저온플라즈마를 이용한 유기성 폐기물 감량과 악취물질 동시 제거 Application of a non-thermal plasma system for the simultaneous reduction of organic wastes and odorous compounds원문보기
본 연구는 하수 슬러지, 음식 폐기물, 가축 분뇨 등의 유기 성 폐기물 처리 시설에서 발생하는 악취와 폐기물의 저감 문제를 동시에 해결하기 위하여, 저온 플라즈마 공정을 도입하였다. 저온 플라즈마를 통해 발생한 오존 및 기상 산화물질을 통해 악취 유발물질을 근원적으로 차단하고, 유기 성 폐기물 감량화를 촉진하여 녹색 재생에너지원인 유기 성 폐기물의 재생 에너지 전환에 필요한 ...
본 연구는 하수 슬러지, 음식 폐기물, 가축 분뇨 등의 유기 성 폐기물 처리 시설에서 발생하는 악취와 폐기물의 저감 문제를 동시에 해결하기 위하여, 저온 플라즈마 공정을 도입하였다. 저온 플라즈마를 통해 발생한 오존 및 기상 산화물질을 통해 악취 유발물질을 근원적으로 차단하고, 유기 성 폐기물 감량화를 촉진하여 녹색 재생에너지원인 유기 성 폐기물의 재생 에너지 전환에 필요한 가용화 효율을 증대하고자 하였다. 실험실 규모의 저온 플라즈마 반응기를 자체 제작하였으며, 플라즈마 반응기 후단에는 column형의 유기 성 폐기물 반응 조를 연속적으로 배치하였다. 따라서 악취를 포함한 기체가 1차적으로 플라즈마 반응기를 통과하여 산화 작용에 의해 악취를 저감하게 되며, 플라즈마를 통과한 기체는 연속적으로 유기 성 폐기물 반응 조에 유입되어 유기 성 폐기물을 분해 및 가용화한다. 또한 다양한 운전 조건 하에서 통합 반응기의 효율을 확인하기 위하여, 투입 소비전력, 악취물질 및 투입 유기 성 폐기물 농도 변경, 기체 및 액상 체류시간을 변경하여 실험을 진행하였고, 통합 저온 플라즈마 반응기의 안정성을 평가하기 위하여 7일 간의 장기 운전을 실시하였다. 유량을 일정하게 고정하고 소비 전력을 변화시켜 실험을 진행한 결과, 소비전력이 높을수록 오존 발생량은 비례적으로 증가하여 최대 400ppm 수준으로 검출되었다. 또한, 오존 발생량이 높을수록 악취 제거 효율도 높게 나타나 약 75%에서 최대 100%까지 처리됨을 확인하였다. 기체 체류시간 역시 플라즈마에 따른 오존 생성에 영향을 미쳤는데, 기체 체류시간이 길 수록 오존 발생량과 악취 제거 효율은 증가함을 확인하였다. 저온 플라즈마에 유입되는 악취 물질인 황화수소의 농도를 10ppm에서 50ppm 수준으로 변화시켜 플라즈마에 유입한 결과, 일정 소비전력 이상에서 충분한 양의 오존이 발생하였을 경우 농도가 상승하여도 처리 효율은 일정하게 약 75% 수준을 나타내었다. 플라즈마를 통과한 오존을 유기 성 폐기물 반응 조에 적용시킨 결과, 오존 발생량이 높을수록 TCOD 감소량과 SCOD 증가율은 높게 나타났다. 오존 발생량이 높게 나타났던 높은 소비전력 조건, 낮은 기체 체류시간 조건에서 TCOD 감소량은 초기 대비 약 70% 수준으로 나타났고, 오존에 의한 유기물의 가용화 척도가 되는 SCOD는 초기 대비 약 5~6배 증가하여, 오존에 의해 효과적으로 유기물이 반응하고 있음을 확인하였다. 유기물 반응 조 내에 액상 교환이 있을 경우 액상 교환이 빠를수록 TCOD 와 SCOD의 변화 량은 적게 나타났다. 액상 교환 률 이 가장 빠른 경우에도(체류시간 1시간) 30% 수준의 감량화 및 가용 화 율을 보여, 오존이 효과적으로 유기물에 작용함을 알 수 있었다. 본 연구를 통해, 주로 단독으로 진행되었던 악취 저감 분야와 유기 성 폐기물 감량화 분야를 저온 플라즈마 기술을 이용하여 동시에 처리 가능성이 있음을 확인하였다.
본 연구는 하수 슬러지, 음식 폐기물, 가축 분뇨 등의 유기 성 폐기물 처리 시설에서 발생하는 악취와 폐기물의 저감 문제를 동시에 해결하기 위하여, 저온 플라즈마 공정을 도입하였다. 저온 플라즈마를 통해 발생한 오존 및 기상 산화물질을 통해 악취 유발물질을 근원적으로 차단하고, 유기 성 폐기물 감량화를 촉진하여 녹색 재생에너지원인 유기 성 폐기물의 재생 에너지 전환에 필요한 가용화 효율을 증대하고자 하였다. 실험실 규모의 저온 플라즈마 반응기를 자체 제작하였으며, 플라즈마 반응기 후단에는 column형의 유기 성 폐기물 반응 조를 연속적으로 배치하였다. 따라서 악취를 포함한 기체가 1차적으로 플라즈마 반응기를 통과하여 산화 작용에 의해 악취를 저감하게 되며, 플라즈마를 통과한 기체는 연속적으로 유기 성 폐기물 반응 조에 유입되어 유기 성 폐기물을 분해 및 가용화한다. 또한 다양한 운전 조건 하에서 통합 반응기의 효율을 확인하기 위하여, 투입 소비전력, 악취물질 및 투입 유기 성 폐기물 농도 변경, 기체 및 액상 체류시간을 변경하여 실험을 진행하였고, 통합 저온 플라즈마 반응기의 안정성을 평가하기 위하여 7일 간의 장기 운전을 실시하였다. 유량을 일정하게 고정하고 소비 전력을 변화시켜 실험을 진행한 결과, 소비전력이 높을수록 오존 발생량은 비례적으로 증가하여 최대 400ppm 수준으로 검출되었다. 또한, 오존 발생량이 높을수록 악취 제거 효율도 높게 나타나 약 75%에서 최대 100%까지 처리됨을 확인하였다. 기체 체류시간 역시 플라즈마에 따른 오존 생성에 영향을 미쳤는데, 기체 체류시간이 길 수록 오존 발생량과 악취 제거 효율은 증가함을 확인하였다. 저온 플라즈마에 유입되는 악취 물질인 황화수소의 농도를 10ppm에서 50ppm 수준으로 변화시켜 플라즈마에 유입한 결과, 일정 소비전력 이상에서 충분한 양의 오존이 발생하였을 경우 농도가 상승하여도 처리 효율은 일정하게 약 75% 수준을 나타내었다. 플라즈마를 통과한 오존을 유기 성 폐기물 반응 조에 적용시킨 결과, 오존 발생량이 높을수록 TCOD 감소량과 SCOD 증가율은 높게 나타났다. 오존 발생량이 높게 나타났던 높은 소비전력 조건, 낮은 기체 체류시간 조건에서 TCOD 감소량은 초기 대비 약 70% 수준으로 나타났고, 오존에 의한 유기물의 가용화 척도가 되는 SCOD는 초기 대비 약 5~6배 증가하여, 오존에 의해 효과적으로 유기물이 반응하고 있음을 확인하였다. 유기물 반응 조 내에 액상 교환이 있을 경우 액상 교환이 빠를수록 TCOD 와 SCOD의 변화 량은 적게 나타났다. 액상 교환 률 이 가장 빠른 경우에도(체류시간 1시간) 30% 수준의 감량화 및 가용 화 율을 보여, 오존이 효과적으로 유기물에 작용함을 알 수 있었다. 본 연구를 통해, 주로 단독으로 진행되었던 악취 저감 분야와 유기 성 폐기물 감량화 분야를 저온 플라즈마 기술을 이용하여 동시에 처리 가능성이 있음을 확인하였다.
Various organic wastes including wastewater sludge, livestock wastewater and food waste have become major environmental problems. Because of odor emission during their treatment processes and wastes reduction for disposal. In addition, recent attempts to obtain renewable energy sources from fermenta...
Various organic wastes including wastewater sludge, livestock wastewater and food waste have become major environmental problems. Because of odor emission during their treatment processes and wastes reduction for disposal. In addition, recent attempts to obtain renewable energy sources from fermentation of organic wastes require further pre-treatment and solubilization of the particles in the organic wastes. In this study was to develop an advanced oxidation process such as non-thermal plasma reactor for the simultaneous reduction of odorous compounds and organic wastes. An integrated plasma and organic waste process was designed and applied to simultaneously remove odor compounds and organic waste. The lab-scale system was consisted of non-thermal plasma reactor and a organic waste reactor in a series. The non-thermal plasma reactor produced an ozone-laden gas stream, and the ozone actively destroyed an odor compound such as hydrogen sulfide and organic wastes. In order to determine the system performance and efficiencies, the integrated process was operated at various conditions including changes of the energy inputs, the inlet concentration of odor compounds, the inlet concentration of sludge, the gas retention time. And, a long-term study was performed to check the system stability. With increasing the energy input, the odor removal efficiency and ozone concentration were increased. Also, at a long gas retention time, odor removal efficiencies and organic waste reduction rate were increased. When the integrated system was operated at an energy input high, the ozone concentration was high, too. At the condition, a removal efficiency of the total organic compound (TCOD) ranged from 70%, and the soluble content (SCOD) increased about 5~6 times of its initial value. The non-thermal plasma reactor introduced in this study was successfully applied to remove odor compound and organic waste.
Various organic wastes including wastewater sludge, livestock wastewater and food waste have become major environmental problems. Because of odor emission during their treatment processes and wastes reduction for disposal. In addition, recent attempts to obtain renewable energy sources from fermentation of organic wastes require further pre-treatment and solubilization of the particles in the organic wastes. In this study was to develop an advanced oxidation process such as non-thermal plasma reactor for the simultaneous reduction of odorous compounds and organic wastes. An integrated plasma and organic waste process was designed and applied to simultaneously remove odor compounds and organic waste. The lab-scale system was consisted of non-thermal plasma reactor and a organic waste reactor in a series. The non-thermal plasma reactor produced an ozone-laden gas stream, and the ozone actively destroyed an odor compound such as hydrogen sulfide and organic wastes. In order to determine the system performance and efficiencies, the integrated process was operated at various conditions including changes of the energy inputs, the inlet concentration of odor compounds, the inlet concentration of sludge, the gas retention time. And, a long-term study was performed to check the system stability. With increasing the energy input, the odor removal efficiency and ozone concentration were increased. Also, at a long gas retention time, odor removal efficiencies and organic waste reduction rate were increased. When the integrated system was operated at an energy input high, the ozone concentration was high, too. At the condition, a removal efficiency of the total organic compound (TCOD) ranged from 70%, and the soluble content (SCOD) increased about 5~6 times of its initial value. The non-thermal plasma reactor introduced in this study was successfully applied to remove odor compound and organic waste.
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