[논문]침지형 미생물연료전지에서 유입 COD 및 HRT 변화가 하수 수준의 질소 제거에 미치는 영향

박영현; 양희천; 유재철; 이태호

doi:10.4491/ksee.2018.40.8.314

침지형 미생물연료전지에서 유입 COD 및 HRT 변화가 하수 수준의 질소 제거에 미치는 영향
Effect of COD and HRT Changes in Submerged Microbial Fuel Cells on Nitrogen Removal at the Level of Domestic Wastewater 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.40 no.8, 2018년, pp.314 - 319

박영현 (부산대학교 사회환경시스템공학과) , 양희천 (부산대학교 사회환경시스템공학과) , 유재철 (부산대학교 사회환경시스템공학과) , 이태호 (부산대학교 사회환경시스템공학과)

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침지형 미생물연료전지(MFC)는 하수처리공정에 쉽게 적용할 수 있는 구조이지만, 질소 제거에 대한 연구는 아직 부족한 실정이다. 본 연구에서는 4개의 유닛으로 구성된 침지형 MFC 시스템을 이용하여 기질의 종류 및 농도와 HRT에 따른 COD 및 TN 제거율, 에너지 회수를 평가하였다. 유기물 제거를 위한 최적 HRT는 모든 기질 조건에서 6시간이었고, 아세트산 500 mg-COD/L는 78%, 150 mg-COD/L는 89%, 글루코스 150 mg-COD/L는 76%가 제거되었다. 하수 수준의 질소 농도(40 mg-N/L) 제거를 위한 최적 HRT는 아세트산은 3시간, 글루코스는 8시간이었고, 우리나라 하수처리시설의 TN 방류수 수질기준(<20 mg-N/L)을 만족시켰으며, 이때의 질소 제거속도는 $72-192g-N/m^3/d$이었다. 침지형 MFC의 에너지 회수량은 모든 조건에서 0.004 kW/kg-COD 이하로 나타났지만, 질소 제거에 소비되는 추가 에너지가 없기 때문에, 향후 에너지 중립적인 하수처리공정으로 발전시킬 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Submerged-type microbial fuel cells (MFCs) have been developed to cost-effectively treat organics in wastewater. However, evaluation of nitrogen removal in MFCs is still limited to apply MFCs for domestic wastewater treatment. This study developed submerged MFC system consisting of 4 units and evaluated COD and TN removal efficiencies and energy recovery according to substrate type and concentration and HRT. The organic removal efficiencies were 78% (500 mg-COD/L), 89% (150 mg-COD/L of acetate) and 76% (150 mg-COD/L of glucose) at the optimal HRT of 6 h. Submerged MFC system for removal of low-strength nitrogen (40 mg-N/L) could satisfy the TN discharge limit (<20 mg-N/L) and the nitrogen removal rates of $72-192g-N/m^3/d$ at the optimal HRTs of 3 h (acetate) and 8 h (glucose). Because additional energy for nitrogen removal is not required, despite low energy recoveries (<0.004 kW/kg-COD), it is expected that the submerged MFC system can be applied as the energy-neutral domestic wastewater treatment process.

주제어

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