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생물담체를 충진한 토양피복 산화접촉공정의 하수처리특성
Treatment Characteristics of Soil Clothing Contact Oxidation Process using Bio-media

김홍재   (전남대학교 환경공학과UU0001112  ); 강재희   (전남대학교 환경공학과UU0001112  ); 이기석   (전남대학교 환경공학과UU0001112  ); Motoki, Kubo    (입명관대학 공학부   ); 강창민   (초당대학교 환경공학과UU0001274  ); 정선용   (전남대학교 환경공학과UU0001112  );
  • 초록

    본 연구는 토양피복 접촉산화공정에서 새로 개발된 생물담체(Bio-rock)와 기존에 이용되어온 쇄석의 처리효율을 비교하기 위해 실시되었다 합성폐수는 $COD_{Cr}$ $150{\sim}370\;mg/L$ , $BOD_5$ $150{\sim}270\;mg/L$ , $T-N$ $20{\sim}60\;mg/L$ , $T-P$ $5{\sim}25\;mg/L$ , pH 7, 미량원소용액 2 mL/L로 조제되었다. 반응조는 2기를 준비하여 유입수량을 40 L/day로 하여 약 13개월간 운전했다. 초기 바이오락 반응기는 시멘트중의 $Ca(OH)_2$ 의 용출에 의해 pH 12까지 증가하였으나, 쇄석은 유기물 분해와 질산화에 의해 pH 4까지 감소하였다. pH의 불균형은 유기물 및 질소 분해균의 성장 및 활성에 저해를 초래했다 그러나 바이오락의 높은 pH는 암모니아 탈기와 인의 화학침전에는 유리한 것으로 판단되었다. 정상상태에서 바이오락은 $COD_{Cr}$ 96%, $BOD_5$ 98%, T-N 80%, T-P 85%의 높은 제거율을 나타내었고. 유입농도의 변화에도 매우 안정적이었다. 반면 쇄석의 경우 $COD_{Cr}$ 96%, $BOD_5$ 96%, T-N 42%, T-P 40%의 제거율을 나타내었다. 바이오락은 쇄석에 비해 질소, 인의 처리효율이 2배나 높았다. 또 전자현미경 분석결과에서 바이오락은 미생물의 부착이 쇄석에 비해 양호했고, 미생물 농도는 바이오락이 $5.2{\times}10^6\;CFU/mL$ , 쇄석이 $2.6{\times}10^6\;CFU/mL$ 로 바이오락이 2배 높았다. 따라서 바이오락은 미생물 부착이 용이하고 처리효율이 높으며 유입농도 변동에도 안정적으로, 향후 처리기간 단축 및 부지면적의 감소에 유리하리라 판단된다.


    This study was performed to compare the treatment efficiencies of two media, newly developed Bio-rock and conventional gravel, in soil clothing contact oxidation process. The composition of synthetic wastewater were $COD_{Cr}$ $150{\sim}370\;mg/L$ , $BOD_5$ $150{\sim}270\;mg/L$ , T-N $20{\sim}60\;mg/L$ , T-P $5{\sim}25\;mg/L$ , pH 7 and 2 mL/L of trace element solution. The experiment using two reactors was comparatively conducted for the flow rate of 40 L/d for 13 months, respectively. Initially Bio-rock reactor was increased to pH 12 due to $Ca(OH)_2$ with hydration of cement, but gravel reactor was dropped to pH 4 due to the degradation of organic material and nitrification. This significant pH variation deteriorated the growth and activity of microorganism. But the high pH of Bio-rock seems favorite to ammonia stripping and precipitation of phosphate. Such pH variation of Bio-rock and gravel reactors were finally stabilized to pH 8 and pH 6, respectively. The removal efficiencies of organic compounds from Bio-rock reactor were 96% of $COD_{Cr}$ , 98% of $BOD_5$ , 80% of T-N and 85% of T-P which stably coping against variation of influent concentration. But those of gravel reactor were 96% of $COD_{Cr}$ , 96% of $BOD_5$ , 42% of T-N and 40% of T-P, respectively. The Bio-rock was 2 times higher than T-N and T-P in treatment efficiency. And electron-microscopic examination showed that Bio-rock was more favorable to microbial adherence than gravel. The microbial populations were $5.2{\times}10^6\;CFU/mL$ of Bio-rock reactor compared to $2.6{\times}10^6\;CFU/mL$ in gravel reactor. In result Bio-rock was favor to microbial adherence and high treatment efficiency in spite of variation of influent concentration which had the advantages in saving running time and reducing site requirement.


  • 주제어

    바이오락 .   표면적 .   토양피복접촉산화공법.  

  • 참고문헌 (16)

    1. 현대환경연구원, 환경 VIP 리포트, 제32호, 15-20(1999) 
    2. Bitton, G., Wastewater microbiology, John Wiley & Sons, INC., New York, 189-198(1994) 
    3. Loveless, J. E. and Painter, H. A., 'The influence of metal ion concentration and pH values on the growth of a Nitrosomonas strain isolated from activated sludge,' J. Gen. Microbiol., 52, 1-4(1968) 
    4. Park, D. W., Jung, J. Y., and Jung, Y. C., 'Nitrate accumulation and removal in a sequencing batch reactor,' Environ. Eng. Res., 1(1), 37-41(1996) 
    5. 김홍재, 토양피복형 오폐수처리공정의 개선방향, 전남대학교 석사학위논문(2000) 
    6. 송승구, '담체의 물리화학적 특성이 생물막 형성에 미치는 영향,' 첨단환경기술, 11, 2-8(1998) 
    7. 박성열, 김도한, 박영식, 송승구, '혐기성조건에서 미생물부착에 미치는 세라믹 담체와 고분자 담체의 특성,' 대한환경공학회지, 23(6), 951-959(2001) 
    8. 정유진, 성낙창, '간헐폭기침지형 부직포 활성슬러지법을 이용한 하수처리,' 대한환경공학회지, 24(9), 1531-1537(2002) 
    9. 남궁완, 원종철, 토양트렌치법을 이용한 생활하수처리문헌고찰, 대한환경공학회, 14(4), 345-353(1992) 
    10. Kerrn-Jespersen, J. P. and Henze, M., 'Biological phosphorus uptake under anoxic and aerobic conditions,' Water Res., 27(4), 617-624(1993) 
    11. APHA, AWWA, WEP., Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, 19th ed., American Public Health Association, Washington, D.C.(1995) 
    12. 박희등, 김선형, 임성균, 최광호, 박찬혁, 황규대, '다공성 폴리우레탄 담체를 이용한 도시하수의 영양염류 제거,' 대한환경공학회지, 20(4), 489-498(1998) 
    13. 김종흡, 토양정화공법공정 및 장치구조, 신비롭고 고마운 토양권, 전파과학사, 서울, 174-198(1992) 
    14. 박영식, 안갑환, '세라믹 담체의 제조와 성능 고찰,' 대한환경공학회지, 23(3), 507-516(2001) 
    15. 환경부, 환경오염공정시험법(1993) 
    16. Kuba, T. M., Loosdrecht, C. M., and Heijnen, J. J., 'Phosphorus and nitrogen removal with minimal COD requirement by integration of denitrifying dephosphatation and nitrification in two sludge system,' Water Res., 30(7), 1702-1710(1996) 

 저자의 다른 논문

  • 이기석 (5)

    1. 2003 "수소생산균 Enterobacter cloacae YJ -1의 분리 및 특성" 한국생물공학회지 = Korean journal of biotechnology and bioengineering 18 (2): 149~154    
    2. 2004 "수소생산을 위한 Enterobacter cloacae YJ-1의 배양조건" 한국생물공학회지 = Korean journal of biotechnology and bioengineering 19 (6): 446~450    
    3. 2005 "수소생산 증진을 위한 Enterobacter cloacae YJ-1의 배지조성" 한국생물공학회지 = Korean journal of biotechnology and bioengineering 20 (5): 350~354    
    4. 2005 "Enterobacter cloacae YJ-1의 고정화세포에 의한 과일 폐기물로부터 수소생산" 한국생물공학회지 = Korean journal of biotechnology and bioengineering 20 (6): 447~452    
    5. 2008 "탁주제조공장 폐수로부터 혼합균주에 의한 수소생산" 한국생물공학회지 = Korean journal of biotechnology and bioengineering 23 (3): 199~204    
  • Motoki, Kubo (0)

  • 강창민 (19)

  • 정선용 (34)

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