• 대한환경공학회지
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• 제30권2호
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• pp.175-180
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• 2008

본 연구는 Fill-Contact-Settle-Decant-Idle의 공정으로 구성된 활성슬러지 공정인 SBR(Sequencing bach reactor)공정에서 수리학적 체류시간을 24시간으로 하여 운전하였으며, 세포외 폴리머의 생성량, 흡착량, 제거율 등과 SRT와의 상관관계에 대한 특성을 조사하였다. 본 실험의 목적은 활성슬러지 시스템에서 다양한 SRT를 통한 생물흡착 특성을 결정하기 위한 것이다. 연구 결과 SRT(Sludge retention time)가 증가함에 따라 단위 미생물당 유기물 흡착율 및 제거율이 감소하는 것으로 나타났으며 단위 미생물당 생성되는 세포외 폴리머 양도 감소하는 것으로 나타났다. 생물흡착효율은 SRT가 증가할수록 높았고 SRT 30일에서 그 값은 53.2%였다. 하지만 단위 미생물당 생물흡착량은 SRT 2일에서(48.6 mg COD/gVSS) 가장 높게 관찰되었다. SRT에 따른 EPS량은 TSS, TCOD$_{Cr}$ 그리고 TKN에 의해 정량적으로 분석하였다. 상기의 결과로 인하여 슬러지의 플록 형성을 방해하여 슬러지의 침강성을 저해하며, COD 제거효율을 감소시키는 결과를 초래하는 것으로 사료된다. 따라서 미생물을 이용한 생물학적 공정 운영시 EPS의 특성을 고려하여 SRT, MLSS 유지, 유기물 부하량 등의 설계 인자를 적정히 선정하여 운영하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제26권3호
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• pp.5-14
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• 2018

하수재이용시설 막여과 농축수가 하수처리장 생물반응조 미생물에 미치는 영향을 알아보기 위하여 기 운영 중인 하수재이용시설 농축수를 채취 분석하고 농축수 주입에 따른 산소섭취율 변화 및 연속식 활성슬러지 실험을 수행하였다. 기 운영 중인 하수재이용시설 농축수를 분석한 결과 농축수의 유기물과 T-P 농도는 SS 농도와 밀접한 관계가 있고 농축수 내의 이온성 물질은 $Cl^-$ > $Na^+$ > $Ca^{2+}$ > $K^+$ > $Mg^{2+}$ > $F^-$순으로 높게 나타났으며 농축수의 항목별 분석값은 농축수 채취시기에 따라 크게 변함을 알 수 있었다. 농축수 비율에 따른 미생물 산소섭취율(OUR) 실험을 실시한 결과 농축수 비율이 증가함에 따라 농축수가 활성슬러지 미생물에 유기물로 작용하여 산소섭취율이 증가함을 알 수 있었으며 OUR 실험만으로는 독성영향을 주는 농축수 비율을 산정할 수 없었다. 연속 활성슬러지 실험을 실시한 결과 농축수 주입비율이 증가함에 따라 MLSS 농도, 유기물 제거효율 그리고 T-N 제거효율은 서서히 감소하였다. 따라서, 실험결과 농축수가 활성슬러지의 처리효율에 영향을 주기 시작하는 주입비율은 25% 이상인 것으로 판단된다.

• 한국환경보건학회지
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• 제28권1호
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• pp.51-65
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• 2002

This study was carried out to apply some basic physical and chemical treatment options including Fenton's oxidation, and to evaluate the performances and the characteristics of organic and nitrogen removal using lab-scale biological treatment system such as complete-mixing activated sludge and sequencing batch reactor(SBR) processes for the treatment of leachate from a municipal waste landfill in Gyeongnam province. The results were as follows: Chemical coagulation experiments using aluminium sulfate, ferrous sulfate and ferric chloride resulted in leachate CO $D_{Cr}$ removal of 32%, 23% and 21 % with optimum reaction dose ranges of 10,000～15,000 mg/$\ell$, 1,000 mg/$\ell$ and 500～2,000 mg/$\ell$, respectively. Fenton's oxidation required the optimum conditions including pH 3.5, 6 hours of reaction time, and hydrogen peroxide and ferrous sulfate concentrations of 2,000 ～ 3,000 mg/$\ell$ each with 1:1 weight ratio to remove more than 50% of COD in the leachate containing CO $D_{Cr}$ between 2,000 ～ 3,000 mg/$\ell$. Air-stripping achieved to remove more than 97% of N $H_3$-N in the leachate in spite of requiring high cost of chemicals and extensive stripping time, and, however, zeolite treatment removing 94% of N $H_3$-N showed high selectivity to N $H^{+}$ ion and much faster removal rate than air-stripping. The result from lab-scale experiment using a complete-mixing activated sludge process showed that biological treatability tended to increase more or less as HRT increased or F/M ratio decreased, and, however, COD removal efficiency was very poor by showing only 36% at HRT of 29 days. While COD removal was achieved more during Fenton's oxidation as compared to alum treatment for the landfill leachate, the ratio of BOD/COD after Fenton's oxidation considerably increased, and the consecutive activated sludge process significantly reduced organic strength to remove 50% of CO $D_{Cr}$ and 95% of BO $D_{5}$ . The SBR process was generally more capable of removing organics and nitrogen in the leachate than complete-mixing activated sludge process to achieve 74% removal of influent CO $D_{Cr}$ , 98% of BO $D_{5}$ and especially 99% of N $H_3$-N. However, organic removal rates of the SBR processes pre-treated with air-stripping and with zeolite were not much different with those without pre-treatment, and the SBR process treated with powdered activated carbon showed a little higher rate of CO $D_{Cr}$ removal than the process without any treatment. In conclusion, the biological treatment process using SBR proved to be the most applicable for the treatment of organic contents and nitrogen simultaneously and effectively in the landfill leachate.e.

• 한국환경과학회지
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• 제2권4호
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• pp.317-324
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• 1993

Effluent recycling effect on UASB reactor performances is known as an important operational factor. In the present study, the possibility of intermittent recycle in UASB process for saving the power consumption was examined at different organic loading and various operational modes in recycle time period. The organic removal efficiencies of the reactors operated with the intermittent effluent recycle were considerably higher compared to those without the effluent recycle. In the intermittent recycle mode, the organic removal efficiencies slightly decreased as the non-recycle time period in the operational mode increased. Proper ratio of recycle and non-recycle time period in the mode seemed to be required to prevent the produced biogas from accumulation in the sludge bed, which caused dead zone in the reactor and sludge loss when the gas was escaped from the bed at the certain pressure.

• 상하수도학회지
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• 제21권5호
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• pp.513-520
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• 2007

The simulation programs used for diagnosis and design of activated sludge process require organic fractions in municipal wastewater as the input variables. However, methods for characterizing organic fractions are still under development, and are not standardized. In this study, total COD of municipal wastewater was experimentally subdivided into readily and slowly biodegradable COD as well as soluble and particulate inert COD. The COD fractionation of the three municipal wastewater for one year shows linear relationship between each COD fraction and TCOD concentration with around 100% COD balance. This result means that the COD fraction do not vary very much with time, although the actual influent concentrations vary significantly with time and day. Therefore, the experimentally subdivided COD fractions can be utilized as wastewater specific parameters for the simulation of activated sludge processes.

• 유기물자원화
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• 제3권2호
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• pp.47-57
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• 1995

본 연구의 목적은 유기성폐기물 퇴비화시 교반강도가 퇴비화공정에 미치는 영향을 알아보기 위한 것이다. 주된 연구지표는 교반강도와 초기수분함량이었다. 본 연구를 위하여 기계식 교반장치를 갖춘 실험실규모의 퇴비화반응조가 이용되었다. 실험대상폐기물은 생분뇨슬러지와 감압증발처리공정을 거친 분뇨슬러지, 그리고 돈분을 이용하였다. 초기수분함량이 60%와 63% 인 경우 연속교반시 간헐교반보다 유기물분해율이 더 높게 나타났다. 또한 시료의 물리적 성상도 연속교반이 간헐교반보다 더 균등질의 양호한 상태를 나타내었다. 한편 초기 수분함량 68%인 경우는 혼합되기 보다는 시료 일부가 반죽상태를 형성하는 문제가 발생하였으며 유기물분해율도 연속교반의 경우가 간헐교반보다 더 낮게 나타났다.

• 한국물환경학회지
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• 제36권1호
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• pp.55-68
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• 2020

Because of the intensified environmental problems such as climate change and resource depletion, sewage treatment technology focused on energy management has recently attracted attention. The conversion of primary sludge from the primary sedimentation tank and excessive sludge from the secondary sedimentation tank into biogas is the key to energy-positive sewage treatment. In particular, the primary sedimentation tanks recover enriched biodegradable organic matter and anaerobic digestion process produces methane from the organic wastes for energy production. Such technologies for minimizing oxygen demand are leading the innovation regarding sewage treatment plants. However, sewage treatment facilities in Korea lack core technology and operational know-how. Actually, the energy potential of sewage is higher than sewage treatment energy consumption in the sewage treatment, but current processes are not adequately efficient in energy recovery. To improve this, it is possible to apply chemically enhanced primary treatment (CEPT), high-rate activated sludge (HRAS), and anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) to the primary sedimentation tank. To maximize the methane production of sewage treatment plants, organic wastes such as food waste and livestock manure can be digested. Additionally, mechanical pretreatment, thermal hydrolysis, and chemical pretreatment would enhance the methane conversion of organic waste. Power generation systems based on internal combustion engines are susceptible to heat source losses, requiring breakthrough energy conversion systems such as fuel cells. To realize the energy positive sewage treatment plant, primary organic matter recovery from sewage, biogas pretreatment, and co-digestion should be optimized in the energy management system based on the knowledge-based operation.

• 대한환경공학회지
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• 제22권6호
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• pp.1083-1091
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• 2000

본 연구는 펜톤산화 공정에서 발생되는 펜톤슬러지를 응집제와 펜톤산화 공정에서의 촉매로 재이용할 수 있는지 여부를 검토하여 고농도의 난분해성 유기물질을 함유한 침출수를 효과적이고 경제적으로 처리할 수 있는 기술을 개발하는데 그 목적을 두었다. Batch-Scale 연구 결과 펜톤슬러지를 응집제와 펜톤산화 공정의 촉매제로 혼합사용하여 응집 공정과 펜톤산화 공정에 적용할 경우 약품만을 사용하는 경우보다 응집제의 사용량을 50%, 펜톤산화 공정의 촉매제 사용량을 50% 감소시킬 수 있었으며, 응집 공정과 펜톤산화 공정에서 발생되는 슬러지의 발생량도 감소시킬 수 있는 것으로 조사되었다. 실험실 규모의 연속식 처리 실험을 수행한 결과 펜톤슬러지를 응집제로 재이용함으로써 평균 8.5% 정도 유기물 제거효율이 증가하였으며, 슬러지의 발생량은 35% 감소하는 것으로 조사되었다. 또한 펜톤슬러지를 펜통촉매제로 재이용함으로써 유기물 제거면에서 평균 5.3% 정도 효율이 증가하였으며, 슬러지의 발생량은 14% 정도 감소하는 것으로 조사되었다. 이상의 결과로 펜톤산화 공정에서 발생하는 슬러지의 재이용은 약품 비용이나 슬러지 처리 비용을 절감시킬수 있을 것으로 결론지을 수 있다.

• 한국환경과학회지
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• 제32권1호
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• pp.47-55
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• 2023

This study evaluated the biochemical methane potential (BMP) of primary sludge, secondary sludge, and food waste in batch anaerobic mono-digestion tests, and investigated the effects of mixture ratio of those organic wastes on methane yield and production rate in batch anaerobic co-digestion tests, that were designed based on a simplex mixture design method. The BMP of primary sludge, secondary sludge and food waste were determined as 234.2, 172.7, and 379.1 mL CH₄/g COD, respectively. The relationships between the mixing ratio of those organic wastes with methane yield and methane production rate were successfully expressed in special cubic models. Both methane yield and methane production rate were estimated as higher when the mixture ratio of food waste was higher. At a mixing ratio of 0.5 and 0.5 for primary sludge and food waste, the methane yield of 297.9 mL CH₄/g COD was expected; this was 19.4% higher than that obtained at a mixing ratio of 0.3333, 0.3333 and 0.3333 for primary sludge, secondary sludge, and food waste (249.5 mL CH₄/g COD). These findings could be useful when designing field-scale anaerobic digersters for mono- and co-digestion of sewage sludges and food waste.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.5-13
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• 2022

현대의 환경문제는 다량의 폐기물의 발생과 무분별한 에너지의 소비로 인한 환경오염이 가속화 되고 있다는 것이다. 대표적인 에너지 생산 연료인 화석연료는 에너지를 생산하는 과정에서 연소가 이루어져 다량의 온실가스가 발생하고 최종적으로 기후변화를 야기한다. 또한 전 세계적으로 발생하는 폐기물의 양도 지속적으로 증가하고 있으며 처리하는 과정에서 환경오염이 발생하고 있다. 이와 같은 문제들을 동시에 해결하기 위한 방법 중 하나는 유기성 폐기물의 에너지화 및 감량화이다. 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지는 해양매립이 전면 금지된 이후로 다양하게 처리되고 있으나, 그 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 하수슬러지는 유기물을 다량 함유하고 있어 혐기소화를 통하여 하수슬러지를 에너지화 하고 최종 배출되는 폐기물을 감량화 하는 것이 바람직하다. 하지만, 잉여슬러지의 경우 대부분이 하수처리에 이용되었던 미생물 덩어리로써 잉여슬러지가 혐기성소화 되기 위해서는 먼저 미생물의 세포벽이 파괴되어야 하는데 세포벽 파괴에는 많은 시간이 요구되기 때문에 혐기성 소화 과정만으로는 높은 바이오가스 생산율이나 폐기물 감량율을 달성할 수 없다. 따라서 잉여슬러지를 가용화하는 전처리 공정이 필요하며, 여러 가지 가용화 공법 중에서 열적 가용화 공정이 가장 효율적인 것으로 검증되었고, 혐기성소화 공정의 전처리 과정으로써 열적가용화 공정을 이용하여 잉여슬러지에 포함된 세포벽을 파괴한 후 전처리 된 잉여슬러지를 혐기성소화 함으로써 높은 바이오가스 생산율과 폐기물 감량율을 달성할 수 있다. 본 연구에서는 열적 가용화장치를 통하여 TS 10%의 농축 잉여슬러지를 전처리하는데 있어서 체류시간 및 운전온도 변수에 따른 가용화 특성에 대한 연구를 수행하였다. 열적 가용화장치의 체류시간에 대한 실험변수는 운전온도를 160 ℃로 고정한 상태에서 각각 30분, 60분, 90분, 120분이었다. 실험 결과로 도출된 TCOD와 SCOD를 통해 계산된 가용화율은 각각 12.11%, 20.52%, 28.62%, 31.40% 순으로 증가하였다. 또한, 운전온도에 따른 변수는 반응시간을 60분으로 고정한 상태에서 각각 120℃, 140℃, 160℃, 180℃, 200℃였으며 가용화율은 각각 7.14%, 14.52%, 20.52%, 40.72%, 57.85% 순으로 증가하였다. 이 외에 TS, VS, T-N, T-P, NH₄⁺-N, VFAs를 분석하여 농축 잉여슬러지를 대상으로 하는 열적 가용화 특성에 대한 평가를 수행 했으며, 그 결과 TS 10%의 농축 잉여슬러지에 대한 열적 가용화를 통하여 30% 이상의 가용화율을 얻기 위해서는 운전온도를 160℃로 고정할 경우 120분의 체류시간이 필요하며, 운전시간을 60분으로 고정할 경우 170℃ 이상의 운전온도가 요구되어 진다.