• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.859-863
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• 2008

축산폐수, 침출수 등의 고농도 폐수를 생물학적으로 처리할 경우 최종 방류수는 강한 색도를 띠며 고분자량의 유기물질을 다량 함유한다. 이는 생물학적으로 분해하기 어려운 유기성 복합체와 생화학적 반응에 의한 중간생성물로 색도를 띠는 천연유기물질(NOM)을 포함한다. 생물학적 처리수의 색도는 심미적인 불안감, 방류수역의 수질오염 및 공중보건상의 잠재적 위해성을 갖는다. 또한, 수자원 이용측면에서 정수처리공정에서의 약품투입량 증가와 특히, 소독부산물 생성이라는 잠재적 문제점이 뒤따른다. 따라서 이러한 문제점을 해소하기 위한 생물학적 2차 처리수의 후속처리가 요구되며, 실제로 난분해성 유기물과 색도를 제거하기 위한 흡착, 막 분리, 고급산화(AOP) 및 화학적 응집 등의 물리-화학적 공정에 대한 연구가 수행되어왔다. 특히, 화학적 응집은 무기응집제 또는 고분자중합체(Polymer)를 이용하여 콜로이드성 입자와 색도를 띠는 난분해성 유기물을 전기적 불안정화를 유도함으로서 흡착 및 응집과정을 통해 제거하는 공정으로 많은 연구자들에 의해 연구되어왔다. 그러나 난분해성 유기물과 색도제거는 대상원수의 성상과 화학적 특성 등에 따라 각각의 제거효율과 최적 운전조건이 상이하게 나타난다. 화학적 응집공정은 비교적 높은 제거효율을 보이지만, 운전 및 유지관리의 기술적 어려움, 경제적 비효율성 등으로 인하여 적용에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문에서는 생물학적 혐기-호기성 공정에서 방류되는 축산폐수의 2차 처리수를 대상으로 화학적 응집에 의한 색도 및 난분해성 유기물의 제거거동을 고찰하였다. 대상 처리수의 $TCOD_{Cr}$ 농도는 평균 410 mg/L인 반면, $BOD_5$는 7-15 mg/L 범위로 난분해성 유기물을 다량 함유하고 있음을 알 수 있었다. 이에 황산알루미늄(Aluminium sulfate; $Al_2(SO_4){\cdot}14H_2O$)과 염화철(ferric chloride)의 무기응집제를 이용하여 자 테스트(jar test)를 수행한 결과, 동일한 응집제 주입량에서 염화철의 유기물 제거 효율이 높은 것으로 나타났다. 황산알루미늄과 염화철의 경우 각각의 응집제 주입율 5.85mM에서 89%, 7.03mM에서 97.5%의 최대 유기물 제거효율을 보여주었으며, 이 때 최종 pH는 4.0-5.6 범위이었다. 한편, 대상 원수 내의 콜로이드성 입자 또는 용존성 유기물의 작용기(functional group)는 일반적으로 음으로 하전 되어 있어 응집에 의해 잘 제거되지 않는 특성을 가지고 있다. 따라서 과량의 응집제를 주입하여 다가의 양이온성 금속염을 흡착시켜 전기적으로 중화시키고, 생성된 침전성 수화물 내에 포획 또는 여과시켜 제거하게 된다. 이 때, 금속염 수화종의 전하밀도가 응집효율에 영향을 주는 것으로 알려져 있는데, 다가의 양이온은 전기적 이중층(Double layer) 압축에 의한 불안정화를 향상시킬 수 있기 때문에다. 또한, 2가 금속염은 색도유발물질과 흡착하여 humate 또는 fulvate 등의 착화합물(complex)을 형성시켜 응집효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 생물학적 2차 처리수의 화학적 응집처리에 있어서 알루미늄염 등의 다가이온 첨가가 응집에 미치는 영향을 관찰하고, 후속되는 플록형성 및 침전공정에 의한 제거효율을 비교, 평가함으로써 2차 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 보다 효과적이고 경제적으로 제거할 수 있는 최적인자를 도출하고자 하였다.

• KSBB Journal
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• 제20권4호
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• pp.253-259
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• 2005

본 연구는 고정 생물막을 이용한 혐기/무산소/호기 공정으로 구성된 반응기에서 폴리에틸렌 재질의 표면을 이온빔으로 조사하여 소수성 표면을 친수성으로 만든 표면개질담체를 호기조의 여재로 사용하고 혐기/무산소조의 여재로는 표면 개질을 하지 않은 담체를 사용하여, 외부 탄소원 대신 원수내의 RBDCOD를 탄소원으로 이용하고자 혐기조와 무산소조에 원수를 분할 주입하였을 때 나타나는 유기물 및 T-N 제거 특성을 알아보았다. 혐기/무산소조로의 원수 분배율이 각각 10 : 0, 9 : 1, 8 : 2, 6 : 4로 설정하였으며, 각각의 분배율에 대하여 $93.3\%,\;92.6\%,\;92.4\%,\;91.6\%$의 $BOD_5$ 제거율 (유기물의 제거능)을 보였다. 하지만 무산소조까지의 $BOD_5$ 제거율(유기물 이용능)은 9 : 1에서 $84.8\%$로 가장 높은 것으로 나타났으며, 분배율 10 : 0, 8 : 2는 각각 $77.0\%,\;75.3\%$로서 거의 비슷한 수준이었고, 분배율 6 : 4 경우에 $61.1\%$로 가장 낮은 수치를 나타내었다. T-N 제거율은 9 : 1의 분배율로 분할하였을 때가 $67.4\%$로 가장 제거 효율이 높았으며, 분배율 10 : 0, 8 : 2 경우는 각각 $61.3\%,\;60.7\%$로 비슷한 경향을 보였으나 분배율을 6 : 4로 하였을 때는 $55.5\%$의 제거율을 나타내 분배율 9 : 1의 경우와는 약 $12\%$의 차이를 보였다. 또한 10 : 0, 9 : 1, 8 : 2의 분배율에서는 질산화가 거의 비슷한 수준으로 발생하였지만, 6 : 4로 주입하였을 경우에는 질산화의 저해가 나타나고, 방류수 중의 대부분의 질소성분이 암모니아 성분으로 방류되었다. 이 공정에서 탄소원으로 생하수를 이용하는 것이 메탄올과 같은 독성 탄소원에 비해 독성을 지니지 않고 약품비용이 들지 않는다는 측면에서 유리할 것으로 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제2권2호
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• pp.19-29
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• 1994

펄프 제지공장에서 다량으로 발생되는 제지슬럿지를 재활용하기 위한 한 방법으로 퇴비화를 시도하였으며, 이에 필요한 적절한 반응변수를 조사하기 위하여 소형반응조와 정체식 더미를 이용하여 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 제지슬럿지의 성분분석 결과 pH가 7.1, C/N 비 28~30, 수분이 60~65% 정도로 퇴비화에 적정한 수준이었으며 수은, 카드뮴, 납 등 중금속은 전혀 검출되지 않았다. 공기공급량과 질소원량에 따른 $CO_2$ 방출량과 온도변화를 조사하였는데, 1시간 또는 2시간에 1분씩 강제송풍 (2리터/분)을 해준 경우 반응기에 넣고 60시간까지 $CO_2$ 방출량과 온도가 서서히 증가하였으나 그 이후로는 감소하기 시작하였다. 그러나, 30분 마다 1분씩 송풍을 하였을 때는 $CO_2$ 방출량은 바로 감소하기 시작하였고 온도는 24시간 후부터 떨어지기 시작하였다. $CO_2$ 방출량과 온도간의 상관관계를 구해보면 3처리 모두 고도의 정상관(r=0.802, 0.816, 0.985)을 보여 퇴비화가 미생물의 정상적인 활동에 의해 진행되고 있음을 알 수 있다. 그러나, 송풍간격을 4시간 또는 8시간에 1분씩으로 하였을 때는 $CO_2$ 방출량은 시간이 경과 할 수록 감소하였으나 온도는 전자의 경우 24시간까지 올라갔다가 감소하기 시작하였고 후자의 처리시에는 48시간까지 높아졌다가 떨어지기 시작하였다. $CO_2$ 방출량과 온도간의 상관관계는 r= -0.93으로 고도의 부상관을 보였다. 이것으로 보아 이 상태에서는 정상적인 호기적 조건에서의 미생물활동이 진행되지 않는것으로 생각되며, 산소부족에 의한 혐기성생물작용이 일어난 것으로 생각되었다. 요소 첨가량에 따른 퇴비화 진행정도를 보면 0.5%, 1.0% 요소용액 처리시 처리 1일 후까지 $CO_2$ 방출량과 온도가 증가하였다가 그 이후로는 감소하였으나, 2.0% 용액 처리시에는 48시간까지 증가하다가 감소하였다. 이 결과 역시 $CO_2$ 방출량과 온도와의 상관관계는 고도의 정상관을 보여 정상적인 미생물 분해 활동이 이루어지고 있음을 알 수 있었다. 100kg 의 제지슬럿지에 1% 요소용액을 살포하여 섞은뒤 static pile system으로 실내 공간에 쌓아두고 적절한 간격으로 뒤짚어 주면서 16일간 온도, pH, 및 미생물밀도, C/N 비 변화를 조사하였다. 처리후 3일까지 온도가 증가하여 $65^{\circ}C$에 도달하였고 그 이후로는 감소하여 16일째는 거의 외기온과 비슷하였다. pH는 초기에 7.5였으나 계속 증가하여 4일째에는 약 8.3으로 유지되었고 8일 이후 점차 감소하기 시작하였다. 퇴비화진행의 직접적인 지표로 중온성 및 고온성 미생물의 밀도는 초기에 중온성 미생물이 고온성 미생물에 비하여 높았으나 시간이 경과하면서 고온성 미생물의 밀도가 높아져 온도변화와 유사한 변화를 나타내었다. C/N 비는 처리전 약 30 이었으나 16일 후에는 약 20으로 감소하였다. 이상의 결과로 미루어 볼때 제지슬럿지는 그 발생원에 따라 약간씩 차이는 있겠지만 적당한 퇴비화 조건이 찾아지면 효율적으로 퇴비화 시킬 수 있을것으로 생각되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권1호
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• pp.42-47
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• 2006

생물학적 고도처리는 혐기, 무산소, 호기의 조건을 반복하거나 재배열함으로서 이루어지는데 이때 혐기조와 무산소조에서는 유기산이 발생한다. 여기서 발생한 유기산은 질소와 인의 제거와 슬러지침강성에 중요한 인자로 작용한다. 따라서 본 연구에서는 하 폐수 고도처리 시 F/M비 변화에 따른 유기산의 발생정도와 잔류농도 변화와 기에 따른 유기물과 질소의 제거 특성과 처리효율 및 슬러지 침강성과의 관계를 모색하기 위해 특성을 검토 하였다. 고도처리를 위해 $A^2/O$ 공정을 사용하였고 MLSS의 농도의 변화로 F/M비를 조절하였다. F/M비를 $0.16{\sim}0.08$ kg-BOD/kg-MLSS/day로 변화 시켰을 때 F/M비에 감소에 따라 회분식 반응기에 의한 유기산의 생성량의 증가하였고 잔류 유기산 농도는 감소하였다가 증가하였다. F/M비가 $0.16kg/kg{\cdot}d$ 실험 조건에서 SVI와 SS는 높게 나타났으며 F/M비가 $0.11{\sim}0.13kg/kg{\cdot}d$로 높아짐에 따라 감소하여 양호한 상태를 보이다 F/M비가 증가함에 SVI와 SS도 지속적으로 증가하여 $0.08kg/kg{\cdot}d$에서 높은 SVI와 SS 농도를 나타내었다. 무산소조의 유기산 잔류 농도 그리고 탈질률을 비교한 결과 무산소조의 유기산 잔류량이 적을수록 탈질률은 증가하였다. 슬러지 침강성과 질소 제거효율을 고려한 최적의 유기산 잔류 농도는 $1.4{\sim}2.2$ mg/L이며 이때의 F/M비는 $0.11{\sim}0.13$ kg-BOD/kg-MLSS/day범위로 나타났다.