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박영호 ( Youngho Park ),조성완 ( Sungwan Cho ),이관용 ( Kwanyong Lee ),박기영 ( Ki-young Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-
반도체 제조공정에서 사용되는 용수는 초순수임에도 제조공정 중에서 다양한 유해화학물질이 사용되고, 여러 공정을 거치면서 F-, N, P 등의 고농도 오염물질이 발생되기 때문에 폐수를 방류하기 전에 반드시 안전하게 처리해야 한다. 폐수 내 오염물질을 생물학적 방법을 통해 효율적으로 처리하기 위해 탈질조와 질산화조를 이용하는 생물학적 고도처리 공법을 이용한다. 반도체 폐수에는 탄소원이 충분하지 않기 때문에 탈질조에서 고농도 질소를 제거하기 위해 부족한 유기탄소원의 보충을 위해 메탄올이 사용되었지만, 이는 인화성, 폭발성 등의 단점이 있어 사용이 제한됨에 따라 새로운 외부탄소원의 개발이 필요가 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 서울시 A물재생센터 A2O공법의 슬러지와 B전자 반도체 공정 반송슬러지와 폐수를 사용하였다. 연속식 실험전 회분식 실험을 통해 17개의 탄소원 중 질소 제거 효율이 높은 탄소원 2가지와 대조군으로 메탄올을 선정해 연속식 실험을 진행하였다. 회분식 실험에서는 Jar tester를 이용해 진행하였으며, 50 rpm으로 교반해주었다. COD/NO<sub>3</sub>-N ratio를 3으로 맞춰주고, 30분 간격으로 샘플링을 하여 NO<sub>3</sub>-N과 COD를 HACH DR 2500 (HACH, USA)를 이용해 분석해주었다. 연속식 실험에서는 주문제작한 2 L 반응조를 사용했으며, HRT를 6 hr 으로 설정하였다. COD/NO<sub>3</sub>-N ratio 4를 기준으로 외부탄소원을 투입하였다. 10일 동안 실험을 진행하였으며, 하루 3번샘플링을 하여 위와 마찬가지로 NO<sub>3</sub>-N과 COD를 HACH DR 2500 (HACH, USA)를 이용해 분석해주었다. 실험이 종료 된 이후로 회분식 실험에 사용된 A물재생센터 A<sub>2</sub>O공법의 슬러지와 B전자 반도체공정 반송슬러지의 미생물 분석을 실시하였다. 분석결과 두 슬러지의 탈질 미생물의 군집 차이가 있음을 확인하였다. 회분식 실험결과 질소 제거 효율이 높은 탄소원 2개를 선정해 연속식 실험을 돌린 결과 대조군인 메탄올과 유사한 질소 제거 효율을 나타내는 것으로 확인 되었다. 이는 메탄올을 대체할 탄소원으로 사용될 수 있음으로 판단된다.
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전자폐수의 탈질에 있어 다양한 외부탄소원 성능비교 및 미생물 군집변화
송현준,김태근,차현정,정성엽 대한환경공학회 2024 대한환경공학회지 Vol.46 No.2
목적 : 전자폐수의 생물학적 탈질과정에서 다양한 종류의 외부탄소원을 적용한 성능비교와 NGS분석을 통해 탈질전ᆞ후 박테리아 군집변화를 해석하였다. 방법 : 6종류의 외부탄소원을 선정 후 C/N비 4의 무산소 조건에서 6시간 동안 질산성 질소의 농도를 분석하며 탈질속도를 평가하고 NGS분석을 통해 탈질 전ᆞ후 박테리아의 군집분포변화를 확인하였다. 결과 및 토의 : 다양한 외부탄소원의 탈질성능 비교 결과 Ethylene glycol(EG)이 6시간 이후 79.9%로 가장 우수하였으며 비탈질속도(SDNR)는 1.000 mg NO3 --N removal/g MLVSS·hr이었다. NGS를 이용한 박테리아 군집변화는 문(Phylum)수준에서 10개 문이 90% 이상 분포하며 Proteobacteria, Saccharibacteria, Chloroflexi의 순으로 우점 하였고 이 중 Saccharibacteria, Chloroflexi가 탈질에 기여하는 박테리아임을 선행연구 고찰을 통해 간접적으로 확인할수 있었다. 강(Class) 수준에서의 군집분포 해석 결과 투입된 외부탄소원 성상에 따라 실험군간 군집의 차이를 보였으며 γ-proteobacteria의 경우 탄소원을 투입한 실험군에서 모두 증가되었다. 속(Genus) 수준에서 확인된 탈질박테리아 군집비율은 1.27% 미만으로 다양한 박테리아가 탈질에 관여하다는 것을 알 수 있었다. 결론 : Ethylene glycol(EG)의 경우 대체 외부탄소원으로 활용 가능 할 것으로 판단되며 Saccharibacteria, Chloroflexi 와 같은 다양한 박테리아가 탈질에 기여하며 질소오염원 제거에 관여하는 것을 간접적으로 확인하였다. Objectives:In the biological denitrification process of electronic wastewater, the denitrification performance of various types of external carbon sources and the changes in the bacterial community before and after denitrification were evaluated through NGS analysis.Methods:After selecting 6 types of external carbon sources, the concentration of nitrate nitrogen was analyzed for 6 hours under anoxic conditions with a C/N ratio of 4 to evaluate the denitrification rate, and the changes in the community distribution of bacteria before and after denitrification were confirmed through NGS analysis.Results and Discussion:As a result of comparing the denitrification performance of various external carbon sources, Ethylene glycol(EG) was the best at 79.9% after 6 hours, and the specific denitrification rate(SDNR) was 1.000mg NO<sub>3</sub><sup>-</sup>-N removal/g MLVSS·hr. The bacterial community change using NGS was distributed more than 90% of 10 phylums at the phylum level, and <i>Proteobacteria, Saccharibacteria</i>, and <i>Chloroflexi</i> were dominant, and among them, <i>Saccharibacteria<</i> and <i>Chloroflexi</i> were confirmed to be bacteria contributing to denitrification. At class and genus level, when a external carbon source was added, the number of <i>γ-proteobacteria</i> increased in all experimental conditions, but the distribution of denitrifying bacteria was less than 1.27%, indicating that various bacteria contributed to denitrification. Conclusion:In the case of Ethylene glycol(EG), it is judged that it can be used as an external carbon source, and there was no significant change in the community depending on the type of carbon source injected, and various bacteria such as <i><Saccharibacteria</i> and <i>Chloroflexi</i> contributed to denitrification and eliminated nitrogen pollutants.
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마이크로버블을 이용한 음폐수의 외부탄소원으로서의 재활용 가능성 연구
임지영,박수영,김진한 대한토목학회 2016 대한토목학회논문집 Vol.36 No.4
The purpose of this research was to examine the possibility on the recycling of foodwaste leachate as external carbon sources using microbubble. The following operating conditions were selected: pressurizing tank 3 bar, circulation flow rate 3.65 LPM, and air flow rate 0.3 LPM with batch type. Microbubble contact time of 18 hours is optimal time to satisfy the recycling of foodwaste leachate as external carbon sources with batch type. HRT 18 hours came up to standard for external carbon sources, except for T-P concentration with continuous type. Coagulants need to be used for removal of dissolved phosphorus concentration by more than 88.5% of the total phosphorus concentration. The VFA was influenced by the organic decomposition rate and the concentration in the aerobic condition. It was considered that the VFA was needed for selection the optimal HRT or the addition of acid fermentation process in order to meet recycling standard of foodwaste leachate. 본 연구의 목적은 마이크로버블을 이용하여 외부탄소원으로서 음폐수의 재활용 가능성을 검토해 보고자 하였다. 가압탱크 압력 3 bar, 순환유량3.65 LPM, 공기주입량 0.3 LPM의 회분식으로 진행된 실험에서 마이크로버블 접촉시간의 경우 18시간이 음폐수 외부탄소원의 재활용 기준을만족하는 적정 시간임을 확인하였다. 회분식 실험 결과를 바탕으로 체류시간을 12, 14, 16, 18시간으로 설정하여 연속식 실험을 하였다. 연속식실험에서도 체류시간 18시간에서 T-P를 제외한 SS, T-N, n-Hexane 추출물질, VFA 항목에서 외부탄소원 재활용기준을 만족하였다. 음폐수원수 중 용존성 인의 농도가 전체 인 농도 중 약 88.5% 이상으로 용존성 인의 제거를 위해서는 응집제 사용이 필요함을 알 수 있었다. 또한, VFA 의 경우 호기성 조건에서 유기물의 분해속도 및 농도에 따라 크게 영향을 받기 때문에 외부탄소원 재활용기준을 만족하기 위해서는 적절한 체류시간 선정 또는 산발효조 공정의 추가가 필요할 것으로 사료된다.
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생물학적 탈질공정에서 외부탄소원으로 음식물류 폐기물 건조응축수의 적용성 평가
정재훈,정우진,김태영,김유경,송재준,장순웅 대한환경공학회 2022 대한환경공학회지 Vol.44 No.7
본 연구에서는 음식물류 폐기물 건조 사료화 공정에서 발생되는 건조응축수를 생물학적 탈질공정의 효율을 증대시키기 위한 외부탄소원으로 활용성을 평가하였다. 실험은 batch test의 형태로 수행되었으며, 각각의 반응기에는 건조응축수를 COD 및 T/N의 비율(C/N ratio)에 따라 주입한 후, 무산소 조건에서 5시간 동안 운영하며 1시간 간격으로 질산성 질소의 농도를 분석하였다. 음식물류 폐기물 건조응축수는 높은 유기물 함량(TCOD 21,863 mg/L) 대비 낮은 질소함량(T-N 220 mg/L)을 나타내어, 탈질공정에서의 외부탄소원의 조건을 만족하는 것으로 분석되었다. 그리고 실험 결과, C/N ratio 7.50:1에서 5시간 후 질산성 질소 제거효율이 최대 76%로, 응축수를 투입하지 않은 control (제거효율 4%)에 비해 크게 증가한 것으로 나타났다. 더욱이, 가장 낮은 효율을 나타내었던 C/N ratio 0.95:1에서도 28%의 제거효율을 나타내었다. 또한, 각 C/N ratio 별 specific denitrification rate (SDNR)을 산출한 결과, C/N ratio 7.50:1에서 0.0726 mg NO3-/mg VSS/d로, control의 0.0038 mg NO3-/mg VSS/d에 비해 크게 증가한 것으로 확인되었다. 이러한 결과를 바탕으로 음식물류 폐기물 건조응축수를 탈질공정에서의 외부탄소원으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
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반도체 폐수처리 공정의 외부탄소원을 아세트산으로 대체 적용하기 위한 GPS-X 모의 연구
오승은 ( Seung-eun Oh ),채현병 ( Hyun-byung Chae ),추태호 ( Tai-ho Choo ),채수권 ( Soo-kwon Chae ) 한국환경기술학회 2016 한국환경기술학회지 Vol.17 No.3
고농도 질소가 함유된 반도체 폐수처리 공정에서 탈질 외부탄소원으로써 메탄올이 과량으로 사용되고 있다. 따라서, 메탄올은 화재 및 폭발 등과 같은 안전문제가 발생될 확률이 높아서 안전한 외부탄소원으로써 아세트산을 사용하기 위해서 반도체 폐수처리 공정을 GPS-X로 적용성 및 최적 운전조건을 모의하였다. 메탄올과 아세트산의 회분식 탈질실험으로 탈질속도를 비교한 결과, 탈질반응 1시간 후 탈질속도는 아세트산을 400 mg/L 주입한 경우 0.0027 mgNO<sub>3</sub>-N/hr/MLSS로 메탄올 400 mg/L를 주입한 경우보다 약 2배 빨랐다. 대체 외부탄소원으로써 아세트산을 사용한 GPS-X로 후탈질조의 C/N비, 체류시간, 내부반송률 및 슬러지반송률 변화에 따라 최적운전을 모의하였다. 모의한 결과, 후탈질조의 C/N비, 체류시간, 내부반송률, 슬러지반송률은 각각 4, 5hr, 300%, 50%이었다. 이 운전조건으로 고농도 질소를 함유한 반도체 폐수를 운전 모의한 결과, 후탈질조의 NO<sub>3</sub>-N 제거율과 탈질율은 각각 84.3%, 262 mgN/L/d였으며, 최종 방류수의 TN은 12.1 mg/L로 방류수질 기준을 만족하였다. Methanol is used in poisonous doses as external carbon source on the semiconductor wastewater treatment process that includes high concentration of nitrogen. We simulated application and optimum operation conditions on semiconductor wastewater treatment process to use acetic acid as safe external carbon source, using GPS-X because methanol is big possible that fire and explosion are caused. Batch denitrification experiment result dosing each methanol and acetic acid 400 mg/L was that the denitrification velocity of acetic acid, 0.0027 mgNO<sub>3</sub>-N/hr/MLSS, was nearly twice faster than the denitrification velocity of methanol. We simulated optimum operation conditions using GPS-X depending on C/N ratio and HRT (hr) of the post-denitrification tank, internal recycle rate (%), sludge recycle rate (%). As a result of simulation, optimum operation conditions were that C/N ratio and HRT of the post-denitrification tank, internal recycle rate, and sludge recycle rate were each 4, 5hr, 300%, and 50%. When the semiconductor wastewater treatment process was operated with optimum operation conditions, NO<sub>3</sub>-N removal efficiency and denitrification rate on the post-denitrification tank were each 84.3% and 262 mgN/L/d. Also final effluent TN concentration satisfied water criteria as 12.1 mg/L.
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