본 연구에서는 유입수→전혐기조？간헐반응조？막분리조→배출수로 구성된 혐기/호기 교대 내부 순환형 MBR 공법(Anaerobic/Aerobic Alternate Internal Recirculation MBR Process, AIR-MBR)을 개발하였고, 이 공법의 실험장치(처리용량 100 m3/일)를 이용하여 다양한 조건에서의 질소제거 특성을 중점 평가하였으며, 이러한 실험 결과로부터 얻어진 결론은 다음과 같다.
1. BOD5 빈부하 시에 질소제거 특성 : 유입수의 BOD5 농도가 270 mg/L 이상, 160~190 mg/L, 70 mg/L 이하로 낮아짐에 따라 T-N 제거효율도 각각 77.8%, 66.1%, 36.9%로 떨어졌다. 이러한 현상은 낮은 BOD5의 유입으로 인해 탈질반응(NO3→N2)에 필요한 탄소원의 부족 때문에 발생한 것이나, AIR-MBR은 BOD5 농도가 낮은 빈부하 시에도 유입 BOD5의 거의 전부를 탈질반응의 탄소원으로 이용할 수 있기 때문에 처리 방류수의 T-N 수질기준(20 mg/L 이하)을 만족하였다.
2. BOD5 고부하 시에 질소제거 특성 : 유입수의 BOD5 농도가 100 mg/L 이하, 100~150 mg/L, 150~200 mg/L, 200 mg/L 이상일 때 ...
본 연구에서는 유입수→전혐기조？간헐반응조？막분리조→배출수로 구성된 혐기/호기 교대 내부 순환형 MBR 공법(Anaerobic/Aerobic Alternate Internal Recirculation MBR Process, AIR-MBR)을 개발하였고, 이 공법의 실험장치(처리용량 100 m3/일)를 이용하여 다양한 조건에서의 질소제거 특성을 중점 평가하였으며, 이러한 실험 결과로부터 얻어진 결론은 다음과 같다.
1. BOD5 빈부하 시에 질소제거 특성 : 유입수의 BOD5 농도가 270 mg/L 이상, 160~190 mg/L, 70 mg/L 이하로 낮아짐에 따라 T-N 제거효율도 각각 77.8%, 66.1%, 36.9%로 떨어졌다. 이러한 현상은 낮은 BOD5의 유입으로 인해 탈질반응(NO3→N2)에 필요한 탄소원의 부족 때문에 발생한 것이나, AIR-MBR은 BOD5 농도가 낮은 빈부하 시에도 유입 BOD5의 거의 전부를 탈질반응의 탄소원으로 이용할 수 있기 때문에 처리 방류수의 T-N 수질기준(20 mg/L 이하)을 만족하였다.
2. BOD5 고부하 시에 질소제거 특성 : 유입수의 BOD5 농도가 100 mg/L 이하, 100~150 mg/L, 150~200 mg/L, 200 mg/L 이상일 때 질산화 반응(NH3→NO3)의 효율은 각각 91.6%, 98.2%, 87.2%, 86.5%로 나타났다, 이러한 결과는 유입 BOD5가 매우 높아지면 질산화율이 떨어짐을 보여 주는데, 그 이유는 종속영양인 BOD 분해 미생물이 독립영양인 질산화 미생물에 선행하여 증식하기 때문이다. 그러나 AIR-MBR은 간헐반응조의 높은 BOD5를 마지막 공정인 막분리조(매우 낮은 BOD 포함)의 물이 반송 ？ 혼합됨으로서 간헐반응조의 BOD 농도를 떨어지게 할 수 있어, 유입 BOD5의 고부하 시에도 처리 방류수의 T-N 수질기준을 만족하였다.
3. 유입 BOD5/N 비에 따른 질소제거 특성 : AIR-MBR의 실험기간 동안에 유입 BOD5의 빈부하나 고부하인 경우들을 제외하고 나머지 조건에서는 T-N 제거효율의 증감은 유입 BOD5/N보다 유입 BOD5의 증감과 거의 동일한 형태를 보였다. 예를 들어 BOD5/N이 3.0(57.3 mg/L/19.0 mg/L)과 3.0(179.8 mg/L/ 60.0 mg/L)일 때 T-N 제거효율은 각각 16.2%와 83.3%로 나타났다.
4. 유입수 성상 변화에 따른 질소제거 특성 : AIR-MBR은 간헐반응조의 폭기/비폭기 시간배분 형태에 따라 질소 제거효율이 다르게 나타났는데, 폭기/비폭기 시간이 60분/60분, 45분/75분, 90분/90분, 120분/120분일 때 질소 제거효율은 각각 61.0%, 61.1%, 66.5%, 48.5%였다. 또한 전혐기조와 간헐반응조 간의 내부순환량과 간헐반응조와 막분리조 간의 내부순환량이 2Q/2Q, 2Q/3Q, 2Q/4Q일 때 질소 제거효율은 각각 64.9%, 66.5%, 61.1%로 나타났다. AIR- MBR은 폭기/비폭기 시간배분이 90분/90분이고 반응조 간의 내부순환량이 2Q/3Q일 때 가장 높은 질소 제거효율을 보였으나, 이러한 운전조건은 유입수의 유량이나 오염물질 농도 변화에 따라 달라질 수 있다.
5. AIR-MBR의 수질기준 만족여부 평가 : AIR-MBR의 최적 운전조건에서 최종 처리수의 T-N, T-P, BOD5, CODMn, SS, 대장균군수는 각각 11.5~15.6 mg/L, 0.07~0.16 mg/L(응집제 PAC 사용), 0.8~1.1 mg/L, 5.8~7.4 mg/L, 0.3~1.2 mg/L, 0 마리/mL로서 AIR-MBR은 2012년 1월 1일부터 시행하고 있는 강화된 수질기준을 모두 만족시킬 수 있는 공법임을 보여 주었다.
6. AIR-MBR의 에너지 절감효과 평가 : 막분리조에서는 막오염 저감을 위해 과폭기가 이루어지고 이에 따라 막분리조의 물은 높은 DO를 포함하게 되는데, 간헐반응조에 폭기 시간대에 고농도의 DO를 함유한 막분리조의 물이 간헐반응조로 지속적으로 반송되기 때문에 반송된 DO량만큼 간헐반응조의 폭기량을 줄일 수 있어 그 만큼의 에너지 절감효과를 이룩할 수 있다.
본 연구에서는 유입수→전혐기조？간헐반응조？막분리조→배출수로 구성된 혐기/호기 교대 내부 순환형 MBR 공법(Anaerobic/Aerobic Alternate Internal Recirculation MBR Process, AIR-MBR)을 개발하였고, 이 공법의 실험장치(처리용량 100 m3/일)를 이용하여 다양한 조건에서의 질소제거 특성을 중점 평가하였으며, 이러한 실험 결과로부터 얻어진 결론은 다음과 같다.
1. BOD5 빈부하 시에 질소제거 특성 : 유입수의 BOD5 농도가 270 mg/L 이상, 160~190 mg/L, 70 mg/L 이하로 낮아짐에 따라 T-N 제거효율도 각각 77.8%, 66.1%, 36.9%로 떨어졌다. 이러한 현상은 낮은 BOD5의 유입으로 인해 탈질반응(NO3→N2)에 필요한 탄소원의 부족 때문에 발생한 것이나, AIR-MBR은 BOD5 농도가 낮은 빈부하 시에도 유입 BOD5의 거의 전부를 탈질반응의 탄소원으로 이용할 수 있기 때문에 처리 방류수의 T-N 수질기준(20 mg/L 이하)을 만족하였다.
2. BOD5 고부하 시에 질소제거 특성 : 유입수의 BOD5 농도가 100 mg/L 이하, 100~150 mg/L, 150~200 mg/L, 200 mg/L 이상일 때 질산화 반응(NH3→NO3)의 효율은 각각 91.6%, 98.2%, 87.2%, 86.5%로 나타났다, 이러한 결과는 유입 BOD5가 매우 높아지면 질산화율이 떨어짐을 보여 주는데, 그 이유는 종속영양인 BOD 분해 미생물이 독립영양인 질산화 미생물에 선행하여 증식하기 때문이다. 그러나 AIR-MBR은 간헐반응조의 높은 BOD5를 마지막 공정인 막분리조(매우 낮은 BOD 포함)의 물이 반송 ？ 혼합됨으로서 간헐반응조의 BOD 농도를 떨어지게 할 수 있어, 유입 BOD5의 고부하 시에도 처리 방류수의 T-N 수질기준을 만족하였다.
3. 유입 BOD5/N 비에 따른 질소제거 특성 : AIR-MBR의 실험기간 동안에 유입 BOD5의 빈부하나 고부하인 경우들을 제외하고 나머지 조건에서는 T-N 제거효율의 증감은 유입 BOD5/N보다 유입 BOD5의 증감과 거의 동일한 형태를 보였다. 예를 들어 BOD5/N이 3.0(57.3 mg/L/19.0 mg/L)과 3.0(179.8 mg/L/ 60.0 mg/L)일 때 T-N 제거효율은 각각 16.2%와 83.3%로 나타났다.
4. 유입수 성상 변화에 따른 질소제거 특성 : AIR-MBR은 간헐반응조의 폭기/비폭기 시간배분 형태에 따라 질소 제거효율이 다르게 나타났는데, 폭기/비폭기 시간이 60분/60분, 45분/75분, 90분/90분, 120분/120분일 때 질소 제거효율은 각각 61.0%, 61.1%, 66.5%, 48.5%였다. 또한 전혐기조와 간헐반응조 간의 내부순환량과 간헐반응조와 막분리조 간의 내부순환량이 2Q/2Q, 2Q/3Q, 2Q/4Q일 때 질소 제거효율은 각각 64.9%, 66.5%, 61.1%로 나타났다. AIR- MBR은 폭기/비폭기 시간배분이 90분/90분이고 반응조 간의 내부순환량이 2Q/3Q일 때 가장 높은 질소 제거효율을 보였으나, 이러한 운전조건은 유입수의 유량이나 오염물질 농도 변화에 따라 달라질 수 있다.
5. AIR-MBR의 수질기준 만족여부 평가 : AIR-MBR의 최적 운전조건에서 최종 처리수의 T-N, T-P, BOD5, CODMn, SS, 대장균군수는 각각 11.5~15.6 mg/L, 0.07~0.16 mg/L(응집제 PAC 사용), 0.8~1.1 mg/L, 5.8~7.4 mg/L, 0.3~1.2 mg/L, 0 마리/mL로서 AIR-MBR은 2012년 1월 1일부터 시행하고 있는 강화된 수질기준을 모두 만족시킬 수 있는 공법임을 보여 주었다.
6. AIR-MBR의 에너지 절감효과 평가 : 막분리조에서는 막오염 저감을 위해 과폭기가 이루어지고 이에 따라 막분리조의 물은 높은 DO를 포함하게 되는데, 간헐반응조에 폭기 시간대에 고농도의 DO를 함유한 막분리조의 물이 간헐반응조로 지속적으로 반송되기 때문에 반송된 DO량만큼 간헐반응조의 폭기량을 줄일 수 있어 그 만큼의 에너지 절감효과를 이룩할 수 있다.
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