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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 가변형 간벽이 설치된 SBR 반응조와 기존 단일 반응조로 구성된 SBR 반응조를 동절기 운전조건으로 외부에 설치하고 12월 1일부터 12월 30일까지 1 개월간 영양염류 처리효율을 비교평가하고자 하였으며, 또한 호기/무산소 • 혐기 mode로의 "상” 전환속도를 비교하여실질적인 반응시간의 차이를 검증하고자 하였다.
제안 방법
- 가변형 간벽이 설치된 SBR 반응조의 "상'' 전환속도 측정은 Table 1의 No. 1 mode에서 No. 2 mode로의 전환, No. 3 mode에서 No. 4 mode로의 전환되는 시점에서 2지의 ORP 변화를 측정하였다. 단일 반응조의 "상” 전환속도 측정은 전체 호기조건에서 전체 무산소 조건으로 전환되는 mode의 전환속도를 측정하였다.
- 4 mode로의 전환되는 시점에서 2지의 ORP 변화를 측정하였다. 단일 반응조의 "상” 전환속도 측정은 전체 호기조건에서 전체 무산소 조건으로 전환되는 mode의 전환속도를 측정하였다. 본 연구의 외적 영향요인을 최대한 배제시키기 위하여 가변형 간벽이 설치된 SBR 반응조를 이용하여 간벽의 가동시와 간벽이 없는 조건인 foil open 상태의 조건에서 수행되었으며, 미생물의 상태에 따른 오차를 감안하여 4회에 걸쳐 전환속도를 측정하였다.
- 45 μm mixed cel lulose membrane filter로 여과하여 측정하였다. 측정항목은 SS, BOD5, MLSS, MLVSS, TCODcr, CODMN, T-P, T-N 등이었으며, 모든 항목들은 환경부고시 제 95-91 호 수질오염 공정시험법, Standard Method。995), HACH DR/4000 Spec- trophotometer를 이용하여 측정하였고, 5번 주기 호기시간에잉여슬러지를 인발하여 SRT를 조절하였다.
- Sam- pling은 반응조 상부 및 방류구에서 채취하였으며, 진공여과 장치를 이용하여 Whatman사의 pore size 1.2 μm glass micro fiber GF/C filter와 MFS사의 pore size 0.45 μm mixed cel lulose membrane filter로 여과하여 측정하였다. 측정항목은 SS, BOD5, MLSS, MLVSS, TCODcr, CODMN, T-P, T-N 등이었으며, 모든 항목들은 환경부고시 제 95-91 호 수질오염 공정시험법, Standard Method。995), HACH DR/4000 Spec- trophotometer를 이용하여 측정하였고, 5번 주기 호기시간에잉여슬러지를 인발하여 SRT를 조절하였다.
- E 재질로 된 원통형 탱크를 이용하였다. 본 반응조는 blower와 solenoid valve를 장착한 후 timer에 연결하여 포기 및 비포기 시간, 슬러지 인발시간, 방류시간을 조절하였다. 또한 비포기 및 유입수의 혼합을 원활히 수행하기 위해 반응기 상부에 paddle을 장착한 DC motor(120 rpm)를 설치하였으며, 운전모드는 Table 2와 같다.
- 이때 수리학적 체류시간(HRT)과 MLSS농도, 순응 기간 등은 가변형 간벽이 설치된 SBR반응조와 동일하게 하였다. 본 반응조의 원수주입모드는 기존 SBR반응조의 운전 모드를 다소 변경하여, 상기 가변형 간벽이 설치된 SBR반응조의 원수주입 모드와 유사하게 침전 • 방류주기만을 제외하고 연속주입되도록 하였다.
- Flexible vertical은 SUS304로 제작되었으며, 구동장치는 1개의 구동모터와 chain belt로 연결되어 구동되도록 제작되었고, operation mode는 control panel내에 PLC(Programmable of Logic Controller)를 설치하고 운전 logic을 입력시켜 완전 자동화조건을 갖추었다. 본 반응조의수리학적 체류시간(HRT)은 24 hr, MLSS 농도는 2, 500 mg/L 로 조절하였으며, 약 15일의 적응 운전 기간을 거친 후 본연구를 수행하였다. Icycle은 6시간으로 구성되어 있으며, 하루 4주기로 구성된다.
- 단일 반응조의 "상” 전환속도 측정은 전체 호기조건에서 전체 무산소 조건으로 전환되는 mode의 전환속도를 측정하였다. 본 연구의 외적 영향요인을 최대한 배제시키기 위하여 가변형 간벽이 설치된 SBR 반응조를 이용하여 간벽의 가동시와 간벽이 없는 조건인 foil open 상태의 조건에서 수행되었으며, 미생물의 상태에 따른 오차를 감안하여 4회에 걸쳐 전환속도를 측정하였다.
대상 데이터
- 단일 SBR 반응조는 70 L용량의 P.E 재질로 된 원통형 탱크를 이용하였다. 본 반응조는 blower와 solenoid valve를 장착한 후 timer에 연결하여 포기 및 비포기 시간, 슬러지 인발시간, 방류시간을 조절하였다.
- 1과 같으며, 운전모드는 Table 1과 같다. 본 연구에서 운영한 반응조는 Fig. 1과 같이 2조의 flexible vertical을 설치하여 1개의 반응조 내부를 3개의 지로 구분하였으며, 반응조 크기는 120 L용량이었다. Flexible vertical은 SUS304로 제작되었으며, 구동장치는 1개의 구동모터와 chain belt로 연결되어 구동되도록 제작되었고, operation mode는 control panel내에 PLC(Programmable of Logic Controller)를 설치하고 운전 logic을 입력시켜 완전 자동화조건을 갖추었다.
성능/효과
- 3) 가변형 간벽이 설치된 경우와 설치되지 않은 경우에 있어서 호기/무산소 "상" 전환속도를 ORP로 측정하고 선형화하여 그 기울기로 전환속도를 상대 비교한 결과 가변형 간벽을 설치함으로서 한 반응조내에 서로 다른 “상”을 운전할 수 있고, “상” 전환시 서로 완충작용을 함으로서 빠르고, 명확한 반응조건을 제시할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 빠른 "상" 전환속도로 인해 전체 간헐폭기 공정보다 상대적으로 긴 반응시간의 효과를 얻을 수 있어 전체적인 수리 학적 체류 시간을 줄일 수 있으며, 이러한 효과로 인해 향후 실 플랜트 적용시 시설비 및 유지관리비의 상당부분을 절감시킬 수 있을 것으로 사료된다.
- 59의 완만한 기울기를 나타내었다. 상기 연구 결과에서와 같이 F/M ratio의변화에 따른 ORP의 전체적인 영향은 있었으나, 가변형 간벽을 설치함으로서 한 반응조내에 서로 다른 “상”을 운전할수 있고, "상" 전환시 서로 완충작용의 효과가 있었던 것으로 사료된다.
- 1) 가변형 간벽이 설치된 SBR(SBR1) 공법과 기존 재래식 SBR(SBR2) 공법의 BOD5 및 COD/〕대한 제거효율은 97.5% 와 97.3%, 91.5%와 90.4%로 효율상의 큰 차이를 나타내지 않았다. 따라서 두 공정은 유기물 제거 효율면에 있어 큰 차이를 나타내지 않는 것으로 조사되었다.
- 2) 가변형 간벽이 설치된 SBR(SBR1) 공법과 기존 재래식 SBR(SBR2) 공법의 영양염류 처리효율 비교 연구시 평시 평균 유입 P농도는 55.6 mg/L와 4.7 mg/L이었다. 이때 SBR 1의 T-N 및 T-P 제거효율은 84.
- 2는 BOD5에 대한 두 공정의 효율을 나타낸 그림이다. BODs에 대한 제거효율 면에서 SBR 1 과 SBR 2는 97.5%와 97.3%로 유사한 제거 효율을 보이는 것으로 나타났다. Fig.
- 11의 조건하에서 가변형 간벽이설치된 경우와 설치되지 않은 경우에 있어서 호기/무산소 “상” 전환속도를 ORP로 측정하고 선형화하여 그 기울기로전환속도를 상대 비교한 그림이다. 가변형 간벽이 설치된 조건에서 2회 실험한 결과 기울기는 -99.23과 -93.29로 나타났으며, 간벽이 설치되지 않은 경우 기울기는 -50.45로 간벽을설치할 경우 호기에서 무산소로의 전환속도가 상당히 빠르다는 것을 알 수 있다. 또한 Fig.
- 따라서 두 공정은 유기물 제거 효율면에 있어 큰 차이를 나타내지 않는 것으로 조사되었다. 그러나 처리수의 SS농도와 제거효율에 있어 SBR1 의 경우 98.9%이었으며, SBR2의 경우 97.6%로서 SBR 1의 SS 제거효율이 다소 높은 것으로 조사되었다. 이는 가변형 간벽을 설치하여 완전 혼합반응조의 여건을 제공하였기 때문에 반응조 내 순간혼합 효율 및 floc 형성능력이 향상되었던 것으로 사료된다.
- 또한 SBR 1 반응조의 경우 anoxic 및 anaerobic조건의 반응조와 aerobic 반응조가 동시계열 내에 공존하며 질산화가지속되고, 또한 anoxic 및 anaerobic조건의 반응조가 간벽이 open되면서 추가적으로 호기조로 바뀔 때 산소의 전달속도가 빨라 결과적으로 “상”의 변화속도가 빠르기 때문에 질산화 효율 측면에 있어서 SBR 2보다 다소 양호한 것으로 사료된다. Fig.
- 1% 높은 양호한 처리효율을 보였다. 또한 방류수의 농도는 6.41 mg/L가 낮은 농도를 보임으로서 T-N제거효율에 있어 가변형 간벽을 적용한 SBR 1이 탈질반응을 위한 anoxic 조건을유지시킴에 있어 기존 SBR 공정보다 우수하였던 것으로 사료된다. Fig.
- 4 mg/L로 조사되었다. 이는 상기 연구결과와 같이 SBR 1의 반응조건이 간벽을 이용한 지수 분할로 인하여 질산화반응과 탈질반응, 탈인 반응 조건인 aerobic, anoxic과 anaerobic 조건 제공에 있어 기존 공정보다 명확한 구분을 제공할 수 있고, 명확히 구분된 각 cell에 원수를 연속적으로 공급시켜 줌으로 인하여 유기탄 소원을 효과적으로 이용할 수 있으며, 부수적으로 anoxic uptake 반응 효율등의 증가에 기인하여 SBR 1의 PO43--P 제거효율이 높았던 것으로 사료된다.
- 7 mg/L이었다. 이때 SBR 1의 T-N 및 T-P 제거효율은 84.8% 및 71.5%이었으며, SBR 2의 경우 72.7% 및 63.9%로서 SBR1 반응조가 T-N 및 T-P 제거효율에 있어 약 12% 및 9% 높았다. 이는 상기 연구결과와 같이 SBR 1의 반응조건이 간벽을 이용한 지수 분할로인하여 질산화반응과 탈질반응, 탈인반응 조건 제공에 있어기존 공정보다 명확한 구분이 가능하고 각 cell에 원수를 연속적으로 공급시켜 줌으로 인하여 유기탄소원을 효과적으로이용할 수 있기 때문인 것으로 사료된다.
- 5°C를 나타내었다. 이때의 T-N 제거효율은 SBR 1의 경우 84.8%이었으며, SBR 2의 경우 72.7%로서 SBR 1의 T-N 제거효율이 12.1% 높은 양호한 처리효율을 보였다. 또한 방류수의 농도는 6.
- Table 3과 같다. 표에서 보는바와 같이 유입원수의 CODa 및 T-N의 농도는 689-439 mg/L 및 96.5-35.6 mg/L로서 유입수의 CODcr/T-N ratio는 7〜12정도를 보였으며, BOD;/ T-N ratio는 3.4〜5.6을 보였다.
후속연구
- 반응조건을 제시할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 빠른 "상" 전환속도로 인해 전체 간헐폭기 공정보다 상대적으로 긴 반응시간의 효과를 얻을 수 있어 전체적인 수리 학적 체류 시간을 줄일 수 있으며, 이러한 효과로 인해 향후 실 플랜트 적용시 시설비 및 유지관리비의 상당부분을 절감시킬 수 있을 것으로 사료된다.
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