• 제목/요약/키워드: Nitrogen retention

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첨단 전자산업 폐수처리시설의 Water Digital Twin(II): e-ASM 모델 보정, 수질 예측, 공정 선택과 설계 (Water Digital Twin for High-tech Electronics Industrial Wastewater Treatment System (II): e-ASM Calibration, Effluent Prediction, Process selection, and Design)

  • 허성구;정찬혁;이나희;심예림;우태용;김정인;유창규
    • 청정기술
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    • 제28권1호
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    • pp.79-93
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    • 2022
  • 본 연구에서는 Part I에서 제안한 첨단 전자산업 폐수처리시설 특화 Water Digital Twin모델인 e-ASM을 이용하여 랩-파일럿 처리장 데이터를 바탕으로 모델 보정(Calibration), 유입 성상에 따른 제거 효율, 유출수 예측 및 최적 공법 선정을 수행하였다. 첨단 전자산업 폐수처리시설의 특화 모델링을 위하여, 민감도 분석을 통해 e-ASM 모델의 정합성과 상관성이 높은 동역학적 파라미터를 선정하였고, 다중반응표면분석법 (Multiple response surface methodology, MRS)을 이용하여 동역학적 파라미터를 보정하였다. e-ASM 모델의 보정 결과, Lab-scale, Pilot-scale 단위의 실험데이터와 90% 이상의 높은 정합성을 보였다. 그리고 4가지 유기폐수 처리처리공법인 MLE, A2/O, 4-stage MLE-MBR, Bardenpho-MBR을 제안한 Water Digital Twin으로 구현하여 유입 폐수의 성상별 운전조건에 따라 제거효율을 분석하였으며, Bardenpho-MBR이 C/N ratio 변화에서도 안정적으로 COD (Chemical oxygen demand)를 90% 이상 제거하며 높은 총 질소 제거 효율을 보였다. 그리고 유입 폐수의 조건별 Bardenpho-MBR공정의 수리학적 체류시간(Hydraulic retention time, HRT)이 3일 이상일 때 1,800 mg L-1의 고농도 TMAH 폐수를 98% 이상 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 본 연구에서 개발한 e-ASM은 전자산업 제조시설별, 유입 폐수의 성상별 특화 모델링을 통해 높은 정합성을 가진 전자산업 폐수처리공정의 Water Digital Twin를 구현할 수 있고, 최적운전, Water AI, 최적가용기법 선정 등의 응용 가능성을 바탕으로 지속 가능한 첨단전자 산업을 위해 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

도시 강우유출수 처리 인공습지의 토양특성 및 오염물질 저감에 따른 미생물 영향 평가 (Microbial Influence on Soil Properties and Pollutant Reduction in a Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetland Treating Urban Runoff)

  • ;;오유경;;김이형
    • 한국습지학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.168-181
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    • 2024
  • 인공습지는(CW)는 침투, 흡착, 저류, 식물과 미생물의 증발산 등과 같은 수문학적 및 생태학적 기작에 의하여 오염물질 제거, 탄소흡수 및 저장, 생물다양성 향상 등의 생태계서비스를 제공한다. 본 연구는 수평지하흐름 인공습지(HSSF CW)의 미생물 군집과 토양의 물리·화학적 특성 및 처리효율의 상관관계를 분석하기 위하여 수행되었다. 연구를 위한 모니터링은 강우시 수질특성, 토양특성, 미생물 분석이 수행되었다. 따뜻한 계절(>15℃) 에서 TSS, COD, TN, TP 및 중금속(Fe, Zn, Cd) 제거효율이33~74% 범위로 나타났다. 그러나 추운 계절(≤15℃)에서 TOC 35%로 가장 높은 제거 효율이 나타났다. 인공습지 내 토양은 인근에서 채취한 토양의 토양유기탄소(SOC) 함량보다 3.3배 더 높은 함량을 가지고 있는 것으로 나타났다. 유입부와 유출부의 탄소(C), 질소(N) 및 인(P)의 화학양론비(C:N:P)는 각각 120:1.5:1 및 135.2:0.4:1로 나타났으며, 탄소에 비해 질소와 인의 비율이 매우 낮아 미생물 성장에 문제가 발생될 수 있다. 미생물 분석에서는 생물다양성 지수를 통해 미생물 군집의 풍부도, 다양성, 균질성 및 균일성이 따뜻한 계절이 추운 계절에 비해 높게 나타났다. 인공습지의 강우유출수 오염물질 중 질소고정 미생물인 Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Bacteroidetes가 우점종으로 미생물 생장을 촉진하는 것으로 평가되었는데 이는 특정 토양특성 및 유입수 특성이 미생물 풍부도와 밀접한 관련이 있음을 의미한다.

재래식 간장 및 된장 제조가 대두 단백질의 영양가에 미치는 영향 제2보 메주장의 숙성중에 일어나는 성분 변화 (The Effect of Korean Soysauce and Soypaste Making on Soybean Protein Quality Part II. Chemical Changes During Meju-brine Ripening)

  • 이철호
    • 한국식품과학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.19-32
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    • 1976
  • 실험실에서 제조된 메주와 한국에서 보내온 재래식가정 메주와 개량메주를 사용하여 장을 담그고 8개월동안의 숙성(장담금)기간중 일어나는 화학성분변화를 검토하였고 메주 종류에 의한 차이를 비교하였다. 또한 분석된 아미노산 조성에 의거하여 과정에 일어나는 대두단백질의 영양가 변화를 추정하였다. 8개월간의 숙성기간중 일반 화학조성의 변화는 거의 일어나지 않았으나 수용성 질소율은 메주의 $13{\sim}29%$에서 $66{\sim}78%$로 증가되었다. 유리아미노태 질소율은 메주의 $4{\sim}7%$에서 8개월 숙성후 $29{\sim}35%$로 증가되었으며 암모니아태 질소율은 $1{\sim}4%$에서 $5{\sim}14%$로 증가되었다. 메주장 숙성중에 일어나는 이들 질소화합물의 성분변화는 사용된 메주의 종류에 크게 의존하였다. 숙성중 메주의 아미노산 조성도 크게 변화되었으며, 특히 methionine은 숙성 1개월동안 급격히 감소하여 원래 농도의 거의 1/2에 달하게되며 그후 숙성 7개월동안 농도의 변화가 없었다. Arginine 과 histidine 은 숙성 1개월이 지난 후부터 나머지 7개월 동안 급격히 파괴되었다. 한편 메주제조 과정까지는 거의 존재가 없던 ornithine 이 숙성과정중에 상당량이 합성되었다. 대체적으로 숙성 3개월동안은 아미노산 조성의 전반적인 큰 변화가 일어나지 않았으며, 이들 변화는 사용된 메주의 종류에 따라 큰 차이를 보였다. 3개월된 실험실 메주로 8개월 장담금을 하였을 경우 대두중의 영양가 수율은 탄수화물이 99%, 조지방이 107%, 조단백질이 93%, 총 아미노산이 74%였다. Histidine, arginine 및 methionine은 과정중 가장 심한 손상을 보였으며 회수율은 각각 25, 27, 및 49%였다. 한편 lysine회수율은 79%였다. 장 걸름 과정 즉, 간장과 된장의 분리과정에 의하여 메주장중에 함유된 약 60%의 조단백질, 거의 모든 조지방 및 80%의 탄수화물이 된장에 남아 있었다. 또한 된장은 lysine을 제외한 모든 아미노산의 농도(16g 중)가 간장보다 높았다. 대두 및 메주를 포함한 모든 시험장류의 제한 아미노산은 methionine 과 cystine 등 유황을 함유하는 아미노산이었으며 제2제한 아미노산은 원류대두에서 valine, 메주와 대부분의 메주장에서 threonine, 된장에서 lysine 그리고 대부분의 간장에서는 tryptophan 으로 나타났다. FAO 표준 아미노산 조성을 기준으로 한 원료 대두 단백질의 단백가(chemical score)는 82 였으며 이것은 대두의 삶음과정에서 77로 저하되었으며 메주발효과정에서 $71{\sim}74$로 다시 저하되었다. 재래식 가정메주의 단백가는 실험실 메주의 그것보다 낮았으며 개량메주는 실험실 메주보다 높은 단백가를 나타내었다. 메주장의 8개월 숙성후 단백가는 $51{\sim}66$으로 상당히 떨어졌으며 분리에 의하여 된장의 단백가는 $60{\sim}71$로, 간장은$45{\sim}57$의 단백가를 갖게되었다. 일반적으로 개량메주로 만든 장들이 높은 단백가를 가졌으며 가정 메주로 만든 장들은 가장 낮은 단백가를 나타내었다. 계란 단백질 조성을 기준으로한 필수 아미노산지수(EAAI)는 단백가(chemical score)와 유사한 수치를 나타내었다. 그리고 이 필수 아미노산지수는 검체단백질중의 아미노산조성의 전반적인 변화를 단백가보다 더 근사하게 나타내었다.

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해조의 식용분말화에 관한 연구 (A Study on the Nutritive Value and Utilization of Powdered Seaweeds)

  • 유정열;이기열;김숙희
    • Journal of Nutrition and Health
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    • 제8권1호
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    • pp.15-37
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    • 1975
  • I. Subject of the study A study on the nutritive value and utilization of powdered seaweeds. II. Purpose and Importance of the study A. In Korea the shortage of food will be inevitable by the rapidly growing population. It will be very important study to develop a new food from the seaweeds which were not used hitherto for human consumption. B. The several kinds of seaweeds have been used by man in Korea mainly as side-dishes. However, a properly powdered seaweed will enable itself to be a good supplement or mixture to certain cereal flours. C. By adding the powdered seaweed to any cereals which have long been staple foods in this country the two fold benefits; saving of cereals and change of dietary pattern, will be secured. III. Objects and scope of the study A. Objects of the study The objects will come under four items. 1. To develop a powdered seaweed as a new food from the seaweeds which have been not used for human consumption. 2. To evaluate the nutritional quality of the products the analysis for chemical composition and animal feeding experiment will be conducted. 3. Experimental cocking and accepability test will be conducted for the powdered products to evaluate the value as food stuff. 4. Sanitary test and also economical analysis will be conducted for the powdered products. B. Scope of the study 1. Production of seaweed powders Sargassum fulvellum growing in eastern coast and Sargassum patens C.A. in southern coast were used as the material for the powders. These algae, which have been not used for human consumption, were pulverized through the processes of washing, drying, pulverization, etc. 2. Nutritional experiments a. Chemical composition Proximate components (water, protein, fat, cellulose, sugar, ash, salt), minerals (calcium, phosphorus, iron, iodine), vitamins (A, $B_1,\;B_2$ niacin, C) and amino acids were analyzed for the seaweed powders. b. Animal feeding experiment Weaning 160 rats (80 male and 80 female rats) were used as experimental animals, dividing them into 16 groups, 10 rats each group. Each group was fed for 12 weeks on cereal diet (Wheat flour, rice powder, barley powder, potato powder, corn flour) with the supplementary levels of 5%, 10%, 15%, 20% and 30% of the seaweed powder. After the feeding the growth, feed efficiency ratio, protain efficiency ratio and ,organs weights were checked and urine analysis, feces analysis and serum analysis were also conducted. 3. Experimental cooking and acceptability test a. Several basic studies were conducted to find the characteristics of the seaweed powder. b. 17 kinds of Korean dishes and 9 kinds of foreign dishes were prepared with cereal flours (wheat, rice, barley, potato, corn) with the supplementary levels of 5%, 10%, 15%, 20% and 30% of the seaweed powder. c. Acceptability test for the dishes was conducted according to plank's Form. 4. Sanitary test The heavy metals (Cd, Pb, As, Hg) in the seaweed powders were determined. 5. Economical analysis The retail price of the seaweed powder was compared with those of other cereals in the market. And also economical analysis was made from the nutritional point of view, calculating the body weight gained in grams per unit price of each feeding diet. IV. Results of the study and the suggestion for application A. Chemical composition 1. There is no any big difference in proximate components between powders of Sargassum fulvellum in eastern coast and Sargassum patens C.A. in southern coast. Seasonal difference is also not significant. Higher levels of protein, cellulose, ash and salt were found in the powders compared with common cereal foods. 2. The levels of calcium (Ca) and iron (Fe) in the powders were significantly higher than common cereal foods and also rich in iodine (I). Existence of vitamin A and vitamin C in the Powders is different point from cereal foods. Vitamin $B_1\;and\;B_2$ are also relatively rich in the powders.'Vitamin A in ·Sargassum fulvellum is high and the levels of some minerals and vitamins are seemed4 to be some influenced by seasons. 3. In the amino acid composition methionine, isoleucine, Iysine and valine are limiting amino acids. The protein qualities of Sargassum fulvellum and Sargassum patens C.A. are seemed to be .almost same and generally ·good. Seasonal difference in amino acid composition was found. B. Animal feeding experiment 1. The best growth was found at.10% supplemental level of the seaweed Powder and lower growth rate was shown at 30% level. 2. It was shown that 15% supplemental level of the Seaweed powder seems to fulfil, to some extent the mineral requirement of the animals. 3. No any changes were found in organs development except that, in kidney, there found decreasing in weight by increasing the supplemental level of the seaweed powder. 4. There is no any significant changes in nitrogen retention, serum cholesterol, serum calcium and urinary calcium in each supplemental level of the seaweed powder. 5. In animal feeding experiment it was concluded that $5%{\sim}15%$ levels supplementation of the seaweed powder are possible. C. Experimental cooking and acceptability test 1. The seaweed powder showed to be utilized more excellently in foreign cookings than in Korean cookings. Higher supplemental level of seaweed was passible in foreign cookings. 2. Hae-Jo-Kang and Jeon-Byung were more excellent than Song-Pyun, wheat cake, Soo-Je-Bee and wheat noodle. Hae-Je-Kang was excellent in its quality even as high as 5% supplemental level. 3. The higher levels of supplementation were used the more sticky cooking products were obtained. Song-Pyun and wheat cake were palatable and lustrous in 2% supplementation level. 4. In drop cookie the higher levels of supplementation, the more crisp product was obtained, compared with other cookies. 5. Corn cake, thin rice gruel, rice gruel and potato Jeon-Byung were more excellent in their quality than potato Man-Doo and potato noodle. Corn cake, thin rice gruel and rice gruel were excellent even as high as 5% supplementation level. 6. In several cooking Porducts some seaweed-oder was perceived in case of 3% or more levels of supplementation. This may be much diminished by the use of proper condiments. D. Sanitary test It seems that there is no any heavy metals (Cd, Pb, As, Hg) problem in these seaweed Powders in case these Powders are used as supplements to any cereal flours E. Economical analysis The price of the seaweed powder is lower than those of other cereals and that may be more lowered when mass production of the seaweed powder is made in future. The supplement of the seaweed powder to any cereals is also economical with the criterion of animal growth rate. F. It is recommended that these seaweed powders should be developed and used as supplement to any cereal flours or used as other food material. By doing so, both saving of cereals and improvement of individual's nutrition will greatly be achieved. It is also recommended that the feeding experiment for men would be conducted in future.

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