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유동여재 $A_2O$공정에서 외부탄소원으로 메탄올을 이용한 낮은 C/N비 하수의 생물학적 질소제거 특성
Characteristics of Biological Nitrogen Removal for Low C/N Ratio Municipal Wastewater Using Methanol as an External Carbon Source in $A_2O$ Fluidized Media Process

윤조희   (경남대학교 환경공학과UU0000075  ); 김민수   (경남대학교 환경공학과UU0000075  ); 김승현   (경남대학교 토목공학과UU0000075  );
  • 초록

    실험은 C/N 비가 낮은 실제하수 유입시 적용한 유동여재 $A_2O$ 시스템의 생물학적 탈질특성을 파악하고 외부 탄소원(메탄올) 주입량(C/N비) 변화에 따른 오염물질 제거특성, 각 반응조의 유기물, 질소 거동 특성을 검토하였다. 실험장치는 실험실 규모로 호기조에 유동여재를 투입하여 부유와 부착 미생물이 공존하는 혼합형 형태이다. 유동여재는 $10{\sim}20mm$ 정도의 육면체로 된 스폰지 형태의 폴리우레탄 재질이다. 실험에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 외부탄소원을 주입하지 않는 하수처리의 경우, 부유성 미생물양이 부착성 미생물양 보다 약 3배 가량 많았다(총 미생물량 80 g). 무산소조에 주입되는 외부탄소원에 의해 성장되는 미생물은 우선적으로 호기조 접촉여재에 일정량 부착된 후에 부유성 상태 미생물로 유지되었다. 유출수 $COD_{Cr}$ 농도는 외부탄소원 주입여부에 관계없이 $13{\sim}29mg/L$ 으로 안정하게 유지되었다. 유출수의 총무기성 질소(TIN)농도의 경우, 미주입시에는 $20.0{\sim}35.9mg/L$ (제거효율 18%)이었으나 주입시에는 $2.5{\sim}9.0mg/L$ (제거효율 $71{\sim}83%$ )로 염분의 영향은 없었다. 각 반응조의 유기물( $COD_{Cr}$ ) 제거특성은 외부탄소원 미주입시에는 대부분이 혐기조에서 제거되었으며, 외부탄소원 주입시에 대부분이 무산소조에서 제거되었다. 과잉주입의 경우 대부분이 호기조에서 제거되었다. 총 무기성 질소(TIN)의 경우, 외부탄소원 미주입시 대부분이 혐기조에서 제거되었으며, 외부탄소원 주입시 불안정한 상태에서는 혐기조에서, 안정한 상태에서는 무산소조에서 대부분 제거되었다.


    This experiment was performed to evaluate the characteristics of BNR system performance, behavior of pollutants as organic and nitrogen at each basin and the effects of C/N ratio on biological nitrogen removal with methanol as an external carbon source for a low C/N ratio municipal wastewater. A lab-scale $A_2O$ system by employing the aerobic basin with the fluidized polyurethane media, which was $10{\sim}20$ mm rube type like a sponge, was used. The aerobic basin was hybrid type to be suspended and fixed biomass. The obtained results from this study were as follows; When no methanol was added, suspended biomass was 3 times more than that of the fluidized media in this system(total biomass 80 g). Biomass growed by an external carbon was firstly attached on media, and then suspended. $COD_{Cr}$ concentration for the effluent was a range of 13 to 29 mg/L regardless of pouring an external carbon. For nitrogen, the effluent concentration was $20.0{\sim}35.9mg/L$ (removal efficiency; 18%) in case of no addition of an external carbon, but was $2.5{\sim}9.0mg/L$ (removal efficiency ; $71{\sim}83%$ ) with addition of methanol. For the characteristics of pollutants removal, most of $COD_{Cr}$ were removed at the anaerobic basin when no external organic carbon was added, and were removed at the anoxic basin in case of adding external organic carbon but at the aerobic basin in case of adding excess external organic carbon. On the other hand, most TIN(total inorganic nitrogen) were removed at the anaerobic basin when no external organic carbon was added, but when an external organic carbon was added, they were removed at the anaerobic basin under unstable condition and at the anoxic basin under stable condition.


  • 주제어

    낮은 C/N비 .   $A_2O$공정 .   외부 탄소원 .   질산화-탈질화 .   유동상 여재.  

  • 참고문헌 (15)

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    2. Kuroda, M., Watanabe, T., and Umedu, Y., 'Simultaneous oxidation and reduction treatments of polluted water by a bio-electro reactor,' Water Sci. Technol., 34(9), 101-108(1996) 
    3. Hem, L. J., Rusten, B., Hallvard, O., 'Nitrification in a moving bed biofilm reactor', Water Res., 28(6), 1425-1433(1994) 
    4. Puznava, N., Zeghal, S., and Reddet, E., 'Simple control strategies of methanol dosing for post-denitrification,' Water Sci. Technol., 38(3), 291-297(1998) 
    5. 임성일, 이병헌, 이창근, 강성재, '음식물쓰레기의 산발효을 이용한 고도 하수처리시 외부탄소원으로의 적용성 검토,' 수처리기술, 10(1), 21-30(2002) 
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    10. 서인석, 이상일, 김병군, 박승국, '음식물 쓰레기의 발효 및 탈질, 탈인 공정에 외부탄소원으로 활용,' 한국물환경학회지, 17(2), 261-271(2001) 
    11. 이종현, 고은옥, 김미화, 박태주, 'ICBR 공법을 이용한 고농도 폐수의 C/N비와 내부반송율이 질소제거에 미치는 영향,' 대한환경공학회지, 21(8), 1529-1536(1999) 
    12. Mauret, M., Ferrand, F., Boisdon, V., Sperando, M., Paul, E., 'Process using DO and ORP signals for biological nitrification and denitrification : validation of a food-processing industry wastewater treatment plant on boosting with pure oxygen,' Water Sci. Technol., 44(2/3), 163-170(2001) 
    13. APHA, AWWA and WPCF, 'Standard methods for the examination of water and wastewater,' 20th Ed., Washington, D.C., U.S.A.(1998) 
    14. 신항식, 이상형, 남세용, 박명균, '폴리스티렌여재가 주입된 생물학적 질소, 인 동시제거공정에서 HRT 및 C/N비에 따른 변화 연구,' 대한환경공학회지, 23(4), 623-629(2001) 
    15. Matsui, S., Imai, T., 'A new method of sulfur denitrification for sewage treatment by a fluidized bed reactor,' Water Sci. Technol., 18, 353-362(1986) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (8)

    1. Seon, Yong-Ho 2007. "A Study on Removal of Organics, Nitrogen and Phoschorus of Domestic Wastewater in Pilot-Scale Upflow Packed Bed Column Reactor" 한국생물공학회지 = Korean journal of biotechnology and bioengineering, 22(4): 191~196     
    2. Yoon, Cho-Hee 2008. "The Characteristics of Microbial Population Community Structure by an Addition of External Carbon Source in BNR Process for Low C/N Ratio Sewage Treatment" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, 30(8): 831~838     
    3. Seon, Yong-Ho 2008. "A Study on the Removal of Organics and Nutrients in the Process Using Attached Biomass and Aquatic Floating Plants" 한국생물공학회지 = Korean journal of biotechnology and bioengineering, 23(4): 323~328     
    4. Seon, Yong-Ho 2008. "The Removal of Organics and Nutrients in an Anoxic/Oxic Process Using Surface-modified Media" 한국생물공학회지 = Korean journal of biotechnology and bioengineering, 23(1): 70~76     
    5. Choi, Jin-Taek ; Nam, Se-Yong 2008. "Sewage Treatment Using a Modified DNR Process" 韓國環境保健學會誌 = Journal of environmental health sciences, 34(6): 446~451     
    6. Seon, Yong-Ho 2012. "Characteristics of Organic Compounds Removal and Microbe Attachment in Packed Bed Column Reactor Using Surface-modified Media" KSBB Journal, 27(3): 145~150     
    7. Seon, Yong-Ho 2013. "Antimicrobial Activity of Silver Nanoparticles Attached on the Surface of Salt and Sucrose" KSBB Journal, 28(4): 249~253     
    8. Hwang, Jae-Hoon ; Cho, Dong-Wan ; Kim, Chung-Hwan ; Jeon, Byong-Hun 2013. "The Effect of Fixed Media and Recycling Ratio on Nutrients Removal in a Pilot-Scale Wastewater Treatment Unit" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, 35(6): 449~455     

 저자의 다른 논문

  • 윤조희 (26)

    1. 2000 "정수공정별 천연유기물질의 특성 변화" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 22 (7): 1253~1261    
    2. 2000 "MLE 공정을 이용한 고농도 NH4+-N 함유 침출수의 생물학적 질산화/탈질" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 22 (6): 1027~1035    
    3. 2000 "생물학적 처리 침출수의 응집 및 펜톤산화 처리" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 22 (5): 811~817    
    4. 2000 "물질수지를 이용한 A2O 고정생물막법에서의 호기탈질평가" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 22 (2): 231~239    
    5. 2005 "정수처리용 응집.한외여과 혼성공정에서 응집 효과에 관한 연구" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 27 (8): 837~843    
    6. 2005 "응집·한외여과 조합공정에서 플럭스와 선속도가 막오염에 미치는 영향에 관한 연구" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 19 (4): 429~436    
    7. 2006 "입상 슬러지 반응조 내의 혐기성 암모늄 산화(ANAMMOX) 및 분자생태학적 특성 평가" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 28 (11): 1213~1221    
    8. 2008 "낮은 C/N비 하수의 외부 탄소원 주입에 따른 생물학적 질소제거에서 미생물 군집 구조특성" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 30 (8): 831~838    
    9. 2010 "대도시에 거주하는 여성의 모유 중 Indicator PCBs와 식이습성 및 인구통계학적 인자간의 관계" 韓國環境保健學會誌 = Journal of environmental health sciences 36 (3): 199~207    
    10. 2010 "활성 코우크스상의 동시 탈황탈질에서 암모니아에 의한 탈질에 이산화황이 미치는 영향" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 32 (2): 201~208    
  • 김승현 (35)

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