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유기성폐기물의 회분식 혐기성 최종생분해도와 다중분해속도 해석
Determination of Ultimate Biodegradability and Multiple Decay Rate Coefficients in Anaerobic Batch Degradation of Organic Wastes

강호   (충남대학교 환경공학과UU0001302  ); 신경숙 ;    (충남대학교 환경공학과 ;  );
  • 초록

    본 연구에서는 유기성폐기물의 최종생분해도를 평가하여 혐기소화조의 정확한 효율평가를 위한 기초자료를 확보하고 유기물의 분해경향을 보다 정확히 평가할 수 있는 다중 분해속도분석(Multiple k analysis)기법을 개발하여 다중 분해속도상수와 각각의 분해속도에 관여하고 있는 기질의 분율을 산정하려는데 목적이 있다. 연구 결과 폐활성슬러지의 최종생분해도는 50%, 농축슬러지는 40%로 평가되어 85%내외의 생분해도를 나타낸 Sorghum이나 Swine Waste에 비해 현저히 낮았다. 활성슬러지의 경우 생분해가능한 기질의 71%가 22일내에 초기분해속도상수 $k_1$ 인, $0.151\;day^{-1}$ 로 빠르게 분해되고 그 이후로 남아 있는 29%의 기질이 분해속도상수 $k_2$ 인, $0.021\;day^{-1}$ 로 아주 느리게 분해되었다. 반면 농축슬러지의 경우는 기질의 39%만이 $k_1$ 인, $0.123\;day^{-1}$ 로 빠르게 분해되었으며 60% 이상이 $k_2$ 인, $0.001\;day^{-1}$ 로 매우 느리게 분해되었다. 한편 Sorghum은 초기분해속도상수( $k_1$ )인 $0.248{\sim}0.358\;day^{-1}$ 범위로 기질의 약 90%( $S_1$ )가 16일 이내에 빠르게 분해되었으며 축분의 경우 $k_1$ 인, $0.155{\sim}0.209\;day^{-1}$ 범위로 기질의 $84{\sim}91%(S_1)$ 가 14일 이내에 빠르게 분해됨을 알 수 있다. 따라서 Multi k Analysis방법을 이용하여 도출된 하수 슬러지의 분해속도상수와 기질의 분율 및 분해패턴을 토대로 혐기성소화시 효율적이고 경제적인 HRT의 산정이 가능하다.


    A new graphical method was developed to separate two distinctive decay rate coefficients( $k_1$ and $k_2$ ) at their respective degradable substrate fractions( $S_1 and $S_2$ ). The mesophilic batch reactor showed $k_1$ of $0.151\;day^{-1}$ for wasted activated sludge(WAS), $0.123\;day^{-1}$ for thickened sludge(T-S), $0.248{\sim}0.358\;day^{-1}$ at S/I ratio of $1{\sim}3$ for sorghum and $0.155{\sim}0.209\;day^{-1}$ at S/I ratio $0.2{\sim}1.0$ for swine waste, whereas their long term batch decay rate coefficients( $k_2$ ) were $0.021\;day^{-1}$ , $0.001\;day^{-1}$ , $0.03\;day^{-1}$ and $0.04\;day^{-1}$ respectively. At least an order of magnitude difference between $k_1$ and $k_2$ was routinely observed in the batch tests. The portion of $S_1$ , which degrades with each $k_1$ appeared 71% for WAS, 39% for T-S, 90% for sorghum, and $84{\sim}91%$ at S/I ratio of $0.2{\sim}1.0$ for swine waste. Ultimate biodegradabilities of 50% for WAS, 40% of T-S, $82{\sim}92%$ for sorghum, and $81{\sim}89%$ for swine waste were observed.


  • 주제어

    하수 슬러지 .   혐기성 소화 .   최종생분해도 .   다중분해속도분석 .   사탕수수 .   축분.  

  • 참고문헌 (8)

    1. Jewell, W. J., Cummings, R. J., Richards, B. K., and Herndon, F., 'Engineering design considerations for methane fermentation of energy crops,' Annual Report to Gas Research Institute, Chicago, USA(1997) 
    2. 박병곤, In-Situ 고순도 매탄희수 공정개발, 충남대학교 석사 학위 논문(2002) 
    3. Seong-Ku., and Ho-Myeon Song., Saburo Matsui., 'Anaerobic degradation of selected lignocellulosic materials using modified BMP assays,' J. KSEE, 20(10), 1413-1424(1998) 
    4. Li, Y. Y. and Noike, T., 'Upgrading of anaerobic digestion of waste activated sludge by thermal pretreatment,' Water Sci. Technol., 26, 857-866(1992) 
    5. Kang, H. and Tritt, W. P., 'Ultimate biodegradability and decay rates of cow paunch manure under anaerobic conditions,' Bioresource Technology, 36, 161-165(1991) 
    6. 문서연, Anaerobic Filter를 이용한 축산폐수의 전처리 특성 연구, 충남대학교 석사 학위 논문(2001) 
    7. 강호, 신경숙, '전자선조사가 하수슬러지의 회분식 혐기성소화 반응속도에 미치는 영향 검토,' 한국폐기물학회지 17(2), 217 - 224(2000) 
    8. 강화, Tritt, W. P., 'Ultimate biodegradability and dacay rates of cow paunch manure under anaerobic condition,' 대한환경공학회 춘계학술연구발표회 논문초록집, 경희대학교 pp. 32(1993) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Choi, Yong-Bum ; Kwon, Jae-Hyouk ; Rim, Jay-Myung 2010. "Effect of the Salt Concentration in Seafood Processing Wastewater on the Anaerobic Ultimate Biodegradability and Multiple Decay Rate of Organic Matter" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, 32(11): 1038~1045     

 저자의 다른 논문

  • 강호 (43)

    1. 1995 "퇴비화촉진을 위한 쓰레기 수거체계의 확립 I. 음식물찌꺼기 원단위 발생량의 산정" 폐기물자원화 = Journal of the Korea Organic Waste Recycling Council 3 (2): 25~36    
    2. 1998 "배출원별 음식물 쓰레기 발생 특성 및 아파트 단지에서의 퇴비화 방안 (대전 및 충청남도 지역을 중심으로)" 폐기물자원화 = Journal of the Korea Organic Waste Recycling Council 6 (1): 53~66    
    3. 1999 "댐예정지를 중심으로 한 웅천천 수계의 어류군집에 관하여" 환경생물 = Korean journal of environmental biology 17 (1): 79~88    
    4. 1999 "대전공단지역의 대기중 독성금속에 대한 위해도 평가" 환경영향평가 = Journal of environmental impact assessment 8 (2): 1~8    
    5. 2000 "전자선으로 처리한 하수슬러지의 특성연구" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 22 (7): 1225~1232    
    6. 2000 "방사성 액체 폐기물 내 우라늄 흡착에 대한 활성탄의 표면 처리 영향" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 22 (5): 827~835    
    7. 2000 "모델 데칸트를 이용한 고농도 슬러리상태 양돈폐수의 고액분리특성에 관한 연구" 硏究論文集 : 한국기계연구원 = Transactions of the KIMM 30 (): 67~77    
    8. 2001 "호소 및 하천에서 환경호르몬 Bisphenol-A의 분해거동에 관한 연구" 환경생물 = Korean journal of environmental biology 19 (1): 59~69    
    9. 2001 "축분 퇴비화과정 중 특성변화와 축분퇴비 이용효과" 폐기물자원화 = Journal of the Korea Organic Waste Recycling Council 9 (1): 56~64    
    10. 2003 "퇴비화과정 중 공기공급 여부가 가축분뇨 퇴비의 물리화학적 특성에 미치는 영향" 폐기물자원화 = Journal of the Korea Organic Waste Recycling Council 11 (4): 57~65    

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