A Mathematical Model for Prediction of the Fats of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Activated Sludge Processes : Steady State and Dynamic Simulation

활성슬러지 하수처리장에 유입된 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons의 농도분포를 예측하기 위한 수학적 모형의 개발

A mathematical model was proposed to predict the predominant reactions and transport pathways of anthracene in a conventional activated sludge wastewater treatment system. The model consists of five differential equations with seven kinetic parameters and eighteen input variables. Volatilization, biodegradation, adsorption/desorption as well as the convective inputs and outputs are included in the model. The steady state calculations showed that volatilization (61%) in aeration tank and the withdrawal of primary sludge (33%) were two major pathways for removal of anthracene from the system. The overall removal was about 97%. The system reached a practical steady state at about 160 hours via dynamic modeling. The proposed model can give plausible predictions of the fate of priority organic pollutants in activated sludge processes.

본 연구에서는 활성슬러지 하수처리장에 유입된 PAHs의 일종인 anthracene을 대상으로 이의 농도분포, 물리적 혹은 생물학적 변환을 예측하기 위한 수학적 모형을 제안하였다. 이 수학적 모형은 유입 anthracene의 volatilization, biodegradation 및 adsorption/desorption과 같은 반응을 고려한 5개의 연립미분방정식으로 구성되어 있으며, 이들에는 7개의 kinetic rate constants와 18개의 input variables를 포함하고 있다. Steady state simulation의 결과 유입된 anthracene은 1차 침전지에서의 슬러지 배출로 인하여 약 33%가 포기조에서 발생한 volatilization에 의하여 약 61%가 제거되어, 총괄적인 anthracene의 제거율은 약 97%정도이었다. Dynamic simulation의 결과로 본 연구대상 system의 경우에 system이 steady state에 도달하는 시간은 약 160시간 정도로 예측되었다. 이와 아울러 본 연구에서 제안된 수학적 모형의 활용 가능성이 각종 simulation의 결과로 비교적 구체적으로 규명되었다.