음식물류 폐기물의 에너지화 처리 공정개발

김범석 ( Beom-suk Kim ) , 박하진 ( Ha-jin Park ) , 강명구 ( Myung-goo Kang )  한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회), 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 [2019] 제2019권 112(총1페이지)

국내 음식물류 폐기물 처리는 사료화, 퇴비화, 혐기성소화 방식으로 운영되고 있으며, 처리 후 생산된 부산물을 판매하여 가동비용 중 일부를 충당하는 방식으로 운영되고 있다. 시설 운영비는 인건비를 제외하면 전력 및 LNG 등 에너지 비용이 가장 크게 차지하고 있다. 또한 혐기성소화 후 발생되는 슬러지는 매립 또는 소각, 건조연료화 등을 통해 처리하고 있으며 이에 소요되는 비용 또한 크다. 본 개발 공정은 음식물류 폐기물을 중온 습식 혐기성소화방식으로 처리하기위한 전처리 공정, 중온 습식 혐기성 소화공정, 바이오가스 정제 및 발전시설을 통한 전력생산 공정, 중온 습식 혐기성 소화방식으로 처리된 슬러지를 건조하여 건조연료로 생산하는 슬러지 건조 연료화 공정 등 기존 일반적인 처리 공정으로 구성하되, 발전시설의 냉각수로 사용되는 85~95℃의 jacket...

TAG 혐기성소화, 바이오가스, 발전, 슬러지건조연료화, 에너지회수

전압공급이 혐기성 소화조 미생물 군집구조에 미치는 영향

박혜린 ( Hye-lin Park ) , 전항배 ( Hang-bae Jun )  한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회), 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 [2019] 제2019권 113(총1페이지)

미생물 전해 전지(MEC)는 혐기성 소화조 및 바이오 가스 생산의 효율을 향상시키기 위해 연구되고 있다. 본 연구에서는 454-pyrosequencing 분석을 통한 벌크 슬러지의 미생물 군집 변화에 대한 AD-MEC (MEC와 결합한 혐기성 소화조)의 전기 화학 반응의 영향과 이러한 변화가 혐기성 소화에 미치는 영향을 조사했다. Methanobacterium beijingense와 Methanobacterium petrolearium은 AD에서 지배적인 고세균 종이고 Methanosarcina thermophila와 Methanobacterium formicicum은 정상 상태의 AD-MEC에서 우세했다. 지배적인 세균 종에는 실질적인 차이가 없었다. Clostridia 클래스는 두 반응기에서 Bacteroidia 클래스...

TAG Anaerobic digestion(AD), Mircrobial, Voltage

구리전극이 설치된 미생물 전기화학적 혐기성 소화조에서 메탄올 생성

박혜린 ( Hye-lin Park ) , 전항배 ( Hang-bae Jun )  한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회), 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 [2019] 제2019권 114(총1페이지)

혐기성 소화는 런던 협약이후 유기성 폐기물의 분해와 온실가스 배출량 감축을 동시에 대응할 수 있는 방법중 하나로 주목받고 있다. 하지만 혐기성 미생물의 느린 성장 속도와 긴 수리학적 체류시간이 요구되며 환경조건에 민감하여 안정적인 운전이 쉽지 않다. 이를 극복하기 위한 방안으로 생물전기 화학적 혐기성 소화조(BEAD-SBR_Cu)를 이용하여 전압을 걸어줌으로써 혐기성 소화 미생물의 활성을 높이고 안정화에 단계에 빨리 도달하도록 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, Cu가 코팅된 환원 전극에서는 CO₂와 H₂가 메탄올로 환원되기 쉽다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 구리가 코팅된 환원 전극을 사용한 BEAD-SBR_Cu에서 메탄올의 대사와 미생물 군집의 변화를 조사 하였다...

TAG Bio-electrochemical anaerobic digestion(BEAD), CU, Methanol, Archaea

스테인레스 스틸 전극이 설치된 미생물전기화학 저온 혐기성소화조에서 메탄발생

사위기 ( Shi Weiqi ) , 전항배 ( Hang-bae Jun )  한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회), 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 [2019] 제2019권 115(총1페이지)

MEC(Microbial electrolysis cells)는 유기물로부터 바이오가스를 효과적으로 생산해 낼 수 있는 방법이다. 최근 MEC에서 에너지의 소모를 저감시켜 경제적으로 운전하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있으며, 그 중 저온 생물 전기 화학적 혐기성 소화(PBEAD)는 중온 및 고온소화에 비해 낮은 에너지를 통해 바이오가스 생산을 향상시키기 위한 유망한 기술이다. 또한, 반응조에 전압을 공급해 주기 위한 전극의 경우 graphite carbon, mesh 등과 같은 전극재질이 주로 사용되어 왔지만, 이는 내구성이 약하고 경제성이 낮다. 따라서 본 연구는 9.8 ± 2.9℃에서 스테인레스 스틸(SUS304) 재질의 회전 임펠러 전극을 장착한 PBEAD를 통하여 높은 유기물 부하의 조건 하에서 메탄 생성율과 미...

TAG Bioelectrochemical anaerobic digestion (BEAD), Methane production, Psychrophillic

스테인레스 스틸 전극이 설치된 미생물전기화학 중온 혐기성소화조에서 메탄발생

사위기 ( Shi Weiqi ) , 전항배 ( Hang-bae Jun )  한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회), 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 [2019] 제2019권 116(총1페이지)

본 연구에서는 STS304 재질의 rotating impeller가 장착된 중온 생물 전기화학적 혐기성 소화조(BEAD)에서 유기물 제거에 따른 메탄발생량 및 미생물 변화를 관찰하였다. BEAD에서 메탄 생산은 휘발성 지방산(VFAs)의 축적을 방지하여 pH 및 알칼리도의 저하를 막아 미생물의 활성도에 저해를 미치지 않았으며, 이는 유기물의 안정적인 분해를 통해 빠르게 메탄으로 전환될 수 있었음을 나타낸다. 이후 OLR을 증가시켰을 때 6kg-COD/m³·d의 높은 유기물 부하에서 pH가 감소하였다. 반면, BEAD-O(Open circuit) 반응조에서는 4kg-COD/m³·d 이상의 OLR에서 메탄발생이 저감되었다. 그러나 메탄발생이 저감된 BEAD-O의 반응조에 전압을 공급함으로써...

TAG Bioelectrochemical anaerobic digestion (BEAD), Methane production, Mesophillic

탈질반응을 통한 혐기성소화조 내 축적된 유기산 제어

사위기 ( Shi Weiqi ) , 전항배 ( Hang-bae Jun )  한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회), 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 [2019] 제2019권 117(총1페이지)

혐기성 소화는 호기성 공정에 비해 낮은 슬러지 생산 및 낮은 에너지를 통해 고농도의 유기물을 함유한 폐수를 처리하는 유용한 방법 중 하나이다. 그러나 유유기물의 분해과정에서 중간산물로 발생하는 휘발성 지방산(VFA)은 혐기성 소화조에 축적되면 pH 및 알칼리도를 감소시켜 소화조내 미생물의 활동에 저해를 일으키고, 이는 소화조의 불안정한 성능과 저품질의 바이오 가스 생산을 유발한다. 따라서 본 연구에서는 혐기성 소화조에 NO₃-N을 주입함으로써 VFAs의 축적을 제어 및 감소시킴으로써 혐기성 소화 효율을 향상시키고자 하였다. 축적된 VFAs는 주입된 NO₃-N와 함께 탈질 과정에서 활용되었으며, 그 후 메탄 생산이 이루어졌다. 또한, 축적된 VFA는 탈질 박테리아에 의해 탄소 기질로 사용될 수 있다. 이러한 결과를...

TAG Simultaneous denitrification and methanogenesis (SDM), Anaerobic digestion, VFA

전극간격에 따른 미생물 전기화학적 메탄발생

사위기 ( Shi Weiqi ) , 전항배 ( Hang-bae Jun )  한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회), 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 [2019] 제2019권 118(총1페이지)

Microbial methanogenesis cell(MMC)은 Anaerobic digestion(AD)에서 유기물의 효과적인 제거와 동시에 메탄 생산속도를 향상시키기 위해 연구되었다. 하지만, MMC의 실제 현장 적용가능성 및 상업화를 위한 Scale-up 을 위한 추가적인 연구가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 MMC의 운전 인자 중 전극 간격에 따른 운전 효율을 분석하여 적정 전극 간격을 확인하고, 이를 통해 보다 효율적인 MMC의 운전을 도모하고자 하였다. 이때, MMC 내의 내부 저항은 전극 사이의 수소 이온의 전달과 밀접한 관련이 있으며, 내부저항을 줄인다면 보다 효과적인 수소이온의 전달로 빠른 methanation이 가능하다. 본 연구에서는 교반강도에 따른 운전 효율 또한 분석하...

TAG 교반강도, 전류밀도, 전극간격, Microbial methanogenesis cell, MMC

실규모 UASB반응조 내부 계층화된 혐기성 그래뉼의 물리-화학적 & 생물학적 특성 조사

조홍목 ( Hong-mok Jo ) , 최윤규 ( Yun-kyu Choi ) , 조시경 ( Si-kyung Cho )  한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회), 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 [2019] 제2019권 119(총1페이지)

혐기성 소화는 유기성 폐기물/폐수 처리 시스템에서 널리 사용되고 있다. 그 중에서도 가장 효율적인 혐기성 소화조 중 하나인 Upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASBr)에서 그래뉼의 크기와 모양이 특정 범위내에서 변동한다는 것이 밝혀졌고, 소화조 내부에 높이에 따라 그래뉼의 특성이 다를 것으로 생각하여, 본 연구에서는 물리-화학적 및 생물학적 특성에 미치는 그래뉼의 공간적인 분포와 그에 따른 효과를 밝히기 위해 양조장 폐수를 처리하는 UASB 소화조에서 서로 다른 높이에서(1m, 2m, 3m) 혐기성 그래뉼을 채취하여 분석하였다. 샘플들의 Size와 Roundness를 측정하여 분산분석, 상관분석을 통해 형태학적 성질을 분석하였으며, Extracellular polymeric su...

TAG Stratification, Anaerobic digestion, Granular bioreactor, Size, SMA

EGSB 반응조에 저강도 초음파 적용이 LCFA 분해에 미치는 영향

최윤규 ( Yun-kyu Choi ) , 조홍목 ( Hong-mok Cho ) , 김민상 ( Min-sang Kim ) , 조시경 ( Si-kyung Cho )  한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회), 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 [2019] 제2019권 120(총1페이지)

혐기성소화처리는 용존산소가 존재하지 않는 조건에서 미생물에 의해 분비되는 효소의 작용을 통해 고농도의 유기물을 함유한 폐수를 처리하는 과정이다. 지방은 탄수화물과 단백질과 마찬가지로 폐수에서 쉽게 찾을 수 있는 유기물이며, 혐기성소화처리로부터 발생되는 바이오가스의 이론적인 수율의 기대치가 가장 높다. 혐기성소화처리 과정에서 지방은 가수분해에 의해 long-chain fatty acid (LCFA)와 글리세롤로 분해되게 된다. LCFA는 β-산화 과정을 통해 초산, 수소 및 메탄으로 전환되지만, 낮은 생분해도와 독성작용에 의해 높은 메탄 생산량을 기대하기 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 높은 에너지 수율을 기대할 수 있는 LCFA의 저해효과를 상쇄시키기 위해 expended granular sludge bed (EGSB) 반응조에 저강도 초음파를 조사하여 미생물의...

TAG 혐기성소화, 메탄, 저강도 초음파, EGSB, LCFA

혐기성소화 공정에서의 황 환원균의 선택적 배양을 위한 연구

김태훈 ( Tae-hoon Kim ) , ( Michal Sposob ) , 임병서 ( Byung-seo Lim ) , 윤여명 ( Yeo-myeong Yun )  한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회), 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 [2019] 제2019권 121(총1페이지)

혐기성소화처리는 용존산소가 존재하지 않는 조건에서 미생물에 의해 분비되는 효소의 작용을 통해 고농도의 유기물을 함유한 폐수를 처리하는 과정이다. 지방은 탄수화물과 단백질과 마찬가지로 폐수에서 쉽게 찾을 수 있는 유기물이며, 혐기성소화처리로부터 발생되는 바이오가스의 이론적인 수율의 기대치가 가장 높다. 혐기성소화처리 과정에서 지방은 가수분해에 의해 long-chain fatty acid (LCFA)와 글리세롤로 분해되게 된다. LCFA는 β-산화 과정을 통해 초산, 수소 및 메탄으로 전환되지만, 낮은 생분해도와 독성작용에 의해 높은 메탄 생산량을 기대하기 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 높은 에너지 수율을 기대할 수 있는 LCFA의 저해효과를 상쇄시키기 위해 expended granular sludge bed (EGSB) 반응조에 저강도 초음파를 조사하여 미생물의...

TAG Anaerobic digestion, desulfurization, pretreatment, SRB

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