[논문]토양컬럼을 이용한 도금공장 유출수의 고도처리

정경훈; 김세영; 임병갑; 최형일; 박상일; 김영주

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정경훈 (조선대학교 환경공학과 BK21 바이오가스기반 수소생산 사업팀) , 김세영 (조선대학교 환경공학과 BK21 바이오가스기반 수소생산 사업팀) , 임병갑 (조선대학교 환경공학과 BK21 바이오가스기반 수소생산 사업팀) , 최형일 (조선대학교 환경공학부) , 박상일 (조선대학교 환경공학과 BK21 바이오가스기반 수소생산 사업팀) , 김영주 (전남대학교 농업생명과학대학)

실험실 규모의 토양컬럼을 사용하여 도금폐수처리장의 유출수를 대상으로 처리한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 유입수 $NH_4-N$의 대부분은 질산화 토양컬럼에서 질산화 되었으며 HRT가 단축되면 제거율이 낮아졌다. 2) 질산화 토양컬럼에서 생성된 $NO_3-N$은 탈질 토양컬럼에서 탄소원이 없으면 탈질이 이루어지지 않지만 탄소원으로 메탄올을 주입하면 대부분의 $NO_3-N$는 탈질되었다. 3) 탈질 토양컬럼에서 HRT 72시간일때 T-N 제거율은 81.5%이었고 HRT 48시간일 때는 77.8%이었다. 4) 유입수 평균 T-P농도는 13.06 mg/L이고 탈질 토양컬럼에서의 유출수 평균 T-P는 0.83 mg/L로 제거율은 96.83% 이었다. 5) 실험기간 동안의 COD변화는 탄소원으로 메탄올 주입했 때와 HRT 변화시를 제외하고는 25 mg/L이하로 처리되었으며, 질산화 토양컬럼에는 폐굴껍질을 충진한 결과 $NO_3-N$의 생성에도 불구하고 pH 8.5정도를 유지할 수 있었다.

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문제 정의

본 연구에서는 영세한 도금업에 맞는 좁은 부지와 저렴한 후처리 시설 개발을 위하여 토양컬럼을 이용하여 질소와 인 제거의 가능성을 검토하였다.

대상 데이터

도금공장에서 처리된 유출수를 질산 화조와 탈질 조를 거치도록 운전하였으며 공정도는 Fig. 1과 같다.
실험 장치는 Fig. 1과 같이 투명한 아크릴 수지로 제작하였으며 연속식 토양컬럼은 질산 화조(3.04 L)와 탈질 조(3.04L)로 구성되어 있다. 연속식 토양컬럼에 사용한 토양은 5 mm의 체를 통과시킨 토양으로 충진하였다.

성능/효과

2) 질산화 토양컬럼에서 생성된 N03—N은 탈질 토양컬럼에서 탄소 원이 없으면 탈질이 이루어지지 않지만 탄소 원으로 메탄올을 주입하면 대부분의 NO"N는 탈질 되었다.
1) 유입수 NH厂N의 대부분은 질산화 토양컬럼에서 질산화되었으며 HRT가 단축되면 제거율이 낮아졌다.
3) 탈질 토양컬럼에서 HRT 72시간일 때 T-N 제거율은 8L5%이었고 HRT 48시간일 때는 778%이었다.
4) 유입수 평균 T-P 농도는 13.06 mg/L이고 탈질 토양컬럼에서의 유출수 평균 T-P는 0.83 mg/L로 제거율은 96.83%이었다.
5) 실험기간 동안의 COD변화는 탄소원으로 메탄올 주입했때와 HRT 변화시를 제외하고는 25 mg/L이하로 처리되었으며, 질산화 토양 컬럼에는 폐굴 껍질을 충진한 결과 NO₃-N의 생성에도 불구하고 pH 8.5 정도를 유지할 수 있었다.
2에는 연속식 토양컬럼에서 탄소 원의 주입 여부와 HRT에 따른 질소성분의 변화를 나타내었다. HRT 72시간에서의 질산화 및 탈질 토양컬럼에서의 유출수 평균 NH「N농도는각각 3.67 mgZ丄와 1.9 mg/J로 유입수 NH「N의 농도 변화에도 불구하고 NH厂N제거는 안정적으로 이루어지고 있음을 알 수 있다. 그러나 HRT를 48시간으로 단축하였을 때는 각각 23.
실험 기간 동안 질산 화조에서의 COD의 제거율은 33.4%이고 평균 유출수의 평균농도는 45.2 mg/L이다. 탈질 조의 평균 유출수 농도는 32.
질산화 토양컬럼에 폐굴껍질을 충진한 결과 질산화가 이루어짐에도 불구하고 평균 pH 85로 유지시킬 수 있었고. 또한 탈질 조의 평균 pH도 8.
질산화 토양컬럼에서의 NH「N의 제거는 유입된 NH厂N의 대부분이 NO₃-N로 전환되기 때문으로 사료된다. 질산화 토양컬럼에서는 실험 초기부터 질산화가 일어나 점차 증가하는 추세를 보였고 NO₃-N 농도는 151.4 mg/L까지 증가하였다. HRT 48시간일 때에는 평균 NO₃-N 농도는 120.
2 mg/L이다. 탈질 조의 평균 유출수 농도는 32.3 mg/J이었으나 탄소 원으로 메탄올을 주입하면 COD로써 검출되었고 H/T를 단축 시켰을때 COD가 증가하는 경향을 보였으나 이두 변화를 제외하면 유출수의 COD는 25 mg/lQ] 하로 처리됨을 알 수 있었다.
1 mg/L로 낮아지는 경향을 보였다. 한편 탈질 토양컬럼에서는 실험 78일까지 질산화 토양컬럼에서 생성된 NO₃-N이 탈질조에서 그대로 유출되었으나 이후 탄소 원으로 메탄올을 주입한 결과 질산화 토양컬럼에서생성된 대부분의 NO₃-N가 탈질 되는 것으로 나타났으며 HRT 단축으로 인한 탈질의 영향은 그다지 크지 않았다. 유입수 평군 T-N 농도 96.

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