Compost stability represents the state of microbiological activity and measurements of respiration either through $CO_2$ evolution or $O_2$ uptake should provide the best indication of this state. Hog manure amended with sawdust was composted in a pilot-scale reactor vessels using continuous and intermittent aeration for 3 weeks. In this study we evaluated the $CO_2$ respiration rate effect of aeration method on the reduction of $CO_2$ evolution, and investigated the stability of fresh and finished compost for plant growth. The intermittently aerated composting is a practical proposition for a very stable compost making. The $CO_2$ respiration rate in the fresh and finished compost during intermittently aerated composting was maintained from 0.3 to 1.4 and was good for use in horticulture, while the continuously aerated composting was 7 to 23 and needed more time for compost curing.
A new type of microbial fuel cell (MFC) with anaerobic membrane filter was designed to produce bioelectricity and to treat domestic sewage at relatively high organic loading rate (OLR) of $6.25kgCOD/m^3/day$ and short hydraulic retention time (HRT) of 1.9 h. A following aeration system was applied to ensure effluent water quality in continuous operation. Glucose was supplemented to increase the influent concentration of domestic sewage. Influent substrate of 95% was removed via the MFC and following aeration system and the corresponding maximum power density was $25.6mW/m^3$. External resistor of $200{\Omega}$ and air-cathode system contributed better MFC performance comparing to $2000{\Omega}$ and dissolved oxygen as a catholyte.
본 연구에서는 MBR 공정 내 폭기조에서 순산소 용해와 일반 공기 폭기의 효율에 대한 비교·평가를 통해 순산소의 MBR 공정 적용성에 대해 평가 하였다. 순산소 장치에 의한 유기물 및 암모니아 산화 여부에 대해 평가하였으며, 실폐수(음식물류 폐기물의 혐기성소화 유출수) 적용 과포화산소용해 효율 평가를 진행하였다. 순산소용해와 일반공기폭기 방법의 SCOD, 암모니아 제거율과 속도는 비슷하였다. 하지만, 순산소 용해에 의한 미생물 수율이 일반공기폭기법에 의한 미생물 수율보다 약 0.03 g MLSS-produced/g SCOD-removed 낮아 잉여슬러지 처리 비용이 감소될 수 있을 것이라 판단된다. 음식물류 폐기물의 혐기성 소화 유출수의 고농도 유기물 (4,000 mg/L) 및 암모니아 (1,400 mg/L)의 제거율을 순산소용해와 일반공기폭기법을 비교한 결과, 순산소 용해기가 일반공기폭기법에 비해 유기물 제거율이 약 13% 가량 더 높게 평가되었다. 또한, MLSS의 경우 일반공기폭기법이 순산소장치에 비해 0.3배가량 높았다. 이는, 순산소장치의 경우 폭기조 내에 용존산소가 충분히 유지, 공급되기 때문에 슬러지 자산화가 고도로 진행된 결과로 판단되었다. 따라서, 고농도 유기물을 함유한 폐수 처리를 위한 방법으로는 기존에 많이 사용되었던 일반공기폭기법보다 순산소장치를 활용하는 것이 경제적인 면에서 더 유리할 것으로 판단되었다.
지하수를 원수로 이용하는 소규모수도시설의 라돈 저감은 주로 저수조에서의 정치와 폭기에 의해 일어난다. 여름철 정치에 의한 32개 소규모수도시설 저수조와 꼭지수의 라돈 저감율은 -69.3~62.7%(평균 25.7%)와 -64.3%~83.1%(평균 30.3%), 가을철 정치에 의한 16개 소규모수도시설 저수조와 꼭지수의 라돈 저감율은 21.3%~78.0%(평균 42.8%)와 17.7%~66.9%(평균 44.8%)로 나타났다. 여름철보다 가을철의 라돈 저감률이 더 높은 것은 가을철의 지하수 사용량이 더 적어서 정치효과가 더 컸기 때문으로 판단된다. 폭기시설이 설치된 12개 저수조의 라돈 저감률은 47.4~94.0%(평균 78.9%)로 나타났는데 이 저감률에는 정치에 의한 라돈 저감률이 합쳐져 있다. 소규모수도시설 지하수의 라돈 저감을 위해서는 정치와 폭기를 이용할 수 있는데 보다 효율적인 활용을 위하여 지하수의 라돈 함량 변동성, 저수조의 크기와 형태, 지하수 사용량 변화, 폭기량, 환기시설 등을 고려한 라돈 저감 연구가 필요하다.
본 연구는 인위적인 공기공급이 토양내에 존재하는 페놀화합물들의 분해효과에 미치는 영향을 평가하기 위하여 실시하였다. 페놀화합물들로는 페놀, 2,4-DCP, 그리고 PCP를 선정하였다. 실험에 사용된 토양은 sandy loam이었으며 모든 실험은 $25^{\circ}C$ 항온에서 실시하였다. 수분함량은 토양미생물 활성에 적합하도록 15%로 하였다. 공기공급에 의하여 휘발되는 페놀화합물들은 메틸렌클로라이드 용매를 통과시킨 후 배출하였다. 페놀화합물들은 개별화합물로 토양에 오염시켰으며 시너지효과 등은 고려하지 않았다. 공기공급은 페놀의 제거속도를 향상시켰으나 2,4-DCP, 그리고 PCP의 경우에는 뚜렷한 제거효율 증가를 볼 수 없었다. 약 30일간 공기공급시 페놀의 휘발량은 초기 토양에 오염시킨 페놀량의 약 0.3%로 무시할 정도로 작았다. 각 화합물의 반응속도를 0차반응과 1차반응에 적용시킨 결과 1차반응 모델이 더 적합하였다.
In order to improve reactor performance of existing sewage treatment plants, the feasibility of enhancing reactor performance by bioaugmentation using EM as bioaugmentation agent and the effects of anoxic: oxic time ratio on reactor performance were investigated. Continuous and intermittent aeration modes were compared under the 6 hr of HRT. Three different types of intermittent aeration modes, that is, 15 min, of anoxic:45 min of oxic, 30 min of anoxic: 30 min of oxic, and 45 min of anoxic: 15 min oxic respectively were chosen as test modes to study the effects of anoxic : oxic time ratios on reactor performance. The optimum anoxic: oxic time ratio was 30 min:30 min when considering simultaneous removal of organic, nitrogen and phosphorus. When applying EM into a continuously aerated reactor under the varying dosing rates of 50-200 ppm, reactor performance in terms of organic and nitrogen removal efficiencies was not improved at all. Nitrogen removal efficiency was increase when the EM dosing rate was increased. However the degree of improvement was slight when the EM was injected above 100 ppm. However optimum phosphorus removal was found at the EM dosing of 200 ppm. Thus it was found that optimum injection concentration of EM is 200 ppm. It is apparent that putting EM into a sewage treatment plant significantly affects the T-N removal efficiency of the reactor by enhancing denitrification efficiency especially in operational conditions of relatively long anoxic periods. To achieve reciprocal condition in a reactor with intermittent aeration it is necessary to enhance the reactor performance by EM injection. In the case of modifying existing continuously aerated reactors into intermittent aerated reactors, it is obvious that operating costs of aeration would be reduced by reducing aeration time when compared with existing conventional sewage treatment plants.
SBR반응조를 이용하여 간헐폭기의 슬러지소화 실험을 실시하였다. 폭기비율은 고형물과 질소 제거의 가장 중요한 운전인자 중의 하나였다. 슬러지의 소화에 따라 용출된 유기성질소는 질산성질소로 산화되었고, 생물학적 질소제거율도 높게 나타났는데, 질소제거율은 폭기비율에 따라 달라졌다. 폭기비율 0.25-0.75의 범위에서, 암모니아성 질소의 축적은 보이지 않았으며, pH는 중성에서 유지되었다. 폭기비율을 증가시킴에 따라 고형물 제거율은 증가하지만 용존 질소의 제거율은 감소하는 경향을 보였다. 본 실험에서 SBR 반응조를 이용하고, 평균고형물체류시간 8-32일 정도의 설계조건과 폭기비율 0.25-0.75의 운전 조건에서 VSS 제거율은 17-42% 정도, 용존질소 제거율은 80% 이상이 가능하였다.
본 연구는 담수미세조류의 일종인 클로렐라를 적색 발광다이오드를 이용하여 효율적으로 배양하기 위한 조건을 찾기 위해 수행되었다. 클로렐라 배양에 최적인 광량을 찾기 위해 광량을 조절하여 클로렐라가 포함된 반응기에 각각 조사하여 성장속도 및 셀농도를 측정하였다. 적색파장 사용 시, 광량이 증가할수록 성장속도는 광량에 비례하여 증가하였으나 셀농도는 지속적으로 감소하였다. 공기 공급에 따른 성장특성을 살펴보기 위해 반응기에 미세공기를 연속적으로 주입하였는데, 반응속도 및 셀농도는 공기를 주입하지 않은 경우에 비해 2배와 10배 증가함을 알 수 있었다. 고농도의 이산화탄소 주입의 경우에는 배지의 pH가 3이하로 저하되어 클로렐라의 성장이 감소하는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 클로렐라를 효과적으로 배양하기 위해서는 적색파장의 발광다이오드를 광원으로 사용하고 반응기에 공기를 연속적으로 주입하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.
아미노산 간장의 풍미를 높이기 위해 S. rouxii에 의한 알코올 발효시 아미노산 간장내에 존재하는 NaCl, 색소물질 및 glucose의 농도가 S. rouxii의 생육에 미치는 영향과, 발효온도, 통기속도 등 발효환경요인이 S. rouxii의 생육 및 알코올 발효에 미치는 영향을 관찰하였다. 아미노산 간장내 NaCl 6%(w/v) 까지는 균체 생육에 영향을 미치지 않았으나, 그 이상의 농도에서는 생육을 저해하였으며, 아미노산 간장 중 존재하는 색소물질은 균체 생육에 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌다. 또 아미노산 간장에 첨가된 glucose의 농도가 25%(w/v)까지는 균체 생육을 크게 저해하지 않았다. S. rouxii의 생육 및 알코올 발효의 최적 온도는 $25^{\circ}C$이며, 최대 알코올 생산을 위한 최적 통기속도는 0.5 vvm이었다. 이때 아미노산 간장내 최대 알코올 농도는 4.2%(w/v)였다.
8 X 10$^{6}$(viable cells/ml) of maximum cell density and 9000(IU/ml) of $\gamma$-IFN production were obtained at 55(ml/hr) of a perfusion rate by cultivating HSF cells using a moving membrane aeration bioreactor. This system proves to be an efficient culture process by maintaning 90% of viable cells during the whole cultivation periods. The metabolic molar quotient of glucose to lactate was 0.81 for overall ranges of glucose consumed while the evolution of ammonia was not linearly related to the consumption of glutamine. Low molar conversion ratio was observed in low consumptions of glutamine and high molar conversion ratio in high comsumptions. It also shows that the glutamolysis plays important role in the steady state conditions by evolving larger quantities of ammonia than lactate. At the above of 50 rpm, which is the optimum agitation speed for this bioreactor, the cell growth was severely affected while the IFN production was less decrea- sed, maintaing 1.5 X 10$^{-3}$(IU/cell/day) specific IFN production rate. The cumulatvie $\gamma$-IFN production was 7.2 X 10$^{8}$(IU) for 70 days of the cultivation, which yields 1 X 10$^{7}$ (IU/day) of IFN production rate. Therefore, a commercial production of $\gamma$-IFN by this culture process can be achievable by maintaining the above IFN productivity in a scaled-up culture system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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