미생물들은 수온이 낮아지면 그 활동성이 저하된다. 특히 Nitrosomonas나 Nitrobector 같은 질산화 미생물의 경우 온도에 대한 영향을 더욱 많이 받고 5℃ 이하에서는 거의 활동을 하지 않는 것으로 알려져 있다. 따라서 동절기의 하수처리장 유입수의 수온이 낮은 우리나라는 이에 대한 영향을 크게 받아 동절기에 대부분의 하수처리장이 암모니아성 질소의 질산화가 원활히 이루어지지 않아 결과적으로 질소제거에 많은 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 많은 연구자들이 ...
미생물들은 수온이 낮아지면 그 활동성이 저하된다. 특히 Nitrosomonas나 Nitrobector 같은 질산화 미생물의 경우 온도에 대한 영향을 더욱 많이 받고 5℃ 이하에서는 거의 활동을 하지 않는 것으로 알려져 있다. 따라서 동절기의 하수처리장 유입수의 수온이 낮은 우리나라는 이에 대한 영향을 크게 받아 동절기에 대부분의 하수처리장이 암모니아성 질소의 질산화가 원활히 이루어지지 않아 결과적으로 질소제거에 많은 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 많은 연구자들이 실험적 방법으로 방법을 모색하고 있지만 이러한 실험적 연구에는 많은 시간과 비용이 든다는 단점이 있다. 실험적 연구의 단점을 보완하여 시간과 비용을 적게 들일 수 있는 방법으로 생물학적 공정의 수학적 모델들이 개발되었고 그 모델들은 점점 수정되고 보완되고 있다. 또한 이러한 모델을 통한 연구가 현재에도 활발히 이루어지고 있다. 모델을 통한 연구 또한 손으로 계산하게 되면 그 또한 많은 시간을 필요로 하게 된다. 따라서 ASIM, Biosim, STOAT, SSSP, Aquasim, GPS-X같은 간단한 조작으로 모델링을 할 수 있는 상용 프로그램이 현재 많이 개발되어 있고 그들의 적합성도 검증되어 지고 있다. 본 연구에서는 GPS-X라는 하수처리 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 동절기 수온저하시 효율적으로 질소를 제거하기 위한 최적의 운전조건을 찾으려 하였다. 하지만 SRT와 NRCY, 포기량의 조절 등의 방법을 시도해 보았지만 현재 처리장의 HRT가 짧게 운전이 되고 있었고 유입유량이 설계유량보다 과다하게 유입되고 있어 질소제거 효율은 더욱 악화되어 있었다. 따라서 본 연구에서는 하수처리장의 증설시를 고려하여 각 조의 HRT를 조절하고 질소제거를 위한 최적의 HRT 조합을 찾고자 하였다. 더욱 정확한 시뮬레이션을 위하여 미생물의 호흡률 실험을 실시하여 유입수 내의 유기물 분율을 나우어 입력하였고, 민감도 분석과 매개변수 추정을 통하여 각 매개변수들을 최적화 시킨 후 시뮬레이션을 실시하였다. 시뮬레이션을 통한 연구 결과 최적으로 산정된 각 조의 HRT 조합은 전탈질조0.3hr, 혐기조 0.5hr, 무산소조 1.36hr, 호기조 4.84hr의 조합으로 산정하였고 이때의 질소는 31.4%의 제거효율을 보였고, 암모니아는 57.3%의 제거효율을 보였다.
미생물들은 수온이 낮아지면 그 활동성이 저하된다. 특히 Nitrosomonas나 Nitrobector 같은 질산화 미생물의 경우 온도에 대한 영향을 더욱 많이 받고 5℃ 이하에서는 거의 활동을 하지 않는 것으로 알려져 있다. 따라서 동절기의 하수처리장 유입수의 수온이 낮은 우리나라는 이에 대한 영향을 크게 받아 동절기에 대부분의 하수처리장이 암모니아성 질소의 질산화가 원활히 이루어지지 않아 결과적으로 질소제거에 많은 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 많은 연구자들이 실험적 방법으로 방법을 모색하고 있지만 이러한 실험적 연구에는 많은 시간과 비용이 든다는 단점이 있다. 실험적 연구의 단점을 보완하여 시간과 비용을 적게 들일 수 있는 방법으로 생물학적 공정의 수학적 모델들이 개발되었고 그 모델들은 점점 수정되고 보완되고 있다. 또한 이러한 모델을 통한 연구가 현재에도 활발히 이루어지고 있다. 모델을 통한 연구 또한 손으로 계산하게 되면 그 또한 많은 시간을 필요로 하게 된다. 따라서 ASIM, Biosim, STOAT, SSSP, Aquasim, GPS-X같은 간단한 조작으로 모델링을 할 수 있는 상용 프로그램이 현재 많이 개발되어 있고 그들의 적합성도 검증되어 지고 있다. 본 연구에서는 GPS-X라는 하수처리 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 동절기 수온저하시 효율적으로 질소를 제거하기 위한 최적의 운전조건을 찾으려 하였다. 하지만 SRT와 NRCY, 포기량의 조절 등의 방법을 시도해 보았지만 현재 처리장의 HRT가 짧게 운전이 되고 있었고 유입유량이 설계유량보다 과다하게 유입되고 있어 질소제거 효율은 더욱 악화되어 있었다. 따라서 본 연구에서는 하수처리장의 증설시를 고려하여 각 조의 HRT를 조절하고 질소제거를 위한 최적의 HRT 조합을 찾고자 하였다. 더욱 정확한 시뮬레이션을 위하여 미생물의 호흡률 실험을 실시하여 유입수 내의 유기물 분율을 나우어 입력하였고, 민감도 분석과 매개변수 추정을 통하여 각 매개변수들을 최적화 시킨 후 시뮬레이션을 실시하였다. 시뮬레이션을 통한 연구 결과 최적으로 산정된 각 조의 HRT 조합은 전탈질조0.3hr, 혐기조 0.5hr, 무산소조 1.36hr, 호기조 4.84hr의 조합으로 산정하였고 이때의 질소는 31.4%의 제거효율을 보였고, 암모니아는 57.3%의 제거효율을 보였다.
Most microorganism's activity is decline in low temperature. Especially, nitrifiers are more effected by low temperature and they are not active under 5℃. Therefore wastewater treatment plants have a difficulty of nitrogen removal in winter. To solve this problem in experimental, it needs many cost ...
Most microorganism's activity is decline in low temperature. Especially, nitrifiers are more effected by low temperature and they are not active under 5℃. Therefore wastewater treatment plants have a difficulty of nitrogen removal in winter. To solve this problem in experimental, it needs many cost and times. So many researchers are developed mathematical models of biological process such as activated sludge models and Bio-P. This study used GPS-X of wastewater treatment simulation program to find out optimum operating condition for efficient nitrogen removal in low temperature. For more exactly simulation, this study carry out the OUR test and input COD fractions in the model. And execute sensitivity analysis and optimized for parameters. To find out the optimum operation condition, changed SRT, NRCY, allocated influent flow and changed the HRT of each tank. There was a little effect on allocation of influent flow but changing HRT. The optimum HRT mixture to remove nitrogen was 0.3hr/0.5hr/1.36hr/4.84hr(PreAx/An/Ax/Ox) and then, T-N was 51.4% and NH₄^(+)-N was 57.3% remove.
Most microorganism's activity is decline in low temperature. Especially, nitrifiers are more effected by low temperature and they are not active under 5℃. Therefore wastewater treatment plants have a difficulty of nitrogen removal in winter. To solve this problem in experimental, it needs many cost and times. So many researchers are developed mathematical models of biological process such as activated sludge models and Bio-P. This study used GPS-X of wastewater treatment simulation program to find out optimum operating condition for efficient nitrogen removal in low temperature. For more exactly simulation, this study carry out the OUR test and input COD fractions in the model. And execute sensitivity analysis and optimized for parameters. To find out the optimum operation condition, changed SRT, NRCY, allocated influent flow and changed the HRT of each tank. There was a little effect on allocation of influent flow but changing HRT. The optimum HRT mixture to remove nitrogen was 0.3hr/0.5hr/1.36hr/4.84hr(PreAx/An/Ax/Ox) and then, T-N was 51.4% and NH₄^(+)-N was 57.3% remove.
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