Electro-coagulation experiments were conducted with aluminum (Al) or iron (Fe) electrode in order to determine the optimal electrode material and operation conditions for algae removal. Al electrode showed higher removal rate of algae than Fe electrode because Al flocs have positive surface charges which electrostatically attract algae species having negative surface charges. Removal rate of algae and total phosphorous (T-P) was increased as current density and electrode area increases. It was also found that initial pH with neutral range was optimum for T-P removal by electro-coagulation. Bench-scale continuous flow experiments consisted of electro-coagulation reactor, agitation tank and settling tank were conducted. In electro-coagulation reactor, a large fraction of Al flocs were distributed to scum layer, due to the gas bubbles generated by electrolysis reaction. In agitation tank, most of Al flocs were settled and the optimal mixing intensity was found to be 50 rpm to achieve good settleability. The removal rate of algae was about 90-95%. Additionally, the removal rate of the T-P and COD was observed to be $73.8{\pm}8.0%$ and $75.0{\pm}3.8%$, respectively. Meanwhile, the removal rate of total nitrogen (T-N) was relatively low at only 24%.
Anaerobic fermentation of food waste (FW) and waste activated sludge (WAS) for hydrogen production was performed in CSTR (Continuous Stirred tank reactor) under various HRTs and volumetric mixing ratio (V/V) of two substrates, FW and WAS. The specific hydrogen production potential of FW was higher than that of WAS. However, pH drop in the CSTR for hydrogen production from FW was higher than that from WAS. The maintenance of desired pH during fermentative hydrogen production is regarded as the most important operation parameter for the stable hydrogen production. Therefore, when the potential of hydrogen production from FW and better buffer capacity of WAS, the proper mixture of FW and WAS for fermentative hydrogen production were considered as a useful complementary substrate. The maximum yield of specific hydrogen production, 140 mL/g VSS, was found at HRT of 2 day and the volumetric mixing ratio of 20:80 (WAS : FW). The spatial distribution of hydrogen producing bacteria was observed in anaerobic fermentative reactor using fluorescent in situ hybridization (FISH) method.
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.
본 연구에서는 축산농가에서 환경오염의 저감방안을 강구하기 위하여 축산폐수의 혐기성 처리수와 생활잡배수를 혼합하여 합병정화조와 3단 soil filter를 연계하여 처리한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다. 합병정화조에서 처리함에 있어서 합병정화조내 충전된 여상과 체류시간의 증가로 인한 미생물의 축적에 의하여 NRT $4{\sim}12$일에서 CODcr 제거효율은 $63.4{\sim}84.0%$이며 NH4+-N와 PO43--P는 각각 $3.9{\sim}5.4%$와 $18.3{\sim}29.0%$로써 HRT가 증가함에 따라 높은 효율을 나타내었다. 3단 soil filter에 의하여 재처리함에 있어서 표면적 부하율의 점진적인 증가에도 불구하고 여과, 흡착, 이온교환 및 토양 미생물의 작용으로 인하여 표면적 부하율이 증가함에 따라 CODcr, NH4+-N 및 PO43--P의 제거효율은 90% 이상을 나타내었다. 이상의 결과를 미루어볼 때, 오염부하량 감소 및 농업용수로의 재이용 측면에서 축산폐수의 합병정화조와 Soil filter에 의한 연계처리를 할 경우에 '96년부터 적용된 축산폐수의 방류수 수질기준에 적합한 것으로 나타났다.
본 논문은 중앙구동 이젝터의 유량비에 미치는 설계변수의 영향에 대한 연구를 목적으로 한다. 중앙구동 이젝터의 설계변수는 구동노즐 출구 단면적 및 거리비, 디퓨저 출구 단면적비로 설정하였다. 실험장치는 가변노즐 이젝터, 전동 모터-펌프, 구동유체 저장수조, 제어판넬 그리고 고속 카메라 시스템으로 구성하였다. 유량비는 실험변수에 따라 측정되는 유입 공기량과 구동유체인 물의 유량을 이용하여 도출하였다. 유량비는 구동노즐 거리비와 혼합관 길이비가 커지면 증가하는 반면에, 구동노즐 면적비와 디퓨저 출구 면적비가 커지면 감소하였다.
The automatic control system in the greenhouse have to be developed to the direction of considering various factors the variables such as condition of the cultivation and greenhouse, the properties and types of products. Therefore, it is more important to set up variables appropriately than the problems of automatic control system itself, and the automatic control system which satisfy these problems should be simplified in the aspect of operation. In addition, even the individual automations are not perfect yet, so more studies are required for the development of comprehensive automatic system in korea. This study was carried out to automatize environment control systems for greenhouse, especially from most intensive labor requiring parts such as watering, irrigating liquefied fertilizer, spraying chemicals, mixing and ventilation system, etc. The results are summarized as follows. 1. Control type tensiometer was expected to be desirable in the automation of watering system, therefore, a new tensiometer was designed and developed through this study. 2. The chemical spraying system developed through this study was found to be excellent in the aspect of operation. 3. When pulse type water discharge meter was used in the mixing of liquefied fertilizer and chemical solution, the error of mixing were range $\pm$0.1~0.15%. 4. The water level switch of electrod type used for controlling water level was found to be affective in both control performance and operation cost. 5. The water and level control system can be omitted if each tank size are standardized in accordance with greenhouse size, therefore, the installation cost might be significantly reduced. 6. The developed general controller was excellent in hardware parts, but still remained to be improved in software parts.
토마토 양액재배시 심각한 피해를 주는 역병균에 대한 간편하고 효과적인 방제방법을 확립하기 위하여 역병 방제 효과가 높은 metalaxyl copper oxychloride 수화제 (15% metalaxyl+35% copper oxychloride) 및 dimethomorph dithianon 수화제 (8% dimethomorph+30% dithianon) 2종에 대하여 유묘검정을 통하여 약제 처리농도를 12,500배, 25,000배, 50,000배로 설정하였다. 토마토를 암면에 정식하고 40일 후에 역병균을 접종하였으며, 접종 5일 후 시험약제를 설정된 농도수준으로 양액탱크에서 혼합한 양액을 토마토 뿌리에 공급하였다. 약제처리 후 metalaxyl copper oxychloride 수화제는 처리당일, 1, 3, 7, 15일 간격으로 양액중 metalaxyl의 농도를 조사한 결과 25,000배와 50,000배 처리구의 농도는 15일 후에도 처리당일과 비슷한 농도수준을 유지하였다. Dimethomorph dithianon 수화제의 처리구중 dimethomorph는 모든 처리구에서 metalaxyl과 유사한 경향을 보였지만, dithianon은 처리후 농도가 급격히 감소하는 경향을 보였다. Metalaxyl copper oxychloride 수화제를 처리한 토마토중 metalaxyl의 잔류량은 1회 처리구를 제외한 모든 처리구에서 $0.02\sim0.04$ mg/kg 수준으로 검출되었다. Dimethomorph dithianon 수화제 처리구의 토마토중 dimethomorph는 12,500배 처리구 $0.012\sim0.021$ mg/kg, 25,000배 처리구는 $0.001\sim0.006$ mg/kg, 50,00베 처리구 $0.001\sim0.003$ mg/kg이 각각 검출되었으나 dithianon은 12,500배 3회 처리구에서 0.005, 50,000배 2회 처리구에서 0.003 mg/kg이 검출되었다. 역병 방제효과시험에서 모든 처리구에서 높은 방제가를 나타냈으나, 12,500배 처리구에서는 모두 약해가 관찰되었다. 따라서, 양액재배 토마토의 역병 방제를 위해서는 25,000배와 50,000배로 조제된 metalaxyl copper oxychloride 50% 수화제는 15일 간격 $1\sim3$회, dimethomorph dithianon 38% 수화제는 10일 간격 $1\sim3$회 혼합처리하는 것이 역병 방제효과와 생산물의 안전성 측면에서도 만족스러운 것으로 확인되었다.
국내 유통중인 오이 흰가루병 방제용 미생물농약의 혼용 및 기타 약제와의 혼용에 의한 오이 주요 곰팡이병 방제효과를 검정함으로써 오이 흰가루병 방제용 미생물농약의 활용증진 방안을 검토하였다. 오이 흰가루병에 대한 방제효과는 미생물농약의 종류에 따라 큰 차이가 있었는데 바실루스서브틸리스케이비401유상현탁제와 바실루스서브틸리스디비비1501수화제의 오이 흰가루병에 대한 방제효과는 20% 이상 차이가 있었다. 그러나 두 가지 미생물농약의 훈용에 의해 오이 흰가루병에 대한 방세효과가 증진되었고, 오이 흰가루병 방제용 미생물농약 바실루스서브틸리스케이비401유상현탁제와 노균병 방제용 화학약제 디메토모르프수화제의 혼용살포에 의해 오이 흰가루병과 노균병을 80% 이상씩 동시에 방제할 수 있었다. 이와 유사하게 오이 흰가루병 방제용 미생물농약 바실루스서브틸리스케이비401유상현탁제와 친환경자재 난황유의 혼용살포에 의해서도 오이 흰가루병은 95% 정도, 노균병은 70% 정도 방제효과를 얻을 수 있었다.
하수처리장에서의 총 인 저감을 위한 방안으로 완속교반/침전 섬유여과시스템을 적용하여 하수 방류수와 반류수를 제어하는 방법에 대해 비교 검토하였다. 물질수지를 통해 인의 최종 농도를 강화된 기준치인 0.2 mg/L로 낮추기 위해서는 약 92.4 kg T-P/day를 제거해야 되는 것으로 분석되었으며, 이를 위한 총 인 제거효율은 하수 방류수는 96%, 반류수(탈수여액)은 69.2% 이상이 되어야 한다. 총 인 제거 목표치를 달성하기 위한 시스템 운영비용을 검토하였으며, 하수방류수를 처리하는 것보다 유량은 적으나 고농도의 인을 함유한 반류수를 처리하는 것이 약품비용은 약 1/2.4, 전력비용은 약 1/120 정도로 절감되는 것으로 나타났다. 한편 반류수 처리를 위해 개발시스템인 완속교반/침전 섬유여과시스템과 일반적인 응집침전시스템을 적용하는 경우에 대한 경제성을 검토하였으며, 완속교반/침전 섬유여과시스템이 일반적인 응집침전시스템에 비해 설치면적이 약 1/7로 작고 약품소요량 및 전력비를 포함한 연간운전비용은 약 1/1.7 소요되어 개발시스템이 보다 경제성이 있는 것으로 평가되었다.
This article has investigated the spatial distribution of the solid particles in polymerization reactors using CFD analysis (FLUENT v. 6.2.1). The suspension of the solids in stirred reactors is affected by a number of parameters including particle diameter, vessel shape, impeller size, impeller speed, and rotating direction of stirrer. The degree of solids suspension in the vessel was quantified with a statistical average value, ${\sigma}^2$. The best stirring conditions were determined based on ${\sigma}^2$, which was found to depend on the vessel bottom shape.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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