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예측모델 기반의 A²/O 하폐수처리 공정 자동화 시스템
천성표(Seong-Pyo Cheon),백경동(Gyeongdong Baek),김성신(Sungshin Kim) 한국생산제조학회 2011 한국생산제조시스템학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.4
생물학적 하폐수처리공정에서는 유입수 성상은 물론이고 개별 반응조 내의 생물학적 특성과 이들 생물학적 반응에 영향을 주는 다양한 변수들을 고려하여 제어해야 함으로 자동화에 많은 어려움이 있었다. 특히, 고도처리공정의 경우에는 유기물 제거만을 목적으로 하는 표준 활성슬러지 공정에 비해 내부 메커니즘이 복잡하기 때문에 고도처리공정에 대한 장기간의 경험과 지식을 가진 전문가 의해 관리 되어야 한다. 본 논문은 운영 전문가들의 지식과 데이터마이닝 기법을 통해 대상 공정에 대한 예측이 가능함 모델을 구현했으며, 이를 바탕으로 공정 자동화 시스템을 제안한다.
유기성 폐자원을 처리하는 에너지 공급형 하폐수처리장을 위한 미생물 연료전지 기술의 최근 동향 및 전망
손성훈(Sunghoon Son),김영진(Youngjin Kim),김명운(Myeong Woon Kim),정석희(Sokhee P. Jung) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회지 Vol.43 No.10
미생물 연료 전지(MFC) 기술은 유기성 폐자원을 처리하며 전기를 생산하는 유망한 기술로서 최근 많은 각광을 받고 있다. 지난 20년간 MFC 기술은 급격한 발전을 이뤄왔다. 실용적인 기술 및 근본 원리의 발전을 위한 시스템 구조, 전기화학, 재료, 미생물학 등의 연구가 이뤄져 왔다. MFC의 실용화를 위해 규모를 키운 반응조의 연구도 최근 많이 진행되고 있다. 본 리뷰에서는 지금까지 연구된 MFC의 재료, 전기화학, 시스템 발전 및 스케일업의 성과에 대해 살펴보고 이를 바탕으로 MFC 기술의 향후 전망과 방향을 제시하였다. Microbial fuel cell (MFC) technology is receiving a lot of attention recently as a promising technology for generating electricity by treating organic waste resources. Over the past 20 years, the MFC technology has made rapid progress: various research on system architectures, electrochemistry, materials, and microbiology has been conducted for developing practical ideas and fundamental principles. Recently, a lot of research on scaled-up systems for practical application is being conducted in the MFC field. In this review, materials, electrochemistry, system development and scale-up systems of MFCs studied so far are reviewed, and future prospects and directions of MFC technology are presented.
A-39 : 미세조류와 질산화 박테리아의 co-culture 우수성 평가
최경진,황선진 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2013 No.-
기본적으로 박테리아는 유기물로부터 에너지를 획득하고 성장하는 과정에서 산소를 소비하고 이산화탄소를 발생시키며, 미세조류는 빛과 이산화탄소를 이용해 광합성 하는 과정에서 영양물질을 흡수하고, 산소를 생산한다. 이러한 미세조류와 박테리아를 혼합배양(co-culture)할 경우, 미세조류는 박테리아의 활성에 필요한 산소를 공급하고, 박테리아는 미세조류의 광합성에 필요한 이산화탄소를 공급함으로써 서로 공생관계를 유지하게 된다. 본 연구에서는 미세조류와 박테리아의 공생관계를 하폐수처리에 적용하는 연구의 일환으로, 하폐수처리 공정 내에서 질소 제거에 있어 가장 큰 역할을 담당하고 있는 박테리아인 질산화 박테리아와 미세조류와의 co-culture에 대한 연구를 진행하였다. 질산화 박테리아는 독립영양미생물로써, 유기물 대사는 하지 못하지만 하수처리에서 중요한 질소제거 관점에서 봤을 때, 미세조류의 NH4+ 및 NO3-의 섭취와 박테리아의 질산화에 따른 NH4+의 제거 및 NO3-의 생성에 의해 하수 내 질소의 상호 보완적 구조를 갖기 때문이다. 질산화 박테리아와 미세조류의 co-culture로 인한 효과를 파악하기 위해, 미세조류만 있는 조건과 질산화 박테리아만 있는 조건을 대조군(control)으로 설정하였다. 반응기는 2.5L 용량의 원통형 반응기를 사용하였으며, working volume은 2L로 하여 운전하였다. 폭기는 박테리아 단일조건에만 0.1 vvm으로 약하게 해주었으며, 슬러지와 미세조류의 침강을 막기 위해 세 조건 모두 150 rpm으로 교반해주었다. 실험에 사용한 배지는 modified BBM 배지로, 초기농도 NH4-N 50 mg/L, NO3-N 50 mg/L, PO4-P 15 mg/L로 설정하였다. 실험 결과, 미세조류와 질산화 박테리아의 co-culture 조건이 미세조류 및 박테리아 단일조건과 비교하여 질소(NH4-N, NO3-N) 및 인 제거속도 모두 월등히 빠르게 나타났으며, 미세조류 성장속도 및 성장량 측면에는 큰 차이가 나타나지 않았다.
미세조류와 질산화 박테리아의 co-culture 우수성 평가
최경진,황선진 한국폐기물자원순환학회 2013 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2013 No.2
기본적으로 박테리아는 유기물로부터 에너지를 획득하고 성장하는 과정에서 산소를 소비하고 이산화탄소를 발생시키며, 미세조류는 빛과 이산화탄소를 이용해 광합성 하는 과정에서 영양물질을 흡수하고, 산소를 생산한다. 이러한 미세조류와 박테리아를 혼합배양(co-culture)할 경우, 미세조류는 박테리아의 활성에 필요한 산소를 공급하고, 박테리아는 미세조류의 광합성에 필요한 이산화탄소를 공급함으로써 서로 공생관계를 유지하게 된다. 본 연구에서는 미세조류와 박테리아의 공생관계를 하폐수처리에 적용하는 연구의 일환으로, 하폐수처리 공정 내에서 질소 제거에 있어 가장 큰 역할을 담당하고 있는 박테리아인 질산화 박테리아와 미세조류와의 co-culture에 대한 연구를 진행하였다. 질산화 박테리아는 독립영양미생물로써, 유기물 대사는 하지 못하지만 하수처리에서 중요한 질소제거 관점에서 봤을 때, 미세조류의 NH4+ 및 NO3-의 섭취와 박테리아의 질산화에 따른 NH4+ 의 제거 및 NO3-의 생성에 의해 하수 내 질소의 상호 보완적 구조를 갖기 때문이다. 질산화 박테리아와 미세조류의 co-culture로 인한 효과를 파악하기 위해, 미세조류만 있는 조건과 질산화 박테리아만 있는 조건을 대조군(control)으로 설정하였다. 반응기는 2.5L 용량의 원통형 반응기를 사용하였으며, working volume은 2L로 하여 운전하였다. 폭기는 박테리아 단일조건에만 0.1 vvm으로 약하게 해주었으며, 슬러지와 미세조류의 침강을 막기 위해 세 조건 모두 150 rpm으로 교반해주었다. 실험에 사용한 배지는 modified BBM 배지로, 초기농도 NH4-N 50 mg/L, NO3-N 50 mg/L, PO4-P 15 mg/L로 설정하였다. 실험 결과, 미세조류와 질산화 박테리아의 co-culture 조건이 미세조류 및 박테리아 단일조건과 비교하여 질소(NH4-N, NO3-N) 및 인 제거속도 모두 월등히 빠르게 나타났으며, 미세조류 성장속도 및 성장량 측면에는 큰 차이가 나타나지 않았다.
하폐수처리에서 질소 제거를 위한 미생물 전기화학 기술의 동향
채형원,최용훈,김명운,김명운,정석희 대한상하수도학회 2020 상하수도학회지 Vol.34 No.5
The removal of organic carbon and nutrients (i.e. N and P) from wastewater is essential for the protection of the water environment. Especially, nitrogen compounds cause eutrophication in the water environment, resulting in bad water quality. Conventional nitrogen removal systems require high aeration costs and additional organic carbon. Microbial electrochemical system (MES) is a sustainable environmental system that treats wastewater and produces energy or valuable chemicals by using microbial electrochemical reaction. Innovative and cost-effective nitrogen removal is feasible by using MESs and increasing attention has been given to the MES development. In this review, recent trends of MESs for nitrogen removal and their mechanism were conclusively reviewed and future research outlooks were also introduced.
낙동강 유역 일부 폐수처리장 방류수 및 공단배수로의 휘발성유기화합물(VOCs)의 분포현황
배헌균(Hun Kyun Bae) 大韓環境工學會 2012 대한환경공학회지 Vol.34 No.4
낙동강 유역 일부 공단지역에 위치한 일곱 개소의 폐수처리장 및 두 개소의 공단배수로에서 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)의 분포특성을 조사하였다. 시료는 2008년 5월부터 2008년 11월 사이 총 4회에 걸쳐 채취하였으며 총 17종의 VOCs를 분석하였다. 실험 결과, 8종의 VOCs가 일부 시료에서 검출이 되었고 검출농도는 종류와 시료채취 위치에 따라 달랐지만 모두 0.11 (Trichloroethylene)~5.81 (Toluene) ug/L 의 범위인 것으로 확인되었다. VOCs는 미량으로도 인간의 건강이나 수중 생태계에 심각한 영향을 미칠 수 있으므로 이들 물질이 비록 미량의 수준을 보였으나 검출이 된 이상 이들 물질에 대한 적절한 관리대책이 강구되어야 할 것으로 사료되며 본 연구에서 이들 물질에 대한 관리방안을 제안하였다. The discharge characteristics of Volatile Organic Compounds (VOCs) from seven wastewater treatment plants and two industry drains at Nakdong River basin were investigated. Four Sampling campaigns were conducted between May 2008 and November 2008, and tested for 17 VOCs. As results, eight VOCs were detected at some sampling sites, but their concentration levels were low; 0.19~3.41 ug/L, dependent on each sampling location and substance. However, proper management plans such as supervising and monitoring systems for VOCs are needed to control those pollutants since VOCs might affect human health as well as aquatic ecosystems with extremely low concentration levels.