• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제52권2호
• /
• pp.191-198
• /
• 2014

퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 악취폐가스의 대표적인 제거대상 오염원인 황화수소와 암모니아를 포함한 악취폐가스를 처리하기 위하여 여러 운전 조건 하에서 바이오필터와 광촉매반응기로 구성된 semi-pilot 하이브리드시스템을 운전하였다. 황화수소 및 암모니아를 동시 처리하는 바이오필터시스템에서는 황화수소의 처리성능과 다르게 암모니아의 처리성능은 암모니아만을 처리하는 바이오필터시스템보다 훨씬 떨어졌다. Semi-pilot 하이브리드시스템의 황화수소와 암모니아에 대한 제거효율은 각각 약 83% 및 약 65% 정도이었다. 따라서 semi-pilot 바이오필터시스템의 경우보다 황화수소 및 암모니아에 대한 제거효율은 각각 4 및 30% 정도 증가하였다. 또한 황화수소와 암모니아의 동시제거를 할 때에 황화수소와 암모니아의 최대 제거용량은 각각 약 60 및 $37g/m^3/h$이었다. 따라서 semi-pilot 바이오필터시스템의 경우보다 황화수소 및 암모니아에 대한 최대 제거용량은 각각 약 9.1%와 약 23.3% 증가하였다. 그러므로 본 semi-pilot 하이브리드시스템은 semi-pilot 바이오필터시스템을 기준으로 황화수소보다 암모니아의 제거율과 최대 제거용량 제고에 더욱 기여하였다.

• 한국환경과학회지
• /
• 제24권11호
• /
• pp.1485-1491
• /
• 2015

There are two treatment processes that are currently applied to ships are the biological treatment process using the activated sludge and the electrochemical treatment. However, neither of them are able to remove both nitrogen and phosphorus due to their limited ability to remove organic matters, which are main causes of the red tide. This study was conducted to identify the characteristics of nitrogen removal factors from manure wastewater by replacing the final settling tank in SBR (Sequencing Batch Reactor) process and applying immersion type hollow fiber membrane. SBR process is known to have an advantage of the least land requirement in special environment such as in ship and the immersion type hollow fiber membrane is more stable in water quality change. As the result, the average in the cases of DO (Dissolved Oxygen) is 2.9(0. 6~3.9) mg/L which was determined to be the denitrifying microorganism activity in anaerobic conditions. The average in the cases of ORP (Oxidation Reduction Potential) is 98.4~237.3 mV which was determined to be the termination of nitrification since the inflection point was formed on the ORP curve due to decrease in the stirring treatment after the aeration, same as in the cases of DO. Little or no variation in the pH was determined to have positive effect on the nitrification. T-N (Total Nitrigen) removal efficiencies of the finally treated water were 71.4%, 72.3% and 66.5% in relatively average figures, thus was not a distinct prominence. In being applied in ships in the future, the operating conditions and structure improvements are deemed necessary since the MEPC (Marine Environment Protection Committee). 227(64) ship sewage nitrogen is less than the standard of 20 Qi/Qe mg/L or the removal rate of 70%.

• 유기물자원화
• /
• 제11권1호
• /
• pp.70-76
• /
• 2003

소화슬러지를 열처리한 혼합 배양 미생물을 식종균으로, 자당을 기질로 사용하는 혐기성 수소 생산 공정을 운전하면서 pH 조절, 반복 열처리, 기질 농도 변화 등을 통해 지속적인 수소 생산 방법을 고찰하였다. 유입 기질의 농도가 5g COD/L인 경우 운전 초기에는 $0.5mole\;H_2/mole\;hexose$ 이상의 수소가 발생하지만 9일 이상 지속되지 못하였다. 이러한 현상의 원인은 수소 생성균이 공정 내에서 고농도로 존재하지 못하기 때문인 것으로 판단되며 pH를 5.3으로 유지하는 것만으로는 극복될 수 없었다. 반복 열처리를 적용할 경우 별도의 식종균 재주입 없이 효율이 감소된 수소 생성 공정을 원상태로 복구할 수 있음을 확인할 수 있었으나, 수소 생성 효율이 시간에 따라 감소하므로 열처리를 자주 해야 하는 문제가 발생했다. 유입 기질의 농도가 30g COD/L인 경우에는 24일간 지속적인 수소 생성이 가능하였으며, CSTR의 경우 $1.0-1.4mole\;H_2/mole\;hexose$, ASBR의 경우에는 $0.2-0.3mole\;H_2/mole\;hexose$의 생성 효율을 보였다. 수소 생성 시 유출수 내 용존성 유기물의 90% 이상은 유기산이었으며 그 중 n-butyrate가 가장 많은 양을 차지하였다.

• 유기물자원화
• /
• 제22권3호
• /
• pp.68-75
• /
• 2014

하수슬러지를 혐기성 소화하는 과정에서 용출되는 용존성질소는 다시 수처리시설로 반송되어 질산화 효율이 떨어지는 동절기 법적 방류수 질소 수질기준에 영향을 준다. 컴퓨터 시뮬레이션 소프트웨어(GPS-X)를 이용하여 A하수처리시설을 대상으로 소화조에서 발생하는 용존성질소의 영향을 조사한 결과, 소화조가 있는 처리시설에서의 총 반송수와 1차침전지 유입수 용존성질소 농도는 소화조가 없는 시설에서의 농도보다 각각 214.1 mg/L, 6.2 mg/L 높게 산출되었다. 슬러지 처리시설에서의 반송수를 처리하는 반송수처리시설(부상분리조)을 설치하는 경우 총반송수 용존성질소 농도는 반송수처리시설이 없는 경우보다 6.0 mg/L 높게 나타났으며 1차침전지 유입수 용존성질소 농도를 0.7 mg/L 낮게 산정되었다. 시뮬레이션 결과, 하수슬러지를 혐기성소화하여 에너지자립화율을 향상시키는 사업에서 슬러지 처리시설에서 발생하는 여액과 상등액의 용존성질소($NH_3-N$)를 처리할 수 있는 시설이 필요한 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권7호
• /
• pp.3341-3352
• /
• 2011

본 연구는 간헐적으로 공장폐수가 유입되고 있는 하수처리시설에 대하여 각 단위공정별 운전현황 조사와 수질 측정을 실시하여 운전특성을 파악하고자 하였다. 생물반응조의 운전조건은 MLSS 농도 2,000~3,000 mg/L, HRT 5.3~16.3 시간, SRT 2.8~66.6 일 범위를 나타내었고, SVI는, 최적 범위인 50~150을 상회하여, 200 이상의 측정값이 빈번히 발생하여 슬러지 침강성이 양호하지 않은 것으로 관측되었다. 주요 원인은 공장폐수의 유입에 기인한 것으로 판단되며, 이와 같이 공장폐수 유입 시 생물반응조내의 MLDO가 급격히 상승하고 질산화 효율이 빠르게 감소하며 이차침전지에서는 Pin floc.이 유출되는 현상이 발생하였다. 미생물 관측결과, 다양한 세균 플록과 섬모충류 등이 관측되었으나, Bulking 발생의 원인이 되는 사상균인 Sphaeotilus와 방선균 등도 발견되었다. 단위공정별 처리효율은 평균적으로는 대체로 양호한 처리효율을 나타내고 있었으나 간헐적인 공장폐수 유입의 영향으로 인한 생물반응조의 운전특성의 불안정성으로, 처리효율의 변동성이 크게 나타나고 있었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제38권6호
• /
• pp.279-290
• /
• 2016

중화하지 않은 주정폐수를 처리할 때 상향류식 혐기성반응조에 전극을 배치한 생물전기화학반응조의 성능을 UASB 공정과 비교하였다. UASB 공정은 유기물부하율 4.0 g COD/L.d 이하에서 pH, VFA 및 알카리도 등에 있어서 안정한 상태를 유지하였지만, 4.0 g COD/L.d 이상의 유기물부하율에서는 불안정하였다. 그러나, 생물전기화학 반응조는 UASB 반응조에 비하여 유기물부하율 배가시 상태변수들의 변동폭이 작았으며, 빠르게 정상상태로 회복하였다. 생물전기화학 반응조는 4.0-8.0g COD/L.d의 높은 유기물부하율에서 상태변수들이 UASB 반응조에 비하여 안정하였으며, 유기물부하율 8.0 g COD/L.d에서 비메탄발생율(2,076mL $CH_4/L.d$), 바이오가스의 메탄함량(66.8%) 그리고 COD 제거율(82.3%) 등의 측면에서 UASB 반응조보다 우수하였다. 생물전기화학 반응조의 메탄수율은 유기물부하율 4.0 g COD/L.d에서 약 407mL/g $COD_r$로 최대값을 보였으며, 이 값은 UASB의 282mL/g $COD_r$보다 크게 높았다. 중화하지 않은 산성 주정폐수를 처리하는 생물전기화학 반응조의 전극반응에서 율속단계는 산화전극반응이었으며, 전극반응은 높은 유기물부하율에서 pH에 의해서 크게 영향을 받았다. 생물전기화학 반응조는 유기물부하율 4.0 g COD/L.d에서 99.5%의 최대에너지효율을 보였다. 중화하지 않은 산성 주정폐수를 처리하는 생물전기화학 반응조는 UASB 공정보다 진보된 고율 혐기성 기술이 될 수 있다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권8호
• /
• pp.789-797
• /
• 2008

본 연구에서는 파쇄된 타이어칩을 담체로 충진한 biofilter를 이용하여 악취의 원인 물질인 trimethylamine(TMA)의 제거특성을 실험하였다. 실험에서 사용된 미생물은 S 수탁폐수 처리업체에서 채취한 활성슬러지를 순응 배양 하였으며, peristatic pump를 이용하여 20일간 바이오필터의 담체에 순환시키면서 접종 하였다. Biofilter의 안정화를 확인한 후 유입 농도와 공간속도를 변화시켜 처리효율을 측정하였으며, 침출수중의 액상 TMA, COD$_{Cr}$, NO$_3{^-}$-N, NO$_2{^-}$-N, NH$_4{^+}$-N, EPS(Extracellular Polymeric Substances)를 측정하여 생물학적인 영향과 처리효율에 대해 평가하였다. TMA의 유입농도를 약 10 ppm의 범위로 고정하고 SV(space velocity)를 120 hr$^{-1}$에서 240 hr$^{-1}$까지 증가시켜 TMA의 제거효율을 검토한 결과 120, 180 hr$^{-1}$에서는 95% 이상, SV 240 hr$^{-1}$에서는 최대 90%, 최소 80%의 제거효율을 얻어 최적 제거 공간 속도는 180 hr$^{-1}$임을 확인 할 수 있었다. 또한, SV를 180 hr$^{-1}$, 유입농도를 5$\sim$55 ppm까지 단계적으로 증가시켜 TMA의 제거효율을 검토한 결과 유입농도 10 ppm까지는 95%, 유입농도 10$\sim$30 ppm에서는 80%의 제거율을 보임을 알 수 있었고, 유입농도 40 ppm 이상에서는 제거효율이 급격히 감소하는 경향을 보여 TMA에 대한 임계 최대 제거 농도는 40 ppm임을 확인 할 수 있었다. Kinetic analysis를 통해 얻은 TMA의 최대 제거 속도($V_m$)와 기질친화상수($K_s$)는 각각 14.3 g$\cdot$m$^{-3}$$\cdot$h$^{-1}$과 0.043 g$\cdot$m$^{-3}$로 나타났으며, 충격부하에 대한 미생물의 순응 기간은 100$\sim$150 hr 정도로 나타났다. 또한, 침출수중의 EPS 농도가 100$\sim$200 ppm의 범위에서 지속적으로 측정되어 반응기내에서 생물막이 지속적으로 생성되어짐을 확인 할 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제34권4호
• /
• pp.37-45
• /
• 2006

생태건축에서 주로 사용되는 목재는 자연환경에서 쉽게 생분해되기 때문에 목재의 내구성 향상을 위하여 각종 방부제나 방화제 또논 도료를 사용한다. 그러나 이들 약품 중에는 살균 및 살충을 위한 각종 독성 중금속이 함유되어 있다. 특히 비바람과 토양에 직접 접촉하는 지반(foundation)과 외장벽(exterior wall)에 사용되는 목재는 인체에 독성이 강한 CCA (chromated copper arsenate)로 처리하는 경우가 많다. 더욱이 건축 폐재는 법률적으로 소각하도록 규정되어 있어 재활용되지 않는 한, 소각 시 발생하는 배출물질 중 대기환경을 오염시키는 다양한 물질을 방출하여 호흡기 질병을 유발하고, 토양 매립시는 용출되어 토양을 오염시킨다. 따라서 건축용 목재로 사용되는 편백나무와 CCA처리된 미국산 Hemlock외에, 목재로부터 제조되어 시판되고 있는 유기질 비료와 하수 슬렷지, 건류목탄과 백탄에 함유된 중금속이온을 분석한 결과 다음과 같았다. 1) 미량원소분석을 위하여 시료 용해에 사용된 분석시약과 용수 중에 함유된 불순물이 분석결과에 영향을 미치기 때문에 체계적이고 전문적인 분석시스템 개발과 전문가가 필요하였다. 2) 특히 생화학적으로 전처리된 유기질비료와 슬렷지 또는 열화학적으로 전처리된 건류목탄과 백탄은 [$HNO_3+HF$] 혼합액으로 3회이상 처리하여도 완전 용해되지는 않았다. 3) 약품 전처리가 없는 목재의 경우, 열처리한 목탄이나 유기질퇴비는 환경오염을 초래하지 않았다. 4) 목재의 내구향상을 위하여 CCA 처리 목재는 유기질 비료 기준과 토양 환경 기준치를 크게 초과하여 토양에 매립하면, 심각한 토양오염을 야기할 것이다. 따라서 CCA처리된 토목건축용 목재는 특정 폐기물로 규정하여 별도 처리가 필요하고, 최종 처리될 때는 환경 친화적 소각이나 매립을 위하여서는 오염된 중금속을 분리한 후 목재성분만을 이용하는 바이오메스 폐기기술개발이 필요한 반면, 미래에는 환경 친화적인 저독성 또는 무독성 목재 방부제 개발이 필요하다.

• 유기물자원화
• /
• 제26권1호
• /
• pp.65-78
• /
• 2018

본 연구는 유기성폐자원(가축분뇨, 음식물류폐기물, 음식물류폐수 등)의 바이오가스 이용에 대한 적정 설계 및 운전 기술지침서 마련하고자 현장조사와 정밀모니터링 등을 실시하였다. 정부의 중장기 바이오가스화 정책에 따라 폐자원의 자원화 시설 확충이 활발히 추진되고 있다. 하지만 생산된 바이오가스를 이용하여 발전 및 스팀으로 활용하는 시설은 효율이 아직은 저조하고 잦은 고장이 발생되고 있다. 전국 11개소 유기성폐자원 바이오가스화 시설을 대상으로 정밀모니터링을 실시하였다. 사계절 평균으로 정밀모니터링 결과를 정리하였을 때, 유기성폐자원 별 효율성 분석에서 유기성분해율은 VS기준 음식물/음폐수는 68.2 %, 가축분뇨는 66.8 %, 하수슬러지의 경우 46.2 %로 전체 평균 58.8 %로 분석되었다. 전처리 전후 바이오가스 성상을 분석한 결과 철염 및 탈황(건식, 습식)을 이용하여 전체 시설의 $H_2S$ 평균은 560 ppm으로 측정되었으며, 저감효율이 90% 이상인 경우 약 40 ppm 까지 감소할 수 있는 것을 확인하였다. 특히 소화조 내에 철염을 투입하면 처리효율 약 93 %이며, 평균 150 ppm까지 감소하는 것을 확인하였다. 제습의 경우 노점온도를 적용한 절대습도와 가스온도에 따른 상대습도를 분석하였으며, 제습설비가 유지보수가 잘되어 가동 중인 시설의 노점온도는 $14^{\circ}C$, 절대습도는 $12.6g/m^3$이며, 상대습도는 35 %로 측정되었다. 따라서 유기성폐자원의 바이오가스화 시설의 단점을 보완하고 바이오가스 이용 최적화 방안을 마련하기 위하여 정밀모니터링을 실시하였다.

• 유기물자원화
• /
• 제17권1호
• /
• pp.58-72
• /
• 2009

본 연구에서는 하수 내에 존재하는 유기물과 미생물량 분액을 위해 미생물 호흡률 측정기(Respirometer)를 구동하여 미생물에 의한 산소 섭취율(OUR : Oxygen Uptake Rate)을 측정하고, CG-FID 혹은 LC를 활용하여 VFAs(Volatile Fatty Acids)를 측정하였다. 유기물은 IAWQ (International Association of Water Quality)의 ASM(Activated Sludge Model)에서 명시된 유기물 분류법에 따라 분액 하였으며, ASM 중에서도 ASM No.2d를 기초하여 분액을 수행하였다. 하지만 슬러지를 첨가하지 않은 하수 원액의 미생물 호흡률 측정과 더불어 기존의 방법과는 다르게 여과한 하수의 미생물 호흡률 측정과 VFAs 측정을 수행하여 하수에 포함된 유기물량을 추정하였다. 이는 기존의 하수 원액을 이용한 미생물 호흡률 측정 방법에 있어 천천히 생분해되는 용존성 유기물질(S_S)에 의한 산소섭취율과 천천히 생분해되는 입자성 유기물질(X_S)에 의한 산소섭취율이 동일 그래프 안에 형성되어 정확하게 구분되지 못하는 단점과 슬러지 세척으로 인한 실험의 오차를 보완하고자 하였다. 또한 용존성 난분해 COD(S_I)을 측정하는 기준이 명확하지 않는 문제점이 발생하여 미생물 호흡률 측정 과정에서 그래프의 변화를 보고 정확한 용존성 난분해 COD(S_I)의 측정 시간을 선택할 수 있는 방법을 제시하였다. 여과한 하수를 대상으로 미생물 호흡률 측정과 VFAs 측정을 통하여 추정한 유기물 분액 결과 용존성 난분해 COD인 S_I는 $12.2g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 6.9%, 발효 부산물인 S_A는 $24.76g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 14.1%, 발효 가능한 유기물질인 S_F는 $58.54g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 33.2%, 천천히 생분해되는 입자성 유기물질인 X_S는 $61.1g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 34.7%, 입자성 난분해 COD인 X_I는 $10.2g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 5.8%로 추정되었다. 종속영양 미생물량인 X_H는 $9.3g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 5.3%로 추정되었다.