Development of New BNR Process Using Fixed-Biofilm to Retrofit the Existing Sewage Treatment Plant

고정생물막을 이용한 기존 하수처리장의 생물학적 영양염 제커 신공정개발

The object of this study was to develop new BNR process using fixed-biofilm which could be applied to retrofit the existing wastewater treatment plant or to introduce as tertiary treatment plant. To achieve complete denitrification from typical raw sewage in Korea, external carbon source must be supplied because $SCOD_{cr}/T-N(NH_4{^+}-N+NOx-N)$of raw sewage was lower than other countries. In this study, the ratio of $SCOD_{cr}/NH_4{^+}-N$ was 2.49 and the influent $NH_4{^+}$-N concentration during the experimental period was varied from 25 to 37 mg/L. To enhance nitrogen removal from the sewage, the two processes using fixed biofilm were adopted as R-Hanoxic/mid.settler/aerobic/anoxic/ aerobic) and R-2(aerobic/mid.settlerlanoxic/anoxic/aerobic), respectively. In the comparison of $NH_4{^+}$-N, T-N effluent quality and T-N removal efficiency in both processes without external carbon source, R-1 process was better than R-2 process for nitrogen removal from raw sewage. With respect to $SCOD_{cr}$/NOx-N ratio and total nitrogen removal in each anoxic reactor of two processes, R-1's was more effective than R-2's for distributing organic matters of raw sewage. In the both processes using fixed biofilm, the amount of required alkalinity to remove unit $NH_4{^+}$-N were 5.18 and 5.76($g{\cdot}CaCO_3/g{\cdot}NH_4{^+}-N_{removed}$), respectively and were lower than activated sludge BNR process(7.14).

본연구의 목적은 국내의 기존 하 폐수처리장에 생물막을 적용하여 BNR공정으로 전환 및 개조하거나 생물막 공법을 적용한 BNR공정을 3차 처리로 적용할 수 있는 새로운 공정을 개발하는 데 있다. 우리 나라 하수의 $SCOD_{cr}/T-N(NH_4{^+}-N+NOx-N) $ 비는 다른 나라에 비하여 상대적으로 낮기 때문에 완전한 탈질화를 얻기 위해서는 외부탄소원을 반드시 공급해야만 한다. 본 연구에서의 $SCOD_{cr}/NH_4{^+}-N$비는 2.49이었으며, 실험기간 동안 유입수 $NH_4{^+}-N$농도는 25에서 37 mg/L로 변화되었다. 하수처리시 질소제거능을 향상시키기 위하여 R-1(무산소/중간침전조/호기성/무산소/호기성)과 R-2(호기성/중간침전조/무산소/무산소/호기성)의 생물막을 이용하는 두 공정을 적용하였다. 외부탄소원을 투여하지 않은 조건에서 $NH_4{^+}-N$와 T-N의 유출수질과 제거효율은 R-1공정이 R-2공정에 비하여 하수로부터 질소제거에 보다 적절한 것으로 평가되었다. 무산소 반응조의 $SCOD_{cr}/NOx-N$비와 T-N제거효율을 고려하였을 때, R-1공정이 원하수내 유기물질의 분배에 있어서 더 효과적인 것으로 사료되었다. R-1 공정과 R-2공정에서 1 g의 $NH_4{^+}-N$를 제거하는데 요구되는 알칼리도는 R-1과 R-2 각각 5.18과 5.76(g $CaCO_3/g$ removed $NH_4{^+}-N$)이었으며, 이는 활성슬러지 BNR공정에 비하여 낮았다.