• 상하수도학회지
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• 제14권1호
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• pp.37-44
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• 2000

Laboratory experiments were conducted to investigate the performances of anaerobic filters packed with ceramic tube and pall-ring media treating a dairy waste. The media packing volume was 65% of effective volume of anaerobic filter. Organics removals of anaerobic filters were maintained above 80% even at an organics loading rate of $10kgCOD/m^3/d$, and this was comparable to aerobic treatment of organic wastes. Organics removals of the ceramic tube anaerobic filters were always lower than those of the pall-ring anaerobic filters due to intrinsic physical property of ceramic tube, especially lower void space which caused to clogging and entrapment of biogas, substrate transfer limitation, and irregular evolution of biogas leading to loss of solids and biomass. This was clearly observed in higher concentration of TSS in the effluent from the ceramic tube anaerobic filter despite of higher retention capacity of TSS compared with pall-ring media. Vertical distribution of organics and solids in the filters showed above 90% of organics and solids in influent were removed below 20% of reactor height, and 50% of remaining organics and solids were removed though media packing zone. Effluent quality from the anaerobic filter was heavily depended on media itself as well as suspended biomass formed below media. It is therefore concluded that the type of media played an important role in biomass accumulation arid gas-liquid-solid separation efficiency. Type of media did not affect the start-up behaviors of the anaerobic filter, and supernatant from anaerobic digested sludge showed a good performance as a seeding materials.

• 유기물자원화
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• 제15권3호
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• pp.113-120
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• 2007

최종 메탄수율, 동력학적 상수 및 최대 메탄발생 속도 등 돈분의 메탄생성 특성을 평가하기 위하여 혐기성 회분식 실험을 수행하였다. 돈분의 혐기성 분해 동력학적 거동 평가시 1차 반응으로 기정하였으며 최종 메탄수율, 동력학적 상수 및 최대 메탄발생 속도는 각각 0.27~0.44L $CH_4/gVS$, $0.161{\sim}0.280d^{-1}$ 및 0.043~0.120L $CH_4/d$로 나타났다. 돈분 자체를 식종물질로 사용하는 경우 장기간의 초기 순응기간이 소요되었으나 최종 메탄수율에는 차이가 없는 것으로 나타났다. 돈분의 혐기성 처리는 효과적이나 고형물의 함량이 높은 경우 이상 혐기성 소화가 단상 혐기성 소화에 비해 효과적인 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권11호
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• pp.1038-1045
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• 2010

본 연구는 해산물 가공폐수를 대상으로 혐기성 미생물, S/I ratio (substrate/inoculum)와 염분농도에 따른 혐기성 최종 생분해도를 평가하였다. S/I ratio 0.9에서 혐기성 소화슬러지와 입상슬러지의 최종 생분해도는 각 72.0, 92.0%로 조사되었으며, 다중분해속도 상수 $k_1$은 소화슬러지가 $0.0478{\sim}0.1252\;day^{-1}$, 입상슬러지는 $0.0667{\sim}0.1709\;day^{-1}$로 조사되어 입상슬러지가 해산물 가공폐수의 혐기성 처리에 적합하였다. 혐기성 최종생분해도 실험을 통해 산정된 최적 S/I ratio는 0.9였으며, 염분농도에 따른 생분해도 실험 결과, $3,000\;mgCl^-/L$ 이하에서 85% 이상의 유기물 제거효율을 나타냈다. 다중분해속도 상수 $k_1$은, $3,000\;mgCl^-/L$ 이하에서는 $0.1603{\sim}0.1709\;day^{-1}$, $6,000\;mgCl^-/L$ 이상에서 $0.0492{\sim}0.0760\;day^{-1}$로 산정되었으며, $k_2$는 $6,000\;mgCl^-/L$ 이하에서는 $0.0183{\sim}0.0348\;day^{-1}$, $9,000\;mgCl^-/L$에서는 $0.0154\;day^{-1}$로 조사되어, 반응속도 상수($k_1$, $k_2$)는 $Cl^-$ 농도가 증가할수록 감소하였으며, 빠르게 분해되는 유기물 비율($S_1$)과 분해속도 또한 감소시키는 것으로 조사되었다.

• 한국물환경학회지
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• 제36권1호
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• pp.55-68
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• 2020

Because of the intensified environmental problems such as climate change and resource depletion, sewage treatment technology focused on energy management has recently attracted attention. The conversion of primary sludge from the primary sedimentation tank and excessive sludge from the secondary sedimentation tank into biogas is the key to energy-positive sewage treatment. In particular, the primary sedimentation tanks recover enriched biodegradable organic matter and anaerobic digestion process produces methane from the organic wastes for energy production. Such technologies for minimizing oxygen demand are leading the innovation regarding sewage treatment plants. However, sewage treatment facilities in Korea lack core technology and operational know-how. Actually, the energy potential of sewage is higher than sewage treatment energy consumption in the sewage treatment, but current processes are not adequately efficient in energy recovery. To improve this, it is possible to apply chemically enhanced primary treatment (CEPT), high-rate activated sludge (HRAS), and anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) to the primary sedimentation tank. To maximize the methane production of sewage treatment plants, organic wastes such as food waste and livestock manure can be digested. Additionally, mechanical pretreatment, thermal hydrolysis, and chemical pretreatment would enhance the methane conversion of organic waste. Power generation systems based on internal combustion engines are susceptible to heat source losses, requiring breakthrough energy conversion systems such as fuel cells. To realize the energy positive sewage treatment plant, primary organic matter recovery from sewage, biogas pretreatment, and co-digestion should be optimized in the energy management system based on the knowledge-based operation.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.5-13
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• 2022

현대의 환경문제는 다량의 폐기물의 발생과 무분별한 에너지의 소비로 인한 환경오염이 가속화 되고 있다는 것이다. 대표적인 에너지 생산 연료인 화석연료는 에너지를 생산하는 과정에서 연소가 이루어져 다량의 온실가스가 발생하고 최종적으로 기후변화를 야기한다. 또한 전 세계적으로 발생하는 폐기물의 양도 지속적으로 증가하고 있으며 처리하는 과정에서 환경오염이 발생하고 있다. 이와 같은 문제들을 동시에 해결하기 위한 방법 중 하나는 유기성 폐기물의 에너지화 및 감량화이다. 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지는 해양매립이 전면 금지된 이후로 다양하게 처리되고 있으나, 그 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 하수슬러지는 유기물을 다량 함유하고 있어 혐기소화를 통하여 하수슬러지를 에너지화 하고 최종 배출되는 폐기물을 감량화 하는 것이 바람직하다. 하지만, 잉여슬러지의 경우 대부분이 하수처리에 이용되었던 미생물 덩어리로써 잉여슬러지가 혐기성소화 되기 위해서는 먼저 미생물의 세포벽이 파괴되어야 하는데 세포벽 파괴에는 많은 시간이 요구되기 때문에 혐기성 소화 과정만으로는 높은 바이오가스 생산율이나 폐기물 감량율을 달성할 수 없다. 따라서 잉여슬러지를 가용화하는 전처리 공정이 필요하며, 여러 가지 가용화 공법 중에서 열적 가용화 공정이 가장 효율적인 것으로 검증되었고, 혐기성소화 공정의 전처리 과정으로써 열적가용화 공정을 이용하여 잉여슬러지에 포함된 세포벽을 파괴한 후 전처리 된 잉여슬러지를 혐기성소화 함으로써 높은 바이오가스 생산율과 폐기물 감량율을 달성할 수 있다. 본 연구에서는 열적 가용화장치를 통하여 TS 10%의 농축 잉여슬러지를 전처리하는데 있어서 체류시간 및 운전온도 변수에 따른 가용화 특성에 대한 연구를 수행하였다. 열적 가용화장치의 체류시간에 대한 실험변수는 운전온도를 160 ℃로 고정한 상태에서 각각 30분, 60분, 90분, 120분이었다. 실험 결과로 도출된 TCOD와 SCOD를 통해 계산된 가용화율은 각각 12.11%, 20.52%, 28.62%, 31.40% 순으로 증가하였다. 또한, 운전온도에 따른 변수는 반응시간을 60분으로 고정한 상태에서 각각 120℃, 140℃, 160℃, 180℃, 200℃였으며 가용화율은 각각 7.14%, 14.52%, 20.52%, 40.72%, 57.85% 순으로 증가하였다. 이 외에 TS, VS, T-N, T-P, NH₄⁺-N, VFAs를 분석하여 농축 잉여슬러지를 대상으로 하는 열적 가용화 특성에 대한 평가를 수행 했으며, 그 결과 TS 10%의 농축 잉여슬러지에 대한 열적 가용화를 통하여 30% 이상의 가용화율을 얻기 위해서는 운전온도를 160℃로 고정할 경우 120분의 체류시간이 필요하며, 운전시간을 60분으로 고정할 경우 170℃ 이상의 운전온도가 요구되어 진다.

• 상하수도학회지
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• 제11권2호
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• pp.112-127
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• 1997

The purpose of this study is to get optimum operating factors of Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor by introducing methods that make it to reduce inhibition possible in each process wastewater treatment. The used substrates, concentrated corn starch liquid (CSL) wastewater, modified starch, filtering and decoloring wastewater, ion refining wastewater, and mixed wastewater including modified starch and not including modified starch, are generated from molasses process. The seeding sludge is the digested sludge that had been applied to molasses wastewater. Batch test to reduce the inhibition factors that might be existed in each wastewater was examined. Based on the this test, the optimum operating factors according to alkalinity and pH variation was studied through the continuous test using three 5.5 L UASB reactor. The first reactor added $NaHCO_3$ to control alkalinity. The hydraulic retention time (HRT) reduced to 8 hours and the organic loading rate increased gradually. The second reactor changed the pH of influent from 7.0 to 6.0 using NaOH. The third reactor was operated without changes to compare the above two reactors. As the result, the inhibition in concentrated CSL wastewater was removed by adding iron (II). When trace metals were added to mixed wastewater not including modified starch, the digestability by gas production rate increased to more fifty percentage than mixed wastewater that was not adding the trace metals. The reason that the inhibition did not decreased in spite of adding trace metals and nutrients was influenced by high concentration generated during the acid fermentation. The UASB reactors using the mixed wastewater with the most effective performance were operated as 500 mg/L as $CaCO_3$ alkalinity and 6.0 pH at steady state, and at this time, the gas production rates were 283 and 311mL gas/g $COD_{added}$. The COD removal rates were 84.7 and 86.3%, respectively.

• 환경위생공학
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• 제23권4호
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• pp.73-82
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• 2008

In this study, a dry single-phase anaerobic digestion process (Dranco system) was investigated to evaluate the optimum operational conditions. Several factors such as injection rate of organic waste, biogas production, $CH_4$ content in the biogas, pH of the sludge, $NH_3$-N and VFA concentration were investigated based on the operation of the digestion process for 2 months (short term) and 8 months (long-term). The operation results showed that a small quantity of food waste should be injected every week and that a 10% increase of the microorganism injection rate should be needed. However, normal operation was conducted after 11 weeks based on the designed quantity. The $CH_4$ content in the biogas was high at the beginning and the end of the food injection. However, it was low during week days. When the biogas production was high, the $CH_4$ concentration was low. The biogas production increased with an increase of the injection rate. $100m^3$/ton of biogas was produced from normal operation of the digestion process based on the designed quantity. The pH values of the digestion tank based on short-term operation ranged from 8 to 8.5. However, the pH values ranged from 7.45 to 8.15 after 4 weeks of long-term operation. The $NH_3$-N concentration of short-term operation ranged from 4,500 to 5,500 ppm and it gradually decreased to 2,000ppm after normal operation was commenced. For long-term operation, it was 5,000ppm initially and 3,800ppm after normal operation was commenced. The VFA concentration of sludge was less than 900ppm and 2,500ppm for short and long-term operations, respectively, after normal operation. Overall, the differences between sludge pH, $NH_3$-N and VFA concentrations may be due to the different types of microorganisms and the digestion ability of the microorganisms which exist in the accumulation of non digested organics. Moreover, it may be also caused by the type of food waste. Further investigation is needed to confirm these relationships.

• 청정기술
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• 제9권1호
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• pp.23-28
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• 2003

우리나라에서 발생되는 음식물쓰레기는 연간 410만톤으로 이는 82만톤의 유기물에 해당한다. 이를 사료 혹은 퇴비로 사용하려는 노력은 최근 한계에 달하고 있어 본 연구에서는 혐기성 발효로 메탄을 생산하는 것을 고려하여 메탄함량, 총에너지 생산량 등을 산출 하였다. 음식물 쓰레기를 전부 혐기성으로 처리하면 호기성 방법 보다 연간 약 3,000억원의 이득이 있으며 이 때 생산되는 메탄량은 4.4억톤 $m^3$로 우리나라에서 연간 사용하는 총 도시가스 128억톤 $m^3$의 3.43%에 해당한다. 특히 주방에서 발생하는 음식물 쓰레기를 현장 처리하여 생기는 메탄은 주방용 도시가스의 28.9%에 해당하는 양이다.

• 유기물자원화
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• 제17권2호
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• pp.93-100
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• 2009

본 연구에서는 돈분폐수와 음식물폐수를 대상으로 대장균을 비롯한 병원성균의 존재여부를 파악하였으며, 이들을 여러 비율로 혼합한 혼합폐수를 대상으로 $55^{\circ}C$의 고온의 회분식 혐기소화를 실시하여 최적의 유기물 분해를 위한 혼합비율 및 혐기소화과정에서의 미생물상의 변화를 관찰하였다. 대장균 등의 분변성 장내세균은 축산폐수에서만 발견되었으며 식중독세균인 포도상구균은 음식물과 축산폐수 양쪽에서 발견되었다. 각 폐수의 혼합비율을 달리하여 고온 회분식 혐기소화과정을 거친 결과 각 폐수의 비율이 50:50인 R3 반응조에서 가장 높은 유기물 제거효율을 나타냈으며, 이때 $BOD_5$, CODcr SS의 감량율은 각각 23.2%, 24.7%, 19.7%로 나타났다. 한편, 소화과정 중 미생물상의 변화는 각 혼합반응조 모두 유사한 결과를 보여주었다. 총 세균수의 경우, 반응 최종일까지 상당량의 미생물이 존재하는 것으로 나타났으며, 대장균 등의 분변성 장내세균의 경우에는 반응 10일째 대부분이 사멸되는 것으로 나타났다. 반면, 포도상구균의 경우, 반응기간 내내 완만한 감소세를 보이며 최종 반응일 까지 1,000~5,000 CFU/mL 정도의 개체수가 유지되는 것으로 관찰되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권10호
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• pp.1789-1797
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• 2000

질산화에 요구되는 산소량과 탈질소화에 요구되는 탄소원의 양을 감소시킬 수 있는 암모니아성 질소의 아질산성 질소로의 부분적 질산화 반응을 유도하기 위해 생물막 반응기를 이용하여 고농도 암모니아성 질소를 함유하고 있는 혐기성 소화슬러지 탈수여액을 대상으로 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비, pH, FA(free ammonia), 온도변화에 따른 아질산성 질소의 축적현상에 대한 연구를 수행하였다. 실험결과 유입수의 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비를 증가시킴에 따라 유출수의 아질산성 질소의 축적도 증가하였으며, 이는 알칼리도의 농도가 증가함에 따라 반응기내의 pH가 높게 유지됨으로서 FA의 농도가 증가하게 되어 Nitrobacter의 성장을 선택적으로 저해시키기 때문인 것으로 판단된다. 일정한 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비 조건에서 온도가 증가할수록 아질산성 질소의 축적도 증가하였다.