슬러지 농도 최적화에 따른 합리적인 활성슬러지공정 설계방안 연구

이병준,최윤영 한국수자원학회 2014 한국수자원학회논문집 Vol.47 No.5

활성슬러지 공정의 생물학적 반응조 및 2차 침전지 설계와 관련해서 정상상태 설계식(Ekama et al., 1986; WRC, 1984) 및 1-D flux theory 설계식(Ekama et al., 1997)을 사용하여 슬러지 농도에 따라 두 가지 공정을 일괄적으로 설계하였다. 또한, 슬러지 농도에 따른 생물학적 반응조 및 2차 침전지 크기 변화를 도식화하고, 유입수 성상이나 슬러지 침강성, 환경 및 운전조건 그리고 첨두유량이 각 공정의 크기결정에 미치는 영향을 평가하였다. 먼저 유입수의 특성과 관련하여 난분해성 용해성 물질(fs,us)은 반응조 크기 결정에 큰 영향이 없었지만, 난분해성 입자성 물질(fs,up), 무기 고형물(fi) 및 유기물 강도(Sti)의 영향은 크게 나타났다. 운전인자인 Sludge Retention Time(SRT)의 경우, 슬러지 생산량과 관련되므로 반응조 크기결정에 역시 큰 영향을 미쳤다. 2차 침전지의 설계요소인 Sludge Volume Index(SVI) 및 첨두유량이 커질수록 2차 침전지에 수리학적 부하가 커지게 되어, 2차 침전지가 크게 설계되어야 했다. 본 설계과정에서는, 온도 변화가 미치는 영향은 작게 나타났다. 대규모 처리장의 경우 반응조 및 2차 침전지 전체 크기 결정과 함께 1개조 크기의 상한선을 설정하여 개수를 산정하였다. 최종적으로 엔지니어는 여러 가지 슬러지 농도에 대하여 반응조 및 2차 침전조의 크기, 개수 및 현장조건을 고려한 건설비용을 반복적으로 계산하게 되면, 최소비용 설계와 함께 최적의 슬러지 농도를 결정하게 된다. The design procedures for a biological reactor and a secondary settling tank(SST) of an activated sludge system are based on the steady state design method(Ekama et al., 1986; WRC, 1984) and the 1-D flux theory design method(Ekama et al., 1997), respectively. This study combined both of the design procedures, to determine the optimum sludge concentration in the reactor and the best design with the lowest cost. The best design of the reactor volume and the SST diameter at the optimum sludge concentration were specified with varying wastewater and sludge characteristics, temperature, sludge retention time(SRT) and peak flow rate. The effects of the influent wastewater characteristics, such as substrate concentration and unbio-degradable particulate fraction, were found to be considerable, but the effect of unbiodegradable soluble fraction was to be negligible. The effects of sludge settling characteristics, were also significant. SRT, as an operating parameter, was found to be an important factor for determining the optimum sludge concen-tration. However, the effect of temperature was found to be small. Furthermore, for designing a large scale wastewater treatment plant, the number of reactors or SSTs could be estimated, by dividing the total reactor volume or SST area. The new combined design procedure, proposed in this research, will be able to allow engineers to provide the best design of an activated sludge system with the lowest cost.

국내 광산배수 자연정화시설 산화/침전조의 정화효율

지상우,정영욱,임길재,김경조,박현성 한국자원공학회 2012 한국자원공학회지 Vol.49 No.6

The analyses of the status and efficiencies of ten oxidation/settling ponds at the passive treatment systems were performed to evaluate the relationship between the efficiencies of iron removal and the structure of oxidation/settling ponds. Four facilities of Hwangji-Youchang, Seokkong-Sinseung, Dongyang OP1 and OP2 among ten ponds have some structures for aerating mine waters. Compared with the guideline of PIRAMID, oxidation/settling ponds of Waryong, Donghae 7th, Seokbong and Honam were evaluated as smaller in size than the guideline. Iron removal efficiencies of oxidation/settling ponds were 1.80% (Waryong) ~ 98.10% Seokkong-Sinseung). In cases of the Hwangji-Youchang, Gapjeong, Seokbong, Seokkong-Sinseung and Dongyang, the contribution of their oxidation/settling ponds to the iron removal of whole systems was more than 50%. At the compare with the Hydraulic retention time (HRT) and iron removal efficiency of oxidation/settling pond, ponds which the HRT were less than 40 hours showed the iron removal efficiency less than 50% except Gapjeong. It means that the iron removal strongly depended on HRT. The efficiency of the oxidation of ferrous and iron removal showed limited efficiencies if mine waters with around pH 3 had been stayed in ponds for a couple of days 기존 자연정화시설의 산화/침전조에 대한 현황과 효율분석을 통하여 폭기구조, 면적, 공정배치 등과 처리효율간의 관련성을 평가하였다. 9개 처리시설 10개 산화/침전조 중 유입수에 대해 폭기를 위한 구조가 적용된 곳은 황지유창, 석공신성, 동양 산화/침전조 1 및 2 등 4개조였다. PIRAMID에서 제시된 설계기준과 산화/침전조의 면적을 비교한 결과 와룡, 동해 7갱, 석봉 및 호남의 경우 기준 보다 작은 규모로 시공되었다. 산화/침전조의 총철 정화효율은 1.80%(와룡) ~ 98.10%(석공신성)의 분포를 보였다. 호남, 갑정, 석봉, 석공신성, 동양의 경우 산화/침전조에서의 총철 제거로 인한 전체 공정에서의 총철 제거에 대한 기여도가 50% 이상으로 SAPS보다 높은 기여도를 보이고 있다. 설계면적으로 계산된 체류시간과 철 정화효율을 비교한 결과, 체류시간이 40시간 미만인 경우에는 갑정을 제외하면 50% 미만의 철 정화효율을 보이고 있다. 이는 충분한 체류시간이 주어져야만 철 제거가 충분하게 진행될 수 있음을 보여준다. 시간에 따른 2가철의 산화와 철제거 속도에서 pH가 6 이상인 경우 산화/침전에 의해 40시간 전후에서 철이 모두 제거되었으나, pH가 3가량인 경우 48시간으로는 철 산화율 및 제거율에 한계가 있었음을 확인하였다.

소규모하수처리시설의 이차침전조 내통길이 변화를 통한 탈수여액의 처리

최정수(Jung Su Choi),김현구(Hyun Gu Kim),이동호(Dong Ho Lee),주현종(Hyun Jong Joo) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.10

본 연구의 목적은 이차침전조의 구조개선을 통해 탈수여액 처리와 생물학적 처리용량 확보의 가능성을 평가하는데있다. 이에 따른 연구의 절차로는 탈수여액 내 함유된 polymer가 슬러지 침전에 미치는 영향을 column test를 통해 평가하였으며, 회분식 실험과 연속식 처리공정운전을 통해 탈수여액의 처리 특성을 평가하였다. 그 결과 슬러지 침강속도는 polymer 주입율이 증가할 수 록 증가하는 경향을 나타냈으며, 상징수의 SS 농도는 감소하는 것을 알 수 있었다. 탈수여액의 처리 특성은 이차침전조 내통 길이가 길수록 탈수여액 내 함유된 TSS 및 TBOD5의 제거효율이 증가하는 경향을 보였다. 또한 연속식 처리공정 적용 결과는 탈수여액 주입위치를 각각 무산소조와 이차침전조에 주입한 경우를 비교하였을 때 두 조건에서 모두 안정적인 방류수질을 보였다. 따라서 이차침전조의 구조개선을 통해 탈수여액의 효율적인 처리가 가능 할 것으로 판단되며, 소규모 하수처리장의 경우 처리용량 부족 문제를 해결할 수 있을 것으로 사료된다. The purpose of this study is to evaluate a de-watering filtrate treatment and the possibility of securing biological treatment capacity by changing the structure of the secondary clarifier. Accordingly, the column test was conducted to determine the effect of polymer in the de-watering filtrate on sludge sedimentation. Also, the characteristics of de-watering filtrate processing was evaluated through batch test and continuous processing operation. The results showed that sludge settling velocity increased with higher polymer concentration, and that effluent SS concentration was found to decrease. Regarding processing characteristics of de-watering filtrate, the removal efficiency of TSS and TBOD5 increased as the length of secondary clarifier was longer. Also, comparing injections into anoxic tank and secondary clarifier, de-watering filtrate by continuous infusion treatment process showed stability in both conditions. Therefore, by modifying the structure of secondary clarifier, efficient processing of de-watering filtrate is expected to be possible and processing capacity of small sewage treatment plants is considered to be improved.

중력 구동 멤브레인을 접목시킨 경사판 침전조의 고탁도 물 처리

양흥식,최지혁,박영광,이상호 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1

중력 구동 멤브레인(Gravity-driven membrane, GDM) 여과는 분산형물처리의 가능한 방법 중 하나이다. 이 공정은 별도의 역세척, 여과수 세척, 화학 세척이 필요하지 않다는 장점을 가지고 있다. 하지만 많은 부유물질이 함유된 원수를 처리하는데 중력 구동 멤브레인으로만은 어려움이 있다. 본 연구에서는 경사판 침전조(lamella clarifier)에 중력 구동 멤브레인을 접목시킨 새로운 공정을 제안하였다. 경사판에 평막을 부착하였고, 여과수는 사이펀 효과에 의하여 침전조 바닥에서 회수하였다. 여과수 플럭스는 파이프의 높이에 따라 조절할 수 있으며, 이를 통하여 일정한 플럭스의 유지가 가능하게 하였다. 여러가지 탁도를 가진 원수들의 실험 결과를 비교하였고 표면으로 나오는 유출량에 따른 멤브레인 여과 효과를 분석하였다.

와룡, 동해6갱, 호남광산의 자연정화시설내 슬러지 특성연구

황원정,오택근,이종운,김덕민,차종문 한국자원공학회 2016 한국자원공학회지 Vol.53 No.5

Passive mine water treatment system was used for the treatment of the mine water, and consisted of SAPS(Successive Alkalinity Producing System), OP(Oxidation/settling Pond) and wetland, etc. This study was carried out for physical and chemical analysis of sludges of Waryong, Donghae (6th adit) and Honam mine to investigate the basic properties of the sludges settled in the passive mine water treatment system. The water content of the sludges collected from SAPS was found to be about 50% to 72% and that of the sludges collected from OP was found to be about 59% to 73%. The particle size of sludges was various. From the XRF analysis, the content of Fe2O3 was over 70% at most sludges. The Cd concentration of sludges from the ICP-OES analysis exceeded the soil contamination standards of the heavy metals. 국내에 분포하고 있는 자연정화시설은 주로 석탄광에서 나오는 갱내수를 처리하기 위해 사용되고있으며 일반적으로 알칼리도 공급 시스템(Successive Alkalinity Producing System, SAPS), 산화·침전조, 소택지등으로 구성된다. 본 연구에서는 와룡, 동해6갱, 호남광업소의 자연정화시설 반응조에서 침전되는 슬러지의 기본적인 특성을 파악하고자 물리·화학적 분석을 수행하였다. 알칼리도 공급 시스템 슬러지의 함수율은 약 50~72% 으로 나타났고, 산화·침전조의 함수율은 59~73%로 나타났다. 입도분석 결과 슬러지의 입도가 다양한 것으로나타났으며, XRF 분석 결과 대부분 슬러지에서 Fe2O3의 함량이 전체에서 70% 이상을 차지하였다. 슬러지에대한 ICP-OES 분석 결과 Cd의 농도가 토양오염기준치를 초과하였다.

경사판 침전지를 활용한 MBR 공정의 막오염 저감에 관한 연구

조성일,이강유,김성천,류완석,임경호 한국도시환경학회 2015 한국도시환경학회지 Vol.15 No.1

WGS 반응용 Pt-Na/CeO₂촉매의 Na 담지량에 따른 성능 평가

엄익환(Eum, Ic-Hwan),김기선(Kim, Ki-Sun),정대운(Jeong, Dae-Woon),이성훈(Lee, Sung-Hun),구기영(Koo, Kee Young),윤왕래(Yoon, Wang Lai),노현석(Roh, Hyun-Seog) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06

조촉매(Promotor)인 Na은 수성가스전이(Water Gas Shift, WGS) 반응 시 생성된 포름산염의 C-H결합을 쉽게 분해하는 역할을 한다. 본 연구에서는 Pt/CeO₂ 촉매의 성능 향상을 위해 Na의 담지량을 변화시켜 촉매적 활성을 비교하여 보았다. 제조된 담체는 침전법(Precipitation)을 사용하여 제조하였으며 500?C에서 6시간 소성하였다. Pt 담지량은 1wt%로 고정하였고 Na 담지량은 1 wt%~5 wt%로 변화를 주어 동시(공)-함침법(Co-incipient wetness method)으로 담지 시켰다. 반응 실험은 공간속도(Gas Hourly Space Velocity, GHSV) 45,385h^{-1}에서 수행하였다. WGS 반응 결과 3 wt%의 Na이 담지된 Pt/CeO₂ 촉매의 경우를 제외하고 나머지 Na이 담지된 촉매들은 비교적 높은 CO의 전환율을 나타내었다. 특히 2 wt%의 Na이 담지된 Pt/CeO₂ 촉매는 가장 높은 CO의 전환율을 나타내었다. 따라서 Na 담지량의 변화가 포름산염의 C-H결합 분해에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.

폐광산으로부터 유출되는 산성광산배수 중화처리를 위한 반응조 실험 연구

강한,박성민,장윤득,김정진,Kang, Han,Park, Seong-Min,Jang, Yun-Deug,Kim, Jeong-Jin 대한자원환경지질학회 2008 자원환경지질 Vol.41 No.1

폐광산으로부터 유출되는 산성광산배수 중화처리를 위해 2가지 방법으로 반응조를 설계하여 실험을 실시하였다. 중화제로 사용한 물질은 방해석이 주 구성광물이여 소량의 돌로마이트를 포함한 석회암이다. 중화 효과는 중화제의 반응 위치와 양에 따라 다르게 나타난다. 반응조 상부에서 산성광산배수와 중화제를 반응 시킬 때 반응 효과가 더 좋으며 중화제의 양이 많을수록 중화되는 속도가 빠르다. 상부에서 중화제와 반응시킬 경우 산성광산배수로부터 침전되는 침전물의 영향을 거의 받지 않아 중화제가 전부 소모될 때까지 반응을 지속시킬 수 있다. Two types of reactor were designed to neutralize acid mine drainage flow from closed mine. Limestone used as a neutralizer, which composed mainly of calcite with small amount of dolomite. In general, the effect of neutralization depended upon both the position of reaction and the amount of supply of neutralizer. It was observed that the neutralization was enhanced as the reaction with acid mine drainage occurred at the upper part of reactor with sufficient supply of neutralizer. When the reaction was sustained in upper part of the reactor, the neutralizer was not affected by precipitates and the reaction could last until all of neutralizer was consumed.

고효율 침전조 설계를 위한 실험 및 수치해석

김홍민,최상철,김광용,김병희,임영택,Kim, Hong-Min,Choi, Sang-Cheol,Kim, Kwang-Yong,Kim, Byung-Hee,Lim, Young-Taek 한국유체기계학회 2003 한국유체기계학회 논문집 Vol.6 No.2

Both numerical and experimental studies on the sedimentation efficiency of a sedimentation bed were carried out. Three different structures of sedimentation bed and five different combinations of blockage ratio of center feed wall and angle of distributor are implemented to find the optimal values of geometric parameters. The effect of rotation of the distributor on sedimentation efficiency is also investigated. It reveals that the effects of blockage ratio and angle of distributor on sedimentation efficiency are considerable, while rotation effect can be neglected, and that calculated efficiencies show good agreements with those of experiment, qualitatively.

99mTc 추적자를 이용한 하수처리 시설 내 침전조의 정류벽 설치 유무에 따른 유체거동 변화측정

김진섭,정성희,김종범,김재호 대한방사선방어학회 2007 방사선방어학회지 Vol.32 No.3