질소제거용 dual-cathode MFC에서의 쿨롱효율에 따른 순 C/N비의 변화 (Variations of Net C/N Ratio with the Coulombic Efficiency in Dual-cathode MFC for the Simultaneous Removal of Organics and Nitrogen)

서지정보

· 발행기관 : 한국도시환경학회
· 수록지 정보 : 한국도시환경학회지 / 21권 / 4호 / 251 ~ 257페이지
· 저자명 : 이강유, 이상민, 임경호

초록

본 연구는 유기물과 질소의 동시 제거가 가능한 하나의 외부저항을 갖는 dual-cathode MFC를 이용하여 초기 유기물과 질소 농도에 따른 제거효율과 전기화학적 특성을 분석하여 적정 C/N비를 산정하는 방법 제시에 그 목적이 있다. 암모니아는 초기 COD농도에 관계없이 일정하게 제거되지만 질산염은 COD농도에 기인한 C/N비가 감소함에 따라 제거량이감소하였다. 그리고 초기 COD농도가 증가함에 따라 쿨롱효율은 감소하였다. 반응으로 제거된 기질농도를 기준으로 한C/N비는 3.36~7.57로 유입수 농도로 계산된 C/N비 1.8~8.5보다 작은 범위로 나타났으나 제거된 COD의 농도에 쿨롱효율을 고려하여 계산된 순 C/N비는 3.16으로 비교적 일정하게 나타났다. 순 C/N비는 화학양론식으로 산정된 2.86 g NO3 - -N/g COD와 비슷한 수준으로 환원전극에 전달된 전자는 대부분이 탈질에 이용됨을 확인하였다. MFC에서 유기물의 산화로 발생하는 전자는 탈질이 일어나는 환원전극보다 산화전극에서 더 큰 손실이 나타나므로 탈질을 위한 COD 요구량은 순 C/N비에 쿨롱효율을 고려해야만 산정할 수 있다.

영어초록

The objective of this study was to suggest a method of determining the appropriate C/N ratio in a dual-cathode MFC that allowed to remove nitrogen and organics simultaneously with a single external resistance. The electrochemical characteristics and removal performances of MFC was analyzed based on the initial dose of organic matter and nitrogen.
While ammonia was consistently removed regardless of the initial COD concentration, the amount of nitrate removal decreased as the C/N ratio decrease. Also, the coulombic efficiency (CE) decreased as the initial COD concentration increased.
The C/N ratios based on the influent substrate concentration was revealed of 1.8~8.5 that had wider range than that of 3.36~7.57 which was calculated from substrate concentration removed during the reaction. The calculated C/N ratio considering the CE was a relatively consistent 3.16. The net C/N ratio was similar to the stoichiometric value of 2.86 g NO3- N/g COD, showing that the electrons transferred to the cathode were mostly used for denitrification. Electrons produced from the oxidation of organic matter for denitrification in the MFC exhibited greater loss at the anode compared to the cathode.
Consequently, the amount of COD required for denitrification can be determined by considering the CE to the net C/N ratio.

참고자료

· 없음