축산폐수의 생분해성 향상을 위한 오존, 펜톤산화 전처리의 비교 연구 (A) Comparative study of ozonation, fenton's oxidation pretreatment for improving biodegradability of livestock wastewater원문보기
난분해성 유기물질을 다량 함유한 축산폐수의 효율적인 처리를 위한 기초연구로 오존, 펜톤산화에 따른 유기물 제거효율, 알칼리도 물질의 변화 및 생분해성 향상을 인공폐수와 축산폐수를 이용하여 실험적으로 연구하였다. 축산폐수는 K시 축산폐수공공처리장에서 고액 분리된 축산폐수를 GF/C 여과지로 여과하여 사용하였고, 유기물질과 알칼리도에 따른 오존 반응메카니즘을 확인하기 위해 조제수를 사용하였다. 오존산화 실험은 1ℓ 용량의 Lab. Scale 회분식 반응기를 이용하여 주입공기량과 접촉시간을 변화시켜 접촉오존량을 0, 15, 50, 150, 300, 1000mg으로 달리하여 실시하였다. 펜톤산화 실험은 철염과 ...
난분해성 유기물질을 다량 함유한 축산폐수의 효율적인 처리를 위한 기초연구로 오존, 펜톤산화에 따른 유기물 제거효율, 알칼리도 물질의 변화 및 생분해성 향상을 인공폐수와 축산폐수를 이용하여 실험적으로 연구하였다. 축산폐수는 K시 축산폐수공공처리장에서 고액 분리된 축산폐수를 GF/C 여과지로 여과하여 사용하였고, 유기물질과 알칼리도에 따른 오존 반응메카니즘을 확인하기 위해 조제수를 사용하였다. 오존산화 실험은 1ℓ 용량의 Lab. Scale 회분식 반응기를 이용하여 주입공기량과 접촉시간을 변화시켜 접촉오존량을 0, 15, 50, 150, 300, 1000mg으로 달리하여 실시하였다. 펜톤산화 실험은 철염과 과산화수소의 비를 1:1(중량비)로 고정하고 각 약품의 주입량을 0, 2000, 3000, 4000, 5000, 7500mg/ℓ로 달리하여 실험하였다. 오존산화 실험결과 초기 pH는 8.09였으나 8.24∼8.86으로 증가하였고 유기물인 CODcr은 1∼15% 제거되고, BOD_(5)는 0∼4% 증가하여 생분해도의 지표인 B/C ratio는 0∼l3%로 증가하였다. 최대효과는 오존접촉량 150mg인 조건에서 CODcr 11% 감소, BOD_(5) 4% 증가, B/C ratio 13% 증가로 나타났으나 효율이 매우 저조하였다. 펜톤산화 실험결과 유기물인 CODcr은 22∼27% 제거, BOD_(5)는 39∼46% 증가하여 B/C ratio가 80∼94%로 크게 증가하였는데, 주입약품량 3000mg/ℓ에서 CODcr은 26% 제거, BOD_(5)는 46% 증가, B/C ratio는 94%가 증가되어 가장 좋은 효율을 보였다. 축산폐수의 오존산화 효율이 낮은 원인을 파악하기 위해 유기물로 글루코스와 페놀을 주입하고 알칼리도 물질로 NaHCO_(3)을 주입하여 오존 반응 메카니즘 실험을 수행하였다. 먼저 알칼리도 물질만 있을 경우의 오존산화 실험결과 중탄산염(HCO_(3)(-)) 330m9/ℓ이 소모되고 탄산염(CO_(3)^(2-)) 164mg/ℓ와 수산화기(OH^(-)) 12.9mg/ℓ가 증가하여 pH가 8.73에서 9.49까지 증가하는 결과로 나타났다. 글루코스와 알칼리도 물질을 포함한 조제수의 오존산화 실험에서는 COD_(Mn)의 변화가 미미하였고, 중탄산염은 195mg/ℓ 감소, 탄산염과 수산화기는 각각 115mg/ℓ와 7.5mg/ℓ 증가되어 pH가 8.73에서 9.31로 증가하였다. 반면 페놀과 알칼리도 물질을 포함한 조제수는 COD_(Mn)이 46%, 중탄산염은 100% 제거되고, 탄산염과 수산화기의 증가는 없었으며 pH는 8.53에서 4.04로 크게 감소하였다. 축산폐수의 오존산화 효율이 낮은 이유는 오존이 중탄산염, 탄산염과 반응하여 OH^(-) 을 생성하고 축산폐수의 유기물을 산화시키는데 기여하지 못하기 때문으로 판단되며, pH 증가로 나타나고 있다. 이상의 결과로 고농도 난분해성 유기물과 알칼리도 물질을 함유한 축산폐수의 전처리 방법으로 펜톤산화가 더 효율적인 산화법임을 실험적으로 확인할 수 있었다.
난분해성 유기물질을 다량 함유한 축산폐수의 효율적인 처리를 위한 기초연구로 오존, 펜톤산화에 따른 유기물 제거효율, 알칼리도 물질의 변화 및 생분해성 향상을 인공폐수와 축산폐수를 이용하여 실험적으로 연구하였다. 축산폐수는 K시 축산폐수공공처리장에서 고액 분리된 축산폐수를 GF/C 여과지로 여과하여 사용하였고, 유기물질과 알칼리도에 따른 오존 반응메카니즘을 확인하기 위해 조제수를 사용하였다. 오존산화 실험은 1ℓ 용량의 Lab. Scale 회분식 반응기를 이용하여 주입공기량과 접촉시간을 변화시켜 접촉오존량을 0, 15, 50, 150, 300, 1000mg으로 달리하여 실시하였다. 펜톤산화 실험은 철염과 과산화수소의 비를 1:1(중량비)로 고정하고 각 약품의 주입량을 0, 2000, 3000, 4000, 5000, 7500mg/ℓ로 달리하여 실험하였다. 오존산화 실험결과 초기 pH는 8.09였으나 8.24∼8.86으로 증가하였고 유기물인 CODcr은 1∼15% 제거되고, BOD_(5)는 0∼4% 증가하여 생분해도의 지표인 B/C ratio는 0∼l3%로 증가하였다. 최대효과는 오존접촉량 150mg인 조건에서 CODcr 11% 감소, BOD_(5) 4% 증가, B/C ratio 13% 증가로 나타났으나 효율이 매우 저조하였다. 펜톤산화 실험결과 유기물인 CODcr은 22∼27% 제거, BOD_(5)는 39∼46% 증가하여 B/C ratio가 80∼94%로 크게 증가하였는데, 주입약품량 3000mg/ℓ에서 CODcr은 26% 제거, BOD_(5)는 46% 증가, B/C ratio는 94%가 증가되어 가장 좋은 효율을 보였다. 축산폐수의 오존산화 효율이 낮은 원인을 파악하기 위해 유기물로 글루코스와 페놀을 주입하고 알칼리도 물질로 NaHCO_(3)을 주입하여 오존 반응 메카니즘 실험을 수행하였다. 먼저 알칼리도 물질만 있을 경우의 오존산화 실험결과 중탄산염(HCO_(3)(-)) 330m9/ℓ이 소모되고 탄산염(CO_(3)^(2-)) 164mg/ℓ와 수산화기(OH^(-)) 12.9mg/ℓ가 증가하여 pH가 8.73에서 9.49까지 증가하는 결과로 나타났다. 글루코스와 알칼리도 물질을 포함한 조제수의 오존산화 실험에서는 COD_(Mn)의 변화가 미미하였고, 중탄산염은 195mg/ℓ 감소, 탄산염과 수산화기는 각각 115mg/ℓ와 7.5mg/ℓ 증가되어 pH가 8.73에서 9.31로 증가하였다. 반면 페놀과 알칼리도 물질을 포함한 조제수는 COD_(Mn)이 46%, 중탄산염은 100% 제거되고, 탄산염과 수산화기의 증가는 없었으며 pH는 8.53에서 4.04로 크게 감소하였다. 축산폐수의 오존산화 효율이 낮은 이유는 오존이 중탄산염, 탄산염과 반응하여 OH^(-) 을 생성하고 축산폐수의 유기물을 산화시키는데 기여하지 못하기 때문으로 판단되며, pH 증가로 나타나고 있다. 이상의 결과로 고농도 난분해성 유기물과 알칼리도 물질을 함유한 축산폐수의 전처리 방법으로 펜톤산화가 더 효율적인 산화법임을 실험적으로 확인할 수 있었다.
A feasibility study of ozonation and Fenton's oxidation for efficient treatment of livestock wastewater containing high concentration of non-biodegradable organic matter by comparing the organic removal efficiency, biodegradability and characteristics of alkalinity change. The wastewater used in thi...
A feasibility study of ozonation and Fenton's oxidation for efficient treatment of livestock wastewater containing high concentration of non-biodegradable organic matter by comparing the organic removal efficiency, biodegradability and characteristics of alkalinity change. The wastewater used in this study was taken from the effluent of solid-liquid separation process at the livestock wastewater treatment plant in K city, which was filtered by GF/C, while synthetic wastewater was used to investigate the reaction mechanism of ozone with organic matter and alkalinity. Ozonation tests were conducted at ozone doses of 0, 15, 50, 150, 300 and 1000mg by changing the air flow rate and contact time using 1ℓ volume of lab. scale batch reactor. Fenton oxidation experiments were done by fixed Fe^(2+) and H_(2)O_(2) ratio of 1:1 with different reagent doses of 0, 2000, 3000, 4000, 5000, 7500mg/ℓ. The ozonation tests showed that pH was increased from 8.09 to 8.24∼8.86 and 1∼5% of CODcr was decreased and 0∼4% of BODS increased and 0∼13% of BOD_(5)/CODcr ratio was increased, while 11% of CODcr was removed, 4% and 13% of BODS and B/C ratio were increased at best efficiency of ozone dose of 150mg. Fenton's oxidation showed that 22∼27% of CODcr was decreased and 39∼46% of BODS was increased and 80∼94% of B/C ratio was increased, while 26% of CODcr was removed, 46% and 94% of BODS and B/C ratio were increased at best efficiency of reagent dose of 2000mg/ℓ. To investigate low efficiency of organic removal of ozonation in livestock wastewater, ozonation tests were conducted using synthetic wastewater with glucose and phenol as organic, bicarbonate as alkalinity. In ozonation of the wastewater containing alkalinity only, 320mg/ℓ of bicarbonate was removed and 164mg/ℓ and 12.9mg/ℓ of carbonate and hydroxyl ion were increased, which resulted in pH increase from 8.72 to 9.49. In ozonation of synthetic wastewater containing glucose and alkalinity, COD_(Mn), removal improvement was negligible and 195mg/ℓ of bicarbonate was decreased and 115mg/ℓ and 7.5mg/ℓ of carbonate and hydroxyl ion were increased, which resulted in pH increase from 8.72 to 9.31. In ozonation of synthetic wastewater containing phenol and alkalinity, 46% and 100% of COD_(Mn), and bicarbonate were removed, but carbonate and hydroxyl were not increased, which resulted in pH drop from 8.53 to 4.04. From the results of the experiments, the reason of low efficiency of ozonation in livestock wastewater were identified due to the ozone reaction with bicarbonate and carbonate, which resulted in hydroxyl ion and pH increase. Thus, Fenton's oxidation is considered to be more efficient pretreatment of livestock wastewater, which contains high non-biodegradable organic and alkalinity.
A feasibility study of ozonation and Fenton's oxidation for efficient treatment of livestock wastewater containing high concentration of non-biodegradable organic matter by comparing the organic removal efficiency, biodegradability and characteristics of alkalinity change. The wastewater used in this study was taken from the effluent of solid-liquid separation process at the livestock wastewater treatment plant in K city, which was filtered by GF/C, while synthetic wastewater was used to investigate the reaction mechanism of ozone with organic matter and alkalinity. Ozonation tests were conducted at ozone doses of 0, 15, 50, 150, 300 and 1000mg by changing the air flow rate and contact time using 1ℓ volume of lab. scale batch reactor. Fenton oxidation experiments were done by fixed Fe^(2+) and H_(2)O_(2) ratio of 1:1 with different reagent doses of 0, 2000, 3000, 4000, 5000, 7500mg/ℓ. The ozonation tests showed that pH was increased from 8.09 to 8.24∼8.86 and 1∼5% of CODcr was decreased and 0∼4% of BODS increased and 0∼13% of BOD_(5)/CODcr ratio was increased, while 11% of CODcr was removed, 4% and 13% of BODS and B/C ratio were increased at best efficiency of ozone dose of 150mg. Fenton's oxidation showed that 22∼27% of CODcr was decreased and 39∼46% of BODS was increased and 80∼94% of B/C ratio was increased, while 26% of CODcr was removed, 46% and 94% of BODS and B/C ratio were increased at best efficiency of reagent dose of 2000mg/ℓ. To investigate low efficiency of organic removal of ozonation in livestock wastewater, ozonation tests were conducted using synthetic wastewater with glucose and phenol as organic, bicarbonate as alkalinity. In ozonation of the wastewater containing alkalinity only, 320mg/ℓ of bicarbonate was removed and 164mg/ℓ and 12.9mg/ℓ of carbonate and hydroxyl ion were increased, which resulted in pH increase from 8.72 to 9.49. In ozonation of synthetic wastewater containing glucose and alkalinity, COD_(Mn), removal improvement was negligible and 195mg/ℓ of bicarbonate was decreased and 115mg/ℓ and 7.5mg/ℓ of carbonate and hydroxyl ion were increased, which resulted in pH increase from 8.72 to 9.31. In ozonation of synthetic wastewater containing phenol and alkalinity, 46% and 100% of COD_(Mn), and bicarbonate were removed, but carbonate and hydroxyl were not increased, which resulted in pH drop from 8.53 to 4.04. From the results of the experiments, the reason of low efficiency of ozonation in livestock wastewater were identified due to the ozone reaction with bicarbonate and carbonate, which resulted in hydroxyl ion and pH increase. Thus, Fenton's oxidation is considered to be more efficient pretreatment of livestock wastewater, which contains high non-biodegradable organic and alkalinity.
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