1. 소개
향상된 생물학적 영양분 제거(BNR)는 점점 더 엄격해지는 폐수 배출 규정을 충족하기 위해 질소 및 인 농도를 줄이는 것을 목표로 하는 기존 활성 슬러지(CAS) 시스템의 중요한 구성 요소입니다. 기존 CAS 시스템은 지속적인 폭기 및 고정된 작동 매개변수에 의존하는 경우가 많으며, 이는 특히 유입수 조건이 변동하는 경우 영양분 제거 효율성을 제한할 수 있습니다. 이 연구에서는 간헐적인 폭기 및 슬러지 연령 최적화를 포함한 운영 수정을 조사하여 주요 인프라 변경 없이 영양분 제거를 향상시키고 기존 공장을 개조하기 위한 실용적인 지침을 제공합니다.
2. 재료 및 방법
파일럿{0}} 규모의 원자로는 다양한 작동 조건을 비교하도록 설계되었습니다. 폭기 모드에는 연속 및 간헐적 폭기 주기가 포함되었으며, 슬러지 체류 시간(SRT)은 5~20일 범위였습니다. 탄소-대-질소(C/N) 비율을 4에서 10으로 조정하여 영양소 제거에 미치는 영향을 평가했습니다. 도시의 2차 유출수를 유입수로 사용했습니다. 질소와 인 농도를 매일 모니터링했습니다. 미생물 군집 구성은 다양한 운영 전략 하에서 질산화 및 탈질화 박테리아의 농축에 초점을 맞춘 16S rRNA 시퀀싱을 사용하여 평가되었습니다. 유입수 변동성 하에서 유출수 안정성을 평가하기 위해 적응형 제어 전략이 구현되었습니다.
3. 결과
최적화된 슬러지 연령과 간헐적인 통기가 결합되어 영양소 제거 효율성이 크게 향상되었습니다. 최적의 조건에서 암모늄 제거율은 지속적으로 95%를 초과했고, 총 질소 제거율은 80~90%였으며, 총 인 농도는 1mg/L 미만으로 떨어졌습니다. 미생물 분석을 통해 질화 및 탈질 박테리아의 선택적 농축이 밝혀졌으며 이는 향상된 영양소 제거와 관련이 있습니다. 지속적인 모니터링과 적응형 제어로 유입수 농도가 변화하는 경우에도 안정적인 방류수 수질을 유지했습니다. 비교 분석에 따르면 간헐적 폭기는 연속 폭기에 비해 우수한 질소 및 인 제거를 제공하는 동시에 SRT를 최적화하면 공정 성능이 더욱 향상되는 것으로 나타났습니다.
4. 토론
결과는 CAS 시스템의 운영 수정이 값비싼 인프라 업그레이드 없이도 영양분 제거를 크게 향상시킬 수 있음을 나타냅니다. 간헐적인 통기는 질화와 탈질이 동시에 일어나는 호기성 및 무산소 조건이 교대로 발생합니다. 최적화된 슬러지 수명은 균형 잡힌 미생물 개체군을 유지하여 안정적인 생물학적 활동을 지원합니다. 이 연구는 미생물 군집 역학을 이해하고 유입수 변동성에 대응하기 위해 적응 제어를 적용하는 것의 중요성을 강조합니다. 이러한 연구 결과는 더 엄격한 규제 요건을 충족하면서 비용 효율적으로-폐수 품질을 개선하려는 폐수 처리 시설에 대한 실용적인 지침을 제공합니다.
5. 결론
기존 활성 슬러지 시스템에서 향상된 생물학적 영양분 제거는 간헐적인 통기와 최적화된 슬러지 연령을 결합하여 달성할 수 있습니다. 이 전략은 질소 및 인 제거를 개선하고 유익한 미생물 군집 변화를 촉진하며 다양한 조건에서 안정적인 배출수 품질을 보장합니다. 비교 접근 방식은 기존 CAS 플랜트를 개조하기 위한 실현 가능하고 비용 효율적인 방법을 제공하며, 운영 수정으로 대규모 인프라 투자 없이 상당한 환경 및 규제 혜택을 얻을 수 있음을 보여줍니다.