침전 및 고액분리 후 활성오니 공정 즉 분뇨 오수의 2차 처리공정까지를 거친 돈분뇨슬러리를 대상으로 하여 미세용존 오존 및 초음파와 자외선 그리고 과산화수소 등을 조합하여 적용한 고도처리 시험결과를 요약한 주요결과는 다음과 같다. 1. 돼지분뇨 오수 시료를 대상으로 하여 오존과 UV를 적용하였을 경우 전반적으로 색도와 오염성물질의 농도가 줄어드는 경향이 있었다. 2. 미세용존 오존을 이용하여 오존농도 $52\;g/Nm^3$ 조건에서 색도농도가 각기 다른 시료를 대상으로 하여 30분간 반응시켰을 경우 색도는 각각의 처리구 공히 처리시간의 경과에 따라 감소하는 결과를 보였다. COD를 포함한 오염성 물질의 농도도 처리시간의 경과에 따라 감소하였으며 자외선과 과산화수소 등 유기물질의 분해 및 산화력을 가진 물질의 첨가는 오존처리의 효율을 높이는 역할을 하였다. 3. 오존처리에 의해 처리수 중의 대장균과 살모넬라 수가 감소하였으며 과산화수소를 첨가할 경우 그 감소효과는 더 증가하였다는 경향이 있었다. 오존과 과산화수소수를 병합처리 하였을 경우에는 $7.5{\times}10^\;CFU/mL$ 이었던 살모넬라가 처리 후 10분 만에 10 CFU/L 이하로 낮아졌으며 20분 처리 후에는 오존과 과산화수소수를 병합한 처리구에서는 검출되지 않았다. 이 결과는 과산화수소의 짝염기인 ${HO_2}^-$가 OH 라디칼의 생성을 촉진함으로써 살모넬라 등의 세균감소 효과를 높인것에 기인한 것으로 판단된다.
침전 및 고액분리 후 활성오니 공정 즉 분뇨 오수의 2차 처리공정까지를 거친 돈분뇨슬러리를 대상으로 하여 미세용존 오존 및 초음파와 자외선 그리고 과산화수소 등을 조합하여 적용한 고도처리 시험결과를 요약한 주요결과는 다음과 같다. 1. 돼지분뇨 오수 시료를 대상으로 하여 오존과 UV를 적용하였을 경우 전반적으로 색도와 오염성물질의 농도가 줄어드는 경향이 있었다. 2. 미세용존 오존을 이용하여 오존농도 $52\;g/Nm^3$ 조건에서 색도농도가 각기 다른 시료를 대상으로 하여 30분간 반응시켰을 경우 색도는 각각의 처리구 공히 처리시간의 경과에 따라 감소하는 결과를 보였다. COD를 포함한 오염성 물질의 농도도 처리시간의 경과에 따라 감소하였으며 자외선과 과산화수소 등 유기물질의 분해 및 산화력을 가진 물질의 첨가는 오존처리의 효율을 높이는 역할을 하였다. 3. 오존처리에 의해 처리수 중의 대장균과 살모넬라 수가 감소하였으며 과산화수소를 첨가할 경우 그 감소효과는 더 증가하였다는 경향이 있었다. 오존과 과산화수소수를 병합처리 하였을 경우에는 $7.5{\times}10^\;CFU/mL$ 이었던 살모넬라가 처리 후 10분 만에 10 CFU/L 이하로 낮아졌으며 20분 처리 후에는 오존과 과산화수소수를 병합한 처리구에서는 검출되지 않았다. 이 결과는 과산화수소의 짝염기인 ${HO_2}^-$가 OH 라디칼의 생성을 촉진함으로써 살모넬라 등의 세균감소 효과를 높인것에 기인한 것으로 판단된다.
The aim of this study was to investigate the removal effects of the color, nutritive salts and other pollutants on piggery slurry by advanced oxidation process (AOP) system. The experimental AOP system was designed to treat 300 L of piggery slurry per hour. To enhance oxidizing power of the experime...
The aim of this study was to investigate the removal effects of the color, nutritive salts and other pollutants on piggery slurry by advanced oxidation process (AOP) system. The experimental AOP system was designed to treat 300 L of piggery slurry per hour. To enhance oxidizing power of the experimental APO system, a ultraviolet irradiation system and the ultrasonic system were attached to the AOP system. With 5 min ultrasonic treatment, COD, SS and T-N concentrations were changed from 210, 820, and 309 to 200, 760, and 262 mg/L, respectively. With 10 min ultrasonic treatment, SS and T-N concentrations tended to decrease but T-P concentration was not changed. With the treatment of both ozone and ultrasonic waves for 30 min, COD, SS, T-N and T-P decreased from 238, 900, 400, and 5 to 165, 540, 263, and 4 mg/L, respectively. With the treatment of both ozone and ultraviolet irradiation for 30 min, COD, SS, T-N and T-P decreased from 321, 340, 204, and 15 to 151, 140, 111, and 7 mg/L, respectively, and color was changed from 4,344 to 624.
The aim of this study was to investigate the removal effects of the color, nutritive salts and other pollutants on piggery slurry by advanced oxidation process (AOP) system. The experimental AOP system was designed to treat 300 L of piggery slurry per hour. To enhance oxidizing power of the experimental APO system, a ultraviolet irradiation system and the ultrasonic system were attached to the AOP system. With 5 min ultrasonic treatment, COD, SS and T-N concentrations were changed from 210, 820, and 309 to 200, 760, and 262 mg/L, respectively. With 10 min ultrasonic treatment, SS and T-N concentrations tended to decrease but T-P concentration was not changed. With the treatment of both ozone and ultrasonic waves for 30 min, COD, SS, T-N and T-P decreased from 238, 900, 400, and 5 to 165, 540, 263, and 4 mg/L, respectively. With the treatment of both ozone and ultraviolet irradiation for 30 min, COD, SS, T-N and T-P decreased from 321, 340, 204, and 15 to 151, 140, 111, and 7 mg/L, respectively, and color was changed from 4,344 to 624.
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문제 정의
2차 처리 및 침전 후에 잔존하는 오염성물질과 색도를 추가로 제거하기 위한 시험을 실시하였다. 색도수준이 53 정도로서 비교적 저수준에 속하는 시료를 선정하여 반응조에 유입시킨 후 미세한 오존을 발생시키는 장치와 UV 설비를 이용하여 오존농도 52 g/Nm3 의 조건에서 시간대 별로 산화하는 시험을 실시한 결과는 Fig.
근래에 들어서는 오존 등의 고도처리 방법의 산화력을 제고하기 위해 여러 종류의산화촉진제 및 관련 장치를 이용한 고도산화능력 증진 기술에 대한 연구가 수행되고 있다(Suh 등, 2004). 본 연구과제에서는 돼지분뇨 슬러리 중에 함유되어 있는 질소나 인 등의 영양염류 그리고 색도를 비롯한 2차 처리 과정에서 제거되지 않은 잔존 오염성분의 추가제거를 위해 미세 용존오존 적용과 자외선 조사 그리고 초음파 처리방법 등의 기술을 활용하여 수처리 효과를 증진시키는 방안에 대한 연구를 수행하였다.
제안 방법
샘플분석을 위하여 Orion 920A+ (pH), YSI 5000(DO), AA280FS(무기물), YSI 3100(전기전도도), CARY 300(흡광광도분석) 등의 기기를 이용하였다. 본 시험의 수행효율을 측정하기 위하여 BOD, COD, 고형물, 질소, 인 등의 항목을 조사하였다.
본 연구에서 오존에 의한 산화효과를 높이기 위해 주안점을 둔 분야는 수중에서의 입자의 체류시간 연장효과인데, 이를 위해서는 오존입 자의미 세화가 이루어져 야 한다(신 등, 2005). 본 장치는 오존 유입부에 강한 와류를 형성토록 하여 오존 입자를 미세하게 할 수 있도록 구성되었다. 본 장치를 이용해서 구성한 오존입자의 크기는 Fig.
오수를 유입시킨 다음, 미세화 된 오존을 처리시간을 달리하며 적용하는 실험을 수행하고 그 처리효과를 분석하였다. 분석용 시료는 오존접촉 반응기에 설치된 시료 채취구를 이용하여 채취하였으며, 채취주기는 개시 시점으로부터 5분 단위로 정해진 시간대를 기준하여 1리터 단위로 채취하여 처리과정별 물리화학적 특성을 분석하였다.
이 실험 장치에 2차 처리과정을 거치고 난 각기 다른 농도의 돼지분뇨 . 오수를 유입시킨 다음, 미세화 된 오존을 처리시간을 달리하며 적용하는 실험을 수행하고 그 처리효과를 분석하였다. 분석용 시료는 오존접촉 반응기에 설치된 시료 채취구를 이용하여 채취하였으며, 채취주기는 개시 시점으로부터 5분 단위로 정해진 시간대를 기준하여 1리터 단위로 채취하여 처리과정별 물리화학적 특성을 분석하였다.
오수처리를 위한 오존과 UV의 최적 사용조건 설정 연구가 추가적으로 필요한 것으로 보인다. 오존과 초음파를 사용하여 처리한 경우의 색도 및 오염물 제거효율을 분석하였다. 오존 .
우측사진은 실험장비의 실제 사진으로서 수직형의 원통이 접촉 반응조이다. 이 오존 접촉 반응조 내에 UV 조사 장치를 설치하고 접촉조 유입부에 과산화수소수를 정량 주입하여 반응토록 하는 설비를 설치하였다. 초음파는 오존 접촉조에 유입하기 전 단계에 미리 설치하여 유기물의 산화를 돕도록 하였다.
초음파는 28 kHz와 40 kHz의 규격을 적용하였고 자외선 조사부는 반응조 상단부에서 반응조 내부 방향으로 수직형태로 설치하였다. 이 실험 장치에 2차 처리과정을 거치고 난 각기 다른 농도의 돼지분뇨 .
이 오존 접촉 반응조 내에 UV 조사 장치를 설치하고 접촉조 유입부에 과산화수소수를 정량 주입하여 반응토록 하는 설비를 설치하였다. 초음파는 오존 접촉조에 유입하기 전 단계에 미리 설치하여 유기물의 산화를 돕도록 하였다. 본 시험에 사용된 오존 장치의 시험조건은 아래의 Table 1에 나타난 바와 같다
대상 데이터
APHA, 2005). 샘플분석을 위하여 Orion 920A+ (pH), YSI 5000(DO), AA280FS(무기물), YSI 3100(전기전도도), CARY 300(흡광광도분석) 등의 기기를 이용하였다. 본 시험의 수행효율을 측정하기 위하여 BOD, COD, 고형물, 질소, 인 등의 항목을 조사하였다.
오존 접촉조는 오존 산화반응을 위해 스테인레스 재질로 실 반응용량 150리터 용량으로 제작하였다. 본 시험에 사용된 오존 장치의 규격은 Fig.
이론/모형
채취한 샘플은 냉장박스에 담아 실험실로 운반한 뒤 수질오염표준시험법 및 표준분석법에 준하여 즉시 분석을 실시하였다 (AOAC, 2007. APHA, 2005). 샘플분석을 위하여 Orion 920A+ (pH), YSI 5000(DO), AA280FS(무기물), YSI 3100(전기전도도), CARY 300(흡광광도분석) 등의 기기를 이용하였다.
성능/효과
COD도 접촉시간이 경과함에 따라 감소하는 경향을 나타내서 반응개시 후 30분경 과시에는 유입수중에 81 mg/L 수준이었던 COD가 50 mg/L로 감소하였으며 그 감소 정도는 약 38% 정도였다. 동일한 조건에서 질소 농도도 처리시간이 경과함에 따라 약 65% 정도가 감소하는 결과를 보였다.
색도는 30분 반응 후에 약 70% 정도의 감소효율을 나타냈다. COD도 접촉시간이 경과함에 따라 감소하였으며 30분 반응 후에는 개시시에 255 mg/L 수준이었던 COD가 159 mg/L 수준으로 되어 약 38% 정도 감소하는 효과를 보였다’ 동일한 조건에서 질소와 인의 농도도 처리시간이 경과함에 따라 감소하였다. 색도가 4, 344 정도인 시료를 동일한 조건하에서 반응시킨 결과는 Table 3에 나타난 바와 같다.
COD도 접촉시간이 경과함에 따라 감소하는 경향을 나타내서 반응개시 후 30분경 과시에는 유입수중에 81 mg/L 수준이었던 COD가 50 mg/L로 감소하였으며 그 감소 정도는 약 38% 정도였다. 동일한 조건에서 질소 농도도 처리시간이 경과함에 따라 약 65% 정도가 감소하는 결과를 보였다. 동일한 조건하에서 색도가 1, 352 정도인 시료를 대상으로 하여 처리한 결과는 Table 2에 나타난 바와 같다.
돈분뇨 . 오수 2차 처리수에 초음파를 5분간 적용하였을 경우 COD 농도는 큰 변화를 보이 지 않았고 SS는 820 mg/L에서 760 mg/L 로 총질소는 309 mg/L에서 262 mg/L로 약간 감소하였고 5 mg/L였던 총인은 변화가 없었다. 초음파를 10분간 적용하였을 경우에는 SS와 총 질소농도는 5분 적용시보다 오히려 높아지는 경향이 있었고 인은 변화가 없었다.
돼지분뇨. 오수 시료를 대상으로 하여 오존과 UV를 적용하였을 경우 전반적으로 색도와 오염성물질의 농도가 줄어드는 경향이 있었다. 그 감소 정도는 시료의 특성과 반응시간에 따라 각기 다른 경향을 보이고 있어 돼지분뇨 .
오존 초음파를 병행하여 30분간 적용하였을 경우에 238 mg/L였던 COD 농도는 적용 시간이 경과함에 따라 점차 낮아지는 경향을 보였다. 그 외에 SS와 질소 농도도 처리 시간이 경과함에 따라 점차 감소하는 경향을 보였다.
오존을 처리대상 시료에 30분간 반응시켰을 경우 색도가 50% 정도 감소하는 효과를 보였다. COD도 접촉시간이 경과함에 따라 감소하는 경향을 나타내서 반응개시 후 30분경 과시에는 유입수중에 81 mg/L 수준이었던 COD가 50 mg/L로 감소하였으며 그 감소 정도는 약 38% 정도였다.
오존처리에 의한 대장균수 변화를 분석한 결과 30분 처리 후에는 그 수가 감소하였으며 오존과 과산화수소 처리구 역시 30분 후에 큰 폭의 감소효과를 보였는데 대장균 감소 효과는 과산화수소수의 병합 처리구에서 약간 더 높은 경향을 보였다. 오존단독 처리시 4.
후속연구
초음파를 10분간 적용하였을 경우에는 SS와 총 질소농도는 5분 적용시보다 오히려 높아지는 경향이 있었고 인은 변화가 없었다. 결론적으로 초음파 단독처리로는 질소나 인의 높은 감소효과를 기대하기는 어렵고 생물학적 처리에서의 산화효과 증대에 적용하는 방법을 고려하는 것이 바람직 할 것으로 판단된다. 오존과 과산화수소수를 병합처리했을 때의 색도 및 성분 변화결과는 Table 7 에 나타난 바와 같다.
참고문헌 (10)
김윤희. 이철희, 이순화. 2007. Ozone과 UV를 이용한 Cryptosporidium의 불활성화 효과. 대한환경공학회지. 29(1):31-39.
AOAC. 2007. Official Methods of Analysis. "AOAC INTERNATIONAL.
APHA. 2005. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21th Edition.
Beltran, F. J., Gonzalez, M., Rivas, F. J. and Martin. M. 1994. Oxidation of mecoprop in water with ozone and ozone combined with hydrogen peroxide, Ind Eng. Chem. Res., 33, 125.
Ledakowiez, S. and Gonera. M. 1999. Optimization of oxidants dose for combined chemical biological treatment of textile wastewater, Water Res., 33, 2511.
Suh, J. H., Mohseni., 2004. A study on the relation ship between biodegradability enhancement and oxidation of 1,4-dioxine using ozone and hydrogen peroxide, Water research., 38, 2596-2604.
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