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문제 정의
- 그러므로 본 연구에서는 미래 환경기준의 강화에 대비하고 하수처리구역이 아닌 지역의 수환경의 지속적인 보존과 영세한 환경업체의 환경기술 확보를 위하여 기존의 소규모 오수처리시설의 개선방안을 제시하고자 한다. 따라서 본 연구는 SBR(se- quencing batch reactor, 연속 회분식 반응기) 공정을 소규모 오수처리시설에 응용하기 위한 기초 연구로서, 가능한 기존의.
- 그러므로 본 연구에서는 미래 환경기준의 강화에 대비하고 하수처리구역이 아닌 지역의 수환경의 지속적인 보존과 영세한 환경업체의 환경기술 확보를 위하여 기존의 소규모 오수처리시설의 개선방안을 제시하고자 한다. 따라서 본 연구는 SBR(se- quencing batch reactor, 연속 회분식 반응기) 공정을 소규모 오수처리시설에 응용하기 위한 기초 연구로서, 가능한 기존의. 오수처리시설의 기본 틀을 유지한 상태에서, 1차 침전조와 2차 침전조에 여과조를 설치하여 SS(suspended solids, 부유 고형물)의 제거효율을 증진시킬 수 있는 방안을 마련하고 포기조를 생물 막 공정과 SBR 공정이 복합된 공정으로 변형시킴으로써 질소 제거의 효용성을 검토하고 실제 현장 적용을 위한 기본 자료를 도출하고자 한다.
- 따라서 본 연구는 SBR(se- quencing batch reactor, 연속 회분식 반응기) 공정을 소규모 오수처리시설에 응용하기 위한 기초 연구로서, 가능한 기존의. 오수처리시설의 기본 틀을 유지한 상태에서, 1차 침전조와 2차 침전조에 여과조를 설치하여 SS(suspended solids, 부유 고형물)의 제거효율을 증진시킬 수 있는 방안을 마련하고 포기조를 생물 막 공정과 SBR 공정이 복합된 공정으로 변형시킴으로써 질소 제거의 효용성을 검토하고 실제 현장 적용을 위한 기본 자료를 도출하고자 한다.
가설 설정
- 실험의 전 운전 기간 동안 COD, NHj-N, NOi-N 및 NO2、N의 변화가 거의 없는 60일 이후를 정상 상태로 가정하였다.
제안 방법
- 1차 포기조 및 SBR⑴과 2차 포기조 및 SBR⑵ 에는 그물상 매체를 설치하여 생물 막이 형성될 수 있도록 하였다. 그물상 매체는 비 표면적이 90 -220 m2/m3, void ratio가 094인 polyvinylchloride 재질로서 각 반응조 내에 4개씩 세로로 설치하였다.
- 3차 포기조에는 1차 포기조 및 SBR(l)과 2차 포 기조 및 $BR(2)에 설치한 것과 동일한 그물상 매체를 충진율 20% 정도로 설치하였다. 3차 포기조 는 1차 포기조 및 SBR⑴과 2차 포기조 및 SBR⑵ 에서 미처리된 유기물의 제거 및 추가적인 질산화를 유도하기 위한 조로서 계속적인 포기가 유발되도록 유지하였다 이때 공기의 공급 유량은 0.
- A 유형과 B 유형에서 각 반응조의 역할을 비교하기 위하여 정상 상태에서 각 반응조별 DO 농도, 알카리도, SS 농도, COD 농도, NHf-N, NO「-N, NO2--N, T-N의 변화를 관찰하였다(Fig, 4와 5). 모든 측정은 새로운 오수가 유입되기 30분 전인 오 전 10시 30분에 이루어졌다.
- B 유형의 오수처리 장치에서, 포기 시 공기 공급 유량을 0.5 L/min으로 고정하여 포기 2.5시간, 비포 기 2.5시간을 유지한 상태에서 SBR에서의 DO와 pH 변화를 관찰해 보았다(Fig. 6). 포기를 시작함에 따라 SBR 내의 D。농도는 급격하게 증가하여 1시간 30분 정도 경과된 시점에서 5mg/L 내외의 정 상 상태를 유지하였다.
- SBR 공정을 이용한 오수처리 반응기에서의 실험 1주기는 17시간과 7시간으로 번갈아 일어나도록 설정하였으며, 1주기 중의 마지막 30분은 침전, 30분은 배출, 15분은 휴지 기간으로 배정하였다. 매주 기마다 SBR⑴과 SBR(2) 반응조 유효용적의 50%인 5L의 새로운 기질을 공급하고 반응 종료 시 공 기이송 펌프(air-lift pump)를 이용하여 5L를 3차 포기조로 배츨하였다.
- 반응조의 상태를 연속적으로 조사하기 위하여 기록계, DO meter 및 pH meter를 상부에 설치하였다. 공기를 공급하기 위한 공기 펌프 및 비포기시 교반을 위한 수중 펌프를 타이머와 연결하여 미리 정해 놓은 시간 주기(time schedule)에 따라 작동되도록 하였다. 포기 시 주입되는 공기를 산기 시킬 수 있는 산기 석을 반응조조 하 부에 부착 시켜 산기된 공기에 의해 형성되는 수류 를 이용하여 반응조를 완전혼합형으로 유지하였다.
- 이러한 경우 2개의 소규모 오수처리시설에서 유입되는 오수와 유출되는 오수의 특성 (COD, NH4+-N, NO3_-N, NCh'N)을 비교 . 관찰하였다(Fig. 3).
- 기존 소규모 오수처리 시스템(A 유형)과 SBR 공정을 응용한 시스템(B 유형)을 이용하여 오수중 에 있는 유기물 및 질소 제거 비교실험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 반응기는 2기를 제작하여 하나는 중앙에 1차 포 기조와 2차 포기조를 설치하여 계속적인 공기공급이 이루어지도록 하여 호기성 반응만이 계속되도록 하였고, 다른 하나의 반응기는 1차 포기조와 2차 포기조 대신 SBR(l)과 SBR(2)를 설치하여 포기- 비포기를 시간 간격으로 번갈아 실시하여 호기-혐기 또는 호기-무산소 반응을 반복하는 연속 회분식 반응 시스템을 도입하였다. 비포기 상태에서의 슬러 지 교반 및 하수의 원활한 혼합을 위하여 중앙에 수중 펌프를 설치하였다.
- 이때 그물상 매체의 겉보기 부피에 대한 충진율은 약 20% 정도가 되도록 하였으나, 그물상 매체이므로 실제 층진율은 매우 낮았다. 반응조의 상태를 연속적으로 조사하기 위하여 기록계, DO meter 및 pH meter를 상부에 설치하였다. 공기를 공급하기 위한 공기 펌프 및 비포기시 교반을 위한 수중 펌프를 타이머와 연결하여 미리 정해 놓은 시간 주기(time schedule)에 따라 작동되도록 하였다.
- 비포기시에는 혐기성 또는 무산소 조건을 만들기 위하여 공기주입은 하지 않고, 수중 펌프를 이용하여 혼합 시켜 인공하수와 미생물 간의 접촉을 원활하게 하였다. 비포기시 반응조 내 공기의 유입을 막기 위하여 각 반웅조는 전체적으로 밀폐를 하였다. 비포기 상태에 이어지는 포기 상태에서는 용존산소 농도가 반응조 내에 항상 3~5mg/L 정도로 유지되도록 하였으며, 이때의 공기 공급 유량은 약 0.
- 실험에 사용한 슬러지는 G시 하수처리장의 반송 슬러 지로서 100mesh 체를 사용하여 협잡물을 제거한 다음 2일 정도 계속 포기 시켜 슬러지 상부에 부상하는 스컴을 제거한 후 실험에 사용하였다. 슬러지 는 실험 장치 중 1차 포기조 및 SBR(l), 2차 포기조 및 SBR(2) 와 3차 포기조에 각각 2, 000 mg/L 정도의 MLSS (mixed liquor suspended solids)가 유지되도록 주입시켰다.
- 시료 분석은 효율을 알기 위한 일상적 분석과 시 간에 따른 성분변화 과정을 조사하기 위한 경시분 석올 동시에 하였다. 실험이 시작되고 난 후부터 매 2〜3일 간격으로 SS, TCOD, NHU-N, NO3--N, NO2'-N 등을 분석하였다.
- 2와 같이 하였다. 식당과 같은 일반 음식점의 오수 배출방식을 기준으로 하였고, 가능한 하루 중 비포 기 시간과 포기 시간이 균일하도록 설계하였다. 실험에 사용한 슬러지는 G시 하수처리장의 반송 슬러 지로서 100mesh 체를 사용하여 협잡물을 제거한 다음 2일 정도 계속 포기 시켜 슬러지 상부에 부상하는 스컴을 제거한 후 실험에 사용하였다.
- 시료 분석은 효율을 알기 위한 일상적 분석과 시 간에 따른 성분변화 과정을 조사하기 위한 경시분 석올 동시에 하였다. 실험이 시작되고 난 후부터 매 2〜3일 간격으로 SS, TCOD, NHU-N, NO3--N, NO2'-N 등을 분석하였다. 본 연구의 모든 수 질분 석은 Standard Method0를 기준으로 하였다.
- 오수는 C 대학에서 발생하는 생활하수를 이용하였으며, 일반 식당을 기준으로 오전 11시 ~오후 2시, 오후 6시〜오후 9시에 주로 발생하는 것으로 생각하여 실험 장치 내로 유입시켰으며, 하루에 유입되는 총 오수량은 5.2L/day로서 전체적인 실험장치에 대 한 HRT는 5일이었으며, 주 반 옹 조인 1차 포기조 및 SBR(l)과 2조 포기조 및 SBR(2)에 대한 HRT는 각각 1일 정도로 하였다. 참고로 현재 운전되고 있 는 실 규모의 오수처리 시설의 대략적인 HRT는 5〜7일 정도로 설계되어 있다.
- 운전 주기 5시간 동안 1차 포기조 및 SBR(l) 내의 NHf-N, NOG-N 및 NO2「-N 변화를 관찰하였 다(Fig. 7). A 유형에서는 포기만 5시간 동안 계속되고, B 유형에서는 2시간 30분 동안의 포기 후 2시간 30분 동안 비포기 상태를 유지하였다.
- 다른 하나의 소규모 오수처리시설은 연 속 회분식 공정이 도입되어 주기적인 포기-비포기 및 오수의 배출이 일어나도록 운전하였다가 유형). 이러한 경우 2개의 소규모 오수처리시설에서 유입되는 오수와 유출되는 오수의 특성 (COD, NH4+-N, NO3_-N, NCh'N)을 비교 . 관찰하였다(Fig.
- .전체적인 반응조의 온도를 25±1'C로 일정하게 유지하기 위하여 유입 조와 1차 포기조 및 SBR(l)에 자동온도조절기를 설치하였다. 각 실험 장치에 공급되는 오수는 C 대학 내 오수처리시설에서 차집된 오수를 매일 운반하여 유입 탱크에 저장한 다음 각 반응기로 유입시켰다.
- 1)는 아크릴을 사용하여 실제 오수처리시설과 유사한 형태로 제작되었다. 전체적인 크기는 가로 550mm, 세로 240mm, 높이 260mm의 장방형 구조로서, 크게 유입조, 1차 침전-여과조, 1차 포기조 및 SBR(l), 2차 포기조 및 SBR(2), 3차 포기조, 2차 침전-여과조 등 6구역으로 분할하였다. 각각의 유효용적은 4L, 4L, 5 L, 5L, 5L, 3L이고, 전체 유효용적은 26L로 하였다.
- 85L 정도였다. 침전된 슬러지는 하루에 한번 간헐적으 로 유입조로 반송하여, 유입조 내에서 슬러지가 축적 및 저장될 수 있도록 하였다.
- 공기를 공급하기 위한 공기 펌프 및 비포기시 교반을 위한 수중 펌프를 타이머와 연결하여 미리 정해 놓은 시간 주기(time schedule)에 따라 작동되도록 하였다. 포기 시 주입되는 공기를 산기 시킬 수 있는 산기 석을 반응조조 하 부에 부착 시켜 산기된 공기에 의해 형성되는 수류 를 이용하여 반응조를 완전혼합형으로 유지하였다.
- 활성슬러지의 질산화와 탈질화에 대한 적응속도를 고려해 볼 때, 20일 이전에 측정하는 것은 큰 의미가 없다는 판단하에 운전 시작 20일 이후부터 각종 질소의 변화를 관찰하였다. 소규모 오수처리 시설 내로 유입되는 皿七N의 농도는 30- 40mg/ L로, 유입되는 COD 값에 비해 변동이 적었으며, 평균값은 36mg/L로 나타났다(Fig.
대상 데이터
- C 대학의 오수처리시설에서 채수한 오수를 정량 펌프를 이용하여 직접 2개의 소규모 오수처리 장치 에 투입하여 실험하였다. 하나의 소규모 오수처리 장치는 기존의 재래식 오수처리시설과 동일한 방식으로 운전되는 것으로 연속회분식 공정이 도입되지 않은 상태에서 시간 주기에 따른 연속적인 오수의 유입과 유출이 발생하는 공정으로 이루어져 있다 (A 유형).
- 전체적인 반응조의 온도를 25±1'C로 일정하게 유지하기 위하여 유입 조와 1차 포기조 및 SBR(l)에 자동온도조절기를 설치하였다. 각 실험 장치에 공급되는 오수는 C 대학 내 오수처리시설에서 차집된 오수를 매일 운반하여 유입 탱크에 저장한 다음 각 반응기로 유입시켰다.
- 1차 포기조 및 SBR⑴과 2차 포기조 및 SBR⑵ 에는 그물상 매체를 설치하여 생물 막이 형성될 수 있도록 하였다. 그물상 매체는 비 표면적이 90 -220 m2/m3, void ratio가 094인 polyvinylchloride 재질로서 각 반응조 내에 4개씩 세로로 설치하였다. 이때 그물상 매체의 겉보기 부피에 대한 충진율은 약 20% 정도가 되도록 하였으나, 그물상 매체이므로 실제 층진율은 매우 낮았다.
- 본 실험에 사용된 반응기(Fig. 1)는 아크릴을 사용하여 실제 오수처리시설과 유사한 형태로 제작되었다. 전체적인 크기는 가로 550mm, 세로 240mm, 높이 260mm의 장방형 구조로서, 크게 유입조, 1차 침전-여과조, 1차 포기조 및 SBR(l), 2차 포기조 및 SBR(2), 3차 포기조, 2차 침전-여과조 등 6구역으로 분할하였다.
- 식당과 같은 일반 음식점의 오수 배출방식을 기준으로 하였고, 가능한 하루 중 비포 기 시간과 포기 시간이 균일하도록 설계하였다. 실험에 사용한 슬러지는 G시 하수처리장의 반송 슬러 지로서 100mesh 체를 사용하여 협잡물을 제거한 다음 2일 정도 계속 포기 시켜 슬러지 상부에 부상하는 스컴을 제거한 후 실험에 사용하였다. 슬러지 는 실험 장치 중 1차 포기조 및 SBR(l), 2차 포기조 및 SBR(2) 와 3차 포기조에 각각 2, 000 mg/L 정도의 MLSS (mixed liquor suspended solids)가 유지되도록 주입시켰다.
이론/모형
- 본 연구의 모든 수 질분 석은 Standard Method0를 기준으로 하였다. T-N은 수질오염공정시험법°의 자외선 흡광 분광광도법을 사용하여 분석하였고, NO3--N, NCh'N의 농도 는 Ion Chromatography (Methrom Co.)를 이용하여 측정하였다.
- 실험이 시작되고 난 후부터 매 2〜3일 간격으로 SS, TCOD, NHU-N, NO3--N, NO2'-N 등을 분석하였다. 본 연구의 모든 수 질분 석은 Standard Method0를 기준으로 하였다. T-N은 수질오염공정시험법°의 자외선 흡광 분광광도법을 사용하여 분석하였고, NO3--N, NCh'N의 농도 는 Ion Chromatography (Methrom Co.
성능/효과
- 1) 소규모 오수처리시설 내 SBR 공정을 도입하여 적절한 유기물과 질소 제거효율을 얻올 수 있었고, 본 실험 기간 내에 안정한 오수처리시설의 운전이 가능하였다.
- 4(d))에서, 유입수 농도는 130 mg/L 정도로 나타났고 1차 침전(여과)조를 거치면서 30%의 제거 효과를 나타내어 90〜100 mg/L로 나타났다. 1차 포기조 및 SBR ⑴를 거치면서 65~ 70%의 COD가 제거되어 30~45mg/L로 나타났으나, 순수한 호기성 분해에 의한 유기물 제거량(A 유형)과 호기성 분해 및 탈질화에 의한 유기물 제거량(B 유형)은 큰 차이를 나타내지 않았다. 최종 2차 침전-여과조에서의 COD 농도는 20-30mg/L로 나타났고 B 유형이 A 유형에 비해 약간 적게 나타났으나, 그 차이는 그다지 크지 않았다.
- 2) 운전 초기에는 A 유형과 B 유형의 유출수 중 NH/-N 농도가 그다지 큰 차이가 없었으나, 시간이 경과됨에 따라 A 유형에서는 약 80%의 질 산화 효율을 나타내었고 B 유형에서는 93%의 질산화 효율을 나타내었는데, 이는 B 유형의 탈 질화 영향을 볼 수 있었다.
- 3) NC)3-N의 경우, A 유형은 초기 2시간 30분의 포기 기간 동안 지속적인 증가 경향을 나타내다가 이후의 추가 포기 기간 동안에는 그다지 큰 no3■- N의 증가를 나타내지 못하였으나, B 유형에서는 초기 1시간 정도의 포기 기간에는 완만한 no3■- N의 증가를 보이다가 그 이후 1시간 30분 동안은 급격한 NO3「-N의 증가를 나타내어, SBR 공정의 도입에 따른 명확한 변화를 관찰할 수 있었다.
- 그러나 2차 포기조 및 $BR(2)에서는 DO 농도가 증가하여 4 mg/L 정도로 나타났다. 3차 포기조에서는 A 유형과 B 유 형 모두 약간의 DO 농도의 증가를 보여 5〜5.5 mg/ L로 나타났는데, DO 농도를 이렇게 증가시키는 2차 포기조의 존재 유무에 대해서는 다소 생각해 볼 여지가 있는 것으로 판단되었다. 유출수에서는 DO 농도가 다소 감소하여 2.
- 4) A 유형에서는 질산화만 이루어지므로 알칼리도의 소모가 많았으나, B 유형에서는 탈질소화에 의한 알카리도 보충에 의해 알카리도의 소모는 A 유형에 비해 적은 것으로 나타났다.
- NHT-N의 경우(Fig. 5(a)), 유입수에서의 농도는 35 mg/L 정도였으며 1차 포기조 및 SBR(l)과 2차 포기조 및 $BR(2)를 거치면서 농도가 급격하게 감소하여 10 mg/L 이하로 나타났다. A 유형의 경우, 1차 포기조 및 SBR(l) 와 2차 포기조 및 SBR(2)에서의 NHJ-N 농도는 5~9mg/C였으나 B 유형에서 는 7~12mg/L로 나타나, B 유형이 A 유형에 비해 NHj-N의 농도가 다소 높았는데, 이는 A 유형이 계속적인 호기성 상태를 유지함으로써 질산화가 활 발하였기 때문인 것으로 판단된다.
- 5) B 유형에서, 포기를 시작함에 따라 SBR 내의 pH는 약간의 감소 경향을 보이다가, 그 이후로 는 pH가 증가하여 호기성 마지막 단계에서는 6.65까지 증가하였다. 또한, 비포기 단계에서는 pH는 감소하기 시작하여 pH는 6.
- 6) 비포기시에 탈 질화 반응을 촉진시키기 위하여 유기물을 공급하는 방안을 강구해야 할 필요성을 인식할 수 있었으나, 현실적으로 오수처리 시 설에서 외부 탄소 원을 이용한다는 것은 매우 어려운 일이었다.
- 이는 1차 침전-여과조에서 미세한 유기질 소 고형물들이 여과작용에 의해 제거되었기 때문인 것으로 생각해 볼 수 있다. A 유형에서는 최종 T-N값은 24 mg/L 정도로 나타나 54 %의 T-N 제거효율을 얻을 수 있었으며, NHZ-N의 농도가 8 mg/L이고 NOj-N의 농도가 13mg/L인 것을 감 안해 보면 대부분의 유기질소는 제거된 것으로 판단된다. B 유형에서는 A 유형에 비해 T-N값이 낮은 11 mg/L 정도로 나타나, A 유형보다는 T-N 제거효율이 79%로 높게 나타났다.
- 그러나 초기 30일이 경과됨에 따라 유출수의 COD는 23〜38mg/L 정도로 변화 폭이 줄어들어 안정화되었고, 평균 유출수 농도도 32 mg/L 정도로 84%의 향상된 COD 처리효율을 나타내었다. B 유 형에서는 초기 10일 정도 경과되면서부터 13-30 mg/J의 비교적 안정된 유출수 수질을 나타내었고, 평균 유출수 농도는 20 mg/L로서 90%의 비교적 높은 COD 처리효율을 나타내었다.
- 时 또한, A 유형의 경우, 3차 포기조에서의 알카리도는 2차 포기조 및 SBR(2)의 알카리도와 동일하였는데, 이 결과로부터 대부분의 질산화는 1차 포기 시에 이루어진 것으로 생각해 볼 수 있었다. B 유형에서는 3차 포기조에서 알카리도가 150m增/L로 다소 감소함으로써 약간의 질산화가 추가적으로 발생하였다는 것을 간접적으로 알 수 있었다. 최종 A 유형과 B 유형의 경우, 2차 침전-여과조에서의 알카리도는 각각 100mg/L 와 150mg/L로 나타나 B 유형의 알카리도가 다소 높게 유지되고 있는 것을 알 수 있었다.
- 유출수 COD 외 경우, A 유형에서는 촌기 운전 30일 전에는 20-110mg/L 정도로 변화가 크게 나타났고 평균 63 mg/L 정도로 나타나, 전체적인 COD 처리효율은 68%에 불과하였다. 그러나 초기 30일이 경과됨에 따라 유출수의 COD는 23〜38mg/L 정도로 변화 폭이 줄어들어 안정화되었고, 평균 유출수 농도도 32 mg/L 정도로 84%의 향상된 COD 처리효율을 나타내었다. B 유 형에서는 초기 10일 정도 경과되면서부터 13-30 mg/J의 비교적 안정된 유출수 수질을 나타내었고, 평균 유출수 농도는 20 mg/L로서 90%의 비교적 높은 COD 처리효율을 나타내었다.
- 정진영 13)은 제올라이트를 첨가한 $BR의 경우 비 포기 기간 동안 pH 감소 현상을 관찰하였고, 유재연”) 의 결과에 의하면 무산소 기간 초기에는 급격한 pH의 감소가 관찰되다가 그 이후 약간의 pH 증가 현상을 관찰할 수 있었다. 박창광⑸은 유재연S과 비슷한 결과를 관찰하였는데, 무산소 단계에서 초기 40분 이내에 pH 7.9 정도까지 감소하다가, 그 이후 약간의 pH 증가가 나타난 다음 감소하는 것으로 관찰하였는데, 이는 이산화탄소의 생성으로 pH가 낮아지다가 탈질 반응에 의한 수산화 이온의 영향으로 pH가 증가하거나 유지되는 것으로 판단하였다. 김한승⑵과 이동석戚은 유입 암모니아 농도에 관계없이 pH는 무산소 기간 동안 감소하는 것으로 발표하였다.
- 활성슬러지의 질산화와 탈질화에 대한 적응속도를 고려해 볼 때, 20일 이전에 측정하는 것은 큰 의미가 없다는 판단하에 운전 시작 20일 이후부터 각종 질소의 변화를 관찰하였다. 소규모 오수처리 시설 내로 유입되는 皿七N의 농도는 30- 40mg/ L로, 유입되는 COD 값에 비해 변동이 적었으며, 평균값은 36mg/L로 나타났다(Fig. 3(b)).
- 운전 초기 40일 이전에는 A 유 형과 B 유형의 유출수 중 W-N 농도가 약 8〜 로 70%의 질산화 효율로 나타났고, 그다지 차이도 비교적 크게 나타나지는 않았다. 시간이 경 과됨에 따라 질산화 정도에 따라 A 유형에서는 4~7mg/L로 약 80%의 질산화 효율을 나타내었고 B 유형에서는 1〜3mg/L로 93%의 질산화 효율로서, 질산화에 대한 차이가 비교적 크게 나타났다. 이는 SBR의 도입에 따라 유기물의 제거가 원활하였고 또한 유기물이 제거됨에 따라 질산화를 유발 시키는 독립 영양 미생물의 활동이 보다 활발해 졌기 때문인 것으로 생각해 볼 수 있다.
- 유입되는 오수가 질산화되어 있는 경우는 거의 없으므로 유입수중의 NOa'N의 농도는 0.1 〜 1.3 mg丄 정도로 매우 낮은 값으로 나타났다(Fig. 3(c)).
- 유입수 내의 알카리도는 CaCO3를 기준으로 할 때 약 330 mg/L로 나타났고, 반응조를 거치면서 알카 리도 는 감소하는 경향을 나타내었다(Fig. 4(b)).
- 6에서 본 바와 같이 비포기 기간 중에도 DO가 1시간 정도는 잔존하여 질산화가 일어난 결과로 볼 수 있다. 이 결과에서 2시간 30분 이후의 포기는 그다지 질산화에 도움을 주지 못한다 는 것을 알 수 있었으며, A 유형이 B 유형에 비해 계속적인 포기에 의해 질산화 효율은 조금 높다는 것을 알 수 있다.
- 5(d))를 살펴보면, 유입 조의 T-N 농도는 52mgZL 정도로 유입되는 NH/'-N의 농도가 35mg/L인 것을 볼 때 유입되는 오수중 유 기질 소는 17mg/L 정도로 T-N의 33% 정도를 차지하는 것으로 판단된다. 전체적으로 여러 반응조를 거치면서 T-N은 감소하는 경향을 나타내었는데, 특히, 1차 침전-여과조에서 상당한 감소를 나타내었다. 이는 1차 침전-여과조에서 미세한 유기질 소 고형물들이 여과작용에 의해 제거되었기 때문인 것으로 생각해 볼 수 있다.
- 전체적으로 유입되는 오수는 부유 고형물 농도를 포함한 CODcr을 기준으로 할 때 113〜272mg/J으 로 큰 변화를 나타내었으나, 대략적인 평균값은 195mg/L였다(Fig. 3(a)).
- 1차 포기조 및 SBR ⑴를 거치면서 65~ 70%의 COD가 제거되어 30~45mg/L로 나타났으나, 순수한 호기성 분해에 의한 유기물 제거량(A 유형)과 호기성 분해 및 탈질화에 의한 유기물 제거량(B 유형)은 큰 차이를 나타내지 않았다. 최종 2차 침전-여과조에서의 COD 농도는 20-30mg/L로 나타났고 B 유형이 A 유형에 비해 약간 적게 나타났으나, 그 차이는 그다지 크지 않았다.
- B 유형에서는 3차 포기조에서 알카리도가 150m增/L로 다소 감소함으로써 약간의 질산화가 추가적으로 발생하였다는 것을 간접적으로 알 수 있었다. 최종 A 유형과 B 유형의 경우, 2차 침전-여과조에서의 알카리도는 각각 100mg/L 와 150mg/L로 나타나 B 유형의 알카리도가 다소 높게 유지되고 있는 것을 알 수 있었다.
- 3(b)). 통상적으로 유입되는 유기질소의 농도는 전체 질소 농도의 40% 정도라고 생각할 때, & 현행 오수처리시설의 배출수 기준 T-N 60皿ZL을 약간 초과하였으나, 배출수의 기준을 보다 엄격하게 적용하여 T-N의 기준을 최소한 30mg/L 이하로 낮출 필요가 있을 것으로 판단된다. 운전 초기 40일 이전에는 A 유 형과 B 유형의 유출수 중 W-N 농도가 약 8〜 로 70%의 질산화 효율로 나타났고, 그다지 차이도 비교적 크게 나타나지는 않았다.
- 포기를 시작함에 따라 SBR 내의 pH는 약 1시간에 걸쳐 6.4에서 6.3 정도로 약간 감소하는 경향을 보이다가, 그 이후로는 pH가 증가하여 호기성 마지막 단계에서는 6.65까지 증가하였다. 초기 기간 동안 pH가 감소하는 것은 유기질소에서 암모니아로 분 해되는 과정(ammonification)과 인의 섭취 과정을 통하여 알카리도가 증가하는 것보다 질산화에 의해 알카리도를 소모하는 것이 많기 때문인 것으로 생각해 볼 수 있다.
후속연구
- 그러나 이때 유기물의 농도가 COD로 10mg/L 이하로 충분하지 못하여 충분한 탈질 화가 발생한 것으로 보기는 어려웠다. 그러므로 추가적으로 이 비포기 시에 탈 질화 반응을 촉진시키기 위하여 유기물을 공급하는 방안을 강구해야 할 필요성을 인식할 수 있었으나, 현실적으로 오수처리시설에서 외부 탄소 원을 이용한다는 것은 매우 어려운 일이므로, 이 방법에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 그러므로 포기-비포기로 구분하는 것이 아니라 실제 호기-무 산소 시간에 따른 배분이 SBR 운전에 있어 매우 중요한 것으로 생각된다. 필요에 따라서는 호기성 상태에서의 DO 농도를 낮춤으로써 무산소 상태에 빨리 도달할 수 있도록 하거나, 반응조내 미생물 농도를 높게 유지하여 산소의 소비속도를 증진시키 는 방안도 생각해 볼 필요가 있을 것으로 판단된다. 그러나 생물 막의 경우, 외부 조건의 DO가 다소 존재하더라도 내부는 DO가 부족하여 무산소 상태가 되는 경우가 많은 것으로 보고되고 있어, * 본 실험에서의 조건에서도 DO가 lmg/L 이하인 상태에서는 생물 막 내부는 무산소 상태가 되어 탈 질화가 충분히 이루어진 것으로 판단된다.
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