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하수처리 모델링을 이용한 연계처리 시나리오별 운전조건 최적화
Optimization of Operating Conditions for Each Linked Treatment Scenario using Sewage Treatment Modeling 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.23 no.1, 2021년, pp.7 - 13  

김성지 (서울과학기술대학교 건설시스템공학과) ,  길경익 (서울과학기술대학교 건설시스템공학과)

초록
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급속한 산업발전과 인구증가, 생활 수준의 향상으로 영양염류를 포함한 하·폐수 발생량이 매년 증가하고 있다. 증가하는 하·폐수 발생량과 더불어 미처리 연계처리수(분뇨, 가축분뇨, 산업폐수, 침출수, 음폐수)또한 발생량이 증가하고 있고, 연계처리수 상당 수가 인근 하수처리장으로 연계하여 연계처리되고 있다. 연계처리수는 기존 유입하수와 비교했을 때 저유량 고농도의 특징을 가지고 있기때문에 하수처리장에서는 방류수 수질 악화, 처리량 증가, 오염부하 증가, 충격부하 또는 중금속 유입 등과 같은 많은 문제점을 가지게 된다. 이와같은 문제를 해결하기 위해서 하수처리장에 연계 유입되는 연계처리수의 양 및 수질 등의 조사가 필요하고, 하수처리에 미치는 영향등에 관한 연구가 필요하다. 따라서 본 논문은 연계처리수의 영향을 살펴보기 위해 4계절에 따른 수온조건을 고려했을 때 연계처리수의 영향 및 연계처리수 유입 유량 분배 등 영향인자를 고려하여 시나리오를 만들고 최적의 효율을 나타내는 조건을 분석하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Due to rapid industrial development, population growth, and improvement of living standards, the amount of sewage and wastewater, including nutrients, is increasing every year. In addition to the increasing amount of sewage and wastewater generation, untreated linked treated water (manure, livestock...

주제어

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문제 정의

  • J하수처리장을 모사하는 시뮬레이터를 완성하고, 연계처리 시 적용할 수 있는 최적수온을 도출하고자 했다. J 하수처리장의 4계절의 수온을 조사한 결과 평균적으로 봄 15℃, 여름 25℃, 가을 20℃, 겨울 10℃의 분포를 보였다.
  • 진행하려고 한다. 따라서 다양한 시나리오를 적용하여 시나리오별 연계처리 최적화를 진행하고자 한다. 시나리오 구성 시 주요 고려 인자는 수온, 생물반응조 개별 연계처리 수 전량 유입, 생물반응조 연계처리수 분배 유입과 같은 조건을 활용하여 시나리오를 구성하고자 한다.
  • ‘하수도통계 2018’을 바탕으로 연계처리를 실시 여부에 따라서 분류한 결과 500m3/d 이상의 하수처리 장중 연계처리를 시행하는 하수처리장은 188개소로 조사되었고, 500m3/d 이하의 하수처리장 중 연계처리를 시행하는 하수처리장은 1개소로 조사되었다. 따라서 본 연구는 연계처리를 시행할 때를 모사하기 때문에 연계처리를 시행하는 하수처리장 중 연구대상 하수처리장을 선정하고자 했다. 따라서 국내 하수처리장 4, 111개소 중 500m3/d이상의 하수처리장 조건과 연계처리를 시행하는 하수처리장 조건을 적용했을 때 188개소의 하수처리장이 조사되었다.
  • 연계처리수의 영향을 살펴보기 위해서 4계절에 따른 수온 조건을 고려했을 때 연계처리 시 방류수의 수질을 살펴보고자 했다. 방류수 수질이 가장 적게 상승하는 수온 조건을 고려하여 연계처리 수 유입 유량 분배를 통해 영향인자를 조합하여 시나리오를 만들고 시나리오 중 최적의 효율을 나타내는 조건을 분석하고자 한다.
  • , 2019). 본 연구를 진행하기 위해서 시간과 경제적 제약이 많은 실험적 방법보다는 수학적 활성슬러지 모델을 이용하려는 연구가 이루어지고 있고, 수학적 모델을 통한 생물학적 공정의 해석은 짧은 시간에 최적 운전조건을 도출할 수 있으며, 반응기를 적절하게 운전하기 위한 비용도 불필요한 활성슬러지 모델을 활용하고자 한다(Chung et al., 2004). 모델링 프로그램은 Hydromantis에서 개발한 모델링 프로그램 ‘GPS-X’를 사용했다.
  • 본 연구에서는 모델링을 이용하여 연계처리시 하수처리장에 미치는 영향 및 연계처리시 연계처리 최적 조건분석을 진행하려고 한다. 따라서 다양한 시나리오를 적용하여 시나리오별 연계처리 최적화를 진행하고자 한다.
  • , 2001). 연구에서는 활성슬러지 모델을 기초로 한 프로그램 중 GPS-X 를 이용하여 J하수처리장의 A2O 공정을 모사하고자 했다 (Rho and Gil, 2007). J하수처리장을 모사하는 시뮬레이터를 제작하기 위해서 유입수 성상 분류, Lay-Out구성, 1 차 시뮬레이션 평가(Default Value), 민감도 분석(ASM2d 를 구성하는 매개변수 중 대상 처리장에 크게 영향을 미치는 매개변수 도출), 매개변수 추정(민감도 분석을 통해 도출된 매개변수의 값 추정을 통한 모델의 최적화), 모델 검증(모델 최적화에 사용되지 않은 데이터를 사용하여 예측성능 평가)와 같은 과정을 통해 시뮬레이터를 제작했다.
  • 모델링 프로그램은 Hydromantis에서 개발한 모델링 프로그램 ‘GPS-X’를 사용했다. 연계처리수의 영향을 살펴보기 위해서 4계절에 따른 수온 조건을 고려했을 때 연계처리 시 방류수의 수질을 살펴보고자 했다. 방류수 수질이 가장 적게 상승하는 수온 조건을 고려하여 연계처리 수 유입 유량 분배를 통해 영향인자를 조합하여 시나리오를 만들고 시나리오 중 최적의 효율을 나타내는 조건을 분석하고자 한다.
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참고문헌 (12)

  1. Chung, CW, Shim, YS, Kim, TH, Park, HW (2004). Evaluation of External Carbon Source on the 2 stage Denitrification Process by Simulation of GPS-X, Korea Society of Water & Wastewater, 18(1), pp. 37-48 [Korea literature] 

  2. Im, JY, Gil KI (2017). The Investigation and Improvement plan of Contracting-out municipal wastewater treatment plant system in Korea, Journal of Wetlands Research, 19(2), pp. 211-215 [Korean Literature] [DOI https://doi.org/10.17663/JWR.2017.19.2.211] 

  3. Jeong, DH, Cho, YS, Ahn, KH, Kim, ES, Kim, CS, Chung, HM(2016). A study on characteristics of influent and effluent pollutants in public sewage treatment works combined with industrial wastewater and landfill lechate, J. of Korean Society of Water and Wastewater, 30(6), pp. 673-682 [Korea literature] [DOI http://dx.doi.org/10.11001/jksww.2016.30.6.673] 

  4. Kim, CG, Shin HG (2012). Determination of Optimal Livestock Wastewater Treatment Process for Linked Treatment in Sewage Treatment Plant, Korea Organic Resource Recycling Associationl, 20(3), pp. 52-59 [Korean Literature] 

  5. Kim, SJ, Lee, JW, Gil KI (2019). The Effect of Sewer Pipe Retrofit on The Operation of Sewage Treatment Plant in Rural Area, Journal of Wetlands Research, 21(2), pp. 147-151 [Korean Literature] [DOI https://doi.org/10.17663/JWR.2019.21.2.147] 

  6. Kim, SJ, Lee, JW, Gil, KI (2019). Analysis of Proper Linked Treatment Load Using GPS-X Simulation, Journal of Wetlands Research, 21(3), pp. 244-250 [Korean Literature] [DOI https://doi.org/10.17663/JWR.2019.21.3.244] 

  7. Kim, YH, Park, HD, Kim, GT, Kang, MS, Ahn, CH, Moon, JH, Kim, IH, Cha, GJ(2007). Effects of Connected-Influent on Biological Treatment in Municipal Wastewater Treatment Plant, 2007 Korean Society of Environmental Engineers. 

  8. Lee, HS, Lee, JW, Gil, KI (2020). The improvement of the operating process of sewage treatment plants in the upstream area of dam by MASS FLOW modelling, Journal of Wetlands Research, 22(2), pp. 130-138 [Korean Literature] [DOI https://doi.org/10.17663/JWR.2020.22.2.130] 

  9. Lee, JW, Gil, KI (2020). Suggestions for Cost Improvement of High concentration Linked Treatment in Municipal Wastewater Treatment Plant, Journal of Wetlands Research, 22(2), pp. 129-144 [Korean Literature] [DOI https://doi.org/10.17663/JWR.2020.22.2.139] 

  10. Lee, JW, Gil, KI (2020). Suggestions for Cost Improvement of High concentration Linked Treatment in Municipal Wastewater Treatment Plant, Journal of Wetlands Research, 22(2), pp. 139-144 [Korean Literature] [DOI https://doi.org/10.17663/JWR.2020.22.2.139] 

  11. Rho, HY, Gil, KI (2007). Optimization of Operational Conditions of Existing BNR Process with Various C/N Ratio using Simulation Method, Journal of Korean Society on Water Quality, 23(3), pp. 367-370 [Korean Literature] 

  12. Shin, CH (2016). GPS-X Based Modeling on the Process of Gang-byeon Sewage Treatment Plant and Design of Recycle Water Treatment Process, Journal of Environmental Science Internationa, 25(11), pp. 1493-1498 [Korean literature] [DOI : 10.5322 / JESI.2016.25.11.1493] 

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