The Estimation of Bio-kinetic Parameters using Respirometric Analysis

산소이용률을 이용한 생물학적 동력학 계수 추정

In order to predict the performance of biological wastewater treatment plant, the kinetic parameters and stoichiometric coefficient must be known. The theories and experimental procedures for determining the biological kinetic parameters were discussed in this study. Respirometric analysis in the batch reactor was carried out for the experimental assessment of kinetic parameters. A simple procedure to estimate kinetic parameters of heterotrophs and autotrophs under aerobic condition was presented. The difficulties in the interpretation of COD and VSS measurements encouraged the conversion of respirometric data to growth data. Maximum specific growth rate, yield coefficient, half saturation constant and decay rate of heterotrophic biomass were obtained from OUR(Oxygen Uptake Rate) data. Maximum specific growth rate of autotrophic biomass was obtained from the increase of nitrate concentration. The aim of this paper is to estimate the kinetic parameters of heterotrophic and autotrophic biomass by means of the respirometric analysis of activated sludge behavior in the batch reactors. These procedures may be used for the activated sludge modeling with complex kinetic parameters.

생물학적 폐수처리장의 효율을 정확하게 예측하기 위해서는 생물학적 동력학 계수와 화학양론적 계수를 반드시 추정하여야만 한다. 본 연구에서는 생물학적 동력학 계수를 추정하는 실험적 방법과 그 이론적 배경이 논의되었다. 또한 생물학적 동력학 계수 추정을 위해 신소이용률(Oxygen Uptake Rate, OUR)을 이용한 회분식 실험을 실시하였다. 호기성 상태에서 종속영양미생물과 독립영양미생물의 생물학적 동력학 계수를 추정하기 위한 간단한 방법이 기술되어 있다. 생물학적 동력학 계수 추정시 해석상의 부정확성 때문에 COD와 VSS농도를 이용하지 않고 산소이용률을 미생물 성장 자료로 변환하여 사용하였다. 종속영양미생물의 최대비성장율, 생산계수, 반속도상수, 사멸율을 산소이용률을 사용하여 추정하였다. 또한 독립영양미생물의 최대비성장율은 $NO_3{^-}$ 농도의 증가율로부터 추정하였다. 본 연구의 목적은 회분식 반응조에서 산소이용률을 이용해 종속영양미생물과 독립영양미생물의 생물학적 동력학 계수를 정확하고 간편하게 추정하는데 있다. 이러한 산소이용률을 이용한 생물학적 동력학 계수 추정 방법이 복잡한 활성슬러지 모델링에 도움을 줄 것으로 판단된다.