목차

표제지=0,1,1

제출문=1,2,1

요약문=2,3,11

SUMMARY=13,14,10

CONTENTS=23,24,5

목차=28,29,5

제1장 연구개발과제의 개요=33,34,1

제1절 연구개발의 필요성=33,34,1

1. 기술적 측면=33,34,2

2. 경제ㆍ산업적 측면=34,35,2

3. 사회ㆍ문화적 측면=35,36,1

제2절 연구개발의 목표 및 범위=35,36,1

1. 탈취용 미생물균주의 개발=35,36,1

가. 축산악취 물질중 표적 성분의 선정 및 분석방법의 표준화=35,36,2

나. 바이오필터 접종용 악취저감 미생물의 개발=36,37,1

다. 선발균주의 대량 배양방법 구명=36,37,1

라. 미생물 균체의 바이오필터 충전재에서의 정착성 확인=36,37,1

2. 사양관리 및 바이오필터를 이용한 축산악취 제거 시스템의 개발=37,38,1

가. 바이오필터 충전재 특성 분석=37,38,1

나. 바이오필터 충전재의 선정=37,38,1

다. 바이오필터 시스템의 최적 설계 및 제어=37,38,2

라. 바이오필터 시스템의 시작기 제작 및 성능시험=38,39,1

마. 바이오필터 시스템의 경제성 분석=38,39,1

제3절 연구기간=39,40,1

제2장 국내외 기술개발 현황=40,41,1

제1절 국내 기술개발 현황=40,41,1

제2절 국외 기술개발 현황=40,41,3

제3장 연구개발수행 내용 및 결과=43,44,1

제1절 연구수행 방법 및 내용=43,44,1

1. 미생물학적 방법=43,44,1

가. 사용배지=43,44,3

나. 집식배양에 의한 악취저감 미생물의 분리=45,46,1

1) 분리원=45,46,1

2) 집식배양=45,46,2

3) 암모니아 산화균의 분리=46,47,1

4) 황 산화균의 분리 및 선발=46,47,3

다. 세균의 분류동정=48,49,1

1) 지방산 조성의 분석=48,49,3

2) 16S rDNA에 의한 분리균주의 계통분석=50,51,3

라. 발효조의 운용=52,53,1

마. 생육속도의 측정=52,53,1

바. 전자현미경 검경=52,53,1

2. 실험가축 및 사양 방법=52,53,1

가. 실험가축=53,54,1

1) 소=53,54,1

2) 돼지=53,54,1

3) 닭=53,54,1

나. 가축의 사양관리=54,55,1

3. 이화학적 방법=54,55,1

가. 화학성분의 분석=54,55,1

1) 일반성분=54,55,1

2) 질소성분=54,55,1

3) 황산이온=55,56,1

나. 취기성분의 분석=55,56,1

1) 축분시료의 처리=55,56,1

2) 분석시료의 전처리=55,56,2

3) 취기성분의 분석=56,57,2

4) 전자코에 의한 축사악취의 식별=58,59,1

다. 효소학적 방법=58,59,1

1) 황화수소산화효소의 활성도 측정=58,59,1

2) 효소의 정제=59,60,1

4. 바이오필터 시스템의 설계ㆍ제작 및 운용 방법=59,60,1

가. Lab-scale 바이오필터[모델 A] 및 충전재=59,60,1

1) Lab-scale 바이오필터 시스템 설계=59,60,4

2) 단일 충전재의 선발=62,63,5

3) Lab-scale 바이오필터 시스템의 구성 및 운용=66,67,5

4) 혼합재료의 악취제거특성 실험=70,71,2

5) 충전재의 입자크기=71,72,6

6) 부숙수피를 이용한 혼합충전재=76,77,2

나. Pilot-scale 바이오필터 [모델 B]=77,78,1

1) Pilot-scale 바이오필터 시스템=77,78,7

2) 무부하 상태에서의 시스템[모델 B]의 성능실험=83,84,2

3) 시스템[모델 B]를 이용한 혼합충전재의 성능시험=84,85,1

다. 현장실험용 바이오필터 [모델 C]=84,85,1

1) 현장실험용 바이오필터 시스템의 설계=84,85,7

2) 현장실험용 시스템[모델 C]을 이용한 혼합충전재의 성능시험=90,91,2

제2절 결과 및 고찰=92,93,1

1. 축산악취의 화학성분=92,93,1

가. 축분의 악취성분=92,93,6

나. 축사의 악취성분=97,98,1

다. 축종간 축분악취의 유사성=97,98,3

2. 표적 악취성분의 선정=99,100,2

3. 악취저감 미생물균주의 분리 및 우수균주의 선발=101,102,1

가. 악취저감 미생물균주의 분리=101,102,2

나. 암모니아 산화균=102,103,2

다. 황화수소 산화균=103,104,1

라. 분리균주의 동정=103,104,1

1) 암모니아 산화균=103,104,5

2) 황화수소 산화균=107,108,6

4. 악취저감균의 생육특성 및 대량배양=113,114,1

가. 암모니아 산화균=113,114,1

나. 황화수소 산화균=113,114,6

5. 악취저감균의 바이오필터 정착성=119,120,1

가. 악취저감균의 상호 공존성=119,120,2

나. 바이오필터에의 정착성=120,121,1

1) Lab-scale 바이오필터 시스템=120,121,2

2) Pilot-scale 및 현장실험용 바이오필터 시스템=121,122,1

다. 악취제거 효율=121,122,1

1) Lab-scale 바이오필터 시스템=121,122,2

2) Pilot-scale 및 현장실험용 바이오필터 시스템=122,123,3

6. Lab-scale 바이오필터[모델 A] 및 충전재 개발=125,126,1

가. Lab-scale 바이오필터 시스템의 작동특성=125,126,1

나. 단일충전재의 악취흡착 성능=125,126,4

다. 혼합충전재의 악취 흡착성능=128,129,3

라. 악취제거 미생물균주 정착특성=130,131,2

마. 미생물 균주를 접종한 혼합충전재의 악취제거특성=132,133,1

바. 혼합충전재의 입자크기=132,133,3

사. 부숙수피를 이용한 혼합충전재=134,135,6

7. Pilot-scale 바이오필터 [모델 B]=139,140,1

가. Pliot-scale 바이오필터 시스템의 작동특성=139,140,1

나. 무부하상태에서 pilot-scale 바이오필터 시스템의 성능=139,140,2

다. 혼합충전재의 악취제거 성능=140,141,4

8. 현장실험용 바이오필터 [모델 C]=143,144,1

가. 현장실험용 바이오필터 시스템의 성능=143,144,1

나. 모형돈사에서의 현장실험용 바이오필터 시스템을 이용한 혼합충전재의 악취 가스 제거성능=144,145,4

다. 실제돈사에서의 현장실험용 바이오필터 시스템을 이용한 혼합충전재의 악취 가스 제거성능=148,149,7

라. 경제성 분석=155,156,1

1) 배경 및 기준 설정=155,156,3

2) 월간 운용비용 산정=157,158,3

제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도=160,161,1

제1절 연구개발 목표의 달성도=160,161,1

1. 표적 악취성분의 선정=160,161,1

2. 악취저감 유용미생물 균주의 개발=160,161,1

3. 악취저감균의 정착성 및 악취제거 효율=160,161,2

4. 바이오필터 충전재의 개발=161,162,1

5. 바이오필터 시스템의 개발=161,162,1

6. 경제성 분석=161,162,2

제2절 관련분야에의 기여도=163,164,1

1. 악취성분의 분석기술=163,164,1

2. 악취저감 유용미생물=163,164,1

3. 바이오필터 충전재 및 바이오필터 시스템=163,164,1

제5장 연구개발결과의 활용계획=164,165,1

1. 지적 재산권의 확보=164,165,1

2. 신기술 이전으로 벤처기업을 지원함으로서 산업화 또는 기업화에 기여=164,165,1

3. 축산단지ㆍ조합 및 농가에 운전기술의 보급ㆍ교육 및 홍보=164,165,1

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학 기술정보=165,166,1

1. 바이오필터의 형식=165,166,1

가. 하향류 방식=165,166,1

나. 상향류 방식=165,166,1

다. 고형폐기물에서 발생하는 악취제거용 바이오필터=165,166,2

2. 새로운 바이오필터용 미생물 균주=166,167,1

3. 기타 폐수처리용 바이오필터=166,167,2

제7장 참고문헌=168,169,6

감사의 글=174,175,1

부록=175,176,45

영문목차

[title page etc.]=0,1,23

CONTENTS=23,24,10

Chapter 1. Introduction=33,34,1

Section 1. Necessities of the Research and Development=33,34,1

1. Scientific and Technological Aspects=33,34,2

2. Economic and Industrial Aspects=34,35,2

3. Social and Cultural Aspects=35,36,1

Section 2. Objectives and Scope of the Research and Development=35,36,1

1. Isolation of Microorganism for Malodor Removal=35,36,1

A. Selection of the Target Malodorous Compounds=35,36,2

B. Bacterial strains for Inoculant of Biofilter=36,37,1

C. Cultivation Methods for Cell Mass Production=36,37,1

D. Attachment of Bacteria on Biofilter Materials=36,37,1

2. Development of Biofilter System for Malodor Removal=37,38,1

A. Characterization of Biofilter Materials=37,38,1

B. Selection of Biofilter Materials=37,38,1

C. Design and Assembly of Biofiltration System=37,38,2

D. Performance Test of Pilot-scale Biofiltration System=38,39,1

E. Economic Analysis for Biofiltration System=38,39,1

Section 3. Periods of the Research and Development=39,40,1

Chapter 2. Current Status of the Research and Development=40,41,1

Section 1. Domestic Status=40,41,1

Section 2. Foreign Status=40,41,3

Chapter 3. Contents and Results of the Research and Development=43,44,1

Section 1. Contents and Methods=43,44,1

1. Microbiological Methods=43,44,1

A. Media=43,44,3

B. Isolation of Microorganisms for Malodor Removal by Enrichment Techniques=45,46,1

1) Samples for Isolation=45,46,1

2) Enrichment Cultivation=45,46,2

3) Isolation and Selection of Ammonia-oxidizing Bacteria=46,47,1

4) Isolation and Selection of Sulfur-oxidizing Bacteria=46,47,3

C. Identification and Classification of the Bacterial Strains=48,49,1

1) Analysis of Cellular Fatty Acid Profile=48,49,3

2) Phylogenetic Analysis according to 16S rDNA Sequence=50,51,3

D. Operation of Fermentor=52,53,1

E. Determination of Bacterial Growth=52,53,1

F. SEM=52,53,1

2. Experimental Animals and their Managements=52,53,1

A. Experimental Animals=53,54,1

1) Cattle=53,54,1

2) Pig=53,54,1

3) Poultry=53,54,1

B. Managements of the Experimental Animals=54,55,1

3. Physicochemical Methods=54,55,1

A. Chemical Analysis=54,55,1

1) General Composition=54,55,1

2) Nitrogen Compounds=54,55,1

3) Sulfate tons=55,56,1

B. Analysis of Odorous Compounds=55,56,1

1) Pretreatment of Animal Feces=55,56,1

2) Extraction of Odorous Compounds=55,56,2

3) Analysis of Odorous Compounds=56,57,3

C. Enzymatic Methods=58,59,1

1) Hydrogen Sulfide Oxidase Assay=58,59,1

2) Purification of the Enzyme=59,60,1

4. Design,Assembly and Operation of Biofiltration Systems=59,60,1

A. Lab-scale Biofiltration System [Model A] and Packing Materials=59,60,1

1) Design and Construction of the Lab-scale Biofiltration System=59,60,4

2) Selection of Single Materials=62,63,5

3) Operation of the Lab-scale Biofiltration System=66,67,5

4) Selection of Mixed Materials=70,71,2

5) Particle Sizes of the Materials=71,72,6

6) Use of Composted Chaffs of Pine=76,77,2

B. Pilot-scale Biofiltration System [Model B]=77,78,1

1) Design and Assembly of the System [Model B]=77,78,7

2) Performance Tests of the System [Model B] in no-pressure drop situation=83,84,1

3) Test of Malodor Removal by the Mixed Materials utilizing the System [Model B]=84,85,1

C. Spot-experimental Biofiltration System [Model C]=84,85,1

1) Design and Assembly of the System [Model C]=84,85,7

2) Test of Malodor Removal by the Mixed Materials utilizing the System [Model C]=90,91,2

Section 2. Results and Discussions=92,93,1

1. Chemical Composition of Livestock Malodor=92,93,1

A. Malodor Compounds in Livestock Feces=92,93,6

B. Malodor Compounds in Livestock Houses=97,98,1

C. Comparison of Malodor Compounds in Various Livestock Feces=97,98,3

2. Selection of Target Malodor Compounds=99,100,2

3. Isolation and Selection of Microorganisms for Malodor Removal=101,102,1

A. Isolation of the Microorganisms=101,102,2

B. Ammonia-oxidizing Bacteria=102,103,2

C. Hydrogen Sulfide-oxidizing Bacteria=103,104,1

D. Identification of the Selected Strains=103,104,1

1) Ammonia-oxidizing Bacteria=103,104,5

2) Hydrogen Sulfide-oxidizing Bacteria=107,108,6

4. Cultural Properties and Cell Mass Production of the Selected Bacterial Strains=113,114,1

A. Ammonia-oxidizing Bacteria=113,114,1

B. Hydrogen Sulfide-oxidizing Bacteria=113,114,6

5. Attachment and Immobilization of the Bacterial Strains on Biofilter Materials=119,120,1

A. Compatibilities of the Bacterial Strains=119,120,2

B. Attachment and Immobilization on Biofilter Materials=120,121,1

1) Lab-scale Biofiltration System=120,121,2

2) Pilot-scale [Model B] and Spot-experimental Biofiltration System [Model C]=121,122,1

C. Efficiency of Malodor Removal=121,122,1

1) Lab-scale Biofiltration System=121,122,2

2) Pilot-scale [Model B] and Spot-experimental Biofiltration System [Model C]=122,123,3

6. Lab-scale Biofiltration System [Model A] and Packing Materials=125,126,1

A. Performance of the Lab-scale System=125,126,1

B. Malodor Adsorption Efficiencies of the Single Materials=125,126,4

C. Malodor Adsorption Efficiencies of the Mixed Materials=128,129,3

D. Attachment of the Bacterial Strains=130,131,2

E. Rates of Malodor Removals by the Mixed Materials which inoculated by of the Bacterial Strains=132,133,1

F. Particle Sizes of the Mixed Materials=132,133,3

G. Use of Composted Chaffs of Pine in Mixed Materials=134,135,6

7. Pilot-scale Biofiltration System [Model B]=139,140,1

A. Performance of the Pilot-scale Biofiltration System=139,140,1

B. Performance of the System in no-pressure drop situation=139,140,2

C. Efficiencies of Malodor Removals by the Mixed Materials=140,141,4

8. Spot-experimental Biofiltration System [Model C]=143,144,1

A. Performance of the Spot-experimental Biofiltration System=143,144,1

B. Efficiencies of Malodor Removals by the System [Model C] when tested for Minimized Pigsty=144,145,4

C. Efficiencies of Malodor Removals by the System [Model C] when tested for Pigsty=148,149,7

D. Economic Analysis=155,156,1

1) Background and Criteria for Estimation of Expenses=155,156,3

2) Monthly Expenses for Operation of a Biofiltrauon System for the Pigsty with Area of 330 ㎡=157,158,3

Chapter 4. Achievements and Contributions=160,161,1

Section 1. Achievements of the Objectives=160,161,1

1. Selection and Choice of the Target Compounds=160,161,1

2. Selection of the Bacterial Strains for Malodor Removal=160,161,1

3. Immobilization on the Materials and Malodor Removal Efficiencies of the Bacterial Strains=160,161,2

4. Selection of Biofilter Materials=161,162,1

5. Developments of Biofiltration System=161,162,1

6. Economic Analysis=161,162,2

Section 2. Contributions to the Related Field of Research and Development=163,164,1

1. Analytical Techniques for Malodor Compounds=163,164,1

2. Bacterial Strains for Malodor Removal=163,164,1

3. Biofilter Materials and Biofiltration System=163,164,1

Chapter 5. Application of the Results=164,165,1

1. Settlement of the Title to an Intellectual Property=164,165,1

2. Transfer of the Resulted Technologies to Related Industries=164,165,1

3. Education and Promotion for the Animal Industries=164,165,1

Chapter 6. Nobel Informations from Foreign Researches=165,166,1

1. Types of Biofiltration System=165,166,1

A. Down-flow System=165,166,1

B. Up-flow System=165,166,1

C. Biofilters for Solid Wastes=165,166,2

2. Bacterial Strains Patented Recently=166,167,1

3. Biofilters and Bioreactor for Waste Water=166,167,2

Chapter 7 References=168,169,6

Acknowledgements=174,175,1

Appendix=175,176,45