• 제목/요약/키워드: Digester Gas

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어류 폐기물의 혐기성소화 처리(I): 반응조 형상 및 슬러지층 유동화가 소화조 Start-up에 미치는 영향 (Anaerobic Digestion Fish Offal(I): Effect of Reactor Configuration and Sludge Bed Fluidization on Start-up of Digester)

  • 정병곤;김병효
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제9권2호
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    • pp.72-78
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    • 2006
  • 혐기성 소화조의 단면적/용량 비를 일정하게 한 상태에서 반응조 직경만을 달리한 반응조에 유기물 부하율에 따른 소화조 운전효율을 평가하였다. $0.4\;kg\;COD/m^3{\cdot}d$의 낮은 유기물 부하율에서는 반응조 직경에 관계없이 높은 처리 효율을 나타내어 반응조 형상에 따른 처리효율 차이는 없었다. $6\;kg\;COD/m^3{\cdot}d$의 유기물 부하율에서는 반응조 직경에 따라 전혀 다른 처리효율이 관측되었다. 즉, 직경 6.4 cm 반응조에서는 휘발성산의 축적과 낮은 COD 제거효율이 관측되었으나 직경 3 cm 반응조에서는 높은 COD 제거효율이 관측되었고 휘발성산의 축적도 일어나지 않았다. 이러한 차이가 나타나게 된 이유는 직경이 작은 반응조의 경우에는 생성된 가스의 부상에 의해 슬러지층의 유동화가 원활하게 일어난데 반해 직경이 큰 반응조의 경우에는 그렇지 못한 것이라고 판단된다. $20\;kg\;COD/m^3{\cdot}d$의 높은 유기물 부하율에서는 반응조 직경과는 관계없이 극히 낮은 처리효율을 나타내어 높은 유기물 부하에서는 반응조 형상과 처리효율과는 관계가 없는 것으로 나타났다. 따라서 혐기성 소화조의 효율적인 start-up은 슬러지층의 유동화가 중요한 인자이며 동일 단면적/용량 비에서 반응조 직경이 작을수록 유리한 것으로 나타나 반응조 형상도 반응조 운전효율에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

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중온2단혐기성소화조에 미생물제재 주입시 소화효율에 미치는 영향 (Effect on Digestion Efficiency by Adding Microbial Agent in Mesophilic Two-stage Anaerobic Digester)

  • 정병길;김석순;강동효;성낙창;최성호;이희범
    • 유기물자원화
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    • 제11권3호
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    • pp.75-86
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    • 2003
  • 최근에는 차집관거의 확충, 생활하수의 유입량 증가 및 인근 신규 APT의 분뇨 직유입으로 인해 유입 총고형 물량이 증가됨에 따라 기존 소화조의 용량이 부족할 것으로 예상되고 있다. 본 연구는 기존 소화조 용량부족에 따른 효율감소에 대응하기 위해 미생물제재로써 Bio-dh를 이용하여 소화조내 소화효율 증가(유기물 분해속도 증가)에 따른 최종슬러지 발생량을 감소시키고 가스발생량을 증가시키는데 그 목적이 있다. 실제 하수슬러지를 처리하고 있는 소화조 장치와 동일한 2단혐기성소화조 형태로 설치하였으며, 용량이 $1.3m^3$인 혼합조에 하수슬러지와 미생물제재인 Bio-dh를 주입하였다. 소화방식은 중온성 2단혐기성소화조로서 $35{\pm}1^{\circ}C$를 유지하였고, 1단소화조는 반응조내 미생물과 기질의 원활한 혼합을 위하여 교반기를 부착하였으며, 교반기는 120rpm으로 운전하여 반응조내 완전혼합이 이루어지도록 운전하였다. 2단소화조에서는 소화슬러지와 상등수가 분리되도록 교반을 수행하지 않았다. 소화가스량 측정을 위하여 각 소화조 상부에 가스메타를 설치하였으며, 가스분석을 위하여 상부에 가스포집구를 설치하였다. 교반기 축사이로 발생할 수 있는 발생가스의 누출과 공기의 유입을 막기 위해 water sealing 장치를 교반기 축에 부착시켰다. 실험결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1. 미생물제재를 투입하지 않은 경우 소화효율은 평균 48.6%(46.0~50.9%)로 나타난 반면, 미생물제재인 Bio-dh를 투입한 경우 소화효율은 평균 54.2%(52.8~57.3%)로 나타나 미생물제재를 투입한 경우가 미생물제재를 투입하지 않은 경우보다 소화효율이 약 1.12배 정도 높은 것으로 나타났다. 2. 2차소화조 월류수의 수질은 미생물제재 미투입시 $COD_{Mn}$은 평균 1,639mg/L, SS는 평균 4,888mg/L로 나타난 반면, 미생물제재(Bio-dh) 투입시 $COD_{Mn}$은 평균 859mg/L, SS는 평균 2,405mg/L로 나타나 미생물제재 투입시 $COD_{Mn}$은 약 47.6%, SS는 약 50.8% 정도 더 낮게 나타났다.

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분리막을 이용한 혐기성 소화가스로부터 온실가스 회수저감 기술 (Capture and Reduction Technology of Greenhouse Gas Using Membrane from Anaerobic Digester Gas)

  • 황철원;정창훈
    • 한국환경과학회지
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    • 제20권10호
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    • pp.1233-1241
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    • 2011
  • The main objective of this experimental investigation was $CH_4$ recovery from biogas generated in municipal and wastewater treatment plant. The polysulfone hollow fiber membrane was prepared in order to investigate the permeation properties of $CH_4$ and $CO_2$. Permeability of $CO_2$ in Polysulfone membrane was 11-fold higher than of $CH_4$ gas. A membrane pilot plant for upgrading biogas was constructed and operated at a municipal wastewater treatment plant. The raw biogas contained 66 ~ 68 Vol % $CH_4$, the balance being mainly $CO_2$. The effect of the operating pressure of feed and permeate side and feed flowrate on $CH_4$ recovery concentration and efficiency were investigated with double stage membrane pilot plant. The $CH_4$ concentration in the retentate stream was raised in these tests to 93 Vol % $CH_4$.

Economic Feasibility Study for Molten Carbonate Fuel Cells Fed with Biogas

  • Song, Shin-Ae;Han, Jong-Hee;Yoon, Sung-Pil;Nam, Suk-Woo;Oh, In-Hwan;Choi, Dae-Ki
    • Journal of Electrochemical Science and Technology
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    • 제1권2호
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    • pp.102-111
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    • 2010
  • Molten carbonate fuel cell (MCFC) power plants are one of most attractive electricity generation systems for the use of biogas to generate high-efficiency ultra-clean power. However, MCFCs are considerably more expensive than comparable conventional electricity generation systems. The commercialization of MCFCs has been delayed more than expected. After being effective in the Kyoto protocol and considerably increasing the fossil price, the attention focused on $CO_2$ regression and renewable energy sources has increased dramatically. In particular, the commercialization and application of MCFC systems fed with biogas have been revived because of the characteristics of $CO_2$ collection and fuel variety of MCFCs. Better economic results of MCFC systems fed with biogas are expected because biogas is a relatively inexpensive fuel compared to liquefied natural gas (LNG). However, the pretreatment cost is added when using anaerobic digester gas (ADG), one of the biogases, as a fuel of MCFC systems because it contains high $H_2S$ and other contaminants, which are harmful sources to the MCFC stack in ADG. Thus, an accurate economic analysis and comparison between MCFCs fed with biogas and LNG are very necessary before the installation of an MCFC system fed with biogas in a plant. In this paper, the economic analysis of an MCFC fed with ADG was carried out for various conditions of electricity and fuel price and compared with the case of an MCFC fed with LNG.

막분리혐기성소화공정에 있어서 기질분해와 세균군의 분포특성 (Characteristics of Substrate Degradation and Bacterial Population in the Membrane Separation Anaerobic Digestion Process)

  • 차기철;정형근;김동진;김영철
    • 한국물환경학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.541-554
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    • 2000
  • Experimental study of anaerobic digestion process combined with and without the submerged separation membrane was investigated by using laboratory-scale reactor at the hydraulic retention time of 0.5 day and 1.0 day. The removal efficiencies of carbohydrate at the digester without and with membrane were 84.4 to 86.8 % and 99.6 to 99.7 %, respectively, and the methane gas recovery efficiencies were 0.4 to 1.2 % and 12.3 to 28.7 %. According to the measurement by the most probable numbers method. the numbers of various groups of bacteria in the digesters with membrane were enumerated in the following ranges ; acidogens : $1.7{\times}10^9$ to $5.0{\times}10^9MPN/m{\ell}$, homoacetogens : $5.0{\times}10^7$ to $2.4{\times}10^8MPN/m{\ell}$, $H_2$-utilizing methanogens : $1.3{\times}10^7$ to $9.2{\times}10^8MPN/m{\ell}$, and acetate-utilizing methanogens : $2.3{\times}10^6$ to $2.0{\times}10^8MPN/m{\ell}$. The number of methanogens at the digester with membrane increased by approximately $10^2$ to $10^4$ times in comparison with that of the digester without membrane.

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볏짚의 혐기성소화시 소화가스 생성에 관한 연구 (A Feasibility Study on Biogas Production from Anaerobic Digestion of Straw)

  • 박종안;허준무
    • 한국환경보건학회지
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    • 제25권3호
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    • pp.29-35
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    • 1999
  • Quantity and composition of biogas from semi-continuous anaerobic digestion of straw were obtained experimentally in laboratory scale digesters fed with 1 liter of 5% straw-water mixture and maintained at 35$^{\circ}C$. Experiments were carried out for hydraulic retention time(HRT) of 8, 10 and 15days, respectively. The amount and composition of biogas produced were measured until steady-state was achieved for each run. The amount of biogas and methane percent go through a maximum and decrease continuously towards the steady-state after three times operation of hydraulic retention time(HRT). Methane gas production rates at steady-state increase with the increasing of HRT. Biogas production of 0.45 liter/day with 25% methane, 0.42 liter/day with 33.7% methane and 0.492 liter/day with 31.7% methane were obtained for 8, 10 and 15days of HRT, respectively. The high proportion of soluble carbohydrates present in straw makes the volatile fatty acids to build up within the digester causing a drop in pH that inhibits digestion. Regular control of pH is therefore necessary by adding alkalinity. Reductions in COD increase with increase in HRT. The stratification of plant material within the digester is different from that of manure, and modifications in design and operation of digesters may be necessary if they are fed with plant matter.

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Feasibility Studies on Anaerobic Sequencing Batch Retractor for Sludge Treatment

  • Duk Chang;Joo
    • 한국환경과학회지
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    • 제1권2호
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    • pp.125-136
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    • 1992
  • Digestion of a municipal wastewater sludge by the anaerobic sequencing batch reactor (ASBR) was investigated to evaluate the performance of the ASBR process at a critical condition of high-solids-content fined. The reactors were operated at an HRT of 10 days with an equivalent loading rate of 0.8-1.5 gVS/L/d at 35$^{\circ}C$ The main conclusions drawn from this study were as follows: 1. Digestion of a municipal wastewater sludge was possible using the ASBR in spite of high concentration of settleable solids in the sludge. The ASBRS with 3- and 4-day cycle period showed almost identical high digestion performances. 2. No adverse effect on digestion stability was observed In the ASBRS in spite of withdrawal and replenishment of 30% or 40% of liquid contents. A conventional anaerobic digester could be easily converted to the ASBR without any stability problem. 3. Flotation thickening occurred in thicken step of the ASBRS throughout steady state, and floating bed volume at the end of thicken period occupied about 70% of the working volume of the reactor Efficiency of flotation thickening in the ASBRS could be comparable to that of additional gravity thickening of a completely mixed digester. 4. Solids were accumulated rapidly in the ASBR during start-up period. Solids concentrations in the ASBRS were 2.6 times higher than that in the completely mixed control reactor at steady state. Dehydrogenase activity had a strong correlation with the solids concentration. Dehydrogenase activity of the digested flu형e in the ASBR was 2.9 times higher than that of the flu형e in the control reactor, and about 25 times higher than that of the subnatant in the ASBR. 5. Remarkable increase in equivalent gas production of 52% was observed at the ASBRS compared with the control reactor in spite of similar quality of clarified effluent from the ASBRS and control reactor. The increase in gas production from the ASBRS was believed to be combined results of accumulation of microorganisms, higher driving force applied, and additional long-term degradation of organics continuously accumulated.

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슬러지 저감을 위한 혐기성 소화조 개선에 관한 연구 (A Study of the Improvement in an Anaerobic Digester for Sludge Reduction)

  • 김홍석;이태진
    • 대한환경공학회지
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    • 제33권7호
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    • pp.516-522
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    • 2011
  • 국내에서 운영중인 혐기성 소화조의 가장 큰 문제점은 낮은 소화효율이며, 이에 대한 원인은 낮은 유기물 투입농도, 소화조내의 낮은 교반 효율, 잉여슬러지의 난분해성 등이다. 본 연구에서는 혐기성 소화설비의 효율성을 높이기 위하여 기존의 혐기성 소화 시스템에 농축 및 교반, 오존 가용화 설비를 설치하고, 기존의 2단 소화조에서 단단소화조로 개선함으로서 소화효율 및 바이오가스의 발생량을 증대 시키고자 하였다. 이러한 개선을 통하여 농축시스템의 슬러지 농도는 2.6배 향상되었음을 확인하였으며, 농축효율은 3.0배 증가한 것으로 나타났다. 또한, 기계식 교반으로 사공간이 줄어들었음을 확인하였으며, 혐기성 소화조 내 소화가스 발생량도 평균 $193.8m^3$/일에서 평균 $386.0m^3$/일로 향상된 것을 확인하였다. 소화효율은 평균 47.6%에서 54.6%로 향상되어진 것으로 나타났으며, VS제거당 소화가스 발생량은 평균 $0.30Nm^3/kg$ VS removal에서 $0.42Nm^3/kg$ VS removal로 증대되어진 것으로 나타났다.

축산공해의 해결방안과 에너지 생산에 관한 연구 (Studies on Livestock Pollution Treatment and Energy Production)

  • 김창한;윤여창;최재용
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제9권4호
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    • pp.219-223
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    • 1981
  • 축산공해를 방지하고 대체에너지를 개발하기 위하여 가축분뇨로부터의 메탄가스 발효실험을 실시하여 다음의 결과를 얻었다. (1) 각 가축의 분뇨에 약 30%의 슬러지를 첨가하여 37$^{\circ}C$에서 20일간 발효시킨 결과 우분, 돈분 및 계분의 유기물 1 kg당 메탄가스 생성량은 각각 181, 248 및 235 $\ell$였으며 발효기간중 pH 변화는 발효 초기에 약간 저하하다가 점차 상승하는 경향을 보였다. (2) 우분(300g)과 물(200g)의 혼합물에 슬러지를 각각 20, 30, 40 (w/w) %씩 첨가하여 발효시킨 결과 가스생성량은 약 6.1, 14. 5, 13.4 $\ell$ 였다. (3) 우분에 톱밥과 왕겨를 각각 등량씩 혼합하여 발효시킨 결과 톱밥 첨가시가 왕겨 첨가시보다 메탄생성량이 많았다. (4) 메탄발효처리물의 N, K, P의 함량에 있어서 N, K의 함량은 계분>돈분>우분의 순서였고 P는 우분>계분>돈분의 순서였다. (5) 수중펌프발효조를 이용하여 우분으로부터 메탄가스 생산발효를 20일간 실시한 결과 유기물 1kg 당 188 $\ell$의 메탄가스가 생성되었고, 이 때 생성된 총 메탄가스의 가격과 소모된 전력요금과는 거의 비슷하였다.

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바이오가스에서 CO2/CH4 활용에 관한 반응최적화 연구 (A Study on the Reaction Optimization for the Utilization of CO2 and CH4 from Bio-gas)

  • 고동현;조욱상;백영순
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제27권5호
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    • pp.554-561
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    • 2016
  • Depending on the Bio-gas sources, main component gases of $CH_4$ and $CO_2$ are shown to be variously present in amounts. For the anaerobic digester, The concentration of $CH_4$ and $CO_2$ in the gases are 60~70 and 30~35 vol%. For the landfill gas, $CH_4$ and $CO_2$ are 40~60 and 40~60 vol%. For the food wastes, $CH_4$ and $CO_2$ are 60~80 and 20~40 vol%, respectively. In this study, maximum conversion rates of $CO_2$ were obtained from the variety of concentrations of $CH_4$ and $CO_2$ by the catalysts of reforming reactions. Moreover, in order to get maximum producing amount of synthetic gas, experimental studies were performed to optimize the reaction variables. On the basis of $CH_4$, 243 ml, R [$CH_4/(O2+CO_2)$] value were varied from 0.8 to 1.35, in the study of $CH_4$ and $CO_2$ reforming reactions. It was shown that the optimal results were obtained for 1.35 of R value. And also, at $850^{\circ}C$ and 1 atm, the production rate of synthetic gas was 90% and the conversion rates of $CH_4$ and $CO_2$ were higher than 99% and 90%, respectively.