본 연구는 하수와 연계처리 되고 있는 분뇨의 유기물부하를 저감시킬 수 있는 전처리기술로서 마이크로버블을 이용하여 OH radical에 의한 유기물 산화 및 부유물질 저감 효과를 검토하였다. 가압식 마이크로버블 발생장치를 이용하여 생분뇨를 4시간의 HRT로 3개월간 연속 실험하였다. 마이크로버블을 이용하여 분뇨를 부상처리할 경우 SS 제거율은 평균 71.0%이었으며, 부상분리에 의한 스컴 및 고형물질이 제거됨에 따라 $TCOD_{Cr}$, TBOD, 총질소, 총인의 제거율은 각각 평균 51.5%, 47.9%, 17.1%, 14.7%로 나타났다. OH radical에 의한 용존성 유기물질의 분해능을 검토한 결과, $SCOD_{Cr}$의 경우 평균 25.0% 제거되었고 SBOD의 경우 평균 17.1% 제거되었다. 용존성 질소와 인은 각각 평균 11.9% 및 7.4% 정도 제거됨으로써 수중에서 마이크로버블이 소멸되면서 발생되는 OH radical의 강력한 산화력에 의하여 용존성 유기물질들이 제거됨을 확인할 수 있었다. 따라서 분뇨처리공정 전단부에 마이크로버블 부상조를 설치할 경우 부상분리에 의한 고형물 제거는 물론 용존성 유기물질의 산화에 의하여 후속 생물학적 처리시설의 안정적 운영에 충분한 기여를 할 것으로 판단된다.
본 연구는 하수와 연계처리 되고 있는 분뇨의 유기물부하를 저감시킬 수 있는 전처리기술로서 마이크로버블을 이용하여 OH radical에 의한 유기물 산화 및 부유물질 저감 효과를 검토하였다. 가압식 마이크로버블 발생장치를 이용하여 생분뇨를 4시간의 HRT로 3개월간 연속 실험하였다. 마이크로버블을 이용하여 분뇨를 부상처리할 경우 SS 제거율은 평균 71.0%이었으며, 부상분리에 의한 스컴 및 고형물질이 제거됨에 따라 $TCOD_{Cr}$, TBOD, 총질소, 총인의 제거율은 각각 평균 51.5%, 47.9%, 17.1%, 14.7%로 나타났다. OH radical에 의한 용존성 유기물질의 분해능을 검토한 결과, $SCOD_{Cr}$의 경우 평균 25.0% 제거되었고 SBOD의 경우 평균 17.1% 제거되었다. 용존성 질소와 인은 각각 평균 11.9% 및 7.4% 정도 제거됨으로써 수중에서 마이크로버블이 소멸되면서 발생되는 OH radical의 강력한 산화력에 의하여 용존성 유기물질들이 제거됨을 확인할 수 있었다. 따라서 분뇨처리공정 전단부에 마이크로버블 부상조를 설치할 경우 부상분리에 의한 고형물 제거는 물론 용존성 유기물질의 산화에 의하여 후속 생물학적 처리시설의 안정적 운영에 충분한 기여를 할 것으로 판단된다.
This study was conducted to investigate the effect of OH radicals on organic matter oxidation and suspended solids removal using microbubble as a pre-treatment technique to reduce the organic load of night soil in connection with sewage. The experiment was conducted for three months at HRT 4 hours u...
This study was conducted to investigate the effect of OH radicals on organic matter oxidation and suspended solids removal using microbubble as a pre-treatment technique to reduce the organic load of night soil in connection with sewage. The experiment was conducted for three months at HRT 4 hours using pressurized type microbubble generator. The mean SS removal efficiency was achieved 71%. The average removal efficiency of $TCOD_{Cr}$, TBOD, TN and TP were achieved for 51.5%, 47.9%, and 14.7% respectively, as scum and SS were removed by flotation separation. The removal efficiency of soluble organic matters were 25.0%, 17.1% for $SCOD_{Cr}$, SBOD by air microbubble supply. Soluble nitrogen and phosphorus were removed average of 11.9% and 7.4%, respectively. As s result, it was confirmed that soluble organic matters were removed by air microbubble supplied. Generated OH radicals when the microbubble was collapsed, can decompose the soluble organic matters. Therefore, The microbubble flotation process was installed at the front of night soil treatment process, it will contribute to the stable operation of the subsequent biological treatment facility by oxidation of the dissolved organic matters as well as removal of SS by flotation separation.
This study was conducted to investigate the effect of OH radicals on organic matter oxidation and suspended solids removal using microbubble as a pre-treatment technique to reduce the organic load of night soil in connection with sewage. The experiment was conducted for three months at HRT 4 hours using pressurized type microbubble generator. The mean SS removal efficiency was achieved 71%. The average removal efficiency of $TCOD_{Cr}$, TBOD, TN and TP were achieved for 51.5%, 47.9%, and 14.7% respectively, as scum and SS were removed by flotation separation. The removal efficiency of soluble organic matters were 25.0%, 17.1% for $SCOD_{Cr}$, SBOD by air microbubble supply. Soluble nitrogen and phosphorus were removed average of 11.9% and 7.4%, respectively. As s result, it was confirmed that soluble organic matters were removed by air microbubble supplied. Generated OH radicals when the microbubble was collapsed, can decompose the soluble organic matters. Therefore, The microbubble flotation process was installed at the front of night soil treatment process, it will contribute to the stable operation of the subsequent biological treatment facility by oxidation of the dissolved organic matters as well as removal of SS by flotation separation.
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문제 정의
본 연구에서는 분뇨의 전처리기술로서 마이크로 버블에 의한 고형물 분리 및 유기물 제거효과를 검토하였다.
제안 방법
마이크로버블 발생을 위한 공기용해설비는 가압수(순환수)를 보내는 가압펌프(PU-S990U, Wilo, Germany), 공기를 용해하는 가압탱크, 공기원이 공급되는 컴프레서(AT-2525A, Besto, China), 가압용해수를 대기 개방하는 감압밸브로 구성되어있다. 가압펌프를 이용하여 분뇨를 순환시키며 이때 컴프레서를 이용하여 주입된 공기는 순환수와 함께 가압탱크 안에서 혼합되어 배관에 설치된 벤튜리 노즐을 통해 부상조의 내부로 고압으로 분사됨으로써 다량의 미세기포가 발생되도록 하였다.
, TN, TP 및 SS를 분석하였다. 또한, 용존성 유기물의 제거정도를 파악하기 위해 유입수 및 처리수에 포함된 SBOD, SCODCr, S-TN, S-TP를 평가하였다. 각 항목은 수질오염공정시험기준17) 및 Standard Methods18)에 따라 분석하였으며, 용존성 유기물을 분석하기 위하여 0.
마이크로버블 공급에 의한 분뇨내의 유기물 제거특성을 파악하기 위해 TBOD, TCODCr, TN, TP 및 SS를 분석하였다. 또한, 용존성 유기물의 제거정도를 파악하기 위해 유입수 및 처리수에 포함된 SBOD, SCODCr, S-TN, S-TP를 평가하였다.
본 연구에서는 동 사업소의 협잡물 처리기를 거친 배양조 유입수를 대상으로 현장에서 직접 반응조를 운전하였다.
분뇨처리시설에서 생물학적 처리시설 전단부에 공기 마이크로버블 부상조를 적용하여 마이크로버블에 의한 분뇨 내 유기물질의 농도변화를 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
2. 실험방법
실험장치는 현장의 생물반응조의 체류시간을 고려하여 전처리 목적으로 4시간의 HRT로 운전되었으며, 변동 폭이 큰 유입 분뇨의 성상을 고려하여 3개월간 연속식으로 운전하였다
.
대상 데이터
실험에 사용된 장치는 아크릴로 제작된 유효용량 140 L의 bench-scale 부상조로서, 부상조 하부에 마이크로버블 공급장치를 설치하였다. 부상되는 스컴 및 고형물은 skimmer를 이용하여 연속적으로 제거하였다.
이론/모형
또한, 용존성 유기물의 제거정도를 파악하기 위해 유입수 및 처리수에 포함된 SBOD, SCODCr, S-TN, S-TP를 평가하였다. 각 항목은 수질오염공정시험기준17) 및 Standard Methods18)에 따라 분석하였으며, 용존성 유기물을 분석하기 위하여 0.45 ㎛ 멤브레인 필터(Hyundai micro., Ltd)로 시료를 여과한 후 분석을 실시하였다.
성능/효과
1. 생분뇨를 3개월간 마이크로버블을 이용하여 4시간의 HRT로 연속처리한 결과 SS 제거율은 평균 71.0%를 나타내었고, TBOD, TCODCr, 총질소, 총인의 평균 제거율은 각각 47.9%, 51.5%, 17.1% 14.7%이었다.
2. 수중에서 마이크로버블이 소멸되면서 발생되는 OH radical의 강력한 산화력에 의하여 용존성 유기물질들이 산화됨을 알 수 있었는데, 특히 SCODCr의 경우 평균 25.0%의 제거율을 나타내었다. SBOD, 용존성 총질소, 용존성 총인은 각각 평균 17.
3. 분뇨처리공정 전단부에 본 연구에서 검토한 마이크로버블 부상조를 설치할 경우 부상분리에 의한 고형물 제거는 물론 용존성 유기물질의 산화에 의한 유기물부하 저감이 분뇨의 생물학적 처리시설의 안정적 운영에 충분한 기여를 할 것으로 판단된다.
0%의 제거율을 나타내었다. SBOD, 용존성 총질소, 용존성 총인은 각각 평균 17.1%, 11.9% 및 7.4% 제거되었다.
4% 제거되었다. 다만, 선행연구와 분뇨의 조성이 다르고 실험 수행시기(3～5월)가 달라 그 결과에 차이는 있을 수 있으나 용존성 유기물질의 산화에 마이크로버블이 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
5에 나타내었다. 마이크로버블을 이용하여 생분뇨내 고형물을 분리시키는 과정에서 마이크로버블과 공기가 수중에서 반응하는 과정 중에 OH radical이 생성되며 강력한 산화력으로 용존성 유기물질의 산화가 일어남을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 오존 또는 촉매를 사용하지 않고 오직 공기만을 이용한 마이크로버블을 적용했음에도 불구하고 SCODCr이 평균 25.0%, SBOD가 평균 17.1%제거되었다. 용존성 질소와 인은 각각 평균 11.
3을 살펴보면 유입 분뇨의 SS 농도가 변동이 심하더라도 유출수의 SS 농도는 비교적 일정한 수준이 유지됨을 알 수 있었다. 부상분리에 의한 스컴 및 고형물질이 제거됨에 따라 TBOD 제거율은 평균 47.9%, TCODCr 제거율은 평균 51.5%로 나타남으로써 후단에 위치한 생물학적 처리시설의 유입 유기물 부하를 1/2 정도 저감시킬 수 있는 것으로 판단된다.
총질소의 경우 평균 제거율이 17.1%로 질소성분의 감소로 생물학적 처리시설 중 호기조에서의 산소요구량이 크게 절감되고, 총인의 경우 평균 제거율이 14.7%로서 인 성분의 우선 배제로 인 제거에 사용되는 약품이 절감되는 효과를 나타낼 수 있을 것으로 판단된다. Fig.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
분뇨란?
수거식 화장실에서 발생되는 액체성 또는 고체성 오염물질로 규정된 분뇨는 2013년부터 해양투기가 전면금지되어 육상처리를 할 수 밖에 없는 실정으로 분뇨처리장에서 1차 또는 2차 처리를 거친 후 인근 하수처리장과 연계하여 처리하는 경우가 대부분이며 2012년 기준 전국 190개의 분뇨처리시설 중약 77%인 146개소가 하수처리장과 연계하여 분뇨를 처리하고 있다1). 이러한 고농도의 유기성 폐수는 하수처리장 연계처리시 방류수 수질기준 준수 등에 대한 부담이 있으므로 이를 법적으로 규제하기 위하여 공공하수도시설 운영⋅관리 업무지침에는 분뇨 등을 연계 처리하는 경우, 공공하수처리시설의 정상 운영에 지장을 주지 않도록 총질소 및 총인의 오염부하량은 설계시 유입하수오염 부하량의 10%이내까지 전처리한 후 연계처리하여야 한다고 명시되어 있다2).
분뇨를 처리하기위해 하수처리장으로 연계되었을때 문제점은?
전처리된 분뇨는 위생처리장에서 1차, 2차 처리를 거쳐 하수처리장으로 연계되지만 분뇨의 특성상 유기오염물질과 암모니아성 질소의 농도가 높아처리가 용이하지 않기 때문에3) 하수처리장으로 연계되었을 경우 분뇨에 함유되어 있는 질소에 의해 하수처리장 호기조에서의 질산화율을 악화시킬 수있다. 이에 따라 송풍기의 가동율을 증가시켜 하수처리장의 운영효율을 저하시키는 문제를 발생시키고 있다. 따라서, 연계하는 하수처리장의 정상운영에 지장을 주지 않도록 연계부하를 최소화 할 수 있는 전처리시스템의 개발이 시급하다4).
분뇨의 전처리시설의 종류는?
분뇨의 전처리시설로는 협잡물과 침사물을 제거 할 수 있는 협잡물처리시설과 미세협잡물을 제거하기 위한 원심분리시설, 부상분리시설, 응집시설 등이 있다. 이중 부상분리는 가벼운 입자를 보다 완전하고 짧은 시간에 분리하며 안정된 처리수를 얻을수 있다는 점에서 분뇨처리공정에서 많이 사용되고있다.
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