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- 저자 : 양형재 (검색결과 1 건)
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연속회분식 활성슬러지법을 이용한 생물학적 유기물질 및 영양염류 제거
생물학적인 영양염류 제거를 위해 A₂/O, UCT, Five-stage Bardenpho 및 VIP process 등이 개발되어 실용화 되어왔다. 본 연구의 Part 1에서는 단일반응조를 이용해 질소와 인을 동시에 제거할 수 있는 연속회분식반응조(SBR)을 선정하여, 본 공법에 대한 생물학적인 처리방법에 기초하여 최적운전조건 비교 검토, 오염물질 제거 메카니즘 규명, 최적운전방법을 검증하고, BOD-SS loading값을 제어 하므로써 오염물질 제거효율과 운전인자를 설계 할 수 있도록 하였다. Anaerobic-Anoxic-Aerobic 단계에서 질산화/탈질소화 과정, 인 축적 미생물에 의한 인의 방출 및 과잉섭취 발생 메카니즘 그리고 혐기성 기간중 NO_x-N 농도의 존재가 인 제거에 미치는 영향을 관찰한 결과를 요약하면, BOD 제거효율은 운전Mode 1에서 95%, Mode 2에서는 93%로 비슷한 것으로 나타났으나 T-N은 각각 77% 및 70%의 제거효율로 Mode 1이 7% 정도 높았고, T-P는 각각 83%, 78%의 제거효율을 보여 Mode 1이 5%정도 높은것으로 나타났다. 이것은 유입초기에 질산성질소 농도를 빨리 환원시켜 질소제거 효율을 높혀주고, 인 축적미생물의 인 방출과 과잉섭취율을 높혀주기 때문인 것으로 생각된다. BOD-SS loading값을 약 0.1kg-BOD /kg.SS.day로 유지 했을때, 미생물의 인 과잉섭취에 의한 농도의 변화는 폭기공정 1, 2 및 3시간후에 최소치의 67%, 84% 및 95% 정도 감소하였고 그 최소 농도는 0.5-0.9mg/ℓ 범위로 나타나 호기성 단계의 3시간 내에 인 과잉섭취가 거의 완료되는 것으로 관찰 되었다. BOD-SS loading 값이 증가되면 유기물질 및 영양염류 제거율은 감소하고 그 상관관계가 매우 큰 것으로 나타났으며 이 경우 각 인자들의 범위는, 2≤cyc1e/d≤4, 30%≤decant volume≤60%, 0.25≤aeration time rate≤0.52 그리고 1000≤MLSS≤4000인 것으로 나타났다. T-N 및 T-P의 제거효율을 70% 이상으로 유지하기 위해서는 BOD-SS loading값을 각각 0.18 및 0.17(kg-BOD/kg.SS.day) 이하로, 80% 이상의 안정된 수질을 얻기 위해서는 각각 0.11 및 0.09(kg-BOD /kg.SS.day) 이하로 유지 하여야 하는 것으로 관찰되었다. 3-cyc1e/d 운전에서 폭기시간비 0.25일 때 제거율은 52%이었다가 0.31, 0.38로 증가함에 따라 제거율은 60%, 81%로 증가하여 0.52에서 84%로 최고치를 보이다가 다시 감소하는 양상을 보였다. T-N 및 BOD의 경우도 0.52까지 증가 후 감소 또는 일정한 값을 유지하는 것으로 나타나 폭기시간비 0.52 이상으로 설정하는 것은 에너지 소모형 비경제적인 운전방법인 것을 알 수 있었다. 또한 공정중의 pH측정에서, 원수 유입시작 약 50분후에 알카리도의 회수로 최대치인 탈질소화 종말점을, 폭기시작 약 70분후에 알카리도의 소모로 최소치인 질산화 종말점을 관찰 할 수 있었다. 유입기간중 NO_x^(-)-N 농도 0.6mg/ℓ 및 10mg/ℓ 일 때 인 제거율은 각각 79% 및 69%로, NO_x^(-)-N 농도 약 10mg/ℓ 증가에 제거효율은 약 10% 정도 감소하는 것으로 나타나, 혐기 기간중의 NO_x-N 농도의 존재로 인한 인 제거효율 감소를 확인 하였다. 그리고 질소, 인 동시제거 운전Mode는 3-cycleld 운전에서, 유입 30분, 무산소기간 2시간, 호기성기간 4시간, 침전기간 40분, 배출기간 40분으로 하는 것이 적절하다고 판단 되었다. Part 2에서는, 소규모의 새로운 공정 개발을 위해 SBR내 회전원판을 부착하여 활성슬러지와 회전원판에 부착된 생물 고정막에 의한 유기물질 제거 반응조를 설계 하여 BioShear-SBR(BS-SBR)로 명명하고 제거효율을 SBR과 비교 분석한 결론을 정리하면, BS-SBR은 전반적으로 SBR에 비해 초기 COD 감소율이 크고 최종 유출 수 농도도 더 낮은 것으로 나타나 Bio-Shear Disk 부착으로 짧은 운전시간에 보다 안정된 농도를 유지할 수 있었다. 유입 SS농도가 125mg/ℓ인 SBR에서 처리수는 12.5mg/ℓ로 나타나 90%의 제거효율을 보였는데 비하여, BS-SBR에서는 유입 176mg/ℓ에서 유출수는 4.8mg/ℓ의 매우 낮은 농도로 그 제거효율은 97.2%로 나타나 SS제거에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 또한, BS-SBR에서는 1-cycle/d 운전의 Turbidity 범위가 2.0∼7.5NTU로 그 평균값은 SBR 보다 52% 감소 하였으며, 3-cyde/d 운전에서 l.4∼2.2NTU로 그 평균값은 SBR 보다 79%까지 감소한 낮은 값으로 나타났다. Although limited use of SBRs began in the 1960s, it was not until the early 1980s that the technology became more widely accepted and used. Laboratory-scale Sequencing Batch Reactor(SBR) was operated to achieve nitrogen and phosphorus removal. Bench-scale SBRs were intented to achieve the goal of nutrient control in wastewater by nitrogen and phosphorus removal. To remove nitrogen and phosphorus in biological treatment system, sequencing of Anaerobic-Aerobic -Anoxic phases is required. Accordingly, this study focused on nitrogen removal by nitrification/denitrification, phosphorus removal in the SBR and organic matter removal in the BS-SBR. The design parameters for the SBR used in this study are as follows; · Reactor volume : 10 ℓ · MLSS concentration : 3000~4000mg/ℓ · Decant volume : 30~60% · F/M ration : 0.04~0.22 kg.BOD/kg.SS.d In this study, estimates for optimal operating conditions, investigation for the mechanism of nitrification/denitrification, and defining phosphorus release/luxury uptake were conducted to address the use of SBR and nutrient removal efficiencies. The following conclusions were determined. In the operating conditions of 30min. in Fill and 3000mgMLSS/ℓ, the conditions of BOD, S, T-N and T-P in influent were 189mg/ Q, 125mg/ℓ, 38mg/ℓ and 4.8mg/ℓ, respectively. The effluent concentrations were 9.8mg/ℓ, 12.5mg/ℓ, 11.2mg/ℓ and 1.1 mg/ℓ. Therefore, the removal efficiencies were 95%, 90%, 70% and 77%, respectively. The efficiencies for organic and nutrient removal were increased due to decrease in BOD-SS loading rate, Therefore, correlation between the BOD-SS loading rate and pollutants removal rate was found. The operating ranges for each parameter were; 2 ≤cycle/d ≤ 4, 30%≤decant volume ≤ 60%, 0.31 ≤aeration time rate ≤ 0.52, and 1OOOmg/ℓ ≤ M LSS ≤ 4000mg/ℓ. During the denitrification phase, the pH was shown to increase up to 8.15 for anaerobic condition after the Fill period. The pH reached to the maximum state at the end of denitrification after 50min. of Fill started because of the alkalinity that was produced. During the nitrification phase, the pH decreased to 7.35 for aerobic condition and minimum pH occurred at the end of nitrification phase after 70min. of aeration turned on. To observe the effect of NO_x,-N concentration on phosphorus removal efficiency, aeration was started after 15min. of the Fill period. The phosphorus removal efficiency resulted in 79% at 0.6mg NO_x,-N/ℓ and 69% at 10mg NO_x,-N/ℓ. This showed approximately 10% decrease in phosphorus removal efficiency due to the increase of 10mg NO_x-N/ℓ. The existence of NO_x-N concentration was inhibitory to release and luxury uptake of phosphorus. To achieve 80% and 70% of removal efficiencies, less than 0.09 and 0.17kg.BOD/kg.SS.d of BOD-SS loading for T-N and no more than 0.12 and 0.17kg.BOD/kg.SS.d should be maintained for T-P, respectively. In 3-cycle/day operation, T-P removal efficiency increased rapidly with increasing aeration time, reached the peak at 0.52 of aeration time, and was decreased slowly afterwards. This holds true for T-P. COD was also increased upto 0.52 of aeration time rate. The system should be designed for no more than 0.52 of aeration time rate in order to economize energy cost for 3-cycle/d operation. Phosphorus content rates in excess sludge were 2.9wt% at 0.12, 4.2wt% at 0.05kg.BOD/kg.SS.day of BOD-SS loading with sufficient phosphorus concentration in the reactor. S-COD concentration was rapidly reduced in the first stage of BS-SBR more than that of SBR for 1 and 3-cycle/d, and effluent S-COD concentration was lowered in BS-SBR. Also, SS removal efficiency was 90% with 12.5mg/ℓ in effluent concentration in the SBR. However, 97.2% SS removal and 4.8mg/ℓ in effluent concentration was found in the BS-SBR which appears to be a more efficient system for SS removal.
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