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송승구,박영식,안갑환,서정호,최윤찬,추석열 한국화학공학회 1997 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.35 No.1
역유동층 생물막 반응기를 이용하여 아파트 오수를 처리하였다. 평균 유입 TCOD는 380 ㎎/L, SCOD는 182 ㎎/L였으며, HRT를 바꾸어 주면서 실험하였다. 수리학적 부하량을 0.3㎏COD/㎥·day에서 4.5㎏COD/㎥·day로 높여주었을 때 SCOD 농도는 12.0㎎/L에서 44.0㎎/L, 미생물 농도는 3272㎎/L에서 10556㎎/L, 생물막 두께는 40.0㎛에서 132.7㎛로 두꺼워졌다. 그러나 생물막 건조밀도는 0.060 g/mL에서 0.024 g/mL로 낮아졌다. 오수에 함유되어 있는 LAS농도는 16.0 ㎎/L에서 26.0 ㎎/L의 범위였으며, 수리학적 부하량 4.5 ㎏COD/㎥·day에서도 LAS는 95% 이상이 제거되었다. 반응속도식을 1차로 가정한 유출 SCOD예측은 실험값과 5%의 상대오차로 잘 일치하였다. Wastewater of an apartment was treated in an inverse fluidized bed biofilm reactor to investigate the variation of effluent TCOD(influent mean value; 380 ㎎/L) and SCOD(influent mean value; 182 ㎎/L) for various HRT at 22℃. When the hydraulic loading rate was increased from 0.3 ㎏COD/㎥·day to 4.5 ㎏COD/㎥·day, the effluent SCOD, the biomass concentration, and the biofilm thickness increased from 12.0 ㎎/L to 44.0 ㎎/L, from 3272 ㎎/L to 10556 ㎎/L, and from 40.0 ㎛ to 132.7 ㎛, respectively. But the biofilm dry density was decreased from 0.060 g/mL to 0.024 g/mL. The influent concentration of LAS ranged from 16.0 ㎎/L to 26.0 ㎎/L in the wastewater of this apartment. LAS removal efficiency was higher than 95 % this system, even at a hydraulic loading rate of 4.5 ㎏COD/㎥·day. Prediction of the effluent SCOD value by using the mathematical model well agreed to the observed values within 5% of error.
송승구,박영식,김동석,최윤찬 한국화학공학회 1994 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.32 No.4
평균직경이 0.0765-0.454 ㎝이고 평균밀도는 0.13-0.63 g/㎤인 11종류의 styrofoam 입자를 이용하여 입자의 액상 자유상승속도를 측정하였다. Re_t>200에서 자유상승입자의 항력계수, C_D는 입자직경과 입자밀도에 관계없이 0.9 정도로 거의 일정하게 나타났으며, 자유침강입자의 항력계수에 비해 높게 나타났다. 입자의 Galileo number와 terminal Reynolds number와의 관계는 Ga=18Re_t+2.2Re_t^(1.8), 표준항력곡선은 C_D=(24/Re_t)+2.93 Re_t^(-0.2)로 나타났다. Eleven styrofoam particles, with diameter ranges of 0.0765-0.454 ㎝ and density ranges of 0.13-0.63 g/㎤, were used to measure free-rising velocity of particles. At Re_t>200, drag coefficient, C_D of free rising particle was independent of its diameter and density. The drag coefficient was calculated as a constant value of 0.9 which showed higher value than that of free settling particle. The correlation between Galileo number and terminal Reynolds number was given to Ga=18Re_t+2.2Re_t^(1.8) and standard drag curve was found as C_D=(24/Re_t)+2.93 Re_t^(-0.2)
역 유동층 생물막 반응기에서 유기물의 농도 부하와 수리학적 부하의 변동에 따른 생물막 성상과 COD 처리효율
송승구,박영식,김동석,서정호,최윤찬,추석열 한국화학공학회 1996 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.34 No.1
역 유동층 생물막 폐수처리 반응기에서 수리학적 부하와 농도 부하를 달리한 실험을 행하여 이에 따른 COD의 처리효율, 생물막의 두께, 생물막 밀도 및 biomass 농도의 변화 등을 고찰하였다. 농도 부하를 높게 가한 경우에서는 높은 유기물 농도에 의한 미생물의 충격이 크게 나타났고, 수리학적 부하를 가한 경우에서는 미생물의 충격이 상대적으로 적게 나타났으므로, 수리학적 부하를 가한 경우에서 반응기를 더 안정적으로 운전할 수 있었다. 또한 농도 부하를 증가시킨 경우에서는 bioparticle의 외부 biomass는 헐겁게 부착되고 사상성 물질이 많았으므로 생물막 건조밀도는 낮았다. 그러나 수리학적 부하에서 나타난 bioparticle은 그 모양이 매끄럽고 생물막 건조밀도도 높게 나타났다. 최대 비기질 제거속도의 고찰에서도 수리학적 부하를 가한 경우가 농도 부하를 가한 경우보다 약 2배정도 높게 나타났다. The effects of substrate or hydraulic loading on COD removal efficiency, biofilm thickness, biofilm density and biomass concentration were investigated in an inverse fluidized-bed biofilm reactor(IFBBR). The shock on the microorganisms in the case of hydraulic loading was smaller than in that of substrate loading. Thus, the reactor was more stably operated in hydraulic loading in comparison with in substrate loading. At the change of substrate loading the external biomass of bioparticle was more loosely fitted and filamentous, and the biofilm dry density was lower than those in the case of hydraulic loading. The maximum specific substrate removal rate of hydraulic loading was also found about twice higher than that in the case of substrate loading.
Wood Chip 에 고정화된 Saccharomyces Formosensis 에 의한 연속적 에탄올 발효
송승구,서근학 한국화학공학회 1986 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.24 No.3
관형반응기에 wood chip을 충전한 후 Saccharomyces formosensis용액을 통과시켜 효모를 고정화할 시 효모 용액 유량과 wood chip 크기에 따른 고정화 정도를 고찰하였다. 고정화된 관형발효조에서 포도당을 에탄올로 발효시키면서 에탄올 생산성, 발효조 특성, 에탄올 수율, 물질전달 및 운전안정성을 연구하여 다른 형태의 발효조와 서로 비교하였다. A Tubular Fermentor was prepared by packing the wood chips and pumping the yeast solution in a tubular column. The experiments were prepared to determine the immobilization process variables, such as flow velocity and wood chip size. Investigations to characterize ethanol fermentation in the immobilized cell tubular fermentor were undertaken and these results were compared with those of other fermentors.
Aureobasidum pullulans 의 포도당전이활성에 의한 맥아당으로부터 이소말토올리고당 생산의 속도론적 고찰 및 수학적 모델
송승구,서정호,윤종원 한국화학공학회 1994 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.32 No.6
Aureobasidium pullulans의 포도당 전이활성에 의한 맥아당으로부터 이소말토올리고당 생산의 속도론을 통해 이소말토올리고당의 생성메카니즘을 제안하고 실험적으로 검증하였다. 이소말토올리고당의 생성반응은 반응초기에 맥아당으로부터 panose가 생성되고 포도당이 유리된 후, panose를 다시 기질로 이용하여 DP4 이소말토 올리고당이 생성되었으며, 이 때 맥아당이 함께 유리되는 disproportionation 반응메카니즘을 따랐다(G_n+G_n→G_(n-1)+G_(n+1)). 맥아당을 기질로 효소반응을 수행하고 동력학적 인자를 산출한 결과, K_m, V_(max)는 각각 154.5 g/ℓ, 127.5 g/ℓ·h로 나타났으며, 반응생성물인 panose와 포도당이 모두 경쟁적 저해제로 작용되었고, 이 때 각각의 저해상수(K_(IG), K_(IP))는 15.3 g/ℓ, 9.8 g/ℓ이었다. Panose에 대한 K_m, V_(max)는 각각 55.6 g/ℓ, 23.7 g/ℓ·h이었으며, 이 경우에도 포도당이 경쟁적 저해제로 작용하였고 저해상수는 6.3 g/ℓ 이었다. 제안된 모델을 검증하기 위하여 임의의 두 기질농도, 300, 500 g/ℓ 맥아당을 기질로 반응을 수행하여 수치모사 결과와 비교한 결과, 모든 반응 및 생성물들의 농도 profile이 서로 잘 일치하였다. A mathematical model for the production of isomalto-oligosaccharides from maltose by transglucosylation reaction of Aureobasidium pullulans was proposed based on the kinetic study, and the predicted values were compared with the experimental results for two maltose concentrations. The formation of isomalto-oligosaccharides occurred from a consecutive set of disproportionation reactions(viz. G_n+G_n→G_(n-1)+G_(n+1)). The Michaelis-Menten constants for maltose and panose were 154.5 g/ℓ and 55.6 g/ℓ, respectively at 50℃. Competitive inhibition by glucose and panose was observed from kinetic analysis for the substrate maltose where the inhibition constants were 15.3 g/ℓ, 9.8 g/ℓ, respectively. In a similar manner, glucose was also proved a competitive inhibitor when panose was used as substrate, in which the inhibition constant was found to be 6.3 g/ℓ. The predicted carbohydrate profiles of the proposed model gave good agreements with the experimental results.