In this study, simulation results of nitrogen and phosphorus removals and microbial activities for an $A_2O$ process in wastewater treatment plant are presented by using Activated Sludge Models (ASMs). Simulations were performed using pre-calibrated model and layout implemented in GPS-X simulation software. The models were used to investigate variations of SRT, water temperature, DO and C/N ratio effect on nutrients removal and microbial activity. According to the simulated results, the successful nitrification required SRT higher than 10.3 days, whereas increase of $NO_3$-N loading in the anaerobic reactor caused phosphorus release by PAOs; the effluent $NH_4$-N showed rapid change between $12^{\circ}C$(21.7 mg/L) and $13^{\circ}C$(3.2 mg/L); the effluent phosphorus was increased up to 1.9 mg/L at water temperature of $25^{\circ}C$; the DO increase was positive for heterotrophs and autotrophs growths but negative for PAOs growth; the PAOs showed low activity when C/N ratio was lower than 2.5. The experimental results indicated that the calibrated models can assure the prediction quality of the ASMs and can be used to optimize the $A_2O$ process.
To assess the adsorption and removal mechanism of dissolved inorganic nutrients in seawater by scattering yellow loess, a laboratory experiment was conducted for the change of nutrient concentration in seawater during the course of time depending on particle size and scattered concentration of the yellow loess. Twenty four hours after the addition of yellow loess in the size range of 0 $\mu$m to 500 $\mu$m in seawater, the removal rate of dissolved inorganic phosphorus (DIP) was increased with increasing amount of yellow loess. There was little difference among the removal rates depending on the size of yellow loess. On average, $26\%$ of dissolved inorganic silicate was reduced for the same period. No greate difference among the removal rate depending on both size and amount of yellow loess was found. Our results suggested that the removal mechanism of DU seemed to be associated with mostly the chemical bond with iron. More than $99\%$ of initial DU concentration was likely to be removed by this mechanism. In the case of inorganic dissolved silicate, the removal mechanism was likely to be attributed to a cation exchange between the yellow loess and seawater.
Ahn, Chang Hyuk;Joo, Jin Chul;Joo, Won Jung;Ahn, Hosang;Lee, Saeromi;Oh, Ju Hyun;Song, Ho Myeon
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.35
no.4
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pp.283-288
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2013
To evaluate the ability of the submerged plant, Ceratophyllum demersum's (C. demersum) to remove nutrients and to inhibit growth of cyanobacteria, a total of 6 mesocosms were conducted in a batch reactor for 9 days. From the 84 hr of the experiment, C. demersum was stabilized and showed daily cycle trends according to changes in pH and DO levels. The concentration of nutrients, $NH_3{^+}$, $NO_3{^-}$ and $PO_4{^3}$ continuously decreased until 9 days of the experiment, with the rapid decrease in nutrient concentration for the first 24 hours. High correlation coefficient ($r^2{\geq}0.96$, p<0.001) between the amount of C. demersum's biomass per unit area and the nutrients removal level were derived, and greater C. demersum's biomass per unit area showed higher removal efficiency of nutrients. However, there were differences in the C. demersum's activity level between batch reactors with higher and similar density of the C. demersum, but nonetheless water purification effect appears to have a significant influence due to attached algae and microorganisms. The growth rate of harmful cyanobacteria, Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa) with C. demersum's density of 2,500 g $fw/m^2$ (100% of cover degree) was 0.31 /day, compared to the growth rate of 0.47 /day for the control group (0% of cover degree). In terms of number of cells, the control group had 1.7 times higher number of cells than the experimental group, proving that C. demersum has the ability to inhibit the growth of harmful cyanobacteria.
Recirculating aquaculture system (RAS) consists of different treatment compartments that maintain water quality within the ranges commonly recommended for fish cultures. However, common RASs still exert considerable environmental impact since concentrations of organic matter and nutrients in their effluents are high. Compared with the traditional RAS, the model RAS developed here use a sedimentation basin for digestion purposes and then use the released volatile organic matter to stimulate a denitrification process. Different treatment compartments for solids, total ammonia nitrogen, and nitrate removal have been reviewed. This paper provides the basic information on designing different treatment compartments as well as the engineering criteria in closed seawater RAS, consisting of circular tanks for fish cultures; dual drain systems, sedimentation basins and foam fractionators for removal of solids; nitrification biofilters for TAN removal; denitrification biofilters for nitrate removal; and aerators for aeration. The main purpose is to outline a common procedure in designing of closed RAS for marine fish culture with an emphasis on easy management and low expense, as well as reduction of the environmental impact.
The series of experiments under the various conditions were carried out to evaluate the feasibility of dissolved air flotation (DAF) as an alternative of conventional gravity sedimentation (CGS) and to investigate the decrease of the loadings following to biological wastewater treatment processes in livestock wastewater system. On the basis of the experiment result between CGS and DAF processes, for the other water quality criteria as well as suspended solid the removal efficiency of DAF process was about 20~25 % better than CGS process on average. In addition, the particle removal efficiency of DAF process became higher in proportion as the increase of air to solid (A/S) ratio and the general wastewater treatment efficiency of DAF process was enough to meet the requirement of loading decrease to following biological process even at low A/S ratio range. Though DAF process is widely known as an solid separation unit, there was not the notable relationship between particle separation efficiency and several pollutant removal efficiencies like $COD_{Cr}$ and nutrients (T-N, T-P). Assume that the $COD_{Cr}$ was removed as the fraction of particle separation in this experiment, the removal efficiency of T-N and T-P were sensitive to removal efficiency of $COD_{Cr}$, especially.
Some pretreatment methods have been proposed to enhance the biodegradability and to shorten the hydrolysis reaction time. By means of efficient pretreatment the suspended solids (SS) can be made of better accessible for the anaerobic bacteria. There are several ways how this can be accomplished, which include biological, mechanical, thermal, and chemical methods. For the sludge solubilization using the cavitation phenomenon, we have tried to develop a pretreatment process consisted of a reactor and pumps. The objectives of this study were to develop a advanced wastewater treatment consisted of IABR and the cavitation with PGA. The most effective removal for organic matter and nutrients were occured when both cavitation pretreatment and ${\gamma}$-PGA were applied at the IABR process. Only small portion of ${\gamma}$-PGA at a rate of 1.38mg/L, was enough to improve sedimentation ability, SS removal efficiencies, and sludge volume reduction. After the sludge solubilization by the cavitation, SCOD increased to 193% and SS decreased to 36%. The removal ratio of BOD was 94.5%, T-N removal ratio was 85.5% and T-P removal ratio was 84.9%. The combination process of the IABR with the cavitation and PGA addition seems to be very effective alternative wastewater treatment process.
The technology of removing phosphorous, considered as one of the most important control nutrients causing eutrophication in various water bodies, have been investigated by many researchers. Recently, phosphorous crystallization process is emerging as a new technology for phosphorous removal. In this study, waste oyster shells which can be easily obtained from the ocean, were used as a seed crystal, and their effects of several physical/chemical factors on the phosphorous removal efficiencies were examined by batch tests. Ca$^{2+}$ and pH affected phosphorous crystallization process using waste oyster shells. As alkalinity of wastewater increased, phosphorous removal efficiencies gradually decreased. Phosphorous removal efficiencies were increased, as specific area and contact efficiency per unit area of waste oyster shells were increased. In case of high temperature, phosphorous crystallization process was rapidly advanced and phosphorous removal efficiencies were increased. Dependig on X-ray diffraction analysis, it was showed that generation materials extracted from the surface of waste oyster shells with short reaction time were dominated by $CaHPO_4\cdot 2H_2O$, but progressed to $Ca_5(OH)(PO_4)_3$. The SEM observation reveals that the evident variations were hardly seen, but particle sizes of waste oyster shells were relatively bigger and showed forms of smaller plate than before.
The present study assessed the efficient removal of nutrients and Chlorophyll-a (Chl-a) by using methyl esterified sericite (MES) and pine needle extracts (PNE), a low cost and abundant green hybrid material from nature. For this purpose, the optimal conditions were investigated, such as the pH, temperature, MES and PNE ratio, and MES-PNE dose. In addition, a Microcystis aeruginosa control using MES-PNE was also analyzed with various inhibition models. The removal of the nutrient and Chl-a onto MES-PNE was optimized for over 95% removal as follows: 2-2.5 for the MES-PNE ratio, 7-8 pH and a $22-25^{\circ}C$ temperature. In this respect, approximately 1.52-2.20 g/L of MES-PNE was required to remove each 1 g of dry weight/L of Chl-a. Total phosphorus (TP) has a greater influence on the increase in Chl-a than total nitrogen (TN) according to the correlation between TN, TP and Chl-a. Moreover, the Luong model was the best model for fitting the biodegradation kinetics data from Chl-a on MES-PNE from lake water. The novel hybrid material MES-PNE was very effective at removing TN, TP and Chl-a from the lake and can be applied in the field.
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.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.33
no.5
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pp.314-324
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2011
Algal biomass cultivated by wastewater is potentially useful resource for biodiesel production. However, little is known about algal nutrient metabolism and microbial interaction with bacteria under real municipal wastewater condition. In this work, we characterized nitrogen and phosphorus removals of municipal wastewater by a representative wastewater-growing algal population. Ankistrodesmus gracilis SAG 278-2, and analyzed its ecological interaction with wastewater bacterial communities. Compared to wastewater sludge itself, algal-bacterial co-culture improved nutrient removal. According to bacterial community analysis with 16S rRNA genes, a selective and dominant growth of a Unclassified Alcaligenaceae population resulted from algal growth in the algal-bacterial co-culture. The selectively stimulated bacterial population is phylogenetically close to Alcaligenes faecalis subsp. 5659-H, which is known to be co-present interact with algae in aquatic environment. These findings suggest that algal growth/metabolism may have effects on selection of a specific bacterial population in algal-bacterial co-cultures that can efficiently remove nutrients from municipal wastewater.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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