본 연구에서는 I시 위치한 3개 도서에 대한 유기성폐기물의 성상분석 및 바이오가스 발생량을 예측하였다. 3개 도서지역의 대표 지점에서 채취한 유기성 폐기물 시료에 대하여 pH, BOD, COD, 삼성분(수분, 회분, 가연분)등의 총 6가지 항목들에 대한 성상분석을 실시하였다. 3개 도서지역의 성상검토결과를 토대로, COD값에 대한 총 메탄생성량 계산결과 연평균 $1,750,000m^3$이상의 메탄가스가 생성되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 도서지역 내 유기성 폐기물을 소각 등의 처리 시설이 아닌 바이오가스 생산시설로의 전환이 이루어진다면 유기성폐기물의 효율적 활용이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 I시 위치한 3개 도서에 대한 유기성폐기물의 성상분석 및 바이오가스 발생량을 예측하였다. 3개 도서지역의 대표 지점에서 채취한 유기성 폐기물 시료에 대하여 pH, BOD, COD, 삼성분(수분, 회분, 가연분)등의 총 6가지 항목들에 대한 성상분석을 실시하였다. 3개 도서지역의 성상검토결과를 토대로, COD값에 대한 총 메탄생성량 계산결과 연평균 $1,750,000m^3$이상의 메탄가스가 생성되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 도서지역 내 유기성 폐기물을 소각 등의 처리 시설이 아닌 바이오가스 생산시설로의 전환이 이루어진다면 유기성폐기물의 효율적 활용이 가능할 것으로 판단된다.
This study is to predict the biogas production and the content analysis of the organic wastes of three islands located in the City of I. Content analysis for a total of six sections, including pH, BOD, COD, three components (Moisture, Ash, Combustibles)was conducted on the specimens of organic waste...
This study is to predict the biogas production and the content analysis of the organic wastes of three islands located in the City of I. Content analysis for a total of six sections, including pH, BOD, COD, three components (Moisture, Ash, Combustibles)was conducted on the specimens of organic wastes from the representative spots of three islands. From the analysis result of organic waste, it is confirmed that more than $1,750,000m^3$ of methane gas per year will be generated through the calculation of the total methane generation for the COD value. Therefore, if the incineration facility for the organic waste in island region is converted into a biogas production facilities which is non-incineration facility, it seems that the organic waste of efficient utilization is available.
This study is to predict the biogas production and the content analysis of the organic wastes of three islands located in the City of I. Content analysis for a total of six sections, including pH, BOD, COD, three components (Moisture, Ash, Combustibles)was conducted on the specimens of organic wastes from the representative spots of three islands. From the analysis result of organic waste, it is confirmed that more than $1,750,000m^3$ of methane gas per year will be generated through the calculation of the total methane generation for the COD value. Therefore, if the incineration facility for the organic waste in island region is converted into a biogas production facilities which is non-incineration facility, it seems that the organic waste of efficient utilization is available.
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문제 정의
본 연구에서는 유기성폐기물의 효율적인 처리가 미흡한 도서지역을 대상으로 분뇨, 가축분뇨 및 음식물쓰레기 등의 유기성폐기물에 대한 성상분석을 바탕으로 효율적인 처리 방안을 제시하였다. 또한 바이오가스 발생량 예측을 통해 유기성폐기물의 효율적 활용방안 모색을 본 연구의 목적으로 하였다.
본 연구는 I시에 위치한 3개 도서지역(A, B, C)에 대하여 2014년 8월~2015년 9월까지 총 1년간의 유기성폐기물 발생량 및 성분분석을 실시하였으며, 이를 바탕으로 고형분 및 COD를 활용한 가스발생량을 연구하였다.
본 연구에서는 유기성폐기물의 효율적인 처리가 미흡한 도서지역을 대상으로 분뇨, 가축분뇨 및 음식물쓰레기 등의 유기성폐기물에 대한 성상분석을 바탕으로 효율적인 처리 방안을 제시하였다. 또한 바이오가스 발생량 예측을 통해 유기성폐기물의 효율적 활용방안 모색을 본 연구의 목적으로 하였다.
가설 설정
혐기성소화 시 유기성폐기물이 완전분해 된다고 가정하여 각 도서지역의 가스발생량을 예측하였다.
제안 방법
성상 조사는 A의 경우 음식물쓰레기, 분뇨, 축산분뇨(우분, 돈분, 계분), 하수 슬러지 등의 단일 시료 및 음식물쓰레기+분뇨+축산분뇨 혼합시료(A-혼합1), 음식물쓰레기+분뇨+하수슬러지 혼합시료(A-혼합2), 우분+돈분+계분의 혼합시료(A-혼합3)등의 총 9가지 시료에 대해 성분분석을 실시하였다. B의 경우 음식물쓰레기, 분뇨의 단일 시료 및 음식물쓰레기+분뇨 혼합시료(B-혼합)등의 총 3가지 시료에 대해 성분분석을 실시하였다. 혼합시료의 경우 단일시료의 비율을 동일하게 적용하여 혼합시료를 제조하였다.
본 연구는 3개 도서지역(A, B, C)의 바이오매스 활용 타당성에 대하여 진행되었다. 도서지역에서 발생하는 유기성폐기물에 대해서는 총 2회에 걸쳐 성상분석을 실시하였다.
에 준하여 실시하였으며, 그에 따른 분석항목과 분석방법을 [Table 1]에 나타내었다. 성상 조사는 A의 경우 음식물쓰레기, 분뇨, 축산분뇨(우분, 돈분, 계분), 하수 슬러지 등의 단일 시료 및 음식물쓰레기+분뇨+축산분뇨 혼합시료(A-혼합1), 음식물쓰레기+분뇨+하수슬러지 혼합시료(A-혼합2), 우분+돈분+계분의 혼합시료(A-혼합3)등의 총 9가지 시료에 대해 성분분석을 실시하였다. B의 경우 음식물쓰레기, 분뇨의 단일 시료 및 음식물쓰레기+분뇨 혼합시료(B-혼합)등의 총 3가지 시료에 대해 성분분석을 실시하였다.
대상 데이터
A의 경우 음식물쓰레기, 분뇨 및 가축분뇨 등을 비롯한 총 6개의 시료를 채취하였으며 B의 경우 가정에서 소규모로 가축을 기르고 있으나, 사육장을 설치하여 대규모로 가축을 사육하는 경우는 없어 음식물쓰레기와 분뇨 2개의 시료만을 채취하였다.
본 연구는 3개 도서지역(A, B, C)의 바이오매스 활용 타당성에 대하여 진행되었다. 도서지역에서 발생하는 유기성폐기물에 대해서는 총 2회에 걸쳐 성상분석을 실시하였다.
시료의 채취는 A 및 B 2개 도서를 대상으로 실시하였다. C의 경우 발생한 유기성폐기물 등을 수거 후 B로 이송하여 처리하거나, 도서 내에서 임의로 처리하는 경우가 많은 것으로 조사되어 시료채취 지점으로 적합하지 않았으며, 따라서 B의 시료를 B 및 C의 혼합시료로써 대표성을 갖는 것으로 판단하였다.
이론/모형
A와 B에서 채취한 유기성폐기물 시료에 대하여 총 6가지 항목에 대한 성상분석을 수질 및 폐기물 공정시험방법5)에 준하여 실시하였으며, 그에 따른 분석항목과 분석방법을 [Table 1]에 나타내었다. 성상 조사는 A의 경우 음식물쓰레기, 분뇨, 축산분뇨(우분, 돈분, 계분), 하수 슬러지 등의 단일 시료 및 음식물쓰레기+분뇨+축산분뇨 혼합시료(A-혼합1), 음식물쓰레기+분뇨+하수슬러지 혼합시료(A-혼합2), 우분+돈분+계분의 혼합시료(A-혼합3)등의 총 9가지 시료에 대해 성분분석을 실시하였다.
성능/효과
4]에 나타내었다. 1차 수분 측정결과 A 및 B의 분뇨시료에서 최대값으로 나타났으며, 그 결과값은 98%로 측정되었다. 최소값은 A의 우분시료로 나타났으며, 그 결과값은 58%로 측정되었다.
2차 BOD 측정결과, B의 혼합(음식물+분뇨)시료에서 최대값으로 나타났으며, 그 결과값은 41,800 mg/L로 측정되었다. 최소값은 A의 우분시료로 나타났으며, 그 결과값은 10,600 mg/L로 측정되었다.
2차 COD 측정결과, B의 혼합(음식물+분뇨)시료에서 최대값으로 나타났으며, 그 결과값은 83,200 mg/L로 측정되었다. 최소값은 A의 우분시료로 나타났으며, 그 결과값은 51,740 mg/L로 측정되었다.
2차 수분 측정결과, A의 분뇨시료에서 최대값으로 나타났으며, 그 결과값은 92%로 측정되었다. 최소값은 A의 우분시료로 나타났으며, 그 결과값은 60%로 측정되었다.
2차 회분 측정결과, A의 돈분시료에서 최대값으로 나타났으며, 그 결과값은 35%로 측정되었다. 최소값은 A의 분뇨시료로 나타났으며, 그 결과값은 6%로 측정되었다.
고형분을 활용한 가스발생량 예측방법은 혐기성소화 시 유기성폐기물이 완전분해 된다고 가정하였기 때문에 정확한 바이오가스 발생량을 예측하기 어렵다고 판단하였다. 따라서, 3개 도서지역의 성상검토결과를 토대로, COD를 활용한 가스발생량 예측방법을 활용하여 COD값에 대한 총 메탄생성량을 산정한 결과 연평균 1,750,000 ㎥이상의 메탄가스가 생성됨을 확있할 수 있었다. 일반지역과 달리 원활한 에너지 공급이 부족할 수밖에 없는 도서지역의 특성상 발생되는 유기성 폐기물을 소각 등에 의한 처리가 아닌 바이오 가스 등의 생산으로 전환한다면 도서지역 내 에너지 수급이 보다 원활해 질 것으로 사료된다.
도서지역 유기성폐기물의 삼성분 분석 결과를 종합하여 [Table 2]에 나타내었다. 수분이 가장 많이 포함되어 있는 시료는 혼합시료를 제외하고 A 분뇨, A 음식물쓰레기 및 A 계분 등의 순으로 조사되었으며, 회분은 A 우분, A 돈분, A 하수 슬러지 및 B 음식물쓰레기 등, 가연분은 B 음식물쓰레기, 우분, 계분 및 A 음식물쓰레기 등의 순으로 조사되었다.
유기성폐기물의 성상검토결과, A의 유기성 폐기물을 항목별로 살펴보면 pH 4.1~9.1, BOD 10,600~33,000 mg/L, COD 44,750~78,000 mg/L, 수분 58~98%, 회분 2~36%, 가연분 1~13%이하로 나타났고 B의 유기성 폐기물을 항목별로 살펴보면 pH 3.9~8.4, BOD 20,700~41,800 mg/L, COD 36,380~83,200 mg/L, 수분 65~98%, 회분 2~28%, 가연분 0~7%이하로 나타났다.
일반적으로 A 돈분시료의 회분함유율이 30~37% 정도로 다른 시료에 비해 높게 측정되는 경향을 보였으며, 가장 낮은 회분함유율을 보인 시료는 A 분뇨시료로서 2~7%정도의 경향을 보이는 것으로 나타났다.
일반적으로 A의 음식물 쓰레기시료 COD가 74,850~76,800 mg/L정도로, 다른 시료에 비해 높게 측정되는 경향을 보였으며, 가장 낮은 COD를 나타낸 시료는 A의 하수 슬러지시료로 50,000~52,380 mg/L정도의 경향을 보이는 것으로 나타났다.
일반적으로 A의 음식물 쓰레기시료의 BOD가 35,000~49,000 mg/L정도로 다른 시료에 비해 높게 측정되는 경향을 보였으며, 가장 낮은 BOD를 나타낸 시료는 A의 돈분시료로써 17,000~29,000 mg/L정도로 경향을 보이는 것으로 나타났다.
일반적으로 분뇨시료의 수분함량이 92~98%정도로 다른 시료에 비해 높게 측정되는 경향을 보였으며, 가장 낮은 수분함량을 보인 시료는 가축분뇨시료로서 56~69%정도의 경향을 보이는 것으로 나타났다.
2차 가연분 측정결과, A의 혼합2(음식물+분뇨+슬러지)시료에서 최대값으로 나타났으며, 그 결과값은 9%로 측정되었다. 최소값은 A 및 B의 분뇨시료로 나타났으며, 그 결과값은 2%로 나타났다.
1차 회분 측정결과 A의 우분시료에서 최대값으로 나타났으며, 그 결과값은 36%로 측정되었다. 최소값은 A 및 B의 분뇨시료로 나타났으며, 그 결과값은 2%로 측정되었다.
평균적으로 메탄 함유량이 60%인 바이오가스 1㎥당 2.32 kW의 전기가 생성되며 이에 A와 B에서 발생하는 1,750,000 ㎥이상의 바이오가스를 전력으로 환산해보면 4,061,661 kW를 얻을 수 있다. 이는 국내 소도시의 한달 사용 전력량과 유사한 전력에 해당한다15).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
유기성폐기물을 신재생에너지로 활용하면 어떤 효과를 얻을 수 잇는가?
유기성폐기물을 신재생에너지로 활용하면 탄소 배출 감소, 화석연료 대체 및 물질순환 등에 기여할 수 있고, 지역의 에너지자립도 향상 및 환경친화/자연순환 이미지가 제고되며, 해양배출 폐기물을 처리하여 해양오염 감소, 슬러지 발생 및 에너지소모 감소, 폐기물의 위생적/안정적 처리로 지역의 자연 환경 및 위생을 개선하는 효과를 얻을 수 있을 것으로 보고되었다4).
폐기물은 유기성 폐기물과 무기성 폐기물로 구분되는데, 이 중 유기성 폐기물이 차지하는 비율은 얼마인가?
폐기물은 유기성 폐기물과 무기성 폐기물로 구분되며, 그 중 유기성 폐기물은 주로 농업 부산물, 가축 분뇨, 산업폐수오니, 식품산업폐기물 및 하수슬러지 등에서 기인한다. 이러한 유기성 폐기물은 하루 약 2만 5천여 톤이 발생되고 있으며, 이는 전체 폐기물량에서 약 7%정도를 차지하는 비율이다2). 이중 국내에서 유기성 폐기물의 효율적인 처리가 이루어지는 것은 3.
유기성 폐기물은 어디에서 기인하는가?
최근 삶의 질 향상 및 생활제품 수요의 증가에 따라 폐기물 발생량 또한 증가되고 있는 추세이다1). 폐기물은 유기성 폐기물과 무기성 폐기물로 구분되며, 그 중 유기성 폐기물은 주로 농업 부산물, 가축 분뇨, 산업폐수오니, 식품산업폐기물 및 하수슬러지 등에서 기인한다. 이러한 유기성 폐기물은 하루 약 2만 5천여 톤이 발생되고 있으며, 이는 전체 폐기물량에서 약 7%정도를 차지하는 비율이다2).
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