초록 ▼

본 연구는 수소생성 세균 및 메탄생성 세균을 이용하여 하수슬러지로부터의 수소 및 메탄 생성을 도모하는 것으로 목표를 두었다.
1) 하수슬러지로부터의 수소 생성 : 60% 이상
2) 하수슬러지로부터의 메탄 생성 : 70% 이상
본 연구는 하수슬러지로부터 수소 생성을 위해 분리막을 이용하였으며, 산생성 반응조와 광합성 수소 반응조로 나누어 연구하였다. 또한, 하수슬러지를 열처리를 하여 가용화시킴으로서 산생성 세균 및 메탄 생성세균의 분해 효율을 증대시켰다. 산생성 반응조는 유기산 생성을 목적으로 하였으며, 광합성

본 연구는 수소생성 세균 및 메탄생성 세균을 이용하여 하수슬러지로부터의 수소 및 메탄 생성을 도모하는 것으로 목표를 두었다.
1) 하수슬러지로부터의 수소 생성 : 60% 이상
2) 하수슬러지로부터의 메탄 생성 : 70% 이상
본 연구는 하수슬러지로부터 수소 생성을 위해 분리막을 이용하였으며, 산생성 반응조와 광합성 수소 반응조로 나누어 연구하였다. 또한, 하수슬러지를 열처리를 하여 가용화시킴으로서 산생성 세균 및 메탄 생성세균의 분해 효율을 증대시켰다. 산생성 반응조는 유기산 생성을 목적으로 하였으며, 광합성 수소 반응조는 산생성 반응조에서 나온 유기산을 이용하여 수소 생성을 도모하였다. 산생성 반응조에서 유기산을 얻기 위해 분리막을 침지형과 외부형으로 나누어 비교하였다. 분리막은 U-type의 중공사막 모듈을 이용하였으며, 산생성 세균의 농축 및 유기물 분해효율과 유기산 생성능력을 검토하였다. 하수슬러지로부터 메탄 생성을 위해 메탄 반응조내에 분리막을 직접 침지함으로 메탄 세균의 활성 및 증식 그리고 동역학적 특성을 고찰하였다. 본 연구는 하수슬러지로부터 수소 및 메탄 생성의 목표 달성을 위해 일차적으로 수소생성세균을 순수배양하였으며, 순수 배양결과 C. beijerinckii균은 glucose, R. sphaeroides은 유기산을 이용한 것이 가장 높은 수소생성율을 나타냈다. 따라서, 본 연구는 C. beijerinckii균을 이용한 하수슬러지로부터의 직접적인 수소생성은 매우 저조하여 2 단계의 반응조로 분리하여 실시한 결과, 침지형 분리막을 이용한 공정에서는 일단계에서 생성된 유기산이 2단계 반응조에 유입되는 양이 적었으나, 외부형 분리막을 이용한 공정에서는 일단계에서 생성된 유기산이 그대로 2단계인 광합성 세균 반응조내에 유입됨으로써 약 60% 까지의 수소 생성이 향상되어 높은 효율을 나타냈다. 하수슬러지로부터의 메탄생성은 분리막을 침지한 결과 메탄 세균의 증식이 활발하게 이루어졌으며, 메탄 생성반응조내에 농축됨에 따라 메탄의 효율이 크게 증가되었다. 유기물 제거 효율도 99%에 도달하였으며, 메탄 가스 생성도 80% 이상 장시간 일정하게 나타내었다. 따라서, 하수슬러지로부터의 수소 및 메탄 생성에 있어서 분리막을 적절하게 운영한다면 대체에너지로서의 유용한 가스를 획득할 수 있다고 기대된다.

Abstract ▼

The objectives of this study is contriving the acquirement of the substitute energy like hydrogen and methane from sewage sludge using hydrogen- and methane-producing bacteria.
1) Hydrogen production from sewage sludge : over 60%
2) Methane production from sewage sludge : over 70%
In ord

The objectives of this study is contriving the acquirement of the substitute energy like hydrogen and methane from sewage sludge using hydrogen- and methane-producing bacteria.
1) Hydrogen production from sewage sludge : over 60%
2) Methane production from sewage sludge : over 70%
In order to gain hydrogen gas and methane gas from the sewage sludge this study used the separation membrane. For the production of hydrogen gas, the process have two step reactors(photosynthetic reactor and acid phase reactor). The VFA was produced at one step reactor(acid phase reactor) used as substrate for hydrogen producing in two step reactor(photosynthetic phase reactor). To organic acid production, the separation membrane was used submerged and external type. The membrane used in this study is the U-type hollow fiber module. The hydrogen reactor and methane reactor are to investigate the role of membrane and activities of hydrogen producing and methane producing bacteria with contriving the accumulation of bacteria by using membrane. The Clostridium beijerinckii and Rhodobacter sphaeroides, which are hydrogen producing bacteria, indicated high hydrogen gas production from glucose and VFA, respectively. To obtain hydrogen gas from sewage sludge, the process consisted of two step(acid phase reactor and photosynthetic phase reactor). The VFA was produced at one step reactor(acid phase reactor) with external separation membrane. The VFA was inflows to two step reactor(photosynthetic reactor) and converted to hydrogen gas by photosynthetic bacteria. The content of hydrogen showed about 60 %. The methane production using submerged separation membrane was highly increased with accumulation of methane producing bacteria in methane digester. The removal efficiency of organic matter showed over 99% and methane gas content was maintained over 80% for a long period. Therefore, it is expected that useful such as substitute energy hydrogen and methane gas can be acquired from waste materials if the separation membrane in hydrogen and methane producing process is using properly.

목차 Contents

• I. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• II. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• III. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법...13
• 3. 실험결과...17
• 4. 결론...50
• 5. 참고문헌...51