초록 ▼

연구개발의 최종목표인 2단 역전순환형 고효율 혐기성여상시스템 및 최적 영양염류동시제거 시스템을 개발하기 위하여 본 1차년도에 각 단위 공정별 실험실규모 및 파일롯규모 연구를 통하여 얻어진 결론은 다음과 같다. 1. 여러 산업체에서 발생되는 고농도 유기폐수를 대상으로 혐기성 생분해 가능성 및 독성, 질소·인의 함유여부 및 함유량, 생물막시스템의 적용가능성, 폐수의 조달가능성 및 용이성 등을 종합적으로 고려하여 선정된 유가공폐수, 맥주제조폐수 및 조미료제조폐수는 개발하고자 하는 고효율 혐기성여상 시스템에 적합하였다. 또한, 중·고농도

연구개발의 최종목표인 2단 역전순환형 고효율 혐기성여상시스템 및 최적 영양염류동시제거 시스템을 개발하기 위하여 본 1차년도에 각 단위 공정별 실험실규모 및 파일롯규모 연구를 통하여 얻어진 결론은 다음과 같다. 1. 여러 산업체에서 발생되는 고농도 유기폐수를 대상으로 혐기성 생분해 가능성 및 독성, 질소·인의 함유여부 및 함유량, 생물막시스템의 적용가능성, 폐수의 조달가능성 및 용이성 등을 종합적으로 고려하여 선정된 유가공폐수, 맥주제조폐수 및 조미료제조폐수는 개발하고자 하는 고효율 혐기성여상 시스템에 적합하였다. 또한, 중·고농도 폐수처리에 어려움을 겪고 있는 상당수 업체에 본 연구에서 개발될 고효율 혐기성여상시스템이 적합할 것으로 예상되었다. 2. 기존제품으로 세라믹튜브 및 패킹형플라스틱과 본 1차년도에서 설계, 제작된 고차흐름식 모듈여재를 이용하여 선정대상폐수별 처리특성을 연구한 결과, 처리효율면에서 비숫하나 교차흐름식 모듈은 파형판의 기울기 등 모듈규격의 최적화를 통하여 여재의 막힘, 편류현상, channeling 현상 등을 최소화할 수 있었고, 미생물과 폐수와의 접촉기회를 최대한 확보함과 동시에 높은 기·액·고 분리기능를 나타내어 고효율 혐기성여상에 적합한 여재임을 알 수 있었다. 에에 반하여 삼품화된 제품인 세라믹튜브와 패킹형플라스택은 미생물부착특성 및 고형물보유능력은 우수하나, 유입수특성에 상당한 영향을 받으며 여재의 막힘현상, 발생하는 가스의 포획 및 일시분출에 의한 단회로 현상 등 상대적으로 여러 단점을 가지고 있어 개발목표대상인 고효율 혐기성여상에 다소 부적합하였다. 3. 교차흐름식 모듈 고효율 혐기성여상을 이용한 유가공폐수처리에서 충전율에 관계없이 8 kgCOD/m/sub 3/d의 부하에서 펴ㅊ균 92％이상의 높은 유기물 제거효율을 나타내었다. 실험실규모 연구를 바탕으로 현재 정상적 운전에 접근 중인 파일롯의 경우도 평균 84％의 철리효율을 보이고 있으며, 모듈 규격면에서 기·액·고 분리등이 실험실규모보다 유리하므로 유리하므로 곧 실험실 규모 연구결과를 능가하는 결과가 예상되고 있다. 4. 교차흐름식 모듈 혐기성여상에서 충전율에 따라 근본적으로 부착미생물의 확보능 및 기·액·고 분리기능의 차이가 있었고, 실험실규모로 설계 및 제작된 모듈규격이 반응조규격에 비하여 약간 크기 때문에 55％ 충전율에서 처리효율이 다소 낮으나, 작성된 설계지침을 바타으로 한 동일한 충전율의 현장 파일롯규모연구에서는 모듈제작 제약사의 문제점이 없어 기·액·고 분리능이 실험실규모에 비하여 우수하였다. 한편, 여재를 충전하지 않은 비충전 혐기성반응조에서는 부유미생물만으로는 처리가 불가능하여, 모듈여재의 우수한 기능을 뚜렷하게 입증할 수 있었다. 5. 유가공폐수를 대상으로 한 세라믹튜브와 패킹형플라스택 혐기성여상에서, 세라믹튜브의 경우 구조적인 특징과 비균일 충전으로 인하여 막힘현상 및 기질전달방해 등이 발생하여 패킹형플라스틱의 처리효율일 다소 높았다. 그리고 세라믹튜브의 경우는 맥주제조폐수와 같은 저농도폐수에 제한적으로 적용이 가능하였고, 그 처리효율은 매우 우수하였다. 6. 고효율 2단 역전순환형 혐기성여상시스템 개발을 위한 본 1차년도 실험실규모 혐기성여상 단위공정의 병렬운전 결과, 유기물부하율 4kg COD/㎥/d에서 92∼95％의 높은 COD 제거효율과 양호한 가스발생량 등 정상적인 반응특성을 나타내어, 2차년도에 본격 수행될 2단 역전순환형 혐기성여상시스템 구성시 성공가능성을 한층 높였다. 7. 교차흐름식 모듈 여재 및 세라믹튜브 여재를 충전한 실험실규모 혐기성탈질여상 단위공정에서 탈질을 목적으로 질산화수를 100％순환시킬 경우, 여재종류에 관계없이 외부탄소원 공급없이도 99％수준의 거의 완벽한 탈질이 가능하였다. 한ㅍ련, 본 1차년도에서 질산화를 위하여 개발된 고효율 호기성 질산화여상을 이용한 유가공폐수 및 조미료제조폐수의 생물학적 처리수를 대상으로 한 질산화단위공정연구에서는 질소부하율 0.6kg/㎥/d까지 95％이상의 높은 질산화효율을 달성할 수 있었다. 8. 질산화수 100％순환 혐기성 반응특성에 큰 영향이 없었다. 따라서 2차년도 연구에서는 유기물 및 질소의 동시제거를 위한 본격적ㅇ인 혐기성탈질여상시스템의 최적순환비결정등 시스템최적화가 이루어져, 고효율 혐기성여상의 개발과 아울러 또하나의 새로운 실용화기술개발이 가능할 것으로 판단된다. 9. 본 1차년도에서 수행된 고효율 혐기성단위공정개발의 실험실규모연구와 이를 토대로 작성된 설계지침을 바탕으로 설계·제작된 파일롯규모 시설의 연구, 그리고 호기성 질산화공정 및 혐기성탈질여상 단위공정 개발연구는 순조롭게 진행되어 만족할 만한 결과가 도출되었다. 이러한 단위여상 및 탈질시스템관련 기술개발 결과에 대하여 수개의 특허출원을 준비중이다. 차기 2차년도 연구에서는 목표하는 고효율 2단 역전순환형 혐기성여상시스템의 순조로운 개발과 최적 영양염류제거시스템의 구성이 가능할 것이다.

Abstract ▼

The purpose of this study is to develop a very effective hybrid anaerobic filter and a very effective nutrient removal process. The conclusions obtained during the first year of investigations are as follows; 1. The wastewaters were selected carefully based on anaerobic degradability and concentrati

The purpose of this study is to develop a very effective hybrid anaerobic filter and a very effective nutrient removal process. The conclusions obtained during the first year of investigations are as follows; 1. The wastewaters were selected carefully based on anaerobic degradability and concentration of nitrogen and phosphorous. The wastewaters selected for the study were dairy wastewater, brewery wastewater and flavoring manufacturing wastewater. 2. The ceramic tube, pall rings and crossflow media were tested for the applicability as packing media of anaerobic filter fusing selected wastewaters. Regardless of media tested, similar removal efficiencies were observed. However, since ceramic tube and pall rings are notorious for clogging, the crossflow media was selected for pilot study because the crossflow media is known to be free of plugging, short circuiting and channeling. 3. Treating dairy wastewater, high-rate anaerobic filter packed with crossflow media demonstrated the average organics mremoval efficiency of above 92％ under organics loading rate of 9kgCOD/㎥/d at any packing rate. The pilot plant on its way to steady state also showed average organics removal efficiency of above 94％ under organics loading rate of 2.5kgCOD/㎥/d. The anaerobic filters packed with ceramic tubes and pall rings has similar organics removal efficiency, but organics loading rate applied was lower than that of the reactor packed with crossflow media. 4. Biomass capture and solid-liquid-gas separation efficiency seemed to vary with the packing rate of crossflow media. The organics loading rate was a little lower at 55％ packing, because the crossflow media module was too big for the laboratory-scale reactor. But there was no such problem in the pilot plant. The control anaerobic reactor using only suspended microorganisms which was not packed with any media could not sustion suitable efficiency under the same organics loading rate; this proved the advantage of media packing. 5. Trating dairy wastewater, the organics loading rate of anaerobic filter packed with pall rings was a little higher than that packed with ceramic tubes. This was because the reactor packed with ceramic tube has clogging problems and substrate transfer limitations. It seemed that the reactor packed with ceramic tubes has uneven packing due to structural characteristics. In case of low strength wastewater such as brewery wastewater, application of ceramic tube seemed to be possible. 6. In the first-year study on two stage cyclic mode filters, laboratory-scale anaerobic filters which were operated in paralled mode had the organic removal efficiency of 92∼95％ and gas production rate of 0.33∼0.51㎥/kgCOD/sub removal/ under organics loading rate of 4kgCOD/㎥/d. 7. Treating dairy wastewater and flavoring production wastewater, the high-rate aerobic filters which was designed for nitrification had very high nitrification efficiency (above 95％) under nitrogen loading rate of 0.6kg/㎥/d. 8. The anaerobic denitrification filters packed with crossflow module media and ceramic tubes has the denitrification efficiency above 98％ under organics loading rate of 0.008∼0.02kgN/㎥/d when the dinternal recirculation of nitrified effluent was 100％. 9. The COD removal efficiency of the anaerobic filter has never dropped below 90％ even if the nitrified effluent with internal recirculation ratio of 1.0 was recycled to the anaerobic reactor for denitrification. The optimum internal recirculation ratio for simultaneous reduction of organics and nitrogen is going to be determined at the end of second-year study. 10. The investigation for a very effective hybrid anaerobic reator and simultaneous nutrient removal process will continue during the second year.

목차 Contents

• 제1장 서론...27
• 제2장 문헌고찰...30
• 제3장 실험재료 및 방법...79
• 제4장 실험결과 및 고찰...139
• 제5장 결론...336
• 제6장 참고문헌...340