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활성슬러지 모델 수정을 통한 동시 질산화·탈질 반응 해석
김효수(Hyo Su Kim),김예진(Ye Jin Kim),이성학(Sung Hak Lee),문태섭(Tae Sup Moon),최재훈(Jae Hoon Choi),김창원(Chang Won Kim) 大韓環境工學會 2008 대한환경공학회지 Vol.30 No.2
동시 질산화·탈질은 낮은 DO 농도로 유지되는 동일한 반응조에서 질산화 반응과 탈질 반응이 동시에 발생함을 의미한다. 동시 질산화 탈질 반응을 모사할 수 있는 몇몇 수학적 모델들이 개발되었지만, 모델 구조가 복잡하거나 모델을 적용하기 위한 다양한 제반 지식을 얻어야만 정확한 결과를 얻을 수 있어 범용적인 모델 적용에 한계점이 있는 단점이 있었다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 동시 질산화·탈질 반응이 반응기 내 DO 농도의 부분적 부재로 발생한다는 가정 하에, 만약 활성슬러지 모델을 사용하여 동시 질산화·탈질 반응의 거동을 해석할 수 있다면, 모델의 구조가 다른 개발된 모델들보다 복잡하지 않고, 다양한 운전 조건에서 모델이 활용될 수 있을 것으로 판단하였다. 하지만 기존의 활성슬러지 모델로는 호기 조건에서 발생하는 탈질 반응을 표현하기 어려운 점이 있기 때문에, 본 연구에서는 활성슬러지 모델을 수정함으로써 동시 질산화·탈질 반응을 해석하고자 하였다. 활성슬러지 모델 No.1(ASM1)이 선택이 되어 탈질 반응식이 수정되었으며, 수정된 ASM1의 시뮬레이션 결과는 측정값의 거동을 잘 모사하였다. 이를 통해 수정된 ASM1은 실험 결과에 기반하여 구한 hg의 값과 호기 조건에서의 탈질 반응을 모사하기 위해 수정된 Monod 식의 영향으로 모델의 구조가 본 연구의 실험 결과에서 확인된 동시 질산화·탈질 반응을 해석할 수 있도록 구성되었다고 사료된다. Simultaneous nitrification and denitrification means that nitrification and denitrification occur concurrently in the same reaction vessel under low DO concentration. Some mathematical models developed to simulate simultaneous nitrification and denitrification reaction, but they have the complex model structures or have limitations of model application. To solve these problems, if possible that predict the behavior of simultaneous nitrification and denitrification reaction by activated sludge model, structures of the model is less complex than previous models and applies the various operation conditions. But original activated sludge models have difficulties in representing the denitrification reaction under aerobic condition. So the aim of this study is to interpret simultaneous nitrification and denitrification reaction by modifying activated sludge model. Original activated sludge model No.1(ASM1) was selected and modified. The simulation result in modified ASM1 predicted appropriately for the measured data. This indicates the structures of ASM1 are properly improved for interpretation of simultaneous nitrification and denitrification reaction.
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논문 : DO농도 조절에 따른 황 충전 섬모상 반응조의 질소제거 성능 변화
문진영 ( Jin Young Moon ),황용우 ( Yong Woo Hwang ) 대한상하수도학회 2006 상하수도학회지 Vol.20 No.4
In this study, the major operating factors in SND(simultaneous nitrification and denitrification) using bioreactor packed with submerged cilia media and granular sulfur such as variation of nitrification rate, organic matter removal efficiency and denitrification efficiency in different DO concentration were mainly evaluated. Synthetic wastewater and actual sewage were used as influent wastewater. Experiment with synthetic wastewater as influent wastewater was divided into three phases with the adjustment of DO concentration. As the results, nitrification efficiency and T-N removal efficiency in the Phase 3(DO 1.0~2.0㎎/L) were 99% and 52.3%, which is significantly greater than those in other two phases. Also, loading rate and denitrification efficiency of SCPGS(Submerged Cilia media Packed with Granular Sulfur) were calculated as 0.44㎏ NO3(-)-N/m3-day and 50%, respectively. On the other hand, nitrification rate was decreased from 99% to 64% according to the DO concentration with the variation from 3.0~3.5㎎/L(phase1) to 0.4~0.6㎎/L(phase2). Although the nitrification rate was decreased in 64% according to the variation of the DO concentration, T-N removal rate was rapidly increased to 49% by increasing of the denitrification efficiency. Experiment with actual sewage as influent wastewater was carried out to evaluate efficiency of SCPGS in real operation condition of full-scale sewage water treatment plant. At the time, T-N removal rate in this experiment and full-scale wastewater treatment plants were given by 43% and 20%, respectively. The above results indicate that SCPGS can be used as an advanced treatment process for economical efficiency considered.
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