초록 ▼

본 연구의 목적은 산소호흡율과 산화화원전위차를 제어변수로 해서 고차생물학적 폐수처리 공정을 제어하기 위한 기법을 개발하는 것이다. 연속호흡기로폭기조내의 부하율의 함수인 실제호흡율을 측정하고, 다양한 실제호흡율에 따라 유입유량을변화시킴으로서 부하율을 일정하게 제어할 수 있다. 또한 고차처리시 anoxic 상에서 호흡율을 보완할 수 있는 산화환원전위차를 이용하여 내부회송율을 제어하고자 한다.우선 호흡기의 안정성을 확보하고 및 호흡율과 부하율의 상관관계를 도출하는 자동보정시스템을 구성하기 위한 실험을 석유화학 폐수처리장에서

본 연구의 목적은 산소호흡율과 산화화원전위차를 제어변수로 해서 고차생물학적 폐수처리 공정을 제어하기 위한 기법을 개발하는 것이다. 연속호흡기로폭기조내의 부하율의 함수인 실제호흡율을 측정하고, 다양한 실제호흡율에 따라 유입유량을변화시킴으로서 부하율을 일정하게 제어할 수 있다. 또한 고차처리시 anoxic 상에서 호흡율을 보완할 수 있는 산화환원전위차를 이용하여 내부회송율을 제어하고자 한다.우선 호흡기의 안정성을 확보하고 및 호흡율과 부하율의 상관관계를 도출하는 자동보정시스템을 구성하기 위한 실험을 석유화학 폐수처리장에서 현장실험을 수행하였다. 그결과 부하율과 호흡율은 선형적인 관계를 가지고 있으며 self-tunning에 의해 보정되어진다.부하제어실험 결과 목표부하량이 ±10％ 이내에서 안정적으로 제어됨을 보여주었다.다음으로 단일슬러지 직렬조 폭기형 고차폐수처리공정은 산화환원전위차를 제어변수로하여 내부회송유량을 조정함으로써 고차생물학적 처리공정의 최적제어기법을 개발하고자 한다. 이 실험은 하수처리장의 유입수를 사용하여 bench-scale로 수행하였다. 또한 ORP제어기 설계 및 제작하여 제어시스템을 시범운전 하였다. ORP가 anoxic조의 상태를 감지함으로서 탈질의 정도를 나타내는 상태변수로서의 활용이 가능하다. 그러나 제어시스템을운전해 본 결과 ORP의 반응을 정량적으로 판단하기 어렵고 반응정도가 늦은 문제점을 발견했다.본 연구의 결과로 호흡율 및 ORP가 측정가능한 상태변수로 활용될 수 있고, 공정제어시에는 제어변수로 활용될수 있음을 보여주었다. 부하율 변동폭이 매우 클 경우에는 일정부하율 제어기준을 몇 단계로 설정하므으로써 이에 따른 폭기율을 조절하여 산소공급율, 즉에너지 사용을 최적화할 수 있다. 유입 유량 및 슬러지 회송율을 각각 조절변수로 사용하는 부하율 일정제어시스템 및 anoxic조 최적화 시스템의 정립으로 고도폐수처리공정의 최적제어를 가능하게 할 수 있다.

Abstract ▼

Objective of this research is to develope a control technique foran advanced bio-logical wastewater tretment process oxygen respiration rate andoxidation-reduction potential as control variables. The on-line respiration meter canmeasure the actual respiration of activated sludge in th

Objective of this research is to develope a control technique foran advanced bio-logical wastewater tretment process oxygen respiration rate andoxidation-reduction potential as control variables. The on-line respiration meter canmeasure the actual respiration of activated sludge in the aeration tank, which is afunction of the loading rate. One can control the loading rate by changing the influentflow rate according to the varied actual respiration rate. Also, the advanced biologicalwastewater treatment process will be controlled by manipulating the recycling activatedsludge flow using the oxydation-reduction potential at a anoxic zone.First of all, to work on the stability of the respiration meter and self-tunningtechnique, the loading control system was investigated at a field-scale petrochemicalwastewater treatment plant. The relationship between loading rate and respiration ratewas linealized and determinated by a self-calibration method. The field experimentsdemonstrated that the loading rate was maintained stable within relative variation of ±10％.Then, an optimixing method for the advanced biological wastewater process will bedeveloped which will be carried out by manipulating the recycling and return activatedsludge flow using the oxydation-reduction potential as a control variable at a singlesludge series-tank aeration process. These research was done in the course ovexperimental research at a bench-scale plant with sewage treatment plant influent.The ORP controller was designed, constructed and demonstrated overall controltechnique at a bench-scale plant. ORP could be used as state variable for the degreeof denitrification, while it monitored state of anoxic zone. But in practice controloperation with ORP response can hardly recognite quatitatively and is retarded.In this research the ORP and respiration rate can be applied as control variables inprocess control system. In the wastewater treatment system with big loading ratevariation, this loading control system may adopt multiple setting point modification withthe modification, aeration rate can be manipulated for optimize air flow rate and energyconsumtion. In this study, with the inflow rate control for loading control system andsludge return rate control for optimizing anoxic zone system, the feasibility of optimumcontrol system for advanced wastewater treatment process been demonstrated.

목차 Contents

• I. 서론...8
• 1. 연구배경...8
• 2. 연구목적 및 목표...9
• 3. 연구내용 및 범위...10
• II. 연구방법 및 이론...11
• 1. 활성슬러지 공정제어 전반...11
• 2. 호흡율을 활용한 활성슬러지 공정제어...11
• 3. 연속호흡율 측정 원리...12
• 4. 실제호흡율 및 부하율 상관관계식 보정기법 개발...12
• 5. 산화환원전위차(OPR)를 활용한 공정제어...13
• III. 재료 및 방법...15
• 1. Self-tuning 방법에 의한 부하율과 호흡율 관계식의 보정기법 개발...15
• 1.1 부하제어시스템 실험장치...15
• 1.2 Self-tunning 운전방법...16
• 1.3 호흡율에 의한 부하제어...17
• 2. 고차처리공정...17
• 2.1 실험장치...17
• 2.2 고차처리공정 반응기 운전조건 및 실험방법...19
• 2.3 분석항목 및 방법...21
• IV. 결과 및 고찰...22
• 1. 연속호흡율 측정기의 안정성...22
• 2. 실제호흡율 및 부하율 상관관계식 보정기법 개발...24
• 3. 부하율 제어 평가...26
• 4. 고차처리공정의 안정화...28
• 5. 비정상상태 운전시 운전 상태변수 반응평가...31
• 5.1 유기물제거...31
• 5.2 질소제거...32
• 5.3 내부회송율에 따른 ORP와 질산염과의 반응관계 평가...36
• 6. ORP에 의한 슬러지 회송율 제어...37
• V. 결론...39
• VI. 인용문헌...41
• Appendix...43