RBC와 호기성 생물여과공정을 이용한 식품폐수처리

Abstract

식품산업은 각종 축산물의 가공이나 사람이 먹을 수 있는 제품제조와 동물의 사료를 만드는 공업을 포함한다. 이 산업에서 배출되는 폐수는 주로 원료의 부산물, 세척수, 응축수 및 생산 공정에 사용된 물에 의해 발생한다. 식품산업폐수는 폐수 발생량, 유기물 부하량, 평균 유기물 농도를 모두 고려할 경우 가장 높은 분야로 우선 처리대상 폐수이다. 식품산업페수는 고농도의 유기물뿐만 아니라 고농도의 질소와 인을 함유하고 있어 폐수처리 시스템에 질소ㆍ인 처리를 위한 고도처리공정이 필요하다. 2003년부터 더욱 강화된 방류수 수질기준으로 규제됨에 따라 식품폐수 중 고농도의 질소ㆍ인의 처리를 요구한다. 이에 최근 유기물제거는 물론 질소와 인의 제거를 효과적으로 달성할 수 있으며 유기물의 고부하에도 효과적으로 제거할 수 있는 RBC가 효율적이고 경제적인 폐수처리장치로서 크게 주목받아왔다. 본 연구에서 사용된 RBC는 이러한 고부하의 유기물, 질소 및 인을 효과적으로 제거하기 위하여 회전원판에 망상형의 원판을 설치하여 부착 바실러스의 양을 증가시켜 악취물질의 제거를 동시에 달성하고자 하였다. RBC 후단에는 기존 BNR process보다 집적화되고 효율을 개선할 수 있는 호기성 생물여과공정(Biological Aerated Filter, BAF)을 적용하여 원수에 포함된 입자성 물질, 용존성 물질을 동시에 제거할 수 있는 공정을 도입하였다. BAF에서의 주기적인 역세척에 따라 발생되는 바실러스의 우점화를 위하여 포자배양조를 두어 RBC로 반송하는 system을 구성하였다. 이에 본 연구에서는 RBC와 BAF를 이용하여 식품폐수 처리시에 각 단위공정에서의 유기물, 질소 및 인의 처리성능을 파악하고 보다 효과적으로 제거할 수 있는 운전인자를 밝히고자 한다. 그리고 RBC에서의 유기물 부하를 증가시킴에 따라 system에서의 거동을 파악하고자 한다. 유입부하를 초기 0.47 kgCOD/m3day로 약 18일 운전을 하고, 그 후 1.57 kgCOD/m3day 유입부하를 높여서 운전하였다. 현재 두 부하에 대해서는 COD 제거효율이 약 95% 정도 나타났다. TN의 경우는 RBC에서의 DO가 1.0 mg/L로 유지되었을 때는 TN이 세포합성에 필요한 nitrogen 이상으로 제거하였으며, 이는 RBC에서 DO가 낮게 유지됨으로써 탈질조건이 형성되어 제거된 것으로 판단된다. 그리고 DO가 2.5 mg/L로 유지되었을 때는 세포합성에 필요 이상의 nitrogen이 질산화가 일어나 nitrate 형태로 축적되었다. BAF의 SS 유출 농도는 약 15 mg/L로 유지됨으로써 유입대비 약 95% 정도 제거되어 매우 안정적인 것으로 나타났으며, TCODCr이 BAF에서 상당량 제거됨으로써 BAF 내의 media에 의한 입자성 물질의 여과가 일어나는 것을 볼 수 있다. 현재까지의 유입부하에서는 대부분 RBC에서 제거되는 것으로 관찰되었으며, BAF에서는 입자성 물질을 여과를 통하여 대부분 제거하는 것으로 나타났다. 이에 유입 유량의 증가를 통하여 부하의 증가에 따른 유기물, 질소, 인 및 입자성 물질의 제거를 관찰할 필요가 있다고 판단된다.