지방산 특성에 따른 바이오가스 생산 성능 :Biogas Production Performance according to the Type of Fatty Acid

김수아

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김수아 (강원대학교, 강원대학교 일반대학원)

지도교수: 김상헌

발행연도: 2018

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이용수7

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2018

지방산 특성에 따른 바이오가스 생산 성능

김수아 바이오시스템공학과 2018.01 학위논문

2017

포화·불포화 지방산 함량에 따른 바이오가스 생산 성능

김수아 , 방연규 , 김상헌 한국농업기계학회 학술발표논문집 2017.01 학술대회자료

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본 연구의 목적은 지방 성분이 함유된 유기성 폐기물을 고효율 혐기 소화 처리하는 데 목적이 있다. 구체적으로는 분류 기준이 되는 포화도, 탄소사슬 길이 및 이중결합 수에 따라 바이오가스 생산 성능을 구명하고자 하였다. 실험은 기질과 미생물의 비(F/M)가 1인 중온성 혐기 조건에서 메탄생산퍼텐셜(BMP) 실험을 수행하였다. 또한 바이오가스 생산 패턴, 지연상 및 90%의 바이오가스가 생산되는 기간인 T90을 통해 바이오가스 생산 성능을 평가하였다.
포화 불포화 지방산에 따른 바이오가스 생산 성능 비교 실험에서는 불포화 지방산 함량이 증가할수록 바이오가스 생산량이 높고, 지연상이 증가하였다.
지방산의 탄소수 및 이중결합에 따른 바이오가스 생산 성능 비교 실험에서는, 탄소수가 많을수록 바이오가스 생산량이 증가하였으며, 이중결합 수가 4개 이상인 지방산 함량이 많아질수록 삼단 혐기 곡선을 나타내어 지연상에 영향을 미쳤다.
본 실험 결과 불포화 지방산 함량이 많고, 지연상에 대한 영향이 적은 3개 이하의 이중결합 수를 가진 지방산이 고율화 혐기소화가 가능하였다. 따라서 다양한 지방산을 혐기소화 할 경우 고율화가 가능한 실험결과의 불포화지방산 및 이중결합수의 함유량이 될 수 있도록 조성할 경우 바이오가스 생산 성능을 향상 시킬 수 있을 것으로 판단된다.

#혐기소화 #바이오가스 #지방산 #탄소수 #이중결합 수 #포화도

Ⅰ. 서론 1
1. 연구의 필요성 1
2. 연구의 목적 3
Ⅱ. 연구사 4
1. 문헌 연구 4
1) 지방산 종류 및 특성 4
2) 지방산의 혐기소화 5
3) LCFA 특성에 따른 혐기소화 성능 6
(1) 포화·불포화 LCFA의 혐기소화 성능 6
(2) LCFA의 이중결합 수에 따른 혐기소화 성능 7
2. 이론적 고찰 8
1) 혐기성 소화 공정의 원리 8
2) 메탄생산퍼텐셜(Biochemical methan potential, BMP) 실험 10
3) 누적 바이오가스 생산 곡선 11
4) 혐기성 소화 운영인자 12
(1) 수소이온농도(pH) 12
(2) 온도 12
(3) 독성 물질 13
(4) 유기산(Volatile Fatty Acid, VFA)과 알칼리도(Alkalinity) 13
(5) 장쇄지방산(Long-Chain Fatty Acid, LCFA) 14
(6) 교반 14
(7) 유기물 부하율 14
Ⅲ. 재료 및 방법 15
1. 실험 장치 15
1) 배치식 혐기 소화조 15
2) 가스 발생량 측정기 16
3) 바이오가스성분 측정기 17
4) 수소 측정기 18
5) 수소이온 측정기(pH meter) 19
2. 실험 재료 20
1) 지방성분 중 불포화·포화지방산 함량에 따른 바이오가스 생산 성능 20
2) 정제오일의 지방산 탄소수 및 이중결합수에 따른 바이오가스생산성능 22
3. 실험 방법 24
1) BMP 실험 24
2) 지방산 특성에 따른 바이오가스 생산 성능 24
(1) 지방성분 중 불포화·포화지방산 함량에 따른 바이오가스 생산 성능 24
(2) 정제오일의 지방산 탄소 수에 따른 바이오가스 생산 성능 26
(3) 정제오일의 지방산 이중결합 수에 따른 바이오가스 생산 성능 27
3) 메탄생산포텐셜 측성 28
4) 탄소 수 산출 28
5) 지연상(Lag-phase, λ탄) 산출 29
6) 성분 및 통계 분석 30
(1) TS, VS 측정 30
(2) NH₃-N 측정 30
(3) CODcr 측정 31
(4) 유기산과 알칼리도 측정 31
(5) TKN 측정 32
(6) 통계 분석 32
Ⅳ. 결과 및 고찰 33
1. 지방성분 중 불포화·포화지방산에 따른 BMP 실험 33
1) 지방성분 중 불포화지방산 함량이 많은 기질의 바이오가스 생산성능 33
2) 지방성분 중 포화지방산 함량이 많은 기질의 바이오가스 생산 성능 36
3) 불포화 및 포화지방산 함량에 따른 바이오가스 생산 성능 비교 39
2. 정제오일의 지방산 특성에 따른 BMP 실험 40
1) 정제오일의 지방산 탄소 수에 따른 바이오가스 생산 성능 40
2) 정제오일의 지방산 이중결합 수에 따른 바이오가스 생산 성능 43
Ⅴ. 결론 46
□ 참고문헌 48
□ Abstract 52

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