Advanced control is getting increasingly demanded in water and wastewater treatment systems. Various case studies have shown significant savings in operating costs, including energy costs, and remarkably short payback times. It has been demonstrated that instrumentation, control and automation (ICA) may increase the capacity of biological nutrient removing wastewater treatment plants by 10-30% today. With further understanding and exploitation of the mechanisms involved in biological nutrient removal the improvements due to ICA may reach another 20-50% of the total system investments within the next 10-20 years. Disturbances are the reason for control of any system. In a wastewater treatment system they are mostly related to the load variations, but many disturbances are created also within the plant. In water supply systems some of the major disturbances are related the customer demand as well as to leakages or bursts in the pipelines or the distribution networks. Hardly any system operates in steady state but is more or less in a transient state all the time. Water and energy are closely related. The role of energy in water and wastewater operations is discussed. With increasing energy costs and the threatening climate changes this issue will grow in importance.
본 연구는 토양미생물을 활성화한 영양염류 제거 공정의 질소, 인 제거 특성을 Denitrifying Phosphorus removing Bacteria(DPB)의 영향에 의한 관점에서 파악하고자 행하였으며, 또한 DPB의 무산소 상태 하에서의 탈질 및 인 섭취 특성에 대해서도 연구가 진행되었다. Batch test 결과, 토양미생물을 이용한 영양염류 제거 공정에서의 질소, 인 제거는 무산소 상태에서 탈질과 동시에 인을 섭취하는 DPB(Denitrifying Phosphorus removing Bacteria)의 영향이 상당한 것으로 나타났으며 무산소 상태에서의 DPB에 의한 인 섭취 속도가 호기상태에서의 약 50%에 달하였고 초기 nitrate 농도가 DPB의 인 섭취 속도에 대한 영향인자임을 알 수 있었다. 그리고 영양염류 제거 공정에서의 DPB의 존재는 전체 공정의 효율을 증대시키는 것으로 판단되었다.
The two-stage intermittent aeration activated sludge process (IAP) and dynamic-flow intermittent aeration activated sludge process (DFP) were investigated for the nutrient removal of domestic wastewater. Three sets of IAP and one set of DFP were operated. The fermented settled sludge taken from the primary settling tank was added to two IAP and one DFP as an external electron donor, with one IAP, in which an external carbon source was not added, as a control. All the systems were operated at a sludge retention time of 20 days and a hydraulic retention time of 12 hr. A Higher denitrification rate was observed with the fermented settled sludge for the denitrification compared to the process without the addition of the organic source. The result indicates that the fermented acid from the primary domestic sludge has been proved to be an excellent electron donor for denitrification and biological phosphorus removal with IAP and DFP in treating relatively low C/N ratio(Carbon / Nitrogen ratio) wastewater. Phosphate accumulating organisms have a capability of competing with denitrifiers in the presence of volatile organic acids under anoxic conditions.
The sludge settleability is a key factor for operating activated sludge process as well as BNR (biological nutrient removal) process, because the poor sludge settling causes an increase of suspended solid in the effluent. In order to improving the sludge settleability, a settling agent such as iron dust can be applied. In this study, the effect of sludge settleability on the performance of DNR (Daewoo nutrient removal) process was investigated with GPS-X, which is the popular wastewater treatment process model program, and the result of modeling was verified with operating lab-scale DNR process. As a result, if the sludge blanket keeps stable in the secondary settling tank, the effluent quality is similar in spite of different SVI values. And in case of the good sludge settleability, short HRT or long SRT increased the biomass concentration in the bioreactor, and improved the pollutant removal efficiency. In spite of daily influent changing, the good sludge settleability also guaranteed the stable effluent quality. And the results of the lab-scale DNR process experiment could support the simulated results.
This study was carried out to get efficient of nutrient removal and wastage sludge production minimized effects on the treatment of slaughterhouse wastewater using aerobic curtain biological film contact process. As a results of biofilm attachment experiment aggravation of water quality due to excessive biofilm showed after every 15 days of operating times. The concentration of BOD and COD in the influent were 2500~3000mg/L and 1700~2100mg/L , respectively. The average BOD and CoD were 9mg/L and 17mg/L , respectively. The result of this experiment was wastage sludge did not almost generated and the removal efficiency of nutrients were kept equilibrium.
A sequencing batch biofilm reactor (SBBR) operated with a cycle of anaerobic - aerobic - anoxic - aerobic has been evaluated for the nutrient removal characteristics. The sponge-like moving media was filled to about 10% of reactor volume. The sewage was the major substrate while external synthetic carbon substrate was added to the anoxic stage to enhance the nitrogen removal. The operational results indicated that maximum T-N and T-P removal efficiencies were 97% and 94%, respectively were achieved, while COD removal of 92%. The observations of significant nitrogen removal in the first aerobic stage indicated that nitrogen removal behaviour in this SBBR was different to conventional SBR. Although the reasons for aerobic nitrogen removal has speculated to either simultaneous nitrification and denitrification or anoxic denitrification inside of the media, further researches are required to confirm the observation. The specific oxygen uptake rate (SOUR) test with biofilm and suspended growth sludge indicated that biofilm in SBBR played a major role to remove substrates.
In this study, to evaluate the applicability of ORP and pH as process control parameters for an intermittent aeration process, a 200L/d bench-scale plant was installed and operated for 90 days. It was fed with synthetic wastewater which contained $COD_{Cr}$ : 400mg/L, TN : 40mg/L and TP : 7mg/L. ORP & pH were measured on-line and compared with the variation of nutrient concentrations. As the results, both of the ORP and pH were able to monitor successfully nitrification and denitrification. Bending-points on the ORP curve and peak points on the pH curve corresponded to the termination of nitrification and denitrification. For P uptake and release, pH was the best indicator for performance evaluation. The aerobic pH apex was appeared when P uptake was accomplished and there was a relationship between the P release and pH variation. But the pH curve needed filtering because there were many noises on it. In this study, the shape of the ORP & pH curves were varied as the operating conditions such as aeration rates and organic loads were changed. It allowed the operating states of biological systems to be effectively evaluated. If it is properly managed to show the bending points and peak points clearly, the on-line monitoring of ORP & pH will be a reliable and effective technique for process control of intermittent aeration processes.
하 폐수내 질소제거효율을 향상하기 위한 다공성담체를 이용한 $A^2/O$ 변형공법을 개발하고, 유량조절을 통한 최적 질소제거를 확인하기 위한 실험을 수행한 결과, 담체를 충진 시킨 탈질 반응조내에서의 탈질 효율은 94-97% 이상으로 나타났으며, 체류시간이 짧을 경우 탈질효율이 떨어지는 것으로 나타나고 있다. 또한, 반응조의 효율성 및 경제성을 고려하였을 때 체류시간은 6시간 정도가 가장 좋은 것으로 나타났으며, 탈질 반응조에 부착시킨 결과 탈질률은 95% 이상으로 나타났으며, 탈질에 필요한 탄소원의 공급은 유입수와 동시에 주입하고, 질산성 질소가 탈질 반응조에서 탈질이 되고, 그에 따른 유기물과 암모니아의 농도는 탈질반응조내에서 2:1로 희석이 될 때, 반응조내의 질산성 질소의 농도는 1/3로 줄어드는 것으로 나타났다. 그리고, 유입수와 질산성 질소의 1:1 유입될 때, 탈질 반응조내에서의 1:1로 희석이 될 경우, 반응조내의 질산성 질소 농도가 1/2로 줄어들었고, 1:2의 유입수와 질산성 질소의 대비일 경우에는 62% 정도의 제거효율을 나타내고 있다. 이것으로 볼 때, 질소 제거효율은 질산성질소의 유입을 유입수에 대비하여 높여줄 경우 질소제거율이 높아지는 것으로 나타나고 있다.
생물학적 질소 및 인을 제거하기 위한 경제적인 공법인 간헐 폭기 MBR공법은 내부순환이 없고, 간헐반응조 폭기 시간 조절을 통해서 반응시간을 조절할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 신기술로 인증 받은 폭기에너지 절약 공법인 신 간헐폭기-MBR공법, 그리고 간헐반응조 폭기/비포기 주기가 1시간/1시간 및 4시간/4시간인 일반적인 간헐 폭기 MBR공법에 있어서의 처리성을 컴퓨터시뮬레이션을 통해서 평가하였다. 폭기 주기가 1시간/1시간인 간헐폭기 MBR공법의 경우, 폭기 시 최대 용존산소 농도가 0.23mg/L가 되어, 동시 질산화/탈질 반응이 수행되는 것으로 나타나 질소와 인 제거 효율은 각각 57.0%, 55.0%로 가장 높았다. 본 연구는 유입수질이 일정한 경우에 있어서의 시뮬레이션을 수행하였으며, 각 시스템에 있어서의 실 처리장 적용성을 파악하기 위해서는 유입수질 변동에 따른 처리성을 평가할 필요가 있는 것으로 나타났다.
본 연구는 소하천 하구의 영양염 분포를 조절하는 요인에 대해 알아보기 위하여 수행되었다. 남해안 당항포에 위치한 세 하천(닫힌 하구: 고성천, 열린 하구: 구만천, 마암천)에서 2010-12년까지 계절별로 영양염(질산염, 암모늄, 인산염) 농도를 측정하였다. 고성천의 댐은 담수의 희석을 막고 체류시간을 증가시켜 높은 영양염 농도의 원인이 되어 인위적인 요인이 소하천 하구의 영양염 분포에 중요함을 나타내었다. 그 외에 물리, 기후, 생지화학적 요인이 세 하천 영양염 분포에 영향을 주었다. 세 하천 모두에서 질산염은 상류에서 높고 하류로 갈수록 감소하였다. 이것은 상류 집수역에서 공급이 많고, 하류로 갈수록 희석 및 하구 내 생지화학적 과정에 의한 제거가 활발하기 때문으로 여겨진다. 특히 탈질소화 등 대표적인 생지화학적 질소영양염 제거과정은 상류에서 하류로 갈수록 감소하는 경향이 뚜렷하였다. 그러나 암모늄과 인산염은 하천에서 유입되는 농도가 높은 경우에만 상류에서 하류로 갈수록 농도가 낮아지는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 영양염 농도의 계절 분포는 여름철에 낮고, 겨울철에 높은 경향을 보였다. 여름철 유량으로 인해 체류시간이 감소하였고, 희석 증가로 하천 내 영양염 농도를 감소시켰으며, 높은 수온으로 인한 생물 생산에 의한 영양염 제거 역시 낮은 영양염 농도에 영향을 주었다. 소하천 하구는 높은 질소제거율(-k) 을 가지는 등 대형하구와는 구별되는 영양염 거동을 보이며 향후 소하천 하구 관리를 위해서는 이러한 특성을 파악하는 것이 필수적이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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