[논문]대규모 선박용 오수처리장치의 기초 운전조건 도출을 위한 연구

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이슬기 (동아대학교 환경공학과) , 윤영내 ((주)ESSA) , 정상우 ((주)ESSA) , 이현진 (동아대학교 환경공학과) , 지현조 (동아대학교 환경공학과) , 정병길 (동의대학교 환경공학과) , 최영익 (동아대학교 환경공학과)

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Condition 2의 경우 저류 및 혐기조의 스크린 폭기시간을 11 sec/5min으로 감소시켰으며 생물반응조 및 막분리조의 폭기량은 700 L/min이다. Condition 3의 경우 저류 및 혐기조의 폭기시간은 동일하나 생물반응조의 산기관을 없애고 막분리조의 폭기량을 350L/min으로 하였으며, 폭기시간 동안 10분 간격으로 생물반응조와 교반을 시행하였다.
본 연구에서는 이러한 세계동향에 발맞춰 100인 용량의 선박용 오수처리장치를 제작하였으며 본격적인 운전데이터를 확보하기 이전에 기초 운전조건을 설정하기 위하여 BOD₅, COD_Cr, SS, E-coli, T-N 및 T-P에 대하여 3가지 Conditions으로 실험을 진행하였다.

장치 내부는 저류 및 혐기조, 생물반응조 및 막분리조로 구성되어 있으며 생물반응조 및 막분리조에서 SBR 및 MBR 공정을 거친 오수는 UV 소독관을 거쳐 최종 방류된다. 실험에 사용된 원수는 실제 화장실에서 발생한 분뇨 및 분뇨차를 통해 공급한 분뇨를 청수와 약 1:1.5 비율로 희석하여 사용하였다.
실험장치의 경우 100인용으로 설계되었으며, 장치의 규격은 W1,400 × L2,800 × H1,700 mm이다.

98% 및 100%로 각각의 Condition에서 거의 유사한 수치를 보였으며, 이는 MBR 중공사막을 통과하는 과정에서 대부분의 유기물질이 제거되었기 때문으로 판단된다. 반면 T-N 및 T-P의 경우 Condition 1에서 20% 이하의 낮은 수치를 보였으나, Condition 2에서 저류 및 혐기조의 스크린 폭기량 변동 후 T-P의 제거효율이 75% 이상으로 상승하였고 Condition 3에서 반응조 내부 폭기 시스템을 변경하였을 때 T-N의 제거효율이 70%까지 상승하였다. 이는 저류 및 혐기조의 폭기시간 및 생물반응조 폭기량의 감소에 따라 각각 반응조건의 미생물이 활동하기 좋은 산소 농도를 유지하였기 때문으로 판단된다.
실험에 사용된 3가지 Conditions에서 BOD₅, COD_Cr, SS 및 E-coli의 경우 평균 제거효율이 각각 97.30%, 99.98% 및 100%로 각각의 Condition에서 거의 유사한 수치를 보였으며, 이는 MBR 중공사막을 통과하는 과정에서 대부분의 유기물질이 제거되었기 때문으로 판단된다. 반면 T-N 및 T-P의 경우 Condition 1에서 20% 이하의 낮은 수치를 보였으나, Condition 2에서 저류 및 혐기조의 스크린 폭기량 변동 후 T-P의 제거효율이 75% 이상으로 상승하였고 Condition 3에서 반응조 내부 폭기 시스템을 변경하였을 때 T-N의 제거효율이 70%까지 상승하였다.

위 결과에서, Condition 3의 운전조건으로 장치를 가동할 경우 오염물질에 대한 높은 제거효율을 기대할 수 있으나, MEPC.227(64)의 규정에서 T-N의 경우 70%, T-P의 경우 80%의 제거효율을 요구하고 있으므로 폭기 및 교반 시간에 변화를 주어 추가적인 연구를 시행할 필요가 있다.

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