A pilot scale SBR (effective volume, $20m^3$) for the treatment of piggery wastewater treatment was performed with three different kinds of wastewater; fermenter effluent, scraper type and slurry type. The react phase in SBR was performed by sub-cycle operation consisting of repeated short cycle of anoxic-aerobic step. The fermenter effluent was characterized by the rapid nitrification and $NO_X-N$ accumulation due to depletion of organic matter in wastewater. The scraper type wastewater showed appropriate nitrogen removal efficiency, however, a poor response capacity for high loading rate often resulted in increased nitrogen concentration in effluent. Moreover, severe P release was the most serious problem in scraper type wastewater. SBR treated slurry type wastewater with high nitrogen removal efficiency to satisfy effluent quality requirement. It was thought that high concentration of organic matter in slurry made it possible to uptake P during SBR operation, where P concentration of 140mgP/l was decreased to 8mgP/l. As results, SBR was suitable to treat slurry type wastewater which has been discharged to the ocean till now.
하폐수 처리에 대한 제어는 2가지의 장점을 가지고 있다. 유출수의 수질을 제어할 수 있다는 것과 하폐수 처리 비용의 절감이 그것이다. 본 연구의 목적은 부영양화의 원인물질로 잘 알려져 있는 암모니아성 질소를 제어함을 목적으로 한다. 제어는 간략화된 활성슬러지 모델 1(ASM No. 1)에 기초하고 있으며, 제어 방법은 다음과 같다. 우선, 유입수중 암모늄 농도를 측정하고, 간략화된 활성슬러지 모델 1(ASM No. 1)에 의하여 유출수 암모늄 농도가 1.0 mg/L가 아닐 경우 유출수의 암모늄 농도가 1.0 mg/L가 되도록 최적의 포기 시간을 산정하고 결정한다. 다음단계에서 유입수의 암모늄 농도를 교정한다. 이 과정은 계속적으로 반복되었다. 이와같은 방법에 의해 호기-무산소 조건을 반복하는 SBR 반응조가 한달간 제어되었다. 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 유출수의 암모늄 농도는 $0.22\sim3.1$ mg/L 범위를 순회하였으며, 유출수 암모늄 농도의 평균값은 1.1 mg/L이었다. 본 연구에서 사용된 Adaptive control 방법은 암모늄의 유출수 농도를 제어하고 예측하는데 매우 효과적이었다.
The purpose of this study is to investigate the performances of organic removal and methane recovery in the full scale two-phase anaerobic system. The full scale two-phase anaerobic system was consists of an acidogenic ABR (Anaerobic Baffled Reactor) and a methanognic UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor. The volume of acidogenic and methanogenic reactors is designed to 28.3 $m^3$ and 75.3 $m^3$. The two-phase anaerobic system represented 60-82% of COD removal efficiency when the influent COD concentration was in the range of 7,150 to 16,270 mg/L after screening (average concentration is 10,280 mg/L). After steady-state, the effluent COD concentration in the methanogenic reactor showed 2,740 $\pm$ 330 mg/L by representing average COD removal efficiency was 71.4 $\pm$ 8.1% when the operating temperature was in the range of 19-32$^{\circ}C$. The effluent SCOD concentration was in the range of 2,000-3,000 mg/L at the steady state while the volatile fatty concentration was not detected in the effluent. Meanwhile, the COD removal efficiency in the acidogenic reactor showed less than 5%. The acidogenic reactor played key roles to reduce a shock-loading when periodic shock loading was applied and to acidify influent organics. Due to the high concentration of alkalinity and high pH in the effluent of the methanogenic reactor, over 80% of methane in the biogas was produced consistently. More than 70 % of methane was recovered from theoretical methane production of TCOD removed in this research. The produced gas can be directly used as a heat source to increase the reactor temperature.
The purpose of this study is to investigate the performances of organic removal and methane recovery by using a full scale two-phase anaerobic system. The full scale two-phase anaerobic process was consists of an acidogenic anaerobic baffled reactor (ABR) and a methanognic upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor. The volumes of acidogenic and methanogenic reactors were designed to $28.3m^3$ and $75.3m^3$. The two-phase anaerobic system represented 60-82% of COD removal efficiency when the influent COD concentration was in the range of 7,150 to 16,270 mg/L after screening (average concentration is 10,280 mg/L). After steady-state, the effluent COD concentration in the methanogenic reactor showed $2,740{\pm}330 mg/L$ by representing average COD removal efficiency was $71.4{\pm}8.1%$ when the operating temperature was in the range of $19-32^{\circ}C$. The effluent SCOD concentration was in the range of 2,000-3,000 mg/L at the steady state while the volatile fatty acid concentration was not detected in the effluent. Meanwhile, the COD removal efficiency in the acidogenic reactor showed less than 5%. The acidogenic reactor played key roles to reduce a shock-loading when periodic shock loading was applied and to acidify influent organics. Due to the high concentration of alkalinity and high pH in the effluent of the methanogenic reactor, over 80% of methane in the biogas was produced consistently. More than 70% of methane was recovered from theoretical methane production of TCOD removed in this research. The produced gas can be directly used as a heat source to increase the reactor temperature.
비표면적이 다른 media를 이용한 호기성 고정생물막공법에서 유기물부하율을 변화시키면서, 유출수의 성상과 활성슬러지의 설계인자가 호기성 고정생물막송법에 적용가능한지를 조사하였다. 유출수의 수질은 낮은 유기물부하율에서는 유출수의 농도가 비표면적에 따라 크게 변화하지 않았으나, 높은 부하율에서는 변화폭이 매우 크게 나타나으며, 비표면적별 유출수 농도를 보면 비표면적이 큰 경우가 유출수 농도가 낮았으며, 유입수농도가 클수록 유출수의 농도차이도 더 크게 나타났다. 동력학적 계수를 산출하기 위해 활성슬러지 공법의 모델을 고정생물막 공법에 적용시켜 본 결과 실험조건에서 실측 미생물 생산량과 계산된 미생물 생산량과의 차이는 COD를 기준으로 하였을 때가 더 잘 일치함을 알았다.
This study was performed employing the two stage aerated submerged biofilter of media pore size 1.5cm and 2cm, and infiuent substrate concentrations were 30.25mg COD/l, 50.1mg COD/l respectively. The purpose was to determine the treatment efficiency at the low concentration infiuent, reaction order and substrate flux with application of variable-order model that was presented by Rittmann and McCarty. . The results are as follows. 1. Treatment efficiency of 1st reactor was about BOD 82% and COD 76%, when effluent concentration was BOD 3.9 ~ 6.8, COD 7.1 ~ 12.5 mg/l, and this effluent concentration didn't satisfy the water quality grade I, II of river and lake. But as treated effluent of 1st reactor with 2nd reactor, we could achieve appropriate water quality, since instillation of 2nd reactor was needed. 2. Difference of media pore size between 1.5cm and 2cm didn't effect significantly to treatment efficiency and since this of 2nd reactor was about BOD 60%, COD 50%, an consideration of economic point of view should be carried out in field application. 3. Reaction order and substrate flux was varied 0.9851~0.9956 and 0.0028~0.0405 mg/$cm^{2} \cdot day$, and the substrate flux was increased as infiuent substrate concentration increased.
Influence factors and efficiency characteristics for treatment of wastewater containing phenol were studied with using Pseudomonas sp. B3. It took 130 hours to remove phenol, when only activated sludge of terminal disposal palnt of sewage was innoculated in batch culture, but it was required just 36 hours, when bacteria degrading phenol and activated sludge were simultaneously innoculated. If only phenol an carbon source was used, it necessary 36 hours for biodegradation of phenol, while glucose was added to medium, it took 73 hours. It was revealed as excellent effluent and SVI, when the F/M ratio, COD and phenol concentration were 53mg/l and 1.2mg/l, respectively, and optimum F/M ratio was revealed 0.31. The reactor were seriously shocked as reducing hydraulic retention time at constant phenol concentration more than increasing phenol concentration at constant hydraulic retention time, when volumetric loading rate was increased to $0.8kg\;phenol/m^3{\codt}d$ from $1.6kg\;phenol/m^3{\codt}d$. And also the effluent phenol concentration was 34mg/l after starting 12 hours of shocking and reactor was recovered as steady state after 65 hours of changing in the former test. Although the effluent phenol concentration was maximum value with 12mg/l after starting 20 hours of shocking and reactor was recovered as steady state after 54 hours of changing in the later test.
Objectives: The objective of this study is to identify toxicants causing acute toxicity in effluents from the aluminum rolling industry that violate the discharge limits in Korea. Methods: Whole effluent toxicity tests (WET) were conducted on effluent discharged from the aluminum rolling industry following the US EPA WET test methods. We collected effluent samples three times and evaluated acute toxicity by using Daphnia magna. We employed toxicity identification evaluation (TIE) procedures to identify toxicants causing toxicity in the effluent. Results: No specific chemical groups were identified in the seven different manipulations applied to the of wastewater effluent samples showing 1.3 toxic units (TU) according to the TIE phase I procedures. Water quality parameters for water hardness, electric conductivity and heavy metals (Mn) were 4,322 mg/l as $CaCO_3$, 11.39 mS/cm, and $5,551{\mu}g/l$, respectively. Considering water hardness and reference toxicity, high concentrations of Mn can be disqualified from the causative toxicants. Consequently, high ionic concentrations of $Na^+$(1,648 mg/l), $Ca^{2+}$(1,048 mg/l), $Mg^{2+}$(1,428 mg/l) and $SO_4{^{2-}}$(7,472 mg/l) were identified to be causative toxicants. Water hardness and electric conductivity exceed the $EC_{50}$ value obtained by biological toxicity tests using Daphnia magna. Conclusion: According to TIE procedures, high salt concentration is determined to be a major toxicant in the effluent of agro-industrial wastewater treatment plants receiving wastewater from the aluminum rolling industry.
There are increasingly important financial incentives and environmental consideration to improve the effluent quality of wastewater from domestic and industrial users. The activated sludge process is a widely used biological wastewater treatment process. The activated sludge process is complicated due to the many factors such as the variation of influent flowrate and concentration, the complexity of biological reactions and the various operation conditions. Nowadays, not only suspended solids and residual carbon, but also nitrogen and phosphorous concentration of the effluent water must be taken into account for the design and operation of wastewater treatment plants. Also, the effluent quality to be met are more stringent. Therefore, an intelligent control approach is required in order to successful biological nitrogen removal. In this paper, the strategies for dosage of extra carbon in the anoxic zone and DO concentration in the aerobic zone are presented and evaluated through the simulation using the denitrification layout of the IWA simulation benchmark implemented by Matlab$\^$/5.3/Simulink$\^$/3.0. The control strategy to achieve sufficient denitrification rates in an anoxic zone. Methanol is used as an external extra carbon source. The external extra carbon source is required for the nitrogen removal process because nitrogen and organic concentration are fluctuated in the influent flowrate. The dissolved oxygen is calculated by So concentration in the activated sludge model NO.1. The air flowrate of each aerobic reactor is intelligently controlled to achieve the predefined setpoints. Air flowrate is adjusted by the fuzzy logic controller that includes two inputs and one output. The objective function for the optimization procedure is designed to improve effluent quality and reduce the operating cost.
본 연구에서는 하수처리공정의 유출 수질을 안정적인 유지하기 위하여, 유입수 패턴을 이용한 모델 기반 $NH_4-N$ 예측 제어 알고리즘을 개발하고 $A^2/O$ 공정을 대상으로 적용 및 평가하였다. 평가에 사용된 자료는 B 시 S 하수처리장에 위치한 pilot 규모의 $A^2/O$ 공정 운전자료를 사용하였다. 생물학적 반응조를 모사하기 위해 수정된 ASM3+bio-P 모델(Lee, 2003)을 사용하였고, 침전조 농도 거동 모사를 위해 일차원 이중 지수 함수 모델(Takacs et al., 1991)을 사용하였다. 유입수 패턴을 이용하여 하루 뒤 유출수 $NH_4-N$ 농도를 예측하고, 사전 작성된 $NH_4-N$ 제어 schedule을 사용하여 pilot plant의 호기조 DO를 조절하는 제어 로직을 적용하였다. 제어 적용성을 평가하기 위해 제어를 적용하지 않은 경우와 적용한 경우를 비교하였고, 계절적 영향을 알아보기 위해 여름철과 겨울철에 $NH_4-N$ 제어 schedule을 적용한 실험을 하였다. 여름철 및 겨울철 모두 제어를 적용하지 않은 경우 수질기준을 초과하는 사례가 발생하였지만, 제어를 적용한 경우 목표수질 이내의 안정적인 유출수질이 방출됨을 확인하였다. 제어를 적용하지 않은 경우에 비교해서, 예측 제어를 적용한 경우에는 송풍기의 RPM이 약 9.1% 증가하였고, 유출수의 $NH_4-N$ 농도는 약 45.2% 감소하였다. 이를 통해 본 연구에서 개발된 유출수 $NH_4-N$ 예측 제어 알고리즘 적용으로 인한 운영비용 증가 대비 수질 개선 효과가 크게 나타났기 때문에, 안정적인 유출수 확보를 위한 측면에서 효율적인 제어기법으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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