단일반응기에서 마이크로버블-산소를 이용한 가축분뇨의 유기오염물질, 질소 및 인의 동시제거
대한환경공학회지
약어 : J Korean Soc Environ Eng
2017, vol.39, no.11, pp. 599-606 (8 pages)
DOI : 10.4491/KSEE.2017.39.11.599
발행기관 : 대한환경공학회
연구분야 : 공학 > 환경공학
요약 :
마이크로버블-산소를 이용한 물리·화학적인 방법에 의해 가축분뇨에 포함된
유기오염물질과 질소, 인 제거에 효과를 실험실 규모의 단일 반응기를 이용하여 알아보았다.
사용한 가축분뇨의 성상은 TCOD 36,894 ± 5,024 mg/L, SCOD 22,031 ± 2,018 mg/L,
암모니아성질소 4,150 ± 35 mg/L, 그리고 인산염인 659 ± 113 mg/L로
고농도의 유기오염물질과 영양염류를 포함하였다.
마이크로버블과 함께 사용한 기체로 공기를 사용하였을 때 보다 산소를 사용하였을 때, 그리고
산소의 공급량이 많았을 때 유기오염물질, 질소, 인 제거량이 증가하였다.
산소를 분당 600 mL 사용하였을 때 공기를 사용했을 때와 비교하면 TCOD 제거율은 2.5배, 인은 약 5.6배 높았다.
또한 반응 시간이 길수록 영양염류의 제거율은 점진적으로 증가하여, 암모니아성질소와 인 제거는 각각 41.03 ± 0.20%와 65.49 ± 1.39%까지 제거되었다.
인 제거율을 증가시키기 위해 마이크로버블 적용 한 후 유출수를 응집침전을 시켰을 때,
인은 유입된 인 농도 대비 최대 92.7%까지 제거되는 것이 확인되었다.
그러나 유기오염물질(TCOD) 제거는 초기 6시간 이내에 28.7 ± 0.2%까지 제거되었으나 더 이상 제거되지 않았다.
이 연구 결과 마이크로버블-산소를 가축 분뇨 뿐만 아니라
다양한 하·폐수처리장의 포기조에 적용하면 연계된 단위 공정에 부하를 줄일 수 있으며
또한 고품위의 안정적인 유출수를 생산할 수 있는 방법으로 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
결론 :
본 연구에서는 마이크로버블을 이용하여 가축분뇨와 같이 고농도의 유기오염물질과 질소, 인을 포함한 폐수 처리에 효과가 있는지
실험실 규모의 반응기를 이용하여 알아보았다.
마이크로버블과 함께 사용하는 기체로 공기와 산소를 사용하여 제거율의 차이를 확인한 결과
산소를 이용하였을 때 제거율이 더 높았으며, 산소의 공급 유속 증가에 따라 제거 효율이 증가하였다.
1) 산화제의 종류와 공급량에 따라 유기오염물질, 질소, 인 제거에 영향이 있음을 확인하였으며,
공기를 사용할 때보다 산소를 이용할 때, TCOD 제거율은 2.5배 높았으며, 인은 약 5.6배 이상 제거율이 증가하는 것이 확인되었다.
2) 마이크로버블-산소와의 반응 시간이 길수록 영양염류의 제거율은 점진적으로 증가하여
암모니아성질소와 인은 각각 41.03 ± 0.20%와 65.49 ± 1.39%가 제거되었다.
TCOD의 경우는 초기 6시간 이내에 제거되고, 그 이후에는 TCOD감소는 거의 없는 것으로 나타났다.
3) 인의 제거 효과를 높이기 위하여 마이크로버블-산소와의 반응 후 유출수를 응집 침전을 시켰을 때,
Al : P 비가 4 : 1이고, pH 8-9일 때 최대 92.3%까지 제거되었다.
가축분뇨원수의 pH는 약 8 정도이기 때문에 별도의 pH 조절 없이 적용 가능할 것으로 판단된다.
가축분뇨는 일반적으로 고액 분리한 후 고체는 퇴비로, 액체는 포기시킨 다음 호기소화조에서 안정화시킨 후 액비로 이용하게 된다.
여기서 호기적인 처리를 위해 공기를 지속적으로 공급하게 되는데
이 단계에서 마이크로버블 장치를 이용한다면 고농도의 유기오염물질과 질소, 인을 포함하는 가축분뇨의 농도를 1차 처리하게 되어,
호기 소화조에서 생물학적인 처리를 통해 최종적으로 안정적인 처리가 가능할 것으로 판단된다.
또한 가축 분뇨뿐만 아니라 유기오염물질과 질소와 인을 포함한 경우 물리·화학적 또는 생물학적처리 방법을 적용함에 있어
산화반응 단계(폭기단계)에서 마이크로버블을 적용한다면
다른 시스템과 연계된 공정에 부하를 줄일 수 있고또한 고품위의 안정적인 유출수를 생산할 수 있는 방법으로 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
[자료출처] https://www.kci.go.kr/kciportal/ci/sereArticleSearch/ciSereArtiView.kci?sereArticleSearchBean.artiId=ART002286508
