, 이러한 슬러지의 효소 전처리 방법은 다양한 다른 슬러지 처리방법과 함께 슬러지 처리효율을 향상시키기 위한 방법으로 유용하게 이용될 수 있으리라 기대된다. 건전한 환경관리를 위한 유역관리기술 개발의 방향 등을 정리하도록 한다.O와 DABA에 반응하는 자외선 조사에 따른 $^1O_2$의 생성은 taurine의 영향을 받지 않았다. GSH와 MPG는 HOCl의 변성 작용을 뚜렷하게 억제하였다. 이상의 결과로 부터 hyaluronic acid의 변성을 포함한 조직 구성성분의 산화성 손상에 있어서 taurine의 보호 작용은 산소 유리 라디칼에 대한 제거 작용과 관계없으며 HOCl과 $NH_2Cl$에 대한 제거 작용 그리고 taurine과 HOCl 또는 $NH_2Cl$의 복합체 형성에 기인할 것으로 시사된다. Taurine의 치올 기가 HOCl과 $NH_2Cl$에 의한 변성에 부분적으로 보호 작용을 나타 낼 것으로 추정된다.경(製麴72時間頃)의 활성(活性)은 보리쌀국(麴), 밀가루국(麴), 찹쌀국(麴), 고구마국(麴)의 순이었다.험 결과 오전용 사료는 관행적인 산란계 배합사료에서 Ca공급제를 제외한 것을 급여하고, 오후용 사료는 Ca공급제를 3배 첨가한 T2처리로 15:00~16:00시에 교체급여를 하면 사료섭취량 감소와 사료비 절감면에서 바람직할 것으로 사료되며, 고에너지-고단백질-저Ca의 분말사료와 저에너지-저단백질-고Ca의 펠렛사료를 혼합급여하면 산란계의 사료섭취 량과 사료비를 절감할 수 있었으며, 오전사료와 오후사료 별도급여의 번거로움을 피할 수 있는 사양체계로 기대가 되나 보다 더 많은 연구가 필요하다.ericin) which has an amino acid composition suitable for many used in cosmetics, textile finishing agents, animal feeding, etc. The degumming process using electrolytic water is available to reduce treatment

• 대한토목학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.31-44
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• 1985

팽창형 혐기성(嫌氣性) 생물막공법(生物膜工法)(AAFEB)을 고온(高溫)($55^{\circ}C$)에서 부유물질(浮遊物質)이 많은 경우에 적용시킨 것은 최근의 일이다. 폐활성(廢活性)슬러지(WAS)는 이 공법(工法)으로 약 6 시간의 짧은 체류기간으로 효과적(效果的)으로 소화(消化)될 수 있다는 사실이 밝혀지고 있다. 만약 이러한 고율(高率)의 소화법(消化法)이 개발적용(開發適用)된다면, 현(現) 소화조(消化槽)의 소요체적(所要體積)을 99% 가량 감소(減少)시킬 수 있기 때문에 슬러지 처리분야(處理分野)에 매우 흥미로운 사실(事實)이 아닐 수 없을 것이다. 본(本) 논문(論文)은 이 공법(工法)에 대한 최근(最近) 1년(年) 반(半)동안의 연구결과를 요약한 것이다. 본(本) 연구(硏究)에 있어서 연속적(連續的)으로 주입(注入)되는 3개(個)의 실험실(實驗室) 소화조(消化槽)($55^{\circ}C$)가 사용(使用)되었다. 그 중(中) 1개(個)의 소화조(消化槽)는 AAFEB 소화조(消化槽)와의 비교(比較)를 위한 완전혼합형(完全混合形) 소화조(消化槽)였다. 2개(個)의 AAFEB 소화조(消化槽) 중에 1개(個)는 가수분해조(加水分解槽)를 별도(別途)로 설치(設置)한 2단(段)의 경우와 가수분해조(加水分解槽)가 없는 1단(段)의 경우로 구분시켜 비교하였다. 실험(實驗)에 사용(使用)된 WAS는 실험실(實驗室) 활성(活性)슬러지 반응조(反應曺)와 실제의 하수처리장(下水處理場)으로부터 채취한 것이었다. 1단(段)의 AAFEB의 경우, 결과를 보면 WAS 내의 생물분해가능(生物分解可能) 유기물질(有機物質)의 60%가 15시간의 체류기간으로 분해(分解)되였으며, 2단(段)의 경우에는 같은 체류기간에서 95%의 분해효율(分解效率)을 보였다. 고온소화(高溫消化)의 실제적용가능성(實際適用可能性)과 아울러 적용시(適用時)의 문제점 등을 검토(檢討)하였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.51-52
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• 2000

생물공정의 운전에 있어서 적절한 공정변수가 부족한 경우가 많다. 이것은 멸균과정을 견딜 수 있는 신뢰성 높은 센서가 부족하기 때문이다[1]. 생물공정에 주로 사용되는 센서로서는 온도, pH, D.O., rpm, viscosoty 등이 있으나 이 센서들은 배양액의 물리적 혹은 화학적 상태를 측정할 수 있는 경우가 대부분이다[2]. 미생물의 대사활동과 관련이 있는 공정 변수로는 배출가스의 성분을 측정하여 얻을 수 있는 Oxygen uptake rate, Carbon dioxide evolution rate 및 Respiratory quotient가 있으며 현재 생물공정의 운전에 사용되고 있다[3]. 그러나 반복적인 센서의 보정과 연결관의 잦은 청소 및 보수를 필요로 하여 제한적으로 사용되고있는 실정이다. 자동화된 습식분석장치, Gas chromatograph, High Performace Liquid Chromatograph 혹은 Mass spectrophtometry 등을 온라인 샘플 처리장치와 연결하여 발효조의 배양액의 성분을 온라인으로 분석하고 공정의 운전에 응용하는 사례가 많이 발표되었다[4-6]. 고가의 장비 및 운전의 번거러움이나 추가적인 인력이 필요하므로 역시 특별한 경우에만 사용되고 있다. 이외에도 여러 종류의 온라인 센서 및 바이오 센서등이 개발되어 사용되고 있으나 역시 그 사용범위는 특수한 영역에 한정되어있다. 이와 같이 새로운 센서를 개발하여 공정변수를 측정하려는 시도중의 하나가 소프트웨어 센서의 개발이다. 이 것은 공정상에서 발생하는 1차 공정변수를 이용하여 배양액의 상태 혹은 2차적인 공정 변수를 추측해내는 것이다. 대부분의 경우 기존의 공정 변수를 사용하므로 추가적인 비용이 들지 않고 소프트웨어의 형태로 구현되므로 센서의 보정과 설치 및 유지관리의 노력이 매우 적은 장점이 있다. 본 연구에서는 생물공정에서 자동제어 과정에서 발생하는 여러 가지 공정상의 제어 신호로부터 새로운 공정 변수를 얻어내고자 시도하였다. 대부분의 생물공정에서는 pH의 자동제어가 필수적인데 자동제어 과정에서 발생하는 pH 제어 신호 및 pH의 변화 응답신호를 이용하여 배지의 완충용량의 변화와 알칼리의 소비속도를 온라인으로 측정할 수 있었다. 여기에 인공지능망을 설계하여 균체의 량을 온라인으로 추정하는 방법을 개발하였다 [7].산업용 발효조의 운전 온도는 주로 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 항상 일정하게 조절된다. 따라서 냉각수의 냉각량을 측정하면 미생물의 배양시 발생하는 대사열량을 측정할 수 있게 된다. 본 연구에서는 실험실의 발효조를 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 자동온도 조절이 되도록 개조하고 여기에 냉각수의 유출입 지점에 온도센서를 부착하여 냉각수의 온도를 측정하고 냉각수의 공급량과 대기의 온도 등을 측정하여 대사열의 발생을 추정할 수 있었다. 동시에 이를 이용하여 유가배양시 기질을 공급하는 공정변수로 사용하였다 [8]. 생물학적인 폐수처리장치인 활성 슬러지법에서 미생물의 활성을 측정하는 방법은 아직 그다지 개발되어있지 않다. 본 연구에서는 슬러지의 주 구성원이 미생물인 점에 착안하여 침전시 슬러지층과 상등액의 온도차를 측정하여 대사열량의 발생량을 측정하고 슬러지의 활성을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다.