2021년부터 적용되는 국내 공공 하수처리시설 및 폐수처리시설의 T-N 방류수 수질기준은 20 mg/L 이하이며 수자원의 고갈에 따라 재이용수의 보급과 이용이 확대되어 방류수 수질기준이 강화되고 있다. 재이용 수질 권고 기준에 의해 T-N은 10 mg/L이하의 처리가 요구된다. 뿐만 아니라, 분뇨·축산폐수 등과 같은 산업폐수의 연계처리가 확대되며 난분해성 고농도 질소 함유 폐수 처리에 대한 필요성이 부각되고 있다. 따라서 높은 미생물 농도의 유지가 가능하고, 안정적인 처리 효율을 나타내는 미생물 고정화 담체 공정이 개발되었으며 이에 대한 다양한 선행연구가 수행되었다. Lab test와 pilot plant 운전을 통해 미생물 고정화 담체 공정의 질소 제거 성능과 운전 조건은 확인되었으나, 확장된 규모의 실제 하수처리시설에서의 운전 조건 및 성능, 고농도 질소 함유 폐수와 산업폐수에서의 처리 효율을 예측하기 위해 하수처리 ...
2021년부터 적용되는 국내 공공 하수처리시설 및 폐수처리시설의 T-N 방류수 수질기준은 20 mg/L 이하이며 수자원의 고갈에 따라 재이용수의 보급과 이용이 확대되어 방류수 수질기준이 강화되고 있다. 재이용 수질 권고 기준에 의해 T-N은 10 mg/L이하의 처리가 요구된다. 뿐만 아니라, 분뇨·축산폐수 등과 같은 산업폐수의 연계처리가 확대되며 난분해성 고농도 질소 함유 폐수 처리에 대한 필요성이 부각되고 있다. 따라서 높은 미생물 농도의 유지가 가능하고, 안정적인 처리 효율을 나타내는 미생물 고정화 담체 공정이 개발되었으며 이에 대한 다양한 선행연구가 수행되었다. Lab test와 pilot plant 운전을 통해 미생물 고정화 담체 공정의 질소 제거 성능과 운전 조건은 확인되었으나, 확장된 규모의 실제 하수처리시설에서의 운전 조건 및 성능, 고농도 질소 함유 폐수와 산업폐수에서의 처리 효율을 예측하기 위해 하수처리 모델링 프로그램인 EQPS를 이용한 시뮬레이션을 수행하였다. 본 연구에서는 서울 J 하수처리장 소재의 미생물 고정화 담체로 충전된 MLE 공정의 pilot plant 운영 데이터를 바탕으로 통계분석과 시뮬레이션을 수행하였다. 기초통계분석 결과 T-N의 유입 농도는 8월에 변동 폭과 농도가 가장 높았지만 그 이후부터는 약 40 ~ 50 mg/L 의 안정적인 농도로 유입되었다. T-N 유출 농도는 안정화 기간이 지난 이후 변동 폭이 점차 줄어들며 평균농도 20 mg/L 이하의 안정적인 농도로 유출되었다. 통계분석 결과를 통해 분석된 유입·유출 수질 데이터와 EQPS의 Sumo 2 모델을 이용해 하수처리 모델링을 실시하여 공정의 동적, 정적 모사를 수행하였다. 민감도 분석과 매개변수 보정을 통해 최적화를 진행하였으며 정적 모사 결과, 운전 초기 2 개월 이후 평균 T-N 유출 농도는 19.6 mg/L 이며, pilot plant의 전체 운전 기간 내 평균 T-N 유출 농도인 19.37 mg/L에 근접한 값으로 모사가 수행되었으며 일부 오차의 원인은 호기조 내 잔류하는 NO3--N 농도인 것으로 확인되었다. 동적 모사 결과, pilot plant의 일일 T-N 유출농도와 동적 모델링 결과 값 사이의 상관계수 r = 0.524, 유의확률 p = 0.00(<0.05)로 도출되었다. 최종적으로 고농도 질소 함유 폐수에 대한 시나리오 분석을 수행하여 최적 운전 조건 도출 및 단위공정 변화에 대한 필요성을 파악함으로써 다양한 적용 가능성을 평가하였다. T-N 400 mg/L의 고농도 질소 함유 폐수가 유입될 경우 MLE 공정의 호기조 내 미처리된 NO3--N이 방류됨으로써 유출수 내 T-N 농도가 증가할 것으로 예측되었다. 이에 대한 방안으로 생물학적 반응조 후단에 탈질을 위한 무산소조를 추가하는 것이 바람직하다고 판단되었으며 400 일간의 연속식 운전을 통해 장기간 운전에도 안정적인 질소 처리 성능을 확인하였다. 외부 탄소원 투입 위치는 전 무산소조에서의 투입이 질소 제거에 유리하였으며 공정의 최적 조건은 후탈질조 체적비 1 V, 내부 반송비 4 Q, 외부 탄소원 주입량 0.22 Q, NaOH 주입량 0.1 Q로 도출되었다. T-N 1000 mg/L 유입의 경우 외부 탄소원 주입 위치를 후 무산소조로 변경하는 방법이 질소 제거에 유리하였으며, 공정의 최적 조건은 내부 반송비 4 Q, 외부 탄소원 주입량 0.23 Q, NaOH 주입량 0.4 Q로 도출되었다. 고농도 폐수의 유입 시 난분해성 유기물과 T-P 처리를 위해 후단에 응집 침전 또는 MBR 등과 같은 물리적 처리 공정이 요구되는 것으로 판단되었다.
2021년부터 적용되는 국내 공공 하수처리시설 및 폐수처리시설의 T-N 방류수 수질기준은 20 mg/L 이하이며 수자원의 고갈에 따라 재이용수의 보급과 이용이 확대되어 방류수 수질기준이 강화되고 있다. 재이용 수질 권고 기준에 의해 T-N은 10 mg/L이하의 처리가 요구된다. 뿐만 아니라, 분뇨·축산폐수 등과 같은 산업폐수의 연계처리가 확대되며 난분해성 고농도 질소 함유 폐수 처리에 대한 필요성이 부각되고 있다. 따라서 높은 미생물 농도의 유지가 가능하고, 안정적인 처리 효율을 나타내는 미생물 고정화 담체 공정이 개발되었으며 이에 대한 다양한 선행연구가 수행되었다. Lab test와 pilot plant 운전을 통해 미생물 고정화 담체 공정의 질소 제거 성능과 운전 조건은 확인되었으나, 확장된 규모의 실제 하수처리시설에서의 운전 조건 및 성능, 고농도 질소 함유 폐수와 산업폐수에서의 처리 효율을 예측하기 위해 하수처리 모델링 프로그램인 EQPS를 이용한 시뮬레이션을 수행하였다. 본 연구에서는 서울 J 하수처리장 소재의 미생물 고정화 담체로 충전된 MLE 공정의 pilot plant 운영 데이터를 바탕으로 통계분석과 시뮬레이션을 수행하였다. 기초통계분석 결과 T-N의 유입 농도는 8월에 변동 폭과 농도가 가장 높았지만 그 이후부터는 약 40 ~ 50 mg/L 의 안정적인 농도로 유입되었다. T-N 유출 농도는 안정화 기간이 지난 이후 변동 폭이 점차 줄어들며 평균농도 20 mg/L 이하의 안정적인 농도로 유출되었다. 통계분석 결과를 통해 분석된 유입·유출 수질 데이터와 EQPS의 Sumo 2 모델을 이용해 하수처리 모델링을 실시하여 공정의 동적, 정적 모사를 수행하였다. 민감도 분석과 매개변수 보정을 통해 최적화를 진행하였으며 정적 모사 결과, 운전 초기 2 개월 이후 평균 T-N 유출 농도는 19.6 mg/L 이며, pilot plant의 전체 운전 기간 내 평균 T-N 유출 농도인 19.37 mg/L에 근접한 값으로 모사가 수행되었으며 일부 오차의 원인은 호기조 내 잔류하는 NO3--N 농도인 것으로 확인되었다. 동적 모사 결과, pilot plant의 일일 T-N 유출농도와 동적 모델링 결과 값 사이의 상관계수 r = 0.524, 유의확률 p = 0.00(<0.05)로 도출되었다. 최종적으로 고농도 질소 함유 폐수에 대한 시나리오 분석을 수행하여 최적 운전 조건 도출 및 단위공정 변화에 대한 필요성을 파악함으로써 다양한 적용 가능성을 평가하였다. T-N 400 mg/L의 고농도 질소 함유 폐수가 유입될 경우 MLE 공정의 호기조 내 미처리된 NO3--N이 방류됨으로써 유출수 내 T-N 농도가 증가할 것으로 예측되었다. 이에 대한 방안으로 생물학적 반응조 후단에 탈질을 위한 무산소조를 추가하는 것이 바람직하다고 판단되었으며 400 일간의 연속식 운전을 통해 장기간 운전에도 안정적인 질소 처리 성능을 확인하였다. 외부 탄소원 투입 위치는 전 무산소조에서의 투입이 질소 제거에 유리하였으며 공정의 최적 조건은 후탈질조 체적비 1 V, 내부 반송비 4 Q, 외부 탄소원 주입량 0.22 Q, NaOH 주입량 0.1 Q로 도출되었다. T-N 1000 mg/L 유입의 경우 외부 탄소원 주입 위치를 후 무산소조로 변경하는 방법이 질소 제거에 유리하였으며, 공정의 최적 조건은 내부 반송비 4 Q, 외부 탄소원 주입량 0.23 Q, NaOH 주입량 0.4 Q로 도출되었다. 고농도 폐수의 유입 시 난분해성 유기물과 T-P 처리를 위해 후단에 응집 침전 또는 MBR 등과 같은 물리적 처리 공정이 요구되는 것으로 판단되었다.
The T-N effluent standard of domestic public sewage and wastewater treatment facilities is 20 mg/L or less. In addition, due to the lack of water resources, the supply of reuse water is expanded, and the water quality standard of discharged water is strengthened. Therefore, T-N is required to be tre...
The T-N effluent standard of domestic public sewage and wastewater treatment facilities is 20 mg/L or less. In addition, due to the lack of water resources, the supply of reuse water is expanded, and the water quality standard of discharged water is strengthened. Therefore, T-N is required to be treated less than 10 mg/L by the water quality standard. Furthermore, the linkage treatment of industrial wastewater such as manure and livestock wastewater is expanded, and the need for wastewater treatment with high concentration of non-degradable nitrogen is highlighted. Therefore, microbial immobilized media process which can maintain high microbial concentration and shows stable treatment efficiency has been developed and various previous studies have been carried out. The nitrogen removal performance and operating conditions of the microbial immobilized media process were confirmed through lab tests and pilot plant operation. However, the simulation using EQPS, a sewage treatment modeling program, was performed because it is necessary to investigate the operation conditions and performance of the actual sewage treatment plants of the expanded scale, and the prediction of treatment efficiency in high concentration nitrogen-containing wastewater and industrial wastewater. In this study, statistical analysis and simulation were performed based on pilot plant operation data of MLE process filled with microbial immobilized media in J water reclamation plant in Seoul. The results of the basic statistical analysis showed that the inflow concentration of T-N was the highest in August, but since then it has been introduced to a stable effluent concentration of about 40 ~ 50 mg/L. The T-N effluent concentration was gradually reduced after the stabilization period and discharged to a stable concentration of 20 mg/L or less. The data of influent and effluent water quality analyzed through the statistical analysis results and the Sumo 2 model of EQPS were used to perform the process dynamic and static simulation. The sensitivity analysis and parameter correction were used to optimize the T-N effluent concentration after 2 months of operation, and the average concentration was 19.6 mg/L. The average T-N effluent concentration within the entire operation period of pilot plant was close to 19.37 mg/L. The cause of some errors was NO3--N concentration remaining in the aeration tank. The results of dynamic simulations showed that the correlation coefficient between daily T-N outflow concentration and dynamic modeling of pilot plant was r = 0.524 and the significance probability p = 0.00 (<0.05). Finally, the scenario analysis of high concentration nitrogen-containing wastewater was performed to determine the necessity of optimal driving conditions and unit process changes, and evaluated various applicability. The T-N concentration in effluent was predicted to increase as the untreated NO3--N in the aeration tank of the MLE process was released when the high concentration nitrogen containing wastewater of T-N 400 mg/L was introduced. As a solution, it is desirable to add an oxygen-free tank for denitrification to the rear end of the biological reactor. The stable nitrogen treatment performance was confirmed even for long-term operation through continuous operation for 400 days. The optimal conditions for the process were 1 V of the post-nitrogen volume ratio, 4 Q of internal recycle ratio, 0.22 Q of the external carbon source injection amount, and 0.1 Q of the NaOH injection amount. In the case of T-N 1000 mg/L inflow, the method of changing the external carbon source injection position to anoxic reactor was advantageous for nitrogen removal. The optimal conditions of the process were derived as internal recycle ratio 4 Q, the external carbon source injection amount 0.23 Q, and the NaOH injection amount 0.4 Q. In the case of the inflow of meat processing wastewater and livestock wastewater, it was judged that physical treatment such as coagulation precipitation or MBR was required at the rear end for non-degradable organic matter and T-P treatment.
The T-N effluent standard of domestic public sewage and wastewater treatment facilities is 20 mg/L or less. In addition, due to the lack of water resources, the supply of reuse water is expanded, and the water quality standard of discharged water is strengthened. Therefore, T-N is required to be treated less than 10 mg/L by the water quality standard. Furthermore, the linkage treatment of industrial wastewater such as manure and livestock wastewater is expanded, and the need for wastewater treatment with high concentration of non-degradable nitrogen is highlighted. Therefore, microbial immobilized media process which can maintain high microbial concentration and shows stable treatment efficiency has been developed and various previous studies have been carried out. The nitrogen removal performance and operating conditions of the microbial immobilized media process were confirmed through lab tests and pilot plant operation. However, the simulation using EQPS, a sewage treatment modeling program, was performed because it is necessary to investigate the operation conditions and performance of the actual sewage treatment plants of the expanded scale, and the prediction of treatment efficiency in high concentration nitrogen-containing wastewater and industrial wastewater. In this study, statistical analysis and simulation were performed based on pilot plant operation data of MLE process filled with microbial immobilized media in J water reclamation plant in Seoul. The results of the basic statistical analysis showed that the inflow concentration of T-N was the highest in August, but since then it has been introduced to a stable effluent concentration of about 40 ~ 50 mg/L. The T-N effluent concentration was gradually reduced after the stabilization period and discharged to a stable concentration of 20 mg/L or less. The data of influent and effluent water quality analyzed through the statistical analysis results and the Sumo 2 model of EQPS were used to perform the process dynamic and static simulation. The sensitivity analysis and parameter correction were used to optimize the T-N effluent concentration after 2 months of operation, and the average concentration was 19.6 mg/L. The average T-N effluent concentration within the entire operation period of pilot plant was close to 19.37 mg/L. The cause of some errors was NO3--N concentration remaining in the aeration tank. The results of dynamic simulations showed that the correlation coefficient between daily T-N outflow concentration and dynamic modeling of pilot plant was r = 0.524 and the significance probability p = 0.00 (<0.05). Finally, the scenario analysis of high concentration nitrogen-containing wastewater was performed to determine the necessity of optimal driving conditions and unit process changes, and evaluated various applicability. The T-N concentration in effluent was predicted to increase as the untreated NO3--N in the aeration tank of the MLE process was released when the high concentration nitrogen containing wastewater of T-N 400 mg/L was introduced. As a solution, it is desirable to add an oxygen-free tank for denitrification to the rear end of the biological reactor. The stable nitrogen treatment performance was confirmed even for long-term operation through continuous operation for 400 days. The optimal conditions for the process were 1 V of the post-nitrogen volume ratio, 4 Q of internal recycle ratio, 0.22 Q of the external carbon source injection amount, and 0.1 Q of the NaOH injection amount. In the case of T-N 1000 mg/L inflow, the method of changing the external carbon source injection position to anoxic reactor was advantageous for nitrogen removal. The optimal conditions of the process were derived as internal recycle ratio 4 Q, the external carbon source injection amount 0.23 Q, and the NaOH injection amount 0.4 Q. In the case of the inflow of meat processing wastewater and livestock wastewater, it was judged that physical treatment such as coagulation precipitation or MBR was required at the rear end for non-degradable organic matter and T-P treatment.
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