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생전기화학 원리를 이용한 고도의 폐수처리 기술입니다. 이는 전기활성 미생물 중 DIET가 하수의 3차 처리에 큰 잠재력을 제공할 수 있음을 의미합니다.

국내 하수처리시설 현황

과거 하수처리시설의 주요 공정은 활성슬러지 공정이었으나, 방류수 수질 기준이 점차 강화되면서 고도처리 공정이 적용되고 있습니다. 최근 국내에서 새로 건설되는 하수처리시설은 계획단계부터 2차 처리과정을 거쳐 질소와 인을 함께 제거할 수 있는 처리공법을 적용하여 건설되고 있다.

Fig. 2.2 Percentage according to the process of wastewater treatment plant in Korea

국내 처리시설 방류수 수질기준

2차 처리는 하수처리 공정에서 흔히 사용되는 처리공정이다. 2차 처리는 특정 오염물질을 함유하지 않은 유기물과 고형물을 제거하는 공정이다(Tchobanoglous et al., 1991). 질소, 인 외에도 2차 처리장에서 완전히 처리되지 않고 하수 속에 남아 있는 물질을 처리하기 위해 고도처리 공정도 사용됩니다.

Table 2.2 Discharge standards for the wastewater treatment plant in Korea(Korea’s sewage law, 2012)

생물학적 공정에서의 기질 친화도(반포화 상수)

따라서 기질친화성을 높이기 위해서는 교반, 혼합 등의 물리적 요인과 활성슬러지 응집크기의 조절 등이 이용될 수 있으며, 생물학적 요인은 세포벽 수송성이 우수한 미생물종을 이용하거나 구름탐사를 통해 달성되어야 한다. 생화학 반응 경로.do. 그러나 생물학적 요소 중 하나인 생화학 반응의 새로운 경로에 대한 연구는 아직 연구 단계에 머물러 실용화되지 못하고 있다.

Fig 2.4 Resistance-in-series model to represent the different factors influencing half-saturation indices(Arnaldos et al., 2015)

생물전기화학 시스템

생물전기화학 기술을 이용한 저강도 하폐수처리의 원리

연구 목적

실험 및 방법

전극 및 전도성물질
생물전기화학 반응조 제작 및 운전 조건
분석 및 계산
미생물 분석

생체 전기화학 반응기에 설치된 SEA 전극은 티타늄 도체를 사용하여 외부 DC 전원 공급 장치(DP 30-03TP Toyotech, Japan)에 연결되었습니다. 생체전기화학 반응기는 전극 사이에 0.6V의 전압을 인가하여 작동하였고, 유입수를 공급하여 수력학적 체류시간(HRT)이 60분이 되도록 하였다.

Fig 3.1 Schematic diagram of the upflow bioelectrochemical reactor

결과 및 고찰

바이오매스의 전기화학적 특징

생체전기화학 반응기의 벌크 용액과 분극화된 생체전극의 전기화학적 활성은 전도성 물질과 높은 상관관계를 보였다. DPV 그래프에서 피크의 감소는 외전기유전자의 산화환원 반응 파트너인 전기영양생물의 활동을 나타냅니다(Saratale et al., 2017). 이는 벌크 용액에서의 산화환원 반응입니다.

이는 엑소전자원의 산화 활성이 제어된다는 것을 나타냅니다.

Fig 3.8 (a) Differential pulse voltammogram for the bulk solution, (b) Nyquist plot for the electrodes in the bioelectrochemical reactor

미생물 군집 분석

35. 전도성 판을 이용한 반응기의 벌크 용액에서 황산염 환원 미생물인 Desulfomicrobium의 발생률은 7.0%로 다른 반응기보다 높았다(Genthner et al., 1997) ). 따라서 황산염환원미생물과 독립영양탈질균의 공존에 따른 황의 생성이 생전기화학반응기 내 질소제거에 관여하는 것으로 판단된다.

첨단 생체전기화학 공정에서 전도성 재료의 효과 37.

Fig 3.9 Relative abundance of bacterial groups at the level of (a) class and (b) genus in the bulk solution of the bioelectrochemical reactor

결론

제4장. 첨단 생체전기화학적 처리에서 전도성 입자의 물리적 성질이 미치는 영향.

연구 목적

실험 및 방법

전극과 전도성 입자
분석 및 계산
미생물 분석

미생물 고정화 및 전도성 입자에 사용된 활성탄은 직경이 약 5~8mm였으며 Fenton 산화 또는 마이크로파로 전처리하였다. 또 다른 반응조(BER-AC)에는 일반적인 활성탄을 채워서 준비하였다. 활성탄이 채워지지 않은 생전기화학 반응조를 대조군으로 사용하였다.

상류 생물전기화학 반응기에 설치된 SEA의 전극은 티타늄 도체를 사용하여 외부 직류 공급 장치(일본 DP 30-03TP Toyotech)에 연결되었습니다.

Fig 4.1 Schematic diagram of the upflow bioelectrochemical reactor

결과 및 고찰

활성탄의 표면 특성
유기물의 생물전기화학적 제거
생물전기화학적 질소 제거
미생물 군집 분석

첨단 생체전기화학 처리에서 전도성 입자의 물리적 특성이 미치는 영향 45. 첨단 생체전기화학 처리에서 전도성 입자의 물리적 특성이 미치는 영향 49. 전도성 물질은 생체전기화학 반응기에서 전기를 생산하는 데 사용됩니다.

첨단 생체전기화학 공정에서 전도성 입자의 물리적 특성이 미치는 영향 57.

Fig 4.2 SEM images of the activated carbons surfaces prepared by the fenton oxidation (a), microwave (b), ordinary

결론

고급 생체전기화학 처리에서 적용된 전기장 강도의 영향 61. 5장 고급 생물전기화학 처리에서 적용된 전기장의 강도에 대한 영향. 본 연구에서는 생물전기화학 3차 정제 공정의 성능 향상을 위해 상류 생물전기화학 반응기에서 형성되는 전기장의 크기를 바탕으로 유기물 및 질소 제거 효율을 평가하고, 데이터마이닝 기법을 이용하여 중요한 영향인자를 조사하였다. .

또한, 반응조에서 발생하는 전기장의 크기에 따라 반응조 내 우세미생물군의 생장 및 활성에 미치는 영향을 평가하였다.

실험 및 방법

전극
분석 및 계산
미생물 분석

상향류 생전기화학 반응기에 설치된 전극은 티타늄 도체를 사용하여 외부 DC 전원 공급 장치(DP 30-03TP Toyotech, Japan)에 연결되었습니다. 고급 생물전기화학 처리에서 적용된 전기장 강도의 영향 63. 상류 생물전기화학 반응기에서 16S rRNA 미생물 군집을 조사합니다.

생체전기화학적 고도처리에 있어서 인가전계강도의 영향 65.

Fig 5.1 Schematic diagram of the upflow bioelectrochemical reactor

결과 및 고찰

유기물의 생물전기화학적 제거
전계 강도의 생물전기화학적 영향 인자 마이닝

고급 생체전기화학 처리에서 적용 전계 강도의 영향 67. 고급 생체전기화학 처리에서 적용 전계 강도의 영향 69. 고급 생체전기화학 처리에서 적용 전계 강도의 영향 75.

생전기화학적 고도처리에서 적용된 전기장 강도의 영향 77.

Fig 5.2 Profiles of the effluent COD in the upflow bioelectrochemical reactor

결론

연구 목적

실험 및 방법

전극 및 전도성 물질

수리학적 체류시간(HRT)은 유입수를 60분간 공급하여 운영하였다. 정상적인 조건에서 생체전기화학 반응기 내 전극 및 벌크 용액 내 미생물의 전기화학적 특성을 조사하기 위해 전기화학 장비(Zive SP1 WonATech)를 이용하여 4일에 한 번씩 EIS(전기화학적 임피던스 분광학) 실험을 수행하였다. Power Soil DNA Kit를 사용하여 미생물군집 분류학적 프로파일링을 수행했습니다.

DNA 추출 후 키트 절차에 따라 진행하였다.

Fig 6.1 Schematic diagram of the upflow bioelectrochemical reactor

결과 및 고찰

하수처리장 2차 처리수 유기물의 생물전기화학적 제거
전기화학분석

그러나 상향류 생전기화학 반응기의 질소 제거율은 대조구의 질소 제거율보다 높았습니다. 이는 상향류 생물전기화학 반응기의 벌크 용액에서 AOE와 DNE의 전기장에 의해 DIEET가 활성화되었음을 의미합니다. 상향류 생물전기화학 반응기의 Nyquist 플롯은 작동 시간에 따라 전자 이동 저항이 감소하는 것을 보여줍니다(그림 6.6).

생전기화학 반응기 및 대조군의 문 수준.

Fig 6.2 Profiles of the effluent COD in the upflow reactor

결론

연구 목적

실험 및 방법

전극 및 전도성 물질

제7장 하수의 첨단 생전기화학적 처리.

분석 및 계산

결과 및 고찰

실하수 유기물의 생물전기화학적 제거

생물전기화학적 질소 제거

상류 생전기화학적 공정은 실제 폐수를 3차 처리수 수준까지 고도처리할 수 있는 공정으로 평가할 수 있다. 상류 생물전기화학 반응기의 질소 제거는 Thauera slenatis 그룹과 Declomonas JF497822_s 및 Zoogloea oryzae의 BER-FO 성장에 크게 영향을 받습니다. 상향류 생물전기화학 반응기에서의 질소 제거는 Thauera slenatis 그룹, Thauera_us 및 De클로로모나스_us의 풍부함에 의해 크게 영향을 받았습니다.

상류 생물전기화학 반응기는 폐수처리장의 2차 처리수를 3차 처리할 수 있는 공정으로 평가됐다.