[논문]해수 순환여과식 활어수조 개발을 위한 포말분리-질산-탈질 연속반응조의 운전

서재관; 김성구

해수 순환여과식 활어수조 개발을 위한 포말분리-질산-탈질 연속반응조의 운전 원문보기

서재관 (부경대학교 생물공학과) , 김성구 (부경대학교 생물공학과)

최근 소득증대에 따른 식생활 향상으로 고단백 저지방 어류의 수요가 증대되고 있으며, 특히 횟감용 어류의 수요가 증대되고 있는 실정이다. 최근에 활어수조에 오존살균과 자외선 살균, 포말분리 등의 단일 수처리 공법이 가미된 수조가 생산되어 판매되고 있으나 아직 수처리 공법의 명확한 제거기작에 대한 연구가 수행되고 있지 못하며, 질산ㆍ탈질 등의 공법에 대한적용이 전혀 이루어지고 있지 못하고 있기 때문에 해수를 재 이용하지 못하고 며칠에 한번 색 해수를 구입하여 교환해주고 있는 실정이다. (중략)

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 기존의 양식장에 적용하였던 질산화에 의한 암모니아를 제거하여 활어수조의 수질을 오랜 기간동안 유지하며, 배출되는 폐해수의 양을 줄여 해수구입에 따른 경제적 부담과 활어업소의 고충을 해소하고 나아가 안정적인 활어공급을 기대하는 순환여과식 해수 활어수조를 개발하고자 한다.

제안 방법

S하수처리장에서 반입된 Activated sludge를 사용하여 순치 실험을 40일간 45 L 반응기를 이용하여 순치과정 중의 반응기의 운전 특성과 mass transfer를 알아보았다.
고정화를 하기 위해 순치된 Activated sludge을 이미 개발된 PVA Immobilized Methods로 고정화 하고 고정화된 PVA Bead를 해수로 전환하기 위 해 고정화시 손상 된 미생물의 활성을 원상태로 회복하여 초기화 상태에서 해수를 주입하여 해수 전환 실험을 행하였다.
해수전환시 실험조건은 활성 복원실험과 동일하며 암모니아 유입농도는 10 mg/L로 주입하였다. 또한 Salt농도가 암모니아 제거에 미치는 영향을 조사하기 위해 Control, 0.75ppt, 15ppt, 30ppt로 각각 나누어 실험을 행하였다.
복원실험 동안에 사용된 반응기의 용적은 2 L이며 Bead 충진율은 10%로 하였고 질산화에 필요한 Air는 O.lvvm으로 공급하였으며 암모니아 loading은 미생물에 저해를 입히지 않기 위해서 낮은 농도에서부터 안정되었을 때 점차적으로 증가시켜 해수 전환 실험을 행하였다. 해수전환시 실험조건은 활성 복원실험과 동일하며 암모니아 유입농도는 10 mg/L로 주입하였다.
해수 순치된 고정화 bead의 수력학적 체류시간을 감안하여 포말분리-질산-탈질 연 반응기를 제조하고 실제활어수조에 부착하여 그 성능을 평가하기 위해 1m³의 활어 수조에 부착하여 여러 가지 인자를 두고 활어수조 운전 특성를 평가하였다.
해수 전환에 사용되는 Bead를 제조하기 위한 활성슬러지 순치 실험에서 반응조내 암모니아 loading를 1.02 g/m³/day에서 시작하여 23.05 g/m³/day로 증가시키면서 반응조내의 여러 가지 parameter들에 대한 mass transfer를 비교 분석하였고 운전중의 암모니아 제거속도와 암모니아 제거효율을 조사하였다. 암모니아 제거효율은 전체적으로 98%였으며, 암모니아 제거속도는 암모니아 loading증가에 따라 비례적으로 증가하였다.

성능/효과

또한 활성 복원실험을 통하여 이전의 활성을 복원할 수 있었으며 해수 전환실험에서 염농도에 따른 암모니아 제거속도는 큰 차이가 없었으나 암모니아 산화형태인 아질산의 축적은 염농도에 따라 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 그러나 시간이 지남에 따라 아질산 산화 세균의 번식으로 아질산이 질산으로 전환되어 아질산의 축적으로 인한 위해 요소는 없는 것으로 나타났다. 차후 실험으로 최적의 수리학적 체류시간(HRT)을 구하기 위해 해수를 그대로 사용하여 실험을 행하였는데 최적의 수리학적 체류시간은 1시간 이었으며 1시간일 때 최고의 암모니아 제거속도 63g/ m³/day를 나타내었다.
3087 mg NH₄⁺-N/g · MLSS · day로 나타났다. 또한 활성 복원실험을 통하여 이전의 활성을 복원할 수 있었으며 해수 전환실험에서 염농도에 따른 암모니아 제거속도는 큰 차이가 없었으나 암모니아 산화형태인 아질산의 축적은 염농도에 따라 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 그러나 시간이 지남에 따라 아질산 산화 세균의 번식으로 아질산이 질산으로 전환되어 아질산의 축적으로 인한 위해 요소는 없는 것으로 나타났다.
05 g/m³/day로 증가시키면서 반응조내의 여러 가지 parameter들에 대한 mass transfer를 비교 분석하였고 운전중의 암모니아 제거속도와 암모니아 제거효율을 조사하였다. 암모니아 제거효율은 전체적으로 98%였으며, 암모니아 제거속도는 암모니아 loading증가에 따라 비례적으로 증가하였다. 최고 암모니아 제거속도는 23g/m³/day이였고 미생물 당 암모니아 제거속도는 최고 13.
그러나 시간이 지남에 따라 아질산 산화 세균의 번식으로 아질산이 질산으로 전환되어 아질산의 축적으로 인한 위해 요소는 없는 것으로 나타났다. 차후 실험으로 최적의 수리학적 체류시간(HRT)을 구하기 위해 해수를 그대로 사용하여 실험을 행하였는데 최적의 수리학적 체류시간은 1시간 이었으며 1시간일 때 최고의 암모니아 제거속도 63g/ m³/day를 나타내었다. 1시간의 체류시간보다 짧은 수력학적 체류시간에서는 제거속도가 급속도로 감소하였는데 이것은 빠르게 유입된 유입수가 고정화된 미생물과 접촉할 시간도 없이 유출되기 때문이라 사료된다.
암모니아 제거효율은 전체적으로 98%였으며, 암모니아 제거속도는 암모니아 loading증가에 따라 비례적으로 증가하였다. 최고 암모니아 제거속도는 23g/m³/day이였고 미생물 당 암모니아 제거속도는 최고 13.3087 mg NH₄⁺-N/g · MLSS · day로 나타났다. 또한 활성 복원실험을 통하여 이전의 활성을 복원할 수 있었으며 해수 전환실험에서 염농도에 따른 암모니아 제거속도는 큰 차이가 없었으나 암모니아 산화형태인 아질산의 축적은 염농도에 따라 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

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