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Relationship of Optical Density and Wavelength on Light Source for Activated Sludge Concentration

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최근 생물학적 폐수처리공정은 DO, 활성슬러지 농도 (MLSS), pH, 온도, 유속, 슬러지 농도, ORP 및 호흡율과 같은 다양한 운전변수를 온라인 모니터링하여 계측하고 자동화된 시스템으로 운영되고 있다. 다양한 운전변수 중 활성슬러지 농도의 계측은 처리공정의 자동화에 있어 차지 하는 비중이 매우 높다. 기존의 활성슬러지 농도 계측장치 는 측정치의 안정성 및 활성슬러지 성상에 따른 민감도가 문제점으로 제시되고 있다. 일반적인 활성슬러지 농도의 계측은 건조중량과 흡광도 를 비교하여 측정하는 분광학적인 방법을 일반적으로 사용 하고 있다. 이 방법은 미생물이 아닌 고체 입자나 다른 물 질에 의해서도 영향을 받을 수 있으며 특히 분광학적 방법 은 입자의 크기나 형상 및 배경 효과에 의해 영향을 받으 며, 이러한 영향은 시료의 전처리 [1] 또는 검량선 [2]을 통 해 보정할 수 있다. 그리고 화학적 방법을 이용한 농도 측정 방법은 고체 입자에 존재해 살아있는 바이오매스뿐만 아니 라 미생물 성분들 (Protein, DNA, RNA, ATP, N, P)을 측 정하는데 사용된다 [3-8]. 하지만 이러한 방법은 대부분 시간 이 많이 소비되고, 수작업이 많아 on-line 측정에 의한 자동 화가 쉽지 않다. Coulter counter와 Flow cytometer는 미생 물 개체 수를 세거나 크기를 재는데 사용된다 [9]. Flow cytometer [10-11]는 단일 셀의 성분 및 생존도 (viability)뿐 만 아니라 혼합 미생물에도 사용 가능하며, 정확한 셀 농도 측정은 정의된 시료 부피를 분석함으로써 수행되지만, 자동 화를 위해서는 여러 가지 문제점을 가지고 있다. 광학센서는 미생물농도측정에 있어 가장 일반적인 방법 으로 Nephelometric과 Fluorometeric 방법의 센서들이 사 용되고 있다. Nephelometric 방법은 탁도 유발 시료의 응답 을 광 신호로써 모니터링 하는 방법으로, 탁도 (turbidity) 는 액체 속에 존재하는 부유 cell 및 고체입자들에 의해 유발되며 cell 및 입자의 물리적인 크기 및 농도의 측정 이 가능하다. Lee와 Lim (1980) [12]은 광학센서의 발광부 와 수광부의 구조에 따라 미생물의 건조 중량을 기준으로 2,000 mg/L까지 직선적으로 비례한다는 관계를 제시한 바 있다. Tatipamala 등 (1991) [13]은 적절한 광원의 투과거 리를 선택함으로써 고농도에서 측정이 가능하다고 보고하였 다. Lima와 Ledingham (1987) [14]에 의해 개발된 probe 들은 0.5 cm 이하로 조정될 수 있는 광 투과 길이를 가지고 있으며 미생물 측정 범위는 6,000 mg/L까지 선형화시켰 다. LED 광 신호를 세분화함으로써 외부 광원에 의한 간 섭을 배제시켰으며, 공기 방울에 의해 야기되는 문제들은 다소라도 공기 방울이 없는 위치에 센서를 위치시킴으로써 영향을 줄였다. 본 연구는 Beer’s law에 기초를 둔 활성슬러지의 광학밀 도를 측정함에 있어 활성슬러지 농도, 성상 및 광원파장의 상관관계를 제시함으로서 광학적인 활성슬러지 농도 측정 을 위한 기초자료를 제시하는데 목적이 있다.