• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제46권3호
• /
• pp.181-193
• /
• 2018

아산화질소($N_2O$)는 기후변화를 야기하는 온실가스임과 동시에 오존층을 파괴하는 가스이다. 하폐수 처리시 생물학적 질소 제거 공정에서 주로 배출되는 아산화질소가 환경에 미치는 영향은 매우 중요하므로 대책 수립이 필요하다. 본 논문에서는 하폐수 처리과정의 아산화질소 배출 관련 최신 연구동향을 종합적으로 고찰함으로써, 아산화질소의 배출량 및 생성에 미치는 주요 인자의 영향을 이해하고, 아산화질소 배출 저감 전략 수립에 필요한 정보를 도출하였다. 하폐수 처리공정에서 아산화질소가 배출되는 주요 경로는 hydroxylamine 산화, nitrifier 탈질 및 종속영양 탈질공정의 3가지로 구분된다. 실험실, 파일럿 및 실 규모 하폐수 처리 공정을 대상으로 아산화질소 배출량을 측정한 결과 아산화질소 배출량의 질소 부하량의 0-95%로 변이가 매우 컸다. 실 규모 하폐수 처리공정에서는 질소 부하량의 0-14.6%가 아산화질소로 배출되고, 평균값과 중간값은 각각 1.95%와 0.2%이었다. 아산화질소 배출량에 영향을 미치는 가장 중요한 운전인자는 용존산소와 아질산염 농도 및 COD/N 비율이었다. 아산화질소 배출 저감을 위해 운전인자를 조절하는 다양한 전략이 보고되고 있다. 또한, 하폐수 처리공정에서 아산화질소 배출 저감하기 위한 새로운 전략으로, 높은 아산화질소 환원효소 활성을 가진 미생물을 활용하거나, 기존의 탈질공정 대신 산소발생 탈질공정(oxygenic denitrification)을 도입하는 것이 제안되고 있다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제34권1호
• /
• pp.42-48
• /
• 2012

본 연구에서는 미세기포 액막화 부상조를 이용하여 인 제거에 관한 연구를 실시하였다. 미세기포 액막화 부상조는 기체용해탱크를 이용하여 부상 전 기 액을 충분히 용해시킨 후 일정한 저 압력으로 동일한 미세기포를 생성하도록 하는 방법을 사용하였다. $A_2O$ 공정과 m-$O_3$(미세기포 생성장치와 오존용해탱크가 결합된 공정)복합공정을 거친 2차 유출수를 인 제거 공정의 유입수로 사용하였으며, 원수의 T-P 농도가 2.89 mg/L일 때, 8%의 Alum을 30 mg/L의 농도로 주입하였을 경우 T-P 제거율이 94%를 나타내었고, T-P의 방류수수질기준인 0.2 mg/L 이하를 만족시키는 것으로 조사되었으며, 계절에 따른 수온 변화는 T-P 제거 특성에 영향을 주지 않았다. SS의 유입농도가 1.0 mg/L 이상일 시 SS가 응집공정 내의 seed 역할을 하여 평균 T-P의 제거율이 97% 이상 되는 것으로 조사되었고, 부상스컴을 50% 반송할 경우, 부상스컴 내에 포함되어 있는 응집제 성분 Al이 주입되는 응집제의 역할을 보조하여 오염물질의 응집효율을 극대화 시키는 것으로 조사되었다. 이러한 조건에서 T-P의 방류수 수질기준 0.2 mg/L 이하를 만족하는 0.18 mg/L의 농도를 나타내는 것으로 조사되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제40권6호
• /
• pp.746-751
• /
• 2002

석탄 연소기술에서 타 연소로에 비해서 유동층 연소는 황산화물과 질소산화물 배출을 줄이는 기술이다. 석회석의 소성으로 생성되는 CaO에 의한 황산화물의 제거와 저온 연소와 공기 다단계 주입에 의한 NOx를 줄일 수 있다는 것이 유동층 연소로의 큰 장점이지만, 상대적으로 $N_2O$의 배출은 매우 높다. $N_2O$는 지구온난화 가스일 뿐만 아니라 성층권내의 오존층을 파괴하는 물질이기도 하다. CaO는 $N_2O$ 분해를 위한 촉매 물질로 알려져 있다. 본 연구는 CaO를 충진시킨 고정층 반응기에서 CaO에 의한 $N_2O$의 분해특성에 관하여 수행하였으며, 유동층 연소온도와 가스조성에서 온도변화에 대한 $N_2O$의 분해특성, CaO 충진량의 변화와 $CO_2$, NO, $O_2$ 농도변화에 따른 $N_2O$ 분해특성에 관하여 수행하였다. 또한 실험 결과로부터 CaO표면에서 $N_2O$분해반응에 대한 반응속도식을 나타낼 수 있었다. 결과로서 온도가 증가함에 따라 $N_2O$ 분해반응이 증가하였으며, $CO_2$의 농도를 변화시킬 경우 $CO_2$ 농도가 증가할수록 $N_2O$ 분해반응이 감소하였다. NO 존재시와 비교하였을 때 $N_2O$의 분해반응이 감소함을 알 수 있었다. 반응속도론적으로 해석한 결과 $CO_2$ 농도에 대한 $N_2O$ 분해반응의 반응속도식을 다음과 같이 나타내었다. 본 연구 결과 CaO는 $N_2O$분해 반응에서 좋은 촉매 기능을 지니고 있음을 알 수 있었다. $\frac{d[N_2O]}{dt}=\frac{3.86{\times}10^9{\exp}(-15841/R)K_{N_2O}[N_2O]}{(1+K_{N_2O}[N_2O]+K_{CO_2}[CO_2])}$

• 한국환경과학회지
• /
• 제30권5호
• /
• pp.413-424
• /
• 2021

In this study, we quantitatively analyze the effect of ocean emission sources on the simulated O₃ concentrations in South Korea using the community multi-scale air quality (CMAQ) model. To analyze changes in O₃ concentrations by ocean emissions, two different CMAQ simulations considering ocean emissions (OE case) and without considering ocean emissions (NE case) were conducted during the Korea-United States air quality (KORUS-AQ) campaign period (May-June 2016). The changes in the simulated O₃ concentrations due to the effect of ocean emissions (OE case-NE case) appeared mostly in the ocean areas (+1.201 ppbv). The effect of ocean emissions was positive during the daytime (+1.813 ppbv), but negative during the nighttime (-0.612 ppbv). Analysis using the integrated process rate (IPR) confirmed that the increase or decrease in O₃ concentration by ocean emissions was mainly due to chemical processes. Further analysis using the integrated reaction rate (IRR) showed that the daytime increase in O₃ concentration was mainly attributable to the increased O₃ production via O + O₂ + M → O₃ + M reaction as photolysis of NO₂ increased due to the added ocean emissions. The nighttime decrease in O₃ concentration was mainly due to the increased O₃ titration by NO (NO + O₃ → O₂ + NO₂) due to the increased NO emission. These results indicate that the changes in the concentration O₃ in the sea area by the effect of ocean emissions are mainly due to increased NO_x emissions. However, there could be a number of uncertainties in ocean emissions data used in this study, thus continuous comparative research using the most updated data will need to be carried out in the future.

• 대한환경공학회지
• /
• 제35권12호
• /
• pp.889-896
• /
• 2013

수중의 미량 유해물질 제거를 위해 AOP 공정에 대한 관심이 증대되고 있다. 낙동강 하류에 위치한 정수장들은 대부분 $O_3/BAC$ 공정을 채택하여 운전 중에 있으며, AOP 공정의 일종인 peroxone 공정의 적용에 많은 관심을 가지고 있다. 본 연구에서는 $O_3/BAC$ 공정을 운전 중인 정수장에서 과산화수소를 투입할 경우에 후단의 BAC 공정에서의 잔류 과산화수소의 제거 특성을 biofiltration 공정과 함께 평가하였다. 유입수의 수온 및 과산화수소 농도변화 실험에서 biofilteration 공정은 낮은 수온에서 유입수 중의 과산화수소 농도가 증가하면 급격히 생물분해능이 저하된 반면, BAC 공정에서는 비교적 안정적인 효율을 유지하였다. 유입수의 수온을 $20^{\circ}C$, 과산화수소 투입농도를 300 mg/L로 고정하여 78시간 동안 연속으로 투입한 실험에서 biofilteration 공정은 EBCT 5~15분의 경우 운전 24~71시간 후에는 유입된 과산화수소가 거의 제거되지 않았으나, BAC 공정에서는 78시간 후의 과산화수소 제거율이 EBCT 5~15분일 때 38%~91%로 나타났다. 또한, 78시간 동안 연속 투입실험 후의 biofilter와 BAC 부착 박테리아들의 생체량과 활성도는 각각 $6.0{\times}10^4CFU/g$과 $0.54mg{\cdot}C/m^3{\cdot}hr$ 및 $0.4{\times}10^8CFU/g$과 $1.42mg{\cdot}C/m^3{\cdot}hr$로 나타나 운전초기에 비해 biofilter에서는 생체량과 활성도가 각각 99%와 72% 감소하였으며, BAC의 경우는 각각 68%와 53%의 감소율을 나타내었다. BAC 공정에서 생물분해 속도상수($k_{bio}$)와 반감기($t_{1/2}$)를 조사한 결과, 수온 $5^{\circ}C$에서 과산화수소 농도가 10 mg/L에서 300 mg/L로 증가할수록 $k_{bio}$는 $1.173min^{-1}$에서 $0.183min^{-1}$으로 감소하였고, $t_{1/2}$은 0.591 min에서 3.787 min으로 증가하였다. 수온 $25^{\circ}C$의 경우 $k_{bio}$와 $t_{1/2}$은 $1.510min^{-1}$에서 $0.498min^{-1}$ 및 0.459 min에서 1.392 min으로 나타나 수온 $5^{\circ}C$에 비해 수온이 $15^{\circ}C$와 $25^{\circ}C$로 상승할 경우 $k_{bio}$는 각각 1.1배~2.1배 및 1,3배~4.4배 정도 증가하였다. $O_3/BAC$ 공정을 운전 중인 정수장에서 peroxone 공정의 적용을 위해 과산화수소 투입을 고려할 경우, 후단의 BAC 공정에서 잔류 과산화수소를 효과적으로 제거 가능하였고, 고농도의 과산화수소 유출사고시에는 BAC 공정의 EBCT를 최대한 증가시켜 운전할 경우 수중의 과산화수소 농도를 최대한 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 센서학회지
• /
• 제6권6호
• /
• pp.451-457
• /
• 1997

산화물 반도체를 이용한 후막형 가스센서의 이산화질소에 대한 감지특성을 조사하였다. 기본 감지물질로는 $WO_{3}$, $SnO_{2}$, ZnO를 사용하였고, 여기에 다른 산화물 반도체를 소량 첨가하여 이산화질소에 대한 감지특성을 실험하였다. 동작온도에 따른 후막센서의 감지특성에서 감도, 회복특성을 고려할 때, $WO_{3}$와 $SnO_{2}$계 감지물질은 $300^{\circ}C$, ZnO계 감지물질은 $220{\sim}260^{\circ}C$ 정도의 동작온도에서 최적의 감지특성을 보였다. 그러나, ZnO계 감지물질은 큰 센서저항으로 인해 안정한 신호를 얻을 수 없었다. 오존, 암모니아, 에탄올, 메탄, 일산화탄소/프로판 혼합가스에 대한 선택성 실험에서 $WO_{3}$-ZnO(3 wt.%)와 $SnO_{2}-WO_{3}$(3 wt.%) 후막센서가 가장 우수한 이산화질소 감지특성을 보였다. 또한, 이들 후막센서들은 반복실험 및 농도의존성 실험을 통해서도 우수한 신호재현성을 보였으며 특히, 1 ppm 이하의 이산화질소를 검지, 정량화 할 수 있음을 보여 주었다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제37권6호
• /
• pp.480-486
• /
• 1994

상수원으로 유입될 가능성이 있는 몇가지 농약과 중금속 및 계면활성제를 상수처리 과정을 달리하였을 때 효율적인 제거 정도를 알아보기 위하여 상수처리시 많이 사용되는 여러 산화제를 처리하고 응집제 및 수중의 유기물의 농도를 변화시켰을 때 이들 오염물질들의 제거에 미치는 영향을 조사하였다. IBP, diazinon과 CNP의 경우에는 $Cl_2$ 처리에 의해 $68{\sim}100%$ 제거되었으며 diazinon은 모든 산화제에 의해 매우 잘 산화되는 것으로 나타났으며 butachlor은 모든 산화제 처리에 의해 $20.3{\sim}26.7%$ 정도로 영향을 적게 받았다. 계면활성제인 sodium dodecylbenzenesulfonate는 오존처리에 의해 효과적으로 산화 제거되었으나 다른 산화제에 대해서는 매우 안정하였다. 중금속(Cd, Pb, Cu, Zn)의 경우에는 산화제에 대해 아무런 영향을 받지 않았다. 수중에 유기물의 농도와 응집제의 투여량을 변화시켰을 때 농약과 계면활성제는 아무런 영향을 받지 않은 반면 중금속의 경우 응집제 투여량이 증가함에 따라 그 제거량이 증가하였으나 수중 유기물의 농도를 증가시켰을 때에는 중금속의 응집제에 의한 제거효율이 감소되었다.

• 한국환경과학회지
• /
• 제13권4호
• /
• pp.377-387
• /
• 2004

This study has been performed to clarify the characteristics of temporal and spatial distribution of surface ozone concentration over Jeju Island, one of the cleanest areas in Korea with low emissions of air pollutants. Ozone data are monitored at four sites in Jeju Island. These monitoring sites are located at two urban area(referred to Ido and Donghong), coastal area(Gosan site) and forest site(Chuna site). Ozone data has been routinely collected at these sites for the late four years. The patterns of seasonal cycle of ozone concentrations at all stations show the bimodal with the peaks on spring and autumn and a significant summer minimum. However, the patterns of diurnal variations at rural station, i.e., Gosan and Chuna sites are considerably different to those at urban stations such as Ido and Donghong sites. The patterns of $\DeltaO_3$ variations are very similar with those of monthly mean ozone concentrations and $\DeltaO_3$ values are exceeded 30 ppb, at urban stations. This may be that urban stations are more influenced by local photochemical reactions rather than rural stations. In order to assess the potential roles of meteorological parameters on ozone formation, the meteorological parameters, such as radiation, temperature, and wind are monitored together with ozone concentrations at all stations. The relationships of meteorological parameters to the corresponding ozone concentration are found to be insignificant in Jeju Island. However, at Gosan and Donghong stations, when the sea breeze blew toward the station, the ozone concentration is considerably increased.

• 한국대기환경학회지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.642-652
• /
• 2006

In order to understand the characteristics of surface ozone concentration and high $O_3$ concentration days, regional data from seven air quality monitoring stations which were operated by local governments were analyzed Regional characteristics of $O_3$ concentration were analyzed with the data of $O_3$ concentration and the characteristics of $O_3$ generation and weather conditions by the selection of the days in which the concentration was higher than 80 ppb. In the case of daily variation, the lowest $O_3$ concentration was shown in all regions from 7am to 8am and the highest around at 4 pm. The monthly variation of mean $O_3$ concentration and ${\Delta}O_3$ values revealed a reducing pattern in July and August following the peak in June, and again a gradual increasing trend in September and October. The result shows that the amount of ozone is dependent on photochemical reaction. The days of $O_3$ generated more than 80 ppb in the region of Gwangyang-bay were 544 days(1,760 hrs). The frequency of occurrence in the region revealed a strong pattern with the order of Samil-dong, Jinsang, and Gwangmu-dong stations in the Gwangyang region. However, Tein-dong, which is the nearest station to air pollution material generation source, showed the lowest frequency in the study area. Consequently, the meteorological parameters which can easily generate the high concentration of $O_3$ in the region of Gwangyang-bay are characterized as follows; atmospheric temperature which is higher than $19^{\circ}C$, relative humidity with the range of $60{\sim}85%$, the less average wind velocity than 5 m/s, cloud cover which is less than 5/10, and the more duration of sunshine than 8 hours.

• 공업화학
• /
• 제22권5호
• /
• pp.532-539
• /
• 2011

본 연구에서는 건조된 저등급 석탄에 대하여 상온 또는 가온에서 다양한 기체를 이용한 표면처리를 수행한 전과 후 다양한 물리화학적 특성이 조사되었다. 건조된 저등급 석탄에 대하여 공업분석을 수행한 결과, 수분 함량이 2.0% 이하였으며, 상대적으로 휘발분, 고정탄소, 회분 등의 조성이 각각 44.2, 44.9, 8.9%로 구성됨을 확인하였다. 또한, 건조된 저등급 석탄에 대하여 원소분석을 수행한 결과, 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 성분이 각각 62.66, 4.33, 0.94, 27.01, 0.09%의 조성으로 구성됨을 확인하였다. 이러한 건조된 저등급 석탄에 대하여 상온에서의 다양한 농도를 지니는 오존을 이용한 표면처리, $200^{\circ}C$에서의 5 vol% 농도의 암모니아를 이용한 표면처리 과정 전과 후에 대하여 FT-IR, 원소분석, 공업분석, $NH_3-TPD$, 발열량 측정, 열무게 분석에 의한 산화 특성, 발화점 측정, 수분 흡착 등의 물리화학적 특성이 조사되었다. 그 결과, 상온에서 수행된 오존에 의한 표면처리 과정 후에는 오존 기체에 의하여 석탄의 표면이 산화 과정을 통하여 함산소 관능기가 형성되어 산소 함유량이 증가, 상대적으로 탄소 및 수소 함유량이 감소되어 발열량이 저하되었다. 또한 발화점이 저하되었으며, 수분 흡착이 촉진되었다. 이와는 달리 $200^{\circ}C$에서 암모니아에 의한 표면처리 후에는 표면처리 전 석탄이 지니고 있는 함산소 관능기를 분해 및 소실시킴으로써 산소성분의 함량이 감소, 상대적으로 탄소 및 수소 성분의 함량이 증가되어 발열량이 증가되었으며, 발화점이 높아졌다. 이를 통하여 표면처리 방법에 따라 건조된 저등급 석탄에 대한 조성 및 기타 물리화학적 특성들의 변화를 확인하였다.