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신항식(Hang-Sik Shin),송영채(Young-Chae Song),백병천(Byeong-Cheon Paik) 유기성자원학회 1994 유기물자원화 Vol.2 No.2
주방폐기물의 혐기성분해 반응에 대한 나트륨이온의 저해특성을 정 량적으로 평가하기 위한 연구가 0-20g Na+/L 의 나트륨이온 농도에서 600mL 반응조를 이용한 저해효과실험을 통하여 수행되었다. 2g Na+/L 이상의 나트륨이온에 노출된 혐기성미생물은 노출초기에 심각한 저해를 받는 것으로 평가되었으나, 혐기성미생물은 나트륨이온의 농도가 증가함에 따라 서로 다른 순응 및 저해 특성을 가지는 것으로 평가되었다. 나트륨이온에 의한 순응 및 저해효과를 정량적으로 평가하기 위한 방법으로 나트륨이온이 주입되지 않은 control 에 대한 대상시료의 초기순응시간 및 최대메탄발생율의 비를 각각 상대적메탄화율 및 상대적순응시간으로 정의하였다. 나트륨이온이 2g Na+/L 에서 20g Na+/L까지 증가함에 따라 상대적순옹기는 약 19 에서 90 까지 지수적으로 급속히 증가하였으나, 상대적메탄화율은 0.97 에서 0.02 까지 선형적인 감소현상을 보였다. 주방폐기물의 혐기성분해 반응에서 최대메탄발생율,1차반응속도 상수, 최종메탄발생량 등에 대한 나트륨이온의 영향은 일반화된 비선형 저해영향인자식에 의해 효과적으로 평가할 수 있었으며, 이와 같은 나트륨이온의 저해효과는 비경쟁저해모텔에 의해서 가장 잘 설명가능한 것으로 밝혀졌다. 혐기성반응의 활성이 완전히 저해되는 나트륨이온의 농도는 사용한 모텔에 의해서 약 20-21g Na+ /L로 평가되었으며, 약 llg Na+/L 의 나트륨이온에서 메탄화율이 50% 저해효과를 보이는 것으로 평가되었다. 본 연구결과는 높은 농도의 나트륨이온을 함유한 주방폐기물의 메탄발효공정의 설계 및 운전 인자의 결정에 유용하게 사용가능할 것으로 사료된다. The inhibitory effect of sodium ion on the anaerobic degradation of food waste was studied by an anaerobic batch toxicity assay and inhibition model. The anaerobic degradation activity of food waste spiked with over 2g Na'/L of sodium ion was severely inhibíted at the initial stage of the exposure. The inhibition response of anaerobic microorganisms on the sodium ion estimated from the methane production was differed according to the concentration of sodíum ion. The relative acclímation time(RAT) and methanation rate(RMR) , defined as the ratios of initial lag time and maximum methane production rate of the sample spiked with sodium ion to the control. respectively, were used to evaluate the acclimation and inhibitory effects quantitatively on the anaerobic microorganisms. When sodium ion was increased from 2g Na+/L to 20g Nat/L, the RAT was exponentially increased from 18.9 to 90, but the RMR was 1inearly decreased from 0.97 to 0.02. The effects of sodium ion for the maximum methanation rate, first order kinetic constant and ultimate methane production were well evaluated by a generalized nonlinear expression model. it could be described by the uncompetitive inhibition mode. The sodium ion concentration causing 50% inhibition of methanation activity was about llg Na+ /L , and the critical sodium ion beyond to compelete inhibition was 20 to 21g Na+ /L. The presented results could be used to obtain the design or operation parameters of the anaerobic process treating food waste of high salt.
신항식,배병욱,백병천,Shin, Hang Sik,Bae, Byung Uk,Paik, Byung Cheon 대한토목학회 1991 대한토목학회논문집 Vol.11 No.2
본 논문에서는 주정폐액을 처리한 이상 UASB 공법에서 형성된 입상슬러지에 관한 현미경실험 결과를 제시하고자 한다. 기질로 사용한 주정폐액의 SS 및 COD 농도는 각각 3.6~10.6, 17.3~30.4g/l였으며, 12.5 l와 4.7 l의 UASB 반응조가 사용되었다. 입상슬러지의 형태학적 연구에는 SEM과 TEM을 사용하였다. 운전 90일과 120일경에 산형성조와 메탄형성조로부터 다른 색깔과 형상을 가진 두 종류의 입상슬러지가 형성되었다. 산형성조 입상슬러지는 주로 긴 고리로 연결된 큰 rod형 bacteria 짧고 통통한 rod형 bacteria, 그리고 다양한 크기의 coccus형 bacteria로 구성되었다. 반면에 메탄조 입상슬러지는 Methanothrix로 구성된 network내에 다양한 종류의 bacteria가 포획되어 있는 구조를 가졌다. In this paper, the microscopic results of granular sludge from the two-phase UASB reactors are presented, particularly on the acidogenic phase where the distillery waste water is directly delivered. Distillery wastewater as a feed contained SS of 3.6~10.6 g/l and COD of 17.3~30.4 g/l. A 12.5 l and a 4.7 l UASB reactors were used for acidogenic and methanogenic phases, repectively. Morphological studies on the granular sludge consortia were made with both scanning and transmission electron microscopies. It was interesting enough to find the different colored and shaped granules at the acidogenic on the 90th day and at the methanogenic phase on the 120th day. The acidogenic granular sludge mainly consisted of acidogenic bacteria, such as long chains of large rods, short plump rods, and various size of cocci. Whereas the filamentous bacteria of Methanothrix spp. prevail in the methanogenic granule, with dirverse bacteria entrapped therein.
신항식,배병욱,백병천,Shin, Hang Sik,Bae, Byung Uk,Paik, Byung Cheon 대한토목학회 1990 대한토목학회논문집 Vol.10 No.4
본 연구에서는 주정폐액의 고율처리를 위하여 이상 UASB 공정을 시험하였다. 상분리는 반응조의 pH를 조절하므로써 가능하였다. 유입폐수의 SS 농도가 4.1g/l일 때 산형성조는 유기부하 16.5kg $COD/m^3.day$까지 운전이 가능하였고, 이때 산생성율은 3.9g HAc/l.day를 나타내었다. 메탄형성조는 유기부하 44kg $COD/m^3.day$까지 운전이 가능하였으며, 이때 COD 제거율은 80%이었고 비가스 생성율은 16.51/l.day이었다. 두 반응조에서 입상슬러지가 형성된 이후에는 알칼리도의 주입없이 메탄조유출수의 재순환으로 산형성조의 pH를 적절하게 유지할 수 있었다. A two-phase UASB system was operated for high-rate treatment of concentrated distillery wastewater. The phase separation was obtained by adjusting pH in each reactor. When influent SS concentration was 4.1/g/l, the first phase UASB reactor was effectively operated up to the loading rate of 16.5kg $COD/m^3.day$, producing 3.9g HAc/l.day. In the methanogenic UASB reactor, loading rate up to 44kg $COD/m^3.day$ could be applied while removing 80% of influent COD with a specific gas production of 16.5 l/l. day. After the formation granular sludge in both reactors, it was possible to maintain the appropriate pH in the first phase only by recirculating the effluent from methanogenic phase without the addition of alkaline chemicals.