[논문]하폐수의 재사용 및 방류를 위한 폭기조 내 표준산소전달 효율 모니터링 시스템에 관한 연구

김홍석; 김용범; 고경한; 김상우; 심환보

doi:10.7844/kirr.2019.28.6.73

초록
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본 연구에서는 활성 슬러지 하수처리장에서 배출되는 off-gas에 대한 포집 및 측정 모니터링을 통해 폭기조의 산소전달효율을 측정하고 청수와 비교하여 시스템의 신뢰성을 검증하는 연구를 수행하였다. 먼저, 청수를 기반으로 용존산소, 산소전달계수 및 표준산소전달효율을 측정하였으며 각각 8.60 mg/L, 9.49/hr, 23.96%의 값이 얻어졌다. 한편, 하수처리장 현장에서 진행한 off-gas 시험 결과 표준산소전달효율이 22.81%로 계산되어 청수와의 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 이는 현장에 설치된 산기관의 성능 및 폭기조의 상황을 모니터링 시스템을 이용해 실시간으로 확인함으로써 신뢰성있는 데이터를 확보할 수 있음을 의미한다.

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In this investigation, off-gas generated from the activated sludge in wastewater treatment plant was monitored. Through monitoring, the oxygen transfer efficiency in the aeration system and the reliability was evaluated by comparing to clean water. First, the dissolved oxygen, oxygen transfer coeffi...

In this investigation, off-gas generated from the activated sludge in wastewater treatment plant was monitored. Through monitoring, the oxygen transfer efficiency in the aeration system and the reliability was evaluated by comparing to clean water. First, the dissolved oxygen, oxygen transfer coefficient, and standard oxygen transfer efficiency were measured based on clean water, and the values were 8.60 mg/L, 9.490/hr and 23.96%, respectively. The off-gas monitoring at the wastewater treatment plant indicated that the standard oxygen transfer efficiency was 22.81%. Little difference in oxygen transfer efficiency this data inferred that the performance was improved through diffuser installation in the field monitoring system.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. (a) Collecting unit, (b) Off-gas analyzer for test, (c) Wastewater plant, (d) Clean water plant
그림 Fig. 2. DO concentration for aeration time.
그림 Fig. 3. ln(C_s-C_i) value according to time in clean water.
표 Table 1. Total oxygen transfer coefficient value via repetitive test
표 Table 2. Standard oxygen transfer rate value via repetitive test
표 Table 3. Analysis variables and values for the real standard oxygen transfer coefficient calculation of test bed

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 off-gas 모니터링 시스템을 통해 청수 및 하수처리장에서 배출되는 off-gas를 측정하고 표준산소전달효율을 비교하는 분석시스템에 대한 신뢰성을 평가하였다. 이를 통해 다음과 같은 결론을 얻었으며 향후 시스템 향상 및 성능 최적화를 위한 방법들을 진단하고 대응해 나가고자 한다.

제안 방법

본 연구에서는 생물학적 폐수처리 방법으로 많이 활용되는 활성 슬러지 하수처리장에서 배출되는 off-gas를 분석하여 폭기조의 용존산소 및 산소전달계수를 측정하고 표준산소전달효율을 계산하여 모니터링 시스템의 수치와 비교를 통해 시스템의 성능을 평가하였다. 향후에는 시스템 향상 및 성능 최적화를 위한 방안을 모색하여 폐수를 공업용수로 재사용하거나 방류할 수 있는 수준의 연구를 진행하고자 한다.
본 연구에서는 활성 슬러지 공정에 중요한 운영 변수인 처리수 내 모니터링 시스템을 통해 공정 중 발생하는 off-gas 분석(산소전달계수, 용존산소, 표준산소전달율, 표준산소전달효율 등)을 진행하였다. Off-gas 분석은 산기식 포기장치가 설치된 활성 슬러지 시스템을 대상으로 수행하였다.

데이터처리

Off-gas 분석은 산기식 포기장치가 설치된 활성 슬러지 시스템을 대상으로 수행하였다. 실제 하수처리장의 폭기조에서 offgas 분석 시스템의 성능을 평가하기 위해 청수 및 하수처리장에서의 비교 실험을 실시하였으며 산소전달효율은 아래의 식을 통해 계산되었다.
1a) 플라스틱 재질로 구성된 포집 장치의 무게는 20 kg 내외로 작업자의 이동 및 설치가 용이하도록 제작되었다. 제작된 포집 장치는 폭기조 수면에 완전 밀폐된 형태로 설치한 후 수면에서 배출되는 가스는 포집장치 이용해 포집하고 이 가스를 배출가스 분석기(Fig.1b)에 유입시켜 off-gas를 분석하였다. Fig.

성능/효과

Off-gas 시험을 통한 하수처리장 현장에서의 표준산소전달효율은 평균 22.81%로 나타났으며 이는 청수에서의 값과 유사하여 폭기조 모니터링 시스템의 신뢰성을 검증할 수 있었다.
표준산소전달효율은 단위시간당 산소용해량/산기관의 주입산소량으로 계산할 수 있다. 이를 통해 계산된 표준산소전달효율은 24.4%로 일반적인 산기관의 효율과 유사한 수치를 나타내었으며 반복 시험을 통해 평균 23.96%의 효율을 얻을 수 있었다. 이는 폭기조 내 수중에서 발생한 기포들이 접촉 시간과 접촉 면적이 높지않아 일반적인 값이 나오는 것으로 판단된다.
81%의 효율을 얻을 수 있었다. 이를 통해 청수에서의 표준산소전달효율과 off-gas 분석을 통해 얻어진 하수처리장에서의 표준산소전달효율이 유사한 값을 가진다는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 현장에 설치된 산기관의 성능 및 폭기조의 상황을 모니터링 시스템을 이용해 실시간으로 확인할 수 있다는 것을 의미한다. 신뢰성 있는 표준산소전달효율 모니터링 시스템을 폐수처리장 현장에 적용함으로써 실시간으로 폭기조의 상황을 파악하고 관리자의 빠른 대응을 유도할 수 있을 것으로 사료된다.
표준산소전달효율을 파악하기 위해 청수를 이용하여 실험을 진행한 결과 용존산소는 8.6 mg/L, 산소전달계수는 평균 9.490/hr , 표준산소전달효율은 23.96%의 일반적인 산기관의 효율을 보였다.

후속연구

Powell-Groves 등은 다양한 폭기 시스템 및 운영 조건에 대한 정보를 통해 산소전달에 영향을 미치는 요소들(산기관의 형태, 배치, 사용기간 등)에 대해 정리하기도 했다. 이 결과에 따르면 표준산소전달효율은 기존 인자들 외에 추가적인 요소들에 의해서도 상당히 영향을 받으므로 향후에는 표준산소전달효율 개선을 위한 연구가 지속적으로 이뤄져야 할 것이다.
향후, 개발된 모니터링 시스템의 장시간 안정성 및 현장 적용성 평가를 통해 많은 관련 업계에 활용될 수 있도록 지속적인 연구를 수행할 계획이다.
본 연구에서는 생물학적 폐수처리 방법으로 많이 활용되는 활성 슬러지 하수처리장에서 배출되는 off-gas를 분석하여 폭기조의 용존산소 및 산소전달계수를 측정하고 표준산소전달효율을 계산하여 모니터링 시스템의 수치와 비교를 통해 시스템의 성능을 평가하였다. 향후에는 시스템 향상 및 성능 최적화를 위한 방안을 모색하여 폐수를 공업용수로 재사용하거나 방류할 수 있는 수준의 연구를 진행하고자 한다.

참고문헌 (10)

Liu, C., Li, S., and Zhang, F., 2011 : The Oxygen Transfer Efficiency and Economic Cost Analysis of Aeration System in Municipal Waste Water Treatment Plant, Energy Proc., 5, pp.2437-2443.
Kaliman, A., Rosso, D., Leu, S. Y., and Stenstrom, M. K., 2008 : Fine-Pore Aeration Diffusers: Accelerated Membrane Ageing Studies, Water Res., 42, pp.467-475.

상세보기
Rozich, A. F., 1992 : Design and operation of activated sludge processes using respirometry, Lewis Publisher.
Rosso, D., Larson, L. E., and Stenstrom, M., 2008 : Aeration of large-scale municipal wastewater treatment plants: state of the art, Wat. Sci. Tech., 57, pp.973-978.
Olsson, G. and Andrews, J. F., 1981 : Dissolved oxygen control in the activated sludge process, Wat. Sci. Tech., 13, pp.341-347.
Harris, S. L., Stephenson, T., and Pearce, P., 1996 : Aeration investigation of biological aerated filters using off-gas analysis, Wat. Sci. Tech., 34, pp.307-314.
Lewis, W. K. and Whitman, W. G., 1924 : Principle of gas absorption, Ind. Eng. Chem., 16, pp.1215-1220.
Viswanathan, S., Pham, H., Kelly, R. F., Redmon, D. T., and Fernandes, W., 2008 : Evaluation of Oxygen Transfer Efficiency via Off-gas Testing at Full Scale Integrated Fixed film Activated Sludge Installation, In: Proc. WEFTEC 2008 Conference.
Libra, J. A., Schuchardt, A., Sahlmann, C., Handschag, J., Wiesmann, U., and Gnirss, R., 2002 : Comparison of the efficiency of large-scale ceramic and membrane aeration systems with the dynamic off-gas method, Wat. Sci. Tech., 46, pp.317-324.
Amerlinck, Y., Bellandi, G., Amaral, A., Weijers, S., and Nopens, I., 2016 : Detailed off-gas measurements for improved modelling of the aeration performance at the WWTP of Eindhoven, Wat. Sci. Tech., 74, pp.203-211.

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