방사성동위원소 추적자를 이용한 침적형 고정 미생물 반응조 진단

Diagnosis of Submerged Fixed Bioreactor using Radioisotope Tracer

염색폐수를 생물학적으로 처리하여 방류하는 연속으로 연결되어있는 6개의 단으로 구성된 폐수처리시설에서 폐수 유동을 관찰하고 처리공정에 영향을 줄 수 있는 요인들을 찾기 위해 동위원소를 이용한 추적자 실험을 수행하였다. 추적자로 약 20mCi의 $^{131}I$를 첫 번째 단의 폐수 유입부에 투입하고 각 단에 방사선 검출기를 설치하여 시간에 따른 추적자 농도변화를 측정하였다. 측정된 데이터를 Perfect Mixers in Series Model을 이용한 분석을 통하여 평균체재시간과 시스템에서의 유동 특성 파라미터들을 계산하였다. 시스템의 평균체재시간은 설계치인 22.3시간의 76%인 17시간으로 계산되었다. 시스템을 구성하고 있는 6개의 단 중에서 제1단은 완전혼합기(perfect mixer)로서의 특성을 보이지 않았으나, 나머지 5개의 단은 완전혼합기와 같이 작동하였다. 제1단의 출력은 상호 교환이 일어나는 탱크를 가진 완전혼합기 모델로 모사한 출력과 좋은 일치를 보였다. 이 교환되는 탱크의 크기는 전체의 약 4분의 1인 것으로 분석되었다. 체재시간분포 실험의 결과는 유입 폐수의 방사선 전처리를 위해 설치된 전자선가속기의 가동조건 변경 후 그 영향에 대한 연구를 위한 적정 시료채취시간 산정에 사용되었다.

A radioisotope tracer experiment was carried out in the submerged fixed bioreactor of a dye wastewater treatment facility to evaluate the flow behaviors in the 6 compartments of the reactor and to find any possible factors which may affect to the efficiency of the process. Approximately 20mCi of $^{131}I$ was injected into the system as a tracer and 8 radiation detectors were placed in the 6 compartments and at the inlet and the outlet of the system to measure the change of the tracer concentration with time. Using the Perfect Mixers in Series Model the measured data were analyzed to calculate the mean residence time and the characteristic parameters of the flow in the system. The mean residence time of the system was calculated as 17 hours which is 76% of the designed MRT(22.3hr). Among the 6 compartments, the first compartment doesn't show the characteristic of perfect mixer, whereas, the other 5 compartments are working as perfect mixers. The output response of the first compartment is fit well with the simulated output of a model which consists of a perfect mixer with an exchange volume. It indicates that a quarter of the tank volume is working as a dead volume or an exchange volume. From the measured residence time distributions in each compartment, the appropriate sampling times after the change of operational condition of the electron beam accelerator were evaluated.