In this study, removal characteristics of nitrogen oxides $(NO_x)$ from road transport by using peat as the packing media for biodegradation have been investigated in the long term. Physicochemical and biological treatment of peatmixed media eliminates any requirement to use chemical substances and also facilitates the biodegradable actions of microorganism. Safe biodegradation of pollutants, no need to apply additional microbes owing to their active growth, and no generation of secondary pollutants were found in this experiment. It was concluded that average removal efficiencies of nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide $(NO_2)$ were 80% and 97% respectively with respect to the linear velocity 35~40 mm/s and 0.3 ppm ozone concentration in the long period operation. Inflow concentration of nitric oxide over 0.05 ppm was suitable when pretreated with ozone. Non-ozone stage was performed with linear velocity 20~100 mm/s and then the average removal efficiency of nitric oxide and nitrogen dioxide were 38% and 94% respectively. Other results showed that the apparent static pressure was raised with increases in applied water content and aerial velocity in mixed media during fan operation.
We studied a simple approach for synthesis of mesoporous Y(M-Y) from commercial zeolite Y precursors by treating of NaOH with $CH_3(CH_2)_{15}N(Br)(CH_3)_3$ as template. The physicochemical properties of the mesoporous zeolites Y were then analyzed using XRD, nitrogen full-isotherms at 77 K, SEM and TEM. The nitrogen adsorption-desorption analysis showed that surface area and pore diameter of synthesized mesoporous zeolite Y(M-Y) were $1072m^2/g$ and ~3.3 nm, respectively. And M-Y was applied for the removal of $Mn^{2+}$ and $Fe^{2+}$ from aqueous solution. This material, which introduces mesoporosity with zeolite Y character, displayed a superior adsorption capacity than commercial zeolite Y when used as an adsorbent for the removal of $Mn^{2+}$ and $Fe^{2+}$.
첨단 전자 제품 산업의 비약적인 발전은 환경적 측면에서 고농도 암모니아 폐수의 증가를 초래했다. 고농도 암모니아 폐수를 안정적으로 처리하기 위해 다양한 방법의 기술이 시도되고 있으나, 지금까지 성공적인 기술이 개발되어 적용되지는 못하고 있다. 본 연구에서는 첨단 전자산업에서 발생하는 고농도 암모니아 함유 폐수에 대하여 밀폐(closed) 순환형 대향류 충전탑 형식의 실증설비를 이용하여 온도, 공기부하율 그리고 폐수부하율 변화에 따른 암모니아성 질소의 제거효율과 제거 특성을 평가하였다. 폐수량 20.8 m3 h-1, 공기량 18,000 Nm3 h-1의 운전 조건에서 온도를 45, 50, 55 그리고 60℃로 변경하여 운전한 결과, 암모니아성 질소(NH3-N)의 제거율은 각각 87.5, 93.4, 96.8 및 98.7%로 온도가 제거율에 미치는 가장 큰 영향 인자임을 알 수 있었다. 공기부하율을 증가시키면 제거율도 증가하나, 흡수탑의 액적(droplet)이 탈기탑으로 유입되어 제거율 증가는 크지 않았다. 폐수 부하율이 변경되어도 제거율은 크게 변하지 않았는데, 이는 제거율에 영향이 없는 것이 아니라, 상대적으로 높은 공기부하율에 기인한 것으로 판단된다. 실증연구를 통해 암모니아 탈기법은 첨단 전자산업에서 발생하는 고농도 암모니아 폐수를 안정적으로 처리할 수 있는 적정한 공법임을 확인할 수 있었다.
본 연구는 연안의 부영양화에 주원인으로 지적되고 있는 비료공장의 질소를 struvite 결정화에 의해 제거하였다. Struvite의 결정화는 $MgNH_4PO_4$의 형태로 알칼리성 용액에는 불용성이다. 여천공단내 N 비료화학폐수는 유기물 및 질소의 농도가 각각 330mg/L 및 550mg/L로 질소의 농도가 높고 유기물의 농도가 낮은 폐수로 물리화학적 전처리없이 기존 생물학적 처리 방법으로는 불가능한 실정이다. 실험은 마그네슘원으로 간수와 $MgCl_2$ 및 $Mg(OH)_2$를 이용하였으며 반응시 미치는 물리화학적 영향인자를 검토하였다. 이때 질소의 제거효율은 각각 71, 81 및 83%이었으며 인의 제거효율은 각각 99, 98 및 93%이었다. 반응시 최적 pH는 10.5~11이었으며, 교반시간 변화에 따른 반응은 매우 신속히 진행되어 2분만에 완료되었다. 따라서 질소 및 인의 제거시에는 간수 및 $MgCl_2$를 이용한다면 짧은 시간에 높은 제거효율의 기대가 가능하며, 소금제조공정의 부산물인 간수의 이용은 화학약품을 대체하여 보다 경제적인 처리방법이 될 수 있다.
백련어의 도입 및 제거가 부영양호의 수중생물군집과 환경요인에 미치는 영향을 조사하였다. 생물조작을 위해 호수연안에 6개의 enclosure를 설치하고, 5월 22일부터 7월 23일까지(전기), 7월 23일부터 9월 18일까지(후기) 두 가지 밀도(고, 저)의 어류를 투입 및 제거하였다. RIA(${\alpha}$=0.05)의 결과는 어류도입 및 제거가 대부분의 생물군집 및 환경요인에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 각 enclosure의 환경요인에 대해 어류투입은 투명도, 용존산소, 수소이온농도, 큰분획엽록소(>40 ${\mu}$m) 등의 감소와 질소화합물, 소형분획엽록소(<2 ${\mu}$m)의 증가를 유도하였으며, 어류제거는 정반대 현상을 보였다. 한편, 수중생물군집에 있어서, 어류투입은 picocyanobacteria이나 섬모충(<20 ${\mu}$m) 같은 소형 플랑크톤의 증가가 뚜렷하였고, 어류제거에 의해 다시 유의하게 회복하였다. 그러나 크고, 군체를 형성하거나 긴 사상체 남조나 규조등은 두 가지 어류조작에 유의한 변화를 보이지 않았으며, 어류제거시만 Diaphanosoma, Cyclopoida, naupli 등 동물플랑크톤의 유의한 증가를 나타냈다. 본 연구는 실험기간 동안 강한 바람과 호수바닥으로부터 지속적인 인의 공급 등으로 인하여 결과해석에 부정적으로 작용하였으나, 전체적으로 어류도입 및 제거가 enclosure내 플랑크톤군집과 환경요인에 대해 서로 상반되는 효과를 유도하는 것이 확인되었다.
To understand the effects of physicochemical factors on nitrite transformation by microalgae, a lipid-rich Chlorella with high nitrite tolerance was cultured with 8 mmol/l sodium nitrite as sole nitrogen source under different conditions. The results showed that nitrite transformation was mainly dependent on the metabolic activities of algal cells rather than oxidation of nitrite by dissolved oxygen. Light intensity, temperature, pH, NaHCO3 concentrations, and initial cell densities had significant effects on the rate of nitrite transformation. Single-factor experiments revealed that the optimum conditions for nitrite transformation were light intensity: 300 μmol/m2/s; temperature: 30℃ pH: 7-8; NaHCO3 concentration: 2.0 g/l; and initial cell density: 0.15 g/l; and the highest nitrite transformation rate of 1.36 mmol/l/d was achieved. There was a positive correlation between nitrite transformation rate and the growth of Chlorella. The relationship between nitrite transformation rate (mg/l/d) and biomass productivity (g/l/d) could be described by the regression equation y = 61.3x (R2 = 0.9665), meaning that 61.3 mg N element was assimilated by 1.0 g dry biomass on average, which indicated that the nitrite transformation is a process of consuming nitrite as nitrogen source by Chlorella. The results demonstrated that the Chlorella suspension was able to assimilate nitrite efficiently, which implied the feasibility of using flue gas for mass production of Chlorella without preliminary removal of NOX.
마이크로버블-산소를 이용한 물리 화학적인 방법에 의해 가축분뇨에 포함된 유기오염물질과 질소, 인 제거에 효과를 실험실 규모의 단일 반응기를 이용하여 알아보았다. 사용한 가축분뇨의 성상은 TCOD $36,894{\pm}5,024mg/L$, SCOD $22,031{\pm}2,018mg/L$, 암모니아성질소 $4,150{\pm}35mg/L$, 그리고 인산염인 $659{\pm}113mg/L$로 고농도의 유기오염물질과 영양염류를 포함하였다. 마이크로버블과 함께 사용한 기체로 공기를 사용하였을 때 보다 산소를 사용하였을 때, 그리고 산소의 공급량이 많았을 때 유기오염물질, 질소, 인 제거량이 증가하였다. 산소를 분당 600 mL 사용하였을 때 공기를 사용했을 때와 비교하면 TCOD 제거율은 2.5배, 인은 약 5.6배 높았다. 또한 반응 시간이 길수록 영양염류의 제거율은 점진적으로 증가하여, 암모니아성질소와 인 제거는 각각 $41.03{\pm}0.20%$와 $65.49{\pm}1.39%$까지 제거되었다. 인 제거율을 증가시키기 위해 마이크로버블 적용 한 후 유출수를 응집침전을 시켰을 때, 인은 유입된 인 농도 대비 최대 92.7%까지 제거되는 것이 확인되었다. 그러나 유기오염물질(TCOD) 제거는 초기 6시간 이내에 $28.7{\pm}0.2%$까지 제거되었으나 더 이상 제거되지 않았다. 이 연구 결과 마이크로버블-산소를 가축분뇨 뿐만 아니라 다양한 하 폐수처리장의 포기조에 적용하면 연계된 단위 공정에 부하를 줄일 수 있으며 또한 고품위의 안정적인 유출수를 생산할 수 있는 방법으로 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
The combination of biological and physical/chemical technologies is a promising technique to reduce highly concentrated pollutants in livestock wastewater. It is suggested to treat livestock wastewater efficiently as follows: firstly, biodegradable organic matters, nitrogen and some of phosphorus should be removed by a biological treatment process and then residual non-biodegradable organic matters, color and phosphorus be eliminated by physicochemical technologies. In this study, therefore, the integrations of chemical coagulation, activated carbon adsorption, Fenton oxidation and ozonation were evaluated to provide appropriate post-treatment processes for biologically pre-treated livestock wastewater. After chemical coagulation followed by ozonation or Fenton oxidation process, the quality of treated wastewater could meet the discharge limit in Korea. However, a yellowish brown color still remained in the treated wastewater after a single method such as coagulation and Fenton oxidation was applied. The ozonation was found to be the most effective technology for the decolorization. Neither simple biological nor physicochemical treatment provides adequate decolorization and sufficient depletion of organics in livestock wastewater so far. Consequently, the integration of Fenton oxidation and ozonation with a biological treatment process is recommended to treat livestock wastewater in terms of removal efficiency.
알긴산 제거시 전반적으로 고형분 및 단백질 수율이 감소하였고 UF처리가 $CaCl_2$ 첨가시 보다 더 뚜렸한 감소를 보였으며 점도는 알긴산 제거전 $84{\sim}94\;cps$이었던 것이 10cps로 감소하였고 탁도 또한 현저히 감소하였다. 아미노태 질소의 회수량은 $CaCl_2$ 첨가보다 UF처리한 것이 적었고 특히 NaCl을 첨가시 가장 적게 나타났으며 mannitol은 추출방법에 따른 변화가 없었다. 유기산은 oxalic acid의 함량이 높았으며 효소처리 후 NaCl 1.5%를 첨가하여 추출한 시료가 전반적으로 함량이 높게 나타났으며 핵산 조성은 분말과 2시간 열수추출의 경우 4가지 핵산이 비교적 균등한 분포를 보였으나 알긴산 제거시 일부 핵산이 함께 제거되어 핵산조성비율에 영향을 주었다. 특히 $CaCl_2$에 의한 침전제거는 IMP가 전부 그리고 UMP가 많이 손실되었으며 UF처리가 $CaCl_2$ 방법보다 핵산손실이 훨씬 적었다. 추출액의 아미노산 조성은 전체함량 중 aspartic acid와 glutamic acid가 80% 이상을 차지하고 있고 그 밖의 아미노산 함량은 대단히 적게 나타났으며 tryptophan, proline등 일부 아미노산은 검출되지 않았다.
대기오염물질 중 미세먼지는 심각한 사회적 환경문제로 인식되고 있다. 미세먼지의 원인 물질 중 하나인 질소산화물(NOx)은 석탄화력발전소의 연소공정에서 주로 발생하므로 효율적인 NOx 제거가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction, SCR)을 이용한 NOx 제거에서 $TiO_2$ 광촉매의 NO 제거효율을 연구하였다. NO 제거효율을 평가하기 위해 발열제가 내장된 $Al_2O_3$ 기판 표면에 $TiO_2$ 촉매와 인산염의 접착 바인더를 혼합하여 도포한 후 제조된 기판을 열처리하면서 실험을 수행하였다. 온도에 따른 촉매의 NO 제거효율을 평가하였고, 촉매의 물리화학적 특성을 위하여 XRD, SEM, TG-DTA, BET 분석을 수행하였다. NOx 제거 효율은 시간에 따른 온도변화($250^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$)로 20분에서 제거효율은 58.7%~65.9%이며, 30분에서 63.7%~66.0%로 나타났다. 질소산화물 제거용 SCR로 사용되는 $TiO_2$는 $300^{\circ}C$가 제거효율이 가장 효율적인 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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