[국가R&D연구보고서]동절기 질산화 효율증진에 의한 하수처리 시스템 개발 Development of the Technology of Sewage Treatment by Improving the Efficiency of Nitrification During Winter Season원문보기
본 연구는 총 연구기간은 2년으로 1차년도의 연구개발 내용은 질산화균 배양조건 및 질산화균 배양조의 설계, 고온분해조의 운전조건 및 설계를 통하여 분해액이 질산화균의 성장에 저해 요인을 찾아내고 온도 조절용 냉장시스템을 이용한 저 수온에서 Lab Scale의 Pilot plant (200L/ day, 2Set )의 제작 및 운전을 통하여 기존의 공정과 비교하여 T est 실시를 실시하였으며, 2차년 도에는 고온분해조 및 배양조 실험에 의한 검증, Pilot plant ($50m^3/day$ ) 현장설치, 운전 및
본 연구는 총 연구기간은 2년으로 1차년도의 연구개발 내용은 질산화균 배양조건 및 질산화균 배양조의 설계, 고온분해조의 운전조건 및 설계를 통하여 분해액이 질산화균의 성장에 저해 요인을 찾아내고 온도 조절용 냉장시스템을 이용한 저 수온에서 Lab Scale의 Pilot plant (200L/ day, 2Set )의 제작 및 운전을 통하여 기존의 공정과 비교하여 T est 실시를 실시하였으며, 2차년 도에는 고온분해조 및 배양조 실험에 의한 검증, Pilot plant ($50m^3/day$ ) 현장설치, 운전 및 설계인자 도출을 통하여 운전 및 평가를 통하여 동절기 질산화 효율증진을 위한 하수처리시스템을 개발하였다. 1. 1차년도 내용 및 범위 1) 슬러지 고온 분해와 분해액의 조성 조사 - 분해온도, 수리학적 체류시간(HRT ), SS 부하량에 따른 분해액의 조성 - 공기 공급량, 공급 방법에 따른 분해액의 조성 - 공기 공급량, 공급 방법에 따른 거품문제 발생 - 분해액이 질산화균의 성장에 저해 요인 규명 (유기물 농도, 암모니아 농도, pH에 따른 변화, Alkalinity ) 2) 고온 분해조 유입 슬러지의 농축방법 - 응집제 적정 첨가량 - 슬러지 농축율 3) 분해액을 이용한 질산화균 배양실험 - 분해액의 희석율과 질산화균 증식 - 수리학적 체류시간(HRT ), 공기공급량, pH, 수온에 따른 질산화균의 증식 속도 조사 - 질산화균 수와 질산화 활성과의 관계 4) 질산화균수 극대화를 위한 배양조 설계 - 배양조의 구조 - 배양조의 분할, 물의 흐름 - 공기 주입 방법 - 거품, 스컴 억제 방법 - 침전조의 부착 여부 5) Lab Scale Pilot plant (200L/ day , 2Set ) 제작 및 운전 - Pilot plant 설계 및 제작 - Pilot plant 운전 및 문제점 해결 연구 - 기존의 공정과 비교하여 질소제거효율 검증 2. 2차년도 사업내용 및 범위 1) 질산화균 배양조에서의 질산화균증식속도 향상 운전조건 ○ pH 저하를 방지하는 방법 - 알칼리를 첨가하여 pH를 조절 - 조절하는 pH는 6.5, 7.0, 7.5 ○ 동일반응조에서의 탈질방법(간헐포기) - 폭기 - 정치의 시간비율을 조절 - 내부반송과 슬러지반송율 선택 ○ 질산화균 Immobilized Media 적용을 통한 처리수질 개선 - 순수배양된 질산화균을 Media에 고정 방법 개발 - 높은 표면적과 상업적 활용성이 높은 메디아의 개발 ○ 질산화균 접종 - 암모니아산화균, 아질산산화균 접종 - 접종과 함께 아질산의 농축, pH변화 조사 - 접종량과 접종주기 도출 ○ 질산화활성과 질산화균수와의 관계 규명 - 배양된 질산화균의 활성도 측정 - 질산화균수의 측정 : 질산화 활성도와의 관계 규명 2) 슬러지 고온분해액의 유기물 이용 공정 ○ 탈질공정에의 이용 - 고온분해액의 탈질균에의 이용성 검토 3) 슬러지 고온분해를 통한 슬러지 감량 운전 ○ 폭기시간의 조절 - HRT 별(3hr ,6hr ,12hr ) 슬러지 분해 실험 ○ 폭기방법 - 간헐포기, 연속포기, Cir culation ○ 분해균의 접종 - 고온분해균(35∼55 ) 선별 및 접종 - 분해균접종과 슬러지 감소량 관계 규명 4) 소규모 Pilot Plant를 이용한 최적의 운전 및 설계인자 도출 ○ 소규모 운전 Data 축적 - 혐기/ 호기 교대 공정 개발 : 단일반응조 개발 및 적용 - 침전조내 고정상 Media 설치(처리효과 상승) ○ 대규모 Pilot Plant 설계 인자 도출 - 소규모 Pilot Plant에서 도출 인자 적용 5) 대규모 Pilot Plant 공정 개발 연구 ○ 1일 처리용량 $50m^3/day$ 이상의 Pilot Plant를 하수처리장에 설치하여 실증운전을 통하여 최적 공정 개발 ○ 세부계획 ● 1차년도 연구결과와 약 3개월에 걸쳐 최적의 설계인자 도출 - 각 반응조(혐기, 무산소, 호기, 침전조)의 적정 체류시간 유출 - 내부반송량 및 슬러지 반송량 유출 - 시스템에 적절한 F/M 비율 산출 - 고온분해조 유입량 유출 - 적정한 폐슬러지 량 산출 - 질산화 미생물 활성 유지 조건 및 질산화균 배양조 설계인자 도출 - 탈질 미생물 활성 유지 조건 규명 ● 공정 구성 및 설계도 작성 - 개발 공정과 기존 공정 비교 - 질산화 효율 및 탈질 효율을 고려한 공정 구성 - 최소의 부지를 이용한 고도처리 시스템 구성 - 세부 설계도 작성 ● 대규모 Pilot Plant 제작 및 현장 설치 - 적용 적정 하수처리장의 선정 - 실험실 현장 설치 - $50m^3/day$ 규모의 Pilot 제작 및 Pilot Plant 현장 설치 ● 현장에 설치하여 기존 공정과의 비교 실험 - 고도처리공정이 적용된 하수처리장에 적용하여 본 연구공정을 비교 하여 동절기에도 수질규정에 적합 여부 판단 - 현장 운전 및 수질 분석 ○ 동절기 질산화효율 증진에 의한 하수처리시스템 개발 ● 적용이 간단한 Package화 상품화 개발 - 개발한 고온분해조 및 질산화균 배양조의 단순화 - 광범위한 적용을 위한 Package화
Abstract▼
In general, biological nitrogen treatment is based on the chemical and biochemical reaction which happens in the process of nitrification and denitrification. Thus the study about chemical and biochemical reactions is quite important when we design and operate a treatment process of nitrification an
In general, biological nitrogen treatment is based on the chemical and biochemical reaction which happens in the process of nitrification and denitrification. Thus the study about chemical and biochemical reactions is quite important when we design and operate a treatment process of nitrification and denitrification. It is for that reason that we concentrate on carrying out the research regardingways to improve efficiency of nitrification in winter with the purpose of system development for increased efficiency of sewage treatment plants. There are two bacteria genera that play important roles in the process of biological nitrification : Nitrosmonas and Nitrobacter. Both of them are autotrophs. These bacteria are different from heterotrophs that gains energy by oxidizing organic matters. They have the physiological characteristic of getting essential energy to grow up by oxidizing an inorganic nitrogen compound and synthesize cellular elements which are necessary for their growth by using carbon dioxide rather than organic carbon. So, according to species of specific germs, these bacteria have limits to the kinds of nitrogen compounds which are able to oxidize. Nitrosomonas can oxidize ammonia into nitrite but can not oxidize completely into nitrate. On the contrary, Nitrobacter is only capable of oxidizing nitrite into nitrate. For perfect nitrification, it is necessary to set up consecutively a series of the reactions above. Therefore the environmental condition of growth of these two nitrifiers should be considered when we design atreatment process.
목차 Contents
표지...1
제출문...3
요약문...7
SUMMARY...23
CONTENTS...27
목차...29
List of Table...33
제1장 서론...59
제2장 국내외 기술개발 현황...73
제1절 생물학적 영양염류 제거 원리 연구 동향...73
1. 생물학적 질소.인 제거...73
2. 질소의 제거...75
3. 인의 제거...90
제2절 잉여 슬러지 이용 공법...97
1. 자체발열 고온 호기성 소화 공정(Fuch s AT AD Process )...98
2. 김포위생환경사업소 - AT AD 공정 적용...98
3. TAO(Thermophilic Aerobic Oxidation ) sy stem...100
4. New Nitrifier Bioaugmentation Process Configuration to Achieve Year Round Nitrification At Low SRTs (WEFT EC 2001)...102
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