부영양화로 인한 녹 적조류가 과잉 번식하여 다양한 환경문제를 야기해왔으나, 최근 조류를 에너지원으로 활용할 수 있는 바이오 디젤 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 하수처리장의 산소공급을 위한 송풍에너지 절약을 위해 미세조류의 광합성 작용으로 발생하는 산소를 하수처리장에 적용시키는 연구도 다양하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 조류광합성 산소를 질산화에 필요한 산소로 활용하고자 실험실 규모의 조류-질산화 반응조를 운영하였으며, 운전구간은 크게 3구간으로 운전하였다. MLSS(Mixed Liquer Suspended Solid) 농도에 변화를 준 구간에서 24~38 %, Micro-algae 농도에 변화를 준 구간에서는 38~50%, 그리고 HRT(Hydraulic RetentionTime)에 변화를 준 구간에서 61~80%의 암모니아성 질소 제거율이 나타났다. 연구결과 MLSS 가 감소함에 따라, Algae Biomass가 증가함에 따라 암모니아성 질소 제거율이 증가하는 경향을 보였으나, MLSS에 의한 영향보다 Algae biomass 에 의한 영향이 더 큰 것으로 나타났다.
부영양화로 인한 녹 적조류가 과잉 번식하여 다양한 환경문제를 야기해왔으나, 최근 조류를 에너지원으로 활용할 수 있는 바이오 디젤 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 하수처리장의 산소공급을 위한 송풍에너지 절약을 위해 미세조류의 광합성 작용으로 발생하는 산소를 하수처리장에 적용시키는 연구도 다양하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 조류광합성 산소를 질산화에 필요한 산소로 활용하고자 실험실 규모의 조류-질산화 반응조를 운영하였으며, 운전구간은 크게 3구간으로 운전하였다. MLSS(Mixed Liquer Suspended Solid) 농도에 변화를 준 구간에서 24~38 %, Micro-algae 농도에 변화를 준 구간에서는 38~50%, 그리고 HRT(Hydraulic Retention Time)에 변화를 준 구간에서 61~80%의 암모니아성 질소 제거율이 나타났다. 연구결과 MLSS 가 감소함에 따라, Algae Biomass가 증가함에 따라 암모니아성 질소 제거율이 증가하는 경향을 보였으나, MLSS에 의한 영향보다 Algae biomass 에 의한 영향이 더 큰 것으로 나타났다.
Water-bloom and red tide due to eutrophication have been overgrown and have caused various environmental problems. Recently, however, research on bid-diesel that can utilize algae as an energy source has been actively carried out. In particular, many studies variously have been conducted to utilize ...
Water-bloom and red tide due to eutrophication have been overgrown and have caused various environmental problems. Recently, however, research on bid-diesel that can utilize algae as an energy source has been actively carried out. In particular, many studies variously have been conducted to utilize algal photosynthesis oxygen as a supply method for reducing the energy by an air blower in MWTP. In this study, a lab scale algae-nitrification reactor was operated to replace the oxygen required for nitrogen removal and the operation period was largely divided into three sections. In the first section, ammonia nitrogen removal efficiency was 24 ~ 38% according to the MLSS (Mixed Liquer Suspended Solid) concentration. In the second section, ammonia nitrogen removal efficiency was 38 ~ 50% according to the micro-algae concentration and in the last section ammonia nitrogen removal efficiency was 61 ~ 80% according to HRT (Hydraulic Retention Time). As a result, as the MLSS decreased and algae biomass increased, the ammonia nitrogen removal efficiency tended to increase, but the effect of Algae biomass was greater than that of MLSS.
Water-bloom and red tide due to eutrophication have been overgrown and have caused various environmental problems. Recently, however, research on bid-diesel that can utilize algae as an energy source has been actively carried out. In particular, many studies variously have been conducted to utilize algal photosynthesis oxygen as a supply method for reducing the energy by an air blower in MWTP. In this study, a lab scale algae-nitrification reactor was operated to replace the oxygen required for nitrogen removal and the operation period was largely divided into three sections. In the first section, ammonia nitrogen removal efficiency was 24 ~ 38% according to the MLSS (Mixed Liquer Suspended Solid) concentration. In the second section, ammonia nitrogen removal efficiency was 38 ~ 50% according to the micro-algae concentration and in the last section ammonia nitrogen removal efficiency was 61 ~ 80% according to HRT (Hydraulic Retention Time). As a result, as the MLSS decreased and algae biomass increased, the ammonia nitrogen removal efficiency tended to increase, but the effect of Algae biomass was greater than that of MLSS.
본 연구의 목적은 처리대상이었던 조류를 하수처리장에 활용하여, 조류제거비용뿐 아니라 하수처리 비용을 대폭 절감시키는 것이다. 따라서 본 연구에서는 미래 하수처리에 필수불가결한 이 조류를 적극적으로 활용하기 위해 기존에 문제점으로 남아있던 수처리시간을 줄이기 위한 운영인자를 찾고자 실험실 규모의 조류-질산화 반응조를 운영하였다.
제안 방법
본 연구의 목적은 처리대상이었던 조류를 하수처리장에 활용하여, 조류제거비용뿐 아니라 하수처리 비용을 대폭 절감시키는 것이다. 따라서 본 연구에서는 미래 하수처리에 필수불가결한 이 조류를 적극적으로 활용하기 위해 기존에 문제점으로 남아있던 수처리시간을 줄이기 위한 운영인자를 찾고자 실험실 규모의 조류-질산화 반응조를 운영하였다. 실험결과를 피어슨 상관분석을 통해 살펴본 결과 MLSS (Mixed Liquer Suspended Solid)와 미세조류의 양이 질산화에 많은 영향을 끼치는 것으로 나타났으며, 향 후 조류를 활용한 하수처리장 운전인자에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
대상 데이터
본 연구를 위한 실험실 반응조는 안정적인 조류-질산화 반응을 유도하기 위해 합성폐수를 이용하여 운전하였다. Table 1은 반응조에 사용된 합성폐수의 성상을 나타냈으며, 합성폐수는 조류성장이 원활하게 될 수 있도록 질소성분(황산암모늄, Ammonium sulfate, 99%)과 인성분(제일인산칼륨, Potassium phosphate, monobasic, 99%)을 증류수에 녹여 NH4+ -N 50mg/L, TP 5mg/L로 조제하여 사용하였다.
본 연구에서 사용된 조류는 M-A구간과 A-M 구간에서는 Stigeoclonum sp.와 Chlorolla sorokiniana를 혼합하여 사용하였으며, H-A 구간부터는 Chlorella Vulgaris 을 media에 부착시켜 사용하였다. 실험을 위해 수행된 수질 분석은 standard method에 의거하여 분석하였다(APHA, 1998).
데이터처리
피어슨 상관도를 통하여 MLSS 와 Algae Biomass 가 암모니아성 질소 제거율과 높은 상관성이 있다는 것을 확인한 후 세 인자간의 다중상관석 분석을 실시하였다. Fig 4는 다중상관석 분석결과를 나타낸 것이며, MLSS 가 감소할수록, Algae 농도가 증가할수록 암모니아성 질소 제거율 또한 증가하는 경향을 확인할 수 있다.
이론/모형
Chlorophyll-a는 Standard methods(2012)에서 제시된 방법을 이용하였다. 먼저, 측정할 시료를 GF/C로 여과 후, 아세톤(9+1)을 사용하여 분쇄하였다.
성능/효과
2) 운전구간은 크게 3구간으로 나누어 운전조건을 변경해주면서 운전인자들을 파악하였다. 그 결과 MLSS 증가에 의한 질산화율은 큰 영향은 없었으며, 오히려 MLSS 감소에 의한 빛 투과도 증가로 Algae biomass의 증가 및 광합성 작용이 활발해짐에 따라 질산화율이 증가한 것으로 나타났다. 또한 운전인자들 중 암모니아성 질소 제거율에 영향을 미치는 인자를 찾기 위해 피어슨 상관분석과 다중상관성 분석을 실시하였다.
또한 운전인자들 중 암모니아성 질소 제거율에 영향을 미치는 인자를 찾기 위해 피어슨 상관분석과 다중상관성 분석을 실시하였다. 그 결과 MLSS가 감소함에 따라, Algae 농도가 증가함에 따라 암모니아성 질소 제거율이 증가하는 경향을 보였으나, MLSS에 의한 영향보다 Algae biomass 에 의한 영향이 더 큰 것으로 나타났다. ;
이를 위한 반응조 형태는 조류와 질산화 미생물을 media 형태로 배양하였으며, 조류는 mesh망에 걸쳐둠으로써 wash-out 발생을 최소화 시켰다. 그 결과 빛 투과율이 증가하여 algae biomass 가 증가하였고, 이는 안정적인 암모니아성 질소 제거율로 이어졌다. ;
후속연구
따라서 본 연구에서는 미래 하수처리에 필수불가결한 이 조류를 적극적으로 활용하기 위해 기존에 문제점으로 남아있던 수처리시간을 줄이기 위한 운영인자를 찾고자 실험실 규모의 조류-질산화 반응조를 운영하였다. 실험결과를 피어슨 상관분석을 통해 살펴본 결과 MLSS (Mixed Liquer Suspended Solid)와 미세조류의 양이 질산화에 많은 영향을 끼치는 것으로 나타났으며, 향 후 조류를 활용한 하수처리장 운전인자에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. ;
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
MLSS와 질산화율은 어떤 관계가 있는가?
2) 운전구간은 크게 3구간으로 나누어 운전조건을 변경해주면서 운전인자들을 파악하였다. 그 결과 MLSS 증가에 의한 질산화율은 큰 영향은 없었으며, 오히려 MLSS 감소에 의한 빛 투과도 증가로 Algae biomass의 증가 및 광합성 작용이 활발해짐에 따라 질산화율이 증가한 것으로 나타났다. 또한 운전인자들 중 암모니아성 질소 제거율에 영향을 미치는 인자를 찾기 위해 피어슨 상관분석과 다중상관성 분석을 실시하였다.
조류를 하수 처리 산소 공급 방안으로 사용하는 방법으로 제시된 것은?
, 2010). 이는 조류의 광합성을 이용하는 것으로(식 1), 조류 광합성을 통해 발생한 산소를 하수처리에 활용하는 것이다.
미세조류를 이용한 산소 공급 방법을 실제 하수 처리장에 적용하기가 아직 힘든 이유는?
하지만 미세조류를 실 규모 하수처리장에 적용하기에는 아직 몇몇 한계점이 존재한다. 대표적인 문제점으로 기존의 활성슬러지 공법에 비해 수처리 시간이 길다는 문제가 있으며, 날씨와 기온에 조류의 성장과 광합성이 크게 영향을 받는다는 점이다.(Ras et al, 2013) 이러한 문제점을 해결하기 위해 유동담체에 미세조류와 박테리아를 배양하여 수처리 시간을 줄인 연구가 보고되고 있으며(Kang, 2016), 염분과 온도에 따른 연구(Kwon et al.
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