AF(anaerobic filter)/BAF(biological aerated filter) system and UASB(upflow anaerobic sludge blanket)/BAF system, of which system effluents were recirculated to the anaerobic reactors in each system, were operated in order to investigate the performance in simultaneous removal of organics and nitrogen in high-strength dairy wastewater. Advanced anaerobic treatment processes of AF and UASB were evaluated on applicability as pre-denitrification reactors, and BAF was also evaluated on the performance in oxidizing the remaining organics and ammonia nitrogen. At system HRTs of 4.0 to 4.5 days and recirculation ratios of one to three, the AF/BAF system could achieve more than 99% of organics removals and 64 to 78% of total nitrogen removals depending upon the recirculation ratio. Although the UASB/BAF system also showed more than 99% of organics removals, total nitrogen removals in the UASB/BAF system were 53 to 66% which are lower than those in the AF/BAF system at the corresponding recirculation ratios. Optimum recirculation ratios considering simultaneous removal of organics and nitrogen and cost-effectiveness, were in the range of two to three. The upflow AF packed with crossflow module media, as a primary treatment of the anaerobic reactor/BAF system, showed better performances in denitrification, SS removals, and gas production than the UASB. Higher loading rate of suspended solids from the UASB increased the backwashing times in the following BAF. Especially, at a recirculation ratio of three in the UASB/BAF system, the increase in head loss due to clogging in the BAF caused frequent backwashing, at least once d day. The BAF showed the high nitrification efficiency of average 99.2% and organics removals more than 90% at organics loading rate less than $1.4KgCOD/m^3/d$ and $COD/NH_3-N$ ratio less than 6.4. It was proved that the simplified anaerobic reactor/BAF system could maximize the organics removal and achieve high nitrogen removal efficiencies through recirculation of system effluents to the anaerobic reactor. The AF/BAF system can, especially, be a cost effective and competitive alternative for the simultaneous removal of organics ana nitrogen from wastewaters.
본 논문에서는 토지이용 및 임업부문에서의 온실가스 배출통계에 있어 국제기준이 되는 수정된 IPCC 가이드라인을 토대로 우리에게 적합한 산출방법을 개발하고, 이에 의해 1998US도 기준 온실가스 흡수/배출 현황을 제시하였다. 먼저 산림 및 목질계 바이오매스 변화 범주에 있어 생장에 의한 이산화탄소 흡수량은 11,911×10³탄소톤이고 벌채에 의한 배출량은 824×10³탄소톤으로서 순흡수량은 11,087×10³탄소톤었다. 두 번째로 산림의 타용도 전용시 목재를 반출하고 현지에 남아 썩게되는 바이오매스에 의한 온실가스 순배출은 82×10³탄소톤으로 미미한 수준이다. 마지막으로 토지이용변화 및 토지관리에 따른 토양에서의 총 순배출량은 1,057×10³탄소톤이며, 그 중 토지이용체계변화에 따른 무기토양의 순탄소량 변화가 1,025×10³탄소톤으로 대부분을 차지하고, 나머지 32×10³탄소톤만이 농경지에서의 석회시용에 따른 배출이었다. 결과적으로 1998년도 토지이용변화 및 임업부문의 온실가스 수지는 흡수 11,911×10³탄소톤, 배출 1,963×10³탄소톤로서 순흡수 9,948×10³탄소톤이었으며, 이는 같은 해 우리나라의 에너지 연소에 따른 배출량 103,601×10³탄소톤의 9.6%에 해당한다.
본 연구는 아까시나무 군락에 대한 현재 생육지 분포면적의 파악과 임분수확량 및 탄소저장량을 구명하기 위하여 수행되었다. 아까시나무에 대한 분포면적은 1:5,000 임상도를 이용하여 추출하였으며, 임분수확량은 Weibull 직경분포모델을 이용하였고, 탄소저장량 및 흡수량은 임분수확량에 탄소배출계수를 적용하여 산출하였다. 임분수확량을 산출하기 위하여 임분 평균직경, 임분 흉고단면적, 최소 및 최대 직경 등 임분 생장인자에 대한 추정식을 산출하고 정확성을 검증하였다. 이 결과 모든 생장인자의 추정식이 분석에 이용할 수 있는 유의성을 가지고 있는 것으로 나타났다. 또한 임지의 생산력을 판정할 수 있는 지위지수를 도출한 바, 지위지수는 16~22 범위에 있는 것으로 나타났으며, 이들을 종합하여 임분수확표를 만들었다. 우리나라 아까시나무는 경상, 충청 및 경기도의 내륙에 주로 분포하는 것으로 나타났으며, 총 면적은 26,770 ha에 달하는 것으로 나타났다. 이를 탄소저장량으로 전환한 결과 2,517,598 tC 였으며, 연간 3.76 tC/ha를 흡수하는 것으로 계산되었다. 이는 탄소흡수량이 높은 수종으로 알려져 있는 참나무류와 유사하여, 추후 아까시나무가 기후변화 시대에 온실가스를 저장하는 수종으로서의 역할도 충분히 가능할 것이라 판단된다. 또한 본 연구에서 만든 임분수확표는 아까시나무 경영 및 관리정책에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.
콩의 생식생장기인 착협시(R3)에 상부 50%와 하부 50%로 구분하여 엽제거 및 엽-협제거처리 하여 줄기, 엽 및 종실건물중과 가용성 당, 전분 및 단백질함량에 미치는 영향을 구명하기 위하여 1990년과 1991년에 고려대학교 자연자원대학 덕소 농장에 팔달콩, 백운콩 및 단엽콩을 공시하여 실시한 시험결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 팔달콩, 백운콩 및 단엽콩 모두 건물축적과 가용성 당, 전분 및 단백질함량에 처리간 같은 경향을 보였다. 2. 평균 줄기건물중은 상엽-하협제거와 하엽-상협제거로 높았고 상엽제거와 하엽제거는 낮았다. 3. 엽건물중은 처리중에서 상부엽이 높은 경향을 나타냈다. 4. 종실수와 종실건물중은 엽 및 엽-협제거로 감소되었으나 하엽제거와 하엽-상협제거의 하부에서 높았다. 5. 가용성 당과 전분함량도 처리중에서 하부종실에서 높은 경향이었다. 6. 단백질함량은 상엽제거의 상부와 하엽제거의 하부에 감소되었으나 하엽제거의 상부종실에서 가장 높았다.
본 연구는 강원도 홍천군 운두령 일대에 설치된 잣나무 등 5개소 생장고정조사구를 대상으로 생장변화를 구명하고, 탄소저장량 및 흡수량을 산정하여 운두령 산림관리에 기초적인 자료를 제공하고자 하였다. 임분생장변화는 유령림인 잣나무, 낙엽송, 소나무 임분에서 연년수고생장과 흉고직경생장이 점진적으로 진행되었으며, 그 외 임분은 이들보다는 생장율이 낮은 것으로 나타났다. 직경급 분포 및 직경변화 예측에 있어서는 신갈나무와 자작나무 임분의 직경급분포는 현재와 유사할 것으로 예측되며, 다른 수종은 상위 직경급으로의 변화가 많을 것으로 예측되었다. 2005년 말 현재 운두령 모델림 내 총탄소량은 5,974천 탄소톤이고, 2005년도 한 해 동안 산림의 생장에 따른 총탄소량은 166,174 탄소톤이며, 순탄소흡수량은 155,481탄소톤으로 전년 대비 2,736탄소톤(1.8%)이 증가하였다. 결과적으로 운두령모델림은 온실가스 측면에서 볼 때 순흡수원으로 작용하고 있으며, 그 순흡수량도 최근 조금씩 늘어나고 있는 경향을 보이고 있다.
본 연구에서는 나노 사이즈의 은입자가 첨착된 입상활성탄을 적용하여 기체상 포름알데히드의 흡착특성을 확인하고 실험결과를 수치해석 결과와 비교 평가하였다. 나노 은입자 첨착활성탄에 대해 BET분석 결과, 나노 은입자가 활성탄 표면의 미세기공을 막아 활성탄의 비표면적이 다소 감소하였으며, 특히 $20{\AA}$ 이하 micropore의 총 부피가 크게 감소한 것을 확인하였다. 포름알데히드에 대한 등온흡착실험 결과, 최대 겉보기 흡착능은 나노 은입자 첨착활성탄의 값이 일반활성탄에 비해 높았다. BET 표면적이나 미세기공의 감소에도 불구하고 나노 은입자 첨착활성탄이 향상된 포름알데히드 제거능을 나타낸 것은 은입자 첨착활성탄에서 흡착 외에 추가적인 포름알데히드의 촉매산화가 이루어지고 있기 때문으로 판단된다. 흡착강도를 의미하는 1/n은 두 가지 활성탄에 대해 모두 비슷한 기울기를 보여 활성탄의 표면 개질에 의해 활성탄 고유의 물리 화학적 흡착 성능은 영향을 받지 않은 것으로 판단된다. 연속유입 실험 결과에서도 나노 은입자 첨착활성탄이 일반활성탄보다 높은 포름알데히드 제거능을 나타내어 포름알데히드 산화효과를 확인하였다. 활성탄의 연속유입 실험결과를 수치해석 결과와 비교했을 때 나노 은입자 첨착활성탄에 대해서는 나노 은입자에 의한 산화효과를 반영하지 않고 있지 않아 실험결과와 거의 일치하지 않았다. 따라서 금속물질로 표면 개질된 활성탄 컬럼 설계에 수치해석 모델을 활용하고자 한다면 흡착뿐만이 아니라 촉매산화 효과가 반영된 새로운 수치모델의 개발이 필요할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 오존과 생물활성탄을 연계시킨 공정을 통하여 용존 유기물질의 제거 경향을 살펴보았다. 오존 처리를 거치면서 원수중의 난분해성 용존 유기물질과 같이 생물학적 분해 속도가 느린 화합물의 상당량이 저분자 형태로 전환되었음을 파악할 수 있었으며, 오존 처리후의 생분해성의 향상에 의해 흡착의 부담이 경감되어 활성탄의 수명이 연장되는 것으로 조사되었다. 생물활성탄 반응조 내에서 여층 깊이에 따른 DOC 제거 경향을 알아본 결과, 전체 제거량의 약 50%가 column 상단에서 제거되었으며, 따라서 짧은 EBCT 에서도 용존 유기탄소의 제거는 용이한 것을 사료된다. 또한 유기 오염에 대한 지표로서 국내외에서 일반적으로 고도정수처리의 처리 대상물질로 선정되어 있는 암모니아성 질소의 제거는 75.9%로 상당히 높은 제거율을 나타내었다.
본 연구는 다년생 목본작물 바이오매스에 대한 해외 주요국가들의 산정 방법과 연구사례를 분석하였다. 주요국별 다년생 목본작물의 탄소축적 변화량 산정 방법을 살펴본 결과, 호주, 캐나다, 일본, 불가리아 등은 축적차이법을 적용하고 있는 것으로 확인되었으며, 독일, 오스트리아와 덴마크 등은 획득손실법을 기반으로 탄소축적 변화량을 산정하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 해외의 경우, 2단계 고도화연구를 통해 계수를 자체 개발하는 단계를 넘어 영상자료를 활용한 탄소축적 변화량 추정 연구를 진행하고 있는 반면, 국내의 경우 2단계 고도화연구를 시작하는 단계인 것으로 나타났다. 이러한 결과를 기반으로, 국내에서 향후 필요한 연구 네 가지를 제안하고자 한다: 1) 배출·흡수량 통계의 완전성 제고를 위한 과수별 바이오매스 상대생장식 및 탄소전환계수와 이를 활용하여 산출된 단위면적(ha)당 탄소축적량 같은 국가고유계수에 대한 자체 개발, 2) 과수별 바이오매스 기준 성목 및 벌채 주기에 대한 정의와 고도화된 연령별 재배면적 산정방법론에 대한 정책연구, 3) 2025년 발사 예정인 농림위성을 기반으로 상대생장식 및 원격탐사기법을 활용하여 농경지 부문 다년생 목본작물의 고도화된 산정기법을 개발하는 연구, 그리고 농경지 부문 다년생 목본작물 재배지 매트릭스 구축 및 모니터링 체계를 확립하는 연구, 마지막으로, 4) 동적탄소순환모형을 구현하기 위해, 현재 전체 농경지들을 하나로 취급하여 산정하고 있는 토양의 탄소축적 변화량을 하위 토지분류별로 구분하여 산정하는 연구들이 반드시 필요할 것이다. 본 연구는 비교대상 국가가 8개국으로 한정되어 전세계 국가의 다년생 목본작물에 대한 정의 및 탄소축적 변화량 연구에 대한 일반화에 한계점이 존재한다. 그러나, 주요국별 다년생 목본작물 탄소축적 변화량 산정방법 비교·분석을 통해, 국내 다년생 목본작물의 관련 연구를 위해 필요한 단계별 접근방식과 탄소축적 변화량 산정방법을 제안하였다. 이는 2050 농식품부 탄소중립 추진전략, 농업분야 탄소중립 실현을 위한 기반 구축 및 관련 연구 활성화에 기여할 것으로 기대된다.
In this study, we investigated coagulants such as polyaluminum chloride (PACl) and ferric chloride ($FeCl_3$) and the combination of a coagulant and powdered activated carbon (PAC) for the removal of dissolved organic matter (DOM) from fish processing effluent to reduce membrane fouling in microfiltration. The efficiency of each pretreatment was investigated through analyses of dissolved organic carbon (DOC) and ultraviolet absorbance at 254 nm ($UVA_{254}$). Membrane flux and silt density index (SDI) analyses were performed to evaluate membrane fouling; molecular weight distributions (MWD) and fluorescence excitation-emission matrix (FEEM) spectroscopy were analyzed to assess DOM characteristics. The results demonstrated that $FeCl_3$ exhibited higher DOC and $UVA_{254}$ removals than PACl for food processing effluent and a combination of $FeCl_3$ and PAC provided comparatively better results than simple $FeCl_3$ coagulation for the removal of DOM from fish processing effluent. This study suggests that membrane fouling could be minimized by proper pretreatment of food processing effluent using a combination of coagulation ($FeCl_3$) and adsorption (PAC). Analyses of MWD and FEEM revealed that the combination of $FeCl_3$ and PAC was more efficient at removing hydrophobic and small-sized DOM.
An anaerobic photosynthetic treatment process utilizing purple non-sulfur photosynthetic bacteria (PNSB) was applied to the recovery of organic carbon from food processing wastewater. PNSB cells, by-product from the treatment, have high nutrition such as proteins and vitamins which are a good alternative for fish feed. Effects of light source on performance of anaerobic photosynthetic process were investigated in this study. Two bench-scale photo-bioreactors were lighted with infrared light emitting diodes (LEDs) and tungsten lamps covered with infrared transmitting filter, respectively, aiming to supply infrared light for photosynthetic bacteria growth. The photo-bioreactors were operated to treat noodle-processing wastewater for 323 days. Hydraulic retention time (HRT) was set as 6 days. Organic removals in the photo-bioreactor lighted with infrared LEDs (91%-95%) was found higher than those in photo-bioreactor with tungsten lamps with filter (79%-83%). Biomass production in a 150 L bench-scale photo-bioreactor was comparable to a 8 L small-scale photo-bioreactor in previous study, due to improvement of light supply efficiency. Application of infrared LEDs could achieve higher treatment performance with advantages in energy efficiency and wavelength specifity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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