• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.12 no.1
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• pp.75-83
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• 2004

Temperature-phased anaerobic digestion (TPAD), anaerobic sequencing batch reactor (ASBR), and co-digestion technologies were combined together in order to overcome low efficiencies of conventional anaerobic sewage sludge digestion processes. In the performance, TPAD-ASBR process showed high VS removal efficiency over 60% up to the organic loading rate (OLR) of 2.7 g VS/L/d. The first-stage of TPAD-ASBR and control system played a most significant role in VS destruction and methane production. Methane production rate (0.79 l $CH_4/L/d$) of the system was higher than that (0.59 l $CH_4/L/d$) of the control system. The substrate characteristics of the sewage sludge, such as low VS concentration (1.5%, w/w) and biodegradability, were properly improved by the addition of food waste as a co-substrate, leading to more efficient VS removal and methane production. With several track studies, it was revealed that the independent solid retention time (SRT) of those systems prevented untreated particles from outflowing and also, extended the retention time of the active biomass for further degradation. Consequently, it was confirmed that the sequencing batch operation of the TPAD process using co-substrate was a promising alternative for the recycling of sewage sludge with low VS content.

• Korean Journal of Agricultural Science
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• v.42 no.4
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• pp.431-437
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• 2015

Recently, assessment of nitrogen balance has been required for environmental agriculture. Nutrient management using organic matters in farmlands has been strongly required as a means of extending resource-cycling agriculture and reduction of nitrogen balance. Organic matters-derived nutrients and soil-available nitrogen should be necessarily considered to manage nutrient balance in soil-plant system. In this study, we reviewed the amount of N supply according to types of organic matter such as livestock compost and green manure in arable land. In case of applied livestock compost in soil, nitrogen mineralization was influenced by nitrogen amount of livestock manure and mixed materials. And nitrogen mineralization of green manure in arable land was influenced by types of crop and return period of green manure because of change of C/N ratio. Also, nitrogen supply by organic matter in arable land can be changed by environmental factors such as temperature, moisture in soil. Therefore, nitrogen supply according to C/N ratio of organic matter and analysis method for estimation of soil nitrogen supply availability should be evaluated to set up the nutrient management model.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.10 no.1
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• pp.38-46
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• 2005

This study was carried out to quantify the rates of anaerobic mineralization and sulfate reduction, and to discuss the potential effects of benthic fauna on sulfate reduction in total anaerobic carbon respiration in Ganghwa intertidal flat in Korea. Anaerobic carbon mineralization rates ranged from 26 to 85 mmol $C\;m^{-2}\;d^{-1}$, which accounted for approximately 46 tons of daily organic matter mineralization in the intertidal flat of southern part of the Ganghwa Island (approximately $90\;km^2$). Sulfate reduction ranged from 22.6 to 533.4 nmol $cm^{-3}\;d^{-1}$, and were responsible for $31{\sim}129%$ of total anaerobic carbon oxidation, which indicated that sulfate reduction was a dominant pathway for anaerobic carbon oxidation in the study area. On the other hand, the partitioning of sulfate reduction in anaerobic carbon mineralization in October decreased, whereas concentrations of Fe(II) in the pore water increased. The results implied that the re-oxidation of Fe(II) in the sediments is stimulated by macrobenthic activity, leading to an increased supply of reactive Fe(II), and thereby increasing Fe(III) reduction to depress sulfate reduction during carbon oxidation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.62-62
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• 2021

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 특히, 국내 하천에서 나타나고 있는 난분해성 유기물 오염도의 증가 추세에 대응한 실효성 있는 유기물 오염관리 정책을 수립하기 위해서는 다양한 유기물의 근원을 정확하게 파악하는 것이 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 저수지시스템에서의 유기탄소 물질수지를 해석하는 데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2017년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정을 수행하였고 2018년을 대상으로 모델을 검정하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였다. 모델은 2017년과 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수온, 수질을 적절하게 모의하였다. 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 2017년 68.4 %, 2018년은 높은 강우량의 영향으로 55.0%로 산정되었다. 내부 소멸 기작 중 침전으로 인한 손실이 가장 높은 것으로 나타났으며, 2017년과 2018년 각각 31.3%, 29.0%로 나타났다. TOC의 공간분포는 Chl-a 농도 분포와 유사하게 나타났으며, 댐 설치로 형성된 정체수역은 유역의 유기물 순환에 많은 영향을 미치는 것으로 평가되었다. TOC 관리 정책 기초자료 확보를 위해서는 향후 유역-저수지 시스템을 연계한 유기물 물질순환 심층 연구가 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.396-396
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• 2022

생물전기화학적 혐기성소화(Bioelectrochemical anaerobic digestion; BEAD)는 소량의 전압공급을 통해 고농도 하·폐수의 효과적인 처리 및 에너지 회수가 가능한 처리방법으로, 기존 하·폐수처리공정(활성슬러지 및 그 변법)에서 벗어나기 위한 방법 중 하나로 연구되고 있지만, 내부저항 및 전극구조에 따른 물질전달저해로 인해 소규모 연구 위주로 진행되었다. 하지만 stainless steel(SS) 등 내부저항을 완화할 수 있는 전극재료 및 전극구조 개선 연구가 진행됨에 따라 BEAD 적용규모가 증가하는 추세이며, 본 연구에서는 100 L의 용량에서 전극재질 및 구조에 따른 적용적합성을 에너지효율 비교를 통해 평가하였다. 반응조는 비교를 위한 AD, 반응조 내부에 전극을 설치한 BEAD, 반응조 외부에 전극이 포함된 반응조를 추가한 ABEAD로 구성하였으며, AD 및 BEAD는 기계적 교반, ABEAD는 기계적 교반 및 펌프를 통한 bulk 용액 순환으로 물질전달이 이뤄졌다. 또한 BEAD는 탄소계 전극, ABEAD는 SS계 전극을 사용하였으며 두 반응조 모두 0.4 V의 전압을 공급하였다. 실험조건은 유효용량 100 L, 유기물부하율 3 kg/m³/d, HRT 20 days 및 중온소화(35℃)으로 운전하였다. 실험결과 AD, BEAD 및 ABEAD의 유기물제거율은 각각 평균 68.1 %, 68.9 %, 74.9 %로 전극 및 반응조의 분리를 통해 물질전달을 개선한 ABEAD에서 증가하였다. 에너지 생성량의 경우 AD에 비해 BEAD는 평균 229 kJ/d, ABEAD는 309 kJ/d가 추가 생성되었으며 유기물제거율이 높은 ABEAD에서 더 높은 에너지생산이 이뤄졌다. 마지막으로 전압공급으로 인한 에너지소비량은 BEAD는 평균 3.4 kJ/d, ABEAD는 평균 0.9 kJ/d로 전극의 낮은 생물적합성으로 인해 전극에서의 생화학반응이 적은 ABEAD가 에너지소비량이 낮았다. 따라서 본 연구에서는 SS 전극의 사용가능성 및 전극구조 개선에 따른 에너지효율성 향상을 확인할 수 있었으며, 추후 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.8 no.3
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• pp.357-364
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• 1997

The objective of this study was to find optimum nonionic surfactants for clean up of soils contaminated by hydrocarbon oils. PIT(phase inversion temperature) measurements in ternary systems containing pure hydrocarbons, pure nonionic surfactants, and water were carried out and interfacial tensions were measured as a function of time for n-hexadecane oil drops brought into contact with various mixtures of nonionic surfactant and water. Batch surfactant washing experiments were performed based on the measurement, results of PIT and interfacial tension and the results showed that maximum removal of n-hexadecane occurred at the PIT of the system. For the $C_{12}E_5(C_{12}H_{25}O(CH_2CH_2O)_5H)$ system, maximum n-hexadecane removal of 73.4% occurred at the PIT of $52^{\circ}C$. In contrast, n-hexadecane removal at $25^{\circ}C$ and at $60^{\circ}C$, each corresponding to the conditions of below PIT and above PIT of the system, was found to be 57.1% and 57.0% respectively. The maximum removal of a hydrocarbon at the PIT of a system, where the hydrophilic and hydrophobic properties are balanced, was found to be due to the existence of high oil solubilization into a middle-phase microemulsion and ultralow interfacial of the order of $10^{-2}$ to $10^{-3}$ dyne/cm between middle-phase microemulsion and excess oil phase.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.29 no.9
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• pp.997-1002
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• 2007

The objectives of this research are to remove dissolved organic matter and nitrogen compounds by using aerated submerged bio-film(ASBF) reactors in batch systems and improve understanding of dissolved organic matter and nitrogen compounds removal rates with dynamic relationships between heterotrophic and autotrophic bacteria in the fixed-film reactor. This research explores the possibility of enhancing the performance of shallow wastewater treatment lagoons through the addition of specially designed structures. These structures are designed to encourage the growth of a nitrifying bacterial bio-film on a submerged surface. Specially, the effects of cold temperatures on the dissolved organic matter and ammonia nitrogen performance of the ASBF pilot plant was investigated for the batch system. It is anticipated thai the ASBF would be used for a design of biological treatment for removing of dissolved organic matter and nitrogen compounds in new wastewater treatment plants as well as existing wastewater treatment plants.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.5
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• pp.542-548
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• 2005

A fluidized bed reactor containing porous media has been known to be effective for nitrogen and organic matters removal in wastewater. The porous media which attached microbes plays important roles in simultaneous nitrification/denitrification (SND) due to coexistence of oxic, anaerobic and anoxic zone. For SND reaction, oxygen and organic substrates should be effectively diffused from wastewater into the intra-carrier zone. However, the overgrowth heterotrophic microbes at the surface of porous media may restrict from substrates diffusion. From these viewpoints, the existence and effect of heterotrophic bacteria at surface of porous media might be the key point for nitrogen removal. A porous media-membrane hybrid process was found to have improved nitrogen removal efficiency, due to stimulated denitrification as well as nitrification. Microelectrode studies revealed that although intra-media denitrification rate in a conventional fluidized bed was limited by organic carbon, this limitation was reduced in the hybrid process, resulting in the increased denitrification rate from 0.5 to $4.2\; mgNO_3-N/L/hr$.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.11 no.1
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• pp.131-131
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• 2003

왕겨 활용의 일환으로 파쇄과정을 거쳐 돈분과 혼합하여 퇴비화에 미치는 영향 및 물질의 특성 변화를 조사하였다. 왕겨 입자는 1mm 이하, 1~2mm, 2mm 이상 등 3가지로 분리하여 돈분과 부피비(4 : 3)로 혼합한 후 정체식 퇴비화 시설에 적하하여 $250m^3/hr.$의 송풍기로 10min./day씩 강제송풍을 시켰다. 처리구는 톱밥구(Control), 왕겨구(RH), 1~2mm 왕겨구(MRH), 1mm이하 왕겨구(SRH) 등 4개였으며, 수분함량은 혼합물질의 특성에 따라 차이를 보였다. 온도변화는 퇴비화 시작 3일째부터 온도 상승이 시작되었으며, RH구에서 가장 빨리 $60^{\circ}C$로 상승하였다. 그 후 가장 먼저 온도가 하강하였으며 40일째 온도가 대기온도와 같았다. pH는 모든 처리구에서 10일 이내에서 감소하였지만 그 후 지속적으로 증가하는 경향을 보였다. 유기물은 퇴비화 초기와 후기에 큰 차이를 보이지 않았지만 RH구의 감소율이 다른 처리구에 비해 높았다. 공극률이 높은처리구일수록 암모니아 휘산이 적어 T-N함량이 높았고 C/N율은 20~40사이로 적당하였다. 퇴비화 과정 중 온도 변화는 용적밀도의 차이에 의한 것이며, 화학성분의 함량 차이는 두 물질사이의 혼합량 차이에 의한 것이었다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.33 no.4
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• pp.275-280
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• 2011

In the present work, the aerobic particle's characteristics were enhanced. A polymer was used to make aerobic granular sludge in short period of time. And operation parameters were calculated for organic matter removal in domestic wastewater using a sequencing batch reactor (SBR). The experiment for sewage (Influent concentration of 63~72 mg COD/L) by using mature aerobic granular sludge showed the organic matter removal rate k and oxygen utilization coefficient a', b' were $10.161d^{-1}$ and 0.87 mg $O_2/mg$ $COD_r$, 0.11 mg $O_2/mg$ MLVSS d respectively. Therefore, it was more effective than K value $5{\sim}8d^{-1}$ of conventional activated sludge process. The sludge synthetic value and sludge auto-oxydation value were 0.45 mg VSS/mg $COD_r$ and 0.05 mg VSS/mg MLVSS d respectively. Consequently, mortality rates of microorganisms was lower than conventional activated sludge process.