• Environmental Engineering Research
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• 제16권2호
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• pp.103-109
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• 2011

This work experimentally determined the effect of thermal and microwave pretreatments on the anaerobic digestion of mixtures of municipal primary and secondary sludges in semi-continuous mesophilic digesters at hydraulic retention times (HRT) of 20, 15, 10, 7, and 5 days. The ratio of soluble chemical oxygen demand (COD) to total COD in thermally pretreated and microwaved sludges at $80^{\circ}C$ was 2.7 and 3.2 times higher than that of raw sludge, respectively. The volatile solids (VS) and COD removal efficiencies in all three digesters fed with raw (control), thermally pretreated (TM), and microwaved (MW) sludges decreased as the HRT was reduced. The highest relative improvement in VS removal compared to the control occurred at the HRT of 5 days in the TM and MW (29 and 41% higher than the control, respectively). At this HRT, improvement in the COD removal efficiencies in the TM and MW compared to the control was 28 and 53%, respectively. Improvements in biogas production compared with the control increased in both the TM and MW as the HRT was reduced to 5 days. The relative improvement in daily biogas production compared to the control from the TM and MW was 33 and 53% higher than the control at the HRT of 5 days, respectively. The results show that microwave pretreatment is more effective than thermal pretreatment in increasing the solubilization degree and mesophilic anaerobic biodegradability of sewage sludge.

• 공업화학
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• 제24권3호
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• pp.279-284
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• 2013

본 연구에서는 음식물류 폐기물 자원화 과정에서 생성되는 고농도 음폐수(food wastewater : FWW)를 대상으로 기존의 혐기성 공정의 대안책으로써 고온호기성 소화공정에 대한 성능을 검증하였고 공정 인자를 도출하였다. 이를 위해 수리학적 체류시간(Hydraulic retention time, HRT) 변화 및 유기물 부하량(Organic loading rate, OLR)에 따른 유기물 제거 효율과 안정성을 관찰하였다. 실험 결과 비교적 짧은 HRT를 가진 R1 (HRT : 5일)의 경우 OLR이 증가할 때, 급격한 pH감소가 일어나 심한 공정 저해를 받는 것으로 관찰되었다. 반면 R2 (HRT : 10일)의 경우에는 상대적으로 안정적인 공정 운전 및 효율적인 COD, 유기산 및 lipid 제거가 일어났다. 이는 상대적으로 긴 HRT로 인한 유기산 축적과 같은 공정저해 요인이 해결되어 상대적으로 높은 유기물 처리효율을 나타낸 것으로 생각된다. R1에서는 COD 부하량이 $18.6kgCOD/m^3d$에서 $28.4kgCOD/m^3d$으로 증가함에 따라 급격한 COD 제거율 감소를 보였다. 반면 R2에서는 각 OLR별로 3.61, 7.05, 9.43 그리고 $12.2kgCOD/m^3d$의 높은 COD 제거율을 보였다. 따라서 본 연구에서는 10일 이상의 HRT에서 고온 호기성 소화가 고농도 음폐수 처리에 탁월한 유기물 제거율을 나타냄을 알 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제55권3호
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• pp.328-337
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• 2022

This study investigated the removal performance of a foam fractionator under seawater conditions. The foam fractionator was tested using a 3×3×3 factorial design for operating conditions by combining different solids concentrations (SS; 1, 5, and 10 mg·L^-1), surface air velocities (SAV; 1.1, 1.5, and 2.1 cm·sec^-1), and hydraulic residence times (HRT; 1, 3, and 6 min) at 16℃. Performance parameters such as daily solids removal rate and efficiency were measured, and a multi-regression model equation was developed accordingly. The daily solids removal rate and removal efficiency varied with the experimental conditions and ranged from 0.14-2.33 g-solids·m^-3-air·day^-1 and 8.9-96.7 %, respectively. Overall, the daily solids removal rate increased with increasing SS and SAV and decreasing HRT, whereas the removal efficiency increased with increasing SAV and HRT and decreasing SS. The daily solids removal rate (g-solids·m^-3-air·day^-1) of the foam fractionator for SAV (cm·sec^-1), SS (mg·L^-1) and HRT (min) were described by the following multi-regression model: Daily solids removal rate [f(z)]=-0.118+0.422SAV+0.094HRT+0.141SS (r²=0.873).

• 대한환경공학회지
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• 제27권1호
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• pp.17-24
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• 2005

본 연구에서는 간헐적으로 포기되는 부직포 여과막 생물반응조에 하수를 연속적으로 주입하면서 수리학적 체류시간(HRT)을 12, 10 및 8시간으로 감소시키면서 17개월간 실험을 실시하였다. 먼저 각 HRT에서 질소 제거효율이 가장 좋은 포기/비포기 시간비를 찾기 위하여 포기/비포기 시간비 1에서 주기시간을 3, 2, 및 1시간으로 변화시키며 질소 제거효율을 비교한 후, 질소 제거효율이 가장 좋았던 2시간의 주기시간에서 포기/비포기 시간비를 다시 50분/70분, 40분/80분 그리고 30분/90분으로 변화시키면서 질소 제거효율을 비교하였다. 실험기간 동안 처리수의 SS농도는 항상 1.2 mg/L 미만으로 유지되었으며, BOD 제거효율은 95% 이상을 나타내었다. 모든 HRT에서 최대 질소 제거효율을 나타낸 포기/비포기 시간비는 40분/80분이었으며, HRT 10시간에서 질소 제거효율이 90.1%로 가장 높았다. 그리고 ORP가 반응조 내의 질산화 및 탈질 정도를 잘 나타냄을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권7호
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• pp.418-425
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• 2015

본 논문에서는 양돈폐수의 전처리 공정으로 부유성 세라믹 담체로 충진한 Anaerobic Filter (AF)을 이용하여 신재생에너지 메탄가스의 생산 가능성과 전처리 후 유출수의 후속 고도처리 적정성을 평가하였다. 유입 COD 농도가 14,000 mg/L인 양돈폐수를 Anaerobic Filter에 점진적으로 유기물부하(OLR)를 증가시키면서 혹은 수리학적 체류시간을 짧게 유지하면서 $35^{\circ}C$에서 운전한 결과는 다음과 같다. Anaerobic Filter는 HRT 0.5일(OLR 28 g TVS/L-d)에서 최대 메탄발생량 1.74 v/v-d를 달성하였으며, Biogas 기준 TVS 제거효율은 HRT 3일(OLR 4.67 g TVS/L-d)로 운전하였을 때 63%를 얻었다. 반면 유출수 분석에 의한 TCOD 제거효율은 75%를 상회하였다. 유출수의 알카리도는 모든 운전 조건에서 2,050~2,980 mg/L as $CaCO_3$로서 후속 질소제거 시 야기될 수 있는 알카리도 파괴를 상쇄할 수 있을 것이다. HRT 2일 이하의 운전조건에서 Anaerobic Filter 유출수의 COD/TKN 비는 10~35 범위로서 고도처리 시 적정비인 8 이상을 만족하였으며 COD/TP 비는 38~56범위로서 적정비 33 이상 유지가 가능하였다.

• Environmental Engineering Research
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• 제21권1호
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• pp.69-73
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• 2016

Generation of food waste is a serious issue that needs to be addressed worldwide. Developing suitable treatment methods while generating energy (methane) is a common practice for sustainable treatment of waste. In this study, methane generation by food waste was investigated in mesophilic and thermophilic regimes at various hydraulic retention times (HRTs) and organic loading rates (OLR). In temperature regimes, influent concentrations and HRTs ranged from 30 to 110 g COD/L and 18 to 30 days, respectively, which corresponding to an OLR of 1.0 to $6.1kg\;COD/m^3-d$. Better methane production and organic removal was observed under thermophilic conditions because of the enhanced hydrolysis of complex polymers and microbial activity at higher temperature. The peak methane productivities attained in thermophilic and mesophilic regimes were 1.30 and $0.99m^3/m^3-d$, respectively. The maximum methane yields were achieved at 50 g COD/L and HRT of 24 d in both cases, and the values were 264 and $221m^3/ton$ COD, respectively. The results of this study will facilitate the development of sustainable methane production technologies using food waste as a feedstock.

• 한국폐기물자원순환학회지
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• 제35권8호
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• pp.731-743
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• 2018

This study was performed to test the feasibility of thermophilic ($55^{\circ}$) co-digestion of municipal sewage sludge and food wastes. The management variables of co-digestion were the mixed ratios of municipal sewage sludge and food waste hydraulic retention times (HRTs). During the operation of thermophilic co-digestion, the reactor pH ranged from 7.0 to 7.5 and the reactor alkalinity remained above 3,200 to 4,000 mg/L as $CaCO_3$. The volatile fatty acids concentration increased as the HRT shortened from 20 days to 10 days and the mixture ratio increased to 1:4, but did not reach toxic levels for co-digestion of sewage sludge and food wastes. Methane productivity increased gradually as the organic loading rate increased. Maximum methane productivity reached 1.03v/v-d at an HRT of 10 days and at the mixture ratio of 1:4. The TVS removal efficiency decreased from 70.6% to 58.3% as the HRT shortened from 20 days to 10 days. TVS removal efficiency ranged from 57.0% to 77% during the entire operation. It is likely that thermophilic co-digestion of sewage sludge and food wastes is a very effective method both to environmentally treat food waste and to economically produce gas for energy.

• 대한환경공학회지
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• 제30권2호
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• pp.155-160
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• 2008

본 연구에서는 다단계 전기화학적 반응기를 이용하여 환원제의 투입, 전극의 종류, 수리학적 체류시간(HRT : Hydraulic Retention Time) 및 전류밀도 변화에 따른 질산성질소의 제거효율을 살펴보았다. 실험결과, 환원제 투입은 질산성질소 제거효율을 증가시켰으며 에너지투입량은 감소시켰다. 전극종류를 변화시켰을 경우, 질산성질소 제거효율 및 전류효율의 차이는 거의 없었으나 Zn 환원제의 회수를 위해 B-type(1단 : Pt-Zn, 2단 : Pt-Zn, 3단 : Pt-Zn, 4단 : Pt-Zn)을 선정하였다. 수리학적 체류시간 변화실험에서는 수리학적 체류시간과 무관하게 동일전류밀도를 공급한 실험과 수리학적 체류시간 변화에 따른 전류밀도 변화 실험 즉, 단위부피당 동일 전류량 공급 실험을 진행하였다. 실험 결과, 수리학적 체류시간과 전류밀도 변화에 의해 농도분극현상과 적용전류량의 부족현상이 발생하게 된다. 즉 수리학적 체류시간이 감소할수록 농도분극현상은 감소하지만 단위 부피당 적용전류량이 부족하게 된다. 따라서 수리학적 체류시간과 전류밀도 실험을 통해 적절한 운전조건을 도출할 수 있으며, 내부 스페이서의 설치로 확산을 증가시킬 경우 질소제거효율 및 에너지효율이 증가될 수 있을 것으로 예상된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권6호
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• pp.1011-1019
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• 2000

본 연구는 유입수의 농도, 수리학적 체류시간 및 F/M비와 슬러지 첨전성과의 상관관계를 새롭게 명확히 밝혀 기존에 제시된 각 처리법 즉 장기포기법, 재래식 활성슬러지법, 고율 활성슬러지법 및 수정포기법의 설계조건이 도출된 원인을 밝히고 동시에 이들 기 제시된 설계조건에 관계없이 설계가 가능함을 확인하기 위한 연구이다. 본 실험은 특히 체류시간과 미생물의 침강성을 중심으로 고찰되었는데, 이는 슬러지의 침강성이 기존 각 처리법의 운전조건을 결정하는 주인자$^{1)}$이기 때문이다. 따라서 각각의 처리법에 대해 제시된 설계범위를 벗어날 경우 슬러지는 팽화하는 것으로 알려져 있으며, 설계의 기초를 제공한 Lesperance$^{1)}$의 실험결과에서도 침강성이 확보되지 않는 부하범위가 발생하는 것으로 나타냈다. 위와 같이 일정 조건에서 슬러지가 팽화하는 원인은 Lesperance가 이전 다년간의 실패와 시도로 밝혀진 연속운전이 가능한 것으로 밝혀진 몇몇의 운전조건을 실험조건으로 채용함에 따라 각각의 체류시간에 해당하는 최적의 부하가 적용되지 않았기 때문이다. 하지만 본 실험결과 부하를 적절히 유지할 경우, F/M비 $6.3kg-BOD/kg-MLSS{\cdot}day$ 이하, HRT 0.67hr 이하의 조건에서 슬러지의 침강성이 SVI치 120 이하로 확보될 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 체류시간과 그에 해당하는 최적 부하를 제시하였으며, 체류시간이 미생물의 침강성에 결정적 영향인자임을 밝히고, 아울러 본 실험결과를 근거로 이제까지 알려진 처리법에서는 적용된 바 없는 1시간 이하의 체류시간에서 고율 활성슬러지법의 적용 부하치를 수 배 능가하는 새로운 운전법 (UHR : Ultra high rate)도 가능함을 제시하였다.

• 한국환경보건학회지
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• 제37권1호
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• pp.64-72
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• 2011

This study was performed to assess the removal efficiency on nitrogen, phosphorus and organic carbon in wastewater by spatial separation and internal recycling in a modified oxidation ditch process (modified OD). The performances of the modified OD were evaluated via laboratory-scale experiments. The process was operated at hydraulic retention times of 6-48 hours and solid retention times of 17-38 days. We found that organic carbon removal efficiency increased after the modified OD operation period. T-N removal efficiency remained stable; average T-N concentration of effluent was 8.02 mg/l after modified OD operation. In contrast, T-P concentration of effluent was over 1 mg/l. Nitrogen and phosphorus removal efficiency of modified OD at HRT 12 hr were 83.1% and 74.1%, respectively. Also, maximum efficiency was found at SRTs from 20 to 30 days. T-N removal efficiency was 83.1% at a C/N ratio from 3.0 to 3.5. However, T-N removal efficiency decreased at C/N ratios over 3.5. Also, T-P removal efficiency increased with HRT at C/P ratios in the same condition. Maximum efficiency was 74.1% at a C/P ratio from 25 to 28. T-N removal efficiency was 79.2% and T-P removal efficiency was 65.3% after M4 mode operation (added to the internal recycle line connected to the anoxic reactor). The modified OD with spatial separation and internal recycling developed in this study is, therefore, believed to be an improvement for solving problems in the nutrient removal technologies.