본 논문에서는 생흡착을 이용하여 하수 중 유기물과 질소, 인을 제거함에 있어, 효과적인 처리를 위하여 실험 인자들(미생물의 농도, 공기량, 포기시간 및 침전시간)의 조건과 인자 간의 상관성을 검토하였다. 생흡착의 회분식 실험을 통하여 MLSS 농도, 침강 시간, 포기량을 변화시키며 단위 미생물당 흡착량을 측정함으로써 각 조건에 따른 흡착량을 예측하였으며, SPSS ...
본 논문에서는 생흡착을 이용하여 하수 중 유기물과 질소, 인을 제거함에 있어, 효과적인 처리를 위하여 실험 인자들(미생물의 농도, 공기량, 포기시간 및 침전시간)의 조건과 인자 간의 상관성을 검토하였다. 생흡착의 회분식 실험을 통하여 MLSS 농도, 침강 시간, 포기량을 변화시키며 단위 미생물당 흡착량을 측정함으로써 각 조건에 따른 흡착량을 예측하였으며, SPSS다중회귀분석을 통해 미생물 흡착 이론량을 수식화 하였다. 본 연구에서 사용한 MLSS농도 범위(2,000∼4,500mg/ℓ)에서 구한 모델식은 아래와 같으며, 이를 이용하여 단위 미생물당 제거할 수 있는 유기물의 양을 예측할 수 있었다. Y=-0.0106(X₁)+0.07310(X₂)+42.705(X₃)+62.700 Y : 단위미생물당 흡착량(mg/mg) X1 : 미생물농도(mg/ℓ) X2 : 침강시간(min) X3 : 각 공정별 포기량(ℓ/min) 위의 식으로 도출된 이론값과 실험값을 비교한 결과, 유사한 경향을 나타내었으며, Root Mean Squared Error(RMSE)는 4.06mg/mg이었고, Standard Error of the mean (SE) 3.177mg/mg이었다. 생물학적 고도처리 공정에서 매우 중요한 과정인 질산화 공정의 최적의 조건을 알아보기 위하여 생흡착조를 거친 상등수를 실험 원수로 사용하여 질산화 반응을 위한 최적의 C/N비와 반응시간에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과, 생흡착을 거친 상태의 경우에는 C/N비가 1.5이었고, 1.5시간의 반응 시간으로 완벽한 질산화를 이룰 수 있었다. 이는 A₂O계열을 다른 어떤 공정보다도 매우 빠른 질산화 시간이었는데, 이는 질소 제거 공정에 생흡착을 이용할 경우 질산화로 인한 소비 시간이 매우 단축되어 전체 처리 시간을 짧게 할 수 있음을 의미한다. 생흡착공정에서 생성된 슬러지를 이용하여 탈질 실험을 수행한 결과 유기물의 흡착량과 탈질 효율은 비례함을 확인하였다. 이는 흡착된 유기물의 양이 탈질 시 필요한 탄소원으로 사용되고, 흡착량이 높을수록 탈질 효율이 상승하기 때문이다. 미생물 생흡착조에서 흡착효율이 66%일 경우, 탈질 효율이 83.3%로 최적의 탈질 조건을 나타내었다. 회분식 실험을 통하여 결정된 최적의 설계 인자를 이용하여 Lab-scale로 운전한 결과, 폐수가 유입되어 방류되는 데 필요한 총 체류 시간은 10 시간 이었으며, CODCr와 TN 제거율은 각각 93.8%와 80.9%로 나타났다. 또한 Full- scale에 적용한 결과, 하수가 유입되어 방류되는 데 필요한 총 체류 시간은 9.0 시간이었으며, BOD, CODCr, TN, TP 제거 효율은 각각 94.4%, 89.6%, 88.0%, 86.2%로 나타났다. 본 연구에서 얻은 결과를 종합할 때, 생흡착을 이용한 하수의 유기물, 질소 및 인 제거 공정은 국내 하수처리에 적합한 공정으로 적용 가능하다고 판단한다.
본 논문에서는 생흡착을 이용하여 하수 중 유기물과 질소, 인을 제거함에 있어, 효과적인 처리를 위하여 실험 인자들(미생물의 농도, 공기량, 포기시간 및 침전시간)의 조건과 인자 간의 상관성을 검토하였다. 생흡착의 회분식 실험을 통하여 MLSS 농도, 침강 시간, 포기량을 변화시키며 단위 미생물당 흡착량을 측정함으로써 각 조건에 따른 흡착량을 예측하였으며, SPSS 다중회귀분석을 통해 미생물 흡착 이론량을 수식화 하였다. 본 연구에서 사용한 MLSS농도 범위(2,000∼4,500mg/ℓ)에서 구한 모델식은 아래와 같으며, 이를 이용하여 단위 미생물당 제거할 수 있는 유기물의 양을 예측할 수 있었다. Y=-0.0106(X₁)+0.07310(X₂)+42.705(X₃)+62.700 Y : 단위미생물당 흡착량(mg/mg) X1 : 미생물농도(mg/ℓ) X2 : 침강시간(min) X3 : 각 공정별 포기량(ℓ/min) 위의 식으로 도출된 이론값과 실험값을 비교한 결과, 유사한 경향을 나타내었으며, Root Mean Squared Error(RMSE)는 4.06mg/mg이었고, Standard Error of the mean (SE) 3.177mg/mg이었다. 생물학적 고도처리 공정에서 매우 중요한 과정인 질산화 공정의 최적의 조건을 알아보기 위하여 생흡착조를 거친 상등수를 실험 원수로 사용하여 질산화 반응을 위한 최적의 C/N비와 반응시간에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과, 생흡착을 거친 상태의 경우에는 C/N비가 1.5이었고, 1.5시간의 반응 시간으로 완벽한 질산화를 이룰 수 있었다. 이는 A₂O계열을 다른 어떤 공정보다도 매우 빠른 질산화 시간이었는데, 이는 질소 제거 공정에 생흡착을 이용할 경우 질산화로 인한 소비 시간이 매우 단축되어 전체 처리 시간을 짧게 할 수 있음을 의미한다. 생흡착공정에서 생성된 슬러지를 이용하여 탈질 실험을 수행한 결과 유기물의 흡착량과 탈질 효율은 비례함을 확인하였다. 이는 흡착된 유기물의 양이 탈질 시 필요한 탄소원으로 사용되고, 흡착량이 높을수록 탈질 효율이 상승하기 때문이다. 미생물 생흡착조에서 흡착효율이 66%일 경우, 탈질 효율이 83.3%로 최적의 탈질 조건을 나타내었다. 회분식 실험을 통하여 결정된 최적의 설계 인자를 이용하여 Lab-scale로 운전한 결과, 폐수가 유입되어 방류되는 데 필요한 총 체류 시간은 10 시간 이었으며, CODCr와 TN 제거율은 각각 93.8%와 80.9%로 나타났다. 또한 Full- scale에 적용한 결과, 하수가 유입되어 방류되는 데 필요한 총 체류 시간은 9.0 시간이었으며, BOD, CODCr, TN, TP 제거 효율은 각각 94.4%, 89.6%, 88.0%, 86.2%로 나타났다. 본 연구에서 얻은 결과를 종합할 때, 생흡착을 이용한 하수의 유기물, 질소 및 인 제거 공정은 국내 하수처리에 적합한 공정으로 적용 가능하다고 판단한다.
The experimental conditions and relationships between parameters such as organic matter, aeration volume, aeration time, and precipitation time for the effective treatment of domestic wastewater were investigated. With the batch systems, the adsorption amount of unit microbe was measured with the ch...
The experimental conditions and relationships between parameters such as organic matter, aeration volume, aeration time, and precipitation time for the effective treatment of domestic wastewater were investigated. With the batch systems, the adsorption amount of unit microbe was measured with the change of MLSS concentration, precipitation time, and aeration amount. Theoretical adsorption amount of microbes was then numerically formulated by use of a SPSS multiple analysis as follows: Y=-0.0106(X₁)+0.07310(X₂)+42.705(X₃)+62.700 where Y is the adsorption amount per unit microbe, X₁MLSS concentration (mg/ℓ), X₂) precipitation time (min), and X₃aeration amount for each process. In this study, the amount of organisms to be removed in the range of MLSS concentration 2,000∼4,500 mg/ℓwere examined. The root mean squared error (RMSE) and the standard error of the mean through the experiment were 4.06 mg/mg and 3.18 mg/mg respectively. In order to investigate the optimal condition of nitrification, the upper water in the biosorption stage was used as the initial experiment water. The results showed that the C/N ratio was 1.5 and the reaction time for the optimal nitrification was 1.5 hr. This reaction time is faster than that of A₂O system, suggesting that the biosorption process allows short treatment time for nitrification. The experiment of denitrification by the sludge produced from the biosorption process suggested that the adsorption amount and the denitrification efficiency of organisms were proportional each other. This indicates that the adsorbed organisms were used as the carbon sources and thus the adsorption amount was proportional to the denitrification efficiency. When the adsorption efficiency for microbe biosorption was 66%, the optimum denitrification efficiency was 83.3%. When the optimum parameters obtained from the batch experiment were applied to the lab-scale operation, the total retention time from the flow-in to flow-out was 10 hours and the removal efficiency was 93.8% for COD_(Cr) and 80.9% for TN. For the full-scale operation, the total retention time was 9.0 hours and the removal efficiency was 94.4% for BOD, 89.6% for COD_(cr), 88.0% for TN, and 86.2% for TP. This thesis confirmed that the biosorption process can be successfully applied to the domestic wastewater treatment process for the effective removal of organisms, nitrogen, and phosphorous from the wastewater.
The experimental conditions and relationships between parameters such as organic matter, aeration volume, aeration time, and precipitation time for the effective treatment of domestic wastewater were investigated. With the batch systems, the adsorption amount of unit microbe was measured with the change of MLSS concentration, precipitation time, and aeration amount. Theoretical adsorption amount of microbes was then numerically formulated by use of a SPSS multiple analysis as follows: Y=-0.0106(X₁)+0.07310(X₂)+42.705(X₃)+62.700 where Y is the adsorption amount per unit microbe, X₁MLSS concentration (mg/ℓ), X₂) precipitation time (min), and X₃aeration amount for each process. In this study, the amount of organisms to be removed in the range of MLSS concentration 2,000∼4,500 mg/ℓwere examined. The root mean squared error (RMSE) and the standard error of the mean through the experiment were 4.06 mg/mg and 3.18 mg/mg respectively. In order to investigate the optimal condition of nitrification, the upper water in the biosorption stage was used as the initial experiment water. The results showed that the C/N ratio was 1.5 and the reaction time for the optimal nitrification was 1.5 hr. This reaction time is faster than that of A₂O system, suggesting that the biosorption process allows short treatment time for nitrification. The experiment of denitrification by the sludge produced from the biosorption process suggested that the adsorption amount and the denitrification efficiency of organisms were proportional each other. This indicates that the adsorbed organisms were used as the carbon sources and thus the adsorption amount was proportional to the denitrification efficiency. When the adsorption efficiency for microbe biosorption was 66%, the optimum denitrification efficiency was 83.3%. When the optimum parameters obtained from the batch experiment were applied to the lab-scale operation, the total retention time from the flow-in to flow-out was 10 hours and the removal efficiency was 93.8% for COD_(Cr) and 80.9% for TN. For the full-scale operation, the total retention time was 9.0 hours and the removal efficiency was 94.4% for BOD, 89.6% for COD_(cr), 88.0% for TN, and 86.2% for TP. This thesis confirmed that the biosorption process can be successfully applied to the domestic wastewater treatment process for the effective removal of organisms, nitrogen, and phosphorous from the wastewater.
주제어
#생흡착 유기물 질소 인 질산화 탈질 단위 미생물당 흡착량 미생물농도 포기량 침강시간 C/N비 biosorption organism nitrogen phosphorous denitrogenation adsorption amount per unit micobe microbe concentration aeration amount precipitation time C/N ratio
학위논문 정보
저자
김현갑
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
환경공학과
지도교수
정형근
발행연도
2003
총페이지
viii, 102p.
키워드
생흡착 유기물 질소 인 질산화 탈질 단위 미생물당 흡착량 미생물농도 포기량 침강시간 C/N비 biosorption organism nitrogen phosphorous denitrogenation adsorption amount per unit micobe microbe concentration aeration amount precipitation time C/N ratio
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