아질산화 반응을 위한 SBR 공정 적용 연구

임지열,길경익 한국방재학회 2014 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.-

수계 부영양화 방지의 사전 예방 대책으로 질소는 국내 하수처리장의 중요 관리 대상 항목 중 하나이다. 국내 하수처리장에서 질소 제거를 위해서 완전질산화 반응을 기반으로 하고 있지만 보다 경제적이고 친환경적인 장점이 있는 아질산화 반응에 관한 관심이 증대되고 있다. 하지만 아질산화 반응은 현장 적용성의 문제를 가지고 있어, 활용성은 아직 부족한 측면이 있다. 본 연구에서는 아질산화 반응의 활용성을 증대를 위한 방안으로, 아질산화 반응의 SBR 공법 적용성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 약 200일 동안 실험실 규모의 SBR 형태의 아질산화 반응조를 운전하였으며, 운전 조건 조절을 통해 안정적인 아질산화 반응을 유도 할 수 있음을 확인하였다. 또한 HRT와 SRT의 분리를 통해 SBR 형태의 아질산화 반응조의 효율을 증가 시킬 수 있는 방안을 제시하였다. 이는 하수처리장에 아질산화 반응의 하수처리장 도입 시 SBR 공법을 이용하는 것을 고려할 수 있지만, 현장 적용성 측면에서 추가적인 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

혐기 소화 상징액과 가축 분뇨를 대상으로 한 아질산화 반응조 내 foaming 특성

임지열,길경익 한국습지학회 2014 한국습지학회지 Vol.16 No.4

고농도 질소를 함유하고 있는 하수는 하수처리장 처리 효율에 악영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 따라서 고농도 질소를 함유한 하수를 처리하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 대표적인 고농도 질소를 함유한 하수인혐기 소화 상징액과 가축분뇨를 대상으로 유기물 분석, foaming 실험 및 실험실 규모 아질산화 반응조 운전을 실시하였다. 유기물 분석 결과 혐기 소화 상징액은 용존성 불활성한 성분, 가축분뇨는 입자성 생물학적 분해가능한 성분이 가장큰 부분을 차지하는 것으로 나타났다. 아질산화 반응에 적합한 체류시간은 혐기소화 상징액 2일과 가축분뇨 6일이였으며,이와 같은 적정 체류시간에 차이는 암모니아성 질소 농도 및 유기물 성상차이에 의한 것으로 보인다. 또한 가축 분뇨 반응조 foam은 혐기 소화 상징액 반응조 foam과 비교하여 발생량은 많지만 빠르게 제거되는 특성을 보였다. 본 연구의 결과는 향 후 아질산화 반응의 하수처리장 적용 시 기초 자료로 이용할 수 있을 것으로 보인다. It has been known that sewage containing high-concentration nitrogen affects the efficiency of municipal wastewatertreatment plants harmfully. Therefore, research has been actively conducted to treat sewage containing high-concentrationnitrogen. The current study has analyzed organic compounds, conducted foaming tests, and operated a laboratory-levelnitritation reactor with the subjects of anaerobic digester supernatant and livestock wastewater which are the typical kinds ofsewage containing high-concentration nitrogen. According to the results of analyzing organic compounds, soluble inertcomponents form the largest part of anaerobic digester supernatant while particle biodegradable components occupy the mostpart of livestock wastewater. About the retention time proper for the reaction of nitritation, anaerobic digester supernatantshows 2 days while livestock wastewater indicates 6 days. It seems that the difference in the proper retention time isresulted from the difference of properties in organic compounds and ammonium nitrogen concentration. In addition, livestockwastewater’s reactor foam is generated comparatively more than anaerobic digester supernatant’s, but it tends to beeliminated faster. It is expected that the findings of this study can be utilized as foundational data afterwards in applyingthe reaction of nitritation to municipal wastewater treatment plants.

장기 배양법을 이용한 국내 하수처리장 유입 하수의 질소 성상 분석

임지열,길경익 한국습지학회 2017 한국습지학회지 Vol.19 No.2

현재 국내 하수처리장 방류수 질소 수질 기준 개정의 필요성에 대한 의견들이 지속적으로 제안되고 있다. 하지만, 명확한 근거 없이 기준이 강화될 경우 국내 하수처리장에 혼란을 야기할 것이 자명하다. 본 연구에서는 장기 배양법을 기반으로 용량 및 산업단지 연계 처리에 따른 국내 하수의 질소 성상을 분석하였다. 분석 결과, 하수처리장에서 처리되기 어려운 질소 성분인 NBDDON는 1.0 ~ 1.9 mg/L 범위를 보였으며, 하수처리장 용량이 적을수록 DON 농도 & NBDDON/DON가 증가하였다. 또한 도시하수를 처리하는 하수처리장보다 산업단지 하수처리장의 NBDDON/DON 비가 높은 것으로 조사되었다. 본 연구의 결과는 향 후 국내 하수처리장 방류수 수질 기준 개선을 위한 중요한 기초 자료로 활용될 것이라 전망한다. Recently, opinions on the need for revision regarding the nitrogen effluent standard of nitrogen from sewage treatment plant(STP) are consistently suggested. However, it is axiomatic that if nitrogen effluent standard is strengthened without a clear basis, it will cause confusion in domestic STP. In this research, nitrogen fraction was analyzed based on a long-term incubation method, according to STP capacity, and the linked treatment of industrial wastewater. As a result, NBDDON, which is difficult to treat in STP, ranged from 1.0 to 1.9 mg/L. larger DON and NBDDON/DON was detected in small STP (under 10,000 m 3 /d) as opposed to the large STP. NBDDON/DON in industrial STP was about 0.7 and it was higher than municipal STP. This research result will be used in the important raw data for revision of nitrogen effluent standard of nitrogen from STP.

다양한 하수를 대상으로 아질산화 반응 적용성 평가

임지열,길경익 한국습지학회 2015 한국습지학회지 Vol.17 No.1

질소에 의한 수질 오염의 심각성이 부각되면서 하・폐수 내 질소제거를 위한 연구가 수행되고 있다. 특히 아질산화 반응을 기반으로 하는 경제적이며 친환경적인 장점을 지닌 혁신적인 질소 제거 공법에 관한 연구가 주목받고 있다. 하지만 아질산화 반응을 기반으로 하는 공법의 현장 적용성 및 효율화 방안에 관한 연구는 완전히 이루어지고 있지 않은실정이다. 본 연구에서는 하수처리장 유입 하수, 최초 침전지 상등액, 반류수 그리고 가축분뇨의 특성분석 및 실험실규모 반응조를 운전하였다. 반류수 및 가축분뇨의 경우 다른 하수에 비해 고농도의 질소를 함유한 것으로 나타나 수처리 계통 질소 부하를 증가시키는 것으로 나타났다. 반응조 운전 결과 낮은 암모니아성 질소의 농도로 인해 유입 하수와 최초 침전지 상등액의 경우에는 아질산화 반응이 유도되지 않음을 확인하였다. 또한 하수 종류 별로 아질산화 반응이 유도되는 체류시간 조건이 차이를 보였는데 이는 유기물 및 암모니아성 질소 농도에 의한 것으로 판단된다. 아질산화 반응이 유도된 하수 중 혐기 소화 상등액이 가장 높은 효율을 보이는 것으로 나타났다. As the seriousness of water pollution resulted from nitrogen is being magnified, research has been conducted to reducenitrogen in sewage as well as wastewater. Particularly research on innovative nitrogen removal methods that are basedon the reaction of nitritation and are economically feasible and eco-friendly has been receiving attention. However,research on the applicability and efficiency of the methods based on the reaction of nitritation has not been completelydone yet. Accordingly, the current study has analyzed the characteristics of sewage flowing into municipal wastewatertreatment plants, primary clarifier supernatant, recycled water, and livestock wastewater and also operated a laboratory-level reactor. The result shows that recycled water and livestock wastewater contain higher-concentrationnitrogen than other kinds of sewage, so they increase nitrogen loading in the water treatment line. And the result ofoperating a reactor shows that because of ammonium nitrogen low concentration, sewage and primary clarifiersupernatant do not induce the reaction of nitritation. Also, there exist differences in the conditions of retention timeinducing the reaction of nitritation by the types of sewage, and this seems to be attributed to organic compound andammonium nitrogen concentration. Among the kinds of sewage inducing the reaction of nitritation, anaerobicdigester supernatant indicates the highest efficiency.

고농도 니켈을 함유한 산업하수의 질산화율 분석 및 개선 방안

임지열,길경익 한국습지학회 2017 한국습지학회지 Vol.19 No.4

산업하수 내 함유된 고농도 중금속(니켈)은 하수처리장 질산화율 감소의 원인으로 지목되고 있다. 본 연구에서는 고농 도 니켈을 함유한 산업하수의 질산화율 분석 및 개선 방안을 도출하고자 실험실 규모 반응조 운전을 실시하였다. 운전 결과를 고농도 니켈을 함유한 경우 질산화율은 20% 내외로 낮은 범위를 보였지만, 저농도 니켈이 유입되었을 경우 질 산화율이 향상(70% 이상)되었다. 질산화율의 차이를 보인 주요 원인은 니켈이 반응조 내 미생물의 활성을 감소시킨 것으로 AUR과 SNR 분석을 통해 나타났다. 또한 고농도 니켈이 유입될 경우, 체류시간 증가와 더불어 질산화율이 증 가하였다. 즉, 고농도 중금속(니켈)을 함유한 하수의 경우 미생물 관리 및 체류시간 증가를 통해 안정적인 질산화율을 확보할 수 있을 것으로 판단된다. The heavy metal such as Nikel (Ni) in industrial wastewater is one of the major reasons of decreasing nitrification efficiency in municipal wastewater treatment plants (MWTPs). In this study, laboratory scale reactors were operated in order to analyse of nitrification efficiency and improvement measures. As a result, nitrification efficiency during high Ni concentration (0.295 mg/L) was about 20%. However nitrification efficiency during low Ni concentration (0.114 mg/L) was over 70%. The changes of the micro-organism activity according to Ni concentration was investigated as being the major reason behind the gap of nitrification efficiency through analysing AUR and SNR. Increasing the HRT in high Ni concentration also increased the nitrification efficiency. Thus, maintenance of microorganisms and increasing the HRT in nitrification reactors suggests that measures taken to treat wastewater is positively correlated with high concentration of heavy metal.

농축조 상징액을 대상으로한 실험실 규모 아질산화 반응조 분석

임지열,길경익 한국습지학회 2015 한국습지학회지 Vol.17 No.4

질소는 수계 부영양화를 유발하는 주요 원인이며, 수계 보호를 위해 반드시 처리해야 하는 오염물질이다. 본 연구에서는 고농도 질소를 처리하여 하수처리장 운전 효율 증대를 위한 방안을 연구하고자 하였다. 약 250일간 하수처리장 농축조 상징액을 이용하여 실험실 규모 반응조를 운전하였다. 실험실 반응조 운전은 안정적인 아질산화 반응을 유도하고, 관련 운전 인자 영향을 분석하고자 하였다. 연구 결과 체류시간 조절을 통해 인위적으로 아질산화 반응이 유도가능한 것을 확인하였으 며, 안정적인 아질산화 반응이 유도되는 구간을 파악하였다. 특히, 체류시간 1일 조건에서는 90%에 가까운 고효율의 아질산화율 을 보이는 것을 확인하였다. 특히 ammonium nitrogen load는 암모니아성 질소 제거율과 아질산화율에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 높은 ammonium nitrogen load 조건에서는 아질산화율과 암모니아성 질소 효율이 감소하였다. 반면, 낮은 ammonium nitrogen load 조건에서는 아질산화율이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 아질산화 반응을 위해 암모니아성 질소 농도 및 체류시간의 조절이 필요하다는 것을 의미한다. 농축조 상징액과 같은 슬러지 처리 공정 내 고농도 질소를 함유한 폐수는 아질산화 반응을 적용할 수 있으며, 이는 하수처리장 개조 방안으로 제안 될 수 있을 것으로 판단된다. Nitrogen is one of main causes to induce eutrophication of water system and one of contaminants that must be treated for protection of water system. In this study, it was intended to identify a method to increase operation efficiency of municipal wastewater treatment plant (MWTP) by treating high concentration nitrogen. A laboratory scale reactor was operated by using sludge thickener supernatant in the MWTP. During operation of the laboratory scale reactor, it was intended to induce stable nitritation and analyze effects of related operation factors. As results, it was shown that the nitiritation could be induced artificially through control of retention time and sections where the stable nitiritation was induced were identified also. In particular, highly efficient nitrite conversion efficiency near 90% was identified in condition of 1 day retention time. Especially, it was shown that ammonium nitrogen load affected ammonium nitrogen removal efficiency and nitrite conversion efficiency. In the condition of high ammonium nitrogen load, the nitrite conversion efficiency and the ammonium nitrogen removal efficiency decreased. On the contrary in the condition of low ammonium nitrogen load, it was found that the nitrite conversion efficiency decreased. It means that control of ammonium nitrogen concentration and its retention time is needed for the nitritation. It is considered that for the sewage containing high load nitrogen in sludge treatment process as like the sludge thickener supernatant, the nitritation can be applied, which can be suggested as a modification method of MWTP.

농촌 지역에서 유입 유량이 소규모 하수처리장 처리 효율에 미치는 영향

임지열,길경익 한국습지학회 2016 한국습지학회지 Vol.18 No.3

농촌 지역 하수도 보급은 하천, 호소 및 습지와 같은 수계 수질 보호를 위해서 반드시 필요하다. 또한 안정적인 소규모 하수처리장 운영을 위해서는 유입 유량과 농도의 변화가 큰 소규모 하수도 특성을 고려해야 한다. 본 연구에서는 봉 화군 18개의 소규모 하수처리장 운전 결과를 통해 유입유량비 (유입 유량 / 설계 유량) 특성, 소규모 하수처리장 처 리 효율에 미치는 영향과 적정 유입유량비 산정에 관한 연구를 수행하였다. 분석 결과 유입유량비는 여름철에 가장 높은 것으로 나타난 반면, 유입 하수 농도는 가을철과 겨울철에 높은 것으로 나타났다. 유입유량비가 증가할수록 처 리 효율이 증가하는 경향을 보였으며, 영양염류 처리 효율이 유기물과 부유물질 처리 효율에 비해 민감한 영향을 받 는 것으로 나타났다. 안정적인 소규모 하수처리장 처리 효율을 위해서는 유입유량비 0.8 이상을 유지해야 할 것으로 판단된다. Sewerage supply in rural community is the important for water quality protection of water system such as river, lake and wetland. And characteristic of small scale wastewater system that have wide range of inflow and concentration in sewage should be considered for stable operation of small scale wastewater treatment plant. In this research, characteristics of flow ratio (flow / designed flow), effect on treatment efficiency of small scale wastewater treatment plant and assessment of optimal flow ratio were conducted through analysis on operation result of 18 small scale wastewater treatment plant in Bong-hwa gun. As a result, flow ratio shows the higher value during summer. However pollutants concentration in sewage was shown the higher concentration during autumn and winter. Treatment of small scale wastewater treatment plant is increased when flow ratio increased, and nutrient treatment efficiency is more sensitive to change of flow ratio than organic compound and suspended solids. According to this research result, it need to be maintained flow ratio 0.8 over value for stable treatment efficiency of small scale wastewater treatment plant.

저영향개발 시설 설계 기준에 따른 용량 평가 방법 연구

임지열,길경익 한국습지학회 2022 한국습지학회지 Vol.24 No.1

전 세계적으로 도시화로 인해 파괴된 자연물 순환시스템 회복을 위해 저영향개발 (Low Impact Development, LID) 시설에대한 관심이 커지고 있다. 하지만, LID 시설 용량 적정성 평가를 위한 종합적인 분석이 이루어지지 않아 LID 시설 도입에많은 어려움이 제기되고 있다. 본 연구에서는 LID 시설 4개소(식생수로, 식생여과대, 식생체류지 및 투수블록)의 강우 모니터링결과를 바탕으로 저감 효율 및 적정 용량 산정 방안을 분석하였다. WQV과 WQF을 설계 기준으로 하는 LID 시설의 강우유출수(37%) 및 오염물질(TSS, BOD, TN 및 TP) 별 저감 효율(20% ~ 37.1%)이 차이를 보이는 것으로 나타났다. 이를 바탕으로용량 적정성 평가를 위한 SA/CA 그래프 도출 결과 모든 항목에서 결정계수 0.5 이상(비선형회귀모형 기준)으로 나타났으며, 특히 강우 유출수 및 TP에서 높은 결정계수를 보였다. 그리고 본 연구에서 제안하는 LID 시설의 구조적 차이를 고려한 ‘SA/CA & L/CA’ 그래프 도식 결과, ‘SA/CA’보다 강우 유출수, TSS 및 TP 결정계수가 향상됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 LID 시설의 용량 적정성 평가를 위한 ‘SA/CA & L/CA’ 적용 가능성을 확인하였으며, 향후 일반화 및 표준화를 위한 추가적인연구를 수행할 필요가 있다

BCS-Ⅱ 공법을 이용한 마을하수도 처리 효율 분석 : 안동시를 대상으로

임지열,길경익 한국습지학회 2014 한국습지학회지 Vol.16 No.4

상수원과 같은 수계 수질 보호 및 농촌 지역 개발을 위해 마을하수도 보급이 필요하다. 본 연구에서는 안동 지역 마을하수도(11개소) 유입하수 특성 및 마을하수도에 도입된 처리 공법의 결과를 분석하였다. 안동 지역 마을하수도 유입하수는도시지역에 비해 고농도의 유기물과 영양염류를 함유하고 있는 것으로 분석되었다. 안동시 마을하수도 공법은 안정적인처리효율을 보였지만, 영양염류의 경우 유기물에 비해 solid retention time(SRT)와 food to microorganisms (F/M) ratio에 민감한 것으로 나타났다. 또한 안동 지역 마을하수도 공법은 타 공법(A2/O, SBR, media)들과 비교하여 전반적으로 높은 처리 효율을 보였으며, 본 공법은 마을하수도에 효과적으로 적용 가능한 공법이라 판단된다. Supply of rural community sewage treatment plant (RCSTP) is need for protect of water quality like water source anddevelopment of agriculture areas. In this study conducted analysis on characteristics of RCSTP sewage and treatment efficiencyof installed treatment process using operation results of RCSTP in an-dong area. high organic matter and nutrient werecontained in RCSTP sewage of an-dong than urban area. RCSTP treatment process in an-dong was shown stable treatmentefficiency. But nutrient treatment efficiency was shown more sensitive result about SRT and F/M ratio than organic mattertreatment efficiency. And RCSTP treatment process in an-dong was shown higher treatment efficiency than other treatmentproces like A2/O, SBR and media. Thus, this process is effective treatment process for application of RCSTP.

동절기 마을하수처리장 영양염류 제거에 관한 연구

임지열,길경익 한국습지학회 2014 한국습지학회지 Vol.16 No.3

농촌 지역 마을하수도 보급률은 도시 지역에 비해 정도 수준밖에 38% 되지 않는다. 농촌 지역은 상수원 인근에 위치하여농촌지역에서 발생하는 하수는 상수원 오염의 원인으로 알려져 있다. 그래서 정부에서는 마을하수도 관리에 많은 노력을기울이고 있다. 본 연구에서는 동절기 마을하수도 영양염류 제거 효율을 분석하였으며, 안동·임하댐 인근에 위치한 봉화,영양 그리고 안동의 신설된 마을하수도를 연구 대상으로 선정하였다. 동절기 마을하수도 영양염류 제거 효율은 체류 시간과 미생물 농도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 따라서 마을하수도 운전 시 영양염류 처리를 위해 운전 조건 조절 및유지관리가 필요하다는 것을 의미한다. Sewage distribution rate in rural area is only 50% level than urban area. Normally, rural area sewage is focused on thereason of water source pollution owing to rural areas were located in near water source. The Korea government is effort tomanage the rural community sewage for protect the water source. In this study conducted analysis on rural communitysewage treatment plant(RCSTP) nutrient treatment efficiency using operation results on winter season. Research areas arenewly constructed in Bong-hwa, Yeong-yang and An-dong areas which are located in near An-dong·Im-ha Dam. Based onoperation result, sludge retention time(SRT) and mixed liquer suspended solid(MLSS) were effected on RCSTP nutrienttreatment efficiency. Thus, it is necessary to manage of operation condition for nutrient treatment efficiency in RCSTPduring the winter season.