본 연구에서는 피망의 동결 전 가열처리 조건을 선정하 기 위해 열수침지, 과열증기 및 볶음 처리 조건에 따른 품 질 특성 변화를 조사하였다. 피망의 외관, 색도, 경도, 미세 구조 관찰 등의 결과로 각 방법별 두 가지 조건을 선정 후 영양학적 품질 조사를 실시하였다. 가열처리 후 피망의 ΔE 값은 처리 시간에 따라 감소하는 경향을 보였고, 특히 볶음 처리시 감소폭이 큰 것으로 나타났다. 열수침지 및 과열증기 처리에 따른 pH 변화는 적었지만, 볶음 처리 후 감소하였다. 경도는 가열처리 후 대체적으로 감소하는 경 향을 보였고, 열수침지 및 볶음 처리 시간이 길수록 경도 는 급격히 감소하는 경향을 보였다. 피망의 일반성분, 비타 민 C, 유리당 및 유기산 함량은 가열처리 방법 및 처리 시간에 따라 유의적인 영향을 받았다. 비타민 C 함량은 열 수침지>과열증기>볶음 처리 순으로, 처리 시간이 길수록 감소량이 큰 것으로 나타났다. 피망의 수용성 성분인 유리 당 및 유기산 함량은 볶음 처리에 비해 열수침지 및 과열 증기 처리시 감소량이 많았다. Peroxidase 활성은 짧은 시 간의 열수침지(2분) 및 과열증기(3분) 처리에도 약 90% 이 상의 불활성화율을 나타냈지만, 볶음 처리시에는 peroxidase 활성 억제 효과가 20% 이하로 낮았다. 이상의 결과로부터 피망의 가열처리 조건은 색도, 경도, 비타민 C, 유리당 등 변화는 적고 peroxidase 억제 효과가 높은 증기처리법으로 3분간 처리하는 것이 적합할 것으로 판단된다.

Response surface methodology (RSM) based on a Box-Behnken Design (BBD) was applied to optimize the thermal-alkaline pre-treatment operating conditions for anaerobic digestion of flotation scum in food waste leachate. Three independent variables such as thermal temperature, NaOH concentration and reaction time were evaluated. The maximum methane production of 369.2 mL CH4/g VS was estimated under the optimum conditions at 62.0°C, 10.1% NaOH and 35.4 min reaction time. A confirmation test of the predicted optimum conditions verified the validity of the BBD with RSM. The analysis of variance indicated that methane production was more sensitive to both NaOH concentration and thermal temperature than reaction time. Thermal-alkaline pretreatment enhanced the improvement of 40% in methane production compared to the control experiment due to the effective hydrolysis and/or solubilization of organic matters. The fractions with molecular weight cut-off of scum in food waste leachate were conducted before and after pre-treatment to estimate the behaviors of organic matters. The experiment results found that thermal-alkaline pre-treatment could reduce the organic matters more than 10kD with increase the organic matters less than 1kD.

Kenaf fibers, cellulose-based natural fibers, were used as precursor for preparing kenafbased carbon fibers. The effects of carbonization temperature (700℃ to 1100℃) and chemical pre-treatment (NaOH and NH4Cl) at various concentrations on the thermal change, chemical composition and fiber morphology of kenaf-based carbon fibers were investigated. Remarkable weight loss and longitudinal shrinkage were found to occur during the thermal conversion from kenaf precursor to kenaf-based carbon fiber, depending on the carbonization temperature. It was noted that the alkali pre-treatment of kenaf with NaOH played a role in reducing the weight loss and the longitudinal shrinkage and also in increasing the carbon content of kenaf-based carbon fibers. The number and size of the cells and the fiber diameter were reduced with increasing carbonization temperature. Morphological observations implied that the micrometer-sized cells were combined or fused and then re-organized with the neighboring cells during the carbonization process. By the pre-treatment of kenaf with 10 and 15 wt% NaOH solutions and the subsequent carbonization process, the inner cells completely disappeared through the transverse direction of the kenaf fiber, resulting in the fiber densification. It was noticeable that the alkali pre-treatment of the kenaf fibers prior to carbonization contributed to the forming of kenaf-based carbon fibers.

2014년 슬러지 발생량은 10,187ton/day로 2008년 기준 약 7,446ton/day에 비해 발생량이 약 37% 증가하였다. 하수슬러지의 발생량은 매년 증가할 것으로 예상되기 때문에 하수슬러지 발생량을 최소화 시키고 자원화하기 위한 여러 가지 대안 중 혐기성 소화방법과 슬러지 감량화 기술이 대안으로 제시되고 있다. 소화조는 장시간의 체류시간, 설계 값보다 낮은 소화효율 등의 고질적인 문제가 있으므로 슬러지를 효과적으로 처리 하기위해 이용 효율을 극대화하는 방안이 필요하다. 따라서 소화조 투입 전 단계에서 하수슬러지를 가용화하는 전처리를 실시하여 가수분해를 촉진시키고, 소화 효율을 높이는 방법을 이용하고 있다. 전처리 공정은 열적처리, 물리·화학적 처리, 생물학적 처리 등으로 구분되며, 이중 열적전처리 공정은 고온조건이나 저온조건에서 고분자 형태로 존재하는 슬러지를 저분자 형태로 전환시켜 바이오가스의 생산량과 소화효율을 증대시키는데 효과적인 것으로 알려져 있다. 열적전처리 중에서도 저온 열적전처리는 고온 열적전처리에 비해 공정 운전에 들어가는 에너지 소모량이 적고, 바이오가스 생산면에서도 효과적으로 알려져있다. 따라서 본 연구에서는 생슬러지 및 잉여슬러지를 대상으로 60~120 ℃, 30~120분 조건에서 실시한 저온 열적전처리 공정에 의한 물리·화학적 특성 변화를 분석하고, BMP test를 통하여 바이오 가스 생산율을 평가하였다. 용존성 물질로 존재하는 SCODCr, NH4+, PO43-, VFAs 분석결과, 생슬러지 및 잉여슬러지 모두 열적전처리 온도가 상승함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 가용화율은 120 ℃ 120분조건에서 SCODCr의 경우 가용화 전 각각 453mg/L, 1,698mg/L에서 열적전처리 후 최대 5,337mg/L, 8,769mg/L로 증가하였으며, TCODCr 중 SCODCr가 각각 약 12%, 18.6%차지하는 것으로 나타났다. 따라서 저온열적가용화 또한 슬러지의 세포 floc 파괴에 의한 내부 물질의 용출에 기인하여 가수분해 단계를 촉진시켜 소화효율을 향상시킬 수 있다고 판단된다.

Recently, production of sewage and wastewater sludge have increased sharply with the population density and related industrial activity. As a result, studies of sludge treatment and reduction have been conducted and a pre-treatment method that uses thermal hydrolysis has emerged as a solution to this problem. To address problems with the thermal hydrolysis pre-treatment process, the deaeration and nitrogen recovery processes have been set up together, thus generating factors that inhibit dewaterability. In this study, the effect of pre-treatment, deaerated sludge on dewaterability-inhibiting factors (pH, temperature, aeration rate) was evaluated and alternative solutions were prepared. First, the dewaterability improvement effect increased rapidly at 190°C or higher when thermal hydrolysis pre-treatment was applied. Then, 1 L of thermal hydrolysis pre-treatment reactants at 190°C were injected into 1, 5, and 10 L/min air flows at 50°C, but no significant difference in capillary suction time (CST) or time to filter (TTF) was found. The dewaterability improved when the temperatures of the pre-treatment reactants varied between 30, 50, and 70°C under aeration at 5 L/min. However, when the pH was increased to 7, 9, or 11 at 5 L/min and 50°C, the dewaterability worsened by at least 10 times relative to the hydrolysis pre-treatment reactants. The zeta potential decreased from -30 mV to -50 mV as the pH increased. Thus, the stabilities and dispersities of the reactants increased due to the repulsive force of the particles. This was confirmed to be the cause of poor dewaterability. A coagulant can be used to solve to this problem, or the deaeration process can be placed after solid-liquid separation and the heat of thermal hydrolysis can be extracted via heat exchanger.