• 대한환경공학회지
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• 제22권10호
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• pp.1869-1879
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• 2000

혐기성 소화공정 중 생성되는 주요 중간대사산물인 프로피온산의 분해대사에 대한 연구중 에탄올과의 산화 환원 반응인 coupling 반응으로써 혐기성 소화공정에서 프로피온산 축적을 저감시킬 수 있는 연구를 수행하였다. 따라서, 본 연구는 혐기성 공정에서 프로피온산의 전환에 따른 동력학적 반응과 에탄올과의 상호 반응에 따른 특정기질 선호영향을 모델에 적용하여 살펴보았다. 본 연구는 4단계의 실험으로 수행되었다. 1, 2, 3단계는 각기 다른 기질에 순화된 미생물들을 이용하여 프로피온산 1 g COD/L와 에탄올의 농도를 각각 0, 100, 200, 400과 1,000 mg/L로 주입하여 프로피온산과 에탄올의 혐기성 분해과정을 비교 연구하였으며, 4단계에서는 Glu-MCR과 HPr-MCR의 순화미생물의 혼합비를 조절하여 프로피온산 1 g COD/L를 주입하였을 때의 혐기성 분해를 연구하였다. 본 연구에서는 수정된 경쟁적 모델을 이용하여 특정기질 선호현상을 규명하였고, 에탄올 농도의 증가에 따라 아세트산 형성반응의 $K_{s2}$값의 증가와 메탄화 과정에서의 아세트산 생성 및 분해과정에 해당되는 $K_3$값이 일부 증가하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 순화미생물들에 따라 프로피온산과 에탄올의 분해에 미치는 영향이 다른 결과를 얻을 수 있었다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.61-68
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• 2021

선택적 촉매 혼합법은 대용량의 화력 발전시스템에서 질소산화물을 제거하는 방법으로 많이 사용되고 있다. 분사된 암모니아와 유입된 배기가스의 균일한 혼합은 촉매 층에서의 탈질 환원 과정에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 탈질설비의 암모니아 분사시스템 설계과정에 전산해석 기법을 적용하였다. 적용 모델은 현재 가동되고 있는 800 MW급 석탄 화력 발전소의 탈질설비이다. 유동 해석 범위는 암모니아 분사 시스템 입구에서 촉매 층 후단부이다. 2차원 유동장을 선택하였고 비압축성으로 가정하였다. 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent를 사용하여 정상 상태의 난류 유동을 해석하였다. 설계 변수로는 암모니아 분사 시스템에서의 노즐 배치 간극과 분사 유량으로 4가지 경우에 대해 결과를 분석하였다. 촉매 층 입구에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반으로 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 노즐 피치와 유량을 동시에 조절한 경우가 유동 균일성 관점에서 가장 우수하였다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제18권3호
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• pp.207-220
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• 2012

본 연구에서 고형침전물이 누적되어 쌓이는 것을 효과적으로 부유시키고 혼합하여 미세한 공기방울이 액비에 접촉함으로서 발효촉진을 도모하고자 폭기식 2류체 제트노즐 설계조건 구명시험을 실시하여 1차 노즐과 2차 노즐 구경비 설정 및 1차 노즐에서의 액체의 적정 유속을 설정하고, CFD 이용 유동해석에 의한 노즐 분사구 위치를 설정하였다. 이 결과를 토대로 가축분뇨 액비저장조 침전물 교반장치를 제작하여 농가에 많이 보급되고 있는 200 ton 규모의 액비저장조에 설치하여 침전물 교반 성능을 평가한 결과는 다음과 같다. 1. 침전물 교반기의 설계조건 구명을 위해 2류체 노즐을 공시하여 시험한 결과 1차 노즐과 2차 노즐의 구경비를 1:2로 한 상태에서 1차 노즐의 유속을 12.3 m/s 이상으로 하여야 기체 기포의 미세화가 가능한 것으로 판단되었다. 2. 컴퓨터유동해석을 한 결과 노즐의 설치간격을 같게 하는 것이 노즐당 담당부피를 같게 설치하는 것보다 효율적인 것으로 분석되었다. 3. 설계요인 시험과 유동해석을 토대로 4개의 노즐이 일자형 관에 설치된 침전물교반 장치를 제작 200톤 저장조에 설치 가동시험을 실시하였다. 먼저, 전체 평균 TS와 VS가 각각 23.4 g/L, 15.5 g/L인데 반하여, 교반 전 40 cm 이상 높이의 TS 및 VS가 평균 21.1 g/L, 13.3 g/L으로 교반기를 가동하지 않는 경우는 많은 고형물이 바닥에 가라앉아 있음을 알 수 있다. 또한, 가동 후 45분이 경과한 후에는 TS와 VS 모두 전체 평균과 동일한 값을 나타내고 있어 침전물들이 충분히 부유되어 혼합됨을 확인할 수 있다. 액체제트 분사교반 45 분후에 평균 23.5 g/L, 15.5 g/L로, 액체-기체 2류체 노즐 사용시 23.6 g/L, 14.9 g/L로 증가한 것은 교반 전에 바닥에 침전되어 있던 고형물들을 부유시켜 교반 혼합하는 것이 가능한 것으로 판단되었으며, 호기발효를 고려하지 않은 균일도 측면에서는 액체제트를 사용한 것이 보다 균일한 것으로 나타났다. 4. 침전물 교반기의 가동주기를 알아보기 위해 가축분뇨의 교반을 중지하였을 때 2시간 후에도 0.4 m 높이에서 TS 및 VS가 증가하고 있어 교반정지 간격을 2시간으로 주어도 교반기 운영에는 큰 지장이 없을 것으로 판단된다.

• 한국환경과학회지
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• 제3권3호
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• pp.273-284
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• 1994

이 연구의 목적은 SBR 처리장치를 사용하여 pentachlorophenol (PCP)를 함유한 폐수를 처리할 때 활성슬럿지의 대사작용에 미치는 PCP의 독성효과를 시험 분석하는 것이다. 이 연구에서 SBR 처리장치는 두가지 운전주기 1, 2 (8시간과 12시간)와 각각의 운전주기에 대한 두가지 운전조건 (I.II)으로 운전되었다. 운전조권 I은 유입폐수를 일시에 (5분 안에) 반응조에 부가하고 2시간 동안 폭기없이 교반만 하는 것이고, 운전조건 II는 운전조건 I과 똑같은 조건에서 유입폐수를 2시간 동안 서서히 반응조에 부가하는 것이다. 각 반응조의 슬럿지 일령은 15일이었다. 합설폐수가 유입폐수로서 사용되었고, 그것의 COD는 대략 380mg/l의 유입폐수 PCP 농도와 운전구기 2의 처리장치에서, MLVSS 농도는 감소하였고 미생물의 선택성 증가하므로 생태반응의 영역이 줄어 들었다. 또한 SOUR이 증가하므로 활성으럿지가 PCP에 의하여 저해를 받았음을 보여주었고, 활성슬럿지의 침전이 좋지않았다. 운전주기 2의 처리장치에서는 질산화가 거의 이러나지 않았다. 그래서 질산화가 일어나는 시기는 PCP의 저해작용으로 인하여 COD의 제거가 늦어지는 만큼 지체될 것이다. 생물학적인 인 제거는 운전주기 1 운전조건 1 그리고 저농도의 PCP에서 운전되는 처리장치에서 일어났으나 그 과정은 불안정하였고 쉽게 정지되었다. 그러나 준전주기 2, 운전조건 I과 II에서 운전되는 처리장치에서 생물학적인 인 제거는 유입폐수 PCP 농도가 1.0mg/l로 증가할 때까지 안정하게 일어났다. 유입폐수 PCP 농도가 5.0mg/l로 증가했을 때 생물학적 인 제거능력은 정지되었고 쉽게 회복되지 않았다.

• 한국양식학회지
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• 제6권4호
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• pp.323-338
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• 1993

이 연구의 목적은 Sequencing Batch Reactor(SBR) 처리 장치를 사용하여 pentachlorophenol (PCP)를 함유한 폐수를 처리할 때 활성 슬럿지의 대사 작용에 미치는 PCP의 독성 효과를 시험 분석하는 것이다. 이 연구에서 SBR 처리 장치는 두 가지 운전 주기 1, 2 (8시간과 12시간)와 각각의 운전 주기에 대한 두 가지 운전 조건 (I, II)으로 운전되었다. 운전 조건 I은 유입 폐수를 일시에 (5분 안에) 반응조에 부가하고 2시간 동안 폭기없이 교반만 하는 것이고, 운전 조건 II는 운전 조건 I과 똑같은 조건에서 유입 폐수를 2시간 동안 서서히 반응조에 부가하는 것이다. 각 반응조의 슬럿지 일령은 15일이었다. 합성 폐수가 유입 폐수고서 사용되었고, 그것의 COD는 대략 380mg/L이었다. 각 반응조에 대하여 기본 운전이 끝난 후 0.1, 1.0, 5.0mg/L의 PCP가 틀어 있는 유입 폐수를 사용하여 8시간과 12시간 운전 주기의 정상 상태 운전이 실시되었다. 사용된 유입 폐수의 PCP 농도에서 COD 제거는 저해를 받지 않았다 5.0mg/L의 유입 폐수 PCP 농도와 운전 주기 2의 처리 장치에서, MLVSS 농도는 감소하였고 미생물의 선택성이 증가하므로 생태 반응의 영역이 줄어들었다. 또한 SOUR이 증가하므로 활성 슬럿지가 PCP에 의하여 저해를 받았음을 보여주었고, 활성 슬럿지의 침전이 좋지 않았다. 운전 주기 2의 처리 장치에서 질산화는 사용된 유입 폐수의 PCP 농도에서 어느 정도까지 일어났으나 운전 주기 1의 처리 장치에서는 질산화가 거의 일어나지 않았다. 그래서 질산화가 일어나는 시기는 PCP의 저해 작용으로 인하여 COD의 제거가 늦어지는 만큼 지체될 것이다. 생물학적인 인 제거는 운전 주기 I, 운전 조건 I 그리고 저농도의 PCP에서 운전되는 처리 장치에서 일어났으나 그 과정은 불안정하였고 쉽게 정지되었다. 그러나 운전 주기 2, 운전 조건 I과 II에서 운전되는 처리 장치에서 생물학적인 인제거는 유입 폐수의 PCP 농도가 1.0mg/L로 증가할 때까지 안정하게 일어났다. 유입 폐수의 PCP 농도가 5.0mg/L로 증가했을 때 생물학적인 인 제거 능력은 정지되었고 쉽게 회복되지 않았다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권12호
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• pp.1219-1230
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• 2008

여름철 홍수시 성층화된 저수지로 유입하는 하천수는 저수지 표층수에 비해 낮은 수온과 높은 부유고형물질(SS) 농도를 가지므로 주변수에 비해 상대적으로 높은 밀도를 가지게 된다. 이러한 밀도차로 인해 형성된 밀도류의 저수지 내 진행과정은 수질과 수생태계에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 하천수 밀도류의 거동분석은 저수지 수질관리를 위한 현장조사의 최적화, SS와 영양염류 등 오염물질의 이송 확산 해석에 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 기존 연구를 통해 검증된 2차원 수치모델을 이용하여 다양한 홍수규모에서 대청호로 유입하는 하천 밀도류의 거동 특성인 침강점 수심($d_p$)과 거리($X_p$), 분리점 수심($d_s$), 중층류 관입두께($h_i$), 댐축 도달시간($t_a$), 감소율(${\beta}$)을 분석함으로써 저수지 수질관리를 위한 기초정보를 제공하는데 있다. 모의조건은 평수년이었던 2004년 6월 13일부터 7월 3일 동안 발생한 홍수사상의 수문곡선을 기준으로 유입 유량의 규모를 10개의 등급으로 나누었으며, 초기 성층조건은 탁수가 유입되기 전의 발달된 성층구조를 적용하였다. 유입수와 저수지 성층구조의 특성치는 밀도 Froude 수(Fri)로 나타내었으며, 10개의 $Fr_i$ 조건별로 $d_p,\;X_p,\;d_s,\;h_i,\;t_a$, SS의 ${\beta}$값 등을 산정하였다. 연구결과 $d_p,\;X_p,\;d_s,\;h_i$는 대체로 $Fr_i$ 값과 비례하여 증가하였으며 중층류의 진행속도도 빨라지는 경향을 나타내었으나, 저수지 지형변화에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 정상상태를 가정하는 Hebbert 식은 저수지 수위변화와 지형변화를 고려하지 못하기 때문에 수치모델 보다 $d_p$값을 과대 산정하였다. 유입 SS 농도의 감소율(${\beta}$)은 $Fr_i$가 클수록 작아지는 경향을 보였으나, $Fr_i$>9.0에서는 난류혼합효과 때문에 다시 증가하였다. 연구결과는 저수지운영 실무자들이 홍수규모별로 탁수의 초기 거동특성을 간단히 예측하는 목적으로 사용할 수 있다.