• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
• /
• pp.299-306
• /
• 2005

Anaerobic fermentation of food waste (FW) and waste activated sludge (WAS) for hydrogen production was performed in CSTR (Continuous Stirred tank reactor) under various HRTs and volumetric mixing ratio (V/V) of two substrates, FW and WAS. The specific hydrogen production potential of FW was higher than that of WAS. However, pH drop in the CSTR for hydrogen production from FW was higher than that from WAS. The maintenance of desired pH during fermentative hydrogen production is regarded as the most important operation parameter for the stable hydrogen production. Therefore, when the potential of hydrogen production from FW and better buffer capacity of WAS, the proper mixture of FW and WAS for fermentative hydrogen production were considered as a useful complementary substrate. The maximum yield of specific hydrogen production, 140 mL/g VSS, was found at HRT of 2 day and the volumetric mixing ratio of 20:80 (WAS : FW). The spatial distribution of hydrogen producing bacteria was observed in anaerobic fermentative reactor using fluorescent in situ hybridization (FISH) method.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제24권11호
• /
• pp.1542-1550
• /
• 2014

Co-digesting molasses wastewater and sewage sludge was evaluated for hydrogen production by response surface methodology (RSM). Batch experiments in accordance with various dilution ratios (40- to 5-fold) and waste mixing composition ratios (100:0, 80:20, 60:40, 40:60, 20:80, and 0:100, on a volume basis) were conducted. Volatile solid (VS) concentration strongly affected the hydrogen production rate and yield compared with the waste mixing ratio. The specific hydrogen production rate was predicted to be optimal when the VS concentration ranged from 10 to 12 g/l at all the mixing ratios of molasses wastewater and sewage sludge. A hydrogen yield of over 50 ml $H_2/gVS_{removed}$ was obtained from mixed waste of 10% sewage sludge and 10 g/l VS (about 10-fold dilution ratio). The optimal chemical oxygen demand/total nitrogen ratio for co-digesting molasses wastewater and sewage sludge was between 250 and 300 with a hydrogen yield above 20 ml $H_2/gVS_{removed}$.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제13권3호
• /
• pp.303-309
• /
• 1985

Continuous production of hydrogen by Ca alginate-immobilized photosynthetic bacteria was studied in a packed-bed bioreactor. The dilution rate and input concentration of carbonaces substrate were selected as operating parameters. To choose the strain for immobilization, hydrogen productivities of Rhodopseudomonas caposulata 10006 and Rhodospirillum rubrum KS-301 were compared through preliminary batch cultures of their free cells: the former was found to show better hydrogen productivity in spite of its lower specific growth rate. For the continuous production of hydrogen by immobilized R capsulata, the optimum dilution rate was about 0.84 h$^{-1}$ . The Immobilized tells gave better hydrogen yield and conversion efficiency than free ones. And a kinetic parameter K'$_{m}$ was determined for the packed-bed bioreactor, being practically constant for a specific range of dilution rates.s.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.176-182
• /
• 2009

안양천 공단 주변 슬러지를 미생물 접종원으로 무기염배지에 10 g/L의 자당을 첨가하여 수소 생산 균주 MeL 6-2을 분리하였다. 분리 균주 MeL 6-2은 호기성조건과 혐기성 조건에서 모두 생장하는 통성 혐기성 균주 Rhodopseudomonas sp.였다. 유기성 폐기물 내에 다량 함유되어있는 포도당과 자당의 농도변화가 수소 생산 속도 및 수소 생성효율에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 포도당을 1~12 g/L의 범위로 첨가할 경우 lag phase 없이 생장하였으며, 첨가량이 증가할수록 단위시간 및 단위부피당 수소 생산성 이 증가하여, 10 g/L에서 최대값인 $4.2\;mmol-H_2{\cdot}L^{-1}{\cdot}h^{-1}$을 보이고 그 이후 다소 감소하는 경향을 보였다. 균체량에 대한 수소생산수율은 $0.76{\sim}2.46\;L-H_2{\cdot}g-DCW^{-1}$의 값을 보였으며, 첨가된 기질인 포도당에 의한 수소생산수율은 $2.6{\sim}3.1\;mol-H_2{\cdot}mol-glucose^{-1}$의 범위였다. 자당을 1~12 g/L의 범위에서 첨가할 경우 약 10시간의 지체기 후 원할한 생장을 보였다. 단위시간 및 단위 세포무게 당 비수소 생산속도는 및 수소 생산수율은 자당의 첨가량이 증가할수록 증가하여 각각 $163\;mmol-H_2{\cdot}mg-DCW^{-1}{\cdot}h^{-1}$ 및 $4.5\;mol-H_2{\cdot}mol-glucose^{-1}$의 최대값을 보였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
• /
• 한국생물공학회 2002년도 생물공학의 동향 (X)
• /
• pp.375-378
• /
• 2002

군포 공단 주변 슬러지를 미생물 접종원으로 무기염배지에 10g/ ${\ell}$ 의 sucrose를 첨가하여 수소 생산 균주 Ye 13-6을 분리하였다. 분리 균주 Ye 13-6은 호기성조건과 혐기성 조건에서 모두 생장하는 통성 혐기성 균주였다. 유기성 폐기물 내에 다량 함유되어있는 glucose와 sucrose의 농도변화가 수소 생산 속도 및 수소 생성효율에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. Glucose를 1${\sim}$12g/ ${\ell}$ 의 범위로 첨가할 경우 lag phase 없이 생장하였으며, 첨가량이 증가할수록 수소 비생산속도가 증가하여, 12g/ ${\ell}$ 에서 $60mmol-H_2\;{\cdot}\;mg-DCW^{-1}\;{\cdot}\;h^{-1}$의 최대값을 나타내었으며, 수소 생산 수율은 2.6 ${\sim}$3.1 $mol-H_2\;{\cdot}\;mol-glucose^{-1}$의 범위였다. Sucrose를 $1{\sim}12g/\;{\ell}$ 의 범위에서 첨가할 경우 약 10시간의 lag phase 후 원활한 생장을 보였다. 비생산속도는 및 수소 생산수율은 sucrose 첨가량이 증가할수록 증가하여 각각 $163mmol-H_2\;{\cdot}\;mg-DCW^{-1}\;{\cdot}\;h^{-1}$ 및 $4.5\;mol-H_2\;{\cdot}\;mol-glucose^{-1}$의 최대값을 보였다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제27권6호
• /
• pp.926-931
• /
• 2011

유기성폐수의 혐기발효 공정은 빠른 수소생성속도를 나타내며, 동시에 수중의 유기물을 처리한다. 반면, 수소생성 수율이 낮고 처리 수 내 혐기발효 산물인 복합 유기산이 다량 존재하게 된다. 따라서, 본 실험에서는 수소생성 수율을 높이고 처리수의 수질 제고를 위해 광발효미생물을 이용하였다. 광발효미생물의 기질에 따른 수소생산 속도 및 미생물 성장율을 조사하기 위해 아세트산, 복합 유기산 (인공) 및 글루코스 대상 혐기발효 상등액을 각각 기질로 이용하는 회분식 실험을 실시하였다. 아세트산을 이용한 R. sphaeroides의 최대 비증식속도는 2.93 h로서 복합유기산을 이용할 때보다 높았다. 아세트산은 미생물 증식에 유리한 기질인 반면, 수소생산속도 면에서는 복합유기산보다 느리게 나타났다. 글루코스 혐기 발효액 상등액을 기질로 이용한 광발효에서 전단의 혐기발효를 통한 수소생산량의 약 50%가 추가로 발생하였다. 혐기 및 광발효미생물의 혼합발효 연속시스템을 통해 $15.9mL-H_2/L$의 안정적인 수소를 생산하였다.

• KSBB Journal
• /
• 제20권6호
• /
• pp.438-442
• /
• 2005

1. 회분식 실험결과 유기물의 함량이 높은 음식물만을 기질로 이용한 경우보다 폐활성 슬러지의 혼합비율이 $10{\sim}20%$일 때 더 높은 수소생산을 나타내었다. 또한 폐활성 슬러지의 혼합비율이 40%인 경우에는 메탄이 발생하여 생성된 수소가 소모되는 반응을 나타내었다. 2. 연속 실험의 경우 HRT를 줄여 유기물의 부하를 증가시킬 경우 수소생산량이 급격히 증가하였으며, HRT 2일까지는 미생물의 wash out 없이 안정적 수소생산을 보였다. 3. 음식물과 폐활성 슬러지를 이용한 연속 운전을 HRT와 두 기질의 비율을 달리하여 운전한 결과 2일의 HRT와 FW:WAS=80:20의 비율에서 140 mL $H_2/g$ VSS의 높은 수소생산율을 얻을 수 있었다. 4. 음식물 쓰레기와 폐활성 슬러지의 비율을 적절히 혼합할 경우, 수소생산의 상승작용을 할 수 있는 가능성을 확인하였다. 5. SEM과 FISH 분석을 통하여 반응조 내의 수소 미생물의 공간적 분포 및 형태를 관측하였으며, 음식물이나 슬러지 주변에 많은 수소생산 미생물이 관측되었다.

• 한국습지학회지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.115-121
• /
• 2007

A novel hydrogen fermentation technique by using polyvinyl alcohol (PVA) gel beads as a biomass carrier was investigated. The hydrogen gas was stably produced throughout the experimental period in a continuous reactor. Even though the hydrogen productivity was suddenly decrease by experimental troubles, the bacteria attached to the PVA gel beads played as an inoculum, it was promptly recovered. The hydrogen yield per glucose was not very high ($1.0-1.2mol-H_2/mol-glucose$), thus the optimization of the experimental conditions such as ORP and HRT should be considered to improve the hydrogen productivity. Bacterial community was stable during experimental period after the PVA gel beads applying, which indicated that applying of biomass carrier was specific to keep not only the biomass but also the bacteria commonly. Clostridium species were phylogenetically detected, which suggested that these bacteria contributed to the hydrogen production in the biofilm attached to the PVA gel beads.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제22권3호
• /
• pp.400-406
• /
• 2012

To improve the hydrogen yield from biological fermentation of organic wastewater, a co-culture system of dark- and photo-fermentation bacteria was investigated. In a pure-culture system of the dark-fermentation bacterium Clostridium butyricum, a pH of 6.25 was found to be optimal, resulting in a hydrogen production rate of 18.7 ml-$H_2/l/h$. On the other hand, the photosynthetic bacterium Rhodobacter sphaeroides could produce the most hydrogen at 1.81mol-$H_2/mol$-glucose at pH 7.0. The maximum specific growth rate of R. sphaeroides was determined to be 2.93 $h^{-1}$ when acetic acid was used as the carbon source, a result that was significantly higher than that obtained using either glucose or a mixture of volatile fatty acids (VFAs). Acetic acid best supported R. sphaeroides cell growth but not hydrogen production. In the co-culture system with glucose, hydrogen could be steadily produced without any lag phase. There were distinguishable inflection points in a plot of accumulated hydrogen over time, resulting from the dynamic production or consumption of VFAs by the interaction between the dark- and photo-fermentation bacteria. Lastly, the hydrogen production rate of a repeated fed-batch run was 15.9 ml-$H_2/l/h$, which was achievable in a sustainable manner.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제27권5호
• /
• pp.533-539
• /
• 2016

This study was performed to evaluate the characteristics of start-up of anaerobic digestion from food waste with different inoculum ratios. The hydrogen yield was similar with different inoculum ratios. The hydrogen production rate increased with increasing inoculum ratio. But the specific hydrogen production rate decreased with increasing inoculum ratio. Total volatile fatty acids composition analysis showed that butyrate and acetate were the prevalent products in all reactors, followed by lactate and propionate. The acetate was most prevalent product in reactors at $X_0/S_0=0.080$ and 0.159. But in reactors at $X_0/S_0=0.239$ and 0.318, butyrate accounted for greater than 50% of the total volatile fatty acids.