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상향류 인 결정화공정을 이용한 슬러지 발효 유출수로 부터의 영양소 회수 (Nutrient Recovery from Sludge Fermentation Effluent in Upflow Phosphate Crystallization Process)

  • 안영호
    • 대한환경공학회지
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    • 제28권8호
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    • pp.866-871
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    • 2006
  • 연속 회분식 방식의 실험실 규모 상향류 반응조를 사용하여 인 결정화공정을 이용한 영양물질 회수에 대한 연구를 수행하였다. 양이온 공급원으로서 산업폐기물인 폐석회와 마그네슘염을 이용하여 그 운전특성을 비교하였다. 이 연구는 고성능 발효조와 인 결정화 반응조로 구성된 새로운 통합 슬러지 처리 공정에 있어서 인 결정화공정의 성공적인 적용성 평가에 초점을 두고 있다. 발효조 유출수와 유사한 특성으로 제조된 합성폐수를 이용한 첫 번째 struvite 결정화 실험에서 반응은 $0.5{\sim}1$ hrs 사이의 반응시간에서 빠르게 진행되었는데, 그 동안 상당량(약 60% 이상)의 암모니아와 인이 제거되었다. 알칼리성 조건이라는 기질의 고유특성으로 인하여 암모니아 탈기 현상이 다소 발생하였으나 그 정도는 미미한 것(<5%)으로 나타났다. 또한 공기주입에 의한 이산화탄소 탈기조건을 추가적으로 제공하였을 때 struvite 형성속도의 향상은 일어나지 않았다. 실폐수로서 발효조 유출수를 사용한 두 번째 실험에서 stuvite 결정화를 위한 마그네슘염의 최적주입량은 struvite형성질량비와 유사한 0.86 g Mg $g^{-1}$ P이었다. 반면에 폐석회의 최적주입량은 0.3 g $L^{-1}$으로 다소 높게 나타났으며, 약 3시간의 반응시간 조건에서 $NH_4$-N과 $PO_4$-P의 제거효율은 각각 80%와 41%로 나타났다. 각 실험에서 침전물을 현미경으로 분석한 결과 마네슘염을 사용한 경우 프리즘과 같은 결정체가 관찰된 반면 폐석회를 사용한 경우는 비결정질의 결정체가 주로 관찰되었다. 하수처리용량 158,880 $m^3\;d^{-1}$의 실규모 처리시설의 경우를 대상으로 한 통합 슬러지처리시스템의 물질수지 분석결과 결정화 반응조 유출수로 부터의 반송되는 영양물질의 재순환 부하(각각 하수 1 $m^3$ 당 0.13 g N와 0.19 g P)는 매우 낮게 유지되는 것으로 나타났다. 그러므로 이미 산업폐기물 형태로 존재하는 폐석회를 본 연구에서와 같이 통합 슬러지 처리시스템의 영양물질 회수 공정에서 재이용하는 것은 높은 환경적 및 경제적 이익과 동시에 산업폐기물의 지속발전적 처리/처분이라는 다양한 장점을 가질 것이다.

새로운 날개단면을 이용한 KD-프로펠러 씨리즈 개발 (Development of KD- Propeller Series using a New Blade Section)

  • 이진태;김문찬;안종우;김호충
    • 대한조선학회논문집
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    • 제28권2호
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    • pp.52-68
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    • 1991
  • 캐비테이션 특성이 우수하고 넓은 받음각에서 양력-향력비가 큰 새로운 날개단면(KH18 단면)을 사용하여 체계적인 방법으로 기하학적 형상을 변화시켜 설계된 새로운 계열 프로펠러의 개발을 시도하였다. 새로운 계열 프로펠러의 형상을 설계함에 있어 기존의 계열 프로펠러와는 달리 선택된 반류분포의 회전방향 평균 반류분포를 입력자료로 하여 반경방향 부하분포와 코오드 방향 부하분포를 동일하게 유지하면서 피치 및 캠버의 형상을 결정하였다. 또한 코오드 길이, 두께, 스큐 및 레이크 분포와 같은 형상은 최근 실적선 프로펠러의 형상 특성을 정형화하여 선택되었기 때문에 초기설계시 설계된 형상이 최종 설계 프로펠러의 형상과 크게 다르지 않을 것으로 생각되어 초기성능을 보다 정확하게 추정할 수 있게 하였다. 설계된 계열 프로펠러는 날개수 4개인 프로펠러를 대상으로 날개 전개면적비 4개($A_{E}/A_{O}$=0.3, 0.45, 0.6, 0.75)에 대하여 각 전개면적비에서 평균피치비를 5개(P/D=0.5, 0.65, 0.8, 0.95, 1.1)로 변화시켜 총 20개의 프로펠러로 구성되었으며 KD-프로펠러 씨리즈(KRISO-DAEWOO Propeller Series)라 명명하였다. 설계된 계열 프로펠러들에 대하여 단독특성시험, 캐비테이션 관찰시험, 변동압력 계측시험을 수행하였다. 프로펠러 단독특성 시험결과의 회귀해석결과로 부터 $B_{P}-\delta$ 곡선을 도출하여 초기설계 단계에서 최적 프로펠러 직경등을 쉽게 결정할 수 있게 하였다. 기준으로 선택된 반류분포(2700TEU 콘테이너선의 반류) 후류에서 프로펠러 추력계수 및 캐비테이션 수를 체계적으로 변화시킨 상태에서 캐비테이션 관찰시험 및 변동압력계측시험을 수행하였다. 양력면이론에 의한 비정상 프로펠러 성능해석에 의해 계산된 최대 국부양력계수 ($C^{max}_{l,0.8R}$)와 국부캐비테이션 수(${\sigma}_0=\frac{p-p_v}{\frac{1}{2}{\rho}V^2_{0.8R}}$)를 기준으로 캐비테이션 관찰시험 결과를 정리하여 KD-캐비테이션 챠트를 도출하였다. 기존의 캐비테이션 챠트는 균일류중의 시험 결과를 정리하여 작성되었으나 KD-캐비테이션 챠트는 반류분포중에서 시험된 프로펠러 관찰시험 결과로 부터 도출되었으므로 초기설계 단계에서 보다 정확한 캐비테이션 발생량 추정이 가능하리라 예상된다.

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부산지방에서 실내수조를 이용한 무지개송어의 사육실험 (AN EXPERIMENT ON THE HEARING OF RAINBOW TROUT IN THE INDOOR AQUARIUM IN BUSAN)

  • 김인배;조재윤
    • 한국수산과학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.267-273
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    • 1977
  • 1977년 4월 25일부터 1977년 11월 10일까지 199일 간실내에서 소형의 순환여과사육장치와 소량의 지하수를 이용하여 하계기온이 높은 부산지방에서 무지개송어의 사육실험을 한 바, 다음과 같이 희망적인 결과를 얻었다. 1. 실험수조 2 (Fig.2)의 크기는 가로, 세로 각각 1m, 높이 67cm의 Stainless 수조로 가운데 직경 20cm, 깊이 20cm 역 원추형의 침전부가 있고 고 끝은 직경 4cm의 파이프에 연결되어 주수되는 물이 수조밖의 Stand pipe를 통하여 밖으로 넘쳐서 배출된다. 수심은 40 cm 정도로 유지되었으며 여과조는 가로 세로 각각 23cm, 깊이 40cm의 플라스틱 통에 깊이 30cm로 직경 약 $3\~5mm$는 zeolite석을 넣어 사용하였고 순환 펌프는 1시간에 약 1030 l 용량으로 순환율은 시간당 약 2.6회였다. 2. 수조에 주수되는 소량의 물이 밖으로 나가면서 찌꺼기를 밖으로 내보내게 되는 장치는 사육수의 수질유지에 크게 도움이 되었다. 3. $17^{\circ}C$ 전후의 지하수를 약 400 l의 사육수에 1분간 0.59 l의 비율로 1일 평균 16시간 주수하였더니 7월하순 평균기온이 $27.36^{\circ}C$ 일 때 사육수의 평균 수온이 $20^{\circ}C\~22^{\circ}C$ 전후로 유지되었으나 무지개송어는 정상적인 성장을 하였다. 4. 간단한 여과장치를 하고 1분간 1 l의 물이 주수된다고 할 때 생산량은 30kg 의 계산이 나온다. 5. 남부지방에서 하계수온 $17^{\circ}C$ 전후의 적당한 지하수와 소형의 여과장치 그리고 개량된 사육수조를 이용하여 무지재송어의 양식이 가능하며 경제적으로도 충분히 성립되고 사료와 여과장치를 개선하면 생산단가는 크게 낮출 수 있고 생각된다.

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입상 슬러지 반응조 내의 혐기성 암모늄 산화(ANAMMOX) 및 분자생태학적 특성 평가 (Anaerobic Ammonium Oxidation(ANAMMOX) in a Granular Sludge Reactor and its Bio-molecular Characterization)

  • 한지선;박현아;성은혜;김창균;윤조희;배영신
    • 대한환경공학회지
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    • 제28권11호
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    • pp.1213-1221
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    • 2006
  • 본 연구에서는 혐기성 암모늄 산화(ANAMMOX)반응을 유도하기 위해 양조폐수를 처리하는 메탄 생성 반응조의 입상 슬러지를 혐기성 반응기에 식종하였다. 암모니아성 질소($NH_4^+-N$)와 아질산성 질소($NO_2^--N$)를 1:1의 비율로 인공폐수를 조제하여 반응조를 운전하였다. 실험기간은 반응기의 유입 질소농도 조건에 따라 3개의 phase로 구분하였다. 각 phase별 유출수의 질소농도, COD, 알칼리도, 발생 가스 조성을 측정하여 처리효율을 평가하였다. Phase 1에서는 유입 $NH_4^+$-N $NO_2^-$-N를 각각 1.91 $gN/m^3{\cdot}d$부터 14.29 $gN/m^3{\cdot}d$까지 점차 높였으며 Phase 2에서 각 질소의 부하를 23.81 $gN/m^3{\cdot}d$, Phase 3에서는 19.05 $gN/m^3{\cdot}d$로 하여 운전하였다. 아질산성 질소($NO_2^-$-N)는 전 기간에 걸쳐 99%까지 제거 되었으며, 암모니아성 질소($NH_4^+-N$)의 제거율은 각 phase별로 변동폭이 높았으며 이 중 Phase 2에서 최대 75%까지 제거되었다. 한편 각 phase별 반응조의 미생물 군집 변화는 16s rDNA방법을 이용하여 분석하였다. 입상 슬러지의 접종 초기인 Phase 1의 경우 메탄생성이 일정하게 유지되었으며 메탄균과 탈질균이 공존하였다. Phase 2의 경우 아질산성 질소($NO_2^--N$)와 암모니아성 질소($NH_4^+-N$)의 제거율이 각각 99%와 75%까지 증가하였으며 이 때 ANAMMOX균의 존재가 확인되었다. Phase 3의 경우 외부 공기 유입으로 인하여 암모니아성 질소(NH4+-N)의 제거율은 급격히 감소하였으나 미생물 군집 중 여전히 ANAMMOX균이 관측되었다.

3단계(段階) 분할기법(分割技法)에 의한 평면(平面)트러스 구조물(構造物)의 형상(形狀) 최적화(最適化)에 관한 연구(硏究) (Optimal Configuration of the Truss Structures by Using Decomposition Method of Three-Phases)

  • 이규원;송기범
    • 대한토목학회논문집
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    • 제12권3호
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    • pp.39-55
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    • 1992
  • 본(本) 연구(硏究)에서는 트러스구조물(構造物)의 효율적(效率的)인 형상최적화(形狀最適化)를 위해서 3단계분할최적화(段階分割最適化) 기법(技法)을 유도(誘導)하였다. 3단계분할최적화(段階分割最適化) 기법(技法)을 적용(適用)하기 위하여 제(第)1단계(段階)에서 설계변수(設計變數)로 목적함수(目的函數)는 구조물(構造物)이 에너지를 최대(最大)로 흡수(吸收)할 수 있도록 변형(變形)에너지를 택하였으며 제약조건식(制約條件式)으로는 허용응력(許容應力), 좌굴응력(挫屈應力), 변위제약(變位制約) 및 다(多) 재하조건(載荷條件)을 고려(考慮)하여 최적화문제(最適化問題)를 형성(形成)하였다. 제(第) 2단계(段階)에서 설계변수(設計變數)는 부재단면적(部材斷面積)으로하여 목적함수(目的函數)는 구조물(構造物)의 중량(重量)이 최소(最小)가 되도록 중량함수(重量函數)를 택하였으며 제약조건식(制約條件式)으로는 제(第)1단계(段階)에서 얻은 최대변위(最大變位)를 대입(代入)한 평형조건식(平衡條件式) 및 다재하조건(多載荷條件)을 고려(考慮)하여 최적화문제(最適化問題)를 형성(形成)하였다. 제(第) 3단계(段階)에서는 조정변수(調整變數)를 절점좌표(節點座標)로 하고 목적함수(目的函數)로는 중량함수(重量函數)로 하여 최적화(最適化) 문제(問題)를 형성(形成)하였다. 이와같이 형성(形成)된 제(第)1, 제(第)2단계(段階)의 최적화(最適化) 문제(問題)는 선형계획문제(線形計劃問題)로 된다. 따라서 3단계(段階) 분할최적화(分割最適化) 기법(技法)은 최적화(最適化) 과정(過程)이 간편(簡便)하고 구조해석(構造解析) 및 감도분석(感度分析)을 위한 기법(技法)을 적용(適用)할 필요(必要)가 없으므로 최적화(最適化) 과정중(過程中) 구조해석(構造解析) 및 감도분석(感度分析)에 요구(要求)되는 시간(時間)을 줄일 수 있는 효율적(效率的)인 기법(技法)이었다. 제(第) 3단계(段階)에서는 절점좌표(節點座標)를 설계변수(設計變數)로 하므로서 무제약최적화문제(無制約最適化問題)로 형성(形成)되므로 최적화과정(最適化過程)이 용이(容易)하다. 또한 본(本) 연구(硏究)는 각(各) 단계(段階)에 각각(各各) 다른 최적화기준(最適化基準)을 사용함으로써 수염속도(收斂速度)를 향상(向上)시키고 있다. 본(本) 연구(硏究)의 기법(技法)을 4종(種)으 트러스 구조물(構造物)에 적용(適用)한 결과 트러스 구조물(構造物)의 형태(形態), 제약조건식(制約條件式)에 구애받지 않고 효율적(效率的)으로 최적해(最適解)에 수염(收斂)함과 동시(同時)에 타(他)의 연구(硏究)와 거의 동일(同一)한 연구결과(硏究結果)를 얻었다.

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CE-QUAL-W2를 이용한 충주호의 기후변화에 따른 탁수 및 부영양화 영향평가 (Evaluation of Future Turbidity Water and Eutrophication in Chungju Lake by Climate Change Using CE-QUAL-W2)

  • 안소라;하림;윤성완;김성준
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제47권2호
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    • pp.145-159
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    • 2014
  • 본 연구에서는 충주댐을 대상으로 유역모델인 SWAT과 저수지모델인 CE-QUAL-W2를 연계 적용하여 기후변화에 따라 저수지로 유입되는 하천의 유량 및 탁수발생량을 모의하고, 저수지내의 탁수변화 및 부영양화 영향평가를 통한 저수지 수환경 변화를 전망하였다. 먼저 SWAT을 적용하여 강우시 저수지 유입하천의 유량 및 수질을 모의하여 모델의 재현성을 검토하였으며, 모형의 보정(2000~2005)과 검증(2006~2010) 결과 모델 예측값과 실측값이 적절하게 일치하는 것으로 나타났다. SWAT의 결과를 CE-QUAL-W2의 하천유량 및 유입수 수질경계조건 입력자료로 활용하고, 보정(2010년)과 검증(2008년)을 통하여 저수지 내 시간에 따른 물수지, 수온 변화, 부유물질(SS), T-N, T-P 및 부영양화(Chl-a) 양상 등을 분석하고 모델의 재현성을 검토하였다. 이후 기후변화 시나리오 적용에 따른 저수지 내수환경변화를 모의하기 위한 기후변화자료로 IPCC AR4 GCM(ECHO-G)을 고해상도지역 기후 시나리오로 개선시킨 RCM(MM5)의 A1B 시나리오를 다시 태풍사상을 고려한 인공신경망 기법에 의해 상세화하여 이용하였다. 기후변화 시나리오에 따른 기온증가의 영향으로 미래로 갈수록 상층수온은 증가하는 반면 심층수온은 감소하는 경향을 보였다. SS 최고유입농도는 평수년에 비해 풍수년에 17%, 갈수년에 0.2% 가량 증가하는 것으로 나타났다. 호소내 SS 10mg/L 이상 점유일수는 평수년에 비해 풍수년이 6일, 갈수년이 17일 증가하였고, 점유율 역시 풍수년에 24%, 갈수년에 26%가량 증가하는 것으로 분석되었다. 미래로 갈수록 기후변화가 충주댐 탁수장기화에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. Chl-a의 최고농도는 평수년에 비해 풍수년에 19%, 갈수년에 3% 가량 조류의 농도가 증가되는 것으로 나타나 조류의 영향이 커지는 것을 알 수 있었다.

일본 어류 양식업의 발전과정과 산지교체에 관한 연구 : 참돔양식업을 사례로 (A study on Development Process of Fish Aquaculture in Japan - Case by Seabream Aquaculture -)

  • 송정헌
    • 수산경영론집
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    • 제34권2호
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    • pp.75-90
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    • 2003
  • When we think of fundamental problems of the aquaculture industry, there are several strict conditions, and consequently the aquaculture industry is forced to change. Fish aquaculture has a structural supply surplus in production, aggravation of fishing grounds, stagnant low price due to recent recession, and drastic change of distribution circumstances. It is requested for us to initiate discussion on such issue as “how fish aquaculture establishes its status in the coastal fishery\ulcorner, will fish aquaculture grow in the future\ulcorner, and if so “how it will be restructured\ulcorner” The above issues can be observed in the mariculture of yellow tail, sea scallop and eel. But there have not been studied concerning seabream even though the production is over 30% of the total production of fish aquaculture in resent and it occupied an important status in the fish aquaculture. The objectives of this study is to forecast the future movement of sea bream aquaculture. The first goal of the study is to contribute to managerial and economic studies on the aquaculture industry. The second goal is to identify the factors influencing the competition between production areas and to identify the mechanisms involved. This study will examine the competitive power in individual producing area, its behavior, and its compulsory factors based on case study. Producing areas will be categorized according to following parameters : distance to market and availability of transportation, natural environment, the time of formation of producing areas (leaderㆍfollower), major production items, scale of business and producing areas, degree of organization in production and sales. As a factor in shaping the production area of sea bream aquaculture, natural conditions especially the water temperature is very important. Sea bream shows more active feeding and faster growth in areas located where the water temperature does not go below 13∼14$^{\circ}C$ during the winter. Also fish aquaculture is constrained by the transporting distance. Aquacultured yellowtail is a mass-produced and a mass-distributed item. It is sold a unit of cage and transported by ship. On the other hand, sea bream is sold in small amount in markets and transported by truck; so, the transportation cost is higher than yellow tail. Aquacultured sea bream has different product characteristics due to transport distance. We need to study live fish and fresh fish markets separately. Live fish was the original product form of aquacultured sea bream. Transportation of live fish has more constraints than the transportation of fresh fish. Death rate and distance are highly correlated. In addition, loading capacity of live fish is less than fresh fish. In the case of a 10 ton truck, live fish can only be loaded up to 1.5 tons. But, fresh fish which can be placed in a box can be loaded up to 5 to 6 tons. Because of this characteristics, live fish requires closer location to consumption area than fresh fish. In the consumption markets, the size of fresh fish is mainly 0.8 to 2kg.Live fish usually goes through auction, and quality is graded. Main purchaser comes from many small-sized restaurants, so a relatively small farmer and distributer can sell it. Aquacultured sea bream has been transacted as a fresh fish in GMS ,since 1993 when the price plummeted. Economies of scale works in case of fresh fish. The characteristics of fresh fish is as follows : As a large scale demander, General Merchandise Stores are the main purchasers of sea bream and the size of the fish is around 1.3kg. It mainly goes through negotiation. Aquacultured sea bream has been established as a representative food in General Merchandise Stores. GMS require stable and mass supply, consistent size, and low price. And Distribution of fresh fish is undertook by the large scale distributers, which can satisfy requirements of GMS. The market share in Tokyo Central Wholesale Market shows Mie Pref. is dominating in live fish. And Ehime Pref. is dominating in fresh fish. Ehime Pref. showed remarkable growth in 1990s. At present, the dealings of live fish is decreasing. However, the dealings of fresh fish is increasing in Tokyo Central Wholesale Market. The price of live fish is decreasing more than one of fresh fish. Even though Ehime Pref. has an ideal natural environment for sea bream aquaculture, its entry into sea bream aquaculture was late, because it was located at a further distance to consumers than the competing producing areas. However, Ehime Pref. became the number one producing areas through the sales of fresh fish in the 1990s. The production volume is almost 3 times the production volume of Mie Pref. which is the number two production area. More conversion from yellow tail aquaculture to sea bream aquaculture is taking place in Ehime Pref., because Kagosima Pref. has a better natural environment for yellow tail aquaculture. Transportation is worse than Mie Pref., but this region as a far-flung producing area makes up by increasing the business scale. Ehime Pref. increases the market share for fresh fish by creating demand from GMS. Ehime Pref. has developed market strategies such as a quick return at a small profit, a stable and mass supply and standardization in size. Ehime Pref. increases the market power by the capital of a large scale commission agent. Secondly Mie Pref. is close to markets and composed of small scale farmers. Mie Pref. switched to sea bream aquaculture early, because of the price decrease in aquacultured yellou tail and natural environmental problems. Mie Pref. had not changed until 1993 when the price of the sea bream plummeted. Because it had better natural environment and transportation. Mie Pref. has a suitable water temperature range required for sea bream aquaculture. However, the price of live sea bream continued to decline due to excessive production and economic recession. As a consequence, small scale farmers are faced with a market price below the average production cost in 1993. In such kind of situation, the small-sized and inefficient manager in Mie Pref. was obliged to withdraw from sea bream aquaculture. Kumamoto Pref. is located further from market sites and has an unsuitable nature environmental condition required for sea bream aquaculture. Although Kumamoto Pref. is trying to convert to the puffer fish aquaculture which requires different rearing techniques, aquaculture technique for puffer fish is not established yet.

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