아크릴섬유 폐수의 생물학적 질소제거공정의 개선 = Improvement of the Advanced Treatment for Nitrogen Removal of Acrylic Fiber Wastewater

국문 초록 (Abstract)

자연의 정화능력을 초과할 정도의 과다한 영양염류가 유입되어 하천의 부영양화현상과 적조 발생등의 피해가 날로 심각해지고 있다. 이에 환경부에서는 1996년부터 팔당호, 대청호 그리고 낙동강 유역 일부지역에 대해서만 총질소 총인에 대한 배출허용기준을 적용하던 것을 2003년 전국의 1~4종 폐수배출업소뿐 만 아니라 5종을 포함한 모든 폐수배출업소에 대한 규제로 확대 시행하고 있다.
이러한 대외적인 요구에 따라 기존의 폐수처리방법으로는 영양염류에 대한 처리에 어려움이 있어 많은 업체들이 새로이 고도처리를 도입하거나 기존의 폐수처리를 개조하여 배출수의 오염도를 낮추고 있다.
본 연구에서는 화학섬유 중 아크릴섬유를 생산하는 H사의 폐수의 특성과 총질소제거 고도처리 공정 운전중의 문제점과 그에 대한 개선사례를 연구하였다. 질산을 용매로 사용하는 아크릴섬유 공정은 200㎎/L 이상의 NO₃^(-)-N 과 약 50㎎/L 의 NH₃^(+)-N를 포함한 고농도 질소배출시설이다.
이러한 폐수를 처리하기 위해 기존의 활성오니공정을 개조하여 A/O 공법의 고도처리로 운전 중 충격부하발생으로 인한 불안정한 처리를 개선하고자 두차례의 개선을 시도하였다. 먼저 전처리 공정에 폭기공정을 추가함으로써 활성오니에 유해한 미반응된 Acrylonitrile 등 휘발성유기화합물을 제거하고, 이 폭기공정이 pH11 의 알카리상태에서 이루어지므로 NH₄^(+)-N 을 Air Stripping 으로 제거하는 효과가 기대된다.
다음으로 NO₃^(-)-N 의 제거율은 양호하나 NH₄^(+)- N의 저조한 제거율 향상을 위해 고도처리 공정중 최종 탈질조를 질산화조로 개조하여 질산화조의 HRT를 1.5 배 늘려 NO₃^(-)-N 의 처리는 변경전과 비교하여 크게 감소하지 않았으나, NH₄^(+)-N의 처리효율을 32%에서 67%로 향상시킬 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The Abstract effluent discharge standards of industrial wastewater has become more stringent since 2003. Many industrial wastewater treatment plants has been upgraded to advanced treatment facilities. There are high concentrations of nitrate(>200mg/L) and ammonium(>50mg/L) nitrogen in the acrylic fiber wastewater of H textile Co. Wastewater from acrylic fiber industry containing acrylonitrile, which may affect the subsequent biological treatment process. Manufacturing of acrylic fiber also produces shock loadings. Excessive acrylonitrile and polymer debris produced in the polymerization process was screened, coagulated with CaO and sedimented. A preaeration system was added to treat this high pH effluent to remove volatile organic compound and ammonia nitrogen by the air stripping effect. It was found that nitrification rate was not sufficient in the Anoxic/Oxic(AO) process. One denitrification tank was converted to nitrification reactor to extend HRT of nitrification. Nitrification rate of ammonia nitrogen was promoted from 32% to 67% by this modification and effluent nitrogen concentration was well satisfied effluent with the standards since then.

목차 (Table of Contents)

• 국문요약
• Ⅰ. 서론 = 1
• Ⅱ. 문헌연구 = 2
• 1 질소의 발생 및 오염현황 = 2
• 2. 질산화(Nitrification) = 6
• 2.1 질산화의 원리 = 6
• 2.2 질산화 반응시 영향인자 = 8
• 3. 탈질화(Denitrification) = 11
• 3.1 탈질화의 원리 = 11
• 3.2 탈질의 영향인자 = 13
• 4. 생물학적 처리에 의한 질소 제거 공법 = 15
• Ⅲ. 본론 = 20
• 1. 아크릴 섬유 = 20
• 2. 아크릴섬유폐수의 발생원 및 특성 = 24
• 3. 아크릴섬유폐수처리공정 = 26
• 3.1 화학적,생물학적 처리 = 26
• 3.2 생물학적 고도처리에 의한 질소제거 공정 = 29
• 3.2.1 고도처리에 의한 폐수처리 공정 = 29
• 3.2.2 생물학적 고도처리 폐수처리운전현황 = 33
• 3.2.3 고도처리운전중 처리불량 사례 = 36
• 4. 개선사례 = 38
• 4.1 개선내역 = 38
• 4.2 개선이후 폐수처리 현황 = 44
• Ⅳ. 결론 = 49
• 참고문헌 = 50
• ABSTRACT = 52