This study attempted to evaluate the process of self-forming dynamic membrane formation on mesh filter in membrane bioreactor with a two-stage method of batch (agitation) and continues (aeration) stage at different sludge concentrations. Four concentrations of activated sludge including $6{\pm}0.4$, $8{\pm}0.5$, $10{\pm}0.3$, $14{\pm}0.3g/L$ were used to demonstrate the optimal concentration of sludge for treating municipal wastewater and reducing fouling in dynamic membrane bioreactor. The formation time and effluent turbidity were decreased in the batch stage when increasing the activated sludge concentration. The minimum values of formation time and effluent turbidity were 14 min and 43 NTU for the optimum mixed liqueur suspended solids of $8{\pm}0.5g/L$, respectively. To improve operational condition and fouling reduction in the aeration stage, critical fluxes were measured for all concentrations by flux-step method. With increasing the sludge concentration, the relevant critical fluxes reduced. The optimum subcritical flux of $30L/m^2/h$ was applied as operating flux in the second stage. The maximum COD removal efficiency of 98% was achieved by the concentration of $8{\pm}0.5g/L$. Compressibility index of self-forming dynamic membrane and transmembrane pressure trend remained somewhat constant until the optimal concentration of $8{\pm}0.5g/L$ and thereafter they increased steeply.
The variation of microorganisms (activated slude, Saccharomyces cerevisiae, Aureobasidium pullulans) caused by the biosorption of $Pb^{2+}$ was observed by TEM and microscope. By the TEM observation of S. cerevisiae, the plasmolysis and lysis of cell wall or cell membrane were occurred by the penetration of $Pb^{2+}$ into the inner cellular region. However, in the case of A. pullulans, the plasmolysis and lysis of cell wall or cell membrane were not occurred because of the prevention of $Pb^{2+}$ penetration by the extracelluar polymeric substances (EPS). A flocculation of microorganisms, in the case of A. pullulans, was observed by the $Pb^{2+}$ accumulation after 3~4 h and the color was changed from white to black after 1 day. The flocculation of activated sludge was improved by the accumulation $Pb^{2+}$ after 1 h, however, the floc was broken up and the settling efficiency decreased after 1 day.
A study on the electrosorption of uranium ions onto a porous activated carbon fiber (ACF) was performed to treat uraniumcontaining lagoon sludge. The result of the continuous flow-through cell electrosorption experiments showed that the applied negative potential increased the adsorption kinetics and capacity in comparison to the open-circuit potential (OCP) adsorption for uranium ions. Effective U(VI) removal is accomplished when a negative potential is applied to the activated carbon fiber (ACF) electrode. For a feed concentration of 100 mg/L, the concentration of U(VI) in the cell effluent is reduced to less than 1 mg/L. The selective removal of uranium ions from electrolyte was possible by the electrosorption process.
Domestic sewerage treatment plant is operated by activated sludge method and its modified method by using microorganism. In most cases, a method of using microorganism is directly controlled by the operator based on individual judgment through factors of DO, pH and ORP. In addition, under aerobic condition in bioreactor, energy consumption including excessive air injection is learned to be somewhat plenty. In order to solve this problem, in most of the process, improvement of internal recycling and activated environmental factor of microorganism were researched extensively. However, as factors are changed depending on various conditions, it is not sufficient as an indicator of judgment. As such, a research on operation of bioreactor that measures metabolic change in short time by directly measuring activated condition of microorganism using NADH fluorometer is required in reality.It is considered that the method like this could supplement problem of energy consumption being occurred in the existing treatment method and operational optimization of bioreactor would be enabled by controlling optimal air volume. Therefore, in this study, in order to obtain optimal operational indicator of bioreactor, proper air volume control test was performed and through batch test and site evaluation, possibility of NADH sensor being utilized as operational control indicator of bioreactor is intended to be analyzed. In order to compare with measured value, DO, ORP that are operational control indicator of existing bioreactor were used. As MLSS concentration was increased through batch test, NADH value was increased and site evaluation also showed similar tendency to batch test. Resultantly, it could be confirmed that changing level of NADH fluorometer was a sensor that could measure bioreactor condition effectively and optimized scale of bioreactor is considered to be utilized.
Chung, Chong Min;Hong, Seok Won;Park, Chul Hee;Kim, Young O;Lee, Sang Hyup
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.22
no.5
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pp.571-580
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2008
The influence of bacterial stress on anaerobic hydrogen-producing microorganisms was investigated in batch tests using serum bottles. Several physical and chemical stresses (i.e., heating, adding methane producing inhibitor and chemical acidification) were adapted as a pretreament of the seed sludge. In this experiment, the cultivation temperature were set at mesophilic ($35^{\circ}C$) and thermophilic conditions ($55^{\circ}C$) with adjusting pH at 5, 6, and 7 when using the mixture of food waste and activated sludge as a substrate. In conjunction with the pretreatment, hydrogen production was significantly enhanced as compared with that from untreated sludge. However, less biogas (hydrogen and methane) was produced without the pH control, resulted from the decrease of pH to below 4, mainly due to the formation of VFAs. Hydrogen and carbon dioxide gas were analyzed as main components of the biogas while methane not detected. With an application of chemical acidification, the highest hydrogen production value of 248 ml/l/day achieved at pH 7 and $35^{\circ}C$. In addition, more hydrogen gas produced when the ratio of butyric/acetic acid ratio increased. The optimum pH and temperature for hydrogen production were found to be 7 and $35^{\circ}C$, respectively.
Kim, Sunghong;Lee, Inho;Yun, Jeongwon;Lee, Dongwoo
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.27
no.4
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pp.457-468
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2013
Based on the activated sludge model(ASM), a mathematical model which represents the aerobic sludge digestion by sequencing batch reactor(SBR) combined with ultrasonic treatment was composed and performed in this study. Aerobic digestion using sequencing batch reactor(SBR) equipped with ultrasound treatment was also experimented for the purpose of parameter calibration. Most of the presented kinetic parameters in ASM or ASM2 could be used for the aerobic digestion of sludge but the parameters related in hydrolysis and decay rate needed modification. Hydrolysis rate constant of organic matter in aerobic condition was estimated at $0.3day^{-1}$ and the maximum growth rate for autotrophs in aerobic condition was $0.618day^{-1}$. Solubilization reactions of particulate organics and nitrogen by ultrasonication was added in this kinetic model. The solubilization rate is considered to be proportional to the specific energy which is defined by specific ultrasound power and sonication time. The solubilization rate constant by ultrasonication was estimated at $0.202(W/L)^{-1}day^{-1}$ in this study. Autotrophs as well as heterotrophs also decomposed by ultrasonic treatment and the nitrification reaction was limited by the lack of autotrophs accumulation in the digester.
A membrane bioreactor (MBR) was designed using polyvinylidene fluoride(PVDF)-type hollow fiber membrane modules with a treatment capacity of 10 ton/day. A pilot plant was installed in a sewage treatment plant and was operated with an intermittent aeration method which avoids any concentration gradient of suspended solids (SS) in the MBR. For continuous operation, the pilot plant was first tested with influent (mixed liquor suspended solid:MLSS of 1000-2000 mg/L) of aeration tanks in the sewage treatment plant. The MBR was pre-treated with washing water, 10% ethanol solution, 5% NaOCl solution and finally washing water, one after another. To demonstrate the effect of the MBR on sewage treatment, compared with conventional activated sludge processes, we investigated the relationships among permeate amount (LMH), change in operation conditions, influent MLSS level and sludge production. It was found that the optimum aeration rate and suction pressure were $0.3\;m^3$/min and 30~31 cmHg, respectively. Under stable conditions in aeration, suction pressure, influent flow rate and drainage, the SS removal efficiency was more than 99.99% even when the MLSS loading rate changes. Compared with conventional activated sludge processes, the MBR was more effective in cost reduction by 27% based on permeate amount and by 51.5% on sludge production.
The potential of algal-bacterial culture was investigated for advanced treatment of animal wastewater. Fed-batch experiments were carried out to examine treatability of nitrogen and phosphorus in different microbial consortium: Chlorella vulgaris, activated sludge, three microalgae strains (Scenedesmus, Microcystis, Chlorella) and Bacillus consortium, and three microalgae strains and sludge consortium. Single culture of C. vugaris showed the better efficiency for nitrogen removal but was not good at organic matter and phosphorus removal compared with activated sludge. Three microalgae and Bacillus consortium was best culture among the culture and consortium for pollutants removal tested in this experiment. Effect of $CO_2$ addition was studied by using three microalgae and Bacillus consortium. $CO_2$ addition enhanced T-P removal efficiency up to 60%. However, removal efficiencies of T-N and ammonia nitrogen reduced on the contrary.
This study deals with the performance of an acivated sludge system which is modified by the researcher to function without any additional chemical or internal recyle in removing organics, nitrogen, and phosphorus from synthetic wastewater. To improve the nutrient removal efficiency, the researcher utilized the anoxic, anaerobic, and aerobic reactor sequences with a single sludge return, whiched to nitrification/denitrification and phosphorus release/overplus accumulation. A bench scale system was operated with a view to investigating the reaction characteristics of each reactor, and to measuring the biological kinetic coefficients(Y, $K_d$, k, $K_s$) for theremoval of COD in relation to the mean cell residence time at five different MLSS concentrations, 5000, 4200, 3300, 2600, and 1900 mg/l. The results of the research showed that organic substance and nutrient were removed simultaneously by this modified activated sludge process. And the process kad 66%-99% ortho-p removal efficiency.
Perchlorate ($ClO_4^-$) is a contaminant found in surface water and soil/ground water. Microbial removal of perchlorate is the method of choice since microorganisms can reduce perchlorate into harmless end-products. Such microorganisms require an electron donor to reduce perchlorate. Conventional perchlorate-removal techniques employ heterotrophic perchlorate-reducing bacteria that use organic compounds as electron donors to reduce perchlorate. Since continuous removal of perchlorate requires a continuous supply of organic compounds, heterotrophic perchlorate removal is an expensive process. Feasibility of autotrophic perchlorate-removal using elemental sulfur granules and activated sludge was examined in this study. Granular sulfur is relatively inexpensive and activated sludge is easily available from wastewater treatment plants. Batch tests showed that activated sludge microorganisms could successfully degrade perchlorate in the presence of granular sulfur as an electron donor. Perchlorate biodegradation was confirmed by molar yield of $Cl^-$ as the perchlorate was degraded. Scanning electron microscope revealed that rod-shaped microorganisms on the surface of sulfur particles were used for the autotrophic perchlorate-removal, suggesting that sulfur particles could serve as supporting media for the formation of biofilm as well. DGGE analyses revealed that microbial profile of the inoculum (activated sludge) was different from that of the biofilm sample obtained from enrichment culture that used sulfur particles for $ClO_4^-$-degradation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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