하수도시설 확충사업의 타당성 평가를 위한 계층분석 및 편익추정 기법 적용에 관한 연구

정동환 中央大學校 2005 국내박사

하수도시설 확충사업과 같은 정책 또는 공공사업은 공공재 또는 환경재로서 비시장성 재화이다. 이러한 공공재적 성격을 띠는 하수도시설 확충사업을 추진할 때 편익과 비용을 계량화하기 어렵다. 어떤 사업의 경제적 타당성을 평가하기 위해서는 그 사업을 실시 및 완성함으로써 얻는 편익을 측정하여 비용?편익분석을 실시하여야 한다. 공공사업의 경우 편익 대 비용의 비율이 1이하로 경제성이 떨어지기 때문에 그 사업의 타당성이 부족하다고 할 수 없으며, 정책적?기술적 타당성을 평가하여 종합적으로 검토하여야 한다. 이러한 정책적?기술적 타당성을 평가하기 위하여 계층분석기법을 적용한다. 편익분석을 위해 가장 많이 이용하는 기법중 하나인 조건부가치측정법이며, 이를 적용하여 지불의사 및 지불의사액을 추정한다. 그리고 예산 및 관련 자료의 부족으로 편익추정을 위한 지불의사액을 현장에서 직접 조사하기 어려운 경우 연구지역에서 지불의사액 추정치를 분석하여 정책집행 대상지역의 유사 사업에 대하여 편익전환기법을 적용하여 편익(지불의사액) 전환 추정치를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 하수도 사업에서는 계층분석기법, 조건부가치측정법 및 편익전환기법을 적용하였다. 본 연구의 결과들을 요약하면 다음과 같다. 충주댐 상류지역의 하수도시설 통합관리체계 구축사업 계획에 대한 타당성 평가를 위해 경제적, 정책적, 기술적 타당성을 분석하였다. 계층분석기법(AHP)을 적용하기 위한 브레인스토밍 방식의 회의를 통해 미리 선정한 계층구조도를 사용하여 전문가 50명을 대상으로 설문 조사를 수행하였다. 그 결과, 기술적 타당성의 중요도는 0.4743로 가장 높았고, 정책적 타당성(0.3171)이 경제적 타당성(0.2086)보다 중요한 것으로 평가되었다. 본 타당성조사에서 ‘수질에 대한 유역관리 효율(0.1512)’, 그 다음으로 ‘시설의 운영 및 유지관리 효율성(0.1101)’, ‘지자체의 사업의지(0.1015)’ 등이 중요한 요인으로 평가되었다. 결론적으로, 계층분석기법을 이용한 상위수준에서의 중요도(가중치)를 고려하여 대안을 평가한 결과 ‘민간투자사업에 의한 통합관리시스템 구축’에 대한 중요도(0.6153)가 ‘지자체 주도의 개별관리시스템 구축’에 대한 중요도(0.1761)보다 크게 높은 것으로 평가되었다. 안동?임하댐 상류지역의 하수도시설 확충사업에 대한 편익(지불의사액)추정은 조건부가치측정법을 이용하여 편익추정모형을 제시하기 위하여 수행하였다. 단일양분선택형 질문방법을 이용하여 선형로지스틱 모형(로짓모형)을 통하여 두 회귀계수를 구하여 지불의사액을 추정하였는데, 전체유역에서는 3,086원으로 추정되었다. 그리고 댐 상류지역의 경우 지불의사액이 2,489원, 댐 하류지역의 경우 지불의사액은 3,267원으로 추정되었다. 이는 상류지역보다 하류지역의 지불의사액이 큰 것은 인접지역에 두 댐을 건설함으로써 주민의 피해의식이 크기 때문이며, 댐 하류지역의 소득수준, 교육수준, 환경교육수준이 상류지역보다 높은 때문인 것으로 판단되며, 하류지역 응답자보다 상류지역의 응답자의 나이가 더 많은 것과도 관련성이 있는 것으로 보인다. 편익전환기법을 적용하여 안동?임하댐, 소양강댐, 대청댐, 남강댐, 합천댐 상류지역 하수도시설 확충사업(통합관리체계 구축)에 대한 주민의 지불의사액(편익) 전환 추정치를 모사하기 위해 조건부가치측정법에 따라 SPSS 프로그램을 이용하여 로짓모형(logit model)에 대한 회귀식의 계수 값을 구하였으며, 정책집행 대상지역에 위치한 안동?임하댐, 대청댐, 소양댐, 남강댐, 합천댐 상?하류지역의 지불의사액 추정치를 구하였다. 또한, 구한 로짓모형 회귀식을 통하여 모형 1 ~ 모형 5에 적용한 편익전환 추정치와 조건부가치측정법에 의해 구한 지불의사액 추정치를 비교하였는데, 안동?임하댐 유역의 지불의사액 전환 추정치는 모형 1에서 모형 5까지 로짓모형을 적용한 결과 절대오차는 6.1~47.1%로 나타났다. 이러한 결과는 본 연구에서 사용한 로짓모형을 이용한 지불의사액 추정을 통한 편익전환기법을 적용하기에 적합한 것으로 판단되었다.

생석회와 轉爐슬래그를 이용한 未消化슬러지의 安定化 및 固化特性에 관한 硏究

김세호 弘益大學校 大學院 2002 국내석사

본 연구는 점점 증가하고 있는 미소화슬러지 탈수케��이하 미소화슬러지)의 처리·처분 대안으로 미소화슬러지를 안정화 처리한 후 고화처리하는 방법을 이용하여 위생매립지 복토재로 활용 가능성 여부를 판단하기 위해 수행되었다. 본 논문에서는 안정화제로 생석회룰 혼합·첨가한 경우의 안정화 처리 효과와 안정화 처리 후 고화제로 제강전로슬��이하 전로슬�瀏�칭함)를 혼합·첨가한 경우의 고화처리 효과를 조사하였다. 미소화슬러지의 안정화 여부를 검토하기 위해 pH 변화와 대장균군수 변화를 측정하였고, 고화처리 후 위생매립지 복토재로써의 활용 가능성을 검토하기 위해 일축압축강도변화, pH 변화, 중금속 용출시험, 침수시험 등을 수행하였다. 또한 고화체의 미세구조를 관찰·분석하여 고화효과를 입증하고자 하였다. 미소화슬러지의 안정화 시험결과는 생석회 혼합비를 5~20%으로 변화 시켰을 경우 혼합 2시간 후에도 pH 12이상을 유지하고 있었고, 생석회 혼합 전 미소화슬러지 자체 대장균군수가 120,000 MPN/g이었던 것이 혼합 후 1,000-3500MPN/g으로 크게 감소하였다. 이 두 가지 결과는 안정화 처리기준으로 제시한 미국 EPA의 Class B 기준을 만족하는 것으로 생석회를 이용한 미소화슬러지의 안정화처리가 가능하다는 것을 증명할 수 있었다. 안정화 처리된 시료에 전로슬�琉�첨가하여 고화처리하는 경우, 양생 일수에 따라 일축압축강도의 증가를 볼 수 있었다. 혼합비에 따라 양생일 수별 일축압축강도의 변화를 보면 양생 5일 경과 후 목표기준강도인 0.5kg /cm2를 상회하여 양생 28일에는 7.90~12.77kg/cm2의 강도를 나타냈다. 특히 기건양생으로 조기 강도가 발현되어 큰 강도 증진을 볼 수 있었고, 생석회 혼합비 증가에 따라 일축압축강도가 증가하는 경향을 보아 생석회가 안정화 효과뿐만 아니라 고화효과에도 영향을 미치는 것으로 판단할 수 있었다. 그리고 pH 변화는 각 혼합비에 대해서 지정폐기물 판정기준인 12.5에 못 미��있었으므로 pH로 인한 문제는 없을 것으로 판단된다. 고화처리된 시료에 대한 중금속 용출시험을 수행한 결과, Cu는 비교적 높은 농도를 나타내었지만 지정폐기물 판정기준 이하였고, Pb, Cd, Cr^6+ 모두 기준 이하의 낮은 농도를 나타내었다. 따라서 고화처리된 미소화슬러지를 위생매립지 복토재로 이용할 경우 중금속 용출로 인한 2차 오염의 우려는 적을 것으로 판단된다. 7일간 양생시킨 고화체를 대상으로 1일간 침수시킨 후 중량 및 강도변화를 측정한 결과, 고화체 내부로 수분 흡수로 인한 강도 저하나 중량감소는 비교적 적게 나타났다. 이 결과 위생매립지에서 강우·적설로 인한 침수로 고화체의 재슬러지화나 강도저하는 없을 것으로 판단할 수 있다. 고화체에 대한 SEM분석 결과, 고화가 진행됨에 따라 침상결정을 다수 관찰할 수 있었고 이 결정에 대한 EDS분석 결과, 주성분은 Ca, Si 등인 것으로 확인되었다. 또한 XRD분석을 통해 고화반응의 주된 생성물은 CSH, CAH, Ca(OH)2와 같은 수화반응물임을 확인할 수 있었다. 이상의 결론에서 미소화슬러지에 생석회의 적절한 혼합을 통해 안정화 시킬수 있고, 여기에 전로슬�琉�고화제로 이용하여 고화처리하는 경우 기존의 하수슬러지 고화처리에 못지 않은 고화효과를 나타냄을 확인할 수 있었다. 따라서 생석회의 안정화처리와 전로슬�戮�고화처리를 거친 미소화슬러지는 위생매립지의 복토재로서의 활용이 가능하며, 이것은 미소화 슬러지 처리·처분의 적절한 대안으로 평가될 수 있을 것으로 판단된다. The applicability of raw sludge as a daily or intermediate landfill cover is investigated. In this study the raw sludge is stabilized using quicklime as a stabilizing agent and is solidified using the converter slag as a solidifying agent. To confirm the effect of stabilization, the variation of pH and the coliform group numbers are investigated. To confirm the effect of solidification, the uniaxial compressive strength, pH, leaching of heavy metal, and submerged effect are investigated. The microstructure analysis SEM, EDS and XRD are carried out. When the mixing ratios of quicklime are 5- 20% after 2 hours, and pH contents are maintained above 12, the coliform group numbers decrease from 120,000 MPN/g to 1,000-3,500 MPN/g. These results satisfy the EPA, Class B criteria. The uniaxial compressive strength of each specimen mixed with the raw sludge, the converter slag, and the quicklime with mixing ratios of 100:20:10, 100:30:15, 100:40:15 are 9.37kg/cm^2, 10.22kg/cm^2 and 12.19kg/cm^2 respectively, As much as the quantity of quicklime the uniaxial compressive strength are larger, so the quicklime have not only the function of stabilization but solidification. pH contents are tested under the Korean toxic waste criteria , 12.5 in all conditions. The leaching test shows the content below the Korean toxic waste criteria for four ions, Cu, Pb, Cd, and Cr^6+. The result shows the secondary contaminants may not affect using for landfill cover. When finishing moist curing of specimen for one day, the differences of their weight and uniaxial compressive strength between before and after moist curing are measured. The result of this measurement shows that the differences of them are considerably little that moist curing does not affect the weight and uniaxial compressive strength of specimen. The microstructure analysis by SEM shows that needle1ike crystals appear as the solidification proceed. The analysis of these crystals by EDS confirms that these main components are Ca, Si etc. Also, XRD 3naIysis shows that the main solidification products are CSH, in addition, Ca(OH)_2, CAH are observed. From the above results, if the quicklime is used as a stabilization agent, the raw sludge could be stabilized. And if the converter slag is used as a solidification agent, more improved solidifying effects are obtained, 80 the solidified raw sludge may be appropriately used as a daily or intermediate landfill cover.

粒狀 轉爐슬래그를 메디아로 이용한 濾過와 脫燐 同時處理에 關한 硏究

옥진수 弘益大學校 1995 국내석사

고농도 질산성질소 활성슬러지 탈질 반응에서 불소, 칼슘 이온 및 이온 강도의 영향

하재인 中央大學校 2001 국내석사

스테인레스 스틸 생산과정에서 배출되는 산세액(acid rinse solution; HF + HNO3) 폐수는 고농도의 질산성 질소(200?3,000 mg-N/ℓ), 불소 이온(>500 mg/ℓ) 및 각종 중금속 이온(Ni, Cr, Fe, 등)을 포함하고 있으며, 이러한 폐수를 처리하기 위하여 전단에 화학적 처리 공정(Lime 첨가; 중금속 및 불소 제거), 후단에 생물학적 처리 공정(biofilter; 질산성질소 제거)을 연계하는 처리 방법이 제안되었다. 하지만 전단에서 불완전하게 처리된 불소 및 사고에 의한 고농도 불소의 유출은 후단 생물학적 탈질공정에 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대비한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 활성슬러지 탈질 미생물을 배양한 뒤, 단계별 불소 이온 농도(0?700 mg/ℓ) 및 불소 이온과 연계된 pH 조건에 따른 탈질반응 저해 영향을 살펴보았다. 단계별 불소 농도 실험에서는 300 mg/ℓ 이상의 불소 농도에서 탈질반응을 저해하기 시작하였으며, 불소 농도 700 mg/ℓ에서는 활성슬러지 탈질반응을 약 64%까지 저해하였다. 단계별 탈질반응(NO3- → NO2- → N2)에서 불소 이온에 의한 Nitrate reductase 및 Nitrite reductase에 대한 저해정도는 동일한 수준으로 작용되는 것으로 파악되었다. 200 mg/ℓ의 불소 이온을 투입한 후, 다양한 pH 조건에서 탈질반응 저해 정도를 살펴본 결과 최적의 탈질 pH 구간(7.0-7.2)과 비교하여 산성 pH 구간에서 알칼리 pH 구간보다 더 큰 저해 작용을 보여주었다. 그러한 이유로는 HF 형태로 세포질에 투과된 불소가 세포질 안에서 F-와 H+로 해리 됨으로써 세포 내?외부 Proton motive force의 소실(dissipation)이 발생하기 때문인 것으로 추론되었다. 또한 활성 슬러지를 이용한 산업폐수의 처리에 있어 유입되는 산업폐수의 성상에 생물학적 처리에 영향을 줄 수 있다(독성물질, 중금속등). 특히 철강 생산과정에서 배출되는 산세폐액(acid rinse solution)에는 고농도의 질산성 질소, 불소 이온 및 각종 중금속 이온을 포함하고 있으며, 이러한 폐수를 처리하기 위하여 전단에 화학적 처리 공정(Lime 첨가; 중금속 및 불소 제거), 후단에 생물학적 처리 공정을 연계하여 처리한다. 하지만 전단에서 불완전하게 처리된 불소 제거용 칼슘 및 이온 강도를 함유한 폐수의 유출은 후단 생물학적 탈질공정에 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대비한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 활성슬러지 탈질 미생물을 배양한 뒤, 단계별 칼슘 이온 농도(200-1500 mg/ℓ) 및 이온 강도 (0.137-0.219; 760-5435 mg/ℓ NaCl)에 의한 탈질반응 영향을 살펴보았다. 단계별 칼슘 이온 농도 실험에서 800 mg/ℓ 칼슘 농도에서 탈질반응을 10.87 % 저해하기 시작하였으며, 칼슘 농도 1500 mg/ℓ에서는 활성슬러지 탈질반응을 약 24.52%까지 저해하였다. 이것은 칼슘으로 유발된 이온 강도의 영향으로 탈질율을 저해하는 것 같다. 그리고 이온 강도 실험에서는 처음 이온 강도 0.137 (760 mg/ℓ NaCl)부터 탈질율의 상대적 효율을 25.5% 저하시켰다. 이로써 칼슘은 생물학적 탈질율에 미치는 영향은 500 mg/ℓ 까지는 그렇게 크기 않지만 800 mg/ℓ 이상에서는 영향을 주며 이온 강도의 변화 영향이 더 크다는 것을 알 수 있었다. 또한 같은 이온 강도라고 하더라고 이온 강도를 조성하는 물질에 의해 영향을 받음을 알 수 있었다.

제철부산물과 과산화수소를 이용한 염소계유기화합물의 분해

이웅 中央大學校 2004 국내박사

산업폐기물이나 지하에 매설된 유류저장 시설의 누출로 인한 피해사례가 증가하면서 오염된 토양이나 지하수에 대한 정화작업은 중요한 관심사로 대두되어 왔으며, 오염물질을 제거하는 방법 중 굴착/이송과 같은 전형적인 물리적 처리방법과 소각이 주로 이용되어 왔다. 그러나 이러한 물리적인 처리방법은 오염물질을 완전하게 제거하기 어려울 뿐 아니라 2차 오염의 우려 등의 이유로 적절한 방법이라고 할 수 없기 때문에 오염물질의 제거효율이 높은 다양한 현장 내 처리방법이 개발되어 왔다. 또한 오염물질의 안전한 처리를 위해 지난 10여 년간 생물학적 처리방법이 개발 및 적용되어 왔음에도 불구하고 상대적으로 긴 처리기간, 온도가 낮으면 미생물의 활동이 저하되는 이유 등으로 널리 적용이 되지 못했다. 최근에는 수용액 상태 혹은 고체상태의 Fe(Ⅱ)를 이용하여 H2O2로부터 강력한 산화제인 OH 라디칼을 생성하여 유기오염물질을 완전 산화시켜 제거하거나, 고농도의 난분해성 유기물을 미생물 분해가 쉽도록 변환시키는 특징을 가진 펜톤산화와 같은 화학적 처리방법이 염소계유기오염물질로 오염된 토양 및 지하수의 정화작업이나 고농도의 난분해성 물질을 함유한 폐수처리에 가장 많이 적용되고 있다. 본 연구에서는 4-CP 이외에 다른 염소계유기오염물질을 펜톤유사산화반응으로 제거할 경우 오염물질의 농도변화와 더불어 오염물질의 제거에 참여하는 OH 라디칼의 농도범위를 예측에 필요한 매개변수를 산정함으로서 실제 다양한 오염물질의 제거를 위한 반응속도모델의 활용가능성을 검토하였다. 본 연구의 결과들을 요약하면 다음과 같다. (1) 제강분진을 이용한 4-chlorophenol의 펜톤유사산화반응 제강분진의 펜톤시약 반응촉매로의 적용가능성과 폐기물의 재활용을 통한 자원화 효과를 동시에 확인하고자 하였다. 특히 산성조건에서 제강분진에 함유된 FeO가 산화된 Fe(Ⅱ)와 H2O2가 반응하여 생성되는 OH 라디칼에 의한 유기오염물질의 분해과정을 확인하기 위해 대부분의 폐수에 포함된 대표적인 방향족 할로겐 화합물인 4-CP의 산화과정에서 생성되는 4-chlorocatechol(4-CCA)과 같은 중간부산물의 농도와 4-CP가 분해 되는 과정에서 4-CP, H2O2, Fe(Ⅱ), 총 철(total iron)의 농도를 측정하여 Li (1999)가 제시한 반응속도 모델로 예측한 4-CP, H2O2, Fe(Ⅱ)와 비교한 결과 4-CP=0.515mM, H2O2=0.485mM, 제강분진=1g/L, pH=2.7의 초기주입조건에서 4-CP와 4-CP가 분해 되는 과정에서 발생되는 중간부산물들이 60분 안에 완전히 분해가 되었으며, 제강분진의 주입량 보다는 H2O2의 초기주입농도가 펜톤유사산화반응에 의한 오염물질의 제거에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 펜톤산화반응은 반응속도가 매우 빠르고 복잡한 여러 반응단계를 가지고 있기 때문에 본 연구에서 적용한 반응속도모델의 경우 각 반응단계를 단순화시켜 펜톤유사산화반응에 의한 4-CP의 분해과정을 예측하였다. 반응속도모델로 예측한 Fe(Ⅱ)농도의 경우 과소 예측되는 경향을 나타냈으며, 반응속도모델로 예측된 OH 라디칼농도의 경우는 다소 과대 예측되는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구에서 반응속도모델로 OH 라디칼의 농도를 예측할 경우 약 0.3mM정도의 보정값을 적용하면 OH 라디칼농도의 발생범위를 어느 정도 예측이 가능하다는 것을 확인하였다. (2) 4-POBN을 이용한 펜톤유사산화반응에서 OH 라디칼 예측을 위한 모델링과 실험적 고찰 펜톤산화반응에서 OH 라디칼의 발생과 소모과정은 OH 라디칼의 생성과 오염물질 제거반응에 충분한 철 촉매, 반응에 참여하지 않는 물질, OH 라디칼의 발생에 참여하지 않는 잉여 H2O2등과 같은 여러 인자들에 의해 영향을 받는다. 본 연구에서는 OH 라디칼의 간접측정에 사용되는 4-POBN과 반응속도모델을 이용하여 제강분진을 사용한 불균질한 펜톤유사산화조건에서 OH 라디칼의 농도를 예측하였으며, 또한 4-POBN이 분해 되는 과정에서 도출된 반응속도상수를 이용하여 4-CP의 농도를 예측하였다. 반응속도모델에 사용한 속도상수는 4-POBN 실험농도의 변화로부터 구하였으며, 4-POBN이 분해 되는 실험값을 이용하여 2-CP의 농도변화를 예측한 Huling의 개념적 모델과 본 연구에서 사용한 반응속도모델을 이용하여 4-CP의 실험농도와 예측농도를 비교하였다. 이러한 과정을 통하여 염소계 화합물이 OH 라디칼에 의해 분해 되는 과정의 예측, OH 라디칼의 생성과 소모되는 과정, 다른 오염물질로의 적용가능성 등을 확인하였다. (3) OH 라디칼 발생 및 소모과정에서 Cl-의 역할 펜톤유사산화반응에 의해 4-CP와 같은 염소계유기오염물질이 분해 되는 과정에서 발생되는 chloride ion(Cl-)과 OH 라디칼이 반응하여 생성되는 chloride radical(Cl?)은 다시 Cl-과 반응하여 chlorine anion radical(Cl2-?)을 생성하여 펜톤반응의 환원력을 결정하는 superoxide 라디칼(O2-?)의 생성에 영향을 미치기 때문에 정확한 Cl?농도의 예측은 펜톤반응 전체를 OH?에 의한 산화과정과 O2-?등에 의한 환원과정으로 구분하여 해석하는데 중요한 의미를 가지고 있다. 본 연구에서는 펜톤유사산화반응에 의해 4-CP가 분해 되는 과정에서 OH 라디칼을 소모하는 여러 가지 scavenger들을 Cl2-?, Cl?, Cl3-, ClOH-?.등과 같은 chlorides 라디칼과 HO2?, O2-?등과 같은 non-chlorides 라디칼로 구분하여 반응속도 모델로 예측하였다. 또한 4-CP가 분해 되는 과정에서 측정한 Cl-농도와 예측한 Cl-농도의 비교를 통하여 4-CP와 중간부산물인 4-CCA가 분해 되면서 발생되는 Cl-의 경우 오히려 반응에 참여하지 않는 잉여 H2O2 또는 OH 라디칼과 반응하여 Cl2-?, Cl?, Cl3-, ClOH-? 등과 같은 라디칼류를 생성하여 라디칼 scavenger로 작용하고, 또한 Cl2-?, Cl?, Cl3-, ClOH-?.등과 같은 chloride 라디칼들 중에서 Cl?이 가장 큰 부분을 차지한다는 것을 확인하였다.

높은 수리학적부하의 조건에서 내부순환형 회전원판공정을 이용한 도시하수내 질소제거에 관한 연구

정근진 中央大學校 大學院 2001 국내박사

본 연구에서는 중·소규모 하수처리시설에 적합하고 질산화 및 탈질화 등의 고도처리시설로 적용이 용이한 생물막 공법의 일종인 회전원판법을 이용하여 실험을 수행하였다. 따라서, 도시하수처리를 목적으로 내부순환탈질공정을 이용한 회전원판법에서 질소제거에 대한 기초적인 설계 및 운전인자의 범위를 확립하기 위하여 RBC 질산화와 탈질실험을 각각 독립적으로 수행하고 RBC 탈질과 질산화를조합한 내부순환탈질 실험을 수행하였다. 질산화에 대한 기초적인 설계범위를 확립하기 위하여 RBC 질산화 실험은 동일 수리학적부하에서반송비에 따라 5가지 형태의 실험으로 수행하였으며 RBC 탈질/질산화 조합시스템은 반송비의 변화에따라 다양하게 변하는 수리학적부하에서 실험을 수행하였다. 반송은 SBOD5와 TOC로 측정된 유입 유기성탄소 농도를 감소시키며 반송비가 증가할수록 유입SBOD5 농도가 15㎎/L 이하로 감소하여 더 높은 질산화율을 나타냈다. 따라서, 내부반송에 의해 조절할 수 있는 유입 SBOD5 농도가 질산화의 중요한 조절요인(Controlling Factor)이다. 질소의 균형(물질수지식)으로부터 알 수 있는 중요한 결과는 탈질화가 진행되지 않는 상황에서 세포의 동화작용에 쓰이는 암모니아성질소의 소모율은 14.3±2.4 %이었다. 생물막의 두께는 질산화와 탈질화에 영향을 미치지 않는다는 것으로 나타났다. 또한 탈질화와 질산화는 같은 단에서 동시에 이루어지지 않으며 같은RBC System에서 일어났다. 반송을 사용함으로써 205 ℓ/㎡day(5 gpd/ft2), 318 ℓ/㎡· day(7.8gpd/ft2)의 높은 수리학적부하에서도 질산화가 이루어졌다. 따라서, 일반적으로 알려진 수리학적부하의범위를 초과하는 본 연구의 높은 수리학적부하에서도 반송을 사용함으로써 질산화가 가능하다는 것을보여주었다. 탈질에 대한 기초적인 설계범위를 확립하기 위하여 RBC 탈질 실험은 일정한 수리학적부하에서 반송비를 조절하여 다양한 SBOD5, NOx-N(Nitrate-Nitrite)부하의 변동이 탈질율에 미치는 영향을 구별하고 조사하기 위해 실험을 수행하였으며 RBC 탈질/질산화 조합시스템은 반송비의 변화에 따라 다양하게 변하는 수리학적부하에서 실험을 수행하였다. 정상상태에서 RBC내 탈질공정을 모의하기 위해 탄소원과 질산성질소 두개의 기질역학을 고려하여Kornegay(1975)와 Dixon과 Brown(1977)의 모델을 사용하였다. 이론적인 Kornegay의 모델을 기초로예측된 값과 측정값 사이에는 상관계수 0.375의 상당한 차이가 있었다. Dixon과 Brown의 경험식에실험결과를 대입하고 최소자승법을 이용하여 탈질율을 산정하였다. 경험모델을 이용하여 예측한 탈질율과 실험결과의 상관계수는 0.847로 나타났다. 또한 탈질/질산화 조합시스템에서 Dixon과Brown(1977)의 경험식을 이용하여 예측한 NOx-N 제거율과 본 연구의 탈질결과를 비교하면 상관관계r=0.903을 얻을 수 있는데 이는 경험식을 이용하여 탈질과정을 90 % 정도 예측할 수 있다는 것이다. 그러므로, 회전원판법을 이용하여 하수처리시설의 탈질조를 설계하는 경우 Dixon과 Brown의 모델을기초로 설계할 수 있다. 결과적으로 침적된 RBC 반응조내 탈질은 유입 유기물농도와 질산부하에 직접적인 영향을 받는 것을 알 수 있다. 추가의 RBC Pilot 장치(RBC B)를 병렬로 설치하여 pH 변화실험을 수행한 결과, RBC 탈질 연구의 적용 가능한 pH 범위는 6∼9, 최적 pH 범위는 6.5∼8.5로 나타났다. 또한 수리학적부하가 증가할수록 NOx-N 제거율이 감소한다. 이러한 사실은 암모니아성질소 제거율이 체류시간과 비례한다는 것과일맥상통한다. 따라서, 반송비의 증가로 인하여 수리학적부하가 증가하더라도 80 % 이상의 제거율을 얻기 위해서는 수리학적부하를 500 ℓ/㎡·day 이하로 유지해야 하는 것으로 나타났다.

攪拌 시스템을 이용한 生物膜反應器의 特性 硏究

이상수 中央大學校 1999 국내박사

바실러스를 이용한 하수처리공정에서 총대장균군 제거 특성에 관한 연구

박현주 弘益大學校 大學院 2003 국내석사

환경부는 2003년 1월 1일부터 국내 하수처리장 방류수의 총대장균군을 청정지역의 경우 1,000개/mL 이하, 기타지역의 경우 3,000개/mL 이하로 규제하고 있으므로 소독공정의 도입이 필요한 실정이다. 그러나 하수처리공법이 멸균효과가 높은 미생물을 사용하여 별도의 소독공정이 불필요할 시에는 소독공정을 설치하지 않아도 된다고 규정하고 있으므로 바실러스균을 이용한 하수고도처리공정인 RABC (Rotating Activated Bacillus Contactor) 공정에서 소독공정의 생략 가능성에 대하여 알아보았다. 본 연구에서는 바실러스균의 미생물학적 특성을 토대로 하수처리장 방류수의 총대장균군에 대한 소독효과에 대하여 분석하기 위해 각 공정의 시료에 대해 총대장균군 농도를 분석하였다. 실험 결과, 바실러스균이 분비하는 살균물질에 의해 총대장균군이 사멸하는 것은 기대할 수 없었으며, 침전조에서 Bacillus sp.의 세포외부로 분비하는 다당류에 의해 총대장균군을 응집 및 침강시키는 것으로 분석되었다. 겨울철 수온저하로 인해 총대장균군에 대한 제거율이 저하되는 현상을 보였으나 기타지역의 규제치인 3,000개/mL이하를 안정적으로 만족하였다. 회분 실험 결과, 바실러스균에 의한 총대장균군의 제거는 20℃이상에서 이루어짐을 알 수 있었다. 또한 바실러스균을 일반세균수를 기준으로 하여 4.5%로 활성슬러지와 혼합하면 슬러지 침강성이 향상되어 총대장균군의 제거율도 높아지는 것으로 나타났다. 결과적으로 청정지역의 경우 소독시설의 설치가 불가피하지만 기타지역의 경우에는 RABC공정을 도입하면 바실러스균의 응집 및 침강 효과에 의해 총대장균군을 제거하기 때문에 소독공정을 생략할 수 있음을 입증하였다. The Ministry of Environment of the Republic of Korea (MERK) has regulated the concentration of total coliforms in final effluent water of Waste Water Treatment Plant (WWTP) under 1,000CFU/mL and 3,000CFU/mL for special area and general area as of January 1, 2003, respectively. The disinfection unit process in WWTP is generally required to meet the strict water quality standard of total coliforms. However, the MERK postulates that the disinfection unit process is unnecessary in case that the microorganism in WWTP has reducing effect to decrease pathogenic microorganisms. The Bacillus sp., a predominant species in RABC (Rotating Activated Bacillus Contactor) process, has been known to have reducing or sterilizing effect of total coliforms. Therefore, the RABC process with predominant Bacillus sp. is expected to be substituted for disinfection unit process. This study was performed to examine the feasibility to eliminate the disinfection unit process in RABC process. In this study, batch reactor system and pilot plant RABC system were used to investigate the reducing effect of total coliforms by Bacillus sp. The concetration of total coliforms reduced significantly in sttling tank of pilot plant RABC system. This observation suggested that total coliforms in RABC process might be reduced through the manner of coaggulation and precipitation of total colifroms by extracellar polymeric substance of Bacillus sp., not sterilization of total coliforms by Bacillus sp.. In winter season with low water temperature, the removal efficiencies of total coliforms decreased, however, the concentration of total coliforms in effluent water still meet its water quality standard for general area. In batch reactor system, the test on the temperature effect showed that the total coliforms were significantly reduced at more than 20 ℃ by Bacillus sp. The 4.5 % addition of Bacillus sp. into activated sludge was shown to significantly enhance the reducing effect of total coliforms. This result indicates that Bacillus sp. plays an important role in increasing settlability of sludge. Hence, the RABC process can be concluded to be substituted for the disinfection unit process for general area, except for special reservation area.

製鋼轉爐슬그를 이용한 下水슬러지의 固化處理에 關한 硏究

조진규 홍익대학교 1994 국내석사

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