폐수 처리는 공중 보건 및 환경 보호 관점에서 필수적입니다. 그것은 종종 필요한 부담으로 여겨집니다. 비공개 및 처리되지 않은 하수의 부정적인 영향을 방지하는 데 필요한 자원에 대한 배수구. 기존의 폐수 처리 기술은 단일 입방 미터의 폐수를 처리하기 위해 약 0.5kWh의 전기가 필요하기 때문에 가장 부담스러운 자원 배수는 에너지입니다.
또한 사용 된 에너지 집약적 공정과 관련된 에너지 집약적 공정과 이산화탄소 및 메탄과 같은 온실 가스의 직접적인 배출과 관련된 폐수 처리의 탄소 발자국도 증가하고 있습니다. 그러나 폐수는 회복 가능한 자원으로 점점 인정되고 있으며, 치료에 필요한 에너지의 양을 줄일뿐만 아니라 바이오 가스 형태로 에너지를 회수 할 수있는 기회가 있습니다.
.이러한 이점을 제공 할 수있는 한 가지 처리 과정은 혐기성 안정화 연못입니다. 석호라고도 불리는 혐기성 안정화 연못은 혐기성 미생물의 농도를 통해 발생할 수있는 자연 치료 과정을 모방합니다. 연못은 폐수의 고체 물질을 연못의 바닥에 정착시켜 미생물이 물과 메탄과 같은 단순한 화합물로 분해하며, 이산화탄소와 이산화황이 적습니다. 혐기성 연못에서 나오는 물은 여전히 추가 치료가 필요하지만, 화학 및 생화학 적 산소 수요와 같은 오염 물질 측정의 약 40-60%가 제거되어 후자의 처리 과정의 오염 물질 부담이 감소 될 것입니다.
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이 시스템의 단순성은 개발 도상국에서 매력적으로 만들었지 만, 전통적으로 많은 토지가 필요했으며 대기에 개방되면 황화로 인해 냄새를 방출 할 수 있기 때문에 더 많은 선진국에서는 종종 간과되었습니다. 과정을 강화하기 위해 디자인이 개선 될 수 있다면, 토지가 덜 필요하며 연못의 덮개가 더 실용적이어서 메탄이 풍부한 바이오 가스를 포착하여 냄새를 제거하고 재생 가능한 에너지 원을 제공 할 수 있습니다.
.이 잠재력은 우리가 Ecological Engineering 저널에 실린“국내 폐수에서 메탄 회복을위한 무대 혐기성 연못의 개발”을 수행하게했다. 전통적인 혐기성 연못은 너비의 길이 3 배의 직사각형입니다. 우리의 의도는 외부 에너지를 거의 또는 전혀 필요로하는 연못의 장점을 유지하는 방식으로 연못의 물리적 설계를 바꾸는 방법을 조사하는 것이었고, 미생물 활동을 강화하여 더 많은 바이오 가스가 생성 될 수 있고, 연못의 전체 크기 (주어진 치료 흐름)가 줄어들 수 있습니다. 우리가 사용한 접근법은 다른 방향으로 흐름을 돌리는 표준 연못 구조 내의 벽 - 다른 스타일의 배플을 조사하는 것이 었습니다. 우리의 가설은 흐름 패턴의 이러한 변화가 미생물을 함유하는 더 무거운 슬러지 입자와 대부분의 오염 물질을 함유하는 액체 폐수 사이의 혼합을 장려한다는 것이었다.
우리는 연못의 전체 높이를 차단하는 수평 배플의 두 가지 배플 디자인에 대한 연구를 수행하여 흐름이 통과하기 위해 연못의 교대 측면에 간격이 남았습니다. 연못의 전체 너비를 연장하지만 연못의 바닥과 상단에 번갈아 가며, 그 흐름이 그 아래와 아래로 전환되고있는 수직 배플. 이 연구는 24/7의 실제 국내 폐수에 대한 연구를 수행하여 두 가지 다른 디자인이 어떻게 수행되는지 정확한 표시를 얻었습니다. 또한, 설계의 흐름 체제는 배플이 흐름 패턴에 어떤 영향을 미치는지에 대한 명확한 이해를 얻기 위해 3 차원 계산 유체 역학 (CFD)으로 모델링되었습니다.
결과는 수평 배플이 메탄 생성 공정 (가수 분해)의 초기 단계를 수행하는데 더 우수하다는 것을 보여 주었고, 이들은 고체 입자가 쉽게 침전시킨 다음 더 작은 가용성 부산물 (지방산 및 아세테이트)으로 분해되었다. 그러나, 슬러지가 연못의 바닥에 침전 될 때, 이들 부산물은 액체 흐름으로 손실되었으므로 메탄 생성 공정은 크게 불완전하게 남겨졌다. 수직 배플에서, 고체 제거 및 가수 분해는 효율적이지 않았지만, 폐수에서 발견 된 가용성 부산물이 적었고, 생성 된 바이오 가스 (메타 생성)의 최종 단계를 완료 할 수 있음을 나타낸다. CFD 결과는 배플의 사용이 연못을 통해 직접 유출로 유입되는 것을 방지하는 것을 방지하는 것을 방지하는 것으로 나타났습니다 (단락으로 불리는 현상)-폐수가 연못에서 소비되는 시간을 줄이고 생분해 과정이 완료 될 시간이 없음을 의미합니다. 배플을 사용하여 흐름을 전환시키는 것은 연못 내에서 흐름이 더 재순환되어 치료 기회가 증가 함을 의미합니다.
수평 배플이 바이오 가스 생성의 초기 단계에 매우 효과적이었고, 수직 배플은 후자의 단계에 더 효과적 이었기 때문에, 우리는 두 시스템을 병렬로 연결하기 위해 연구를 진행했습니다. 의도는 수평 배플이 가수 분해를 통한 가용성 부산물의 생성을 장려하는 2 단계 프로세스를 만드는 것이었고, 이들 부산물은 수직으로 배프 된 단계에서 바이오 가스로 더욱 저하 될 것이다. 단계별 혐기성 연못의 초기 작동은 바이오 가스 생산 및 전반적인 처리 및 유압 성능 측면에서 유망한 결과를 발견했습니다. 공정 강도의 한계를 찾기위한 하중 변화 변화를 포함하여 단계별 혐기성 연못에 대한보다 포괄적 인 연구가 완료되었으며 결과는 곧 게시 될 것으로 예상됩니다. 무대에있는 혐기성 연못이 파일럿 시험에서와 같이 더 큰 규모로 수행 할 수 있다면, 선진국에서 소규모 폐수 처리 작업에서 성능과 비용 문제를 해결할 수있는 기회를 제공하면서 작품의 다른 유닛에 전원을 공급할 수있는 재생 가능한 에너지를 제공 할 수 있습니다.
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