• Environmental Engineering Research
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• 제19권1호
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• pp.83-89
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• 2014

The effects of initial solid concentration and microwave irradiation (MWI) time on the hydrolysis of waste activated sludge (WAS) were investigated. MWI time strongly influenced WAS hydrolysis for all initial solid concentrations of 8.20, 31.51, and 52.88 g VSS/L. For all WAS, the volatile suspended solids (VSS) solubilization degree ranged from 35.6% to 38.4% during a total MWI time of 10 min. Soluble chemical oxygen demand (SCOD) concentration increased at a rate proportional to the decrease of VSS during the MWI. However, the clearly different VSS solubilization patterns that were observed during the MWI were explained by the 2-step hydrolysis of WAS, consisting of the initial disintegration of the easily degradable part of the sludge, followed by the subsequent disintegration of the hardly degradable part of the sludge. WAS hydrolysis rates for 3 to 6 min of MWI were significantly lower than those for less than 3 min, or more than 6 min. From these results, 3 min MWI time and WAS of 31.51 g VSS/L (centrifugal thickener WAS) showed the most efficient hydrolysis of WAS at 36.0%. The profiles of total nitrogen (T-N) concentrations corresponded well to the SCOD increases in terms of the empirical formula of bacterial cell mass ($C_5H_7O_2N$). The negligible T-N increase and pH decrease during WAS hydrolysis by MWI will allow the application of this process to subsequent biological processes, such as anaerobic digestion.

• Journal of Plant Biology
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• 제28권3호
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• pp.233-241
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• 1985

The isolation and culture of protoplasts from hypocotyl-derived calluses of Glycine max (L.) Merr. cv. Jangyeop were obtained by digestion for 6 hrs in an enzyme solution containing 3.5% cellulase, 1.5% macerozyme, 10% sorbitol and 0.1% CaCl2.2H2O at pH 5.8. Newly formed cell wall of protoplasts cultured in MS agar medium containing 10 $\mu$M $\alpha$-naphthaleneacetic acid (NAA) and 32 $\mu$M N6-benzylaminopurine (BAP) could be observed after 24 hrs culture. The first cell division of the protoplasts was observed after 3 days of culture; cell clusters after 2 weeks of culture. When transferred to solid media, the protoplasts formed cell clusters gave rise to proliferating calluses.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제8권1호
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• pp.23-31
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• 2003

A mathematical model was formulated to simulate the long-term performance of an anaerobic bioreactor designed to digest Korean food wastes. The system variables of various decomposition steps were built into the model, which predicts the temporal characters of Solid waste, and volatile fatty acid (VFA) in the reactor, and gas production in response to various input loadings and temperatures. The predicted values of VFA and gas production were found to be in good agreement with experimental observations in batch and repeated-input systems. Finally, long-term reactor performance was simulated with respect to the seasonal temperature changes from 5C in winter to 25C in Summer at different food waste input loadings. The simulation results provided us with information concerning the success or failure of a process during long-term operation .

• 한국환경과학회지
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• 제15권10호
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• pp.975-982
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• 2006

This study has been conducted to optimum operating conditions for effective acid fermentation according to OLR(organic loading rate) in the mesophilic and thermophilic acid fermentation process. The results are summarized as follows. In order to obtain reasonable acid fermentation efficiency in performing acid fermentation of food wastes in thermophilic condition, organic loading rate was required below 20 gVS/L.d. As $SCOD_{Cr}/TKN,\;SCOD_{Cr}/T-P$ of thermophilic acid fermented food wastes In organic loading rate 20 gVS/L.d were 18.9, 73.4 respectively, it was possible to utilize as external carbon source for denitrification in sewage treatment plant after solid-liquid separation as well as co-digestion of fermented food wastes and sewage sludge.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권10호
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• pp.1808-1819
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• 2017

Knowledge on the functional characteristics and temporal variation of anaerobic bacterial populations is important for better understanding of the microbial process of two-stage anaerobic reactors. However, owing to the high diversity of anaerobic bacteria, close attention should be prioritized to the frequently abundant bacteria that were defined as core bacteria and putatively functionally important. In this study, using MiSeq sequencing technology, the core bacterial community of 98 operational taxonomic units (OTUs) was determined in a two-stage upflow blanket filter reactor treating pharmaceutical wastewater. The core bacterial community accounted for 61.66% of the total sequences and accurately predicted the sample location in the principal coordinates analysis scatter plot as the total bacterial OTUs did. The core bacterial community in the first-stage (FS) and second-stage (SS) reactors were generally distinct, in that the FS core bacterial community was indicated to be more related to a higher-level fermentation process, and the SS core bacterial community contained more microbes in syntrophic cooperation with methanogens. Moreover, the different responses of the FS and SS core bacterial communities to the temperature shock and influent disturbance caused by solid contamination were fully investigated. Co-occurring analysis at the Order level implied that Bacteroidales, Selenomonadales, Anaerolineales, Syneristales, and Thermotogales might play key roles in anaerobic digestion due to their high abundance and tight correlation with other microbes. These findings advance our knowledge about the core bacterial community and its temporal variability for future comparative research and improvement of the two-stage anaerobic system operation.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권4호
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• pp.515-523
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• 2012

본 연구는 메탄생성에 직접적으로 관여하는 혼합 메탄균과 셀롤로스 등의 고분자 물질의 가수분해 반응에 활성이 뛰어난 반추위 내 혐기성 섬유소분해균 중에서 대표적인 Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus flavefaciens 및 Ruminococcus albus를 biochemical methane potential (BMP) 시험에 첨가하였을 때 메탄 발생에 미치는 영향을 조사하고자 수행되었다. BMP시험은 멸균증류수를 첨가한 control과 각각의 미생물 배양액을 첨가한 혼합 메탄균 첨가구 (M), F. succinogenes 첨가구 (FS) R. flavefaciens 첨가구 (RF), R. albus 첨가구 (RA) 및 RA+FS 혼합첨가구와 M+RA+FS 혼합 첨가구로 총 7개 처리구로 각 처리구별 3반복으로 진행되었다. 미생물 배양액의 첨가량은 식종액과 기초혐기배지 (anaerobic basic medium) 혼합액 50 mL에 1% (0.5 mL), 3% (1.5 mL) 및 5% (2.5 mL) 씩 첨가 하였고 배양을 위한 기질로는 cellulose ($2.0g\;VS\;L^{-1}$)이 이용되었다. BMP 시험을 위해 40일간 배양이 지속되었고 중온소화를 위해 $38^{\circ}C$의 배양기에서 수행되었다. 실험의 결과 총 바이오가스 및 메탄 발생량은 5% FS에서 다른 처리구와 비교하여 각각 10.4~22.7% 및 17.4~27.5% 높았다 (p<0.05). 총고형물 (TS) 분해율도 가스발생 결과와 유사하였는데, 전반적으로 FS가 높게 나타났으며, 5% FS에서 64.2%로 가장 높았다. 휘발성 고형물 (VS) 분해율은 5% FS와 5% RF가 각각 68.4 및 71.0%로 가장 높았다. BMP 종료시 배양액내 pH는 모든 처리구가 6.4이상으로 메탄발효에 큰 영향을 주지 않았음을 알 수 있었다. 결론적으로 본 실험의 결과 혐기소화에 대한 회분식 배양에서는 메탄생성단계보다는 가수분해단계에서 특히, F. succinogenes 배양액의 첨가량이 증가할수록 메탄의 생성량을 증가시킴을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제1권1호
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• pp.103-113
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• 1993

우리나라에서 년간 3,367만톤(1991년) 배출되는 생활쓰레기의 28% 이상이 주방폐기물로 통칭되는 음식찌꺼기, 채소류등으로 구성되는데 수분함량이 75~85%로 높고 발열량 낮아 혐기성 소화에 의한 처리법은 폐기물의 안정화 및 메탄가스 회수를 통한 효율적인 자원화가 가능하여 매우 실용적인 것으로 고려된다. 그러나, 주방폐기물은 셀룰로즈, 단백질등의 복잡한 고분자 고형물질들로 구성되어 있어 혐기성 소화시 가수분해반응이 율속단계로 인식되고 있으며, 이로 인한 유기물 부하율이 작고 반응조 용적이 커져 경제적이지 못한 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 셀룰로즈 등의 고분자물질의 가수분해 반응에 활성이 뛰어난 rumen 미생물을 이용하여 주방폐기물의 혐기성 소화의 효율을 증진시키기 위한 연구가 600 mL의 회분식반응조에서 수행되었다. 주방폐기물의 가수분해 및 산생성 반응에 대한 중온산생성균과 rumen 미생물의 산생성반응 효율을 비교하였으며, rumen 미생물을 이용한 산형성 반응에서 pH, 온도, 고형물 농도등 환경인자의 영향을 평가하였다. Rumen 미생물을 이용한 주방폐기물의 산형성 반응에서 최종휘발산수율은 이론치의 약 95%에 해당하는 8.4meq/g VS를 보여 중온산형성균을 이용하였을 때와 비슷하였으나, 산생성반응의 속도는 중온산형성균을 이용했을 때 보다 약 2배 이상 빨랐다. Rumen 미생물을 이용한 주방폐기물의 산생성 반응에 대한 기질 농도의 영향에서는 TS 15%일 때 급격한 pH저하 및 비이온화된 VFA 등의 저해작용으로 휘발산수율은 TS 1%인 반응조에서의 절반이하의 값을 보여 유출수의 연속적인 희석이 중요한 인자임을 알 수 있었다. Rumen 미생물을 이용한 산생성 반응의 최적 pH 및 온도 범위는 각각 6.0~7.5, $35{\sim}45^{\circ}C$였다. 이상과 같은 결과로부터 rumen 미생물을 주방폐기물의 혐기성소화 공정에 이용할 경우 혐기성 반응의 율속단계로 고려되는 가수분해 및 산형성 반응의 속도를 증가 시킬 수 있어 반응조 용적 감소 및 유기물 부하 증가 등의 소화 효율향상이 가능함을 알 수 있었다.

• 디지털융복합연구
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• 제10권10호
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• pp.221-227
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• 2012

한국에서 오염물 해양투기는 하수슬러지 처리방식으로 널리 사용되어 왔다. 하지만 2009년 이후 적용되어 온 음식폐기물과 하수슬러지의 해양투기 오염 방지에 관한 런던 협약에 따라 2013부터 엄격한 법적 제재가 예상된다. 따라서, 고농축 유기 슬러지 처리 를 위한 고효율 포기 시스템을 사용한 현장 실험실 테스트가 하수 및 산업폐수처리장에서 적용이 되었다. 연구 결과는 고효율 포기 시스템이 유기성 슬러지의 감량화에 매우 유용한 것으로 나타났으며, 구체적인 결과는 다음과 같다. 첫째로 고효율 포기 시스템을 이용한 슬러지 소화시 유기물 제거율은 56.2 ~ 85.8 %이었다. 이러한 결과가 일반 하수 처리효율보다 낮지만, 고효율 포기 시스템의 처리대상 슬러지가 공장 폐수임을 고려할 때 매우 유용한 것으로 판단된다. 둘째로 슬러지 평균 제거 효율은 약 25.2 %이었다. 셋째로 고효율 포기 시스템에 의한 슬러지 처리비용에 효과적으로 기여할 수 있는 것으로 드러났다. 특히, 고효율 포기 시스템이 높은 고농도 슬러지를 함유하거나, 산업페기물이거나 고농도의 강열잔류 고형물(FS) 포함되어 있는 경우의 소규모 하수 및 폐수 처리장의 현장 처리에 더욱 효과적이다.

• 분석과학
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• 제16권2호
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• pp.102-109
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• 2003

오줌시료 중 미량 알루미늄을 혹연로 원자흡수 분광광도법 정량하기 위한 마이크로파삭힘 및 고체상 추출에 관하여 연구하였다. 시료에 질산과 과산화수소를 가하고 가정용 전자레인지로 유기물을 파괴시킨 다음 오븐에서 건조시킨다. 건조된 찌기를 황산으로 녹이고, 이를 8-hydroxyquinoline (Oxine, HQ)이 흡착된 XAD-4 수지의 칼럼에 통과시켜 Al(III)-8-hydroxyquinolinate 착물을 형성시켜 흡착시킨다. 칼럼으로부터 0.5 M 질산으로 용리한 Al(III)을 정량하였다. 이 실험과정에서 찌기를 녹이기 위한 산의 종류, 수지에 흡착시키는 HQ의 양, 녹인 시료용액의 pH, 칼럼에 고정된 착물의 용리를 위한 산의 종류와 농도 등의 실험조건을 검토하여 최적화 시켰다. 인공 오줌 시료를 바탕으로 최적화 실험을 하였으며 검정곡선을 작성하였다. 실제 시료 중 알루미늄을 정량하였고, 표준용액을 일정량 첨가한 시료에서 구한 회수율은 94~101% 이였다. 바탕 세기에 대한 표준 편차의 3배 세기에 해당하는 검출한계는 0.05 ng/mL 이었다. 이로서 본 방법이 오줌시료 중 알루미늄을 분리하여 정량하는데 응용될 수 있음을 알 수 있다.

• 한국환경농학회지
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• 제29권2호
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• pp.197-205
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• 2010

돈분 슬러리를 이용한 혐기성 소화과정에서 유기물 농도 및 식종슬러지의 식종비율, 소화조의 혼합강도 등의 최적 실험조건을 도출하고, 돼지의 성장에 따른 사료 급여 특성과 분뇨의 성상이 바이오가스 발생에 미치는 영향을 관찰하였다. 식종슬러지 비율 50%와 TS 농도 1% 수준에서 메탄함량은 45%이었고, 유기물 함량이 3~7 %로 증가할수록 메탄가스 함량도 증가되었다. 반응조의 혼합강도에 따른 총 누적가스 발생량은 식종슬러지의 식종비율에 따른 영향은 관찰되지 않았고, TS 농도 3%와 5%에서 혼합강도를 증가시켰을 때(80 $\rightarrow$ 160 rpm) 바이오가스 발생량도 증가되었다. 돈분폐수의 혐기소화 실험시 바이오가스를 회수하고자 하는 최적의 운전 조건은 투입되는 TS 농도 3~5% 정도의 유기물 농도와 50% 수준의 식종슬러지의 식종비율 그리고 반응조의 적절한 교반강도(120 rpm) 따라 결정될 수 있다. 돈분뇨 종류에 따른 가스발생량은 분만돈 분뇨의 바이오 가스 발생량이 높았고, gas 발생의 peak(20일)도 짧게 나타나 분해율이 가장 좋은 것으로 나타났다. 돼지의 사육 및 소비 형태에 따라 돼지의 사육 환경이 변화되며, 투입되는 사료의 급여 특성도 달라져 바이오가스 발생 특성도 차이가 있는 것으로 나타났다.