• 한국물환경학회지
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• 제31권2호
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• pp.151-158
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• 2015

The aim of this research is to derive an optimum operating condition for the thermal solubilization equipment that is employed to increase concentration of soluble organic materials and to assess whether it would be possible to use the waste sludge generated by thermal solubilization reaction as an external carbon source in biological denitrification process. For the purpose, we have constituted a laboratory-size thermal solubilization equipment and have assessed thermal hydrolysis efficiency based on various reaction temperature and reaction time. We have also derived SDNR using the waste sludge generated by thermal solubilization reaction through a batch experiment. As a result of research, the highest thermal hydrolysis efficiency of about 42.8% was achieved at $190^{\circ}C$ of reaction temperature and at 90 minutes of reaction time. And when SDNR was derived using the waste sludge, the value obtained was $0.080{\sim}0.094\;g\;NO_3{^-}-N/g\;MLVSS{\cdot}day$, showing SDNR that is higher than that obtained by the results of existing researches that used common wastewater as an external carbon source. Accordingly, in view of the fact that food wastes vary quite a bit in characteristics based on the area they are generated from and seasonal change, it seems that a flexible operation of thermal solubilization equipment is required through on-going monitoring of food wastes that are imported to food wastes recycling facilities.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권5호
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• pp.668-673
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• 2012

Biohydrogen production from organic wastewater by anaerobically activated sludge fermentation has already been extensively investigated, and it is known that hydrogen can be produced by glucose fermentation through three metabolic pathways, including the oxidative decarboxylation of pyruvic acid to acetyl-CoA, oxidation of NADH to $NAD^+$, and acetogenesis by hydrogen-producing acetogens. However, the exact or dominant pathways of hydrogen production in the anaerobically activated sludge fermentation process have not yet been identified. Thus, a continuous stirred-tank reactor (CSTR) was introduced and a specifically acclimated acidogenic fermentative microflora obtained under certain operation conditions. The hydrogen production activity and potential hydrogen-producing pathways in the acidogenic fermentative microflora were then investigated using batch cultures in Erlenmeyer flasks with a working volume of 500 ml. Based on an initial glucose concentration of 10 g/l, pH 6.0, and a biomass of 1.01 g/l of a mixed liquid volatile suspended solid (MLVSS), 247.7 ml of hydrogen was obtained after a 68 h cultivation period at $35{\pm}1^{\circ}C$. Further tests indicated that 69% of the hydrogen was produced from the oxidative decarboxylation of pyruvic acid, whereas the remaining 31% was from the oxidation of NADH to $NAD^+$. There were no hydrogen-producing acetogens or they were unable to work effectively in the anaerobically activated sludge with a hydraulic retention time (HRT) of less than 8 h.

• 한국물환경학회지
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• 제18권2호
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• pp.123-130
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• 2002

Bench scale experiments were carried out with two biological nutrient removal(BNR) units, A/O and $A^2O$ processes, to investigate the behavior of phosphorus in the system and to compare the characteristics of phosphorus removal in two BNR processes. To achieve this goal, COD/T-P and COD/TKN ratios of the influent was varied in the range of 23~64 and 5~24, respectively. In A/O process, influent COD/T-P ratio should be kept higher than 44mg/L to meet the final effluent T-P concentration lower than 1mg/L and in $A^2/O$ process, influent COD/T-P and COD/TKN ratios higher than 56 and 10, respectively, were required for good phosphorus release and uptake with no influence of nitrate nitrogen in return sludge. At this conditions, the rate of phosphorus release in the anaerobic basin should be kept higher than 0.1 kg S-P/kg MLVSS d In A/O process, the phosphorus content of anaerobic and aerobic sludges was increased as SRT of total system was becoming longer resulting in decreasing the difference of phosphorus content between two sludges while phosphorus release in anaerobic basin and phosphorus uptake in aerobic basin was not incident. In $A^2/O$ process, the phosphorus content of anaerobic and aerobic sludges were not increased with higher SRT of total system due to the relatively high nitrate concentration in return sludge. However, the difference of phosphorus content between anaerobic and aerobic sludges was incident when phosphorus release and uptake was observed.

• 유기물자원화
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• 제16권2호
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• pp.74-80
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• 2008

다공성 담체에 형성된 미생물을 이용한 질소화합물 제거를 위하여 질산화와 탈질의 연계처리에 의한 연구를 수행하였다. $NH_4-N$의 질산화 및 황담체를 전자공여체로 제공하여 독립영양 탈질이 유도되도록 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론이 도출되었다. 유입 농도 및 HRT의 변화에 따라 미생물에 대한 $NH_4-N$의 부하량 ($F/M_N$비)이 $0.0062{\sim}0.034gNH_4-N/g\;MLVSS{\cdot}day$의 범위에서 증가할 경우 부하량 증가에 따른 질산화 율은 감소하는 경향을 나타내었다. 같은 범위의 $F/M_N$비(유입부하)일 경우 HRT 6시간보다 8시간으로 운전하였을 때가 알칼리도 소모량이 더 높게 나타났다. 따라서 유입 $NH_4-N$ 농도가 높아짐에 따라 증가된 유입부하가 질산화 효율 증가에 미치는 영향보다는 같은 $F/M_N$비(유입부하)일 때 유입유량 변화로 인한 체류시간이 증가할수록 더 질산화의 효율 향상에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. EBCT의 변화에 따른 탈질효율은 8.4hr 이상으로 유지될 때는 평균 25% 이상으로 나타났으나 4.6hr으로 줄어들 때는 평균 5%로 크게 감소함으로써 EBCT는 최소한 8.4hr 이상을 유지하는 것이 더 효율적임을 알 수 있었다. 또한 탈질효율은 $NO_3-N$의 황담체 단위체적 당 유입부하가 $0.5{\sim}2.0kg\;NO_3-N/m^3{\cdot}day$의 범위에서 낮아질수록 반비례하여 증가함을 알 수 있었다.

• 한국환경과학회지
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• 제3권3호
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• pp.273-284
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• 1994

이 연구의 목적은 SBR 처리장치를 사용하여 pentachlorophenol (PCP)를 함유한 폐수를 처리할 때 활성슬럿지의 대사작용에 미치는 PCP의 독성효과를 시험 분석하는 것이다. 이 연구에서 SBR 처리장치는 두가지 운전주기 1, 2 (8시간과 12시간)와 각각의 운전주기에 대한 두가지 운전조건 (I.II)으로 운전되었다. 운전조권 I은 유입폐수를 일시에 (5분 안에) 반응조에 부가하고 2시간 동안 폭기없이 교반만 하는 것이고, 운전조건 II는 운전조건 I과 똑같은 조건에서 유입폐수를 2시간 동안 서서히 반응조에 부가하는 것이다. 각 반응조의 슬럿지 일령은 15일이었다. 합설폐수가 유입폐수로서 사용되었고, 그것의 COD는 대략 380mg/l의 유입폐수 PCP 농도와 운전구기 2의 처리장치에서, MLVSS 농도는 감소하였고 미생물의 선택성 증가하므로 생태반응의 영역이 줄어 들었다. 또한 SOUR이 증가하므로 활성으럿지가 PCP에 의하여 저해를 받았음을 보여주었고, 활성슬럿지의 침전이 좋지않았다. 운전주기 2의 처리장치에서는 질산화가 거의 이러나지 않았다. 그래서 질산화가 일어나는 시기는 PCP의 저해작용으로 인하여 COD의 제거가 늦어지는 만큼 지체될 것이다. 생물학적인 인 제거는 운전주기 1 운전조건 1 그리고 저농도의 PCP에서 운전되는 처리장치에서 일어났으나 그 과정은 불안정하였고 쉽게 정지되었다. 그러나 준전주기 2, 운전조건 I과 II에서 운전되는 처리장치에서 생물학적인 인 제거는 유입폐수 PCP 농도가 1.0mg/l로 증가할 때까지 안정하게 일어났다. 유입폐수 PCP 농도가 5.0mg/l로 증가했을 때 생물학적 인 제거능력은 정지되었고 쉽게 회복되지 않았다.

• 한국물환경학회지
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• 제22권6호
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• pp.1101-1106
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• 2006

생물학적 영양소 제거공정의 하수처리장에서 운전온도가 낮은 겨울철 기간중 사상성 미생물에 의한 Bulking 문제가 발생하고 있다. 본 연구는 사상성 세균의 한 종류인 M. parvicella의 성장에 의한 Bulking 문제를 C시 하수처리장과 파일럿 시설을 이용하여 검토하였다. Full-scale 시설은 1일 처리용량이 $51,000m^3/d$이고 F/M비는 0.12 kgBOD/kgMLVSS/d이며 SRT는 25일 이상으로 운전되고 있었다. 본 시설은 2003년 생물학적 영양소 제거공정으로 전환된 이후 운전온도가 $15^{\circ}C$ 이하의 저온으로 운전될 때 Bulking과 그로 인해 반응조내 거품현상이 주기적으로 발생되어 왔다. 파일럿 플랜트는 Full-scale과 동일한 시스템 및 폐수를 이용하였으며 1일 처리용량은 3.8 톤이고 운전온도는 $10^{\circ}C$에서 $25^{\circ}C$이었으며 SRT는 10일에서 25일 사이로 운전되었다. Full-scale에서는 온도변화에 따른 M. parvicella 성장과 SVI 변화 양상이 검토되었다. 아울러 파일럿 시설에서는 DO와 SRT를 변화시키면서 그에 따른 Bulking 미생물의 성장과 SVI 변화 형태를 분석하였다. 3년간 Full-scale의 운전결과를 분석한 결과 여름철 기간은 SVI가 160 이하의 양호한 분포를 나타내는 가운데 M. parvicella에 의해 더 이상 침전효율이 저조한 결과를 나타내지 않고 있었다. 반면 낮은 운전온도에서는 SVI가 300 이상의 높은 값을 나타내었다. 본 연구결과 DO 농도를 2-4 mg/L로 운전하거나 SRT를 20일 이내로 유지하였을 경우 M. parvicella에 의한 Bulking 문제가 효과적으로 제어되었다.

• 유기물자원화
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• 제14권4호
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• pp.113-120
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• 2006

음식물류 폐기물 자원화과정에서 발생하는 폐수는 BOD 20,000~150,000mg/L이며, 매립금지로 적정수준까지 처리되어야 한다. 그러나 기존의 폐수처리시설에 의해서는 10일 이하로 처리하기가 불가능하다. (주)에코데이는 높은 산소전달효율, 높은 미생물(MLVSS) 유지와 유기물 농도 모두가 상향류의 PFR흐름을 갖는 ER-1 반응기를 이용하여 2~4일 이내로 처리할 수 있는 기술을 개발하였다. 하루 20톤의 음식물을 퇴비화 하는 H군 음식물 자원화시설에 Pilot plant를 설치하고, 자원화 과정에서 발생하는 고농도폐수(평균 BOD 64,431mg/L)와 저농도폐수(평균 BOD 16,500mg/L)에 대해 6개월간 실험하였다. 저농도폐수의 처리를 위해서 ER-1(HRT 2.5d)과 후단에 고도처리공정을 적용하였으며, 이때 전체공정에서 제거되는 유기물의 대부분이 ER-1을 통해 제거되었다. 저농도폐수 Pilot plant의 처리효율은 BOD 99%, COD 98%, SS 99%, T-N 97%, T-P 96%이다. 고농도 폐수 처리공정은 ER-1을 직렬로 배치하여 2단계 ER-1(1차 HRT 2.5d, 2차 HRT 1.5d) 후 고액분리를 통해 하수연계(BOD 2,000mg/L 이하)로 계획하였다. Pilot 실험결과 고농도 폐수에 대해서도 BOD 97%, COD 84%, SS 98%, T-N 66%, T-P 95%의 안정적인 처리효율을 얻을 수 있었다. 고농도 폐수처리시에 생물반응기의 냉각시설 없이 고온($50^{\circ}C$)으로 운전되었으나, 온도 조절 부분을 개선한다면 더 높은 효율을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.797-806
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• 2000

본 연구는 탄소원으로서 페놀과 공동기질로서 글루코스를 합유한 인공합성폐수를 만들어 실험실 규모의 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket) - PBR(Packed Bed Reactor) 공정을 운전하면서 페놀의 유일한 탄소원으로서의 이용특성과 공동기질로서 글루코스를 주입한 경우의 이용특성, 미생물의 활성도 및 질소의 동시제거 가능성에 대한 연구를 수행하였다. 실험결과 페놀올 유일한 탄소원으로 주입한 경우 페놀유입농도 600 mg/L에서도 페놀제거율 99% 이상, SCOD 2100 mg/L 농도에서 제거율 93% 이상을 보였다. 조내 미생물의 량은(VSS) 약 20 g이었고 이때 미생물의 활성도는 $0.112g\;phenol/g\;VSS{\cdot}d$이었고 SCOD 제거율은 $0.351g\;SCOD/g\;VSS{\cdot}d$이며 가스발생율은 $0.115L/g\;VSS{\cdot}d$, 메탄가스의 함유율은 70%로 나타났다. 공동기질로 페놀파 글루코스를 주입한 경우 페놀유입농도 760 mg/L하에서 페놀제거율 98% 이상, SCOD 4300 mg/L 농도에서 제거율 90% 이상을 보였다. 조내 미생물의 량은(VSS) 약 20 g이었고 이때 미생물의 활성도는 $0.135g\;phenol/g\;VSS{\cdot}d$이었고 SCOD 제거율은 $0.696g\;SCOD/g\;VSS{\cdot}d$이며 가스발생율은 $0.257L/g\;VSS{\cdot}d$. 메탄가스의 함유율은 70%로 나타났다. 회분실험결과 페놀농도 1600 mg/L 이상의 농도에서 활성의 저해를 받았으며 메탄화반응과 탈질반응이 동시에 일어나는 것으로 관찰되었다. 질산화는 수리학적 체류시간 24시간으로 하여 암모니아성 질소 $0.038kg\;NH_4-N/m^3-media{\cdot}d$ 부하조건과 유입수내 페놀농도 10~12 mg/L, SCOD 200~500 mg/L 조건하에서 저해를 받지 않고 90% 이상의 질산화율을 보였고 페놀의 제거효율은 98% 이상을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권5호
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• pp.959-970
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• 2000

본 연구는 실험실 규모의 침지형 막분리 활성오니법을 이용하여 생물 대사 성분이 막투과 유속에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. SMP와 분리막의 fouling과의 관계를 살펴보기 위해 연속 실험과 회분 실험으로 나누어 운전하였다. 합성 폐수로는 단일 탄소원으로서 phenol을 사용하였다. 생물 반응조의 체류 시간과 MLSS농도는 각각 12hr과 9.000mgVSS/L로 유지하였다. 연속 장치에 있어서 회분 여과 실험을 통해 SMP농도가 증가할수록 막투과 유속은 감소하였고, cake와 gel층이 형성을 증가시켰다. Cake의 저항은 $2.9{\sim}4.0{\times}10^{10}$으로 측정되어 다른 여과 저항보다 막투과 유속의 감소에 중요한 영향을 나타냈다. 회분 페놀 분해 실험에서 SMP종들 중에 $SMP_{nd}$와 $SMP_{e}$가 난분해성 고분자 물질로서 막투과 감소에 중요한 역할을 하였다. 또한, SMP농도는 막투과 유속의 감소에 대한 HRT의 증가로서 생물 반응조 내에 축적되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.16-23
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• 2018

하 폐수 슬러지 발생량의 꾸준한 증가로 인해 폐 슬러지의 효율적인 처리 기술개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 PEF (Pulsed Electric Fields) 기술을 활용하여 슬러지의 가용화를 통한 감량화 가능성을 평가하였다. PEF에 사용되는 스테인레스 재질의 전극에 테프론과 에폭시로 코팅한 후 활성슬러지 혼합액에 전계 펄스를 인가하여 전극 코팅에 따른 가용화 효율을 평가하였다. 또한 인가된 전압의 세기를 6, 12, 15 kV로 변화시켜 가며 가용화 정도를 평가하였다. 에폭시 코팅 전극에서는 MLSS, 용존성-COD, -TN, -TP를 분석한 결과 슬러지의 가용화가 발생하지 않은 것으로 나타났다. 그러나 테프론으로 코팅한 전극에서는 MLSS는 최대 9 % 감소하였고 MLVSS 역시 최대 10 % 감소하였다. 또한 용존성-COD는 최대 496 % 증가하였다. 인가전압 6 kV 하에서는 가용화가 거의 발생하지 않았으나, 12 kV와 15 kV의 전압에서는 슬러지 가용화가 발생한 것으로 나타났다. 또한 슬러지 가용화가 발생한 12 kV와 15 kV의 전압에서는 코로나가 발생한 것으로 보아 슬러지 가용화는 코로나에 의해 유도되었으며, 코로나가 발생하는 임계전압이 존재하는 것으로 판단되었다. 결론적으로 PEF의 인가전압과 적절한 코팅제를 선택하여 코로나 발생을 제어함으로써 슬러지의 가용화를 유도할 수 있음을 확인하였다.