• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.133-136
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• 2000

In recent years, hybrid neural network approaches which combine neural networks and mechanistic models have been gaining considerable interests. These approaches are potentially very efficient to obtain more accurate predictions of process dynamics by combining mechanistic and neural models in such a way that the neural network model properly captures unknown and nonlinear parts of the mechanistic model. In this work, such an approach was applied in the modeling of a full-scale coke wastewater treatment process. First, a simplified mechanistic model was developed based on the Activated Sludge Model No.1 and the specific process knowledge, Then neural network was incorporated with the mechanistic model to compensate the errors between the mechanistic model and the process data. Simulation and actual process data showed that the hybrid modeling approach could predict accurate process dynamics of industrial wastewater treatment plant. The promising results indicated that the hybrid modeling approach could be a useful tool for accurate and cost-effective modeling of biochemical processes.

• 유기물자원화
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• 제17권1호
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• pp.58-72
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• 2009

본 연구에서는 하수 내에 존재하는 유기물과 미생물량 분액을 위해 미생물 호흡률 측정기(Respirometer)를 구동하여 미생물에 의한 산소 섭취율(OUR : Oxygen Uptake Rate)을 측정하고, CG-FID 혹은 LC를 활용하여 VFAs(Volatile Fatty Acids)를 측정하였다. 유기물은 IAWQ (International Association of Water Quality)의 ASM(Activated Sludge Model)에서 명시된 유기물 분류법에 따라 분액 하였으며, ASM 중에서도 ASM No.2d를 기초하여 분액을 수행하였다. 하지만 슬러지를 첨가하지 않은 하수 원액의 미생물 호흡률 측정과 더불어 기존의 방법과는 다르게 여과한 하수의 미생물 호흡률 측정과 VFAs 측정을 수행하여 하수에 포함된 유기물량을 추정하였다. 이는 기존의 하수 원액을 이용한 미생물 호흡률 측정 방법에 있어 천천히 생분해되는 용존성 유기물질(S_S)에 의한 산소섭취율과 천천히 생분해되는 입자성 유기물질(X_S)에 의한 산소섭취율이 동일 그래프 안에 형성되어 정확하게 구분되지 못하는 단점과 슬러지 세척으로 인한 실험의 오차를 보완하고자 하였다. 또한 용존성 난분해 COD(S_I)을 측정하는 기준이 명확하지 않는 문제점이 발생하여 미생물 호흡률 측정 과정에서 그래프의 변화를 보고 정확한 용존성 난분해 COD(S_I)의 측정 시간을 선택할 수 있는 방법을 제시하였다. 여과한 하수를 대상으로 미생물 호흡률 측정과 VFAs 측정을 통하여 추정한 유기물 분액 결과 용존성 난분해 COD인 S_I는 $12.2g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 6.9%, 발효 부산물인 S_A는 $24.76g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 14.1%, 발효 가능한 유기물질인 S_F는 $58.54g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 33.2%, 천천히 생분해되는 입자성 유기물질인 X_S는 $61.1g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 34.7%, 입자성 난분해 COD인 X_I는 $10.2g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 5.8%로 추정되었다. 종속영양 미생물량인 X_H는 $9.3g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 5.3%로 추정되었다.

• 한국물환경학회지
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• 제23권3호
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• pp.309-313
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• 2007

In Activated Sludge Model, COD fraction of primary settled municipal wastewater was a very important parameter. In this study, the COD fraction was determined using the oxygen utilization rate experiments. Readily biodegradable COD ($S_S$) fraction was observed about 29.7% of influent TCOD. $S_I$, $X_I$, and $X_S$ were analyzed to be 7.6%, 7.3%, and 55.4% of TCOD, respectively. The model used in this study was developed based on ASM3 and modified Bio-P module in order to simulate the existing BNR process. Parameter estimation results showed that $Y_{STO,O2}$, $Y_{STO,NO}$, $Y_{H,O2}$, $Y_{H,NO}$, $Y_{PO4}$, ${\mu}_H$, $b_H$, ${\mu}_A$, $q_{PHA}$, $q_{PP}$ and ${\mu}_{PAO}$ were 0.7, 0.64, 0.61, 0.48, 0.31, 3.9, 0.1, 1.35, 4.98, 1.8 and 0.59, respectively. Using the presented model and the estimated parameters, the simulation of the existing BNR process was successfully conducted.

• 상하수도학회지
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• 제14권1호
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• pp.45-53
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• 2000

The optimum operation of domestic wastewater treatment plant can give influence on operational cost and future expansion in Korea where has 93 operational domestic wastewater treatment plants. Also, the study on optimum operation can reduce operation cost and budget of municipalities whom have responsibility of wastewater treatment plant operation. In this study, 9 domestic wastewater treatment plants which can represent 93 plants in Korea have been selected and operational data are gathered. The collected data are inputted to computer simulator based on IAWQ's Activated Sludge Model No.1 and optimum operation methods are developed. Also, the electric power for aeration which has large portion of overall operation cost are calculated based on design and operation conditions and these are compared. In this study, it was found that design wastewater characteristics are 1.6 times higher than those of daily maximum except for E plant and that estimation methods for design wastewater characteristics have to be improved. Based on computer simulation, we found there is no need to operate all aeration tanks due to weak influent overall power for aeration can be reduced to about 43% of design one.

• 한국환경과학회지
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• 제10권5호
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• pp.359-364
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• 2001

Pseudomanas sp. EL-04J was previously isolated from phenol-acclimated activated sludge. This bacterium was capable of degrading phenol and cometabolizing trichloroethylene (TCE). After precultivation in the mineral salts medium containing phenol as a sole carbon source, Pseudomonas EL-04J degraded 90% of TCE $25 \mu\textrm{M}$ within 20 hours. Thus, phenol-induced Pseudomonas sp. EL-04J cells can bdegrade TCE. Followsing a transient lag period, Pseudomonas sp. EL-04J cells degraded TCE at concentrations of at least $250 \mu\textrm{M}$ with no apparent retardation in rate, but the transformance capacity of such cells was limited and depended on the cell concentration. The degradation rate of TCE followed the Michaelis-Menten kinetic model. The maximum degradation ratio ($V_{max}$) and saturation constant ($K_{m}$) were $7nmo {\ell}/min{\cdot}mg$ cell protein and $11 \mu\textrm{M}$, respectively. Cometabolism of TCE by phenol fed experiment was evaluated in $50m {\ell}$ serum vial that contained $10m {\ell}$ of meneral sals medium supplemented with $10 \mu\textrm{M}$ TCE degradation was inhibited in the initial period of 1 mM phenol addition, but after that time Pseudomonas sp. EL-04J cells degraded TCE and showed cell growth.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1706-1709
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• 2010

일반적으로 생물학적 하수처리공정들은 단위공정내 물리 화학적 및 생물학적 반응들이 복잡하게 존재한다. 활성슬러지모델 1(ASM No.1)을 시작으로 생물공정을 모사하기 위한 다양하고도 새로운 수학적 모델들이 개발되어 왔다. 그러나 이들 모델은 그 활용의 측면에 있어 비용과 단순성에서 매우 큰 단점을 가지고 있었다. 그중 이들 수학적 기반의 모델들이 갖는 또 다른 활용상의 어려움은 현장 근무자들이 활용하기에는 시간 소요와 컴퓨터-과학에 관한 기술부족의 장벽이 매우 높아 결국 모델활용의 영역은 전문가나 특정 엔지니어들에게 국한되어 왔다. 이러한 상황을 극복하고 현장 근무자들에게 도움을 주기 위해 동적-물질수지모델(Dynamic-Mass-Balance Model)에 기초한 $KM^2BM$이 개발되었다. 금번 논문은 생물학적 하수처리장을 설계하고 모사함에 있어 활용 가능한 모사 툴로서의 $KM^2BM$을 소개한다. 이 모델은 모델 파라메터의 추정이나 하수성상분석과 같은 별도의 노력 없이도 단순한 인자추정만으로 생물학적 하수처리장내 미생물의 중요 거동기작을 고려함으로서 잠재적 공정적응력을 최대화 시킬 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.19-25
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• 2007

하폐수의 생물학적 고도처리 공정의 설계와 운전 최적화에 필요한 자료를 제공하기 위하여 ASM3를 이용하여 부상여재반응기(ABF)에 대한 해석을 수행하였다. 대상 반응기로서는 수중의 부유물질 제거와 질산화 반응을 위해 이용되는 호기적 부상여재반응기로 하였다. 본 연구에서는 하폐수 고도처리공정 중 활성슬러지의 생흡착반응을 이용한 전체 시스템 중에 흡착조를 거친 유출수를 부상여재를 이용하여 질산화시키는 공정에 대한 해석을 목적으로 하였다. 민감도 분석과 영향평가를 위해서 상용 수처리 공정해석 프로그램인 GPS-X(V 5.0)을 이용하였다. 민감도 분석을 통해 공정거동에 영향이 큰 매개변수($Y_A$, $k_{sto}$, ${\mu}_A$, $K_{A,HN}$)가 결정되었고, 70일간의 pilot plant 운전자료를 이용한 동적 시뮬레이션을 통해 최적화하였다. 최적화된 매개변수 값들은 $Y_A$가 0.14, $k_{sto}$는 3.5/d, ${\mu}_A$는 2.7/d, $K_{A,HN}$는 1.1mg/L로 결정되었다. 최적화된 매개변수 값들을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였고, 부상여재반응기의 수리학적 체류시간(HRT)을 10분에서 4시간으로 변화시키면서 TN, $NH_4{^+}-N$, $NO_3{^-}-N$의 변화를 예측하여 실측값과 비교한 결과 HRT가 10분 정도로 매우 짧은 운전조건에서도 60%에 가까운 질산화율을 보여주고 있었다. 짧은 HRT에서 우수한 질산화 능력을 보인 부상여재의 특성을 이용하여 유량변동이 매우 큰 현장에 부상여재반응기가 효과적으로 적용될 수 있다고 판단되었다.