초록 ▼

○ 연구결과
1. 농어촌 생활오수 처리
가. 목편칩 여재의 특성
- 목편칩 여재의 적정 크기는 가로 150∼650μm, 세로 75∼200μm로 수많은 소공극이 방사방향으로 규칙적 배열
- 비표면적 : 0.4123m²/g 세공용적 0.0947cm³/g
- 공극율 : 75∼80%
- 열전도도 : 0.07kcal/m.h.℃
- 부착 미생물량 : 6.4∼2.5mg/cm³
나. 생활오수 처리용 목편 살수여상 살수시스템 개발
- 농어촌

○ 연구결과
1. 농어촌 생활오수 처리
가. 목편칩 여재의 특성
- 목편칩 여재의 적정 크기는 가로 150∼650μm, 세로 75∼200μm로 수많은 소공극이 방사방향으로 규칙적 배열
- 비표면적 : 0.4123m²/g 세공용적 0.0947cm³/g
- 공극율 : 75∼80%
- 열전도도 : 0.07kcal/m.h.℃
- 부착 미생물량 : 6.4∼2.5mg/cm³
나. 생활오수 처리용 목편 살수여상 살수시스템 개발
- 농어촌 생활오수의 살수여상 처리 공정을 개발하였다.
- 처리효율은 BOD 96.1%, COD 83.3%, SS 94.6%, T-N 73.3%, T-P 60.0%
- 방류수 수질 10mg/ℓ 만족, 질소와 인 동시 제거가 가능한 시스템
- 목편에서 COD, 색도 가동 초기 유출 : 목편칩 제조 공정에서 휴민 유출 물질 제
거, 응집제 및 O3 후처리로 제거
- 목편칩 제조 공정에서 색도 미제거시에는 방류수에 응집에 의한 색도 제거
다. 유지 관리비 절감 : 에너지 80%, 접촉 산화 처리 방법 대비 유지 관리비 50%이상 절감
- 20m³처리시 년간 전력비 202.5kW(300,000원 소요)
- 년간 슬러리 발생량 0.86kg/day = 15.7m³/year
2. 축산뇨오수 처리용 목편칩 살수여상 시스템 개발
가. 축산 분뇨 처리
- 슬러리 축사의 축산 분뇨, 스크레파 축사의 축산뇨오수 처리에 본 시스템의 적용에 성공
- 슬러리 축사의 축산 분뇨 처리시 전처리 살수여상 - 후처리 살수여상의 다단계의 목편칩 살수여상 시스템으로 원수 BOD 30,000mg/ℓ을 100mg/ℓ로 처리 가능하였다. BOD 99.6%, COD 99.2%, SS 98.7%, T-N 87.2%, T-P 89.4%의 처리효율을 나타내었다.
- 목편칩 연속 살수여상 처리 시스템은 BOD, SS, T-P 제거 효율은 매우 높으나, COD, T-N 제거 효율은 상대적으로 BOD, SS 처리보다도 낮으나 저비용으로 고도처리가 가능하였다.
나. 축산뇨오수 처리
- 스크레파 축사의 축산뇨오수 처리시 목편칩 살수여상 시스템에 적용시 축산뇨오수 → 스크린 → 목편 살수여상 → 활성오니 → 오존처리 공정을 개발하였다.
- 처리 결과 원수의 BOD 8,620mg/ℓ에서 방류수 58mg/ℓ로 처리 가능하였다.
- 처리 결과 CODMn 4,300mg/ℓ에서 230mg/ℓ, SS 2,200mg/ℓ에서 50mg/ℓ, T-N 4,200mg/ℓ에서 275mg/ℓ, T-P 97mg/ℓ에서 8mg/ℓ로 처리되었다.

Abstract ▼

IV. Results and Application of Study
This research makes an estimate of removal ability and proper quality of sewage that it utilize sewage treatment using woodchip in rural as reusing waste-resource. The trickling filtration system comprises a filtration bed packed with filer media having a part

IV. Results and Application of Study
This research makes an estimate of removal ability and proper quality of sewage that it utilize sewage treatment using woodchip in rural as reusing waste-resource. The trickling filtration system comprises a filtration bed packed with filer media having a particle dia. of at most 2~5cm. The method comprises natural air from the bottom of the bed. The system also comprises a control mechanism including a time a constant discharge pump for controlling supply of the waste water into the bed.
Using developed woodchip trickling filter system which is using biodegradable natural media, the treated result could get the stable effluent for four seasons through investigating effective factor and operating parameter for removal of organic matter, nitrogen and phosporus In rural sewage a round Wonju neighbor area.
The following conclusions were obtained from the results of this research.
In this research, physicochemical characteristics of developed woodchip media were like this. Specific surface area was 120-240m²/m³, porosity was 75~80 and thermal conductivity was 0.07kcal/m·h·℃, It has forms of parallelogram and oblong which have numerous small pore space of width 150~160um and lengthwise 75~200Uum. This woodchip has been good condition for microorganism's habitat, excellent in heat conservation and heat insulation, having very larger specific surface area by complex the three dimension structure of cellulose at wood's major ingredients, The woodchip trickling filter process were excellent as media,
The testing results of Lab-scale trickling filter reactor were that COD concentration of effluent \vas increased to more than that of influent until 33 days after opera Ling, and then it was stabilized to about 50% of removal efficiency from 62 days later after operating.
The visual observing results of attached bacteria in microbe were that slime layer wasn’t made at the first stage of operating, but was made slightly from 3 days later of operating, almost all from 20 days later of operating. When COD treatment began from 30 days later of operating, bacteria was acting stabilized as complete attachment.
The thermodynamic characteristics testing results of Lab-scale trickling filter reactor were that the average thermal flow flux were 0.062W. heat transferred from outlet to center, it made good condition for growing microbe. Woodchip material is a cheap, self-renewing substance, without harming the environment.
Trickling filters system using woodchip were designed for biofilm reactor which was strong influent loading variation, safe removal efficiency in low temperature, comparatively smaller ground-space, less electric cost and sludge production. This is a compack and low-cost water treatment which easy to operate.
Operating conditions of woodchip trickling filter reactor were organic loading 0.3kg BOD/m³·d, BOD surface loading 2.8kg BOD/1,000m³·d, hydraulic loading 3.5/m³/m²·d, nitrogen volumetric loading 0.1kg NH⁴₊-N/m³·d, respectively. Operating range were low or standard rate and intermediate rate trickling filter. The treatment system was developed that DO concentration maintained sufficient, none of filter clogging happened, backwashing was not needed.
The operational results of woodchip trickling filters system using biodegradable natural media were BOD 96.1%, COD 83.3%, SS 94.6%. NH⁴₊-N 97.9%, T-N 73.3%, T-P 60.0%, respectively. The average BOD, in the treated effluent were less than 10mg/ℓ the woodchip trickling filter. The purifying treatment process achieved nitrification, denitrification and phosphorus removal. But denitrification and phosphorus removal were could not achieve the full due to woodchip's humin and processing problem. It was noticed that high treatment were possible if we improve part of process.
Engineered wood chip beds use the oxygen transfer process of the wood chip in order treat Lo animal slurry in Chinjun fanner. Downflow wood chip beds, with three treatment stages, have been installed in front of a horizontal flow wood chip bed.
They have given a reduction in BOD from an average of 29.136mg/ℓ at the in let, to 85mg/ℓ at the exit of the system ; suspended solids reduction is equally good, decreasing from an average of 12,925 to go 71.8mg/ℓ.
The experimental date obtained after 9 months operation with the pig wastewaters showed that the bed was achieving a 99.3% reduction in BOD. There are two stage downflow beds of wood chip at the Byoungchen installation. Analysis of the pig wastewater flowing through the wood chip beds was carried out by tree. Those results are the average analysis of 20 samples taken over the period 2002 to July 2003.
The 99.3% reduction in BOD across the wood chip beds in encouraging, but nitrogen levels remain 91%. Modification to the system are planned with the intention of improving on-level. It was proven that wood chip can as a good medium for trickling filter with livestock wastewater treatment.
The use of engineered wood chip beds offers tree potential of relatively low lost, environmentally-friendly approach to the treatment of wastewaters. The results indicate that the wood chip bed system can effectively reduce the organic BODs, inorganic T-N, T-P. The provisional conclusion that can be drawn to date is that wood chip bed are capable of significant organic and N, P reduction.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 14
• 목차 ... 18
• 표목차 ... 24
• 그림목차 ... 26
• CONTENTS ... 33
• 제1장 서론 ... 35
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 35
• 제2절 연구개발의 목적 및 중요성 ... 37
• 제3절 연구개발 내용 및 범위 ... 41
• 제2장 생활오수의 유기물 및 질소/인 에너지 절감형 고도처리 기술개발 ... 43
• 제1절 서론 ... 43
• 제2절 연구사 ... 45
• 1. 살수 여상법 ... 45
• 가. 살수 여상의 특징 ... 45
• 나. 살수여상 오수처리 원리 ... 48
• 다. 살수여상의 설계 ... 50
• 2. 미생물의 부착과 생물막 형성 ... 56
• 3. 목재의 특성 ... 57
• 4. 물질의 열역학적 반응 ... 60
• 가. 열전도도 ... 60
• 나. 열흐름률 ... 62
• 제3절 재료 및 방법 ... 63
• 1. 목편칩 여재의 제조와 특성 ... 63
• 가. 목편칩의 제조방법 ... 63
• 나. 기존 여재의 문제점과 목편칩 여재의 특성 ... 63
• 2. Lab-scale 실험장치 및 방법 ... 65
• 3. 현장 pilot 시스템의 실험장치와 운전조건 ... 67
• 가. 살수여상의 설계 ... 67
• 나. 목편칩 살수여상 반응조 설계 요인 분석 ... 68
• 다. 기본 현장 연구 시스템 설계 ... 69
• 라. 현장 연구 실험장치와 운전조건 ... 79
• 4. 현장 pilot 연구 시스템 실험재료 ... 82
• 가. 유입오수의 특성 ... 82
• 나. 질소/인 처리 보완을 위한 처리 공정 변경 시험 ... 85
• 5. 분석방법 ... 86
• 제4절 결과 및 고찰 ... 88
• 1. 목편칩 여재의 특성 ... 88
• 가. 목편칩 여재의 물리 화학적 특성 ... 88
• 나. 목편칩의 크기 ... 90
• 2. Lab-scale 살수여상조 반응의 특성 분석 ... 91
• 가. COD 농도 변화 ... 92
• 나. Lab-scale에 의한 열역학적 분석 ... 94
• 3. 기본 Pilot plant 시스템의 생활오수 처리수준 ... 96
• 가. 시기별 생활오수 처리 효율 ... 96
• 나. 처리효율조사 ... 105
• 다. 공정별 처리효율 ... 110
• 라. 평균 처리효율 ... 116
• 마. 살수여상처리조 시설물 내부 미기상 분석 ... 117
• 4. 고도처리를 위한 공정 보완 연구 ... 121
• 가. pH ... 122
• 나. 수온(Temperature) ... 122
• 다. BOD5 (Biochemical Oxygen Demand) 처리 ... 123
• 라. CODcr (Chemical Oxygen Demand) 처리 ... 124
• 마. SS (Suspended Solid) 처리 ... 126
• 바. 질소(T-N, NH4+-N, NO2--N, NO3--N)처리 ... 127
• 사. 총인(T-P) 처리 ... 131
• 아. ORP 특성 ... 132
• 5. 공정별 처리효율 ... 133
• 가. 공정별 처리효율 ... 133
• 나. BOD5/CODcr 비율 ... 136
• 다. 평균 처리효율 ... 137
• 6. 재순환율에 따른 처리 효율 ... 140
• 7. BOD부하에 따른 처리효율 변화 ... 147
• 가. BOD부하에 따른 처리효율 변화 ... 147
• 나. C/N비의 변화에 따른 처리효율 변화 ... 148
• 8. 질산화와 탈질화 기작 및 에너지 이동 분석 ... 148
• 가. 산소소모량에 따른 기작 추정 ... 148
• 나. 질산화 모델링에 따른 기작 추정 ... 150
• 다. 유기물의 생물학적 산화에 의한 기작 추정 ... 152
• 라. NH4+-N 농도에 의한 Entropy 변화량 ... 152
• 9. 방류수의 색도 및 COD 제거 시험 ... 154
• 가. 응집제에 의한 색도 및 COD 제거 ... 154
• 나. 전기분해에 의한 방류수의 색도와 COD 제거 시험 ... 156
• 다. 오존 처리에 의한 색도 제거 시험 ... 158
• 10. 경제성 분석 ... 159
• 가. 시설비 ... 160
• 나. 유지관리비(년간) ... 160
• 제5절 결론 ... 166
• 제6절 참고문헌 ... 168
• 제3장 목편담체의 물성분석과 부착 미생물 조사 ... 173
• 제1절 서론 ... 173
• 제2절 재료 및 방법 ... 173
• 1. 시료채취 장소 및 일시 ... 173
• 2. 담체의 형상 ... 174
• 가. 목편담체의 형상 ... 174
• 3. 목편담체의 물성특성 시험항목 및 방법 ... 177
• 가. 밀도(KS F 2202-99) ... 177
• 나. 세공용적 및 비표면적 ... 177
• 다. 내약품성 실험 ... 177
• 라. S.E.M 측정 ... 177
• 마. 압축강도(KS F 2206-99) ... 178
• 바. 함수율 (KS F 2202-99) ... 179
• 4. 목편담체 부착미생물 분석 ... 179
• 가. 목편 살수여상조의 목편담체 채취방법 ... 179
• 나. 부착미생물 측정방법 ... 181
• 다. 부착미생물의 건조밀도 계산 ... 181
• 라. 부착미생물의 함수율 계산 ... 182
• 마. 생물막 두께 ... 182
• 바. 담체 단위 면적당 부착미생물량 ... 182
• 사. 부착미생물의 현미경 측정 ... 182
• 아. 부착미생물의 호기성균과 혐기성균 시험 ... 182
• 제3절 시험결과 및 고찰 ... 183
• 1 목편담체의 물성특성 결과 ... 183
• 가. 목편담체의 압축강도 시험결과 ... 183
• 나. 목편담체의 SEM 시험결과 ... 184
• 다. 목편담체의 내약품성 시험결과 ... 185
• 2. 목편담체의 부착미생물 결과 ... 186
• 3 목편담체의 부착미생물 형상 및 균수 ... 190
• 가. 목편담체의 부착미생물형상 ... 194
• 제4절 결론 ... 196
• 제5절 참고문헌 ... 198
• 제4장 축산분뇨 처리기술 개발 ... 199
• 제1절 서론 ... 199
• 제2절 연구수행 방법 ... 200
• 1. 축산뇨오수 에너지 절감형 처리기술 연구 ... 200
• 가. 처리장치의 구성 연구 ... 200
• 나. 처리장치 연구 ... 200
• 다. 살수방법 연구 ... 201
• 2. 유입 배출분뇨의 특성 ... 205
• 3. Pilot 실험장치의 처리공정 ... 205
• 가. 전처리 부유물질처리조 공정 ... 205
• 나. 후처리 목편살수여상조 공정 ... 207
• 4. 세부공정 설계 및 기능 ... 209
• 가. 전처리 시설의 송풍시설 ... 209
• 나. 교반시설 ... 213
• 다. 저장조 ... 214
• 라. 살수장치 ... 215
• 마. 침출수 강제배출 ... 218
• 바. 목편칩 여상층(Woodchip Bio-Filter) ... 219
• 사. 살수여상조 ... 219
• 아. 밀폐형 투명하우스 ... 220
• 5. 운전방법 ... 221
• 가. 저류조 ... 221
• 나. 전처리 부유물질처리 및 후처리 살수여상조 ... 221
• 다. 운영방법 ... 221
• 제3절 시험결과 ... 223
• 1. 처리공정도 연구 ... 223
• 가. 살수여상처리의 메커니즘 ... 223
• 나. 처리공정비교 ... 224
• 2. 처리시설 내부의 미기상 분석 ... 225
• 가. 처리시설 내부온도의 변화 ... 225
• 3. 시기별 살수여상조의 축산뇨오수 처리 효율 ... 226
• 가. SS 처리수준 ... 226
• 나. BOD 처리수준 ... 227
• 다. COD 처리수준 ... 228
• 라. T-N 처리수준 ... 229
• 마. NH4-N 변화 ... 230
• 바. NO3-N의 변화 ... 231
• 사. T-P 처리수준 ... 232
• 4. 공정별 처리효율 ... 233
• 가. SS 처리효율 ... 233
• 나. BOD, COD 처리효율 ... 234
• 다. 질소화합물(T-N, NH4-N, NO3-N) ... 236
• 라. T-P 처리효율 ... 238
• 마. 물질수지 ... 238
• 바. 평균 처리효율 ... 240
• 5. 뇨오수 처리용 목편 살수여상 시스템의 경영 분석 ... 242
• 제4절 결론 ... 243
• 제5절 참고문헌 ... 244
• 제5장 스크레파 축사 뇨오수 처리 기술 개발 ... 245
• 제1절 서론 ... 245
• 제2절 재료 및 방법 ... 245
• 1. 시험농장 개황 ... 245
• 2. 유입 배출분뇨의 특성 ... 246
• 3. 처리공정 ... 246
• 제3절 연구결과 ... 247
• 1. 처리수준 ... 247
• 2. 평균 처리효율 ... 251
• 3. 장ㆍ단점 비교 분석 ... 252
• 제4절 결론 ... 253
• 제5절 참고문헌 ... 254
• 끝페이지 ... 255