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박정태 ( Park Jungtae ),김만수 ( Kim Mansoo ),김지숙 ( Kim Jisuk ),원창연 ( Won Changyeon ),한주연 ( Han Juyeon ),이학범 ( Lee Hakbum ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
고도처리 강화에 대비하여 질소 처리효율을 높이기 위한 media 공정은 미생물 부착이 가능한 다양한 재질과 형태의 media를 이용하여 미생물 부착 및 고농도의 유효 MLSS를 유지함으로써 유입부하 변동에 대처하고, 짧은 HRT에서도 높은 질소제거 효율을 확보할 수 있다. 또한, 고농도 질산화 미생물이 부착된 media 공정은 기존 공정보다 빠른 질산화 반응속도를 제공하여 질소 제거 공정의 효율을 크게 개선할 수 있다. 이러한 media를 이용한 공정은 그동안 media의 모양 및 재질에 따라 분류되고 상용화되어 왔으나 동일 재질, 충전형태에 따라 부착 및 생물막 형성, 반응속도 차이가 발생하였다. 따라서 본 연구에서는 다양한 형상의 media를 고정상 및 유동상의 충전 형태에 따라 부착성장 미생물의 부착특성을 비교하고 질산화 반응속도를 상호 비교하여 질산화 공정의 효율 개선 및 새로운 media 충전형 반응조 개발에 필요한 기초자료로 활용하고자 하였다. 미생물 식종을 위해 media 충전 형태별로 구성된 각 반응조에 N 하수처리장 활성슬러지를 농축시켜 투입하였고 질산화 배양액은 NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N 30 mg/L로 제조하였다. 반응조에는 초기 식종 슬러지를 제외하고 MLSS는 추가로 주입하지 않았고, 1회/일 주기로 질산화 미생물 배양액을 투입하였다. 이렇게 구성된 반응조는 media 충전 형태별로 회분식으로 운전하였고 질산화 효율 및 반응속도를 분석하였다. 다음으로 질산화 효율이 상대적으로 높은 media를 선별하여 HRT를 단계적으로 감소시켜 부하량에 따른 질산화 효율을 평가하였다. 실험 온도는 20 ∼ 25 ℃를 유지하였고, DO는 2 mg/L 이상으로 폭기하여 총 3개월 운전하였다. 운전결과 초기에는 각 반응조의 질산화 효율이 40 ∼ 60 % 이하로 낮게 나타났는데 이는 질산화 미생물 부착 및 활성화 순응 기간 부족에 의한 것으로 판단되었다. 점차 시간이 지날수록 질산화율은 증가하였고 유동상 media 반응조 40 % 보다 고정상 media 반응조가 90 %로 질산화율이 더 높은 것을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 고정상 media가 미생물의 부착 및 생장에 유리하다고 판단하여 연속식으로 운전하였고, 그 결과 0.37 kg NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N/m3·d에서 질산화율은 87 %로 나타났다. 결과적으로 유동상 media 반응조에 비하여 고정상 media 반응조의 질산화율이 높았고, 고정상 media는 연속식 반응에서도 0.37 kg NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N/m3·d의 높은 처리율을 보여주었다. 따라서 초기 질산화 미생물 식종 이후 부착된 미생물만으로도 고정상 media 공정이 효과적이고 안정적인 질산화를 수행할 수 있는 것으로 판단하였다.
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