Earticle

Hydrocyclone은 높은 수면적부하율 운전이 가능하고, 구동부분이 없고, 운전 및 유지관리비가 적게 소요되어 미세입자물질 제거에 효과적인 장치로 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. Hydrocyclone에 나선형 유입부를 통해 직각으로 유입되어 중력이 아닌 원심력에 의해 입자물질이 하부배출구로 분리되고 처리수는 vortex finder를 통해 배출된다. 강우 시 발생하는 고농도 초기강우 유출수내 미세입자 처리를 위해 병렬 또는 처리효율 향상을 위해 직렬로 배열한 Multiple Hydrocyclone에 63 ~ 200 μm 입경의 실리카 입자를 이용하여 유입수 SS 농도, 수면적부하율, 하부배출 유량비 변화에 따른 처리특성을 분석하였다. 강우 시 유출수내 미세입자들은 실리카 인공입자들을 이용하여 강우 유출수내 입자농도를 모의 실험하였다. 내경 120 mm, 높이 550 mm의 실험실 규모의 Multiple Hydrocyclone을 아크릴을 이용하여 제작하였다. 수면적부하율을 병렬 Multiple Hydrocyclone은 456.2 ~3,015.6 m3/m2/day, 직렬은 2,152.4 ~ 7,689.2 m3/m2/day로 운전하였다. 병렬식 Multiple Hydrocyclone의 SS제거효율범위는 80 ~ 91%이고, 직렬식의 경우 90 ~ 96%로 분석되어 동일한 수면적부하율에서도 처리효율은 직렬식 Multiple Hydrocyclone이 약 10% 높은 것으로 분석되었다.

Hydrocyclone is widely used in industry, because of its simplicity in design, high capacity, low maintenance and operational cost. The separation action of a hydrocyclone treating particulate slurry is a consequence of the swirling flow that produces a centrifugal force on the fluid and suspended particles. In spite of hydrocyclone have many advantage, the application for treatment of urban stormwater case study were rare. We conducted a laboratory scale study on treatable potential of micro particles using Multiple Hydrocyclone. Since it was not easy to use actual storm water in the scaleddown hydraulic model investigations, it was necessary to reproduce ranges of particles sizes with synthetic materials. The synthesized storm runoff was made with water and addition of 63 ~ 200 μm silca particles. Experimental studies have been carried out about the particle separation performance of Multiple Hydrocyclone in series and in parallel system. Multiple Hydrocyclone was made of acryl resin with 120 mm of diameter hydrocyclone and overall height of 550 mm. To determine the removal efficiency for various influent concentrations of suspended solids (SS) test was performed with different operational conditions. The operated range of surface loading rate was 456.2 ~ 3,015.6 m3/m2/day in parallel system and 2,152.4 ~ 7,689.2 m3/m2/day Multiple Hydrocyclone in series. The SS removal efficiency range were 80 ~ 91% for in parellel, and 90 ~ 96% for in series system. It was found that particle removal efficiency for the Multiple Hydrocyclone in series system is better than in parallel system under same surface loading rate. Results showed that SS removal efficiency with the in series system improved by about 10% compared within parallel system.

Hydrocyclone은 높은 수면적부하율 운전이 가능하고, 구동부분이 없고, 운전 및 유지관리비가 적게 소요되어 미세입자물질 제거에 효과적인 장치로 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. 본 연구의 목표는 하이드로싸이클론 밸러스트 응집여과시스템(HBCF)의 개발이다. HBCF 시스템은 도시 강우 유출수내 미세입자를 처리하기 위해 폴리염화알루미늄 실리카(PACS)응집제를 이용한 하이드로싸이클론 밸러스트 응집과 상향류 여과를 조합하여 구성하였다. PACS 최적응집 주입농도를 결정하고자 200 μm 이하인 도로변 퇴적물질을 수돗물에 희석하여 여러 가지 탁도 조건을 만들었다. 응집교반 실험은 200 rpm 1분, 50 rpm 3분, 침전 5분으로 하였으며 최적응집제 주입농도를 분석한 결과 7 mg/L를 주입하였을 때 탁도 제거효율은 99.5%로 잔류탁도는 2.0 NTU 이하를 나타내었다. HBCF 시스템의 성능을 평가하기 위해 도로변 퇴적물질 입자를 모의 탁도물질로 사용하였다. 플라스틱 볼 여재와 난석을 혼합한 여재를 사용한 HBCF 시스템 운전의 경우 여과지 수면적부하율 132.0~172.2 m3/m2/day (평균 151.6 m3/m2/day), hydrocyclone내 평균 체류시간은 9.2 sec의 운전 조건에서 탁도는 8.7~29.1 NTU(평균 14.6 NTU)로 처리효율 범위는 91.6~97.5% (평균 95.9%)를 나타내었다. 유출수 SS는 20.0~90.0 mg/L (평균 43.0 mg//L)로 처리효율 범위는 90.3~97.9% (평균 95.6%)를 나타내었다. 역세척에 사용된 역세수량은 노즐 분사량 16.6 L와 침전 여과조 유효용적에서 배수된 35 L로 총 51.6 L가 소요되었다. 역세척수 51.6 L는 HBCF시스템 운전 시간동안 처리량의 3.18%이다. 폴리에틸렌 스폰지 여재를 사용한 HBCF 시스템 운전의 경우 제거율 범위는 탁도 68.1~96.4% (평균 90.6%), SS 68.3~96.4% (평균 89.1%)로 분석되었다. 2회의 역세척을 실시한 결과 역세척 후에는 깨끗한 여재를 사용한 초기운전과 제거율을 비교하면 탁도 1.73~3.38%, SS 1.78~4.88% 감소하는 것으로 분석되어 역세척 효과가 높은 것을 분석되었다. 여과형 비점오염 처리시설의 고가의 여재교체 비용, 미세입자 제거 효율이 매우 낮은 문제점들을 해결하고자 시도된 HBCF 시스템은 하나의 대안으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Hydrocyclone is widely used in industry, for its simple design, high capacity, low maintenance and low operational cost. The objective of this study is to develop hydrocyclone ballasted coagulation and filtration (HBCF) system. The HBCF system is consisted of hydrocyclone ballasted coagulation with polyaluminium chloride silicate (PACS) and upflow filter to treat micro particles in urban storm runoff. Roadside sediment particles (< 200 μm) was mixed with tap water to make various turbid suspensions to determine the optimum PACS dosage. The experiment of Jar test was applied with rapid mixing at 200 rpm for 1min, slow mixing at 50 rpm for 3min, and settling period for 5min. The results of Jar test showed that PACS optimum dosage was 7.0 mg/L, which these conditions left residual turbidity to less than 2.0 NTU. The synthesized turbidity was made with roadside sediment particles to evaluate performance of HBCF. In case of HBCF system using plastic ball and orchid stone mixed media, on condition of a filter bed overflow loading rate was 132.0~172.2 m3/m2/day (mean 151.6 m3/m2/day), and the hydrocyclone mean hydraulic retention time was 9.2 sec. The range of removal efficiency of turbidity, SS were 91.6~97.5% (mean 95.9%) 90.3~97.9% (mean 95.6%), respectively. When the HBCF system operation using polyethylene sponge media, the range of removal efficiency of turbidity, SS were 68.1~96.4% (mean 90.6%), 68.3~96.4% (mean 89.1%) respectively. Backwash water usage was 51.6 L as sprayed 16.6 L and 35 L of drained from settling filter effective volume. Backwash water 51.6 L was 3.18% of the water filtered during the HBCF system run. The comparison of removal efficiency between initial operation using clean filter media and operated filter media indicated that after two times of backwash was 1.73~3.38% reduced in turbidity and 1.78~4.88% in SS. Therefore the HBCF backwash system proved higher efficiency. The HBCF system, which came out to solve the problems of the costly exchange filter media, and low efficiency of removing micro particlels of filter type nonpoint treatment devices, is considered as an alternative system.

하이드로싸이클론은 높은 수면적부하율로 운전이 가능하고 구동부분이 없으며, 운전비용 및 유지관리비가 적게 소요되어미세입자물질 제거에 효과적인 장치로 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. 본 연구의 목표는 이중하이드로싸이클론 경사판침전조 시스템(HISS)의 개발이다. HISS 시스템은 연속회분식반응조(SBR) 방류수내 TP농도를 0.2 mg/L 이하로 처리하기 위해 폴리염화알루미늄 실리카(PACS-2)응집제를 이용하였다. PACS-2 최적주입농도를 분석한 결과 3.0~5.0 mg/L를 주입하였을때 탁도 제거효율이 가장 높게 나타났다. 평균 처리유량 10.7 m3/day, 내부 하이드로싸이클론 체류시간 1.5~1.8 sec(평균1.6 sec), 외부 하이드로싸이클론 체류시간 29.2~36.3 sec(평균 32.2 sec)에서 운전하였다. 경사판침전조의 체류시간은14.6~18.1 min(평균 16.1 min), 월유율은 23.8~29.8 m3/m2·day(평균 26.8 m3/m2·day)로 분석되었다. HISS 시스템을 적용하여 처리한 결과 평균 유출수 농도는 탁도 0.3 NTU, SS 0.4 mg/L, BOD5 3.6 mg/L, CODcr 7.0 mg/L, TN 3.6 mg/L, TP 0.1 mg/L로분석되었다. 수질항목별 평균 처리효율은 탁도 65.0~95.7%(평균 82.1%), SS 50.0~100.0%(평균 84.2%), BOD5 35.2~65.0% (평균 50.8%), CODcr 42.9~71.4%(평균 55.2%), TN 9.3~17.6%(평균 12.2%), TP 56.5~89.7%(평균 77.8%)로 분석되었다. 하이드로싸이클론과 경사판 침전조를 조합한 HISS 시스템은 TP고도처리에 적용 가능성 있으며, 기존 방식의 응집에 비교하여구동부분이 감소되어 단순하고 컴팩트한 공정으로 비용절감 및 유지관리 측면에서도 장점이 있는 것으로 판단된다.

Hydrocyclone is widely used in industry, for its simple design, high capacity, low maintenance and low operational cost. The objective of this study is to develop the hybrid inclined settler system (HISS). The HISS is consisted of inner and outer hydrocyclone ballasted coagulation with polyaluminium chloride silicate 2 (PACS-2) to meet the reinforced discharge standard (TP ≤ 0.2 mg/L). The results of Jar test showed that PACS-2 optimum dosage was 3.0~5.0 mg/L. As the results of HISS field test, on condition of a average flowrate was 10.7 m3/day the inner and outer hydrocyclone hydraulic retention time was 1.5~1.8 sec (mean 1.6 sec), 29.2~36.3 sec (mean 32.3 sec), respectively. And the range of retention time for inclined settler was 14.6~18.1 min (mean 16.1 min). The average water quality of the HISS effluent were Turbidity 0.3 NTU, SS 0.4 mg/L, BOD5 3.6 mg/L, CODcr 7.0 mg/L, TN 3.6 mg/L, TP 0.1 mg/L, respectively. The range of removal efficiency of turbidity, SS, BOD5, CODcr, TN, TP were 65.0~95.7% (mean 82.1%), 50.0~100.0% (mean 84.2%), 35.2~65.0% (mean 50.8%), 42.9~ 71.4% (mean 55.2%), 9.3~17.6% (mean 12.2%), 56.5~89.7% (mean 77.8%), respectively. Therefore the HISS proved higher efficiency for treatment of TP. HISS system is simple and no moving parts compare with conventional coagulation system, therefore the HISS system would have possibility for replace coagulation and flocculation reactor to TP advanced treatment.

농업용수 수질기준을 초과하는 부영양화된 농업용저수지의 수질개선을 위해 갈대를 이용한 지하흐름 인공습지를 적용하였다. 처리수량이 많고 처리대상 농도가 비교적 낮은 저수지 오염특성상 인공습지의 운영은 수리학적 부하율이 높은 체류시간 6시간 ～ 72시간으로 운영하였다. 체류시간에 따른 수질 항목별 유출농도는 농업용수 수질기준보다 낮게 감소되었으며, 정화효율은 BOD와 COD, SS와 Chl-a는 체류시간 24시간 조건에서 높은 정화효율을 보여 주었으며, 그 이상의 체류시간 연장에서는 정화효율의 뚜렷한 증가를 보이지 않았다. 반면, 질소와 인은 체류시간이 증가할수록 정화효과가 현저히 증가하여 질소는 체류시간 72시간에서, 인은 48시간에서 최고의 정화효율을 나타내었으며, 질소의 정화효과가 특히 우수하게 나타났다. 따라서 저농도의 농업용수 수질개선을 위한 지하흐름습지는 질소 등 오염물질의 정화효과가 우수하고, 용지매수비용의 절감, 모기 등 병충해방지, 친수공간의 안전성 등 이점이 많으므로 넓은 면적의 인공습지 적용시 일부구간에 지하흐름습지의 적용을 검토해 볼 수 있다. 그러나 설치비용상승 및 유지관리 문제 등 여러 가지 측면의 고려가 필요할 것이다.

Constructed wetlands are regarded as an important water treatment system for agricultural water quality improvement and management. The purpose of this study is to evaluate the application of subsurface flow wetland(SFW), using the Pharagmites australis as macrophytes, and to clarify the basic and essential factors to be considered in the construction and management of constructed wetlands. This study was carried out relatively short hydraulic residence time(HRT), 6hr ～ 72hr (3days), using eutrophic reservoir water with relatively low concentrations of influent and large quantity to be treated. The effluent satisfied the criteria of agricultural water quality. Removal efficiencies of Biochemical oxygen demand(BOD), Chemical oxygen demand(COD), Suspended solids(SS) and Chlorophyll a(Chl-a) were high in HRT 24hr, not any more significant increasement of removal efficiencies in HRT 48hr and 72hr. However, removal efficiencies of nitrogen and phosphorus increased as HRT increased, showing the highest efficiency at the 72hr of HRT in nitrogen, and 48hr in phosphorous. The SFW was very effective system for reservoir water quality improvement, and had the advantages of the reduction of purchasing cost to land required, lack of odors, and harmful insects, especially mosquito, the improvement of the scenic beauty and minimal risk of public exposure. Therefore, it was evaluated that the SFW was very available water treatment system for the water quality improvement of agricultural reservoir. However, it was need to consider with application of the SFW in high cost of construction and troublesome of management.

본 연구의 목적은 직렬연결 2단 수직 및 수평 모래 갈대 인공습지에 생활하수를 간헐적으로 주입하였을 때 각 수질항목별 처리효율을 평가하는 것이다. 하수는 수리학적 부하량 314 L/m2․day(수직 흐름 인공습지 기준)를 하루4(10분 동안 주입 후 5시간 50분 동안 중단)회 균등하게 간헐적으로 주입하였다. 평가 결과 pH는 유입수(7.27)보다수직 흐름 인공습지 유출수(5.81)에서 감소하였다가 수평 흐름 인공습지 유출수(6.40)에서 다시 증가하였다. DO의농도는 유입수에 비하여 유출수에서 높았으며 겨울로 갈수록 증가하였다. 수직 흐름 인공습지의 산소 전달율(oxygen transfer rate: OTR)은 58.72 g O2/㎡ㆍday 그리고 수평 흐름 인공습지의 OTR은 7.72 g O2/㎡ㆍday이었다. 각 항목별 평균 처리효율은 SS 94.80%, BOD 90.77%, CODCr 85.87%, CODMn 87.72%, T-N 64.74%, NH4+-N 86.44%,T-P 87.70%이었다. 유출수 중 T-N의 반 정도는 NO3--N(7.21 ㎎/L)이었으며 NO2--N은 평균 0.64 mg/L이었다.

A sewage was treated using serially combined vertical(VFCW)and horizontal flow sand-filled reed constructedwetland(HFCW) with intermittent feeding. The sand had 1∼3 ㎜ diameter. The sewage entering the sewage treatmentplant of Gyeonsang National University was fed into the reed constructed wetland bed for 10 minutes every 6 hoursat the hydraulic load of 314 L/㎡․day based on the surface ares of the VFCW. In the VFCW effluent pH valueswere lower than those of the influent, whereas they were higher than those of the influent in the HFCW. DO valueswere increased in VFCW, but they were decreased in the HFCW. The OTR was 58.72 g O2/㎡ㆍday in the VFCWand 7.72 g O2/㎡ㆍday in the HFCW. Average removal efficiencies were SS 94.80%, BOD 90.77%, CODCr 85.87%,CODMn 87.72%, T-N 64.74%, NH4+-N 86.44%, T-P 87.70%. Nearly, half of T-N in the effluent was NO3--N butthe concentration of NO2--N in the effluent was less than 0.64 mg/L

본 연구는 2단(수직 및 수평 흐름) 복층여재(모래와 제올라이트 그리고 모래와 굴 껍질) 갈대 인공습지에 생활하수를 간헐적으로 주입하였을 때 각 수질항목별 처리효율 평가이다. 하수는 수리학적 부하량 314 L/m2․day(수직 흐름 인공습지 기준)를 하루 4(10분 동안 주입 후 5시간 50분 동안 중단)회 균등하게 간헐적으로 주입하였다. 그 결과 유출수의 pH는 수평흐름 인공습지 굴 껍질 층의 높이에 크게 영향을 받았으며 굴 껍질 층의 높이가 200 ㎜일 때 pH 6.24를 보였다. DO(oxygen demand)는 유입수(0.19 ㎎/L)보다 수직 흐름 인공습지 유출수(7.65 ㎎/L)에서 높았다가 수평 흐름 인공습지 유출수(6.49 ㎎/L)에서는 다시 낮아졌다. 그리고 여름보다 겨울에 높았다. 또한 OTR(oxygen transfer rate)은 수직 흐름 인공습지 57.15 g O2/㎡ㆍday 그리고 수평 흐름 인공습지 5.65 g O2/㎡ㆍday로 나타났다. NH4+-N의 처리효율은 80.17% (유출수농도 6.01 ㎎/L)로 전부를 제올라이트로 충진하였을 경우(타 연구)와 비교하여 낮았지만 수직 흐름 인공습지 제올라이트300 mm 충진 층으로도 하수처리에서 요구되는 방류수질의 T-N 농도(20 ㎎/L)까지 안전성 있게 처리할 수 있을 것으로예측된다. 각 항목별 평균 처리효율은 유출수에서 SS 88.09%, BOD 88.12%, CODCr 83.11%, CODMn 85.58%, T-N 57.21%,NH4+-N 80.17%, T-P 86.73%를 보였다. NO3--N의 농도는 수직 흐름 인공습지 유출수에서 보다 수평 흐름 인공습지 유출수에서 감소하였다. 유출수 중 T-N의 반 이상이 NO3--N(7.92 ㎎/L)으로 잔존하였으며 NO2--N은 평균 0.90mg/L이었다. T-P의처리효율은 굴 껍질의 충진 층 높이가 800 ㎜에서 93.24%, 500 ㎜에서 86.30% 그리고 200 ㎜에서 55.44%로 굴 껍질 충진층의 높이에 비례하였다.

A sewage was treated using a serially combined vertical(VFCW) and horizontal flow double media (sand and zeolite for VFCWand sand and waste oyster-shell for HFCW) reed constructed wetland(HFCW) with intermittent feeding (see Fig. 1). The sewagewas fed into the reed constructed wetland for 10 minutes every 6 hours at the hydraulic load of 314 L/㎡․day. The summarizedresults were as follows: pH values in the effluent depended very heavily on oyster-shell height filled in the HFCW. They weremaintained at less than pH 6.24 when the height of the oyster-shell layer was 200 mm. Influent DO(oxygen demand)values(average 0.19 ㎎/L) were increased in the VFCW(average 7.65 ㎎/L) and decreased again in the HFCW(average 6.49 ㎎/L). They were higher in the winter than in the summer. The OTR(oxygen transfer rate) was 57.15 g O2/㎡ㆍday in theVFCW and 5.65 g O2/㎡ㆍday in the HFCW. The removal efficiency of NH4+-N was 80.17%(6.01 NH4+-N ㎎/L in theeffluent). It was lower than that in the case where only zeolite was filled in the reed constructed wetland. But it was expectedthat treated sewage effluent using a double media reed constructed wetland with 300 mm zeolite layer could stably meet theKorean treated sewage effluent standard(20 mg T-N/L). Average removal efficiencies were SS 88.09%, BOD 88.12%, CODCr83.11%, CODMn 85.58%, T-N 57.21%, NH4+-N 80.17%, T-P 86.73%. Nearly, The concentration of NO3--N in the effluent of theVFCW was decreased in that of the HFCW. More than half of T-N in the effluent was NO3--N(7.92 ㎎/L) but theconcentration of NO2--N in the effluent was average 0.90 mg/L. The removal efficiencies of T-P were 93.24%, 86.30% and55.44% at the height of the oyster-shell-filled constructed wetland of 800 mm, 500 mm and 200 mm, respectively andtherefore, they were proportional to oyster-shell height filled in the HFCW.

현재 국내에서는 오염총량관리제 도입과 함께 비점오염원 관리를 위한 법적 규제가 마련되어 있지만, 비점오염원의 제거 효율에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 또한, 강우유출수에 의해 발생하는 비점오염원은 강우특성에 따라 다양한 패턴으로 발생하게 되는데 처리시설의 적정 체류시간이 보장되지 않을 경우 대부분의 오염물질은 처리시설을 거치지 않고 그대로 수계에 방류하게 된다. 하지만 체류시간을 지나치게 높일 경우 시설의 규모가 지나치게 커지고 작을 경우 처리할 수 있는 용량이 적어져 시설효율이 낮아지는 원인이 되므로 적정한 체류시간의 확보는 비점오염저감시설의 가장 중요한 매개변수라고 할 수 있다. 본 연구에서는 체류 시간에 따른 부유물질의 제거 효율을 측정 하고, 제거된 후 시설 내에 잔류하게 되는 누적부하량의 변화에 따른 부유물질의 제거 효율을 분석하였다. 실제 현장에서 설치되고 운영되고 있는 경기도 상번천리 지역의 와류형 비점오염저감시설을 참고하여 1/4축적의 정상모형을 제작하고, 체류시간에 따른 제거효율과 시설 내 누적된 부유물질의 제거량에 따른 효율변화를 연구하였으며, 그 결과 체류시간이 45초 일 때, 부유물질의 제거에 가장 효율적인 것으로 나타났고, 시설내로 유입된 오염물의 누적부하량의 처리용량 대비 비율이 845 ~ 1,125g / m3을 초과하게 되면, 부유물질 제거 효율이 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

The removal efficiency of nonpoint source pollution, according to the accumulated runoff depth by law, has not been accurately projected. This research measured removal efficiency of SS(Suspended Solid), depending on the detention time. Also, removal efficiency of SS , depending on the variation of accumulated loads was measured. The 1/4 scale model was used to measure changes to the efficiency of diffusion pollution improvement facilities with vortex type. The results showed that when hydraulic detention time was 45 seconds, it was the most efficient for SS removal. Once the quantity ratio of accumulated loads exceeds 845～1,125 g/㎥, the SS removal efficiency decreases rapidly.

Higher concentrations of MLSS(Mixed Liquor Suspended Solis) in BNR(Biological Nut-rient Removal) systems and stringent effluent suspended solid concentration requirements demand a good design practice for secondary clarifiers. Although SOR(Surface Overflow Rate) and SLR(surface Loading Rate) are commonly used in secondary clarifier design, these parameters do not reflect hydraulics and solid-liquid separation within clarifiers. In this paper, the Clari-2D model that can simulate hydraulic and MLSS settling behaviors was used to evaluate secondary clarifier design in P water reclamation plant in Gyeonggi province, S. KOREA. Three parameters in settling equation were experimentally defined : Vmax is 14.718 m/hr, K1 is 0.242 m3/kg and K2 is 20 m3/kg, respectively. Steady and dynamic state simulations were carried out to find a diurnal inflow effect on clarifier. Also, effects of chemical addition to enhance phosphorus removal were simulated. With chemical addition, the hourly maximum effluent SS(suspended solid) concentration was found 8.8 mg/L. This concentration meets the SS effluent requirement that is 10 mg/L.

현재 대도시로의 인구의 집중화 및 경제 및 산업발전에 따른 생활수준의 향상, 레져 문화의 발달에 의한 여가 활 동의 증가로 인해 하수의 발생량은 계속 증가하고 있으며 2007년 발생량은 16,745천 m3/day로 발생한 하수는 바로 하천으로 유입되기 때문에 하천 오염시 하천의 수생태계 를 파괴시키고 악취를 발생시켜 주변 주민들이 민원을 제기 할 소지가 많다(1). 이러한 하천오염은 바로 수도권 상수 원의 오염으로 연결되어 국가적인 관점에서 매우 중요한 현안이며 현재 정부에서는 오수․분뇨 및 축산폐수의 처리 에 관한 법률을 폐지하고 오수 및 분뇨를 하수도법에 통합 시켜 하수도법으로 단일화하고 하수처리시설의 설치 대상 범위를 확대하고 적용 방법도 변경하였으며 방류수 수질 기준도 더욱 강화시킬 예정이다. 특히 하천의 부영양화는 질소와 인에 의한 영향으로 질소와 인에 대한 규제치가 더욱 낮아질 예정이며 댐 상류의 하수처리 통합시스템 구 축으로 많은 마을하수도와 하수종말처리장이 신설되거나 고도처리로 변경되고 있는 실정이다. 이러한 고도처리 시 기 존의 처리 장치인 활성슬러지법으로는 한계가 있어 담체 를 충진한 처리장치, 막분리 처리장치, 정밀여과장치 등 새로운 처리장치가 개발되고 있다(2, 3). 현재 개발되어 있는 처리방법으로는 기존의 처리시설을 고도처리로 변경시 기존 의 부지 면적을 초과하게 되어 있어 새로운 부지가 필요 한 실정이다(4). 따라서 이를 해결할 수 있는 단위면적 당 처리효율이 높은 새로운 처리장치 개발이 요구된다. 이들 방법 중에 담체를 충진하는 방법이 있으며, 이 방법 은 반응기 내의 균체를 고농도로 유지하고 활성도를 보다 안정하게 유지할 수 있어서, 환경 변화에 대한 적응성과 처리효율을 높일 수 있으므로 장치의 용량이 작아지고 독 성물질에 대한 영향을 감소시킬 수 있으며 높은 유속에서 도 미생물의 증식 특성이 제한 받지 않으며 장기간 연속 조작을 할 수 있고 반면에 단락 현상 발생 및 공정 시작시 간이 길어지고 균일한 혼합이 이루어지지 않는 단점이 있 다(5). 특히 담체는 큰 유속을 가하여도 활성이 없는 미생 물은 쉽게 떨어지지 않고 과다하게 부착되고 한 곳에 편 중하는 문제점이 나타나고 있다. 이를 해결하기 위해 담체 를 유동화할 필요가 있고 이러한 유동화를 극대화할 수 있는 장치가 Loop Reactor이다(6). 본 연구에서는 혐기/무산소/호기조의 3단계로 구성된 고정상 담체를 충진한 A2O (Anaerobic/Anoxic/Oxic) 생물 막 공법을 이용한 상향류식 고정상 담체 반응장치와 호 기조로 고정상 담체 대신에 유동상 담체를 사용한 Loop Reactor로 이루어진 장치의 성능을 비교하기 위해 생활하 수를 대상으로 각각 성능실험을 수행하여 수리학적 체류 시간 (HRT)에 따른 BOD, COD, SS, T-N, T-P 등 오염 물질의 제거 특성을 비교 분석하였다.

This study was accomplished using Anaerobic/Anoxic/Oxic upflow packed-bed column reactors with fixed media and Loop Reactor with fluidized media instead of Oxic reactor. The objectives of this study was to investigate the characteristics of organics, nitrogen and phosphorus removal from sewage with the HRT. The average removal efficiencies of BOD5 and SS increase as increasing the hydraulic retention time (HRT) until 16 hr of the HRT, and they were constant over 16 hr of the HRT. The removal efficiency of BOD5 in case of packed-bed reactor and Loop Reactor was about 86.6% and 90.9% respectively at 16 hr of the HRT. The removal efficiency of SS in packed-bed reactor and Loop Reactor was about 78.0% and 88.2% respectively at 16 hr of the HRT. The average removal efficiencies of CODCr and CODMn showed similar trends as those of BOD5 and SS. At the HRT of 16 hr, the removal efficiency of CODCr in case of packed-bed reactor and Loop Reactor was 63.5%, 75.2% and that of CODMn was 60.7%, 73.6% respectively. The average removal efficiencies of T-N and T-P increase as increasing the HRT. The removal efficiencies of T-N and T-P in Loop Reactor were 33.6% and 54.5% respectively at 16 hr of the HRT and T-N and T-P were better removed in Loop Reactor. From this result, it was found that the performance of Loop Reactor was much higher than the performance of packed-bed reactor and the optimum HRT was 16 hr.

본 연구에서는 혐기조 및 무산소조, 호기조로 구성된 미생물이 부착된 고정상 담체를 이용한 A2O 생물막 장치와 부유 수생식물인 부레옥잠을 이용한 자연정화장치에서 생활오수를 이용하여 성능실험을 수행한 후 HRT에 따른 유기물 및 T-N, T-P의 제거 특성을 알아보았다. 평균 SS 제거율과 CODCr 제거율은 HRT가 증가함에 따라 증가하다가 HRT 12 hr 이상에서는 각각 제거율이 93%, 89% 정도의 일정한 수치를 나타내었다. 반면에 평균 BOD5 제거율 및 평균 CODMn 제거율은 HRT가 증가함에 따라 제거율은 계속 증가하는 양상을 보여주고 있으며 HRT 26 hr일 때 각각의 제거율은 84.91%, 76.03%이었다. 한편 평균 T-N 제거율 및 T-P 제거율은 HRT 61 hr까지는 계속 증가하다가 HRT 61 hr 이상에서는 거의 비슷한 수치이었으며 HRT 61 hr일 때의 평균 T-N 및 T-P 제거율은 각각 70.20%, 77.86%이었으며 영양염류 제거 관점에서 최적 HRT는 61 hr임을 알 수 있었다. 부레옥잠의 잎에서는 실험 전 후의 질소 함량 11. 이 비슷하였으나 뿌리에서는 5.5%가 더 많은 질소가 발견되어 부레옥잠이 질소를 흡수한다는 사실을 알 수 있었다.

This study was accomplished using Anaerobic/Anoxic/Oxic biofilm reactors with fixed media and post-treatment reactor for natural purification with aquatic floating plants. The objectives of this study was to investigate the characteristics of organics, nitrogen and phosphorus removal from sewage with the HRT. The average removal efficiency of SS and CODCr increases as increasing the hydraulic retention time (HRT) until 12 hr of the HRT, and it was constant over 12 hr of the HRT. The removal efficiency of them was about 93% and 89% respectively over the 12 hr of HRT. The average BOD5 and CODMn increases as increasing the HRT and the removal efficiency of them was 84.91% and 76.03% respectively at the 26 hr of HRT. The removal efficiency of T-N and T-P increases as increasing the HRT until 61 hr of the HRT, and it was constant over 61 hr of the HRT. At the HRT of 61 hr, it was 70.20%, 77.86% respectively. It was found that the optimum HRT was 61 hr in case of the nutrients. Before and after experiment, the nitrogen content was similar in leaves of the water hyacinths but the nitrogen content in roots after experiment was 5.5% more than its content before experiment. It was known that the nitrogen was absorbed by the water hyacinths.

제올라이트로 충진된 수직 흐름 갈대 여과상에 인공하수를 주입하면서 처리효율을 조사하였다. 여과상 표면적 ㎡당 1일 314 L의 인공하수가 6시간마다 10분 동안 간헐적으로 주입되었다. 처리수의 pH는 원수보다 감소하였으며, 용존산소 농도는 원수보다 증가하였다. 수직 흐름 여과상에서 각 항목별 연중 평균 처리효율은 SS 89.9%, CODCr 86.1%, CODMn 81.2%, BOD 93.3%, T-N 34.0%, NH4 +-N, 97.3%,T-P 34.6%이었다. 처리수 중 T-N의 대부분은 NO3--N이었으며 NO2--N의 농도는 0.10 ㎎/L 이하이었다. 처리효율의 계절적 차이는 없었다. 수직 흐름 칼럼실험에서 여재인 제올라이트에 흡착된 인의 형태별 함량은 모든 깊이에서 Ca-P 〉Fe-P 〉환원가용성 Fe-P 〉Occluded p 〉Saloid P 〉Al-P 순이었다. 여과상 깊이별 Al-P를 제외한 모든 종류의 인화합물의 함량은 위층일수록 높았으며, 함량 비율은 깊이가 깊을수록 높아지는 경향이었다. 유기물 함량도 상층 (0~5 ㎝ 깊이)에 가장 높았으며, 그 이하의 깊 이에서는 별 변화가 없었다. 가동기간이 경과할수록 모든 깊이에서 유기물 함량이 증가하였다.

A sewage was treated using a vertical flow zeolite-filled reed bed. The sewage from the student dormitory of Changwon National University was fed into the reed bed for 10 minutes every 6 hours at the hydraulic load of 314 L/㎡․day. The filtering height of the reed bed was 100 ㎝ and the zeolite mixture was filled in the reed bed. The mixture consisted of the same volume of two types of zeolite ; 0.5~1 ㎜ and 1~3 ㎜ in diameter. Annual average removal efficiency was SS 89.9%, CODCr 86.1%, CODMn 81.2%, T-N 34.0%, NH4 +-N 97.3% and T-P 34.6%. T-N of effluent was mostly NO3--N and the concentration of NO2--N in effluent was lower than 0.1 mg/L. All removal efficiencies did not show a remarkable seasonal change. The ranking of phosphorous fractions fixed to the zeolite in column test was Ca-P 〉Fe-P 〉reductant soluble Fe-P〉occluded P 〉saloid P 〉Al-P at all depths of the filter. All phosphorous fractions except for Al-P reduced at deeper filter layer, while their content ratios increased at deeper filter layer. Organic matter content was the highest at the highest layer(0~5 ㎝ from the top of the filter) and only small differences were observed at the deeper filter layer than 5 ㎝ from the top. Organic matter content increased at all depths of the filter with the operating time.

제올라이트로 충진된 수평 흐름 갈대 여과상에 실제하수를 간헐적으로 주입하면서 처리효율을 조사하였다. 여과상 표면적 m2당 1일 314 L의 하수가 6시간마다 10분 동안 간헐적으로 주입되었다. 처리수의 pH는 원수보다 감소하였으며, 용존산소 농도는 원수보다 증가하였다. 수평 흐름여과상에서 각 항목별 연중 평균 처리효율은 SS 88.5%, CODCr 86.1%, CODMn 81.0%, BOD 93.9%, T-N 48.6%, NH4 +-N, 97.1%, T-P 42.8%이었다. 수평 흐름 여과상에서 처리수 중 T-N의 대부분은 NO3 --N이었으며 NO2 --N의 농도는 0.10 ㎎/L 이하이었다. 처리효율의 계절적 차이는 없었다.

A sewage was treated using a horizontal flow zeolite-filled reed bed. The sewage from the student dormitory of Changwon National University was fed into the reed bed for 10 minutes every 6 hours at the hydraulic load of 314 L/㎡․day. The filtering height of the reed bed was 100 ㎝ and the zeolite mixture was filled in the reed bed. The mixture consisted of the same volume of two types of zeolite ; 0.5～1 ㎜ and 1～3 ㎜ in diameter. Annual average removal efficiency was SS 88.5%, CODCr 86.1%, CODMn 81.0%, T-N 48.6%, NH4 +-N 97.1% and T-P 42.8%. T-N of effluent was mostly NO3 --N and the concentration of NO2 --N in effluent was lower than 0.1 mg/L. All removal efficiencies did not show a remarkable seasonal change.

도로와 차량의 증가에 의해 강우시 도로 유출수가 주변 수계의 오염을 크게 악화시키고 있다. 강우 유출수에 의한 비점오염 저감시설로 여과시설이 가장 널리 사용되고 있으나, 이들은 역세척이 불가능하므로 여재의 폐색과 오염물의 재유출 등을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 강우유출수 SS 처리를 위한 하향류식 여과 특성을 검토하였다. 여재로 여과사, 왕사-활성탄, 발포 폴리프로필렌(EPP)을 검토한 결과, 간극이 큰 입상여재인 왕사-활성탄이 단위면적당 SS 처리량 $8.498kg/m^2$ 이상, 평균 SS 제거율 95% 이상이며, 손실수두가 적어 가장 우수한 특성을 나타냈다. EPP 역시 수두손실은 거의 없었으나, 간극의 크기와 간극률이 매우 크기 때문에 SS 제거율이 불안정하고 낮았다. 또한, 비점오염 여과시설에 가장 많이 사용되는 여과사는 $1.395kg/m^2$의 SS 처리량과 평균 95% 정도의 SS 제거율을 나타냈다. 여과사의 경우, 선속도는 SS 처리량에는 큰 영향이 없으나, 선속도가 낮을수록 운전시간이 증가하고 SS가 보다 깊은 여재층에서 제거되었다. 또한, 유입 SS 크기가 작을 때에는 여재의 수명이 크게 증가하고 심층여과 현상을 나타냈으나, 장기운전 시에는 포획된 SS 유출에 의해 SS 제거율이 감소하였다. SS 크기가 클 때에는 표면여과에 의해 SS가 제거되며 손실수두 증가가 빨라지는 것으로 나타났다. 비점오염 저감시설은 수리학적 부하의 변동이 크고 다양한 특성의 SS가 유입되므로, 하향류식 여과시설 설치 시, 선속도, SS 크기, 여재 특성과 현장 조건을 충분히 고려하여 설치하여야 할 것으로 판단된다.

The stormwater runoff from the increasing paved roads and vehicles resulted in the increase in the pollutants load to adjacent water bodies. The granular media filtration facilities are the most widely adopted to minimize the non-point source pollution from motorways. It is essential to consider the severe variation of hydraulic condition, suspended solid (SS) characteristics, and the medium characteristics for stormwater management filter. In this study, different types of media, including sand, were tested and the performance of downflow sand filters was investigated under various linear velocity and influent solid particle size. Results showed that the best medium is the coarse sand with large grain size, which showed the specific SS removal before clogging of more than $8.498kg/m^2$, the SS removal of higher than 95%, and minimum head loss. Linear velocity did not affect the total solid removal, while the performance was improved when fine solid was introduced. It is suggested that the life of a downflow sand filter bed can be extended by deep bed filtration when influent particles are fine. However, the captured particles can be washed out after a long period of operation.

본 연구는 화포천 수질 현황을 제시하여 특성을 분석하고 향후 관련연구에 활용할 목적으로 수행되었다. 상류에서는 step-pool 형태의 14개의 보로 인해 하천수가 저류되었고 주거단지 및 농경지를 지나면서 생활하수와 관개용수 등의 오염물 유입이 있었다. 이러한 이유로 정체구역의 하상에서 사상성 남조류인 Oscillatoria 군락이 번무하였으며 하천의 중 하류에서는 고모천(T3), 용덕천(T8)과 같이 N, P가 높은 고농도 지류가 유입되는 등 본류 수질을 악화시켰다. 화포천은 하류로 갈수록 DO가 감소하고 SS가 증가한 것이 특징적이었다. 상관관계 분석결과 긴 체류시간과 SS, COD, $NH_4{^+}$가 화포천에서 중요한 수질인자임을 나타내었다. 또한, 습지에서 하상 유기물 농도가 높고 부착조류가 풍부한 점도 본류 수질에 영향을 줄 것으로 판단되었다. 화포천 수질은 공간적으로 보가 있는 구간에서 농도가 상승하였고 하류의 습지에서는 일정하거나 소폭 감소하였다. 계절적으로는 겨울에 영양염 농도가 높았으나 여름에는 유기물 농도가 높았다. 식물플랑크톤은 6월에 보와 습지 등 정체구간에서 높게 나타난 점을 제외하면 전 구간에서 $40{\mu}g\;chl-{\alpha}/L$ 이하로 나타났다.

This study was aimed to analyze the water quality characteristics of the Hwapocheon Stream and to be utilized in the further related research. Water in the upper stream became a dammed pool due to the existence of 14 weirs, and pollutants such as both sewage and irrigation water were introduced into the mainstream passing through farming settlements and agricultural land. For these reasons, filamentous cyanobacteria (Oscillatoria sp.) bloomed at the bottom of the dammed pool. Also in the midstream and downstream, tributaries with high pollutant concentrations [e.g., Comocheon (T3) and Yongdeokcheon (T8)] were inflowed, and had a negative impact on water quality of the mainstream, especially nitrogen and phosphorus. In the Hwapocheon Stream, dissolved oxygen (DO) decreased, and suspended solid (SS) increased toward the downstream. The result showed that hydraulic retention time, SS, COD, and concentration of $NH_4{^+}$ were important water quality factors of the Hwapocheon Stream. The high concentration of benthic organic matter and rich in attached algae in the core of Hwapo-wetland were expected to give impact on the water quality of the mainstream. In the spatial manner, water quality showed increasing trend in the weir zone, and it was constant or decreased trend in wetland. In the seasonal manner, the nutrient concentrations were high in the winter dry season, however, the organic matter concentrations were high in spring and summer. Generally, the concentrations of phytoplankton value were $40{\mu}g\;chl-{\alpha}/L$ or less in all reaches except for the high concentrations in the weir and wetland area in June.

본 연구는 농업용저수지의 수질개선을 위한 인공습지 시스템에서 수리학적 부하조건과 수질정화 특성간의 상관관계를 평가하고, 습지의 조성과 관리에 관한 기본적이며 주요 인자들을 규명하고자하였다. 인공습지시스템은 저수지 중층수를 유입시키기 위한 양수장과 미나리, 창포, 줄, 부들, 갈대등의 정수식물을 식재한 6개의 개별습지로 구성되어 있다. 시스템은 자유수면흐름방식으로 유입처리유량 $0.012-0.122\;m^3/s$,수리학적 체류시간 0.5-2.0 hr의 수리학적 고부하조건으로 운영하였으며, 수심은 0.1-0.2m, 유입수질은 저수지를 대상으로 하여 비교적 낮은 영양염류 농도(TN 2.224-2.462 mg/L, TP 0.145-0.164 mg/L)를 가지고 있다. 본 연구기간 중 각 개별습지의 평균 수질정화효율은 TN 12.1-14.3%로 갈대조에서 높게 나타났으며, TP는 6.3-9.5%로 식물 종에 따른 른 차이가없었다. SS는 17.4-38.5%, Cht-a는 12.6-20.2%로 미나리조에서 높게 나타났는데, 이는 유입수 농도가 다소 높은 때문으로 판단된다. 시간당 정화량은 TN $1.299-2.343\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$ TP $0.85-1821\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, SS는 $17.9-111.6\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$. Chl-3는 $0.011-0.094\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$로 정화효율에서와 달리 TN은 줄에서 가장 높았고, TP는 창포에서 높았다. 침강성 물질인 SS와 Chl-a는 미나리에서 높게 나타났으며, 미나리는 BOD, COD, TN, TP등 다른 수질항목에서도 높은 값을 보여주고 있어 정화효율에서와 같이 유입수농도가 습지내 물질제거에 영향이 있음을 보여준다. 정화효율 및 시간당 정화량과 수리학적 조건간의 상관관계는 수심, 체류시간, 일유입량, 수리학적 부하량, 유입수 농도, 온도 등 다양한 변수에 의한 영향으로 비교적 낮게 나타났다. 정화효율과 수리학적조건간의 상관계수($R^2$)는 수리학적 체류시간과 0.016-0.731,일처리유량과는 0.015-0.868을 나타내었으며, 시간당 정화량과 수리학적 조건간의 상관계수($R^2$)는 수리학적 체류시간과는 0.173-0.763,일처리유량과는 0.209-0.770의 범위를 나타내었다. 정화효율과 수리학적 부하조건간의 상관계수($R^2$)Tt 0.5 이상을 나타내는 각 수생식물 습지별 수질항목은 체류시간과 일처리유량에 대해각각 20%,정화속도와 수리학적 조건간의 상관계수는 체류시간에 대해 53%, 일처리유량에 대해73%가 0.5이상을 보이고 있어 시간당 정화량과 수리학적 조건간의 상관관계가 정화효율과의 상관관계보다 좀더 유의성 있게 나타났다. 이것은 높은 수리학적 부하조건이 영양염류 등의 정화효율에는 크게 영향을 미치지 않음을 보여주고 있으며, 따라서 비교적 낮은 농도의 영양염류를 가지고 있고, 많은 처리수량을 요구하는 부영양화된 저수지의 수질개선을 위해서는 높은 수리학적 부하조건에서 시간당 정화량을 늘리는 관리방법이 경제적이며, 이에 초점을 맞추어 나가야 할 것으로 사료된다.

The purpose of this study was to evaluate the relationships between purification characteristics and hydraulic conditions, and to clarify the basic and essential factors required to be considered in the construction and management of artificial wetland system for the improvement of reservoir water quality. The artificial wetland system was composed of a pumping station and six sequential plants beds with five species of macrophytes: Oenanthe javanica, Acorus calamus, Zizania latifolia, Typha angustifolia, and Phragmites australis. The system was operated on free surface-flow system, and operation conditions were $3,444-4,156\; m^3/d$ of inflow rate, 0.5-2.0 hr of HRT, 0.1-0.2 m of water depth, 6.0-9.4 m/d of hydraulic loading, and relatively low nutrients concentration (0.224-2.462 mgN/L, 0.145-0.164 mgP/L) of inflow water. The mean purification efficiencies of TN ranged from 12.1% to 14.3% by showing the highest efficiency at the Phragmites australis bed, and these of TP were 6.3-9.5% by showing the similar ranges of efficiencies among all species. The mean purification efficiencies of SS and Chl-A ranged from 17.4% to 38.5% and from 12.0% to 20.2%, respectively, and the Oenanthe javanica bed showed the highest efficiency with higher concentration of influent than others. The mean purification amount per day of each pollutant were $9.8-4.1\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$ in BOD, $1.299-2.343\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$ in TN, $0.085-1.821\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$ in TP, $17.9-111.6\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$ in SS and $0.011-0.094\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$ in Chl-a. The purification amount per day of TN revealed the hi링hest level at the Zizania latifolia bed, and TP showed at the Acrous calamus bed. SS and Chl-a, as particulate materials, revealed the highest purification amount per day at the Oenanthe javanica bed that was high on the whole parameters. It was estimated that the purification amount per day was increased with the high concentration of influent and shoot density of macrophytes, as was shown in the purification efficiency. Correlation coefficients between purification efficiencies and hydraulic conditions (HRT and inflow rate) were 0.016-0.731 of $R^2$ in terms of HRT, and 0.015-0.868 of $R^2$ daily inflow rate. Correlation coefficients of purification amounts per day with hydraulic conditions were 0.173-0.763 of Ra in terms of HRT, and 0.209-0.770 daily inflow rate. Among the correlation coefficients between purification efficiency and hydraulic condition, the percentages of over 0.5 range of $R^2$ were 20% in HRT and in daily inflow rate. However, the percentages of over 0.5 range of correlation coefficients ($R^2$) between purification amount per day and hydraulic conditions were 53% in HRT and 73% in daily inflow rate. The relationships between purificationamount per day and hydraulic condition were more significant than those of purifi-cation efficiency. In this study, high hydraulic conditions (HRT and inflow rate) are not likely to affect significantly the purification efficiency of nutrient. Therefore, the emphasis should be on the purification amounts per day with high hydraulicloadings (HRT and inflow rate) for the improvement of eutrophic reservoir withrelatively low nutrients concentration and large quantity to be treated.

본 연구에서는 최근 환경재료로서 관심이 모아지고 있는 다공성 콘크리트를 하천구조물(보 및 하상재료)에 적용함으로써 수질을 개선하고자 수행하였다. 먼저, 물리ㆍ화학적 특징을 평가해 본 결과, 공극률 10% 및 30%의 다공성 콘크리트의 압축강도는 일반 콘크리트의 최저 압축강도(180 kgf/$cm^2$)를 상회하여 하천구조물에 적용 가능하였고, 알칼리 용출에 의한 부착 미생물에의 영향도 거의 없을 것으로 판단되었다. 또한, 일반 콘크리트와 다공성 콘크리트로 하천구조물을 제작하여 부착물의 성상을 비교ㆍ검토한 결과, 같은 유속조건에서 부착물의 DW량은 일반 콘크리트에 비해 다공성 콘크리트가 1.6배 높은 것으로 나타났으며, 반면에 유속을 10배 달리한 실험의 결과에서는 거의 같은 부착물의 DW량을 보여 부착매질에 의한 영향이 유속에 의한 영향보다도 더 크게 작용한 것을 알 수 있었다. 부착물의 성상에서도 건조물중 AFDM의 비가 다공성 콘크리트에서 더 큰 것으로 나타났으며, 특히 N, P의 비가 높은 것은 부착 생물에 의한 흡수 및 흡착, 물질대사에 의해 유기물 제거가 더 컸기 때문으로 사료된다. 수질개선 효과에 있어서 전 구간을 종합한 결과, 다공성 콘크리트를 적용한 하천구조물에서의 SS, BOD, COD, T-N, T-P의 제거효율은 일반 콘크리트 보다 각각 34.6%, 36.9%, 33.9%, 18.3%, 21.6% 씩 증가하여 하천 수질개선에 크게 기여한 것으로 평가되었다.

This study was performed to improve water quality of stream by applying hydraulic structures (weir and river bed material) made of porous concrete. The physical and chemical characteristics of porous concrete were measured to estimate application possibility of it in hydraulic structures and it was considered as a proper material for the hydraulic structures. In the results of comparison for the component of matters attached on the hydraulic structures made of porous and ordinary concrete, DW (dry weight) amount attached on porous concrete was 1.6 times higher than that on ordinary concrete under the condition of the same flow rate but influence by flow rate (difference of 10 times) was not shown. Therefore, we could understand that the material of media was more important in DW amount than flow rate. The rate of AFDM (ash free dry mass) to DW also was more at porous concrete than at ordinary concrete. Especially, the high rates of nitrogen and phosphorous in matters attached on porous concrete verify that they were removed by assimilation, adsorption and metabolism of periphyton. The removal percentage of SS, BOD, COD, T-N and T-P by hydraulic structures applying porous concrete compared with ordinary concrete was increased by 34.6%, 36.9%, 33.9%, 18.3% and 21.6%, respectively. Therefore, applying porous concrete to hydraulic structure is expected to contribute to improvement of stream water quality.

정체수역에서는 자연적 흐름의 차단으로 인해 자정능력이 떨어지며, 영양염류의 축적으로 인해 부영양화와 같은 문제점이 발생한다. 또한 비점오염물질의 유입은 정체수역 내 난분해성 물질을 증가시킨다. 본 연구에서는 정체수역의 수질개선을 위해 무산소조, 호기1조, 호기2조로 구성된 장치형 상향류 활성탄 생물막 반응기를 도입하여 정체수의 연속적 순환에 따른 오염물질 농도의 변화를 모니터링 하였다. 정체수역을 모사하기 위하여 $2m^3$의 저장탱크에 유원지의 호소수를 저장하였으며, 수질개선을 위한 최적 유입 유량을 산출하기 위하여 HRT가 6 hr, 4 hr, 2 hr 가 되도록 호소수의 유입 유량을 변화시켰다. 이 가운데 HRT 4 hr에서 SS, $BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$, TN, TP의 제거 효율이 각각 69.8, 83.0, 91.3, 74.1, 74.7, 88.9%로 가장 좋은 수질 개선 효과를 얻을 수 있었다. 이에 HRT를 4 hr로 고정하고 골프장 연못수를 운전했을 때 SS, $BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$ TN, TP의 제거 효율이 각각 78.5, 78.0, 80.2, 74.9, 55.6, 97.5% 달성되었다. 각 조건에서의 미생물 군집 변화를 PCR-DGGE를 사용하여 분석 결과, 유입수를 골프장 연못수로 교체함에 따라 미생물 군집에 변화가 나타났다. 또한 FISH에 의해 유입 유량 변화에 따른 질산화 미생물량의 변화를 관찰한 결과, HRT 4 hr의 조건에서 질산화 미생물이 가장 우점화됨을 알 수 있었다. 미생물량 및 INT-DHA를 이용한 미생물 활성도 실험 결과, HRT를 낮게 유지하였을 때에도 감소되지 않았다. 따라서 상향류 활성탄 생물막 공정을 정체 수역의 효과적인 수질 개선에 충분히 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

The capacity of natural purification was limited by the interruption of natural flow and the problems such as eutrophication were occurred by nutritive salts accumulation in stagnant stream. Moreover, the inflow of non-point sources causes non-degradable materials to increase in stagnant stream. In this study, an upflow biological activated carbon (BAC) biofilm process comprised of anoxic, aerobic 1, and aerobic 2 reactors were introduced for treatment of stagnant stream and SS, $BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$, TN, and TP were monitored in the upflow BAC biofilm reactors with continuous cycling. In order to simulate stagnant stream, the lake water of amusement park and golf course were stored as influent in a tank of $2m^3$ and hydraulic retention time (HRT) was changed into 6, 4, and 2 hours. At HRT 4hr and the lake water of amusement park as influent, the removal efficiencies of SS, $BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$, TN, and TP showed the best water quality improvement and were 69.8, 83.0, 91.3, 74.1, 74.7, and 88.9%, respectively. At HRT 4hr and the lake water of golf course as influent, the removal efficiencies of SS, $BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$, TN and TP were 78.5, 78.0, 80.2, 74.9, 55.6 and 97.5%, respectively. As the results of polymerase chain reaction - denaturing gel gradient electrophoresis (PCR-DGGE), microbial community was different depending on influent type. Fluorescence in situ hybridization (FISH) showed that nitrifying bacteria was dominant at HRT 4 hr. The biomass amount and microbial activities by INT-DHA test were not decrease even at lower HRT condition. In this study, the upflow BAC biofilm process would be considered to the water quality improvement of stagnant stream.

본 연구에서는 사상성 조류로 구성된 수질정화시설의 수질정화효율을 평가하고자 충남 서산시 음암면에 소재한 성암저수지 유입하천 홍수부지에 test-bed를 설치하고 유입하천수를 대상으로 현장적용실험을 실시하였다. 수질항목별로 정화효율을 평가한 결과, SS 80.9%, COD 74.6%, T-N 76.8%, T-P 84.4%, DTN 93.8%, DTP 98.3%의 제거효율을 보였다. 수온에 따른 정화효율은 수온이 약 $20^{\circ}C$로 유지되어 수질정화효율에 미치는 영향은 없는 것으로 나타났다. 수리학적 체류시간(HRT)은 SS 및 TP 처리효율과 유의한 상관성이 있는 것으로 나타났고, 체류시간을 5일로 했을 때 SS, TP 처리효율이 좋은 것으로 나타났다. 유입수의 COD/TN에 따른 처리효율은 TN, TP 모두 C/N비가 낮을수록 증가하였고, 유입수의 COD/TP에 따른 처리효율도 C/P비가 낮을수록 TN, TP 모두 처리효율이 증가하는 것으로 나타났다.

This study was carry out to evaluate of water purification in oxidation pond with filamentous algae mat. It is the water treatment process in the small rural streams to remove the organic materials and nutrients. We used the filamentous algae mat (FAM) which selectively predominate the filamentous algae to prevent the additional contamination by algae outflow, and we conducted a experiment on the water treatment process using the aquatic plants such as Eichhornia crassipes. The removal efficiencies (%) of water quality parameters were SS 80.9%, COD 74.6%, TN 76.8%, TP 84.4%, DTN 93.8% and DTP 98.3%, respectively. Temperature, a effect factor, was $21.8{\pm}5.9^{\circ}C$ during the operating period, according to temperature had no effect on the removal efficiencies of pollutants. Hydraulic retention time (HRT) strongly correlated with removal efficiencies (%) of SS and TP having r=0.414 (p<0.005), r=0.446 (p<0.005), respectively, and when HRT was 5day had highly removal efficiency (%) in SS and TP. TN and TP removal efficiency increased with ratio decreasing in both COD/TN and COD/TP of Influent.

하수처리시설 초과유량에 대한 처리 규제 입법 예고로 인해 강우 월류수 처리에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 강우 월류수 염소(차아염소산나트륨) 소독 시 소독제 농도(0.11-4.0 mg $Cl_2/L$), pH (6.5-8.0), 온도($15-25^{\circ}C$), 암모니아 농도(10-41 mg N/L), 부유물질(91-271 mg SS/L)이 대장균군수 감소 속도에 미치는 영향을 고찰하였다. 차아염소산나트륨 농도 효과는 반속도 상수가 1.212mg $Cl_2/L$인 saturation-type model로 잘 모사되었다. 소독 반응 속도는 SS와 pH 증가에 따라 감소되는 반면, 온도에 따라서는 증가하였고, 암모니아 농도에는 영향을 받지 않았다. 월류수 유입 조건을 $1{\times}10^5MPN/mL$, 271 mg SS/L, $15^{\circ}C$, pH 8.0로 가정할 때, 염소 주입 농도 1 mg/L, 수리학적 체류시간 1.25 분인 염소 소독조를 통해 입법예고 된 수질 기준의 1/3 수준인 대장균군수 1,000개/mL를 달성할 수 있을 것으로 계산되어, 염소 소독이 강우 월류수 소독에 유효하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

The treatment of combined sewer overflow (CSO) is one of potential concerns in domestic wastewater treatment in Korea due to the pre-announce of CSO regulations. This work investigated the effects of disinfectant (NaOCl) concentration (0.11 to 4.0 mg $Cl_2/L$), pH (6.5 to 8.0), temperature (15 to $25^{\circ}C$), ammonia (10 to 41 mg N/L), and suspended solids (91 to 271 mg SS/L) on the chlorine disinfection of CSO. The effect of NaOCl concentration on the pseudo-$1^{st}$ order reaction rate for total coliform inactivation was described well with a saturation-type model with the half-velocity constant of 1.212 mg/L. The total coliform inactivation reaction rate decreased with SS and pH, and increased with temperature. Ammonia in the examined range did not affect the disinfection kinetics. A chlorine contact tank with the injection chlorine level of 1 mg $Cl_2/L$ and the hydraulic retention time of 1.25 min is estimated to reduce total coliform from $1{\times}10^5MPN/mL$ to 1,000 MPN/mL at 271 mg SS/L, $15^{\circ}C$, and pH 8.0. Chlorine would be a proper option for the disinfection of CSO.

슬러지의 감량과 최종처분 기술 개발을 위해 실험실 규모 호기성 소화공정을 279일간 운전하였다. 혐기성 소화 슬러지를 원료로 $40^{\circ}C$에서 120분간 알칼리 전처리하여 호기성 소화조에 유입시켰다. 유입 슬러지 성상과 HRT의 변화에 따라 소화효율의 변화가 있었으며 적정 HRT는 6일인 것으로 나타났다. 이때 $NH_3$-N, SCOD, TKN, TCOD, SS, VSS의 평균 제거율(소화조 유입 슬러지 기준)은 각각 97.4%, 81.7%, 68.7%, 61.4%, 50.6%, 47.0% 이었다. SS는 전처리와 호기성 소화를 통해 원료 슬러지(23,920 mg/L)의 73.9% 감량화가 가능하였다. 처리 슬러지는 약 350 mg/L의 SCOD를 포함하고 있어 액비로 활용하기에 무리가 없을 것으로 판단되었다. HRT를 5일 이상으로 유지할 경우 질산화 반응이 활성화되었으며 최대 658 mg/L의 유출 슬러지 질산성 질소 농도를 얻을 수 있었다. 암모니아성 질소 농도는 20 mg/L 내외로 크게 감소하였다.

Continuous operation of aerobic sludge digestion reactor was attempted for 279 days. Anaerobic digester sludge, the target material of the experiment, was pretreated by sodium hydroxide at $40^{\circ}C$ for 120 minutes, and the pretreated sludge was fed to 5 L CSTR (continuous stirred tank reactor). Reactor performance was affected by properties of input sludge and HRT (hydraulic retention time). 6 days of HRT showed best and stable performance, and under this condition, removal rates of $NH_3$-N, SCOD, TKN, TCOD, SS, and VSS were 97.4%, 81.7%, 68.7%, 61.4%, 50.6%, and 47.0%, respectively. 73.9% of SS in anaerobic digester sludge was reduced by pretreatment and aerobic digestion. Effluent sludge had low soluble COD of 350 mg/L. This implied the sludge was stabilized and suitable for use as liquid fertilizer. Nitrification took place when HRT was higher than 4 days. $NO_3$-N concentration was as high as 658 mg/L while $NH_3$-N was as low as 20 mg/L.