음식물류폐기물폐수의 혐기성 소화에서 바이오가스의 실록산 농도 특성

이채영,이세욱,박수희,허광범,김해룡,이남훈 유기성자원학회 2011 유기물자원화 Vol.19 No.4

Siloxane is an organic silicon compound and is volatilized into the bio gas from anaerobic digestion. It causes failure of gas combustion engines using the bio gas. Siloxane emission characteristics should be identified to provide a proper siloxane control. This study focuses on characterizing siloxane emission in bio gas from an anaerobic digester of food wastewater operating from January to March. The concentrations of total average siloxane and cycle-siloxane D4 were detected to be 9.5 and 4.0 mg siloxane/㎥, respectively. The concentrations of cycle-siloxane and linear-siloxane were resulted in D4>D5>D6 and L4>L3>L5>L2, respectively. The total siloxane concentration was the lowest in January and the highest in March. 실록산은 유기규소화합물로서 혐기성소화조에서 생산되는 바이오가스로 휘발되며, 이러한 실록산은 바이오가스로 이용되는 가스 연소 엔진 고장의 원인이 된다. 따라서, 바이오가스 내의 실록산을 저감시킬 수 있는 방안이 필요하며 우선적으로 실록산의 발생특성에 대한 조사가 필요하다. 이에 본 연구는 음식물류폐기물폐수의 혐기성소화조에서 발생되는 바이오가스에 함유되어 있는 실록산의 농도 특성을 조사하였다. 총 실록산의 농도는 평균적으로 9.5 mg siloxane/㎥로 나타났으며, 고리 구조 D4의 실록산 농도는 4.0 mg siloxane/㎥로 가장 높게 나타났다. 고리구조 및 선형구조 실록산의 농도는 각각D4>D5>D6 및 L4>L3>L5>L2의 순서로 나타났다. 1월 2월 및 3월의 실록산 농도 측정 결과에서 1월의 총 실록산 농도가 가장 낮게 나타났으며, 3월의 총 실록산 농도가 가장 높게 나타났다.

수산화철-활성탄 혼합 흡착제의 황화수소와 실록산 동시 제거: 수분의 영향

이성우,김신동,김대근 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

바이오가스 활용을 위해서는 설비의 부식과 마모를 일으키는 황화수소와 실록산의 제거가 필수적이다. 황화수소와 실록산을 제거하기 위해서는 가스 물질별로 단일 공정이 적용되어 설비의 초기 투자비용과 유지비용이 증가할 수 있기 때문에 경제성을 확보하기 위하여 황화수소와 실록산의 동시 제거 공정이 필요하다. 황화수소와 실록산을 제거하기 위해서는 흡착법이 사용될 수 있다. 황화수소는 금속산화물을 이용한 화학적 흡착기작으로 제거 될 수 있으며 사용되는 금속의 종류가 다양하다. 수산화철은 황 제거 효율이 높고 실온과 대기압의 조건에서 사용된다는 장점으로 황화수소 제거에 사용된다. 수산화철은 제조 시에 상호간의 응집현상으로 흡착 대상물질과의 접촉표면이 감소되며 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 분말활성탄을 투입하여 수산화철의 고분산을 유도하며 활성탄의 물리적 흡착 기작을 이용하여 실록산을 동시 제거 할 수 있다. 본 연구의 목적은 수산화철-활성탄 혼합 흡착제를 이용하여 황화수소와 실록산을 동시 제거하는데 목적이 있다. 실험에 사용된 흡착제는 수산화철-활성탄 혼합흡착제로 제조하여 사용하였으며 흡착제의 특성을 파악하였다. 황화수소와 실록산의 동시 제거는 파과실험을 통하여 확인하였으며 습도의 영향을 파악하기 위하여 습도를 조절하여 각 가스의 흡착능을 기준으로 성능을 파악하였다. 흡착제의 특성 분석은 XRD, TGA-DTG, FT-IR, BET, SEM을 이용하여 실시하였다. 흡착제의 성능평가는 파과실험으로 진행되었으며 황화수소와 실록산(D4, octamethylcyclotetrasiloxane) 모델가스를 유입시켜 흡착제가 들어있는 반응기에 통과시켰다. 파과점은 유입농도의 5% (C/Co=0.05)가 되는 점으로 하였으며 황화수소는 바이오가스 센서를 이용하여 측정하였으며 실록산은 GC-FID를 이용하여 측정하였다. 건가스 조건에서 황화수소 단일가스 흡착능은 0.053 g/g으로 나타났으며 습도가 유입됨에 따라 3.58배(RH 45%), 5.09(RH 60%), 2.83배(RH90%)로 증가하였다. 습도에 따른 영향은 흡착제의 표면에 수분이 응축되어 화학적 흡착기작과 흡수에 의한 황화수소 제거로 흡착능이 증가한 것으로 판단된다. 실록산의 흡착능은 건가스 조건에서 0.050 g/g으로 습도에 의하여 감소하는 경향을 나타냈다. 물리적 흡착 기작으로 제거되는 실록산은 수분에 의하여 흡착이 방해된 것으로 판단된다. 건가스 조건에서 황화수소와 실록산 동시 제거에서는 황화수소의 흡착능은 변화가 없었지만 습도의 영향으로 황화수소의 흡착능은 증가하는 것으로 나타났다. 실록산의 경우 습도가 45%까지 흡착능이 증가하였지만 60%, 90%까지 흡착능이 감소하는 경향을 나타내었다. 자세한 연구결과는 발표를 통하여 나타낼 것이며 황화수소와 실록산을 동시 제거하는데 필요한 자료로 사용될 것으로 판단된다.

저분자 유기실리콘 계면활성제의 개발 동향 (제2보)

랑문정(Moon Jeong Rang) 한국유화학회 2017 한국응용과학기술학회지 Vol.34 No.3

소수성 유기실리콘 그룹에 친수성 극성 그룹이 결합되어 있는 유기실리콘 계면활성제는 유기실리콘의 독특한 특성으로 인하여 낮은 계면장력, 윤활성, 퍼짐성, 발수성, 열 안정성, 화학적 안정성 때문에 폴리우레탄 폼, 건설재료, 화장품, 페인트잉크, 농약 등 많은 산업분야에 사용되고 있다. 특히 소수기로 저분자 실록산을 가지고 있는 유기실리콘 계면활성제는 낮은 표면장력과 우수한 습윤/퍼짐성 때문에 super wetter/super spreader로서 활용되고 있으나 가수분해가 되는 취약한 단점도 가지고 있다. 저분자 실록산 계면활성제의 기능향상과 단점개선 등 응용분야에서의 요구사항을 반영하기 위하여 다양한 화학구조를 가진 저분자 실록산 계면활성제들이 개발되고 있다. 본 총설에서는 반응성 테트라실록산과 다이실록산의 합성방법, 반응성 테트라실록산 또는 다이실록산을 친수성 그룹과 결합시키는 규소수소화반응 같은 주요 합성방법, 그리고 폴리에테르, 카보하이드레이트, 제미니, 볼라 타입 등 구조를 가지는 테트라실록산 계면활성제와 다이실록산 계면활성제들의 합성방법을 논의한다. Organosilicone-based surfactants, consisting of hydrophobic organosilicone groups coupled to hydrophilic polar groups, have been widely used in many industrial fields starting from polyurethane foam to construction materials, cosmetics, paints & inks, agrochemicals, etc., because of their low surface tension, lubricity, spreading, water repellency and thermal and chemical stability, resulted from the unique properties of organosilicone. Especially, organosiloxane surfactants, having low molecular weight siloxane as hydrophobe, exhibit low surface tension and excellent wettability and spreadability, leading to their applications as super wetter/super spreader, but have the disadvantage of vulnerability to hydrolysis. A variety of low molecular weight siloxane surfactant structures are required to provide the functional improvement and the defect resolution for reflecting the necessities in the various applications. This review includes the synthetic schemes of reactive tetrasiloxanes and disiloxanes as hydrophobic siloxane backbones, the main reaction schemes, such as hydrosilylation reaction, for coupling reactive tetrasiloxanes or disiloxanes to hydrophilic groups, and the main synthetic schemes of the tetra- and di-siloxane surfactants having polyether-, carbohydrate-, gemini-, bola-type surfactant structures.

흡착제에 의한 매립가스 중 휘발성 유기규소화합물(실록산) 제거특성

서동천(Dong Cheon Seo),송수성(Soo Sung Song),원종철(Jong Choul Won) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.9

매립가스의 자원화를 저해하는 전처리 대상물질 중 하나인 유기규소화합물(실록산)에 대한 흡착제의 제거특성을 확인하기 위하여 실제 매립가스를 대상으로 야자계 활성탄, 석탄계 활성탄, 실리카겔, 탈황제, 슬러지탄화물, molecular sieve 13X의 여섯 가지 상용 흡착제 등을 사용한 흡착실험을 수행하였다. 흡착제별 실록산 제거특성을 확인한 결과, 야자계 활성탄은 흡착된 l₂성분의 급격한 유출이 확인되었으나 전체적인 실록산 제거효율과 흡착특성을 고려할 때 가장 우수한 흡착제로 나타났다. 그러나 실록산의 제거효과가 있는 것으로 알려져 있는 실리카겔의 경우에는 매립가스 중 D4와 D5 성분을 효과적으로 제거하였으나 l₂성분은 흡착되지 않는 것으로 나타나 일부 실록산 성분의 제거효과만이 확인되었다. 한편, 야자계 활성탄을 직렬배열하였을 때, 처리된 매립가스의 실록산 함유정도와 농도변동의 주요인자인 l₂성분을 비롯한 실록산 성분의 안정적인 제거가 가능한 것으로 나타났다. 또한, 실제 매립가스를 구성하고 있는 매우 다양한 성분들의 특성과 상호작용으로 흡착제의 실록산 제거특성에 영향을 미치는 것으로 나타나 효율적인 매립가스 자원화를 위해서는 흡착제와 대상물질 사이의 흡착특성과 함께 매립가스에 포함된 처리대상물질의 배출특성에 따른 전처리가 이루어져야 함을 확인할 수 있었다. Adsorption properties were estimated for the organic silicon compounds (siloxanes) in an actual landfill gas (LFG) using adsorbents such as coconut activated carbon, coal activated carbon, silica gel, sulfur adsorbent, carbonized sludge, and molecular sieve 13X. Coconut activated carbon showed the highest removal efficiency of more than 95%. The desorption of hexamethyldisiloxane (l₂) from the adsorbent, however, resulted in the remarkable concentration variation of the compound in the treated gas. Silica gel, which had high adsorption capacity for l₂ in single substance adsorption experiment in the other study, could not remove the component in the actual landfill gas while it adsorbed well octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and decamethylcyclopentasiloxane (D5) in the LFG. Therefore the elimination of hexamethyldisiloxane is an important factor to determine the level of total organosilicon compound in pretreated landfill gas. Moreover, the l₂ from the actual landfill gas was effectively adsorbed by the serial adsorption test using two columns packed with coconut activated carbon which has the great capacity of siloxanes removal among others. In order to utilize efficiently LFG as a renewable energy, the emission and adsorptive characteristics of the substance to be treated should be considered for the organization, operation, and management of pretreatment process.

PDMS의 생물학적 분해과정 중 휘발성 실록산의 발생

이성우,최가혜,김대근 한국폐기물자원순환학회 2013 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2013 No.2

신재생 에너지인 바이오가스는 혐기성 소화과정과 폐기물 매립지의 생물학적 분해작용에 의하여 생성되는 물질이다. 바이오가스는 메탄과 이산화탄소로 구성되어 있으며 그 외 미량불순물인 황화수소, 암모니아, 실록산 등이 존재한다. 이 중 실록산은 바이오가스가 에너지화 설비 내로 유입되어 연소되었을 때 이산화규소로 전환 된다. 이산화규소는 설비 표면에 첨착되어 스케일을 형성하고 설비의 마모와 성능 효율 감소를 일으킬 수 있다. PDMS(polydimethylsiloxanes)는 생활용품이나 샴푸나 소포제, 윤활유와 같은 제조산업에서 원료로 사용되며 하수처리장으로 유입되어 혐기성 소화과정 중 휘발성 실록산으로 전환 될 수 있다. 본 연구에서는 하수처리장 농축슬러지를 이용한 BMP(Biochemical methane potential) test를 실시하여 혐기성 조건에서 실록산의 발생 특성을 알아보고자 하였다. 또한 혐기성과정 중 미생물의 활성도를 파악하기 위하여 탈수소효소를 측정하였다. BMP test는 125 mL 세럼병에 농축슬러지 50 mL와 PDMS 3 g를 주입하여 질소 치환 후 36℃의 항온기에서 실시되었다. 실록산 가스 분석은 GC/FID를 이용하였으며 미생물 활성도를 파악하기 위한 탈수소효소 분석은 TTC(2,3,5-triphenyltetrazolium chloride) 용액과 TPF(triphenyl formazan)용액을 이용하였다. 실험결과 15일 경과 후 이산화탄소와 메탄가스는 12%, 27%로 각각 생성되었으며 실록산의 농도는 시간에 따라 D4, 49 mg/m³, D5, 18 mg/m³ 내외로 발생되었다. 탈수소효소는 0일일 때 36.29±4.04 TF mg/L에서 15일 경과 후 25.43±0.50로 감소하였다. 이와 같은 결과는 PDMS가 혐기성 미생물에 의하여 분해되는 과정 중에서 휘발성 실록산이 발생되며, 미생물의 활성도에도 영향을 미치는 것으로 관찰되었다.

특별세션 2 : 폐자원에너지화 특성화 대학원사업 성과발표회 <학술논문 포스터 발표> ; PO9 : PDMS의 생물학적 분해과정 중 휘발성 실록산의 발생

이성우,최가혜,김대근 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2013 No.4

신재생 에너지인 바이오가스는 혐기성 소화과정과 폐기물 매립지의 생물학적 분해작용에 의하여 생성되는 물질이다. 바이오가스는 메탄과 이산화탄소로 구성되어 있으며 그 외 미량불순물인 황화수소, 암모니아, 실록산 등이 존재한다. 이 중 실록산은 바이오가스가 에너지화 설비 내로 유입되어 연소되었을 때 이산화규소로 전환 된다. 이산화규소는 설비 표면에 첨착되어 스케일을 형성하고 설비의 마모와 성능 효율 감소를 일으킬 수 있다. PDMS(polydimethylsiloxanes)는 생활용품이나 샴푸나 소포제, 윤활유와 같은 제조산업에서 원료로 사용되며 하수처리장으로 유입되어 혐기성 소화과정 중 휘발성 실록산으로 전환 될 수 있다. 본 연구에서는 하수처리장 농축슬러지를 이용한 BMP(Biochemical methane potential) test를 실시하여 혐기성 조건에서 실록산의 발생 특성을 알아보고자 하였다. 또한 혐기성과정 중 미생물의 활성도를 파악하기 위하여 탈수소효소를 측정하였다. BMP test는 125 mL 세럼병에 농축슬러지 50 mL와 PDMS 3 g를 주입하여 질소 치환 후 36℃의 항온기에서 실시되었다. 실록산 가스 분석은 GC/FID를 이용하였으며 미생물 활성도를 파악하기 위한 탈수소효소 분석은 TTC(2,3,5-triphenyltetrazolium chloride) 용액과 TPF(triphenyl formazan)용액을 이용하였다. 실험결과 15일 경과 후 이산화탄소와 메탄가스는 12%, 27%로 각각 생성되었으며 실록산의 농도는 시간에 따라 D4, 49 mg/m3, D5, 18 mg/m3 내외로 발생되었다. 탈수소효소는 0일일 때 36.29±4.04 TF mg/L에서 15일 경과 후 25.43±0.50로 감소하였다. 이와 같은 결과는 PDMS가 혐기성 미생물에 의하여 분해되는 과정 중에서 휘발성 실록산이 발생되며, 미생물의 활성도에도 영향을 미치는 것으로 관찰되었다.

A-08 : PDMS의 생물학적 분해과정 중 휘발성 실록산의 발생

이성우,최가혜,김대근 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2013 No.-

신재생 에너지인 바이오가스는 혐기성 소화과정과 폐기물 매립지의 생물학적 분해작용에 의하여 생성되는 물질이다. 바이오가스는 메탄과 이산화탄소로 구성되어 있으며 그 외 미량불순물인 황화수소, 암모니아, 실록산 등이 존재한다. 이 중 실록산은 바이오가스가 에너지화 설비 내로 유입되어 연소되었을 때 이산화규소로 전환된다. 이산화규소는 설비 표면에 첨착되어 스케일을 형성하고 설비의 마모와 성능 효율 감소를 일으킬 수 있다. PDMS(polydimethylsiloxanes)는 생활용품이나 샴푸나 소포제, 윤활유와 같은 제조산업에서 원료로 사용되며 하수처리장으로 유입되어 혐기성 소화과정 중 휘발성 실록산으로 전환 될 수 있다. 본 연구에서는 하수처리장 농축슬러지를 이용한 BMP(Biochemical methane potential) test를 실시하여 혐기성 조건에서 실록산의 발생 특성을 알아보고자 하였다. 또한 혐기성과정 중 미생물의 활성도를 파악하기 위하여 탈수소효소를 측정하였다. BMP test는 125 mL 세럼병에 농축슬러지 50 mL와 PDMS 3 g를 주입하여 질소 치환 후 36℃의 항온기에서 실시되었다. 실록산 가스 분석은 GC/FID를 이용하였으며 미생물 활성도를 파악하기 위한 탈수소효소 분석은 TTC(2,3,5-triphenyltetrazolium chloride) 용액과 TPF(triphenyl formazan)용액을 이용하였다. 실험결과 15일 경과 후 이산화탄소와 메탄가스는 12%, 27%로 각각 생성되었으며 실록산의 농도는 시간에 따라 D4, 49 mg/m3, D5, 18 mg/m3 내외로 발생되었다. 탈수소효소는 0일일 때 36.29±4.04 TF mg/L에서 15일 경과 후 25.43±0.50로 감소하였다. 이와 같은 결과는 PDMS가 혐기성 미생물에 의하여 분해되는 과정 중에서 휘발성 실록산이 발생되며, 미생물의 활성도에도 영향을 미치는 것으로 관찰되었다.

F-04 : 공기주입 전처리가 하수슬러지 혐기성 소화에 미치는 영향

안영미,위준,김용준,박진규,?口壯太郞,이남훈 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2013 No.-

2011년말 기준으로 공공하수처리시설은 505개소로 2001년 184개소, 2010년 470개소 등 지속적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 하수처리시설에서 발생하는 슬러지량도 증가하고 있다. 슬러지를 처리하는 방안으로 고화, 매립, 해양배출, 혐기성 소화 등의 방법이 있으나, 고화 및 매립은 2차 환경오염에 대한 우려가 있고 해양배출은 2012년부터 전면 금지되었다. 이에 환경부에서는 공공하수처리시설에 설치된 혐기성 소화조의 효율 개선 사업을 통해 소화효율을 향상시켜 메탄의 생산량 증대와 슬러지 감량화를 도모하고 있다. 슬러지의 감량화 및 바이오가스 발생량의 증대를 위해 혐기성 소화 전에 슬러지를 전처리시키는 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다. 혐기성 소화 공정은 가수분해, 산 생선, 초산생성 및 메탄생성 단계로 구분될 수 있으며, 이 중 가수분해 단계는 율속단계로서 전체 혐기성 소화공정의 효율 및 속도를 조정하기 때문에 가수분해 단계가 쉽게 이루어지기 위해 가용화라는 슬러지의 전처리를 수행하는 것이다. 전처리 공정의 방법으로는 열적처리, 화학적 산화, 기계적 처리, 생물학적 처리 등이 있다. 이 중 생물학적 처리 공정은 고온 호기성 박테리아를 배양시킨 후 소화조에 주입하여 슬러지의 혐기성 소화효율을 향상시키는 방법과 소량의 산소를 주입하지만 일정한 혐기 조건과 낮은 환원 조건을 유지하면서 미생물의 성장과 효소 합성 및 활성을 유발시켜 슬러지의 가용화 및 소화효율을 향상시키는 방법이 있다. 이에 본 연구에서는 공기의 주입을 통한 생물학적 전처리 방법이 슬러지 내에 존재하는 유기물뿐만 아니라 질소와 실록산 등의 거동에 미치는 영향을 분석하여 공기 주입을 통한 생물학적 전처리 방법이 혐기성 소화효율 향상과 반류수질, 바이오가스 정제시설 중 실록산 제거시설 등에 미치는 오염부하의 저감 가능성을 평가하고자 하였다. 실험결과, ORP는 공기 주입기간이 길어질수록 약간씩 증가하였으나 -247 ~ -268 mV의 환원조건을 나타내었으며, DO는 0.00 ~ 0.22 mg/L로 나타났다. 따라서 슬러지 전처리를 위해 공기를 주입하여도 소화조 내의 혐기성 조건에 미치는 영향은 미미할 것으로 판단된다. SCODcr의 경우에는 공기를 주입에 따라 SCODcr의 농도가 증가하여 공기주입에 의한 가용화 효과가 있는 것으로 나타났다. 총 질소와 암모니아성 질소의 경우 공기주입기간이 길어질수록 농도가 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 DO 농도가 1 mg/L 이하의 조건을 유지하고 있어 공기주입에 의한 동시 질산화 및 탈질 현상이 발생한 것으로 판단된다. 따라서 공기주입에 의한 전처리 방법이 슬러지 내 질소의 부하를 감소시켜 암모니아성 질소로 인한 혐기성 소화의 저해 가능성과 혐기성 소화 후 반류수 및 방류수에 영향을 미치는 질소 부하를 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다. 실록산의 경우 공기주입 기간 증가에 따라 공기를 주입하지 않은 슬러지 내의 실록산 농도가 6.06 mg/kg에서 공기주입 4일째에는 3.43 mg/kg으로 감소하여, 공기주입 전처리 방법을 통해 바이오가스 정제 시설 중 실록산 처리 공정에 미치는 실록산 부하를 저감시킬 수 있을 것으로 사료된다.

공기주입 전처리가 하수슬러지 혐기성 소화에 미치는 영향

안영미,위준,김용준,이남훈,박진규,樋口壯太郞 한국폐기물자원순환학회 2013 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2013 No.2

2011년말 기준으로 공공하수처리시설은 505개소로 2001년 184개소, 2010년 470개소 등 지속적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 하수처리시설에서 발생하는 슬러지량도 증가하고 있다. 슬러지를 처리하는 방안으로 고화, 매립, 해양배출, 혐기성 소화 등의 방법이 있으나, 고화 및 매립은 2차 환경오염에 대한 우려가 있고 해양배출은 2012년부터 전면 금지되었다. 이에 환경부에서는 공공하수처리시설에 설치된 혐기성 소화조의 효율 개선사업을 통해 소화효율을 향상시켜 메탄의 생산량 증대와 슬러지 감량화를 도모하고 있다. 슬러지의 감량화 및 바이오가스 발생량의 증대를 위해 혐기성 소화 전에 슬러지를 전처리시키는 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다. 혐기성 소화 공정은 가수분해, 산 생선, 초산생성 및 메탄생성 단계로 구분될 수 있으며, 이 중 가수분해 단계는 율속단계로서 전체 혐기성 소화공정의 효율 및 속도를 조정하기 때문에 가수분해 단계가 쉽게 이루어지기 위해 가용화라는 슬러지의 전처리를 수행하는 것이다. 전처리 공정의 방법으로는 열적처리, 화학적 산화, 기계적 처리, 생물학적 처리 등이 있다. 이 중 생물학적 처리 공정은 고온 호기성 박테리아를 배양시킨 후 소화조에 주입하여 슬러지의 혐기성 소화효율을 향상시키는 방법과 소량의 산소를 주입하지만 일정한 혐기 조건과 낮은 환원 조건을 유지하면서 미생물의 성장과 효소 합성 및 활성을 유발시켜 슬러지의 가용화 및 소화효율을 향상시키는 방법이 있다. 이에 본 연구에서는 공기의 주입을 통한 생물학적 전처리 방법이 슬러지 내에 존재하는 유기물뿐만 아니라 질소와 실록산 등의 거동에 미치는 영향을 분석하여 공기 주입을 통한 생물학적 전처리 방법이 혐기성 소화효율 향상과 반류수질, 바이오가스 정제시설 중 실록산 제거시설 등에 미치는 오염부하의 저감 가능성을 평가하고자 하였다. 실험결과, ORP는 공기 주입기간이 길어질수록 약간씩 증가하였으나 -247 ~ -268 mV의 환원조건을 나타내었으며, DO는 0.00 ~ 0.22 mg/L로 나타났다. 따라서 슬러지 전처리를 위해 공기를 주입하여도 소화조 내의 혐기성 조건에 미치는 영향은 미미할 것으로 판단된다. SCODcr의 경우에는 공기를 주입에 따라 SCODcr의 농도가 증가하여 공기주입에 의한 가용화 효과가 있는 것으로 나타났다. 총 질소와 암모니아성 질소의 경우 공기주입기간이 길어질수록 농도가 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 DO 농도가 1 mg/L 이하의 조건을 유지하고 있어 공기주입에 의한 동시 질산화 및 탈질 현상이 발생한 것으로 판단된다. 따라서 공기주입에 의한 전처리 방법이 슬러지 내 질소의 부하를 감소시켜 암모니아성 질소로 인한 혐기성 소화의 저해 가능성과 혐기성 소화 후 반류수 및 방류수에 영향을 미치는 질소 부하를 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다. 실록산의 경우 공기주입 기간 증가에 따라 공기를 주입하지 않은 슬러지 내의 실록산 농도가 6.06 mg/kg에서 공기주입 4일째에는 3.43 mg/kg으로 감소하여, 공기주입 전처리 방법을 통해 바이오가스 정제 시설 중 실록산 처리 공정에 미치는 실록산 부하를 저감시킬 수 있을 것으로 사료된다.

가스엔진발전을 통한 지자체 중소형 매립지의 온실가스 감축 사례 연구

박성규 ( Seong-kyu Park ),박종우 ( Jong-woo Park ),유근정 ( Keon-jung Ruy ),김덕철 ( Duk-chul Kim ),문민구 ( Min-koo Moon ),우광원 ( Gang-won Woo ),장상덕 ( Sang-duk Jang ),김대근 ( Daekuen Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

전체 매립지의 80%를 차지하고 있는 중소규모 매립지의 경우, 저농도 메탄의 소량 발생으로 인하여 연료 활용은 부대시설 비용 증가로 가격 경쟁력을 갖지 못하고 있다. 매립지가스의 주성분은 메탄과 이산화탄소로 이루어져 있으며, 그 외 미량의 불순물질인 수분, 황화수소, 암모니아, 할로겐 화합물, 실록산 등이 존재한다(Rasi et al., 2007). 이 매립지가스의 주성분인 이산화탄소와 메탄을 분리·정제 등 별도의 농축 없이 직접 사용할 수 있으므로 메탄 활용 공정의 단순화 및 고집적화가 필요하다. 현재, 상용화된 매립지가스 전처리 기술은 가스포집 후 냉각응축, 제습 장치 및 건조/가온 장치 등을 통한 다단계 수분 제거기술을 포함하고 있으며, 탈황 및 활성탄을 이용한 미량 유해성분 제거 기술을 활용하고 있다. 매립지가스의 자원화를 통한 온실가스 감축을 위해서는 이 불순물질을 제거하는 전처리 공정이 필요하다. 불순물질 중 황화수소는 자원화 설비를 부식시킬 수 있으며, 실록산의 경우 연소과정으로 생성된 이산화규소가 발전설비 내 스케일을 형성시켜 설비를 마모시킬 수 있다. 기존 공정에서는 황화수소와 실록산이 독립된 공정에서 제거되어 설비의 설치비 및 유지비가 증대되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 매립지가스 중에 포함된 미량의 불순물질을 제거하기 위하여 미량의 수분 제거, 황화수소와 실록산의 동시에 제거할 수 있는 흡착공정을 적용하였다. 따라서, 본 연구에서는 매립지가스 중에 포함된 미량의 불순물질을 충분히 제거하고, 100kW급 가스엔진발전기를 통하여 발전하고, 이를 한전의 전력망에 계통연계하여 매립지에서 발생하는 온실가스를 감축하는 수단으로 활용하였다. 이와 같이 가스엔진발전을 통한 지자체 단위의 중소형 매립지에서 발생되는 온실가스를 감축하는데 적용하였으며, 이에 대한 온실가스 감축 사례에 대한 연구 결과를 도출하였다.