In recent years increasing production and disposal of wastewater have caused an accelerated eutrophication of receiving waters. Therefore, in order to alleviate the detrimental impact of wastewater discharge, there is an increasing demand for removing the main nutrients, nitrogen and phosphorus, as well as the organic content of the waste water prior to disposal. This is effectively achieved by extended conventional treatment technology. However, the working expenses and energy requirements of such advanced treatment systems are rather high. So in a sparsely populated rural community is required development of wastewater treatment system combined with the regional characteristics. In this study, the systems are planted with Reeds and Amaryllis In A.C and estimated purification potential of system. The results obtained are as follows. BOD removal rate is 20% in the early stage, the last removal rate is 35% in A.C process and is 65% in Amaryllis+A.C process and is 50% in Reed+A.C process. T-N removal rate by Amaryllis is average 2.6g/$m^3$ㆍd, T-N removal rate by Reed is average 1.76g/$m^3$ㆍd. T-P removal rate by Amaryllis is average 0.27g/$m^3$ㆍd, T-P removal rate by Reed is average 0.25g/$m^3$ㆍd. BOD removal rate constant with retention time is 1.4494(1/d), T-N removal rate constant is 0.5428(1/d), T-P removal rate constant is 0.5287(1/d).
Many plants have been improved to adapt the target of the biological treatment processes changed from organics to nutrients since the water quality criteria of effluent was reinforced and included T-N and T-P for the municipal wastewater treatment plant. To meet the criteria of T-N and T-P, the conventional biological reactor such as aeration tank in activated sludge system is changed to the BNR (biological nutrient removal) processes, which are typically divided into three units as anaerobic, anoxic and oxic tank. Therefore, the solid separation process should be redesigned to fit the BNR processes in case of the application of the DAF (dissolved air flotation) process as an alternatives because the solid-liquid separation characteristics of microbial flocs produced in the BNR processes are also different from that of activated sludge system as well. The results of this study revealed that the microbial floc of the anaerobic tank was the hardest to be separated among the three steps of the unit tanks for the BNR processes. On the contrary, the oxic tank was best for the removal efficiency of nutrients as well as suspended solid. In addition, the removal efficiency of nutrients was much improved under the chemical coagulation treatment though coagulation was not indispensable with a respect to the solid separation. On the other hand, in spited that the separation time for the microbial floc from the BNR processes were similar to the typical particles like clay flocs, over $2.32{\times}10^3$ ppm of air volume concentration was required to keep back the break-up of the bubble-floc agglomerates.
미국 오대호 지역에서는 최근 들어 미국사시나무의 수요가 증가하고 있다. 마국사시나무는 1800년도 후반부터 이 지방에 들어오기 시작하면서 축적이 계속 증가해 지금은 오대호 지방의 임업 관련 산업의 구조를 바꾸기에 이르렀다. 집약적인 임목 벌채와 임지로부터 목재 반출은 양분의 손실을 초래해 양분 부족으로 인한 생산력 저하를 일으킬 수 있다. 산림내 양분과 양분순환의 변화 과정을 미국 미네소타의 사질토양에서 자라는 7-10, 27-33, 41-42년생 미국사시나무림에서 조사하였다. 대기로부터 그리고 풍화에 의해 유입되는 양분은 식물체내에 효과적으로 흡수, 저장되었다. 지상부 생물량은 유령림에서 $24.4t{\cdot}ha^{-1}$였고 성숙림에서 $139.2t{\cdot}ha^{-1}$로 증가하였으며, 여기에 저장된 양분의 총량도 같은 비율로 증가 하였다. 대기로부터 유입되는 양분의 양은 Ca, N, K, Mg, P 순으로 많았다. 연간 총낙엽생산량은 성숙림으로 갈수록 많았다. 그러나 유령임에서는 낙엽내 양분 함량이 높아 낙엽으로 인해 임지에 환원되는 양분의 총량에는 큰 차이가 없었다. 낙엽 분해와 양분 방출률은 성숙림보다는 유령림에서 높았고, 따라서 가용성 양분도 유령림에서 가장 많았다. 용탈에 의한 양분 손실은 모든 조사구에서 극히 적은 것으로 나다났다. 질소무기화작용은 유령림에서 가장 높았고 지하수위가 높은 곳에서는 2-3배 더 상승하였다. 양분순환 과정은 가용 양분의 증가와 함께 유령림에서 촉진된 것을 알 수 있었다. 양분의 수지균형과 벌채에 의한 양분 손실량을 고려했을 때 짧은 벌기령에 집약적인 벌채가 계속 될 경우 칼슘이 가장 고갈되기 쉬운 양분인 것으로 나타났다.
지하수 내에 영양염류와 중금속 등의 오염물질이 동시에 존재하는 경우 두 가지 이상의 반응성 매질을 적용한 연속식 반응벽체공법이 적용될 수 있다. 본 연구에서는 영양염류 오염물질인 암모늄과 인산염, 그리고 중금속인 카드뮴의 복합오염물질의 제거를 위해 제올라이트와 제강슬래그를 반응성 매질로 구성한 연속식 반응벽체공법의 적용성을 평가하였다. 흐름 조건을 모사한 주상실험을 수행하여 제올라이트와 제강슬래그와의 연속반응에 의한 오염물질의 제거효과를 평가하였다. 주상실험결과는 비평형 이류확산 모델을 적용하여 주상실험에서의 비평형 반응을 해석하였다. 주상실험을 통해 제올라이트는 암모늄 제거에 효과적이며 제강슬래그는 인산염과 카드뮴 제거에 효과적임을 확인하였으며, 연속식 반응벽체 구성 시 제올라이트와 제강슬래그 순서로 반응시키는 조건이 효과적인 것으로 나타났다.
양식장에서 생성되는 어류의 노폐물이나 미섭취되고 남은 사료분은 고농도의 질소와 인을 함유하고 있으나 미처리된 상태로 처리하고 있어 그에 따른 처리방안이 요구된다. 본 연구에서는 기존의 처리공정의 대용으로 생태공학적 처리로서 경제적으로 질소와 인 제거를 위해 실내재배조에 물상추를 적용하였다. 앙식장 배출수 처리를 위한 생물여과상의 처리효율을 향상시키기 위하여 물상추 여과조를 설치하여 다양한 조건하에 시도되었다. 실험 재료인 수초는 물상추를 재배하였고, 6개의 수조(62${\times}$60${\times}$86cm)에 재배조 용량이 80 L가 되도록 채우고 수리학적 체류시간(hydraulic retention time; HRT)을 1, 2, 4, 8일로 하여 운영하였다. HRT 8일인 경우 1차 배출수를 대상으로 하였을 경우 BOD, T-N, T-P의 제거율은 92.8, 79.0 및 93.6%로 각각 나타났다.
인공습지는 다양한 유형의 하수, 폐수에 대해 높은 제거효율을 가진 것으로 알려져 있다. 상향류식 인공습지는 10여년 전부터 많이 이용되는 이공습지 공법중의 하나이다. 본 연구에서는 인공습지의 하나인 부들(cattail)을 perlite에 식재한 상향류식 수초여과지(upflow vegetated filter UVF)장치와 수리동역학적 입자물질 전처리장치(hydrodynamic separator, HDS)를 조합한 장치를 제작하여 온실에 설치하였고, 인공하수에 대한 영양염류제거능을 분석하였다. 본 연구의 목적은 (i) 파일겆 규모의 UVF장치의 영양염류 처리능을 분석함에 있으며 (ii) Froude 수에 의한 확대설계시 직경에 대한 처리용량을 도출함에 있다 인공하수의 처리능을 분석한 결과 평균 수면적부하율 $22.7{\pm}9.6\;m^3/m^2/day$ 범위의 운전조건에서 인공하수의 처리능을 분석한 결과 평균 제거효율은 $COD_{Mn}$, TN, TP에 대해 각각 57.5%, 40.0%. 41.5%를 나타내었다. Froude수를 이용한 무차원 상사법칙을 이용하여 UVF장치의 실규모 설계용량을 산정한 결과 UVF의 직경을 3 m로 설계할 경우 75 $m^3/day$ 범위까지 처리가 가능한 것으로 산정되었다.
본 연구는 유류화합물로 오염된 토양의 생물학적 정화효율을 향상시키기 위한 연구로서, 정화목표인 TPH 500 mg/kg을 달성하기 위하여 유기성 영양분과 화학적 산화를 추가적으로 연계 적용하여 생물학적 정화효율의 성능향상 시험을 수행하였다. 경유로 오염된 토양을 대상으로 시험한 결과, 생물학적으로 정화하는 과정에서 무기성 성분(N, P)을 영양분으로 사용하여 정화한 경우에서 보다(정화효율 80.2%) 유기성 영향분인 퇴비와 액분을 사용한 경우가 각각 84.4%, 92.2%로 높은 정화효율을 보여주었다. 난분해성 물질을 함유한 토양의 생물학적 정화과정에서 tailing 현상이 일어나는 기간에 화학적 산화와 생물학적 정화를 병행하였을 때 TPH 농도를 134 mg/kg로 떨어뜨려 정화효율 98.1%를 얻은 반면에 생물학적 정화만 진행한 경우 TPH 1,073 mg/kg로 정화효율 84.7%를 나타내 화학적 산화의 병행처리가 더 효과적임을 알 수 있었다.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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제21권E2호
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pp.41-48
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2005
A novel hybrid system composed of a biotrickling filter and an activated sludge reactor was investigated under the conditions of four different SRTs (sludge retention times). The performance of the hybrid reactor was found to be directly comparable among the four different sludge ages. Discernible differences in the removal performance were observed among four different SRTs of 2, 4, 6, and 8 days. High removal efficiency was achieved by continuous circulation of activated sludge over the immobilized mixture culture, which allowed on pH control, addition of nutrients, and removal of paint VOCs (volatile organic compounds). The results also showed that the removal efficiency for a given pollutant depends on the activity of microorganisms based on the SRT. As the SRT increased gradually from 2 to 8 days, the average removal performance decreased. The highest removal rate was achieved at the SRT of 2 days at which the highest OUR (oxygen uptake rate), $6.1mg-O_2/liter-min$ was measured. Biological activity in the recycle microbes decreased to a much lower level, $3.6mg-O_2/liter-min$ at a SRT of 8 days. It is thus believed that young microorganisms were more active and more efficient for the VOCs removal of low concentrations and high flow rates. The apparent correlation of $R^2=0.996$ between the average removal efficiency and the average OUR at each SRTs suggests that VOCs degradation by young cells significantly affected the overall removal efficiency for the tested SRTs.
In this study, nutrients treatment by sequencing batch reactors(SBR) was performed. Nitrogen and phosphorus removal efficiencies were evaluated by changing SRT and mixing/aeration ratio. Not only nitrogen but also phosphorus removal patterns were investigated through track studies on 1 cycle. As SRT was fixed and mixing/aeration ratio was changed, maximum nitrogen removal efficiency was 87.6% at mixing/aeration ratio 0.67. Phosphorus removal efficiencies were more than 85.5% except no mixing condition. As mixing/aeration ratio was fixed and SRT was changed, nitrogen removal efficiencies were 70.5~79.8%, which represented slight changes, while phosphorus removal efficiencies were 49.0~97.3%, which represented sharply decreasing tendency at less than 20 day. Both phosphorus release rate k and maximum phosphorus release rate $P_{max}/M$ were are decreased as SRT was decreased, but they were not affected by mixing/aeration ratio. It was found that there is a linear relationship between ortho-phosphate uptake and maximum ortho-phosphate release.
The feasibility of enhancing biological nutrient removal from an industrial wastewater was tested with food waste leachate and sugar liquid waste as external carbon sources. Long term influences of adding external carbon sources were investigated to see how the biological nutrient removal process worked in terms of the removal efficiency. The addition of the external carbons led to a significant improvement in the removal efficiency of nutrients: from 49% to approximately 76% for nitrogen and from 64% to around 80% for phosphorus. Approximately, 20% of the removal nitrogen was synthesized into biomass, while the remaining 80% was denitrified. Though the addition of external carbon sources improved nutrient removal, it also increased the waste sludge production substantially. The optimal observed BOD/TN ratio, based on nitrogen removal and sludge production, was around 4.0 in this study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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