Application of pervaporative extraction of ethanol to simultaneous saccharification and fermentation(SSF) of cellulose was investigated. From batch experiments, optimum cellulose substrate and enzyme loadings were found to be 10% and 15 IFPU/g cellulose, respectively. The cellulose conversion was lowered in fed-batch system due to the ethanol accumulation. The activity of the yeast Saccharomyces uvarum used in this study was significantly reduced at ethanol concentrations above around 40 g/L. From pervaporation experiments using PDMS membrane, ethanol was efficiently separated at 38$^\circ C$ and 10 mmHg of a down stream pressure. The pervaporation unit with 240 cm$^2$ of surface area was combined into the SSF reactor. The continuous removal of ethanol by pervaporation during SSF resulted in an improved cellulose conversion. Within the scope of this experiment, ethanol yields in the pervaporative SSF and simple SSF were 68.3% and 56.6%, respectively. The permeate flux for SSF broth pervaporation was about one-half that for the pervaporation of aqueous ethanol solution. Accordingly, the development of a membrane with higher ethanol selectivity and flux will increase the feasibility of this technology.
The photodegradation characteristics of 30 pharmaceuticals were investigated by batch experiments using Ultraviolet (UV) reactor. The investigated pharmaceuticals include antibiotics, analgesics and antiarrhythmic agents etc. Tested water was prepared by simultaneously spiking 30 pharmaceuticals into pure water, and each experiment was conducted using 3 types of UV lamps. As a result, batch experiments showed that reactions of all the investigated pharmaceuticals followed pseudo-first order reaction regardless of the applied UV lamps. Among the pharmaceuticals, Cyclophosphamide, 2-Quinoxaline carboxylic acid and Clarithromycin proved to be the most UV-resistant compounds. Contrarily, Ceftiofur, Diclofenac and Ketoprofen were easily degraded by all the UV lamps. Dissolved organic carbon (DOC) concentration hardly changed although the concentration of the pharmaceuticals concentration gradually decreased with time, indicating that the degradation of parent pharmaceuticals may produce their intermediates during UV treatment.
This study is to discuss the factors influenced on the removal efficiency of a high-strength organic wastewaters investigated using the polypropyrene media which appropriate to attach microorganism in the tube type fixed biofilter reactor. The results obtained in the experiment were as follows: 1. The kinetics of reaction rate (k') were 0.125, 0.135, 0.155 varing initial COD 720, 1280, 1630 mg/l in batch reactor. 2. In the range of pH 4.0 ~12.0 was obtained the removal efficiency of COD higher than 85%. It was proved that variation of pH (4.0 ~12.0) was nothing to do with the removal efficiency of substrate in continuous reactor. 3. Temperature to obtain removal efficiency of COD higher than 85% was 10 ~ 40$\circ$C. Removal efficiency of COD was no less than those at high temperature. 4. In the continuous reactor, the volumetric loading of COD for removal efficiency higher than 95% had to be 0.5~1.5 kg COD/m$^3$.d below. And then the HRT was 8 hrs. 5. In comparison with the activated sludge process, the tube type fixed biofilter process was excellent in removal efficiency of substrate and sludge production rate.
본 연구는 실험실 규모의 침지형 막분리 활성오니법을 이용하여 생물 대사 성분이 막투과 유속에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. SMP와 분리막의 fouling과의 관계를 살펴보기 위해 연속 실험과 회분 실험으로 나누어 운전하였다. 합성 폐수로는 단일 탄소원으로서 phenol을 사용하였다. 생물 반응조의 체류 시간과 MLSS농도는 각각 12hr과 9.000mgVSS/L로 유지하였다. 연속 장치에 있어서 회분 여과 실험을 통해 SMP농도가 증가할수록 막투과 유속은 감소하였고, cake와 gel층이 형성을 증가시켰다. Cake의 저항은 $2.9{\sim}4.0{\times}10^{10}$으로 측정되어 다른 여과 저항보다 막투과 유속의 감소에 중요한 영향을 나타냈다. 회분 페놀 분해 실험에서 SMP종들 중에 $SMP_{nd}$와 $SMP_{e}$가 난분해성 고분자 물질로서 막투과 감소에 중요한 역할을 하였다. 또한, SMP농도는 막투과 유속의 감소에 대한 HRT의 증가로서 생물 반응조 내에 축적되었다.
This study was conducted to investigated the possibility of inactivating wilt germs (Fusarium oxysporum f. sp. radicis lycopersici) using Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma in a hydroponic system. Recirculating hydroponic cultivation system for inactivation was consisted of planting port, LED lamp, water tank, and circulating pump for hydroponic and DBD plasma reactor. Two experiments were conducted: batch and intermittent continuous process. The effect of plasma treatment on Total Residual Oxidants (TRO) concentration change, Fusarium inactivation and growth of lettuce were investigated. In the batch experiment, most of the Fusarium was inactivated at a TRO concentration of 0.15 mg/L or more at four-day intervals. There was no change in lettuce growth after two times of plasma treatment for one week. The intermittent continuous experiment consisted of 30-minute, 60-minute, and 90-minute plasma treatment in 2 day intervals and 30-minute treatment a one-day; most of the Fusarium was inactivated only by treatment for 30-minute every two days. However, if inactivation under $10^1CFU/mL$ is required, it will be necessary to treat for 60 minutes in 2 day intervals. The plasma treatment caused no damage to the lettuce, except the 30 min plasma treatment ay the one-day interval. It was considered that the residual TRO concentration was higher than that of the other treatments.
A comprehensive kinetic study has been conducted on dimethyl carbonate synthesis by transesterification reaction of ethylene carbonate with methanol. An alkali base metal (KOH) was used as catalyst in the synthesis of DMC, and its catalytic ability was investigated in terms of kinetics. The experiment was performed in a batch reactor at atmospheric pressure. The reaction orders, the activation energy and the rate constants were determined for both forward and backward reactions. The reaction order for forward and backward reactions was 0.87 and 2.15, and the activation energy was 12.73 and 29.28 kJ/mol, respectively. Using the general factor analysis in the design of experiments, we analyzed the main effects and interactions according to the MeOH/EC, reaction temperature and KOH concentration. DMC yield with various reaction conditions was presented for all ranges using surface and contour plot. Furthermore, the optimal conditions for DMC yield were determined using response surface method.
현재 국내 양돈농가에서 발생하는 돼지분뇨 성상은 수분함량이 97% 정도인 슬러리 형태가 대부분이다. 돈사에서 배출되는 돼지분뇨 슬러리는 돼지의 분뇨와 돈사 내부 청소 물 등이 혼합된 성상의 액상물질이다. 본 연구에서는 공기공급 여부와 저장기간의 경과에 따른 돼지분뇨 액비의 부숙정도와 성상변화를 분석하기 위하여, 국내에서 운용 중인 액비화시설의 후단 공정에서 채취한 돼지분뇨 슬러리를 재료로 하여 120일 동안 실험을 수행하였다. 밀폐형 회분식 반응조를 이용하여 실험을 수행한 결과, 돼지분뇨 슬러리 액비의 부숙도는 공기공급구가 비공급구에 비해 더 양호하였으며 액비 저장기간이 경과 함에 따라서 액비가 부숙완료 상태로 빨리 전환되는 경향이 있었다. 실험개시 시에 97.90% 수준이던 액비의 수분함량 평균값이 실험 완료 시에는 공기공급구의 경우 96.82%, 비 공급구는 97.33% 수준을 나타냄으로써 공기공급구에서의 수분함량 감소가 상대적으로 더 높았다. 실험개시시에 8.82 수준이었던 액비의 pH는 실험완료 시에 공기공급구에서는 7.57, 비 공급구에서는 8.75 수준으로 변화하였다. 액비 중의 질소함량은 실험개시 시에 평균 0.198 mg/L 수준이었으나 실험완료 시에는 공기공급구에서는 0.076 mg/L, 비 공급구에서는 0.121 mg/L 수준으로 낮아졌다. 액비 중의 인산(P2O5)농도는 저장기간의 경과에 따라 비폭기처리구가 폭기처리구에 비해 감소 정도가 상대적으로 더 높았다. 실험결과를 종합해볼 때 돼지분뇨 액비에 공기를 공급하는 경우 그리고 저장기간을 길게 하였을 때 액비품질이 개선되는 것으로 판단된다.
본 연구는 흡착에 의한 Cd(II)의 제거를 위하여 일본 Diaion사에서 제조되고 있는 강산성양이온 교환수지(SK1B)를 흡착제로 사용하여 흡착평형실험, 탈착실험 및 흡착속도실험을 수행하였다. 흡착평형실험에서는 흡착능에 미치는 pH와 온도의 영향을 알아보았고 흡착등온식을 산출하였으며, 탈착실험에서는 재생회수에 대한 수지의 재생율의 변화에 대해서 알아보았다. 흡착속도실험에서는 수지를 미분층 반응기에 채워 유량별로 초기제거속도를 구하여 경막저항이 최소가 되는 최적유량을 구하였으며, 이 최적유량에서 흡착속도실험을 수행하여 총괄흡착속도식을 구하였다. 용액의 pH를 변화(2~7)시켜 제조하여 수지를 투여한 결과 pH가 증가할수록 흡착능이 증가하였으며 pH 6 이상에서는 흡착능이 일정한 경향을 나타내었다. 흡착능에 미치는 온도의 영향은 $10{\sim}50^{\circ}C$ 범위에서 온도가 증가할수록 흡착능도 증가함을 알 수 있었다. 회분식실험을 통해 얻은 자료를 각 흡착등온식에 적용해 본 결과 본 실험의 농도 영역(5~15ppm)에서는 Freundlich 흡착등온식과 Sips 흡착등온식이 Langmuir 흡착등온식보다 더 %편차가 적었다. 탈착제로서 0.01~2N 농도의 HCl 수용액을 사용할 경우에는 탈착제의 농도가 진할수록 흡착제의 재생율이 높았으며 재생 반복회수가 늘어날수록 재생율이 약간씩 감소하였다. 미분층 반응기를 이용한 연속공정실험($25{\pm}5^{\circ}C$)에서 경막확산저항이 최소가 되는 최적유량 $564m{\ell}/min$에서 수행한 수지에 대한 Cd(II) 수용액의 총괄흡착속도식은 다음과 같이 표현될 수 있다. $r=1.3785C_{fc}^{1.2421}-2.0907{\times}10^{0.0746C_i}\;q_e^{0.0121C_i-0.0301}$
A laboratory experiment was performed to investigate phosphorus and nitrogen removal from synthetic wastewater by intermittently aerated activated sludge process packed with aluminum and silver plate. Three continuous experimental processes, i. e. an intermittently aerated activated sludge process(Run A), an intermittently aerated activated sludge process with an aluminum and silver plate packed into the reactor(Run B), and a reactor post stage(Run C) were compared. In the batch experiments, the phosphorus removal time in the reactor packed with aluminum and silver plate simultaneously was faster than that of the reactor packed with only an aluminum plate. More phosphorus was removed with an increase of NaCl concentration. The pitting corrosion of aluminum does not affect the performance of the biological treatment. The total nitrogen removal efficiency in Run B was $57\%\;and\;43.6\%$ at the HRT of 12 and 6 hours respectively. The effluent $PO_{4-}P$ concentration as low as 1.0 mg/L could be obtainable through the continuous experiment in Run B at HRT of 6 hours.
본 연구에서는 막결합형 연속회분석공정(MSBR)을 이용한 크루즈선 오 폐수처리장치 개발을 위하여 기초 실험을 수행하였다. MSBR 공정을 평가하기 위하여 SBR, MBR, MSBR system을 Lab scale로 제작하여 처리 효율과 크루즈선이라는 특수환경과의 접목성을 비교 운영하였으며, 검토 결과 MSBR 공정은 처리효율과 장치 운영면에서 선박이라는 특수한 환경에 가장 적합한 공정으로 평가되었다. MSBR의 system의 BOD 제거 효율은 99%, COD 제거 효율은 98%, SS 제거 효율은 99%로 나타내었으며 유기물, 영양염류, 병원성 미생물 처리에 있어 모두 안정적인 효율을 나타내며 IMO의 규제 기준을 모두 만족하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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