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[국내논문] 고도 하수처리장의 전과정평가에 따른 환경성 및 경제성 평가
Evaluation of Environmental and Economic Impacts of Advanced Wastewater Treatment Plants with Life Cycle Assessment 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.52 no.4, 2014년, pp.503 - 515  

표세희 (경희대학교 환경공학과) ,  김민정 (경희대학교 환경공학과) ,  이승철 (경희대학교 환경공학과) ,  유창규 (경희대학교 환경공학과)

초록
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최근 하수처리장의 질소 및 인 방류수 수질기준이 강화되고 슬러지의 해양투기가 금지됨에 따라 기존 표준활성슬러지공법의 고도처리공법으로의 증설 및 새로운 하수슬러지 처리공법에 대한 환경성, 경제성 평가의 필요성이 증가하고 있다. 이러한 고도처리 및 슬러지 처리공법은 운영 단계뿐만 아니라 건설, 폐기를 포함한 전과정에 걸쳐 환경 전반에 영향을 미치며 경제적 비용을 소모하므로, 본 연구에서는 건설에서부터 폐기까지의 전과정을 고려하여 고도처리공정 및 슬러지 처리 공법의 환경성, 경제성을 평가하고자 한다. 고도처리공법으로 Anaerobic/Anoxic/Oxic ($A_2O$), Bamard Denitrification Phosphate (Bardenpho), Virginia Initiative Plant (VIP), Modified University of Cape Town (MUCT) 공법을, 슬러지 처리공법으로는 매립, 소각, 퇴비화를 선정하였다. 각 공법에 따른 환경성, 경제성 평가를 위하여 International organization for standardization (ISO)에서 제시하는 가이드라인을 따라 전과정평가를 수행하였으며, 전생애비용을 산정 비교하였다. 각 고도처리 공법에 대한 평가 결과, 환경영향 측면에서는 운영 단계에서의 생물학적 처리로 인한 온실가스 배출이, 경제성 측면에서는 운영 단계에서의 전력소모가 가장 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 가장 친환경적인 하수처리 및 슬러지 처리공법은 $A_2O$ 공법과 퇴비화로 환경에 가장 큰 영향을 미치는 CAS 공법과 매립에 비해 환경영향을 52% 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 경제적인 측면에서는 가장 많은 비용을 소요하는 CAS 공법과 매립 적용 시에 비해 MUCT 공법과 퇴비화가 전생애비용을 62% 절약할 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 고도처리 공법으로의 증설 및 슬러지 처리에 대한 전과정을 고려하여 친환경적이며 경제적인 공법을 선정하기 위해 전과정평가를 수행하고 전생애비용을 산출하여 각 공법을 비교 및 평가하였으며, 전과정평가의 환경성 및 경제성에 중요한 영향인자를 분석하였다. 따라서 본 연구의 방법론을 통하여 환경부하 및 경비 절감을 고려한 고도처리공법의 개보수 공정 및 슬러지 공정 선택이 가능할 것으로 예상된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A lot of existing wastewater treatment plants (WWTPs) are rebuilt or retrofitted for advanced wastewater treatment processes to cope with reinforced effluent criteria of nitrogen and phosphorous. Moreover, how to treat the wasted sludge from WWTPs has been also issued since the discharge of the wast...

Keyword

#Advanced Wastewater Treatment   #Sludge Treatment   #Life Cycle Assessment (LCA)   #Life Cycle Cost (LCC)   #Environmental Impact  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
정부가 방류수 수질기준을 규제하기 시작한건 몇 년 부터인가? 이에 수계로 배출되는 인과 질소 등의 영양물질이 증가하면서 호수의 부영양화 빈도 또한 높아져 안정적인 용수원 확보에 큰 문제가 되고 있다. 이에 정부는 1996년부터 질소와 인의 방류수 수질기준을 수질환경보전법에 명시하여 규제하기 시작하였으며, 방류수 수질 기준을 점차적으로 강화하고 있다. 현재 많은 하수처리장이 방류수 수질 기준을 맞추기 위해 기존의 탄소처리 중심의 표준활성슬러지공법(Conventional Activated Sludge process, CAS)에서 영양염류 처리중심의 고도처리 공법으로 전환되는 추세이다.
오염물질의 부하량이 증가하는 원인은 무엇인가? 산업 발전과 그에 따른 도시화로 도시하수 및 산업폐수 배출량이 증가하여 이로 인한 오염물질의 부하량이 증가하고 있다. 이에 수계로 배출되는 인과 질소 등의 영양물질이 증가하면서 호수의 부영양화 빈도 또한 높아져 안정적인 용수원 확보에 큰 문제가 되고 있다.
고도처리 공법으로 전환 할 때에는 어떤 평가가 필요한가? 현재 많은 하수처리장이 방류수 수질 기준을 맞추기 위해 기존의 탄소처리 중심의 표준활성슬러지공법(Conventional Activated Sludge process, CAS)에서 영양염류 처리중심의 고도처리 공법으로 전환되는 추세이다. 이러한 일반공정에서 고도처리 공정으로의 효율적인 개·보수를 위해서는 각 고도처리공정의 특징에 따른 환경성 및 경제성 변화에 대한 평가가 필요하다[1-4].따라서, 이러한 필요성으로 인해 최근 일반공정 및 고도처리 공정에 대한 경제성 및 환경성 평가 연구가 증가하고 있다.
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참고문헌 (20)

  1. Kim, M. H. and Yoo, C. K., "Design and Environmental/Economic Performance Evaluation of Wastewater Treatment Plants Using Modeling Methodology," Korean Chem. Eng. Res., 46(3), 610-618(2008). 

  2. Jung, Y. L., "Application of LCA for the Operation Phase Between Standard Activated Sludge and $A_2O$ process," Ph. M. thesis, the Univ. of Seoul, Korea(2007). 

  3. Oh, T. S., Kim, M. J., Lim, J. J., Kim, Y. S. and Yoo, C. K., "Estimate and Environmental Assessment of Greenhouse Gas(GHG) Emissions and Sludge Emissions in Wastewater Treatment Processes for Climate Change," Korean Chem. Eng. Res., 49(2), 187-194(2011). 

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  4. Zhou, Z., Wu, Z., Wang, Z., Tang, S., Gu, G., Wang, L., Wang, Y. and Xin, Z., "Simulation and Performance Evaluation of the Anoxic/anaerobic/aerobic Process for Biological Nutrient Removal," Korean J. Chem. Eng., 28(5), 1233-1240(2011). 

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  5. Han, J. Y., Cho, H. C. and Kim, D. K., "Life Cycle Assessment (LCA) Study of Wastewater Sludge Treatment Systems: Incineration, Composting, Solidification," J. Korean Inst. Resource Recycling, 11(4), 17-26(2002). 

  6. International Standards Organization, Environmental Management-Life Cycle Assessment- Principle and Frameworks, ISO 14040(2006). 

  7. Small and Medium Business Administration, Green Management, http://www.greenbiz.go.kr/Ind01020000.action(2010). 

  8. Hong, J., Hong, J., Otaki, M. and Jolliet, O., "Environmental and Economic Life Cycle Assessment for Sewage Sludge Treatment Processes in Japan," Waste Manage., 29, 696-703(2009). 

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  9. Pasqualino, J. C., Meneses, M., Abella, M. and Castells, F., "LCA as a Decision Support Tool for the Environmental Improvement of the Operation of a Municipal Wastewater Treatment Plant," Environ. Sci. Technol., 43, 3300-3307(2009). 

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  10. Foley, J., Haas, D. D., Hartley, K. and Lant, P., "Comprehensive Life Cycle Inventories of Alternative Wastewater Treatment Systems," Wat. Res., 44, 1654-1666(2010). 

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  11. Kim, M. J., Kim, M. H., Kim, Y. S. and Yoo, C. K., "Design of a Wastewater Treatment Plant Upgrading to Advanced Nutrient Removal Treatment Using Modeling Methodology and Multivariate Statistical Analysis for Process Optimization," Korean Chem. Eng. Res., 48(5), 589-597(2010). 

  12. IPCC, IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories(2006). 

  13. Choi, T. H., "Waste Water Treatment Technology Using Adjuvants Coagulation," Ph. M. thesis, Seoul National Univ. of Science and Technology, Korea(2011). 

  14. Thomsen, M. and Lyck, E., Emission of $CH_4$ and $N_2O$ from Wastewater Treatment Plants (6B), NERI Technical Note No.208, Ministry of the Environment, Denmark(2005). 

  15. Ristimaki, M., Saynajoki, A., Heinonen, J. and Junnila, S., "Combining Life Cycle Costing and Life Cycle Assessment for an Analysis of a New Residential District Energy System Design," Energy, 63, 168-179(2013). 

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  17. Finkbeiner, M., Schau, E. M., Lehmann, A. and Traverso, M., "Towards Life Cycle Sustainabolity Assessment," Sustainability, 2(10), 3309-3322(2010). 

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  19. Lee, J. I., Lee, K. Y. and Yoo, Y. S., Inhibition of waste oversea dump and project, Gyeonggi Research Institute(2013). 

  20. Lee, H. K., "The study of Change of Operating Factors with Traditional Activated Sludge and Attached Microorganism Process for the Nitrogen and Phosphorus Removal," Ph. M. thesis, Seoul National Univ. of Science and Technology, Korea(2009). 

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