초록
본 연구는 조류의 고농도 배양을 통하여 축산폐수로부터 질소, 인등의 영양염류를 효과적으로 제거하여 환경오염을 감소시키는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 조류성장의 환경적 요소인 질소/인 농도비에 대한 질소와 인의 제거효율 분석 실험을 통하여 질적 질소/인 농도비를 결정하였다. 고농도 조류 배양을 위한 광도의 균일한 공급을 위하여 광섬유를 이용한 광생물반응기를 공정에 적용하였다. 제안된 광섬유를 이용한 광생물반응기는 광원으로부터 반응기 전체로 효과적인 광전달을 수행하는 것을 확인하였다. 조류 배양에서 조류의 성장과 질소, 인의 제거를 표현하기 위해서 구조적 속도식 모델을 제시하였다. 유전알고리즘을 이용한 자기구성퍼지 제어기를 구성하여 반연속식 폐수처리공정의 제어를 수행하였다. 구성된 퍼지 제어기는 폐수의 유입량 조절을 통하여 질소의 농도를 주어진 설정치로 유지되도록 운전하였다. 실험 결과에 의해 자기구성 퍼지 제어기는 원하는 질소의 농도를 잘 유지함은 물론 조류의 성장을 증진시킴을 알 수 있었다.
In this study, algae cultivation using the photobioreactor has been applied to remove the nitrogen and phosphorus compounds in the wastewater of the livestock industry. The optimal ratio of nitrate and ortho-phosphate concentration was found for the enhancement of removal efficiency. To achieve the high density culture of algae, the photobioreactor consisted of optical fibers wes developed to get the sufficient light intensity. The light could be illuminated uniformly from light source to the entire reactor by the optical fibers. The structured kinetic model was proposed to describe the growth rate, consumption rate of nitrates and ortho-phosphates in algae culture. The self-organizing fuzzy logic controller incorporated with genetic algorithm was constructed to control the semi-continuous wastewater treatment system. The proposed fuzzy logic controller was applied to maintain the nitrated concentration at the given set-point with the control of wastewater feeding rate. The experimental results showed that the self-organizing fuzzy logic controller could keep the nitrate concentration and enhance algae growth.
