• 제목/요약/키워드: Degradable

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분리막/다공 전극형 전기분해 조합공정을 이용한 하.폐수의 고도처리 (Advanced Treatment of Sewage and Wastewater Using an Integrated Membrane Separation by Porous Electrode-typed Electrolysis)

  • 최용진;이광현
    • 멤브레인
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    • 제22권2호
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    • pp.95-103
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    • 2012
  • 본 연구에서는 생활오수, 산업폐수, 축산폐수 등에서 발생하는 질산성화합물 및 난분해성 화합물을 효과적으로 처리하기 위해 막분리법과 다공 전극형 전기분해법을 조합한 하 폐수의 고도처리 기술을 제안하였고 제안 시스템의 효율성을 검토하였다. 제안하는 시스템은 활성슬러지 공정, 막분리 공정, 다공 전극형 전기분해공정의 3단계로 구성하였다. 본 연구에서 구성되는 막분리 공정은 부유물질을 제거해줌으로써 전기분해공정의 부하를 최소화할 수 있는 역할을 담당할 수 있게 하여 시스템을 안정하게 운전할 수 있도록 하였다. 전기분해 하이브리드 공정에 있어서는 다공성 전극으로 구성함으로써 비표면적의 확대로 인한 전극의 효율성을 높였다. 아울러 외부전압을 인가함에 따라 처리제의 공급 없이 장치에 유입된 물을 분해시킴으로써 산화 환원 반응을 유도하였다. 즉 중간체로서 수소 자유전자 라디칼과 산소원자 라디칼이 발생되어 난분해성 유기물을 산화 분해하는 역할을 담당하도록 하였다. 이는 전극 내에서 발생하는 중간체를 폐용질의 분해에 사용하기 때문에 친환경적 처리공법이었다. 실험결과들은 제안공정이 활성슬러지공법에 비하여 우수한 공정임을 보여 주었다. SS제거율은 제안공정, 막분리공정, 활성슬러지 단독공정에서 각각 약 100%, 약 100%, 약 90%였고 COD 제거효율은 제안공정 약 92%, 막분리공정 약 84%, 활성슬러지 단독공정 약 75%였으며 T-N의 제거효율은 제안공정 약 88%, 막분리공정 약 67% 활성슬러지 단독공정 약 58%였다. 이결과는 SS의 제거에 있어서 막분리 하이브리드 공정만으로도 부유물질이 충분히 제거됨을 나타내고 있었다. COD의 제거에 있어서 막분리 하이브리드 공정은 SS분의 제거를 통한 COD와 SS이외의 유기물질이 소량제거 되었음을 보였고 전기분해 하이브리드 공정에 있어서는 유기물질의 산화반응을 통한 분해로 높은 제거효율을 보였다. T-N의 제거에 있어서는 막분리 하이브리드 공정은 SS분에 포함된 부분과 소량의 유기물에 포함된 부분이 제거되고 있는 반면 전기분해 공정에 있어서는 유기물질의 산화분해반응으로 인한 높은 제거효율을 나타내고 있었다.

생분해성 멀칭필름을 이용한 고구마 재배 (Bio-Degradable Plastic Mulching in Sweetpotato Cultivation)

  • 이준설;정광호;김학신;김정주;송연상;방진기
    • 한국작물학회지
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    • 제54권2호
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    • pp.135-142
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    • 2009
  • 고구마 멀칭재배에서 생분해성 플라스틱 피복재 이용 가능성을 검토하고자 시험을 수행 한 결과 다음과 같다. 1. 필름의 물성은, 생분해성인 PBSA와 PLC + Starch는 일반멀칭재료인 LDPE 에 비하여 인장강도는 $2{\sim}27$% 상승하였으나 신율은 $2{\sim}22$% 낮았고, 인열강도도 $2{\sim}6$%가 낮았다. 2. 피복기간에 따른 인장강도의 변화는 생분해성 필름의 경우 피복 후 $60{\sim}70$%일 동안 급격히 감소하다가 그 후 완만한 감소를 보였고 제조 원료별로는 PLC + Starch가 PBSA에 비하여 변화율이 낮았다. 3. 신율의 변화는 피복 후 $60{\sim}70$%일 동안 매우 급격히 감소하다가 그 후 완만한 감소를 보였다. 제조 원료별로는 PLC + Starch와 PBSA 제품간의 뚜렷한 차이는 보이지 않았으나 15 ${\mu}m$ PBSA의 경우 $60{\sim}70$%일이 지나면서 급격한 물성저하를 보였다. 4. 생분해성 필름에 대한 용출시험에서는 중금속들이 아주 작거나 검출되지 않았고, 국내 환경마크협회가 정하는 생분해성 수지 제품에 대한 유해물질 함량기준을 충족하였다. 5. 멀칭재료간의 윌별 지온차이는, 6월 하순${\sim}$7월 중순에는 PLC + starch > PBSA > LDPE > None 순으로 온도가 높아지는 경향을 보이다가 7월 하순${\sim}$9월 하순에는 LDPE > PLC + starch > PBSA > None 순으로 온도가 높아졌다. 6. 고구마 멀칭재배 후 분해양상은, 생분해성 필름 PBSA(EA, EB, EC)과 PLC + Starch(DD, DE, DF)는 고구마 삽식 후 60일이 지나면서 분해되기 시작하였고, 수확기인 120일이 지나서는 95%이상이 분해되었다. 7. 피복재별 괴근 수량은 PBSA는 3,070 kg/10a, PLC + Starch은 3,093 kg/10a, LDPE는 2,946 kg/10a으로 멀칭재료간에 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. 이상을 종합하여 볼 때 고구마 재배에서 생분해성인 PBSA와 PLC + Starch와 같은 필름을 사용한다면, 필름의 물성, 분해도, 환경친화성, 수확작업의 간편성 등을 고려해볼 때 실제 농업현장에서 이용 가치가 매우 높을 것으로 생각된다.

철 광물에 의한 염소계 유기화합물의 환원적분해 (Reductive degradation of Chlorinated compounds by using Iron Minerals)

  • 김성국;박상원
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제9권2호
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    • pp.11-19
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    • 2004
  • 염소계 및 니트로계 유기 화합물은 발암물질 또는 돌연 변이성 유발물질로 인체에 매우 유독한 물질로 알려 져있다. 특히 사염화탄소,헥사클로로에탄 또는 니트로계 방향족 화합물은 자연계에서 분해되는 반감기는 수십 년이 걸린다. 이 연구에서는 염소계 유기화합물의 환원적 분해반응으로 무독화하는 것을 목적으로 한다. Fe$^{0}$ , FeS와 FeS$_2$를 반응 매개물로 이용해서 $CCl_4$, $C_2$Cl$_{6}$, $C_2$HCl$_{5}$ , $C_2$Cl$_{4}$$C_2$HCl$_3$의 환원적 분해반응에서 다음과 같은 결과를 얻었다. $CCl_4$ 는 FeS을 반응 매개물로 혐기성 조건에서 CHCl$_3$와 CH$_2$Cl$_2$로 환원적 분해반응을 하였다. $CCl_4$에서 CHCl$_3$으로 환원반응은 매우 빠르게 일어나는 반면 CHCl$_3$에서 CH$_2$Cl$_2$로 분해되는 반응속도는 매우 느리게 일어났다. $C_2$Cl$_{6}$$CCl_4$와 달리 복잡한 반응 경로로 환원적 분해 반응을 하였으며, 수소첨가 반응, 탈염소제거반응과 탈수소탈염소화반응으로 $C_2$HCl$_{5}$ , $C_2$Cl$_4$, $C_2$HCl$_3$와 cis-1,2-C$_2$H$_2$Cl$_2$의 환원 생성물로 분해되었다. 반응 초기에 소량의 $C_2$HCl$_{5}$ 생성물이 확인되었으며, 대부분 $C_2$HCl$_4$으로 환원반응 하였다. 특히 $C_2$HCl$_3$에서 환원반응 생성물로 cis-1,2C$_2$HCl$_2$만이 생성물로 나타났고, trans-1,2-C$_2$H$_2$Cl$_2$ 또는 1,1-C$_2$H$_2$Cl$_2$은 생성물로 나타나지 않았다.

Whole Chicken Feather-Degrading Keratinolytic Protease 생산균주의 분리 및 특성 (Selection and Cultural Characteristics of Whole Chicken Feather-Degrading Bacterium, Bacillus sp. SMMJ-2)

  • 박성민;정혁준;유대식
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제34권1호
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    • pp.7-14
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    • 2006
  • 가금류의 feather은 전 세계적으로 발생되지 않는 지역이 없을 만큼 광범위하게 발생되어지는 폐기물로써, 현재까지 많은 연구자들에 의하여 그 이용성에 대한 연구가 활발하게 이루지고 있다. 그러나 disulfide 결합, 수소결합 및 이온결합에 의하여 매우 강한 결합력을 가지는 feather 구성 단백질의 화학적인 성질 때문에 분해하여 사용하기에 많은 어려움이 있다. 가금류 폐기물을 이용한 사료의 제조과정에서 가열 및 가압 등의 과정을 거치면서 아미노산의 손실이 발생하고 낮은 소화율 등이 문제로 야기되어지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 노력으로 미생물이 생산하는 keratinolytic protease를 이용하고자 산업적으로 이용 가능성을 가지는 균주를 분리하였다. 토양 시료로부터 Bacillus sp. SMMJ-2, FL-3, NO-4 및 RM-12 4종의 keratinolytic protease 생성균을 분리하였다. 이 균주들은 5.0% skim milk agar plate에서 높은 protease 활성을 나타내었으며, 2.0% whole chicken feather agar plate에서도 많은 점질성의 물질을 생산하였다. Keratinolytic protease 생산을 위하여 배지4($0.7%\;K_{2}HPO_{4},\;0.2%\;KH_{2}PO_{4},\;0.1%$ fructose, 1.2% soybean meal, $0.01%\;Na_{2}CO_3$, pH 7.0)에서 Bacillus sp. SMMJ-2에 의한 keratinolytic protease의 생산을 조사한 결과, 배양 3일에 가장 높은 keratinolytic protease 활성을 나타내었다. 그러나, Basal medium(0.05% NaCl, $0.03%\;Na_{2}HPO_{4},\;0.04%\;NaH_{2}PO_{4},\;0.5%$ whole chicken feather, pH 7.0)에 유일한 탄소 및 질소원으로 whole chicken feather를 첨가하고 배양한 결과, $30^{\circ}C$에서 일주일 이상 배양하였을 때 feather은 모두 분해되었으나 깃대는 분리하지 못하였고 배지 4에 질소원으로 1.2% whole chicken feather를 첨가하였을 때 40시간 이내에 깃대를 포함한 feather를 모두 분해하였다. Bacillus sp. SMMJ-2에 의한 keratinolytic protease의 생산은 접종 후 9시간이 지나면서 생산되기 시작하여 24시간 동안 배양하였을 때 최대 활성의 86%를 나타내는 것으로 조사되었다. Bacillus sp. SMMJ-2에 의하여 생산되어지는 keratinolytic protease 활성은 $30^{\circ}C$, 180 rpm으로 3일간 배양했을 때 106 units/ml/min 이였으며, protease 활성은 540 units/ml/min을 나타내었다. 온도와 pH에 대한 효소의 안정성은 $50\%$ acetone을 이용하여 분리한 효소로 조사한 결과, $30{\sim}50^{\circ}C$까지는 80% 이상의 잔존효소활성을 나타내었고, $60^{\circ}C$ 이상에는 20분간 열처리로 효소가 거의 실활 되었다. 효소의 pH 안정성은 pH $6.0{\sim}12.0$에서는 비교적 안정한 것으로 조사되었다.

Predicting In Sacco Rumen Degradation Kinetics of Raw and Dry Roasted Faba Beans (Vicia faba) and Lupin Seeds (Lupinus albus) by Laboratory Techniques

  • Yu, P.;Egan, A.R.;Leury, B.J.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제13권10호
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    • pp.1377-1387
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    • 2000
  • Two laboratory techniques: (1) an in vitro method with two procedures for measuring protein degradabilities and (2) an in vitro method with three procedures for measuring protein solubility, were investigated to determine which laboratory techniques could most accurately predict the quantity of rumen protein degradation kinetics of legume seeds after dry roasting under various conditions, in terms of (1) rumen protein disappearance ($D_j$, where j=0, 2, 4, 8, 12, 24 and 48 h incubation), (2) rumen protein effective degradability (EDCP), (3) the parameters describing rumen degradation characteristics (the soluble fraction: S, the potentially degradable fraction: D, undegradable fraction: U, lag time: T0 and the degradation rate: Kd) and (4) rumen bypass protein (BCP), which were determined by the method accepted internationally at present, in sacco nylon bag technique using the standardized Dutch method. Feeds evaluated were the raw and dry roasted whole faba (Vicia faba) beans (WFB) and whole lupin (Lupinus albus) seeds (WLS), each was dry roasted under various conditions (at 110, 130 or $150^{\circ}C$ for 15, 30 or 45 min). In vitro protein degradability ($D_1$_Auf and $D_{24}$_Auf) were determined using the modified Aufr re method by enzymatic hydrolysis for 1 h and 24 h using a protease extracted from Streptomyces griseus in a borate-phosphate buffer. In vitro protein solubility ($bf_1$_S, $bf_2$_S, $bf_3$_S) was measured in a borate-phosphate buffer with three different procedures. Results from laboratory techniques (in vitro) were correlated and linearly regressed with in sacco results. Of the three procedures of in vitro protein solubility evaluated, none of them could predict in sacco results with good precision. The highest Pearson correlation coefficient ($R^2$) was less than 0.50. Of two procedures of in vitro protein degradability studied, the $D_1$_Auf values were closely correlated with in sacco parameters: Kd, EDCP and %BCP with high R' values: 0.82, 0.85 and 0.85, respectively, and closely correlated with in sacco $D_j$ at 2, 4, 8 and 12 h rumen incubation with high $R^2$ values: 0.83, 0.91, 0.93 and 0.83, respectively. The $D_{24}$_Auf values could not predict in sacco results. The highest $R^2$ value was less then 0.40. These results indicated that in vitro protein solubility measured in borate-phosphate failed to identify differences in the rate and extent of protein degradation of legume seeds after dry roasting under various conditions and thus should not be used to predict rumen degradation, particularly for heat processed feedstuffs. But in vitro protein degradability using the modified Aufr re method by enzymatic hydrolysis for 1 h or possibly an intermediate time (>1 h and <24 h) is a promising laboratory procedure to detect effectiveness of dry roasting legume seeds on rumen protein degradation characteristics and could be used as a simple laboratory method to predict the rate and extent of protein degradation in the rumen in sacco with high accuracy. The equations to predict EDCP, Kd and BCP of dry roasted legume seeds (WLS and WFB) under various conditions are as follow: For both: EDCP (%)=-1.37+1.06*$D_1$_Auf ($R^2=0.85$, p<0.01). For both: Kd (%/h)=-21.81+0.49*$D_1$_Auf ($R^2=0.82$, p<0.01). For both: %BCP=103.37-1.07*$D_1$_Auf ($R^2=0.85$, p<0.01).

패스틴®첨가가 단백질 분해율과 반추위 발효 및 영양소 소화율에 미치는 영향 (Effects of Passtein® Supplements on Protein Degradability, Ruminal Fermentation and Nutrient Digestibility)

  • 최유지;최낙진;박성호;송재용;엄재상;고종열;하종규
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제44권5호
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    • pp.549-560
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    • 2002
  • 본 시험은 패스틴$^{(R)}$ 을 첨가하였을 때, in vitro 상에서 단백질 fraction과 분해율에 미치는 영향과, in vivo 상에서 반추위 성상, 미생물 군집, 암모니아태 질소 농도 및 영양소 소화율에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. In vitro 실험에서는 1mm로 분쇄된 대두박을 기질로 하여 패스틴$^{(R)}$ ((주)은진인터내셔날)을 첨가하여 borate-phosphate buffer와 중성세제에서의 조단백질 분해율을 측정하였으며, exogenous enzyme (Streptomyces griseus 유래 protease)를 이용하여 39$^{\circ}C$에서 0, 2, 4, 8, 12, 48 시간동안 배양 후 조단백질 분해율을 측정하였다. 반추위 발효성상과 영양소 소화율은 반추위 fistula가 부착된 평균체중 300kg의 홀스타인 수소 4두를 이용하여 무첨가구, 패스틴$^{(R)}$ 첨가구의 두개 처리구에 2마리씩 4마리를 배치하여 측정하였다. Buffer Soluble Protein fraction은 패스틴$^{(R)}$ 첨가 수준별로 차이가 없었으나, 무첨가구에 비해 패스틴$^{(R)}$ 첨가구에서 감소하는 경향을 보였다. 단백질 분해율은 배양 0 시간대에서 4시간대까지는 처리구간 유의성이 없었지만, 12 h과 48 h에서는 패스틴$^{(R)}$ 첨가로 시험구에서 감소되었다. 용해 단백질 분해율 ‘a’는 패스틴$^{(R)}$ 시험구에서 경미하게 높은 수치를 나타내었지만, 소화 가능한 단백질 분해율 ‘a+b’는 패스틴$^{(R)}$ 시험구에서 낮은 경향을 보였다. 패스틴$^{(R)}$ 첨가로 pH와 $NH_3$- N 농도는 증가하는 경향이었으며 휘발성지방산, 미생물 수 및 enzyme activity는 감소하였고 영양소 소화율은 높았으나 유의적인 차이는 없었다.

사업장 방류수 중 특정수질유해물질 배출 특성 연구 (Study on characteristics of specific hazardous substances in the industrial wastewater effluent)

  • 김승호;최영섭;김연희;김종민;장길식;배석진;조영관
    • 분석과학
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    • 제29권3호
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    • pp.114-125
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    • 2016
  • 본 연구에서는 10 업종 165 개소의 폐수배출사업장을 대상으로 방류수 중 중금속, 휘발성유기화합물, CN, phenol 등 특정수질유해물질 24 종 대하여 배출특성을 조사하였다. 중금속 중 Cu는 0.008~35.420 mg/L 농도 범위를 보였으며 검출율 46.8 % (165개 중 79 개)로 전 업종에서 검출되었다. 그 외 Cd, As, Hg, Pb, Cr+6의 검출율은 0.6~1.8 %로 낮았다. CN은 1 개, phenol은 5 개 사업장에서 검출되었다. VOCs는 12 종이 검출되었고 chloroform 80.6 % (0.42~81.60 µg/L), benzene 16.4 % (1.49~3.31 µg/L), trichloroethylene 11.5 % (1.78~6.02 /L), 1,1-dichloroethylene 10.3 % (1.23~5.89 µg/L), dichloromethane 8.5 % (0.28~968.86 µg/L) 등의 순으로 검출율이 높게 나타났다. 대부분의 VOCs는 미량 검출되었으나 dichloromethane는 금속제조, 식료품제조, 세차시설 3 개 업종에서 수질배출허용기준을 초과하였다. Chloroform은 모든 업종에서 검출되었으며, 세탁시설 및 수도사업에서 평균 농도가 각각 24.88 µg/L, 53.41 µg/L로 높게 나왔다. 산업 폐수중의 난분해성인 특정수질유해물질 처리를 위해 물리·화학적인 처리방법인 활성탄 흡착, 펜턴산화, 오존처리, 광촉매 및 UV radiation 등 공법 도입이 필요할 것으로 판단된다.

Effect of Undegradable Dietary Protein Level and Plane of Nutrition on Lactation Performance in Crossbred Cattle

  • Kumar, M. Ravi;Tiwari, D.P.;Kumar, Anil
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제18권10호
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    • pp.1407-1413
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    • 2005
  • An experiment was conducted in order to assess the effect of level of RDP:UDP ratio and level of feeding concentrate on milk yield, milk composition and nutrient utilization in lactating crossbred cattle. Twenty four medium producing (-10 kg/d, 45 to 135 days postpartum) lactating crossbred cows were divided into four groups of six animals each in a 2${\times}$2 factorial completely randomized design. The cows in group 1 were fed concentrate mixture I containing 59:41 RDP:UDP ratio (low UDP) at normal plane (LUDP+NP), in group 2 were fed low UDP ration at 115% of NRC (1989) requirements (LUDP+HP), whereas cows in group 3 were fed concentrate mixture II containing 52:48 RDP:UDP ratio (high UDP) at normal plane (HUDP+NP) and in group 4 were fed high UDP ration at 115% of NRC (1989) requirements (HUDP+HP). Green jowar was fed ad libitum as the sole roughage to all the animals. The experimental feeding trial lasted for 105 days. The total dry matter intake (DMI), DMI/100 kg body weight, DMI/kg $W^{0.75}$, digestibilities of DM, OM, CP, CF, EE and NFE and intakes of TDN and DCP did not differ significantly among the different groups and also due to both UDP level and plane of nutrition and also due to their interaction. The total dry matter intake varied from 145 g in group 1 (LUDP +NP) to 152.57 g/kg $W^{0.75}$ in group 2 (LUDP+HP) diet. However, increase in milk yield with increased UDP level and also with increased plane of nutrition was observed consistently throughout the experimental period. The average milk yield was 7.66, 8.15, 8.64 and 9.35 kg in groups 1, 2, 3 and 4, respectively and there was no significant difference in milk yield among different groups of cows. The overall daily average milk yields in cows fed with low and high UDP diets were 7.91 and 8.99 kg, respectively and at normal and higher plane of feeding the milk yields were 8.15 and 8.75 kg/day, respectively. Thus, there was 13.65% increase in milk yield due to high UDP level and 7.36% due to higher plane of feeding. The daily 4% FCM yields were 9.20 kg for low UDP diet and 10.28 kg for high UDP diet, whereas it was 9.11 kg at normal plane of feeding and 10.37 kg at higher plane of feeding. Fat yields for the corresponding treatment groups were 0.37, 0.43, 0.41 and 0.48 kg, respectively. The 4% FCM yield and also fat yield did not differ significantly among different dietary treatments and also due to UDP level and plane of nutrition, however, 4% FCM yield was increased by 11.74% with high UDP level and 13.83% with higher plane of feeding. The values for total solids, fat, lactose, solids-not-fat and gross energy contents in milk differed significantly (p<0.05) among the different groups and were significantly (p<0.05) higher in milk of cows fed LUDP+HP diet followed by HUDP+HP diet. Total solids (14.65 and 13.83%), lactose (5.44 and 4.92%), solids-not-fat (9.44 and 8.83%) and gross energy (887 and 838 kcal/kg) of milk decreased significantly (p<0.05) with increased UDP level while total solids (13.84 and 14.64), fat (4.84 and 5.36%) and gross energy (832 and 894 kcal/kg) increased significantly (p<0.05) with increase in plane of feeding. Gross and net energetic efficiencies and also gross and net efficiencies of nitrogen utilization for milk production were not significantly different among different groups and also were not affected significantly due to either UDP levels or plane of feeding. Results of the present study suggest that, increasing UDP level from 41% to 48% of CP in concentrate mixture and also increasing plane of feeding from normal (100%) to 115% of NRC requirements maintain a consistently higher milk production.

유기성 폐자원의 최종생분해도 및 다중 분해속도 평가 (Ultimate Anaerobic Biodegradability and Multiple Decay Rate Coefficients of Organic Wastes)

  • 김선우;강호;정지현
    • 대한환경공학회지
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    • 제37권7호
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    • pp.387-395
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    • 2015
  • 본 논문에서는 Graphical Statistic Analysis (GSA) 방법을 이용하여 유기성 폐자원의 최종생분해도와 다중 분해속도를 평가하였다. GSA에 의한 최종생분해도는 돈분뇨 69%, 젖소 생분뇨 45%, 도축폐기물 66%를 나타냈고 음식물류 폐기물과 음폐수는 각각 79%와 87%이었으며, 1차 슬러지와 폐활성 슬러지는 각각 68%와 39%이었다. 유기성 폐자원의 분해양상을 정확히 표현하기 위하여 사용된 다중분해속도해석(Multi k Analysis) 방법을 이용해 평가한 결과 돈분뇨는 $k_1$ ($0.116day^{-1}$)의 속도로 평균 31일 안에 전체 생분해성 유기물 중 빠르게 분해되는 분율($S_1$)인 89%가 분해되었으며, 느리게 분해되는 $S_2$의 분율은 11%로써 $k_2$ ($0.004day^{-1}$)의 속도로 남은 기간 동안 분해되었다. 젖소 생분뇨는 $k_1$ ($0.074day^{-1}$)의 속도로 평균 29일 안에 분해되었으며 $S_1$의 분율은 91%이었다. 도축폐기물과 1차 슬러지는 $k_1$ ($0.095day^{-1}$)의 같은 속도로 분해되었으며, $S_1$은 각각 89%와 85%를 보였다. 음식물류 폐기물과 음폐수는 15일의 운전기간 동안 $S_1$은 각각 89%와 93%로 기질의 대부분이 분해되었으며 $k_1$은 각각 $0.195^{-1}$$0.184^{-1}$로 대단히 빠른 속도로 분해되었다. 폐활성 슬러지는 $k_1$ ($0.054day^{-1}$)의 속도로 28일 동안 분해되었으며 $S_1$은 80%를 보였다. 따라서 Multi k Analysis 방법을 이용해 유기성 폐자원의 분해 속도와 분해 양상을 토대로 최소 HRT를 산정할 수 있으며, 본 대상시료를 활용한 바이오가스화 시설의 최적 설계인자 도출이 가능하다.

음식물쓰레기를 이용한 수소발효 시 효율향상에 관한 연구 (Enhanced hydrogen fermentation of food waste)

  • 한선기;김현우;신항식
    • 유기물자원화
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    • 제11권4호
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    • pp.105-113
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    • 2003
  • 반응이 진행되는 동안 적절한 희석율(dilution rate; D)을 유지시키는 것은 성공적인 반응조 운전에 있어 필수적이다. 높은 희석율은 미생물의 유실을 가져오며 또한 낮은 희석율은 유기산의 축적으로 인한 product inhibition을 발생시키기 때문에, 높은 효율의 수소를 생산하는데 제한요소가 된다. 그러므로, 본 연구에서는 희석율의 조절을 통한 음식물쓰레기의 산발효 시 효율향상에 대한 연구를 실시하였다. 운전초기(1-2일)에는 단순유기물의 급속산화가 일어나기 때문에 유기산의 축적과 pH 저하가 발생하기 쉽지만, 최적의 초기 희석율로 보고된 $4.5d^{-1}$에서는 초기 이틀동안 적절한 유기산의 농도와 pH가 유지될 수 있었다. 그리고 이때의 뷰틸산/초산(B/A)의 값도 3.2이상의 높은 값이 유지되었다. 하지만 희석율의 조절없이 $4.5d^{-1}$로 계속 유지된 경우에는 단순 유기물의 감소로 인해 2일째 이후에는 유기산의 감소와 pH의 증가가 발생하였다. 또한 미생물의 유실이 많이 발생하였고, 수소발생도 크게 감소하였다. 그러나, 희석율을 $4.5d^{-1}$에서 $2.3d^{-1}$로 변화시킨 경우에는 반응조의 거동특성이 크게 향상되었다. 다른 희석율로 변화시킨 경우와 비교했을 때, 운전 4일째부터 7일째까지 2.0 이상의 가장 높은 뷰틸산/초산 (B/A) 값을 보여주었고 가장 큰 수소발생의 증가가 나타났다. 그 결과, 수소발효의 효율도 70.8%까지 크게 증가하였다. 이것은 적절한 희석율의 변화가 미생물성장에 알맞은 환경을 조성하였기 때문으로, 이 때 제거된 COD는 각각 수소(19.3%), 유기산(36.5%), 에탄올(15.0%)로 전환되었다. 그러므로 분해단계에 따른 적절한 희석율의 조절전략은 수소발효의 효율을 향상시키는데 매우 효과적임을 알 수 있었다.

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