동절기의 질산화 효율을 향상시키는 공정을 개발하는 것으로서 하수처리장 폭기조에 질산화균을 일정하게 공급할 수 있는 질산화균 배양조의 설계 및 운전 조건을 연구하여 질소제거 공정 기술을 개발하고 최종적으로 이를 이용한 폐ㆍ하수의 생물학적 영양염류 제거 공정을 개발하는데 연구의 최종목표를 두고 있다.

 

또한 국외환경기술의 무분별한 수입에 대응하는 국내환경기술의 경쟁력을 확장시키고 국내와 유사한 환경을 갖는 아시아권 국가에 대한 기술 수출 우위를 선점하는 기술개발을 목표로 한다.

이 기술적인 특징은 다음과 같다.

1) 슬러지 분해 방법
분해조에서의 적절한 HRT를 유도하였다. 이는 유기물의 용출은 낮추고 질산화에 적절한 NH3-N의 농도로 유지하기 위하여 12hr으로 운전하는 특징이 있다.

 

2) 배양조 내의 pH 저하를 방지하는 방법
질산화균을 배양하는 공정에서 질산화균의 증식은 pH가 감소함에 따라 감소한다. 따라서 pH를 유지하기 위하여 적절한 HRT가 2일임을 알 수 있었다. 또한 질산화균 배양에서 탈질공정을 유도함으로써 pH를 유지하는 공정

 

3) 질산화균 배양조(질산화/탈질) 운전 결과

반응조내에서 탈질과 질산화 운전 결과 질산화조에서의 슬러지 농축 및 슬러지의 자기분해가 일어나며, 탈질이 일어나기 위한 운전 조건으로 15분 폭기하고 105분 정지하도록 간헐 폭기로 운전함으로써 pH가 질산화균의 증식을 억제하는 6.0이하로 낮아지는 현상을 방지하는 공정

 

4) 질산화균 접종
동절기 질산화를 촉진하고 Pilot Plant의 Seeding 기간을 단축하기 위하여 분리한 암모니아산화균을 원하수를 배지로 하여 연속적으로 배양하였다. 배양액은 pH가 6까지 감소하는 것이 관찰됨으로써 질산화가 이루어지는 것을 확인할 수 있었으며 수온이 낮아지는 동절기에 배양한 질산화균을 Pilot Plant에 접종하여 Seeding 함으로 빠른 암모니아 산화 속도를 보였다. 이와 같은 조작을 통하여 동절기에 고도처리에 필요한 Seeding 기간인 60～90일 정도 소요되는 Seeding 기간을 20일로 단축하는 공정

 

5) 탈질균 접종
동절기 질산화를 촉진하고 Pilot Plant의 Seeding 기간을 단축하기 위하여 소규모 실험장치의 무산소조 MLSS를 채취하여 연속류 배양장치를 이용하여 탈질균을 증식하였다. 이와 같이 한달간 증식한 용액은 초기 NO3-N의 농도가 1,300mg/ℓ에서 배양 후에는 300mg/ℓ까지 감소하였다. 이와 같이 증식한 탈질균을 대규모 Pilot Plant에 접종하여 빠른 시간내에 탈질이 일어나는 공정

 

6) 질산화균 고정화 담체 개발(DM Media)
동절기에 질산화 효율을 향상사키기 위하여 폭기조에 충진할 질산화균 고정화 담체를 개발할 필요가 있었다. 현재 국내의 환경기업에서 개발한 스폰지 담체를 이용하여 질산화 효율을 향상시키는 연구를 소규모 Pilot Plant를 이용하여 연구를 시작하였다. 이와 같은 연구를 진행하는 동안 처리수의 탁도나 색도가 증가하는 문제점이 발견되었다. 이는 담체에 부착한 생물막 미생물이 자산화(自酸化)하면서 탈리되거나 사멸한 미생물에 기인한 것으로 판단되어 독자적인 기술로 담체를 개발하게 되었다. 개발담체는 재생 LDPE(Low-density Polyethylene)를 주 원료로 하였다. 진비중이 1.0～1.14kg/ℓ로 슬러지 비중보다는 다소 높게 제작하였다. 또한 개발 담체는 비중이 가벼운 LDPE를 담체로 이용하기 위하여 제올라이트와 활성탄을 혼합하여 비중을 조절함과 동시에 질산화균의 Immobilizing이 잘 되도록 제작하였다. 또한 LDPE 폐기물 재생 원료를 이용함으로 폐기물 자원화하여 대량 생산도 가능한 장점을 가지고 있는 담체를 개발함.

 

7) 소규모 Pilot Plant를 공정개발
A2/O 공정과 단일반응조 두 공정을 비교 운전하여 단일반응조의 처리효율이 좋은 것을 알 수 있었다. 따라서 단일반응조의 조건(혐기조 : 1 ～ 1.5hr, 간헐폭기조 : 4 ～ 6hr )