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[폐기물 실험] 발열량, 용출 실험 평가A좋아요

1. 제 목 : 발열량 분석2. 실험날짜 : 1999년 6월 11일3. 실험목적 : 연료의 단위량이 완전 연소할 때 발생하는 열량을 알아보기 위 해.4. 이 론 :연료 또는 폐기물의 발열량이란 연료 또는 폐기물 1㎏이 완전연소할 때 발생하는 연소 열로 정의되며 열량을 일반적으로 kcal로 나타내므로 발열량의 단위는 kcal/kg으로 표현한다. 한편 발열량은 통상 건조발열량(Hd)·고위발열량(Hh)·저위발열량(Hl)등 세 가지 서로 다른 수치로 표현할 수 있는데 그들에 내포된 의미와 관계를 정리하면 다음과 같다.(1) 건조발열량 (Hd, Heating value on dry basis)건조발열량은 폐기물 중의 수분을 전혀 고려하지 않고 건조된 폐기물을 기준 으로 측정한 발열량으로 폐기물 발열량 계산의 기준이 된다.(2) 고위발열량 (Hh, HHV = High Heating Value)고위발열량은 연소반응에 의해 생성된 모든 수분이 응축된 상태로 존재할 경 우의 발열량으로서 폐기물 중에 함유된 수분함량을 고려한 습윤 발열량이라 할 수 있다. 따라서 건조발열량과 폐기물 중 수분함량을 이용하여 다음과 같 은 식에 의해 고위발열량을 계산할 수 있다.Hh = Hd× { 100-W} over {100 }▷Hh = 고위발열량(kcal/kg), Hd = 건조발열량(kcal/kg)▷W=폐기물 중 수분함량(%)(3) 저위발열량 (Hl, LHV = Low Heating Value)저의 발열량은 폐기물에서 발생할 수 있는 발열량 중에서 연소반응에 의해 생성되는 모든 수분을 수증기 상태로 증발시키기 위해 필요한 응축잠열을 제 외시킨 것이다. 그리고 폐기물 소각시 실제적인 발열량을 나타내게 됨으로써 소각로 설계시 기준이 되는 발열량으로 이용되고 있다. 저위발열량 계산에 있어 수분의 응축잠열은 통상적으로 수분 1kg 당 600 kcal를 기준으로 사용 하고 있다.Hl = Hh - 600× { W} over {100 } = Hh - 6W▷ Hh = 고위발열량 (kcal/kg), Hl = 저위발열량 (kcal/kg)▷ W = 폐기물 중 수분함량 (%)2. 폐기물 저위발열량 산정(1) 삼성분에 의한 추정방법폐기물의 구성성분을 가연분·수분·회분으로 나누어 표현하는 삼성분 분석 결과를 바탕으로 저위발열량을 추정할 수 있는데, 이때 가장 많이 이용되는 계산식은 다음과 같다.LHV = Hl(kcal/kg) = 4500× { V} over {100 }-600× { W} over {100 } = 45V-6W▷ V = 폐기물 중 가연분의 조성비 (%)▷ W = 폐기물 중 수분의 조성비 (%)이 식은 저위발열량 추정을 위한 간이식으로 가연분·수분·회분의 삼성분 분석치를 이용함으로써 간편하게 계산할 수 있다. 그러나 폐기물 자체가 불균일한 특성을 갖거나 수분함량이 50% 이상인 경우에는 상당히 많은 오차가 발생할 수 있는 문제점이 있다.(2) 단열열량계에 의한 방법단열열량계(Bomb Calorimeter)에 의한 방법은 건조된 폐기물을 2mm 이하로 분쇄한 후 일정량을 취하여 열량계에 넣고 발열량을 측정한다. 대부분의 경 우 폐기물시료의 균질성을 확보하기 위해 각 조성별로 단열열량계에 의한 건 조발열량을 측정하게 되는데, 이때 각 조성별 건조발열량을 이용하여 폐기물 전체의 건조발열량과 습윤발열량을 다음 식을 이용하여 각각 계산할 수 있다.① 폐기물 건조발열량Hd = { SUM P iHdi} over { SUM P i }= { SUM P iHdi} over {100 }▷ Hd = 전체 폐기물에 대한 건조발열량 (kcal/kg)▷ Pdi = 전체 폐기물 건조중량 중 조성성분 I의 건조중량 비율 (%)▷ H야 = 조성성분 i의 열량계에 의한 건조발열량 (kcal/kg)② 폐기물 습윤발열량Hh= { SUM P i Hhi} over { SUM P i } = { SUM P iHhi} over {100 }▷ Hh = 전체 폐기물에 대한 습윤발열량 (kcal/kg)▷ Pwi = 전체 폐기물 습윤 중량 중 조성성분 i의 습윤중량 비율 (%)▷ Hhi = 조성성분 i의 습식발열량 (kcal/kg)= (열량계에 의한 건조발열량) × (100 - W)/100= Hdi ×(100 - W)/100이상과 같은 계산방법은 폐기물의 조성별로 분류한 단일 조성성분 시료의 발열량을 단열열량계로 측정하여 전체 폐기물의 건조발열량 및 습윤발열량을 추산한 것이며, 조성성분으로 분류하지 않고 쓰레기 전체를 건조하여 열량계를 이용하여 직접발열량을 측정할 수 있다. 이렇게 측정된 발열량으로서 앞에서 언급했듯이 다음의 식을 이용하여 고위발열량과 저위발열량을 산출할 수 있다.Hh=Hd× {( 100-W)} over {100 }Hl = Hh - 6W▷ Hd = 건조발열량 (kcal/kg), Hh = 고위발열량 (kcal/kg)▷ Hl = 저위발열량 (kcal/kg), W = 폐기물 중 수분함량 (%)(3) 원소분석에 의한 방법폐기물의 화학적 조성분석, 즉 원소분석 결과를 이용하여 이론적인 발열량을 기초로 하여 폐기물 전체의 고위발열량을 추정하도록 하고 있다.① 원소분석에 의한 이론적인 발열량이와 같은 계산식에서는 각 원소별 다음과 같은 연소반응에 의한 이론적인 발열량을 기초로하여 폐기물 전체의 고위발열량을 추정하도록 하고 있 다.C + O₂ ⇒ CO₂ + 8100 kcal/kg (97.200 kcal/mole)C + ½O₂⇒ CO + 2400 kcal/kg (29.600 kcal/mole)CO + ½O₂⇒ CO₂ + 2400 kcal/kg (67.600 kcal/mole)H₂ + ½O₂⇒ H₂O + 34000 kcal/kg (68.500 kcal/mole)S + O₂ ⇒ SO₂ + 2500 kcal/kg (79.900kcal/mol)② 원소분석에 의한 추정식한편 원소분석 결과 중에서 특히 산소성분이 어떠한 형태로 존재할 것인가 에 대한 가정 조건차이로 인해 다음과 같이 여러 가지 식으로 나누어진다.가. Dulong 추정계산식Dulong 추정계산식에서는 산소성분(O) 전부가 수소성분(H)과 결합하여 수분 (H₂O)으로 존재한다고 가정하고 발열량을 산정한다. 따라서 수소성분 중 산 소성분과 결합되어 있는 부분을 발열량 산출시 제외시키기 위해 수소성분에 대한 고려를 (H - O/8)로 나타내게 된다. 또한 저위발열량 계산시 수 소성분의 완전연소에 의해 발생하는 수분량(9H)를 계산식에 반영하게 된 다.Hh = 8100× C/100 + 34000 × (H - O/8)/100 + 2500 ×S/100 (kcal/kg)= 81C + 340(H - O/8) + 25S (kcal/kg)Hl = Hh - 600 × (9H + W)/100= Hh - 6(9H + W) (kcal/kg)▷ C = 탄소성분 구성비 (%), H = 수소성분 구성비 (%)▷ O = 산소성분 구성비 (%), S = 황성분 구성비 (%)▷ W = 수분성분 구성비 (%)나. Scheure-Kestner 추정계산식Scheure-Kestner 추정계산식에서는 산소성분(O) 전부가 탄소성분과 결합하여 일산화탄소(CO)로 존재한다고 가정하여 발열량을 산정한다. 따라서 탄소 성분 중 산소성분 결합하여 CO로 존재하는 부분을 고려하기 위해 순수하 게 탄소로 존재하는 부분을 (C - 3x/4)으로 나타내고 가연성인 CO에 의한 발 열량(CO에 함유된 탄소 1kg 당 5700kcal)을 추가하게 된다.Hh = 81 (C - 3xO/4) + 40H + 25S + 57 (3x/4) (kcal/kg)Hl = Hh - 6 (9H-W) (kcal/kg)다. Steuer 추정계산식Steuer 추정계산식에서는 산소성분(O) 중 절반은 수소성분(H)과 결합하여 수 분(H₂O)으로 존재하고 나머지 절반은 탄소성분과 결합하여 일산화탄소(CO) 로 존재한다고 가정하여 발열량을 산정한다. 따라서 수소성분 중 산소성분과 결합되어 있는 부분을 발열량 산출시 제외시키기 위해 수소성분에 대한 고려 를 (H-O/16)으로 나타낸다. 또한 탄소성분 중 산소성분과 결합하여 CO로 존 재하는 부분을 고려하기 위해 (C - 3터/8)로 나타내고 가연성인 CO에 의한 발열량을 추가하게 된다.

공학/기술| 2001.11.01| 5페이지| 1,000원| 조회(1,488)

환경, 실험, 폐기물, 발열량, 용출

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[환경] 대장균 실험 평가B괜찮아요

환경공학실험1. 제목 : 대장균 실험2. 실험날짜 :3. 실험목적 : 대장균을 측정하여 오염정도를 측정한다.4. 이론 : 대장균군이란 gram음성, 무포지의 간균(bacillus), loctose를 분해하여 gas를 생산하는 모든 호기성(aerobic) 및 통성혐기성균(facultutive anaerobes)의 총칭이다. E.coli, Klebsiella, Enterobacter 등을 포함한다.물의 오염측정에서 미생물은 가장 훌륭한 지표이다. 그러나 장내 병원균에 의해 감염된 환자로부터 최근에 크게 오염된 경우가 아니면 일반적으로 극히 적은 수의 병원균만이 존재하기 때문에 오물에 오염된 물로부터 장내 병원균을 직접 분리하는 것은 어려운 일이다. E.coli는 직접 장내에서 질병을 일으키지는 않지만 위장관에 항상 존재하므로 E.coli의 존재는 물의 오염을 알 수 있는 생물학적 지표가 될 수 있다. 즉, 물 속에 E.coli의 존재여부는 사람의 음용 가능 여부를 나타내는 좋은 수단이 된다. 따라서 E.coli의 존재를 확인하는 것은 분변에 의한 오염을 세균학적으로 증명하는 것을 의미한다. 무수한 균 중에 오염의 지표로서 대장균이 사용되는 이유는.①대부분의 장내 균은 배양이 어려우므로 통상적인 취급이 불가능하다.②대장균의 연구자료가 많다.③분변에서 유래되는 대부분의 병원균이 임의성의 균(임의성 혐기성 균, 임의성 호기성 균)이므로 대장균과 유사하고 병균군의 dummy로는 대장균이 적절.→병원성 미생물의 존재를 확인하는 것이 아니라 존재가능성 추정.동물배설물이 오염된 것을 확인하는데는 분변성 연쇄상구균(fecal streptococcus)의 포함 여부를 측정하는 방법이 바람직하다. 오염의 지표로 이용되는 분변성 연쇄상구균은 젖산균 의 한 종류로서 비강 및 인두, 소화관, 질등의 동물체내의 정상균총의 일부를 구성한다. 여기에는 Streptococcus 속의 각종 변이균들이 포함되며 사람이나 가축의 배설물에 널이 분포되어 있는 Streptococcus faecalis, S.faeciurn, S.bovis, S.equinus 종 등이 있다.배설물 오염의 측정 (Detection of Fecal Contamination)오염에 대한 시험은 세 단계로 나누어 실시한다.음료수 : lactose broth 배지를 사용한다.우유 및 각종 식품 : Briliant Green Lactose Bile Broth 배지 사용.1. 추정시험 (Presumptive test)2. 확정시험 (Confirmed test)3. 완전시험 (Completed tese)1. 추정시험 (Presumptive test)- 추정시험은 유당배지(lactose broth)가 담긴 시험관에 시료를 접종시키는 방법으로 수행한다. 배지속에 투입된 작은 시험관의 세균이 성장하는 동안 만들어낸 가스를 채취하는데 이용된다. 가스생성은 배설물 오염의 추정증거(presumptive evidence)가 된다. 37。C에서 24시간 및 48시간 경과한 후에 유당발효에 의한 가스생성을 점검, 가스가 생선되면 오염의 가능성有.2. 확정시험 (Confirned test)-최초의 배양액을 여러 가지 염료를 포함하는 평판배양에 의해 더 분석한다. E.coli의 전형적인 집락을 가장 알아보기 쉬운방법으로는 eosin methylene blue (EMB) 한천사면 배지상에서의 배양이 있다. 이 배지에는 펩톤과 유당, 그리고 염료인 eosin과 methylene blue를 포함한다. E.coli의 전형적인 집락은 짙은 남색 (blue-black)을 띠며 빛이 반사되어 녹생의 금속광택(greenish metallicsheen)이 난다. Enterobacter aerogenes의 집락은 옅은 분홍생을 띠며 금속광택은 없다.3.완전시험 (Completed test)-평판배양에 의하여 나타나는 전형적인 대장균군 집락을 유당 배양액관에 계대배양한다. EMB 한천배지를 이용하지 않는다면 분리된 세균이 E.coli 인지 다른 유당 발효성 대장균군인지 알 수 없다. 따라서 순수배양을 이용한 IMViC시험을 통하여 그 결과를 관찰 비교한다. 여기서 ISMS 펩톤으로부터의 인돌생산이고, M은 메틸레드를 지시약으로 할 때 유당으로부터의 생산이며, Vi는 Voges-Proskauer반응, 즉 아세틸, 메틸, 카르비놀(아세토인)의 생산이고, C는 구연산 나트리움 배지에 대한 생육을 나타내는 것이다. 대장균은 크게 (Cdi type, Aerogenes type 및 중간형(intermediate type)이 있는데 이를 구별하는 방법.Eijkman 시험법여러 나라에서 사용하고 있는 수질분석 방법.유당배양액에 실험물질을 접종하여 46℃에서 배양하였을 때 E.coli는 기체를 생성하며 잘 자라지만, Enterobacter aerogenes는 이 온도에서 자랄 수 없는 것을 관찰하는 것이다.◆음료수 판정대장균시험에 있어서는 항상 검수 10㎖씩 5개가 전부 음성이라야 한다. 단, 10㎖씩 5개 가운데서 1개가 대장균군 양성일 때는 연속 10회 이상의 시험성적에 있어서 양성률이 10%(10회이면 5개)를 넣지 않을 때는 음료수로 사용하여도 무방하다. 10㎖씩 5개 가운데 2개 이상이 대장균군 양성일 때는 음료에 적합하지 않다. 일반 세균 수는 검수 1㎖ 가운데 100을 넘어서는 안 된다.전형적인 실험결과IndoleMethylredVoges-ProskauerCitrateEscherichia++--Entrobacter aerogenes--++5. 실험방법◆배지(1) 젖당부이온 배지(추정시험용 배지)① 쇠고기 엑기스 3.0ｇ, 펩톤 5.0ｇ 및 젖당 5.0ｇ을 증류수에 녹여 1ℓ로 한 후 가열하고(녹임), 멸균후의 pH가 6.8∼7.0이 되도록 미리 조정한 다음 발효관이 들어 있는 시험관에 나누어 넣고 121℃(15파운드)로 15분간 고압증기 멸균한다.② 각 시험관에 접종하는 검수의 양과 배지의 양에 따라 배지농도의 조절은 다음과 같이 한다.검수접종량(㎖)시험관 내 배지 분주량(㎖)시험관내 배지량과 접종검수의총량(㎖)배지량(g/ℓ)110 or 10이상11 or 2이상13.010102026.010203019.51005015039.01003513550.11002012078.0(2)황산라우릴 배지 또는 라우릴트립토스배지 (추정시험용배지)① 황산라우린산나트륨 0.1g, 트리프틱케이스 20.0g 젖당 5.0g, 인산1수소칼륨 2.75g, 인산2수소칼륨 2.75g 및 염화나트륨 5.0g에 증류수를 넣어 1ℓ로 하고, 멸균 후의 pH가 6.8이 되도록 미리 조정한 다음 발효관이 들어있는 시험관에 나누어 넣고 121℃(15파운드)로 15분간 고압증기 멸균한다.② 각 시험관에 접종하는 검수의 양과 배지의 양에 따라 배지농도의 조절은 다음과 같다.검수접종량(㎖)시험관내 배지분주량(㎖)시험관내 배지의양과접종검수의총량(㎖)합성배지의 양(g/ℓ)110 or 2 이상11 또는 그 이상35.610102071.210203053.410050150106.810035135137.110020120213.6(3) BGLB(Brilliant Green Lactose Bile Broth 2%) 배지 (확정시험용 배지)우담즙 20.0g, 펩톤 10.0g, 젖당 10.0g 및 브릴리안트 그린 0.0133g에 증류수를 넣어 1ℓ 로 한후 가열하여 녹이고, 멸균후의 pH가 7.2가 되도록 미리 조정한 다음 발효관이 있는 시험관에 나누어 넣어 121℃(15파운드) 15분간 고압증기 멸균하다.(4) EMB(Eosin Methylene Blue) 한천 배지펩톤 10.0g, 인산1수소칼륨 2.0g, 한천 15.0g, 에오신 0.4g 및 메칠렌블루 0.065g에 증류 수 넣어 1ℓ로 한후 가열하여 녹이고, 멸균후의 pH가 7.1이 되도록 미리 조정한 다음 12 1℃(15파운드)로 15분간 고압증기 멸균한 후, 멸균된 페트리 접시에 약 15㎖씩 무균적으 로 나누어 넣고 가만히 두어 응고시킨다.(5) 엔도배지펩톤 10.0g, 젖당 10.0g, 인산 1수소칼륨 3.5g, 한천 15.0g, 황산나트륨 2.5g 및 염기성 푹신 0.5g에 증류수를 넣어 1ℓ로 한 후 가열하여 녹이고, 멸균후의 pH가 7.4가 되도록 미리 조정한 다음 121℃(15파운드)로 15분간 고압 증기 멸균한 후 시험관을 비스듬히 두 어 배지를 응고시킨다.(6)보통 한천 사면 배지펩톤 5.0g, 쇠고기 엑기스 3.0g 및 한천 15g에 증류수를 넣어 1ℓ로 한 후 가열하여 녹이 고, 멸균후의 pH가 7.3이 되도록 미리 조정한 다음 시험관에 약 10㎖씩 나누어 넣고 12 1℃(15파운드)로 15분간 고압 증기 멸균한 후 시험관을 비스듬히 두어 배지를 응고시킨 다.

공학/기술| 2001.11.01| 5페이지| 1,000원| 조회(1,789)

환경, 실험, 대장균

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