• 제목/요약/키워드: nitrogen and phosphate removal

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제강전로슬래그를 정석재로 이용한 Struvite 정석반응에 의한 질소와 인의 제거특성 (Removal Characteristics of Nitrogen and Phosphorus by Struvite Crystallization using Converter Slag as a Seed Crystal)

  • 임수빈
    • 대한환경공학회지
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    • 제32권9호
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    • pp.879-886
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    • 2010
  • 제철소에서 산업부산물로 다량 발생되는 제강전로슬래그를 struvite 정석반응의 정석재로 사용하여 고농도의 질소와 인의 제거특성을 파악하고자 하였다. $NH_4$-N와 $PO_4$-P의 제거 및 회수를 위한 struvite 정석반응의 최적의 pH영역은 8.0~8.75 범위로 확인되었다. pH 8.0~8.75 영역에서 struvite 침전 및 정석반응에 의한 총제거효율은 $NH_4$-N와 $PO_4$-P에 대하여 각각 34.3~61.0%와 91.0~96.2%의 값을 나타냈다. Struvite 정석반응에 의한 $NH_4$-N의 제거는 pH 8.5에서 29.4%의 최대값을 보였고 $PO_4$-P의 경우 pH 8.0에서 65.1%로 최대값을 나타냈다. 수중의 Ca 이온농도가 증가할수록 struvite 정석반응에 의한 $NH_4$-N의 제거효율은 감소하는 경향을 나타냈으며 $PO_4$-P의 경우에는 Ca 이온농도의 변화에 총제거효율이 크게 변하지 않았다. SEM, EDS 및 XRD 분석결과 struvite 정석반응에서 $NH_4$-N과 $PO_4$-P의 제거는 MAP과 HAp 결정이 독립적으로 혹은 정석재의 표면상에 발생함으로써 진행되는 것으로 판단되었다.

Effect of $Cr^{6+}$ Stress on Photosynthetic Pigments and Certain Physiological Processes in the Cyanobacterium Anacystis nidulans and Its Chromium Resistant Strain

  • KHATTAR, J. I. S.,;SARMA, T. A.;ANURADHA SHARMA,
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제14권6호
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    • pp.1211-1216
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    • 2004
  • A MNNG (N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine) induced chromium resistant strain ($Cr^{r}18$) of unicellular cyanobacterium Anacystis nidulans has been isolated and characterized. The resistant strain could grow (although restricted to $50\%$ of control) in chromium concentration (180${\mu}M$) lethal to the wild-type. Sublethal ($160{\mu}M$) concentration of $Cr^{6+}$ significantly reduced (13-$37.5$) all the photosynthetic pigments of A. nidulans with maximum reduction in phycoerythrin followed by ChI $\alpha$. Pigments of A. nidulans were drastically decreased in lethal concentration of Cr^{6+} with maximum reduction in phycoerythrin ($75\%$) and allophycocyanin ($67.5\%$). Resistant strain $Cr^{r}18$ resisted toxic effects of sublethal and lethal concentrations of $Cr^{6+}$ on photosynthetic pigments as revealed by less decrease in pigments as compared to A. nidulans. Effect of $Cr^{6+}$ stress was also studied on nitrogen assimilation and phosphate uptake. Sublethal concentration of $Cr^{6+}$ drastically reduced ($71.5\%$) nitrate uptake by A. nidulans while a decrease of $29\%$ was observed in strain $Cr^{r}18$. Short (2 day) exposure of A. nidulans and its resistant strain $Cr^{r}18\;to\;Cr^{6+}$ did not affect nitrate reductase and glutamine synthetase (transferase), whereas longer (10 day) exposure to $Cr^{6+}$ lowered activities of both enzymes in A. nidulans but not significantly in the strain $Cr^{r}18$. Ammonium uptake by both strains was not affected by $Cr^{6+}$. Thus, $Cr^{6+}$ affected photosynthetic pigments, nitrogen assimilation, and phosphate uptake of A. nidulans, while strain $Cr^{r}18$ was able to resist toxic effects of the metal. Advantages of using strain $Cr^{r}18$ for bioremediation purposes have been evaluated by studying $Cr^{6+}$ removal from the solution. Resistant strain $Cr^{r}18$ was able to remove $33\%$ more $Cr^{6+}$ than A. nidulans and thus it can prove to be a good candidate for bioremediation of $Cr^{6+}$ from polluted waters.

축산폐수에서 질소$\cdot$인의 추출을 위한 MAP공정 개발 (Phosphorus and Nitrogen Reduction from Animal Wastewater with MAP Process)

  • 오인환;이종현;정대성;조진우
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제11권3로
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    • pp.207-214
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    • 2005
  • 축산폐수에서 용해인과 암모니아 질소를 제거하기 위하여 마그네슘을 첨가하여 시험을 수행하였다. 자돈사의 축산폐수를 대상으로 실험을 하였을 때 원수의 용해인의 수치가 폭기구에서 $471mg/\ell$, NaOH로 pH를 조정하여 준 구에서 $559mg/\ell$ 이었으며, 각기 $5mg/\ell$$4mg/\ell$으로 감소하여 공히 $99\%$의 제거효율을 나타내었다 특히, 실험온도가 $6-8^{\circ}C$를 유지하였는데에도 양호한 효과를 나타내어서 겨울철 낮은 온도에서도 작동이 가능할 것으로 판단되었다. 암모니아 질소의 제거효율은 폭기구에서 $15\%$, NaOH로 pH를 조절해준 구에서 $18\%$를 나타내었다. pH를 NaOH로 조정해준 구와 폭기를 시켜준 구의 비교에서 폭기만 시켜주어도 pH가 8.4 정도로 되어 pH 조정구와 유사한 제거 효과를 얻을 수 있었다. Struvite 결정체의 관찰에서 직사각형 형태의 결정체와 결정체가 서로 결합한 모양을 볼 수 있었다. 마그네슘과 인을 동시에 주입하여 암모니아 질소의 제거효율을 높이고자 한 실험에서 용해인은 인을 2g 넣은 구에서는 $99\%$로 거의 제거되었으나 4g 넣은 구에서는 절대량으로 보아서는 제거량이 많으나 효율면에서는 $15\~19\%$로 그리 높지 알았다. 암모니아 질소의 제거율도 각각 $18\%,\;15\%$로 앞선 실험의 결과와 유사하였고 향상되지 않아 반응기작에 관한 분석이 더 필요한 것으로 사료된다.

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단일반응기에서 마이크로버블-산소를 이용한 가축분뇨의 유기오염물질, 질소 및 인의 동시 제거 (Simultaneous Removal of Organic Pollutants, Nitrogen, and Phosphorus from Livestock Wastewater by Microbubble-Oxygen in a Single Reactor)

  • 장재경;진유정;강석원;김태영;백이;성제훈;김영화
    • 대한환경공학회지
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    • 제39권11호
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    • pp.599-606
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    • 2017
  • 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%$$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.

Nutrient Removal and Biofuel Production in High Rate Algal Pond Using Real Municipal Wastewater

  • Kim, Byung-Hyuk;Kang, Zion;Ramanan, Rishiram;Choi, Jong-Eun;Cho, Dae-Hyun;Oh, Hee-Mock;Kim, Hee-Sik
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제24권8호
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    • pp.1123-1132
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    • 2014
  • This study evaluated the growth and nutrient removal ability of an indigenous algal consortium on real untreated municipal wastewater in a high rate algal pond (HRAP). The HRAP was operated semicontinuously under different hydraulic retention times (HRT: 2, 4, 6, and 8 days). The average removal efficiencies of chemical oxygen demand, and total nitrogen and phosphate of real municipal wastewater were maintained at $85.44{\pm}5.10%$, $92.74{\pm}5.82%$, and $82.85{\pm}8.63%$, respectively, in 2 day HRT. Algae dominated the consortium and showed high settling efficiency (99%), and biomass and lipid productivity of $0.50{\pm}0.03g/l/day$ and $0.103{\pm}0.0083g/l/day$ (2day HRT), respectively. Fatty acid methyl ester analysis revealed a predominance of palmitate (C16:0), palmitoleate (C16:1), linoleate (C18:2), and linolenate (C18:3). Microalgal diversity analyses determined the presence of Chlorella, Scenedesmus, and Stigeoclonium as the dominant microalgae. The algal consortium provides significant value not only in terms of energy savings and nutrient removal but also because of its bioenergy potential as indicated by the lipid content (20-23%) and FAME profiling.

실험실 조건에서 소택지, 연못형 습지의 영양염류 제거효율 평가 (Nutrient Removal Efficiencies in Marsh- and Pond- type wetland Microcosms)

  • 송근예;강호정
    • 한국습지학회지
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    • 제7권4호
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    • pp.43-50
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    • 2005
  • 습지는 생산성이 높고, 오염물질의 제거능력이 뛰어난 생태계로 이를 이용한 수질정화 방법에 대한 연구가 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 습지의 영양염류 제거는 유기물의 침전 흡착등의 물리적 기작, 수중 이온물질과의 결합 침전되는 화학적 기작, 식물의 흡수, 미생물에 의한 영양염류의 전환 등의 생물학적 기작의 복합적 반응으로, 물리, 화학, 생물학적 기작이 동시에 고려되어야 한다. 본 실험은 서로 다른 형태인 소택지형습지와 연못형 습지의 수질정화효과를 비교, 확인하여 영양염류 제거에 효과적인 습지의 형태와 조건을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 실험결과, 소택지형과 연못형 습지는 호기조건과 혐기조건이 모두 상층부와 하층부로 구분도어 나타나 소택지형과 연못형 습지 모두 에서 호기성 유기물 분해과정과 탈질과정이 진행되었을 것으로 예상된다. 질산성 질소의 제거효율은 소택지와 연못형 습지에서 모두 97%, 94% 로 나타났으며, 인산염인의 제거효율도 95% 이상 높게 나타나, 습지 형태에 따른 수질정화 효과는 습지 형태간 유의한 차이가 나타나지 않았다.

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수생식물을 이용한 담수 순환여과식 양식용수내의 무기영양염 처리 효율 (Inorganic Nutrient Removal Efficiency of Aquatic Plants from Recirculating Aquaculture System)

  • 마진석;오승용;조재윤
    • 한국양식학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.171-178
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    • 2003
  • Inorganic nutrients such as nitrogen and phosphate compounds accumulate in recirculating aquaculture systems. These nutrients must be removed from the system before they affect pH and fish health. For this purpose, aquatic plants are a simple and inexpensive method of removal. There are four commonly used aquatic plants: Eichhornia crassipes (water hyacinth), Pistia stratiotes (water lettuce), Hygrophila angustifolia, and Hydrocotyle leucocephala in freshwater recirculating aquaculture systems in Korea, but their efficiencies are not known. Therefore, removal efficiencies of inorganic nutrients from a freshwater recirculating aquaculture water with four commonly used aquatic plants were tested. Removing efficiencies of TAN, N $O_2$$^{[-10]}$ -N, and N $O_3$$^{[-10]}$ -N of the plants in 210 L aquaria for 48-hour period were tested. The removing efficiencies of TAN, N $O_3$$^{[-10]}$ -N, and P $O_4$$^{3-}$-P of the two most effective plants, water hyacinth and water lettuce, were also tested in 690 L (surface area of 1.55 $m^2$) tanks under 2 different initial stocking densities, 4 kg and 6 kg, for 22 days. Proximate analysis major nutrients and N and P contents of the all plants were analyzed for calculating net removal weight of N and P by the plants. Water lettuce was the most effective for removing TAN, N $O_2$$^{[-10]}$ -N, and N $O_3$$^{[-10]}$ -N from the water for 48-hour period tested followed by water hyacinth and Hygrophila angustifolia. Water lettuce reduced TAN, N $O_2$$^{[-10]}$ -N, and N $O_3$$^{[-10]}$ -N concentration from 2.3 mg/L, 0.197 mg/L, and 21.4 mg/L to 0.4 mg/L, 0.024 mg/L and 17.4 mg/L, respectively while water hyacinth reduced them down to 0.6 mg/L, 0.029 mg/L and 17.9 mg/L, respectively. The concentrations of TAN, N $O_2$$^{[-10]}$ -N, and N $O_3$$^{[-10]}$ -N in Hydrocotyle leucocephala group were rather increased up to 3.7 mg/L, 5.7 mg/L and 48.2 mg/L, respectively. This is because the creeping stem of Hydrocotyle leucocephala had to be cut to meet stocking weight resulting in decaying of the stem in the aquaria during experiment. The net growth in weight of water hycinth and water lettuce of 4 kg each in the 1.55 $m^2$ tanks for 22 days were 9.768 kg and 10.803 kg respectively, and those at initial weight of 6 kg each were 8.393 kg and 9.433 kg, respectively. The reason of lower net growth in the later group was restricted growth space. Nitrogen and phosphorus contents in water hyacinth were 2.89% and 0.27%, and those in water lettuce were 3.87% and 0.36%, respectively. Average quantities of removed N and P from 1.55 $m^2$ tanks by water hyacinth for 22 days were 18.9 g and 1.75 g, while those by water lettuce were 36.8 g and 3.5 g, respectively. Therefore water lettuce showed much higher efficiencies for removing both N and P from recirculating aquaculture water than water hyacinth.

축산 폐수의 전처리 방법과 역삼투압 처리 (Reverse Osmosis Treatment of Swine Wastewater with Various Pretreatment Systems)

  • 박순주;김문일;김도윤;장호남;장승택
    • 청정기술
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    • 제9권2호
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    • pp.49-55
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    • 2003
  • 우리나라엣 발생되는 축산 폐수는 $130,00m^3/day$로 전체 폐수의 0.43%에 불과하지만 총 BOD(생물학적 산소요구량)의 8.6%를 차지하고 있다. 그러나 생활폐수나 산업폐수와 달라 높은 질소, 인을 함유하고 있어 강이나 호수의 부영양화의 주원인이 되고 있다. 우리나라 축산폐수는 각 농가 당 폐수 발생량이 $2.5m^3/day$에 불과해 소규모이어서 경제적인 처리 방법이 필요하다. 부유물질 제거를 위해 미세여과 공정대신 충전탑을 이용한 전처리 방법을 통해 90% 이상의 부유물질을 제거하고 이어 역삼투압 방법을 적용하면 전질소와 전인의 제거율은 95%이상이나 되어 방류수는 전질소는 200 mg/이하, 전인 1 mg/L이하로 환경부의 축산폐수 배출수 수질 허용기준인 전질소 260 mg/L, 전인 50 mg/L이하를 충분히 만족 시킬 수 있다. $2m^3/day$의 축산폐수를 처리하는데 $0.4m^2$의 역삼투압 막 면적만 필요해 효과적인 소규모 처리시설이 가능함을 밝혔다. 처리에 소모되는 전력량도 월 30 Kwh로 에너지 절약적인 공정이 가능함을 예측하였다.

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음식물쓰레기 세정산발효액을 외부탄소원으로 주입한 SBR 공정에서 질소 및 인 제거 (Nitrongen and Phosphorus Removal using Elutriated Acids of Food Waste as an External Carbon Source in SBR)

  • 권구호;김시원;이민재;민경석
    • 한국물환경학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.462-467
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    • 2006
  • An improvement of nitrogen and phosphorus removal in SBR using the elutriated acids from the food waste as an external carbon source was investigated in this study. The food waste was elutriated at $35^{\circ}C$ and pH 9 to produce the external carbon source. The elutriate of food waste were continuously collected. The elutriated liquid contained VFAs of 39,180 mg/L representing soluble COD of 44,700 mg/L. The SBR showed poor denitrification and EBPR (enhanced biological phosphorus removal) without elutriated VFAs addition. An average denitrification rate was 0.4 mg NOx-N/g MLVSS/day. In turn, EBPR was also inhibited by this poor denitrification because the remaining nitrate in anaerobic phase resulting a poor denitrification. On the other hand, the denitrification in anoxic phase significantly improved with an elutriated VFAs addition. Nitrate removal was 82% while the denitrification rate was 2.9 mg NOx-N/g MLVSS/day with 18.4 mL/cycle of elutriated VFAs. With the enhanced denitrification, nitrate concentration in anaerobic phase could effectively be controlled to a very low level. The elimination of nitrate inhibition in anaerobic phase resulted enhancement of EBPR. The specific phosphate release rate was $1.9mg\;PO_4^{3-}-P/g\; MLVSS/day$ with less than 0.5 mg/L of $PO_4^{3-}-P$ concentration.

TiO2를 이용한 질소산화물 제거 특성 평가 (Evaluation of nitrogen oxide removal characteristics using TiO2)

  • 박준규;임희아;박영구
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제36권2호
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    • pp.668-675
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    • 2019
  • 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$$300^{\circ}C$가 제거효율이 가장 효율적인 것으로 판단된다.