The purpose of this study was to evaluate the effects of different Hydraulic Retention Times (HRTs) on the contaminant removal efficiency using Aerobic Granular Sludge (AGS). A laboratory-scale experiment was performed using a sequencing batch reactor, and the Chemical Oxygen Demand (COD), nitrogen, orthophosphate removal efficiency, AGS/MLSS ratio, and precipitability in accordance with the HRT were evaluated. As a result, the COD removal efficiency was not significantly different with the reduction in HRT, and at a HRT of 6 h, the removal rate was slightly increased owing to the increase in organic loading rate. The nitrogen removal efficiency was improved by injection of influent division at a HRT of 6 h. As the HRT decreased, the MLSS and AGS tended to increase, and the sludge volume index finally decreased to 50 mL/g. In addition, the size of the AGS gradually increased to about 1.0 mm. Therefore, the control of HRT provides favorable conditions for the stable formation of AGS, and is expected to improve the contaminant removal efficiency with the selection of a proper operation strategy.

부분 침지형 수직류식 인공습지공정은 20×12×20cm 크기로 제작하였으며 반응조 총 용적은 4.8L(유효용적 4.3L)이다. 인공습지 충진 여재는 생초액비 폐잔류물과 황토 및 점토를 혼합하여 지름 5~10mm의 크기로 제조한 황토볼을 사용하였으며, 반응조 하부로부터 높이 13.5cm(유효용적 대비 75%) 까지 황토볼을 충진 하였다. 그리고 그 위에 모래를 반응조 높이 20cm 까지 충진 하였다. 모래는 지하흐름형 수직류식 인공습지공정의 식물 식재 및 뿌리의 기공확보를 위하여 사용 하였으며, 식물로 갈대를 반응조내 식재 가능한 만큼 충분히 식재하였다. 본 연구에서는 수직류식 반응조 단일공정에서 Oxic, Anoxic 공정이 존재하도록 Zone을 구분한 상태에서 tidal flow 방식으로 운전하였다. 체류시간은 48, 96hr로 운전을 실시하였으며, 각각의 체류시간동안 운전을 실시한 후 처리수 유출은 침지율 25% 및 50% 지점에서 실시하여 pH, SS, CODMn, T-N, T-P를 분석하였다. 유입수의 평균농도는 pH 6.6~6.8, SS 7.0mg/L, COD 44.22mg/L, T-N 35.81mg/L, T-P 0.67mg/L 이었으며, 부분 침지형 수직류식 인공습지공정에서 체류시간 및 침지율에 따른 반응조 운전효율을 살펴보았다. 그 결과 pH는 운전기간동안 6~8사이로 안정적으로 운전되어졌으며, SS는 모든 운전조건에서 유입수 유입시 모래층을 거쳐 반응조 내부로 유입되기 때문에 부유물질이 거의 없는 수준까지 제거되는 것으로 나타났다. 침지율에 따른 COD 및 T-N 제거효율을 비교하여 본 결과 침지율 25%가 50% 보다 COD는 12%, T-N은 14% 더 높은 제거효율을 보여주었다. 그리고 같은 침지율 조건에서 체류시간에 따른 COD 및 T-N 제거효율을 비교해 본 결과 체류시간 48hr 보다는 96hr에서 COD가 8%, T-N이 11% 더 높은 제거효율을 보여주었다. 따라서 COD 및 T-N은 인공습지 운전시 침지시키는 범위가 작을수록, 체류시간은 48hr 보다는 96hr에서 제거효율이 더 나은 것으로 나타났다. 이를 통해 질소제거는 인공습지 반응조에서의 호기성 상태를 유지하는 범위가 클수록 질산화에 있어 더욱 효과적인 것으로 나타났으며, 반응조를 침지시킬 경우 상부는 호기성 상태를 유지하나 하부에서는 혐기성 상태의 환경이 조성되어 호기성 및 혐기성 환경 하에서 질산화 및 탈질에 의한 질소제거 기작이 발생한 것으로 보여진다. T-P는 모든 운전조건에서 큰 차이를 보이지 않았으나 체류시간 96hr에서 침지율 25%로 운전한 조건이 다른 조건들에 비해 좀 더 나은 인 제거효율을 보였다. 따라서 부분 침지형 수직류식 인공습지공정에서의 체류시간 및 침지율 변화에 따른 반응조 운전효율을 살펴본 결과 체류시간은 96hr, 침지율은 25%로 실시하는 것이 유기물 및 영양염류 제거에 있어 더 효과적인 것으로 나타났다.

In this study, an experiment was conducted on influent water with low concentrations of organic matter, such as river water or secondary treatment water of a sewage treatment plant, according to HRT changes by using aerobic biofilm. In the biofilm process, as the biofilm increases in thickness, the inner membrane can be low in oxygen transfer rate and become anaerobic conditions, while the detachment of biomass from biofilm occurs. To overcome these limitations in the detachment of microorganisms in biofilm, the yarn, which was made from poly propylene(PP), was weaved and manufactured into a tube. Then, a test was carried out by injecting air so that the interior of the biofilm could create aerobic conditions. The results of the experiment showed that the removal efficiency of TCODcr reached 66.1∼81.2% by HRT 2hr, and 50.9 ∼61.8% after HRT 1 hr. The removal efficiency of SCODcr was 45.9 to 55.1% by HRT 1hr, and 26.1% in HRT 0.5hr, showing the highest removal efficiency in HRT 1hr. The SS removal efficiency was at 81.8 to 94.6%, and the effluent SS concentration was very low, indicating less than 2.2 mg/L in all HRT's. As a result, the SCODcr and NH4 +-N that were removed per specific surface area and attached to microbial biofilm showed the highest efficiency in HRT 1hr with 8.37 gSCODcr/m2·d, 2.93 gNH4 +-N/m2·d. From the result of reviewing the characteristics of biofilm growth, microorganisms were found to be attached, and increased by 36 days. Later, they decreased in number through detachment, but showed a tendency to increase again 41 days later due to microbial reproduction.