2014년을 기준으로 국내에서 발생한 고농도 유기성 폐수의 양은 분뇨 36,395m3/일, 가축분뇨 175,651m3/일, 음식물 폐수 9,671m3/일 정도였다. 이러한 고농도 유기성 폐수는 유기물과 질소, 인 등 영양염류의 농도가 매우 높으며 난분해성 물질을 다량 함유하고 있어 완벽하게 처리하는 것이 어려운 특징이 있다. 본 연구에서는 고농도 유기성 폐수 중 분뇨를 대상으로 대단위 하수처리장에서 상용화된 A2/O 공정을 적용하여 분뇨 처리 가능성을 검토하였고, 물질수지 분석과 생물학적 동역학 계수 산정을 통해 고농도 유기성 폐수처리 공정을 모사할 수 있는 전산 모델을 개발하고자 하였다.
실험 및 연구단계는; 1단계 Phase Ⅰ실험에서 내부순환율(100~400%)이 A2/O 처리공정에 미치는 영향을 검토하였다. 2단계 Phase Ⅱ실험에서 내부순환율을 300%로 고정한 후, 유기물부하(...
2014년을 기준으로 국내에서 발생한 고농도 유기성 폐수의 양은 분뇨 36,395m3/일, 가축분뇨 175,651m3/일, 음식물 폐수 9,671m3/일 정도였다. 이러한 고농도 유기성 폐수는 유기물과 질소, 인 등 영양염류의 농도가 매우 높으며 난분해성 물질을 다량 함유하고 있어 완벽하게 처리하는 것이 어려운 특징이 있다. 본 연구에서는 고농도 유기성 폐수 중 분뇨를 대상으로 대단위 하수처리장에서 상용화된 A2/O 공정을 적용하여 분뇨 처리 가능성을 검토하였고, 물질수지 분석과 생물학적 동역학 계수 산정을 통해 고농도 유기성 폐수처리 공정을 모사할 수 있는 전산 모델을 개발하고자 하였다.
실험 및 연구단계는; 1단계 Phase Ⅰ실험에서 내부순환율(100~400%)이 A2/O 처리공정에 미치는 영향을 검토하였다. 2단계 Phase Ⅱ실험에서 내부순환율을 300%로 고정한 후, 유기물부하(F/M비)에 따른 A2/O 공정의 처리효율을 조사하였다. 3단계에서는 1단계 및 2단계 실험 결과를 분석하여 A2/O 공정의 단위 공정별로 물질수지 분석 및 동역학적 해석과 동역학 계수를 산정하였고 그 결과를 Lab Scale 및 Pilot Plant에 적용하여 연구결과를 검증하였으며, 검증 결과를 토대로 고농도 유기성 폐수에 대한 A2/O 공정의 운전 프로그램을 개발하였다.
연구결과; 1) 분뇨 중 TCOD 95%, SCOD 85%, TBOD 98%, SBOD 99%, SS 96% 이상 처리가 가능하였으며, T-N과 T-P의 제거율은 각각83.4%, 53.6%로 나타났다. 2) 내부순환율의 증대는 유기물 및 인의 제거에는 영향이 적었으나 질소 제거에는 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 내부순환율을 100%에서 300%로 상승시킬 경우, 질소 제거율은 15% 정도 상승하였다. 3) F/M비가 증가할수록 유기물 및 영양염류 제거율은 감소하였고, F/M 비를 0.3 이하로 운전할 경우 안정적인 분뇨 처리가 가능하였다. 4) 질소의 거동 현상은 호기성조에서 질산화가, 무산소조에서 탈질이 일어났고, 인의 경우도 혐기성조에서 방출되고 호기조에서 흡수되는 기존 A2/O 공정이론에 부합하였다. 5) A2/O 공정 중 혐기성조에서의 생물학적 동역학 계수는 Ks1 1879㎎/L, km1 14.3(1/d), Y1 0.58mg MLVSS/mg BOD, b1 0.4(1/d), Kr1 0.0037mg P/mg MLVSS·d로 산정되었다. 6) A2/O 공정 중 무산소조에서의 생물학적 동역학 계수는 Ks2 379㎎/L, km2 6.66(1/d), Y2 0.42mg MLVSS/mg BOD, b2 0.24(1/d), KDN2 0.0074mg NO3-.-N/mg MLVSS·d로 산정되었다. 7) A2/O 공정 중 호기성조에서의 생물학적 동역학 계수는 Ks3 66.4㎎/L, km3 4.58(1/d), YH3 0.48mg MLVSSH/mg BOD, bH3 0.89 (1/d), YN3 0.18mg MLVSSN/mg NH4-N, bN3 0.37(1/d), KNs3 38.1㎎/L, kNm3 33.3(1/d), Ka3 0.0031L P/mg MLVSS·d로 산정되었다. 8) 분뇨처리를 위해 A2/O 공정을 적용할 경우 안정적인 처리가 가능하여 분뇨처리를 포함한 고농도 유기성 폐수처리에 A2/O 공정을 적용할 수 있을 것으로 판단되었다. 9) 물질수지 분석 결과와 생물학적 동역학 계수를 이용하여 산정한 이론값을 Lab Scale과 Pilot Plant의 실제 A2/O 공정에 적용하여 적용성을 분석한 결과 이론값이 실측값을 잘 모사하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발한 전산 모델을 분뇨를 포함한 고농도 유기성 폐수처리시설 설계 및 운영에 활용될 수 있을 것으로 기대되었다.
2014년을 기준으로 국내에서 발생한 고농도 유기성 폐수의 양은 분뇨 36,395m3/일, 가축분뇨 175,651m3/일, 음식물 폐수 9,671m3/일 정도였다. 이러한 고농도 유기성 폐수는 유기물과 질소, 인 등 영양염류의 농도가 매우 높으며 난분해성 물질을 다량 함유하고 있어 완벽하게 처리하는 것이 어려운 특징이 있다. 본 연구에서는 고농도 유기성 폐수 중 분뇨를 대상으로 대단위 하수처리장에서 상용화된 A2/O 공정을 적용하여 분뇨 처리 가능성을 검토하였고, 물질수지 분석과 생물학적 동역학 계수 산정을 통해 고농도 유기성 폐수처리 공정을 모사할 수 있는 전산 모델을 개발하고자 하였다.
실험 및 연구단계는; 1단계 Phase Ⅰ실험에서 내부순환율(100~400%)이 A2/O 처리공정에 미치는 영향을 검토하였다. 2단계 Phase Ⅱ실험에서 내부순환율을 300%로 고정한 후, 유기물부하(F/M비)에 따른 A2/O 공정의 처리효율을 조사하였다. 3단계에서는 1단계 및 2단계 실험 결과를 분석하여 A2/O 공정의 단위 공정별로 물질수지 분석 및 동역학적 해석과 동역학 계수를 산정하였고 그 결과를 Lab Scale 및 Pilot Plant에 적용하여 연구결과를 검증하였으며, 검증 결과를 토대로 고농도 유기성 폐수에 대한 A2/O 공정의 운전 프로그램을 개발하였다.
연구결과; 1) 분뇨 중 TCOD 95%, SCOD 85%, TBOD 98%, SBOD 99%, SS 96% 이상 처리가 가능하였으며, T-N과 T-P의 제거율은 각각83.4%, 53.6%로 나타났다. 2) 내부순환율의 증대는 유기물 및 인의 제거에는 영향이 적었으나 질소 제거에는 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 내부순환율을 100%에서 300%로 상승시킬 경우, 질소 제거율은 15% 정도 상승하였다. 3) F/M비가 증가할수록 유기물 및 영양염류 제거율은 감소하였고, F/M 비를 0.3 이하로 운전할 경우 안정적인 분뇨 처리가 가능하였다. 4) 질소의 거동 현상은 호기성조에서 질산화가, 무산소조에서 탈질이 일어났고, 인의 경우도 혐기성조에서 방출되고 호기조에서 흡수되는 기존 A2/O 공정이론에 부합하였다. 5) A2/O 공정 중 혐기성조에서의 생물학적 동역학 계수는 Ks1 1879㎎/L, km1 14.3(1/d), Y1 0.58mg MLVSS/mg BOD, b1 0.4(1/d), Kr1 0.0037mg P/mg MLVSS·d로 산정되었다. 6) A2/O 공정 중 무산소조에서의 생물학적 동역학 계수는 Ks2 379㎎/L, km2 6.66(1/d), Y2 0.42mg MLVSS/mg BOD, b2 0.24(1/d), KDN2 0.0074mg NO3-.-N/mg MLVSS·d로 산정되었다. 7) A2/O 공정 중 호기성조에서의 생물학적 동역학 계수는 Ks3 66.4㎎/L, km3 4.58(1/d), YH3 0.48mg MLVSSH/mg BOD, bH3 0.89 (1/d), YN3 0.18mg MLVSSN/mg NH4-N, bN3 0.37(1/d), KNs3 38.1㎎/L, kNm3 33.3(1/d), Ka3 0.0031L P/mg MLVSS·d로 산정되었다. 8) 분뇨처리를 위해 A2/O 공정을 적용할 경우 안정적인 처리가 가능하여 분뇨처리를 포함한 고농도 유기성 폐수처리에 A2/O 공정을 적용할 수 있을 것으로 판단되었다. 9) 물질수지 분석 결과와 생물학적 동역학 계수를 이용하여 산정한 이론값을 Lab Scale과 Pilot Plant의 실제 A2/O 공정에 적용하여 적용성을 분석한 결과 이론값이 실측값을 잘 모사하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발한 전산 모델을 분뇨를 포함한 고농도 유기성 폐수처리시설 설계 및 운영에 활용될 수 있을 것으로 기대되었다.
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