The Disinfectants/Disinfection By-products (D/DBP) Rule proposed by the US Environmental Protection Agency requires the implementation of enhanced coagulation as a control strategy for natural organic matter (NOM) removal and as a means of limiting the formation of all DBPs, i.e., not just the trihalomethanes and haloacetica acids. To control DBP formation, several best available technologies (BATs) were determined for removal of DBPs and DBP precursors. The enhanced coagulation is one of the BATs for DBP precursors removal. Treatment facilities that achieve a specified percent removal of total organic carbon (TOC) prior to the application of a continuous disinfectant or that achieve a residual TOC concentration < 2mg/L prior to the application of a continuous disinfectant are considered to be in compliance with enhanced coagulation. The enhanced coagulation was applied to raw water in Korea, the Han River. Raw water were examined and effects of different raw water qualities on enhanced coagulation were investigated. Three analyses were used for raw water characteristics, water quality measurement, molecular weight distributions, hydrophobic/hydrophilic fractionation. The Han River had the relatively low alkalinity and low organic carbon concentration. The results of molecular weight distributions showed significant portions of low molecular weight organics, which is very different from most water in USA. The alum doses for the required TOC removal guided from USEPA manual were quite low (i.e. 10~30 mg/L alum) for the water, probably due to the specific water quality of the Han River.
This study has been attempted to generate electricity, while simultaneously treating artificial organic wastewater using both batch and continuous microbial fuel cells (MFCs). In the batch MFC, current-voltage curve showed an onset potential of -0.69 V vs. Ag/AgCl. The potential range between this potential and 0 potential displayed an available voltage for an automatic production of electric energy and glucose, which was oxidized and treated at the same time. The 486 mg/L glucose solution showed the maximum power of $30mW/m^2$ and the maximum current density of $75mA/m^2$ shown in the power curve. As a result, discharging of the cell containing COD 423 mg/L at the constant current density of $60mA/m^2$ showed a continuous electricity generation for about 22 hours that dropped rapidly due to dissipating of organic material. Total electric energy production was 18.0 Wh. While discharging, the pH change was low and dropped from pH 6.53 to 6.20 then increased to 6.47, then stabilized at this charge. The COD treatment efficiency was found to be 72%. In the continuous MFC, COD removal tends to increase as the hydraulic retention time is increased. At one day of hydraulic retention time as the maximum value reaches the COD removal efficiency, power production rate and power production rate per COD removal that were obtained were 68.8%, $14mW/m^2$, and $20.8mW/m^2/g$ CODrm, respectively. In the continuous MFC, the power production rate per COD removal increases as the hydraulic retention time is increased and decreases as the organic loading rate is increased. At the values lower than an organic loading rate of $1kgCOD/m^3/d$, the values higher than about $18.1mW/m^2/g$ CODrm could be obtained.
Ray, Schindra Kumar;Truong, Hai Bang;Arshad, Zeshan;Shin, Hyun Sang;Hur, Jin
Membrane and Water Treatment
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v.11
no.4
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pp.257-274
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2020
There are many previous review articles are available to summarize either the characterization methods of effluent organic matter (EfOM) or the individual control treatment options. However, there has been no attempt made to compare in parallel the physicochemical treatment options that target the removal of EfOM from biological treatments. This review deals with the recent progress on the characterization of EfOM and the novel technologies developed for EfOM treatment. Based on the publications after 2010, the advantages and the limitations of several popularly used analytical tools are discussed for EfOM characterization, which include UV-visible and fluorescence spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), size exclusion chromatography (SEC), and Fourier transform-ion cyclotron resonance-mass spectrometry (FT-ICR-MS). It is a recent trend to combine an SEC system with various types of detectors, because it can successfully track the chemical/functional composition of EfOM, which varies across a continuum of different molecular sizes. FT-ICR-MS is the most powerful tool to detect EfOM at molecular levels. However, it is noted that this method has rarely been utilized to understand the changes of EfOM in pre-treatment or post-treatment systems. Although membrane filtration is still the preferred method to treat EfOM before its discharge due to its high separation selectivity, the minimum requirements for additional chemicals, the ease of scaling up, and the continuous operation, recent advances in ion exchange and advanced oxidation processes are greatly noteworthy. Recent progress in the non-membrane technologies, which are based on novel materials, are expected to enhance the removal efficiency of EfOM and even make it feasible to selectively remove undesirable fractions/compounds from bulk EfOM.
Kim, Su-Yeon;Choi, Yong-Bum;Jo, You-Na;Han, Dong-Joon;Kwon, Jae-Hyouk
Clean Technology
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v.25
no.3
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pp.231-237
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2019
The BOD removal efficiency according to HRT of the continuous inflow SBR process was decreased from 92.1 ~ 96.0% at HRT 9 ~ 15 h to 86.9 ~ 90.7% at HRT 6 h, but a stable removal efficiency was shown up to HRT 6 h. The T-N removal rate was decreased to 80.1 ~ 87.9% at HRT 12 ~ 15 h, to 71.9 ~ 87.0% at HRT 9 h, and to 60.1 ~ 65.7% at HRT 6 h. As a result of the test of removing organic matter and nitrogen, the optimum HRT of the continuous inflow SBR reactor is determined as 9 h. The TCODcr removal efficiency was 88.4 ~ 96.0% and the TBOD removal efficiency was 92.1 ~ 98.1% as a result of examination of organic matter removal efficiency according to a change in the recycling rate (1 ~ 5Q) at HRT 9 h, suggesting that the a change in the recycling rate has a minimal effect on the removal of organic matter. The T-N removal efficiency was 70.3 ~ 80.4% at 1 ~ 2Q, 77.2 ~ 85.6% at 3Q and 61.5 ~ 80.8% at 4 ~ 5Q according to a change in the recycling rate. The TP removal efficiency was reduced to 75.0 ~ 84.6% at 1 ~ 4Q and to 63.3 ~ 72.4% at 5Q. This is presumably because the release and ingestion of phosphorus (P) by microorganisms is not performed smoothly at 5Q or more. Therefore, the optimum recycling rate for removing organic matter and nutrients was found to be 3Q.
BACKGROUND: Anaerobic digestion process is recently adapted technology for treatment of organic waste such as animal manure because the energy embedded in the waste can be recovered from the waste while the organic waste were digested. Ever increased demand for consumption of meat resulted in the excessive use of antimicrobials to the livestocks for more food production. Most antimicrobials administered to animals are excreted through urine and feces, which might highly affect the biological treatment processes of the animal manure. The aim of this study was to investigate the effects of antimicrobials on the efficiency of anaerobic digestion process and to clarify the interactions between antimicrobials and anaerobes. METHODS AND RESULTS: The experiment was consisted of two parts 1) batch test to investigate the effects of individual antibiotic compounds on production of methane and VFAs(volatile fatty acids), and removal efficiency of organic matter, and 2) the continuous reactor test to elucidate the effects of mixed antimicrobials on the whole anaerobic digestion process. The batch test showed no inhibitions in the rate of methane and VFAs production, and the rate of organic removal were observed with treatment at 1~10 mg/L of antimicrobials while temporary inhibition was observed at 50 mg/L treatment. In contrast, treatment of 100 mg/L antimicrobials resulted in continuous decreased in the rate of methane production and organic removal efficiency. The continuous reactor test conduced to see the influence of the mixed antimicrobials showed only small declines in the methane production and organic matter removal when 1~10 mg/L of combined antimicrobials were applied but this was not significant. In contrast, with the treatment of 50 mg/L of combined antimicrobials, the rate of organic removal efficiency in effluent decreased by 2~15% and the rate of biogas production decreased by 30%. CONCLUSION(s): The antimicrobials remained in the animal manure might not be removed during the anaerobic digestion process and hence, is likely to be released to the natural ecosystem. Therefore, the efforts to decline the usage of antimicrobials for animal farming would be highly recommended.
In this study, it was performed using submerged nonwoven bioreactor(SNBR) for removal of organic matter, nitrogen and phosphate under different aeration intervals(intermittent aeration). We applied the SNBR at the cheap nonwoven fiber module instead of the expensive membrane. The SUBR was mainly made up of an activated sludge reactor and a transverse flow nonwoven module, with an innovative configuration being in application between them. In case of sewage, the aeration conditions experimented consist of continuous aeration and 60min/60min, 120min/60min, 120min/120min of aeration/nonaeration time intervals, respectively. In case of landfill leachate, the intermittent aeration condition was 120min/120min at aeration/nonaeration. Consequently, a high COD removal rate (about 94%) was achieved in sewage and leachate. Although nutrient removal rate was relatively high without any additional chemicals.
The experiments were performed using both batch and continuous column reactors. Batch biodegradation studies were performed under aerobic conditions to determine the biodegradable fraction of the natural organic matter (NOM) source. NOM source was evaluated for its biodegradability at three different UV irradiation conditions and compared to its biodegradability without UV irradiation. In continuous experiments, system operating parameters of empty bed contact time (EBCT), recycle ratio, and influent concentration affected the extent of biofiltration in the biofilters. The effluent UV254/DOC ratios fro the biologically active columns were consistently lower than the influent values, which indicated that the dissolved organic carbon (DOC) removed by biodegradation was not a significant part of the UV-absorbable material. The increase in UV254/DOC ratio was caused by the DOC decrease across the biofilter because there was essentially no difference between the feed and effluent UV254 absorbance values over time. The results of this research showed that biofiltration was an effective method for removing the biodegradable fraction of NOM from water supplies.
Kim, Baik-Ho;Baik, Soon-Ki;Hwang, Su-Ok;Hwang, Soon-Jin
Korean Journal of Ecology and Environment
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v.42
no.2
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pp.161-171
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2009
A 'continuous removal of organic matters (CROM) system' using a native freshwater bivalve in Korea Anodonta woordiana, was developed to determine its potential of controlling various sestons in eutrophic lake system, and to evaluate its effect on water quality improvement under consideration of sediment addition as habitat. We designed CROM experiments with four treatments: no mussels and no sediment (W, negative control), no mussels and sediment (WS, positive control), mussels and no sediment (WM), and mussels and sediment (WMS). The experiments were performed at the condition of 18${\sim}$25 L $h^{-1}$ of inflow, mussel density of 486.1 indiv. $m^{-2}$, and temperatures between 15 and $22^{\circ}C$ for 13 consecutive days. Physicochemical and biological parameters were measured at daily (10:00 am) intervals after the mussel addition. Results indicated that mussel stockings without addition of sediment effectively removed sestons (suspended solids and chlorophyll-a) at nearly same level over 80 percentage of the control during the study, while there were no differences in removal activities of sestons between with and without sediment (P>0.5). Therefore, it clearly suggests that CROM system using A. woordiana has a strong potential to control the seston in surface water of eutrophic lake.
A laboratory experiment was performed to investigate nitrogen removal by the soil column. The addition of 20% waste oyster shell to the soil accelerated nitrification in soil column. The $NO_3^--N$ concentration in the effluent decreased with the decrease of HRT(Hydraulic Retention Time). When methanol and glucose added as carbon sources, the average removal rates of T-N(Total Nitrogen) were 82% and 77.9%, respectively. The $NO_3^--N$ removal by methanol supplementation in soil column can likely be attributed to denitrification. In continuous removal of nitrogen using the soil column, the COD(Chemical Oxygen Demand) and $NH_4^+-N$ removed simultaneously in organic matter decomposing column. The greater part of $NH_4^+-N$ was nitrified by the percolated through nitrification column, and the little $NH_4^+-N$ was found in the effluent. The T-N of 87.4% removed at HRT of 36 hrs in denitrfication column. Because of nitrified effluents from nitrification column are low in carbonaceous matter, an external source of carbon is required.
This study is about efficiency of pretreatment process and operating factor to membrane process at continuous coagulation/ultrafiltration process in water treatment. The capacity of pilot plant was $0.06{\beta}(C)/d$. The raw water used was from Nakdong stream which was characteristized by high organic matter and high turbidity. The result of the test was that coagulation is good process as to high removal rate to organic matter and turbidity but It caused problem to membrane pore blocking. This paper is to determine the membrane fouling potential under different membrane flux, backwash pressure and linear velocity. Backwash pressure and flux is important parameter on operation of membrane system. Those are directly affected on membrane system. When backwash pressure increased from 150 kPa to 200 kPa, the result showed that fouling (pressure increase rate) changed from 3.69 kPa/h to 0.93 kPa/h and the recovery rate changed from 90.7 % to 82.0 %. Linear velocity had slightly effect on fouling. Linear velocity increased from 0.2 m/s to 0.5 m/s, the corresponding pressure rate changed from 0.93 kPa/d to 0.77 kPa/d.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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