초록 ▼

하수처리장에 유입되는 하수의 평균농도는 COD/SUB Cr/이 124.7㎎/ℓ, SS가 124㎎ /ℓ, NH₄/SUP +/가 15.9㎎/ℓ, NO₃/SUP -/가 1.87㎎/ℓ, TP가 1.43㎎/ℓ, PO₄/SUP 3-/가 0.92㎎/ℓ로 나타났다. COD/(NH₄/SUP +/ + NO₃)의 비가 6.98정도로 높게 나타 났다. 계절적 특징 중 두두러지는 것은 NO₃/SUP -/가 차지하는 비중이 동절기에는 9% 정도였으나 하절기에는 17%까지 증가하였다. 이로 미루어 하수관 안에서의 분해 작용 이 컷음을 알 수 있고 이에 따라

하수처리장에 유입되는 하수의 평균농도는 COD/SUB Cr/이 124.7㎎/ℓ, SS가 124㎎ /ℓ, NH₄/SUP +/가 15.9㎎/ℓ, NO₃/SUP -/가 1.87㎎/ℓ, TP가 1.43㎎/ℓ, PO₄/SUP 3-/가 0.92㎎/ℓ로 나타났다. COD/(NH₄/SUP +/ + NO₃)의 비가 6.98정도로 높게 나타 났다. 계절적 특징 중 두두러지는 것은 NO₃/SUP -/가 차지하는 비중이 동절기에는 9% 정도였으나 하절기에는 17%까지 증가하였다. 이로 미루어 하수관 안에서의 분해 작용 이 컷음을 알 수 있고 이에 따라 인의 섭취 및 탈질에 필요한 유기물의 부족현상을 가 중하고 있다. 제오라이트-혐기-호기 공정과 혐기-호기-제오라이트 공정을 비교해 보면 COD는 두 공정이 큰 차이를 보이지 않는다. 1차 침전지를 거친 하수의 평균 유입 COD 는 93.19㎎/ℓ 였는데 ZAO는 86.1%인 반면 AZO는 90.9%를 유지하였다. 그러나 제오라 이트 반응기를 거친 것 까지 고려한다면 94%의 COD를 게거한 것이 되므로 AOZ가 우수 한 유기물질 제거효율을 보였다. HRT를 6시간에서 4시간으로 줄였을 때 유기물 산화에 필요한 시간이 부족해 COD 제거율이 ZAO는 80%에서 76.7%, AOZ는 86%에서 82%로 감소 하였다. ZAO 모드에서 질소 게거율은 약 75% 수준을 유지하였다. AOZ 공정은 76%정도 제거율을 보여 두 공정에서 뚜렷한 차이는 보이지 않는다. NO₃가 3.7㎎/ℓ 정도의 고 농도로 유입되는 경우가 많아 혐기조에서 한정된 유기물을 섭취하는 과정에서 PolyP 미생물과 Heterotroph와의 경쟁으로 인제거 효율 저하가 우려된다. AOZ공정에서 호기 조의 HRT를 6시간에서 4시간으로 감소시키자 질산화율이 90%대에서 45%로 감소하였다. AOZ 공정은 호기조에서 질산화가 이루어 지지 않아야 하므로 HRT를 4∼5시간 정도도 유지하는 것이 바람직하다. 생물학적 인제거에 가장 큰 영향을 미치는 것은 VFA의 절 대량이다. 인의 측면에서 계절적인 변동을 보면 PO₄/SUP 3-/TP의 비가 동절기의 10% 대에서 하절기에는 70%까지 증가하는 사실에서 하수관거에서의 활발한 분해작용을 짐 작할 수 있다. 1차 침전조를 거친 후 유입되는 PO₄/SUP 3-/의 평균은 1.12㎎/ℓ로 비 교적 낮은 값이었다. ZAO와 AOZ 공정의 각각의 인제거 효율은 70%와 75%를 보였다. 두 공정에서 큰 차이는 나타나지 않았다. 혐기-호기(A/O) 공정과 제오라이트 반응기를 결 합하여 우수한 효과를 얻을 수 있었다. AOZ와 ZAO를 비교해 보면 두 공정의 뚜렷한 처 리효율상의 차이는 보이지 않았다. 그러나 유지관리의 측면에서 ZAO 공정은 제오라이 트 반응기에서 하수중의 고형물질이 걸려 Head Loss가 생길 수 있으나 AOZ는 2차처리 수를 제오라이트 반응조에 보내므로 폐색의 염려도 없고 추가적인 유기물 게거도 기대 할 수 있으므로 AOZ가 더 우수한 것으로 보인다. A2/O와 UCT공정을 사용한 공정에서 유기물은 83∼93%로 제거되었다. 대개의 유기물은 혐기조에서 제거되어 무산소조에서 탈질에 필요한 유기물이 거의 없어 무산소조에서의 탈질이 매우 어려웠다. 121㎎/ℓ의 유입 COD 중 혐기조, 무산소조, 호기조의 COD가 각각 16.7, 13.4, 101㎎/ℓ 였는데 이 세 COD 값의 변화량이 매우 작은 것으로 부터 무산소조의 존재 필요성에 대한 의문이 제기되었다. A2/O와 UCT공정과 제오라이트를 결합한 공정의 질산화율은 94%로 매우 높 았다. 이는 NH₄/SUP +/의 10%가 제오라이트 반응조에서 제거되고 유기물이 적어 질산 화 미생물이 저해를 덜 받았기 때문이다. 탈질율은 반송율에 영향을 받았는데 반송율 이 0.25Q, 0.5Q, 1.0Q하였을 때 유출 Nitrate의 농도는 각각 8.43, 6.27, 6.11㎎/ℓ로 0.5Q 이상에서는 별다른 효과가 없어 보였다. 이는 부족한 유기물에 의한 현상으로 보 인다. UCT 공정과 제오라이트를 결합한, 동시에 인제거에 문제가 많았다. 'K'하수처리장에 유입되는 하수를 대상으로 A/O. A2/O, UCT공정을 제오라이트를 결합 하여 Lab 및 Pilot로 실험한 결과 실용성, 경제성, 처리능의 측면에서 혐기-호기-제오 라이트(AOZ) 공정이 우수한 성능을 보였다. 제오라이트 운영에서 가장 핵심 기술은 제 오라이트를 재생하는 기술이다. Ammonia air stripping을 사용한 시험에서 0.1, 0.4, 1.0, N의 NaOH를 사용하였을 때, 재생효율이 각각 42.2%, 70.6% 79.3%였다.

Abstract ▼

An experimental study has been conducted to develop a process for removal of nitrogen and phosphorus from wastewater. A pilot plant of 10∼20m³/d has been constructed and operated at K wastewater treatment plant and a bench scale unit has also been operated at Seoul National University for basic stud

An experimental study has been conducted to develop a process for removal of nitrogen and phosphorus from wastewater. A pilot plant of 10∼20m³/d has been constructed and operated at K wastewater treatment plant and a bench scale unit has also been operated at Seoul National University for basic studies. At the pilot plant we experimented various activated sludge system. A2/O, UCT, A/O process is coupled with natural zeolite reactor. A2/O, UCT process is done at pilot scale and A/O process is done at bench scale. All analytical method was done according to standard method. Influent wastewater at the pilot plant showed an average composition of 124mg/1 SS, 124.7 mg/1 COD, 15.9 mg/1 NH₃-N, 1.87 mg/1 NO₃-N and 1.43 mg/1 TP. The special feature of influent wastewater was varing potion of PO₄/SUP 3-/TP and NO₃/SUP -/(NH₄/SUP +/+NO₃). At summer times, This ratio of nitrogen rised from 9% to 17% and of phosphorus from 10 to 70%. This shows the removal of readily biodegradable organics at the extremely long sewer system. This added more hardships caused by insufficiency of organics. Influent COD after primary settling tank was 93.19mg/1. ZAO(Zeolite- Anaerobic-Oxic) process treated 86.1% and AOZ (Anaerobic-Oxic-Zeolite) treated 90.4% before entering zeolite reactor. If including zeolite reactor effluent, AOZ process treated 94% COD. When we reduced aerobic tank HRT from 6 hours to 4 hours, Oxidation of organics is a little poor. COD removal rate of ZAO is reduced from 80% to 76.7% and AOZ from 86% to 82%. ZAO process treated Nitrogen (Ammonia+Nitrate) at 75% and AOZ treated at 76%. The difference between two system is small. Nitrate introduced to the processes at a 3.7 mg/1 in a certain day. When nitrate of dissolved oxygen contraction is high at anaerobic reactor. PolyP bacteria competes with heterotrophs for organics. So phosphorus removal rate is decreased. The availability of VFA is very important factor is biological overplus phosphorus removal. In treating phosphorus, to provide organics and reduce nitrate or oxygen in anaerobic reactor is very important. So we have to take care of recycling ratio. If recycling ratio is high, nitrate is introduced to anaerobic tank and hydraulic retention time is shortened. We got treatment ratio of 70%, 75% of phosphate at ZAO and AOZ respectively. The performance of ZAO and AOZ were similar. But if we consider cost for maintenance, AOZ was better. Because zeolite is preprocessor at ZAO process, suspended solid in the wastewater is filtered at zeorite reactor. At our experiment, 15 days of operation caused mud ball at the reactor and suffer from head loss. At UCT and A2/O combined with zeolite treated COD at 83∼93%. Almost every organic material is reduced at the anaerobic tank. So there remains very little organics at anoxic tank. At batch experiments about 1 mg/1 of nitrate is removed at 2 hours. So needs for anoxic tank in our organic poor environment is doubtful. Nitrification rate at UCT and A2/O combined with zeolite is very high. It was rated about 94%. It is because about 10% of influent is treated at the zeolite reactor and organic poor environment is good for nitrification. Denitrification is affected by recycle ratio. At 0.25Q, 0.5Q, 1.0Q condition, there was no clear difference over 0.5Q. It is because organic is poor. When comparing A2/O and UCT, UCT was difficult to keep MLSS at anaerobic tank. So we raised recycle to over 200%. This gives low phosphorus removal rate. When comparing A2/O, UCT, A/O combined with zeolite reactor, AOZ was best in maintenance and performance to treat nitrogen and phoshorus.

목차 Contents

• 제1장 서론...19
• 제1절 연구개발의 배경 및 목표...19
• 제2절 연구개발의 범위...22
• 제2장 이론적 배경...23
• 제1절 생물학적 인제거...23
• 제2절 질소의 제거...37
• 제3절 제오라이트를 이용한 암모니아의 제거...47
• 제4절 제오라이트를 이용한 질소 $\cdot$ 인 동시제거 공정...60
• 제3장 실험방법...65
• 제4장 결과 및 토론...74
• 제5장 결론...111
• 참고문헌...114
• 위탁과제...123