Abstract
In this study, we have made the annual total phosphorus (TP) mass balance diagrams for I wastewater treatment plant by utilizing the data of flow rate and TP of each process and tried to choose the optimum unit process empirically for phosphorus recovery. For the applicability evaluation, we have suggested several quantitative indices of flow rate, TP concentration, TP load and SS. Based on the analyses of TP mass balance, it became clear for reducing TP load of the wastewater treatment plant that it is efficient to recover phosphorus from the side stream in which the amount of flow rate is just 1/16, but TP concentration and load are 78 and 4.8 times larger than those of the influent of the plant. After the detailed applicability evaluation for the side stream, it could be concluded that the unit process of waste activated sludge thickener supernatant or dehydration filtrate are appropriate. Meanwhile, we did fundamental experiments utilizing the dewatering filtrate with TP concentration of 141.5 mg/L. After adjusting pH 10 and $Ca^{2+}$ concentration 250, 500, 1000 mg/L, it was stirred slowly. As a result, the $PO_4-P$ and TP removal efficiencies were above 95 percent; the results of the experiment imply the applicability of phosphorus recovery process in a wastewater treatment plant strongly.
본 연구에서는 경기도 고양시 소재 I 수질복원센터의 공정별 유량과 총인(TP) 농도를 활용하여 2015년도 기준 TP 물질수지도를 작성하고, 이를 분석하여 하수처리시설에서 인(P)을 회수할 수 있는 최적의 단위공정을 실증적으로 선정하고자 하였다. 인 회수공정의 도입 가능성을 평가하기 위하여 유량, TP농도, TP부하량 및 SS에 대한 정량적 지표를 제안하는 한편, 이를 I 수질복원센터에 적용하였다. 또한 I 수질복원센터의 탈수여액을 대상으로 인 회수공정의 도입 가능성에 대한 기초실험을 실시하였다. TP 물질수지를 분석한 결과, 하수처리장 유입수에 비해 유량은 1/16로 적지만 TP농도는 약 78배, TP부하량은 4.8배에 달하는 반류수 계통을 대상으로 인을 회수하는 것이 하수처리시설 전체의 TP부하를 저감하는데 유효한 것으로 나타났다. 반류수 계통의 단위공정들을 대상으로 본 연구에서 제안한 정량적 지표를 활용하여 인 회수공정의 도입 가능성을 상세히 평가한 결과, (잉여농축조 상징액+잉여저류조 월류수) 또는 탈수여액이 적합한 것으로 나타났다. 한편, TP농도가 141.5 mg/L에 달하는 탈수여액을 대상으로 결정화에 의한 인 회수 기초실험을 실시하였다. 탈수여액의 pH를 10으로 조정한 후 칼슘이온($Ca^{2+}$)을 각각 250, 500, 1000 mg/L씩 주입하여 완속교반을 실시하였다. 기초실험 결과 탈수여액 중의 $PO_4-P$ 및 TP를 95% 이상 제거할 수 있는 것으로 나타나 인 회수공정의 도입 가능성이 확인되었다.
