• 공업화학
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• 제29권5호
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• pp.613-619
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• 2018

본 연구에서는 유입 슬러지에 다양한 전처리 방법과 고액분리장치를 이용한 유출수의 잉여슬러지를 농축 후 내부반송을 적용하여, 중온혐기-고온호기 혼합 슬러지 처리 공정의 슬러지 소화효율과 메탄가스 생성량에 미치는 영향을 비교 검증하였다. 실험실 규모의 혼합 소화공정장치를 제작하여 서로 다른 유입 슬러지 전처리방법을 적용하여 5단계로 실험을 진행하였다. 1단계에서는 열-알칼리처리 전처리를 하여 슬러지를 공급하였고, 2, 3, 4단계에서는 유출수로부터 농축된 잉여슬러지의 내부반송과 각각 열-알칼리처리, 열처리, 알칼리 처리(7일)를 거친 유입 슬러지를 공급하였다. 마지막 5단계에서는 전처리를 하지 않은 슬러지를 공급하였다. 실험 결과, 1단계에서 4단계까지 진행되는 동안 Volatile Suspended Solid (VSS) 제거율은 유입 슬러지 전처리와 내부반송을 적용하는 경우 크게 증가하였으며, 메탄생성량 또한 2단계에서 슬러지 내부반송과 열-알칼리처리 전처리 적용의 경우 285 mL/L/day까지 크게 증가하였다. 한편, 5단계에서 전처리를 하지 않은 슬러지를 공급하였을 경우 VSS 제거율과 메탄 생성량이 크게 감소하였다. 결론적으로, 유입 슬러지의 열-알칼리처리 전처리와 유출수의 농축 잉여슬러지의 내부반송을 통해 복합 슬러지 처리 공정의 슬러지 제거 효율과 메탄생성량을 크게 증가시킬 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권1호
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• pp.103-109
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• 2010

하폐수 처리과정에서 발생되는 슬러지는 주로 혐기소화에 의해 처리되며 슬러지를 감량하고 메탄을 생산할 수 있어 많이 이용되고 있다. 슬러지의 전처리는 혐기소화의 율속단계인 가수분해를 높여 처리속도를 향상시키므로 많은 연구가 진행 중이다. 본 연구에서는 열, 초음파, 열-알칼리의 전처리 기술에 따른 슬러지의 가수분해(가용화) 효과와 전처리한 슬러지를 혐기소화하여 메탄 생산량과 슬러지의 감량 효과를 비교하였다. 하수와 폐수 슬러지 가용화율은 열-알칼리 동시 처리한 경우에는 67과 70%로 가장 높았고 다음으로 초음파 처리와 열처리가 40% 이상의 비슷한 가용화율을 보였다. 혐기소화 가스의 메탄 함량은 45~70% 범위로 유지되었고 전처리한 슬러지가 control에 비해 높게 나타났다. 메탄 생산량은 열처리, 초음파 처리, 열-알칼리를 같이 처리한 경우가 control에 비해 각각 하수슬러지는 2.6, 2.7, 3.5배, 폐수 슬러지는 3.5, 4.1, 4.2배 증가하였다. 혐기소화 슬러지의 감량효과는 전처리한 슬러지가 control에 비해 5~19% 포인트 높게 나타났으며 열-알칼리 처리한 경우가 초음파와 열처리에 비해 우수한 감량 효과를 보였다. 위의 결과로부터 전처리가 메탄 생산량에서 뿐만 아니라 슬러지 처리처분 비용 절감에 있어서도 중요한 역할을 함을 확인할 수 있었고 열-알칼리 동시 처리가 가장 우수한 성능을 보였다.

• 전기학회논문지P
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• 제58권4호
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• pp.526-531
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• 2009

This paper suggests the dehydration and RDF(Refuse Derived Fuel) production of organic sludge, livestock manure and sewerage sludge causing environmental problems, with hydrothermal pre-treatment process. The renewable technology from the organic wastes must involve short treatment time required, reusable energy source, anti-odor and viruses, low cost for the treatment, and well-fertilization. The hydrothermal pre-treatment process promotes to evaporate moisture in the sludge after being shortly treated in a reactor, which is supplied steam and heat by an external boiler, due to the pressure with steam breaks the cell walls of the sludge, so this process removes the internal moisture of the cell. Then, the treated sludge(solid-state) is mixed with waste vinyls called RDF(6,706kcal/kg).

• 유기물자원화
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• 제21권3호
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• pp.43-52
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• 2013

본 연구에서는 유입 슬러지에 다양한 전처리 방법을 적용하여 전처리 방법이 중온혐기-고온호기 복합 슬러지 처리 공정의 슬러지 소화효율과 메탄가스 생성량에 미치는 영향을 비교 검증하였다. 실험실 규모의 슬러지 소화장치를 제작하여 서로 다른 유입 슬러지 전처리방법을 적용하여 4단계로 실험을 진행하였다. 1단계에서는 전처리를 하지 않은 슬러지를 공급하였고, 2, 3, 4단계에서는 각각 열처리, 열-알칼리처리, 장기 알칼리 처리(7일)를 거친 유입 슬러지를 공급하였다. 실험 결과, 1단계에서 4단계까지 진행되는 동안 총COD 제거율은 44%에서 76%까지 증가하였으며, 메탄 생성량 또한 101mL/L/day에서 165, 256mL/L/day까지 크게 증가하였다. 한편, 4단계에서는 7일간의 장기 알칼리 처리를 하였음에도 불구하고 3단계에 비해 총COD 제거율과 메탄 생성량이 증가하지 않았다. 결론적으로, 유입 슬러지의 전처리를 통해 복합 슬러지 처리 공정의 슬러지 제거 효율과 메탄생성량을 크게 증가시킬 수 있었으며, 여러 가지 전처리 방법 중 열-알칼리 처리법이 가장 효율적임을 실험결과를 통해 알 수 있었다.

• Advances in environmental research
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• 제5권4호
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• pp.251-262
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• 2016

The biodegradability and decomposition efficiencies increase with the pre-treatment of sludge in a digestion process. In this study, the feasibility of ultrasound coupled with potassium permanganate oxidation as a disintegration method and digestibility of aerobic reactor fed with disintegrated sludge with ultrasound coupled potassium permanganate were investigated. The first stage of the study focused on determining the optimum condition for ultrasonic pre-treatment for achieving better destruction efficiency of sludge. The second part of the study, the aerobic digestibility of sludge disintegrated with ultrasound and potassium permanganate oxidation alone and combined were examined comparatively. The results showed that when 20 min of ultrasonic pre-treatment applied, the specific energy output was 49384 kJ/kgTS with disintegration degree of 58.84%. During the operation of aerobic digester, VS/TS ratios of digesters fed with disintegrated sludge decreased indicating that disintegration methods could obviously enhance aerobic digestion performance. The highest reduction in volatile solids was 75% in the digester fed with ultrasound+potassium permanganate disintegrated sludge at the end of the operation compared to digester fed with raw sludge. Total Nitrogen (TN) and Total Phosphorus (TP) levels in sludge supernatant increased with this combined method significantly. Besides, it promoted the production of ${\bullet}OH$, thus enhancing the release of Carbon (C), Nitrogen (N) and Phosphorus (P) from the sludge. Disintegration with all methods used in this study could not improve Capillary Suction Time (CST) reduction in disintegrated digesters during the operation. The results demonstrated that the combined ultrasound treatment and potassium permanganate oxidation method improves the biodegradability compared to control reactor or their single application.

• Environmental Engineering Research
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• 제19권1호
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• pp.59-66
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• 2014

The aim of this study was to assess the effect of pre-aeration on sludge solubilization and the behaviors of nitrogen, dissolved sulfide, sulfate, and siloxane. The results of this study showed that soluble chemical oxygen demand in sewage sludge could be increased through pre-aeration. The pre-aeration process resulted in a higher methane yield compared to the anaerobic condition (blank). The pre-aeration of sewage sludge, therefore, was shown to be an effective method for enhancing the digestibility of the sewage sludge. In addition, this result confirms that the pre-aeration of sewage sludge prior to its anaerobic digestion accelerates the growth of methanogenic bacteria. Removal rates for $NH_3$-N and T-N increased simultaneously during pre-aeration, indicating simultaneous nitrification and denitrification. The siloxane concentration in sewage sludge decreased by 40% after 96 hr of pre-aeration; in contrast, the sulfide concentration in sewage sludge did not change. Therefore, pre-aeration can be employed as an efficient treatment option to achieve higher methane yield and lower siloxane concentration in sewage sludge. In addition, reduction of nitrogen loading by pre-aeration can reduce operating costs to achieve better effluent water quality in wastewater treatment plant and benefit the anaerobic process by minimizing the toxic effect of ammonia.

• 유기물자원화
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• 제19권3호
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• pp.35-43
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• 2011

본 연구에서는 하수슬러지를 전처리 과정을 통해 가용화한 후 혐기성 생물학적 분해를 실시하였다. 산 또는 알칼리 조건과 초음파처리를 복합적으로 적용하여 전처리 후 슬러지의 가용화율을 비교하였으며 알칼리 조건에서 초음파처리를 병행하였을 때 최대 가용화율을 얻을 수 있었다. 가용화된 슬러지의 생물학적 유용성은 복합전처리를 실시한 경우 빠른 생물학적 분해와 더불어 총 가스 발생량은 10배 이상 증가하였으며 가용화된 슬러지에서 바이오가스 생산 가능성을 확인 하였다. 전처리를 실시한 슬러지를 이용하여 생물학적 분해를 실시하였을 때 약 50%정도 높은 수소생성율의 지표가 되는 B/A비를 확인할 수 있었으나 수소생성에 저해가 되는 lactic acid와 propionic acid가 검출되는 것으로 보아 후속연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• 한국물환경학회지
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• 제26권5호
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• pp.810-815
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• 2010

Ultrasonic sludge pre-treatment has been studied to enhance the performance of anaerobic digestion by increasing sludge hydrolysis which is regarded as the rate-limiting-step of anaerobic digestion. In this study, the effect of ultrasonic pre-treatment on sludge hydrolysis (solubilization) and methane production was investigated. Sludge solubilization efficiency increased with ultrasonic energy input. However, it is uneconomical to apply more than 720 kJ/L as the solubilization efficiency per energy input declines afterwards. Volatile fatty acids concentration increased after the ultrasonic sludge hydrolysis. Anaerobic batch digestion showed that methane volume reached 64.7 and 84.5 mL after 18 days of incubation with the control sludge and ultrasonically hydrolyzed sludge, respectively. Methane production potential, maximum methane production rate, and the lag time of modified Gompertz equation were changed from 70 mL, 6.4 mL/day, and 1.2 days to 89 mL, 9.6 mL/day, and 0.5 day, respectively, after the ultrasonic sludge treatment. The results proved that ultrasonic pre-treatment contributed significantly not only for the methane production but also for the reduction of anaerobic digestion time which is critical for the performance of anaerobic sludge digestion.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권4호
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• pp.413-424
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• 2014

에너지원으로 바이오가스에 대한 잠재적 가능성이 인식되면서 최근에 바이오가스의 생산기술을 제고하고 에너지 효율을 개선하기 위한 기술개발이 지속적으로 진행되고 있다. 본 논문의 목적은 혐기성 소화 과정에서 바이오가스 생산을 증가시키기 위한 효과적이고 효율적인 슬러지 전처리 방법에 대하여 분석하였다. 이를 위해 본 논문에서는 각각의 전처리 방법의 장점과 단점을 분석하여 바이오가스 생산에 미치는 영향요인을 비교 분석하였다.

• 유기물자원화
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• 제11권1호
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• pp.84-89
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• 2003

본 연구는 음식폐기물과 하수슬러지의 병합처리를 위한 음식폐기물 전처리시설을 평가하고 그 활용방안을 모색하기 위하여 수행되었다. 본 연구에서 이용한 음식폐기물 전처리시설은 저장, 선별분쇄, 농축의 순으로 구성되어 있으며, 하수처리장 방류수를 희석수로 이용하여 선별분쇄시 파쇄를 용이하게 하고 염분농도의 희석효과도 가져올 수 있었다. 파쇄된 음식폐기물의 입자는 대부분 2mm 이하로 하수슬러지와 혼합하여 혐기성소화시 효율이 높은 것으로 조사되었다. 기존 하수슬러지 처리시 발생되는 가스발생량은 0.8톤/일(메탄 0.5톤/일)로 매우 낮았으나 음식폐기물과의 병합처리후에는 3.5톤/일(메탄 2.3톤/일)의 소화가스가 발생하는 것으로 조사되었다. 탈수슬러지의 발생량 또한 기존 11.2톤/일에 비해 21.2톤/일로 증가하지만 하수슬러지에 비해 유기물 함량이 높으므로 재활용 가치가 높을 것으로 판단된다. 따라서 음식폐기물 전처리시설의 적절한 활용을 통해 기존 하수처리시설과의 연계 처리가 가능할 것으로 판단된다.