[논문]자연정화공법을 이용한 소형 축산폐수처리장치의 최적여재 선정

김아름; 김홍출; 서동철; 박종환; 김성헌; 이성태; 정태욱; 최정호; 김현욱; 조주식; 허종수

doi:10.7745/kjssf.2011.44.2.285

자연정화공법을 이용한 소형 축산폐수처리장치의 최적여재 선정
Selection of Optimum Filter Media in Small-Scale Livestock Wastewater Treatment Apparatus by Natural Purification Method 원문보기

韓國土壤肥料學會誌 = Korean journal of soil science & fertilizer, v.44 no.2, 2011년, pp.285 - 292

김아름 (경상대학교 응용생명과학부 (Bk21 농생명산업 글로벌 인재 육성 사업단)) , 김홍출 (경남과학기술대학교 미생물공학과) , 서동철 (순천대학교 생명환경과학부) , 박종환 (경상대학교 응용생명과학부 (Bk21 농생명산업 글로벌 인재 육성 사업단)) , 김성헌 (경상대학교 응용생명과학부 (Bk21 농생명산업 글로벌 인재 육성 사업단)) , 이성태 (경상남도 농업기술원) , 정태욱 (부산광역시 보건환경원구원) , 최정호 (한국관리공단 연구개발본부) , 김현욱 (서울시립대학교 환경공학부) , 조주식 (순천대학교 생명환경과학부) , 허종수 (경상대학교 응용생명과학부 (Bk21 농생명산업 글로벌 인재 육성 사업단))

초록
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소규모 축산농가로부터 발생되는 축산폐수를 효과적으로 처리하기 위한 인공습지를 개발하기 위하여 인공습지에서 가장 중요한 인자 중 하나인 최적 여재의 선정에 관하여 연구하였다. 최적여재를 선정하기 위하여 여재를 왕사, 쇄석, 제올라이트 및 방해석으로 달리하여 충진한 후 각 여재별 축산폐수 처리효율 조사한 결과 COD 처리효율은 왕사가 다른 여재에 비하여 높았고, SS 처리효율은 모든 여재에서 94-95%로 큰 차이 없었다. 또한 T-N 처리효율은 제올라이트가 다른 여재에 비해 높았고, T-P 처리효율은 방해석이 다른여재에 비해 높았다. 이상의 결과에서 COD, SS, T-N 및 T-P 모두를 안정적으로 처리할 수 있는 최적여재는 왕사였다. 소형 축산폐수처리장치에서 질소와 인 처리효율을 극대화 하기 위해 호기성조 (왕사:쇄석:방해석=3:2:1)와 혐기성조 (왕사:쇄석:제올라이트=3:2:1)에 혼합여재를 주입한 결과 최적 여재인 왕사에 비해 질소 및 인처리효율이 각각 15% 및 7% 향상되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to develop livestock wastewater treatment technology by natural purification method, the optimum filter media in small-scale livestock wastewater treatment apparatus for treating livestock wastewater were studied. Removal rates of pollutants under different filter media were in the other of coarse sand ${\fallingdotseq}$ broken stone > zeolite > calcite for COD, zeolite >> broken stone ${\fallingdotseq}$ coarse sand ${\fallingdotseq}$ calcite for T-N, and calcite > coarse sand ${\fallingdotseq}$ broken stone ${\fallingdotseq}$ zeolite for T-P. Based on the above results, the optimum filter media was coarse sand in small-scale livestock wastewater treatment apparatus. To meet acceptable effluent quality standard for livestock wastewater and to improve T-N and T-P removal efficiencies, removal efficiencies of pollutants in small-scale livestock wastewater treatment apparatus with mixed filter media were studied. The removal rates of COD, SS, T-N and T-P in effluent were 84, 94, 65 and 98% in small-scale livestock wastewater treatment apparatus with mixed filter media, respectively. For increasing the T-N and T-P removals in small-scale livestock wastewater treatment apparatus, the mixed filter media are recommended.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 축산농가에서 소규모로 발생되는 축산폐수를 자연정화공법에 의한 인공습지를 이용하여 효과적으로 처리하기 위한 최적여재를 선정하고자 자연정화공법에 의한 소형 축산폐수처리장치에 왕사, 쇄석, 방해석 및 제올라이트 등 4종의 여재를 단일여재 처리와 혼합여재 처리로 조건을 달리하여 충진한 후 축산폐수 처리효율 조사하였다.
소규모 축산농가로부터 발생되는 축산폐수를 효과적으로 처리하기 위한 인공습지를 개발하기 위하여 인공습지에서 가장 중요한 인자 중 하나인 최적 여재의 선정에 관하여 연구하였다. 최적여재를 선정하기 위하여 여재를 왕사, 쇄석, 제올라이트 및 방해석으로 달리하여 충진한 후 각 여재별 축산폐수 처리효율 조사한 결과 COD 처리효율은 왕사가 다른 여재에 비하여 높았고, SS 처리효율은 모든 여재에서 94~95%로 큰 차이 없었다.

제안 방법

pH는 초자 전극법 및 EC는 EC meter (Orion, Model 160, Germany)로 각각 분석하였으며, 유기물은 Tyurin법, T-N은 Kjeldahl 법 및 T-P는 Vanado molybdate법으로 각각 분석하였다. 그리고 K, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Cu 및 Zn의 분석은 시료를 습식분해액으로 분해시킨 여액을 적당히 희석하여 atomic absorption spectrophotometer (Shimadzu AA-680, Japan)로 각각 분석하였다.
소형 축산폐수처리장치 설계 및 시공 호기-혐기 조합형 소형 축산폐수처리장치는 Fig. 2와 같이 호기성조와 혐기성조를 연결하여 1개 시스템으로 하여 운전이 가능하게 제작하였다. 호기성조 및 혐기성조의 크기는 직경 0.
소형 축산폐수처리장치에서 질소와 인 처리효율을 극대화하기 위하여 호기성조에는 왕사, 쇄석 및 방해석을 3 : 2 :1로 혼합하였고, 혐기성조에는 왕사, 쇄석 및 제올라이트를 3 : 2 : 1로 혼합하여 충진한 후 축산폐수 처리효율을 조사하였으며, 대조구로는 단독여재별 처리효율 결과 COD, SS, T-N 및 T-P 모두 안정적으로 처리할 수 있었던 왕사와 비교하였다 (Fig. 7).
소형 축산폐수처리장치에서의 수처리 효율조사는 2009년 6월부터 2010년 1월 31일까지 매달 실시하였으며, 시료의 채취는 운전초기부터 매주 1회씩 분석하여 총 32회 분석한 결과를 평균하여 각 조건에서의 수처리 효율을 조사하였다.
20 m³ 되게 제작하였다. 소형 축산폐수처리장치의 호기성조 및 혐기성조에 각각 왕사, 쇄석, 방해석 및 제올라이트를 충진하였고, 여재 종류별 주입위치는 각 여재를 하부에서 높이 0.7 m까지 충진하였다. 호기성조에는 통기관을 각 조의 밑바닥 하부로부터 0.
운전조건 및 조사시기 소형 축산폐수처리장에서 단일여재별 수처리 효율은 호기-혐기 조합형 소형 축산폐수 처리장치에서 여재를 왕사, 쇄석, 방해석 및 제올라이트로 각각 구분하여 조립한 후 축산폐수 부하량을 100 L m^-2 day^-1로 한 조건하에서 COD, SS, T-N 및 T-P 의 처리효율을 각각 조사하였다.
질소와 인 처리효율이 처리를 극대화 하기 위한 소형 축산폐수처리장에서 혼합여재별 수처리 효율은 여재를 호기성조의 경우 왕사, 쇄석 및 방해석을 3 : 2 : 1로 혼합한 것을 사용하였고, 혐기성조에는 왕사, 쇄석 및 제올라이트를 3 : 2 : 1로 혼합한 것을 각각 충진한 후 축산폐수 부하량을 100 L m^-2 day^-1로 한 조건하에서 COD, SS, T-N 및 T-P의 처리효율을 각각 조사하였다.
35 m 위치에 각각 설치하여 자연통풍이 되게 하였고, 혐기성조에는 체류시간을 최대화하기 위해 혐기성조를 3등분으로 구획하였다. 호기-혐기 조합형 소형 축산폐수처리장치에서 축산폐수의 흐름은 호기성조에 축산폐수를 상부로부터 유입시켜 아래로 수직여과방식으로 처리하여 유출된 호기성조 처리수는 자연유하식으로 혐기성조로 유입되게 하였고, 혐기성조에 유입된 축산폐수는 3등분된 혐기성조에서 수평의 지그재그 방향으로 흐르게 하였다.
7 m까지 충진하였다. 호기성조에는 통기관을 각 조의 밑바닥 하부로부터 0.35 m 위치에 각각 설치하여 자연통풍이 되게 하였고, 혐기성조에는 체류시간을 최대화하기 위해 혐기성조를 3등분으로 구획하였다. 호기-혐기 조합형 소형 축산폐수처리장치에서 축산폐수의 흐름은 호기성조에 축산폐수를 상부로부터 유입시켜 아래로 수직여과방식으로 처리하여 유출된 호기성조 처리수는 자연유하식으로 혐기성조로 유입되게 하였고, 혐기성조에 유입된 축산폐수는 3등분된 혐기성조에서 수평의 지그재그 방향으로 흐르게 하였다.

대상 데이터

공시재료 본 실험에 사용된 축산폐수는 산청군 축산 폐수 공공처리시설에 유입되어 종합협잡물처리기, 조정조 및 원심분리를 거친 축산폐수를 공시 원수로 채취하였으며, 공시 여재는 여재채취장에서 채취한 여재를 사용하였다.
1에서 보는 바와 같다. 소형 축산폐수처리장치에 사용된 여재는 왕사, 쇄석, 방해석 및 제올라이트를 사용하였고, 여재의 입도분포도는 Fig. 1에서 보는 바와 같다. 원 여재인 왕사, 쇄석, 방해석 및 제올라이트의 유효입경 (여재를 입경 순으로 나열하였을 때 작은 입경으로부터 중량 10% 되는 부분의 여재의 입경 ; d₁₀)은 각각 1.
2와 같이 호기성조와 혐기성조를 연결하여 1개 시스템으로 하여 운전이 가능하게 제작하였다. 호기성조 및 혐기성조의 크기는 직경 0.60 m x 높이 0.72 m인 플라스틱 원통을 사용하여 용량이 0.20 m³ 되게 제작하였다. 소형 축산폐수처리장치의 호기성조 및 혐기성조에 각각 왕사, 쇄석, 방해석 및 제올라이트를 충진하였고, 여재 종류별 주입위치는 각 여재를 하부에서 높이 0.

이론/모형

, 2001)에 준하여 다음과 같이 하였다. COD는 산성 KMnO4법, 부유물질은 유리섬유여지법, 총 질소는 자외선 흡광광도법, 총인은 아스코르빈산 환원법으로 분석하였으며, 여재 분석은 농촌진흥청의 토양화학분석법 (토양, 식물체, 토양미생물)에 준하여 다음과 같이 하였다 (NIAST, 1988). pH는 초자 전극법 및 EC는 EC meter (Orion, Model 160, Germany)로 각각 분석하였으며, 유기물은 Tyurin법, T-N은 Kjeldahl 법 및 T-P는 Vanado molybdate법으로 각각 분석하였다.
COD는 산성 KMnO4법, 부유물질은 유리섬유여지법, 총 질소는 자외선 흡광광도법, 총인은 아스코르빈산 환원법으로 분석하였으며, 여재 분석은 농촌진흥청의 토양화학분석법 (토양, 식물체, 토양미생물)에 준하여 다음과 같이 하였다 (NIAST, 1988). pH는 초자 전극법 및 EC는 EC meter (Orion, Model 160, Germany)로 각각 분석하였으며, 유기물은 Tyurin법, T-N은 Kjeldahl 법 및 T-P는 Vanado molybdate법으로 각각 분석하였다. 그리고 K, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Cu 및 Zn의 분석은 시료를 습식분해액으로 분해시킨 여액을 적당히 희석하여 atomic absorption spectrophotometer (Shimadzu AA-680, Japan)로 각각 분석하였다.
분석방법 수질 분석은 수질오염공정시험법과 APHA(APHA, 2005)의 standard method (Kim et al., 2001)에 준하여 다음과 같이 하였다. COD는 산성 KMnO4법, 부유물질은 유리섬유여지법, 총 질소는 자외선 흡광광도법, 총인은 아스코르빈산 환원법으로 분석하였으며, 여재 분석은 농촌진흥청의 토양화학분석법 (토양, 식물체, 토양미생물)에 준하여 다음과 같이 하였다 (NIAST, 1988).

성능/효과

또한 혼합여재의 경우 호기성조에는 왕사, 쇄석 및 방해석을 3 : 2 : 1로 혼합하였고, 혐기성조에는 왕사, 쇄석 및 제올라이트를 3 : 2 : 1로 혼합하여 사용하였다. 그리고 소형 축산폐수처리장치에 이식한 수생식물은 다년생 수생식물인 갈대 및 노랑꽃창포 등 2종이었으며, 모든 수생식물은 야외노지에서 성장한 수초를 분주하여 이식하였다.
최적여재를 선정하기 위하여 여재를 왕사, 쇄석, 제올라이트 및 방해석으로 달리하여 충진한 후 각 여재별 축산폐수 처리효율 조사한 결과 COD 처리효율은 왕사가 다른 여재에 비하여 높았고, SS 처리효율은 모든 여재에서 94~95%로 큰 차이 없었다. 또한 T-N 처리효율은 제올라이트가 다른여재에 비해 높았고, T-P 처리효율은 방해석이 다른여재에 비해 높았다. 이상의 결과에서 COD, SS, T-N 및 T-P 모두를 안정적으로 처리할 수 있는 최적 여재는 왕사였다.
따라서 유지관리가 쉽고, 건설비 및 유지관리비가 저렴하고, 질소 및 인의 처리효율이 높은 소규모 축산농가에도 적합한 축산폐수 처리공법이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 또한 축산농가 지역의 특성과 규모에 따른 효율성을 감안해 볼 때, 소규모 축산농가 지역의 축산폐수처리 공법은 자연 스스로가 가지고 있는 자연정화기능을 최대한 활용하여 지역 특성에 맞고 유지관리가 용이한 축산폐수 처리 방식을 도입하는 것이 유리할 것으로 판단된다.
6%의 COD가 처리되었다. 방해석을 단독처리한 경우 1차 호기성조 처리수 중의 COD는 980~1,200 mg L^-1 범위로 평균 1,048 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 59.4%의 COD가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 COD는 415~540 mg L^-1 범위로 평균 489 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 81.2%의 COD가 처리되었다. 제올라이트를 단독으로 처리한 경우, 1차 호기성조 처리수 중의 COD는 1,120~1,420 mg L^-1범위로 평균 1,317 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 49.
7%의 SS가 처리되었다. 방해석의 경우 1차 호기성조 처리수 중의 SS 함량은 670~810 mg L^-1 범위로 평균 719 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 80.2%의 SS가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 SS 함량은 180~225 mg L^-1범위로 평균 204 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 94.4%의 SS가 처리되었다. 제올라이트의 경우 1차 호기성조 처리수 중의 SS 함량은 615~730 mg L^-1 범위로 평균 648 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 81.
9%의 T-P가 처리되었다. 방해석의 경우 1차 호기성조 처리수중의 T-P 함량은 평균 18.1 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 85.4%의 T-P가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 T-P 함량은 평균 5.1 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 95.9%의 T-P가 처리되었다. 제올라이트의 경우 1차 호기 성조 처리수 중의 T-P 함량은 평균 26.
2%의 COD가 처리되었다. 소형 축산폐수처리장치에 쇄석을 주입한 경우, 1차 호기성조 처리수 중의 COD는 900~1,120 mg L^-1 범위로 평균 1,017 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 60.7%의 COD가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 COD는 295~410 mg L^-1범위로 평균 346 mg L-1으로서 2차 혐기성조에서 86.6%의 COD가 처리되었다. 방해석을 단독처리한 경우 1차 호기성조 처리수 중의 COD는 980~1,200 mg L^-1 범위로 평균 1,048 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 59.
2 mg L^-1에 비해 매우 높은 농도를 보였다 (Seo, 2005). 소형 축산폐수처리장치에 왕사를 주입한 경우, 1차 호기성조 처리수중의 SS 함량은 550~625 mg L^-1 범위로 평균 591 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 83.7%의 SS가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 SS 함량은 195~245 mg L^-1 범위로 평균 223 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 94%의 SS가 처리되었다. 쇄석의 경우 1차 호기성조 처리수 중의 SS 함량은 525~710 mg L^-1 범위로 평균 608 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 82.
6%의 T-N이 처리되었다. 소형 축산폐수처리장치에서 방해석을 단독으로 주입한 경우 1차 호기성조 처리수 중의 T-N 함량은 평균 1,642 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 32.7%의 T-N이 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 T-N 함량은 평균 1,227 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 49.8%의 T-N이 처리되었다. 제올라이트의 경우 1차 호기성조 처리수 중의 T-N 함량은 954~1,210 mg L^-1 범위로 평균 1,042 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 55.
소형 축산폐수처리장치에서 여재 종류별 T-P의 함량변화와 처리효율을 조사한 결과 (Fig. 6) 유입된 축산폐수 원수의 T-P 함량은 112.3~132.7 mg L^-1 범위로 평균 126.2 mg L^-1이었다. 소형 축산폐수처리장치에서 왕사를 단독으로 주입한 경우, 1차 호기성조 처리수 중의 T-P 함량은 평균 24.
2 mg L^-1이었다. 소형 축산폐수처리장치에서 왕사를 단독으로 주입한 경우, 1차 호기성조 처리수 중의 T-P 함량은 평균 24.6 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 80.3%의 T-P가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 T-P 함량은 평균 12.0 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 90.8%의 T-P가 처리되었다. 쇄석의 경우 1차 호기성조 처리수 중의 T-P 함량은 평균 23.
이상의 결과에서 COD, SS, T-N 및 T-P 모두를 안정적으로 처리할 수 있는 최적 여재는 왕사였다. 소형 축산폐수처리장치에서 질소와 인 처리효율을 극대화 하기 위해 호기성조 (왕사:쇄석:방해석=3:2:1)와 혐기성조 (왕사:쇄석:제올라이트=3:2:1)에 혼합여재를 주입한 결과 최적 여재인 왕사에 비해 질소 및 인 처리효율이 각각 15% 및 7% 향상되었다.
7%의 SS가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 SS 함량은 195~245 mg L^-1 범위로 평균 223 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 94%의 SS가 처리되었다. 쇄석의 경우 1차 호기성조 처리수 중의 SS 함량은 525~710 mg L^-1 범위로 평균 608 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 82.3%의 SS가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 SS 함량은 180~210 mg L^-1 범위로 평균 184 mg L-1으로서 2차 혐기성조에서 94.7%의 SS가 처리되었다. 방해석의 경우 1차 호기성조 처리수 중의 SS 함량은 670~810 mg L^-1 범위로 평균 719 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 80.
8%의 T-P가 처리되었다. 쇄석의 경우 1차 호기성조 처리수 중의 T-P 함량은 평균 23.0 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 80.9%의 T-P가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 T-P 함량은 평균 10.6 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 90.9%의 T-P가 처리되었다. 방해석의 경우 1차 호기성조 처리수중의 T-P 함량은 평균 18.
왕사를 단독처리한 경우 1차 호기성조 처리수 중의 COD 는 890~1,105 mg L^-1 범위로 평균 981 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 62.1%의 COD가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 COD는 260~430 mg L^-1 범위로 평균 305 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 88.2%의 COD가 처리되었다. 소형 축산폐수처리장치에 쇄석을 주입한 경우, 1차 호기성조 처리수 중의 COD는 900~1,120 mg L^-1 범위로 평균 1,017 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 60.
이상의 결과를 미루어 볼 때, 여재 종류별 COD 처리효율은 왕사 ≒ 쇄석 > 제올라이트 > 방해석 순이었다.
이상의 결과를 미루어 볼 때, 여재 종류별 T-N 처리효율은 제올라이트 >> 쇄석 ≒ 왕사 ≒ 방해석 순이었다.
이상의 결과를 미루어 볼 때, 여재 종류별 T-P 처리효율은 방해석 > 왕사 ≒ 쇄석 ≒ 제올라이트 순이었다.
또한 T-N 처리효율은 제올라이트가 다른여재에 비해 높았고, T-P 처리효율은 방해석이 다른여재에 비해 높았다. 이상의 결과에서 COD, SS, T-N 및 T-P 모두를 안정적으로 처리할 수 있는 최적 여재는 왕사였다. 소형 축산폐수처리장치에서 질소와 인 처리효율을 극대화 하기 위해 호기성조 (왕사:쇄석:방해석=3:2:1)와 혐기성조 (왕사:쇄석:제올라이트=3:2:1)에 혼합여재를 주입한 결과 최적 여재인 왕사에 비해 질소 및 인 처리효율이 각각 15% 및 7% 향상되었다.
정석탈인법을 이용한 인 처리는 인을 함유하는 물에 인산칼슘으로 되는 동종동계종의 화합물과 접촉시키면 탈인제인 방해석 위에 인산칼슘이 생성, 정석하는 현상을 이용한 정석 탈인법으로 수중의 인은 Ca이온과 반응하여 난용성인 hydroxyapatite [Ca₅(OH)(PO₄)₃]로 처리되는 것으로 알려져 있다 (Heyman, 1988; Lahmann, 1989). 이상의 결과에서 소형 축산폐수처리장치에서 최적여재는 COD, SS, T-N 및 T-P 모두를 안정적으로 처리할 수 있는 왕사이었다. 하지만 향후 모든 인자를 고려한 최적공법 선정시 현행 공공처리시설 및 가축분뇨정화시설의 폐수 배출허용기준인 T-N 60 mg L^-1 및 T-P 8 mg L^-1을 만족하기 위해서는 질소 및 인의 처리효율이 더욱 향상되어야 할 것으로 판단된다.
2%의 COD가 처리되었다. 제올라이트를 단독으로 처리한 경우, 1차 호기성조 처리수 중의 COD는 1,120~1,420 mg L^-1범위로 평균 1,317 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 49.1%의 COD가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 COD는 410~530 mg L^-1 범위로 평균 464 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 82.1%의 COD가 처리되었다.
9%의 T-P가 처리되었다. 제올라이트의 경우 1차 호기 성조 처리수 중의 T-P 함량은 평균 26.5 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 79.8%의 T-P가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 T-P 함량은 평균 12.6 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 90.0%의 T-P가 처리되었다.
4%의 SS가 처리되었다. 제올라이트의 경우 1차 호기성조 처리수 중의 SS 함량은 615~730 mg L^-1 범위로 평균 648 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 81.7%의 SS가 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 SS 함량은 90~240 mg L^-1 범위로 평균 200 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 94.1%의 SS가 처리되었다.
8%의 T-N이 처리되었다. 제올라이트의 경우 1차 호기성조 처리수 중의 T-N 함량은 954~1,210 mg L^-1 범위로 평균 1,042 mg L^-1으로서 1차 호기성조에서 55.9%의 T-N이 처리되었고, 2차 혐기성조 처리수 중의 T-N 함량은 평균 636 mg L^-1으로서 2차 혐기성조에서 74.5%의 T-N이 처리되었다.
소규모 축산농가로부터 발생되는 축산폐수를 효과적으로 처리하기 위한 인공습지를 개발하기 위하여 인공습지에서 가장 중요한 인자 중 하나인 최적 여재의 선정에 관하여 연구하였다. 최적여재를 선정하기 위하여 여재를 왕사, 쇄석, 제올라이트 및 방해석으로 달리하여 충진한 후 각 여재별 축산폐수 처리효율 조사한 결과 COD 처리효율은 왕사가 다른 여재에 비하여 높았고, SS 처리효율은 모든 여재에서 94~95%로 큰 차이 없었다. 또한 T-N 처리효율은 제올라이트가 다른여재에 비해 높았고, T-P 처리효율은 방해석이 다른여재에 비해 높았다.
혼합여재 주입에 따른 오염물질의 처리효율을 조사한 결과 COD, SS, T-N 및 T-P의 처리효율은 혼합여재를 주입하지 않는 경우(대조구)가 각각 87, 94, 50 및 91%로 이었고, 혼합여재를 주입한 경우가 각각 84, 94, 65 및 98%로 혼합여재를 주입한 경우 질소 및 인 처리효율이 각각 15% 및 7% 향상되었다. 이와 같이 질소 및 인 처리효율이 향상된 것은 호기성조에 인 흡착능이 우수한 방해석을 사용하였고, 혐기성조에 암모니아성 질소 흡착능이 우수한 제올라이트를 사용하였기 때문으로 판단되며, 이 결과는 Seo(2005)의 여재별 흡착능 연구결과와도 일치되었다.

후속연구

특히 Seo(2005)는 인공습지에서 방해석을 이용하여 Ca-P로 흡착 및 침전시켜 인을 효율적으로 처리한 결과를 보고한 바 있다. 따라서 방해석은 유기물처리에는 효과적이지 못하지만 인 처리효율이 높아 인공습지에서 주여재로 사용되는 것보다 인 처리를 위한 기능성여재로 사용되어야 할 것으로 판단된다.
이상의 결과에서 소형 축산폐수처리장치에서 최적여재는 COD, SS, T-N 및 T-P 모두를 안정적으로 처리할 수 있는 왕사이었다. 하지만 향후 모든 인자를 고려한 최적공법 선정시 현행 공공처리시설 및 가축분뇨정화시설의 폐수 배출허용기준인 T-N 60 mg L^-1 및 T-P 8 mg L^-1을 만족하기 위해서는 질소 및 인의 처리효율이 더욱 향상되어야 할 것으로 판단된다. 따라서 소형 축산폐수처리장치에서 보다 안정적인 처리를 위해서는 최적 여재선정 이외에도 최적부하량 및 조합방법 등의 여러인자를 고려하여 최적공법을 확립해야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현행 자연친화형 오폐수처리공법으로는 무엇이 있는가?	그러나 현행 자연친화형 오폐수처리공법으로는 토양처리 방법, 산화지 처리법, 식물을 이용한 처리법, 습지 처리법, 휴경지를 이용한 처리 및 삼림토양침투에 의한 처리 등이 있으나, 이러한 자연정화공법은 오폐수처리에 있어서 악취발생이나 공극폐쇄로 인한 투수속도의 저하, 과다한 부지면적 소요 및 농어촌 지역의 특성상 오수 유입량의 큰 변동으로 처리효율 저하 등의 문제점이 있다 (Yun, 1998; Jeong, 1999). 따라서 최근에 자연정화공법에 의한 인공습지 축산폐수처리장을 개발하려고 하고 있으나, 이들 개발을 위해서는 수생식물, 여재 및 미생물 등 여러 구성인자의 최적조건 구명에 대한 연구가 필요한 실정이다.
	축산폐수 처리방법에는 무엇이 있는가?	또한 전체 가축분뇨 발생량 중 약 80%는 자체적으로 퇴비⋅액비화시설을 갖추어 비료로 활용하고 있으며, 일부 농가에서는 정화처리하거나 재활용 업체 및 해양배출, 공공처리시설을 이용하여 가축분뇨를 처리하고 있지만 신고미만 가축분뇨 발생량이 전체 가축분뇨 발생량의 11%인 15,787 m3 day-1로 아직까지 소규모이고, 지역적으로 분산되어 있어 축산폐수의 관리가 쉽지 않은 상황이다 (Ministry of Environmental, 2006). 또한 축산폐수 처리방법에는 생물학적 처리방법, 물리⋅화학적 처리방법 및 액상부식법 등이 있으며 최근에는 고효율의 처리방법과정화조 형식의 처리시스템이 개발되고 있다 (Park, 1997). 현장에서 적용되고 있는 처리방법은 주로 생물학적 처리 방법인 활성슬러지 공법이다.
	생물학적 처리 방법인 활성슬러지 공법의 단점은?	현장에서 적용되고 있는 처리방법은 주로 생물학적 처리 방법인 활성슬러지 공법이다. 이 공법은 운전시 폭기조 내의 거품 및 sludge bulking 문제가 자주 발생하고 슬러지의 침전성이 불량하고, 유지관리비가 높아 대규모의 처리장에서나 운전이 가능하며, 중규모 또는 그 이하 규모에서는 처리장치의 운전에 기술적⋅경제적 난점이 많은 것으로 알려져 있다 (Kim, 1996). 따라서 유지관리가 쉽고, 건설비 및 유지관리비가 저렴하고, 질소 및 인의 처리효율이 높은 소규모 축산농가에도 적합한 축산폐수 처리공법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

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Seo, D.C., Park, W.Y., Lim, J.S., Park, C.H., Lee, H.J., Kim, H.C., Lee, S.W., Lee, D.J., Cho, J.S. and Heo, J.S. 2008. A Study on the improvement of treatment efficiency for nitrogen and phosphorus by improved sewage treatment process in constructed wetland by natural purification method. Kor. J. Environ. Agric. 27(1), 27-34.

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Yun, S.M. 1998. The analysis of self-cleansingpower through the sewage disposal model of water plants and aggregate. Master Thesis, Korea National University of Education, Korea.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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