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고정화담체를 이용한 염색폐수의 난분해성 유기물질 처리 (Treatment of Refractory Organics in Dyeing Wastewater by Using Cell Immobilized Pellets)

  • 한덕규;배우근;조영진;원호식;이용우
    • 대한환경공학회지
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    • 제27권9호
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    • pp.917-922
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    • 2005
  • 섬유 염색폐수는 PVA, 유기정련제, 각종 염료 등이 함유되어 있어 처리가 매우 어려운 난분해성 유기폐수로 분류되어 있다. 본 연구에서는 생물학적 처리방법으로 염색폐수의 난분해성 유기물질을 효과적으로 처리할 수 있는 방안으로 활성슬러지를 PEG(Polyethylene glycol)에 포괄고정화한 담체를 고정상 반응기를 이용한 공정에 적용시켜 난분해성 유기물질의 처리효율을 평가하고 적정 운전인자를 검토하였다. 별도로 적응과정을 거치지 않은 활성슬러지를 고정화한 담체를 고정상 반응기에 충전하여 호기성 상태에서 연속식으로 운전하였다. 이때 유입수는 $SCODE_{Cr}$ 약 330 mg/L, $SBOD_5$ 20 mg/L 이하의 생물학적 1차 처리수를 사용하였다. 체류시간의 변화에 따른 각 반응기의 난분해성 유기물질 제거효율을 비교한 결과 EBCT 6 hr을 제외하고는 모두 50% 이상의 유기물($CODE_{Cr}$) 제거효율을 보였고 $COD_{Mn}$의 경우 배출허용기준치 90 mg/L보다 평균 18 mg/L 이상 낮았다. EBCT $6{\sim}24\;hr$ 결과들을 비교한 결과 EBCT 8 hr이 유기물 제거효율과 배출허용기준을 고려할 때 경제적이고 안정된 효율을 얻을 수 있는 적정 체류시간으로 나타났다. 또한 반응기에 충분한 DO를 공급하기 위하여는 주입공기 선속도를 $7\;m^3/m^2{\cdot}hr$ 이상으로 해 주어야 하는 것으로 나타났다. 또한 담체내부 미생물을 동정한 결과 PAH, PVA, Phenol 등 난분해성 물질을 분해하는 균주가 성장하고 있었다. 한편, 고정화담체를 131일에 걸쳐 관찰한 결과 압축강도와 담체내부로의 물질확산에 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 포괄고정화 담체를 이용한 염색폐수처리에서 고정상 반응기는 기존 활성슬러지 공정의 후처리로서 적용 가능할 것으로 판단되어진다.

선회류 방식 연소시스템의 최적 조업을 위한 수치해석 (A Numerical Calculation for the Optimum Operation of Cyclone-based Combustion System)

  • 김민철;이재정;이강우;김지완;손병현
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제12권2호
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    • pp.1005-1012
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    • 2011
  • 본 연구에서는 혁신적인 연소시스템의 최적 연소조건을 도출하기 위해 반응기 내부 유동 특성, 온도분포, 속도분포 및 체류시간 등에 대해 전산유체역학(CFD)을 이용한 3차원 모사를 수행하였다. 연료 투입량 1.5 ton/hr, 체류시간 1.25초, 공기비 2.1의 조건에서 연소시킬 때 로의 출구의 면적가중(area-weighted) 평균온도는 $1,077^{\circ}C$로 나타나 에너지 회수 및 유해가스 처리에 적합한 온도임을 알 수 있었다. 배가스는 연소실 중앙부위에서 강한 선회류를 따라 최고속도 약 40~50 m/s로 덕트를 통해 배출되므로 연소실의 중심부에 강한 난류가 형성되어 연소 속도 및 연소 효율이 향상되는 것으로 나타났다. 본 시스템의 경우, 불완전 연소를 방지하고 또한 thermal NOx의 생성도 억제하기 위한 적정 조업조건은 공기비 1.9~2.1, 연료 투입량 1.25~1.5 ton/hr 정도인 것으로 나타났다.

태백시 소각로 내 NOx 제거를 위한 전산유체역학(CFD) simulation 연구 (Study on Computational Fluid Dynamics(CFD) Simulation for De-NOx in the incinerator at Taebaek city)

  • 김지현;박영구
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.320-332
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    • 2013
  • 소각로 내 공기 주입은 연소가스의 체류시간, 미연분 제거 및 출구가스 온도 제어 등의 많은 영향을 끼친다. 이에 따라 2차 연소용 공기량을 변화시켜 충분한 체류시간을 확보하고 $850^{\circ}C$ 이상의 출구가스 온도를 유지하며, 높은 turbulent를 관리함으로써 안정적인 소각로 운영이 되어야만 한다. 본 연구에서는 현재 운영 중인 소각장의 소각로를 설계하고, 평균 일일 소각량을 바탕으로 1차 공기량을 산정한 후 2차 공기량을 변화하여 CFD 프로그램(Fluent)을 통해 이론적인 공기유동을 규명하였다. 또한 산정된 공기량을 바탕으로 실제 운영 중인 소각장에 적용함으로써 최적의 연소조건을 도출하였다. CFD simulation 결과 1.2차 공기비는 75:25가 최적의 결과로 나타났으며, 2차 공기 분사노즐 전 후면 유속 비는 1:3에서 가장 우수한 결과로 나타났다. 또한, 실제 운영 중인 소각로에 적용한 결과 적절한 소각로 출구온도는 질소산화물 제거 효율 및 일산화탄소 발생농도에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

한천-아크릴아마이드 미생물 고정화법에 의한 폐수 중 폴리비닐알콜의 분해 (Degradation of Polyvinyl Alcohol in Dye-Processing Wastewater by Agar-Acrylamide Microbial Immobilization Method)

  • 김재훈;김정목조무환
    • KSBB Journal
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    • 제10권3호
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    • pp.241-248
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    • 1995
  • 염색가공 폐수 중 난분해성 물질이 PYA를 처리 하기 위하여, 한천-acrylamide를 이용한 bead를 제 조한 후 air-lift 반응기에서 연속실험을 행하였다. 합성폐수의 PYA놓도가 $3,100mg/\ell$. 체류시간 24hr일 때 유출수의 농도는 $4500mg/\ell$ 이며, 제거효율은 85% 이상을 나타내었다. 실제 호발폐수의 경우 PYA 및 COD농도가 $3,253mg/\ell$, $4,500mg/\ell$일 때, 체류시간 24hr에서 유출수의 농도는 $840mg/\ell, 480mg/\ell$이며, 제거효 율은 81.3%와 85.2%로 각각 나타났다. bead의 지름이 lmm일 때는 내부의 미생물 성장 이 양호하였으나 bead의 지름이 2mm일 때는 기질 과 산소전달저항에 의하여 반지름의 48% 이상은 미 생물의 성장이 저해를 받았다. 고정화 반응기에서 전체 기질 제거속도 중 bead 내 고정화 cell의 제거 분율은 평균 70%로 나타났다. 현탁 반응기에서 희석율 $0.083hr^{-1}$ 이상에서는 기질 이용속도가 감소하였으나 고정화 반응기에서는 희석율 $0.125hr^{-1}$까지 거의 선형척으로 증가하였다. PYA 제거속도식에서 포화상수 $K_s=6.60(g PVA/\ell)$와 최대 비기질 이용속도 k=0.175(g PVA/g cell.hr)를 얻었다.

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산화구 하수처리공정의 최적설계에 관한 기초연구 (A Study on Model Based Optimum Design of Oxidation Ditch in Sewage Treatment)

  • 도현승
    • 한국방재안전학회논문집
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    • 제12권2호
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    • pp.25-34
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    • 2019
  • 본 연구에서는 산화구 방법으로 하수처리를 하는 공공 하수처리장을 선정하여 통계적인 방법으로 처리장의 수질 및 운영의 효율을 분석하였다. 얻어진 수질 데이터는 유입수 및 배출수의 pH, 온도, BOD, SS, T-N, ${NH_4}^+-N$ 및 T-P였다. 데이터 분석은 군집분석, 상관분석, ANOVA 분석, 클러스터 분석으로 수행되었다. 통계분석 결과, 하수 처리장의 유입 유량은 여름에 가장 높았으며 평균 유속은 $3.000m^3/s$이었다. Box plot 결과에 따르면, 하수의 COD, 총인 농도는 계절에 변화에 따라 크게 차이가 없었다. Pearson 상관관계 분석결과는 유입수에서 BOD, COD, T-N 및 T-P 간에 강한 양의 상관관계를 보였다. 계절변화에 따른 BOD와 T-N 농도는 겨울철에 가장 높았고, 계절에 따른 온도의 영향은 COD와 T-P가 가장 높았다. BOD는 수온과 음의 상관관계를 보였으나 HRT, SRT, C/N과 같은 공정인자는 양의 상관관계를 나타내었다. 유입수 온도가 높을수록 BOD 농도가 낮아지는 현상을 보였으며, 체류 시간이 단축될수록 BOD의 처리 효율이 저하되었다. T-N은 효율적인 처리를 위해 긴 체류 시간이 필요했으나 T-P는 공정인자의 변화에 따른 상관관계도에서 다소 적게 나타났다.

확률론적 저장대모형을 이용한 하천에서의 물질혼합거동 해석 (Analysis of solute transport in rivers using a stochastic storage model)

  • 김병욱;서일원;권시윤;정성현;윤세훈
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제54권5호
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    • pp.335-345
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    • 2021
  • 하천에서의 용존물질의 혼합거동을 신속하게 예측하기 해석하기 위하여 1차원 추적모형이 개발되어 왔다. 그 중 저장대모형(Transient Storage Model, TSM)은 자연하천의 복잡하고 불규칙한 수리·지형적인 특성을 단순하게 반영할 수 있다는 장점때문에 가장 많이 사용되는 1차원 추적모형이다. 하지만 TSM의 정확도는 본류대 및 저장대의 면적, 물질교환계수 등 모형의 매개변수에 의존하며 이들은 직접적으로 측정될 수 없다는 단점이 있다. 또한 TSM은 농도곡선의 꼬리에 나타나는 저장대특성의 형태를 지수함수형태로 반영하는데 이는 실제 추적자실험을 통해 관측되는 꼬리는 형태와 다르다는 평가가 제기되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 1차원 확률론적 저장대모형에 대한 수치모형을 개발하여 자연하천에 적용하고 그 결과를 TSM의 모의결과와 비교하였다. 상기의 모형을 검증하기 위하여 낙동강의 1차 지류 중 하나인 감천의 4.85 km의 구간에서 추적자 실험을 실시하였다. 본 추적자 실험을 통해 측정한 농도곡선과 본 연구에서 제시된 확률론적 저장대모형의 모의 곡선의 꼬리부 멱함수 기울기를 비교해본 결과, 오차율은 평균 0.24으로 나타났는데, 이는 1차원 이송-분산 모형과 TSM로부터의 오차율인 14.03과 1.87에 비해 보다 정확한 값이다. 본 연구 결과, 감천에서의 저장대 특성을 나타내는 하상의 체류시간분포는 지수함수분포보다는 멱함수 분포에 가까운 것으로 밝혀졌다.

수산물채취 잠수부의 작업특성과 잠수관련질환의 양상 (Diving patterns and diving related disease of diving fishermen in Korea)

  • 사공준
    • Journal of Preventive Medicine and Public Health
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    • 제31권1호
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    • pp.139-156
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    • 1998
  • 수산물채취 잠수부에서 발생하는 잠수관련질환을 예방하고, 조기치료에 필요한 기초자료로 활용하기 위하여 잠수부들의 작업환경과 잠수관련질환의 발생양상을 파악하는 단면조사연구를 시행하였다. 수산물채취 어업잠수부 433(서해안 130명, 남해안 220명, 동해안 29명, 기타 54명)을 대상으로 면접과 우편설문을 통하여 인구학적 특성, 취업상태, 잠수기술의 습득경로, 잠수부경력 등의 직업력, 성수기와 비수기의 작업일수, 작업수심, 작업 시기, 잠수방식, 작업횟수, 작업시간, 작업간 휴식시간, 상승시 수중체류 및 급상승의 경험 등 작업특성을 조사하고, 한해 동안 감압병에 이환된 경험과 재압치료 및 잠수관련질환 증상의 경험을 1996년 1월과 2월에 조사하였다. 잠수부들의 평균연령은 39.7세(24-58세), 남자가 92.8%, 고등학교졸업의 학력이 58.4%였다. 평균 잠수부 경력은 12.9년(2-40년), 잠수방식은 후카 70.4%, 헬멧 22.2%, 스쿠버 2.5%였다. 잠수부의 고용상태는 정규 고용 34.7%, 임시고용 54.0%였다. 잠수기술의 습득경로는 선배잠수부 48.5%, 군대 37.6%, 잠수교육기관 12.3%였다. 주된 작업시기는 4-6월이 56%로 가장 많고, 7-9월이 6.4%로 가장 적었다. 성수기의 한달 평균 작업일수는 20.3일, 비수기는 12.5일 이였다. 잠수작업횟수는 하루 5-6회 45.0%, 일회 평균작업 시간은 51.1분, 잠수간 평균휴식시간은 35.5분이었고, 잠수부의 83.6%가 상승시 수중체류를 하고 있으며 80.4%가 급상승을 경험하였다. 후카잠수부의 작업수심은 30m(43%)와 40m(40.4%), 헬멧잠수부는 30m 이하(75.0%), 스쿠버잠수부는 20m 이하(90.9%)에서 주로 작업하였다. 잠수횟수는 주로 후카잠수부가 3-6회(86.5%), 헬멧잠수부가 5-8회(79.9%), 스쿠버잠수부가 4회 이하(81.8%)였다. 잠수부의 65.0%가 지난 일년 동안에 감압병을 경험하였다고 응답하였으며, 잠수작업에 종사한 이후 조사시점까지 전체 잠수부의 31.2%가 재압치료를 받은 경험이 있었다. 감압병의 증상으로는 근골격계 증상과 피부증상이 많았고, 배뇨장애는 39%가 경험하였다고 응답하였다. 혼란효과를 고려하지 않은 단변량분석에서 남자보다 여자에서 감압병의 발생률이 높고, 연령이 증가할수록 감압병의 발생률이 증가하는 경향을 보였다. 잠수부경력이 길수록 감압병의 발생률이 높았으며, 임시 고용에 비해 정규고용의 감압병 발생률이 높았다. 잠수기술은 선배잠수부로부터 습득한 경우가 군대와 교육기관에서 습득한 경우 보다 감압병 발생률이 높았다. 후카잠수부에서 비해 헬멧잠수부의 감압병 발생률이 높았고, 스쿠버잠수부는 감압병을 경험하지 않았다. 작업수심이 깊을수록, 작업횟수가 많을수록 감압병의 발생률이 증가하였다. 급상승의 경험이 있는 군이 없는 군에 비하여 감압병 발생률이 높았다. 일일 평균 40m이상 수심에서 5회 이상 반복잠수를 하는 잠수부가 22.7%, 40m이상의 수심에서 60분 이상 작업하는 잠수부가 6.1%, 5회 이상 반복잠수를 하면서 60분 이상 작업하는 잠수부가 29.1%였다. 작업 횟수가 5회 이상인 군의 감압병 발생률이 4회 이하인 군에 비해 유의하게 높았다. 많은 수의 잠수부가 잠수관련질환에 이환되고 있으며, 감압규정이 무시되고 있는 잠수부의 근무여건을 고려하면 잠수관련질환은 앞으로도 지속적으로 발생할 것으로 예상되므로 2차예방에 보다 많은 관심이 필요하며 잠수관련질환의 발생과 유병에 관한 지속적인 연구, 정기적인 건강진단제도, 잠수장비에 관한 규정 및 안전과 보건에 관한 교육과 훈련이 필요하다.

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축산단지 비점오염물질 저감을 위한 자유수면형 인공습지 적용 (Application of Free Water Surface Constructed Wetland for NPS Control in Livestock Watershed Area)

  • 이정용;강창국;이소영;김이형
    • 한국습지학회지
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    • 제13권3호
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    • pp.481-488
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    • 2011
  • 금강수계의 논산 양지리에 위치한 인공습지는 축산폐수처리시설에서 방류되는 처리수의 추가처리와 함께 강우시 유역에서 유출되는 비점오염물질을 처리하기 위하여 설치되었다. 본 시설은 2008년 설치된 이후부터 시설검증을 위한 모니터링을 수행중에 있으며 본 연구결과는 시설의 설치 직후로부터 1년간의 모니터링 결과를 정리한 것이다. 모니터링 결과, 평균 오염물질 저감효율은 TSS가 86%, BOD가 60%, TN은 45%, TP의 경우 70%로 산정되었다. 대부분의 모니터링에서 입자상 물질과 인의 평균 저감효율이 60% 이상의 높은 저감효율을 보이는 반면 질소의 경우 축산폐수의 높은 질소농도에 비해 낮은 유기물 농도에 의하여 낮은 저감효율을 나타내는 것으로 분석되었다. 따라서 유출수내 질소제거능 향상을 위해서는 긴 수리학적 체류시간 및 추가적 DO공급이 필요한 것으로 평가되었다.

상향류 혐기성 블랭킷 반응조를 이용한 프로피온산의 혐기성 처리시 고농도 황산염의 영향 (Effect of High Concentration of Sulfate on Anaerobic Digestion of Propionic Acid Using an Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

  • 이채영
    • 유기물자원화
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    • 제16권3호
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    • pp.75-82
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    • 2008
  • 상향류 혐기성 슬러지 블랭킷 반응조을 이용한 프로피온산의 처리시 고농도 황산염의 영향을 조사하였다. 반응조의 평균 유기물 부하와 수리학적 체류시간은 $1.2kg \;COD/m^3{\cdot}d$와 1.6일로 유지하였다. 황산염이 없는 조건에서 UASB 반응조의 경우 95%의 COD 제거율을 보였으며 황산염이 $2,000mgSO_4^{2-}/L$로 존재하는 경우 용존 황화물의 영향으로 COD 제거율이 83%로 감소하였다. 메탄 생성균과 황산염 환원균의 경쟁관계를 평가하기 위하여 미생물의 상호작용에 관해 조사하였다. $COD/SO_4^{2-}$ 비가 1인 경우 이용 가능한 전자 수용체의 평균 58%가 메탄 생성균에 의해 이용되며 나머지가 황산염 환원균에 의해 사용되었다. 초산과 프로피온산을 기질로 이용한 비메탄 활성도의 경우 미생물이 기질에 적응함에 따라 증가하였다.

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자란만 패류양식해역의 물리환경 설명을 위한 평균체류시간 산정 (Assessing Average Residence Time as a Physical Descriptor for Shellfish Farming Areas in Jaran Bay, Korea)

  • 김진호;박성은;김영민;김청숙;강성찬;정우성;심보람;엄기혁
    • 한국환경과학회지
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    • 제29권3호
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    • pp.273-282
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    • 2020
  • Residence time is defined as the time taken for a material in a system to leave the system. The residence time characteristics in shellfish aquaculture determine the dispersion of excretion from aquaculture farms, along with the supply of food by seawater exchange. In this study, we estimated the spatial distribution of average residence time in the shellfish farming area using a particle tracking model. As a result, a relatively short average residence time of about 20 days or less was calculated in most areas, but an average residence time of more than 40 days was calculated in the inner areas. Relatively long average residence times were calculated along the west coast compared to the east coast, with the longest average residence time of more than 50 days in the northwestern areas. It can be inferred that the disturbance of the benthic ecosystem caused by shellfish farms is likely to be large because of the relatively weak dispersion of excrement from shellfish farms located on the west coast, especially in the northwest region. This distribution of average residence time is important for understanding the potential effects of seawater exchange on the environmental sustainability of shellfish farms, along with the seawater circulation characteristics of Jaran Bay.