The technological development gave not only comfortable life but also many wastes. Because of environmental pollution become aggravated, a lot of people claim the protection of environment in all sorts of fields. And Korea entered waster-stressed nation at 2006. We efforts to improve and maintain water environment.
This research was studied domestic wastewater treatment to protect pollution of water by sewages. Common methods have problems and it was studied that the method of recycling activated sludge. However, it has another problems and higher operating cost. Therefore, new wastewater treatment systems of efficient and simple methods needs.
This research adopted the internal packed-bed system that modified common treatment system with aeration and external packed-bed. Various bed types were used to solve the problem of pressure drop in packed-bed. As a result, short bed type with large surface contacted wastewater was more stable than long bed type, because of the effect of pressure drop was few.
Experiment was performed at four retention time (2, 4, 8, 12 hours) and three organic concentrations (560, 1300, 5000 mg/l COD). And a microorganism was obtained from an activated sludge sewage disposal plant in Daejeon. The COD removal efficiency reached to 90% on influent concentration of 1300 mg/l, and to 37% on influent concentration of 5000 mg/l with optimum retention time 8 hours. Removal efficiency with high-concentration wastewater was very lower than desired quality. Because of low concentration of oxygen inhibited cell growth. To improve removal efficiency, dissolved oxygen in wastewater was increased by increased agitation speed or feed concentration of oxygen. Removal efficiency of 77%, 51% was achieved by 45% $O_2$ feeding, 500 rpm agitation speed in high-concentration wastewater.
Also, removal efficiency was improved to 97% and it can be treat the carbon source of 3.26 kg /day in 560 mg/l COD with retention time 4 hours. However, retention time was reduced to 2 hours for increase the substrate loading. Organic loading was increased to 6.05 kg/day.
PSA was used to feed high concentration oxygen. But it is increase the operating cost. Therefore, oxygen in exhausted gas was regenerated. As a result of that, we expect to improve removal efficiency and to increase organic loading and to reduce operating cost.
기술이 발달하고 인류의 삶이 편안해질수록 그에 반하여 연간 쓰레기 발생량은 지속적으로 증가하고 있는 추세이다. 또한 환경오염도 날로 심각해지고 있는 상황으로 환경보존의 필요성이 사회 여러 방면에서 강조 되고 있다. 특히 우리나라는 2006년 UN에 의해 물 부족 국가로 지정되었기 때문에 수질 환경의 개선과 보전을 위해서 더 많이 노력이 요구 되고 있다.
본 연구에서는 가정에서 버려지는 생활하수로 인한 환경오염을 방지하기 위하여 효율적인 생활하수 처리 방법을 연구하였다. 기존에 폐수처리에 사용되고 있는 방법들에는 많은 단점이 존재한다. 그 중에서도 활성 슬러지의 재순환을 위한 다양한 방법들이 연구되고 있다. 하지만 이러한 방법들 또한 단점과 운용비용이 문제로 제기 되고 있으므로 더 효율적이고 간단한 방법의 폐수처리 시스템의 개발이 필요한 실정이다.
본 연구에서는 호기성 처리조 외부에 필터를 설치하여 활성 슬러지의 재순환을 일으키는 기존 방법을 개조한 Internal packed-bed 시스템을 적용하였다. 먼저 충진탑이 가지는 제일 큰 문제점인 압력강하를 해결하기 위해 다양한 형태의 충진탑을 적용해 보았다. 그 결과 직접적으로 폐수와 접하는 단면적이 넓은 형태가 좁은 형태 보다 압력 강하의 영향을 덜 받아 폐수처리 시스템이 안정화 되는 것을 확인할 수 있었다.
네 가지 체류 시간 (2, 4, 8, 12 시간)과 세 가지 유기물의 농도 (560, 1300, 5000 mg/l COD)에 대해 각각 실험을 수행하였으며, 대전 하수 종말 처리장의 활성 슬러지를 이용하였다. 체류 시간의 변화를 통해 최적의 체류 시간을 8시간으로 설정하였으며, 1300 mg/l와 5000 mg/l에서 각각 90%와 37%의 폐수 처리 효율을 얻을 수 있었다. 고농도의 폐수에 대해서는 공기 중의 산소 공급만으로는 최대 45%의 효율 밖에 얻을 수 없었으므로, 교반 속도와 산소의 공급 농도를 변화시킴으로써 효율을 향상 시키고자 노력하였다. 그 결과 5배의 교반 속도에서는 51%와 2배의 산소 농도에 대해서는 77%의 폐수 처리 효과를 확인할 수 있었다.
또한 560 mg/l COD의 저농도에서는 4시간의 체류 시간만으로도 97% 이상, 3.24 kg/day 유기물 처리 효율을 보였다. 하지만 빠르고 많은 양의 유기물 처리를 위해 체류 시간과 산소 공급 농도를 변화시킴으로써 80% (5.48 kg/day), 90% (6.05 kg/day)의 효율을 얻을 수 있었다.
고농도의 산소를 공급을 위해 PSA 기술을 사용하였는데 이는 폐수처리 비용을 증가시키기 때문에 처리과정을 통해 사용되고 배출 되는 고농도의 산소를 재사용함으로써 비용 절감을 예측하였다. Internal packed-bed 시스템과 PSA 사용을 통하여 보다 많은 양의 유기물을 고효율로 처리할 수 있을 것으로 예상된다.
