• 유기물자원화
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• 제24권2호
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• pp.51-58
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• 2016

일체형 2상 혐기성소화 방식은 기존 분리형 2상 혐기성소화의 단점을 보완할 수 있는 기술로 산발효조와 메탄발효조가 병합된 형태의 일체형으로 구성되어 유기물 부하변동 대처 용이, 설치부지면적 감소 등의 이점이 있다. 본 연구는 음폐수를 기질로 일체형 2상 혐기성소화의 유기물 분해효율 및 바이오가스 생산량 등에 대한 실험을 실시하여 기존 분리형 2상 혐기성소화와의 효율 비교를 통해 대규모 플랜트 설치의 타당성 여부를 검토하였다. 5ton/일 규모의 Pilot Plant를 구성하여 약 130일 간 소화조 내 유기물 변화, 바이오가스 생산량 및 메탄함량 등의 실험을 실시하였다. 실험 결과, 평균 음폐수 투입량은 $4.1m^3$/일이었으며, 이때 VS 제거효율은 약 77%로 나타났다. 바이오가스는 평균적으로 투입 음폐수 ton당 약 $63.0m^3$($0.724m^3/kg-VS_{added}$)가 발생되었으며, 메탄함량은 약 61.3%로 분석되었다. 일체형 2상 혐기성소화는 기존 산발효조와 메탄발효조가 분리된 소화방식과 유기물 제거 측면에서 다소 높게 나타났다. 결과적으로 일체형 2상 혐기성소화 방식은 충분히 고농도 유기성 폐수인 음폐수 처리에 있어서 상용화가 가능하다는 결론을 내릴 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.476-481
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• 2005

2004년말 현재 국내에서 발생되는 음식물쓰레기의 재활용량은 전체 발생량의 $87.7\%$인 10,015톤/일이며, 전체 재활용량의 $6.47\%$인 640톤/일 정도가 혐기성소화 방법에 의해 처리 및 자원화 되고 있다. 국내에서 적용되고 있는 음식물쓰레기 혐기성소화 기술의 대부분은 습식소화(Wet digestion) 공법이며, 처리 방법별로 2상 혐기성소화(Two-phase anaerobic digestion)와 하수슬러지 흑은 축산분뇨와 함께 혼합처리 하는 통합소화(Co-digestion) 공정으로 구분되고 있다. 음식물쓰레기의 자원화 방법에 있어 혐기성소화는 사료화, 퇴비화에 비하여 폐기물의 효과적인 감량화와 자원화 효과뿐만 아니라 유용 에너지원인 메탄가스의 회수가 가능하기에 최근에 주목을 받는 biotechnology중의 하나로 자리매김 하고 있으며, 또한 유기성폐기물의 자원순환형 관리 시스템 구현에 있어 적절한 대안으로 고려되고 있다.

• 유기물자원화
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• 제24권2호
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• pp.59-66
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• 2016

본 연구는 음폐수를 대상으로 산발효와 메탄발효가 일체형으로 구성된 혐기성소화방식에 대한 경제적, 기술적 타당성 검토를 위함이며, 이를 위해 현재 운영 중인 24톤/일의 시설 운영현황 분석을 실시하였다. 실험 결과, 음폐수 내에 VS 기준 유기물 제거율은 73.7%로 분석되었으며, 바이오가스는 평균 $1,239m^3$/일($54.4m^3$/톤-투입음폐수)이 생산되었다. 일체형 소화조는 구조 특성상 분리형 2상 소화조 대비 설치 면적과 소요 열량이 각각 15.9%~47%, 11.6%~17.8%의 절감 효과가 있는 것으로 나타났다. 이상의 운전결과를 종합해보면, 분리형 소화 방식 대비 소요부지면적 축소, 시설비 절감 등의 이점이 기대되는 일체형 2상 혐기성소화 방식은 보다 상용화된 대형 플랜트로의 적용 타당성이 높을 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제12권1호
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• pp.75-83
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• 2004

혐기성 소화효율의 극대화를 위해 온도상분리 공정과 혐기성 회분식 공정을 음식물 쓰레기와 하수슬러지의 혼합기질에 적용한 온도상분리 혐기성 회분식 소화공정(TPAD-ASBR)의 거동 특성을 유기물부하의 변화에 따라 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다. TPAD-ASBR 과 대조구의 첫 단에서 대부분의 메탄생성과 유기물 제거가 이루어졌으며, 단위부피당 메탄발생량은 유기물부하 2.7 g VS/L/d에서 각각 0.79와 0.59L $CH_4/L/d$ 였다. 동일 부하에서 TPAD-ASBR의 유기물 제거효율은 61%이었으며 40%의 효율을 보인 대조구에 비해 고온조를 도입한 본 공정의 우수성을 확인하였다. 국내 하수슬러지는 상대적으로 낮은 VS 농도(1.5%, w/w)와 낮은 생분해 효율을 보이는데, 이러한 부정적 특성을 보완하기 위하여 투입된 음식물쓰레기에 의한 기질 특성의 효과적인 개선으로 인해 높은 유기물 감량과 메탄회수가 가능하였다. 또한, track study를 통해 연속회분식 운전방식에 의한 settling 단계의 도입으로 SRT를 HRT보다 길게 유지하여 미처리 입자와 active biomass의 효율적이고 지속적인 접촉을 도모하여 보다 높은 안정화효율 획득이 가능한 것으로 사료된다. 따라서, 혐기성소화공정에 TPAD-ASBR공정과 함께 음식물쓰레기와의 혼합소화를 도입하는 것은 처분이 까다로운 두 가지의 폐기물을 고효율로 처리함과 동시에 효율적인 에너지회수가 가능하여 경제적 운전이 가능하였다.

• 유기물자원화
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• 제18권2호
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• pp.76-83
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• 2010

당사는 중온/습식/이상 혐기성 소화공정인 HADS Pilot Plant를 이용하여 국내 음폐수에 대해 유기물 부하(OLR, Organic Loading Rate) 증량 방식을 달리하여 혐기성 소화 테스트를 진행하였다. 그 방식은 연속적이면서 빠르게 OLR을 증량시키는 급속 OLR 증량 운전과 단계적이면서 각 단계별로 적응기를 갖는 계단식 OLR 증량 운전 방식이었다. 그 결과 급속 OLR 증량 운전시에는 불안정한 VFA(Volatile Fatty Acid)/Alkalinity 비율을 보이다가 바이오가스 발생량이 급감하는 결과를 보여주었다. 반면, 계단식 OLR 증량 운전시에는 VFA/Alkalinity의 비율을 0.4이하로 유지하면서 혐기성 소화 운전을 실시한 결과 안정적인 혐기성소화 성능을 보였을 뿐만 아니라, $0.8Nm^3/kgVS_{rem}/d$의 바이오가스 회수 및 85%의 VS(Volatile Solid) 감량이 가능함을 확인하였다. 그리고 OLR 증량 운전 방식에 따라 완전히 다른 결과가 도출되어 각각의 혐기성 소화 운전시의 박테리아 및 메탄생성균 군집의 변화를 T-RFLP(Terminal-Restriction Fragment Length Polymorphism)를 통하여 분석하였다. 그 결과, 급속 OLR 증량 운전시와 계단식 OLR 증량 운전시의 미생물 군집이 달라져 있음을 확인하였고, 이에 따라 동일한 혐기성 소화 공정을 적용하여 음폐수에 대한 혐기성 소화 운전을 진행하였음에도 OLR 증량 운전 방식에 따라 미생물의 반응성 및 주변환경에 대한 내성이 달라질 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권6호
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• pp.628-636
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• 2008

축산폐수를 처리하기 위한 2상 혐기성소화(TPAD)공정을 생물학적 질소제거공정(BNR)과 결합하여 운전하였다. 질산화된 유출수를 TPAD 공정의 산생성 반응조로 반송할 경우 탈질반응이 산생성 반응에 미치는 영향과 효율을 관찰하였다. 질산화된 유출수의 반송은 유입된 COD의 VFA로의 전환율을 향상시켰다. 질산화된 유출수에 적응된 산생성 슬러지의 산생성 속도는 적응되지 않은 슬러지보다 6배 빠른 것으로 관찰되었다. 탈질반응은 생성된 VFA를 탄소기질로써 사용하였지만 산생성 활성도를 향상시킬 수 있었다. 탈질속도는 COD/N비에 영향을 받았지만, 질산성 질소에 대한 산생성 슬러지의 적응여부에 더욱 지배적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 산생성 슬러지에 의한 탈질반응은 0차 반응을 보였으며 탈질속도는 1.31$\sim$1.90 mg/L$\cdot$h이었다. 반면, 질산화된 유출수에 적응된 산생성 슬러지의 탈질속도는 3.30 mg/L$\cdot$h로 거의 2배가 빠른 것으로 나타났다. COD/N비 10에서 1g의 질산성 질소를 탈질반응에 의해 제거하는데 소비된 COD의 양론비는 5.1$\sim$6.4 범위이었다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권8호
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• pp.452-458
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• 2016

본 연구는 음식물쓰레기의 2상 혐기성 소화에서 메탄가스 발생량을 높이기 위해 고온 가용화 전처리시 pH를 $7.00{\pm}0.50$으로 조정하여 대조군과 비교하였다. pH에 따른 가용화 효율 회분식(Batch) 실험에서 pH가 $4.20{\pm}0.40$ (pH를 조절하지 않은 것)에서부터 $7.00{\pm}0.50$, $12.00{\pm}0.50$으로 증가시킴에 따라 가용화 효율도 각각 26.2, 47.1, 55.6%로 높게 나타났다. 그러나 pH를 $7.00{\pm}0.50$에서 $12.00{\pm}0.50$으로 증가시켰을 때 가용화 효율은 8.5%증가로 큰 차이가 없었다. 실험실규모 2상 혐기성 소화시스템은 가용화 조건에서 pH를 조절하지 않은 Run1 (pH $4.20{\pm}0.40$)과 pH를 $7.00{\pm}0.50$으로 조절한 Run2로 나누어 운전되었다. pH $7.00{\pm}0.50$의 가용화에 의해 Run2시스템에서 전반적으로 높은 SCOD 및 TVFA농도가 측정되었다. 산생성조에서 TVFA농도는 18.4 g/L로 Run1보다 1.8배 높은 결과를 나타내었다. 그 결과 메탄생성조에서 메탄가스 발생량은 0.333 L/gVS로 Run1의 0.282 L/gVS과 비교하여 18% 향상되었다.

• 유기물자원화
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• 제15권2호
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• pp.118-127
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• 2007

본 연구에서는 음식물류 폐기물의 탈리액을 이용하여 TS 농도를 변화시켜가면서 그 영향에 대하여 검토하였다. 산발효조와 메탄발효조가 연계되어진 $35^{\circ}C$의 중온소화조인 2상법 소화조(Dual digestion)에 의하여 TS 농도를 5%~10%까지 변화시켜 가면서 실험을 실시하였으며, 그 결과 원수의 투입 TS 농도가 7~8%일 때, 평균적인 제거효율 및 안정화를 나타냈으며 TS 농도 8%이후에는 대부분의 처리수 제거효율이 현저하게 감소하는 추세를 보였다. 반응조가 안정화한 단계에서 $0.3m^3/kg{\cdot}vs$이상의 가스발생량을 보였으며, 염분축적, pH상승의 등의 현상은 관찰되지 않았다. 본 연구를 통해서 음식물류 폐기물 탈리액의 혐기성소화에 있어서 TS 농도의 증가시 공정상에 처리 및 안정화에 미치는 영향이 있으나, TS 농도가 8%이상에서 그 영향이 큰 것으로 분석되었으며, 최종적으로 TS 농도를 8%이내에서 제어하면서 운전하는 것이 가장 효과적인 방법인 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.117-127
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• 1983

본(本) 연구(硏究)에서는 분뇨(糞尿)와 정화조(淨化槽)슬러지 혼합액(混合液)을 2단(段) 혐기성(嫌氣性) 소화방식(消化方式)으로 처리(處理)할 때 제(第)1소화조(消化槽)(반응조(反應槽))에서의 수리학적(水理學的) 체류시간(滯留時間)(5일(日), 15일(日), 25일(日))이 반응조(反應槽)내에서의 화학적(化學的) 특성(特性)과 처리도(處理度)에 미치는 영향(影響), 그리고 제(第)2소화조(消化槽)(침전조(沈澱槽))에서의 적정(適定) 체류시간(滯留時間)을 검토(檢討)하였으며 그 결과(結果)는 다음과 같다. 1) 휘발성(揮發性) 산(酸)(volatile-Acid)은 HRT의 증가(增加)에 따라 감소현상(減少現象)을 나타냈다. 2) HRT가 증가(增加)함에 따라 알카리도와, Ammonia-N은 증가(增加)하였으며 pH는 짧은 체류시간(滯留時間)에서는 증가추세(增加趨勢)를 보였으나 15일(日) 이상(以上)의 HRT에서는 거의 일정(一定)하였다. 3) TBOD, TCOD, TS, VS의 제거율(除去率)은 HRT의 증가(增加)에 따라서 증가(增加)하였다. 4) 휘발성고형물(揮發性固形物)(VS)의 제거율(除去率)은 부하량(負荷量)이 증가(增加)됨에 따라 감소현상(減少現象)을 나타냈다. 5) 주입된 VS 단위(單位)무게당(當) gas 생산량(生産量)은 HRT 5일(日)에서 $0.33m^3/kg$ VS fed/day, HRT 15일(日)에서 $0.58m^3/kg$ VS fed/day, HRT 25일(日)에서 $0.57m^3/kg$ VS fed/day로 HRT 15일(日) 부근에서 가장 높았다. 6) 슬러지고형물(固形物)의 침전(沈澱)이 완료(完了)되는데 요구(要求)되는 시간(時間)(tu)은 8.6 일(日)이었으며 육안(肉眼)으로 관찰(觀察)된 고형물(固形物)과 상등수(上燈水)의 경계면(境界面)이 최종단계(最終段階)에 이르는 시간(時間)은 약(約) 10일(日)이었다.