[학위논문]하수처리장 방류수 중 암모니아 유래 NBOD가 영산강 상류 하천의 BOD에 미치는 영향 Influence in BOD of upstream at the Yeongsan River due to NBOD caused by ammonia in effluent from sewage treatment plant원문보기
영산강 상류 중권역은 2016년부터 지속적으로 물환경 목표기준을 초과하고 있으며 특히, 광주2 지점에서 급격한 BOD5 증가 현상을 보이고 있어 이에 대한 원인으로 하수처리장 방류수의 NBOD 영향이 크다는 주장이 제기되어왔다. 저·갈수기 기준, 영산강 상류 중권역의 대표지점의 유량은 하수처리장이 대부분 차지하고 있어 하수처리장 방류수의 BOD 농도가 영산강 상류 중권역 대표지점 BOD 농도보다 낮기 때문에 희석효과가 발생했어야 하지만, 오히려 BOD 농도가 상승하였기 때문이다. 이러한 주장과 추정에도 불구하고 과학적 방법을 통해 수집된 데이터를 기반으로 G하수처리장 방류수의 NBOD가 영산강 상류 중권역 BOD5에 대한 영향을 미치는 영향을 구명한 연구는 매우 부족하다. 본 연구는 영산강 상류 중권역의 BOD5 농도 상승 구간을 대상으로 수질 및 유량 ...
영산강 상류 중권역은 2016년부터 지속적으로 물환경 목표기준을 초과하고 있으며 특히, 광주2 지점에서 급격한 BOD5 증가 현상을 보이고 있어 이에 대한 원인으로 하수처리장 방류수의 NBOD 영향이 크다는 주장이 제기되어왔다. 저·갈수기 기준, 영산강 상류 중권역의 대표지점의 유량은 하수처리장이 대부분 차지하고 있어 하수처리장 방류수의 BOD 농도가 영산강 상류 중권역 대표지점 BOD 농도보다 낮기 때문에 희석효과가 발생했어야 하지만, 오히려 BOD 농도가 상승하였기 때문이다. 이러한 주장과 추정에도 불구하고 과학적 방법을 통해 수집된 데이터를 기반으로 G하수처리장 방류수의 NBOD가 영산강 상류 중권역 BOD5에 대한 영향을 미치는 영향을 구명한 연구는 매우 부족하다. 본 연구는 영산강 상류 중권역의 BOD5 농도 상승 구간을 대상으로 수질 및 유량 모니터링, 질산화미생물 분석을 통해 하수처리장이 영산강 상류 중권역의 BOD5 농도에 미치는 영향을 분석하였다. 영산강 상류 중권역의 BOD5에 영향을 미치는 원인은 하수처리장 방류수 내 NBOD에 의한 것으로 판단되며 이에 대한 근거는 다음과 같다. 하수처리장 영향에 따른 수질 특성 분석 결과, 하수처리장 영향을 받는 지점(하수처리장 방류수, 광주2, 광주3)은 공통적으로 BOD5와 NBOD, T-N, NH3-N간 상관성이 높았으며 NH3-N 농도가 높아 질산화가 일어나기 쉬운 조건으로 NBOD에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 광주1 지점보다 광주2 지점에서 CBOD가 감소하였으며, BOD5 상승 원인은 탄소성 유기물에서 기인한게 아니라 질소성 BOD의 영향임을 알 수 있었다. 영산강 상류 BOD5 상승 구간은 외부의 큰 오염원 유입이 나타나지 않았고, 그럼에도 불구하고 광주1에 비해 광주2에서 NH3-N 평균 농도는 매우 높게 나타났고 NBOD / BOD5 기여율은 약 4배 증가하였다. 이는 하수처리장 방류수의 높은 NH3-N농도 영향으로 광주2 지점의 BOD농도에 영향을 미쳤을 것으로 판단된다. 하수처리장 방류수는 조사 지점 중 가장 많은 질산화미생물이 존재하는 것으로 나타났지만, 불활성 상태로 존재하여 BOD5에 영향을 미치지 않았으며 시간이 지남에 따라 미생물이 활성화 상태로 변화하면서 질산화에 영향을 미쳐 NBOD에 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한, 하수처리장은 설계 T-N 유입수 농도보다 실제 유입수의 T-N농도가 더 높고, 가동률이 높아 생물 반응조 내 NH3-N가 높게 나타났으며, 충분한 체류시간 확보를 통해 질산화 효율 증가시킬 필요가 있을 것으로 판단된다. 모델링 결과 향후, 하수처리장 방류수 T-N농도 10 mg/L로 저감시킬 경우, BOD 농도는 광주2 지점에서 4.2%, 광주3 지점에서 10.3%가 개선되는 것으로 나타났다.
영산강 상류 중권역은 2016년부터 지속적으로 물환경 목표기준을 초과하고 있으며 특히, 광주2 지점에서 급격한 BOD5 증가 현상을 보이고 있어 이에 대한 원인으로 하수처리장 방류수의 NBOD 영향이 크다는 주장이 제기되어왔다. 저·갈수기 기준, 영산강 상류 중권역의 대표지점의 유량은 하수처리장이 대부분 차지하고 있어 하수처리장 방류수의 BOD 농도가 영산강 상류 중권역 대표지점 BOD 농도보다 낮기 때문에 희석효과가 발생했어야 하지만, 오히려 BOD 농도가 상승하였기 때문이다. 이러한 주장과 추정에도 불구하고 과학적 방법을 통해 수집된 데이터를 기반으로 G하수처리장 방류수의 NBOD가 영산강 상류 중권역 BOD5에 대한 영향을 미치는 영향을 구명한 연구는 매우 부족하다. 본 연구는 영산강 상류 중권역의 BOD5 농도 상승 구간을 대상으로 수질 및 유량 모니터링, 질산화미생물 분석을 통해 하수처리장이 영산강 상류 중권역의 BOD5 농도에 미치는 영향을 분석하였다. 영산강 상류 중권역의 BOD5에 영향을 미치는 원인은 하수처리장 방류수 내 NBOD에 의한 것으로 판단되며 이에 대한 근거는 다음과 같다. 하수처리장 영향에 따른 수질 특성 분석 결과, 하수처리장 영향을 받는 지점(하수처리장 방류수, 광주2, 광주3)은 공통적으로 BOD5와 NBOD, T-N, NH3-N간 상관성이 높았으며 NH3-N 농도가 높아 질산화가 일어나기 쉬운 조건으로 NBOD에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 광주1 지점보다 광주2 지점에서 CBOD가 감소하였으며, BOD5 상승 원인은 탄소성 유기물에서 기인한게 아니라 질소성 BOD의 영향임을 알 수 있었다. 영산강 상류 BOD5 상승 구간은 외부의 큰 오염원 유입이 나타나지 않았고, 그럼에도 불구하고 광주1에 비해 광주2에서 NH3-N 평균 농도는 매우 높게 나타났고 NBOD / BOD5 기여율은 약 4배 증가하였다. 이는 하수처리장 방류수의 높은 NH3-N농도 영향으로 광주2 지점의 BOD농도에 영향을 미쳤을 것으로 판단된다. 하수처리장 방류수는 조사 지점 중 가장 많은 질산화미생물이 존재하는 것으로 나타났지만, 불활성 상태로 존재하여 BOD5에 영향을 미치지 않았으며 시간이 지남에 따라 미생물이 활성화 상태로 변화하면서 질산화에 영향을 미쳐 NBOD에 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한, 하수처리장은 설계 T-N 유입수 농도보다 실제 유입수의 T-N농도가 더 높고, 가동률이 높아 생물 반응조 내 NH3-N가 높게 나타났으며, 충분한 체류시간 확보를 통해 질산화 효율 증가시킬 필요가 있을 것으로 판단된다. 모델링 결과 향후, 하수처리장 방류수 T-N농도 10 mg/L로 저감시킬 경우, BOD 농도는 광주2 지점에서 4.2%, 광주3 지점에서 10.3%가 개선되는 것으로 나타났다.
The stream of upper region in the Yeongsan river watershed has consistently exceeded the water environment target standard since 2016. In particular, there is a sharp increase in BOD5 at Gwangju 2 site, and it has been argued that effluent from sewage treatment plants is a major cause of NBOD. The f...
The stream of upper region in the Yeongsan river watershed has consistently exceeded the water environment target standard since 2016. In particular, there is a sharp increase in BOD5 at Gwangju 2 site, and it has been argued that effluent from sewage treatment plants is a major cause of NBOD. The flow rate of streams in the upper region of Yeongsan River watershed is dominated by the discharge of G Sewage Treatment Plant during the dry season. Since the BOD concentration of the sewage treatment plant effluent is lower than the BOD concentration of the upstream, a dilution effect is expected. However, the BOD concentration of downstream receiving the sewage treatment plant effluent has increased. Despite these claims and presumptions, there is a lack of research on the impact of NBOD by G Sewage Treatment Plant Effluent on BOD5 in the stream of upper region in the Yeongsan river watershed based on data collected through scientific methods. This study analyzed the impact of the G sewage treatment plant effluent on the BOD5 concentration in the stream of upper region in the Yeongsan river watershed through water quality and flow monitoring and nitrifying microorganism analysis in the BOD5 concentration elevated reach of the upper region in the Yeongsan river watershed. The cause of BOD5 rising in the stream of upper region in the Yeongsan river watershed is judged to be NBOD in the effluent of the G Sewage Treatment Plant, and the evidence is as follows. As a result of the analysis of water quality characteristics, the sites affected by sewage treatment plant (G Sewage Treatment Plant Effluent, Gwangju 2, and Gwangju 3) showed a high correlation among BOD5 and NBOD, T-N, and NH3-N in common. In addition, high NH3-N concentrations of those site would contribute to NBOD by creating conditions favorable to nitrification. Furthermore, the CBOD concentrations which was lower in downstream (Gwangju 2) than in upstream (Gwangju 1) might suggest that the cause of the increase of BOD5 is not due to carbonaceous organic matter, but to NBOD. Water balance analysis and onsite survey confirm that there is no major external source of nitrogen in the upper reach of the Yeongsan River where elevated BOD5 observed. Nevertheless, the average NH3-N concentration was higher in downstream(Gwangju2) compared to upstream(Gwangju1), and the NBOD contribution to BOD5 was about 4 times higher. This is likely due to the high NH3-N concentration in the effluent from the G Sewage Treatment Plant could affect the NH3-N concentration of Gwangju 2 site. G Sewage Treatment Plant effluent contained the highest number of nitrifying microorganisms among the monitored sites, but they were inert and did not affect BOD5 after UV disinfection. However, over time, microbes have become active, affecting nitrification, which in turn affects NBOD. In addition, G Sewage Treatment Plant received higher T-N concentration of influent than the design influent concentration and a high operation rate which brings short residence time, resulting in high NH3-N in the bioreactor. It is recommended that sufficient residence time is needed to increase nitrification efficiency. The modeling study showed that if the T-N concentration of the G Sewage Treatment Plant effluent is reduced to 10 mg/L, the BOD concentration would be reduced by 4.2% at Gwangju 2 and 10.3% at Gwangju 3, respectively.
The stream of upper region in the Yeongsan river watershed has consistently exceeded the water environment target standard since 2016. In particular, there is a sharp increase in BOD5 at Gwangju 2 site, and it has been argued that effluent from sewage treatment plants is a major cause of NBOD. The flow rate of streams in the upper region of Yeongsan River watershed is dominated by the discharge of G Sewage Treatment Plant during the dry season. Since the BOD concentration of the sewage treatment plant effluent is lower than the BOD concentration of the upstream, a dilution effect is expected. However, the BOD concentration of downstream receiving the sewage treatment plant effluent has increased. Despite these claims and presumptions, there is a lack of research on the impact of NBOD by G Sewage Treatment Plant Effluent on BOD5 in the stream of upper region in the Yeongsan river watershed based on data collected through scientific methods. This study analyzed the impact of the G sewage treatment plant effluent on the BOD5 concentration in the stream of upper region in the Yeongsan river watershed through water quality and flow monitoring and nitrifying microorganism analysis in the BOD5 concentration elevated reach of the upper region in the Yeongsan river watershed. The cause of BOD5 rising in the stream of upper region in the Yeongsan river watershed is judged to be NBOD in the effluent of the G Sewage Treatment Plant, and the evidence is as follows. As a result of the analysis of water quality characteristics, the sites affected by sewage treatment plant (G Sewage Treatment Plant Effluent, Gwangju 2, and Gwangju 3) showed a high correlation among BOD5 and NBOD, T-N, and NH3-N in common. In addition, high NH3-N concentrations of those site would contribute to NBOD by creating conditions favorable to nitrification. Furthermore, the CBOD concentrations which was lower in downstream (Gwangju 2) than in upstream (Gwangju 1) might suggest that the cause of the increase of BOD5 is not due to carbonaceous organic matter, but to NBOD. Water balance analysis and onsite survey confirm that there is no major external source of nitrogen in the upper reach of the Yeongsan River where elevated BOD5 observed. Nevertheless, the average NH3-N concentration was higher in downstream(Gwangju2) compared to upstream(Gwangju1), and the NBOD contribution to BOD5 was about 4 times higher. This is likely due to the high NH3-N concentration in the effluent from the G Sewage Treatment Plant could affect the NH3-N concentration of Gwangju 2 site. G Sewage Treatment Plant effluent contained the highest number of nitrifying microorganisms among the monitored sites, but they were inert and did not affect BOD5 after UV disinfection. However, over time, microbes have become active, affecting nitrification, which in turn affects NBOD. In addition, G Sewage Treatment Plant received higher T-N concentration of influent than the design influent concentration and a high operation rate which brings short residence time, resulting in high NH3-N in the bioreactor. It is recommended that sufficient residence time is needed to increase nitrification efficiency. The modeling study showed that if the T-N concentration of the G Sewage Treatment Plant effluent is reduced to 10 mg/L, the BOD concentration would be reduced by 4.2% at Gwangju 2 and 10.3% at Gwangju 3, respectively.
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