<국문초록> 우리나라의 식생활 패턴이 서구적으로 변화됨에 따라 육류 소비량이 꾸준히 증가되고 있으며 육류 소비량에 비례하여 가축의 사육두수가 증가되는 추세에 있다. 이런 가축수의 증가는 축산폐수의 발생량을 꾸준히 증가시키고 있다. 우리나라 축산농가는 대부분 규모가 영세하고 농업 외 부업으로 운영되고 있으며 축산폐수 발생원이 전국에 걸쳐 산재하고 있기 때문에 효율적인 처리가 어려운 실정이다. 이에 정부에서는 규제미만의 축산농가에 대한 관리와 질소․인에 대한 규제강화 그리고 축산폐수 공공처리시설의 확충 및 개별농가에 대한 지원 등, 정부차원의 축산폐수 오염저감을 위한 노력이 수행되어지고 있다. 본 연구에서는 고농도의 유기물을 함유한 축산폐수의 효율적인 처리를 위해 응집제를 이용한 고액분리공정과 연속 회분식 생물학적 처리공정 실험을 실시하였다. 또한 각 단계별 공정의 최적 인자들을 도출하여 축산폐수 처리공정에 적용하였다. 양돈폐수내의 고형물의 함량을 줄이고 일정한 부하량을 유지하기 위한 ...
<국문초록> 우리나라의 식생활 패턴이 서구적으로 변화됨에 따라 육류 소비량이 꾸준히 증가되고 있으며 육류 소비량에 비례하여 가축의 사육두수가 증가되는 추세에 있다. 이런 가축수의 증가는 축산폐수의 발생량을 꾸준히 증가시키고 있다. 우리나라 축산농가는 대부분 규모가 영세하고 농업 외 부업으로 운영되고 있으며 축산폐수 발생원이 전국에 걸쳐 산재하고 있기 때문에 효율적인 처리가 어려운 실정이다. 이에 정부에서는 규제미만의 축산농가에 대한 관리와 질소․인에 대한 규제강화 그리고 축산폐수 공공처리시설의 확충 및 개별농가에 대한 지원 등, 정부차원의 축산폐수 오염저감을 위한 노력이 수행되어지고 있다. 본 연구에서는 고농도의 유기물을 함유한 축산폐수의 효율적인 처리를 위해 응집제를 이용한 고액분리공정과 연속 회분식 생물학적 처리공정 실험을 실시하였다. 또한 각 단계별 공정의 최적 인자들을 도출하여 축산폐수 처리공정에 적용하였다. 양돈폐수내의 고형물의 함량을 줄이고 일정한 부하량을 유지하기 위한 전처리 공정으로 응집실험을 실시하여 최적 응집제와 적정 주입량을 산출하였다. 그 결과, 양돈폐수를 응집처리하기 위한 최적의 응집제는 양이온성 응집제이며, Al2(SO4)3를 주입한 후 양이온성 응집제로 처리할 경우 고형물과 오염물질의 제거 효율을 높일 수 있었다. MCR 반응기를 이용하여 혐기성 미생물의 암모니아 저해 및 독성의 영향을 살펴본 결과, 암모니아성 질소 2,500 ㎎/ℓ이하에서 독성을 나타내지 않았다. 또한 고농도 암모니아를 함유한 폐수의 혐기성 미생물 적응기간은 약 40일 정도였다. Filter media를 충진한 혐기성소화 반응기는 충진하지 않은 반응기 보다 COD 제거 효율이 20% 이상 높았다. 또한 유효용량 전체를 충진한 반응기와 1/2 충진한 반응기의 경우 혐기성 미생물의 적응기간의 차이는 있었으나 비슷한 효율을 나타냈다. 따라서 혐기성 반응조에 Filter media를 유효용량 1/2을 충진한 후 축산폐수의 COD, SS, OLR, HRT 및 암모니아성 질소의 농도를 다양하게 변화시키면서 50주간 운전하였다. 모든 농도범위에서 COD 40～2,180 ㎎/ℓ로 나타나 51～98%의 제거율을 보였으며, 고농도 암모니아성 질소에 대한 혐기성 미생물의 독성작용은 나타나지 않았다. 혐기성 소화공정의 유출수의 처리효율을 높이기 위해 간헐폭기공정에 축산폐수를 적용하여 운전하였다. 호기-무산소 단계로 운전한 R-2 공정의 경우 운전주기를 12 hr/cycle로 증가 시켰을 때 유기물 및 영양염류를 효율적으로 처리할 수 있었다. 축산폐수 처리 시스템을 응집조-혐기조-간헐폭기조(호기/무산소)로 구성하여 축산폐수에 대한 처리효율을 검토한 결과, BOD 99.7%가 제거되어 평균 91 ㎎/ℓ를 보였다. 이는 우리나라 방류수 수질 BOD 기준 30 ㎎/ℓ 보다 3배정도 높은 값이다. 또한 허가대상 축산폐수배출시설 기준값인 50 ㎎/ℓ 보다 높은 수준이며, 신고대상 축산폐수배출시설 기준값 150 ㎎/ℓ 보다는 낮은 값이다. 축산폐수의 CODMn 99.7%의 제거율을 보였으며, 유출수 70 ㎎/ℓ 으로 나타나 우리나라 방류수 수질 기준값인 50 ㎎/ℓ 보다 1.5배정도 높았다. SS는 99.9%의 제거효율을 보였으며 유출수의 SS는 평균 73 ㎎/ℓ이다. 이는 우리나라 축산폐수공공처리시설의 방류수 수질 SS 기준 30 ㎎/ℓ 보다 2.5배정도 높은 값이다. 또한 허가대상 축산폐수배출시설 기준값인 50 ㎎/ℓ 보다 높은 수준이며, 신고대상 축산폐수배출시설 기준값 150 ㎎/ℓ 보다는 낮은 값이다. T-N의 경우 98.7%의 제거효율을 보였으며 유출수의 T-N 평균농도는 77 ㎎/ℓ이다. 이는 우리나라 축산폐수공공처리시설의 방류수 수질 기준 T-N 60 ㎎/ℓ 보다 조금 높은 값이며, 허가대상 축산폐수배출시설 기준값인 260 ㎎/ℓ 보다는 낮은 수준이다. 유출수의 T-P는 평균 10 ㎎/ℓ을 나타냈으며, 이는 우리나라 축산폐수공공처리시설의 방류수 수질 기준 T-P 8 ㎎/ℓ 보다 조금 높은 값이다. 그러나 허가대상 축산폐수배출시설 기준값인 50 ㎎/ℓ 보다는 낮은 수준이다. 이상과 같이 본 축산폐수 처리 시스템의 유출수의 오염물질 평균함량은 BOD 91 ㎎/ℓ, CODMn 70 ㎎/ℓ, SS 73 ㎎/ℓ, T-N 77 ㎎/ℓ 및 T-P 10 ㎎/ℓ으로 나타나 축산폐수배출시설의 허가․신고를 받은 자가 설치 축산폐수처리 시스템으로 적당하다. 그러나 우리나라 방류수 수질 기준 BOD 30 ㎎/ℓ, CODMn 50 ㎎/ℓ, SS 30 ㎎/ℓ, T-N 60 ㎎/ℓ 및 T-P 8 ㎎/ℓ보다는 높게 나타나 직접방류하기 위해서는 고도처리시스템이 추가되어야 한다. 또한 국민소득증대와 식생활의 변화로 육류소비량과 비례하여 매년 가축사육 두수가 증가하고 있다. 이와 같이 축산폐수의 발생량이 매년 증가하고 있어 단순히 정화처리만으로는 한계가 있다. 따라서 본 축산폐수처리시스템에 의해 고액분리된 슬러지를 이용한 퇴비화와 고농도 질소성분을 이용한 액비화 방안 및 완벽한 유출수 수질을 얻을 수 있는 고도처리 공정에 대한 연구가 수반되어져야 할 것으로 판단된다.
<국문초록> 우리나라의 식생활 패턴이 서구적으로 변화됨에 따라 육류 소비량이 꾸준히 증가되고 있으며 육류 소비량에 비례하여 가축의 사육두수가 증가되는 추세에 있다. 이런 가축수의 증가는 축산폐수의 발생량을 꾸준히 증가시키고 있다. 우리나라 축산농가는 대부분 규모가 영세하고 농업 외 부업으로 운영되고 있으며 축산폐수 발생원이 전국에 걸쳐 산재하고 있기 때문에 효율적인 처리가 어려운 실정이다. 이에 정부에서는 규제미만의 축산농가에 대한 관리와 질소․인에 대한 규제강화 그리고 축산폐수 공공처리시설의 확충 및 개별농가에 대한 지원 등, 정부차원의 축산폐수 오염저감을 위한 노력이 수행되어지고 있다. 본 연구에서는 고농도의 유기물을 함유한 축산폐수의 효율적인 처리를 위해 응집제를 이용한 고액분리공정과 연속 회분식 생물학적 처리공정 실험을 실시하였다. 또한 각 단계별 공정의 최적 인자들을 도출하여 축산폐수 처리공정에 적용하였다. 양돈폐수내의 고형물의 함량을 줄이고 일정한 부하량을 유지하기 위한 전처리 공정으로 응집실험을 실시하여 최적 응집제와 적정 주입량을 산출하였다. 그 결과, 양돈폐수를 응집처리하기 위한 최적의 응집제는 양이온성 응집제이며, Al2(SO4)3를 주입한 후 양이온성 응집제로 처리할 경우 고형물과 오염물질의 제거 효율을 높일 수 있었다. MCR 반응기를 이용하여 혐기성 미생물의 암모니아 저해 및 독성의 영향을 살펴본 결과, 암모니아성 질소 2,500 ㎎/ℓ이하에서 독성을 나타내지 않았다. 또한 고농도 암모니아를 함유한 폐수의 혐기성 미생물 적응기간은 약 40일 정도였다. Filter media를 충진한 혐기성소화 반응기는 충진하지 않은 반응기 보다 COD 제거 효율이 20% 이상 높았다. 또한 유효용량 전체를 충진한 반응기와 1/2 충진한 반응기의 경우 혐기성 미생물의 적응기간의 차이는 있었으나 비슷한 효율을 나타냈다. 따라서 혐기성 반응조에 Filter media를 유효용량 1/2을 충진한 후 축산폐수의 COD, SS, OLR, HRT 및 암모니아성 질소의 농도를 다양하게 변화시키면서 50주간 운전하였다. 모든 농도범위에서 COD 40～2,180 ㎎/ℓ로 나타나 51～98%의 제거율을 보였으며, 고농도 암모니아성 질소에 대한 혐기성 미생물의 독성작용은 나타나지 않았다. 혐기성 소화공정의 유출수의 처리효율을 높이기 위해 간헐폭기공정에 축산폐수를 적용하여 운전하였다. 호기-무산소 단계로 운전한 R-2 공정의 경우 운전주기를 12 hr/cycle로 증가 시켰을 때 유기물 및 영양염류를 효율적으로 처리할 수 있었다. 축산폐수 처리 시스템을 응집조-혐기조-간헐폭기조(호기/무산소)로 구성하여 축산폐수에 대한 처리효율을 검토한 결과, BOD 99.7%가 제거되어 평균 91 ㎎/ℓ를 보였다. 이는 우리나라 방류수 수질 BOD 기준 30 ㎎/ℓ 보다 3배정도 높은 값이다. 또한 허가대상 축산폐수배출시설 기준값인 50 ㎎/ℓ 보다 높은 수준이며, 신고대상 축산폐수배출시설 기준값 150 ㎎/ℓ 보다는 낮은 값이다. 축산폐수의 CODMn 99.7%의 제거율을 보였으며, 유출수 70 ㎎/ℓ 으로 나타나 우리나라 방류수 수질 기준값인 50 ㎎/ℓ 보다 1.5배정도 높았다. SS는 99.9%의 제거효율을 보였으며 유출수의 SS는 평균 73 ㎎/ℓ이다. 이는 우리나라 축산폐수공공처리시설의 방류수 수질 SS 기준 30 ㎎/ℓ 보다 2.5배정도 높은 값이다. 또한 허가대상 축산폐수배출시설 기준값인 50 ㎎/ℓ 보다 높은 수준이며, 신고대상 축산폐수배출시설 기준값 150 ㎎/ℓ 보다는 낮은 값이다. T-N의 경우 98.7%의 제거효율을 보였으며 유출수의 T-N 평균농도는 77 ㎎/ℓ이다. 이는 우리나라 축산폐수공공처리시설의 방류수 수질 기준 T-N 60 ㎎/ℓ 보다 조금 높은 값이며, 허가대상 축산폐수배출시설 기준값인 260 ㎎/ℓ 보다는 낮은 수준이다. 유출수의 T-P는 평균 10 ㎎/ℓ을 나타냈으며, 이는 우리나라 축산폐수공공처리시설의 방류수 수질 기준 T-P 8 ㎎/ℓ 보다 조금 높은 값이다. 그러나 허가대상 축산폐수배출시설 기준값인 50 ㎎/ℓ 보다는 낮은 수준이다. 이상과 같이 본 축산폐수 처리 시스템의 유출수의 오염물질 평균함량은 BOD 91 ㎎/ℓ, CODMn 70 ㎎/ℓ, SS 73 ㎎/ℓ, T-N 77 ㎎/ℓ 및 T-P 10 ㎎/ℓ으로 나타나 축산폐수배출시설의 허가․신고를 받은 자가 설치 축산폐수처리 시스템으로 적당하다. 그러나 우리나라 방류수 수질 기준 BOD 30 ㎎/ℓ, CODMn 50 ㎎/ℓ, SS 30 ㎎/ℓ, T-N 60 ㎎/ℓ 및 T-P 8 ㎎/ℓ보다는 높게 나타나 직접방류하기 위해서는 고도처리시스템이 추가되어야 한다. 또한 국민소득증대와 식생활의 변화로 육류소비량과 비례하여 매년 가축사육 두수가 증가하고 있다. 이와 같이 축산폐수의 발생량이 매년 증가하고 있어 단순히 정화처리만으로는 한계가 있다. 따라서 본 축산폐수처리시스템에 의해 고액분리된 슬러지를 이용한 퇴비화와 고농도 질소성분을 이용한 액비화 방안 및 완벽한 유출수 수질을 얻을 수 있는 고도처리 공정에 대한 연구가 수반되어져야 할 것으로 판단된다.
As the amount of the livestock manure has been rapidly increased over the years, its proper treatment and disposal has been required. Especially the treatment of swine manure has been a social problem in Korea. The purpose of this study was to suggest the new process for the treatment of swine manu...
As the amount of the livestock manure has been rapidly increased over the years, its proper treatment and disposal has been required. Especially the treatment of swine manure has been a social problem in Korea. The purpose of this study was to suggest the new process for the treatment of swine manure by using solid/liquid separation and biological treatment processes. Also, optimum design and control parameters were determined by a batch-test. At first, the solid/liquid separation characteristics of swine wastewater were investigated for the coagulation. Coagulation characteristics were studied using a jar-tester with the different coagulants and dosage amounts. When the different dosages of Al2(SO4)3 was added to each 80 ㎎/ℓ of cationic polymer coagulants, the proper dosage of Al2(SO4)3 was 4,000 ㎎/ℓ. The influence of ammonia and the sources of seeding on anaerobic digestion were investigated by batch operation of MCR(master culture reactor). The sources of seeding on anaerobic digestion were from swine wastewater collection pit and anaerobic digestion sludge of a municipal sewage treatment plant. The inhibition effects of ammonia on anaerobic microorganisms were initiated at ammonia concentration of 1,500 ㎎NH4-N/ℓ, whose effects were increased by increasing ammonia concentration upto 2,500 ㎎NH4-N/ℓ regardless the sources of seeding as evidenced by decreasing in COD removal efficiencies and biogas yields. The results indicated that the seeding acclimated to high concentrations of ammonia for long time was easy in adaptation to high ammonia concentration and less subjective to ammonia inhibitory effects. In this study, bioreactor 1, bioreactor 2 and bioreactor 3 which achieve the advantages of both suspended growth and attached growth were tested to develop an anaerobic process for the effective treatment of swine wastewater. The bioreactor 1 was filled with filter media at the full effective volume, the bioreactor 2 was filled with filter media at the upper half of the reactor, and bioreactor 3 was operated without filter media. The result on the effects of staging and filter media on the performance of bioreactors on treating swine wastewater at HRT of 1 day and OLR at 2-10 kgCOD/m3․day are bioreactor 1 and bioreactor 2 showed the best COD removal efficency. In this research, intermittently aerated activated sludge system(reactor 1) and intermittently aerated dynamic flow activated sludge system(reactor 2) were investigated for the removal of COD, T-N and T-P in swine wastewater. All systems were operated at the same sludge retention time of 20 days and a hydraulic retention time of 8 hr. As the aeration rate and support carrier volume fraction are increased, total nitrogen removal efficiency was increased. As the result of operating a continuous wastewater treatment system, the chemical coagulation reactor showed the best removal efficiency of SS 97.7%, COD 92%, and T-P 96%. The effluent of wastewater treatment system was BOD 91 ㎎/ℓ, CODMn 70 ㎎/ℓ, SS 51 ㎎/ℓ, T-N 96 ㎎/ℓ, and T-P 10 ㎎/ℓ, respectively.
As the amount of the livestock manure has been rapidly increased over the years, its proper treatment and disposal has been required. Especially the treatment of swine manure has been a social problem in Korea. The purpose of this study was to suggest the new process for the treatment of swine manure by using solid/liquid separation and biological treatment processes. Also, optimum design and control parameters were determined by a batch-test. At first, the solid/liquid separation characteristics of swine wastewater were investigated for the coagulation. Coagulation characteristics were studied using a jar-tester with the different coagulants and dosage amounts. When the different dosages of Al2(SO4)3 was added to each 80 ㎎/ℓ of cationic polymer coagulants, the proper dosage of Al2(SO4)3 was 4,000 ㎎/ℓ. The influence of ammonia and the sources of seeding on anaerobic digestion were investigated by batch operation of MCR(master culture reactor). The sources of seeding on anaerobic digestion were from swine wastewater collection pit and anaerobic digestion sludge of a municipal sewage treatment plant. The inhibition effects of ammonia on anaerobic microorganisms were initiated at ammonia concentration of 1,500 ㎎NH4-N/ℓ, whose effects were increased by increasing ammonia concentration upto 2,500 ㎎NH4-N/ℓ regardless the sources of seeding as evidenced by decreasing in COD removal efficiencies and biogas yields. The results indicated that the seeding acclimated to high concentrations of ammonia for long time was easy in adaptation to high ammonia concentration and less subjective to ammonia inhibitory effects. In this study, bioreactor 1, bioreactor 2 and bioreactor 3 which achieve the advantages of both suspended growth and attached growth were tested to develop an anaerobic process for the effective treatment of swine wastewater. The bioreactor 1 was filled with filter media at the full effective volume, the bioreactor 2 was filled with filter media at the upper half of the reactor, and bioreactor 3 was operated without filter media. The result on the effects of staging and filter media on the performance of bioreactors on treating swine wastewater at HRT of 1 day and OLR at 2-10 kgCOD/m3․day are bioreactor 1 and bioreactor 2 showed the best COD removal efficency. In this research, intermittently aerated activated sludge system(reactor 1) and intermittently aerated dynamic flow activated sludge system(reactor 2) were investigated for the removal of COD, T-N and T-P in swine wastewater. All systems were operated at the same sludge retention time of 20 days and a hydraulic retention time of 8 hr. As the aeration rate and support carrier volume fraction are increased, total nitrogen removal efficiency was increased. As the result of operating a continuous wastewater treatment system, the chemical coagulation reactor showed the best removal efficiency of SS 97.7%, COD 92%, and T-P 96%. The effluent of wastewater treatment system was BOD 91 ㎎/ℓ, CODMn 70 ㎎/ℓ, SS 51 ㎎/ℓ, T-N 96 ㎎/ℓ, and T-P 10 ㎎/ℓ, respectively.
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