최종목표 : 순산소를 이용한 고효율 폭기공정을 개발 및 최적화하여 높은 부하율에 서도 산소전단율을 극대화함으로써, 반응조 부피를 감소하고 에너지소비를 절감할 수 있는 환경기술을 개발하는데 목적이 있다.

개발된 순산소 고효율 폭기공정을 고도처리공정과 결합하여 영양염류제거는 물론 자원회수 및 CO2 배출을 절감할 수 있는 지속가능한 고농도 폐수의 복합고도처리시스템을 완성하고, 궁극적으로 향후에 이를 상용화하는데 목적이 있다.

개발 내용 및 결과

 Air/Pure Oxygen을 적용한 초기 DO 농도의 증가는 초기 단계 120초 범위에서 산소전달율의 차이가 뚜렷하게 나타났다. 이때의 Air의 경우 적용한 결과는 y = 0.01x + 0.413(R2 = 0.894)이었지만, Pure Oxygen을 적용한 결과는 y = 0.10x - 0.797(R2 = 0.891)이었다. 초기단계에서 산소 용해율의 대비 결과는 Air를 기준으로 하여 Pure Oxygen의 용해율은 약 10배정도 높은 것으로 나타났다.

 

초기 단계 120 초 이후의 순산소를 적용한 경우 나타난 결과는 y = 0.017x + 8.568(R2 = 0.813)이었으며 공기를 이용한 경우 y = 0.001x + 1.721(R2 = 0.878)로 초기 DO의 산소 용해율에 비하여 공기 대비하여 순산소의 경우에서 17배 정도로 더 크게 차이가 나는 것으로 나타났다.

 

순산소를 적용한 실험에서 2.0∼6.0 kg CODCr/m3day의 유기물 부하율에서의 제거효율은 95%이상으로 나타났으며 6.0∼8.0 kg CODCr/m3day 범위에서는 90% 이상으로 나타났다. 9.0∼10.0 kg CODCr/m3day의 유기물 부하율에서는 일정기간 동안 제거효율은 83% 이상으로 나타났다.

 

순산소를 적용한 실험에서 총질소 농도의 유입 범위는 유입수, 유출수 및 제거효율은 각각 220∼1,940 mg TN/L, 1.0∼490 mg TN/L 및 66∼99 %이었으며 평균은 각각 987.4 mg TN/L, 110 mg TN/L 및 89.9 %이었다. 순산소를 적용한 실험에서 총인 농도의 유입 범위는 유입수, 유출수 및 제거효율은 각각 48∼275 mg TP/L, 0.3∼27 mg TN/L 및 7.8∼99.8 %이었으며 평균은 각각 111.7 mg TP/L, 6.6 mg TP/L 및 94.2 %이었다.

 

전체 운영기간에서 탈기조에 장치한 멤브레인에서 막힘 현상이 발생한 기간이 있었으며 이때의 원인을 분석한 결과 탈기조의 바닥부분, 멤브레인 막 및 유출수 배관에서 EDAX 분석과 XRD 분석을 통하여 결정체의 주요 성분이 CaCO3 결정체가 형성되었다.

전처리 혐기성 소화조의 유기물 부하량 14∼22 kg/m3day 범위에서유기물 제거효율은 중온(35℃)소화 92~96%, 고온(55℃)소화 85~90%이었으며 각각 온도에서 Acetic acid의 높은 농도는 10,700 mg COD/L, 11,200 mg COD/L, 11,350 mg COD/L이었다.

 

온도별 유기산 생성효율은 70℃(45%), 55℃(42%) 및 35℃(23%)의 생성효율로 나타났다. 메탄가스는 초기 OLR 14 kg/m3day 일 때 중온에서 평균 175L CH4/g COD가 발생되었으며 고온에서 평균 155L CH4/g COD가 발생되었다. OLR 22 kg/m3day일대 중온에서 평균 230 L CH4/g COD가 발생되었고 고온에서 평균 210 L CH4/g COD가 발생되었다.

 

최종 SPM는 중온과 고온 각각 0.32 L CH4/g CODadded, 0.29 L CH4/g CODadded,이다. 순산소 고효율 폭기시스템 유입원수의 농도변화는 4,000→7,000→10,000mg/L 이다. 10,000mg/L 일 때 94%의 제거효율이 나타났으며 고농도에서의 운전 가능성을 평가한 후 최종적으로 메탄생성조 유출수를 원수로 사용하였다. 메탄생성조 유출수 평균 농도는 3800mg/L로 초기 유기물 제거효율은 82%를 나타냈고 12일 이후부터 77%의 제거효울이 나타났다.

 

 

[원문 파일첨부 참조]