SBR 공정에서 아세트아미노펜과 용존산소 조건이 유기물, 질소 및 인 제거에 미치는 영향 = Effects of Acetaminophen and Dissolved Oxygen on Organic Matter, Nitrogen, and Phosphorus Removal in an SBR Process

국문 초록 (Abstract)

제목 :SBR 공정에서 아세트아미노펜과 용존산소 조건이 유기물, 질소 및 인 제거에 미치는 영향 한국교통대학교 글로벌융합대학원 환경산업공학과 지도교수 최 정 동 본 연구에서는 의약물질인 acetaminophen（APAP）이 포함된 합성폐 수를 대상으로 SBR 공정을 적용하여 APAP 농도 및 용존산소（DO） 조건이 유기물, 질소 및 인 제거에 미치는 영향을 분석하였다. 실험은 APAP 농도 1 mg/L, 10 mg/L 및 25 mg/L 조건에서 수행되 었으며, 25 mg/L 조건에서는 서로 다른 DO 조건을 적용하여 용존산 소 변화가 처리효율에 미치는 영향을 분석하였다. COD, TOC, NH₃ -N, T-N, PO₄³⁻-P 및 T-P를 분석하여 제거효율을 산정하였다. 유기물 제거효율은 COD 기준 92.67–96.44%로 나타났으며, TOC 또한 전 구간에서 90% 이상을 유지하여 APAP 농도 및 DO 조건 변 화의 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 질소 제거의 경우, NH₃-N 제거효율은 83.89%에서 56.82%로 감소 하였으며, 동일 농도에서 DO를 증가시킨 조건에서는 72.44%로 회복 되어 DO 조건이 질산화 반응에 중요한 영향을 미치는 것으로 해석된 다. 인 제거는 36.76–65.59% 범위로 나타나 운전 조건에 따라 변동성 을 보였으며, DO 조건 변화에 따라 상이한 거동을 나타냈다. 본 연구 결과, SBR 공정은 유기물 제거에는 안정적인 성능을 나타 내는 반면, 질소 및 인 제거는 APAP 농도와 DO 조건에 민감하게 영 향을 받는 것으로 확인되었다. 따라서 효율적인 영양염 제거를 위해서 는 DO 조건의 적절한 제어가 필요할 것으로 판단된다. 이러한 결과는 APAP 농도 및 DO 조건 변화가 질산화 및 인 제거에 관여하는 기능성 미생물군에 영향을 미쳤을 가능성을 시사한다. 미생물 군집 분석 결과, Proteobacteria와 Bacteroidetes 등 유기물 분해와 관련된 주요 계통은 비교적 안정적으로 유지된 것으로 나타났 다. 반면 질소 및 인 제거효율은 APAP 노출과 DO 조건 변화에 따라 변동하여, 영양염류 제거는 기능성 미생물의 활성 및 DO 조건에 민감 하게 영향을 받는 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 이론적 배경 4
• 2.1 의약물질 사용 증가 및 수환경 유입 4
• 2.2 아세트아미노펜의 수환경 검출 및 처리 한계 5
• 2.3 생물학적 처리공정 및 SBR 공정 특성 9
• 2.4 DO 조건에 따른 유기물 및 영양염 제거 특성 12
• 2.5 기능성 미생물과 영양염 제거 특성 13
• 2.6 선행연구의 한계 및 본 연구의 필요성 16
• Ⅲ. 연구방법 18
• 3.1 시료채취와 보존 18
• 3.2 분석항목 및 방법 21
• 3.2.1 분석항목 21
• 3.2.2 분석방법 22
• Ⅳ. 연구결과 및 고찰 27
• 4.1 유기물 제거 특성 27
• 4.2 질소 제거 특성 30
• 4.3 인 제거 특성 34
• 4.4 Batch 실험을 통한 반응 특성 37
• 4.5 미생물 군집 변화 특성 39
• 4.5.1 Phylum level 미생물 군집 변화 39
• 4.5.2 Class level 미생물 군집 변화 41
• 4.5.3 Genus level 미생물 군집 변화 43
• 4.6 종합 고찰 46
• Ⅴ. 결 론 51
• 참고 문헌 54
• ABSTRACT 58
• 감사의 글 61