Development of the pH Inhibition Model Adapting Pseudo Toxic Concentration (C_PT) Concept for Activated Sludge Process

의사독성농도 (C_PT) 개념을 도입한 활성슬러지 공정 pH 저해 모델 개발

It has been reported that the inhibition effect of pH on activated sludge follows noncompetitive inhibition kinetics. However. the noncompetitive inhibition kinetic equation can not be directly applied to pH inhibition because of the difficulty in quantification of pH in terms of inhibitor concentration. So, many empirical equations have been developed to describe the pH inhibition effect especially for acidic condition. In this research. the pseudo toxic concentration ($C_{PT}$) concept model to quantify pH inhibition effect on activated sludge was proposed and compared to other existing models. The $C_{PT}$ concept model can explain the reduction of the maximum specific growth rate (${\mu}_{max}$) caused by the pH inhibition more accurately than any other models, at a wide range of pH. The only model parameter. $K_I$ can be easily estimated by Lineweaver-Burk linearization method.

산성 혹은 염기성 pH가 활성슬러지 공정에 미치는 저해 작용은 비경쟁적 저해 동력학(noncompetitive inhibition kinetics)을 따르는 것으로 알려져 있으나, pH를 저해 물질의 농도항으로 정량화하기 어렵기 때문에 실질적으로 비경쟁적 저해 동력학식(noncompetitive inhibition kinetic equation)으로 해석하기 어렵다. 따라서 pH에 의한 저해 작용을 기술하는 경험식들이 여러 연구자들에 의해 개발되어 왔는데, 이들은 주로 산성 조건에 대해서만 적용 가능한 것들이다. 본 연구에서는 의사독성농도(pseudo toxic concentration, $C_{PT}$) 개념을 이용하여 pH가 활성슬러지 공정에 미치는 저해 영향을 정량화하는 기법을 개발하였고, 기존에 알려진 모델들과 비교하였다. 그 결과 $C_{PT}$ 개념을 이용한 모델은 넓은 범위의 pH에 대해 최대비성장속도(${\mu}_{max}$)의 감소를 비교적 정확하게 예측할 수 있었고, 같은 동력학식을 이용하여 산성 조건뿐만 아니라 염기성 조건에 대해서도 적용 가능한 것으로 나타났다. 또한 저해계수(inhibition coefficient. $K_I$)의 추정이 간단하다는 장점이 있다.