• 유기물자원화
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• 제10권1호
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• pp.87-95
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• 2002

슬러지의 용해율 증가 및 생분해율 향상을 위해 전처리 방법별 처리조건 및 회분, 연속실험을 실시하였다. 용해효과실험에서 SCOD 기준 용해율 효과는 온도무고정 초음파처리(35분)가 가장 높고, 다음으로 알칼리처리(pH13), 열처리($200^{\circ}C$, 30min), 온도고정 초음파처리(60분)순서였다. 초기 회분실험에서 적정 혼합비율은 가스생성량을 기준하여 종오니 : 기질비가 4 : 6일 때(유기물 부하량$3.48kg/m^3{\cdot}day$) 가장 효과적이었다. 회분실험에서 가스발생량은 열처리($200^{\circ}C$, 30min)가 가장 높고, 다음으로 초음파처리(온도 무조정), 알칼리처리(pH9), 초음파처리(온도조정)순서였다. 연속실험은 회분실험에서 가장 효과적인 열처리($200^{\circ}C$, 30min) 시료를 이용하였다. pH는 열처리 (pH 7.2~7.3)가 무처리 (pH 6.9~7.0)시료에 비해 다소 높은 값을 나타내었다. HRT가 길수록 유출수의 pH가 상승하는 경향을 나타내고 있고, 이는 유기물부하의 감소에 따른 생성유기산의 농도저하와 유기산의 가스로의 전환에 의해 생성된 $N_2$가스의 완충작용에 기인한다고 생각된다. 반응조내의 SCOD 농도는 전처리 시료가 무처리에 비해 약 2.5배 높고, 또 HRT는 짧을수록 높았다. 용해성 단백질 및 탄수화물 농도도 전처리 시료가 무처리 시료에 비해 각각 2배 및 3.3배 높았다. 가스 생성량은 열처리시료가 무처리 시료에 비해 약 2배 높아, 열처리가 소화효율 향상에 효과적임을 알 수 있었다. 가스 생성량은 HRT 7day일 때 가장 유리했다. 그러나 HRT 2.5day 일 때 가스 생성량은 무처리 시료에 비해서도 낮은 값을 나타내어 혐기성 세균이 고농도로 축적된 유기산의 저해를 받았기 때문이라고 생각된다.

• 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.

• 유기물자원화
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• 제23권2호
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• pp.28-35
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• 2015

본 연구에서는 학교 식당에서 배출되는 음식물류 폐기물을 준 회분식 액순환 건식 혐기성 소화를 이용해서 메탄가스를 생산하였다. 두 시스템이 운전되었는데, 각 시스템은 생물반응조와 액 저장조로 구성되었다. 각 생물반응조 바닥은 스크린이 설치되어 있어 2.5L의 분리된 액체는 액 저장조로 30분 동안 이송되고 이송이 끝나자마자 이송된 액은 반응조 상부로 투입된다. 이 같은 순환은 고농도의 VFAs를 가지는 액체를 반응조 상부로 공급하는 역할을 한다. 실험 초기에는 음식물류 폐기물/식종 미생물의 부피 비는 2:8이고 이는 9g VS/L의 유기물 부하로 나타낼 수 있다. 음식물류 폐기물 투입은 2주에 한번이었고, 평균 수분, 휘발물질, 회성분은 각각 65.91%, 32.73%과 1.36%로 파악되었다. 두 개의 고형물 부하가 연구되었는데, 각각 3.51g VS/d (System A)와 3.86g VS/d(System B)이다. 음식물류 폐기물 당 메탄 발생량은 각각 $6.30m^3CH_4/kgVS{\cdot}d$(System A)와 $4.94m^3CH_4/kgVS{\cdot}d$(System B)이다.

• 유기물자원화
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• 제24권1호
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• pp.31-40
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• 2016

본 연구에서는 침출수 재순환 시스템을 적용한 중온 혐기성소화를 이용하여 음식물류 폐기물을 분해하여 메탄가스를 생산하였다. 실험은 $36^{\circ}C$로 유지되는 항온수조 내에 생물반응조와 침출수 저장조로 구성된 2개의 동일한 시스템(System A, System B)을 사용하였고, 생물반응조 하단 30 mm위에는 스크린이 있어 고액분리를 하여 침출수 저장조로 침출수를 이송하였다. 침출수 재순환은 매일 수행하였으며, 침출수 재순환 시에는 생물반응조 하단에서 침출수 저장조로 2.5 L를 30분간 이송한 뒤 다시 침출수 저장조에서 생물반응조 상부로 2.5 L를 30분간 주입하였다. 주입된 음식물류 폐기물은 수집되기 전 한 번 세척하였으며 반응조에 주입되기 전에 $36^{\circ}C$로 온도를 올렸다. System A에 49.1 g VS, System B에 54.0 g VS을 2주 간격으로 투입하였다. 저해인자로 측정된 항목은 $NH_4{^+}-N$과 염도였으며, 두 가지 항목의 농도 모두 시스템에 끼친 영향은 없는 것으로 나타났다. System A는 112일간, System B는 140일 동안 운전하였는데, 각 시스템에서 인발된 슬러지는 없었다. 음식물류 폐기물의 혐기성 소화를 통한 평균 메탄 발생량은 System A의 경우 0.439 L $CH_4/g$ VS, System B의 경우 0.368 L $CH_4/g$ VS로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권5호
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• pp.341-345
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• 2009

음식물쓰레기와 종이류로 구성된 유기성고형폐기물(고형물 함량 30% TS)을 대상으로 중온 건식혐기성소화를 시도하였고, 연속 운전 중 수리학적 체류 시간(HRT)을 150일, 100일, 60일, 40일로 감소시켰다. 기질의 고형물 농도를 30% TS (Total Solids)로 고정하였기 때문에 각각의 HRT에 해당하는 고형물 부하는 2.0, 3.0, 5.0, 7.5 kg TS/$m^3$/d였다. HRT를 줄임에 따라 단위용적 당 바이오가스 생산 속도는 증가하였고, HRT 40일에서 3.49${\pm}$0.31 $m^3/m^3/d$로 가장 높은 성능을 보였다. 이 때, 76%의 휘발성 고형물(VS) 분해율이 유지되었고, 0.25 $m^3$/kg $TS_{added}$의 메탄 생산 전환율을 보였으며, 이는 기질의 67.4%에 해당하는 에너지가 메탄 가스로 전환된 것을 의미한다. HRT 100일에서 0.52 $m^3$/kg $TS_{added}$로 가장 높은 바이오가스 전환율을 보였지만, 모든 HRT에서 0.45${\sim}$0.52 $m^3$/kg $TS_{added}$로 큰 차이가 나지 않았다. 고형물 함량이 높은 기질의 원활한 주입을 위해 소화조 발효액의 일부를 기질 투입구로 반송하여 기질과 혼합 후 주입하였다. 주입하고자 하는 기질의 5배에 해당하는 양의 소화조 발효액을 반송하여 혼합하였을 때, 가장 효과적인 기질 주입이 이루어졌다. 중온 건식 조건에서 서식하는 메탄 소화균의 활성도를 측정한 결과, 아세트산, 뷰틸산, 프로피온산을 이용할 경우 각각 2.66, 1.94, 1.20 mL $CH_4/g$ VS/d였다.

• 유기물자원화
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• 제3권2호
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• pp.103-114
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• 1995

현재 미국이나 캐나다에서는 고농도 유기성 폐수의 처리에 대한 고온 호기성 소화 공정의 여러 가지 장점으로 인하여 활발한 연구 및 적용이 진행되고 있으며, 국내에서도 고농도 유기성 폐수 처리의 여러 문제점으로 관심이 고조되고 있다. 따라서 본 연구에서는 돈 분뇨 폐수를 대상으로 고온 호기성 소화 공정의 적용 타당성을 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 그 결과 호기성 소화 슬럿지는 악취 및 부패 등의 측면에서는 상당히 안정화됨으로서 소화슬럿지의 습식사료화 및 액비화의 가능성을 보여주었다. 그러나 습식사료화는 국내 양돈 농가가 대부분 건식 사료 급이 체제를 이루고 있으므로 사료 급이 체제의 전환이 요구되고, 액비화의 경우는 초지 확보가 가능한 단위 농장에서만 적용이 가능하리라고 사료된다. 한편 고온 호기성 소화조의 온도 상승 원인을 조사한 실험 결과에 의하면 생물학적 활성으로 인하여 발생한 에너지보다 교반 에너지에 의한 온도상승이 훨씬 큰 것으로 나타나고 있어 ATAD의 기본 원리에 어긋나고 있어 고온 호기성 소화를 거친 돈 분뇨 폐수가 습식 사료화 될 수 없는 여건하에서 단순한 폐수 처리의 목적만으로 고온 호기성 소화조를 적용하는 것은 비경제적이라고 할 수 있다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권3호
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• pp.356-362
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• 2010

본 연구는 안성시 관내에서 발생하는 폐기물계 바이오매스 중 가축분뇨, 하수, 음식물 슬러지와 도축장에서 발생하는 소 반추위 잔재물을 실험에 공시하고 각 폐자원별 메탄생산퍼텐셜을 측정하였다. 또한 기존 연구자들이 메탄생산퍼텐셜을 측정 자료로부터 최대메탄생산량을 추정하는데 이용한 Modified Gompertz model과 Exponential model을 이용하여 최대메탄생산량을 추정에 있어 모델별 적용성을 비교 검토하고자 하였다. 하수, 가축분뇨, 음식물 슬러지 및 반추위 잔재물에서 TS 함량은 각각 18.1, 23.7, 13.6, 14.8%이었으며, VS 함량은 14.3, 18.9, 11.9, 12.5%이었다. 유기성 폐자원별로 혐기배양 전후 pH는 7.93~8.32의 범위에서 7.09~7.25로 약간 낮아졌으며, 배양기간 중 VS 분해율은 37.8, 8.3, 12.5, 56.4%이었다. Modified Gompertz model을 이용하여 구한 단위메탄생산량은 하수, 가축분뇨, 음식물, 반추위 잔재물에서 각각 0.086, 0.147, 0.146, 0.121 L $CH_{4}\;g^{-1}\;VS_{added}$이었으며, Exponential model을 이용하여 구한 단위메탄생산량은 하수, 가축분뇨, 반추위 잔재물에서 0.109, 0.246, 0.174 L $CH_{4}\;g^{-1}\;VS_{added}$로 Modified Gompertz model을 이용하여 추정한 단위메탄생산량과 비교하여 26.7 ~67.3% 정도 높게 추산되었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제37권4호
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• pp.303-309
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• 1994

광합성세균을 이용한 농축산가의 소규모 가축 폐수처리공정 개발을 위한 연구의 일환으로 고농도에서 유기산의 자화율이 높은 Rhodopseudomonas palustris KK14를 사용하여 돈분폐수처리공정의 최적화를 flask-scale 및 laboratory-scale에서 실시하였다. 반연속식으로 실시한 flask-scale에서 광합성세균 반응조는 HRT 6일, 광합성세균오니량 5%(v/v), 반송오니량 10%(v/v)로 했을 때 안정된 83%의 COD 제거율 및 적절한 $4{\sim}5\;g/l$의 MLSS가 유지되었다. 산생성 반응조와 광합성세균 반응조의 working volume을 각각 5.2 l와 15 l로 scale-up한 실험실적 실험에서는 원폐수 대비 COD와 BOD의 제거율이 각각 95%와 96%를 나타냈으며 광합성세균 반응조의 COD 용적부하율 및 오니부하율은 각각 $3kg\;COD/m^3/day$와 1.1kg COD/kg MLSS/day를 유지함으로써 적당한 MLSS농도가 유지되었고 부가적으로 폐수처리가 진행되면서 악취가 제거되는 효과를 나타내었다.

• 유기물자원화
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• 제14권3호
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• pp.126-137
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• 2006

고농도 암모니아성 질소를 함유한 프로피온산의 처리시 유기물과 입상슬러지의 거동을 평가하기 위하여 12개월간 상향류 혐기성 슬러지 블랭킷 (UASB) 반응조를 운전하였다. UASB 반응조의 경우 암모니아성 질소 농도 6000mg-N/L까지는 80%의 COD 제거가 가능하였다. 암모니아성 질소 농도를 고농도로 유지하는 경우 유출수의 프로피온산의 농도는 증가하였으나 초산 농도는 상대적으로 매우 낮게 유지되었다. 암모니아성 질소 농도 8000mg-N/L에서는 낮은 메탄 발생량에도 불구하고 유출수의 휘발성 현탁 고형물 농도가 증가하였으며, 이는 입상슬러지의 체외고분자 물질의 감소에 기인하는 것으로 판단된다. 개미산, 초산 및 프로피온산을 기질로 이용한 비메탄 활성도는 암모니아성 질소 농도 증가에 따라 감소하는 경향을 보였다. 일반화된 비선형 모델을 이용하여 산정한 동력학적 상수값은 개미산, 초산 및 프로피온산을 기질로 사용한 경우 각각 3.279, 0.999 및 0.609로 나타났다. 비메탄 활성도에 50% 저해를 미치는 암모니아성 질소 농도는 개미산, 초산 및 프로피온산을 기질로 이용한 경우 각각 2666, 4778 및 5572mg-N/L로 나타나 수소 이용 메탄균의 저해가 가장 큰 것으로 나타났다. 입상슬러지는 대나무 모양(bamboo-shape form)의 methanothrix 형태의 미생물이 주종을 이루고 있으며, hydrogen-producing acetogens와 hydrogen-consuming methanogens이 존재하는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제28권1호
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• pp.65-72
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• 2020

본 연구는 초기 식종슬러지 종류별 CO₂의 생물학적 바이오메탄 생산 적용 가능성을 비교를 위해 국내 혐기성 소화조로부터 획득한 식종미생물을 종류에 따라 Specific methanogenic activity (SMA) test를 수행한 결과이다. 36일간의 실험 결과 CH₄ yield는 2,434-2,051mL CH₄/g COD의 범위를 얻었고 생산된 가스 내 CH₄ 분압은 맥주공장과 음식물류 폐기물 식종슬러지에서 가장 높은 89.3-91.9% CH₄ 분포를 보인 반면 하수슬러지 식종슬러지로부터 가장 낮은 효율을 나타냈다. 반응조의 CH₄ production rate/CO₂ consumption rate 비교를 통해 CH₄전환 속도 및 CO₂소비율의 간접적 물질 수지 비교가 가능했으며 SMA test 실험 기간 중 반응조 내 아세트산의 농도의 검출이 확인되었다. 이는 식종슬러지 내부의 잔류 유기물들의 분해, 식종미생물의 사멸 및 이들의 분해, Homoacetogenic bacteria의 활성에 의해 반응조 내 Metabolic pathway가 부분적으로 Hydrogenotrophic methanogenesis 단계에서 Acetoclasctic methanogenesis로의 변환됨에 따른 결과로 사료된다.