2012년부터 상수원 보호구역이나 4대강의 본류로 유입되는 지천의 인근에 있는 하수처리장의 방류수에 대한 총인의 기준을 2 mg/L에서 0.2 ~ 0.5 mg/L로 강화시켰다. 이와 같은 수질 기준의 강화로 기존 하수처리장에서는 총인 처리시설을 추가로 설치하여 운영 중에 있다. 인에 대해 높은 친화성을 지닌 알루미늄을 주성분으로 황산반토나 PAC(poly aluminum chloride)와 같은 응집제를 이용하여 인을 처리하고 있다. 그러나 총인처리시설 유입수의 총인농도 변화에 대응하여 적정량의 응집제를 투입하는 것은 현실적으로 어렵기 때문에 과잉의 응집제가 투입되는 경우가 많은 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 총인 처리 과정에서 발생되는 슬러지(이하에서는 총인 농축 슬러지)를 이용하여 하수처리장의 반류수(혐기성 소화조 상등수 등)중에 함유된 인의제거 가능성을 검토하였다. 소화조 상등수 중의 성상은 총인: 16 mg/L, CODMn: 188 mg/L, Al: 1.1 mg/L이었으며, 총인 농축 슬러지의 성상은 상등액의 경우, 총인: 0.22 mg/L, CODMn: 18 mg/L, Al: 0.05 mg/L이었으며, 총인 농축 슬러지의 알루미늄 함량은 약 160 g/kg (건조중량)이었다. 이와 같이 총인 농축 슬러지중의 알루미늄은 인과 결합된 안정된 형태이며, 용존상의 알루미늄 이온의 농도는 높지 않은 것으로 나타났다. 그러나 소화조 상등수에 총인 농축 슬러지를 1 ~ 25% (V/V)의 범위에서 주입시킨 경우, 소화조 상등수 중의 총인은 주입량에 비례하여 제거되는 특성을 보였다. 이는 총인 처리 과정에서 과잉으로 투입된 알루미늄의 일부가 황산염이나 염소 이온등과 결합한 상태로 존재하다가, 이들 이온에 비해 알루미늄과 높은 친화력을 지니는 인과 결합함으로서 나타난 현상인 것으로 추측되었다. 이와 같은 결과로부터 총인 농축 슬러지를 이용하여 하수처리장의 반류수(혐기성 소화조 상등수 등)중에 함유된 인의 제거가 가능한 것으로 확인할 수 있었다.

일반적으로 응집제중의 알루미늄과 지각에 존재하는 알루미늄이 함유된 정수슬러지를 산(acid)을 이용하여 추출한 알루미늄을 재생 응집제라고 지칭하고 있다. 그러나 이 재생 응집제에는 산을 이용하여 추출하기 때문에 중금속을 비롯한 인(phosphorus) 성분이 함유되어 하수처리장의 총인 처리시설에 이용하기에는 한계가 있을 것으로 추측되었지만, 전보(2013년 춘계학술발표회)에서 보고한 바와 같이 하수처리장의 총인처리에서 사용되고 있는 응집제의 대체 가능성이 있는 것으로 나타났다. 그러나 전보에서는 정수슬러지로부터의 알루미늄의 용출에 미치는 중요한 조건인 pH, 산의 종류, TS의 농도 등에 대한 검토가 이루어지지 않았다. 특히 전보에서는 염산을 이용하여 회수한 응집제를 이용하여 하수 중의인 제거에 대한 특성을 검토하였지만, 황산으로 추출했을 때 생성되는 황산반토와의 차이에 대해서도 검토되지 못하였다. 이에 본 연구에서는 전술한 알루미늄의 용출 조건과 황산과 염산으로 추출한 용액을 이용하여 하수중의 인(phosphorus) 제거 과정에서 나타는 특성을 쟈테스트를 통해 비교･검토하였다. 검토한 산의 종류에 상관에 없이 pH 2 이하의 조건에서 함유된 알루미늄의 대부분이 용출되었으며, TS 농도 120 g/L이상에서는 정수슬러지의 대부분이 suspension되지 못하는 것으로 나타났으며, 현탁액 중의 알루미늄의 농도도 급격하게 낮아지는 경향을 보였다. 한편 산의 종류에 있어서는 동일의 pH 조건에서도 염산으로 처리했을 때, 알루미늄의 농도가 약 20% 정도 높아지는 경향을 보였으며, 인(phosphorus)의 제거에 있어서도 황산으로 처리한 경우보다 효율이 10% 정도 높아지는 경향을 보였다. 이는 인(phosphorus)이 존재하는 조건하에서 염소를 이용하여 회수한 염화알루미늄과 황산을 이용하여 회수한 황산알루미늄을 각각 투입하게 되면 알루미늄에 대한 염소, 황산, 인(phosphorus)간의 선택성의 차이가 이와 같은 결과를 야기하게 된 것으로 생각된다. 따라서 저농도의 인이 존재하는 총인처리시설의 유입수에 대해서는 염산으로 추출한 염화알루미늄 형태의 재생 응집제가 유효할 가능성이 클 것으로 판단된다.

This study was conducted to use oyster shell as media for biological wastewater treatment. The comparison between the removal efficiencies of the activated sludge and the submerged biofilm process with oyster shell media (5% of reactor volume) for domestic sewage treatment was made. The contaminant removal efficiencies of the submerged process were higher than that of the activated sludge process. And the removal efficiencies of the submerged biofilm process with oyster shell media of 10% and 18% were investigated at various loading rate. The removal efficiencies of 10% were higher than that of the 18% during the experimental period. The effluent concentration from the submerged biofilm process using oyster shell media was prediceted by the Stover-Kincannon model.