1970년대 이후 급격한 산업화로 용수의 사용량이 증가하며 폐수 및 폐기물의 양이 매년 증가함에 따라 정부는 수도권상수원인 팔당호의 수질개선을 위해 「팔당호 등 한강수계 상수원 수질관리 특별 종합대책」을 수립하였다. 이후 「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률」시행규칙을 개정 공포함에 따라 2012년부터 하수처리장의 방류수의 수질기준이 강화된다. 이 강화된 하수처리장 방류수수질기준에서는 부영양화생성의 주요원인물질인 총인과 유기물에 대한 기준이 대폭 강화되었다. 하천의 이용 상황, 목표수질 등을 고려하여 방류수수질기준 적용대상 지역을 4개 지역으로 나누어 차등 적용·강화됨에 따라, 신규 또는 기존의 하수처리장에 대한 처리효율을 개선시켜 강화되는 기준을 만족시킬 필요성이 대두되고 있다. 2010년 현재 방류수 수질의 구분 4개의 지역 중, Ⅱ, Ⅲ지역만이 고시된 상태이고, 규제기준이 가장 높은 Ⅰ지역에 해당될 지역은 팔당호주변구역으로 미루어 짐작할 수 있다. 이 경우 강화되는 공공하수처리시설의 방류수수질 항목 중 총인은 기준을 만족하지 못한다. 따라서 팔당호내의 공공하수처리시설은 인의 효율적인 제거를 위한 개선이 필요할 것으로 사료된다.
이에 본 연구에서는 강화되는 방류수수질기준에 적합한 MBR고도처리 공정의 개발과 유기물의 충격부하에 대한 MBR내부에서의 변화와 유출수의 특성을 조사하였고, 운전시간 경과에 따른 막 오염현상으로 투과율이 낮아지는 현상을 낮추기 위한 ...
1970년대 이후 급격한 산업화로 용수의 사용량이 증가하며 폐수 및 폐기물의 양이 매년 증가함에 따라 정부는 수도권상수원인 팔당호의 수질개선을 위해 「팔당호 등 한강수계 상수원 수질관리 특별 종합대책」을 수립하였다. 이후 「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률」시행규칙을 개정 공포함에 따라 2012년부터 하수처리장의 방류수의 수질기준이 강화된다. 이 강화된 하수처리장 방류수수질기준에서는 부영양화생성의 주요원인물질인 총인과 유기물에 대한 기준이 대폭 강화되었다. 하천의 이용 상황, 목표수질 등을 고려하여 방류수수질기준 적용대상 지역을 4개 지역으로 나누어 차등 적용·강화됨에 따라, 신규 또는 기존의 하수처리장에 대한 처리효율을 개선시켜 강화되는 기준을 만족시킬 필요성이 대두되고 있다. 2010년 현재 방류수 수질의 구분 4개의 지역 중, Ⅱ, Ⅲ지역만이 고시된 상태이고, 규제기준이 가장 높은 Ⅰ지역에 해당될 지역은 팔당호주변구역으로 미루어 짐작할 수 있다. 이 경우 강화되는 공공하수처리시설의 방류수수질 항목 중 총인은 기준을 만족하지 못한다. 따라서 팔당호내의 공공하수처리시설은 인의 효율적인 제거를 위한 개선이 필요할 것으로 사료된다.
이에 본 연구에서는 강화되는 방류수수질기준에 적합한 MBR고도처리 공정의 개발과 유기물의 충격부하에 대한 MBR내부에서의 변화와 유출수의 특성을 조사하였고, 운전시간 경과에 따른 막 오염현상으로 투과율이 낮아지는 현상을 낮추기 위한 분말활성탄 주입실험과, 그리고 페놀폐수가 유입되었을 때 MBR내부에서의 변화와 안정적인 유출수 확보를 위한 최적의 조건을 도출하고자 한다.
측정항목은 유입수, 유출수 및 각 반응조의 슬러지에 대해서 COD, T-N, T-P NH⁴-N, NO²-N, NO³-N, PO⁴-P 및 MLSS, MLVSS와 막 차압 변화를 측정하였으며, 강화되는 Ⅰ지역의 방류수 수질기준에 맞추어 COD 20㎎/ℓ, T-N 20㎎/ℓ, T-P 0.2㎎/ℓ 이하의 농도로 배출하는 것을 목표로 하였다.
첫째로 MBR 공정에 사용된 분리막의 임계플럭스를 측정하여 그 이하의 막 차압으로 운전을 하였으며, 이때 분말활성탄을 주입은 막 차압 상승속도를 감소시키는 결과를 도출하였다. 이후 유입되는 유기물농도변화에 따른 영향조사에서 유입수의 유기물 농도와 관계없이 COD제거율은 우수하였으나 C/N비와 C/P비에 따라 총질소와 총인의 제거율이 달라짐을 확인하였다. 유입수의 COD농도증가에 따라 MLSS도 비례적으로 증가하였으며, 유입수의 COD농도가 감소하였을 때, MLSS는 서서히 감소하였으며, 이는 MBR의 동일 MLSS에 대하여 상대적으로 낮은 F/M비로 인해 처리효율이 감소된 것으로 나타났다.
두 번째로 활성탄주입량을 5g/ℓ로 증가하였을 때 유기물과 질소의 제거효율은 큰 차이를 보이지 않았으나, 인의 제거에서 유출수의 평균 총인 농도는 활성탄을 넣지 않은 MBR에서 T-P 0.6㎎/ℓ, 활성탄을 5g/L의 농도로 주입하였을 경우 0.2㎎/ℓ로 차이가 났다. 이때의 두 반응기의 제거율은 90%와 96%로 PAC주입에 의한 총인의 제거성능 개선이 확인되었다. 이는 2012년 강화될 Ⅰ지역의 총인의 방류수수질기준 농도 0.2㎎/ℓ에 적합한 수준 인 것으로 나타났다.
페놀 100㎎/ℓ의 페놀폐수에 대해 MBR1, MBR2 모두 제거율 100%를 나타났으나, MBR2에서 MBR1보다 반응조 내 페놀농도가 비교적 낮은 것으로 나타났다.
이로 인하여 유입수질의 C/N, C/P비가 질소 및 인의 제거효율에 영향을 미침을 알 수 있었으며, MBR의 여과성능 및 수처리 성능이 향상됨을 알 수 있었다. 처리수질을 2012년 강화되는 Ⅰ지역의 1일 하수처리용량 500㎥ 미만 50㎥ 이상의 하수처리장의 방류수수질기준에 부합하는 수준으로 강화되어도 대응책으로 적용이 가능할 것으로 판단된다, 또한 향상된 처리수질의 확보를 통하여 재 이용수로서 하수처리수의 활용가능성이 높아질 것으로 기대된다.
1970년대 이후 급격한 산업화로 용수의 사용량이 증가하며 폐수 및 폐기물의 양이 매년 증가함에 따라 정부는 수도권상수원인 팔당호의 수질개선을 위해 「팔당호 등 한강수계 상수원 수질관리 특별 종합대책」을 수립하였다. 이후 「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률」시행규칙을 개정 공포함에 따라 2012년부터 하수처리장의 방류수의 수질기준이 강화된다. 이 강화된 하수처리장 방류수수질기준에서는 부영양화생성의 주요원인물질인 총인과 유기물에 대한 기준이 대폭 강화되었다. 하천의 이용 상황, 목표수질 등을 고려하여 방류수수질기준 적용대상 지역을 4개 지역으로 나누어 차등 적용·강화됨에 따라, 신규 또는 기존의 하수처리장에 대한 처리효율을 개선시켜 강화되는 기준을 만족시킬 필요성이 대두되고 있다. 2010년 현재 방류수 수질의 구분 4개의 지역 중, Ⅱ, Ⅲ지역만이 고시된 상태이고, 규제기준이 가장 높은 Ⅰ지역에 해당될 지역은 팔당호주변구역으로 미루어 짐작할 수 있다. 이 경우 강화되는 공공하수처리시설의 방류수수질 항목 중 총인은 기준을 만족하지 못한다. 따라서 팔당호내의 공공하수처리시설은 인의 효율적인 제거를 위한 개선이 필요할 것으로 사료된다.
이에 본 연구에서는 강화되는 방류수수질기준에 적합한 MBR고도처리 공정의 개발과 유기물의 충격부하에 대한 MBR내부에서의 변화와 유출수의 특성을 조사하였고, 운전시간 경과에 따른 막 오염현상으로 투과율이 낮아지는 현상을 낮추기 위한 분말활성탄 주입실험과, 그리고 페놀폐수가 유입되었을 때 MBR내부에서의 변화와 안정적인 유출수 확보를 위한 최적의 조건을 도출하고자 한다.
측정항목은 유입수, 유출수 및 각 반응조의 슬러지에 대해서 COD, T-N, T-P NH⁴-N, NO²-N, NO³-N, PO⁴-P 및 MLSS, MLVSS와 막 차압 변화를 측정하였으며, 강화되는 Ⅰ지역의 방류수 수질기준에 맞추어 COD 20㎎/ℓ, T-N 20㎎/ℓ, T-P 0.2㎎/ℓ 이하의 농도로 배출하는 것을 목표로 하였다.
첫째로 MBR 공정에 사용된 분리막의 임계플럭스를 측정하여 그 이하의 막 차압으로 운전을 하였으며, 이때 분말활성탄을 주입은 막 차압 상승속도를 감소시키는 결과를 도출하였다. 이후 유입되는 유기물농도변화에 따른 영향조사에서 유입수의 유기물 농도와 관계없이 COD제거율은 우수하였으나 C/N비와 C/P비에 따라 총질소와 총인의 제거율이 달라짐을 확인하였다. 유입수의 COD농도증가에 따라 MLSS도 비례적으로 증가하였으며, 유입수의 COD농도가 감소하였을 때, MLSS는 서서히 감소하였으며, 이는 MBR의 동일 MLSS에 대하여 상대적으로 낮은 F/M비로 인해 처리효율이 감소된 것으로 나타났다.
두 번째로 활성탄주입량을 5g/ℓ로 증가하였을 때 유기물과 질소의 제거효율은 큰 차이를 보이지 않았으나, 인의 제거에서 유출수의 평균 총인 농도는 활성탄을 넣지 않은 MBR에서 T-P 0.6㎎/ℓ, 활성탄을 5g/L의 농도로 주입하였을 경우 0.2㎎/ℓ로 차이가 났다. 이때의 두 반응기의 제거율은 90%와 96%로 PAC주입에 의한 총인의 제거성능 개선이 확인되었다. 이는 2012년 강화될 Ⅰ지역의 총인의 방류수수질기준 농도 0.2㎎/ℓ에 적합한 수준 인 것으로 나타났다.
페놀 100㎎/ℓ의 페놀폐수에 대해 MBR1, MBR2 모두 제거율 100%를 나타났으나, MBR2에서 MBR1보다 반응조 내 페놀농도가 비교적 낮은 것으로 나타났다.
이로 인하여 유입수질의 C/N, C/P비가 질소 및 인의 제거효율에 영향을 미침을 알 수 있었으며, MBR의 여과성능 및 수처리 성능이 향상됨을 알 수 있었다. 처리수질을 2012년 강화되는 Ⅰ지역의 1일 하수처리용량 500㎥ 미만 50㎥ 이상의 하수처리장의 방류수수질기준에 부합하는 수준으로 강화되어도 대응책으로 적용이 가능할 것으로 판단된다, 또한 향상된 처리수질의 확보를 통하여 재 이용수로서 하수처리수의 활용가능성이 높아질 것으로 기대된다.
This study aimed to enhance the effluent water quality of an MBR process as well as to investigate the effect of high shock loads of organic matter to the performance of the MBR system. The effluent characteristics were monitored to examine the influence of powdered activated carbon to the improveme...
This study aimed to enhance the effluent water quality of an MBR process as well as to investigate the effect of high shock loads of organic matter to the performance of the MBR system. The effluent characteristics were monitored to examine the influence of powdered activated carbon to the improvement of membrane permeability. Phenol was also added into the synthetic feed water as the carbon source to investigate the internal changes that may occur inside the MBR system. Stable effluent quality was achieved at the optimal operating condition. Synthetic feed water, sludge in each reactor and effluent water were subjected in various analyses, which include COD, T-N, T-P, NH⁴-N, NO²-N, NO³-N, PO⁴-P, MLSS, MLVSS and TMP. The effluent quality standard was adopted as the basis for the effluent water produced in the MBR system with target concentration values of 20 ㎎/ℓ, 20 ㎎/ℓ and 0.2 ㎎/ℓ for COD, T-N and T-P, respectively.
Critical flux was determined by measuring the differential pressure occurred during filtration. The film developed on the membrane surface was reduced through the addition of powdered activated carbon, which allowed the process to operate at a higher flux. Efficient COD removal was achieved regardless of the increasing influent organic matter concentration in the synthetic feed water, which also increased the C/N ratio and C/P ratio that further enhanced the removal efficiencies of T-N and T-P. MLSS concentration increased proportionally with the increase in influent COD concentration. A gradual decrease in MLSS concentration was observed after reducing the amount of influent COD, which could be attributed to the relatively low F/M ratio inside reactor. This resulted to the reduction in the performance efficiency of the entire MBR system.
Influence in the organic matter and nitrogen removal efficiencies was found to be unaffected with the addition of 5 g/ℓ powdered activated carbon. However, phosphorus was significantly reduced after PAC addition. The effluent T-P concentration was enhanced from 0.6 ㎎/ℓ to 0.2 ㎎/ℓ of the MBR system without and with PAC, respectively. The final removal efficiencies of the two systems were 90% and 96%, respectively, which proves that the T-P removal performance was improved with PAC injection. The final T-P concentration attained the appropriate level imposed by the strengthened water quality standards for effluent T-P concentration of 0.2 ㎎/ℓ.
MBR 2, which was added with PAC, obtained 100 % removal while 100 ㎎/ℓ phenol concentration was recovered from the effluent of MBR 1. Addition of PAC resulted in relatively low effluent phenol concentration in MBR 2 compared to MBR 1.
Significant influence of C/N and C/P ratios were observed in nitrogen and phosphorus removal efficiencies. In addition, MBR filtration performance was improved with the injection of powdered activated carbon. Results showed that the water effluent quality could be enhanced by the application of MBR system. This may help sewage treatment plants to attain the effluent water quality standards at an acceptable level. Moreover, improved handling of water quality is foreseen to be a potential advantage to increase the re-use of treated wastewater for various applications.
This study aimed to enhance the effluent water quality of an MBR process as well as to investigate the effect of high shock loads of organic matter to the performance of the MBR system. The effluent characteristics were monitored to examine the influence of powdered activated carbon to the improvement of membrane permeability. Phenol was also added into the synthetic feed water as the carbon source to investigate the internal changes that may occur inside the MBR system. Stable effluent quality was achieved at the optimal operating condition. Synthetic feed water, sludge in each reactor and effluent water were subjected in various analyses, which include COD, T-N, T-P, NH⁴-N, NO²-N, NO³-N, PO⁴-P, MLSS, MLVSS and TMP. The effluent quality standard was adopted as the basis for the effluent water produced in the MBR system with target concentration values of 20 ㎎/ℓ, 20 ㎎/ℓ and 0.2 ㎎/ℓ for COD, T-N and T-P, respectively.
Critical flux was determined by measuring the differential pressure occurred during filtration. The film developed on the membrane surface was reduced through the addition of powdered activated carbon, which allowed the process to operate at a higher flux. Efficient COD removal was achieved regardless of the increasing influent organic matter concentration in the synthetic feed water, which also increased the C/N ratio and C/P ratio that further enhanced the removal efficiencies of T-N and T-P. MLSS concentration increased proportionally with the increase in influent COD concentration. A gradual decrease in MLSS concentration was observed after reducing the amount of influent COD, which could be attributed to the relatively low F/M ratio inside reactor. This resulted to the reduction in the performance efficiency of the entire MBR system.
Influence in the organic matter and nitrogen removal efficiencies was found to be unaffected with the addition of 5 g/ℓ powdered activated carbon. However, phosphorus was significantly reduced after PAC addition. The effluent T-P concentration was enhanced from 0.6 ㎎/ℓ to 0.2 ㎎/ℓ of the MBR system without and with PAC, respectively. The final removal efficiencies of the two systems were 90% and 96%, respectively, which proves that the T-P removal performance was improved with PAC injection. The final T-P concentration attained the appropriate level imposed by the strengthened water quality standards for effluent T-P concentration of 0.2 ㎎/ℓ.
MBR 2, which was added with PAC, obtained 100 % removal while 100 ㎎/ℓ phenol concentration was recovered from the effluent of MBR 1. Addition of PAC resulted in relatively low effluent phenol concentration in MBR 2 compared to MBR 1.
Significant influence of C/N and C/P ratios were observed in nitrogen and phosphorus removal efficiencies. In addition, MBR filtration performance was improved with the injection of powdered activated carbon. Results showed that the water effluent quality could be enhanced by the application of MBR system. This may help sewage treatment plants to attain the effluent water quality standards at an acceptable level. Moreover, improved handling of water quality is foreseen to be a potential advantage to increase the re-use of treated wastewater for various applications.
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