[논문]PAO와 dPAO 입상슬러지의 형태학적 특성에 대한 비교 고찰

윤금희; 윤주환

doi:10.15681/kswe.2017.33.3.302

[국내논문] PAO와 dPAO 입상슬러지의 형태학적 특성에 대한 비교 고찰
A Comparative Study on the Morphological Characteristics of PAO and dPAO Granule 원문보기

한국물환경학회지 = Journal of Korean Society on Water Environment, v.33 no.3, 2017년, pp.302 - 310

윤금희 (고려대학교 대학원 환경기술.정책협동) , 윤주환 (고려대학교 환경시스템공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The morphological characteristics of granules developing in anaerobic-anoxic (An-Ax) and anaerobic-aerobic (An-Ox) sequencing batch reactors (SBRs) were examined. The granules developed in the both SBRs after 200 days of laboratory operation. The average diameters of the granules were $2.2{\pm}1.7mm$ in the An-Ax SBR and $0.4{\pm}0.3mm$ in the An-Ox SBR. To determine the possible factors affecting morphology of granules a comparative analysis of various operating conditions from reference data indicated that the availability and type of electron acceptors is a key factor determining the granulation process and granular morphology.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

또한 지금까지 관찰된 생물학적 입상슬러지의 형태는 기질과 운전조건 등 매우 다양하지만 형태학적 측면에서 주요한 요인에 대한 학술정보와 연구가 없었다. 따라서 본 논문에서는 혐기(An)-호기(Ox) 및 혐기(An)-무산소(Ax) 교호 환경조건의 장기간 운전을 통해 생성된 PAO 및 dPAO 입상슬러지의 형태를 관찰하고 기존 문헌연구의 다양한 운전조건을 연관하여 서로 다른 형태를 유발하는 주요요인에 대해 분석하고자 하였다.
본 연구는 혐기(An)-호기(Ox) 및 혐기(An)-무산소(Ax) 교호환경조건으로 장기간 운전을 통해 생성된 PAO 및 dPAO 입상슬러지의 특성 비교를 통해 입상화 서로 다른 형태학적 요인을 제시하고자 하였다. PAO SBR와 dPAO SBR에서 약 200일 이후 완전한 형태의 입상슬러지가 생성되었으며 평균 입경은 PAO 입상슬러지는 0.

제안 방법

PAO 및 dPAO를 배양하는 각 SBR 반응조 내의 생성된 입상슬러지 특성비교를 위해 혐기-호기 (An-Ox), 혐기-무산소(An-Ax)로 구분되는 두 가지 다른 조건의 동일형태 반응조를 운전하였다. 총 길이 320 mm, 유효 높이 260 mm, 지름 170 mm로 높이/직경 비는 1.
두 SBR의 상반된 운전조건은 고형물체류 시간(sludge retention time: SRT), pH, DO, 전자수용체(electron acceptor)으로 나타났다. 따라서 관찰된 서로 다른 PAO 및 dPAO 입상슬러지의 크기와 기존 입상슬러지 문헌연구의 다양한 연구조건과 비교 검토하여 형태학적 특성을 유발하는 주요요인을 분석하고자 하였다.

대상 데이터

유입수는 propionic acid (HPr)를 기반으로 조제된 합성 하수를 사용하였다. 질소는 NH₄Cl를 사용하였으며 인은 KH₂PO₄ 시약을 사용해 유입수를 구성하였다.
유입수는 propionic acid (HPr)를 기반으로 조제된 합성 하수를 사용하였다. 질소는 NH₄Cl를 사용하였으며 인은 KH₂PO₄ 시약을 사용해 유입수를 구성하였다. Trace metal은 Weng and Molof (1974)를 참고하여 유입수에 0.

이론/모형

유입수와 유출수의 COD, SS, N, P, pH 등 일반적인 수질분석은 Standard Methods (APHA, AWWA, and WEF, 2005)에 의거하여 수행하였다. 슬러지의 EPS 분석은 양이온교환수지(cation exchange resin; CER) 추출법(Frϕlund et al.

성능/효과

PAO 및 dPAO SBR에서 약 200일 이후 완전한 형태의 입상슬러지가 생성되었으며, 평균 입경은 PAO 입상슬러지는 0.4 ± 0.3 mm이며, dPAO 입상슬러지는 2.2 ± 1.7 mm으로 dPAO 입상슬러지의 입경이 약 5배가량 더 컸으며(Fig. 1(a), (c)), floc 상태로 존재하는 biomass의 비율도 더 높았다(0.15 mm 이하, 5.5 %). 또한 4.
또한 현재까지 관찰된 생물학적 입상슬러지의 입자크기, 형태학적 특성, 운전조건에 대해 정리하여 서로 다른 형태를 유발하는 주요요인에 대해 분석한 결과 혐기성 입상슬러지의 경우 내부엔 미생물이 엉켜 있는 형태로 조밀하고 단단한 구조인 반면 호기성 입상슬러지와 혐기-호기 입상슬러지는 표면이 말랑한 촉감과 더불어 밀도가 비교적 높은 것이 특징이다. 따라서 호기성과 혐기성 조건을 가름하는 중요한 환경조건인 산소의 유무인 전자수용체에 따라 입상슬러지의 형태가 다른 것으로 관찰되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전형적인 입상화의 특징은?	전형적인 입상화는 대표적인 호기성 공정인 활성슬러지에서 감소성장(declining growth) 혹은 내생성장(endogenous growth) 단계로 운전될 때 미생물이 생산하는 Biopolymer, Exocelluar polymer 등 다양하게 나타나는 세포외부고분자물질(extracellular polymeric substances; EPS)이 응집제의 역할을 하면서 슬러지 플럭(floc)을 형성한다(McKinney, 1956). 부유상태의 미생물들에게 플럭형성은 에너지 측면에서나 기질 및 영양소공급에서 엄청난 환경적 장점이 있다 (Yun et al.
	플럭형성은 부유상태의 미생물들과 관련하여 어떤 장점이 있는가?	전형적인 입상화는 대표적인 호기성 공정인 활성슬러지에서 감소성장(declining growth) 혹은 내생성장(endogenous growth) 단계로 운전될 때 미생물이 생산하는 Biopolymer, Exocelluar polymer 등 다양하게 나타나는 세포외부고분자물질(extracellular polymeric substances; EPS)이 응집제의 역할을 하면서 슬러지 플럭(floc)을 형성한다(McKinney, 1956). 부유상태의 미생물들에게 플럭형성은 에너지 측면에서나 기질 및 영양소공급에서 엄청난 환경적 장점이 있다 (Yun et al., 2000).
	혐기(An)-호기(Ox) 및 혐기(An)-무산소(Ax) 교호 환경조건의 장기간 운전을 통해 생성된 PAO 및 dPAO 입상슬러지의 형태를 관찰하고 기존연구와 관련하여 분석하게 된 배경은?	혐기(anaerobic: An)-호기(oxic: Ox) 교호환경조건에서 EBPR (enhanced biological phosphorus removal)을 가능하게 하는 인 축적 미생물(phosphorus accumulating organism: PAO)의 입상화가 보고되고 있으며, 혐기(anaerobic: An)-호기(oxic: Ox)-무산소(anoxic: Ax) 교호환경조건에서 질소·인 동시제거 미생물(denitrifying Phosphorus Accumulating Organism: dPAO)에 의한 입상화도 제시되고 있다. 하지만 입상슬러지공정의 적용이 다양함에도 불구하고 입상슬러지의 형성기작에 대한 이해와 연구의 부족으로 공정에 대한 운전제어가 어렵다. 또한 지금까지 관찰된 생물학적 입상슬러지의 형태는 기질과 운전조건 등 매우 다양하지만 형태학적 측면에서 주요한 요인에 대한 학술정보와 연구가 없었다. 따라서 본 논문에서는 혐기(An)-호기(Ox) 및 혐기(An)-무산소(Ax) 교호 환경조건의 장기간 운전을 통해 생성된 PAO 및 dPAO 입상슬러지의 형태를 관찰하고 기존 문헌연구의 다양한 운전조건을 연관하여 서로 다른 형태를 유발하는 주요요인에 대해 분석하고자 하였다.

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