본 연구에서는 막결합생물반응조(MBR)공법을 비롯한 하수고도처리공법에서 유입하수량의 변화에 따른 슬러지 특성 변화를 파악하고자 하였다. 일 1.5톤을 처리하는 모형실험시설에서 설계유량 대비 유입하수량을 100, 70, 40, 10%로 변 화시켜가며 이에 따른 비탈질속도(specific denitrification rate)와 비질산화속도(specific ammonia oxidation rate)의 변화를 측 정하였다. 각 공법의 폭기조에서 채취한 슬러지의 비질산화속도는 유입하수량 100% 조건에서 세 가지 공법 모두 유사한 값 (0.10 gNH4/gMLVSS/day)으로 측정되었다. 유입하수량이 70%에서 40%로 감소함에 따라 비질산화속도가 크게 감소하는 경향을 나타냈다. 비탈질속도 역시 유입하수량이 감소함에 따라 최대 50%가량 감소하였다. 유입하수량이 감소할수록 비탈질속 도와 비질산화속도가 감소하는 경향을 나타냈으나 원수의 총질소 농도와 반응조 내 미생물 농도를 고려하면 질소제거율에 영향을 미칠 정도는 아니었다. 따라서 유입하수량이 감소하는 경우에도 반응조 내 미생물 농도를 높게 유지할 수 있다면 안정적인 질소 제거가 가능할 것으로 판단된다.

현대의 경제적인 번영과 함께 가축 및 유제품에 대한 전 세계적인 수요는 지속하여 증가해왔다. 이에 가축의 광대한 수요는 환경문제를 일으키지 않는 가축 분뇨 처리에 대한 많은 걱정을 불러 일으켰다. 가축 분뇨의 탄소 중립성 때문에 가축 분뇨가 재생 가능한 탄소 원으로서 고려할 때 바이오 연료의 원료로서 가축 분뇨를 이용하는 것은 친환경 적이고 에너지 회수에 있어 지속 가능한 방법이다. 그러므로 가축 분뇨를 처리하는 친환경적이고 효과적인 기술을 고안하는 것은 중요하다. 이러한 관점에서 이산화탄소를 이용한 바이오매스의 열분해가 연구되어져 왔고 이산화탄소가 바이오매스 열분해의 열효율을 증대시킨다는 것이 밝혀졌다. 본 연구는 에너지 회수 뿐 만 아니라 벤젠 유도체의 형성 저감의 관점에서 우분의 열적 분해 동안에 이산화탄소의 역할에 대한 이해에 대하여 주로 다루고 있다. 우선 우분의 열중량분석을 통해 질소와 이산화탄소 조건에서 열적 분해특성을 알아보기 위하여 수행되어졌다. 다음으로 반응 열화학 공정에서 매개체로서 이산화탄소의 도입은 질소대비 일산화탄소의 농도가 향상되었다. 이러한 결과는 이산화탄소에 의해 향상된 열분해로부터 유도되어진 휘발성 유기물질들과 이산화탄소의 직접 반응하는 열적 분해로부터 초래 되었다. 게다가 열분해로부터 발생되어진 타르에서 벤젠 유도체들의 양은 열분해 매개체로서 질소 대신에 이산화탄소를 사용할 때 감소되어졌다. 이러한 연구의 결과는 전통적인 열화학 공정들보다 더 향상된 에너지 회수를 보이고 더 적은 오염 물질들을 방출하는 새로운 방식의 지속가능한 가축 분뇨 처리 방법임을 제시한다.

디스포저는 음식물쓰레기 처리 과정의 불편을 해소하기 위해 음식물쓰레기를 갈아서 배수설비를 통해 오수와 함께 배출하는 기기이다. 우리나라는 1985년에 디스포저가 도입되었지만 배관폐색, 하수처리장의 유기물 부하량 증가 등의 문제가 예상되어 1995년에 디스포저의 사용을 금지하였다. 하지만 2007년 이후 서울․경기 지역에서 실시한 디스포저 시범사업 결과들을 바탕으로, 사용자 임의로 배출량을 조작할 수 없는 일체형 제품이고, 음식물쓰레기가 고형물 무게 기준으로 80% (by dry wt.) 이상 회수될 경우에 한해 디스포저 사용이 가능하다. 이 때문에 고형물 회수율 조건을 만족시키는 동시에 더 많은 고형물을 자원화하기 위해서는 디스포저 분쇄오수의 고형물 회수율을 향상시켜야 하고, 그중 한 가지 방법이 분쇄오수를 응집시키는 것이다. 고형물 회수율을 높이기 위해 응집제를 사용할 경우 분쇄오수로부터 추가적인 고형물을 회수할 수 있지만, 사용된 응집제가 회수된 고형물의 자원화 과정에 어떤 영향을 주는지에 대해서는 조사된 바가 없다. 이전 연구에서 응집 및 재순환으로 고형물 회수율이 높아지는 것을 확인하였기 때문에, 사용된 응집제(Chitosan, PAC)가 혐기소화 과정에서 메탄 생성량 및 생분해도 등에 미치는 영향을 연구하고자 하였다. 본 연구에서는 Biochemical Methane Potential(BMP) test를 통해 응집제가 혐기소화에 미치는 영향을 살펴보았다. 환경부 고시 2012-203에 제시된 방법에 따라 표준음식물쓰레기를 만들고, 디스포저 (Thinkmom, Energy1, Korea) 를 이용하여 분쇄오수를 제조하였다. 제조한 분쇄오수를 체 1.0 mm, 원심분리기(HANIL, New Supra 22K) 1,213 rpm, 30 min 의 조건에서 고액분리하였고, 배출된 여액은 이전 연구에서 수행된 최적 응집조건에 따라 pH 6.5 ± 0.2에서 Chitosan과 PAC 응집제를 각각 20ppm, 50ppm의 양을 주입하여 응집하였다. 이후 250 ml serum bottle에 기질 (5g-VS/L), 영양 배지 (90 ml), 혐기성 미생물 식종슬러지 (10 ml)를 주입하여 35℃에서 Triplicate로 수행되었다. 영양 배지는 Shelton & Tjedje (1984)에 의해 제시된 조성에 따라 제조하였고, 식종슬러지는 서울 D-환경자원센터에서 반출한 소화슬러지를 사용하였으며 Control assay는 기질 주입 없이 수행되었다. 55일 동안의 실험 결과, 응집제 미사용, Chitosan 응집제 사용, PAC 응집제 사용 등 3가지에서 각각 단위 g-VS 당 누적메탄발생량이 247.6 ± 10.9, 256.6 ± 14.3, 243.6 ± 16.8 ml/g-VS 로 나타났고, 메탄전환율은 각각 51.1 ± 2.3 % , 53.0 ± 1.8%, 50.3 ± 1.9%로 나타났다. T-test 결과 3가지 시료에 대해 메탄발생량과 메탄전환율에서 유의미한 차이가 없는 것으로 판단되었으며, 이것은 회분식 실험에서 응집제의 사용이 메탄발생에 유효한 차이를 발생시키지 않은 것을 의미한다. 본 연구는 이후 응집제 사용이 혐기소화에 미치는 영향에 대해 추가적으로 분석하기 위한 연속식 반응조(CSTR) 실험의 기초자료로 활용될 수 있다.

The disposal of food waste has raised environmental concerns. The use of food waste disposers can be a convenient measure to manage household organic wastes. This device can be introduced to resolve the inconvenience of separating food wastes and implement the policy for converting food wastes into resources. However, the use of disposer has been prohibited in Korea unless the total solid recovery rate is greater than 80% (by dry wt.). Therefore, it is important to separate solid portions from disposer wastewater as much as possible to meet the standard. The objective of this study is to examine the control factors such as sieve size of screen, coagulation, RPM of centrifuge on solid-liquid separation. The result revealed that the use of sieve less than or equal to 0.3 mm could meet the total solid recovery rate of 80% (by dry wt.). Also, the coagulation filtrate recirculation using a coagulant, PAC, improved the solid recovery rate of 11.0% (by dry wt.) in using the sieve of 0.6 mm. This led to the total solid recovery rate of 79.3% (by dry wt.). Although RPM variation of centrifuge hardly influences the total solid recovery rate, when the separated solid residue is processed to compost or feedstock it is good because of low moisture content.