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연속 혐기성 소화와 ATA test를 이용한 돈분 처리 및 암모니아 적응성 평가
조유라(Yura Jo),김기범(Gi-Beom Kim),박정수(Jungsu Park),권예령(Yeelyung Kwon),김상현(Sang-Hyoun Kim) 유기성자원학회 2022 유기성자원학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.추계
정부의 ‘2050 탄소중립 시나리오’에 맞춰 농림축산 식품부는 2050년 농축산분야 온실가스 배출량을 2018년보다 824만 3000톤 감축하겠다는 목표를 제시하였다. 이에 가축분뇨 바이오에너지화 처리가 각광받고 있다. 하지만 가축분뇨 중 돈분은 풍부한 영양염류(N,P)의 함량으로 혐기성 소화 시암모니아 저해를 받을 수 있다는 문제점이 있다. 본 연구에서는 돈분의 효과적인 혐기성 처리를 위해Lab-scale의 연속 혐기성 소화와 ATA(Anaerobic Toxicity Assay) test를 이용해 돈분의 암모니아 독성에대한 가스발생량 및 적응성을 평가하였다. 돈분은 0.5-1.5 g COD/L/d의 유기 부하율(OLR)로 230일동안 실험실 규모의 혐기성 동적막 생물반응기(AnDMBR)에 공급되었다. 총 암모니아 질소농도(TAN) 가 2.5 g N/L가 되었을 때 메탄수율은 254.1±9.6 mL/g COD에서 154.6±9.9 mL/g COD로 감소하였다. 70일간의 추가적인 운전 후에 메탄수율은 최종적으로 269.6±3.6 mL/g COD로 회복되었다. 6개의 TAN 농도(0.14, 1.14, 2.14, 3.14, 4.14, 5.14 g N/L)에서 실시한 ATA test 에서는 연속반응조의 회복단계혼합액에서는 암모니아에 대한 내성이 향상되었음과 5.14 g N/L의 부하까지 견딜 수 있음을 확인할수 있었다. 추가적으로 수행한 미생물 분석 결과, 암모니아 독성 하에서의 연속 혐기성 소화조의 운전은 세균(Bacteria)과 고세균(Archaea)의 변화를 초래하여 영향을 미치는 것으로 관찰되었다. 미생물군집 중 Clostridia는 모든 샘플에서 가장 우세한 박테리아로 구분되었다.
음폐수 바이오가스화를 위한 자가생성막 혐기성 소화 기술
조유라(Yura Jo),박규도(Kyu Do Park),박소영(Soyoung Park),주환홍(Hwan Hong Joo),김상현(Sang-Hyoun Kim) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
국내에서 발생하는 음식물쓰레기는 연간 488만톤 (2021년 기준), 국민 1인당 0.25kg/일로 전체 쓰레기 발생량의 21.5%를 차지한다. 2012년 해양투기 금지 이후 음식물 쓰레기등 유기성 폐자원 처리비용 증가에 따라 발생량을 줄이고 에너지를 회수하는 혐기성 소화에 대한 관심이 증대되고 있다. 음식물폐기물에서 바이오 가스를 회수하는 기술은 오랫동안 연구가 되어 왔으나, 연구진과 시설 운영자 간 실질적인 연계 기회 부족으로 최신 기술 대비 상용화된 시설 내 낮은 바이오 가스 생성량, 수율을 보인다. 현재 현장에서는 음폐수 바이오가스화 공정을 통해서 일 평균 577톤의 음폐수를 처리하고 있다 (수도권매립지관리공사 2018년 고시). 이 연구에서는 현장의 유입 음폐수를 직접 채취하여 자가생성막을 활용한 Lab-Scale 바이오가스화 장치 장기운전을 통해 혐기성 소화 거동 파악 및 제어 방안을 도출하고, 음폐수 바이오가스화 고효율 장기운전을 목표로 한다.