• 유기물자원화
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• 제18권2호
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• pp.71-75
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• 2010

바이오디젤 과정에서 부산물로 발생하는 글리세롤의 양은 가까운 시일 안에 글리세롤 수요를 초과할 것으로 예상되고 있다. 본 연구에서는 글리세롤의 유효 이용 및 처리 측면에서 돈분과의 혼합 소화 가능성을 타진하였다. 글리세롤이 13.8 g/L로 투입된 경우 돈분 단독 소화에 비해 메탄 생성량과 속도가 각각 90%, 120% 향상되어 혼합 기질로 사용될 수 있음을 보였으며, 글리세롤로부터 메탄의 수율은 232 mL/g였다. 그러나 27.5 g/L 이상의 농도에서는 저해작용으로 인해 메탄 생성 속도가 감소되었다. 돈분과의 혼합 소화 시 글리세롤의 최적 주입 농도는 13.8 g/L부근인 것으로 사료된다.

• Environmental Engineering Research
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• 제24권3호
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• pp.449-455
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• 2019

To investigate the effect of seaweed (SW) addition on anaerobic co-digestion of food waste (FW) and sewage sludge (SS), batch experiments were conducted at various substrate concentrations (2.5, 5.0, 7.5, and 10.0 g volatile solids (VS)/L) and mixing ratios ((FW or SS):SW = 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, and 0:100 on a VS basis). The effect of SW addition on FW digestion was negligible at low substrate concentration, while it was substantial at high substrate concentrations by balancing the rate of acidogenesis and methanogenesis. At 10 g VS/L, $CH_4$ production yield was increased from 103 to $350mL\;CH_4/g$ VS by SW addition (FW:SW = 75:25). On the other hand, SW addition to SS enhanced the digestion performance at all substrate concentrations, by providing easily biodegradable organics, which promoted the hydrolysis of SS. $k_{hyd}$ (hydrolysis constant) value was increased from 0.19 to $0.28d^{-1}$ by SW addition. The calculation showed that the synergistic $CH_4$ production increment by co-digesting with SW accounted for up to 24% and 20% of total amount of $CH_4$ production in digesting FW and SS, respectively.

• 유기물자원화
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• 제27권3호
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• pp.5-13
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• 2019

본 연구는 돈분 슬러리 단독 및 돈분과 우분슬러리 혼합, 가축분뇨 슬러리와 과실착즙박(사과착즙박, 감귤착즙박) 혼합 혐기처리가 바이오가스 발생에 미치는 영향을 규명하기 위하여 가동하였다. 6개의 중온소화 반응조를 96일간 가동하였으며, 유기물 부하량은 $1.0kg-VS/m^3{\cdot}day$ 으로 하였다. 과실착즙박이 혼합된 처리구인 돈분 슬러리와 감귤착즙박 혼합 처리구(70 : 30)가 가장 높은 메탄 생산량을 나타내었다. 반면, 돈분슬러리 단독 처리구의 메탄 발생량은 가장 적었다. 돈분, 우분 슬러리와 감귤착즙박 혼합 처리구가 돈분 슬러리 단독 처리구보다 바이오가스와 메탄가스가 2배 이상 많이 발생되었다. 돈분 슬러리와 감귤착즙박 혼합 처리구가 메탄가스 발생량이 많았던 것은 과일착즙 후 발생하는 과일박이 낮은 pH를 나타내어 가축분뇨 내 높은 알칼리도와 적절히 중화될 수 있으며, VS가 돈분슬러리보다 높았기 때문인 것으로 사료된다. 결론적으로 가축분뇨와 과실착즙박 혼합 투입이 돈분 단독 소화 보다 메탄가스 생산을 높이는 장점이 있다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제37권2호
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• pp.100-105
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• 2012

Purpose: Methane production potential in aerobic digestion was assessed according to feed to inoculum (F/I) ratio for food waste only, and mixing ratio of two materials for food waste and swine manure to give a basic data for the design of anaerobic digestion system. Methods: Anaerbic digestion test was performed using a lab scale batch reactor at $35^{\circ}C$ for six different feed to inoculum (F/I) ratios (0.50, 0.72, 1.14, 1.50, 2.14 and 3.41), three food waste to swine manure ratios (100:0, 60:40 and 40:60) with two different loading concentrations (10g VS/L and 30g VS/L). Results: For food waste only, the highest biogas yield of 1008 mL/gVS was obtained at 0.50 of F/I. For the co-digestion of food waste and swine manure mixture, the highest biogas yield of 1148 mL/gVS was obtained at a mixing ratio of 40:60 with loading concentration of 10g VS/L. Conclusions: F/I ratio for the food waste only, mixing ratio of food waste and swine manure, and co-substrate loading rate affected the biogas production rate. For the low loading rate, there was not so much difference according to the mixing ratio of food waste and swine manure, but for the high loading rate higher biogas yield was acquired for the co-digestion of food waste and swine manure than for the food waste alone (mixing ratio, 100:0).

• 유기물자원화
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• 제19권4호
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• pp.66-73
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• 2011

본 연구의 목적은 TPAD(Temperature Phased Anaerobic Digestion)시스템 [고온조($55^{\circ}C$)와 중온조 ($35^{\circ}C$)]과 이상혐기소화시스템[중온조($35^{\circ}C$)와 중온조($35^{\circ}C$)]공정을 비교하고, 이러한 공정을 적용한 유기성 자원별 바이오가스 생산량을 비교하는 것이었다. 원료별 TPAD시스템을 적용한 바이오가스 생산량을 비교해 볼 때, 고온조에서 돈분과 음식물류폐기물을 혼합한 원료를 사용한 경우는 돈분만 사용하였을 때 보다 혐기소화 공정의 안정화에 걸리는 기간은 3.5배가 지연되었지만, 중온조의 경우, 돈분과 음식물류폐기물을 혼용 처리하였을때 메탄가스 농도 약 70%로 체류시간을 5일 앞당겨 안정화 단계에 도달하는 것으로 나타났다. 돈분과 음식물류폐기물을 혼합한 원료의 경우 고온조에서 혐기소화 60일을 기점으로, 또한 중온조의 경우 초기단계인 혐기소화 3일 후부터 돈분만 사용한 경우 보다 누적 메탄가스 발생량이 많게 나타났다. 또한 혐기소화 공정측면에서 돈분을 이용한 TPAD시스템 운영은 이상혐기소화시스템보다 조기에 공정의 안정화 단계에 도달하는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제27권3호
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• pp.27-39
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• 2019

본 연구에서는 음식물류 폐기물과 하수슬러지의 효과적인 병합 혐기성 처리를 위한 열화학적 가수분해 방법의 최적 조건 평가와, 열화학적 가수분해에 따른 병합 혐기성 소화 효율에 대해 평가 하였다. 열화학적 가수분해는 온도 (80, 100, 120, 140, 160, $180^{\circ}C$)와 NaOH (5, 20, 40, 60, 100 meq/L) 조건에 따른 solubilization COD, CST(Capillary Suction Time), TTF(Time to Filter), volatile fatty acids (VFAs) 등에 대해 평가를 하였으며, 병합 혐기성 소화 효율평가는 biochemical methane potential (BMP) test를 통해 평가하였다. 실험결과 음식물류폐기물과 하수슬러지의 열화학적 가수분해 시 온도 $140^{\circ}C$, NaOH 60 meq/L에서 solubilization COD 20 % 이상, CST와 TTF가 60초 이하, VFAs 농도가 12,000 mg-COD/L 이상으로 최적조건으로 규명되었다. 병합 혐기성 소화 결과도 열화학적 가수분해 조건과 동일한 조건에서 가스발생량이 가장 높았다. 따라서, 음식물류폐기물과 하수슬러지의 효과적인 병합혐기성소화를 위한 열화학적 가수분해 전처리 조건은 온도 $140^{\circ}C$, NaOH 주입농도 60 meq/L라 판단된다.

• 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.

• 한국환경농학회지
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• 제30권1호
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• pp.31-36
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• 2011

축산농가에서 발생되는 돈분 슬러리의 처리 능력을 평가하기 위하여 Full-scale의 단상 혐기성 소화조에서 중온소화와 고형물 체류시간을 20일로 하여 연속식으로 운전하면서 성능평가 및 특성연구를 실시하였다. 운전기간 중 알칼리도는 약 4,000 mg/L(3,500~9,000 mg/L as $CaCO_3$)이였고, 소화조내의 pH는 7.5~8.0 범위로 약간 높은 경향이었으나 pH는 안정적이었다. 바이오가스의 발생량은 OLR 1.2 $g{\cdot}COD/L{\cdot}day$에서 0.69 L/L/day의 바이오가스를 생산하였고, 제거된 COD를 바탕으로 계산된 메탄가스 발생량은 63% 수준이였다. 생산된 바이오가스 중 메탄가스 함량은 65~70%이었고, CO2는 약 30% 전후였으며, 열병합 발전을 실시하였을 때 총전력요구량의 50~75% 수준을 공급하였다. 또한 발전기 부하가 5~9 kW시 평균 1 kWh의 전력을 생산하기 위한 바이오가스 소모량은 약 1.8 $m^3$이였다. 따라서 실제 규모의 plant에서 약 500일간 운전한 결과 유입되는 돈분 슬러리의 TS 농도에 상관없이 소화조 내에 일정 농도의 유기물을 확보할 수 있었고, 바이오가스의 발생량은 일반적인 축산분뇨 가스 발생량 보다 높게 나타나 단상 혐기성 소화공정으로 고효율 처리가 가능한 것으로 나타났다.

• Environmental Engineering Research
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• 제24권4호
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• pp.662-669
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• 2019

Anaerobic digestion is a popular sewage sludge (Ss) treatment method as it provides significant pollution control and energy recovery. However, the low C/N ratio and poor biodegradability of Ss necessitate pretreatment methods that improve solubilization under anaerobic conditions in addition to anaerobic co-digestion with other substrates to improve the process efficiency. In this study, three pretreatment methods, namely microwave irradiation, ultrasonication, and heat treatment, were investigated, and the corresponding improvement in methane production was assessed. Additionally, the simplex centroid design method was utilized to determine the optimum mixture ratio of food waste (Fw), livestock manure (Lm), and Ss for maximum methane yield. Microwave irradiation at 700 W for 6 min yielded the highest biodegradability (62.0%), solubilization efficiency (59.7%), and methane production (329 mL/g VS). The optimum mixture ratio following pretreatment was 61.3% pretreated Ss, 28.6% Fw, and 10.1% Lm. The optimum mixture ratio without pretreatment was 33.6% un-pretreated Ss, 46.0% Fw, and 20.4% Lm. These results indicate that the choice of pretreatment method plays an important role in efficient anaerobic digestion and can be applied in operational plants to enhance methane production. Co-digestion of Ss with Fw and Lm was also beneficial.

• 신재생에너지
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• 제4권2호
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• pp.21-30
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• 2008

Anaerobic digestion (AD) is the most promising method of treating and recycling of different organic wastes, such as OFMSW, household wastes, animal manure, agro-industrial wastes, industrial organic wastes and sewage sludge. During AD, i.e. degradation in the absence of oxygen, organic material is decomposed by anaerobes forming degestates such as an excellent fertilizer and biogas, a mixture of carbon dioxide and methane. AD has been one of the leading technologies that can make a large contribution to producing renewable energy and to reducing $CO_2$ and other GHG emission, it is becoming a key method for both waste treatment and recovery of a renewable fuel and other valuable co-products. A classification of the basic AD technologies for the production of biogas can be made according to the dry matter of biowaste and digestion temperature, which divide the AD process in wet and dry, mesophilic and thermophilic. The biogas produced from AD plant can be utilized as an alternative energy source, for lighting and cooking in case of small-scale, for CHP and vehicle fuel or fuel in industrials in case of large-scale. This paper provides an overview of the status of biogas production and utilization technologies.