첨단 전자산업 폐수 처리시설에서 발생되는 유기 폐수는 고농도의 유기물질 및 20가지 이상의 유독 난분해성 물질을 포함하고 있으며, 이를 효율적으로 처리하는 것은 첨단 전자산업의 당면 과제이다. 따라서, 첨단 전자산업 유기폐수 처리시설을 CPS(Cyber physical system)상 Water digital twin으로 구축하여 COD (Chemical Oxygen Demand), TN (Total Nitrogen), TP (TotalPhosphorous) 및 TMAH (Tetramethylammonium hydroxide) 등 유기 오염물질의 제거 효율 평가가 가능한 전자산업 폐수 특화모델 개발이 필요하다. 본 연구에서는 첨단전자산업 유기폐수 제거 메커니즘에 대한 분해 미생물의 성장과 사멸의 이론적인반응속도식에 기반한 첨단 전자산업 폐수 특화 활성슬러지 모델(Electronics industrial wastewater activated sludge model,e-ASM)을 개발하였다. 개발한 e-ASM은 전자산업 폐수처리공정에서 발생하는 유기물 산화, 질산화, 및 탈질화 과정뿐만 아니라 TMAH 등 난분해성 유기물질의 분해과정 중 발생하는 질산화미생물의 저해(Inhibition) 작용 등 복잡한 생물학적 분해메커니즘이 모사 가능하다. 이를 활용하여 실제 전자산업 유기폐수 처리시설을 Water Digital Twin으로 구현하여 CPS (Cyberphysical system) 상에서 전자산업 폐수처리장에 폐수 유입 성상에 따라 공정 모델링, 유출수 예측, 공법 선정, 설계 효율 평가등 다양한 목적으로 활용될 수 있다.
Electronics industrial wastewater treatment facilities release organic wastewaters containing high concentrations oforganic pollutants and more than 20 toxic non-biodegradable pollutants. One of the major challenges of the fourth industrialrevolution era for the electronics industry is how to treat electronics industrial wastewater efficiently. Therefore, it is necessary todevelop an electronics industrial wastewater modeling technique that can evaluate the removal efficiency of organic pollutants,such as chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN), total phosphorous (TP), and tetramethylammonium hydroxide(TMAH), by digital twinning an electronics industrial organic wastewater treatment facility in a cyber physical system (CPS). In this study, an electronics industrial wastewater activated sludge model (e-ASM) was developed based on the theoretical reactionrates for the removal mechanisms of electronics industrial wastewater considering the growth and decay of micro-organisms. Thedeveloped e-ASM can model complex biological removal mechanisms, such as the inhibition of nitrification micro-organisms bynon-biodegradable organic pollutants including TMAH, as well as the oxidation, nitrification, and denitrification processes. Theproposed e-ASM can be implemented as a Water Digital Twin for real electronics industrial wastewater treatment systems and beutilized for process modeling, effluent quality prediction, process selection, and design efficiency across varying influentcharacteristics on a CPS.