• 대한환경공학회지
• /
• 제27권5호
• /
• pp.499-506
• /
• 2005

본 연구에서는 2기의 부직포 여과막 생물반응조를 60분/60분의 포기/비포기 시간비에서 교대로 포기시키고 폐수를 주입시키면서 C/N비(COD/TKN)를 10에서 2까지 점감시켜 유입수의 C/N비가 유기물 및 질소 제거효율에 미치는 영향을 파악하였다. 실험에 사용된 폐수는 I시의 음식물 쓰레기 처리장에서 배출되는 침출수를 COD가 약 2,500 mg/L 정도 되도록 20배 희석시킨 것으로, C/N비는 염화암모늄($NH_4Cl$)을 첨가하여 조정하였다. 실험결과, $10{\sim}3$의 C/N비에서는 유출수의 COD 및 BOD 농도가 각각 $40{\sim}54\;mg/L$ 및 $1{\sim}4\;mg/L$로 나타났으며, 처리수의 SS농도는 항상 2.0 mg/L 미만으로 유지되었다. $10{\sim}5$의 C/N비에서는 96%의 총질소 제거효율를 보였으나 3 및 2.8의 C/N비에서는 총질소 제거효율이 각각 83% 및 81%로 낮아졌다. 2 및 2.6의 C/N비에서는 암모니아 독성에 의하여 처리수의 수질이 악화되었다. C/N비가 5에서 2.6으로 낮아질수록 질산화 미생물 분율이 10%에서 20%로 증가하였다. 알칼리도 소비량은 $10{\sim}5$의 C/N비에서는 $3.12{\sim}3.49\;g$ alkalinity/g T-N removed로 이론적인 값 3.57 g alkalinity/g T-N removed보다 낮았으나, 3 및 2.8의 C/N비에서는 4.63 및 4.87 g alkalinity/g T-N removed로 나타났다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권6호
• /
• pp.628-636
• /
• 2008

축산폐수를 처리하기 위한 2상 혐기성소화(TPAD)공정을 생물학적 질소제거공정(BNR)과 결합하여 운전하였다. 질산화된 유출수를 TPAD 공정의 산생성 반응조로 반송할 경우 탈질반응이 산생성 반응에 미치는 영향과 효율을 관찰하였다. 질산화된 유출수의 반송은 유입된 COD의 VFA로의 전환율을 향상시켰다. 질산화된 유출수에 적응된 산생성 슬러지의 산생성 속도는 적응되지 않은 슬러지보다 6배 빠른 것으로 관찰되었다. 탈질반응은 생성된 VFA를 탄소기질로써 사용하였지만 산생성 활성도를 향상시킬 수 있었다. 탈질속도는 COD/N비에 영향을 받았지만, 질산성 질소에 대한 산생성 슬러지의 적응여부에 더욱 지배적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 산생성 슬러지에 의한 탈질반응은 0차 반응을 보였으며 탈질속도는 1.31$\sim$1.90 mg/L$\cdot$h이었다. 반면, 질산화된 유출수에 적응된 산생성 슬러지의 탈질속도는 3.30 mg/L$\cdot$h로 거의 2배가 빠른 것으로 나타났다. COD/N비 10에서 1g의 질산성 질소를 탈질반응에 의해 제거하는데 소비된 COD의 양론비는 5.1$\sim$6.4 범위이었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제28권3호
• /
• pp.286-291
• /
• 2006

본 연구에서는 축산폐수와 하수의 연계처리 가능성을 연구하였다 축산폐수와 하수를 2:1로 혼합하고 응집제인 BF02와 응집보조제인 양이온 polymer인 C-210EL를 각각 2 mL, 100 mL씩 주입시 SS 97.6%, T-P 95%로 최적 제거효율을 보였다. Phanerochaete chrysosporium PSBL-1의 처리 특성을 살펴보기 위해서 전처리수를 축산폐수 원수에 대해 10배 희석되도록 하수와 혼합($\fallingdotseq$전처리수:하수=3:17)하였다. 이렇게 혼합된 폐수의 NBDCOD, $NH_3-N$, T-N의 제거율은 pH가 증가할수록 증가하였다. 즉, T-N 농도는 pH 6.7(5일 경과시), pH 8.0(3일 경과시), pH 10.0(1일 경과시)에서 각각 35 mg/L, 51 mg/L, 33 mg/L으로 축산폐수공공처리시설의 방류수허용기준 60 mg/L을 만족하였다. 또한 모든 pH(1일 경과시)에서 $COD_{Mn}$의 방류수허용기준 40 mg/L을 만족했다. V.A.(veratryl alcohol) 첨가시 V.A.를 첨가하지 않은 조건보다 유출수의 유기물 및 질소농도가 높게 측정되었다. $COD_{Mn}$은 C/N비(3:1)를 조절하지 않은 경우 1일 이후, T-N은 C/N비를 $4{\sim}6$으로 조절한 경우 2일 후에 축산폐수공공처리시설 방류수수질기준을 만족하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.1400-1404
• /
• 2006

생물학적 질소, 인 제거 공정(이하 BNR)의 운전에 있어서 최적 유입수의 C/N(COD/TKN)비, SRT 및 온도의 범위 및 정량적 수치 등은 유기물 뿐 만아니라 질소, 인의 처리 효율에 있어서 매우 중요하다. 특히, 외국과 다른 저농도 유기물 특성을 보이는 국내 하수에 대해서는 BNR 공정의 선택과 설계 및 운전인자의 선별이 무엇보다도 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 IAWQ에서 제시한 ASM No.2d를 기초로 하여 만들어진 전산모형인 Envirosim사의 Biowin 프로그램을 시뮬레이션 도구로 활용하여, 국내 하수에 비교적 적용하기 용이한 A2/O 공정과 MUCT 공정에 대한 유기물, 질소 및 인처리 효율을 비교하고 유입수의 C/N와 SRT 및 온도에 따른 질소, 인 처리 특성과 유출수의 거동 등을 파악하였다. 시뮬레이션 결과, 국내 하수에서는 A2/O 보다는 MUCT 공정이 질소, 인 처리효율이 더 크게 나타났다. 온도와 SRT가 일정한 상태에서 C/N비는 7이상에서 TKN과 TP제거효율이 양호하게 나타났고, 온도와 C/N비를 일정한 조건에서는 SRT가 7일을 넘어서면 효율이 급격히 낮아지는 현상을 관찰할 수 있었다. 온도조건 실험에서는 $20^{\circ}C$이하, 특히 국내 하수처리장에 BNR 적용시 설게조건인 $13^{\circ}C$에 근접해서는 TKN의 제거효율은 급격히 떨어지는 반면에 인 제거효율이 상승하는 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.355-361
• /
• 2006

고정상 생물여과지(biofiiter)에서 유입 C/N(COD/Nitrate)비와 용존산소(DO) 농도가 지하수로부터 질산성 질소를 제거하는데 미치는 영향을 관찰하였다. 유입 C/N비 10과 4.0에서 30 mg/L로 유입된 질산성 질소는 생물학적 탈질반응에 의해 완전히 제거되었다. 반면, 유입 C/N비 2.0에서는 전자공여체가 부족하였기 때문에 5.0 mg/L의 질산성 질소가 유출되었다. 게다가, 유입 C/N비가 2로 감소함에 따라 5.0 mg/L에 달하는 아질산성 질소가 발생하였다. 유입 C/N비 5에서 DO 농도의 증가는 탈질반응을 저해하였으며, 질산성 질소제거효율을 감소시켰다. 아황산나트륨($Na_2SO_3$)을 이용하여 유입 DO농도를 조절할 경우, 0.3 mg/L의 낮은 DO에도 불구하고 유출수 중 3.6 mg/L의 아질산성 질소가 잔류하였다. 반면, 질소가스를 이용하여 DO농도를 0.3 mg/L로 조절한 경우, 유입된 질산성 질소는 완전히 제거되었으며, 아질산성 질소는 검출되지 않았다. 생물여과지에서 유입된 질산성 질소를 제거하는데 소비된 유기물은 $3.0{\sim}3.5gSCOD/g{NO_3}^--N$의 범위이었으나, DO 농도가 5.5 mg/L로 증가함에 따라 소비된 그 양은 증가하였다. 높은 DO 농도 및 낮은 유입 C/N비와 함께 아황산나트륨을 이용한 DO 농도 조절은 생물학적 탈질반응에 영향을 주었으며, 질산성 질소제거효율을 감소시키고 아질산성 질소가 축적되었다.

• 유기물자원화
• /
• 제25권1호
• /
• pp.15-21
• /
• 2017

본 연구에서는 하수슬러지의 유기산 생산에 있어 해조류 첨가를 통한 상승효과를 확인하고자 새로운 접근을 시도하였다. 기질농도를 동일하게 20 g COD/L로 하고 하수슬러지와 해조류의 혼합비율을 COD 기준, 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100으로 조절하여 실험하였다. 실험 온도는 $35^{\circ}C$, 중온에서 이루어졌고 메탄 생산균의 활성을 억제하기 위해서 $90^{\circ}C$, 20분간 열처리된 혐기성소화슬러지를 식종균으로 이용하였다. 실험결과를 살펴보면, 해조류의 첨가량이 증가할수록 유기산의 농도도 증가하는 경향을 나타내었으며 혼합비율별 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100 (하수슬러지:해조류) 유기산 생산량은 각각 1.45, 3.22, 4.28, 5.24, 4.82 g COD/L이었다. 하수슬러지와 해조류만의 유기산 생산량을 기반으로 하여 상승효과를 계산한 결과, 혼합비율 75:25, 50:50, 25:75 에서 각각 0.92, 1.14, 1.26 g COD/L로 나타났다. 이는 해조류가 25% 비율로 첨가 시 전체 생산된 유기산의 40%가 상승효과에 의해 생산되었음을 의미하며, 해조류의 상대적인 높은 C/N비와 생분해도에 기인한다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제28권6호
• /
• pp.687-692
• /
• 2006

실험은 C/N 비가 낮은 실제하수 유입시 적용한 유동여재 $A_2O$시스템의 생물학적 탈질특성을 파악하고 외부 탄소원(메탄올) 주입량(C/N비) 변화에 따른 오염물질 제거특성, 각 반응조의 유기물, 질소 거동 특성을 검토하였다. 실험장치는 실험실 규모로 호기조에 유동여재를 투입하여 부유와 부착 미생물이 공존하는 혼합형 형태이다. 유동여재는 $10{\sim}20mm$정도의 육면체로 된 스폰지 형태의 폴리우레탄 재질이다. 실험에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 외부탄소원을 주입하지 않는 하수처리의 경우, 부유성 미생물양이 부착성 미생물양 보다 약 3배 가량 많았다(총 미생물량 80 g). 무산소조에 주입되는 외부탄소원에 의해 성장되는 미생물은 우선적으로 호기조 접촉여재에 일정량 부착된 후에 부유성 상태 미생물로 유지되었다. 유출수 $COD_{Cr}$ 농도는 외부탄소원 주입여부에 관계없이 $13{\sim}29mg/L$으로 안정하게 유지되었다. 유출수의 총무기성 질소(TIN)농도의 경우, 미주입시에는 $20.0{\sim}35.9mg/L$(제거효율 18%)이었으나 주입시에는 $2.5{\sim}9.0mg/L$(제거효율 $71{\sim}83%$)로 염분의 영향은 없었다. 각 반응조의 유기물($COD_{Cr}$) 제거특성은 외부탄소원 미주입시에는 대부분이 혐기조에서 제거되었으며, 외부탄소원 주입시에 대부분이 무산소조에서 제거되었다. 과잉주입의 경우 대부분이 호기조에서 제거되었다. 총 무기성 질소(TIN)의 경우, 외부탄소원 미주입시 대부분이 혐기조에서 제거되었으며, 외부탄소원 주입시 불안정한 상태에서는 혐기조에서, 안정한 상태에서는 무산소조에서 대부분 제거되었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제22권3호
• /
• pp.587-595
• /
• 2000

국내 하수처리장에 적용되는 BNR(Biological Nutrients Removal) 공정의 효율저하 원인은 유입원수의 낮은 C/N비와 탄소 (Carbon source) 부족이 가장 큰 것으로 지적되어 왔다. 탄소원의 효율적인 공급을 위해 1차 슬러지 산 발효조(Acid fermenter)를 이용하여 SCFAs(Short-Chain Fatty Acids) 생성을 유도할 수 있다. 본 연구에서는 side-stream의 산 발효조와 조합된 $A_2/O$ 프로세스를 운전하여 영양염류 제거에 미치는 영향을 연구하였다. 그 결과 산 발효조의 최대 SCFAs생성은 중온상의 SRT 4~5일에서 약 3.000mg/L(as COD), 대략 0.10~0.16 mg SCFA(as COD)/mg 1차 슬러지(as COD)로 나타났다. 또한 생성된 SCFAs의 성상비는 Acetic, Propionic, (iso)Butyric 및 (iso)Valeric이 1, 0.7, 0.5 그리고 0.6 순으로 나타났다. BNR공정의 side-stream 산 발효조 적용에 의한 영양염류 제거효율은 크게 증가하는 것으로 나타났다. T-N은 인공하수(R1)의 경우 35% 정도의 낮은 처리효율을 나타냈으나 인공 SCFA 주입(R2) 및 발효산물 투입(R3)의 경우 제거효율 74%, 76%로 크게 향상되는 것으로 나타났다. 또한 Phosphate 는 R1의 경우 45% 의 처리효율을 나타냈으나 R2, R3의 경우 73~74% 정도로 양호한 처리효율을 나타냈다. 이는 발효산물 및 SCFA 주입에 의해 혐기조에서 인의 방출 및 호기조에서 과잉섭취가 잘 이루어졌기 때문으로 R3의 경우 인의 방출율은 $0.34g\;PO_4-P/g$ COD로 기존 연구와 비교해서 유사한 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제11권2호
• /
• pp.33-42
• /
• 2010

본 연구는 부산시에 위치한 하천퇴적물에 대한 현재의 오염상태와 혐기성 상태에서의 잠재메탄발생량을 평가하기 위해 실시하였다. 먼저 부산시 하천중 총 5곳을 선정하였고 대상하천의 퇴적물을 채집하였다. 그리고 퇴적물특성을 알아보기 위해 퇴적물의 화학적산소요구량, 강열감량, 총 유기탄소에 대해서 분석을 실시하였고 그 결과 각각 15.20~75.07mg $15.20{\sim}75.07mg\;g^{-1}$, 2.34~11.54%, 1.28~34.21%로 나타났다. 또한 실험실규모의 BMP Test를 실시하였고 그 결과 pH가 약간 증가하다가 약 7.11~7.35에서 평형을 이루었으며, C/N, 최종메탄 및 이산화탄소수율 그리고 생분해도는 각각 1.05~10.27, 10.1~179.4, 10.3~34.4, 4.0~30.1을 나타내었다. 그리고 최종메탄수율과 C/N비, 최종이산화탄소수율, COD, 강열감량, 총유기탄소와의 상관관계를 알아보기 위해 선형모델에 최소자승법을 적용해 평가하였고 그 결과, COD($r^2=0.7586$)와 강열감량($r^2=0.7876$)을 제외한 나머지 모든 항목에서 최종메탄수율과 높은 상관관계를 띔을 알 수 있었다($r^2=0.9795{\sim}0.9858$). 따라서 C/N 또는 TOC 분석결과를 통해 메탄발생수율을 예측 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
• /
• pp.251-251
• /
• 2011

해양 투기가 금지되면서 혐기소화를 통해 최종적으로 발생되는 폐기물 양을 줄이고 메탄 등의 바이오 가스를 얻어 이를 에너지로 얻기 위한 많은 공정들이 현장에 적용되고 있다. 하지만 혐기 소화 과정을 마친 후 유출되는 유출액은 고농도의 유기물질 및 암모니아성 질소, 인산염 등을 다량으로 함유하고 있어 적은 양이라도 하천이나 호수 등에 유입되면 수질 악화와 부영양화를 초래할 위험성이 크다. 이번 연구에서는 음식물류 폐기물로부터 바이오가스를 생산하기 위한 혐기소화 공정에서 발생하는 유출액의 방류수 수질기준 확보와 경제성을 만족시킬 수 있는 처리공정의 상용화 기술을 개발하기 위해 생물학적 처리， 물리 화학적 처리를 통합한 공정을 적용하였다. P건설사 혐기소화 유출액 pilot plant(1 ton/day) 운전 결과 50~70% 로 $NO_2$-N 이 약 1,000 mg/$\ell$정도로 축적되는 현상을 보였으며 상대적으로 $COD_{Cr}$의 농도는 400~600 mg/$\ell$로 C/N 비가 낮아 탈질이 어려울 것으로 판단하였다. 이에 실험실 규모에서의 실험을 진행하였다. $NO_2$-N와 $NO_3$-N을 기준으로 McCarty 양론비 기준 80% 에서 300%까지 메탄올을 주입해 제조 폐수와 실제폐수로 실험을 진행하였고 제조폐수로 실행된 실험에서 아질산 탈질의 효율을 확인하였다. 미생물이 메탄올에 순응 후 완전 탈질에 걸리는 시간은 약 2.5 일로 확인 되었으며 메탄올이 추가로 주입되지 않은 반응조의 $NO_2$-N의 탈질량은 메탄올이 이론값 100% 주입 된 반응조에 비해 30% 이하의 처리 효율을 나타냈다. 이론값을 기준으로 메탄올이 100% 주입된 반응조는 약 96.1%의 탈질 효율을 보였으며 메탄올 순응 후에 약 1.5 일의 HRT가 단축되었기 때문에 메탄올에 장시간 순응 시 탈질 효율이 더 좋아질 것으로 보인다. 아질산탈질에 대한 실험실 규모 연구결과를 토대로 pilot plant에서 재현성 검토를 목적으로 운전을 수행하였다. 무산소조의 HRT는 2.7 일 이었으며 호기조의 HRT는 4.1 일 이었다. 유입수의 평균 $COD_{Cr}$ 농도는 2,878 mg/L, T - N 농도는 2,723 mg/L로 나타났으며 $NO_2$-N 기준 C/N비 1.2-1.8의 메탄올을 주입하였을 때 96% 이상의 탈질율을 보였다.