The efficiency of manure treatment was investigated in terms of the pH, BOD, COD, SS, T-N and TP with a variation in the injection amount of PAC, polymer and ozone. The wastewater flow rate to the AOF is of $7.4m^3/hr$ with a reaction time of 30 minutes. The amount of PAC and polymer chan...
The efficiency of manure treatment was investigated in terms of the pH, BOD, COD, SS, T-N and TP with a variation in the injection amount of PAC, polymer and ozone. The wastewater flow rate to the AOF is of $7.4m^3/hr$ with a reaction time of 30 minutes. The amount of PAC and polymer changed by 30, 35, 40 ml/min, and 30, 40, 50 ml/min, respectively. The amount of ozone injected varied from 110, 125, and $150kg-O_3/hr$. The optimum manure treatment performance was found for a PAC of 35 ml/min for the COD and SS, with polymer of 30 ml/min, and ozone injection of $150kg-O^3/hr$. A substantially optimum dose for each PAC, polymer, and ozone was also found to exist.
The efficiency of manure treatment was investigated in terms of the pH, BOD, COD, SS, T-N and TP with a variation in the injection amount of PAC, polymer and ozone. The wastewater flow rate to the AOF is of $7.4m^3/hr$ with a reaction time of 30 minutes. The amount of PAC and polymer changed by 30, 35, 40 ml/min, and 30, 40, 50 ml/min, respectively. The amount of ozone injected varied from 110, 125, and $150kg-O_3/hr$. The optimum manure treatment performance was found for a PAC of 35 ml/min for the COD and SS, with polymer of 30 ml/min, and ozone injection of $150kg-O^3/hr$. A substantially optimum dose for each PAC, polymer, and ozone was also found to exist.
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문제 정의
1의 물리 화학적 방법이 병행된 생물학적 처리 방법을 택하였고, SBR(Sequence Bio Reactor)계열의 BCS (Bio-Ceramic SBR)공법으로 실험을 한정하였으며, 그 중후처리 방법에 속하는 고도산화부상분리(AOF, Advanced Oxidation Flotation)설비를 활용하여 가축분뇨처리 시 응집제와 오존이 미치는 영향에 대한 분석을 수행하였다. 다양한 운전조건에서 고도산화부상분리설비(AOF)의 성능을 분석하고, 응집제와 오존 주입량의 최적화를 수행 함으로써 설비의 개선방향을 마련하고자 한다.
제안 방법
따라서 본 연구에서는 가축분뇨처리의 4가지 형태 중 정화처리 방법인 Fig. 1의 물리 화학적 방법이 병행된 생물학적 처리 방법을 택하였고, SBR(Sequence Bio Reactor)계열의 BCS (Bio-Ceramic SBR)공법으로 실험을 한정하였으며, 그 중후처리 방법에 속하는 고도산화부상분리(AOF, Advanced Oxidation Flotation)설비를 활용하여 가축분뇨처리 시 응집제와 오존이 미치는 영향에 대한 분석을 수행하였다. 다양한 운전조건에서 고도산화부상분리설비(AOF)의 성능을 분석하고, 응집제와 오존 주입량의 최적화를 수행 함으로써 설비의 개선방향을 마련하고자 한다.
오존 주입량 조정에 따른 처리효율 변화를 관찰하고자 유입량과 응집제 양은 고정하고 오존의 주입량을 110, 125, 150 kg-O3/hr으로 각각 달리 주입하였으며, 폐수의 접촉시간은 30분으로 한정하여 실험을 진행하였다. Fig.
폴리머 주입량 조정에 따른 처리효율 변화를 관찰하 고자 폴리머 이외의 PAC와 오존 주입량을 고정하고 폴리머 주입량을 30, 40, 50 ml/min각 달리 주입하였다. Fig.
대상 데이터
본 연구에 사용된 가축분뇨는 세종시 내에 위치한 등곡 가축분뇨공공처리시설 BCS 처리수조 내 폐수를 대상으로 하였다. 가축분뇨의 성상은 Table 1과 같다.
성능/효과
(1) AOF 설비에 사용되는 응집제로는 PAC와 폴리머가 이용되었으며, 가축분뇨 처리 시설에서 생물학적 처리 후 잔류된 용존성 인을 처리하기 위하여 PAC를 이용한 경우 30~40 ml/min에서 95.5%~99.1% 의 TP 처리효율을 보였다
(2) 폴리머 주입량을 30에서 50 ml/min로 증가 시 평균 BOD 89%, COD 90%, SS 99%, TN 69%, TP 99%의 처리효율을 보였으며, 다른 수질항목에 비해 SS와 TP의 처리효율이 99%로 높게 상승하였다.
(3) AOF 설비의 오존 주입량 변화 시 원수의 유기물을 처리하기 위해 110에서 150 kg-O3/hr의 주입량으로 운영하여 평균 BOD 90.2%, COD 91%, SS 99.3%, TN 69.7%, TP 99.6%의 처리성능을 보였다. 특히 COD의 경우 오존 주입률에 따라 처리효율이 향상되어 지는 것을 알 수 있었다.
(4) 실험을 통해 얻어진 각 약품 및 오전에 대한 주입량은 PAC 30 ml/min, 폴리머 40 ml/min, 오존 150 kg-O3/hr으로 주입할 때 가장 최적의 유기물 처리 효율을 보였다. 하지만 폴리머의 경우 30 ml/min와 40 ml/min의 주입했을 때 결과의 차이가 미미하므로 경제적인 측면을 고려할 때 30 ml/min로 주입하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
AOF공정의 최적 운전을 위한 실험결과 유입원수의 변화에 따라 차이가 발생할 수 있지만 PAC 35 ml/ min, 폴리머 40 ml/min 그리고 오존 주입량 150 kg-O3/hr으로 운전할 때, 처리효율이 가장 높은 것으로 분석되었다. 이를 위해서는 유입유량이 일정하게 유입되어야 할 것이며, PAC 주입을 통한 응집조건 최적화 확인을 위해서 약품 혼화조에서 pH를 4.
BOD 및 COD의 경우 가축분뇨 특성상 난분해성 유기물을 많이 포함하고 있으나, AOF공정 내에서 오존과 접촉하여 분해 가능한 유기물로 변환되며 부상분리를 통해 처리되므로 90%에 가까운 처리효율을 보이고 있다. PAC의 적정투입율을 결정하는 요소 중 가장 중요한 것이 pH 조절과 폴리머 투입전의 플록 형성을 진행 하는 것으로 본 실험결과 CODcr, SS, 그리고 T-N에서 PAC 주입량 35 ml/min일 때 가장 높은 처리효율을 보였다. 다만, CODcr, T-N, T-P의 측정기기인 Hach DR 5000의 오차율은 ±3%로서 PAC 투입량 40 ml/min의 처리율과 비교할 때 CODcr, T-N의 처리효율은 오차범위를 감안하면 그 차이는 크지 않다.
오존의 분해 체제에서 간접반응은 유기물과의 반응에 앞서 자기분해 되는데 이때 생성된 OH라디칼과 같은 오존 분해 중간 생성체가 중요한 산화제가 되어 유기물과 반응하게 된다. 가축분뇨 처리에 오존의 이용은 오존의 간접반응의 결과로 OH라디칼, 즉 자유 라디칼을 다량 생성시켜서 난분해성 유기물을 생분해성 유기물로 전환하는 역할을 하여 오존 주입량을 높였을 때 COD의 처리효율이 특히 높아지는 것으로 판단된다. 그리고 COD를 제외한 그 밖의 분석항목에서 큰 변화를 보이지 않았으며, 오존 주입량 증가에 따라 화학적 분해 가능한 유기물이 산화되면서 COD가 감소하는 것을 알 수 있었다.
Kang(3)은 오존/ DAF(Dissolved Air Flotation) 공정의 적용성에 관하여 평가하였으며, 최적의 정수처리 효율을 달성하기 위한 기초연구를 수행하 였다. 오존 주입 농도를 0.5, 1.2, 1.5 mg/l로 조절하여 오존 부상 실험을 수행한 결과 유기물 제어를 위한 최적의 오존 주입 농도는 1.2 mg/l인 것으로 판단하였다. Kim(4)은 생물학적 난분성인 유기오염물들을 효과적으로 처리하기 위해 최적운전 조건을 연구하였으며, 그 결과 오존 변화량에 따른 유기물질의 처리효율은 UV단독으로 사용할 때보다 오존과 병행하여 사용할 때 BOD(Biochemical Oxygen Demand) 처리율은 48.
6%의 처리성능을 보였다. 특히 COD의 경우 오존 주입률에 따라 처리효율이 향상되어 지는 것을 알 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
AOF 설비에 사용되는 응집제로 무엇이 있는가?
(1) AOF 설비에 사용되는 응집제로는 PAC와 폴리머가 이용되었으며, 가축분뇨 처리 시설에서 생물학적 처리 후 잔류된 용존성 인을 처리하기 위하여 PAC를 이용한 경우 30~40 ml/min에서 95.5%~99.
AOF공정의 최적 운전을 위해 필요한 조건은?
AOF공정의 최적 운전을 위한 실험결과 유입원수의 변화에 따라 차이가 발생할 수 있지만 PAC 35 ml/ min, 폴리머 40 ml/min 그리고 오존 주입량 150 kg-O3/hr으로 운전할 때, 처리효율이 가장 높은 것으로 분석되었다. 이를 위해서는 유입유량이 일정하게 유입되어야 할 것이며, PAC 주입을 통한 응집조건 최적화 확인을 위해서 약품 혼화조에서 pH를 4.9정도로 유지시키며 운전될 수 있도록 하여야 할 것이다. 오존의 경우 수중에 부유물질(SS)이 있을 때는 처리효율이 저하되므로 최적 응집조건을 유지시켜 부상분리를 통해 부유물질을 처리 함으로써 전체적인 AOF 처리효율을 높일 수 있을 것이다. 경제적인 측면을 고려할 때 폴리머는 높은 효율을 보인 주입량 40 ml/min와 30 ml/min을 비교할 때 pH 는 4.
가축분뇨를 처리하기 어려운 이유는?
산업화가 고도로 진행되고 식생활의 변화에 따라 육류소비가 증가하여 가축분뇨의 발생량과 농가시설이 크게 증가하고 있으며, 단위농가별 사육규모 또한 점차 대형화 되는 추세이다. 가축분뇨는 오염 부하량이 매우 높으며 생물학적 난분해성 유기물을 다량함유하고 있어 현재 처리하기 어려운 폐수 중의 하나이다. 이러한 가축분뇨를 처리하기 위해서는 생물학적 처리와 고도처리를 혼합해 오염농도를 저감시키는 새로운 연구가 활발히 진행 중에 있다.
참고문헌 (5)
Kim, Y. J., 2006, Sludge Reduction using Ozone and Microbubble Apparatus, Master Thesis, Yeungnam University.
Kim, J. H., 2011, Coagulation Process to Enhance Phosphorus Removal Rate of Secondary Effluent from Waste water Treatment Plant, Master Thesis, KyungHee University.
Kang, T. H., 2005, Study on the application of the Ozone/DAF(Ozoflotation) process for drinking water treatment : pilot plant study, Master thesis, Yonsei University.
Kim, S. G., 2001, Treatment of recalcitrant organics in food-processing wastewater by $UV/O_{3}/H_{2}O_{2}$ oxidation, Master thesis, Hanyang University.
Song, Y. S., 2007, "Study on the ozonization of non-degradable substances in landfill leachate, Master's thesis, Hanbat National University Graduate School of Industry.
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