This study was carried out to evaluate the performance of a lab-scale novel septic tank system for improving the conventional septic tank in the developing countries of water shortages. The lab-scale novel septic tank system consists of sepetic tank, aeration tank with HBC-ring, and sand filter. Opt...
This study was carried out to evaluate the performance of a lab-scale novel septic tank system for improving the conventional septic tank in the developing countries of water shortages. The lab-scale novel septic tank system consists of sepetic tank, aeration tank with HBC-ring, and sand filter. Optimum HRT was reguired about 1.5days to get a total COD removal efficiency of 90%, COD, BOD and SS removal efficiency was about 70%, 60%, and 85% in sepetic tank only. The structure of sepetic tank with two stages results in the high removal efficiency of organic matter. When sepetic tank, aeration tank, and sand filter were more than HRT 1.5days, 18hrs, and 12hrs, respectively, final effluent was less than 20 mg/L of BOD, 14 mg/L of SS, so that there is a high potential of its use for reusing water in flush toilet. There is no significant effect of HRT change on nutrient removal. Total nitrogen removal efficiency was about 40%, final effluent was 30~40 mg/L of TN, total phosphorus removal efficiency was about 11~25%, final effluent was 9~12 mg/L of TP. Because there is very small amounts of organic nitrogen and phosphorus in effluent, it was possible to reuse water for agricultural use.
This study was carried out to evaluate the performance of a lab-scale novel septic tank system for improving the conventional septic tank in the developing countries of water shortages. The lab-scale novel septic tank system consists of sepetic tank, aeration tank with HBC-ring, and sand filter. Optimum HRT was reguired about 1.5days to get a total COD removal efficiency of 90%, COD, BOD and SS removal efficiency was about 70%, 60%, and 85% in sepetic tank only. The structure of sepetic tank with two stages results in the high removal efficiency of organic matter. When sepetic tank, aeration tank, and sand filter were more than HRT 1.5days, 18hrs, and 12hrs, respectively, final effluent was less than 20 mg/L of BOD, 14 mg/L of SS, so that there is a high potential of its use for reusing water in flush toilet. There is no significant effect of HRT change on nutrient removal. Total nitrogen removal efficiency was about 40%, final effluent was 30~40 mg/L of TN, total phosphorus removal efficiency was about 11~25%, final effluent was 9~12 mg/L of TP. Because there is very small amounts of organic nitrogen and phosphorus in effluent, it was possible to reuse water for agricultural use.
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문제 정의
현지 학교 내 화장실은 수세식화장실로 간이식 정화조가 설치되어 있으나 상수도가 없어 빗물저장시설에서 화장실용수를 간헐적으로 공급하여 지속적인 화장실 사용하지 못해 악취발생, 정화조 유출수의 미처리 등으로 위생시설이 낙후하다. 따라서 본 연구의 목적은 빗물을 간헐적으로 이용하면서, 전력소요가 적고, 유지관리가 용이하고 비용이 저렴하고 정화조 유출수를 재이용할 수 있는 성능이 양호한 정화조 최적모형을 개발하여 현지 환경적정기술로 적용하고자 한다.
본 연구에서 물 부족 개발도상국은 아프리카 우간다이며 대상지역은 비교적 농촌지역인 쿠미지역에 위치한 K대학의 화장실로 열악한 화장실을 개선하고자 한다. 현지 학교 내 화장실은 수세식화장실로 간이식 정화조가 설치되어 있으나 상수도가 없어 빗물저장시설에서 화장실용수를 간헐적으로 공급하여 지속적인 화장실 사용하지 못해 악취발생, 정화조 유출수의 미처리 등으로 위생시설이 낙후하다.
UN은 2000년 9월에 UN 총회에서 새천년을 맞이하여 2015년까지 세계를 바꾸기 위한 천년개발목표(Millennium Development Goals; MDGs)을 수립하였다. 이 목표는 부유한 국가들이 가난한 국가를 도와서 더불어 잘 살아가는 세상을 창조하기 위해 만들어 낸 것이다. 이 MDGs의 목표 8가지 목표중 7번째가 환경성 지속성장가능보장(Ensure Environmental Sustainability)이고 이와 관련된 주요 지표로는 안전한 식수와 기초적인 위생환경에 대한 접근성이 부족한 인구의 비율을 반으로 감소시키는 것으로 제시되었다.
제안 방법
물이 충분히 하지 못해 화장실 용수가 부족하고, 전기공급이 원활하지 않고 하수관로 시설이 없는 개발도상국에서 공중화장실의 열악한 정화조를 개선하기 위한 적합한 실험실 모형정화조를 개발하여 운전한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구는 정화조의 최적모형 성능을 조사하기 위하여 체류시간(HRT)을 4일, 2일, 1일, 0.5일로 운전하면서 HRT에 따르는 최적 제거효율을 알아보기 위해 실험하였다. 여기서 HRT는 부패조(7.
수질분석은 각 HRT에서 최종 유출수의 COD농도가 일정하다고 판단되었을 때 정상 운전상태로 보고 3~4회의 시료를 채취하여 분석하였다. HRT 4일에서는 유입수의 부유물질이 많고 Pump 유량조절이 원활하지 않아 Batch로 운전하여 원수 주입을 하루에 2~3회 주입하였으며, 다른 HRT에서는 연속운전이 가능하였다.
대상 데이터
본 연구에서 사용된 원수는 대전대학교 공학관 정화조 유입 분뇨를 채취하여 2mm 체(No.10)로 걸러서 수돗물로 약 10배 희석하여 사용하였으며, 유입된 원수의 성상을 Table 1 에 나타내었다.
본 연구에서 사용한 HBC 접촉재는 폴리염화비닐리덴의 filament 실(HBC-ring)이며, 실의 두께는 600-1800 denier (denier: 생사 나이론의 굵기를 재는 단위, 450m 실이 0.05g일때 1denier이다)정도이고 16개의 원사와 접속사가 서로 교차 하여 형성된 심선재로 이루어져 있고, 링의 직경은 25-50 mm 이며 하전성이 월등하고 적당한 강성을 가지고 있다.
포기조의 내부 바닥에는 길이가 27 cm, 직경 1 cm인 웨이브분사기를 사용하여 포기를 실시하였으며, 각 반응조간 연결은 직경 10 mm의 고무관을 사용하였다. 포기조의 내부에는 미생물 부착을 유도하기 위해 접촉재로 H회사의 HBC-Ring(Hanging Bio Contactor-Ring)을 사용하였는데 길이 17 cm의 HBC Ring 8개를 철사로 매달고 포기조내에 상하로 설치하였다.
이론/모형
HRT 4일에서는 유입수의 부유물질이 많고 Pump 유량조절이 원활하지 않아 Batch로 운전하여 원수 주입을 하루에 2~3회 주입하였으며, 다른 HRT에서는 연속운전이 가능하였다. 반응조 운전기간중 원수와 각 반응조 처리수를 채수하였고 시료에 대한 분석항목은 pH, BOD, CODcr, SS, TN, TP 등이었으며 시료의 분석방법은 APHA, AWWA, and WEF (2005)에 의해 분석하였다.
성능/효과
1) 부패조, 포기조, 여과조로 구성된 모형정화조의 전체 COD 제거효율 90%를 얻기 위해서는 최적 HRT는 1.5일 이상 필요하며 이 경우 부패조에서 COD 제거효율은 약 70%, BOD 제거효율은 약 60%, SS 제거효율은 85%를 가지므로 별도의 에너지가 필요하지 않는 부패조의 구조를 2단계로 하는 것이 필요하다.
2) 부패조, 포기조, 여과조의 HRT를 각각 1.5일, 18시간, 12시간 이상으로 운전할 경우 최종 유출수의 농도가 BOD 20 mg/L이하, SS 14 mg/L이하 정도로 처리 가능하므로 현지 수세식 화장실 용수로 재이용 가능성이 매우 높은 편이다.
3) 영양소제거는 HRT에 따라 큰 차이가 없었으며 전체 TN 제거효율은 약 40%정도에서 최종 유출수 TN 농도는 30~ 40 mg/L, TP 제거효율은 약 11~25%정도에서 최종 유출 수의 TP 농도는 9~12 mg/L 수준이었다. 최종 유출수의 총 질소, 총 인 성분의 기준이 없고, 현지 물부족 상태를 감안한다면 필요시 농업용수로서의 재이용이 가능하다.
4) 최종 유출수를 부패조로 반송시켰을 때 유기물질의 제거 효율은 반송전에 비해 약간 상승하였으며, 유출수의 BOD와 SS농도를 각각 17 mg/L, 19 mg/L으로 유지할 수 있으므로 화장실 용수가 부족할 경우에도 최종 유출수를 재이용하는 것이 가능하다.
유출수의 재이용을 통해 유기물질의 제거효율에는 큰 문제없이 활용할 수 있음을 보여주었지만 영양소제거는 충분히 제거되지 않았다. 최종 유출수의 반송을 통해 포기조에서 질산화가 일어나고 질산성질소가 어느 정도 HBC-ring에 의해 탈질이 되고, 제거되지 않은 질산성질소가 혐기조에서 탈질이 일어나서 총 질소제거효율을 높일 수 있을 것으로 기대하였는데 온도문제로 충분한 결과를 얻을 수 없었지만 개발도상국에서 온도저하의 문제(최저온도 17~25°C)가 없을 것으로 예상되므로 반송을 통해 질소제거가 가능할 것으로 예측한다.
3) 영양소제거는 HRT에 따라 큰 차이가 없었으며 전체 TN 제거효율은 약 40%정도에서 최종 유출수 TN 농도는 30~ 40 mg/L, TP 제거효율은 약 11~25%정도에서 최종 유출 수의 TP 농도는 9~12 mg/L 수준이었다. 최종 유출수의 총 질소, 총 인 성분의 기준이 없고, 현지 물부족 상태를 감안한다면 필요시 농업용수로서의 재이용이 가능하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
저장조란 무엇인가?
주요 사용된 반응조는 부패조(Septic tank), 포기조(Aeration tank), 여과조(Sand filter)로 구성되어 있다. 저장조는 원수를 연속적으로 공급하기 위한 저장탱크이다. 각 반응조의 재질은 아크릴로 제작하였으며 주요 반응조의 제원과 크기는 부패조(18W*20L*20H cm : 7.
천년개발목표를 수립은 무엇을 의미하는가?
UN은 2000년 9월에 UN 총회에서 새천년을 맞이하여 2015년까지 세계를 바꾸기 위한 천년개발목표(Millennium Development Goals; MDGs)을 수립하였다. 이 목표는 부유한 국가들이 가난한 국가를 도와서 더불어 잘 살아가는 세상을 창조하기 위해 만들어 낸 것이다. 이 MDGs의 목표 8가지 목표중 7번째가 환경성 지속성장가능보장(Ensure Environmental Sustainability)이고 이와 관련된 주요 지표로는 안전한 식수와 기초적인 위생환경에 대한 접근성이 부족한 인구의 비율을 반으로 감소시키는 것으로 제시되었다.
노상배변의 문제점은 무엇인가?
같은 해 11억 명의 인구는 위생시설을 전혀 사용하지 못하고 노상배변(排便)을 할 수밖에 없었다. 노상배변은 건강에 심각한 위험을 야기하는데, 특히 적절하지 못한 분뇨(糞尿)의 위험에 가장 노출되어 있는 빈곤층들에게는 더욱 위험이 심각하다.
참고문헌 (11)
American Public Health Association, American Water Works Association and Water Environment Federation (APHA, AWWA, and WEF). (2005). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21th Ed., Washington D.C.
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