To remove phosphorus from the effluent of public wastewater treatment facilities, hundreds of enhanced phosphorus treatment processes have been introduced nationwide. However, these processes have a few problems including excessive maintenance cost and sludge production caused by inappropriate coagulant injection. Therefore, the optimal decision of coagulant dosage and automatic control of coagulant injection are essential. To overcome the drawbacks of conventional phosphorus removal processes, the integrated sedimentation and dissolved air flotation(SeDAF) process has been developed and a demonstration plant(capacity: 100 m3/d) has also been installed. In this study, various jar-tests(sedimentation and / or sedimentation·flotation) and multiple regression analyses have been performed. Particularly, we have highlighted the decision–making algorithms of optimal coagulant dosage to improve the applicability of the SeDAF process. As a result, the sedimentation jar-test could be a simple and reliable method for the decision of appropriate coagulant dosage in field condition of the SeDAF process. And, we have found that the SeDAF process can save 30 – 40% of coagulant dosage compared with conventional sedimentation processes to achieve total phosphorus (T-P) concentration below 0.2 mg/L of treated water, and it can also reduce same portion of sludge production.

2012년부터 강화된 총인의 농도를 준수하기 위해서는 응집에 의한 물리화학적 처리가 필수적인 후단공정이 되었으며, 현재 국내 하수처리시설 중 약 60%의 처리시설에서 총인처리시설이 설치되었다. 하지만 총인처리시설 운전에 따른 응집제 사용량이 증가하게 되었고, 이에 따라 약품 비용 및 슬러지 처리비 증가 등의 운영비가 상승하였다. 특히 분리막 공법(MBR)의 경우 막 투과수의 응집액 부족으로 인한 응집효율 저하 및 응집제의 과다 주입으로 인한 처리수질 악화 등의 문제가 발생하는 경우도 있다. 본 연구에서는 MBR 공법내에서 별도의 총인처리시설 필요 없이 생물학적 인제거를 극대화 하는 동시에 응집제 사용량을 최소화하면서 처리수의 인농도를 0.2 mg/L 이하로 유지할 수 있는 방안을 도출하고자 하였다.

본 연구에서는 막결합생물반응조(MBR)공법을 비롯한 하수고도처리공법에서 유입하수량의 변화에 따른 슬러지 특성 변화를 파악하고자 하였다. 일 1.5톤을 처리하는 모형실험시설에서 설계유량 대비 유입하수량을 100, 70, 40, 10%로 변 화시켜가며 이에 따른 비탈질속도(specific denitrification rate)와 비질산화속도(specific ammonia oxidation rate)의 변화를 측 정하였다. 각 공법의 폭기조에서 채취한 슬러지의 비질산화속도는 유입하수량 100% 조건에서 세 가지 공법 모두 유사한 값 (0.10 gNH4/gMLVSS/day)으로 측정되었다. 유입하수량이 70%에서 40%로 감소함에 따라 비질산화속도가 크게 감소하는 경향을 나타냈다. 비탈질속도 역시 유입하수량이 감소함에 따라 최대 50%가량 감소하였다. 유입하수량이 감소할수록 비탈질속 도와 비질산화속도가 감소하는 경향을 나타냈으나 원수의 총질소 농도와 반응조 내 미생물 농도를 고려하면 질소제거율에 영향을 미칠 정도는 아니었다. 따라서 유입하수량이 감소하는 경우에도 반응조 내 미생물 농도를 높게 유지할 수 있다면 안정적인 질소 제거가 가능할 것으로 판단된다.

담체가 투여된 침지형 막결합 연속회분식 반응기(SMSBR)를 사용한 하수의 고도처리에서 담체가 여과성능과 제 거효율에 미치는 영향을 조사하였다. 담체는 반응기 부피 기준으로 10% 투여하였고, 담체와 분말활성탄을 첨가하지 않은 반 응기, 분말활성탄(10 g/L)만을 첨가한 반응기 및 담체와 분말활성탄을 모두 첨가한 반응기를 대조군으로 하였다. COD, T-N 및 T-P에 대한 제거효율은 담체 및 분말활성탄 첨가 유무에 따라 큰 차이가 없었다. 그러나 담체를 첨가하지 않은 경우 막간 차압(TMP)은 급격히 증가하였으나, 담체를 첨가한 경우에 막간차압은 매우 서서히 증가하였다. 담체를 투여한 SMSBR를 사 용하여 하수를 고도처리 할 때, 91일 이상의 운전기간 동안 막 세정 없이 운전이 가능하였다. 담체만을 투여한 경우, 운전 80 일 경과 이후의 COD, T-N 및 T-P 평균 제거율은 각각 95.0, 69.3% 및 51.4%이었다.

This study investigated the effect of a co-culture of Scenedesmus dimorphus and nitrifiers using artificial wastewater on the removal of ammonium, nitrate and phosphate in the advanced treatment. To test the synergistic effect of the co-culture, we compared the co-culture treatment with the cultures using S. dimorphus-only and nitrifiers-only treatment as controls. After 6 days of incubation, nitrate was removed only in the co-culture treatment and total amount of N removal was 1.3 times and 1.6 times higher in the co-culture treatment compared to those in the S. dimorphus- and nitrifiers-only treatments, respectively. In case of total amount of P, co-culture treatment removed 1.2 times and 12 times more P than the S. dimorphus -and nitrifiers-only conditions, respectively. This indicates that the co-culture improved removal rates for ammonium, nitrate, and phosphate. This further implies that there was no need for denitrification of nitrate and luxury uptake of P processes because nitrate and phosphate can be removed from the uptake by S. dimorphus. In addition, co-culture condition maintained high DO above 7 mg/L without artificial aeration, which is enough for nitrification, implying that co-culture has a potential to decrease or remove aeration cost in the wastewater treatment plants.

Microalgae is known as one alternative energy source of the fossil fuel with the small size of 5 ~ 50 µm and negative charge. Currently, the cost of microalgae recovery process take a large part, about 20 - 30% of total operating cost. Thus, the microalgae recovery method with low cost is needed. In this study, the optimum current for Scenedesmus dimorphus recovery process using electrocoagulation techniques was investigated. Under the electrical current, Al metal in anode electrode is oxidized to oxidation state of Al3+. In the cathode electrode, the water electrolysis generated OH- which combine with Al3+ to produce Al(OH)3. This hydroxide acts as a coagulant to harvest microalgae.Before applying in 1.5 L capacity electrocoagulation reactor, Scenedesmus dimorphus was cultured in 20 L cylindrical reactor to concentration of 1 OD.The microalgae recovery efficiency of electrocoagulation reactor was evaluated under different current conditions from 0.1 ~ 0.3 A. The results show that, the fastest and highest recovery efficiency were achieved at the current or 0.3 A, which the highest energy efficiency was achieved at 0.15 A.

C/N 비가 낮은 농촌마을 하수의 고도처리를 위하여 0.4 µm의 세공크기를 갖고 있는 평막이 침지된 연속회분식 반응기를 사용하였다. 분말활성탄의 투입, 폭기량 및 유입 유기물 농도가 처리효율과 여과 성능에 미치는 영향을 조사하였다.54일 이내의 조업 초기에서는 C/N 비가 증가할수록 COD, T-N 및 T-P의 제거율과 MLSS 농도는 증가하였다. 조업 89일 후의 COD, T-N 및 T-P의 제거율은 각각 97.1%, 75.0% 및 48.3%이었다. 막여과에 의해 처리수에서 SS는 검출되지 않았으며,T-P의 제거율이 낮게 나온 이유는 과잉의 슬러지를 배출하지 않았기 때문이다. 분말활성탄을 투여한 경우 조업이 진행됨에따라 분말활성탄의 혼합강도와 충돌빈도가 증가하여 슬러지의 입자크기가 감소하였으며, 이로 인해 분말활성탄을 투여하지 않은 경우에 비해 TMP 상승이 크게 나타났다.

The purpose of this study is to investigate the characteristics and performance of nitrogen and phosphorus removal system, Daewoo Nutrients Removal(DNR) system, and to find out the operating parameter for the system. During the study, $10m^3$ pilot plant was operated for the demonstration experiment and the primary effluent was taken from K domestic sewage treatment plant. The TN in the influent had been removed to approximately 70% through the nitrfication in the oxic tank and the denitrfication in the anoxic tank and the $PO_4-P$ and TP in the influent had been removed to 85% and 83% through anaerobic reaction and oxic reaction. The BOD and SS removal rate were 85 to 95% through the system. As the results, the values of effluent BOD, SS and slouble phosphorus were lower than A/O and $A^2/O$ processes. The SPRR (specific phosphorus release rate) at the anaerobic state of DNR system was ranged from 2.2 to 2.6mg SP/g VSS/h. The nutrient removal efficieny of the DNR system in view of the characteristics of the domestic sewage was higher than the pre-established A/O and $A^2/O$ processes. Finally, we believe that the DNR system was superior to the processes deveolped recently.

최근 환경기준이 강화되면서 하수 처리공정에서 생물학적 처리와 탈인시설을 조합한 하이브리드형 고도처리 공정이 빠르게 도입되고 있다. 현재 도입되고 있는 탈인시설은 대부분 응집제 투여를 바탕으로 하는 화학적 처리공정으로 비교적 처리공정과 유지관리가 간단하여 처리효율의 신뢰도가 높은 장점이 있는 반면에 화학약품 비용과 발생된 슬러지의 처분비용 등이 매우 높다는 단점이 있다. 이에 반해 하이브리드형 고도처리시스템을 구축하는데 있어 가장 단순하고 안정적인 단위공정의 하나로 알려진 흡착법은 이온성 물질의 동시제거가 가능하면서도 기후 및 농도에 관계없이 처리효율이 비교적 일정하고, 부생독성물질을 생성시킬 위험성이 없다는 장점을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고 흡착법이 하수처리의 탈인공정으로 널리 활용되지 못하는 이유는 인산이온만을 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착제가 없기 때문이다. 최근 저자들은 하수처리수를 이용한 컬럼실험을 통해 강염기성은 물론 약염기성 음이온교환수지 모두 하수 중에 다량 함유되어 있는 황산이온의 방해로 인산이온을 거의 흡착하지 못함을 확인하였다. 즉, 고정층 컬럼 실험을 통해 얻은 인산이온의 흡착량은 인산이온만 있을 경우 134 mg/g인데 반해 실폐수의 경우 Cl과 SO4이온의 흡착경쟁 때문에 10.4 mg/g으로 감소하여 실폐수 적용이 불가능하였다.

최근 국내 하천 및 호소와 연안해역의 부영양화로 인한 녹조 및 적조현상이 커다란 환경 문제로 대두되고 있으며 용수이용에 지장을 초래하고 있다. 정부의 환경정책이 하수처리체계를 BOD 등 유기물질 처리위주에서 질소･인 처리체계로 전환하여 하천, 호소, 해역의 부영양화를 방지하기 위해 질소･인 등의 방류수 수질기준을 강화하였다. 강화된 방류수 수질기준 준수를 위한 2000년대 이후 하수처리시설의 고도개량사업이 진행되어 2013년말 기준 시설용량 500톤/일이상 하수처리시설의 90%가 고도처리시설을 도입한 실정이다. 본 연구에서는 고도처리공정 도입 전･후의 슬러지 발생량을 비교, 검토하였으며 2013년말 기준 통계자료에 의한 비교, 검토한 결과, 생물학적처리방법으로 처리되는 하수처리시설의 톤당 슬러지 발생원단위는 0.55kg/㎥･일이며 고도처리시설이 도입된 처리시설의 슬러지 발생원단위는 0.48kg/㎥･일로 나타나 고도처리시설 도입후 슬러지 발생량이 저감되는 것으로 분석되었다. 또한 고도처리공법을 크게 A2/O계열, SBR계열, 담체계열, 미생물계열, 막계열, 기타 6계열로 분류하여 고도처리공법 계열별로 슬러지 발생원단위를 비교･검토한 결과 SBR계열 및 담체계열에서 0.50kg/㎥･일의 높은 슬러지 발생원단위를 보였으며 막계열에서 가장 적은 0.30kg/㎥･일의 슬러지 발생원단위를 보였다.

Statistical analysis between operating parameters and effluent quality on advanced wastewater treatment plant was performed. Through factor analysis four factors derived varimax rotation were selected each plant. Four components explained 80%, 82% of the total variance of the process, respectively. The components on MLE plant were identified in the following order：1) HRT increase and BOD load decrease by influent decrease, 2) Biomass, 3) SVI increase by internal return increase, 4) Microbial diversity by SRT increase. On A2O plant, we defined them as follows: factor 1, high MLSS by return rate increase, HRT increase by influent decrease; factor 2, biomass; factor 3, BOD of influent; factor 4 was relate to DO.

The purpose of this research was evaluated economical effect to apply alternative external carbon source. Conventional activated sludge process in municipal wastewater treatment plant was adapted and introduced to Biological nutrient removal processes to meet the newly enforced effluent quality standard for nutrient removal in Korea. Low COD/NH4+-N ratio and higher nutrient concentration of influent characteristics force to inject external carbon source for denitrifying recycled nitrate. In the most case, methanol was used as external carbon source. But Methanol is expensive and very dangerous in handling. So we could find cheaper and safer external carbon source substituted methanol in last study. This alternative external carbon source is named RCS(recoverd carbon source) and a by-product of fine chemical product at chemical plant. When RCS was applied real municipal wastewater treatment plant, average 55~65% of T-N removal efficiency, 8.8mg/l of effluent T-N concentration, 11.3mg/l of effleunt COD concentration were obtained without effluent COD increase as against used methanol. To apply RCS in municipal wastewater treatment plant obtain approximately 74.5% expenditure cost reduction in comparison with methanol dosage cost.