포도당의 초기농도 10, 20, 25, 30, 40, $50g/\ell$와 $NH_4Cl$의 초기농도 0.33, 0.4, 0.5, 1.5, 3, $50g/\ell$ 의 조 합으로 형성된 발효배지를 사용하여 탄소원과 질소 원의 초기 조성비 C/N이 각종 발효 변수의 수율 및 PHB 축적량에 마치는 영향을 규명하여 보았다. 탄소원의 소비량에 대한 균체 수율 $Y_{X/X}$는 C/N비가 증가함에 따라 대단히 완만하게 감소하였으며 C/N비 70 이상에서는 일정한 값 0.35( g cell biomassl g glucose)를 나타내였다. 잔여균체 수율 $Y_{RX/S}$C/N비가 증가하면 감소하며 C/N비 65 이상에서는 일정한 값 0.065( g residual biomassl g glucose)를 나타내였다. 그러나 PHB의 수율 $Y_{PHB/S}$는 C/N비의 증가에 따라 상승하여 C/N비 40 내지 60 사이에서 최대수율 0.35( g PHB/g glucose)를 나타내었다. 균체증가량에 대한 PHB의 생성수율 $Y_{PHB/S}$는 C/N비의 증가에 따라 증가하나 C/N비 70 이상에셔는 일정한 값 0.83( g PHB/g cell mass)을 유지하였다. 또한 잔여균체량에 대한 PHB의 생성수율도 C/N비 의 증가에 따라 증가하였으며 탄소원이 더이상 소모 되지 않는 상태에셔의 건조균체량에 대한 PHB 축 적률은 C/N비에 따라 상승하여 최대값 81%에 도 달하였다. 이 경우에 대한 C/N값은 67 근방이었으 며 이 이상의 C/N비에 대한 PHB의 축적률은 81% 로 일정하였다.
본 연구에서는 2기의 부직포 여과막 생물반응조를 60분/60분의 포기/비포기 시간비에서 교대로 포기시키고 폐수를 주입시키면서 C/N비(COD/TKN)를 10에서 2까지 점감시켜 유입수의 C/N비가 유기물 및 질소 제거효율에 미치는 영향을 파악하였다. 실험에 사용된 폐수는 I시의 음식물 쓰레기 처리장에서 배출되는 침출수를 COD가 약 2,500 mg/L 정도 되도록 20배 희석시킨 것으로, C/N비는 염화암모늄($NH_4Cl$)을 첨가하여 조정하였다. 실험결과, $10{\sim}3$의 C/N비에서는 유출수의 COD 및 BOD 농도가 각각 $40{\sim}54\;mg/L$ 및 $1{\sim}4\;mg/L$로 나타났으며, 처리수의 SS농도는 항상 2.0 mg/L 미만으로 유지되었다. $10{\sim}5$의 C/N비에서는 96%의 총질소 제거효율를 보였으나 3 및 2.8의 C/N비에서는 총질소 제거효율이 각각 83% 및 81%로 낮아졌다. 2 및 2.6의 C/N비에서는 암모니아 독성에 의하여 처리수의 수질이 악화되었다. C/N비가 5에서 2.6으로 낮아질수록 질산화 미생물 분율이 10%에서 20%로 증가하였다. 알칼리도 소비량은 $10{\sim}5$의 C/N비에서는 $3.12{\sim}3.49\;g$ alkalinity/g T-N removed로 이론적인 값 3.57 g alkalinity/g T-N removed보다 낮았으나, 3 및 2.8의 C/N비에서는 4.63 및 4.87 g alkalinity/g T-N removed로 나타났다.
본 연구는 실험실 규모의 회분식 반응기로 음식물쓰레기와 돈분을 퇴비화하였으며, 수분, C/N비 및 비중 조절재로써 톱밥과 코코넛 피트를 사용하였다. 첨가재로 톱밥만을 이용하여 생산된 퇴비와 톱밥과 코코넛 피트를 이용하여 생산된 퇴비를 비교하여 볼 때, 전자가 후자보다 감량율과 분해율이 약간씩 높게 나타났다. 이는 코코넛 피트가 톱밥보다 보습력이 뛰어났기 때문이며, 초기 수분량이 낮고, 통기성이 좋아 적정의 비중조절이 가능하여 호기성 발효를 촉진할수 있었다. 음식물 쓰레기만에 의한 퇴비는 그 비료성분이 부산물 비료의 기준을 만족시킬 수 없으며, 따라서 음식물쓰레기와 돈분을 동일 비율로 혼합하여 양질의 퇴비를 생산할 수 있었다. CEC값은 평균적으로 63.8me/100g 이었다. 톱밥의 높은 C/N비 때문에 퇴비화 초기의 C/N비는 적절하게 조절되었다. C/N비(>40)가 높을수록 감소율이 컸으며, 퇴비화하는 동안의 C/N비는 점점 향상되었다.
Gross-to-net ratio is the important factor determining size of the building. However it was determined as the empirical method without the exact basis in the existing planning. This paper proposes more accurate methods for determining the gross-to-net ratio of architectural planning in general hospital. This paper analyzes the difference of gross-to-net ratio according to the various conditions and presents the elements of influencing on gross-to-net ratio. These elements is evaluated by applying in the typical hospital case. In conclusion, gross-to-net ratio is influenced by the accuracy of the space program, form type of the space and correspondence potential about the internal variation. In addition, This study has proved that empirical approach is a standard of minimum area.
우리나라에서 발생되는 음식쓰레기는 퇴비화 처리시 높은 수분함량과 낮은 C/N비를 적정 수준으로 조절하기 위해 bulking agent를 첨가함이 필수적이며 그의 정확한 첨가량을 계산하는 것은 퇴비화에 소요되는 비용을 결정하는데 중요한 요소로 적용하게 된다(Hay et al., 1998). 그러나 bulking agent의 첨가량을 계산하기 위한 기준지표 중의 하나인 C/N비의 경우 혼합되는 bulking agent의 분해정도가 고려되지 않은 총 탄소와 질소의 비에 기준하여 적정 첨가비율이 정해지고 있기 때문에 실제 요구되는 탄소와 질소의 양을 초과 또는 미달하는 경우가 발생될 수 있으며, 이는 곧 bulking agent의 과다첨가 또는 반응속도 저하로 인한 처리비용의 상승과 직결될 수 있다. 본 연구에서는 음식쓰레기의 퇴비화를 위한 bulking agent의 정확한 첨가량을 정량적으로 제시하기 위하여 bulking agent의 첨가로 인한 반응향상 여부와 그 원인을 분석하여 이를 바탕으로 적정 첨가량 결정법을 제안하였다. 그 결과 실질적으로 분해가능한 탄소원을 포함하고 있는 쌀밥의 첨가는 C/N비가 낮은 음식쓰레기의 퇴비화반응을 향상시킬 수 있으나, 분해가 쉽지 않은 톱밥을 bulking agent로 첨가할 경우는 음식쓰레기의 탄소원을 제공함으로써 반응을 향상시킨다기 보다는 음식쓰레기의 통기성을 개선하여 줌으로써 활발한 퇴비화 반응을 유도한다는 사실을 확인할 수 있었다. 따라서, bulking agent는 그 첨가량을 많이 할수록 퇴비화반응에 유리하며, 일반적인 적정 C/N비값 이상의 첨가율에서도 반응 향상이 가능한 것으로 예상된다. 또한 bulking agent 첨가량의 증가로 인한 통기성의 향상효과는 해당 조건하에서의 적정 수분함량값 증가요소로 작용하는 것으로 나타나 이를 종합적으로 고려한 bulking agent첨가량 결정이 필요함을 알 수 있었다. 이상과 같은 실험적 분석의 결과를 종합할 때, 음식쓰레기 100g당 78g의 톱밥을 첨가하여 C/N비를 25 수분함량을 56%로 각각 조절하는 것이 본 연구에서 다루어진 음식쓰레기의 활발한 퇴비화를 위해서는 적절하며, 이러한 첨가량의 계산법은 실제 퇴비화시설의 적정 운전을 위해서 적용함이 바람직한 것으로 판단되었다.
고정상 생물여과지(biofiiter)에서 유입 C/N(COD/Nitrate)비와 용존산소(DO) 농도가 지하수로부터 질산성 질소를 제거하는데 미치는 영향을 관찰하였다. 유입 C/N비 10과 4.0에서 30 mg/L로 유입된 질산성 질소는 생물학적 탈질반응에 의해 완전히 제거되었다. 반면, 유입 C/N비 2.0에서는 전자공여체가 부족하였기 때문에 5.0 mg/L의 질산성 질소가 유출되었다. 게다가, 유입 C/N비가 2로 감소함에 따라 5.0 mg/L에 달하는 아질산성 질소가 발생하였다. 유입 C/N비 5에서 DO 농도의 증가는 탈질반응을 저해하였으며, 질산성 질소제거효율을 감소시켰다. 아황산나트륨($Na_2SO_3$)을 이용하여 유입 DO농도를 조절할 경우, 0.3 mg/L의 낮은 DO에도 불구하고 유출수 중 3.6 mg/L의 아질산성 질소가 잔류하였다. 반면, 질소가스를 이용하여 DO농도를 0.3 mg/L로 조절한 경우, 유입된 질산성 질소는 완전히 제거되었으며, 아질산성 질소는 검출되지 않았다. 생물여과지에서 유입된 질산성 질소를 제거하는데 소비된 유기물은 $3.0{\sim}3.5gSCOD/g{NO_3}^--N$의 범위이었으나, DO 농도가 5.5 mg/L로 증가함에 따라 소비된 그 양은 증가하였다. 높은 DO 농도 및 낮은 유입 C/N비와 함께 아황산나트륨을 이용한 DO 농도 조절은 생물학적 탈질반응에 영향을 주었으며, 질산성 질소제거효율을 감소시키고 아질산성 질소가 축적되었다.
토양으로부터 생물고분자의 생산균주로 분리한 알칼리 내성 Bacillus sp.의 생물고분자 생산을 위한 최적 배양조건을 검토하였고, 반응 표면분석법에 의한 생산 최적화를 수행하였다. 최대의 생물고분자 생산은 soluble starch 8%, yeast extract 0.75%, $NaNO_3$ 0.1%, $MgSO_4\;7H_2O$ 0.05% 및 $Na_2CO_3$ 1%(pH 10)의 조성배지에서 배양온도 $30^{\circ}C$로 36시간 이상 진탕배양하였을 때 얻어졌으며, 이때의 생물고분자 생산량은 약 44g/l(대당수율로는 약 55%)이었다. C/N비, 온도 및 pH를 독립변수로 한 반응 표면분석에 의한 생물고분자 생산의 최적조건은 C/N비 15.16, 배양온도 $34.62^{\circ}C$ 및 pH 9.50의 정상점에서 얻어졌으며, 이 조건에서 생물고분자의 생산량은 66.84g/l로 추정 되었다.
전분질로부터 효모균체를 직접 생산하기 위하여 분리 동정된 전분이용성 효모, Sp, holsaticus FRI Y-5에 대한 배지의 탄소원과 질소원, P원, S원간의 영양균형에 대하여 실험하였다. C/P비와 C/S비가 각각 33.33과 100으로 일정할 때 비성장속도는 전분농도 67.5g/l, 그때의 C/N비가 100일 때 $0.178hr^{-1}$로 가장 빨랐으며, 최대균체량은 전분농도 90g/l C/N비가 50일 때 14g/l로 최대였다. 또한 균체수율은 전분농도 67.5g/l, C/N비가 50일 때 0.344로 가장 좋았고 균체생산속도는 전분농도 45g/l C/N비가 50일 때 0.113g/l h로 가장 빨랐다. 한편 C/P 비의 영향은, 전분농도 67.5g/l, C/N비 50, C/S비 100으로 일정할 때 균체수율과는 무관하나 비성장속도와 최대균체량은 C/P가 50일 때 각각 $0.165hi^{-1}$, 11.88g/l로 최대였다. 또한 C/S의 영향은, 전분농도 67.5g/l, C/N비 50, C/P비 33.33으로 일정할 때, 균체수율과 최대균체량은 거의 무관하나 비성장속도는 C/S비가 77.57일때 $0.157hr^{-1}$로 최대였다.
축산폐수를 처리하기 위한 2상 혐기성소화(TPAD)공정을 생물학적 질소제거공정(BNR)과 결합하여 운전하였다. 질산화된 유출수를 TPAD 공정의 산생성 반응조로 반송할 경우 탈질반응이 산생성 반응에 미치는 영향과 효율을 관찰하였다. 질산화된 유출수의 반송은 유입된 COD의 VFA로의 전환율을 향상시켰다. 질산화된 유출수에 적응된 산생성 슬러지의 산생성 속도는 적응되지 않은 슬러지보다 6배 빠른 것으로 관찰되었다. 탈질반응은 생성된 VFA를 탄소기질로써 사용하였지만 산생성 활성도를 향상시킬 수 있었다. 탈질속도는 COD/N비에 영향을 받았지만, 질산성 질소에 대한 산생성 슬러지의 적응여부에 더욱 지배적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 산생성 슬러지에 의한 탈질반응은 0차 반응을 보였으며 탈질속도는 1.31$\sim$1.90 mg/L$\cdot$h이었다. 반면, 질산화된 유출수에 적응된 산생성 슬러지의 탈질속도는 3.30 mg/L$\cdot$h로 거의 2배가 빠른 것으로 나타났다. COD/N비 10에서 1g의 질산성 질소를 탈질반응에 의해 제거하는데 소비된 COD의 양론비는 5.1$\sim$6.4 범위이었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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