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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

전동걸 (충북대학교, 충북대학교 대학원)

지도교수
전항배
발행연도
2016
저작권
충북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수17

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2016

생물전기화학적 혐기성소화에 의한 음식폐기물의 메탄 생성 향상
전동걸 환경도시화학공학부 2016.01 학위논문
하수슬러지를 이용한 혐기성소화조에서 미생물 전기화학기술의 역할
전동걸 ,  이범 ,  박준규 외 1명 한국물환경학회지 2016.01 학술저널

초록· 키워드

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In this study the effect of microbial electrolysis cell (MEC) on anaerobic digestion with food waste as substrate was analyzed and reactor scale-up was focused. First of all, during startup pH over 7.0 was maintained and alkalinity of 6,000 mg/L was maintained without addition of alkalinity. Dissolved NH4+-N was kept below 1,500 mg/L. Regarding VFAs, oxidation of butyric acid was unique and inhibition of accumulation of propionic acid was not apparent without addition of alkalinity. VS removal was 57 % on day 7 and VS removal was 67 % at steady state. Methane content was similar between anaerobic digestion (AD) and anaerobic digestion with microbial electrolysis cell (AD-MEC), however methane production rate was two times higher in AD-MEC than that in AD. Solubilization and biodegradability in AD-MEC with 0.3V were 85%, 74% respectively and they were 2.4 times higher than in AD. It appeared that AD-MEC also had a positive role in COD removal. During steady state AD-MEC resulted 67~74% COD removal. Methane production rate and methane production were 11.63 L/d and 0.34 L CH4/g CODrem., respectively. It was close to the theoretical methane production. AD-MEC had a wider range of pH and VFAs for methane production compared to AD. Increase of voltage applied was not proportional. Finally, regarding the microbial community, Clostridia played a central role in the conversion of butyric acid into acetic acid, Bacteroidia played a main role in protein degradation, and Methanosarcina thermophila Sp., Methanobacterium formicicum Sp. took a main role of acetoclastic methanogenesis.
#생물전기화학 #혐기성 소화 #음식물 처리 #메탄 생성

목차

제1장. 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 목적 4
1.3 연구 범위 및 내용 5
제2장. 이론적 고찰 6
2.1 음식물쓰레기 6
2.1.1 음식물쓰레기의 특성 6
2.1.2 음식물쓰레기 발생원인 및 처리현황 8
2.2 혐기성 소화의 원리 10
2.2.1 혐기성 소화공정에 미치는 영향인자 14
2.3 혐기성 기술 동향 22
2.4 생물전기화학 시스템 26
2.4.1 메탄 생성을 위한 미생물전해전지 28
2.4.2 메탄 생성을 위한 미생물전해전지 원리 30
2.4.3 미생물전해전지에 관여하는 미생물 31
2.4.4 미생물전해전지 반응조 33
2.4.5 미생물전해전지 전극 34
제3장. 실험재료 및 방법 35
3.1 기질 특성 35
3.2 MEC 구성 37
3.3 운전 조건 38
3.4 분석 방법 40
3.5 에너지 회수율 계산 41
3.6 가용화율 및 생분해도 계산 42
3.7 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction:PCR) 43
제4장. 결과 및 고찰 44
4.1 초기 운전에 따른 MEC 영향 44
4.1.1 MEC 적용에 따른 초기 pH, 알칼리도 및 암모니아성 질소 변화 44
4.1.2 MEC 적용에 따른 VFAs 변화 48
4.1.3 MEC 적용에 따른 SCOD 및 VS 변화 53
4.1.4 MEC 적용에 따른 바이오가스 생성 및 생분해 특성 55
4.2 MEC 적용이 메탄 생성에 미치는 영향 60
4.2.1 유기물 제거 및 메탄 생성 60
4.2.2 메탄 발생속도 63
4.2.3 메탄 수율 65
4.2.4 pH 및 VFAs에 따른 메탄 생성의 상관관계 68
4.3 전압 변화에 따른 MEC 영향 71
4.3.1 COD 및 VS 제거 71
4.3.2 pH 및 VFAs 72
4.3.3 바이오가스 생산 및 에너지 회수 74
4.3.4 가용화 및 생분해도 78
4.4 MEC에 의한 미생물 군집 특성 79
4.4.1 미생물 군집 특성 비교 79
4.4.2 Archaea 군집 분석 80
4.4.3 Bacteria 군집 분석 84
제5장. 결론 89
References 91

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