• Journal of Animal Science and Technology
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• 제51권1호
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• pp.75-80
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• 2009

Composition changes of swine manure and the effects on MAP ($MgNH_4PO_46H_2O$) crystallization by microwave irradiation were examined. The concentration of ${PO_4}^{3-}$ was increased within a fixed period of time and then decreased, but $NH_4$-N was reduced continuously during microwave irradiation. Concentration of ${PO_4}^{3-}$ was started to reduce just from the point of foam formation during microwave irradiation, and the temperature at that time was always $49^{\circ}C$ irrespectively to microwave irradiation rate. Inorganic carbon was reduced with microwave irradiation, but soluble organic carbon (TOCs) was increased proportionally. Crystallization rate under conditions of non-microwave irradiation, irradiation up to $93^{\circ}C$ and $48^{\circ}C$ was 87.8%, 87.3% and 98.5%, respectively, showing 10% enhancement when irradiated up to $48^{\circ}C$. However, removal efficiency of ammonia nitrogen was proportional to the microwave irradiation rate or duration, obtaining 2.5%, 4.5% and 10.2%, respectively. Based on these results, it would be a useful strategy to irradiate microwave up to $49^{\circ}C$ to enhance MAP crystallization rate by changing the ionic pattern of nutrients in the manure. Meanwhile, provision of enough microwave irradiation rate might be needed to achieve high $NH_4$-N removal.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제51권4호
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• pp.337-342
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• 2009

회분식 반응조를 Mg원 첨가 방법이나 혹은 MAP을 재이용하는 조건이 서로 다른 4가지 상이한 조건하에서 운전하면서 공정으로부터 회수된 magnesium ammonium phosphate (MAP) 혹은 struvite 슬러리의 재이용 수단으로서의 극초단파조사 방법의 이용 가능성을 파악하였다. 또한 극초단파조사 동안의 MAP 용해율과 $NH_4-N$ 소실양상 및 MAP의 물리/화학적 변화를 분석하였다. Mg원을 첨가하지 않은 run A에서의 용해성 인과 암모니아성 질소의 제거율은 각각 33%와 27% 수준이었던 반면 유입수내 용해성 인 기준 동몰비의 Mg원을 첨가한 run B에서는 용해성 인과 암모니아성 질소의 제거율이 각각 87% 와 40% 수준으로 증가하였다. 극초단파를 조사한 MAP을 첨가한 run C의 경우, 비록 Mg원을 첨가한 run B에 비해 $PO_4-P$와 $NH_4-N$ 제거율이 낮았으나, Mg원을 첨가하지 않은 run A에 비해 $PO_4-P$의 제거율이 2배 정도 높아지는 결과를 보였다. Mg 원과 MAP을 각각 1/2씩 첨가한 run D에서의 $PO_4-P$와 $NH_4-N$ 제거효율은 각각 88%와 35% 수준으로 Mg원만을 1몰비로 첨가한 run B와 거의 유사한 효율을 나타내었다. 이러한 결과에 의거 극초단파로 처리한 후 MAP을 재이용하는 방법은 공정에서의 인과 질소의 제거율을 높임은 물론, Mg원 사용량을 감소시키는 이중효과가 있음을 알 수 있었다. MAP을 극초단파로 조사하면서 $NH_4-N$ 농도변화를 관찰한 결과 극초단파조사 초기단계에서는 $NH_4-N$ 농도가 점차 증가하다가 온도가 $45^{\circ}C$ 이상으로 상승함에 따라 용액으로부터 $NH_4-N$가 소실되기 시작하여 감소하였으며 극초단파조사 동안의 $PO_4-P$ 용해율은 초기 MAP 농도에 비례하면서 $0.0091x^{0.6373}$ mg/sec의 상관관계를 갖는 것으로 분석되었다. 또한 주사전자현미경을 이용한 극초단파조사 동안의 MAP 크리스탈 구조변화실험 결과 극초단파 조사시 전자기적 진동력에 의해 단시간내에 MAP 크리스탈 구조가 작은 입방체 과립형태로 부숴지고 극초단파 조사가 지속됨에 따라 점차 용액내로 녹음을 알 수 있었다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제51권3호
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• pp.249-254
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• 2009

돈분뇨 부숙과정에서의 Mg원 첨가에 따른 MAP 크리스탈 결정체 형성과 부숙과정에 미치는 영향을 조사하였다. 돈분뇨내 수용성인산 기준 1.2M비로 Mg원을 첨가하여 부숙시킨 경우와 첨가하지 않고 부숙한 경우를 비교하여 실험한 결과 Mg원 첨가에 의한 부숙과정에서의 유기물분해 저해 현상은 관찰되지 않았다. Mg원을 첨가한 경우 분뇨 내 $NH_4$와 $PO_4$가 함께 반응하여 MAP 크리스탈 결정체를 형성함에 따라 $NH_4$-N의 함량이 낮아졌으며 이는 부숙과정에서의 암모니아 가스 형태로의 질소소실을 낮추어주는 결과가 됨을 알 수 있었다. 수용성인의 함량 또한 Mg원을 첨가한 경우에 낮아져 최종 부숙퇴비의 총인중 수용성인의 비율이 감소함을 알 수 있었다. 따라서 부숙과정에서의 Mg원 첨가는 최종 부숙퇴비의 비료성분 보존과 완효도 증가효과가 있음을 알 수 있었다. 최종퇴비의 X-Ray Diffraction 시험결과 부숙과정에서 MAP 결정체가 형성됨을 알 수 있었으며 2.8 mm 이하의 입자크기에서 형성된 결정체가 많음을 알 수 있었다. 또한 입자크기별 질소와 인 성분 분포율을 비교한 결과 2.8 mm 이하의 입자크기에 질소와 인성분의 2/3 이상이 분포해 있음을 알 수 있었다.