Zero waste를 위한 기계적·생물학적처리(MBT) 최신 동향

김원규,박재람,배성진,이동훈 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2014 No.1

폐기물의 기계적·생물학적 처리(Mechanical Biological Treatment, 이하 MBT)는 매립량 최소화와 에너지 회수를 포함한 재활용의 극대화를 추구하기 위한 방법이다. 독일을 중심으로 유럽에서는 매립에 대한 전처리 개념으로서 생물학적 처리를 통한 유기물질의 탈매립과 기계적 선별을 통한 매립 처분량 저감을 목적으로 적용되어 왔다. 한편, 우리나라에서는 2006년부터 “폐자원 에너지화” 정책의 일환으로 MBT 시설 도입이 추진되고 있으나, 유럽과 달리, MBT 시설은 매립 처분량 저감보다는 폐기물 고형연료 생산을 목표로 운영되고 있으며, 생물학적 처리공정이 배제되어 있는 실정이다. 본 연구에서는 해외 선진국들에서의 MBT 시설 현황에 대한 최신 동향 파악 및 적용 사례 조사 등을 통해 Zero waste를 위한 국내 MBT 시스템의 발전 방향을 제시하고자 하였다. 2011년 기준 유럽에서 약 330개소의 MBT 시설이 운영 중이며, 연간 약 3,400만 톤의 생활폐기물이 처리되고 있다. 2013년 기준 22개의 MBT 기술사가 소개한 생활폐기물 MBT 시설 220개소를 조사한 결과, 시설에 적용되는 생물학적 처리공정은 Bio-drying, 퇴비화, 혐기성 소화 각각 40개소, 114개소, 66개소(중복 포함)인 것으로 조사되었다. 또한, 생물학적 처리공정중 Bio-drying은 고품질의 폐기물 고형연료 생산 및 매립 처분량을 최소화한다는 측면에서 적합한 기술인 것으로 분석되었다. MBT 기술을 통한 생활폐기물의 매립 처분량 저감 및 매립에 의한 환경적 부하의 최소화를 위해서는 생물학적 처리공정에 대한 검토 및 적용이 필수적일 것으로 판단된다.

건조응축수의 생물학적처리 운영조건에 따른 TOC 제거 효율 평가

김유경(Yu-Kyung Kim),송재준(Jea-Jun Song),김태영(Tae-Young Kim) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2

음식물류폐기물의 처리 및 자원화는 매립, 소각, 퇴비화, 사료화 및 바이오가스화와 같은 기술로 처리 및 재활용되고 있다. 사료화 방법의 경우 조류인플루 엔자(AI) 및 아프리카 돼지열병 (ASF) 의 발병으로 습식 사료의 급여가 금지됨에 따라 민간 습식사료화 업체들은 습식 사료화 공정에서 건식사료화 공정 으로 전환하고 있는 추세에 있다. 건식사료화 공정에서 발생하는 폐 수인 건조웅축수는 고농도의 유기물을 포함하지만 고형물, 질소 및 인의 농도가 낮고 pH 또한 낮은 특성을 갖고 있다 이에 본 연구에서는 음식물류폐기물의 건식사료화 시설 중 자체 폐수처리창을 보유한 G 업체에서 발생하는 건조응축수를 대상으로 하였으며 배출허용기준 항목 중 TOC를 중점으로 연구를 수행하였다. 건조응축수의 생물학적처리 운영 조건 도출을 위해 40 L/d 규모의 Lab. 반응기를 제작하였으며 운영조건(HRT, BOD 유입부하 및 F/M ratio) 변화에 따른 TOC 제거효율을 평가하였다. 운영 조건의 변화는 phase 1부터 phase 4까지 단계적으로 운영하였으며 phase 3 운영조건인 HRT 5 일 , BOD 유입부하 0. 30 士0 . 02 kg BOD/ct 및 P/M ratio 0.40 土0. 02 kg BOD/kg MLSS/d에서 처 리수의 TOC 농도는 평균 49. 5 土9 . 6 mg/L, TOC 제거효율은 99.2%로 관찰되었다 이는 "나" 지역 TOC 배출허용기준인 75 mg/L 이하를 충족하며 안정적인 처리수의 수질을 확보할 수 있는 운영조건으로 판단하였다. 본 연구의 결과는 건조웅축수를 생물학적으로 처리하여 방류하는 실중시설에서 운영 안정성과 처리수의 안정적인 수질확보를 위한 기초자료로써 활용 가능할 것으로 사료된다.

Comparison of removal torque of dual-acid etched and single-acid etched implants in rabbit tibias

김종진,조성암,Kim, Jong-Jin,Cho, Sung-Am The Korean Academy of Prosthodonitics 2019 대한치과보철학회지 Vol.57 No.4

목적:불산과 염산/ 황산을 두 번 사용하는 임플란트 표면처리 방식은 선반가공한 표면에 비하여 강한 결합력을 보이지만 두 번 산처리하는 방식은 티타늄의 피로도를 야기시켜 미소균열을 야기시킬 수 있으므로, 염산으로 한번 산처리하는 방식이 비슷한 결합력을 가진다면 단순하고 효율적인 산처리 방식이 될 수 있다. 재료 및 방법: 9개의 지름 3.75, 길이 4 mm의 두 번 처리 방식의 임플란트와 같은 크기의 한 번 처리 방식의 임플란트를 토끼의 경골에 심어서, 10일 후에 회전제거력, 거칠기, 젖음각도를 측정하였다. 결과: 두 번 처리 방식과 한 번 처리 방식의 회전제거력은 차이가 없었고 (P = .995). 두 번 처리군의 거칠기는 $0.93{\mu}m$, 한 번 처리는 $0.84{\mu}m$이었다 (P = .170). 평균젖음각은 두 번 처리는 $99^{\circ}$, 한 번 처리는 $98^{\circ}$ 이었다 (P = .829). 각 변수 모두 두 그룹의 차이는 없었다. 결론:산으로 한번 처리하거나 두 번 처리 하거나 두 그룹의 회전제거력, 거칠기, 평균젖음각의 차이는 없었기 때문에 종래의 dual acid treatment보다 한번 처리하여도 유용한 것으로 보여진다. Purpose: Chemically strong-acids (HF and $HCl/H_2SO_4$) dual etching implant surfaces have higher strengths of osseointegration than machined implant surfaces. However, the dual acid treatment deteriorates the physical properties of the titanium by weakening the fatigue resistance of the implant and causing microcracks. The removal torque comparison between the dual-acid etched (hydrochloric acid, sulfuric acid, HS) and single-acid etched implants (hydrochloric acid, H) could reveal the efficiency of implant surface acid treatment. Materials and methods: Nine $3.75{\times}4mm$ dual-acid etched SLA implants and nine single-acid etched SLA implants were inserted into New Zealand rabbit tibias. After 10 days, removal torque, roughness, and wetting angle were measured. Results: Mean removal torque values were as follows: Mean removal torque were 9.94 Ncm for HS group and 9.96 Ncm for H group (P=.995). Mean surface roughness value were $0.93{\mu}m$ for HS group and $0.84{\mu}m$ for H group (P=.170). Root mean square roughness (RSq) values were $1.21{\mu}m$ for HS group and $1.08{\mu}m$ for H group (P=.294), and mean wetting angle values were $99^{\circ}$ for HS group and $98^{\circ}$ for H group (P=.829). Statistical analysis showed no significant difference between the removal torques, roughness, or wetting angles of the two groups. Conclusion: In this experiment, we found no significant difference in removal torque, roughness, or wetting angle between dual-acid etched and single-acid etched implants.

생물학적 하수처리공법에 따른 온실가스 발생량 비교 분석 : 경상북도 사례 연구

박기성,이원태 대한환경공학회 2024 대한환경공학회지 Vol.46 No.2

목적 : 본 연구는 경상북도 A시의 공공하수처리시설을 대상으로 생물학적 처리공법에 따라 발생하는 온실가스를비교하였다. 방법 : 공공하수처리시설 4개소를 규모 및 처리공법 별로 선정하여 2020년부터 2022년까지 유량, 수질인자 농도등의 자료를 활용하여 IPCC 및 환경부 산정식에 따른 메탄, 아산화질소, 이산화탄소 등 온실가스 발생량을 계산하였다. 결과 및 토의 : 생물학적 하수처리공법에 관계없이 모든 시설의 온실가스 배출량은 환경부 기준에 의한 값이 IPCC 방법보다 높았다. 다만, 이러한 결과는 보정계수 등 확인이 어려운 변수를 적용하지 못한 것 때문일 수 있다. 생물학적 하수처리공법 중 A2O 계열의 온실가스 배출량이 SBR보다 높았다. 결론 : 생물학적 하수처리공법에 따른 온실가스 배출량을 산정하고 저감계획을 마련하는데 본 연구의 결과가 활용가능할 것이다. Objectives:This study compared greenhouse gas emissions from various biological treatment processes at wastewater treatment plants in City A, Gyeongsangbuk-do. Methods:Four wastewater treatment plants were selected by size and treatment process, and flow rate and water quality parameters from 2020 to 2022 were used. The amount of greenhouse gases such as methane, nitrous oxide, and carbon dioxide generated was calculated according to the IPCC and Ministry of Environment calculation formulas. Results and Discussion:Regardless of the biological wastewater treatment processes, the greenhouse gas emissions of all plants were higher according to the Ministry of Environment standards than the IPCC method. However, this may be because it was not applied to variables that are difficult to confirm, such as correction coefficients. Among biological treatment processes, the greenhouse gas emissions of A2O were higher than those of SBR.Conclusion:The results of this study can be used to calculate greenhouse gas emissions from biological wastewater treatment processes and prepare their reduction plans.

생물벽체내 유기오염물질 TCE의 생물학적 분해 모의를 위한 수치모델개발

왕수균,오재일,배범한 한국지하수토양환경학회 2003 지하수토양환경 Vol.8 No.4

본 연구에서는 원위치 생물학적 처리 과정에서 공대사 기작에 의해 분해되는 유기오염물질의 성상과 거동을 모의하기 위한 수학적 모델을 제기하였다. 토양구조 내에서 부동유역의 존재가 처리 과정에 미치는 영향을 고려하기 위하여 이중공극 개념을 적용하였으며, 유기오염물질의 거동과 생물학적 처리에 미치는 미생물의 영향을 수학적으로 표현하기 위하여 수정된 Monod식과 토양상 미생물의 미소군집모형이 적용되었다. 가상의 원위치 생물학적 처리 과정에 대한 모델의 적용을 통하여 공극내 생체축적으로 인한 투수능의 감소가 지하수 흐름에 미치는 영향이 예시되었다. 가상의 생물학적 처리 과정에 대한 모델의 모의결과는 부동유역의 존재가 유기오염물질의 생물학적 가용성을 저감시키며, 생물벽체의 형성 및 처리과정에 있어 외부로부터의 미생물 및 영양물질 주입정의 위치가 효과적인 처리 계획의 수립을 위해 중요하다는 것을 보여 주었다. This study presents a mathematical model for simulating the fate and transport of a reactive organic contaminant, TCE, degraded by cometabolism in dual-porosity soils during the installation of in situ biobarrier. To investigate the effect of dual-porosity on transport and biodegradation of organic hydrocarbons, a bimodal approach was incorporated into the model. Modified Monod kinetics and a microcolony concept were employed to represent the effects of biodegrading microbes on the transport and biodegradation of an organic contaminant. The effect of permeability reduction in biobarrier due to biomass accumulation on the flow field were examined in the simulation of a hypothetical field-scale in situ bioaugmentation. Simulation results indicate that the presence of the immobile region can decrease the bioavailability of biodegradable contaminants and that the placement of microbes and nutrients injection wells should be considered for an effective installation of biobarrier during in situ bioaugmentation scheme.

전기화학과 생물학적 방법을 이용한 바이오매스의 열수탄화 반응 액체생성물 처리 특성 연구

이은실,장은석 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.1

바이오매스는 성상이 불균일하여 수요처 입장에서 다루기 어려운 연료이나 열수탄 화 공정을 이용하여 발열량, 탄소함량, 내구성, 수분 재흡수성, 제품크기에 있어서 균일한 고형연료 생산이 가능하다. 또한 기존 고함수 바이오매스는 건조과정에서 많은 에너지 소비로 경제성이 낮은 단점이 있으나 열수탄화 공정은 건조공정 없이 바로 적용이 가능하여 국내에서 발생되는 바이오매스의 약 85%를 차지하는 고함수바이오매스를 에너지 효율적으로 활용이 가능하다. 그러나 열수탄화 반응 중 발생하는 고농도의 유기물 및 질소를 함유하는 폐액이 발생함에 따라 이를 처리하기 위해 전체 공정 설비 및 운전비용이 증가할 수 있는 가능성이 있다. 이에 본 연구에서는 목질계 바이오매스를 이용하여 열수탄화 반응을 이용한 고형연료 생산 공정중 발생하는 액체생성물 처리를 위하여 생물학적처리와 전기화학적처리를 연계한 공정을 이용하여 처리 수질 확보 기술을 검토하였다.

고정화된 미세조류를 이용한 도시폐자원의 생물학적처리와 생산된 바이오매스를 이용한 바이오디젤 추출

박소연 ( Soyean Park ),김현우 ( Hyun-woo Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2021 No.1

인간의 활동으로 인해 불가피하게 발생하는 폐자원의 양은 꾸준히 증가하고 있다. 이 폐자원 속 질소와 인은 비점오염원이 되어 고농도로 축적시 수계의 산소를 고갈시키고 부영양화 현상을 발생시켜 환경문제를 유발하므로 유기성폐자원의 적절한 처리 및 에너지화는 수생태계 건강성 유지 및 자원의 효율적인 재활용을 위해 필수적이다. 특히 미세조류 바이오매스는 질소와 인의 제거에 탁월하면서도 바이오디젤 생산을 위한 원료로 활용될 수 있어서 보다 환경친화적이고 지속 가능한 환경개선 옵션이 될 수 있다. 특히 미세조류를 고분자를 이용해 고정화하면 부산물로 사용할 수 있는 바이오매스를 고농도로 농축할 수 있고 폐자원의 처리 후 유출수로부터 바이오매스 수확이 훨씬 용이해진다. 따라서 본 연구에서는 알지네이트 비드에 고정화 된 chlorella vulgaris를 이용한 폐자원의 처리시 질소, 인의 제거율을 평가하고 자유 성장 미세조류와 비교하여 고정화가 미세조류 바이오매스의 증가에 미치는 영향과 클로로필a 함량의 변화를 평가하였다. 실험 결과, 고정화 된 미세조류는 대조군 대비 10% 이상의 높은 질소와 인 제거율을 달성했고 40% 이상의 높은 클로로필 a 함량을 나타냈다. 또한 처리 이후 얻어진 바이오매스로부터 추출된 바이오디젤인 fatty acid methyl ester는 약 80% 이상의 포화 지방산으로 구성된 것을 확인하였다. 따라서 미세조류를 고정하는 것은 효율적인 폐자원에너지화를 위해 타당한 방법이며 폐자원으로부터 유용한 부산물인 바이오매스를 얻을 수 있는 보다 친환경적이며 지속한 방안임을 입증하였다.

마이크로버블오존을 이용한 잉여슬러지 가용화 처리가 생물반응조의 성능에 미치는 영향

이순화(Shun Hwa Lee),정계주(Kye Ju Jung),권진하(Jin Ha Kwon),이세한(Se Han Lee) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.2

오존을 이용한 잉여슬러지 감량화 시스템이 결합된 생물학적 처리 공정에서 잉여슬러지의 무배출에 따른 생물반응 조내의 영향 및 처리수질을 검토하였다. 잉여슬러지 인발량 배수(SDNmin)가 3인 조건에서 잉여슬러지의 pH를 4 이하로 전 처리한 후 오존주입율 0.03 g O₃/g SS로 처리한 결과 잉여슬러지의 인발 없이 안정적인 생물학적 처리가 가능하였다. OURmax 실험 결과, 오존주입율 0.03 g O₃/g SS의 조건에서 대부분의 슬러지는 미생물 활성이 없어지는 것으로 조사되었다. 잉여슬러지의 가용화에 따른 생물반응조내에서의 MLVSS/MLSS의 변화는 거의 없었고, 반응조내 미생물의 인 축적 현상도 관측되지 않았다. 잉여슬러지 가용화 후 생물학적 처리수의 유기물 및 SS의 농도 증가 현상은 관측되지 않았고, 생물반응조내의 질산화 및 탈질율 증가로 유출수중의 T-N 농도가 감소하는 효과를 나타내었다. T-P의 경우에는 잉여슬러지의 무배출로 인해 대부분이 제거되지 않고 유출수중에 함유되어 유출되는 것으로 조사되었다. The study purpose was to examine an effect of zero emission of excess sludge on biological reactor and treated water quality within the biological reactor in the process of biological treatment combined with excess sludge reduction system with ozone. Under an ozone injection rate 0.03 g O₃/g SS, Sludge Disintegration Number (SDN) 3 and less than pH 4 as pre-treatment process, it was possible to maintain a stable biological treatment process without sludge disintegration. In the test of OURmax, of sludge, its value was hardly under the condition of ozone injection rate 0.03 g O₃/g SS. There were almost no changes of MLVSS/ MLSS within biological reactor followed by a solubilization of excess sludge. Accumulation of microorganism within biological reactor was also not observed. After solubilization of excess sludge, an increase for organic matter and SS concentrations of an effluent was not observed and T-N concentration was reduced by increasing nitrification and denitrification rate within biological reactor. Most of T-P was not removed by zero emission of excess sludge and was leaked by being included in effluents.

음폐수의 하수와의 생물학적 병합처리에 관한 연구

문태섭 ( Tae-sup Moon ),하재홍 ( Jae-hong Ha ),최명원 ( Myoung-won Choi ),박해식 ( Hae-sik Park ),조현길 ( Hyun-gil Cho ),강동효 ( Dong-hyo Kang ) 한국환경기술학회 2009 한국환경기술학회지 Vol.10 No.4

본 연구에서는 2013년 음식물폐기물의 해양투기가 금지됨에 따라 적정 처리방안 검토의 일환으로 부산시 민간업체 P사와 S사에서 발생되는 음식물폐기물 탈리액(이하 음폐수)의 녹산하수처리장에서 하수와 병합처리시 생물학적 처리 가능성을 평가하고자 하였다. 이를 위해, 호흡율 분석을 통해 음폐수의 생분해도가 평가되었고, 녹산 하수처리장과 유사한 운전모드로 회분식 실험 수행을 통해, 음폐수가 유출수에 미치는 영향이 평가되었다. 호흡율 분석 결과, P사와 S사의 음폐수 내 용존성 난분해성 유기물 함량은 2.1%, 2.9%로 확인되었고, 그 결과 음폐수 유입 시 유출 COD_Mn 농도는 약 2.2mg/L 증가될 것으로 예상되었으며, 회분식 실험 결과 음폐수 유입으로 인해 실제 현장에 비해 COD_Mn과 T-N 농도는 1.12mg/L, 1.37mg/L 증가가 되고, T-P 농도는 0.10mg/L 감소한다는 것이 확인되었다. 그리고, 음폐수 병합 처리시 예상되는 염분농도는 문헌에서 제시하는 저해농도보다 상당히 낮은 값으로 생물학적 처리공정의 저해는 발생하지 않을 것으로 판단되었다. The Ocean dumping of foodwaste will be prohibited from 2013. At this point, as one of method to treat the foodwaste, the possibility was estimated if the supernatant of foodwaste from P & S company after separation of solid and liquid could be biologically treated with sewage in Noksan WWTP of Busan in this study. First of all, biodegradability of supenatant of foodwaste fro, P & S company was estimated through OUR test. And then, the effect of supernatant from foodwaste on effluent of Noksan WWTP was estimated therough the operation of bacth reactor by similar operation mode with Noksan WWTP. As result of OUR test, it was observed that the percentage of soluble inert substrate among COD was 2.1% for P company`s supernatant and 2.9% for S company`s supernatant. Based on this, it was expected that the supernatant from foodwaste would increase the effluent COD_Mn of Noksan WWTP by about 2.2mg/L. As result of batch experiment, due to the enter of supernatant from foodwaste, it was observed effluent COD_Mn and T-N woluld be increased by 1.12mg/L and 1.37mg/L, effluent T-P would be decreased by 0.10 mg/L as compared to the Noksan WWTP that supernatant was not entered.

고형물함량 및 혼합강도가 생물반응기를 이용한 석유계탄화수소 오염토양의 처리에 미치는 영향

김수철,남궁완,박대원 한국지하수토양환경학회 1997 지하수토양환경 Vol.2 No.3

본 연구의 목적은 슬러리상 생물반응기를 이용한 석유계탄화수소 오염토양의 처리에 있어서 고형물함량 및 혼합강도의 영향을 평가하는 것이다. 디이젤오염토양의 슬러리상 생물학적 처리에 대한 수행결과는 실험실규모에서 얻어졌고 TPH(총 석유계탄화수소)는 생물학적 처리와 연관하여 평가되었다. TPH의 생물학적 및 비생물학적 거동은 디이젤내의 화합물에 의해 이전에 노출되지 않은 토양을 이용하여 결정되었다. 투입량에 대한 반응기부피는 고형물함량을 최대화함으로써 줄여질 수 있다. 고형물함량 50% 및 20%를 적용한 결과 생물학적 TPH 제거율에 있어서 약간의 차이(57.5%:61.6%)를 보여주었다. 혼합과 토양입자의 부유는 오염물의 탈착 및 생물학적 분해에 있어서 매우 중요하다. 이러한 관점에서 본 연구는 두가지 혼합강도를 이용하여 수행되었다. 70rpm을 이용한 반응기의 경우 20rpm을 적용한 반응기에 비하여 토양입자의 부유 및 TPH의 제거율에 있어서 더 좋은 결과를 나타내었다. 20rpm을 적용한 반응기의 경우 토양입자의 완전한 부유가 일어나지 않았다. The purpose of this study was to evaluate effects of solids content and mixing speed in treatment of petroleum hydrocarbon contaminated soils using a slurry-phase bioreactor. Performance results on slurry-phase bioremediation of diesel fuel contaminated soil were generated at the bench-scale level. The fate of TPH(Total Petroleum Hydrocarbon) was evaluated in combination with biological treatment. Abiotic and biotic fate of the TPH were determined using soil not previously exposed to compounds in diesel fuel. The reactor volume for given throughput can be reduced by maximizing the solids content. Applications of 50% and 20% solids content(dry weight basis) were showed a little difference(57.5% : 61.6%) in biological TPH removal rate each other. Mixing and particle suspension are critical to desorption and biological degradation. In this standpoint, this study was performed using two mixing speed. When the reactor was operated at 70rpm, it had a better result in the particle suspension and TPH removal rate than the reactor with mixer rotated at 20rpm. In the reactor applied 20rpm, it was resulted in failure of particle suspension.