Ⅰ. 제 목
고효율 미생물 Matrix를 이용한 슬러지감량형 하수고도처리 Package개발

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
현재 하수처리분야에 있어 가장 이슈가 되고 있는 것은 현 수질기준을 충족할 수 있 고, 미래수질기준에 대응할 수 있는 국내 실정에 적합한 고도처리기술을 개발하는 것 과 하수처리과정에서 발생하는 막대한 양의 하수슬러지의 근본적인 처분대책을 마련 하는 것이다.

 

최근 국내에서도 MBR기술을 통한 하수처리공정들의 개발이 활발히 진 행중에 있으나, 공정구성이 복잡하고, 대부분 외산분리막에 의존하여 기술자립도가 낮은 실정이며, 하수슬러지의 경우도 사후처리에 국한되어 있어 해양투기의 금지에 대비한 원천적인 감량방안이 필요하다. 이에 본 연구에서는 유입수의 유입흐름제어 를 통해 질소, 인제거기작을 최적화한 MBR기술을 개발하고, 생물학적인 슬러지가용화조를 연계해 탁월한 처리수질과 유기슬러지의 원천감량이 가능한 슬러지감량형 MBR Package시스템을 개발하고자 하였다.

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구는 유입흐름제어형 하수고도처리 MBR기술(이하 DF-MBR)과 유효미생물에 의해 슬러지를 가용화할 수 있는 생물학적 슬러지가용화시스템의 두 요소기술을 개발하고, 이를 연계하여 슬러지감량형 하수고도처리 MBR Package시스템을 완성하는 것을 내용으로 하고 있다.

 

연구 1차년도에는 5톤/일의 실험실규모의 DF-MBR시스템을 구성하여 공정의 오염물질 처리효율과 적정 운전인자를 도출하였으며, 슬러지가용화능이 우수한 호알칼리균주인 Exiguobacterium sp.를 분리동정하고, Fermenter운전을 통해 슬러지가용화효율을 확인하고 대량배양을 위한 최적생장조건을 확립하였다. 개발된 두 요소기술을 바탕으로 연구2차년도에는 57톤/일 처리규모로 Scale-up된 DF-MBR을 D시 하수처리장에 설치하였고, 실제 하수를 대상으로 하수단독처리시의 DF-MBR공정효율과 생물학적 가용화조의 연계에 따른 처리수질의 변화와 슬러지감량효율등을 비교 평가하였다.

Ⅳ. 연구개발결과
1. 유입흐름제어형 하수고도처리 MBR (DF-MBR)연구
준혐기 1,2조와 분리막을 침지시킨 막분리호기조로 구성된 유입흐름제어형 하수고도 처리공정의 오염물질처리효율과 적정운전인자를 도출하기 위하여 5톤/일의 실험실규 모 파일롯을 제작․운전하였다. 유입원수는 D시 하수처리장의 1차침전조 유출수를 대 상으로 하였으며, 준혐기 1,2 조의 수리학적 체류시간을 각각 1.5시간, 막분리호기조 는 3시간으로 총 HRT는 6시간으로 운전하였다. 분리막의 경우는 공칭공경 0.4㎛의 국산 침지식 평형 정밀여과막을 7분가동, 3분 휴지를 운전주기로 하고, 여과유속은
19LMH로 운전하였다.

유로변경에 따라 준혐기조는 원수유입시 탈질조의 역할을 수행하였고, 원수가 중단 된 시간동안은 질산성질소의 농도가 1.0mg/L이하로 낮아져 절대혐기조건이 형성되었으며, 그 결과 비인방출율이 크게 증가됨을 확인하였다. 분리막의 경우는 0.98m2의 막면적을 갖는 분리막 1장당 10～15ℓ/min의 공기를 공급하여 세정할 경우 5개월이상 계외세정없이 운전이 가능하였다. 유로변경시간과 반송유량을 달리하여 공정을 운 전한 결과 유로변경시간을 2시간주기로 하고, 반송슬러지의 양을 2Q로 할 경우 처리 수질이 가장 안정적이었으며, PASS2.1모델을 이용해 공정모사 결과도 이를 뒷받침하였다.

2. 슬러지가용화를 위한 유효미생물 분리/동정
슬러지의 뚜꺼운 세포벽을 파괴하여 슬러지내 유기물 성분을 가용화할 목적으로 슬러 지가용화를 위한 유효균주를 분리하였다.

 

 

[원문 파일첨부 참조]