• ALGAE
• /
• 제37권3호
• /
• pp.213-226
• /
• 2022

Aquaculture is one of the fastest growing food producing sectors; however, intensive farming techniques of finfish have raised environmental concerns, especially through the release of excessive nutrients into surrounding waters. Biodiversity has been widely shown to enhance ecosystem functions and services, but there has been limited testing or application of this key ecological relationship in aquaculture. This study tested the applicability of the biodiversity-function relationship to integrated multi-trophic aquaculture (IMTA), asking whether species richness can enhance the efficiency of macroalgal bioremediation of wastewater from finfish aquaculture. Five macroalgal species (Chondrus crispus, Fucus serratus, Palmaria palmata, Porphyra dioica, and Ulva sp.) were cultivated in mono- and polyculture in water originating from a lumpfish (Cyclopterus lumpus) hatchery. Total seaweed biomass production, specific growth rates (SGR), and the removal of ammonium (NH₄⁺), total oxidised nitrogen (TON), and phosphate (PO₄^3-) from the wastewater were measured. Species richness increased total seaweed biomass production by 11% above the average component monoculture, driven by an increase in up to 5% in SGR of fast-growing macroalgal species in polycultures. Macroalgal species richness further enhanced ammonium uptake by 25%, and TON uptake by nearly 10%. Phosphate uptake was not improved by increased species richness. The increased uptake of NH₄⁺ and TON with increased macroalgal species richness suggests the complementary use of different nitrogen forms (NH₄⁺ vs. TON) in macroalgal polycultures. The results demonstrate enhanced bioremediation efficiency by increased macroalgal species richness and show the potential of integrating biodiversity-function research to improve aquaculture sustainability.

• 디지털융복합연구
• /
• 제10권10호
• /
• pp.221-227
• /
• 2012

한국에서 오염물 해양투기는 하수슬러지 처리방식으로 널리 사용되어 왔다. 하지만 2009년 이후 적용되어 온 음식폐기물과 하수슬러지의 해양투기 오염 방지에 관한 런던 협약에 따라 2013부터 엄격한 법적 제재가 예상된다. 따라서, 고농축 유기 슬러지 처리 를 위한 고효율 포기 시스템을 사용한 현장 실험실 테스트가 하수 및 산업폐수처리장에서 적용이 되었다. 연구 결과는 고효율 포기 시스템이 유기성 슬러지의 감량화에 매우 유용한 것으로 나타났으며, 구체적인 결과는 다음과 같다. 첫째로 고효율 포기 시스템을 이용한 슬러지 소화시 유기물 제거율은 56.2 ~ 85.8 %이었다. 이러한 결과가 일반 하수 처리효율보다 낮지만, 고효율 포기 시스템의 처리대상 슬러지가 공장 폐수임을 고려할 때 매우 유용한 것으로 판단된다. 둘째로 슬러지 평균 제거 효율은 약 25.2 %이었다. 셋째로 고효율 포기 시스템에 의한 슬러지 처리비용에 효과적으로 기여할 수 있는 것으로 드러났다. 특히, 고효율 포기 시스템이 높은 고농도 슬러지를 함유하거나, 산업페기물이거나 고농도의 강열잔류 고형물(FS) 포함되어 있는 경우의 소규모 하수 및 폐수 처리장의 현장 처리에 더욱 효과적이다.

• 생태와환경
• /
• 제44권2호
• /
• pp.129-135
• /
• 2011

팔당호, 경안천과 하수처리수에서 Scenedesmus sp.가 성장이 가능하고 영양 염류를 제거할 수 있는지를 확인하였다. TN과 TP 농도가 각각 1.9과 0.02 mg $L^{-1}$인 팔당호 광동교에서 채취한 시료에 Scenedesmus sp.를 접종한 다음, 교반한 경우에 미세조류가 증식하고 영양 염류 농도가 50% 감소하였다. 또 TN과 TP 농도가 3.0과 0.09 mg $L^{-1}$인 경안천 시료에 Scenedesmus Sp.를 접종한 결과, 규조류 등과 경쟁에 의하여 미세조류 현존량은 239~259 chl. ${\alpha}\;m^{-3}$로 낮았으나, 역시 영양 염류는 접종율과 관계없이 약 50% 감소하였다. 하수처리수에는 이미 Scenedesmus sp.가 존재하고 있었고 대조구와 접종한 실험구 사이에는 미세조류의 현존량의 작은 차이가 있었으나 처리효율은 큰 차이가 없었다. 팔당호와 같은 상태의 영양 염류를 가지고 있는 자연수에서는 Scenedesmus sp.를 접종하고 교반을 가하면, 미세 조류의 생체량이 증가하고 영양염류를 제거할 수 있음이 확인되었고 하수처리수에서는 따로 Scenedesmus sp.를 접종하지 않아도 영양 염류를 제거할 수 있음을 확인하였다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제49권3호
• /
• pp.165-169
• /
• 2006

염색공단 주변의 토양과 하수로부터 아조염료 분해 탈색능이 우수한 MB2균을 분리하여 Citrobacter sp.로 동정하였다. Citrobacter sp. MB2의 성장 최적배지 및 배양조건은 sucrose 0.5%, yeast extract 1.0%, $K_2HPO_4$ 0.1%, $NaHCO_3$ 0.1%, pH 7.0, 배양온도 $30^{\circ}C$에서 호기적 진탕배양이었으며, 최적배지에서의 균성장은 분리용 배지나 nutrient broth에서의 균성장보다 각각 7배 및 50배 이상 개체수가 증가하였다. Citrobacter sp MB2는 금속염에 대해 강한 내성을 보였으며, 항생제 ampcillin과 penicillin G에 대해서 강한 내성을 보였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권8호
• /
• pp.781-788
• /
• 2008

본 연구는 실험계획법과 통계학적 분석을 이용하여 세가지 유기성 폐기물(축산폐수, 하수슬러지, 음식물쓰레기)의 혼합 산발효를 위한 최적 운전 조건을 구하였다. 먼저, 세가지 기질의 최적 혼합비 도출을 위해 15회의 회분식 실험을 진행하였고, 획득한 실험 값의 통계학적 분석 결과 도출된 최적 혼합비는 chemical oxygen demand(COD) 기준으로 축산폐수, 하수슬러지, 음식물쓰레기 순으로 0.4 : 1.0 : 1.1로 나타났다. 도출된 최적 혼합비율로 준비된 기질을 대상으로 산발효 연속 운전 최적화를 수행하였다. 중요 운전 인자로서 hydraulic retention time(HRT)과 기질 농도를 설정하고, 실험계획법의 일종인 반응표면법(Response surface methodology, RSM)을 적용하였다. 3단계의 실험 계획에 의거한 연속 운전 결과, total volatile fatty acids(TVFA) 생성을 극대화 할 수 있는 최적 운전 조건은 HRT 2일, 기질 농도 29,237 mg COD/L로 밝혀졌고, 제시된 2차 경험적 모델식을 통해 최적 운전 조건에서 73%의 TVFA 증가율을 예상할 수 있었다. 도출된 모델식의 정확도 검증을 위한 실험 결과, 약 4%의 상대오차를 나타내 반응표면법을 비롯한 실험계획법과 통계학적 분석 방안이 성상 변화가 큰 실 폐기물의 최적화에도 효과적으로 적용될 수 있는 것으로 나타났다.

• 생명과학회지
• /
• 제18권6호
• /
• pp.832-838
• /
• 2008

수산가공공장폐액의 주성분은 수용성단백질이며 일부 지방이 함유되어 있는 특성이 있으므로 그 수용성 단백질을 등전점 침전처리에 의해 침전회수하여 어분 대체 사료로서의 이용을 시도하였다. 1차 이스라엘잉어 사육 실험에서는 지방 산화가 진행된 고등어가공공장폐액으로 제조 된 고등어가공공장폐액 회수단백질 어분의 첨가량이 증가할수록 사료효율이 떨어지는 결과를 보였으나, 이 산화된 고등어가공폐액 회수단백질의 산화된 지방성분을 제거한 후 다시 2차 이스라엘 잉어 사육 실험을 한 결과에서는 고등어가공폐액 회수단백질의 첨가량이 증가할수록 사료효율이 좋음을 확인하였다. 따라서, 지금까지 버려지는 고등어가공공장폐액 중 수용성단백질을 등전점이동 응집처리법으로 회수하여 어분 대체 단백질원으로 활용할 수 있음을 실제 field에서의 이스라엘 잉어 사육 실험으로 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제22권6호
• /
• pp.1011-1019
• /
• 2000

본 연구는 유입수의 농도, 수리학적 체류시간 및 F/M비와 슬러지 첨전성과의 상관관계를 새롭게 명확히 밝혀 기존에 제시된 각 처리법 즉 장기포기법, 재래식 활성슬러지법, 고율 활성슬러지법 및 수정포기법의 설계조건이 도출된 원인을 밝히고 동시에 이들 기 제시된 설계조건에 관계없이 설계가 가능함을 확인하기 위한 연구이다. 본 실험은 특히 체류시간과 미생물의 침강성을 중심으로 고찰되었는데, 이는 슬러지의 침강성이 기존 각 처리법의 운전조건을 결정하는 주인자$^{1)}$이기 때문이다. 따라서 각각의 처리법에 대해 제시된 설계범위를 벗어날 경우 슬러지는 팽화하는 것으로 알려져 있으며, 설계의 기초를 제공한 Lesperance$^{1)}$의 실험결과에서도 침강성이 확보되지 않는 부하범위가 발생하는 것으로 나타냈다. 위와 같이 일정 조건에서 슬러지가 팽화하는 원인은 Lesperance가 이전 다년간의 실패와 시도로 밝혀진 연속운전이 가능한 것으로 밝혀진 몇몇의 운전조건을 실험조건으로 채용함에 따라 각각의 체류시간에 해당하는 최적의 부하가 적용되지 않았기 때문이다. 하지만 본 실험결과 부하를 적절히 유지할 경우, F/M비 $6.3kg-BOD/kg-MLSS{\cdot}day$ 이하, HRT 0.67hr 이하의 조건에서 슬러지의 침강성이 SVI치 120 이하로 확보될 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 체류시간과 그에 해당하는 최적 부하를 제시하였으며, 체류시간이 미생물의 침강성에 결정적 영향인자임을 밝히고, 아울러 본 실험결과를 근거로 이제까지 알려진 처리법에서는 적용된 바 없는 1시간 이하의 체류시간에서 고율 활성슬러지법의 적용 부하치를 수 배 능가하는 새로운 운전법 (UHR : Ultra high rate)도 가능함을 제시하였다.

• 한국수산과학회지
• /
• 제34권5호
• /
• pp.473-477
• /
• 2001

Chitosan의 탈아세틸화도와 분자량 등을 달리하여 chitosan의 제조조건에 따른 수용성 단백질에 대한 흡착율 및 흡착에 영향을 미치는 인자에 대해 검토하였다. Chitosan의 탈아세틸화 조건을 $60\%,\;70\%,\;80\%$로 달리 하여 albumin, hemoglobin, albumin-myoglobin 혼합용액에 적용했을 때 chitosan의 탈아세틸화도가 높을 수록 chitosan과 수용성 단백질 사이의 흡착율은 높게 나타났다. 초음파 처리에 의하여 chitosan의 분자량을 변화시켰을 때 chitosan의 분자량이 작을수록 chitosan과 수용성 단백질 사이의 홉착율은 높게 나타났다 pH 변화에 따른 chitosan과 수용성 단백질의 흡착율은 albumin 및 albumin-myoglobin 혼합용액에서는 pH 4에서, hemoglobin 용액에서는 pH 7에서 홉착율이 높게 나타났다. Chitosan과 수용성단백질과의 흡착에서 반응시간은 albumin 및 albumin-myoglobin 혼합용액에서는 4시간, hemoglobin 용액에서는 3시간까지 흡착을이 증가하였고, 그 이상의 시간을 반응시켜도 흡착율의 증가는 거의 나타나지 않았다. 수용성 단백질 용액에 NaCl 농도를 0.1에서 1.0M로 증가시켜 첨가했을 때 염의 농도가 높을수록 chitosan과 수용성 단백질 사이의 흡착이 잘 일어나지 않았다.

• 한국식품과학회지
• /
• 제32권1호
• /
• pp.97-101
• /
• 2000

김치 제조공정 중에 발생하는 고농도 염적수에 의한 환경오염방지 및 수자원과 천일염 재활용연구의 기초연구로서, 통배추와 세절배추의 절임과정 중에 발생하는 폐염수의 염도, pH, 가용성 고형물, 미생물 생균수를 측정하여 절임공정의 단계별로 비교 조사하였다. 염도는 초기염수와 절임염수에서 $14{\sim}16%$, 세척과 정후에는 $0{\sim}2%$이며 탈수액는 4%정도이고 절임공정에서 배출되는 혼합수는 $6{\sim}8%$의 염도를 나타내고 있다. 초기염수, 절임염수, 탈수액 그리고 혼합수는 절임 공정 횟수를 반복할수록 염도가 증가하였고, pH는 점점 낮아졌다. 가용성 고형물의 함량은 혼합수가 $8^{\circ}Brix$이며 초기염수와 절임염수에서 $15^{\circ}Brix$를 넘는 높은 경향을 보였고, 절임횟수를 반복함에 따라 증가하였으며 통배추의 폐염수가 세절배추보다 전반적으로 높게 나타났다. COD는 탈수액에서 약 50 ppm, 혼합수는 초기 염수와 절임염수와 비슷한 약 40ppm의 수치를 보였고 절임횟수 간에 큰 폭의 차이를 보였으며 통배추보다 세절배추의 폐염수의 COD가 높은 수치를 나타내었다. 미생물 총균수는 탈수액을 제외한 폐염수에서 $4{\times}10^6$ CFU/ml이하의 수치를 나타내었고, 전체적으로 세절배추의 시료에서 통배추보다 더 높았다.

• 유기물자원화
• /
• 제20권1호
• /
• pp.61-70
• /
• 2012

본 연구에서는 하수슬러지, 돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액을 단독 또는 혼합 주입한 회분식 혐기성 소화를 수행하여 바이오가스 생산 및 유기물 저감 효율 비교 평가를 통해 병합소화의 타당성을 검토하였다. 타당성 검토 대상은 M시에서 발생하는 하수슬러지 178 톤/일, 돈분뇨 해양 투기량 및 축산폐수처리장 유입량 150 톤/일, 음식물쓰레기 탈리액 소각량 8톤/일이다. 유기성 폐기물 별 혐기성 소화 특성을 회분식 실험을 통해 고찰한 결과, 검토된 보조기질(돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액)이 메탄수율, 메탄 생산성, 유기물 제거 효율 측면에서 하수슬러지에 비해 우수한 성능을 나타내었다. 하수슬러지, 돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액의 병합 소화를 수행한 결과, 대상 유기성 폐기물 전량을 하수처리장 소화조로 투입하는 경우, 하수슬러지 단독 소화 대비, 5.6 배$(530\;m^{3}\;CH_{4}/d\;{\rightarrow}\;2,968\;m^{3}\;CH_{4}/d)$ 높은 메탄생산 잠재량을 보일 것으로 나타났다. 다만 소화조 유출수가 기존에 비해 1.88 배 증가하고, 유출수 내 오염물질 부하(COD, T-N, T-P)가 3.79-4.92배 증가하는 것으로 나타났다. 병합소화는 하수처리장 에너지 자립화에 큰 기여를 할 수 있으나, 적용 시 하수처리장으로의 반송 등 소화조 유출수 처리 방안의 확보 방안이 함께 마련되어야 할 것으로 사료된다.