축산폐수의 3차 처리를 위한 미세조류의 선별 및 처리조건의 최적화

Selection of Microalgae for Advanced Treatment of Swine Wastewater and Optimization of Treatment Condition.

축산폐수는 과량의 질소와 인을 함유하고 있어서 호소의 부영양화로 수질을 악화시키기 때문에, 본 연구에서는 2차 처리된 돈폐수를 대상으로 조류를 이용하여 폐수 내 질소와 인을 효율적으로 제거하고자 조류의 선별 및 배양의 최적화 실험을 수행하였다. Chlorella vulgaris (UTEX 265), Chlorella sp. GE 21, Botryococcus braunii(UTEX 572), Botryocorcus sp. GE 24, Scenedesmus quadricauda, Phormidium sp. GE 2, 그리고 Spirulina maxima(UTEX 2342)의 7종을 대상으로 조사한 결과 C. vulgaris(UTEX 265)가 질소와 인의 제거 뿐만 아니라 미세조류의 생산량도 우수하였다. 다음 실험에 사용될 미세조류로 선별된 C. vulgaris는 수온 35$^{\circ}C$에서 생장이 가장 좋았으며, 약 알칼리인 초기 pH 8.0에서 생장이 우수하였다. 미세조류의 생산 및 질소와 인의 제거에 있어 광도의 영향을 조사한 결과 40 ${\mu}$E/$m^2$/s 이하에서는 조류의 생장이 억제 받았으나, 그 이상의 광도에서는 비슷한 결과를 얻었다. 시료로 사용된 돈폐수의 질소와 인 농도는 각기 58.7 mg/l와 14.7 mg/l로 조사되었으며, 대상 폐수를 75%(돈폐수:지하수=3:1)로 희석하였을 때 질소와 인의 제거효율과 미세조류의 생산이 우수하였고, 희석하지 않은 경우 lag time은 길어졌으나 점차로 질소와 인이 제거되었다. 본 실험에서 얻어진 최적 조건하에서 25%의 돈폐수를 처리한 결과 4일 후 폐수중의 총질소는 95.3%가 총인은 96.0%가 제거되었다.

The feasibility of algae as means of removing nitrogen and phosphorus from secondary treated swine wastewater was studied. Among the tested 7 species of Chlorella vulgaris (UTEX 265), Chlorella sp. GE 21, Botryococcus braunii (UTEX 572), Botryococcus sp. GE 24, Scenedesmus quadricauda, Phormidium sp. GE 2, and Spirulina maxima (UTEX 2342), C. vulgaris was selected for its fast growth and abilities to remove nitrogen and phosphorus and to produce algal biomass from swine wastewater. C. vulgaris grew well at 35$^{\circ}C$, and the optimum initial pH for growth was 8.0. In the effect of light intensity, the growth of C. vulgaris was limited under a light intensity of less than 40 ${\mu}$E/$m^2$/s. The secondary treated swine wastewater contained 58.7 mg/l of total nitrogen and 14.7 mg/l of total phosphorus, and was diluted to 75, 50, and 25% with groundwater to be treated. Nitrogen and phosphorus were removed by C. vulgaris in all diluted swine wastewaters among which the most effective removal was in 75% swine wastewater (swine wastewater:groundwater=3:1). There was a tendency of linear increase in nitrogen and phosphorus removal time with increasing concentration of swine wastewater. Under the optimized culture condition, total nitrogen and total phosphorus were effectively removed to 95.3% and 96.0%, respectively, in 25% swine wastewater after 4-day incubation.