• 제목/요약/키워드: Simultaneous organic and nitrate removal

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생물환원전극 미생물연료전지에서 외부저항 및 유입부하에 따른 유기물 및 질소 제거와 전기생산에 미치는 영향 (Effect of the Organic and Nitrogen Removal and Electricity Production on Changing the External Resistor and the Inflow Loading in the Biocathode Microbial Fuel Cell)

  • 김지연;김병군;김홍석;윤주환
    • 한국물환경학회지
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    • 제31권5호
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    • pp.556-562
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    • 2015
  • In order to remove the organic substances and the nitrate-nitrogen contained in wastewater, some researchers have studied the simultaneous removal of organics and nitrogen by using different biocathode microbial fuel cells (MFCs). The operating conditions for removing the contaminants in the MFCs are the external resistances, HRTs, the concentration of the influent wastewater, and other factors. This study aimed to determine the effect of the external resistors and organic loading rates, from the changing HRT, on the removal of the organics and nitrogen and on the production of electric power using the Denitrification Biocathode - Microbial Fuel Cell (DNB-MFC). As regards the results of the study, the removal efficiencies of $SCOD_{Cr}$ did not show any difference, but the nitrate-nitrogen removal efficiencies were increased by decreasing the external resistance. The maximum denitrification rate achieved was $129.2{\pm}13.54g\;NO_3{^-}-N/m^3/d$ in the external resistance $1{\Omega}$, and the maximum power density was $3,279mW/m^3$ in $10{\Omega}$. When the DNB-MFC was operated with increasing influent organic and nitrate loading by reducing the HRTs, the $NO_3{^-}-N$ removal efficiencies were increased linearly, and the maximum nitrate removal rate was $1,586g\;NO^3{^-}-N/m^3/d$ at HRT 0.6 h.

PHOSPHORUS RELEASE AND UPTAKE ACCORDING TO NITRATE LOADING IN ANOXIC REACTOR OF BNR PROCESS

  • Kim, Kwang-Soo
    • Environmental Engineering Research
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    • 제10권5호
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    • pp.257-263
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    • 2005
  • A batch and a continuous type experiments were conducted to test the conditions for simultaneous phosphorus release and uptake, and denitrification, taking place in one process. The bacteria able to denitrify as well as to remove phosphorus were evaluated for the application to biological nutrient removal(BNR) process. In the batch-type experiment, simultaneous reactions of phosphorus release and uptake, and also denitrification were observed under anoxic condition with high organic and nitrate loading. However the rate and the degree of P release were lower than that occurred under anaerobic condition. BNR processes composed of anaerobic-anoxic-oxic(AXO), anoxic-anaerobic-oxic(XAO) and anoxic-oxic(XO) were operated in continuous condition. The anoxic reactors in each process received nitrate loading. In the AXO process, P release in anaerobic reactor and the luxury uptake in oxic reactor proceeded actively regardless to nitrate loading. However in XAO and XO processes, P release and luxury uptake occurred only with the nitrate loading less than $0.07\;kg{NO_3}^--N$/kgMLSS-d. With higher nitrate load, P release increased and the luxury uptake decreased. Therefore, it appeared that the application of denitrifying phosphorus-removing bacteria (DPB) to BNR process must first resolve the problem with decrease of luxury uptake of phosphorus in oxic reactor.

Entrapped Mixed Microbial Cell (EMMC) 공정을 이용한 수산물 가공 폐수처리에서 유기물 및 질소 동시제거 (Simultaneous Removal of Organic and Nitrogen in the Treatment of Fish Processing Wastewater using Entrapped Mixed Microbial Cell (EMMC) Process)

  • 정병철;박권삼;정병곤
    • 한국물환경학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.492-497
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    • 2006
  • Feasibility of simultaneous removal of organic materials and nitrogen in the wastewater from fisheries processing plant was evaluated using entrapped mixed microbial cell (EMMC) process. The experiment was performed using activated sludge from municipal sewage treatment plant which was immobilized with gel matrix by cellulose triacetate. It was found the stable operation at the treatment system which is composed of anoxic and oxic tank, was possible when the organic and nitrogen loading rates were increased stepwise. The organic and nitrogen loading rates were conducted from 0.65 to $1.72kgCOD/m^3/d$ and from 0.119 to $0.317kg\;T-N/m^3/d$ with four steps, respectively. The maximum nitrogen loading rate which could satisfy the regulated effluent standard of nitrogen concentration, was $0.3kg\;T-N/m^3/d$. The removal efficiency of total nitrogen was decreased apparently as increasing nitrogen loading rates, whereas the removal efficiency of ammonium nitrogen was effective at the all tested nitrogen loading rates. Therefore, it was concluded that nitrification was efficient at the system. Nitrate was removed efficiently at the anoxic tank. whereas the nitrification efficiency at the oxic tank ranged 94.0% to 96.9% at the tested loading rates. The removal efficiencies of chemical oxygen demand (COD) and those of total nitrogen at the entire system ranged from 94.2% to 96.6% and 73.4% to 83.4%, respectively.

(AO)2 연속 회분식 생물막 반응기에서 포기 시간 배분에 따른 유기물 및 질소와 인의 동시 제거에 관한 연구 (A Simultaneous Removal of Organic, Nitrogen and Phosphorus According to the Distribution of Aeration Time in (AO)2 SBBR)

  • 박영식;김동석
    • 한국환경과학회지
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    • 제14권9호
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    • pp.861-871
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    • 2005
  • This study was carried out to get more operational characteristics of Anoxic(anaerobic)-Oxic-Anoxic-Oxic $(AO)_2$ sequencing batch biofilm reactors (SBBRs) at the low TOC concentration, The operating time in anoxic (anaerobic) time to oxic time was I : I. Experiments were conducted to find the effects of the aeration time distribution on the organic matters and nutrients removal. Three lab-scale reactors were fed with synthetic wastewater based on glucose as carbon source. During studies, the operation mode was fixed. The first aeration time to the second aeration time in SBBR-I was 2 : 3, and those in SBBR-2 and SBBR-3 were I : 4 and 3 : 2, respectively. The organic removal efficiency didn't show large difference among three reactors of different aeration time distribution. However, from these study results, the optimum aeration time distribution in the first and the second aeration time for biological nutrient removal was shown as 3 : 2. The release of phosphorus was inhibited at the second non-aeration period because of the low TOC concentration and the nitrate produced by the nitrification at the first aeration period.

USB 반응조에서 ${NO_3}^--N/COD$ 비해 따른 탈질과 메탄화 동시반응 (Simultaneous Denitrification and Methanogenesis at Various ${NO_3}^--N/COD$ Ratios in an USB Reactor)

  • 박상민;전항배;박노백;오규환
    • 대한환경공학회지
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    • 제27권11호
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    • pp.1174-1179
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    • 2005
  • 상향류식 슬러지 블랭킷(USB) 반응조에서 탈질 및 메탄생성 동시반응에 N/C(${NO_3}^--N/COD$)비가 미치는 영향을 관찰하였다. 질산염을 첨가하지 않은 반응조에서 84%의 유입 COD가 메탄가스로 전환되었다. N/C 비가 증가함에 따라, 질소가스의 발생량은 증가하였으나, 메탄가스 발생은 감소하여 N/C 비 0.20 이상에서 중지되었다. 유입된 질산염은 완전히 질소가스로 탈질 되었으나 N/C비가 0.40에서는 유기탄소원의 부족으로 인해 질산염 제거효율이 40% 미만으로 감소하였다. N/C 비가 증가함에 따라 탈질반응에 의해 소비된 COD 양은 증가하였다. 메탄생성 반응은 N/C 비 0.05 이상에서 영향을 받기 시작하였는데, 이는 질산염과 이들의 탈질과정에서 발생된 중간생성물의 저해영향보다는 탈질과 메탄생성에 관여하는 미생물간의 유기탄소원에 대한 기질경쟁으로 설명될 수 있다. 동시 탈질과 메탄생성반응이 발생할 수 있는 임계 N/C 비는 0.20이었으며, 이 범위에서 유입된 COD는 탈질, 메탄생성 및 세포합성을 포함하는 기타 생화학적 반응들에 의해 92% 이상 제거되었다.

간헐폭기 생물활성탄 유동상에 의한 매립지침출수 처리 (Leachate Treatment using Intermittently Aerated BAC-Fluidizing Bed)

  • 김규연;이동훈
    • 유기물자원화
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    • 제13권4호
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    • pp.136-147
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    • 2005
  • 난분해성 유기물과 암모니아성 질소의 동시제거를 위해 간헐폭기 생물활성탄 유동상법을 이용하여 고농도 유기물함유 침출수에 대하여 실험을 수행하였다. 간헐폭기시 고려되어야 하는 폭기 시간과 비폭기 시간에 대하여 실험적 검토를 수행하였고 자동컴퓨터제어 가능성에 대하여 고찰하여 보았다. 그 결과 생물활성탄 유동상 반응조에 충전한 활성탄의 물리적 흡착능은 초기의 처리효율에 크게 기여하였으며 간헐폭기 생물활성탄 유동상에 의한 침출수 처리시 정상상태에 도달하는 시간은 40일 정도이었고 TOC와 암모니아성 질소 처리시 양호한 프로세스임을 알 수 있었다. 폭기 및 비폭기시간은 60분 폭기/60분 비폭기의 조건이 30분 폭기/90분 비폭기에 비해 처리효율이 양호하게 나타났고 고농도 유기물함유 침출수 처리실험에서 간헐폭기 생물활성탄 유동상에 의한 처리방법은 높은 TOC제거율, 질산화율 및 탈질율, 난분해성 유기탄소 제거율을 확인할 수 있었다. 또한 간헐폭기시 ORP 곡선의 변화에서 나타나는 굴곡점은 무산소상태의 종결점을 나타내는 파라메터로 이용가능하며 이를 간헐폭기 반응조의 최적 운전모드를 설정하는데 응용할 경우 소규모 자동화가 가능할 것으로 판단되었다.

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미생물 강제포획기술을 이용한 수산물 가공공장 폐수처리에서 부하율에 따른 유기물 및 질소의 제거 효율성 평가 (Evaluating the Removal Efficiency of Organic Compounds and Nitrogen Depending on Loading Rate in Wastewater Treatment from Fisheries Processing Plant Using an Entrapped Mixed Microbial Cell Technique)

  • 정병철;장수현;정병곤
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.14-20
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    • 2006
  • 수산물 가공공장 폐수의 생물학적 처리를 위하여 미생물 강제포획방식인 EMMC 공정을 적용하여 유기물 및 질소의 동시제거 가능성을 평가하였다. 처리도 실험은 도시하수처리장에서 가져온 활성슬러지를 cellulose triacetate를 이용한 gel matrix에 고정시켜 실험을 수행하였다. anoxic조와 oxic조로 구성된 시스템에 유기물 및 질소부하 율을 증가시켜가며 실험한 결과 비교적 안정된 형태의 운전이 가능하였다. 적용 유기물부하는 $0.65{\sim}1.72kgCOD/m^3{\cdot}d$, 총질소 부하는 $0.119{\sim}1.317kgT-N/m^3{\cdot}d$의 범위에서 4단계로 나누어 적용시켰다. 본 연구에 사용한 수산물 가공공장폐수의 경우 공장폐수의 유출수 총질소 농도 규제치인 60 mg/l 이하를 기준으로할 때 T-N의 경우 한계 적용용적부하는 약 $0.3kgT-N/m^3{\cdot}d$인 것으로 나타났다. T-N의 경우는 부하율 증가에 따른 제거효율 저하가 뚜렷하였으나 ${NH_4}^+-N$의 경우는 각 단계별로 부하율을 증가시키면서 실험해본 결과 부하율 증가에도 불구하고 제거 효율 변화는 완만하여 본 실험에 적용한 시스템의 경우 질산화 반응은 부하변동에 관계없이 효율적으로 이루어지는 것으로 평가되었다. 실험 기간 중 Anoxic조의 질산성 질소 제거율은 각 단계별로 평균 $99.51{\sim}98.62%$로 나타났으며 oxic조의 질산화 제거율은 $94.0{\sim}96.9%$로 나타났다. 시스템 전체로는 적용 용적부하율하에서 화학적 산소요구량(COD: Chemical Oxygen Demand)의 경우 $94.2%{\sim}96.6%$, 총질소의 경우 $73.4{\sim}83.4%$ 의 제거효율을 나타내었다.

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