유동상 담체 SBR을 이용한 하수중의 질소ㆍ인 제거 = Nitrogen and Phosphorus Removal of Sewage in The Fluidized Media SBR

국문 초록 (Abstract)

Sequencing Batch Reactor(SBR)는 연속 흐름 공정에 비해 중, 소규모 하수처리장에 적합한 공법이며 또한 생물막공법은 중, 소규모 처리장에도 적합하고 유기물의 제거와 영양소를 제거하는데 강점을 지닌다. 따라서 기존의 SBR에 생물막공법을 적용하여 질소, 인 제거의 가능성을 타진해 보았다.
본 연구는 연속회분식 반응기(Sequencing Batch Reactor)를 이용하여 반응 조별 media의 충전여부에 따른 유기물 및 질소, 인 제거효율과 각 반응조별 반응양상을 실험 고찰하였다. 반응기는 6L의 유효용적을 가진 4개의 반응조로 운전하였다.
BOD-SS loading이 0.08∼0.26 ㎏-BOD/㎏-SS·day인 범위에서 각 반응조의 BOD는 85∼94%로 처리되었고, Reactor 3이 94%의 높은 처리율을 나타냈다. COD_Cr의 제거효율은 83∼87%로 나타나 4개 반응조가 균일한 제거효율을 얻었다.
T-N 제거율은 40∼55%의 범위에서 각 반응조의 제거효율을 나타내었다. 각 반응조의 질산화 반응시 각 반응조에서 ORP 값이 70㎷ 이상으로 유지될 때 90%이상의 질산화율을 나타내었고, 탈질 반응 역시 ORP 값이 -60㎷ 이하로 유지될 때 탈질율이 60% 이상 나타났다. 따라서 위 결과를 충족하는 Reactor 2가 다른 반응조 보다 높은 효율을 얻을수 있었다.
T-P 제거율은 media의 충전여부와 관계 없이 반응시간 변화에 따라 제거 효율이 변화 하였는데, media의 충전여부만을 비교하였던 Reactor 1, 3은 20% 정도의 제거율을 나타내었고, 반응시간을 조절한 Reactor 2, 4는 30% 이상의 제거율을 보여 media를 충전하여 반응시간을 길게 하거나 혐기/호기/무산소/호기의 반응을 하는 것이 T-P 제거율을 높인 것으로 나타났다.
그리고 ORP 값이 100㎷ 이상일 때 활성슬러지의 인 흡수율이 최대치를 나타내어 ORP가 최고값을 나타내었을 때 슬러지를 제거하는 것이 효율적인 인 제거 방법이라고 나타났다.
본 실험조건에서 각 반응조의 SVI는 50∼150 이하로 나타나 침전성이 우수하였으며, 각 반응조 미생물량은 Attached ＋ Suspended가 모두 9,000 ㎎/L 이상을 나타내 media 충전 효과를 크게 하여 media를 충전하지 않은 반응조 보다 좋은 유기물 및 질소, 인 제거효율을 얻을수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The study was performed to enhanced the treatment efficiency of sewage wastewater removal of nitrogen and biological phosphorus with a media sequencing batch reactor. A sponge type media carried out were used as the moving media.
In order to achive simultaneous biological nitorgen and phosphorus removal, the madia reactor was operated as a sequencing batch reactor.
The spong media unit showed a good nitrification and denitrification capabilities but overall sludge settleability was poor.
The operation condition consisted of distinct periods: fill, mix, reaction (oxic, anoxic, oxic), settle, drain, and sludge wasting.
When the BOD loading rate was between 0.05 and 0.26 kg-BOD/kg-SS· day in each reactor, the removal of rate BOD showed 85∼94% and reactors was the most effective as BOD removal of 94%
CODcr was presented equal removal of efficiency 83∼94% with in each reactor.
TN removal efficiency ranged 40∼55% in each reactor. Each reactor was maintained over from nitrification showed more than 90% in the reactor when ORP maintained less than -60mV denitrification rate appeared more than 60% so reactor which satisfied the condition above had the highest efficiency.
Removal efficiency of TP didn't depend on whether media was fixed or not. It only changed according to retention time. The reactor 1 and 3 which were compared with which media was fixed or not recored removal rate or 20%. However reactor 2 and 4 which controled retention time recorded removal rate of 30%. So if retention time is made long and fixed media reactors are operated as condition of anaerobic/oxic/anoxic/oxic by turn, removal efficiency of TP will increase.
Active sludge uptake phosphorus the most effectively when ORP maintain more than 100mV. So when ORP become the highest level removal sludge is effective.
Settle ability was good becomes SVI of each reactor was between 50 and 150.
Also was fixed treatment ability such as organic compound, nitrogen and phosphorus MLSS in each reactor was more than 9,000mg/L and media was fixed.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 요약 = i
• 표 목차 = iii
• 그림목차 = iv
• I. 서론 = 1
• II. 이론적 배경 = 3
• 2.1 생물학적 질소제거의 원리 = 3
• 2.1.1 질산화 반응 = 4
• 2.1.2 탈질 반응(Denitrification) = 6
• 2.2 인 제거 원리 = 8
• 2.3 SBR(Sequencing Batch Reactor) = 14
• 2.4 생물막(Biofilm) = 17
• 2.5 Simultaneous Nitrification and Denitrification = 18
• III. 실험장치 및 방법 = 20
• 3.1 실험장치 = 20
• 3.2 실험방법 = 22
• 3.3 유입수의 성상 = 24
• 3.4 본 실험에 사용된 Media = 25
• IV. 실험 결과 및 고찰 = 27
• 4.1 유기물 및 질소 인 제거 = 27
• 4.2 시간 변화에 따른 질소, 인, ORP, pH 및 DO 변화 = 36
• 4.3 질산화 및 인 방출과 ORP와의 상관관계 = 43
• 4.4 탈질효율과 ORP와의 관계 = 49
• V. 결론 = 54
• 참고 문헌 = 56
• ABSTRACT = 60