This study was performed to evaluate SND(simultaneous nitrification and denitrification)efficiency, nitrogen removal efficiency and filtration function of non-woven fabric by using submerging MBR packed with granular sulfur covered with non-woven fabric filter. Synthetic wastewater was used as influent wastewater. Concentration of $NH_4{^+}-N$ in influent was maintained about 40 mg/L and the experiment was performed in four phases according to the flow rate. Nitrogen loading rate divided four phases ranging from $0.04 kg\;NH_4{^+}-N/m^3-day$ to $0.16 kg\;NH_4{^+}-N/m^3-day$. As a result, the maximum $NH_4{^+}-N$ removal rate was accomplished at $0.142 kg\;NH_4{^+}-N/m^3-day$ in nitrogen loading of $0.147 kg\;NH_4{^+}-N/m^3-day$. Nitrification efficiency was higher than 95% in all phases. $NO_3{^-}-N$ loading rate was adjusted ranging from $0.22 kg\;NO_3{^-}-N/m^3-day$ to $0.89 kg\;NO_3{^-}-N/m^3-day$. The maximum $NO_3{^-}-N$ removal rate was accomplished up to $0.71 kg\;NO_3{^-}-N/m^3-day$ in $NO_3{^-}-N$ loading of $0.89 kg\;NO_3{^-}-N/m^3-day$. The maximum $NO_3{^-}-N$ removal efficiency was 95% in $NO_3{^-}-N$ loading of $0.22 kg\;NO_3{^-}-N/m^3-day$. T-N removal rate was 90% and concentration of T-N in effluent was 3.7 mg/L in T-N loading rate of $0.039 kg\;NO_3{^-}-N/m^3-day$. In this study, TMP in reactor with and without non-woven fabric filter were observed to define fouling of hollow-fiber membrane module. Reaching time to standard washing pressure(22 cm Hg) of two reactors were 29 days with non-woven fabric But the reactor without non-woven fabric reached standard washing pressure only after 4 days. Accordingly, non-woven fabric was demonstrated the superiority as a filtration ability. With high nitrogen removal rate and decreasing of fouling of membrane, MBR packed with granular sulfur covered with non-woven fabric filter submerging in activated sludge aeration tank can be used as an advanced treatment process.
Kim, Sung Un;Ruangcharus, Chuanpit;Lee, Hyun Ho;Park, Hye Jin;Hong, Chang Oh
Korean Journal of Environmental Agriculture
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v.37
no.3
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pp.172-178
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2018
BACKGROUND: Composted animal manure applied to the arable soil for improving soil quality and enhancing crop productivity causes greenhouse gas emissions such as nitrous oxide ($N_2O$) by processes of nitrification and denitrification. However, little studies have been conducted on determining effect of application ratio of composted animal manure on $N_2O$ emission rate and its annual emission pattern from upland soil in South Korea. Therefore, this study was conducted to determine $N_2O$ emission rate and its annual emission pattern from upland soil supporting for sweet potato. METHODS AND RESULTS: Composted animal manure was applied at the ratio of 0, 10, and 20 Mg/ha to an upland soil supporting for sweet potato (Ipomoea batatas). Nitrous oxide emission was examined during growing season and non-growing season from May 2016 through May 2017. Daily $N_2O$ fluxes showed peaks right after applications of composted animal manure and inorganic nitrogen fertilizer. Precipitation and soil water content affected daily $N_2O$ flux during non-growing season. Especially, $N_2O$ flux was strongly associated with water filled pore space (WFPS). We assumed that the majority of $N_2O$ measured during growing season of sweet potato was produced from nitrification and subsequent denitrification. Annual cumulative $N_2O$ emission rate significantly increased with increasing application ratio of composted animal manure. It increased to 12.0 kg/ha/yr from 8.73 kg/ha/yr at control with 10 Mg/ha of composted animal manure and to 14.0 kg/ha/yr of $N_2O$ emission with 20 Mg/ha of the manure. CONCLUSION: To reduce $N_2O$ emission from arable soil, further research on developing management strategy associated with use of the composted animal manure and soil moisture is needed.
Seul Gi Lee;Jin Chul Joo;Hee Sun Moon;Su Ryeon Kim;Dong Jun Kim
Ecology and Resilient Infrastructure
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v.11
no.2
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pp.23-34
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2024
Sediment, aquifer materials, surface water, and groundwater from brackish Songji lake affected by salinity of seawater, were collected and a pilot scale column experiment was conducted to simulate the nitrogen transport through the hyporheic zone. Upstream experiments of groundwater displayed that groundwater containing a small amount of salt percolated into aquifers and sediments, maintaining low dissolved oxygen concentrations. In addition, partial denitrification occurred in the aquifer due to salinity and low dissolved oxygen, resulting in the accumulation of NO2-. In sediments,nitrogenous compounds were reduced due to adsorption by long residence times or microbial-mediated oxidation/reduction reactions. Downstream experiments of surface water displayed that surface water from the brackish lake, containing high concentrations of dissolved oxygen and salts, infiltrated into the sediments and aquifer, supplying high dissolved oxygen concentrations. This resulted in biological nitrification in the sediments and aquifer, which reduced nitrogen-based pollutants despite the high salt concentration in the surface water. Whereas partial denitrification at low dissolved oxygen concentrations in the upwelling mixing zone was observed by salinity and accumulated NO2-, nitrification at high dissolved oxygen concentrations in the downwelling mixing zone was not significantly affected by salinity. These results confirm that salinity in the brackish water lake has some influence on the nitrogen behavior of the hyporheic mixing zone, although nitrogen behavior is a complex combination of factors such as DO, pH, substrate concentration, and organic matter concentration.
Partial nitirification and denitrification process has been reported to be technically feasible and economically favorable, especially for wastewater treatment with high ammonium concentration or low Carbon/Nitrogen ratio. This research was performed to survey nitrite accumulation by nitritation in treating ADEPT effluent of piggery wastewater, which contains highly concentrated ammonia. To estimate the possibility of nitrite accumulation, DO concentration and SRT were investigated as key operational parameters. This result proved that nitritation to nitrite was steadily obtained under short sludge retention time. Oxygen limitation was proved to be just a subsidiary parameter. Energy efficiency of nitritation-denitritation process was higher than complete nitrification-denitrification because external carbon requirement for denitritation could be saved. Though the influent contained significant nonbiodegradable organic substrate, total nitrogen removal efficiency was more than 51% in nitritation-denitritation system.
Kim, Kyoung-Ho;Yun, Seong-Taek;Chae, Gi-Tak;Park, Byoung-Young;Kim, Kangjoo;Lee, Chul-Woo;Kim, Hyoung-Soo
Proceedings of the KSEEG Conference
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2003.04a
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pp.99-102
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2003
Shallow groundwater systems are highly vulnerable to anthropogenic contamination and are characterized by a variety of redox condition. The redox state is a key parameter to control the nitrate contamination which is related to nitrification or denitrification processes. In relation to the control of nitrate problem, it is very important to understand the source, transport and fate of nitrogen compounds in a groundwater system. (omitted)
Recently, interests to remove nitrogen in the nitritation process have increased because of its economical advantages, since it could be a short-cut process to save both oxygen for nitrification and carbon for denitrification compared to a typical nitrification. However, the kinetics related with the nitritation process has not yet been fully understood. Furthermore, many useful models which have been successfully used for wastewater treatment processes cannot be used to estimate effluent nitrite concentration for evaluating performance of the nitritation process, since the process rate equations and population of microorganisms for nitrogen removal in these models have been set up only for the condition of full nitrification. Therefore, the present study was conducted to estimate an effluent nitrite concentration in the nitritation process with a concept of enzymatic inhibition kinetics based on long-term laboratory experiments. Using a nonlinear least squares regression method, kinetic parameters were accurately determined. By setting up a process rate equation along with a mass balance equation of the nitrite-oxidizing step, an effluent nitrite concentration in the nitritation process was then successfully estimated.
In this work, the presence of nitrification biochemical oxygen demand (NBOD) frequently occurred in the sewer outflow in winter season was analysed by the COD fraction methods using the respirometry and process simulations with real operation data measurements and analysis. The activated sludge models applied in this process simulation were based on the ASM No.2d temp. models, published by International Association on Water Quality (IAWQ). The ASM No.2d model is an extension of the ASM No.2 model and takes into account of carbon removal, nitrification, denitrification and phosphorus removal. The denitrifying capacity of phosphorus accumulating organisms has been implemented in the ASM No.2d model because experimental evidence shows that some of the phosphorus accumulating organisms can denitrify. It was shown that the concentrations of autotrophs (X_AUT) in the secondary clarifier and the $NH_4-N$ of T-N increased in the presence of NBOD measurements. Because of the low temperature (average $8^{\circ}C$) and possible operational troubles, the outcoming autotrophs exhausted oxygen in the process of nitrifying $NH_4-N$.
As the amount of livestock wastewater increases, ammonia contamination in surface water and groundwater is also increasing, and its treatment is urgently needed. In this study, indigenous soil bacteria was utilized for ammonia removal in artificial wastewater and associated removal mechanisms and efficiencies were evaluated. Two batch reactors were configurated to contain natural soil and artificial wastewater at 1:10 mass ratio, and incubated for 84 and 168 hours, respectively. The results showed that ammonia was completely removed within 48 and 72 hours in the first and second reactors, respectively. There were no significant changes in ammonia concentrations in the control groups without soil. Nitrate was formed in the reactors, indicating that the main removal mechanism of ammonia was nitrification by nitrifying bacteria. Nitrate was further converted to nitrogen gas by denitrification in the anaerobic environment, which was caused by consumption of oxygen during the nitrification process.
Kim, Han-Lae;Cho, Jong-Bok;Cho, Il-Hyoung;Lee, Jin-Woo;Chang, Soon-Woong;Lee, Si-Jin
Journal of Environmental Health Sciences
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v.34
no.6
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pp.423-432
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2008
In this study, we investigated the possibility of auto control and the proper operating factors in the BNR(Biological Nutrient Removal) process using an NADH(Reduced Nicotinamide Adenine Dinucleotide) fluorometer, which characterized the emitted fluorescence when activated by flashes of UV light at 460 nm. In terms of finding adequate operating parameters, results indicted that nitrification efficiency decreased in the controlled DO while denitrification efficiency decreased in the controlled pH. The above results indicated that controlled operating condition after combination with NADH, DO and pH was resonable. Result obtained from the correlation between NADH and pH showed that variation trend of influent loading was similar to those of NADH and pH, and also the variation cycle was repeated on a daily basis. Consequently, this result showed the increase of BOD loading caused the nitrification efficiency to decrease because air-flow, required for nitrification, was reduced, and so the NADH value was increased. From these results, it is possible to use NADH flourimetry to assess the variation of organic load and nitrification efficiency in the case of small change in influent pH such as in sewage and also to handle and operate the load variation in the auto control system using the NADH fluorometer.
The upflow Biobead$^{(R)}$ process, one of biological aerated filters (BAF), which was used commercially, invented for removal of organic materials and nitrification. This process was modified to enhance the ability of denitrification through the induction of pre-anoxic tank. In this research, we investigated the effects of hydraulic retention time (HRT) and backwashing period in aerobic tank. The characteristics of nitrifying bacteria, which are composed of ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and nitrite-oxidizing bacteria (NOB), also investigated using fluorescence in situ hybridization (FISH). Even though the HRT was shortened, the efficiency of nitrification was not decreased when the organic loading rate and ammonium-nitrogen loading rate were $2.10kg/m^3/day$ and $0.25kg/m^3/day$, respectively. And then the distribution ratios of AOB and NOB showed the similar patterns. However, when the backwashing period was lengthened from 12 hours to 24 hours in aerobic 1 tank, the nitrification efficiency was decreased to 63.9% from 89.2%. The results of FISH explained that this decrease of nitrification efficiency was caused by the decrease of distribution ratio of AOB in aerobic 1 tank. The nitrification efficiencies of aerobic 1 and aerobic 2 tank were increased when the backwashing period was lengthened because of relative high distribution ratios of nitrifying bacteria.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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