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목적 : 본 연구는 초음파 강도 및 시간에 따른 1차 하수슬러지(생슬러지)의 가용화도에 대한 비교 후 회분식 실험을 통해 미생물전기분해전지(Microbial electrolysis cell, MEC)의 운전성능을 조사하였다.
방법 : 초음파 처리에 따른 생슬러지의 가용화도에 대해 비교하기 위하여 1~4 W/mL energy density로 5~30분간 주사하였다. MEC 운전에서 대조군으로 전처리를 수행하지 않은 생슬러지와 실험군으로 3 W/mL energy density로 30분간 초음파 전처리된 생슬러지를 사용하였다. MEC 운전성능을 비교하기 위하여 바이오가스 생산량, 유기물제거 등을 분석하였다.
결과 및 토의 : 초음파 전처리에 따른 슬러지 가용화도 실험결과, 에너지효율을 고려할 때 3 W/mL, 30분 조건이 최적인 것으로 나타났다. 메탄 생산에서 MEC 3W (초음파 전처리를 수행한 MEC)가 1, 3 사이클에서 평균 4,790 mL/L로 MEC (전처리를 수행하지 않은 MEC) 243 mL/L 더 많이 생산되었다. Modified Gompertz model을 통한 모델분석에서 lag phase는 MEC 3W가 0.46일로 MEC에 비해 0.12일 길었으나 최대 메탄 생산속도가 938 mL/L/day로 더 높았다. 유기물 제거율은 MEC 3W가 대조군에 비해 TS는 1.8%, VS는 2.4%, COD는 2.0% 각각 더 높았다. 메탄 수율은 377.4 mL/g VS<SUB>in</SUB>으로 초음파 전처리를 수행하지 않은 MEC에 비해 0.4% 높았다.
결론 : MEC에서 초음파 전처리한 슬러지를 기질로 사용하여 메탄가스 발생량과 유기물 제거율의 증가가 가능하였다. 향후 전처리가 적용된 하수슬러지를 기질로 하여 최고의 운전성능을 보여주기 위한 최적의 전처리 방법을 찾는 후속 연구가 필요하다.
방법 : 초음파 처리에 따른 생슬러지의 가용화도에 대해 비교하기 위하여 1~4 W/mL energy density로 5~30분간 주사하였다. MEC 운전에서 대조군으로 전처리를 수행하지 않은 생슬러지와 실험군으로 3 W/mL energy density로 30분간 초음파 전처리된 생슬러지를 사용하였다. MEC 운전성능을 비교하기 위하여 바이오가스 생산량, 유기물제거 등을 분석하였다.
결과 및 토의 : 초음파 전처리에 따른 슬러지 가용화도 실험결과, 에너지효율을 고려할 때 3 W/mL, 30분 조건이 최적인 것으로 나타났다. 메탄 생산에서 MEC 3W (초음파 전처리를 수행한 MEC)가 1, 3 사이클에서 평균 4,790 mL/L로 MEC (전처리를 수행하지 않은 MEC) 243 mL/L 더 많이 생산되었다. Modified Gompertz model을 통한 모델분석에서 lag phase는 MEC 3W가 0.46일로 MEC에 비해 0.12일 길었으나 최대 메탄 생산속도가 938 mL/L/day로 더 높았다. 유기물 제거율은 MEC 3W가 대조군에 비해 TS는 1.8%, VS는 2.4%, COD는 2.0% 각각 더 높았다. 메탄 수율은 377.4 mL/g VS<SUB>in</SUB>으로 초음파 전처리를 수행하지 않은 MEC에 비해 0.4% 높았다.
결론 : MEC에서 초음파 전처리한 슬러지를 기질로 사용하여 메탄가스 발생량과 유기물 제거율의 증가가 가능하였다. 향후 전처리가 적용된 하수슬러지를 기질로 하여 최고의 운전성능을 보여주기 위한 최적의 전처리 방법을 찾는 후속 연구가 필요하다.
목차
1. 서론
2. 실험 재료 및 방법
3. 결과 및 분석
4. 결론
References
참고문헌 (34)
참고문헌 신청
Ministry of Environment, The sewerage statistics, Republic of Korea(2008-2018).
International Maritime Organization, Convention on the prevention of marine pollution by dumping of wastes and other matter, London convention and protocol(1996).
D. P. Van, T. Fujiwara, B. L. Tho, P. P. S. Toan, G. H. Minh, A review of anaerobic digestion systems for biodegradable waste: configurations, operating parameters, and current trends, Envirion. Eng. Res., 25(1), 1-17(2020).
G. Náthia-Neves, M. Berni, G. Dragone, S. I. Mussatto, T. Forster-Carneiro, Anaerobic digestion process: technological aspects and recent developments, Int. J. Environ. Sci. Technol., 15, 2033-2046(2018).
Q. Yin, X. Zhu, G. Zhan, T. Bo, Y. Yang, Y. Tao, X. He, D. Li, Z. Yan, Enhanced methane production in an anaerobic digestion and microbial electrolysis cell coupled system with co-cultivation of Geobacter and Methanosarcina, J. Environ. Sci., 42, 210-214(2015).
International Maritime Organization, Convention on the prevention of marine pollution by dumping of wastes and other matter, London convention and protocol(1996).
D. P. Van, T. Fujiwara, B. L. Tho, P. P. S. Toan, G. H. Minh, A review of anaerobic digestion systems for biodegradable waste: configurations, operating parameters, and current trends, Envirion. Eng. Res., 25(1), 1-17(2020).
G. Náthia-Neves, M. Berni, G. Dragone, S. I. Mussatto, T. Forster-Carneiro, Anaerobic digestion process: technological aspects and recent developments, Int. J. Environ. Sci. Technol., 15, 2033-2046(2018).
Q. Yin, X. Zhu, G. Zhan, T. Bo, Y. Yang, Y. Tao, X. He, D. Li, Z. Yan, Enhanced methane production in an anaerobic digestion and microbial electrolysis cell coupled system with co-cultivation of Geobacter and Methanosarcina, J. Environ. Sci., 42, 210-214(2015).
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