식품폐수 처리시스템의 최적화 방안 연구
Optimization of Treatment Processes for Food Wastewater
- 발행기관 亞洲大學校 大學院
- 지도교수 鄭潤鎭
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 공학계열
- 본문언어 한국어
초록/요약
산업 발전에 따른 국민 수준의 향상으로 식품에 대한 기호의 다양화 및 인구 증가에 따른 식품 가공의 대형화가 필요하게 되었으며 이에 따른 물 수요량도 해를 거듭할수록 증가하였다. 그러나 산업체의 용수원으로서의 역할을 담당해 온 하천이 오염됨에 따라 강화된 수질기준을 만족시키기 위해 도시하수나 공장 폐수내의 유기물뿐만 아니라 질소와 인을 제거할 수 있는 공정 개발이 요구되어지고 있으며 환경부에서 발표한 ‘기존 하수처리장 고도처리 시설 설치사업 업무처리 일반지침’에 따르면 기존 처리장의 운전방식 개선(Renovation)에 의한 고도처리가 가장 권장되고 있으며, 운전방식의 개선만으로 강화된 방류수 수질기준을 만족하기 어려운 경우는 시설 개량(Retrofitting)이 추천되고 있다. 본 연구에서는 기존에 운영되고 있는 S식품 산업폐수 처리시스템을 대상으로 구조물의 증설이나 대대적인 공사없이 운전방법 개선(Renovation)을 통한 최적화 방안을 도출하였다. S식품의 생산품은 간장 및 장류로 하루 평균 450㎥의 폐수가 발생하며 주 재료로는 대두, 소맥을 사용함으로 독성유발 물질이나 중금속이 거의 없으며 생분해도가 높은 고농도의 기질로 이루어져 있어 생물학적 처리의 효용이 높은 것으로 나타났다. 생산 주기에 따라 폐수 발생량 및 성상의 변화가 심하므로 효율적인 유량조정조 운영을 통해 생물학적 처리 및 후처리 공정의 부하변동을 최소화해야하며 보다 효율적인 운전을 위해 적절한 교반과 폭기를 통해 폐수의 부패를 방지하고 level switch 및 유량계량조를 설치하여 처리시스템으로 균등, 균질한 폐수의 유입이 가능하도록 운전하여야 한다. 현재 생물학적 처리는 활성슬러지 공법으로 설계된 공정의 1차 침전조를 무산소조로 전환하여 질소제거 공정을 도입하여 운영하고 있으나 여러 가지 운전상의 문제점을 개선하기 위해 실험실 규모의 반응조 운전을 통하여 유기물 및 질소 부하율 변화, 내부반송비 변화, Anoxic/Oxic tank 부피비에 따른 운전 특성에 관한 연구가 수행되었다. 생물학적 처리공정의 후처리 공정인 응집/응결 반응조는 현재 폐수 발생량, 450㎥/일에 비해 지나치게 크게 설계되어 있으므로 응집/응결 반응조의 체류시간 및 교반 강도 등의 적정범위를 도출하였다.
more초록/요약
Improvement of living standards caused by successful industrialization in Korea led large-scaled food processing to satisfy demand for various favorite food as well as demand for increasing population. And the amount of water demand has been increased every year. Since the pollution of rivers which has been a key role for water supply, unit processes which can remove nitrogen and phosphate as well as organic materials in wastewater from various industry is required Ministry of environment highly recommend renovation method by changing operation methods. And retrofitting is recommended when renovation is difficult to meet effluent criteria. In this study, process optimization was carried out by renovation of operating methods without installation of additional structural construction for wastewater treatment system of S food industry. S food company produces mostly soy sauce and bean paste, and discharge 450㎥/day of wastewater. Since soy bean and wheat is used as raw material, wastewater with little heavy metal and toxicant shows high concentration and excellent biodegradability. Therefore, wastewater can be efficiently treated by biological treatment. However, since the flowrate and characteristics of wastewater are fluctuated with production schedule, it is necessary to operate the equalization basin efficiently in order to minimize the fluctuation of loading rate. For the successful operation of biological system, equalization basin should be aerated and stirred to prevent anoxic condition and be installed with different level switches and measuring devices for flowrate into following process to minimize the variation in biological process and post treatment process. Existing biological treatment system was modified from conventional activated sludge process into a kind of MLE process by using primary clarifier as anoxic basin in order to meet effluent criteria for nitrogen. However, there are some operational problems such as unstable operation and high operation cost. In order to solve the above problems, lab- scaled reactors were operated with different organic loading rate, nitrogen loading rate, internal recycle ratio, and different volume ratio of anoxic and oxic tank. Existing coagulation and flocculation tank as a post treatment process followed by biological process is too big for existing flowrate of wastewater, 450㎥/day. Therefore, operation specification such as detention time and mixing intensity must be modified.
more목차
목차
국문요약 = ⅰ
List of Figures = ⅴ
List of Tables = ⅶ
제 1 장 서론 = 1
제 2 장 국내 식품 산업의 현황 = 4
제 1 절 국내 식품 산업의 용수 사용 및 폐수 발생 현황 = 4
2.1.1 식품 산업의 용수 사용 현황 = 4
2.1.2 식품 산업의 폐수 발생 현황 = 5
제 2 절 S식품의 생산 및 폐수 발생 현황 = 7
2.2.1 S식품의 생산 현황 = 7
2.2.2 S식품의 폐수 발생 현황 = 11
제 3 장 이론적 고찰 = 13
제 1 절 식품 산업폐수 처리의 일반적인 문제점 = 13
제 2 절 팔당호 상수원 수질보전 특별대책지역 관련법규 = 16
제 3 절 생물학적 질소제거 = 19
3.3.1 생물학적 질산화 = 21
3.3.2 생물학적 질산화 영향인자 = 25
3.3.3 생물학적 탈질화 = 32
3.2.4 생물학적 질소 제거 공정 = 36
제 4 절 생물학적 인 제거 = 40
제 4 장 단위 공정별 최적화 연구 = 44
제 1 절 대상폐수의 성상 = 45
제 2 절 유량조정조 = 49
제 3 절 생물학적 처리 = 55
4.3.1 실험장치의 구성 = 56
4.3.2 최적 F/M 비 및 FN/M 비 선정 = 58
4.3.3 최적 내부반송비 선정 = 59
4.3.4 Anoxic/Oxic tank 부피비 선정 = 64
4.3.5 외부탄소원 주입에 따른 경제성 검토 = 69
4.3.6 분석기기 및 방법 = 71
제 4 절 응집반응조 = 72
제 5 장 결론 = 78
참고문헌 = 80
ABSTRACT = 85
