총인농축슬러지를 이용한 반류수중의 총인 제거

서정인,윤호석,이택순 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11

2012년부터 상수원 보호구역이나 4대강의 본류로 유입되는 지천의 인근에 있는 하수처리장의 방류수에 대한 총인의 기준을 2 mg/L에서 0.2 ~ 0.5 mg/L로 강화시켰다. 이와 같은 수질 기준의 강화로 기존 하수처리장에서는 총인 처리시설을 추가로 설치하여 운영 중에 있다. 인에 대해 높은 친화성을 지닌 알루미늄을 주성분으로 황산반토나 PAC(poly aluminum chloride)와 같은 응집제를 이용하여 인을 처리하고 있다. 그러나 총인처리시설 유입수의 총인농도 변화에 대응하여 적정량의 응집제를 투입하는 것은 현실적으로 어렵기 때문에 과잉의 응집제가 투입되는 경우가 많은 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 총인 처리 과정에서 발생되는 슬러지(이하에서는 총인 농축 슬러지)를 이용하여 하수처리장의 반류수(혐기성 소화조 상등수 등)중에 함유된 인의제거 가능성을 검토하였다. 소화조 상등수 중의 성상은 총인: 16 mg/L, CODMn: 188 mg/L, Al: 1.1 mg/L이었으며, 총인 농축 슬러지의 성상은 상등액의 경우, 총인: 0.22 mg/L, CODMn: 18 mg/L, Al: 0.05 mg/L이었으며, 총인 농축 슬러지의 알루미늄 함량은 약 160 g/kg (건조중량)이었다. 이와 같이 총인 농축 슬러지중의 알루미늄은 인과 결합된 안정된 형태이며, 용존상의 알루미늄 이온의 농도는 높지 않은 것으로 나타났다. 그러나 소화조 상등수에 총인 농축 슬러지를 1 ~ 25% (V/V)의 범위에서 주입시킨 경우, 소화조 상등수 중의 총인은 주입량에 비례하여 제거되는 특성을 보였다. 이는 총인 처리 과정에서 과잉으로 투입된 알루미늄의 일부가 황산염이나 염소 이온등과 결합한 상태로 존재하다가, 이들 이온에 비해 알루미늄과 높은 친화력을 지니는 인과 결합함으로서 나타난 현상인 것으로 추측되었다. 이와 같은 결과로부터 총인 농축 슬러지를 이용하여 하수처리장의 반류수(혐기성 소화조 상등수 등)중에 함유된 인의 제거가 가능한 것으로 확인할 수 있었다.

응집제 자동주입장치를 이용한 하수처리장 농축슬러지의 탈수특성 향상

정병길,윤태경,한영립,최영익,성낙창,강동효,허승녕 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

하수슬러지의 직매립 및 해양투기 금지에 따른 육상처리가 이루어짐에 따라 하수처리장에서 발생되는 탈수케이크의 함수율을 최대한 낮추어 하수슬러지 발생량을 저감시킬 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 하수슬러지의 플록상태를 파악할 수 있는 응집제 자동투입장치를 벨트프레스 탈수기 전단에 장착하여 농축슬러지(Thickened sludge; DS) 플록상태에 따른 고분자 응집제(Polymer coagulant; P) 주입량을 다르게 함으로써 탈수케이크의 함수율 저감 및 응집제 사용량 절감, 탈수여액의 수질개선 등을 평가하는데 그 목적이 있다. 응집제 자동주입장치를 하수처리장 벨트프레스 전단에 적용하여 농축슬러지의 탈수성을 평가한 결과 농축슬러지에 대한 여름철, 가을철 및 겨울철의 기존 시스템 대비 응집제 자동투입장치의 최적 운전조건은 탈수케이크의 함수율 기준으로 판단해 볼 때 각각 TS-P(14%), TS-P(13%) 및 TS-P(12%)로, 이때의 탈수케이크 저감율은 25.3%, 30.7% 및 13.3%를, 고분자 응집제 저감율은 17.6%, 16.7% 및 20.0%를 각각 나타내었다. 응집제 자동주입장치의 회전속도와 유입 하수슬러지량 대비 고분자 응집제 주입율과의 상관관계를 평가한 결과 회전속도를 900~1,200 rpm의 범위 내에서 운전시 플록형성이 양호하게 나타났다. 따라서, 하수처리장 농축슬러지에 대하여 벨트프레스 탈수기 전단에 응집제 자동주입장치를 적용함으로써 탈수케이크의 함수율 및 슬러지 개량에 소요되는 약품주입량을 효과적으로 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다.

총인농축슬러지를 이용한 반류수중의 총인 제거

서정인,윤호석,이택순 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

2012년부터 상수원 보호구역이나 4대강의 본류로 유입되는 지천의 인근에 있는 하수처리장의 방류수에 대한 총인의 기준을 2 mg/L에서 0.2 ~ 0.5 mg/L로 강화시켰다. 이와 같은 수질 기준의 강화로 기존 하수처리장에서는 총인 처리시설을 추가로 설치하여 운영 중에 있다. 인에 대해 높은 친화성을 지닌 알루미늄을 주성분으로 황산반토나 PAC(poly aluminum chloride)와 같은 응집제를 이용하여 인을 처리하고 있다. 그러나 총인처리시설 유입수의 총인농도 변화에 대응하여 적정량의 응집제를 투입하는 것은 현실적으로 어렵기 때문에 과잉의 응집제가 투입되는 경우가 많은 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 총인 처리 과정에서 발생되는 슬러지(이하에서는 총인 농축 슬러지)를 이용하여 하수처리장의 반류수(혐기성 소화조 상등수 등)중에 함유된 인의 제거 가능성을 검토하였다. 소화조 상등수 중의 성상은 총인: 16 mg/L, CODMn: 188 mg/L, Al: 1.1 mg/L이었으며, 총인 농축 슬러지의 성상은 상등액의 경우, 총인: 0.22 mg/L, CODMn: 18 mg/L, Al: 0.05 mg/L이었으며, 총인 농축 슬러지의 알루미늄 함량은 약 160 g/kg (건조중량)이었다. 이와 같이 총인 농축 슬러지중의 알루미늄은 인과 결합된 안정된 형태이며, 용존상의 알루미늄 이온의 농도는 높지 않은 것으로 나타났다. 그러나 소화조 상등수에 총인 농축 슬러지를 1 ~ 25% (V/V)의 범위에서 주입시킨 경우, 소화조 상등수 중의 총인은 주입량에 비례하여 제거되는 특성을 보였다. 이는 총인 처리 과정에서 과잉으로 투입된 알루미늄의 일부가 황산염이나 염소 이온등과 결합한 상태로 존재하다가, 이들 이온에 비해 알루미늄과 높은 친화력을 지니는 인과 결합함으로서 나타난 현상인 것으로 추측되었다. 이와 같은 결과로부터 총인 농축 슬러지를 이용하여 하수처리장의 반류수(혐기성 소화조 상등수 등)중에 함유된 인의 제거가 가능한 것으로 확인할 수 있었다.

하수재이용시설 농축수가 하수처리장 생물반응조 운영에 미치는 영향

임지영(Ji-Young Lim),김현식(Hyun-Sik Kim,),배민수(Min-Su Bae),김진한(Jin-Han Kim) 유기성자원학회 2018 유기물자원화 Vol.26 No.3

하수재이용시설 막여과 농축수가 하수처리장 생물반응조 미생물에 미치는 영향을 알아보기 위하여기 운영 중인 하수재이용시설 농축수를 채취⋅분석하고 농축수 주입에 따른 산소섭취율 변화 및 연속식 활성슬 러지 실험을 수행하였다. 기 운영 중인 하수재이용시설 농축수를 분석한 결과 농축수의 유기물과 T-P 농도는 SS 농도와 밀접한 관계가 있고 농축수 내의 이온성 물질은 Cl - > Na + > Ca 2+ > K + > Mg 2+ > F - 순으로 높게 나타났으며 농축수의 항목별 분석값은 농축수 채취시기에 따라 크게 변함을 알 수 있었다. 농축수 비율에 따른 미생물 산소섭취율(OUR) 실험을 실시한 결과 농축수 비율이 증가함에 따라 농축수가 활성슬러지 미생물에 유기물로 작용하여 산소섭취율이 증가함을 알 수 있었으며 OUR 실험만으로는 독성영향을 주는 농축수 비율을 산정할 수 없었다. 연속 활성슬러지 실험을 실시한 결과 농축수 주입비율이 증가함에 따라 MLSS 농도, 유기물 제거효율 그리고 T-N 제거효율은 서서히 감소하였다. 따라서, 실험결과 농축수가 활성슬러지의 처리효율에 영향을 주기 시작하는 주입비율은 25% 이상인 것으로 판단된다. This study investigated the effect of concentrate of membrane filtration of sewage reuse facilities on bioreactor’s microorganisms in sewage treatment facility, and concentrate was analyzed, oxygen uptake rate and continuous activated sludge experiment were performed. As a results, the concentration of organic matter and TP concentration in concentrate was closely related to the concentration of SS and the concentration of ionic substances in concentrate was higher in order of Cl - > Na + > Ca 2+ > K + > Mg 2+ > F - . And the analysis value of analytical items was greatly fluctuated according to sampling time of concentrate. Result of OUR test according to the mixing ratio of concentrate to sewage, it was found that the concentrate acts as an organic matter in the activated sludge microorganism and it increases with the increase of the concentrate mixing ratio. As a result of continuous activated sludge experiment, MLSS concentration, organic removal efficiency and TN removal efficiency gradually decreased with increasing concentrate mixing ratio. Based on the experimental results, expected mixing ratio of concentrate to affect the treatment efficiency of activated sludge is 25%.

파일롯 규모의 저압형 부상장치를 이용한 하수슬러지 농축에 관한 연구

김지태(Ji Tae Kim),오준택(Joon Taek Oh),김종국(Jong Kuk Kim) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.3

가압형 부상법에 비해 낮은 압력에서 미세기포를 발생시키는 저압형 부상법을 슬러지 부상 농축에 적용하여 그 성능을 검증하고 실제 적용가능성을 확인하였다. 파일롯 규모의 저압형 부상조를 충남 N.S. 하수처리장에 설치하여 혼합슬러지의 농도, 응집제 주입량 및 혼합슬러지 대비 미세기포수의 비율과 같은 운전 변수가 혼합슬러지 농축에 미치는 영향을 확인하였다. 미세기포는 내부 압력이 1.5 kgf/cm2으로 유지된 미세기포발생기에서 공기와 기포조제가 포함된 물을 고속 충돌 방식으로 발생시켰으며, 이를 부상농축 실험에 사용하였다. 장기운전 시 유입된 혼합슬러지의 SS 농도는 평균 14,400 mg/L였으며, 응집제 농도 27.6 mg/L, 기포조제 농도 4.0 mg/L, 혼합슬러지 대비 미세기포수의 비를 9.7%로 하여 저압형 부유부상조를 운전한 결과, 60,300 mg/L의 농축슬러지 고형물함량과 99% 이상의 고형물 회수율을 얻었다. 이 경우의 고형물 표면적 부하율은 30 kg/m2/hr로 2011년 환경부에서 제정한 하수도 상압 부상농축 시설기준 25 kg/m2/hr을 상회하였다. Low pressure air flotation (LAF) pilot plant for sludge thickening was installed in Chung Nam N.S. municipal waste water treatment plant to verify its application possibility. Effects of operating conditions such as coagulant dosages and microbubble water ratio on thickening of the mixed sludge were examined. Microbubbles which were generated in the chamber of 1.5 kgf/cm2 by high speed collision method with foaming agent were used to float sludge. Solid loading of 30 kg/m2/hr, solid contents in thickened sludge of 60,300 mg/L and SS removal efficiency of 99% were obtained through long period operating LAF in condi-tions of mixed sludge concentration of 14,400 mg/L, coagulant dosage of 27.6 mg/L, foaming agent addition of 4.0 mg/L and mi-crobubble water injection ratio of 9.7%.

화학적 개량이 미세기포 발생펌프를 이용한 슬러지 부상농축에 미치는 영향

이창한(Chang Han Lee),안갑환(Kab Hwan Ahn) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.8

본 연구는 미세기포 발생펌프가 장착된 하수슬러지 부상농축 장치를 이용하여 화학적인 개량 및 교반조건에 따른 하수슬러지 부상농축효율을 나타내었다. 하수슬러지의 부상농축은 Gt 값보다는 응집제 종류에 더 큰 영향을 받았다. 응집제 종류에 따른 하수슬러지 부상농축효율은 Al₂(SO₄)3<PSO-M<Fe₂(SO₄)3 응집제 순으로 높게 나타났다. 회분식 실험에서 도출된 운전조건을 이용하여 1.6 m3/d 용량의 하수슬러지 부상농축장치를 2시간동안 연속적으로 운전할 수 있었으며, A/S 비가 0.029~0.019 mL/mg에서 슬러지 농축율은 300.0~335.7%로서 매우 효율적이었다. The study presents sewage sludge flotation and thickening efficiencies which changes chemical conditioning and mixing conditions using a flotation thickening system with a microbubble generating pump. Flotation and thickening of sewage sludge are shown to significantly influence kinds of coagulants more than Gt values. It is found that the flotation and thickening efficiencies for kinds of coagulants follows the order: Al₂(SO₄)3<PSO-M<Fe₂(SO₄)3. We shows that the flotation thickening system(1.6 m3/d) could be continuously operated during two hours on operation conditions in the lab-scale experiments. Sludge thickening efficiency in the A/S ratio of 0.029-0.019 mL/mg was found to be very efficient, reaching to 300.0 ~ 335.7%.

정수장 배출수처리시설의 효율적 운영기법

문용택 ( Yong-taik Moon ),김연권 ( Youn-kwon Kim ),김홍석 ( Hong-suck Kim ),김지연 ( Ji-yeon Kim ) 한국환경기술학회 2009 한국환경기술학회지 Vol.10 No.2

본연구의 목적은 농축조로 유입되는 슬러지량에 대한 적정한 슬러지의 펌핑용량을 평가함으로서 효율적인 운영을 위한 방법을 평가하는 것이다. 정수장에서 발생되는 슬러지량은 원수수질, 사용하는 약품주입량, 처리공정의 성능, 슬러지의 제거방법, 침전효율, 역세척 횟수에 의존한다. SS의 물리적 분리에 의한 슬러지의 생성은 1차침전지에서 정체하여, 부유물질은 가라앉고 분리조 바닥에 분리된다. 원슬러지는 침전슬러지가 물리적으로 농축조에서 제거되었을 때 발생한다. 중력침전농축조는 회분식 또는 연속식으로 운전된다. 배출슬러지지에 쌓인 슬러지는 농축조에서 부유물질을 줄이기 위하여 슬러지의 펌핑량을 조절할 필요가 있다. 배슬러지지에서의 농축조로의 시간당 슬러지의 인발유량은 계절에 따라 108.3~138.1㎥/hr범위로 나타났다. 한계고형물부하값은 계절에 따라 3 ~ 18kg/㎡·day 범위로 뚜렷하게 차이를 나타냈다. 농축조를 설계하기 위한 한계고형물 부하값은 18kg/㎡·day을 적용하였다. The purpose of the present investigation is to evaluate methods for efficient operation by evaluating optimum sludge pumping quantities on inflow of slurry to thickener. The quantity of residuals generated from water treatment plants depends upon the raw water quality, dosage of chemicals used, performance of the treatment process, method of sludge removal, efficiency of sedimentation, and backwashing frequency. Sludge production by the physical separation of SS occurs under quiescent conditions in the primary clarifier, where suspended solids are allowed to settle and to consolidate on the clarifier bottom. Raw primary sludge results when the settled solids are hydraulically removed from the thickener. Gravity thickeners can be either batch feed or continuous flow. Residuals thickened in equalizing basins need to condition the sludge pumping quantities for reducing suspended solids from thickener. The pumping quantities for removing sludge to thickener from equalization basin were included between 108.3 and 138.1㎥/hr according to season. The values of limiting solid fluxs varied remarkably the range of 3 to 18kg/㎡·day according to season. It is applied the maximum value of 18kg/㎡·day for designing thickener.

하수슬러지 개량을 위한 CWOS와 황토의 혼합비율에 따른 최적조건의 도출

정유진,주윤경,성낙창,Jung, Yoo-Jin,Ju, Yuen-Gyung,Sung, Nak-Chang 유기성자원학회 2002 유기물자원화 Vol.10 No.2

본 연구에서는 폐굴껍질과 황토를 사용하여 하수슬러지를 탈수개량성을 평가하였다. 농축슬러지와 소화슬러지의 탈수특성을 평가하기 위해 Jar Test와 Buchner Funnel Test를 실시하였다. TTF(Time to Filter), SRF(Specific Resistance to Filtration)를 슬러지 탈수 특성의 평가 지표로 하였다. 굴껍질과 황토를 혼합해 제조된 탈수개량제가 굴껍질 단독으로 만들어진 것보다 탈수성이 더 높았다. 굴껍질과 황토와 결합하는 과정에서, 굴껍질의 비율이 황토의 비율보다 더 높은 혼합비율에서의 탈수성이 높다는 사실을 발견하였다. 농축슬러지와 소화슬러지의 처리에서 탈수성이 가장 적합한 혼합은 굴껍질:황토의 비가 9:1이었다. This study was carried out to evaluated for dewaterability of sewage sludge using waste oystershell and loess. The Jar-Test and the Buchner funnel test were proceeded for the assessment of dewaterability of a thickened sludge and digested sludge. TTF(Time to Filter), SRF(Specific Resistance to Filtration) were adopted as the valuation indices of sludge dewaterability. Dewatering conditioner which composed of both oystershell and loess is much dewaterable than the one composed of only oystershell. In the course of combining with oystershell and loess, the following fact was found that the dewaterability of the combination which have the higher ratio of oystershell than that of loess is superior. The most suitable oystershell :loess ratio of dewatering conditioner is 9:1 in treating both thickened sludge and digested sludge.

정수장 중력식 농축조의 최적 설계와 운전

배병욱(Byung-Uk Bae) 대전대학교 환경문제연구소 2005 환경문제연구소 논문집 Vol.9 No.-

본 연구에서는 정수장에서 슬러지 처리용으로 사용되고 있는 중력식 농축조의 최적 설계와 운전을 위한 새로운 방법을 제안하였다. 8개 모델정수장 원수의 탁도 데이터를 분석한 결과, 원수의 종류에 따라 탁도와 고탁도 지속기간에 큰 차이가 있음을 확인하였다. 또한, 원수의 종류와 계절에 따라 한계 고형물 플럭스 (limiting solid flux, SFL)가 크게 변함을 확인하였다. 현행 설계기준에 의해 농축조를 설계할 경우, 다음과 같은 이유로 인해 농축조를 과소하게 설계가 우려 가 있다. 첫째, 설계탁도를 초과하는 고탁도가 일주일 이상 지속되기 때문에 장마철에 발생하는 슬러지 발생량에 충분히 대응하기 어려울 가능성이 있다. 둘째, 처리대상 슬러지의 한계 고형물 플럭스 자체가 현행 설계기준 (10 to 20 kg TS/m²/day)보다 작기 때문에 현재와 같은 방법으로 설계되는 농축조의 면적은 발생하는 슬러지를 처리하는데 요구되는 면적보다 크게 작을 우려가 있다. 이상과 같은 결과에 근거하여, 설계탁도를 95 % 확률탁도에서 80 % 확률탁도로 낮추고, 고탁도 기간에는 폴리머를 농축보조제로 사용하며, 그리고 보다 유연한 한계 고형물 플럭스를 설계에 적용하는 방안을 새로운 설계기준으로 제시하였다. A new procedure for the optimum design and operation of gravitational sludge thickeners in drinking water treatment plants (WTPs) has been proposed. Data analysis on raw water turbidity at eight model WTPs showed large differences in both turbidity and period of sustained high turbidity, depending on the type of water supply. The limiting solid flux (SFL) also varied remarkably according to water supply and season. Current design standards are likely to under-estimate the needed capacity of thickeners at WTPs taking water from reservoirs due to the following reasons. First, since the period of sustained high turbidity exceeding design turbidity lasts more than one week, designs to current standards may be inadequate to cope with the peak sludge production during the rainy season. Second, since the SFL of the sludge itself is usually lower than the design standard (10 to 20 kg TS/m²/day), the area of the thickener may be much less than that required for treating the sludge produced. Based on these findings, the new design guideline focuses on the adjustment of design turbidity from 95 % down to 80 % probability turbidity, intermittent use of polymer as a thickening aid during higher-than-design sludge production, and application of a more flexible range of solid loading rates.

응집제 자동주입장치와 벨트프레스 탈수기의 농축슬러지 탈수특성 비교

정병길 ( Byung-gil Jung ),윤태경 ( Tae-kyung Yoon ),최영익 ( Young-ik Choi ),장성호 ( Seong-ho Jang ),김한석 ( Han-seok Kim ) 한국환경기술학회 2018 한국환경기술학회지 Vol.19 No.4

본 연구는 응집제 자동투입장치와 벨트프레스 탈수기 대비 탈수케이크의 함수율 저감 및 응집제 사용량 절감, 탈수여액의 수질개선 등 탈수특성을 비교·평가하는데 그 목적이 있다. 농축슬러지는 B시 S하수처리장의 농축슬러지를 사용하였으며, 농축슬러지 대비 고분자응집제 주입율은 벨트프레스 탈수기의 응집제 주입량을 고려하여 9~17 %의 범위로 조절하였다. 실험결과 응집제 자동주입장치는 벨트프레스 탈수기에 비해 농축슬러지의 탈수 시 함수율 저감 및 고분자응집제의 주입량을 효과적으로 감소시킬 뿐만 아니라 탈수여액의 수질개선효과를 나타내었다. 또한, 응집제 자동주입장치의 적정 회전속도는 900~1,200 rpm의 범위로 나타났다. The purpose of this research was to evaluate the effects on enhanced sewage thickened sludge dewatering and compare polymer dosage reduction between an automatic coagulant feeding system and a belt press filter. The thickened sludge collected at S sewage treatment plant in B city. The polymer dosage rate per thickened sludge quantity was adjusted from 9 % to 17 % based on coagulant dosage of the belt press filter. The results of this study indicate that the automatic coagulant feeding system not only could be effectively reduced the moisture contents and polymer dosage in the thickened sludge dewatering but also made the water quality improvement for dewatered filtrate of sewage treatment plant more than a belt press filter. Also, the proper rotational speed of the automatic coagulant feeding system were ranged from 900~1,200 rpm.