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소규모 하수처리를 위한 파일럿 규모 이중슬러지 KNR<sup>®</sup> (Kwon's nutrient removal) 시스템의 영얌염류 제거성능 평가
안진영,권중천,김윤학,정유훈,김두언,유선호,김병우,An, Jin-Young,Kwon, Joong-Chun,Kim, Yun-Hak,Jeng, Yoo-Hoon,Kim, Doo-Eon,Ryu, Sun-Ho,Kim, Byung-Woo 한국청정기술학회 2006 청정기술 Vol.12 No.2
본 연구에서 소규모 하수고도처리를 위한 이중슬러지(Dual sludge) $KNR^{(R)}$ (Kwon's nutrient removal) 시스템이 개발되었다. $KNR^{(R)}$ 시스템은 부유성장식 탈질미생물과 부착성장식 질산화미생물을 분리시킨 이중슬러지 공정으로 최초침전조, 혐기조, 무산소조, 농축조의 복합기능을 수행하는 UMBR (Upflow multi-layer bioreactor)과 펠렛형 담체가 충진된 호기성 담체조로 구성되어 있다. 소규모 하수처리시 본 개발공정의 안정성과 처리성능을 평가하기 위해 처리용량 $50m^3/d$ 규모의 파일럿 플랜트를 고도처리 공정으로 개선공사 중인 처리용량 $50m^3/d$ 규모의 실제 소규모 마을하수처리장에 적용하였다. UMBR과 담체조의 체류시간은 각각 4.7 h와 7.2h이었으며, 반응조 수온은 $18.1{\sim}28.1^{\circ}C$이었다. 유입 하수량과 유입수의 BOD/N의 변동폭이 컸음에도 불구하고 파일럿 플랜트는 안정된 처리성능을 보였다. 전체 실험기간 중 처리수의 $COD_{cr}$, $COD_{Mn}$, $BOD_5$, TN, TP의 평균 농도는 11.0 mg/L, 8.8 mg/L, 4.2 mg/L, 3.5 mg/L, 9.8 mg/L, 0.87/0.17 mg/L (poly aluminium chloride(PAC) 투입/미투입)이었으며, 제거율을 각각 95.3%, 87.6%, 96.3%, 96.5%, 68.2%, 55.4/90.3% 이었다. 잉여슬러지 발생량은 $A_2O$와 Bardenpho 등과 같은 단일슬러지를 이용하는 고도처리공정과 비교시 약 1.9~3.8배 낮은 $0.026kg-DS/m^3$ and 0.220 kg-DS/kg-BOD로 나타났다. A simple dual sludge process, called as $KNR^{(R)}$ (Kwon's Nutrient Removal) system, was developed for small sewage treatment. It is a hybrid system that consists of an UMBR (Upflow multi-layer bioreactor) as anaerobic and anoxic reactor with suspended denitrifier and a post aerobic biofilm reactor, filled with pellet-like media, with attached nitrifier. To evaluate the stability and performance of this system for small sewage treatment, the pilot-scale $KNR^{(R)}$ plant with a treatment capacity of $50m^3/d$ was practically applied to the actual sewage treatment plant, which was under retrofit construction during pilot plant operation, with a capacity of $50m^3/d$ in a small rural community. The HRTs of a UMBR and a post aerobic biofilm reactor were about 4.7 h and 7.2 h, respectively. The temperature in the reactor varied from $18.1^{\circ}C$ to $28.1^{\circ}C$. The pilot plant showed stable performance even though the pilot plant had been the severe fluctuation of influent flow rate and BOD/N ratio. During a whole period of this study, average concentrations of $COD_{cr}$, $COD_{Mn}$, $BOD_5$, TN, and TP in the final effluent obtained from this system were 11.0 mg/L, 8.8 mg/L, 4.2 mg/L, 3.5 mg/L, 9.8 mg/L, and 0.87/0.17 mg/L (with/without poly aluminium chloride(PAC)), which corresponded to a removal efficiency of 95.3%, 87.6%, 96.3%, 96.5%, 68.2%, and 55.4/90.3%, respectively. Excess sludge production rates were $0.026kg-DS/m^3$-sewage and 0.220 kg-DS/kg-BOD lower 1.9 to 3.8 times than those in activated sludge based system such as $A_2O$ and Bardenpho.
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