[논문]계절에 따른 농촌 지역 하수종말처리장의 처리 효율 변화

임지열; 길경익

doi:10.17663/jwr.2015.17.3.311

[국내논문] 계절에 따른 농촌 지역 하수종말처리장의 처리 효율 변화
Changes of Treatment Efficiency According to Seasonal Variation in Rural Area 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.17 no.3, 2015년, pp.311 - 319

임지열 (고려대학교 건축사회환경공학과) , 길경익 (서울과학기술대학교 건설시스템디자인공학과)

초록
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국토의 균형적인 개발과 수계 수질 보호를 목적으로 한국 정부는 농촌 지역 하수도 보급 사업을 진행하고 있다. 본 연구는 농촌 지역 하수도 보급 사업의 하나인 A 하수종말처리장의 연간 운전결과를 분석하였다. 농촌 지역 하수종말처리장 유입 하수 농도는 계절에 따라 변화하며, 여름철에 가장 낮은 것으로 나타났다. 계절 변화에 따른 생물반응조의 처리 효율은 유기물질에 비해 영양염류가 계절에 따라 처리 효율의 변화가 큰 것으로 나타났으며 겨울철에 가장 낮은 것으로 나타났다. 또한 영양염류는 체류시간과 F/M ratio에 대해 유기물보다 민감하게 반응한 결과를 보였다. 농촌 지역 하수종말처리장 공법 선정 시 계절에 따라 변화하는 유입 하수의 특성을 고려해야 한다. 또한 겨울철 영양염류의 안정적인 처리 효율을 위한 유지관리가 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Korean government has made progress in its project for sewage distribution in rural areas to ensure the balanced development of the country and its water conservation system. The project for sewage distribution in rural areas was analyzed with the yearly operational results of municipal wastewater treatment plant (MWTP). The sewage characteristics of the MWTP in a rural area changed according to seasonal variations, and the lowest pollution concentrations were obtained in the summer. The treatment efficiency of nutrients in the biological treatment process changed slightly more than the treatment efficiency of organic compounds, and the lowest treatment efficiency was obtained in winter. In addition, the relationship between treatment efficiency and retention time and F/M ratio showed similar results despite seasonal variations. It was considered that sewage characteristics and treatment efficiency changed according to seasonal variations when the treatment process was selected in MWTPs in rural areas. Especially, Maintenance of MWPT is need for the stable treatment efficiency of nutrients in the winter.

Keyword

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문제 정의

본 연구에서는 경상북도 봉화군에 신설된 A 하수종말처리장 1년간의 운전결과를 이용하여 계절 별 유입 하수 농도 변화, 운전 조건의 영향 그리고 효율 변화를 분석하였다. 이를 통해 신설 하수종말처리장의 전반적인 운전 상태를 평가하고자 하였으며, 영양염류 처리에 고려해야할 사항 들을 도출하고자 하였다.
본 연구에서는 경상북도 봉화군에 신설된 A 하수종말처리장 1년간의 운전결과를 이용하여 계절 별 유입 하수 농도 변화, 운전 조건의 영향 그리고 효율 변화를 분석하였다. 이를 통해 신설 하수종말처리장의 전반적인 운전 상태를 평가하고자 하였으며, 영양염류 처리에 고려해야할 사항 들을 도출하고자 하였다.

제안 방법

Table 1은 봉화군 및 A 하수종말처리장의 기초 정보를 확인할 수 있다(Bong-hwa gun, 2013; MOE, 2012). 효율 분석을 위한 시료 모니터링 기간은 2013년 1월 1일 ∼ 2013년 12월 31일이며, 모니터링 간격은 1회/일로 유입하수, 생물반응조 유입·유출수 그리고 방류수의 BOD, COD, TN 그리고 TP를 분석하였다. 수질 분석을 위한 실험은 수질오염공정시험법에 의거하였다(MOE, 2008).

대상 데이터

본 연구는 경상북도 봉화군에 신설된 A 하수종말처리장이며, 대구·경북 지역 주요 상수원인 낙동강 상류(안동·임하댐 주변) 인근에 위치하고 있다. 본 연구 신설 하수종말처리장의 위치는 Fig.

이론/모형

효율 분석을 위한 시료 모니터링 기간은 2013년 1월 1일 ∼ 2013년 12월 31일이며, 모니터링 간격은 1회/일로 유입하수, 생물반응조 유입·유출수 그리고 방류수의 BOD, COD, TN 그리고 TP를 분석하였다. 수질 분석을 위한 실험은 수질오염공정시험법에 의거하였다(MOE, 2008).

성능/효과

1) 농촌 지역 하수종말처리장 유입 하수 분석 결과 계절에 따라 유입 하수 농도가 변화하는 것으로 나타났다. 특히 BOD의 경우 계절 별 변동 폭이 가장 크며, 전반적으로 여름철에 유입 하수 농도가 낮은 것으로 나타났다.
1) 농촌 지역 하수종말처리장 유입 하수 분석 결과 계절에 따라 유입 하수 농도가 변화하는 것으로 나타났다. 특히 BOD의 경우 계절 별 변동 폭이 가장 크며, 전반적으로 여름철에 유입 하수 농도가 낮은 것으로 나타났다. 이는 여름철 집중 강우에 의한 영향으로 판단된다.
2) HRT와 SRT에 따른 처리 효율 변화를 분석한 결과 HRT에 비해 SRT의 영향이 큰 것으로 나타났다. 영양염류의 경우에는 동일한 체류시간에 유기물질에 비해 효율 범위가 넓게 나타났는데 이는 체류시간 이외의 유지관리 등의 영향을 받은 것으로 사료된다.
2) HRT와 SRT에 따른 처리 효율 변화를 분석한 결과 HRT에 비해 SRT의 영향이 큰 것으로 나타났다. 영양염류의 경우에는 동일한 체류시간에 유기물질에 비해 효율 범위가 넓게 나타났는데 이는 체류시간 이외의 유지관리 등의 영향을 받은 것으로 사료된다.
3) F/M ratio에 따른 유기물질의 처리 효율은 0.03 ∼0.09 kg BOD / (kg MLSS·day) 범위 내에서는 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 영양염류의 경우에는 유기물질과 비교하여 F/M ratio에 민감하게 반응하는 것으로 판단된다.
09 kg BOD / (kg MLSS·day) 범위 내에서는 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 영양염류의 경우에는 유기물질과 비교하여 F/M ratio에 민감하게 반응하는 것으로 판단된다.
4) 유기물질 처리 효율은 계절별로 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났지만, 영양염류의 경우 유기물질에 비해 계절에 따라 처리 효율의 변화가 큰 것으로 나타났다. 특히 겨울철 영양염류의 처리 효율이 다른 계절에 비해 낮은 것으로 나타났다.
4) 유기물질 처리 효율은 계절별로 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났지만, 영양염류의 경우 유기물질에 비해 계절에 따라 처리 효율의 변화가 큰 것으로 나타났다. 특히 겨울철 영양염류의 처리 효율이 다른 계절에 비해 낮은 것으로 나타났다. 이는 겨울철 안정적인 영양염류 처리 효율 확보를 위해 운전 조건 유지에 각별한 주의를 기울여야 할것으로 판단된다.
봉화군 A 하수종말처리장 운전 결과 전반적으로 안정적인 효율을 유지하며 운전되는 것으로 판단된다. 특히 겨울철 생물반응조 처리 효율이 감소함에도 불구하고 방류수 수질 기준을 만족하는 것으로 나타났다.
봉화군 A 하수종말처리장 운전 결과 전반적으로 안정적인 효율을 유지하며 운전되는 것으로 판단된다. 특히 겨울철 생물반응조 처리 효율이 감소함에도 불구하고 방류수 수질 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 하지만 향후 방류수 수질 기준이 강화될 가능성이 큰 질소 항목에 대한 대비 책을 마련 할 필요가 있을 것으로 전망된다.

후속연구

하지만 TN의 경우에는 현재는 20mg/L이지만, 향 후 수계 수질 보호를 위해 방류수 수질 기준이 강화될 가능성이 있다. 따라서 향 후 변화할 방류수 수질기준을 만족시키기 위해서는 질소 처리 효율을 증가시켜야 할 필요가 있다. Fig.
특히 영양염류의 처리 효율이 감소한 것으로 나타난 겨울철의 경우에도 안정적으로 방류수 수질을 확보할 수 있었으며, 전반적으로 안정적인 하수종말처리장이 운전되어 목표 수질을 만족할 수 있었던 것으로 판단된다. 하지만 방류수 수질 기준이 강화될 가능성이 높은 TN의 경우에는 향후 방류수 내 함유된 질소 농도를 낮출 하수종말 처리장 개조 방안을 고려해야 할 것으로 판단된다.
특히 겨울철 생물반응조 처리 효율이 감소함에도 불구하고 방류수 수질 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 하지만 향후 방류수 수질 기준이 강화될 가능성이 큰 질소 항목에 대한 대비 책을 마련 할 필요가 있을 것으로 전망된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	하수도가 보급되지 않은 지역은 대부분 어떤 지역인가?	이는 전 국토의 균형적인 개발과 더불어 소규모 농촌 지역에서 발생하는 하수처리를 통한 수계 수질을 보호하고자하는 정부의 의지를 알 수 있다. 대부분의 하수도가 보급되지 않은 지역은 인구 밀도가 낮거나 개발 제한 구역 그리고 상수원 및 하천 상류 인근 지역이다. 특히 상수원 및 하천 상류 인근 하수도가 보급되지 않은 지역의 경우에는 미처리된 하수 및 가축분뇨가 인근 수계로 직접 유입되어 수계 수질 오염의 주요 원인으로 작용한다.
	도시 하수에 비해 농촌 지역의 하수가 고농도 오염물질을 함유한 이유는?	농촌 지역의 하수는 도시 하수에 비해 고농도 오염물질을 함유한 것으로 보고되고 있으며, 계절에 따라 하수 성상이 변화하는 것으로 알려져 있다. 이는 농촌 지역이 도시 지역에 비해 논과 밭 등 농업을 목적으로 사용되는 토지 구성 비율이 높고, 가축 분뇨 발생량이 많은 것으로 알 수 있다. 특히 가축 분뇨는 고농도의 오염물질을 함유하고 있으며, 관리에 많은 어려움이 있다고 보고되고 있다 (Im and Gil, 2011; Im et al, 2012: Kim et al, 2012; Koh, 2002; park, 2008)
	하수종말처리장의 생물학적 처리란?	하수종말처리장에서 규제하는 방류수 수질 오염에 포함 되어 있는 유기물, 질소와 인 항목은 일반적으로 생물학적 처리를 통해 처리한다. 생물학적 처리는 수중에 존재하는 미생물의 반응 기작을 이용하여 수중의 오염물질을 처리하는 방법이다. 이는 미생물의 상태에 따라 효율이 영향을 받으며, 생물반응조가 안정되게 유지되는 것이 중요하다.

참고문헌 (19)

Bong-hwa gun (2013) Statistical year Book of Bonghwa 53th [Korean Literature]
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Choi, MY (2012). A study on the characteristics of wastewater treatment using package(biokube) for small scale sewage works. Master's Thesis, University of Seoul. Seoul, Korea. [Korean Literature]
Gil, K and Kim, T (2011). Runoff characteristics of refractory organic matters from Kyongan river watershed during rainfall event and dry season, J. of Korean society on water environment, 27(4), pp. 397-404. [Korean Literature]
Gil, K, Kim, T and Jung, MS (2011). Runoff characteristics of refractory organic matters from South-Han river watershed during rainfall event and dry season, J. of Korean society on water environment, 27(3), pp. 306-313. [Korean Literature]
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Jung, Y and Kim, S (2012). Characteristics of stormwater runoff from urban areas with industrial complex, J. of Wetlands Research, 14(1), pp. 131-137. [Korean Literature]
Kim, YH (2010). A study of the operation and maintenance in small scale sewage works. Master's Thesis, Dongshin University. Naju, Korea. [Korean Literature]
Kim, KJ, Kim JS, Kim LH and Yang KC (2012). Characteristics of Nutrient Uptake by Aquatic Plant in Constructed Wetlands for Treating Livestock Wastewater, Korean Wetlands Society, 14(1), pp. 121-130. [Korean Literature]
Koh, JK (2002). Articles of general interest : a study of government failure in livestock wastewater management, J. of The Korean Association for Policy Studies, 11(3), pp. 137-165. [Korean Literature]
Ministry of Environment (MOE) (2008) Certified Analytical Methods of Water Quality [Korean Literature]
Ministry of Environment (MOE) (2012) Statistics of Sewage [Korean Literature]
National Institute of Environmental Research (NIER). (2011). Increasing Trend of Refractory Organic Matters and the Management Plans for the Han River Basin. [Korean Literature]
Park, JH (2008) Process Evaluation through Comparative Performance Analysis of Advanced Biological treatment Technologies for Municipal Wastewater, PhD Thesis. Konkuk University. Seoul, Korea. [Korean Literature]

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표제어: PCR

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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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