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문제 정의
- 본 연구에서는 B3 공법을 이용하여 분뇨처리시설의 오염 물질 처리효율을 평가하고, 최적의 공정 운전 조건 유지를 위해 운전 인자가 오염물질 처리효율에 미치는 영향을 검토해 보았다.
제안 방법
- 과 같이 B3 조는 유효 용적 5500m3인 소화조가 4개의 실로 구분되어 있으며, 소화조에서 슬러지 체류시간은 약 12일이다. 소화조의 적절한 바실러스의 균체농도 유지를 위해 유입유량에 대한 비로 4실에서 1실로 300~500%의 내부순환과 1차 침전지에서 100%의 슬러지를 반송하였다.
- B3 공정의 수질 분석은 유기물 및 영양염류의 제거와 관련하여 BOD, COD, SS, TN, TP에 대해 수질오염공정시험 방법(환경부, 2007)으로 분석하였고, 운전 조건과 오염물질 제거효율과의 상관성을 알아보기 위하여 소화조의 온도, pH, DO, MLSS의 측정도 병행하였다. 유입분뇨는 협잡물이 제거 된 저류조의 유입수(원수)와 B3 소화조를 거쳐 1차 침전지 월류수를 유출수로 하여 각각 2개 지점의 시료를 2009년 1월부터 12월 까지 주5회 채수하였다.
대상 데이터
- B3 공정의 수질 분석은 유기물 및 영양염류의 제거와 관련하여 BOD, COD, SS, TN, TP에 대해 수질오염공정시험 방법(환경부, 2007)으로 분석하였고, 운전 조건과 오염물질 제거효율과의 상관성을 알아보기 위하여 소화조의 온도, pH, DO, MLSS의 측정도 병행하였다. 유입분뇨는 협잡물이 제거 된 저류조의 유입수(원수)와 B3 소화조를 거쳐 1차 침전지 월류수를 유출수로 하여 각각 2개 지점의 시료를 2009년 1월부터 12월 까지 주5회 채수하였다.
데이터처리
- 소화조 운전인자와 오염물질 제거효율이 연계되어 있는가의 여부 파악을 위해 통계 프로그램인 SPSS 12.0을 이용하여 상관분석(Correlations analysis)을 한 결과를 Table 2.에 나타내었다. 소화조 온도와 생물화학적 산소요구량(BOD), 총질소(TN)의 제거효율이 각각 0.
성능/효과
- 에 나타내었다. 유입수의 오염물질 연평균 농도는 생물화학적 산소요구량(BOD) 3664 mg/L, 화학적 산소요구량(COD) 2935 mg/L, 부유물질(SS) 4964 mg/L, 총질소(TN) 570 mg/L, 총인(TP) 80 mg/L로 고농도의 원수가 유입되었으나, 유출수는 생물화학적 산소요구량(BOD) 45.8 mg/L, 화학적 산소요구량(COD) 75.6 mg/L, 부유물질(SS) 43.7 mg/L, 총질소(TN) 49.6 mg/L, 총인(TP) 8.62 mg/L의 낮은 농도로 처리 되어 안정적인 처리효율을 보였다.
- 전반적으로 유기물의 제거효율은 여름 > 가을 > 봄 >겨울의 순서로 높게 나타났으며, 여름철 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 부유물질(SS)의 제거효율이 각각 99.6%, 98.3%, 99.8%로 최고 효율을 보였고, 겨울철이 97.1%, 96.2%, 97.8%로 최저효율을 나타냈다.
- Fig 5.에 나타난 계절별 유기물의 유입농도와 유출농도의 변화폭은 크게 나타났는데, 유입수의 생물화학적 산소요구량(BOD)은 2834 mg/L ~ 4352 mg/L, 화학적 산소요구량(COD)이 2443mg/L ~ 3328mg/L, 부유물질(SS)이 4402 mg/L ~5432 mg/L의 범위로 나타났으며, 유출수는 생물화학적 산소요구량(BOD)이 12.0 mg/L~ 107.3 mg/L, 화학적 산소요구량(COD) 46.4 mg/L ~ 114.5 mg/L, 부유물질(SS) 10.3 mg/L ~ 97.2 mg/L 로 나타났다. 전반적으로 유기물의 제거효율은 여름 > 가을 > 봄 >겨울의 순서로 높게 나타났으며, 여름철 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 부유물질(SS)의 제거효율이 각각 99.
- 8%로 최저효율을 나타냈다. 여름철과 가을철은 유출수의 생물학적 산소요구량(BOD) 농도가 각각 13.8 mg/L, 12.0 mg/L, 부유물질(SS) 농도가 10.7 mg/L, 10.3 mg/L로 분뇨처리시설의 방류수수질기준(환경부,2010)인 BOD 30 mg/L, SS 30 mg/L를 만족하고 있으나, 봄철과 겨울철의 유출수 농도는 생물학적 산소요구량(BOD) 50.2 mg/L, 107.3 mg/L, 부유물질(SS) 56.6 mg/L, 97.2 mg/L로 B3 공법만으로는 허용 수질기준을 만족시키지 못하는 것으로 나타났다.
- 여천위생처리장의 소화조는 지상에 설치된 관계로 겨울철 외기온도의 하강에 따라 소화조 수온이 평균 21℃까지 감소하였다. 바실러스의 물질 대사 과정에서 분해되는 총질소(TN)는 유기물 보다 온도의 영향을 크게 받는 것으로 나타났으며 그에 따라 계절별 제거효율의 차이가 특히 큰 것으로 나타났다. 총인(TP)의 경우 수온이 가장 높은 여름철을 지나 가을철 최고효율을, 수온이 가장 낮은 겨울철을 지나 봄철 최저효율을 나타냈다.
- 1. 여천위생처리장 분뇨처리시설 유입수와 유출수의 유기물질 제거효율은 전반적으로 여름 > 가을 > 봄 > 겨울의 순서로 좋은 것으로 나타났으며, 여름철 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 부유물질(SS)의 제거효율이 각각 99.6%, 98.3%, 99.8%로 최고 효율을 나타냈고 겨울철이 97.1%, 96.2%, 97.8%로 최저 효율을 보였으나, 평균 96% 이상으로 안정적인 처리수질을 보였다.
- 에 나타내었다. 소화조 온도와 생물화학적 산소요구량(BOD), 총질소(TN)의 제거효율이 각각 0.845, 0.758로 높은 양의 상관관계를 나타내어 온도가 높을수록 BOD와 TN의 제거효율이 높은 것으로 판단된다.
- pH와 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 총질소(TN), 총인(TP)의 제거효율과 양의 상관관계를 나타내었는데, 소화조 운전 범위인 pH 3.4 ~ 7.5에서 높을수록 오염물질의 제거효율이 높은 것을 의미한다. MLSS는 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 부유물질(SS), 총질소(TN), 총인(TP)의 처리 효율과 각각 -0.
- 5에서 높을수록 오염물질의 제거효율이 높은 것을 의미한다. MLSS는 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 부유물질(SS), 총질소(TN), 총인(TP)의 처리 효율과 각각 -0.701, -0.923, -0.907, -0.872, -0.835로 음의 상관관계를 나타냈으며, 3700~6100의 범위에서 MLSS를 낮게 유지할수록 오염물질 농도의 제거효율이 높은 것으로 판단된다.
- 2. 바실러스의 물질 대사 과정에서 분해되는 총질소(TN)는 동절기 온도 하강에 따라 유출농도 101.3 mg/L, 제거효율 80.9%를 보여 유기물 보다 온도의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다.
- 3. 소화조 온도와 생물화학적 산소요구량(BOD), 총질소(TN)의 제거효율이 각각 0.845, 0.758로 높은 양의 상관관계를 나타내어 온도가 높을수록 BOD와 TN의 제거 효율이 높을 것으로 예측되었다. pH는 3.
- 758로 높은 양의 상관관계를 나타내어 온도가 높을수록 BOD와 TN의 제거 효율이 높을 것으로 예측되었다. pH는 3.4 ~ 7.5 범위에서 높을수록 오염물질 제거효율이 높게 나타났으며, MLSS(4실)는 3700 ~ 6100 mg/L 범위에서 낮게 유지할수록 오염물질 농도의 제거효율이 높게 나타났다.
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