호기성 입상슬러지(Aerobic Granular Sludge, AGS)는 우수한 침전성과 높은 미생물 농도를 동시에 확보할 수 있어 차세대 하수 고도처리 기술로 주목받고 있다. 그러나 실제 생활하수는 낮고 변동성이 큰 유입 부하 특성을 가지므로, 안정적인 AGS 형성과 장기 유지에 대한 운전 조건 정립이 여전히 요구된다. 본 연구에서는 실제 생활하수를 대상으로 한 실험실 규모의 연속회분식반응기(Sequencing Batch Reactor, SBR) 공정을 이용하여 수리학적 체류시간(Hydraulic Retention Time, HRT), 호기시간 및 공정 운전 지표(유기물부하율 (Organic Loading Rate, OLR), 유기물/미생물비율(Food to Microorganism ratio, F/M비), 고형물체류시간(Solid Retention Time, SRT))의 변화가 AGS 형성, 침전성, 처리 효율 및 미생물 군집 구조에 미치는 영향을 종합적으로 평가하였다. 결과적으로, HRT가 짧고 OLR 및 F/M비가 상대적으로 높은 조건에서는 AGS의 초기 형성 속도와 과립 크기가 빠르게 증가하였으나, 장기 운전 시에는 HRT가 길고 OLR과 F/M비가 낮은 조건에서 구조적으로 치밀하고 안정적인 AGS가 유지되었다. 다양한 유입농도에서 유기물 제거율은 70% 이상 안정적으로 유지하였으며, 질소 제거 효율은 충분한 호기시간이 확보된 조건에서 높게 나타났다. 운전 조건과 시간에 따라 질산화 및 세포외고분자물질(Extracellular Polymeric Substances, EPS) 기반 입상 구조 형성에 관여하는 미생물 군집이 우점종으로 변화하였으며, 이러한 결과는 AGS의 구조적 안정성과 질소 제거 성능을 설명하는 중요한 생물학적 근거로 해석되었다.

Aerobic granular sludge (AGS) has attracted increasing attention as a next-generation technology for advanced wastewater treatment due to its excellent settleability and high biomass retention. However, real domestic wastewater is characterized by low and highly variable influent loading, making it difficult to establish operational conditions for stable AGS formation and long-term maintenance. In this study, a laboratory-scale sequencing batch reactor (SBR) treating real domestic wastewater was operated to comprehensively evaluate the effects of hydraulic retention time (HRT), aeration time, and operational indices, including organic loading rate (OLR), food-to-microorganism ratio (F/M ratio), and solid retention time (SRT), on AGS formation, settleability, treatment performance, and microbial community structure. The results showed that under conditions with shorter HRT and relatively higher OLR and F/M ratio, the initial formation rate of AGS and granule size increased rapidly. In contrast, under long-term operation, structurally dense and stable AGS was maintained under conditions with longer HRT and lower OLR and F/M ratio. Organic matter removal efficiency was stably maintained above 70% under various influent conditions, while nitrogen removal efficiency was enhanced under conditions with sufficient aeration time. Microbial community analysis revealed that microbial populations associated with nitrification and extracellular polymeric substances (EPS)-based granular structure formation selectively became dominant depending on operational conditions and operational period. These results provide important biological evidence explaining the structural stability and nitrogen removal performance of AGS.

요약문
ABSTRACT
1. 서 론
2. 연구재료 및 방법
    2.1 실험 장치 및 운전 조건
    2.2 수질 분석 및 AGS 특성 평가
    2.3 미생물 군집 분석
3. 결과 및 고찰
    3.1 AGS 형성 특성
    3.2 공정 운영상태 및 하수처리 효율 비교
    3.3 AGS 내 미생물 군집 특성
4. 결 론
사 사
References

• 권대은(㈜태영건설 기술연구팀) | Dae Eun Kwon (Engineering Team, Taeyoung E&C)
• 최한나(㈜태영건설 기술연구팀) | Han Na Choi (Engineering Team, Taeyoung E&C) Corresponding author