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문제 정의
- 1에서는 각 지역의 동절기 (1 ~ 2월)의 유입수내 영양염류의 농도를 나타냈다. 각 지역 마을하수도 유입수는 지역에 신설된 전체 마을하수도 유입수를 통계분석 하여 동절기 각 지역의 유입수 특성을 파악하고자 하였다. Table 2는 운전 기간 동안 유입된 유입수 내 영양염류의 농도 범위와 median 값을 나타내고 있다.
- 본 연구에서는 경상북도 봉화, 영양 그리고 안동 지역에 신설된 마을하수도 동절기 운전 결과 분석을 실시하였다. 이를 토대로 각 지역 유입하수의 특징, 동절기 안정적인 질소 제거 효율 확보를 위한 운전조건 등에 관한 연구를 수행하였다.
- 본 연구에서는 경상북도 봉화, 영양 그리고 안동 지역에 신설된 마을하수도 동절기 운전 결과 분석을 실시하였다. 이를 토대로 각 지역 유입하수의 특징, 동절기 안정적인 질소 제거 효율 확보를 위한 운전조건 등에 관한 연구를 수행하였다.
제안 방법
- bio-ceramic을 이용하여 반응조 내 고농도 미생물을 확보하여 안정적인 질산화를 유도 할 수 있고, 상등 수는 수면에 설치한 decanter를 이용하여 수직하강 배출하여 추가적인 오염물질 제거 효과를 기대 할 수 있다. 각 공법의 동절기 효율 분석을 위해 주 1회 샘플을 채취하여 COD, TN 그리고 TP를 분석하였다. 분석 방법은 수질오염공정시험법(MOE, 2008)에 의거하여 분석하였다.
- 3은 동절기 봉화, 영양 및 안동 지역의 신설 마을하수도 유입수와 방류수의 영양염류의 농도를 보여주고 있다. 운전 자료는 주 단위로 측정하였으며, 각 지역의 마을하수도 유입수와 방류수의 농도를 대표할 수 있는 median 값으로 정리하였다. 운전 기간 동안 유입수 내 영양염류 농도는 다소 변화를 보인 반면, 방류수의 영양염류 농도는 안정적으로 유지되었다고 보인다.
대상 데이터
- 연구 대상지역은 경상북도 봉화(10개소), 영양(5개소) 그리고 안동(11개소)에 신설된 총 26개 마을하수도로 구미·대구·부산 등 낙동강 인근 지역의 주요 상수원이자 상수원 보호 구역에 위치하고 있다.
이론/모형
- 각 공법의 동절기 효율 분석을 위해 주 1회 샘플을 채취하여 COD, TN 그리고 TP를 분석하였다. 분석 방법은 수질오염공정시험법(MOE, 2008)에 의거하여 분석하였다.
성능/효과
- 1) 봉화, 영양 및 안동 지역 중 영양 지역의 유입 하수 내 영양염류 농도가 가장 낮은 것으로 분석되었다. 이는 농지 면적과 가축 두수에 영향을 받은 것으로 판단된다.
- 2) 봉화, 영양 및 안동 지역에 신설된 동절기 마을 하수도 영양염류 농도를 살펴보면, 방류수 수질에 다소 변동이 있었지만 방류수 수질 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 동절기 영양염류 제거는 마을하수도 운전에 있어서 반드시 고려해야 할 사항으로 이 지역들에 도입된 공법들을 이용하면, 동절기에도 안정적인 영양염류 제거 효율을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
- 3) 봉화, 영양 및 안동 지역에 신설된 동절기 마을하수도의 영양염류 제거 효율은 SRT에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히 100 일 이상의 긴 SRT로 운전하면 영양염류 제거 효율이 감소하는 경향을 보였다.
- 4) 봉화, 영양 및 안동 지역에 신설된 동절기 마을하수도의 영양염류 제거 효율은 운전 기간 중 MLSS 농도에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 하지만 일정 MLSS 구간에서 영양염류 제거 효율의 변동폭이 크게 나타났다.
- 5) 마을하수도에서 동절기 영양염류 제거 효율이 60% 이상을 보인 것은 매우 고무적인 일이 될 수 있을 것이며, 다른 농촌 지역에 Air-vent SBR, AOSB 그리고 BCS-2 공법을 적용할 경우 동절기에도 안정적인 영양염류 제거 효율을 기대 할 수 있을 것이다.
- Fig. 6에서는 동절기 (1월 ~ 3월)에 나타난 마을하수도 운전 결과 (봉화:10개소, 영양:5개소, 안동:11개소)를 종합하여 신뢰구간 95% 범위에서 기대되는 처리 효율을 정리하였다. 이를 통해 동절기의 전반적인 영양염류 처리 효율을 파악할 수 있다.
- 이는 동절기 영양염류 제거를 위해 적절한 SRT로의 운전이 필요하다는 것을 의미한다. 본 연구 대상 지역의 경우 TN: SRT 50 ~ 80 일 TP: SRT 80 ~100 일에서 가장 높은 영양염류 제거 효율을 보이는 것으로 나타났다.
- 따라서 동절기에 기온이 낮아짐에 따라 안정적인 질소 제거 효율을 유지하기 어려운 경우가 발생하기에 이에 대한 대책이 필요하며, 마을하수도 유지관리가 매우 중요하다. 봉화, 영양 및 안동 지역에 신설된 동절기 마을하수도 질소 농도를 보면, 방류수 수질에 다소 변동이 있었지만 방류수 수질 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 이는 도입된 공법들이 동절기에도 안정적인 질소 제거 효율을 보이는 것으로 판단된다.
- 즉. 연구 대상 지역에 적용된 공법들은 운전 조건 관리 및 유지관리가 수행될 경우 동절기에도 안정적인 영양염류 처리가 가능할 것으로 판단된다.
- 운전 기간 동안 마을하수도 반응조 내 MLSS 농도는 약 1,500 ~ 8,000 mg/L 넓은 범위를 보였다. 영양염류 제거에 있어서 운전 기간 동안의 유지된 MLSS 농도 범위에서는 영양염류 제거 효율에 큰 영향을 미치지 않고, 60% 이상의 효율을 보이는 것으로 나타났다. 하지만 3000 mg/L 이하에서는 영양염류 제거 효율의 변화폭이 다른 구간에 비해 큰 것으로 나타났으며, 3000 mg/L 이상에서는 영양염류 제거 효율의 변화폭이 작아지는 것을 확인 할 수 있다.
- 운전 자료는 주 단위로 측정하였으며, 각 지역의 마을하수도 유입수와 방류수의 농도를 대표할 수 있는 median 값으로 정리하였다. 운전 기간 동안 유입수 내 영양염류 농도는 다소 변화를 보인 반면, 방류수의 영양염류 농도는 안정적으로 유지되었다고 보인다. 방류수의 경우에는 ‘공공하수처리시설의 방류수 수질 기준’에 따라 운전 자료 수집 기간 동안 방류수 수질 기준을 모두 만족한 것으로 나타났다.
- 4는 SRT에 따른 질소 별 제거 효율을 나타내고 있다. 운전 기간 중 전체 SRT 조건에서 영양영류의 제거 효율은 약 60% 정도로 나타냈고, 특히 TN의경우 SRT 50 ~ 80 일 구간, TP의 경우 SRT 80 ~100 일 구간에서 가장 높은 제거 효율을 보였다. 하지만 SRT 100 일 이상으로 운전하면 영양염류 제거 효율이 다소 감소하는 것으로 조사되었는데, 이는 미생물 중 활성미생물 비율 및 미생물의 활성도가 감소하여 초래된 결과로 판단된다.
- 2를 통해 확인할 수 있듯이, 안동지역에서 가장 큰 C/N과 C/P를 보였으며, 봉화지역에서 가장 낮은 값을 보였다. 유입수 성상 분석 결과 봉화와 안동 지역의 유입수 내 영양염류의 농도는 유사한 것으로 나타났다. 안동지역의 경우 봉화 지역에 비해 넓은 농지 면적과 대규모 가축 사육이 이루어지고 있는 것으로 조사되었다.
- , 2012). 유입수의 성상이 변화함에 따라 계절 별 안정적인 효율을 위해 필요로 하는 운전조건이 변화할 것으로 보여지며, SRT 변화에 따라 영양염류 제거 효율이 변화하는 것으로 보아 안정적인 영양염류 제거를 위해서는 SRT의 관리가 필요 한 것을 알 수 있다.
- Table 2는 운전 기간 동안 유입된 유입수 내 영양염류의 농도 범위와 median 값을 나타내고 있다. 조사 대상 기간 인 동절기 마을하수도 유입수 내 TN 농도는 30 ~ 45 mg/L, TP 농도는 3 ~ 5 mg/L의 값을 보였다. 지역 별 유입수 내 TN과 TP의 median값은 약 40 mg/L와 4 mg/L로 조사되었다.
- 3) 봉화, 영양 및 안동 지역에 신설된 동절기 마을하수도의 영양염류 제거 효율은 SRT에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히 100 일 이상의 긴 SRT로 운전하면 영양염류 제거 효율이 감소하는 경향을 보였다. 이는 동절기 영양염류 제거를 위해 적절한 SRT로의 운전이 필요하다는 것을 의미한다.
- 각 지역은 서울, 부산 등의 도시지역과 다소 다른 지역 내 대다수의 인구가 농업 및 축산업 등의 1차 산업에 종사하고 있는 지역이다. 하수처리대상 지역의 면적은 봉화 (6.06 km2 ), 영양(2.52 km2 ) 그리고 안동(2.78 km2 )이였으며, 지역 내 인구는 봉화지역이 약 6,000명으로 가장 많은 것으로 나타났다. 하지만 전체지역의 농지 면적과 가축 사육 두수는 안동 지역이 각각 약 210,00 km2과 약 112,000 마리로 가장 넓은 농지면적과 대규모의 가축 사육이 이루어지는 것으로 조사되었다.
- 영양염류 제거에 있어서 운전 기간 동안의 유지된 MLSS 농도 범위에서는 영양염류 제거 효율에 큰 영향을 미치지 않고, 60% 이상의 효율을 보이는 것으로 나타났다. 하지만 3000 mg/L 이하에서는 영양염류 제거 효율의 변화폭이 다른 구간에 비해 큰 것으로 나타났으며, 3000 mg/L 이상에서는 영양염류 제거 효율의 변화폭이 작아지는 것을 확인 할 수 있다. 본 연구 대상 지역의 경우 생물반응조 내 최소 MLSS 3000 mg/L 이상으로 유지시켜 주어야 안정적인 영양 염류 제거가 가능할 것으로 판단된다.
- 운전 기간 중 전체 SRT 조건에서 영양영류의 제거 효율은 약 60% 정도로 나타냈고, 특히 TN의경우 SRT 50 ~ 80 일 구간, TP의 경우 SRT 80 ~100 일 구간에서 가장 높은 제거 효율을 보였다. 하지만 SRT 100 일 이상으로 운전하면 영양염류 제거 효율이 다소 감소하는 것으로 조사되었는데, 이는 미생물 중 활성미생물 비율 및 미생물의 활성도가 감소하여 초래된 결과로 판단된다. 마을하수도 영양염류 제거 효율이 SRT에 따라 다소 변화하는 것은 미생물 배양, 안정화, 운영 및 유지관리 상태 등에 의해 처리 효율이 영향을 받은 것으로 사료된다.
후속연구
- 2) 봉화, 영양 및 안동 지역에 신설된 동절기 마을 하수도 영양염류 농도를 살펴보면, 방류수 수질에 다소 변동이 있었지만 방류수 수질 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 동절기 영양염류 제거는 마을하수도 운전에 있어서 반드시 고려해야 할 사항으로 이 지역들에 도입된 공법들을 이용하면, 동절기에도 안정적인 영양염류 제거 효율을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
- 하지만 3000 mg/L 이하에서는 영양염류 제거 효율의 변화폭이 다른 구간에 비해 큰 것으로 나타났으며, 3000 mg/L 이상에서는 영양염류 제거 효율의 변화폭이 작아지는 것을 확인 할 수 있다. 본 연구 대상 지역의 경우 생물반응조 내 최소 MLSS 3000 mg/L 이상으로 유지시켜 주어야 안정적인 영양 염류 제거가 가능할 것으로 판단된다. 이는 동절기 안정적인 영양염류 제거 효율 유지를 위해 MLSS 농도에 대한 조절이 필요하다는 것을 의미한다.
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