부산대학교 도서관

본 논문은 현재 대부분 해양투기로 처리하고 있는 가축분뇨를 정화처리와 퇴액비 자원화의 복합처리가 가능한 가축분뇨 최적 처리 시스템 개발에 목적이 있다.슬러리 비육돈사에서 발생하는 가축분뇨의 전처리 공정 개발을 위하여 원수의 성상 분석을 하였으며, 기존 약품 응집 전처리 공정의 문제점을 보완한 새로운 4S(septicity, sedimentation, separation, system) 전처리 공정을 도입한 결과 화학 응집 공정의 제거율 68%와 비슷한 61% 제거율로 나타나 제거율 부분에서 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 4S 전처리 공정의 경우 약품 및 전기가 전혀 필요없는 토목구조물로 구성되어 있어 유지관리부분에서 기존 화학 응집 공정보다 훨씬 유리한 것으로 나타났다.기존 가축분뇨 생물학적처리 공정의 문제점을 보완하기 위하여 HRT는 20일이 넘지 않도록 설계하였으며, 무산소조를 두어 질소농도 조절이 가능하게 하여 저농도 액비 생산이 가능하게 하였다.약 1년 동안 가축분뇨 처리 시스템 공정별 수질 분석을 통한 공정 평가를 한 결과 BOD5, NH3-N, T-P 경우 각각 원수는 BOD5는 22,000~25,000 mg/L, NH3-N는 4,000~5,000mg/L, T-P는 500~600mg/L로 나타났으며, 4S 전처리 공정을 거치면서 BOD5의 제거율은 약 65%, NH3-N과 T-P의 제거율은 약 50%로 나타나 4S 전처리 공정의 제거효율이 유기오염물과 무기오염물 전 부분에서 높게 나타났고, 생물학적 처리 공정을 거치면서 BOD5의 제거율은 99% 이상 높게 나타났고, NH3-N의 제거율은 봄과 가을에는 약 80~92% 정도로 비교적 제거율이 높게 나타났으나 겨울철에는 외부 온도의 영향을 받아 약 50~70% 정도로 비교적 제거율이 낮게 나타났으며, T-P의 제거율은 약 20~30% 정도의 제거율을 나타내어 안정적인 생물학적 처리가 이루어졌다.가축분뇨 처리 최종방류수의 색도 및 냄새 등을 완벽하게 처리하기 위하여 고도처리 공정으로 멤브레인 공정을 도입하였다. 최초 공정 구성은 생물학적 처리수를 UF 멤브레인으로 1차 처리 후 NF 멤브레인으로 최종 처리하는 것으로 구성하여 약 5개월간 운전한 결과 NF 멤브레인의 경우 초기 대비 플럭스 감소가 약 11.5%로 높게 나타났고, 세정주기가 초기 대비 50% 증가하였고, 약 4개월 후 처리수에 색도가 발생되는 문제가 발생되었다. 이러한 문제 발생의 원인은 UF 멤브레인의 처리수가 NF 멤브레인 유입수 기준을 초과하여 높은 오염부하을 나타낸 것에 기인한 것으로 판단되며, 가축분뇨 고도처리 공정의 경우 NF 멤브레인의 전처리 공정으로 UF 멤브레인이 적합하지 않은 것으로 판단된다.UF 멤브레인 공정을 대체하기 위하여 PAC과 폴리머를 이용한 응집 Test를 수행한 결과 UF 멤브레인 공정 대비 CODMn 제거율이 약 60% 이상, 색도 제거율이 50% 이상 증가하여 UF 멤브레인 대체 공정으로 DAF 공정을 선택하였다. 약 3개월간 개선 공정으로 운전한 결과 초기 플럭스의 감소는 약 1.9%로 감소폭이 매우 적었고, 3주에 한번씩 이루어지는 세정주기의 변동 없이도 특별한 플럭스 저하는 일어나지 않았으며, 세정 후 플럭스 회복율도 초기 대비 약 99%까지 회복되었으며, 회수율은 평균 70%로 나타나 매우 안정적인 처리 결과를 얻을 수 있었다.
This study is aimed to find the alternate system to treat the livestock excrement which used to be dumped to ocean. The wastewater generated from the pig farm was investigated in an attempt to develop a new pretreatment process. A new 4S(septicity, sedimentation, separation, and system) pretreatment process showed 61% removal rate as compared to 68% removal rate of the conventional coagulation process. However, the 4S pretreatment process is much more economical than the coagulation process, because the 4S pretreatment process does not require any chemical or electricity.From the data obtained approximately 1 year operation, it was found that the inflow water carrying BOD5 22,000~25,000mg/L, NH3-N 4,000~5,000mg/L and T-P 500~600mg/L was treated with 65% removal of BOD5, 50% removal of NH3-N and T-P. The water quality was further improved over 99% removal rate of BOD5, after treating with the biological process. Other findings are 80~90% removal rate of NH3-N during spring and fall season and 50~70% during winter season.In order to remove color and odor in the outflow water of the livestock excrement treatment, the membrane process was introduced. The first system design was composed of biological step-UF membrane step-NF membrane step. The result after testing approximately 5 months showed that the flux was decreased about 11.5% with NF membrane and washing cycle was increased 50% as compared to that at the early stage.The color was observed from the 4th month. It can be concluded that the UF membrane was not suitable as the pretreatment process of the NF membrane for the case of the livestock excrement treatment. Therefore, the coagulation process with PAC and polymer was tested to replace the UF membrane process. The coagulation test showed over 60% removal rate of CODMn and over 5% removal rate of the color as compared to those of the UF process. The flux drop was only 1.9% after operating 3 months. The flux drop was not observed with 3 weeks washing cycle, the flux recovery was 99%, and the recovery rate was 70%.