농업적 용수재이용을 위한 간헐분사 완속모래여과 하수재처리 효율 평가

황하선; 윤춘경; 정광욱; 함종화

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자료유형: 학술저널

저자정보: 황하선 윤춘경 정광욱 함종화

저널정보: 한국농공학회 한국농공학회논문집 한국농공학회논문집 제45권 제5호

발행연도: 2003.1

수록면: 160 - 170 (11page)

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본 연구에서는 용수재이용을 위해 생활하수 처리수를 간헐분사방식의 완속모래여과 시스템 이용하여 하루 처리용량 0.6 m3/day로 처리하였을 경우 미생물과 각 수질인자들의 처리효과를 분석하였으며, 그 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 미생물의 처리효율은 TC, FC, E. coli 모두 유입수의 평균농도가 104 MPN/100 mL이었으며 평균 95% 이상 높은 처리 효율을 나타내었고, 완속모래여과 후의 평균농도는 각각 330, 207, 154 MPN/100 mL 으로, 일반적인 하수처리수를 완속모래여과 처리과정을 거친 후 수계로 방류하거나 용수재이용에 이용될 때 보건 위생상의 문제를 크게 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 2. 탁도와 SS는 각각 1.6 NTU와 3.4 mg/L의 유입수 평균농도에서 모두 약 50%의 처리효율을 나타내었으며 유출수의 평균농도는 0.8 NTU와 1.7 mg/L를 타나내었다. 탁도의 완속모래여과 처리수의 경우 평균 0.8 NTU 로써 먹는물 수질기준인 1 NTU 수준이었고, 색도가 제거되어, 완속모래여과 시스템을 재이용에 이용할 경우 심미적인 문제를 해결할 수 있을 것이라 생각된다.3. BOD5는 모래여과 유입수의 평균농도가 5.8 mg/L에서 유출수의 평균농도가 2.6 mg/L로 감소하였으며, 그 처리 효율이 약 55%이었다. COD는 유입수의 평균 농도가 35.1 mg/L에서 유출수의 평균농도가 25.8 mg/L로서 약 27%의 처리 효율을 보였다. 하수처리장에 완속모래여과를 설치하여 운영한 후 수계로 방류할 경우 상당량의 유기물 오염부하를 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 4. 총 질소와 인의 평균농도는 각각 49.3 mg/L와 4.2 mg/L이었으며 유출수의 총 평균농도는 47.5 mg/L 와 3.5 mg/L로서 처리효과는 거의 나타나지 않았다. 영양물질인 인이나 질소의 제거율은 상대적으로 낮아서, T-P의 경우는 약 16%, 그리고 T-N은 거의 제거가 일어나지 않았는데, T-P의 경우 입자성 성분의 일부가 제거된 결과이며, T-N은 질산화과정에 의해 암모니아성 질소가 질산성질소로 형태만 바뀌었으며, 궁극적인 T-N제거는 거의 없었다. 이러한 영양물질이 수계로 직접 유입 될 경우에는 부영양화의 원인이 될 수 있지만, 농업적으로 재이용되면 자원화가 가능한 성분들로 농업용수 재이용에는 오히려 긍정적인 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.5. 용수재이용을 위해서는 보건 위생상의 문제인 미생물과 사용자가 사용할 때 심미적인 불쾌감을 주지 않아야 한다. 본 연구에서 사용된 간헐분사방식의 완속모래여과의 경우 2차 처리수에서 95% 이상의 미생물을 제거하였으며, 탁도의 경우도 먹는물 수준인 0.8 NTU로 낮추었고, 유기물도 50% 정도 제거하였다. 용수재이용에 완속모래여과가 사용될 경우 보건위생상의 문제와 심미적인 문제를 동시에 해결할 수 있으며, 여과 후에 소독하는 시설을 이어질 경우 그 효율을 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 간헐분사방식의 모래여과는 경제적이고 유지관리가 간편하기 때문에, 부지확보가 가능하고 농업용수로 재이용이 가능한 적정 규모까지의 하수처리시설에서는 고도 처리 시설로 사용할 경우에도 높은 적응성을 갖을 수 있을 것으로 판단된다.본 연구는 21세기 프론티어연구개발사업인 수자원의 지속적 확보기술개발사업단의 연구비지원(과제번호: 4-5-1)에 의해 수행되었습니다.

A pilot study was performed to examine the feasibility of intermittent slow sand filtration for agricultural reuse of reclaimed water. The effluent of biofilter for 16-unit apartment was used as influent to the slow sand filtration system at 0.6 m3/day loading rate using 15 seconds spray in every 10 minutes on the about 1 m2 surface area and 0.5 m depth. The influent concentrations of total coliform (TC), fecal coliform (FC), and E. coli were in the range of 10,000 MPN/100 mL, and they were reduced to less than 1,000 MPN/100 mL after filtration with average of 320, 270, and 154 MPN/100 mL, respectively, showing over 95 % removal. Turbidity and SS were improved effectively and their average concentration was reduced to 0.8 NTU and 1.7 mg/L, respectively, and removal rate was about 50 %. Average BOD and COD concentrations were also reduced substantially to 2.6 and 25.8 mg/L with about 55 and 27 % removal rate, respectively. Nutrients removal was relatively low and removal rate for T-N and T-P was low however, remaining nutrients might be beneficial and less concerned in case of agricultural reuse. The concentration of biofilter effluent used in this experiment was in the range of secondary treatment effluent but slightly stronger than the one from existing wastewater treatment plants (WWTPs). Therefore, intermittent slow sand filtration might be also applicable to the effluent from WWTPs as long as its agricultural reuse is available. Considering stable performance and effective removal of bacterial indicators as well as other water quality parameters, low maintenance, and cost-effectiveness, the intermittent slow sand filtration was thought to be an effective and feasible alternative for agricultural reuse of reclaimed water. This paper is a preliminary result from pilot study and further investigations are recommended on the optimum design parameters before full scale application.

#Intermittent slow sand filter #Wastewater reclamation #Water reuse #Total coliform #Turbidity #Organic matter #Nutrients

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