Objectives: This study was conducted to investigate the application of microbial fuel cells (MFCs) to the wastewater treatment systems employed in the Living Building Challenge. Methods: I reviewed a range of information on decentralized wastewater treatment technologies such as composting toilets, constructed wetlands, recirculating biofilters, membrane bioreactors, and MFCs. Results: The Living Building Challenge is a set of standards to make buildings more eco-friendly using renewable resources and self-treating water systems. Although there are various decentralized wastewater treatment technologies available, MFCs have been considered an attractive future option for a decentralized system as used in the Living Building Challenge. MFCs can directly convert substrate energy to electricity with high conversion efficiency at ambient and even at low temperatures. MFCs do not require energy input for aeration if using open-air cathodes. Moreover, MFCs have the potential for widespread application in locations lacking water and electrical infrastructure Conclusions: This paper demonstrated the feasibility of MFCs as a novel decentralized wastewater treatment system employed in the Living Building Challenge.
Major issues in water supply service have changed from expansion of service area to improvement of service quality, i.e., water quality and safety, and early response to emergency situation. This change in the service concept triggers the perceptions of limitation with the current centralized water supply system and of necessities of decentralized (distributed) water supply system (DWSS), which can make up the limitations. DWSS can reduce the possibility of water supply outage by establishing multiple barriers such as emergency water supply system, and secure better water quality by locating treatment facilities neighboring consumers. On the other hand, fluctuation of water demand will be increased due to the reduced supply area, which makes difficult to promptly respond the fluctuating demand. In order to supplement this, hybrid water supply system was proposed, which combined DWSS with conventional water supply system using distributing reservoir to secure the stability of water supply. The Optimal connection point of DWSS to existing water supply network in urban area was determined by simulating a supply network using EPANET. Optimal location of decentralized water treatment plant (or connection point) is a nodal point where changes in pressure at other nodal points can be minimized. At the same time, the optimal point should be selected to minimize hydraulic retention time in supply network (water age) to secure proper water quality. In order to locate the point where these two criteria are satisfied optimally, Distance measure method, one of multi-criteria decision making was employed to integrate the two results having different dimensions. This methodology can be used as an efficient decision-support criterion for the location of treatment plant in decentralized water supply system.
As environmental problems and water-shortage phenomenon become a global issue, many states look for the effective method to use water resources. So, decentralized rainwater management is recognized as a new water management system that rainwater can be infiltrated and used on-site. But it is little difficult to build a park, lake, and forest for evaporating rainwater in city because the land price of city is very high. In order to build an excellent infiltration system for a dwelling and a park in Korea, KICT has developed Linear infiltration system. This infiltration system is consist of first flush treatment, storage and infiltration, overflow control system. These elements are connected closely and working as a combined system. A storm sewer can be changed by the linear infiltration system. This study is to make design guideline using Linear infiltration system in apartment house. So ATV-DVWK-M13, FLL and present condition of Korean rainwater system were analyzed and the guidelines direction were set up. Through this study, a foundation is prepared to build the decentralized rainwater management of apartment house.
The purpose of this study was to investigate applicability of pretreatment on the existing biological treatment for domestic wastewater reclamation. From Jar Tests, it was found that optimum dosage of coagulant was PAC 0.5mg/L and $FeCl_3$ 180mg/L for urban sewage. In this study, PAC 0.5mg/L was selected considering sludge production and the amount of coagulant required. In a continuous experiment performed with combining chemical coagulation and biological treatment, a considerable removal efficency was obtained in term of BOD, SS, T-N, T-P and ABS. When the raw sewage was supplied into the pre-chamical treatment facility, the removal of BOD and SS was 48.3% and 81.1%. However T-N removal was very low which means T-N consists of $NH_3-N$ mostly. T-P was almost completely recluced by the chemical addition. The effluent BOD & SS was 57~76 and 21~43mg/L, which could reduce the size of biological treatment facility. From the cost estimation pre-chemical treatment could save around half of the area required for biological treatment with post ceagulation.
As environmental problems and water-shortage phenomenon become a global issue, many states look for the effective method to use water resources. So, decentralized rainwater management is recognized as a new water management system that rainwater can be infiltrated and used on-site. But it is little difficult to build a park, lake, and forest for evaporating rainwater in city because the land price of city is very high. In order to build an excellent infiltration system for a dwelling and a park in Korea, KICT has developed Linear infiltration system. This infiltration system is consist of first flush treatment, storage and infiltration, overflow control system. These elements are connected closely and working as a combined system. A storm sewer can be changed by the linear infiltration system. This study is to show real application idea about Linear infiltration system with improving some detail in apartments. For this purpose, we devide application idea into the artificial ground and the natural ground and each ground type, suggest a method to cooperate with the other landscape and linear infiltration system. Through this study, we came to recognize a recognition difference of an expert and a commoner about decentralized rainwater management.
We are on the verge of paradigm shift for the design and operation of our urban water systems from treatment- and efficiency-based to recirculation- and sustainability-based. One of the most frequently suggested alternatives to embody this paradigm shift is to decentralize the currently highly centralized urban water infrastructure. However, claims for water infrastructure decentralization are often criticized due to poor economic feasibility, unstable performance, and unprofessional operation and maintenance. The current study critically reviews the literature to discuss the technical advancement needs to overcome such challenges. Firstly, decentralized water infrastructure was briefly defined and the rationale for the proposal of its introduction to the next-generation urban water systems was laid down. The main discussion focused on the following water technologies, which require special attention when working with decentralized water infrastructure: i) material collection, storage, and transport; ii) easily scalable water treatment; iii) sensor, information, and communications; and iv) system optimization. The principles, current development status, and challenges were discussed for each of the water technologies. The discussion on the water technologies has enabled the identification of future research needs for their application to the next-generation urban water systems which will be designed following decentralized water infrastructure. This paper will significantly improve the current understanding on water infrastructure decentralization and provides insight on future direction of water technology development.
본 연구에서는 우리나라의 분산지역 및 농촌마을의 하수처리를 위해 자연정화 고도처리 공법인 NEWS (Natural and Ecological Wastewater treatment System)를 적용하였다. 고친수성 biofilter를 사용하여 고형물질과 유기물질을 제거하였으며, 인공습지를 이용하여 영양물질을 제거하였다. 장지적으로 안정성을 갖으며, 부지면적과 효율 면에서 기계적인 공법과 경쟁할 수 있는 자연정화 고도처리공법을 개발하고자 고친수성 biofilter와 상하흐름형 인공습지를 조합하여 (NEWS)처리효과를 검토하였다. 본 처리시설을 적용한 결과 COD를 제외한 수질항목에서 높은 제거율을 나타내었다. Biofilter 유출수는 국내 수질기준을 만족시키지 못하였으나, 인공습지를 거쳐 처리된 최종 유출수는 수질기준을 만족시켰다. BOD, SS, TN, TP의 유입부하량과 제거량과의 관계를 회귀분석 한 결과 결정계수는 각각 0.998, 0.999, 0.919, 0.919로 매우 높은 상관성을 나타냈다. 동절기 효율저하의 문제점을 해결하기 위해 연구시설의 지붕을 투명 폴리카보네이트 글라스로 설치하여 난방을 하지 않는 온실을 도입하고, 12-2월 동안 겨울철 처리장 실내 ${\cdot}$ 외 온도차이를 측정한 결과 처리장실내온도가 실외 온도보다 최고 $20^{\circ}C$까지 높게 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발한 자연생태학적 하수고도처리공법인 NEWS는 유기물질과 영양물질 처리공정을 분리하여 처리효율을 높일 수있으며, 국내의 분산지역 및 농촌마을의 하수처리에 적용가능성이 높을 것으로 판단된다.
Paudel, Sachin;Seong, Chung Yeol;Park, Da Rang;Seo, Gyu Tae
Environmental Engineering Research
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제19권4호
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pp.387-393
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2014
The purpose of this study is to evaluate integrated anaerobic hydrogen fermentation and membrane bioreactor (MBR) for on-site domestic wastewater treatment and resource recovery. A synthetic wastewater (COD 17,000 mg/L) was used as artificial brown water which will be discharged from urine diversion toilet and fed into a continuous stirred tank reactor (CSTR) type anaerobic reactor with inclined plate. The effluent of anaerobic reactor mixed with real household grey water (COD 700 mg/L) was further treated by MBR for reuse. An optimum condition maintained in anaerobic reactor was HRT of 8 hrs, pH 5.5, SRT of 5 days and temperature of $37^{\circ}C$. COD removal of 98% was achieved from the overall system. Total gas production rate and hydrogen content was 4.6 L/day and 52.4% respectively. COD mass balance described the COD distribution in the system via reactor byproducts and effluent COD concentration. The results of this study asserts that, anaerobic hydrogen fermentation combined with MBR is a potent system in stabilizing waste strength and clean hydrogen recovery which could be implemented for onsite domestic wastewater treatment and reuse.
A combined treatment system using multiple source water is becoming important as an alternative to conventional water supply for small-scale water systems. In this research, combined water treatment systems were investigated for simultaneous use of multi-source water including rainwater, ground water, river water, and reclaimed wastewater. A laboratory-scale system was developed to systematically compare various combinations of water treatment processes, including sand filtration, microfiltration (MF), granular activated carbon (GAC), and nanofiltration (NF). Results showed that the efficiency of combined water treatment systems was affected by the quality of feed waters. In addition, a simply approach based on the concept of linear combination was suggested to support a decision-making for the optimum water treatment systems with the consideration of final water quality.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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