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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 총인 처리를 위한 응집제 최적 주입 자동제어를 위하여, 온라인 CAST 시스템 개념을 도입하고, 처리 인 농도에 대한 응집제 최적 주입율을 보다 손쉽게 결정 및 조절할 수 있는 실시간 자동제어가 가능한 운전자 친화적인 시스템을 구성하고자 하였다. 또한 구성된 응집제주입량 최적제어 시스템(molit coagulant-dosing optimization system, 이하 M-COS)을 실제 하수처리장 현장실험을 통하여 유량과 수질변화에 따른 현장 적용성을 검토하고자 하였다.
- 따라서, 본 연구에서는 총인 처리를 위한 응집제 최적 주입 자동제어를 위하여, 온라인 CAST 시스템 개념을 도입하고, 처리 인 농도에 대한 응집제 최적 주입율을 보다 손쉽게 결정 및 조절할 수 있는 실시간 자동제어가 가능한 운전자 친화적인 시스템을 구성하고자 하였다. 또한 구성된 응집제주입량 최적제어 시스템(molit coagulant-dosing optimization system, 이하 M-COS)을 실제 하수처리장 현장실험을 통하여 유량과 수질변화에 따른 현장 적용성을 검토하고자 하였다.
- 본 연구에서는 강화된 TP 처리를 위해, 처리해야 할 인 농도에 대한 응집제 최적 주입 비율을 보다 손쉽게 결정하고 조절할 수 있는 실시간 자동제어가 가능한 응집제 주입량 최적제어 시스템(M-COS)을 구성하였으며, 실제 하수처리장 현장실험을 통하여 유량과 수질 변동에 따른 현장 적용성을 검토하였다.
- 201 mg/L)로 방류되어 법적기준을 초과하는 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 수질과 유량에 따른 응집제 최적주입의 TP 자동제어가 필요할 것으로 판단하여 실시간 자동제어가 가능한 응집제 주입량 최적주입시스템(M-COS)을 구성하였다.
가설 설정
- a) It represents % decrease in the coagulant dose under M-COS operation compared with control. Value was calculated as 100×(A-B)/A, A and B mean coagulant dose under control or M-COS, respectively.
- b) Sample number for the influent and primary effluent was presented in the left column, and that for the secondary effluent was in the right column.
제안 방법
- (iii) 자동제어시스템이 내장된 ‘PLC (programmable logic controller)’와 ‘HMI (humanmachine interface)’에 의한 자동제어 화면으로 구성하였다.
- A-CTS에 생물반응조 유출수를 10 mL 샘플링하여 SCD로 SC를 측정하였고, 측정된 SC값이 0 mV 될 때까지 poly-DADMAC (diallydimethyl ammonium chloride, AFG Analytic GmbH)으로 적정하여 응집제 요구량을 산출하였다. 전하적정 완료 즉시 SC 측정부를 세척액(R124, AFG Analytic GmbH)으로 세척하고 다시 시료 10 mL를 취하여 동일한 방법으로 전하적정시험을 시행하였다.
- M-COS의 현장적용은 1월말(Period 1), 4월초(Period 2), 5월 중순(Period 3)의 각 시기에 M-COS가 설치된 pilot plant에서 운전·평가되었다. Jar-test에 의해 산출된 최소 응집제 주입량(25.0 mL/m3)을 기준으로, 대조군의 응집제 주입량을 25 mL/m3과 30 mL/m3으로 정율 주입하였고, M-COS에 의해 산출된 응집제 최적 주입량으로 실험군을 운전하였다. 응집제 주입 후 그에 따른 TP 농도 변화를 모니터링하였으며, 각각의 결과들을 Table 4와 Fig.
- M-COS의 경제성은, 대조군과 M-COS 실험군 운전결과를 근거로 하여, 처리용량 백만톤(1,000,000 m3/d) 시설을 기준으로 분석되었다. 첫째, 응집제 주입량에 따른 구입비를 산정하였고, 둘째, 응집제 주입에 의해 발생된 슬러지 처리 비용을 산정하였으며, 셋째, 산정된 응집제 구입비와 슬러지 처리비용을 합산하여 총 처리비용을 산출한 후, 대조군 대비 M-COS 사용을 통해 절감된 비용을 계산하였다(Table 5).
- M-COS의 자동제어 운전을 위하여 디지털 또는 아날로그 입출력 모듈을 통한 로직, 시퀀싱, 타이밍, 카운팅, 연산 등의 프로그램을 사용하여 프로세서를 제어하는 디지털 전자장치인 PLC console을 사용하였으며, 이 디지털 전자장치의 세계를 시·청각적으로 연결하는 인터페이스로 HMI를 사용하여 자동제어 운전화면을 구성하였다.
- Period 1, 2, 3에서 응집제 구입비용과 응집제 주입에 따라 발생된 슬러지 처리비용을 합산한 후, 처리용량(1,000,000 m3/d)을 반영하여 응집제 주입에 의해 증가된 처리비용을 산정하였다. 그 결과, 대조군과 M-COS 실험군의 처리비용 증가액은 각각 14.
- 시스템 자료들을 토대로 하여 전방제어(forward control)와 피드백제어(feedback control)를 병행하는 방식으로 진행하였으며, 시료채취 및 측정·분석, 제어·진단, 데이터베이스까지 시료당 측정시간을 약 15분 정도로 구성하였다. 구체적인 로직 다이어그램(Logic Diagram)은 김 등9)이 제시한 순서도를 본 연구에 맞게 변형하여 나타내었다(Fig. 1).
- 으로 산출하였다. 그 결과를 기준으로, J-STP 내 설치된 pilot plant에서 1월말(Period 1), 4월초(Period 2), 5월 중순(Period 3)의 기간 동안, 대조군의 응집제 주입량을 25 mL/m3 과 30 mL/m3으로 정율 주입하였고, M-COS에 의해 산출된 응집제 최적 주입량으로 실험군을 운전하였다.
- 대형 컨테이너는 A-CTS, TP & PO4-P 자동분석기, PO4-P 분석 전처리장비, 대조군과 M-COS 실험군용 침전반응조(20 L) 2개, PLC console, HMI monitor를 포함하였으며, 2개의 응집 반응조는 총인 처리효율 파악을 위해 대조군과 M-COS 실험군용으로 각각 사용되었다.
- 또한, 경제성 분석을 위하여, 응집제 주입량에 따른 구입비와 주입에 의해 발생된 슬러지량 및 그에 따른 슬러지 처리비용을 예측하였고, 그 예측된 결과값에 처리용량(1,000,000 m3/d)을 반영하여 증가된 처리비용을 평가하였다. 대조군과 M-COS 실험군의 처리비용 증가액은 각각 14.
- 또한, 길이를 0.6 m, 1.3 m, 1.5 m로 나누어 3개의 구획을 만들었고, 유입된 원수는 길이 0.6 m의 급속혼화조(G 1500/s)를 거쳐 나머지 2개의 완속혼화조(G 40/s, G 30/s)로 순차적으로 혼화·이동하였으며, 실시간으로 산정된 최적응집제 주입량이 급속혼화조로 자동주입되었다.
- 먼저, 현장적용을 위하여 J-STP의 생물반응조 유출수를 대상으로 수질 특성을 파악하였고, Jar-test를 통하여 최적 응집제량을 25 mL/m3으로 산출하였다. 그 결과를 기준으로, J-STP 내 설치된 pilot plant에서 1월말(Period 1), 4월초(Period 2), 5월 중순(Period 3)의 기간 동안, 대조군의 응집제 주입량을 25 mL/m3 과 30 mL/m3으로 정율 주입하였고, M-COS에 의해 산출된 응집제 최적 주입량으로 실험군을 운전하였다.
- 생물반응조 유출수의 SS가 높아 분석기의 자동시료주입 튜브의 막힘현상을 최소화하고자 200 µm 거름망을 포함하고 있는 전처리 장치를 별도로 구성하여 한번 거른 후, 자동분석기 내로 시료를 유입시켜 PO4-P를 측정하였고, 실시간으로 대체적인 생물반응조 유출수의 인 농도를 모니터링 하였다.
- 서울시에 위치한 J하수처리장(J-sewage treatment plant, J-STP)의 생물반응조 유출수를 채수하여 Jar-tester (C-JT-1, Changshin Science, Seoul, Korea)의 2 L Jar에 각각 분취하고, 응집제를 0.0, 1.0, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0 mg/L로 각각 주입하였으며, 120 rpm에서 1분간 급속교반하고, 40 rpm에서 15분간 완속교반 한 후 30분간 침전시켰다. 침전 후 상등액을 채취하여 분석하였으며, 분석된 수질항목은 화학적산소요구량(chemical oxygen demand, COD), 부유성 고형물질(suspended solid, SS), 총질소(total nitrogen, TN), 총인(total phosphorous, TP), 인산염인(phosphate phosphorous, PO4-P), pH, 알칼리도(alkalinity), 온도 등으로 수질오염공정시험법과 standard method에 준하여 측정하였다.
- 수동적으로 응집제를 일정량 조정하여 주입하는 대조군과 자동전하적정장치의 전하적정값과 인 자동분석기의 농도 자료를 통하여 실시간 측정값에 따라 적정 응집제 주입량을 산정하는 M-COS 자동연산모드를 적용한 실험군을 통하여 원수 내 TP 처리 특성을 파악하였다. 파악된 자료를 토대로, 대조군 대비 M-COS 실험군의 응집제 주입 절감률을 평가하였고, 주입된 응집제에 의한 슬러지 발생량을 예측하여 그에 따른 슬러지 처리비용도 분석하였다.
- 시스템 자료들을 토대로 하여 전방제어(forward control)와 피드백제어(feedback control)를 병행하는 방식으로 진행하였으며, 시료채취 및 측정·분석, 제어·진단, 데이터베이스까지 시료당 측정시간을 약 15분 정도로 구성하였다.
- 0 mL/m3)을 기준으로, 대조군의 응집제 주입량을 25 mL/m3과 30 mL/m3으로 정율 주입하였고, M-COS에 의해 산출된 응집제 최적 주입량으로 실험군을 운전하였다. 응집제 주입 후 그에 따른 TP 농도 변화를 모니터링하였으며, 각각의 결과들을 Table 4와 Fig. 3에 제시하였다.
- 응집제 주입 후, 대조군과 M-COS실험군의 TP 농도 변화를 각 기간 동안 분석하였으며(Fig. 3), 그에 따른 응집제 절감률을 평가하였다(Table 4). Period 1, 2, 3에서 각각 25 mL/m3, 30 mL/m3, 30 mL/m3의 응집제가 정율 주입된 대조군의 경우, 처리되고 남은 TP농도는 평균 0.
- 1일 응집제 구입비는 대조군과 M-COS 실험군에서 각각 3,900~4,680 천원과 3,494~4,259 천원으로 산정되었다. 응집제 주입에 따른 슬러지 발생량을 산정하기 위해 생물반응조 유출수에 응집제를 0.0, 1.0, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0 mg/L로 주입한 후 MLSS 농도를 측정하여 회귀분석 하였다(y = -3.9025x2 + 65.611x + 2425, R2 = 0.9853, x = coagulant dose, y = [MLSS]). 생물반응조 유출수에 10.
- 응집제 주입으로 처리된 대조군(일정한 양으로 응집제 주입)과 실험군(M-COS에 의한 응집제 주입)의 유출수를 분석기 내로 각각 유입시켜 마이크로뱃치(micro-batch)형 분석 방법으로 고온·고압에서 산화 분해한 후 아스코르빈산 환원법의 원리로 처리수의 TP 농도를 측정하였다.
- 응집제는 생물반응조 유출수, 유량, 수질 자료, 유동전위의 적정요구량을 바탕으로 주입율이 결정되어 주입될 수 있고, 일정시간 경과 후 처리된 TP 농도 결과는 실시간으로 모니터링될 수 있도록, 전방제어와 후방제어가 동시에 가능한 운전자 친화적인 자동화면으로 고안·제작하였다.
- 6 m의 급속혼화조(G 1500/s)를 거쳐 나머지 2개의 완속혼화조(G 40/s, G 30/s)로 순차적으로 혼화·이동하였으며, 실시간으로 산정된 최적응집제 주입량이 급속혼화조로 자동주입되었다. 응집혼화 후, 처리수를 컨테이너 내부의 침전지로 자동유입 시켜, 잔류 총인 농도를 측정하였다.
- 920 mg/L로 높게 나타났다. 이러한 부분들을 규제기준 이하로 제어하기 위해, 생물반응조 유출수 지점에 응집제 최적주입을 시도하였다. M-COS 운전의 직접적 처리대상수인 생물반응조 유출수의 성상을 분석하여 Table 3에 나타내었으며, 2012년 1월 1일부터 적용되는 1일 하수처리용량 500 m3 이상 III지역에 해당 하는 방류수 수질기준을 함께 표시하였다.
- A-CTS에 생물반응조 유출수를 10 mL 샘플링하여 SCD로 SC를 측정하였고, 측정된 SC값이 0 mV 될 때까지 poly-DADMAC (diallydimethyl ammonium chloride, AFG Analytic GmbH)으로 적정하여 응집제 요구량을 산출하였다. 전하적정 완료 즉시 SC 측정부를 세척액(R124, AFG Analytic GmbH)으로 세척하고 다시 시료 10 mL를 취하여 동일한 방법으로 전하적정시험을 시행하였다.
- 위와 같은 특성을 가진 생물반응조 유출수에 대한 최적 응집제 주입량을 결정하기 위해 Jar-test를 시행하였다. 즉, 유출수에 PAC응집제를 0.0, 1.0, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0 mg/L 농도로 주입한 후, 수질 오염원들의 농도를 측정하였고(Fig. 2), 최대 주입량(10.0 mg/L)에서의 오염원 제거율과 회귀분석을 통해 예측된 최적 응집제 주입량을 평가하였다.
- 처리대상수의 특성을 파악하기 위해 실시했던 Jar-test의 자료들을 바탕으로 A-CTS의 환산계수를 처리수 수질기준에 만족하도록 조정하였으며, 산출된 응집제 요구량과 환산 계수 및 그 외 생물반응조 유출수의 PO4-P, 처리수의 TP, pH, 온도, 유량 등의 자료들을 최적주입연산식에 적용하여 응집제 주입량을 결정하였다. 사용된 최적주입연산식은 Table 1에 제시하였다.
- /d) 시설을 기준으로 분석되었다. 첫째, 응집제 주입량에 따른 구입비를 산정하였고, 둘째, 응집제 주입에 의해 발생된 슬러지 처리 비용을 산정하였으며, 셋째, 산정된 응집제 구입비와 슬러지 처리비용을 합산하여 총 처리비용을 산출한 후, 대조군 대비 M-COS 사용을 통해 절감된 비용을 계산하였다(Table 5).
- 수동적으로 응집제를 일정량 조정하여 주입하는 대조군과 자동전하적정장치의 전하적정값과 인 자동분석기의 농도 자료를 통하여 실시간 측정값에 따라 적정 응집제 주입량을 산정하는 M-COS 자동연산모드를 적용한 실험군을 통하여 원수 내 TP 처리 특성을 파악하였다. 파악된 자료를 토대로, 대조군 대비 M-COS 실험군의 응집제 주입 절감률을 평가하였고, 주입된 응집제에 의한 슬러지 발생량을 예측하여 그에 따른 슬러지 처리비용도 분석하였다.
대상 데이터
- 침전 후 상등액을 채취하여 분석하였으며, 분석된 수질항목은 화학적산소요구량(chemical oxygen demand, COD), 부유성 고형물질(suspended solid, SS), 총질소(total nitrogen, TN), 총인(total phosphorous, TP), 인산염인(phosphate phosphorous, PO4-P), pH, 알칼리도(alkalinity), 온도 등으로 수질오염공정시험법과 standard method에 준하여 측정하였다.13,14) 사용된 응집제는 액상 PAC (Polyaluminium Chloride, [Al2(OH)nCl6-n]m, SamPAC 1500, Samgoo Chemical Industry, Ansan, Korea)로 염기성 알루미늄 중합체로서 산화알루미늄(Al2O3) 함량은 10%이며 비중은 1.2 이상이다.
- 본 연구에 사용된 A-CTS는 응집제 주입량 최적제어 시스템의 주요구성장치로서, SCD가 내장되어 있는 전하분석시스템(Charge Analyzing System, CAS, AFG Analytic GmbH, Sachsen, Germany), 샘플 챔버를 포함하는 온라인 샘플링 시스템, 자동세척시스템으로 구성하였다. CAS 내부의 SCD는 물속의 전기적 변화를 측정하는 기기로서, 시료수 중 전기적으로 하전된 입자들이 SCD 내부에서 왕복운동하는 피스톤에 순간적으로 부착되어 전극의 흐름에 따라 움직이고 이때의 전류를 측정할 수 있다.
- 대형 컨테이너는 A-CTS, TP & PO4-P 자동분석기, PO4-P 분석 전처리장비, 대조군과 M-COS 실험군용 침전반응조(20 L) 2개, PLC console, HMI monitor를 포함하였으며, 2개의 응집 반응조는 총인 처리효율 파악을 위해 대조군과 M-COS 실험군용으로 각각 사용되었다. 이 반응조로 유입되는 실험원수는 J-STP의 생물반응조 유출수(2차 침전지 유입 전단 지점)로서, 자동펌핑을 통하여 유입되었으며, 평균 유입유량과 체류시간을 130 m3/d와 22분으로 구성하였다. 또한, 길이를 0.
데이터처리
- TP제어를 목적으로 하는 M-COS의 기초참고자료로, 생물 반응조 유출수의 응집제 투입에 따른 최적효율을 파악하고자 Jar-test를 실시하였으며, 처리대상수의 Jar-test 전후 수질 특성도 함께 분석하였다.
- 위와 같은 특성을 가진 생물반응조 유출수에 대한 최적 응집제 주입량을 결정하기 위해 Jar-test를 시행하였다. 즉, 유출수에 PAC응집제를 0.
- 0 mg/L PAC를 주입할 경우, MLSS 농도는 응집제 주입 전 대비 약 9%(건조무게) 정도 증가한 것으로 관찰되었다. 응집제 주입에 따른 증가된 슬러지 발생량은, 위 결과값들의 회귀분석을 통해 산출된SS발생량에 SS 침전 제거율(Fig. 2)을 반영하였으며, 슬러지 평균 함수율(77%, J-STP, 2012)을 고려하여 최종 산정 하였다.
이론/모형
- 0 mg/L로 각각 주입하였으며, 120 rpm에서 1분간 급속교반하고, 40 rpm에서 15분간 완속교반 한 후 30분간 침전시켰다. 침전 후 상등액을 채취하여 분석하였으며, 분석된 수질항목은 화학적산소요구량(chemical oxygen demand, COD), 부유성 고형물질(suspended solid, SS), 총질소(total nitrogen, TN), 총인(total phosphorous, TP), 인산염인(phosphate phosphorous, PO4-P), pH, 알칼리도(alkalinity), 온도 등으로 수질오염공정시험법과 standard method에 준하여 측정하였다.13,14) 사용된 응집제는 액상 PAC (Polyaluminium Chloride, [Al2(OH)nCl6-n]m, SamPAC 1500, Samgoo Chemical Industry, Ansan, Korea)로 염기성 알루미늄 중합체로서 산화알루미늄(Al2O3) 함량은 10%이며 비중은 1.
성능/효과
- 본 연구에서 사용될 PAC 응집제는 알칼리도 및 pH 변동을 야기시키지 않으며, 낮은 pH 조건에서는 Al3+, AlOH2+, Al(OH)2+와 같은 monomer 형태로 많이 존재하여 응집효과가 낮으나, pH 7 정도의 중성 부근에서는 Al13O4(OH)247+ 등의 폴리머 형태로 존재하여 높은 응집효과를 나타내는 것으로 보고되었다.3) 따라서, 현장 처리대상 하수에서 측정된 이 중성 pH는, PAC 응집제 주입 시 응집효과를 높일 수 있는 좋은 조건으로 판단되었다.
- 6) 응집제 과량 주입은 응집·응결 및 침전공정의 플록 불량 원인으로 작용하며, 약품비 증가, 활성슬러지 반송에 의한 미생물 활성도 저하, 최종 슬러지 처리시 흡착으로 인한 기기수명 단축 등 2차 처리비용의 증가를 유발할 수 있다.
- M-COS에 의한 응집제 주입량 자료들을 살펴보면(Fig. 3), 정율 주입된 대조군에 비해 M-COS 실험군에서 간헐적으로 더 많은 양이 주입된 구간을 확인할 수 있었다. 이는 A-CTS 특성상, 하수 속의 인을 포함한 모든 음전하를 대상으로 응집제 요구량을 산정하기 때문에 COD, SS 등과 같은 오염물질들의 동시 제거라는 긍정적인 면도 있으나(Fig.
- Pilot plant 운전 결과, 기간별 대조군과 M-COS 실험군의 평균 응집제량은 각각 25.0 mL/m3, 30.0 mL/m3, 30.0 mL/ m3과 22.4 mL/m3, 25.4 mL/m3, 27.3 mL/m3으로 주입되었으며, 응집제 주입 후 처리되고 남은 TP 농도는 III지역 법적기준(0.5 mg/L 이하)을 모두 만족하고 있는 것으로 나타났다. 그러나, 수질에 따른 능동적 대처가 가능한 M-COS에 비해 대조군의 경우 과량으로 주입된 경우가 많이 발생하여, M-COS 실험군의 응집제 절감률은 각각 10.
- 039 mg/L까지 낮아졌다. TP 중 용존성 TP가 차지하는 비율은 초기 80% 정도에서 10.0 mg/L 응집제 주입 후 39% 정도 수준으로 감소하였다. 반면, TN농도와 용존성 TN(soluble TN, sTN) 농도는 응집제가 주입되지 않은 Jar에서는 각각 9.
- /d)을 반영하여 응집제 주입에 의해 증가된 처리비용을 산정하였다. 그 결과, 대조군과 M-COS 실험군의 처리비용 증가액은 각각 14.5~18.5 won/m3와 12.5~16.4 won/m3으로 산출되어, M-COS 실험군이 11.4~20.0%(평균 15.0%)의 비용절감 효과를 가져왔다. 본 연구에서 산출된 처리비용 증가액은, 정율 주입에 의한 응집제 주입 후 증가액을 산출한 박 등1)의 연구 결과(40.
- 5 mg/L 이하)을 모두 만족하고 있는 것으로 나타났다. 그러나, 수질에 따른 능동적 대처가 가능한 M-COS에 비해 대조군의 경우 과량으로 주입된 경우가 많이 발생하여, M-COS 실험군의 응집제 절감률은 각각 10.4%, 15.3%, 9.0%로 평균 11.6% 절감되는 것으로 평가되었다.
- 162 mg/L로 나타났다. 대조군과 M-COS 실험군 모두 응집제 주입 후 TP 농도는 III지역 법적기준(0.5 mg/L)을 만족하고 있으나, 수질에 따른 능동적 대처가 가능한 M-COS에 비해 대조군의 경우 과량으로 주입된 경우가 많이 발생하여, M-COS에 의한 응집제 절감률은 각각 10.4%, 15.3%, 9.0%로 평균 11.6%가 절감되는 것으로 평가되었다.
- /d)을 반영하여 증가된 처리비용을 평가하였다. 대조군과 M-COS 실험군의 처리비용 증가액은 각각 14.5 won/m3, 18.5 won/m3, 18.5 won/m3과 12.5 won/m3, 14.8 won/m3, 16.4 won/m3으로 산출되었으며, M-COS 실험군에서 13.8%, 20.0%, 11.4%로 평균 15.0%의 비용절감 효과가 나타나, 현장적용이 가능함을 판단할 수 있었다.
- 5% 절감,6) 평균 14% 절감9) 등의 결과들과 유사하여, J-STP 현장에 실제로 적용 가능함을 시사하였다. 더불어, 본 시스템은 운전자 친화적인 자동 제어 화면을 제공하고 있어, A-CTS에 의한 응집제 요구량 및 유입원수와 처리수의 인 농도를 실시간으로 동시에 모니터링 할 수 있으므로 기존 시스템 대비 더 발전적이고 차별성이 있음을 제시하였다. 따라서, 본 연구는 응집제 주입량 자동 제어 시스템의 현장 적용을 위한 유용한 자료로 활용될 수 있다.
- 341 mg/L으로 나타나, 침전된 고형물 내에 다량의 유기물질, 질소, 인이 함유되어 있음을 예측할 수 있었다. 또한, 고형물에 포함된 인 성분들의 98%가 중력에 의한 자연침강으로 제거되었으므로, 응집침전에 의한 TP 처리 시 침전 후 TP 농도가 실제 처리해야 될 인 농도임을 판단할 수 있었다. 생물반응조 유출수의 총부유 성고형물(MLSS)은 3124 mg/L, 유기성부유고형물(MLVSS) 은 2247 mg/L로, 총부유성고형물의 72% 정도가 유기성부유고형물임이 확인되었다.
- 6%로 보고한 바 있다. 본 연구에 사용된 J-STP의 생물반응조 유출수는 초기 TP농도가 1.271 mg/L로 상대적으로 낮아 제거효율이 낮게 나타난 것으로 사료되며, TP이외의 CODcr 등의 다른 오염물질 농도가 상대적으로 높았으므로 응집침전 반응 시 방해물질로 작용하여 응집제 주입량이 다소 높게 나타난 것으로 판단되었다.
- 0%)의 비용절감 효과를 가져왔다. 본 연구에서 산출된 처리비용 증가액은, 정율 주입에 의한 응집제 주입 후 증가액을 산출한 박 등1)의 연구 결과(40.6~48.7 won/m3)보다 최대 4배 가량 낮았다. 특히, M-COS 실험군은, 4개의 시범운영 지역에서 생물반응조 유출수에 응집제 처리 후 처리비용 증가액을 보고한 한국환경공단17)의 결과(10.
- 9853, x = coagulant dose, y = [MLSS]). 생물반응조 유출수에 10.0 mg/L PAC를 주입할 경우, MLSS 농도는 응집제 주입 전 대비 약 9%(건조무게) 정도 증가한 것으로 관찰되었다. 응집제 주입에 따른 증가된 슬러지 발생량은, 위 결과값들의 회귀분석을 통해 산출된SS발생량에 SS 침전 제거율(Fig.
- 생물반응조 유출수의 수질특성을 분석한 결과(Table 3), 총화학적산소요구량(TCODcr)은 3240.8 mg/L, 30분 침전 후 상등수를 측정한 침전 후 화학적산소요구량(post-sedimentary CODcr, pCODcr)은 11.7 mg/L이었다. 이 유출수의 침전 전․ 후의 TN은 각각 217.
- 또한, 고형물에 포함된 인 성분들의 98%가 중력에 의한 자연침강으로 제거되었으므로, 응집침전에 의한 TP 처리 시 침전 후 TP 농도가 실제 처리해야 될 인 농도임을 판단할 수 있었다. 생물반응조 유출수의 총부유 성고형물(MLSS)은 3124 mg/L, 유기성부유고형물(MLVSS) 은 2247 mg/L로, 총부유성고형물의 72% 정도가 유기성부유고형물임이 확인되었다.
- 온라인 CAST 시스템 개념이 도입된 A-CTS와 PO4-P 자동 분석기 시스템 개념을 접목하여 처음으로 구성된 M-COS 시스템의 현장실험은 평균 11.6%의 응집제 절감률을 보여주었다. 이는 응집제 절감률 측면에서, 응집제 주입량 자동 제어 시스템을 적용한 타 연구들의 평균 10% 절감,8) 2~33%절감,16) 6.
- 응집제 주입농도에 따른 수질항목들의 농도변화를 측정하여 회귀분석한 결과에 따라(Fig. 2), TP 법적기준 III지역의 규제기준 농도인 0.5 mg/L 이하를 만족시키는 최소 응집제량은 3.0 mg/L (25.0 mL/m3, 10% as Al2O3)로 산정되었으며, 이때 제거효율은 60.9%로 평가되었다. 박 등1)은 생물 반응조 유출수(초기 TP: 4.
- 응집제가 주입되지 않은 Jar에서 TP농도와 용존성 TP(soluble TP, sTP) 농도는 각각 1.271 mg/L와 1.017 mg/L로 측정되었으며, 10.0 mg/L 응집제를 주입한 Jar의 경우에는 각각의 농도가 0.100 mg/L와 0.039 mg/L까지 낮아졌다. TP 중 용존성 TP가 차지하는 비율은 초기 80% 정도에서 10.
- 7 mg/L이었다. 이 유출수의 침전 전․ 후의 TN은 각각 217.88 mg/L와 10.71 mg/L 이었으며, TP는 각각 90.051 mg/L와 1.341 mg/L으로 나타나, 침전된 고형물 내에 다량의 유기물질, 질소, 인이 함유되어 있음을 예측할 수 있었다. 또한, 고형물에 포함된 인 성분들의 98%가 중력에 의한 자연침강으로 제거되었으므로, 응집침전에 의한 TP 처리 시 침전 후 TP 농도가 실제 처리해야 될 인 농도임을 판단할 수 있었다.
- 인 농도 변화를 짧은 시간 주기로 모니터링하기 위해 부유성고형물을 다량 함유하고 있는 생물반응조 유출수를 200µm 필터에 여과하여 그 시료를 PO4-P 자동분석기로 측정 하여 인 농도 변화 경향을 파악한 결과, Period 1, 2, 3의 평균 PO4-P농도는 각각 0.741 mg/L, 0.771 mg/L, 0.785 mg/L 로 나타났으며, Fig. 3에서 볼 수 있듯이 각 기간의 오전 시간대에 PO4-P 농도가 대체적으로 높게 조사되었다.
- 7 won/m3)보다 최대 4배 가량 낮았다. 특히, M-COS 실험군은, 4개의 시범운영 지역에서 생물반응조 유출수에 응집제 처리 후 처리비용 증가액을 보고한 한국환경공단17)의 결과(10.2~20.9 won/m3) 범위 내로 산출되어, 현장적용이 가능함을 판단할 수 있었다.
후속연구
- 5) 화학적 처리에 따른 설비는 하수처리시설의 고도처리설비에 예비용으로 설치된 간이 약품투입 설비를 이용하거나 약품투입설비만 추가·보완하는 방식으로 이루어진다.
- 더불어, 본 시스템은 운전자 친화적인 자동 제어 화면을 제공하고 있어, A-CTS에 의한 응집제 요구량 및 유입원수와 처리수의 인 농도를 실시간으로 동시에 모니터링 할 수 있으므로 기존 시스템 대비 더 발전적이고 차별성이 있음을 제시하였다. 따라서, 본 연구는 응집제 주입량 자동 제어 시스템의 현장 적용을 위한 유용한 자료로 활용될 수 있다.
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