• 상하수도학회지
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• 제13권2호
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• pp.55-65
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• 1999

AF(anaerobic filter)/BAF(biological aerated filter) system and UASB(upflow anaerobic sludge blanket)/BAF system, of which system effluents were recirculated to the anaerobic reactors in each system, were operated in order to investigate the performance in simultaneous removal of organics and nitrogen in high-strength dairy wastewater. Advanced anaerobic treatment processes of AF and UASB were evaluated on applicability as pre-denitrification reactors, and BAF was also evaluated on the performance in oxidizing the remaining organics and ammonia nitrogen. At system HRTs of 4.0 to 4.5 days and recirculation ratios of one to three, the AF/BAF system could achieve more than 99% of organics removals and 64 to 78% of total nitrogen removals depending upon the recirculation ratio. Although the UASB/BAF system also showed more than 99% of organics removals, total nitrogen removals in the UASB/BAF system were 53 to 66% which are lower than those in the AF/BAF system at the corresponding recirculation ratios. Optimum recirculation ratios considering simultaneous removal of organics and nitrogen and cost-effectiveness, were in the range of two to three. The upflow AF packed with crossflow module media, as a primary treatment of the anaerobic reactor/BAF system, showed better performances in denitrification, SS removals, and gas production than the UASB. Higher loading rate of suspended solids from the UASB increased the backwashing times in the following BAF. Especially, at a recirculation ratio of three in the UASB/BAF system, the increase in head loss due to clogging in the BAF caused frequent backwashing, at least once d day. The BAF showed the high nitrification efficiency of average 99.2% and organics removals more than 90% at organics loading rate less than $1.4KgCOD/m^3/d$ and $COD/NH_3-N$ ratio less than 6.4. It was proved that the simplified anaerobic reactor/BAF system could maximize the organics removal and achieve high nitrogen removal efficiencies through recirculation of system effluents to the anaerobic reactor. The AF/BAF system can, especially, be a cost effective and competitive alternative for the simultaneous removal of organics ana nitrogen from wastewaters.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.41-45
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• 2014

The biological aerated filter (BAF) reactor is regarded as an effective biological wastewater treatment method. It can remove pollutants by carrier filtration and biodegradation. Due to its advantages, which include high biomass retention, tolerance to toxicity, excellent removal efficiency, and slurry separation, BAF has been widely used to remove COD, $NH_4{^+}-N$, phosphorus, and other harmful organic substances. In this study, the BAF reactor was used to remove organic contaminants of domestic wastewater of Korea at both the benchand pilot-scale. The main objectives of this study are to: (i) investigate the removal efficiency of organic contaminants (ex. COD, nitrate, phosphorus) in BAF reactors at both scales; (ii) characterize the small-scale wastewater treatment plant using the BAF reactor. The concentration of COD in the influent increased from 69 to 246 mg/L. During the operation period, the final effluent concentration of COD remained maximum 4.0 mg/L, and the average removal efficiency was above 88%. The present study investigated the removal efficiencies of COD, TN, TP and $NH_4{^+}-N$ from smelting wastewater by BAF system. When treating wastewater in both bench and pilot-scale reactors, the BAF worked well.

• 대한환경공학회지
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• 제28권6호
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• pp.677-686
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• 2006

본 연구의 목적은 기존 정수처리 공정에 하향류식 호기성 생물여과 공정을 설치하였을 때 적정 위치를 선정하고자, 응집/침전 전(Mode A)에 BAF 공정을 설치하였을 때와 응집/침전 후(Mode B)에 BAF 공정을 설치하였을 때의 부유성 입자물질, 유기물, 암모니아성 질소 제거효율을 비교하고자 하였다. 운전결과 입자성물질(turbidity, SS)의 제거효율은 모든 EBCT에 걸쳐 Mode A, B 모두 약 80% 정도의 효율을 보였으며 Mode A에서의 효율이 다소 높은 것으로 조사되었다. 유기물질($BOD_5$) 제거 및 질산화 효율도 90% 이상으로 나타났으며 Mode A에서 의 효율이 더 좋은 것으로 나타났다. 생물막 두께 및 양은 EBCT가 증가할수록 커졌으며, 기질이 유입되는 상부에서 하부에 비해 약 30% 이상 미생물량이 많았다. 비산소소비속도(SOUR)는 기질이 유입되는 반응기 상부, Mode A에서 증가하는 경향을 나타내었으며 약품주입량 비교 시 Mode A가 경제적인 것으로 나타났다. 기존상수처리공정과 Mode A에 대한 경제성 분석결과 연간 응집제를 67%, 염소주입량을 95% 가량 절감할 것으로 조사되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권7호
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• pp.752-756
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• 2006

최근 수계의 총질소(T-N) 규제가 강화되면서 기존 BAF 공정의 개선을 위해 독립적인 무산소조가 추가로 도입되었다. 본 연구에 사용된 공정은 유기물과 질산화 중심으로 개발 된 기술인 $Biobead^{(R)}$공법으로 상용화된 상향류의 BAF공정의 하나이다. 독립적인 무산소조의 도입의 타당성을 검토하기 위해 분자생물학적 방법의 하나인 PCR-DGGE기법이 수행되었다. 두 가지 type의 nitrite reductase genes를 통해 진행되었는데, nirS로 암호화된 cytocrome $cd_1$ nitrite reductase gene과 nirK로 암호화된 Cu를 함유한 nitrite reductase gene이다. 이러한 탈질 기능유전자를 이용하여 PCR-DGGE를 통해 탈질 목적으로 순화된 독립적인 무산소조의 탈질미생물의 군집을 해석하였다. PCR 증폭결과, 탈질을 수행하는 무산소조 내에서는 nirS와 nirK유전자 가운데 nirS유전자만 검출되었고, DGGE 분석결과, 최초 식종원으로 이용된 활성슬러지에서는 상대적으로 많은 band들이 검출되는 반면, 무산소조 내에서는 운전일수와 nitrate 부하량이 증가할수록 단일 band로 우점화 하는 경향을 나타내었다. DGGE band에 대한 염기서열 분석결과, 식종 슬러지의 경우 다양한 uncultured bacteria가 나타났으나, nitrate 제거율이 높은 안정화된 무산소조에서는 alcaligenes faecalis 등 특정 탈질미생물이 우점화 되는 것으로 확인되었다. 결론적으로 이러한 탈질미생물 군집특성을 가지는 무산소조의 도입은 96%이상의 안정적인 탈질을 가능하게 하였으며, BAF 공정 개선을 위한 독립적인 무산소조의 도입은 적절한 것으로 판단되었다.

• 상하수도학회지
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• 제20권6호
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• pp.837-848
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• 2006

This paper presents the test results of biological aerated filtration(BAF) process to replace activated sludge process by enhancing treated effluent quality and reducing the costs. In BAF process both BOD and SS compounds in wastewater are degraded and removed by biological reaction and filtration. Upflow BAF with expanded polypropylene media and downflow BAF with ceramic media were used to investigate the effects of hydraulic and organic loads on effluent quality. As a result, in BAF processes which has different media, upflow BAF reactor shows 5% higher efficiency than downflow BAF and this phenomena caused by backwashing methods and operational conditions. The results of influence factors analyzed by Factor Analysis Method in BOD and SS treatment efficiency are the size of media, hight of media bed and type of media. The quantitative effects of media size are 5.73% in TBOD, 5.78% in SBOD and 7.65% in TSS, so we confirmed the main factor is media size.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.343-346
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• 2000

본 BAF 반응기 연구에서의 C/N비의 증가는 산소의 친화도가 큰 호기성 종속영양 미생물에게 유리한 조건을 형성하여 질산화의 효율을 감소시켰으나 공기양의 증가로 인해 질산화 미생물의 활성도는 다시 증가하였다. 총 질소의 제거율은 동일한 C/N비에서 공기량을 증가하여 많은 양의 암모니아성 질소가 질산성 질소로 산화될 때 증가하였으며 이 결과는 무산소조에서 많은 다공성의 여재에 미생물이 두꺼운 생물막을 형성하여 생물막 안쪽으로 용존산소가 쉽게 전달되지 않아 탈질에 큰 영향을 미치지 않은 결과라고 볼 수 있다.

• 한국물환경학회지
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• 제30권1호
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• pp.1-7
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• 2014

The purpose of this study was to investigate the nitrification characteristics of biological aerated filter (BAF) packed with ceramic media, especially focusing on nitrite build-up during nitrification. When increasing the nitrogen load above $1.63kgNH_4{^+}-N/m^3{\cdot}d$, ammonium removal efficiency decreased to less than 60% and the nitrite ratio ($NO_2{^-}-N/NO_x-N$) of higher than 75% was achieved due to the inhibitory free ammonia (FA, $NH_3-N$) concentration and oxygen limitation. FA inhibition, however, is not recommended strategy to promote nitrite build-up since FA concentration in the reactor is coupled with decreased ammonium removal efficiency. Nitrite ratio in the effluent was also affected by aeration rate and influent ammonium concentration. Ammonium oxidation was enhanced at a higher aeration rate regardless of influent ammonium concentration but, the nitrite ratio was dependent on both aeration rate and influent ammonium concentration. While a higher nitrite ratio was obtained when BAFs were fed with $50mgNH_4{^+}-N/L$ of influent, the nitrite ratio significantly decreased for a greater influent concentration of $200-300mgNH_4{^+}-N/L$. Taken together, aeration rate, influent ammonium concentration and FA concentrations kept in the BAF were found to be critical variables for nitrite accumulation in the BAF system.

• 대한환경공학회지
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• 제33권2호
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• pp.77-84
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• 2011

본 연구에서는 부착/부유 미생물 혼재형 RBC (Rotating Biological Contactor)와 BAF (Biological Aerated Filter) 공정이 가지는 각각의 장점을 조합한 호기성 생물막 처리 시스템을 고안하여 고농도 도축폐수의 처리 특성을 평가하였다. 본 공정은 상당량의 부유 미생물이 함께 있는 RBC와 침전지 그리고 BAF 공정 순으로 구성되었다. 첫 번째 공정인 RBC와 침전지에서는 유기물의 산화, 질소의 질산화/탈질 및 부유물질의 제거가 이루어지며, 후속 공정인 BAF에서는 일부 제거되지 않은 유기물과 질소의 산화 및 부유물질의 여과가 이루어진다. 돈까스 소스(시판용)와 돼지피을 이용하여 모사한 고농도 도축폐수(TCOD $5.2{\sim}40.4g/m^2{\cdot}d$, TN $0.44{\sim}4.17g/m^2{\cdot}d$)의 처리 특성을 평가한 결과, 침전지를 포함한 RBC 공정에서 Soluble COD와 $NH_3-N$의 평균 제거율은 각각 90%와 82% 이상으로 양호하였으나 TCOD와 TN은 Suspended Solid (SS)의 대량 유출과 돼지피에서 기인한 콜로이드 물질 생성 때문에 각각 60%와 69%의 다소 낮은 제거율을 보였다. 후속 공정인 BAF가 잔존 TCOD와 TN을 제거하는 생물 반응조의 역할과 SS를 제거하는 여과기의 역할을 충분히 수행해 약 100 mg/L의 TCOD와 약 140 mg/L의 SS 추가 제거가 가능하였으나, 처리수질은 TCOD 300 mg/L, SS 180 mg/L 그리고 TN 53 mg/L로 상당히 높았다. RBC 유출수에 Polyaluminium Chloride를 투입한 결과, 침전성이 크게 향상되어 RBC+침전지 공정 유출수의 TCOD와 TN은 각각 93.8%, 25.6%의 제거율을 보였으며, BAF 유출수 수질은 TCOD 16.5 mg/L, SS 0 mg/L, NH3-N 12.0 mg/L, TP 1.3 mg/L로 우수하였다. 따라서 별도의 추가 처리공정 없이 본 연구에서 고안한 RBC+BAF 조합공정에 의한 처리만으로 고농도 도축폐수를 성공적으로 처리할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권3호
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• pp.276-285
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• 2006

오염 하천수 수질개선 연구를 위해 pilot plant 규모의 호기성 생물여과 공정을 이용하여 실제원수를 적용한 경우 유입 공기량을 $0.1m^3air/m^2min$으로 고정하고 EBCT를 90, 60, 45, 30 min으로 운전 시 입자성 물질(SS, Turbidity, Chl.-a)의 경우 EBCT와 관계없이 80% 이상의 처리효율을 나타냈으며 암모니아성 질소의 경우 85% 이상의 처리효율을 보였다. BOD의 경우 하천수수질 환경기준 III-IV 급수로 유입되어 I 급수 미만으로 유출되 본 처리 공법 사용 시 생물학적 안정성을 충분히 확보할 수 있을 것으로 판단되었다. $COD_{Mn}$의 경우 약 60%의 제거효율을 보여 BOD 제거율에 비해 효율이 저하되는 것으로 나타났는데 이러한 원인을 규명한 결과 전체 COD 물질 중 30% 정도가 반응기 내부에 clogging된 조류에 의해서 발생되는 것으로 조사되었으며 이들 조류기원성 유기물들의 기질 비 소비율이 $0.0245mg{\cdot}COD_{Mn}/mg{\cdot}VSS{\cdot}day$로 생물학적 분해가 거의 되지 않는 것으로 나타나 이에 대한 대책으로 부분역세(partial backwashing)에 대한 필요성이 요구되었다. 이에 부분역세(상부 1 m 여재에 대한 1일 1회 역세)를 통해 BOD 5.5%, $COD_{Mn}$ 10% 정도의 제거율 상승을 얻을 수 있었고 이를 통해 생물학적으로 좀더 안정된 원수 확보가 가능해졌으며 역세 기간의 연장으로 역세수 절감 및 유량 확보 효과를 가져 올 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제25권2호
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• pp.329-334
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• 2009

Bacterial numbers, such as endospore-formers, and treatment efficiencies were investigated for Rotating Activated Bacillus Contactors (RABC) and other advanced wastewater treatment processes including anaerobic-anoxic-oxic (A2O), sequencing batch reactor (SBR) and biological aerated filter (BAF). Endospore-forming bacterial numbers in the RABC showed 129-fold higher levels than those of the existing advanced systems. RABC process demonstrated the highest bacterial numbers in its bioreactors (paired t-test, p<0.01). RBC biofilms and aeration tanks of the RABC system showed 131- and 476-fold higher than other existing advanced processes, respectively. Mean treatment efficiencies of the existing systems were 83.5% for chemical oxygen demand (COD), 59.1% for total nitrogen (TN) and 76.8% for total phosphorus (TP). However, RABC process removed 96.9% for COD, 96.9% for TN and 91.9% for TP for highly concentrated food wastewater (COD>1,500 mg/L, TN>150 mg/L, TP>50 mg/L). Treatment efficiency was significantly reduced when the numbers of Bacillus genus in the bioreactors decreased below $10^6CFU/mL$. The automated RABC (A-RABC), in which dissolved oxygen concentrations are automatically controlled, showed higher treatment efficiencies compared to the RABC process. The RABC system maintained sufficient bacterial numbers for the effective treatment of highly concentrated food wastewater. Moreover, final effluent was in agreement to water quality standards.