• 제목/요약/키워드: ${NH_4}^+$-N

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양돈 폐수로부터 고농도 암모니아성 질소의 감소를 위한 화학적 첨가제의 영향 (Influence of a chemical additive on the reduction of highly concentrated ammonium nitrogen(NH4+-N) in pig wastewater)

  • 배수호;김은;유건상
    • 환경생물
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    • 제40권3호
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    • pp.267-274
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    • 2022
  • 양돈 폐수로부터 NH3를 제거하기 위해서 양돈 폐수의 무게 대비 MgO(wt. %)의 양을 변화시키면서 양돈 폐수에 주입하였다. 24시간 동안 폭기시키면서 MgO (0.8 wt. %)로 처리한 양돈 폐수는 미처리 양돈 폐수에 비하여 NH3 가스 발생량이 75.5% 감소하였으며, 1개월 동안 밀폐된 상태에서도 NH3 가스가 거의 발생하지 않았다. 본 연구에서 사용한 MgO는 양돈 폐수의 pH를 상승시켜 NH3가 가스 형태로 탈기될 수 있는 조건을 제공해 주었으며, 과량 주입할 경우에도 호기성 미생물 활동에 악영향을 줄 수 있는 pH 10.5를 초과하지 않았다. 양돈 폐수에서 제거되지 않고 남아 있는 NH4+는 인산과 MgO를 첨가하여 스트루바이트의 형태로 침전시켜 제거하였다. 스트루바이트를 합성하기 위해서 NH4+의 몰비와 동일하게 인산과 MgO를 주입하고 황산을 첨가하여 양돈 폐수의 초기 pH를 5로 조정한 후 점진적으로 폐수의 pH를 상승시켰다. pH 6에서 흰 침전물 소위 스트루바이트가 생성되기 시작하여 pH 10까지 지속적으로 합성이 이루어졌다. 총 86.1%의 NH4+ 제거 중에서 62.4%가 약산성인 pH 6에서 제거되었다. 침전물 중에 스트루바이트의 존재를 XRD로 조사하였고 그 결과 pH 6에서 침전물이 스트루바이트의 결정성을 갖는다고 확인되었다. pH 7~10인 조건에서는 스트루바이트가 비결정질 형태로 존재하며, pH가 11인 이상에서는 생성된 스트루바이트가 완전히 붕괴되었다. 침전물 내에서 스트루바이트의 수득률은 에너지 분산형 X-ray, 열중량분석기, 원소분석기의 결과치를 바탕으로 하여 68%~84%임을 확인할 수 있었다. 만약 NH3가 제거된 양돈 폐수를 건조 퇴비에 뿌려 부숙하게 된다면 퇴비의 부숙 기간 동안 NH3로 인한 악취를 상당히 감소시킬 수 있을 것이다. 이와 더불어, MgO로 처리한 양돈 폐수는 가축 퇴비에 인과 질소를 보충하는 역할을 담당할 수 있을 것이다. 앞으로도 본 연구를 계속적으로 진행하여 국내에서 친환경퇴비를 생산할 수 있는 기틀을 마련하고자 한다.

경산시 지하수의 수질특성에 관한 연구 (A Study on the Characteristics of Groundwaters in Gyeongsan City)

  • 송성숙;박병윤;이부용
    • 한국환경과학회지
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    • 제16권6호
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    • pp.677-682
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    • 2007
  • This study was performed to provide the basic information on characteristics of groundwater pollution in Gyeongsan city. Forty two groundwater samples were collected, and pH, DO, COD, $NH_3-N,\;NO_3^--N$, T-N, $PO_4^{3-}-P$, Cl, Ca, Mg, hardness, evaporate residues and others were investigated. And, ANOVA analyses were carried out to reveal the differences in water pollution indicator values of by industry, commerce/residence and agriculture areas. The results were as follows. 1. The mean values of pH, DO, COD, $NH_3-N,\;NO_3^--N$, T-N, $PO_4^{3-}-P$, Cl, evaporate residues, Ca and hardness were 6.9, $7.9mg/\ell,\;0.4mg/\ell,\;2.44mg/\ell,\;2.73mg/\ell,\;6.06mg/\ell,\;0.82mg/\ell,\;32.72mg/\ell,\;381.67mg/\ell,\;41.53mg/\ell,\;177.17mg/\ell$, respectively. 2. As groundwater became deeper, the values of Cl, Ca, Mg, Na, hardness and evaporate residues remarkably increased, but those of COD, $NH_3^--N,\;NO_3^--N,\;NO_2^-N$, T-N decreased. 3. The values of COD, Cl, Ca, Mg, Na, hardness and evaporate residues were very high in industrial area, and those of $NH_3-N,\;NO_2^--N$, T-N were very high in commercial/residential area, and those of $NO_3^--N$ were a little high in agricultural area. 4. The correlations between depth and each value of Mg, Na, Fe, hardness and evaporate residues were highly positive, and those between DO and each value of Mg, Cu, Fe, hardness and evaporate residues were highly negative. 5. According to ANOVA analyses, the differences in three area groups (industry, commerce/residence and agriculture) on the values of $NH_3-N$, T-N, evaporate residues, hardness, Ca, Mg, K and Fe were significant at 1% level.

Identifying N sources that affect N uptake and assimilation in Vanda hybrid using 15N tracers

  • Panjama, Kanokwan;Ohyama, Takuji;Ohtake, Norikuni;Sato, Takashi;Potapohn, Nuttha;Sueyoshi, Kuni;Ruamrungsri, Soraya
    • Horticulture, Environment, and Biotechnology : HEB
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    • 제59권6호
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    • pp.805-813
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    • 2018
  • Vanda is an aerial tropical orchid native to Thailand and nitrogen (N) fertilizer is mainly used to promote its growth and quality. However, little is known about the characteristics of N absorption and assimilation in Vanda. The objective of this study was to determine the appropriate source of N for Vanda cultivation. In this experiment, shoots and roots of Vanda 'Ratchaburi Fuchs-Katsura' were sprayed weekly with 100 ml of $^{15}N$ tracer solution (1) 10 mM of $^{15}NO_3{^-}$, (2) 5 mM of $^{15}NO_3{^-}$ plus 5 mM of $NH_4{^+}$, (3) 5 mM of $NO_3{^-}$ plus 5 mM of $^{15}NH_4{^+}$ and (4) 10 mM of $^{15}NH_4{^+}$. The results indicated that plants fed with a combined N fertilizer gave the highest of $^{15}N$ use efficiency ( $^{15}NUE$) of about 21.8%, 30 days after the first feeding (DAF), compared with those fed sole sources of $^{15}NO_3{^-}$ (21.0%) and $^{15}NH_4{^+}$ (16.6%). However, a sole nitrate fertilizer or combination fertilizer did not significantly affect the total N and labelled N content. Alanine was a major amino acid found in leaves and roots at 7 DAF, whereas glutamine was mainly found in stems. At 30 DAF, tyrosine and alanine became major components in the leaves, and glutamine decreased in stems when plants were fed with a single $^{15}NH_4{^+}$ source.

중질소(重窒素)를 이용(利用)한 진흥(振興)과 통일(統一)벼의 암모니움, 질산(窒酸) 및 요소태(尿素態) 질소(窒素)의 흡수특성(吸收特性) 연구(硏究) (Studies on absorption of ammonium, nitrate-and urea-N by Jinheung and Tongil rice using labelled nitrogen)

  • 박훈;석순종
    • 한국토양비료학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.225-233
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    • 1978
  • 통일(統一)과 진흥(振興)을 urea, $NH_4$, $NO{_3}^-N$ 별(別) 수경액(水耕液)에 재배(栽培)하여 유수형성기(幼穗形成期)에 중질소(重窒素)를 사용(使用) 각형태별(各形態別) 흡수속도(吸收速度) 및 체내(體內) 분포(分布)(2시간(時間))를 몇개 요인별(要因別)로 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 질소전력(窒素前歷)이 공급질소(供給窒素)와 같은 경우 두품종(品種) 모두 $NH_4$ >urea> $NO_3$의 순(順)으로 흡수속도(吸收速度)가 크며 언제나 통일(統一)이 진흥(振興)보다 컸다(특히 $NH_4$에서) 이때 흡수(吸收)의 율원단계(律遠段階)(가장느린)는 urea는 근(根)${\rightarrow}$엽초, $NO_3$는 엽초${\rightarrow}$엽신(葉身), $NO_3$는 배양액(培養液)${\rightarrow}$근(根)의 단계(段階)를 보였다. 2. urea에 배양후(培養後) $^{15}NH_4$의 흡수속도(吸收速度)는 ($mgN/g{\cdot}root$ 2hr)의 통일(統一)의 경우 $18^{\circ}C-28^{\circ}C-38^{\circ}C$까지 직선적(直線的)으로 증가(增加)한다($Q_{10}$ 1.21 및 1.32 진흥(振興)은 차이가 없었다. $28^{\circ}C$에서의 암처리(暗處理)는 통일(統一)에서는 차이(差異)가 없었으나 진흥(振興)에서는 12%의 감소(減少)를 가져왔다. 3. 질소전력(窒素前歷)에 의한 N 형태별(形態別) 흡수속도(吸收速度)는 두품종(品種) 모두 $NH_4{\rightarrow}NO_3$ > $NO_3{\rightarrow}NH_4$ > $urea{\rightarrow}NO_3$의 순(順)이었으며 통일(統一)이 언제나 높았다(특히 $NH_4{\rightarrow}NO_3$ >에서), $urea{\rightarrow}NO_3$는 통일은 $NH_4{\rightarrow}NO_3$와 같고 진흥(振興)은 $NO_3{\rightarrow}NH_4$보다 약간 적었다. $NH_4{\rightarrow}^{15}NO_3$$NH_4{\rightarrow}^{15}NH_4 $보다 적었다(특히 통일(統一)). 4. $NH_4{\rightarrow}NO_3$의 경우 15분내(分內)의 흡수속도(吸收速度)는 2시간(時間)동안의 흡수속도(吸收速度)보다 크며 통일(統一)이 진흥(振興)보다 언제가 흡수속도(吸收速度)가 컸다. 5. 부위별(部位別) 중질소과잉률(重窒素過剩率) 및 중질소농도(重窒素濃度)와 근(根)의 중질소흡수속도(重窒素吸收速度)가 대사(大謝)와 전류(轉流)에 각각(各各) 다른 의미(意味)를 가지고 있으나 흡수선호성기준(吸收選好性基準)은 최후자(最後者)가 가장 좋은것 같았다. 질소형전력(窒素形前歷)과 형태별(形態別) 선호성(選好性)의 품종간차이(品種間差異)를 포장조건(圃場條件)과 수도(水稻)의 효율적(效率的) 시비방법(施肥方法)과 관련검토(關聯檢討)하였다.

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답양중(畓壤中)의 Cadmium 분석방법(分析方法)에 관(關)한 연구(硏究) (Studies on the Method of Cadmium Analysis in Paddy Soils)

  • 이민효;김복진;박영선;빈영호
    • 한국토양비료학회지
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    • 제14권4호
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    • pp.230-235
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    • 1982
  • 토양중(土壤中)의 가용성(可溶性) 카드뮴 정량(定量)을 위한 가장 효과적인 침출액(浸出液)을 찾아내기 위하여 카드뮴 오염도(汚染度)가 높은 답토양(沓土壤)과 그 토양(土壤)에서 재배(栽培)된 정조(正組)를 대상(對象)으로 수종의 침출액(浸出液)을 사용(使用)하여 시험(試驗)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 침출액별(浸出液別) 토양중(土壤中)의 카드뮴 침출력(浸出力)은 IN-HCl>0.1N-HCl > 0.075N-Mixture > $IN-Nh_4OAC(H4.8)$ > $DTPA-CaCl_2$ > 5% Acetic acid > $IN-NH_4OAC(pH7.0)$ > $IN-NH_4NO_3$의 순(順)으로 강(强)하였다. 2. 침출액별(浸出液別) 토양중(土壤中)의 카드뮴함량(含量)과 그 토양(土壤)에서 재배(栽培)한 현미중(玄米中)의 카드뮴함량간(含量間)에는 공시(供試)한 침출액(浸出液) 모두 유의성(有意性) 있는 정(正)의 상관(相關)을 나타내었으며 이중 $IN-NH_4OAC(pH7.0)$ 침출액(浸出液)이 상관계수(相關係數)가 가장 높았다. 3. 토양중(土壤中) 카드뮴함량(含量) 및 토성(土性)의 분류(分類)에 따른 토양중(土壤中)의 가용성(可溶性) 카드뮴함량(含量)과 현미중(玄米中)의 카드뮴함량간(含量間)에는 침출액(浸出液)에 따라 상관정도(相關程度)가 달랐다. 4. $IN-NH_4OAC(pH7.0)$ 침출액(浸出液)은 토양중(土壤中) 가용성(可溶性) 카드뮴함량(含量)과 현미중(玄米中) 카드뮴함량간(含量間)에 가장 높은 상관(相關)을 나타내었으나 침출력(浸出力)이 낮았다. 5. 0.075N-Mixture침출액(浸出液)은 $IN-NH_4OAC(pH7.0)$침출액(浸出液)에 비(比)하여 토양중(土壤中)의 카드뮴함량(含量)과 현미중(玄米中) 카드뮴함량간(含量間)에 상관(相關)은 다소(多少) 낮았으나, 0.1N-HCl침출액(浸出液)에 비(比)하여 침출력(浸出力)이 비슷하면서도 더 높은 상관(相關)을 나타내었다.

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완효성비료 시용 논 토양중의 질소행동에 관한 연구 (Nitrogen Balance in Paddy Soil of Control-Release Fertilizer Application)

  • 이경보;박찬원;박광래;김종구;이덕배;김재덕
    • 한국토양비료학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.157-163
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    • 2005
  • 최근 지구온난화에 따른 농업환경이 변화와 기상변화에 대비한 작물의 영양관리 대책 도출과 지속적인 농업생산체계를 확보 하고자 논토양에서 완효성 비료시용시 질소이용률 평가와 질소수지를 분석하였다. NPK 처리구의 표층수중 $NH_4-N$ 농도는 벼 이앙초기 $2.07mg\;L^{-1}$이었으나 그 이후 감소하다가 수비시용과 더불어 $NH_4-N$ 농도가 증가하였다. 완효성 시비구의 $NH_4-N$ 농도는 벼 이앙 18일 이후부터는 NPK 시용구보다 높았다. NPK 시용구의 $NO_3-N$ 함량 변화는 벼 이앙 10일경에 약 $3.97mg\;L^{-1}$로 가장 높았으며 그 이후는 감소하였다. CRF100% 시용구의 $NO_3-N$ 함량 변화는 벼 이앙 후 30일까지 $3-5mg\;L^{-1}$ 범위를 보이다가 그 이후는 감소하는 경향이었다. 토양중 $NH_4-N$ 함량 변화는 NPK 처리구에서 이앙 초 $120mg\;kg^{-1}$ 내외였으며, 이앙 20일 이후에 $45mg\;kg^{-1}$으로 감소하였다가 추비로 인하여 $NH_4-N$ 함량이 다시 $45mg\;kg^{-1}$로 증가하였다. 완효성비료 시용구에서는 벼 생육초기에는 처리 간 차이가 없었으나 이앙 25일 이후부터 NPK 시용구에 비하여 완효성비료 시용구에서 $NH_4-N$ 함량이 증가하였다. NPK 처리구에서 암모니아 휘산으로 손실된 질소량은 $22.4kg\;ha^{-1}$이었며, 완효성 비료를 시용함으로서 67%까지 암모니아 휘산을 줄일 수 있었다. 질소 이용율은 NPK 시용구가 27.4%이었고, CRF70% 시용구는 51.2%, CRF100% 시용구는 49.0%였다. 또한 질소 흡수량은 전반적으로 질소수준이 높을수록 흡수량이 많았다. 수량은 NPK 시용구가 $4,510kg\;ha^{-1}$이었고, CRF70% 시용구는 $4,800kg\;ha^{-1}$, CRF100% 시용구는 $4,970kg\;ha^{-1}$이였다.

소성온도에 따른 굴 패각의 영양염 제거 성능 평가 (Evaluation of Nutrients Removal using Pyrolyzed Oyster Shells)

  • 정일원;우희은;이인철;김진수;김경회
    • 해양환경안전학회지
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    • 제25권7호
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    • pp.906-913
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    • 2019
  • 소성 굴 패각의 PO4-P 및 NH3-N의 제거성능을 평가하기 위해 100℃(POS100), 600℃(POS600), 800℃(POS800)로 소성시킨 굴 패각을 시료충전층에 채워 인공오수를 통과시키는 실내실험을 통해 PO4-P 및 NH3-N의 제거 성능을 확인하였다. 시료충전층을 통과한 유출수는 굴 패각에서 용출된 CaO의 영향으로 pH가 상승한 것으로 조사되었다. PO4-P 제거량은 최대 약 23.1 mg/kg(POS100), 16.1 mg/kg(POS600), 15.9 mg/kg(POS800)으로, POS100의 PO4-P 제거량이 높게 나타난 것으로 확인되었다. PO4-P 제거 요인으로는 굴 패각의 Ca 및 Dolomite가 PO4-P를 흡착·침전시킨 것으로 판단된다. NH3-N 제거량은 최대 약 3.56 mg/kg(POS100), 5.72 mg/kg(POS600), 3.97 mg/kg(POS800)으로 나타났다. NH3-N의 제거율이 낮은 요인으로는 불안정한 질산화 과정, pH의 상승으로 인해 NH3-N가 NH4+로 변환된 영향 등의 복합적인 원인으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 소성 굴 패각은 화학 반응을 통해 PO4-P 및 NH3-N 농도를 감소시킨 것으로 판단되며, 본 연구의 결과는 향후 소성 굴 패각을 활용한 하수처리 기술개발을 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

슬러리형 돈사폐수의 혐기성 소화시 암모니아 부하의 영향 (Effect of Ammonia Nitrogen Loading Rate on the Anaerobic Digestion of Slurry-typed Swine Wastewater)

  • 원철희;권재혁;임재명
    • 유기물자원화
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    • 제17권1호
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    • pp.49-57
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    • 2009
  • 본 연구에서는 UASB 반응조를 이용한 슬러리형 돈사폐수의 혐기성 소화시 암모니아 부하의 영향을 평가하였다. UASB 반응조는 $0.02{\sim}0.96kg{NH_4}^+-N/m^3/day$ 범위의 NVLR로 운전되었으며, 정상상태에서 biogas내 메탄함량은 73.3~77.9%였다. FA 농도는 메탄생성미생물의 저해 범위까지 증가하였으나, 메탄함량을 고려할 때, FA와 TA로 인한 저해는 발생하지 않았다. NVLR이 증가함에 따라 COD 제거율은 악화되었으며, $0.55kg{NH_4}^+-N/m^3/day$ 이하의 부하에서 COD 제거율을 60% 이상으로 유지할 수 있었다. NVLR이 0.09에서 $0.96kg{NH_4}^+-N/m^3/day$로 증가함에 따라, biogas의 생성량은 3.71에서 9.14L/day로 증가하였으며, COD의 메탄으로 전환율은 0.32에서 $0.20m^3CH_4/kg$으로 감소하였다. FA농도, COD 제거율, 메탄생성률 등을 고려할 때, UASB 반응조는$0.40kg{NH_4}^+-N/m^3/day$ 이하의 NVLR로 운영되어야 한다.

Isolation, identification and immobilized-cell characteristics of a bacterium that produces $N_2$ from $NH{_4}{^+}$ under an aerobic condition

  • Park, Kyoung-Joo;Cho, Kyoung-Sook;Kim, Jeong-Bo;Lee, Min-Gyu;Lee, Byung-Hun;Hong, Young-Ki;Kim, Joong-Kyun
    • 한국생물공학회:학술대회논문집
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    • 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVII)
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    • pp.450-455
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    • 2005
  • To treat wastewater efficiently by a one-step process of nitrogen removal, a new strain of $N_2-producing$ bacteria from $NH{_4}{^+}$ under an aerobic condition was isolated and identified. By 16S-rDNA analysis, the isolate was identified as Enterobacter asburiae with 96% similarity. The isolate shows that the capacity of $N_2$ production under an oxic condition was approximately three times higher than that under an anoxic condition. The optimal conditions (pH, temperature and C/N ratio) of the immobilized isolate for $N_2$ production were found to be 7.0, $30^{\circ}C$ and 5, respectively. Under all the optimum reaction conditions, the removal efficiency of $COD_{Cr}$ and TN reached 56.1 and 60.9%, respectively. The removal rates of $COD_{Cr}$ and TN were highest for the first 2.5 hrs (with the removal $COD_{Cr}$ ratios of 32.1), and afterwards the rates decreased as reaction proceeded. For application of the immobilized isolate to a practical process of ammonium removal, a continuous bioreactor system exhibited a satisfactory performance at HRT of 12.1 hr, in which the effluent concentrations of $NH{_4}{^+}-N$ was measured to be 15.4 mg/L with its removal efficiency of 56.0%. The maximum removal rate of $NH{_4}{^+}-N$ reached 1.6 mg $NH{_4}{^+}-N/L/hr$ at HRT of 12.1 hr (with N loading rate of 0.08 $Kg-N/m^3-carrier/d)$. As a result, the application of the immobilized isolate appears a viable alternative to the nitrification-denitrification processes.

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무산소-호기공정을 이용한 순환식 생물여과반응기에서 동시 질산화 및 탈질화의 특성 연구

  • 이수철;김동진
    • 한국생물공학회:학술대회논문집
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    • 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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    • pp.343-346
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    • 2000
  • 본 BAF 반응기 연구에서의 C/N비의 증가는 산소의 친화도가 큰 호기성 종속영양 미생물에게 유리한 조건을 형성하여 질산화의 효율을 감소시켰으나 공기양의 증가로 인해 질산화 미생물의 활성도는 다시 증가하였다. 총 질소의 제거율은 동일한 C/N비에서 공기량을 증가하여 많은 양의 암모니아성 질소가 질산성 질소로 산화될 때 증가하였으며 이 결과는 무산소조에서 많은 다공성의 여재에 미생물이 두꺼운 생물막을 형성하여 생물막 안쪽으로 용존산소가 쉽게 전달되지 않아 탈질에 큰 영향을 미치지 않은 결과라고 볼 수 있다.

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