• Membrane and Water Treatment
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• 제15권2호
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• pp.59-66
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• 2024

This study evaluated the performance of a membrane aerated biofilm reactor (MABR) for nitrogen removal from a high-strength ammonia nitrogen-containing wastewater. The experimental setup consisted of four compartments that are sequentially anaerobic and aerobic to achieve complete nitrogen removal. The last compartment of the reactor setup contained a membrane bioreactor (MBR) to reduce sludge production in the system and to obtain a better-quality effluent. Continuous experiment over a period of 47 days showed that MABR exhibited excellent NH₄⁺-N removal efficiency (99.5%) compared to the control setup without MABR (56.5%). The final effluent NH₄⁺-N concentration obtained in the MABR was 2.99±1.56 mg/L. In contrast to NH₄⁺-N removal, comparable TOC removal values in the MABR and the control reactor (99.2% and 99.3%, respectively) showed that air supply through MABR is much more critical for denitrification than for organic removal. Further study to understand the effect of air supply rate and holding pressure on NH₄⁺-N removal in MABR revealed that an increase in both these parameters positively impacted reactor performance. These parameters are related to oxygen supply to the biofilm formed over the membrane surface, which in turn influenced NH₄⁺-N removal in MABR. Among the two different strategies to control biofilm over the membrane surface, results showed that scouring for a duration of 10 min on a weekly basis, along with mixing air supply, could be an effective method.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제12권4호
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• pp.629-632
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• 1999

Constructed wetlands are being used for the removal of nutrients from livestock wastewater. However, natural vegetation typically used in constructed wetlands does not have marketable value. As an alternative, agronomic plants grown under flooded or saturated soil conditions that promote denitrification can be used. Studies on constructed wetlands for swine wastewater were conducted in wetland cells that contained either natural wetland plants or a combination of soybeans and rice for two years with the objective of maximum nitrogen reduction to minimize the amount of land required for terminal treatment. Three systems, of two 3.6 by 33.5 m wetland cells connected in series were used; two systems each contained a different combination of emergent wetland vegetation: rush/bulrush (system 1) and bur-reed/cattail (system 2). The third system contained soybean (Glycine max) in saturated-soil-culture (SSC) in the first cell, and flooded rice (Oryza sativa) in the second cell. Nitrogen (N) loading rates of 3 and $10kg\;ha^{-1}\;day^{-1}$ were used in the first and second years, respectively. These loading rates were obtained by mixing swine lagoon liquid with fresh water before it was applied to the wetland. The nutrient removal efficiency was similar in the rush/bulrush, bur-reed/cattails and agronomic plant systems. Mean mass removal of N was 94 % at the loading rate of $3kg\;N\;ha^{-1}\;day^{-1}$ and decreased to 71% at the higher rate of $10kg\;N\;ha^{-1}\;day^{-1}$. The two years means for above-ground dry matter production for rush/bulrushes and bur-reed/cattails was l2 and $33Mg\;ha^{-1}$, respectively. Flooded rice yield was $4.5Mg\;ha^{-1}$ and soybean grown in saturation culture yielded $2.8Mg\;ha^{-1}$. Additionally, the performance of seven soybean cultivars using SSC in constructed wetlands with swine wastewater as the water source was evaluated for two years, The cultivar Young had the highest yield with 4.0 and $2.8Mg\;ha^{-1}$ in each year, This indicated that production of acceptable soybean yields in constructed wetlands seems feasible with SSC using swine lagoon liquid. Two microcosms studies were established to further investigate the management of constructed wetlands. In the first microcosm experiment, the effects of swine lagoon liquid on the growth of wetland plants at half (about 175 mg/l ammonia) and full strength (about 350 mg/l ammonia) was investigated. It was concluded that wetland plants can grow well in at least half strength lagoon liquid. In the second microcosm experiment, sequencing nitrification-wetland treatments was studied. When nitrified lagoon liquid was added in batch applications ($48kg\;N\;ha^{-1}\;day^{-1}$) to wetland microcosms the nitrogen removal rate was four to five times higher than when non-nitrified lagoon liquid was added. Wetland microcosms with plants were more effective than those with bare soil. These results suggest that vegetated wetlands with nitrification pretreatment are viable treatment systems for removal of large quantities of nitrogen from swine lagoon liquid.

• 대한환경공학회지
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• 제28권9호
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• pp.926-934
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• 2006

본 연구에서는 TPA 생산부산물의 대체 탄소원으로의 적용가능성을 검토하기 위해 호흡률 실험과 탈질 실험을 수행하고 기질 분해 특성을 평가하기 위해 수행된 실험결과를 활성슬러지 모델(ASM1)이 포함된 GPS-X로 전산모사 하였다. 호흡률 측정 결과 TPA 생산 부산물의 RBDCOD(readily biodegradable COD) 분율이 90% 이상으로 높았다. 탈질실험 결과 비탈질률이 약 8.00 mg ${NO_3^-$-N/g VSS/hr로 상용 외부탄소원과 유사한 높은 탈질능을 나타내었다. ASM1 모델의 heterotrophs 미생물에 관련된 매개변수들의 민감도 분석을 수행하였다. RUN1의 호흡률 실험과 탈질 실험결과를 통해 추정된 ${\mu}_{max,H}$, $K_s$, ${\eta}_g$, $b_H$의 값은 각각 6.60/day, 23.3 mg/L, 0.88, 0.54/day였고 default 값을 사용하였을 때와 비교하여 매개변수 추정을 통해 RMSE(Relative Mean Squared Error)가 40% 감소하였다. 추정된 매개 변수 해들은 호흡률 실험의 높은 최대 비호흡률과 최종 내생비호흡률, 무산소 조건에서의 높은 비탈질률로 나타난 TPA 부산물의 기질 제거 특성을 잘 반영하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제21권4호
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• pp.274-278
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• 2002

담수호로 유입되는 하천수를 정화하는 연못습지 시스템의 일부를 구성하는 갈대 습지 셀의 초기 $NO_3-N$ 제거율을 분석하였다. 조사기간 유입수와 유출수의 평균 $NO_3-N$ 농도는 각각 2.30 mg/L, 1.75 mg/L 였으며, 평균 $NO_3-N$ 제거율은 80.9 $mg/m^2/day$ 였다. 북미 인공습지의 평균 $NO_3-N$ 제거율 125 mg $N/m^2/day$ 보다는 제거율이 낮다. 본 연구습지가 시공 후 초기단계이고 조사기간에 수온이 낮은 11월과 12월이 포함된 것을 고려하면 $NO_3-N$ 제거율은 양호한 편이다. 본 연구습지의 갈대가 2 $\sim$ 3년 후 습지를 완전히 덮고, 뿌리주변에 근권이 발달하고, 갈대의 잔재물이 습지바닥에 쌓여 탈질화에 필요한 탄소공급원의 역할을 하면 $NO_3-N$ 제거율이 높아질 것으로 사료된다. 월별 $NO_3-N$제거율 변화는 월별 평균 습지 수온의 변화와 유사한 경향을 나타내어 $NO_3-N$ 제거율은 수온에 영향을 받음을 알 수 있다. 습지 셀에 식재한 갈대가 거의 죽지 않고 활착하였으며, 식재 약 3주 후부터 새줄기가 일부 나오기 시작하였다. 유입수가 연못습지 시스템의 연못을 거치는 동안 총질소에 대한 질산태 질소의 함유비율이 높아져 습지의 질소제거에 도움이 되었다. 본 연구 습지의 유입수 질소 농도는 낮은 수준이다 초기 연구결과 간척지 담수호 주변에 오염농도가 낮은 담수호의 물이나 담수호 유입하천수를 정화하는 인공습지의 활용이 가능하다고 사료된다.

• 한국환경보건학회지
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• 제36권6호
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• pp.502-509
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• 2010

In this study, the (phosphorous removal) the characteristics of phosphorous removal due to (the iron compound precipitated) iron compound precipitation by iron electrolysis in (the anoxic. oxic process) anoxic and oxic processes (equipped with the) in an iron precipitation device were analyzed. During the device operation period, the average concentration of BOD, T-N, and T-P were 219.9 mg/l, 54.6 mg/l and 6.71 mg/l, respectively. The BOD/$COD_{Cr}$ ratio was 0.74, and the BOD/T-N and BOD/T-P ratios were 4.0 and 32.8, respectively. The removal rate of (the organic matters) organic matter (BOD and $COD_{Cr}$) was very high at 91.6% or higher, and that of nitrogen was 80.5%. The phosphorous concentration (of the final) in the treated water was 0.43 mg/l (0.05-0.74 mg/l) on average, and the removal efficiency was high at 90.8%. The soluble T-P concentrations in (an) the anoxic reactor, oxic reactor (II) and final treated water were 1.99 mg/l, 0.79 mg/l and 0.43 mg/l, respectively, which indicated that the phosphorous concentration in the treated water was very low. Regardless of the changes in the concentrations of (organic matters) organic matter, nitrogen and phosphorous in the influent, the quality of the treated water was relatively stable and high. The removal rate of T-P somewhat increased with the increase in the F/M ratio in the influent, and it also linearly increased in proportion to the T-P loading rate in the influent. In the treatment process used in this study, phosphorous was removed (using) by the precipitated iron oxide. Therefore, the consumption of organic (matters) matter for biological phosphorus removal was minimized and (most of the organic matters were) was mostly used as the organic carbon source for the denitrification in the anoxic reactor. This (can be an economic) treatment process (without the need for the supply of additional organic matters) is economic and does not require the supply of additional organic matter.

• 대한환경공학회지
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• 제32권6호
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• pp.563-580
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• 2010

2009년 환경부는 '농어촌지역 하수도정비 종합계획'을 발표하면서 도시지역과 농촌지역의 하수도 서비스 격차를 줄이고 농어촌지역의 생활환경을 개선하기 위하여 2015년까지 약 4조 7천억 원의 예산을 투입하여 농어촌지역의 하수도 보급률을 75%까지 향상하겠다고 밝혔다. 하지만 이번 종합계획은 소규모하수도의 문제점을 정확히 파악하지 못하고 있어 하수도 보급률 증가에 따른 수질개선 효과는 기대하기 어려울 것이다. 따라서 본 연구에서는 경기도의 2개 지역 마을하수도 정비 사례를 중심으로 마을하수도의 문제점과 해결방안에 대해서 알아보고, 종합계획을 추진하는데 고려되어야 할 사항들에 대해서 논의하고자 한다. 현장조사를 통하여 하수의 불균등 유입, 저유량, 저부하 등의 문제가 공통적으로 발생하고 있는 것을 파악하였다. 유입되는 부하량에 맞게 처리시설의 운전 방법을 개선해야 하지만 대부분의 시설들이 설계시 제시된 운전인자로 운전되고 있어 처리효율이 저하되는 것으로 조사되었다. 정밀진단에서는 문제점에 대한 해결방안으로 유량균등화, 포기/ 비포기 비율 조절 등을 검토하여 현장에 적용하였으며, 그 결과 유기물 및 탈질산화 반응에 의한 T-N의 처리효율 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권2호
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• pp.79-85
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• 2012

본 연구는 역삼투공정에서 발생하는 농축수의 생물학적 처리에 관한 것으로, SBR공정의 처리성능 및 부하변동과 온도변화에 따른 효율을 평가하였다. SBR공정의 cycle당 HRT가 각각 8시간과 12시간으로 2가지 형태로 공정운전이 이루어졌으며, RO농축수의 낮은 C/N비 때문에 효과적인 탈질을 위해 메탄올을 주입하였다. 유량과 온도의 변화에도 SBR공정의 질소제거 효율은 비교적 안정적인 것으로 나타났다. SBR공정의 최적 time cycle은 2 cycle/day이지만, 3 cycle/day 조건에서도 방류수 TN 농도가 수질기준 이하로 나타났다. 평가결과 RO 농축수 처리를 위한 SBR공정의 적용은 효과적이었으며, 폐수처리장 설계에 활용이 가능할 것이다. SNR과 SDNR은 각각 $0.043{\sim}0.066kg\;NH_3-N/kg\;MLVSS{\cdot}day$와 $0.096{\sim}0.287kg\;NH_3^--N/kg\;MLVSS{\cdot}day$로 나타났다. 도출된 동역학적인자는 RO농축수 처리에서 포기조와 무산소조 설계에 적용이 가능할 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권2호
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• pp.113-119
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• 2011

오존을 이용한 잉여슬러지 감량화 시스템이 결합된 생물학적 처리 공정에서 잉여슬러지의 무배출에 따른 생물반응조내의 영향 및 처리수질을 검토하였다. 잉여슬러지 인발량 배수($SDN_{min}$)가 3인 조건에서 잉여슬러지의 pH를 4 이하로 전 처리한 후 오존주입율 0.03 g $O_3/g$ SS로 처리한 결과 잉여슬러지의 인발 없이 안정적인 생물학적 처리가 가능하였다. $OUR_{max}$ 실험 결과, 오존주입율 0.03 g $O_3/g$ SS의 조건에서 대부분의 슬러지는 미생물 활성이 없어지는 것으로 조사되었다. 잉여슬러지의 가용화에 따른 생물반응조내에서의 MLVSS/MLSS의 변화는 거의 없었고, 반응조내 미생물의 인 축적 현상도 관측되지 않았다. 잉여슬러지 가용화 후 생물학적 처리수의 유기물 및 SS의 농도 증가 현상은 관측되지 않았고, 생물반응조내의 질산화 및 탈질율 증가로 유출수중의 T-N 농도가 감소하는 효과를 나타내었다. T-P의 경우에는 잉여슬러지의 무배출로 인해 대부분이 제거되지 않고 유출수중에 함유되어 유출되는 것으로 조사되었다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제43권2호
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• pp.86-93
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• 2000

An experiment was conducted to obtain the quantitative data on the transformation and loss of applied urea-N in waterlogged soil columns. The soil columns were pre-incubated for 35 days to develop oxidized and reduced soil conditions prior to urea application. After urea application at the rate of $150kg\;N\;ha^{-1}$(29.5 mg N), the amounts of nitrogen which were volatilized, leached, and remained in soil column were measured during 38 days of incubation period. On 2 and 4 days of incubation, 54.1%(15.9 mg N) and 98.4%(29.0mg N) of the applied urea was hydrolyzed, respectively. Most of the applied urea was completely hydrolyzed within 6 days. After urea application, the rates of ammonia volatilization were increased with the floodwater pH when the floodwater pH were higher than 7.0. The maximum rate of ammonia volatilization was $0.3mg\;d^{-1}$ when pH of the floodwater showed maximum value of 7.6. The total amount of volatilized nitrogen was 6.1% (1.8mg N) of the applied urea-N. A 63.2 % (18.6mg N) of the applied urea was remained in soil as $NH_4{^+}-N$ and 28.0% (8.2mg N) of the applied urea was leached as $NH_4{^+}-N$ at the end of the incubation. Amount of $NO_3{^-}-N$ in soil was smaller than 2.0 mg throughout the incubation period. The total amount of $NO_3{^-}-N$ leached was very small, which value was 1.8 mg. It suggested that nitrification process was not significant in waterlogged soil column of this study due to high infiltration rate of urea solution applied to the soil column. Therefore only small amount of $NO_3{^-}-N$ was lost by denitrification and leaching process.

• 대한환경공학회지
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• 제27권5호
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• pp.519-524
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• 2005

국내 하수의 낮은 C/N비를 나타내는 특성으로 인하여 질소와 인의 효과적인 제거를 위해서는 추가적인 보조 탄소원의 주입이 필요한 실정이다. 여러 가지 적용 가능한 외부 탄소원 중, 음식폐기물은 다량의 유기물을 함유하고 있어 다양한 전처리를 통하여 하 폐수 고도처리 공정의 외부탄소원으로 이용가치가 높다고 할 수 있다. 본 연구에서는 음식폐기물 고속발효건조 과정에서 발생하는 음식폐기물 응축수를 A/O 공정으로 구성된 막 결합 생물반응조의 외부탄소원으로 적용 가능성에 대해 평가하고 다양한 운전 조건에서의 질소 인 성분의 제거 효율을 살펴보았으며, 막 오염에 영향을 미칠 수 있는 다양한 인자들에 대한 평가를 실시하였다. 실험 결과 무산소 조건에서 0.19 g $NO_3-N/g$ VSS/day의 탈질율을 얻을 수 있었으며 연속운전에서는 음식폐기물 응축수 주입을 통하여 총질소와 인 성분의 제거율을 각각 최대 64%, 41% 향상 시킬 수 있었다. 또한 유입수 유량의 0.5% (vol/vol)의 외부탄소원 주입 조건에서도 효과적인 처리효율을 얻을 수 있었으며, 전체 공정의 수리학적 체류시간 8시간 이상, 무산소조와 호기조의 체류시간은 각각 3시간, 5시간에서 최적의 처리효율을 나타내었다. 실제 생환하수 처리 시, 질소와 인의 제거효율은 증진되었으나 막 결합 생물 반응조 내의 전체 입자의 크기 증가 및 미생물 체외고분자 물질 중 단백질 성분의 증가로 인하여 전체 막 저항 값이 증가하는 경향을 보였으며, 유입수의 고형물질의 조절을 통하여 막 오염을 줄일 수 있었다.