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혐기성소화 슬러지에서 전압 공급에 따른 메탄 발생의 비교
양현명 ( Hyeon-myeong Yang ),천아인 ( A-in Cheon ),이의중 ( Ui-jung Lee ),전항배 ( Hang-bae Jun ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2020 No.2
최근 BEAD는 미량의 전압공급을 통한 높은 유기물 제거율과 메탄수율을 갖춘 소화슬러지 처리기술로 주목받고 있다. 그러나 대부분의 연구에서는 BEAD의 높은 잠재력에도 불구하고 전압이 소화슬러지의 처리에 미치는 영향이 고려되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 BMP(biochemical methane potential) test를 통해 전압이 소화슬러지의 유기물 제거효율 및 메탄 생성에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 반응조는 발생 가스량 보정을 위한 Control (C-R) 및 0.2 V의 전압을 공급한 Control (C0.2-R), 각 전압을 공급한 반응조 0 V (0-R), 0.2 V (0.2-R), 0.4 V (0.4-R), 0.6 V (0.6-R), 0.8 V (0.8-R) 7개로 구성되었다. 모든 반응조의 부피 및 실제 운전부피는 500 mL 및 400 mL이며, 중온(35±3℃)에서 SCOD기준 2 kg/m<sup>3</sup>·d의 OLR로 운전되었다. 실험결과 0.4-R에서 유입수의 메탄생산량은 392 ml 및 0.052 L-CH4/g-TCOD로, 메탄생산 및 생분해성은 0-R에 비해 151 mL 및 1.6 % 향상되었다. 또한 0.4-R의 메탄생성률은 5.05 mL/hr로 0-R (2.81 mL/hr)보다 2.24 mL/hr 더 높았다. 하지만 0.6-R 및 0.8-R은 0.4-R보다 메탄생성 및 수율이 낮았는데, 이는 일정이상의 고전압이 미생물의 활동을 저해시키기 때문이라고 판단된다. 그러나 각 반응조의 가수분해율(SCOD/TCOD) 비율을 비교했을 때, 고전압에서 가수분해율이 향상된 것을 확인하였다. 결론적으로, 본 연구는 전압이 유기물 제거효율 및 소화슬러지의 메탄 생성률 향상에 기여할 수 있음을 확인하였으며, 소화슬러지의 후처리공정으로써 BEAD의 적용가능성을 제공할 수 있다.
천아인 ( A-in Cheon ),양현명 ( Hyeon-myeong Yang ),박은정 ( Eun-jeong Park ),전항배 ( Hang-bae Jun ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2020 No.-
지속적인 인구의 증가와 그에 따른 에너지 소비의 및 폐기물의 증가로 인해 화석연료의 고갈과 폐기물 처리가 문제점으로 대두되고 있다. 이에 따라 신재생 및 신에너지와 자원순환적인 폐기물처리의 연구가 활발히 진행되고 있으며 그중 간단하고 다양한 방법으로 생산이 가능한 수소에너지가 주목받고 있다. 따라서 본 연구에서는 알루미늄과 산용액을 사용하여 수소가스를 생산함과 동시에 폐 알루미늄을 사용하여 폐기물의 재이용을 도모하였다. 실험에 사용된 폐 알루미늄은 알루미늄 생산 공장에서 공급받았으며 산용액은 HCl과 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>를 사용하였다. HCl용액과 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>용액은 각각 1~5 M의 농도로 준비되었으며, 폐 알루미늄은 압력을 가하여 구형으로 만든 형태로 준비하였다. 각 용액 90 mL와 10 g의 구형 알루미늄은 500 mL의 멸균병에서 반응이 진행되었다. 결과적으로, 1 M과 5 M의 HCl용액과의 반응에서 수소가스의 총 발생량은 각각 0.52 L, 7.74 L이며 발생속도는 7 mL-H<sub>2</sub>/10g-Al·min, 0.3 L-H<sub>2</sub>/10g-Al·min로 나타났다. 3 M과 5 M의 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>과의 반응에서 수소가스의 총 발생량은 각각 1.8 L, 2.5 L로 나타났다. 이를 비교하였을 때, HCl에 비해 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>에서의 반응에서 수소 발생량이 저조하였는데, 이는 I. Boukerche의 선행연구에서 황산염에 의해 알루미늄 표면이 보호되어 반응이 저조한 것으로 확인되었다. 이를 통해 같은 산용액이더라도, 종류에 따라 알루미늄과의 반응에서 수소발생에 영향을 주는 것을 확인할 수 있었으며, 용액의 농도 또한 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다.