표제지
목차
국문초록 11
제1장 서론 13
제1절 연구 배경 13
제2절 연구 목적 15
제2장 이론적 배경 16
제1절 하수슬러지 16
제2절 혐기성 소화 18
1. 혐기성 소화 반응 경로 19
2. 혐기성 소화 한계점 23
제3절 슬러지 전처리 24
1. 초음파 전처리 24
2. 마이크로파 전처리 24
3. 오존 산화 전처리 25
4. 열 전처리 26
제4절 Maillard 반응과 멜라노이딘 28
1. Maillard 반응 28
2. 멜라노이딘 29
제3장 실험 재료 및 방법 31
제1절 실험 개요 31
제2절 실험 재료 32
제3절 실험 방법 36
1. 열 전처리 (Hydrothermal Pre-treatment, HTP) 36
2. BMP(Biochemical Methane Potential) test 37
3. ATA(Anaerobic Toxicity Assay) test 39
4. 분석항목 및 방법 40
제4장 실험 결과 및 고찰 42
제1절 열 전처리(HTP) 42
제2절 가용화율 (Solubilization) 46
1. SCOD 47
2. VFA 48
제3절 BMP test 49
1. 메탄가스 발생량 49
2. 생분해도 51
3. VS 감량률 54
제4절 Melanoidin 분석 56
1. F-EEM 56
2. UV-vis 60
3. Fluorescence spectrum 62
제5절 ATA test 64
1. 메탄가스 발생량 64
2. Modified Gompertz model 67
제6절 미생물 군집 분석 68
제5장 결론 75
참고문헌 78
ABSTRACT 88
표 2-1. F-EEM 형광스펙트럼 4가지 영역별 화합물 30
표 3-1. WAS, AGS 및 소화슬러지의 성상 33
표 3-2. Nutrients Medium의 화학적 조성 38
표 3-3. 분석항목별 분석 방법 41
표 4-1. 열 전처리 온도에 따른 WAS의 성상 43
표 4-2. 열 전처리 온도에 따른 AGS의 성상 44
표 4-3. 열 전처리 온도별 CMT, TMY 및 생분해도 53
표 4-4. F-EEM 형광스펙트럼 4가지 영역별 화합물 56
표 4-5. 주입 COD 농도당 메탄가스 발생량(ATA_1) 66
표 4-6. 주입 COD 농도당 메탄가스 발생량(ATA_2) 66
표 4-7. Modified Gompertz model 대입 결과 67
그림 1-1. 최근 20년간 국내 하수슬러지 발생량 14
그림 2-1. 국내 하수슬러지 처리 기술 적용 비율 17
그림 2-2. 혐기성 소화 18
그림 2-3. 혐기성 소화 반응 과정 19
그림 2-4. 가열 시 온도 상승에 따른 슬러지의 반응 순서 26
그림 2-5. Maillard 반응의 멜라노이딘 생성 경로 29
그림 3-1. 하수처리 공정 모식도 및 시료 채취 위치 (중랑랑물재생센터) 32
그림 3-2. WAS, AGS 및 소화슬러지 Phylum 수준 박테리아 군집 분석 34
그림 3-3. WAS, AGS 및 소화슬러지 Genus 수준 박테리아 군집 분석 35
그림 3-4. HTP 실험 반응조 모식도 36
그림 3-5. AMPTS II (Bioprocess Control) 기기 모식도 38
그림 3-6. ATA test 샘플 구성 39
그림 3-7. 실험분석에 사용된 분석기기 41
그림 4-1. 열 전처리 후 온도별 WAS 및 AGS의 색상 변화 45
그림 4-2. 열 전처리 온도별 WAS(위) 및 AGS(아래)의 SCOD 가용화율 47
그림 4-3. 열 전처리 온도별 WAS(위) 및 AGS(아래)의 VFA 48
그림 4-4. 열 전처리 온도별 WAS(위) 및 AGS(아래)의 메탄가스 발생량 50
그림 4-5. 열 전처리 온도별 WAS(위) 및 AGS(아래)의 생분해도 52
그림 4-6. 열 전처리 온도별 WAS(위) 및 AGS(아래)의 VS 감량률 55
그림 4-7. 열 전처리 온도별 WAS의 F-EEM 57
그림 4-8. 열 전처리 온도별 AGS의 F-EEM 58
그림 4-9. 열 전처리 온도별 WAS(위) 및 AGS(아래)의 UV-vis 분석 61
그림 4-10. 열 전처리 온도별 WAS(위) 및 AGS(아래)의 형광스펙트럼 63
그림 4-11. 기질 농도별 메탄가스 발생량 65
그림 4-12. 주입 COD 농도당 메탄가스 발생량 66
그림 4-13. WAS의 Phylum 수준 박테리아 군집 분석 70
그림 4-14. WAS의 Class 수준 박테리아 군집 분석 70
그림 4-15. WAS의 Phylum 수준 고세균 군집 분석 72
그림 4-16. WAS의 Class 수준 고세균 군집 분석 72
그림 4-17. WAS의 Order 수준 고세균 군집 분석 74
그림 4-18. WAS의 Genus 수준 고세균 군집 분석 74